(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện(Luận văn thạc sĩ) Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

Luận văn tốt nghiệp Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 09 năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Phú Cần HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang iii GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc em gửi đến Tiến Sĩ Trương Việt Anh, người Thầy tận tụy hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Chân thành cảm ơn q thầy Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Trường Đại Học Bách khoa TP.HCM giảng dạy em suốt hai năm học Và cuối cùng, xin cảm ơn đến tất đồng nghiệp, bạn bè đặc biệt người vợ yêu dấu giúp đỡ tinh thần, vật chất cơng sức suốt q trình học tập để hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn ! TP Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 09 năm 2012 Nguyễn Phú Cần HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang iv GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Tóm tắt TĨM TẮT Luận văn trình bày giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối (LĐPP) nhằm giảm chi phí vận hành có xét đến việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cách ngồi tổn hao lượng, chi phí vận hành, hàm mục tiêu sử dụng thêm số điện ngừng điện (ANĐ), thời gian ngừng điện (TNĐ) thông qua số ANĐ TNĐ khu vực phụ tải LĐPP Các số thống kê từ số liệu nguyên nhân thời gian khắc phục cố công ty điện Thông qua kết khảo sát LĐPP từ đơn giản đến phức tạp đặc biệt LĐPP thành phố Cà Mau cho thấy sau tái cấu hình lưới (TCHL), thời gian ngừng cung cấp điện điện ngừng cung cấp giảm đáng kể từ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng Điều cho thấy tính đắn, hiệu hàm mục tiêu giải thuật ABSTRACT This thesis presents an algorithm to re-configure the distribution grid to reduce operating costs, taking into account improving the reliability of power supply by external energy loss, operating costs, the objective functionuse more electrical power indicator stop, stop time power through indicators ANĐ and TNĐ of the load area in the distribution grid These indicators are statistics from the raw data and time troubleshooting of power companies Through the survey results on the distribution grid from simple to complex, and especially on the city's distribution grid Mau showed after network reconfiguration, time to stop the power supply and powerstop providing significantly reduced and thereby improve the reliability of power supply to customers This shows the correctness and efficiency of the objective function and algorithm HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang v GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt x Danh sách hình xi Danh sách bảng xii Chương Giới Thiệu Luận Văn 01 1.1 Đặt vấn đề .01 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 02 1.3 Phạm vi nghiên cứu 02 1.4 Phương pháp giải toán 03 1.5 Điểm luận văn 03 1.6 Giá trị thực tiễn luận văn 04 1.7 Bố cục luận văn 05 Chương 2: Tổng quan lưới điện phân phối 06 2.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 06 2.1.1 Ảnh hưởng đến tiêu kinh tế-kỹ thuật hệ thống điện 07 2.1.2 Cấu trúc lưới điện 08 2.2 Hiện trạng đặc điểm lưới điện phân phối Việt Nam 09 2.3 Các tốn tái cấu hình lưới điện góc độ vận hành 10 2.4 Độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải 11 2.5 Các nghiên cứu khoa học 12 2.5.1 Bài toán xem xét tác động môi trường 12 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang vi GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Mục lục 2.5.1.1 Phương pháp cố - Grap tree 13 2.5.1.2 Mơ hình Peng Wang Roy Billinton 15 2.5.1.2 Mơ hình cải tiến Karin Alvehag Lennart Söder 16 2.5.2 Bài tốn tái cấu hình lưới điện phân phối .18 2.5.2.1 Mơ hình tốn học lưới điện phân phối .18 2.5.2.2 Phương pháp Heuristic tối ưu hóa 20 2.5.2.3 Các giải thuật heuristic đại 23 2.5.2.3.a Thuật toán di truyền - Genetic Algorithm (GA) 24 2.5.2.3.b Phương pháp logic mờ - Fuzzy Logic .26 2.5.2.3.c Mạng thần kinh nhân tạo - Artificial Neural Network (ANN) 27 2.5.2.3.d Hệ chuyên gia 27 2.5.2.3.e Phương pháp bầy đàn - Particle Swarm Method (PSM) 28 2.5.2.3.f Phương pháp tìm kiếm TABU - Tabu Search Method (TS) .28 2.5.2.3.g Phương pháp mô luyện kim - (SA) 29 2.5.2.3.h Phương pháp tối ưu Kiến - Ant Colony Optimization Method 30 2.5.2.3.k Mô tăng trưởng – PGSA 31 2.6 Hướng nghiên cứu luận văn 31 Chương 3: Phương pháp tiếp cận 33 3.1 Đặt vấn đề 33 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy .34 3.2.1 Các phần tử hệ thống điện 34 3.2.2 Vị trí máy phát dự phòng 36 3.2.3 Sự biến đổi tải theo thời gian 36 3.2.4 Điều kiện môi trường 37 3.3 Xây dựng mô hình, mơ hình hóa hệ thống phân phối 37 3.3.1 Mơ hình nguồn 37 3.3.2 Mơ hình tải 40 3.3.3 Mơ hình cường độ hỏng hóc thời gian sửa chữa 40 3.3.4 Mơ hình phân chia sơ đồ lưới điện 42 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang vii GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Mục lục 3.4 Các tiêu, phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống cung cấp điện 45 3.4.1 Các tiêu đánh giá độ tin cậy hệ thống cung cấp điện .45 3.4.2 Các phương pháp tính tốn độ tin cậy cung cấp điện 49 3.5 Mơ hình tốn để TCHL giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao ĐTCCCĐ 51 3.5.1 Cực tiểu chi phí vận hành Closs 53 3.5.2 Cực tiểu chi phí bồi thường ngừng điện gây 53 3.5.3 Cực tiểu chi phí chưa kiểm sốt Cdiff 56 3.5.4 Hàm đa mục tiêu 56 3.6 Xây dựng giải thuật tối ưu hai giai đoạn 58 Chương 4: Thực tính tốn 61 4.1 LĐPP mạch vòng Roy Billinton Test System 61 4.1.1 Mô tả hệ thống 61 4.1.2 Thực tính tốn cho hệ thống 62 4.1.3 Thực tính tốn theo giải thuật .63 4.2 Mơ hình khu vực để tính tốn giải thuật .64 4.2.1 Mô tả hệ thống 64 4.2.2 Thiết lập ma trận .66 4.2.3 Thực tính toán cho lưới điện hữu 67 4.2.4 Thực tính tốn theo giải thuật .67 4.3 Áp dụng tính tốn lưới điện Thành phố Cà Mau 69 4.3.1 Giới thiệu lưới điện thành phố Cà Mau 69 4.3.2 Một số số liệu phát tuyến 71 4.3.2.1 Thông tin phát tuyến .71 4.3.2.2 Số liệu cố điển hình Điện lực Thành phố Cà Mau 71 4.3.3 Kiểm tra giải thuật lưới điện Thành phố Cà Mau 73 4.4 Một số đề xuất cho lưới điện Thành Phố Cà Mau 74 4.5 Kết luận 80 Chương 5: Kết luận đề xuất 81 5.1 Kết luận 81 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang viii GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Mục lục 5.2 Những hạn chế hướng phát triển đề tài 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC LĐPP ROY BILLINTON TEST SYSTEM 88 PHỤ LỤC TÍNH PSS/ADEP LĐPP KHU VỰC 89 PHỤ LỤC LĐPP TP CÀ MAU 90 PHỤ LỤC PHẦN MỀM TÍNH ANĐ, TNĐ KHU VỰC 91 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang ix GVHD: TS.Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Danh sách chữ viết tắt DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCHLĐ: tái cấu hình lưới điện ĐTCCCĐ: độ tin cậy cung cấp điện LĐPP: lưới điện phân phối λ: cường độ hỏng hóc r: thời gian sửa chữa GA: thuật toán di truyền Fuzzy Logic: phương pháp logic mờ ANN: phương pháp mạng thần kinh nhân tạo PSO: phương pháp bầy đàn TS: phương pháp bảng tìm kiếm SA: phương pháp mô luyện kim PGSA: phương pháp mô tăng trưởng SAIDI: thời gian điện trung bình lưới điện phân phối SAIFI: số lần điện trung bình lưới điện phân phối CAIDI: thời gian trung bình lần điện ASAI: độ sẵn sàng cung cấp điện ENS: nâng lượng cung cấp MAIFI: số lần điện trung bình thống qua lưới phân phối TNĐ: thời gian ngừng điện khu vực ảnh hưởng cố khu vực khác ANĐ: Điện ngừng cung cấp khu vực ảnh hưởng cố khu vực khác Ctotal: tổng chi phí cho việc tái cấu hình lưới điện Closs: chi phí tổn thất TCHLĐ CENS: chi phí lượng khơng cung cấp Cdiff: chi phí chưa thể kiểm sốt HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang x GVHD: Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Danh sách hình DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Tổn thất điện EVN 07 Hình 2.2a Sơ đồ lưới điện hình tia 08 Hình 2.2b Sơ đồ cung cấp điện mạch vịng vận hành hình tia 09 Hình 2.3 Biểu đồ tỷ trọng cấp điện áp LĐTA khu vực miền Nam 09 Hình 2.4 Mơ hình quản lý khách hàng theo phần tử cấp điện 12 Hình 2.5 Mơ hình phân chia lưới phân phối 13 Hình 2.6 Hai trạng thái thiết bị 15 Hình 2.7 Mơ hình theo gió sét 17 Hình 2.8 Mơ hình hệ thống mờ 26 Hình 2.9 Sơ đồ chung PSO 28 Hình 2.10 Minh họa tìm kiếm TS 29 Hình 3.1 Nguồn dự phịng lưới điện phân phối 33 Hình 3.2 Mơ hình xét độ tin cậy hệ thống điện 34 Hình 3.3a Đường cong Bathtub điển hình 35 Hình 3.3b Đường cong Bathtub TB 35 Hình 3.4 Thống kê cố năm 37 Hình 3.5 Đồ thị phụ tải ngày theo thời gian 38 Hình 3.6a Sự cố thống qua năm 2010 & đầu năm 2011 EVN SPC 40 Hình 3.6b Sự cố vĩnh cửu năm 2010 & đầu năm 2011 EVN SPC 40 Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện với phân miền khu vực 42 Hình 3.8 Sơ đồ tải cung cấp từ nguồn 53 Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện hình tia 54 Hình 3.10 Minh họa chi phí bồi thường lợi nhuận ngành điện 58 Hình 3.11 Lưu đồ TCHL giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao ĐTCCĐ 59 Hình 4.1 Lưới điện Roy Billinton Test System 62 Hình 4.2 Sơ đồ nối điện khu vực 65 Hình 4.3 Sơ phân chia khu vực lưới điện Thành phố Cà Mau 70 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang xi GVHD: TS Trương Việt Anh Luận văn tốt nghiệp Danh sách bảng DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Tỷ trọng thành phần phụ tải năm 2011 EVN Bảng 2.2 Khối lượng LĐPP tổng dung lượng trạm EVN SPC 10 Bảng 2.3 Phạm vi ứng dụng toán tái cấu hình lưới 11 Bảng 3.1 Chi phí thiệt hại khách hàng ngừng cung cấp điện (k$/kW) 55 Bảng 3.2 Thống kê chi phí thiệt hại gián đoạn cung cấp điện 56 Bảng 4.1 Số liệu đường dây cung cấp điện 61 Bảng 4.2 Các giá trị độ tin cậy nút tải 62 Bảng 4.3 Kết quả bước thực giải thuật 63 Bảng 4.4 Kết quả cho trước sau TCHLĐ 64 Bảng 4.5 Số liệu chiều dài, khách hàng, thời gian sửa chữa 66 Bảng 4.6 Một số liệu lưới điện trước TCHLĐ 67 Bảng 4.7 Tổng hợp số sau tái cấu hình 69 Bảng 4.8 Số liệu bản phát tuyến cung cấp điện TP Cà Mau 71 Bảng 4.9 Thống kê theo loại cố 72 Bảng 4.10 Thống kê cố thời gian khắc phục theo mùa 72 Bảng 4.11 Số liệu chiều dài, khách hàng, thời gian sửa chữa 73 Bảng 4.12 Lợi nhuận tính tốn chuyển tải theo số liệu thực tế 73 Bảng 4.13 Bảng tính TNĐ, ANĐ theo mùa mưa tháng đầu năm 2012 74 Bảng 4.14 Lợi nhuận chuyển tải giá tăng cho khách hàng 76 Bảng 4.15 Lợi nhuận chuyển tải giá tăng cho khách hàng 76 Bảng 4.16 Lợi nhuận chuyển tải giá tăng cho khách hàng 77 Bảng 4.17 Các thông số sau tái cấu hình có đầu tư 78 Bảng 4.18 Thiệt hại loại khách hàng theo thời gian 79 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang xii GVHD: TS.Trương Việt Anh Chương 4: Thực tính tốn - GVHD: TS.Trương Việt Anh Trong phương án vận hành: sau đầu tư nhận thấy cấu hình lưới tự động hóa, địi hỏi nhân viên điều độ vận hành phải cập nhật kiến thức cho phù hợp với tình hình thực tế Bảng 4.17: Các thơng số sau tái cấu hình có đầu tư Khu vực l(km) λ (lần/năm) r(giờ) TI(giờ) AENS(kWh) 43 6,45 0 35 5,25 0 50 7,5 0 19 2,85 0 10 1,2 0 22.05 0 Tổng - Ưu điểm phương pháp tái cấu hình phương pháp tự động hóa nhận thấy: + Rút ngắn thời gian điện giảm thiệt hại doanh thu ngừng cung cấp điện cho ngành điện khách hàng + Thuận lợi công tác quản lý vận hành + Ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật mới, khai thác triệt để tính thiết bị Giảm tiền lương giảm số nhân lực phục vụ công tác quản lý vận hành trạm đường dây - Khuyết điểm phương pháp tái cấu hình phương pháp tự động hóa: + Phải đầu tư khoảng vốn đầu tư lớn + Cần phải có tính tốn kỹ lưỡng quy hoạch, thiết kế, trình cải tạo 4.4.2 Thay đổi đơn giá tiền điện hợp đồng theo độ tin cậy cung cấp điện hệ thống, giá bồi thƣờng theo loại mục đích sử dụng điện thời gian Như chương trình bày, chi phí thiệt hại cho mục đích sử dụng điện thay đổi theo thời gian điện, cụ thể theo bảng 4.17 Căn vào tính tốn lưới điện ban đầu nhận thấy, thời gian điện tất phát tuyến lớn 480 (phút), phát tuyến có thời gian ngưng HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 78 Chương 4: Thực tính tốn GVHD: TS.Trương Việt Anh cung cấp ngắn khu vực thuộc tuyến 477AX với thời gian 8,55 (h/khách hàng/năm) Sau thực phương án 2, giải pháp đưa phương án giải thời gian ngừng điện cho khách hàng không ( tất nhiên loại bỏ xem xét tình trạng ảnh hưởng trạm 110 kV gây cho phát tuyến 22 kV) Bảng 4.18: Thiệt hại loại khách hàng theo thời gian Loại khách hàng Khoảng thời gian ngừng cung cấp điện (phút) 20 60 240 480 Công nghiệp 1,625 3,868 9,085 25,16 55,81 Thương mại – dịch vụ 0,381 2,969 8,552 31,32 83,01 Nông nghiệp 0,06 0,343 0,649 2,064 4,12 Khu dân cư 0,001 0,093 0,482 4,914 15,69 Trường học, mục đích khác 0,044 0,369 1,492 6,558 26,04 Tuy nhiên, thực tế loại khách hàng đặt nghiêm ngặt khoảng tiền bồi thường tương ứng thống kê trên, thiết nghĩ ngành điện cần phải đưa số giải pháp bổ sung sau: - Giá điện thõa thuận với khách hàng: phương án thực dự phòng từ hai phía, giá điện thõa thuận với khách hàng nêu yêu cầu nghiêm ngặt tăng gấp vài lần so với tại, điều khơng góp phần tạo nguồn chi phí để đầu tư cho quản lý vận hành tốt mà dùng phần làm nguồn dự trữ để bồi thường cho khách hàng - Thực dự phịng thêm máy phát dự phịng: có số khách hàng ngồi việc dự phịng từ hai nguồn dự phòng máy cố định hay lưu động để xử lý trường hợp đặc biệt Việc chọn vị trí máy phát dự phịng phân tán lưới quan trọng vấn đề tương đối khó địi hỏi số phương pháp tính tốn cụ thể, ngồi việc chọn đặt vị trí nào, độ tin cậy máy phát sau, khả phát máy, lượng công suất thiếu hụt, thứ tự ưu tiên cấp điện.v.v.sẽ ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy cung cấp điện hệ thống Chẳng hạn, phát tuyến 474T, có phụ tải HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 79 Chương 4: Thực tính tốn GVHD: TS.Trương Việt Anh quan trọng ví dụ trạm 160 kVA bệnh viện, 250 kVA ủy ban tỉnh,.v.v cần phải tính vị trí đặt máy phát dự phịng, tùy chi phí Cdiff mà tính lại giá bán cho phù hợp, nhiên ngồi điều kiện kỹ thuật phải ln thỏa mãn lợi nhuận đạt ngành điện phải lớn chi phí phải bồi thường cho khách hàng 4.5 Kết luận Có nhiều cách để đạt vấn đề tối ưu chi phí nâng cao độ tin cậy cung cấp điện để lựa chọn Tuy nhiên tùy thuộc vào mục tiêu đặt yếu tố khách quan mà ta chọn giá trị cho phù hợp Chẳng hạn, điều kiện kinh tế Việt Nam khó khăn việc tận dụng nâng cao hiệu cho việc đầu tư cần thiết, phương án mà luận văn nêu đòi hỏi nhà quản lý cần xem xét vận dụng cách linh hoạt vào phương thức điều hành thực tiển đơn vị Song song đó, với định hướng thị trường điện cạnh tranh vận hành vào năm 2020 kỳ họp quốc hội thơng qua địi hỏi nhà quản lý cần xem xét phương án 2, nêu cần thiết Các giải pháp đưa phần lớn áp dụng cho lưới điện thành phố Cà Mau đáp ứng mục tiêu đề ra, chúng nói lên mặt lợi ích, mặt tin cậy, mặt quản lý vận hành điều quan trọng giải mối quan hệ lợi nhuận không riêng ngành điện đạt mà kể khách hàng sử dụng điện HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 80 Chương 5: Kết luận đề xuất GVHD: TS.Trương Việt Anh CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Xuất phát từ đặc điểm cấu hình lưới điện phân phối thường có dạng mạch vịng vận hành hình tia nhằm vừa thỏa mãn tiêu kỹ thuật vừa đảm bảo tiêu kinh tế Đồng thời đảm bảo cung cấp điện cho nhiều loại tải, thay đổi liên tục đồ thị phụ tải, nhu cầu phát triển mở rộng lưới điện Bài tốn tái cấu hình lưới điện phân phối đưa với nhiều mục tiêu khác như: giảm tổn thất công suất lưới điện, cải thiện thời gian tái lập, cải thiện hệ số tin cậy hệ thống, cải thiện khả tải lưới điện, cải thiện tình trạng không cân tải, tối thiểu công suất tổn thất, giảm thiểu tổn thất hệ thống lưới điện không cân bằng, vv… nhà khoa học nước nghiên cứu áp dụng cách có hiệu Luận văn tiếp cận tốn tái cấu hình lưới điện phân phối với mục tiêu giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy lưới điện Giải pháp tái cấu hình lưới điện phân phối để nâng cao độ tin cậy giải giải thuật toán heuristic kết nối kết hợp với phân tích đánh giá độ tin cậy cung cấp điện thông qua biện pháp gián tiếp tìm cấu hình lưới điện phân phối có chi phí hiệt hại ngừng cung cấp điện khách hang, doanh nghiệp bán điện cực tiểu hay giảm chi phí cho doanh nghiệp mua bán điện điều kiện thực tế vận hành, đồng thời giải mối quan hệ độ tin cậy cung cấp điện khách hàng chi phí tối thiểu cần đầu tư ngành điện để đạt tiêu chí Mục đích để giảm chi phí ngừng cung cấp điện cho khách hàng, giảm chi phí doanh nghiệp bán điện, giảm chi phí đầu tư xây dựng đảm bảo nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng thõa mãn ràng buộc tất khu vực phụ tải phải cung cấp điện hệ thống kết nối theo mạch vịng vận hành theo hình tia Từ kết việc áp dụng thử nghiệm giải thuật vào hệ thống mẫu RBTS HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 81 Chương 5: Kết luận đề xuất GVHD: TS.Trương Việt Anh so sánh với kết thực theo giải thuật mô luyện kim (SA) tác giả Somporn Sirisumrannukul báo “Network Reconfiguration for Reliability Worth Enhancement in Distribution System by Simulated Annealing”, hệ thống lưới điện năm khu vực cung cấp từ hai nguồn, cuối lưới điện thực tế cung cấp cho Thành phố Cà Mau tỉnh Cà Mau, qua kết tính tốn nhận thấy: - Tổng chi phí thiệt hại ngừng cung cấp điện cho khách hàng giảm xuống (tức tăng giá trị độ tin cậy cung cấp điện hệ thống điện phân phối) - Tổng chi phí doanh nghiệp bán điện giảm rõ rệt - Các số độ tin cậy hệ thống SAIFI, SAIDI, ENS,… cải thiện - Xác định tổng chi phí đầu tư để đạt ngưỡng tin cậy thõa thuận với khách hàng, từ xác định giá thõa thuận vượt so với đơn giá bình quân thu - Sử dụng giải thuật tìm kiếm mơ luyện kim mở rộng khơng gian tìm kiếm, hạn chế vấn đề tối ưu cục địa phương - Một số lợi ích khác rút từ toán tái cấu hệ thống áp dụng cho mục tiêu giảm tổn thất cân tải - Định hướng phương án vận hành cho Công ty điện lực nhằm thõa mãn nhu cầu khách hàng, đảm bảo tuân thủ nguyên tắc điều độ hệ thống - Tiếp cận tốn tối ưu hóa hàm đa mục tiêu xem xét chi phí tổn thất lưới, chi phí cơng ty điện lực khơng bán điện, chi phí đầu tư mở rộng lưới điện v.v… 5.2 Những hạn chế hướng phát triển đề tài 5.2.1 Những hạn chế Mặc dù cố gắng, thời gian kiến thức cịn hạn hẹp dẫn đến đề tài có hạn chế sau: HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 82 Chương 5: Kết luận đề xuất - GVHD: TS.Trương Việt Anh Chưa viết chương trình áp dụng giải thuật tổng quát cho lưới điện phân phối thực tế có nhiều nút tải, nhiều nguồn cung cấp cấu hình phức tạp - Cường độ hỏng hóc xem xét theo khu vực chưa xem xét chi tiết thiết bị, tính tốn tùy toán mà đưa giá trị theo thời gian để tính tốn - Chỉ xét tác động môi trường vào lưới điện theo mùa - Chưa xem xét đến độ tin cậy phần tử bảo vệ cho hệ thống điện cầu chì, dao cách ly, máy cắt….và phần tử khác góp - Nguồn điện (trạm biến áp trung gian) coi có độ tin cậy tuyệt đối, điều không với thực tế - Giải thuật heuristic kết nối áp dụng cho tốn tối ưu rơi vào điểm cực trị địa phương 5.2.2 Đề xuất hướng phát triển đề tài Xây dựng toán tái cấu hình lưới điện theo hàm đa mục tiêu chi phí bao gồm chi phí tổn thất lưới, chi phí thiệt hại khách hàng ngừng cung cấp điện, chi phí cơng ty điện lực khơng bán điện, chi phí đầu tư mở rộng lưới điện v.v - Sử dụng giải thuật khác để rút ngắn thời gian khơng gian tìm kiếm - Xem xét tốn góc độ đa dạng hơn, chẳng hạn xem xét kỹ ảnh hưởng tuổi thọ thiết bị, vị trí máy phát phân tán lưới, ảnh hưởng thực tế phụ tải đến độ tin cậy Mặt khác, cần xem xét lại cách mô yếu tố thời tiết, địa lý cho phù hợp Sau cùng, cố gắng, song thời gian nghiên cứu trình độ cịn hạn chế, luận văn chắn có nhiều thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp Hội Đồng, Q Thầy Cơ Bạn Học Viên để luận văn tăng thêm giá trị khoa học thực tiễn Xin chân thành cảm ơn HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 83 GVHD: TS.Trương Việt Anh Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Trương Việt Anh, Luận án Tiến sĩ “Hê ̣ Chuyên Gia Mờ vâ ̣n hành ̣ thố ng điê ̣n phân phố i”, năm 2005 Thông tư 32/2010/TT-BCT ngày 30 tháng 07 năm 2010 việc quy định tiêu chuẩn độ tin cậy cung cấp điện hệ thống điện phân phối Thông tư 33/2011/TT-BCT ngày 06 tháng năm 2011 việc quy định nội dung, phương pháp, trình tự thủ tục nghiên cứu phát triển phụ tải GS.TS Lã Văn Út, TS.Nguyễn Đức Hạnh “ Đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện trung áp giai đoạn quy hoạch, thiết kế” Trương Quang Đăng Khoa, Phan Thị Thanh Bình, Nguyễn Minh Hiếu “Tái cấu trúc lưới phân phối pha để giảm tổn thất điện giải thuật Meta Heuristic” Science & Technology Development, Vol 10, No.02 – 2007 854/QĐ-TTg ngày 10 tháng 07 năm 2012 định phê duyệt kế hoạch sản xuất kinh doanh đầu tư phát triển năm 2011-2015 Tập đồn Điện lực Việt Nam Thơng cáo báo chí việc vận hành thị trường phát điện cạnh tranh ngày 01 tháng 07 năm 2012 Báo cáo thường niên năm 2010-2011 EVN Báo cáo hoạt động sản xuất kinh doanh giai đoạn 2007 – 2011 Tổng Công ty Điện lực Miền Nam ( EVN SPC) 10 Báo cáo kinh tế - kỹ thuật lưới điện Thành phố Cà Mau Điện lực Thành phố Cà Mau cung cấp 11 Số liệu cố lưới điện trung áp tỉnh Cà Mau phịng Điều độ lưới điện – Cơng ty Điện lực Cà Mau cung cấp TIẾNG NƯỚC NGOÀI 12 A.Merlin and H Back, "Search for a minimal-loss operating spanning tree configuration in an urban power distribution system," Proc 5th Power System Computation Conference (PSCC), Cambridge, UK, 1975, pp.1-18 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 84 GVHD: TS.Trương Việt Anh Tài liệu tham khảo 13 D.Shirmohammadi and H W Hong, “Reconfiguration of electric distribution for resistive line loss reduction,” IEEE Trans Power Del., vol 4, no 2, pp 1492– 1498, Apr 1989 14 S.Civanlar, J J Grainger,H.Yin, and S S H Lee, “Distribution feeder reconfiguration for loss reduction,” IEEE Trans Power Del., vol 3, no.3, pp 1217– 1223, Jul 1988 15.M.E Baran and F F.Wu, “Network reconfiguration in distribution systems for loss reduction and load balancing,” IEEE Trans Power Del., vol 4, no 2, pp 1401– 1407, Apr 1989 16 Kwang Y.Lee and Mohamed A.El-Sharkawi, “Modern Hueristic Optimization Techniques: Theory And Applications to Power Systems” IEEE press series on power engineering Mohamed E.EI Hawary, Series Editor, 2008 17 Ray Daniel Zimmerman “ Network Reconfiguration for loss Reduction In Three Phase Power Distribution Systems”, 1992 18 Eng Mohamed Magdy Farou and Prof Dr Hosam Kamal Youssef “DS Reconfiguration for Loss Minimization Using GA and Load Flow Solution” Proceedings of the 14th International Middle East Power Systems Conference (MEPCON’10), Cairo University, Egypt, December 19-21, 2010 19 H M Khodr, Member, IEEE, M A Matos, Member, IEEE, and J Pereira “Distribution Optimal Power Flow”, febuary 2004 20 Angely Cárcamo-Gallardo, Luis García-Santander, and Jorge E Pezoa, Student Member, IEEE “Greedy Reconfiguration Algorithms for Medium-Voltage Distribution Networks” IEEE transactions on power delivery, vol.24, no.1, january 2009 21 H.Kazemi Karegar, V.Nabaei,and S.Jalilzadeh“Multi-Objective Reconfiguration of Restructured Distribution Network Considering Energy Supply Cost and Power Losses Using Micro Genetic Algorithm” Iranian journal of electrical and computer engineering vol.8, no.2, 2009 22 S.Prabhakar karthikeyan, Jacob Raglend Pallerlamudi Pratyusha and D.P Kothari “A New Methodology For Distribution System Feeder Reconfiguration” International Journal of Energy, Issue 1, Vol 2, 2008 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 85 Tài liệu tham khảo GVHD: TS.Trương Việt Anh 23 Flávio Vanderson Gomes, Member, IEEE, Sandoval Carneiro, Jr., Senior Member, IEEE, Jose Luiz R Pereira, Senior Member, IEEE, Marcio Pinho Vinagre, Paulo Augusto Nepomuceno Garcia, Member, IEEE, and Leandro Ramos de Araujo, “A New Distribution System Reconfiguration Approach Using Optimum Power Flow and Sensitivity Analysis for Loss Reduction”, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol 21, No 4, November 2006 24 M.A.Matos, member IEEE and Paulo Melo “Multiobjective Reconfiguration for Loss Reduction and Service Restoration Using Simulated Annealing” IEEE Power Tech ’99 Conference, Budapest, Hungary, Aug 29 Sept 2, 1999 25 Sridhar Chouhan, Student Member, IEEE, Hui Wan, Member, IEEE, H.J.Lai, Ali Feliachi, Senior Member, IEEE, M A Choudhry, Senior Member, IEEE “Intelligent Reconfiguration of Smart Distribution Network using Multi-Agent Technology” 978-1-4244-4241-6/09/$25.00 ©2009 IEEE 26 Cristinel Ababei Member, IEEE, Rajesh Kavasseri, Member, IEEE “Speedingup Network Reconfiguration by Minimum Cost Maximum Flow Based Branch Exchanges” IEEE 2010 27 R.Srinivasa Rao, S.V.L.Narasimham, M.Ramalingaraju “Optimization of Distribution Network Configuration for Loss Reduction Using Artificial Bee Colony Algorithm” International Journal of Electrical Power and Energy Systems Engineering 1;2, 2008 28 C.C.Chu, M.S.Tsai, Member IEEE, and C Y Lee, Member IEEE “Applications of Hybrid GA-ACO on Feeder Reconfiguration for Distribution System Scheduled Maintenance Outage under Load Variations” APAP2009, October 18~21, 2009 Jeju, Korea 29 T.Q.D.Khoa, member IEEE and P.T.T Binh “A Hybrid Ant Colony Search Based Reconfiguration of Distribution Network for Loss Reduction” 2006 IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition Latin America, Venezuela 30 V.C.Veera Reddy, N Perumal and Y Rajasekharareddy “Loss Reduction in, Distribution Networks by Network Reconfigukion: A Two Stage Solution HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 86 Tài liệu tham khảo GVHD: TS.Trương Việt Anh Approach” National Power & Energy Conference (PECon) 2004 Proceedings, Kuala Lumpur, Malaysia 31 Jaswanti and T Thakur “ A New Heuristic Network Reconfiguration Algorithm for Radial Distribution System”, 2008 32 Dan Zhu, Dr.Robert P.Broadwater(Chairman), Dr.Kwa-Sur Tam, Dr.Yilu Liu, Dr.Walling Cyre, Dr.James D.Arthur “ Electric Distribution Reliability Analysis Considering Time-varying Load, Weather Conditions and Reconfiguration with Distributed Generation”, March 27, 2007 Blacksburg, Virginia 33 Peng Wang and Roy Billinton, Fellow, IEEE “Reliability Cost/Worth Assessment of Distribution Systems Incorporating Time-Varying Weather Conditions and Restoration Resources” IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.17, No.1, January 2002 34 Karin Alvehag, Student Member, IEEE, and Lennart Söder, Member, IEEE “A Reliability Model for Distribution Systems Incorporating Seasonal Variations in Severe Weather” IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.26, No.2, April 2011 35 1366 IEEE Guide for Electric Power Distribution Reliability Indices 36 Network reconfiguration for reliability worth enhancement in distribution systems by simulated annealing, Somporn Sirisumrannukul HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 87 Phụ lục GVHD: Trương Việt Anh PHỤ LỤC LĐPP ROY BILLINTON TEST SYSTEM I Hệ thống Roy Billinton Test System (RBTS) A.1: Giá trị độ tin cậy thành phần lưới điện Thành phần λ (lần/km – năm) r(giờ) s(giờ) Máy biến áp 0,0150 200 Đường dây 0,0650 1,0 A.2: Số liệu tải loại tải Số lượng KV phụ tải Tên khu vực phụ tải 1, 2, 3, 10, 11 12, 17, 18, 19 1 Loại tải Khu dân cư Khu dân cư Công nghiệp nhỏ Công nghiệp Cơ quan nhà 4, 5, 13, 14, nhỏ nước 15, 21 6, 7, 16,20, Thương mại 22 Tổng HVTH: Nguyễn Phú Cần Cơng suất trung bình (MW) Số lượng Khách Cơng suất đỉnh (MW) hàng KV phụ tải 0,8668 210 0,450 0,7291 200 1,0 1,6279 1,15 1,8721 0,566 0,9167 0,454 0,7500 10 0,535 12,291 20,00 1908 Trang 88 Phụ lục GVHD: TS Trương Việt Anh PHỤ LỤC TÍNH PSS/ADEP KHU VỰC Các khu vực tính tốn tính file 5khuvuc.adp, kết tính tổn thất trước sau TCHL sau: Bảng 1: Kết trước TCHL Bảng 2: Kết sau TCHL HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 89 Phụ lục GVHD: TS.Trương Việt Anh PHỤ LỤC LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ CÀ MAU Tính tổn thất PSS/ADEP cho phát tuyến TP.Cà Mau CÔNG TY ĐIỆN LỰC CÀ MAU ĐIỆN LỰC TP CÀ MAU KẾT QUẢ TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ CÔNG SUẤT VẬN HÀNH THỰC TẾ ĐẦU PHÁT TUYẾN STT (1) PHÁT TUYẾN TRẠM (2) (3) 17H-22H 22H-05H TỔN THẤT TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUNG THẾ (Khơng tính tổn thất MBA) 17H-22H 22H-05H 05H-17H % DP (kW) 0.21 0.29 0.50 CÔNG SUẤT ĐẦU PHÁT TUYẾN MÔ PHỎNG TỪ PSS/ADEPT 05H-17H 17H-22H 22H-05H 05H-17H P Q P Q P Q P Q P Q P Q (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) TỔN THẤT TBA Pk 17H-22H 22H-05H 05H-17H 0.21 0.29 0.50 (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) TÊN FILES GHI CHÚ Po % (25) (26) (27) (28) Cà Mau An Xuyên 477T 8,100 800 6,100 300 9,100 400 8,365 1,758 6,264 488 9,367 2,402 195 199 107 245 2.37 42 42 20 55 34 0.93 472T 3.30 473T 5,700 300 3,900 -600 2,600 300 5,852 1,344 3,865 329 2,731 -198 27 63 28 12 0.74 32 79 26 16 24 1.50 473T 2.24 474T 7,600 800 4,100 600 7,200 800 7,722 2,066 4,230 351 7,290 1,797 64 90 25 77 1.00 51 85 18 55 63 1.76 474T 2.75 475T 2,700 300 1,800 -100 2,200 100 2,854 680 1,748 163 2,261 398 0.16 21 37 11 21 20 1.84 475T 2.00 476T 5,900 600 4,600 1,100 5,600 300 6,073 2,694 4,589 2,047 5,597 2,482 18 22 13 20 0.34 25 33 15 28 15 0.74 476T 1.08 478T 4,800 400 1,900 100 4,700 1,200 4,872 1,646 1,863 199 4,654 1,536 13 12 0.23 29 41 37 0.84 478T 1.07 34,800 3,200 22,400 1,400 31,400 3,100 35,738 10,188 22,559 3,577 31,900 8,417 318 393 177 370 1.06 201 317 96 213 160 1.20 2.26 471AX 7,200 800 4,200 -600 5,500 -100 7,219 2,918 4,241 1,378 5,595 2,042 75 118 44 76 1.36 55 116 21 49 32 1.57 471AX 2.93 477AX 2,200 400 2,200 400 1,700 100 2,296 462 2,095 374 1,785 217 0.26 20 25 20 17 1.45 477AX 1.71 9,400 1,200 6,400 -200 7,200 9,515 3,380 6,336 1,752 7,380 2,259 80 125 50 80 1.07 74 141 40 66 41 1.53 2.60 45,253 13,568 28,895 5,329 39,280 10,676 1.06 275 201 1.27 2.33 TỔNG CỘNG 398 2.Giá bán bình quân theo khu vực Cà Mau STT Tắc Vân Tổng Cà Mau Tháng báo cáo 06 Lũy kế năm Tháng báo cáo 06 Lũy kế năm Tháng báo cáo 06 Lũy kế năm Tổng SL Tiền điện Tổng SL Tiền điện Tổng SL Tiền điện Tổng SL Tiền điện Tổng SL Tiền điện Giá BQ Tổng SL Tiền điện Giá BQ 1,334.7 Nông, lâm nghiệp, 276,062 thuỷ sản 373,124,177 1,594,705 2,145,032,614 22,203 23,318,184 116,582 139,092,227 298,265 396,442,361 1,329.2 1,711,287 2,284,124,841 1,193.0 Công nghiệp, Xây 8,772,685 dựng 10,463,464,262 44,771,353 53,217,163,901 3,610,665 4,288,704,728 19,586,806 23,564,749,527 12,383,350 14,752,168,990 1,191.3 64,358,159 76,781,913,428 2,003.7 Thương nghiệp,2,294,508 khách sạn, nhà 4,608,489,380 hàng 12,700,539 25,472,431,738 113,383 223,396,371 610,375 1,198,553,620 2,407,891 4,831,885,751 2,006.7 13,310,914 26,670,985,358 1,486.2 Quản lý, tiêu dùng 9,392,994 14,355,696,935 50,684,627 76,254,378,670 1,839,749 2,602,338,641 9,895,528 13,778,666,725 11,232,743 16,958,035,576 1,509.7 60,580,155 90,033,045,395 1,329.4 Hoạt động khác 793,266 1,056,207,526 4,419,239 5,869,675,107 49,008 68,039,722 287,186 386,905,188 842,274 1,124,247,248 1,334.8 4,706,425 6,256,580,295 1,396.5 1,401.2 144,666,940 202,026,649,317 Tổng cộng 21,529,515 30,856,982,280 114,170,463 162,958,682,030 5,635,008 7,205,797,646 30,496,477 39,067,967,287 27,164,523 38,062,779,926 Trong đó: - Phát 21,495,157 sinh 28,159,297,395 113,909,949 162,464,646,288 5,633,889 7,267,184,634 30,470,041 39,094,835,263 27,129,046 35,426,482,029 144,379,990 201,559,481,551 - Hủy bỏ -10,085 -2,351,942 -89,593 -149,407,602 -2502 (4,704,188) -37,396 -54,742,457 -12,587 -7,056,130 -126,989 -204,150,059 - Lập lại 13,396 17,278,149 51,108 74,823,424 177,606 3,421 4,529,672 13,396 17,455,755 54,529 79,353,096 - Truy thu 31,047 35,545,274 298,999 550,924,110 3478 5,355,914 60,411 85,383,523 34,525 40,901,188 359,410 636,307,633 - Thối hồn 0 -62,216,320 -62,216,320 -62,216,320 -62,216,320 (Các thông tin chi tiết kèm theo file tong hop.xls) HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 90 Phụ lục GVHD: TS.Trương Việt Anh PHỤ LỤC PHẦN MỀM TÍNH ANĐ, TNĐ KHU VỰC Giao diện phần mềm Chức năng: Tính tốn ANĐ, TNĐ cho lưới điện phân chia thành 5, khu vực Yêu cầu hệ thống Ngôn ngữ lập trình: Visual Basic.net, sở liệu Microsoft SQL Sever, bảng biểu thiết kế phần mềm Crystal report Môi trường vận hành Windows XP, Windows HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 91 S K L 0 ... tính tốn cho thấy lưới điện có cấu hình nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm chi phí vận hành hệ thống điện phân phối dẫn đến giảm giá thành điện cung cấp đến khách hàng sử dụng điện Góp phần... Anh Bài toán 7: Xác định cấu hình lưới giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (Bài toán xét luận văn) Các toán xác định cấu hình vận hành lưới điện phân phối cực tiểu... LUẬN VĂN Mục tiêu nghiên cứu tìm giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối giảm chi phí vận hành có xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nhằm mục đích giảm thiểu thời gian ngừng điện, điện