(Luận văn thạc sĩ hcmute) xác định dung lượng máy phát điện phân bố theo mục tiêu giảm tốn thất và giảm thay thế các thiết bị đóng cắt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.52 MB, 83 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN TRUNG THUẬN
XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG MÁY PHÁT ĐIỆN
PHÂN BỐ THEO MỤC TIÊU GIẢM TỔN THẤT
VÀ GIẢM THAY THẾ CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT
S
K
C
0
0
3
9
5
9
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
S KC 0 0 4 2 1 4
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014
Luan van
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN TRUNG THUẬN
XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG MÁY PHÁT ĐIỆN PHÂN BỐ
THEO MỤC TIÊU GIẢM TỔN THẤT VÀ GIẢM THAY THẾ
CÁC THIẾT BỊ ĐĨNG CẮT
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2014
Luan van
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN TRUNG THUẬN
XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG MÁY PHÁT ĐIỆN PHÂN BỐ
THEO MỤC TIÊU GIẢM TỔN THẤT VÀ GIẢM THAY THẾ
CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN– 60520202
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. PHAN THỊ THANH BÌNH
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2014
Luan van
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: TRẦN TRUNG THUẬN
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 10-10-1987
Nơi sinh: Đăk Lăk
Quê quán: Quảng Nam
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 12/6/1L Đường 9, Linh Trung, Thủ Đức, TP.HCM
Điện thoại riêng: 0168.407.2304
Điện thoại cơ quan:
E-mail:
Fax:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 05/2005 đến 05/2010
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.
Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện.
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điện cho tịa nhà
Deawoo- Cantavil.
2. Cao học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 10/2012
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.
Ngành học: Kỹ thuật điện.
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Xác định dung lượng máy phát điện
phân bố theo mục tiêu giảm tổn thất và giảm thay thế các thiết bị đóng cắt.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 04/2014, tại
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.
Người hướng dẫn: PGS. TS. Phan Thị Thanh Bình
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian
Nơi cơng tác
Công việc đảm nhiệm
03/2010 – 10/2010
Công ty Formosa Việt Nam
Nhân viên kỹ thuật
10/2010 – 04/2014
Trường TCN Thủ Đức
Giáo viên
-i-
Luan van
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng 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 cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 2014
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Trần Trung Thuận
- ii -
Luan van
LỚI CẢM TẠ
Trước hết, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của em
gửi đến PGS. TS. Phan Thị Thanh Bình, Cơ đã tận tụy hướng dẫn em trong suốt
quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật
TP.HCM và Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã giảng dạy em trong suốt hai
năm học vừa qua.
Em xin được nói lời cảm ơn chân tình gửi đến anh Nguyễ
n Hữu Quốc, một
người anh đã tận tình chia sẻ những kinh nghiệm quý báu và góp ý giúp em xây
dựng thành công luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người thân, bạn bè, những
người anh em, đồ ng nghiê ̣p đã động viên, ủng hộ và tạo điều kiện cho tôi cả về vật
chất và tinh thần trong suốt quá trình học tập cũng như để hoàn thành luận văn
thạc sĩ.
Xin trân trọng cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 03 năm 2014
Trần Trung Thuận
- iii -
Luan van
TĨM TẮT
Sử du ̣ng máy phát điê ̣n phân bớ nhằ m mu ̣c đić h tăng thêm công suấ t cho lưới
điê ̣n, làm giảm tổn thất công suất , cải thiê ̣n điê ̣n áp , v.v, …. Tuy nhiên, ta cầ n phải
xác định được công suất phát tối ưu của chúng . Trong luâ ̣n văn này trin
̀ h bày mô ̣t
giải thuật hiệu quả để tìm ra cơng suất tối ưu của máy phát nhằm thỏa mãn hai mục
tiêu sau:
Mục tiêu 1: Giảm tổn thất cơng suất của tồn mạng.
Mục tiêu 2: Giảm thiểu số thiết bị đóng cắt phải thay thế.
Luận văn sẽ áp dụng giải thuật Gen đã hiệu chỉnh và logic mờ để giải quyết bài
toán đa mục tiêu nêu trên để tìm ra cơng ś t phát tối ưu nhất có thể. Để chứng
minh tính đúng đắn của giải thuật, việc tính tốn mơ phỏng được thực hiện trên hệ
thống phân phối 26 nút và kết quả tố i ưu tim
̀ được sẽ được đem ra so sánh với các
trường hơ ̣p khác trên cùng mô ̣t ma ̣ng điê ̣n.
- iv -
Luan van
ABSTRACT
Use of distributed generators aim to increase power of network, reduce power
loss and improve voltage, etc, .... However, we need to identify the optimum
generation capacity overall. In this thesis presents an efficient algorithms to find the
optimal capacity of the generator to satisfy two objectives:
• Objective 1: Reduce the power loss of the whole network.
• Objective 2: To minimize the breaker must replace.
The thesis will apply the modified Gen algorithm and fuzzy logic to solve
multi-objective problems mentioned above in order to find the optimum generation
capacity possible. To prove the correctness of the algorithm, the simulations were
performed on 26 nodes distribution system and optimal result will be in comparison
with other cases on the same network power.
-v-
Luan van
MỤC LỤC
Trang tựa
Trang
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ......................................................................................................... i
Lời cam đoan ............................................................................................................ ii
Lời cảm tạ................................................................................................................. iii
Tóm tắt ..................................................................................................................... iv
Mục lục..................................................................................................................... vi
Danh sách các hình................................................................................................... ix
Danh sách các bảng .................................................................................................. x
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN ............................................................. 01
1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 02
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn .................................................................... 02
3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 03
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 04
5. Điểm mới của luận văn ....................................................................................... 04
6. Giá trị thực tiễn ................................................................................................... 04
7. Bố cục của luận văn ............................................................................................ 05
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ..................................................... 06
1. Đặc điểm của lưới điện phân phối ...................................................................... 07
1.1 Ảnh hưởng của các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đến hệ thống điện ............... 08
1.2 Cấu trúc lưới điện phân phối ....................................................................... 09
2. Hiện trạng và đặc điểm lưới điện phân phối ở Việt Nam ................................... 10
- vi -
Luan van
3. Hê ̣ thố ng phát điê ̣n phân bố ................................................................................ 11
3.1. Hê ̣ thớ ng DG là gì?..................................................................................... 11
3.2. Các dạng DG .............................................................................................. 12
3.3. Ứng dụng của phát điện phân bố ................................................................ 16
3.4. Ưu và khuyết điểm của phát điện phân bố ................................................. 17
3.5. Ảnh hưởng của máy phát phân bố lên hệ thống ......................................... 17
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN...................................................... 19
1. Bài toán đa mục tiêu ........................................................................................... 20
1.1. Giới thiê ̣u .................................................................................................... 20
1.2. Cơng thức của bài tốn ............................................................................... 20
1.2.1. Hàm mục tiêu cho tổn thất năng lượng .............................................. 21
1.2.2. Hàm mục tiêu cho khả năng cắt của các thiết bị ................................ 21
1.2.3. Các ràng buộc của bài tốn ................................................................ 21
2. Lơgic mờ và giải pháp tìm hàm mu ̣c tiêu chung của bài toán ........................... 23
2.1. Định nghĩa tập mờ ....................................................................................... 23
2.2. Các hàm thuộc (membership function) của bài toán ................................... 23
2.2.1. Hàm thuộc cho khả năng cắt của các thiết bị ...................................... 24
2.2.2. Hàm thuộc cho tổn thất năng lượng .................................................... 25
2.3. Giải pháp của bài toán đa mục tiêu ............................................................. 25
3. Thuâ ̣t toán GEN di truyề n (GA) ........................................................................ 27
3.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 28
3.2 Tối ưu bằng thuật toán gen di truyền trong Matlab ..................................... 29
4. Lưu đồ mô tả giải thuâ ̣t đề nghi ̣và các bước thực hiê ̣n ..................................... 45
CHƯƠNG IV: KIỂM CHỨNG GIẢI THUẬT ĐỀ NGHỊ ................................. 47
1. Xét mô hình mạng phân phối hình tia tởng qt ................................................ 48
- vii -
Luan van
2. Ví dụ áp dụng ..................................................................................................... 50
2.1. Thơng sớ ma ̣ng lưới ..................................................................................... 50
2.2. Mã hóa DG trên lưới .................................................................................... 52
2.3. Khai báo trong GA của matlab .................................................................... 53
2.4. Mô phỏng và kết quả ................................................................................... 55
2.4.1. Khi chưa có DG ................................................................................. 55
2.4.2. Khi phát hế t công suấ t của DG .......................................................... 55
2.4.3. Khi phát công suấ t của DG giúp tổ n thấ t công suấ t nhỏ nhấ t ............ 56
2.4.4. Khi dung lươ ̣ng phát của DG ở mức tố i ưu ....................................... 57
2.5. Nhâ ̣n xét ....................................................................................................... 64
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ........................................................... 66
1. Các nội dung đã thực hiện được ......................................................................... 67
2. Điểm mới của luận văn ....................................................................................... 67
3. Phương hướng phát triển .................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 68
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 70
- viii -
Luan van
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Biểu đồ tởn thất điện năng của EVN ....................................................... 08
Hình 2.2: Sơ đồ lưới điện hình tia và lưới điện kín vận hành hở ............................. 09
Hình 2.3: Biểu đồ tỷ trọng các cấp điện áp lưới điện phân phối.............................. 10
Hình 2.4: Các dạng phát điện phân bố ..................................................................... 12
Hình 2.5: Cánh đồng pin năng lượng mặt trời ......................................................... 13
Hình 2.6: Cánh đồng turbin gió ............................................................................... 14
Hình 2.7: Ng̀ n năng lươ ̣ng tái ta ̣o biogas ............................................................. 15
Hình 3.1: Sơ đồ mạng lưới phân phối ...................................................................... 20
Hình 3.2: Tập mờ và tập rõ ...................................................................................... 23
Hình 3.3: Giá trị của hàm thuộc cho khả năng cắt của thiết bị ................................ 24
Hình 3.4: Giá trị của hàm thuộc cho tởn thất năng lượng ........................................ 25
Hình 3.5: Cấu trúc tởng qt của một thuật tốn gen .............................................. 29
Hình 3.6: Mở hộp cơng cụ tốn học GAOT............................................................. 31
Hình 3.7: Giao diê ̣n hộp cơng cụ tốn học GAOT................................................... 32
Hình 3.8: Lưu đồ giải thuật đề nghị theo hàm đa mục tiêu...................................... 45
Hình 4.1: Sơ đờ ma ̣ng phân phớ i hình tia tở ng quát ................................................ 48
Hình 4.2: Qui ước cách gọi tên các nút của mạng phân phối .................................. 49
Hình 4.3: Mạng điện phân phối áp dụng .................................................................. 50
Hình 4.4: Kế t quả tim
̀ đươ ̣c sau khi sử du ̣ng chương trin
̀ h ...................................... 57
Hình 4.5: DG góp phầ n cải thiê ̣n điê ̣n áp ................................................................. 64
- ix -
Luan van
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN ............................. 07
Bảng 2.2: Khối lượng lưới điện phân phối và tổng dung lượng trạm của EVN ...... 10
Bảng 4.1: Bảng so sánh kết quả của các trường hợp ............................................... 64
-x-
Luan van
Chương I: Giới thiê ̣u luận văn
CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 1
Luan van
Chương I: Giới thiê ̣u luận văn
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống điện phân phối đóng vai trị quan trọng trong việc cung cấp điện đến
hộ tiêu thụ. Vì lý do kỹ thuật, nó ln được vận hành theo kiểu hình tia, mặc dù
được thiết kế theo kiểu mạch vòng để tăng độ tin cậy trong quá trình cung cấp điện.
Theo thống kê của Điện lực Việt Nam thì tổng tổn thất điện năng khoảng từ 10-15%
sản lượng điện sản xuất, trong đó tổn hao trên đường dây từ 5-7%. Do đó nghiên
cứu các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối là một nhu cầu
cấp thiết, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích về kinh tế.
Về mặt lý thuyết, có nhiều biện pháp để giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
phân phối như: nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối, tăng tiết diện dây
dẫn, hoặc giảm truyền tải công suất phản kháng trên lưới điện bằng cách lắp đặt tụ
bù, tái cấu trúc lưới điện. Ngoài ra, với sự phát triển của các nhà máy điện vừa và
nhỏ như hiện nay thì phương pháp sử dụng các máy phát điện phân bố cũng đem
đến nhiều lợi ích to lớn. Khơng chỉ dừng lại ở mục tiêu giảm tổn thất điện năng,
việc lắp đặt máy phát điện phân bố trên lưới điện phân phối cịn có thể nâng cao khả
năng tải của lưới điện, giảm sụt áp cuối lưới và giảm thiểu số lượng hộ tiêu thụ bị
mất điện khi có sự cố hay khi cần sửa chữa đường dây.
Trong quá trình vận hành, thực tế việc tính tốn dung lượng phát của máy phát
phân bố trong điều kiện phụ tải điện thường xuyên thay đổi cùng với việc phải đảm
bảo số lượng các thiết bị đóng cắt khơng được thay thế nhiều trên hệ thống điện là
điều vơ cùng khó khăn đối với các vận hành viên. Do đó ln cần một phương pháp
phân tích phù hợp với lưới điện phân phối thực tế và một giải thuật đủ mạnh để tính
tốn công suất phát của máy phát trong điều kiện thoả mãn các mục tiêu điều khiển
của các vận hành viên. Trong luận văn này sẽ nghiên cứu các vấn đề này và đưa ra
một phương pháp giải có thể áp dụng để tính tốn.
2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
2.1 Mục tiêu của luận văn
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 2
Luan van
Chương I: Giới thiê ̣u luận văn
Nghiên cứu tổng quan các tác dụng của máy phát điê ̣n phân bố trong lưới điện
phân phối.
Đưa ra một phương pháp hiệu quả để tìm cơng ś t phát tớ i ưu nhằ m giúp giảm
tổ n thấ t công suấ t và giảm thay thế các thiế t bi ̣đóng cắ t có sẵn trong hê ̣ thố ng .
Viết được một chương trình MATLAB tổng qt cho việc tính tốn cơng suất
phát của máy phát điê ̣n theo giải thuật đề nghị.
2.2 Nhiệm vụ của luận văn
Từ mục tiêu nghiên cứu như trên, nên nhiệm vụ của luận văn bao gồm các vấn
đề sau:
1. Đọc các bài báo viết về vấn đề tác dụng của máy phát điện phân bố trên lưới
điê ̣n phân phố i.
2. Đề nghị một giải thuâ ̣t để tim
̀ công suấ t phát tố i ưu nhấ t .
3. Xây dựng hàm đa mục tiêu đạt mục đích đặt ra đồng thời cũng phải thỏa mãn
các điều kiện ràng buộc.
4. Kiểm chứng trên lưới điện phân phớ i mẫu nhằm đánh giá tính đúng đắn của
ý tưởng đề xuất.
5. Lập trình trên máy tính và chạy kiểm tra phương pháp đề nghị.
6. Đánh giá lại phương pháp thực hiện và khả năng áp dụng phương pháp đề
nghị vào thực tế. Đồng thời đề xuất hướng nghiên cứu phát triển đề tài.
3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu xoay quanh bài toán xác định dung lượ ng máy phát điê ̣n phân bố
nhằ m làm giảm tổ n thấ t công suấ t và giảm thay thế các thiế t bi ̣đóng cắ t hiê ̣n có
trong lưới phân phố i.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 3
Luan van
Chương I: Giới thiê ̣u luận văn
Bài toán được nghiên cứu trong luận văn bao gồm các vấn đề sau:
1. Kết hợp nhiều mục tiêu với nhau vào trong một bài tốn: Mục tiêu giảm
tổn thất cơng suất và mục tiêu giảm thay thế thiết bị đóng cắt trong lưới
phân phố i.
2. Ứng dụng giải thuật gen trong MATLAB và logic mờ để giải bài toán đã
đề ra theo hàm đa mục tiêu.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Ở đây chúng ta sử dụng các phương pháp sau:
+ Xây dựng mơ hình tốn học của lưới điện phân phối có DG
+ Lập trình tính tốn bằng giải thuật Gen di truyền trong Matlab để tìm dung
lượng tối ưu của DG trên lưới điê ̣n phân phố i.
+ Sử dụng lý thuyết logic mờ để xây dựng các hàm mục tiêu: Giảm tổn thất
cơng suất và giảm thay thế các thiết bị đóng cắt.
5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
+ Bài toán đa mục tiêu với các mục tiêu và ràng buộc cụ thể.
+ Áp dụng được giải thuật gen và Fuzzy cho bài tốn đa mục tiêu.
+ Chương trình của luận văn đề xuất cho phép 1 tiếp cận mở về mặt: đưa vào
mục tiêu, tầm quan trọng khác nhau của mục tiêu và ràng buộc, đồ thị tải, đồ thị
khả năng phát của DG.
+ Đề xuất được việc tích hợp các dạng DG khác nhau, các mức công suất khác
nhau cho bài tốn đa mục tiêu tìm dung lượng tối ưu của DG.
6. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN
1. Thuật toán đề nghị giải bài tốn giảm tổn thất cơng suất có thể áp dụng để
giải bài toán giảm tổn thất điện năng trong thực tế.
2. Thuật tốn đề nghị giải bài tốn có tính tới việc hạn chế thay thế các thiế t bi ,̣
giúp tiết kiệm một khoảng chi phí đầu tư đáng kể.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 4
Luan van
Chương I: Giới thiê ̣u luận văn
3. Bằng việc xây dựng chương trình mơ phỏng lưới điện phân phối trên máy
tính, có thể huấn luyện, nâng cao trình độ nghiệp vụ của các điều độ viên qua
các bài toán giả lập.
7. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
Luận văn bao gồm có 5 chương:
Chương I
: Giới thiệu luận văn.
Chương II
: Nghiên cứu tổng quan.
Chương III
: Phương pháp tiếp cận.
Chương IV
: Kiểm chứng giải thuật đề nghị.
Chương V
: Kết luận và đề xuất.
Tài liệu tham khảo và Phụ lục.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 5
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan
CHƯƠNG II:
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 6
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan
1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Lưới điện phân phối là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến
thế trung gian (thường là các trạm: 110/22 kV, 110/35/22 kV, 35/22 kV) đến các
trạm khách hàng. Chế độ vận hành bình thường của lưới điện phân phối là vận hành
hở, hình tia hoặc dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, mạng
điện phân phối thường được thiết kế mạch vòng nhưng vận hành hở.
Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng dao cách ly, hoặc
thiết bị nối mạch vòng (Ring Main Unit). Các thiết bị này vận hành ở trạng thái mở.
Trong trường hợp cần sửa chữa hoặc sự cố đường dây điện thì việc cung cấp điện
khơng bị gián đoạn lâu dài, nhờ việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao tác đóng
cắt dao cách ly phân đoạn hay tự động chuyển đổi nhờ các thiết bị nối mách vòng.
Một đường dây phân phối ln có hai loại phụ tải là phụ tải dân dụng và phụ tải
phi dân dụng. Các phụ tải này được phân bố không đồng đều trên đường dây. Mỗi
loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần
và trong tháng. Vì vậy, đồ thị phụ tải của chúng khơng bằng phẳng và ln có sự
chênh lệch cơng suất tiêu thụ. Điều này gây ra quá tải đường dây, ảnh hưởng tuổi
thọ thiết bị và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối.
Bảng 2.1: Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN.
Công nghiệp,
Xây dựng
Thương nghiệp, Nhà
hàng, Khách sạn
Quản lý,
tiêu dùng
Hoạt động
khác
Nông, lâm
nghiệp, thủy sản
52,67 %
4,61 %
37,78 %
3,28 %
1,12 %
Qua kết quả nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành đã đưa đến kết luận nên
vận hành lưới điện phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do:
- Vận hành và bảo vệ mạng đơn giản.
- Trình tự phục hồi lại kết cấu lưới sau sự cố dễ dàng hơn.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 7
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tở ng quan
- Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ.
- Vấn đề kinh tế: chi phí cho các thiết bị bảo vệ thấp hơn.
Bên cạnh đó, trong q 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 sau:
- Cấu trúc vận hành là hình tia và hở.
- Tất cả các phụ tải đều phải được cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép.
- Các hệ thống bảo vệ relay, thiết bị đóng cắt phải thay đổi phù hợp với thực tế.
- Các phát tuyến đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải.
1.1 Ảnh hưởng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đến hệ thống điện
Tổn thất điện năng chiếm tỷ lệ lớn trong tổn thất của hệ thống bao gồm: tổn thất
lưới truyền tải, phân phối, hạ áp.
11.50%
11.00%
11.05%
10.50%
10.56%
10.00%
10.15%
9.50%
9.57%
9.00%
9.21%
8.50%
8.00%
2006
2007
2008
2009
2010
Hình 2.1: Biểu đồ tổn thất điện năng của EVN.
Vốn đầu tư cho mạng phân phối cũng chiếm tỷ trọng lớn: nếu chia theo tỷ lệ vốn
đầu tư theo thống kê cho thấy nếu đầu tư cho mạng cao áp là 1, thì mạng trung áp từ
1.5 ÷ 2 lần, hạ áp từ 2 ÷ 2.5 lần.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 8
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan
Xác suất ngừng cung cấp do sự cố , sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch cải tạo,
lắp đặt trạm mới trên lưới điện trung áp cũng nhiều hơn so với lưới truyền tải.
Là khu vực khó xác định phương áp vận hành so với lưới truyền tải, và là nơi
chịu tác động nhiều nhất từ các điều kiện môi trường, thiết bị, nguồn dự phòng,
v…v…
1.2 Cấu trúc lưới điện phân phối
Chế độ vận hành lưới điện phân phối bình thường là vận hành hở. Các sơ đồ
lưới điện thường gặp là: hình tia, hình tia có nguồn dự phịng (lưới điện kín vận
hành hở).
Thanh c¸i
Hình 2.2a: Sơ đồ lưới điện hình tia.
Thanh c¸i
Hình 2.2b: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở.
Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới điện phân phối rất phức tạp, địi hỏi
phương pháp, mơ hình nghiên cứu phù hợp để giải quyết bài toán kinh tế - kỹ thuật.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 9
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan
2. HIỆN TRẠNG VÀ ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Ở VIỆT NAM
Lưới điện phân phối Việt Nam tồn tại 3 cấp điện áp (35, 22, 15)kV, trong đó
lưới 35kV có khối lượng rất nhỏ mà chủ yếu là lưới (15, 22)kV. Đối với miền Nam
trong thời gian vừa qua lưới 22kV các tỉnh phát triển mạnh mẽ, nếu khơng tính hai
khu vực TP.Hồ Chí Minh và tỉnh Đồng Nai, lưới 22kV khu vực Tổng công ty điện
lực Miền Nam quản lý chiếm 87,9% (theo dung lượng TBA), 81,9% (theo khối
lượng đường dây). Mặt khác ở khu vực này lưới 15kV hầu hết được thiết kế theo
tiêu chuẩn 22kV, do vậy ở khu vực này việc chuyển đổi lưới 15->22kV cơ bản là
rất thuận lợi. Trong một vài năm tới lưới 15kV cơ bản chuyển thành lưới 22kV.
35kV
1%
15kV
9%
15kV
40.2%
22kV
59.8%
22kV
90%
35kV
0%
Đường dây
Trạm biến áp
Hình 2.3: Biểu đồ tỷ trọng các cấp điện áp lưới điện phân phối khu vực miền Nam.
Trong những năm gần đây, Tổng Công ty điện lực Miền Nam đã đẩy mạnh phát
triển lưới điện phân phối, bình quân trong giai đoạn 5 năm từ 2007 đến 2011 phát
triển trung bình hơn 1.500 km đường dây phân phối và công suất hơn 2.000 MVA.
Bảng 2.2: Khối lượng LĐPP và tổng dung lượng trạm của EVN
Năm
2007
2008
2009
2010
2011
Đường dây phân phối (km)
44.620
45.852
47.255
53.190
54.694
Dung lượng trạm (MVA)
8.710
10.067
11.498
15.668
17.697
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 10
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tở ng quan
3. HỆ THỚNG PHÁ T ĐIỆN PHÂN BỚ (DG)
3.1 Hệ thống DG là gì?
Máy phát phân bố là máy phát công suất nhỏ
(từ vài kW đế n dưới 10MW)
được đặt gần nơi tiêu thụ, để đáp ứng một nhu cầu đặc biệt của khách hàng, để vận
hành kinh tế lưới điện phân phối hiện hữu hoặc cả hai trường hợp trên. Nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng đến với khách hàng, hiệu suất sử
dụng nhiên liệu tăng nhờ tận dụng nhiệt năng từ các máy phát
Máy phát phân bố có khả năng kết nối với hệ thống điện hiện hữu hoặc cung
cấp trực tiếp tại nơi tiêu thụ của khách hàng.
Các nguồn phát tập trung theo kiểu truyền thống được thiết kế với cơng suất
nhất định, rất khó thay đổi để đáp ứng với nhu cầu phụ tải thay đổi. Nguồn tập trung
truyền thống bao gồm nhà mát điện công suất rất lớn kết hợp với lưới truyền tải và
lưới phân phối để phân phối điện năng. Cả hai đòi hỏi vốn đầu tư lớn và mất nhiều
thời gian khi muốn tăng khả năng tải. Nguồn phát phân bố có những ưu điểm so với
nguồn phát tập trung như sau:
+ Sự lựa chọn vốn đầu tư thấp để đáp ứng nhu cầu tăng cường phụ tải.
+ Không cần nâng cấp mạng truyền tải cũng như mạng phân phối bằng cách
đặt nguồn phát tại nơi có nhu cầu.
+ Một số dạng nguồn phát có thể nâng thêm cơng suất một cách dễ dàng.
+ Rất linh hoạt trong việc chuyển công suất thừa từ người sử dụng lên lưới
điện để hỗ trợ cơng suất nhất là trong giờ cao điểm.
Ngồi các ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế, máy phát phân bố cịn ảnh
hưởng rất ít đến mơi trường, một số dạng nguồn phát sử dụng năng lượng sạch,
hồn tồn khơng có khí thải. Máy phát phân bố đem đến cho các công ty cung cấp
điện và khách hàng tiêu thụ một giải pháp cung cấp điện sạch, hiệu quả, tin cậy, linh
hoạt và một quan điểm mới về năng lượng điện.
Máy phát phân bố có khả năng nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và chất
lượng điện năng đến khách hàng bằ ng cách giảm thiể u th ời gian ngừng cung cấp
điê ̣n đế n khách hàng do sự cố về điê ̣n cũng như tăng khả năng đáp ứng công suấ t
cho hê ̣ thố ng do thiế u điê ̣n.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 11
Luan van
Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan
NL sinh học
Máy phát điện
NL mặt trời
NL gió
Pin nhiên liệu
Hình 2.4: Các dạng phát điện phân bố
3.2 Các dạng của DG
a) Năng lượng mặt trời
Có hai hướng nghiên cứu khác nhau để sản xuất điện từ năng lượng mặt trời
đó là sử dụng:
+ Động cơ sử dụng nhiệt năng của mặt trời: Động cơ sử dụng năng lượng
nhiệt năng sử dụng các bộ tập trung nhiệt năng lên một bề mặt để làm bốc hơi nước
và làm quay tuabin máy phát. Loại này có công suất từ vài KW đến vài chục KW.
+ Pin quang điện (photo cell): Pin quang điện chuyển đổi trực tiếp năng
lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Đây là một giải pháp lý tưởng cho
việc cấp điện đến những vùng xa lưới điện phân phối cũng như dễ dàng phát triển
tại nhiều chỗ. Tuy nhiên, giá thành trên 1KW điện tạo thành khá đắt tiền.
Các pin mặt trời được sắp xếp với nhau tạo thành khối pin quang điện và
nhiều khối kết hợp với nhau tạo thành dãy pin quang điện. Một số dãy pin quang
điện được điều chỉnh bởi các thiết bị điều chỉnh tùy thuộc vào ánh sáng mặt trời
trong ngày.
Học viên: Trần Trung Thuận
Trang 12
Luan van
