Lập kế hoạch quản lý năng lượng cho lưới điện siêu nhỏ xét đến tính bất định sử dụng phương pháp robust optimization

Mục tiêu của nghiên cứu này là tối thiểu hóa chi phí vận hành của MG có xét đến tính bất định sử dụng phương pháp tối ưu mạnh mẽ Robust Optimization (RO). Bài toán tối ưu có dạng max-min được biến đổi thành bài toán đối ngẫu bằng điều kiện tối ưu KarushKuhnTucker (KKT), và áp dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp (MILP) để giải.

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ELEVEN LẬP KẾ HOẠCH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHO LƯỚI ĐIỆN SIÊU NHỎ XÉT ĐẾN TÍNH BẤT ĐỊNH SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ROBUST OPTIMIZATION Nguyễn Xuân Thắng (1), Đỗ Đức Quang (1), Nguyễn Thị Hoài Thu (1) sinh viên Viện Điện -Trường Đai Học Bách Khoa Hà Nội *Tác giả liên hệ: thu.nguyenthihoai@hust.edu.vn TÓM TẮT Lưới điện siêu nhỏ (Microgrid – MG) với MG có xét đến tính bất định sử dụng nguồn lượng tái tạo phương pháp tối ưu mạnh mẽ Robust quan tâm ưu điểm vượt trội Optimization (RO) Bài toán tối ưu có dạng khả vận hành chế độ nối lưới max-min biến đổi thành tốn đối tách đảo Tuy nhiên, tính bất định ngẫu điều kiện tối ưu KarushKuhn- nên việc tính tốn chi phí vận hành MG Tucker (KKT), áp dụng phương pháp quy gặp nhiều khó khăn Mục tiêu nghiên hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp cứu tối thiểu hóa chi phí vận hành (MILP) để giải Keyword: microgrid, RO, KKT, MILP, tính bất định lớn GIỚI THIỆU Trong năm trở lại đây, gia tăng phí vận hành đảm bảo ổn định điện Để nhu cầu sử dụng lượng với ứng dụng hệ thống lượng tái tạo cạn kiệt nguồn lượng hóa Việt Nam ta cần khắc phụ thạch Hệ thống lượng tái tạo trở nhược điểm Vậy nên, việc tính tốn để thành xu hướng tồn cầu ưu tối ưu hóa hệ thống xem yếu điểm lớn khả tái tạo, tố giữ vai trò then chốt tiện ích độ thân thiện với mơi trường Việt Nam nước có Hiện nay, việc chuyển đổi lưới điện truyền tiềm lớn lượng tái tạo Tuy thống thành lưới điện thông minh nhiên, hệ thống lượng tái tạo tồn giải pháp để thu thập tất nguồn nhược điểm cốt lõi dao động điện nhằm nâng cao chất lượng vận hành, bất định, phụ thuộc nhiều vào thời tiết cải thiện độ tin cậy cho người tiêu dùng giá thành cao Điều gây nhiều khó Các Microgrid (MG) kết nối với khăn việc xác định công suất đầu ra, chi kết nối với lưới điện tạo thành 212 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ELEVEN hệ thống Vì cần tạo hệ thống quản lý pháp tối ưu hóa ngẫu nhiên (SO) Phương lượng (EMS) có chức phân phối pháp RO Zhang đề xuất để quản lý vận công suất lưu trữ lượng Bằng cách hành MG [4] Độ bất định Zhang giải quản lý lượng cách hợp lý cách kết hợp thiết lập giảm thiểu chi phí vận hành, tối ưu việc mua mơ hình sạc/xả khơng liên tục việc điều bán, tích trữ điện đảm bảo chất chỉnh tải nhằm mục đích giữ cho MG lượng điện Có phương pháp EMS cân độc lập nhiều Phương sử dụng EMS tập trung, EMS phi tập trung pháp để xử lý tính bất định cịn lại – phương EMS phối hợp Chức EMS tập pháp tối ưu hóa ngẫu nhiên (SO) trung quản lý cân cơng suất, dịng sử dụng rộng rãi Bao áp dụng phương điện, lượng dự trữ pin toàn pháp vào mơ hình quản lý MG tối ưu [5] hệ thống EMS tập trung phù hợp với lưới Bài báo thiết lập hai mơ hình: mơ hình dự báo điện siêu nhỏ hộ tiêu thụ, có tải thay mơ hình thực Mơ hình dự báo thiết đổi chậm Tuy nhiên cần thay đổi nhỏ lập dựa bất định nhiều trường việc phục hồi cân trở nên khó hợp khác đặt mục tiêu tối thiểu khăn [1] Đối với EMS phi tập trung MG hóa chi phí Cịn mơ hình thực xây dựng cá thể riêng biệt có chức tối đa theo liệu mơ hình dự báo Độ sai lệch hóa lợi nhuận trạng thái nối lưới giữ dự báo làm mịn cách lưu ổn định nguồn điện vận hành độc lập Tuy trữ lượng dạng hóa (pin) nhiên hạn chế không đạt cân lưu trữ dạng nhiệt (tải làm mát) để cơng suất tồn hệ thống EMS phối đáp ứng nhu cầu đa dạng người tiêu thụ hợp khắc phục nhược điểm kế thừa (điện năng, nhiệt năng) [2] ưu điểm hai phương pháp: cân công suất, dự trữ lượng tối ưu hóa chi phí vận hành [3] Nhược điểm lớn áp dụng phương pháp SO yêu cầu khối lượng tính tốn lớn số lượng trường hợp cần tính tốn Tuy nhiên, phương pháp EMS nhiều phải đảm bảo ràng buộc chưa xét đến tính bất định Khi mà ràng xác suất [6] Ngược lại, phương pháp RO buộc tính bất định khơng cân nhắc xét tất trường hợp đến, kết thu bị sai lệch bất định mà quan tâm đến trường hợp với nghiêm trọng ứng dụng độ bất định lớn nên giảm khối thực tế, có khả gây hậu lượng tính tốn Do đó, nghiên cứu nặng nề Có phương pháp thường sử chúng tơi sử dụng phương pháp RO để giải dụng để giải vấn đề phương toán lập kế hoạch quản lý lượng pháp tối ưu hóa mạnh mẽ (RO) phương ngày tới MG có xét tính bất định DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 213 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ELEVEN 2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: : Độ lệch so với giá trị dự báo Mơ hình MG có nguồn lấy từ hệ thống pin mặt trời, turbin gió điện từ lưới hệ thống Tính bất định : Là số nguyên mang ý nghĩa: hạn nguồn lượng công suất đầu không chế số khoảng thời gian công suất PV thực cố định thay đổi theo thời gian Trong tế thuộc khoảng sai lệch dự báo đó, nguồn gió phụ thuộc vào vận tốc ngày : Độ lệch so với giá trị dự báo hướng gió; nguồn pin mặt trời phụ thuộc vào lượng xạ, nhiệt độ pin góc tới tia sáng 2.1 Hàm mục tiêu: Mục tiêu đề xuất tối thiểu hóa 2.3 Các ràng buộc: • Ràng buộc cân cơng suất: chi phí vận hành (min) có xét đến tính bất định nguồn lượng tái tạo nên cần xét đến trường hợp bất định • Ràng buộc cơng suất trao đổi với lưới: lớn (max), ta có hàm mục tiêu sau: • Ràng buộc BATTERY: u: Tính bất định tổng công suất đầu Cpv, Cw, CBAT: tương ứng chi phí vận hành PV/Wind/Battery Ppv (t), Pw(t): tương ứng công suất đầu nguồn PV,Wind Ctđ: Giá 1kWh trao đổi với lưới Ptđ: Công suất trao đổi với lưới 2.2 Bộ bất định: : lượng lưu trữ BAT thời điểm t : lượng lưu trữ định mức BAT : hiệu suất sạc, xả pin 214 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ELEVEN TỔNG KẾT: Dự kiến công việc: Hàm mục tiêu Hiệu phương pháp: Do xét đến biến đổi thành tốn đối ngẫu tính bất định nguồn lượng tái điều kiện KKT để chuyển dạng tạo, ràng buộc cân công suất, khả (max) tiếp tuyến tính hóa ràng buộc lưu trữ giải phóng lượng giải phương pháp MILP sử dụng pin nên kết dự đốn xác phần mềm Matlab để hỗ trợ Kết Điều dẫn đến việc mua bán với lưới mong muốn tối ưu chi phí vận điện hiệu thu lợi hành lưới, đảm bảo chất lượng nhuận cao cho nhà đầu tư người độ ổn định điện tiêu dùng điện TÀI LIỆU THAM KHẢO TÁC GIẢ Ý TƯỞNG [1]: Olivares DE, Canizares CA, Kazerani M A Đỗ Đức Quang: Là sinh viên Hệ thống điện centralized energy management system for isolated microgrids IEEE Trans Smart Grid July 2014;5(4):1864–75 [2]: Wang Z, Chen B, Kim J Decentralized energy (2017), K62, Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu: Tối ưu vận hành hệ thống lượng tái tạo management system for networked microgrids in grid-connected and islanded modes IEEE Trans Smart Grid Mar 2016;7(2):1097–105 Nguyễn Xuân Thắng: Là sinh viên Hệ [3]: Wang Y, Mao S, Nelms RM On hierarchical power thống điện (2017), K62, Viện Điện, Trường scheduling for the macrogrid and cooperative Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên microgrids IEEE Trans Ind Informat Dec cứu: Tối ưu vận hành hệ thống lượng 2015;11(6):1574–84 [4]: Zhang C, Xu Y, Dong ZY, Ma J Robust operation of microgrid via two-stage coordinated energy storage and direct load control IEEE Trans Power Syst 2017; 32(4): 2858–68 [5]: Bao Z, Zhou Q, Yang Z, Yang Q, Xu L, Wu T A multi time-scale and multi energytype coordinated microgrid scheduling solution-part I: model and tái tạo GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Thị Hoài Thu: nhận Kỹ sư – Hệ thống điện (2006), Thạc sỹ - Mạng Hệ thống điện (2008) từ Đại học Bách khoa methodology IEEE Trans Power Syst Sept 2015; Hà Nội Tiến sỹ - Kỹ thuật lượng 30(5): 2257–66 khí (2017) từ Đại học Tsukuba, Nhật Bản [6]: Zhang B, Li Q, Wang L, Feng W Robust optimization for energy transactions in multi-microgrids under uncertainty Appl Energy 2018; 217: 346–60 Hiện cô giảng viên Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Các hướng nghiên cứu tối ưu dung lượng thiết bị, dự báo cơng suất tính bất định nguồn lượng tái tạo DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 215 ... Có phương pháp thường sử chúng tơi sử dụng phương pháp RO để giải dụng để giải vấn đề phương toán lập kế hoạch quản lý lượng pháp tối ưu hóa mạnh mẽ (RO) phương ngày tới MG có xét tính bất định. .. đích giữ cho MG lượng điện Có phương pháp EMS cân độc lập nhiều Phương sử dụng EMS tập trung, EMS phi tập trung pháp để xử lý tính bất định cịn lại – phương EMS phối hợp Chức EMS tập pháp tối ưu... lớn số lượng trường hợp cần tính tốn Tuy nhiên, phương pháp EMS nhiều phải đảm bảo ràng buộc chưa xét đến tính bất định Khi mà ràng xác suất [6] Ngược lại, phương pháp RO buộc tính bất định khơng