Luận Văn Xác định dung lượng và vị trí của máy phát phân bố (DG) tối ưu tổn thất lưới phân phối

TÓM TẮT: Những thay đổi gần đây trong cơ cấu chính của các công ty điện lực đã tạo cơ hội
cho nhiều sự đổi mới khoa học kỹ thuật, bao gồm sự tham gia của các máy phát phân bố – DG
(Distributed Generation) vào hệ thống đã đạt được những lợi ích khác nhau. Cả điện lực và khách hàng
đều có lợi từ DG. Trong số những lợi ích của DG, có rất nhiều hướng để giải quyết bài toán về DG
nhưng tất cả đều nhằm mục đích hướng đến việc tối ưu sự phát triển và vận hành của hệ thống điện.
Trong bài báo này, một thuật toán sử dụng phương pháp điểm trong – PDIP (Primal Dual Interior
Point) sẽ được trình bày để giải quyết bài toán xác định dung lượng và vị trí của DG nhằm tối ưu tổn
thất lưới phân phối. Các điều kiện ràng buộc cân bằng và không cân bằng được giải quyết dựa trên các
điều kiện Karush Kuhn Tucker (KKT). Chương trình tính toán tối ưu lưới phân phối 10 nút và 42 nút sẽ
được thực hiện trong MATLAB.
I. GIỚI THIỆU
Nhiều công nghệ tạo năng lượng mới khác nhau đang được phát triển rộng khắp thế giới. Tiêu biểu
cho những công nghệ này là nhiều nguồn phát nhỏ có công suất từ 10 KW đến khoảng 10 – 20 MW và
được đặt gần nơi tiêu thụ điện năng. Những máy phát này được gọi là máy phát phân bố – DG
(Distributed Generation). Những lợi ích mà DG mang lại khi tham gia vào lưới phân phối bao gồm lợi
ích kỹ thuật và lợi ích kinh tế.
Các lợi ích kỹ thuật:
ã Giảm tổn hao đường dây
ã Cải thiện điện áp
ã Giảm sự ô nhiễm môi trường
ã Tăng hiệu suất điện năng
ã Tăng cường độ tin cậy và sự an toàn
ã Cải thiện chất lượng điện năng
ã Đảm bảo tính cung cấp điện liên tục
Các lợi ích kinh tế:
ã Trì hoãn sự đầu tư trong việc nâng cấp các thiết bị
ã Giảm chi phí vận hành
ã Tăng cường hoạt động sản xuất
ã Giảm chi phí nhiên liệu
ã Tăng độ an toàn cho những tải quan trọng trong lưới phân phối
Dựa trên những lợi ích đó, người ta đã đặt ra rất nhiều bài toán vận hành DG. Các bài toán xoay
quanh việc chứng minh sự có mặt của DG trong hệ thống là có lợi dựa trên các chỉ số mà họ đặt ra. Tuy
mỗi bài toán sử dụng các thuật toán khác nhau, đặt ra các hàm mục tiêu khác nhau, nhưng đều có chung
một mục đích là xác định vị trí đặt thích hợp và lượng công suất phát cần thiết của DG sao cho sự vận
hành trong hệ thống là tối ưu.
Trong [4], R.Ramakumar và cộng sự đã khảo sát lợi ích giảm tổn hao trên đường dây của DG trong
trường hợp đơn giản gồm có một phát tuyến phân bố với tải tập trung và DG. Kế thừa việc phân tích đó,
chỉ số LR – Line Loss Reduction sẽ được phát triển lên trong trường hợp tổng quát hơn. Bài toán được
đặt ra là đi tìm vị trí tối ưu và công suất phát của DG trong lưới phân phối sao cho độ giảm tổn hao trên
Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007
Trang 56
đường dây đạt giá trị lớn nhất có thể. Khi giải các bài toán tối ưu phân bố công suất – OPF (Optimal
Power Flow) dạng phi tuyến trong hệ thống lớn, phương pháp điểm trong được lựa chọn vì tính hiệu quả
và tốc độ hội tụ của nó, như đã đề cập trong [7].
Bài báo này đề xuất giải bài toán tối ưu bằng giải thuật PDIPA (Pure Primal Dual Interior Point
Algorithm). Chương 2 và 3 là mô hình toán học của bài toán tối ưu. Chương 4 là giải thuật điểm trong và
các điều kiện ràng buộc của bài toán theo Karush-Kuhn-Tucker (KKT). Chương 5 là chương trình tính
toán được thực hiện trên MATLAB, ứng dụng giải cho 2lưới điện, 10 nút giả lập và Tuyến Rạch Chiết
42nút của Điện Lực TpHCM.