DỰ TRỮ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

CHƯƠNG 8: DỰ TRỮ CÔNG SUẤT TRONG HỆ
THỐNG ĐIỆN

1. Khái niệm và phân loại dự trữ công suất trong hệ
thống
2. Những biến cố ngẫu nhiên gây thiếu hụt công
suất trong hệ thống
3. Xác định xác suất thiếu hụt công suất hệ thống
4. Xác định công suất dự trữ tối ưu


8.1. Khái niệm và phân loại dự trữ công suất
trong hệ thống

 Trong hệ thống điện cần thiết phải có lượng dự trữ
công suất nhất định để đảm bảo cung cấp an toàn
và liên tục cho hộ tiêu thụ
 Việc xác định đúng cống suất dự trữ cho hệ thống
là bài toán tối ưu phức tạp.
 Công suất dự trữ thường được lấy từ 10-15% tổng
công suất hệ thống, đồng thời lớn hơn công suất
của tổ máy lớn nhất trong hệ thống đề phòng
trường hợp tổ máy này có sự cố.


Phân loại công suất dự trữ

 Phân loại dự trữ công suất theo mục đích, công dụng
 Dự trữ sự cố
 Dự trữ sửa chữa
 Dự trữ đề phòng dự báo không chính xác

 Dự trữ cho nguồn bị giảm do nguyên nhân khách
quan.
 Phân loại dự trữ theo chế độ làm việc của dự trữ
 Dự trữ nóng
 Dự trữ nguội


8.2. Những biến cố ngẫu nhiên gây thiếu hụt
công suất trong hệ thống

 Giảm công suất vì sự cố các phần tử trong hệ thống
 Giảm phụ tải hệ thống (hụt công suất) so với phụ tải
cực đại
 Sai số dự báo nhu cầu


 Xác suất giảm công suất vì sự cố: SSC
 Dãy xác suất giảm công suất vì sự cố
Công suất của các tổ máy là đại lượng rời rạc nên đại
lượng công suất tác dụng giảm vì sự cố cũng là một dãy
rời rạc
SC
SC
SC
SC
S SC
,
S
,
S

,
S
,
.....,
S
0
ε
2ε
3ε
nε
SC
SC
SC
SC
Ta cã : S SC
+
S
+
S
+
S
+
.....
+
S
0
ε
2ε
3ε
nε = 1

S SC
ε : x¸c suÊt x¶ y ra sù cè lµm gi¶ m c«ng suÊt ε (MW)


 Xác định xác suất giảm công suất vì sự cố
Xác suất xảy ra sự cố tính trung bình đối với từng loại tổ
máy

TSC
q=
TSC + Tlv
Trong đó:
q
: xác suất xảy ra sự cố
TSC : thời gian từ khi xảy ra sự cố đến khi đưa vào làm
việc được
Tlv
: thời gian làm việc (kể cả dự phòng nóng)


 Xác suất giảm phụ tải hệ thống so với
phụ tải cực đại

 Dãy xác suất giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại
Đại lượng giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại là đại
lượng biến thiên liên tục. Tuy nhiên, để đơn giản hoá phụ tải
giảm so với phụ tải cực đại theo từng bậc khác nhau. Mỗi bậc
là ε (MW)
Xác suất giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại:

S +S +S
pt
0

pt
-ε

pt
-2ε

+S

pt
- 3ε

=1

Với S-nεpt: Xác suất phụ tải hệ thống giảm so với phụ tải cực đại
là nε (MW).


 Xác định xác suất giảm phụ tải so với phụ tải cực đại

Để xác định xác suất giảm công suất của phụ tải so
với phụ tải cực đại dùng đồ thị phụ tải khai triển đã
được bậc thang hoá, với độ cao mỗi bậc là ε (MW)
Dãy phân bố xác suất giảm công
suất phụ tải so với phụ tải cực đại
được xác định như sau

P(Mw)
T0
ε

T1

S 0pt =

T2
Pmax

Pmin
t
8760 h (24)

T0
T
; S -ptε = 1
T
T

; S -pt2ε =

T2
T


 Xác suất sai số dự báo Sdb
 Dãy xác suất sai số do dự báo

Sai số dự báo là đại lượng biến thiên liên tục
3
− ε
2

1
− ε
2

0

1
ε
2

3
ε
2

Các khoảng trong đó sai số dự báo coi như không đổi:
Trung bình sai số dự báo - ε(MW)
Trung bình sai số dự báo 0 (MW)
Trung bình sai số dự báo ε(MW)


Dãy xác suất sai số dự báo (khoảng cách ε(MW) được
ký hiệu như sau:
db
db
db

db
S -dbnε + .. + S -db3ε + S -db2ε + S -dbε + S db
+
S
+
S
+
S
+
...
+
S
0
ε
2ε
3ε
nε = 1

Sodb: Xác suất sai số dự báo có phạm vi sai số dự báo từ (-ε/2÷ε/2) MW
Sεdb: Xác suất sai số dự báo có phạm vi sai số dự báo từ (ε/2÷3ε/2)MW
Snεdb: xác suất phụ tải thực tế lớn hơn phụ tải dự báo là

nε(MW)

S-nεdb: Xác suất phụ tải thực tế nhỏ hơn phụ tải dự báo -nε (MW)


 Xác định xác suất sai số do dự báo
Phân bố của sai số dự báo phụ tải trong thực tế tuân theo luật
phân bố chuẩn. Độ lệch tiêu chuẩn của sai số dự báo (σ)

( ∆Pi − ∆P ) 2
σ=
n

∆P = Pdb − PttÕ

Độ lệch tiêu chuẩn của số dự báo

σ =
*

∑(P

dbi

n

− P)

2

(∆P : sai sè dù b¸o)


Xác suất sai số dự báo tuân theo phân phối chuẩn:
S

db
0

=

ε
2

1
σ

e
∫
2π
−

−( x −a ) / 2 σ 2

S
S

db
ε

a= 0

 ε 
−ε
 ε 
= φ  − φ
 = 2φ 
 2σ 
 2σ 

 2σ 
=

1
σ 2Π

3ε

2

∫e

ε

2

−( x −a ) / 2 σ 2
2

dx

dx

ε
2

Trong đó:
 a : kỳ vọng sai số dự báo
 x : sai số phụ tải dự báo
 e : cơ số tự nhiên (lne= 1)

db
0

2

(-ồ/2; 0; ồ/2)

S

db
ε

 3ε   ε 
= φ
 − φ

 2σ   2σ 


8.3. Xác định xác suất thiếu hụt công suất hệ thống

 Biểu thức tổng quát xác định xác suất xảy ra thiếu hụt
công suất của hệ thống

(

)(

)

SC
SC
pt
pt
pt
db
db
db
db
db
(S SC
0 + S ε + S 2 ε + .....) S 0 + S -ε + S - 2 ε + .... ..... + S - 2 ε + S -ε + S 0 + S ε + S 2 ε + .... = 1

(*)

 Mức thiếu hụt công suất của hệ thống được xác định
trong 2 trường hợp: hệ thống có hoặc không có dự trữ
công suất tại phụ tải cực đại
 Khi hệ thống không có dự trữ ở phụ tải cực đại, thì
công suất thiếu hụt do xảy ra 3 sự kiện đồng thời sẽ bằng
tổng các chỉ số dưới của 3 xác suất thành phần
 Khi hệ thống có dự trữ ở phụ tải cực đại, thì công suất
thiếu hụt do xảy ra 3 sự kiện đồng thời sẽ bằng tổng các
chỉ số dưới của 3 xác suất thành phần trừ đi công suất
dự trữ


8.4. Xác định công suất dự trữ tối ưu

 Kỳ vọng của tổn thất khi ngừng cung cấp điện

 Kỳ vọng tổn thất do ngừng cung cấp điện phụ thuộc
vào tính chất của hộ tiêu thụ, và trị số công suất
thiếu hụt
 Việc phân loại các hộ tiêu thụ theo tầm quan trọng
của các hộ phụ thuộc vào từng quộc gia và từng
thời kỳ nhất định
 Yêu cầu độ tin cậy đối với việc cung cấp cho các hộ
cũng rất khác nhau


Bài toán:
Giả sử các hộ tiêu thụ trong hệ thống được chia
thành các nhóm hộ tiêu thụ: hộ tiêu thụ loại 1, có
công suất ε(MW), với suất tổn thất do ngừng cung
cấp điện là a1 (đ/MWh); Hộ loại 2,3....n, có công
suất ε(MW), suất tổn thất do ngừng cung cấp điện là
a2.......an (đ/MWh). Công suất dự trữ lúc phụ tải cực
đại là rε(MW). Xác định kỳ vọng tổn thất khi ngừng
cung cấp điện của hệ thống trong khoảng thời gian
T(h).


 Xác định công suất dự trữ tối ưu
Giả thiết chi phí để tăng thêm dự trữ ồ(MW) của hệ thống là
b(đ/MWh) (bao gồm cả chi phí đầu tư và chi phí vận hành trong
năm), cần so sánh với kỳ vọng tổn thất giảm được do tăng dự
trữ để xác định mức dự trữ tối ưu.
Nếu chi phí cho hệ thống để tăng thêm dự trữ lớn hơn so với
kỳ vọng tổn thất kinh tế giảm được, thì việc tăng dự trữ không
có hiệu quả và ngược lại.

Vòng lặp được tiến hành liên tục và ngừng khi việc đưa thêm
tổ máy vào hoặc đưa bớt tổ máy ra không có lợi.
∆yT > b
tăng dự trữ có lợi

∆yT < b

tăng dự trữ không có lợi.


 Tóm tắt các bước tiến hành tính toán dự trữ công suất tối ưu
 Xác định dãy phân bố xác suất giảm công suất vì sự cố:
SC
SC
S SC
,
S
,
S
0
ε
2 ε ....
 Xác định dãy phân bố xác suất giảm phụ tải so với phụ tải cực
pt
pt
pt
S
,
S
,

S
đại: 0
-ε
-2 ε
 Xác định dãy phân bố xác suất sai số dự báo:

S -db2ε , S -dbε , S 0db , S εdb , S db
2ε

 Xác định dãy phân bố xác suất thiếu hụt công suất : S ε, S2ồ,...
Skồ
 Xác định kỳ vọng tổn thất do ngừng cung cấp điện trong thời
gian T(h) : yT