Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới(Luận văn thạc sĩ) Xác định trạng tái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 Người cam đoan Lê Hải Đăng ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc gửi đến Phó Giáo sư Tiến sĩ Trương Việt Anh, người Thầy tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu để hồn thành luận văn này, bên cạnh em xin gửi lời cảm ơn đến NCS hỗ trợ em trình nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn q thầy Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM giảng dạy em suốt q trình học tập Và cuối cùng, tơi xin cảm ơn đến tất đồng nghiệp, bạn bè đặc biệt gia đình giúp đỡ tơi tinh thần, vật chất công sức suốt q trình học tập để hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 iii MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Mục lục iv Danh sách hình vi Danh sách bảng viii Chương 1: Mở Đầu 1.1 Đặt Vấn Đề 1.2 Nội Dung Nghiên Cứu 1.3 Mục Tiêu Và Nhiệm Vụ Của Luận Văn 1.4 Phạm Vi Nghiên Cứu 1.5 Phương Pháp Giải Quyết Bài Toán 1.6 Điểm Mới Của Đề Tài 1.7 Giá Trị Thực Tiễn Của Đề Tài 1.8 Bố Cục Của Luận Văn Chương 2: Tái Cấu Hình Lưới Điện Phân Phối Nhằm Tổn Thất Điện Năng Là Bé Nhất 2.1 Tổng Quan Về Lưới Điện Phân Phối 2.1.1 Đặc Điểm Lưới Điện Phân Phối 2.1.2 Nhiệm Vụ Của Lưới Điện Phân Phối 2.1.3 Chế Độ Vận Hành Lưới Điện Phân Phối 2.1.4 Ứng Dụng Các Đặc Điểm Của Lưới Điện Phân Phối Để Tái Cấu Trúc Lưới Điện .13 2.2 Bài Toán Cực Tiểu Hàm Tổn Thất Năng Lượng 14 2.3 Tái Cấu Hình Lưới Điện Phân Phối 16 iv 2.3.1 Phương Pháp Heuristic .16 2.3.2 Phương Pháp Tối Ưu Kiến – Ant Colony Optimization Method .17 2.4 Các Bài Toán Tái Cấu Trúc Lưới Điện Phân Phối Ở Góc Độ Vận Hành 19 Chương 3: Xác Định Trạng Thái Vận Hành Lđpp Có Chi Phí Bé Nhất Bằng Giải Thuật Tái Cấu Hình 29 3.1 Giới Thiệu 29 3.2 Mơ Tả Bài Tốn 30 3.3 Lưu Đồ Phương Pháp Đề Nghị 33 3.4 Ví Dụ 36 Chương 4: Ví Dụ Kiểm Tra 43 4.1 Vận Hành Ở Điều Kiện Bình Thường 46 4.2.2 Tái Cấu Hình Lưới, Chuyển Khóa Điện 47 Chương 5: Kết Luận Và Hướng Phát Triển 58 5.1 Kết Luận 58 5.2 Hướng Phát Triển 58 Tài Liệu Tham Khảo 59 v DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Sơ đồ ngun lý lưới điện phân phối điển hình .6 Hình 2 Sơ đồ khối hệ thống điện .7 Hình Các chế độ vận hành lưới điện phân phối .11 Hình Đồ thị phụ tải thay đổi theo thời gian 13 Hình Lưu đồ giải thuật Rubin Taleski Dragoslav [4] 15 Hình Lưu đồ giải thuật Chen Cho [13] 22 Hình Giải thuật Merlin Back Shirmohammadi [3] cải tiến 23 Hình Lưu đồ giải thuật Civanlar cộng [33] .26 Hình Lưới điện phân phối kín hở .30 Hình Lưới điện phần phối nguồn hai vịng đơn 32 Hình 3 Lưu đồ giải thuật 35 Hình Mạng nguồn có nhánh 36 Hình Đồ thị phụ tải theo P (KW) 37 Hình Đồ thị phụ tải theo Q (KVar) .37 Hình Cấu hình lưới thời đoạn 38 Hình Cấu hình lưới thời đoạn 38 Hình Cấu hình lưới thời đoạn 39 Hình 10 Cấu hình lưới tính cơng suất trung bình 39 Hình 11 Tương quan lợi nhuận số lần chuyển khóa 41 Hình Lưới điện 33 nút 43 Hình Đồ thị phụ tải P(t)% theo Pmax Q(t)% theo Qmax .44 Hình Lưới điện vận hành bình thường 46 Hình 4 Các khóa mở tương ứng với cơng suất trung bình 48 Hình Các khóa mở thời đoạn 48 Hình Các khóa mở thời đoạn 49 Hình Các khóa mở thời đoạn 49 Hình Các khóa mở thời đoạn 50 Hình Các khóa mở thời đoạn 50 Hình 10 Các khóa mở thời đoạn 51 vi Hình 11 Các khóa mở thời đoạn 51 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Phạm vi ứng dụng toán tái cấu trúc lưới 20 Bảng Số liệu phụ tải .36 Bảng Thơng số sau tính tốn 40 Bảng 3 Các trường hợp đồ thị phụ tải chuyển khóa theo thời gian 40 Bảng Dữ liệu hệ thống thông số cho lưới điện phân phối 33 nút 44 Bảng Tổn thất lưới điện phân phối 33 nút .46 Bảng Dòng điện nhánh 52 Bảng 4 Số liệu tính tốn I2*T1 53 Bảng Các khóa mở sử dụng cấu hình giai đoạn 55 viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Điện dạng lượng đặc biệt, lượng điện khơng thể dễ dàng tích trữ với lượng lớn, nhu cầu phụ tải địi hỏi phải đáp ứng cơng suất thời điểm Điều đòi hỏi Nhà quy hoạch lượng, công ty sản xuất kinh doanh điện phải tính tốn đến giải pháp tối ưu việc truyền tải, phân bố công suất hệ thống lưới điện Nhu cầu tiêu thụ lượng điện tăng cách nhanh chóng tất lĩnh vực, từ nhu cầu thiết yếu đời sống xã hội đến nhu cầu để phát triển kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ quốc gia, kể việc để đảm bảo tốt an ninh trị an ninh lượng điện đặt lên hàng đầu Với tiến khoa học công nghệ, thiết bị sử dụng điện ngày đòi hỏi nguồn điện cung cấp phải đảm bảo chất lượng Vấn đề đặt cho Công ty sản xuất kinh doanh điện vừa đảm bảo đáp ứng vấn đề nêu trên, vừa đảm bảo lợi ích kinh tế cao nhà sản xuất, vừa đảm bảo tính cạnh tranh thị trường điện Trong chiều dài, phụ tải lưới điện phân phối phát triển cách nhanh chóng dẫn đến công suất đỉnh xảy vài ngày, lưới điện bị sụt áp, tổn thất đường dây tăng, chi phí sản xuất tăng theo Lưới điện phân phối có đặc điểm vận hành phức tạp, kết cấu hình tia, hình xương cá, mạch kín thường vận hành hở, phụ tải phân bố phát triển theo quy hoạch nên việc tính tốn để tái cấu trúc lưới điện để đạt cho mục tiêu phức tạp Vì việc tìm giải thuật để giải vấn đề đặt cần thiết, đảm bảo cho tốn tính tốn đơn giản, hội tụ nhanh mục tiêu đặt vấn đề quan tâm nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu, nghiên cứu sinh tổ chức Lưới điện phân phối vận hành theo kiểu hình tia, thiết kế theo kiểu mạch vịng để tăng độ tin cậy q trình cung cấp điện Tổn thất lượng lưới phân phối khoảng 10%-11%, so với 2%-3% lưới truyền tải Vì vậy, nghiên cứu biện pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối nhu cầu cần giải hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích kinh tế đặt biệt chi phí hiệu việc tham gia thị trường điện Hiện nay, có nhiều biện pháp để giảm tổn thất điện trình phân phối điện như: bù công suất phản kháng, nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối, tăng tiết diện dây dẫn Tuy nhiên, biện pháp mang tính khả thi kỹ thuật lại tốn chi phí đầu tư lắp đặt thiết bị thực Trong đó, biện pháp tái cấu trúc lưới thơng qua việc chuyển tải cách đóng/mở cặp khố điện có sẵn lưới giảm tổn thất điện đáng kể đạt cân công suất tuyến dây mà không cần nhiều chi phí để cải tạo lưới điện lựa chọn cấu trúc lưới thay đổi đồ thị phụ tải để vận hành nhằm mang lại tính khả thi kỹ thuật mang lại lợi ích kinh kế Ngồi mục tiêu giảm chi phí việc lựa chọn cấu hình thay đổi phù hợp theo phụ tải cịn nâng cao khả mang tải lưới, làm giảm sụt áp cuối đường dây giảm thiểu rủi ro bị điện có cố hay cần sửa chữa đường dây Trong trình vận hành, thực tế việc tái cấu trúc lưới nhằm giảm tổn thất lượng điều kiện phải thoả mãn ràng buộc kỹ thuật với hàng trăm khoá điện hệ thống điện phân phối điều vơ khó khăn điều độ viên Do đó, ln cần phương pháp phân tích phù hợp với lưới điện phân phối thực tế giải thuật đủ mạnh để tái cấu trúc lưới điều kiện thoả mãn mục tiêu điều khiển điều độ viên xác định cấu hình thay đổi lưới điện phân phối để lợi nhuận giảm tổn thất điện phải lớn chi phí đóng/mở khóa điện phù hợp với thay đổi theo thời gian đồ thị phụ tải Thực tế cho thấy, vận hành với cấu hình thay đổi liên tục nhằm mục tiêu xem xét tất cấu hình thay đổi cấu hình có tổn thất điện bé mà mang lại lợi nhuận lớn chi phí cho việc thay đổi khóa điện phương án hiệu cần phải xem xét để đưa vào thực thi Như vậy, để tìm cấu hình thay đổi theo đồ thị phụ tải tốt cần có phải cấu hình lại lưới điện nhằm tìm cấu hình thay đổi nhằm mang lại lợi nhuận vận hành có tổn thất bé lớn so với chi phí vận hành thay đổi khóa điện Trên sở những kết cơng trình nghiên cứu trước đạt được, đề tài “Xác định trạng thái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé giải thuật tái cấu hình lưới” với mục đích nghiên cứu, áp dụng thuật tốn để lưới điện phân phối vận hành với chi phí bé có cấu hình thay đổi ngày nhằm mang lại lợi ích cho cơng ty quản lý lưới điện ngành điện 1.2 Nội dung nghiên cứu Mục tiêu luận văn chọn giải thuật thích hợp nhằm tìm cấu hình lưới điện thay đổi với lợi nhuận phương án tổn thất điện bé lớn chi phí vận hành đóng/mở khóa điện Từ mục tiêu đưa trên, nên nhiệm vụ nội dung nghiên cứu bao gồm vấn đề sau: Tìm hiểu lưới điện phân phối Tìm hiểu giải thuật tái cấu hình lưới lưới điện phân phối Xây dựng hàm mục tiêu đặt nhằm để đề xuất phương pháp giải tốn chi phí lợi nhuận so với chi phí vận hành lưới điện phân phối có tái cấu hình lưới Kiểm tra giải thuật đề nghị lưới điện phân phối mẫu 33 nút IEEE phần mềm PSS/ADEPT 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn Mục tiêu đề tài nghiên cứu việc: Xác định trạng thái vận hành lưới điện phân phối có cấu hình thay đổi với chi phí bé giải thuật tái cấu hình lưới 1.4 Phạm vi nghiên cứu Lưới điện phân phối Các thuật toán tái cấu hình lưới điện phân phối Hàm mục tiêu hàm lợi nhuận cho trạng thái lưới điện phân phối Sử dụng phần mềm PSS- ADEPT kiểm chứng 1.5 Phương pháp giải toán - Áp dụng phương pháp giải tích mạng điện, xây dựng hàm mục tiêu nhằm cực tiểu tổn thất điện kết hợp với tái cấu trúc lưới để chi phí vận hành lưới điện phân phối bé Hình 4 Các khóa mở tương ứng với cơng suất trung bình - Thời đoạn 1: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 17-18 Hình Các khóa mở thời đoạn Thời đoạn 2: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 48 Hình Các khóa mở thời đoạn Thời đoạn 3: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 Hình Các khóa mở thời đoạn Thời đoạn 4: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 49 Hình Các khóa mở thời đoạn Thời đoạn 5: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 Hình Các khóa mở thời đoạn Thời đoạn 6: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 50 Hình 10 Các khóa mở thời đoạn Thời đoạn 7: khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 Hình 11 Các khóa mở thời đoạn Ở đây, chi phí chuyển khóa coi không xem xét, xem xét lợi nhuận thu chuyển khóa thời đoạn có tổn thất nhỏ so với ban đầu tương ứng với thời đoạn để có giá trị tổn thất điện bé 51 Bảng Dòng điện nhánh I (A) Nhánh Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Line2_3 130 132 94 93 199 202 235 Line3_4 71 71 50 49 104 108 124 Line4_5 68 68 47 47 99 104 119 Line5_6 62 61 42 42 88 93 106 Line6_26 20 21 17 17 37 34 42 Line26_27 16 17 13 13 29 27 33 Line27_28 12 12 10 10 22 19 24 Line3_23 55 56 41 41 88 87 102 Line23_24 53 53 38 38 83 82 96 Line24_25 50 50 36 36 78 77 91 Line29_25 46 45 33 32 70 70 82 Line29_30 48 47 34 34 75 72 86 Line28_29 8 6 14 13 16 Line30_31 28 24 17 17 38 37 44 Line31_32 1 1 Line32_33 2 4 Line6_7 14 13 10 10 23 21 26 Line7_8 6 12 12 14 Line8_9 37 32 24 23 51 49 59 Line1_2 222 225 160 159 340 344 400 Line2_19 89 89 63 63 135 136 158 Line19_20 86 86 61 61 131 132 154 Line20_21 83 82 59 58 125 126 147 Line21_22 34 33 24 24 52 51 61 Line21_8 42 42 29 29 62 64 74 Line22_12 32 31 22 22 47 47 55 Line10_11 4 2 5 Line9_10 2 4 Line11_12 8 6 13 13 15 52 Line12_13 17 15 11 11 24 23 27 Line13_14 14 12 8 18 18 21 Line14_15 12 6 13 13 15 Line15_16 34 23 17 17 37 36 43 Line16_17 25 12 9 20 19 22 Line17_18 7 15 14 17 Line33_18 9 11 Line9_15 32 26 19 19 42 40 48 Bảng 4 Số liệu tính tốn I2*T1 Nhánh Line2_3 I2*T1 Thời đoạn 84500 I2*T2 Thời đoạn 34848 I2*T3 Thời đoạn 35344 Line3_4 25205 10082 10000 7203 43264 23328 61504 Line4_5 23120 9248 8836 6627 39204 21632 56644 Line5_6 19220 7442 7056 5292 30976 17298 44944 Line6_26 2000 882 1156 867 5476 2312 7056 Line26_27 1280 578 676 507 3364 1458 4356 Line27_28 720 288 400 300 1936 722 2304 Line3_23 15125 6272 6724 5043 30976 15138 41616 Line23_24 14045 5618 5776 4332 27556 13448 36864 Line24_25 12500 5000 5184 3888 24336 11858 33124 Line29_25 10580 4050 4356 3072 19600 9800 26896 Line29_30 11520 4418 4624 3468 22500 10368 29584 Line28_29 320 128 144 108 784 338 1024 Line30_31 3920 1152 1156 867 5776 2738 7744 Line31_32 405 4 Line32_33 180 18 16 12 64 32 100 Line6_7 980 338 400 300 2116 882 2704 53 I2*T4 I2*T5 I2*T6 I2*T7 Thời Thời Thời Thời đoạn đoạn đoạn đoạn 25947 158404 81608 220900 Line7_8 405 128 144 108 576 288 784 Line8_9 6845 2048 2304 1587 10404 4802 13924 Line1_2 246420 101250 102400 75843 462400 236672 640000 Line2_19 39605 15842 15876 11907 72900 36992 99856 Line19_20 36980 14792 14884 11163 68644 34848 94864 Line20_21 34445 13448 13924 10092 62500 31752 86436 Line21_22 5780 2178 2304 1728 10816 5202 14884 Line21_8 8820 3528 3364 2523 15376 8192 21904 Line22_12 5120 1922 1936 1452 8836 4418 12100 Line10_11 80 32 16 12 100 50 144 Line9_10 16 12 64 32 100 Line11_12 320 128 144 108 676 338 900 Line12_13 1445 450 484 363 2304 1058 2916 Line13_14 980 288 256 192 1296 648 1764 Line14_15 720 162 144 108 676 338 900 Line15_16 5780 1058 1156 867 5476 2592 7396 Line16_17 3125 288 324 243 1600 722 1936 Line17_18 162 196 147 900 392 1156 Line33_18 45 72 64 75 324 162 484 Line9_15 5120 1352 1444 1083 7056 3200 9216 Ở ta thấy có thay đổi khóa mở vịng 4: khóa thay đổi là: 1718; 31-32; 32-33 54 Bảng Các khóa mở sử dụng cấu hình giai đoạn TOPO Thời Thời (ΔAmin đoạn đoạn không chuyển tải) 29-28; 29-28; 29-28; 29-28; 29-28; 29-28; 29-28; 29-28; Các 14-15; 14-15; 14-15; 14-15; 14-15; 14-15; 14-15; 14-15; khóa 7-8; 7-8; 7-8; 7-8; 7-8; 7-8; 7-8; 7-8; mở 9-10; 9-10; 9-10; 9-10; 9-10; 9-10; 9-10; 9-10; 17-18 31-32 31-32 31-32 31-32 31-32 31-32 32-33 Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Thời đoạn Nhận xét: - Khi sử dụng TOPO cho kết tối ưu cơng suất trung bình tương ứng khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 32-33 - Khi tính tốn tối ưu thời đoạn có khóa mở: 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 17-18 - Còn từ thời đoạn đến giai đoạn coi khơng đổi chọn khóa mở 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 31-32 Như vận hành sau: thay đổi khóa điện từ 29-28; 14-15; 7-8; 910; 31-32 thành 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 17-18 có lợi nhuận là: (405-5)*21.R (KWh) Tương ứng với số lần chuyển khóa n là: c ∑ni=1 ti (I21i -I22i )RLOOP (405-5)cRLOOP n= = , n∈N (Cclose +Copen ) (Cclose +Copen ) Ở đây, ta có lần chuyển khóa (mở khóa đóng khóa), thể bảng sau: Bảng Các khóa mở lựa chọn sử dụng cấu hình giai đoạn Stt Giá chuyển khóa (Copen + Cclose) (VNĐ) 2x(400+400).103 Lợi nhuận giảm tổn thất điện (VNĐ) 630.103, giá điện 1500VNĐ 55 nN Vận hành n=0,39 => n=0 Không nên chuyển khóa (Giữ ngun cấu hình 2x(350+350).103 1890.103, giá điện 4500VNĐ 2x(300+300).103 1890.103, giá điện 4500VNĐ 2x(200+200).103 1890.103, giá điện 4500VNĐ TOPO): 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 32-33 Chọn n=1 L=1890-2x700=490< 630 n=1,35 Chọn n=0 ; L=630 => n=1 Khơng nên chuyển khóa (Giữ ngun cấu hình TOPO): 29-28; 14-15; 7-8; 9-10; 32-33 Chọn n=1 L=1890-4x300 = 690>630 Vận hành giai đoạn: Từ thời đoạn 2-7: vận n=1,57 hành mở khóa 29=> n=1 28; 14-15; 7-8;9-10; 3132 Thời đoạn 1: vận hành khóa mở: 2928; 14-15; 7-8; 9-10; 17-18 Chọn n=2 L=1890-2x4x200 = 290