Nghiên cứu tính toán tổn thất điện năng và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng của lưới phân phối áp dụng cho lưới điện cửa lò

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ W WY ZX LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu tính tốn tổn thất điện đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối Áp dụng cho lưới điện Cửa Lò BÙI NGỌC DƯƠNG Duong.BN211126M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn Khoa : TS Phạm Quang Phương : Điện HÀ NỘI, 03/2023 ………….……… Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Bùi Ngọc Dương Đề tài luận văn: Nghiên cứu tính tốn tổn thất điện đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối Áp dụng cho lưới điện Cửa Lò Chuyên ngành: Kỹ thuật điện - Hệ thống điện Mã số HV: 20211126M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 28 tháng năm 2023 với nội dung cần chỉnh sửa luận văn sau: - Đã chế theo mẫu quy định Đại học Bách Khoa Hà Nội; - Đã bổ sung sở lý thuyết thuật tốn tìm điểm mở đặt tụ bù tối ưu; - Đã bổ sung tổng quan nghiên cứu Nội dung giới thiệu phần mềm PSS/SINCAL chuyển sang phụ lục; - Đã bổ sung kịch phụ tải Ngày Giáo viên hướng dẫn TS Phạm Quang Phương tháng năm 2023 Tác giả luận văn Bùi Ngọc Dương CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Nguyễn Xuân Tùng LỜI CẢM ƠN Kính thưa thầy cơ, đồng nghiệp bạn đọc! Sau thời gian học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn tốt nghiệp, đến hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật điện thuộc chuyên ngành hệ thống điện với đề tài “Nghiên cứu tính tốn tổn thất điện đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối Áp dụng cho lưới điện Cửa Lò” Tôi xin chân thành cảm ơn ân cần, giúp đỡ tận tình tạo điều kiện hết mức đến từ thầy cô Bộ môn Hệ thống Điện - Khoa Điện, đặc biệt thầy hướng dẫn khoa học tơi TS Phạm Quang Phương Xin kính chúc thầy cô luôn mạnh khỏe, nhiệt huyết với nghề giảng viên cao quý để đào tạo, dạy bảo hệ sinh viên, học viên thành tài Xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp cao học 21A-EE-KTĐ, cảm ơn năm tháng Bách Khoa, chia sẻ kiến thức quý báu, niềm vui, nỗi buồn Cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến với người thân gia đình đồng nghiệp động viên tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu khoa học Nếu không nhận giúp đỡ quý báu với lỗ lực thân thu kết mong đợi Xin kính chúc người sức khỏe thành cơng Xin trân trọng cảm ơn! TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Đề tài: Nghiên cứu tính toán tổn thất điện đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối Áp dụng cho lưới điện Cửa Lò Tác giả luận văn: Bùi Ngọc Dương Khóa: 2021A (KTĐ-HTĐ) Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Quang Phương Nội dung tóm tắt: Lý chọn đề tài Hệ thống điện bao gồm trình sản xuất, truyền tải phân phối điện đến phụ tải Khi quy hoạch, thiết kế, xây dựng hệ thống điện tính đến việc vận hành đạt hiệu tối ưu Với tăng trưởng nhanh lưới điện Việt Nam quy mô công suất phạm vi cung cấp điện đặt nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, vấn đề giảm tối thiểu tổn thất điện ngày trở nên quan trọng tính chất phụ tải u cầu cao Trong q trình cung cấp điện đến nơi tiêu thụ, hệ thống điện chịu tổn thất khâu sản xuất, truyền tải phân phối điện Giảm tổn thất điện mức tối thiểu truyền tải phân phối toán quan trọng mà đơn vị điện lực cần giải Với đặc điểm bao gồm lưới điện trung áp lưới điện hạ áp nên lưới điện phân phối có đặc trưng thi công quản lý vận hành khác với lưới điện truyền tải Lưới điện phân phối phân bố diện rộng, thường vận hành khơng đối xứng có tổn thất lớn so với lưới truyền tải Vấn đề tổn thất lưới điện phân phối liên quan chặt chẽ đến vấn đề kỹ thuật hệ thống điện từ giai đoạn lắp đặt đến vận hành thương mại Vì vậy, dựa liệu tổn thất đánh giá sơ chất lượng quản lý vận hành lưới điện phân phối Mục đích nghiên cứu luận văn Luận văn nghiên cứu vấn đề tính tốn tổn thất điện lưới điện phân phối Đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối Thông số lưới điện liệu phụ tải lưới điện phân phối thu thập để đáp ứng cho việc đánh giá tổn thất điện Sử dụng phần mềm PSS/SINCAL thực tối ưu hóa lưới điện phân phối Áp dụng cho lộ đường dây 471-E15.16 Cửa Lò Phạm vi đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận văn: Lưới điện phân phối, cụ thể Lộ 471 E15.16 Cửa Lò Phạm vi nghiên cứu luận văn: Nghiên cứu phương pháp tính tốn tổn thất điện đề xuất giải pháp nhằm giảm tổn thất điện lưới điện phân phối Sử dụng phần mềm PSS/SINCAL tối ưu hóa lưới điện phân phối nhằm giảm tổn thất điện lộ đường dây 471-E15.16 Cửa Lò Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Hệ thống hóa lý thuyết phương pháp tính toán tổn thất điện giảm tổn thất điện lưới điện phân phối Khai thác sử dụng phần mềm PSS/SINCAL đánh giá tổn thât điện tối ưu hóa lưới điện phân phối Thu thập phân tích số liệu, cấu trúc lưới điện theo thơng số vận hành thực tế lộ đường dây lưới điện phân phối Cửa Lò để đưa giải pháp hiệu cho việc giảm tổn thất điện Đề tài sâu vào phân tích phương pháp tính tốn tổn thất điện đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quản lý, vận hành để giảm tổn thất điện mức tối thiểu lưới điện phân phối Sử dụng phần mềm PSS/SINCAL tối ưu hóa lưới điện nhằm giảm tổn thất điện lộ đường dây cụ thể Từ làm sở để áp dụng cho khu vực có lưới điện phân phối tương đương Nội dung nghiên cứu Từ yêu cầu trên, luận văn trình bày nội dung sau: - Nghiên cứu tổng quan tổn thất điện lưới điện phân phối; - Thu thập thống kê số liệu tổn thất lộ 471-E15.16 Cửa Lò nhằm phục vụ việc tối ưu hóa; - Đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối Trên sở định hướng phạm vi nghiên cứu, cấu trúc luận văn sau: - Chương Tổng quan nghiên cứu lưới điện phân phối tổn thất điện lưới điện phân phối - Chương Các phương pháp tính tốn tổn thất điện giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối - Chương Cơ sở lý thuyết thuật tốn tìm điểm mở vị trí đặt tụ bù tối ưu lưới điện phân phối - Chương Sử dụng phần mềm PSS/SINCAL tối ưu hóa lộ 471-E15.16 Cửa Lò - Kết luận chung HỌC VIÊN Bùi Ngọc Dương MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT IV DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC LƯU ĐỒ V DANH MỤC HÌNH VẼ VI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Tổng quan nghiên cứu 1.1.1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu 1.1.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu có liên quan 1.1.3 Mục tiêu nghiên cứu luận văn .2 1.1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 1.1.5 Phương pháp nghiên cứu nguồn số liệu 1.1.6 Điểm luận văn 1.1.7 Những đóng góp luận văn 1.1.8 Kết cấu luận văn 1.2 Cơ sở lý thuyết lưới điện phân phối 1.2.1 Khái niệm lưới điện phân phối 1.2.2 Cấu trúc lưới điện phân phối .4 1.2.3 Đặc điểm chung lưới điện phân phối 1.3 Tổn thất điện lưới điện phân phối 1.3.1 Khái quát điện 1.3.2 Khái niệm tổn thất điện 1.3.3 Phân loại tổn thất điện .7 1.3.3.1 Tổn thất điện phi kỹ thuật 1.3.3.2 Tổn thất điện kỹ thuật 1.3.4 Nguyên nhân dẫn đến tổn thất điện 1.3.4.1 Nguyên nhân khách quan 1.3.4.2 Nguyên nhân chủ quan 1.4 Kết luận chương CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI .9 2.1 Các phương pháp tính toán tổn thất điện 2.1.1 Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải .9 2.1.2 Phương pháp thời gian tổn thất công suất cực đại .9 2.1.3 Phương pháp hệ số tổn thất điện .12 2.1.4 Phương pháp sử dụng đồ thị phụ tải điển hình 14 2.1.5 Đánh giá phương pháp tính .16 I 2.1.5.1 Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải 16 2.1.5.2 Phương pháp thời gian tổn thất công suất cực đại 16 2.1.5.3 Phương pháp hệ số tổn thất điện 16 2.1.5.4 Phương pháp sử dụng biểu đồ phụ tải điển hình 17 2.2 Các giải pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối 17 2.2.1 Giải pháp kỹ thuật 17 2.2.1.1 San phẳng đồ thị phụ tải 17 2.2.1.2 Vận hành kinh tế trạm biến áp 17 2.2.1.3 Bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 20 2.2.1.4 Xác định điểm mở tối ưu hóa vận hành 21 2.2.2 Giải pháp quản lý kỹ thuật - vận hành 21 2.2.3 Giải pháp quản lý kinh doanh 21 2.3 Kết luận chương 22 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THUẬT TỐN TÌM ĐIỂM MỞ VÀ VỊ TRÍ ĐẶT TỤ BÙ TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 23 3.1 Các tiêu chí ảnh hưởng đến việc tối ưu lưới phân phối 23 3.1.1 Tổn thất công suất tác dụng 23 3.1.2 Tổn thất điện áp 23 3.1.3 Dòng điện ngắn mạch 24 3.2 Phương pháp xác định điểm mở tối ưu 24 3.2.1 Thuật toán đổi nhánh 24 3.2.2 Thuật tốn cắt vịng kín 25 3.2.3 Thuật tốn tìm kiếm ngược 25 3.2.4 Thuật tốn tìm kiếm Heuristic 26 3.3 Phương pháp xác định vị trí đặt tụ bù tối ưu 27 3.3.1 Thuật toán Logic mờ 27 3.3.2 Thuật toán di truyền 30 3.3.2.1 Hàm mục tiêu 30 3.3.2.2 Điều kiện ràng buộc 31 3.3.2.3 Phương pháp giải tổng quát 31 3.4 Kết luận chương 32 CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/SINCAL TỐI ƯU HĨA LỘ 471 E15.16 CỬA LỊ 33 4.1 Giới thiệu phần mềm PSS/SINCAL 33 4.1.1 Lý lựa chọn phần mềm PSS/SINCAL 33 4.1.2 Giao diện phần mềm PSS/SINCAL 33 4.1.3 Chu trình thực tính toán sử dụng phần mềm PSS/SINCAL 34 4.1.4 Các chức phần mềm PSS/SINCAL 34 4.2 Xây dựng sở tính toán 35 II 4.2.1 Mô tả lộ 471 - E15.16 Cửa Lò 35 4.2.2 Xây dựng sơ đồ lưới điện phần mềm PSS/SINCAL 35 4.2.3 Xây dựng đồ thị phụ tải 36 4.2.3.1 Đồ thị phụ tải điển hình ngày đêm 36 4.3 Tính tốn trào lưu cơng suất Lộ 471-E15.16 Cửa Lị 39 4.3.1 Cài đặt tham số tính tốn 39 4.3.2 Kết tính trào lưu cơng suất 39 4.4 Xác định điểm mở tối ưu Lộ 471 - E15.16 Cửa Lò .42 4.4.1 Cơ sở tính tốn 42 4.4.2 Xác định điểm mở tối ưu thời điểm mùa hè .43 4.4.2.1 Mơ hình lưới điện sau xác định điểm mở tối ưu thời điểm mùa hè .43 4.4.2.2 Kết tính tốn sau xác định điểm mở tối ưu 44 4.4.3 Xác định điểm mở tối ưu thời điểm mùa đông 45 4.4.4 Nhận xét toán xác định điểm mở tối ưu .47 4.5 Xác định vị trí bù tối ưu Lộ 471 - E15.16 Cửa Lị 47 4.5.1 Cơ sở tính toán 48 4.5.2 Thiết lập thông số cho toán tối ưu .49 4.5.2.1 Chỉ số kinh tế toán bù tối ưu .49 4.5.2.2 Thiết lập tụ bù vào phần mềm PSS/SINCAL 49 4.5.3 Xác định vị trí tối ưu cho tụ bù có sẵn thời điểm mùa hè 50 4.5.3.1 Trường hợp lắp đặt 01 tụ bù 50 kVAr 50 4.5.4 Xác định vị trí tối ưu cho tụ bù có sẵn thời điểm mùa đông 52 4.5.5 Nhận xét tốn xác định vị trí bù tối ưu 52 4.6 Đánh giá hiệu kinh tế toán tối ưu 53 4.6.1 Tính tốn chi phí đầu tư lắp đặt tụ bù 53 4.6.2 Tính tốn lượng điện tiết kiệm từ việc lắp đặt tụ bù 54 4.6.3 Tính chi phí tiết kiệm lắp đặt tụ bù 55 4.6.4 Nhận xét 55 4.7 Kết luận chương 55 KẾT LUẬN CHUNG 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 61 III DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT IV CSTD : Công suất tác dụng CSPK : Công suất phản kháng ĐTPT : Đồ thị phụ tải HTĐ : Hệ thống điện LĐPP : Lưới điện phân phối MBA : Máy biến áp MC : Máy cắt MLL : Máy cắt liên lạc TA/HA : Trung áp / Hạ áp TBA : Trạm biến áp TTĐN : Tổn thất điện VNĐ : Tiền Việt Nam đồng EVN : VIETNAM ELECTRICITY Tập đoàn Điện lực Việt Nam LBS : Load Break Switch Cầu dao phụ tải RMU : Ring Main Unit Tủ đóng cắt trung DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Biểu thức đặc trưng phương pháp LsF τ 16 Bảng 4.1 Bảng so sánh tổn thất điện toán xác định điểm mở tối ưu Lộ 471E15.16 Cửa Lò 47 Bảng 4.2 Chỉ số kinh tế tính tốn bù tối ưu 49 Bảng 4.3 Bảng so sánh tổn thất điện toán xác định vị trí bù tối ưu thời điểm mùa hè Lộ 471-E15.16 Cửa Lò 52 Bảng 4.4 Bảng so sánh tổn thất điện tốn xác định vị trí bù tối ưu thời điểm mùa đông Lộ 471-E15.16 Cửa Lò 52 DANH MỤC LƯU ĐỒ Lưu đồ 3.1 Lưu đồ thuật tốn tìm kiếm Heuristic 27 Lưu đồ 3.2 Lưu đồ thuật toán Logic mờ xác định vị trí bù tối ưu 29 Lưu đồ 3.3 Lưu đồ thuật toán GA xác định vị trí bù tối ưu LĐPP 31 Lưu đồ 4.1 Chu trình thực tính tốn sử dụng phần mềm PSS/SINCAL 34 Lưu đồ 4.2 Thuật toán xác định điểm mở tối ưu .43 Lưu đồ 4.3 Thuật toán xác định vị trí bù tối ưu cho tụ điện có sẵn 48 V Hình 4.17 Kết tổn thất điện theo điểm mở tối ưu thời điểm mùa hè Lộ 471E15.16 Cửa Lò 4.4.3 Xác định điểm mở tối ưu thời điểm mùa đông Thực tương tự mục 4.4.2, ta kết sau: - Các vị trí mở tối ưu: MC12, MC14, MLL2, MC23, MC33 Hình 4.18 Kết trào lưu công suất nút theo điểm mở tối ưu thời điểm mùa đơng Lộ 471-E15.16 Cửa Lị 45 Hình 4.19 Kết trào lưu cơng suất nhánh theo điểm mở tối ưu thời điểm mùa đông Lộ 471-E15.16 Cửa Lị Hình 4.20 Kết tổn thất điện theo điểm mở tối ưu thời điểm mùa đơng Lộ 471E15.16 Cửa Lị 46 4.4.4 Nhận xét toán xác định điểm mở tối ưu Lộ 471-E15.16 Cửa Lò lưới điện vận hành nên việc xác định điểm mở tối ưu máy cắt có sẵn phù hợp, điều không làm thay đổi trình vận hành thay đổi cấu trúc lưới điện Căn vào kết tính tốn trên, ta lập bảng so sánh TTĐN ngày (24 giờ) theo kịch sau: Bảng 4.1 Bảng so sánh tổn thất điện toán xác định điểm mở tối ưu Lộ 471-E15.16 Cửa Lò Kịch xác định điểm mở tối ưu Tổn thất điện ΔA (kWh) Điểm mở ban đầu Điểm mở tối ưu Mức độ giảm TTĐN (%) Vị trí điểm mở tối ưu Thời điểm mùa hè 642 531 17 MC12, MC14, MLL2, MC23, MC33 Thời điểm mùa đông 260 211 19 MC12, MC14, MLL2, MC23, MC33 Từ kết trên, ta nhận thấy sau xác định điểm mở tối ưu lưới điện hồn tồn vận hành hở, hình tia Điện áp nút dòng điện nhánh đường dây nằm giới hạn cho phép, đồng thời tổn thất điện cải thiện đáng kể Vị trí điểm mở tối ưu thời điểm mùa hè mùa đông không thay đổi nên q trình vận hành khơng cần chuyển đổi đóng / cắt thiết bị phân đoạn theo mùa 4.5 Xác định vị trí bù tối ưu Lộ 471 - E15.16 Cửa Lị Cơng suất phản kháng phần khơng thể thiếu máy biến áp, thiết bị điện máy biến áp, động điện, đèn huỳnh quang … Nhưng truyền tải đường dây lại gây hao tổn điện năng, hao tổn điện áp, làm tăng công suất truyền tải Vì phải có biện pháp để giảm lượng công suất Một biện pháp hiệu bù CSPK Giải tồn bù cơng suất phản kháng xác định số lượng trạm bù vị trí đặt lưới điện phân phối Công suất bù trạm chế độ làm việc tụ cho đạt hiệu cao Có hai cách đặt bù công suất phản kháng: Cách 1: Bù phân tán trạm phân phối hạ áp Cách 2: Bù tập trung số điểm trục trung áp Bù theo cách giảm tổn thất công suất tổn thất điện nhiều bù sâu Nhưng bù gần phụ tải nên nguy cộng hưởng tụ kích thích phụ tải cao Để thực hiệu cần có hệ thống điều khiển tự động dung lượng bù theo phụ tải, việc làm tăng thêm chi phí cho trạm bù Bù theo cách cơng suất bù lớn dễ thực việc điều khiển, giá thành đơn vị bù rẻ, việc quản lý vận hành dễ dàng 47 Phạm vi tính tốn xác định lựa chọn bù công suất phản kháng theo cách bù tập trung số điểm trục trung áp Ngồi ra, để phù hợp với cơng tác chế tạo, lắp đặt, dự trữ thiết bị bù … dung lượng bù lựa chọn theo số gam định Như vậy, nhiệm vụ toán tối ưu xác định vị trí đặt tụ bù với kịch sau: - Xác định vị trí đặt 01 tụ bù với dung lượng 50 kVAr - Xác định vị trí đặt 04 tụ bù với dung lượng 50 kVAr - Xác định vị trí đặt 01 tụ bù với dung lượng 100 kVAr - Xác định vị trí đặt 04 tụ bù với dung lượng 100 kVAr Từ đó, đưa nhận xét kết tính tốn trường hợp 4.5.1 Cơ sở tính tốn a) Bài tốn xác định vị trí bù tối ưu cho tụ điện có sẵn xác định - Hàm mục tiêu: Tổn thất điện nhỏ - Biến: Các vị trí đặt tụ điện - Ràng buộc: Điện áp nút dòng điện nhánh giới hạn cho phép b) Lưu đồ thuật tốn xác định vị trí bù tối ưu cho tụ điện có sẵn Kiểm tra tất liệu mạng điện Tính tốn trào lưu cơng suất, xác định dung lượng tụ điện cần bù Đặt tụ điện nút u cầu bù Tính tốn trào lưu cơng suất, xác định tổn thất điện Đặt di chuyển tụ điện YES Kiểm tra vi phạm ràng buộc ? NO Xuất kết Lưu đồ 4.3 Thuật tốn xác định vị trí bù tối ưu cho tụ điện có sẵn 48 4.5.2 Thiết lập thơng số cho toán tối ưu 4.5.2.1 Chỉ số kinh tế toán bù tối ưu Bảng 4.2 Chỉ số kinh tế tính tốn bù tối ưu Chỉ số kinh tế Tham số Chú thich Theo QĐ số 648/QĐ1 Giá điện tiêu thụ kWh BCT ngày 20/03/2019 [Euro / kWh] – ce Năng lượng thực giá bán lẻ điện bình quân (Energy Costs per kWh) 0,08 Euro / kWh Quy đổi số tiền tiết kiệm Tỷ số trượt giá [%] - p 10 chi phí từ tương (Imputed Interest Rate) lai thời điểm Tỷ số lạm phát [%] - pr Sự tăng giá điện (Inflation Rate) bào trì thiết bị hàng năm Thời gian tính tốn [year] (N) Tính cho năm tương lai Suất đầu tư lắp đặt tụ bù trung 10 Giá trị cho việc áp cố định [Euro / kVAr] đầu tư thiết bị trì Chi phí bảo trì tụ bù trung áp trình vận hành 0,3 cố định hàng năm [Euro / kVAr] - Thiết lập thông số vào phần mềm PSS/SINCAL: Vào Menu Bar / Calculate / Settings / Calculation Settings xuất / chọn Power Flow / chọn Extended PF Modules / chọn Economic Efficiency in Network Development điền giá trị theo Bảng 4.2 Hình 4.21 Giao diện thiết lập số kinh tế tính tốn 4.5.2.2 Thiết lập tụ bù vào phần mềm PSS/SINCAL Thực tương tự mục 7.2 Phụ lục III, ta được: Hình 4.22 Giao diện cài đặt thơng số tụ bù Lộ 471-E15.16 Cửa Lị 49 4.5.3 Xác định vị trí tối ưu cho tụ bù có sẵn thời điểm mùa hè 4.5.3.1 Trường hợp lắp đặt 01 tụ bù 50 kVAr Hình 4.23 Mơ hình lưới điện sau đặt 01 tụ bù 50 kVA thời điểm mùa hè Lộ 471E15.16 Cửa Lị - Tính trào lưu công suất kiểm tra điều kiện ràng buộc: Hình 4.24 Kết trào lưu cơng suất nút sau bù tối ưu thời điểm mùa hè Lộ 471-E15.16 Cửa Lị 50 Hình 4.25 Kết trào lưu công suất nhánh sau bù tối ưu thời điểm mùa hè Lộ 471E15.16 Cửa Lị Hình 4.26 Kết tổn thất điện sau bù tối ưu thời điểm mùa hè Lộ 471-E15.16 Cửa Lò 51 Các trường hợp lắp đặt 04 tụ bù 50 kVAr, 01 tụ bù 100 kVAr 04 tụ bù 100 kVAr thực tương tự, ta bảng kết sau: Bảng 4.3 Bảng so sánh tổn thất điện tốn xác định vị trí bù tối ưu thời điểm mùa hè Lộ 471-E15.16 Cửa Lò TT Kịch đặt tụ bù tối ưu Tổn thất điện ΔA (kWh) Mức độ giảm tổn thất điện (%) Vi phạm Vi phạm ràng buộc ràng buộc dòng điện điện áp nhánh nút Lắp đặt 01 tụ bù 50 kVAr 629 2,0 Không Không Lắp đặt 04 tụ bù 50 kVAr 604 6,0 Không Không Lắp đặt 01 tụ bù 100 kVAr 640 0,3 Không Không Lắp đặt 04 tụ bù 100 kVAr 630 1,9 Không Không Ghi Tốt Chỉ cho phép đặt 02 tụ 4.5.4 Xác định vị trí tối ưu cho tụ bù có sẵn thời điểm mùa đơng Thực xác định vị trí bù tối ưu thời điểm mùa đơng Lộ 471 - E15.16 Cửa Lò tương tự mục 4.5.3, ta kết sau: Bảng 4.4 Bảng so sánh tổn thất điện toán xác định vị trí bù tối ưu thời điểm mùa đơng Lộ 471-E15.16 Cửa Lò TT Kịch đặt tụ bù tối ưu Tổn thất điện ΔA (kWh) Mức độ giảm tổn thất điện (%) Vi phạm Vi phạm ràng buộc ràng buộc dòng điện điện áp nhánh nút Lắp đặt 01 tụ bù 50 kVAr 252 3,1 Không Không Lắp đặt 04 tụ bù 50 kVAr 238 8,5 Không Không Lắp đặt 01 tụ bù 100 kVAr 259 0,4 Không Không Lắp đặt 04 tụ bù 100 kVAr 253 2,7 Không Không Ghi Tốt Chỉ cho phép đặt 01 tụ 4.5.5 Nhận xét toán xác định vị trí bù tối ưu Dựa vào số liệu Bảng 4.2 Bảng 4.3, ta nhận thấy sau sử dụng phần mềm PSS/SINCAL tính tốn xác định vị trí đặt tụ bù cơng suất phản kháng tổn thất điện giảm đồng thời điều kiện ràng buộc điện áp nút dòng điện nhánh nằm giới hạn cho phép Tuy nhiên, để tổn thất điện nhỏ cần lựa chọn tụ bù có cơng suất bù phù hợp, kết thấy cơng suất bù lớn chưa mức độ giảm tổn thất điện lớn Từ kết tính tốn tác giả lựa chọn kịch lắp đặt 04 tụ bù 50 kVAr vào Lộ 471 - E15.16 Cửa Lò 52 4.6 Đánh giá hiệu kinh tế toán tối ưu 4.6.1 Tính tốn chi phí đầu tư lắp đặt tụ bù - Trước tính tốn cần gán số số kinh tế cho tụ bù sau: Nhấn kích đúp vào tụ điện cần cài đặt / Shunt Capacitor xuất / chọn Economic Data tích vào vuông để gán thông số / kết thúc nhấn OK Hình 4.27 Giao diện thơng số tính tốn hiệu kinh tế tụ bù - Các thông số bao gồm: + Acquisition Costs : Giá trị lắp đặt tụ điện + Ann Maintenance : Chi phí bảo trì theo năm + Calculatory Life Span : Vịng đời tính tốn + Các thơng số cịn lại lấy mặc định theo phần mềm PSS/SINCAL - Thao tác tính tốn: Vào Menu Bar / Calculate / chọn Economic Efficiency / cửa sổ phụ mở chọn Economic Efficiency để phần mềm PSS/SINCAL tính tốn hiệu kinh tế Hình 4.28 Giao diện thao tác tính tốn hiệu kinh tế - Xuất kết tính tốn: Vào Menu Bar / Calculate / chọn Results / cửa sổ phụ xuất chọn Economic Efficiency - Network 53 Hình 4.29 Giao diện thao tác hiển thị kết tính tốn hiệu kinh tế + Khi thẻ Economic Efficiency - Network Result xuất cho biết kết tính tốn tổng chi phí thiết bị từ tương lai quy thời điểm (Present Value of Total Costs - Bk) Hình 4.30 Giao diện kết tính tốn tốn chi phí đặt tụ bù 4.6.2 Tính tốn lượng điện tiết kiệm từ việc lắp đặt tụ bù Căn vào kết tính tốn Bảng 4.1, Bảng 4.2 Bảng 4.3 lượng điện tiết kiệm ngày (24 giờ) sau lắp đặt tụ bù sau: Nhận thấy, lắp đặt tụ bù điện áp nút, dòng điện nhánh nằm 54 giới hạn cho phép tổn thất điện hệ thống giảm Nếu tính cho 24 tổn thất điện ΔA’ giảm đi: + Mùa hè ΔA’ = 38 kWh + Mùa đông ΔA’ = 22 kWh 4.6.3 Tính chi phí tiết kiệm lắp đặt tụ bù - Tổng chi phí lắp đặt tụ bù thời điểm năm sau quy tại: Bk = 1120 Euro - Tổng giá trị khoản lợi nhuận lắp đặt tụ bù: C = ΔΑc T ce N = 32 365 0,08 = 4672 (Euro) (4.1) Trong đó: + ΔA’ sản lượng điện tổn thất tiết kiệm ngày (24 giờ) lắp đặt tụ bù + T thời gian làm việc tụ bù [ngày / năm] + ce giá điện tiêu thụ kWh + N = số năm tính tốn Suy ra, số tiền tiết kiệm từ việc lắp đặt tụ bù là: D = C - Bk = 4672 - 1120 = 3552 (Euro) (4.2) Quy đổi đồng tiền VNĐ với Euro = 26000 VNĐ ta được: D = 3552 26000 = 92 352 000 (VNĐ) 4.6.4 Nhận xét Qua kết tính tốn ta nhận thấy việc lắp đặt tụ bù công suất phản kháng đạt hai tiêu chí là: - Tiêu chí kỹ thuật: Khi lắp đặt tụ bù cố định tổn thất công suất giảm hai mùa hè đông, hệ số công suất cải thiện, giá trị điện áp nằm giới hạn cho phép - Tiêu chí hiệu kinh tế: Số tiền thu từ việc lắp tụ bù công suất phản kháng lớn so với chi phí lắp đặt, vận hành tụ điện Như vậy, việc đầu tư lắp đặt tụ cần thiết điện mang lại hiệu cho hệ thống sản xuất kinh doanh Với tính tốn thực tế Lộ 471 - E15.16 Cửa Lò, Số tiền tiết kiệm quy vòng năm 92 352 000 VNĐ 4.7 Kết luận chương Sử dụng phần mềm PSS/SINCAL tối ưu hóa lưới điện thực tế đạt kết sau: Xác định điểm mở tối ưu lưới điện nhằm tối thiểu hóa hàm mục tiêu tổn thất điện nhỏ đồng thời thoả mãn điều kiện ràng buộc điện áp nút dòng điện nhánh Việc xác định điểm mở máy cắt có sẵn nên khơng làm thay đổi quy trình vận hành cấu trúc lưới điện 55 Xác định vị trí tối ưu cho tụ bù có sẵn nhằm tối thiểu hóa hàm mục tiêu tổn thất điện nhỏ đồng thời thoả mãn điều kiện ràng buộc điện áp nút dòng điện nhánh Từ kết tính tốn đưa phương án lắp đặt bù công suất phản kháng mang lại hiệu tốt mà bảo đảm yêu cầu kỹ thuật tính hiệu kinh tế 56 KẾT LUẬN CHUNG Đánh giá kết đạt luận văn Điện sản phẩm tất yếu đặc biệt trình liên hoàn Sản xuất - Truyền tải - Phân phối điện với hệ thống điện Để hệ thống làm việc hiệu qua cao vấn đề bảo đảm chất lượng điện mang yếu tố then chốt định, khơng tác động tích cực đến hoạt động sản xuất kinh doanh mà ảnh hưởng đến tuổi thọ hiệu làm việc thiết bị Một tiêu chí quan trọng đánh giá chất lượng điện tổn thất điện năng, thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa thiết bị sử dụng điện tăng trưởng nhanh lại không đồng theo khu vực nên vấn đề tổn thất điện tăng không tránh khỏi Chính vậy, việc đề giải pháp giảm tổn thất điện cho lưới điện nói chung vấn đề quan trọng cấp thiết xã hội đơn vị Công ty Điện lực Đề tài “Nghiên cứu tính tốn tổn thất điện đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện lưới phân phối, Áp dụng cho lưới điện Cửa Lị” thực nhằm mục đích đưa nhìn tổng quan thực trạng sử dụng điện thành phần phụ tải biểu đồ phụ tải chung mà trọng tâm phân tích nguyên nhân gây tổn thất điện Đồng thời, đề tài đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện tính tốn lưới điện cụ thể, thực sau: Chương trình bày tổng quan nghiên cứu luận văn giới thiệu chung lưới điện phân phối vấn đề tổn thất điện Chương đưa nhìn tổng quan cấu trúc lưới phân phối, đặc tính kỹ thuật, chế độ vận hành tổn thất điện lưới điện làm sở lý thuyết để thực chương Chương thực nghiên cứu tổng quan số phương pháp tính tổn thất điện Các phương pháp có ưu nhược điểm khác áp dụng cho yêu cầu mục đích tính tốn Quy trình tính tốn phù hợp với mạng lưới điện Việt Nam cần xây dựng dựa việc lựa chọn phương pháp phù hợp, giả thiết gần chấp nhận yêu cầu tính tốn cụ thể Bên cạnh chương đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng, đề có phù hợp giải pháp cho lưới điện cần có tính tốn tổn thất điện hợp lý với số liệu lưới điện có Việc thực giảm tổn thất cần thực đồng giải pháp bao gồm giải pháp kỹ thuật phi kỹ thuật Trọng tâm luận văn phương pháp tối ưu điểm mở bù công suất phản kháng Chương thực nghiên cứu thuật tốn tối ưu hóa lưới điện phân phối, trọng tâm hai toán xác định điểm mở phân đoạn vị trí đặt tụ bù cơng suất phản kháng tối ưu Từ làm sở cho việc sử dụng phần mềm tính tốn, phân tích lưới điện, có kiến thức hiểu cách chất giải thuật toán mà phần mềm sử dụng, từ khai thác phần mềm sâu rộng hơn, áp dụng cho nhiều lưới điện có quy mơ phức tạp Chương sử dụng phần mềm PSS/SINCAL để tính tốn trào lưu cơng suất, xác định điểm mở tối ưu vị trí bù tối ưu cho lưới điện trung áp, cụ thể Lộ 471 E15.16 Cửa Lị Kết tính tốn tổn thất điện sau tối ưu lưới điện 57 so sánh với lưới điện ban đầu Trên sở đề phương thức vận hành quy hoạch phát triển lưới điện cách hiệu Hướng phát triển Từ nội dung thực kết đạt luận văn mà trọng tâm Chương hồn tồn ứng dụng cho lưới điện khác có quy mơ nội dung tính tốn tương đồng Tuy nhiên, để hướng đến mục tiêu tính tốn cho lưới điện có quy mô lớn hơn, vận hành phức tạp cần tiếp tục nghiên cứu tính khác phần mềm PSS/SINCAL tính tốn sóng hài, độ tin cậy, ngắn mạch, kết hợp chức bảo vệ … Và đặc biệt, với su sử dụng nguồn lượng tái tạo việc tính tốn, phân tích lưới điện có kết hợp nguồn phân tán cần thiết Ngoài ra, cách thức sử dụng phần mềm PSS/SINCAL từ giao diện thông qua công cụ nên việc mô lưới điện phức tạp khó khăn, khối lượng cơng việc lớn sai sót Vì vậy, việc sử dụng thư viện ngơn ngữ lập trình Python để kết hợp với phần mềm PSS/SINCAL thông qua API hồn tồn khắc phục nhược điểm trên./ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thông tư số 39/2015/TT-BCT, Quy định hệ thống điện phân phối, Hà Nội: Bộ Công Thương, 2015 [2] Trần Bách, Lưới điện hệ thống điện - Tập 1, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2008 [3] Trần Bách, Giáo trình lưới điện, Hà Nội: Nhà xuất Giáo dục, 2009 [4] Vũ Thị Mỹ, Nghiên cứu giảm tổn thất điện lưới phân phối điện, Thái Nguyên: Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, 2012 [5] Phùng Văn Phú, Tìm hiểu phương pháp đánh giá tổn thất điện kỹ thuật cho lưới trung áp Áp dụng tính tốn tổn thất điện cho lưới phân phối 22 kV Vĩnh Yên, Hà Nội: Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2010 [6] Y Al-Mahroqi, I Metwally, A Al-Hinai and A Al-Badi, "Reduction of Power Losses in Distribution Systems," World Academy of Science, Engineering and Technology, 2012 [7] K E Hamed, B Mohammed and A A Salwa , Reduction of energy losses in electrical distribution systems, Stockholm: 24st International Conference on Electricity Distribution, 2013 [8] Nguyễn Hữu Dũng, Đánh giá trạng tổn thất điện tỉnh Thanh Hóa đề biện pháp giảm tổn thất điện năng, Hà Nội: Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2017 [9] B N Thư, Mạng cung cấp phân phối điện, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 [10] Trần Đình Long, “Tổn thất điện giải pháp giảm tổn thất điện năng,” Điện Đời sống, pp 9-11, 2013 2014 [11] W Yakov, F Sergey and K Nikolai, "Methods of reducing power losses in distribution systems," 2017 [12] Hồ Văn Hiến, Hệ thống điện Truyền tải Phân phối, Hồ Chí Minh: Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2005 59