BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN XUÂN NGỌ

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA DG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
ĐỂ GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202

S K C0 0 4 6 9 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN XUÂN NGỌ

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA DG TRÊN LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI ĐỂ GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202
Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. TRƯƠNG VIỆT ANH



Thời gian: 2009

Nơi học: Tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Ngành học: Kỹ thuật điện (KDD)
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
Từ tháng 122009 đến nay

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Công ty Cổ phần Điện lực Dầu
khí Nhơn Trạch 2

i

P. Phòng HCTH


LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 07 năm 2015
(Ký & ghi rõ họ tên)


LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
ABSTRACT .............................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ....................................................................................... ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................x
CHƯƠNG 0 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ............................................................................1
I. ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................1
II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN ..............................................3
III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................................3
IV. PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN ...................................................3
V. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN ..........................................................................3
VI. GIÁ TRỊ THỰC TIỂN CỦA LUẬN VĂN .......................................................3
VII. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN ...........................................................................4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ DG ........................1
1.1 Tổng quan về lưới điện phân phối:....................................................................1
1.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối: ...................................................................1
1.1.2 Nhiệm vụ của lưới điện phân phối: ............................................................2
1.2. Tổng quan về DG .............................................................................................3
1.3. Một số công nghệ DG: .....................................................................................3
1.3.1. Pin mặt trời (photovoltaic –PV).................................................................3
1.3.2. Pin nhiên liệu (Fuel cell –FC) ....................................................................4
1.3.3. Máy phát turbine gió (Wind turbine – WT) ..............................................4
1.3.4. Máy phát động cơ đốt trong (Internal Combustion Engines – ICE) .........5
1.3.5. Turbine khí (Combustion Turbine – CT) ..................................................5
1.3.6. Thủy điện nhỏ ............................................................................................6

v



vi


4.1. Kết luận ..........................................................................................................25
4.2. Hướng phát triển của đề tài ............................................................................25
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................27
PHỤ LỤC ..................................................................................................................30

vii


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
GA: Gennetic Algorithm
DG: Distributed Generator

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1. 1. Pin mặt trời .................................................................................................4
Hình 1. 2. Pin nhiên liệu..............................................................................................4
Hình 1. 3. Turbin gió ...................................................................................................5
Hình 1. 4. Turbin khí ...................................................................................................6
Hình 1. 5. Thủy điện nhỏ ............................................................................................6
Hình 2. 2. Lưới điện có nguồn điện phân tán ..............................................................5
Hình 3. 1. Lưu đồ thuật toán di truyền GA ...............................................................11
Hình 3. 2. Lưới điện phân phối 22kV với 20 nút tải tập trung .................................13
Hình 3. 3. Giao diện hộp công cụ GAOT .................................................................17
Hình 3. 4. Đặc tuyến hội tụ của giải thuật và giá trị tốt nhất của quần thể trong
trường hợp 1 ..............................................................................................................21

tăng lên và các biện pháp khắc phục thường là sử dụng tụ bù tại các điểm thích hợp, tăng
cường công suất máy biến áp...nhưng các biện pháp này thật sự không cải thiện được nhiều
về các chỉ tiêu tổn thất...
Các lưới điện phân phối hiện nay đang trong giai đoạn cải tạo, đầu tư và phát triển
mạnh mẽ. Khối lượng các đường dây tải điện, các trạm biến áp cũng như các nguồn điện
kết nối vào hệ thống đang ngày càng gia tăng nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển nhanh
chóng của phụ tải. Tuy nhiên phụ thuộc quá nhiều vào các nguồn thủy điện và nhiệt điện
sử dụng nhiên liệu hóa thạch ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường đang ngày càng
được quan tâm. Các nguồn năng lượng thay thế sẽ là một yếu tố ưu tiên lựa chọn, hệ thống
nguồn phát phân tán (Distributed Generation-DG) là thiết thực cho nhu cầu năng lượng đối
với một xã hội phát triển, hiện đại nhằm bổ sung và đáp ứng nhanh chóng nguồn điện cho
phụ tải. Các nguồn phân tán này sẽ xem xét việc sản xuất dòng công suất thực tế theo nhu
cầu trên lưới nhằm tăng giá trị điện áp của hệ thống, giảm tổn thất điện năng, tăng doanh

1


thu cho các Công ty Điện lực trong khi hoạt động của các thiết bị bảo vệ trên lưới là không
thay đổi.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nguồn điện phân tán sẽ mang lại nhiều hiệu quả thiết
thực khi tham gia hệ thống phân phối, khi sử dụng DG sẽ góp phần giảm bớt gánh nặng
công suất vào giờ cao điểm, giảm tổn thất trên đường dây, cải thiện chất lượng điện năng,
nâng cao độ tin cậy và thân thiện với môi trường. Nó còn góp phần vào việc giảm áp lực
đầu tư cải tạo lưới điện hiện hữu, giảm chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành và đáp ứng tốt
về khả năng dự phòng cho hệ thống.
Các lợi ích khi kết nối DG
* Đối với ngành điện:
- Giảm tổn thất công suất trên đường dây.
- Giảm tải trên đường dây.
- Giảm chi phí vận hành.

III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu của luận văn tập trung vào bài toán cực tiểu chi phí vận hành khi
kết nối DG.

IV. PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
- Áp dụng các phương pháp giải tích mạng điện xây dựng hàm đa mục tiêu cực tiểu
tổn thất công suất khi có DG.
- Sử dụng giải thuật Genetic (GA) giải bài toán đa mục tiêu khi có DG.

V. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
- Xây dựng hàm đa mục tiêu cho bài toán giảm tổn thất công suất khi có kết nối DG.
- Áp dụng giải thuật tối tìm vị trí tối ưu lắp đặt DG trên lưới phân phối cực tiểu chi phí
vận hành.

VI. GIÁ TRỊ THỰC TIỂN CỦA LUẬN VĂN
- Cung cấp một giải thuật tìm vị trí tối ưu lắp đặt DG giảm tổn thất trên lưới.
- Góp phần vào các nghiên cứu liên quan đến DG.

3


- Làm tài liệu tham khảo cho các công tác nghiên cứu và vận hành lưới điện khi có
kết nối DG.

VII. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
Luận văn gồm 5 chương:
Chương 0: Giới thiệu đề tài.
Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối.
Chương 2: Các bài toán liên quan đến DG.
Chương 3: Xây dựng mô hình toán học và ứng dụng giải thuật.


1


vận hành và vừa giảm tổn thất năng lượng đồng thời kết hợp để kết nối với các
nguồn phân tán khi cần thiết.
Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất
hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể.
Tuy nhiên, các điều kiện vận hành lưới phân phối luôn phải thoả mãn các điều kiện:
-

Cấu trúc vận hành hở.

-

Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép.

-

Các hệ thống bảo vệ hoạt động tin cậy.

-

Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải.
Các đặc điểm chính của lưới điện phân phối:

-

Điện áp định mức từ 6 đến 35kV.



-

Các hệ thống bảo vệ hoạt động tin cậy.

-

Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải.

Các nghiên cứu [6] đã chỉ ra rằng kết nối nguồn điện phân tán sẽ mang lại nhiều hiệu
quả thiết thực khi tham gia hệ thống phân phối, khi sử dụng DG sẽ góp phần giảm bớt gánh
nặng công suất vào giờ cao điểm, giảm tổn thất trên đường dây, cải thiện chất lượng điện
năng, nâng cao độ tin cậy và thân thiện với môi trường. Nó còn góp phần vào việc giảm áp
lực đầu tư cải tạo lưới điện hiện hữu, giảm chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành và đáp ứng
tốt về khả năng dự phòng cho hệ thống.

2


1.2. Tổng quan về DG
Khi nghiên cứu về DG có rất nhiều định nghĩa khác nhau, chủ yếu xoay quanh về đề
kích cỡ và chủng loại, sau đây là một số định nghĩa về DG:[5]
-

Theo Hội đồng Quốc tế về các các hệ thống điện lớn (CIGRE): các nguồn điện
không phải là nguồn trung tâm, được đặt gần phụ tải và nối vào mạng điện phân
phối, có công suất nhỏ hơn 100MW gọi là DG.

-


Các hệ thống pin mặt trời chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng
mà không cần đến quá trình đốt cháy hoặc tiêu thụ nhiện liệu. Công nghệ này có chi phí
vận hành và bảo trì rất thấp. Công nghệ PV được sử dụng phổ biến cho các tòa nhà độc lập
và các hệ thông thông tin, nó được xem như một công nghệ tốt nhất cho các căn hộ và các
ứng dụng thương mại nhỏ. Tuy nhiên hiện tại giá thành sản xuất điện năng từ PV là khá
cao cho nên nó chỉ có thể cạnh tranh được ở những nơi yêu cầu cao về độ tin cậy và thân
thiện với môi trường. Hệ thống PV có thể vận hành độc lập hoặc kết nối trực tiếp vào
mạng phân phối.

3


Hình 1. 1. Pin mặt trời
1.3.2. Pin nhiên liệu (Fuel cell –FC)
Các pin nhiên liệu có thể chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng mà
không cần đến quá trình đốt cháy. Công nghệ FC có ưu điểm là độ ồn thấp, cấu tạo nguyên
khối, lượng khí thải thấp (SO, CO) và có độ tin cậy cao.

Hình 1. 2. Pin nhiên liệu
Nhiên liệu chủ yếu dùng cho FC là hydro từ khí tự nhiên. Việc khởi động FC cần
thời gian từ 1 đền 4 giờ do vậy nó không phù hợp cho dự phòng nóng và chỉ thích hợp cho
chạy nền đối với các phụ tải cần độ tin cậy cung cấp điện cao. Hiện tại chi phí lắp đặt FC
vẫn còn ở mức khá cao và cần phải có bộ chuyển đổi dòng diện để chuyển từ dòng DC
sang AC. FC có thể vận hành độc lập hoặc kết nối với mạng phân phối tùy theo mục đích
sử dụng.

1.3.3. Máy phát turbine gió (Wind turbine – WT)
Công nghệ sản xuất điện năng từ năng lượng gió sử dụng các turbine khí động,
được chia ra các cấp như sau [5]:
 Hệ thống mini công suất nhỏ hơn 10kW

5


S

K

L

0

0

2

1

5

4