Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện

Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.Áp dụng các phương pháp thông minh nhân tạo tính toán quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN HỮU TÍNH ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THƠNG MINH NHÂN TẠO TÍNH TỐN QUY HOẠCH MỞ RỘNG TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án Cấp Cơ sở họp Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM vào ngày tháng năm 2023 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Tran, H., Vo, N., Quyen, H., & Pham, T (2021, November) Transmission System Expansion Planning in Consideration of Reliability Criteria and Optimal Reserve In International Conference on Advanced Mechanical Engineering, Automation and Sustainable Development (pp 918-923) Cham: Springer International Publishing Huu Tinh Tran, Ngoc Dieu Vo, and Huy Anh Quyen, ‘A Pseudo-Gradient Particle Swarm Optimization Approach Applied to Transmission Expansion Planning’, 12th GMSARN Int Conf Ener Connect Environ Develop ECED 2017, Energy – E76, 2017 Dieu Ngoc Vo, Tri Phuoc Nguyen, Tinh Huu Tran, and Hai Minh Nguyen, ‘A Hybrid Particle Swarm Optimization and Differential Evolution for Security-Constrained Optimal Power Flow’, 12th GMSARN Int Conf Ener Connect Environ Develop ECED 2017, Energy – E75, 2017 Quy Truong Xuan, Dieu Vo Ngoc, and Huu Tinh Tran, ‘Pseudo-Gradient Integrated in Particle Swarm Optimization for Solving Security Constrained Optimal Power Flow Problem’, 12th GMSARN Int Conf Ener Connect Environ Develop ECED 2017, Energy – E82, 2017 Huutinh Tran, Ngocdieu Vo, Huyanh Quyen, ‘Optimal Transmission Expansion Planning Using Crow Search Algorithm’, The 4th Inter Conf on Engi Technolo Innov Resear ICETIR 2022, pp.1-6, 2022 Huutinh Tran, Ngocdieu Vo, Huyanh Quyen, ‘A Search Method for Power Transmission System Planning Problem in Ben Tre Province, Viet Nam’, The 7th Inter Conf Advan Engi Theor Appli ICAETA 2022, pp 411-419, 2022 Huutinh Tran, Ngocdieu Vo, Huyanh Quyen, ‘A Cuckoo Search Algorithm for Transmission Expansion Planning’, Proceedings of 2023 International Conference on System Science and Engineering ISBN: 979-8 3503-2294-1, 2023 Tính, T H., Hiếu, T N., & Thiện, V M (2019), ‘Đánh Giá Độ Tin Cậy Hệ Thống Điện Có Xét Đến Cường Độ Cắt Cưỡng Bức’, TNU Journal of Science and Technology, 195(02), 89-94.(ĐH Thái Nguyên) Tính, T H., Điều, V N., & Ánh, Q H (2020), ‘Tổng Quan Quy Hoạch Mở Rộng Lưới Điện Truyền Tải’, TNU Journal of Science and Technology, 225(06), 223-228.(ĐH Thái Nguyên) 10 Tính, T H., Điều, V N., & Ánh, Q H (2021), ‘Quy Hoạch Hệ Thống Điện Có Xét Đến Tối Ưu Hóa Độ Dự Trữ’, Tạp chí khoa học đại học Sài, No 75, pp 89-95 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nhiệm vụ hệ thống điện sản xuất, truyền tải phân phối điện đáp ứng yêu cầu phụ tải cách liên tục, chất lượng với giá thành hợp lý Các nhà máy điện thường đặt xa trung tâm phụ tải Để truyền tải điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ phân phối điện cho cần thiết phải có lưới điện truyền tải phân phối Bài toán quy hoạch mở rộng lưới điện trả lời câu hỏi “nơi cần quy hoạch mở rộng?”, “công suất cần mở rộng bao nhiêu?”, “tổng chi phí cho quy hoạch bao nhiêu?”, “độ tin cậy hệ thống điện cải thiện sau tiến hành quy hoạch?”, v.v… Trong thập kỷ qua, có nhiều giải thuật phương pháp chứng minh hiệu giải toán quy hoạch hệ thống điện lưới truyền tải như: Tối ưu hóa đàn kiến, thuật tốn di truyền, tối ưu hóa bầy đàn, tìm kiếm Tabu, liệt kê ẩn - 1, tìm kiếm hịa điệu, tìm kiếm phân tán, …Các phương pháp thông minh nhân tạo áp dụng nhằm rút ngắn thời gian tìm kiếm tìm nghiệm tối ưu tồn thể xác Các phương pháp mở rộng lưới điện dựa phương pháp mơ hình hóa tốn dạng toán học sử dụng giải thuật tốn học tìm lời giải tối ưu dựa ràng buộc có trước Để giải tốn quy hoạch lưới điện giải tốn quy hoạch tuyến tính, quy hoạch phi tuyến tính, quy hoạch động Tuy nhiên, cịn có số hạn chế tính tốn ứng dụng vào thực tế Luận án nghiên cứu giải toán quy hoạch mở rộng hệ thống truyền tải, chọn lựa phương pháp có ưu điểm để giải tốn quy hoạch mở rộng lưới điện có xét ràng buộc quy hoạch thời gian ngắn nghiệm tìm tốt Ngồi ra, nghiên cứu tìm hiểu phương pháp xây dựng thuật tốn thơng minh nhân tạo dựa vào tìm kiếm lồi động vật tự nhiên chim tu hú, quạ vào giải toán quy hoạch mở rộng hệ thống truyền tải có kết hợp ràng buộc vào phương pháp Các mục tiêu nghiên cứu a Mục tiêu chung Áp dụng phương pháp thông minh nhân tạo để tính tốn tối ưu tốn quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải b Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu hoạt động hành vi loài động vật tự nhiên người phát triển thành thuật tốn tìm kiếm tối ưu áp dụng tính tốn tốn quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải hệ thống điện Xây dựng thuật tốn tìm kiếm tối ưu dựa hành vi tìm kiếm quạ, tìm kiếm chim tu hú nhằm tiến đến tìm giải pháp tối ưu toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải Giải thuật phần mềm Matlab kiểm chứng qua tính tốn ứng dụng mạng điện chuẩn IEEE, mạng điện chuẩn công bố quốc tế Nhiệm vụ nghiên cứu Quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải nhiệm vụ quan trọng cho cho công tác quản lý vận hành hệ thống điện nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải Thuật tốn tối ưu thơng minh nhân tạo áp dụng cho quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải phục vụ cho quản lý vận hành thị trường điện cạnh tranh Phạm vi giới hạn Các vấn đề xem xét quy hoạch: chi phí đầu tư, chi phí vận hành độ tin cậy sau quy hoạch mở rộng lưới điện Hệ thống điện chuẩn IEEE, mạng điện chuẩn công bố quốc tế hệ thống điện thực tế khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long áp dụng vào quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải Khi quy hoạch lưới điện không xét đến nhu cầu dự báo phụ tải Các giới hạn điều kiện ràng buộc quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải Hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu Áp dụng phương pháp nghiên cứu tham khảo tài liệu, tính tốn lý thuyết kết hợp mơ Xử lý thống kê với hỗ trợ Microsoft Excel Mơ chương trình Matlab, Powerworld, Fortran Ý nghĩa khoa họa thực tiễn Xây dựng phương pháp thơng minh nhân tạo giải tốn quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện Kết tối ưu đáp ứng yêu cầu hàm mục tiêu đề tối thiểu tổng chi phí đầu tư, chi phí vận hành đồng thời thỏa mãn điều kiện ràng buộc đánh giá số độ tin cậy sau quy hoạch Thuật toán đơn giản có tính hiệu giải nhiều toán quy hoạch hệ thống điện Cấu trúc luận án Luận án xếp thành chương Chương 1: Tổng quan Chương 2: Quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải xét đến độ tin cậy Chương 3: Quy hoạch lưới điện truyền tải DC Chương Quy hoạch lưới điện phân phối Chương 5: Kết luận hướng phát triển Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát toán quy hoạch tối ưu lưới điện truyền tải Nghiên cứu khảo sát quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải (LĐTT) [1] xét nhiều khía cạnh khác 1.2 Các toán quy hoạch lưới điện truyền tải 1.2.1 Quy hoạch mở rộng LĐTT ràng buộc an toàn Quy hoạch mở rộng LĐTT vấn đề quan trọng khơng cần phải có chi phí đầu tư lớn mà cịn kết hợp với vấn đề an tồn Có nhiều nghiên cứu quy hoạch mở rộng LĐTT có ràng buộc an tồn [2] 1.2.2 Quy hoạch mở rộng LĐTT kết hợp với đường dây tắc nghẽn Ở thị trường điện cạnh tranh LĐTT tắc nghẽn vấn đề quan trọng điều cần thiết để hợp vận hành hệ thống điện (HTĐ) quy hoạch mở rộng hệ thống kết nối [3] 1.2.3 Quy hoạch mở rộng LĐTT thị trường điện cạnh tranh Trong thị trường điện cạnh tranh mục tiêu quy hoạch mở rộng LĐTT cung cấp điện không phân biệt khách hàng nhà đầu tư cạnh tranh độ tin cậy hệ thống cung cấp [4-5] 1.2.4 Độ tin cậy quy hoạch mở rộng LĐTT Quy hoạch mở rộng LĐTT cần phải thực phân tích độ tin cậy thích hợp trước phân tích lỗi ổn định Quy hoạch HTĐ quy hoạch mở rộng LĐTT nói riêng cần phải phân tích độ an tồn [6-7] tin cậy [8-9] 1.2.5 Sự không chắn quy hoạch mở rộng LĐTT Theo điều kiện không chắn HTĐ quy hoạch mở rộng LĐTT chia thành hai phương pháp phương pháp xác định phương pháp không xác định Trong phương pháp xác định quy hoạch mở rộng LĐTT xét điều kiện xấu khơng tính đến xác suất xuất [10] 1.2.6 Quy hoạch mở rộng LĐTT kết hợp với quy hoạch công suất phản kháng Trong HTĐ cơng suất phản kháng tải cung cấp thông qua nguồn phát Quy hoạch mở rộng LĐTT kết hợp với quy hoạch CSPK; Khi kết hợp dẫn đến xây dựng thêm nhiều đường dây [11] 1.2.7 Quy hoạch mở rộng LĐTT từ thiết bị điều khiển linh hoạt xoay chiều Trong quy hoạch mở rộng LĐTT mở rộng mạng điện gặp theo cách bổ sung đường dây vào mạng điện để tăng công suất lưới điện truyền tải Mặt khác, sử dụng thiết bị điều khiển linh hoạt LĐTT xoay chiều [12] để tăng thêm công suất cho hệ thống vận hành 1.3 Các phương pháp áp dụng 1.3.1 Thuật toán đàn kiến (ACO) Tối ưu đàn kiến phương pháp mở rộng áp dụng cho tính đối xứng tính khơng đối xứng Phương pháp hệ thống đàn kiến áp dụng thành công vấn đề tối ưu tổ hợp [13] 1.3.2 Thuật toán kết nối mạng nơron nhân tạo với thuật toán di truyền Phương pháp trình bày ý tưởng kết nối mạng nơ ron với thuật toán di truyền đưa vào tạo trạng thái ban đầu để cải thiện tính xác mạng nơron áp dụng vào quy hoạch mở rộng lưới điện [14] 1.3.3 Thuật toán ong (ABC) Thuật toán đàn ong thuật tốn metaheuristic dựa vào hành vi thơng minh ong mật Các ong chờ chọn nguồn thức ăn dựa thông tin cung cấp ong thợ gọi ong đứng xem ong thực tìm kiếm ngẫu nhiên xung quanh đàn gọi ong thăm dị [15] 1.3.4 Thuật tốn tiến hóa vi phân (DEA) Thuật tốn tiến hóa vi phân sử dụng nhiều khả đơn giản việc giải nhiều toán kỹ thuật Phương pháp tiến hóa vi phân giải tốn tối ưu phi tuyến tính với nhiều ràng buộc[16-17] 1.3.5 Thuật toán bước nhảy ếch (SFLA) Thuật toán bước nhảy ếch với thuật toán dựa tiến hóa gần khác thuật tốn di truyền, thuật toán PSO thuật toán đàn kiến chứng tỏ tốc độ hội tụ nhanh thuật toán bước nhảy ếch [18] 1.3.6 Thuật toán di truyền (GA) Thuật toán GA giả định giải pháp tiềm vấn đề cá thể diễn tả tập hợp thông số [19] Thuật tốn GA phụ thuộc nhiều vào hàm tương thích, nhạy với tỉ lệ lai đột biến, sơ đồ mã hóa bit độ dốc đường cong khơng gian dị tìm dẫn đến lời giải [20] Thuật tốn di truyền có mơ hình tốn học tổng qt so với phương tìm kiếm Tabu [21] 1.3.7 Thuật tốn tìm kiếm tabu (TSA) Thuật tốn tìm kiếm tabu cho thấy có hiệu việc khám phá loại cảnh quan tối ưu [22] Thuật toán thủ tục tìm kiếm tabu hệ thứ ba với số tính nâng cao 1.3.8 Thuật tốn liệt kê ẩn 0-1 (Zero - One) Thuật toán liệt kê ẩn khơng áp dụng cho tốn số nguyên mà giải vấn đề tổng quát để có giải pháp tối ưu cho quy hoạch mở rộng lưới điện phân tích Benders theo thứ bậc [23] 1.3.9 Thuật toán bầy đàn (PSO) Sự thông minh bầy đàn phần trí thơng minh nhân tạo nghiên cứu hành vi tập thể hệ thống phân cấp phức tạp, tự tổ chức có cấu xã hội Thuật tốn tối ưu bầy đàn phát triển thuật tốn tối ưu ngẫu nhiên dựa mơ hình mô xã hội [24] 1.4 Đặc điểm phương pháp áp dụng Các nhược điểm ý quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải sử dụng phương pháp [25-28] - Các nhà nghiên cứu không quan tâm đến vấn đề quy hoạch công suất phản kháng quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải, thơng tin quan trọng - Điều kiện không chắn thay đổi nguồn phát không xét đến giả định đáp ứng - Các phương pháp quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải mô mơ hình HTĐ chiều - Các ràng buộc độ tin cậy chuẩn an tồn khơng xét đến nhiều phương pháp trước - Thiết bị điều khiển linh hoạt hệ thống điện xoay chiều quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải không xem xét phù hợp Thật vậy, nghiên cứu công bố gần đánh giá từ nhiều quan điểm khác nhằm mục đích chung đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải tương lai 1.5 Các vấn đề nghiên cứu Trong luận án xây dựng thuật tốn tìm kiếm quạ thuật tốn tìm kiếm chim tu hú áp dụng giải toán quy hoạch lưới điện nhằm giải nhanh xác tốn quy hoạch mở rộng lưới điện có xét độ tin cậy, tốn tối ưu quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải DC - Nghiên cứu áp dụng thuật toán cận biên nhánh để giải toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải có ràng buộc độ tin cậy vào lưới điện thực tỉnh Bến Tre, Hậu Giang vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long - Nghiên cứu tìm điểm mạnh phương pháp CS, CSA nhằm tìm giải pháp tối ưu toán quy hoạch lưới điện truyền tải DC chứng minh hệ thống điện chuẩn; - Nghiên cứu thuật toán di truyền PSO cải tiến giải tốn quy hoạch lưới điện phân phối có nhiều ràng buộc vào hệ thống mạng điện chuẩn Chương QUY HOẠCH MỞ RỘNG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI CÓ XÉT ĐỘ TIN CẬY 2.1 Giới thiệu toán Bài toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải phải đạt điều kiện mơ hình nguồn phát điện đáp ứng nhu cầu phụ tải sử dụng điện tương lai cần tập hợp đường dây kết nối để giảm thiểu tổng chi phí đầu tư phải phụ thuộc vào ràng buộc độ tin cậy Xây dựng kế hoạch mở rộng lưới điện truyền tải xây dựng dạng tốn lập trình số ngun có xét đến độ tin cậy trình bày nội dung 2.2 Mơ hình tốn quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải xét đến độ tin cậy 2.2.1 Hàm mục tiêu Thơng thường tốn quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải hàm tối thiểu tổng chi phí đầu tư CT với việc đầu tư đường dây truyền tải [29] mô tả sau: 1 P( x , y )  P((x0, )y )  P((xi,)y ) m x, y    minimize C T     Cxi , y U xi , y   (2.1) U ((xi ), y )    x , y   i 1  0 P( x , y )  P((x0, )y )  P((xi,)y )  i (2.2) P x , y   i  P j x, y  (2.3) LOLESYS   K i Pi (Ci  Li ) (2.5) LOLESYS   (tk  tk 1 ) Pk (2.7) j 1 2.2.2 Điều kiện ràng buộc tiêu chuẩn số độ tin cậy lưới điện n LOLESYS ( P((xi,)y ) , ) R LOLE (2.4) LOLESYS   p k t k (2.6) n i n1 i 1 i 1 2.3 Phương pháp cận biên nhánh áp dụng vào toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải 2.3.1 Mơ hình hóa lưới điện Hệ thống điện (HTĐ) bao gồm nhiều phần tử rời rạc Để xác định tập hợp tối ưu quy hoạch hệ thống truyền tải phương pháp tốn, mơ hình hóa HTĐ quan trọng cơng việc này[30] Nút G1: 30MW x tổ máy 90 [MW] 120 TL = 10MW x đường dây 90 20 S G2: 20 MW x tổ máy 40 80 [MW] T 80 Nút Hình 2.2 Sơ đồ mạng tương đương Hình 2.1 Sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện 2.3.2 Lý thuyết dòng cực đại mặt cắt tối thiểu Để xác định mặt cắt tối thiểu nằm đâu mạng, nơi cần mở rộng Do đó, cơng tác quy hoạch vận hành cần phải xác định nút thắt cổ chai trình bày Hình 2.3 Nút thắt cổ chai 160 150 220 170 120 90 20 T S 40 80 Hình 2.3 Sơ đồ mơ hệ thống điện tổng qt Hình 2.4 Mặt cắt tối thiểu 2.3.3 Thuật tốn tối ưu hóa số nguyên Phương pháp cận biên nhánh phương pháp kỹ thuật để giải vấn đề quy hoạch số nguyên [31] Phương pháp dựa quan sát giải pháp liệt kê số nguyên có cấu trúc r n minimize : z   c j x j   c j x j j 1 j  r 1 r n j 1 j  r 1 subject to:  aij x j   aij y j  bi i  1, 2, x j  0, ,m yj  (2.8) 2.4 Kết tính tốn thảo luận 2.4.1 Kết tính tốn cho lưới điện Đồng sơng Cửu Long Áp dụng thuật tốn giải tốn quy hoạch lưới điện có mức điện áp từ 220KV trở lên vùng Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) sở kế hoạch xây dựng vận hành đường dây 500 KV Kết đạt cho thấy tất số độ tin cậy trình bày Bảng 2.1 Bảng 2.1 Chỉ tiêu độ tin cậy hệ thống Giá[M$] ELC EENS LOLESYS EIR TH MW/Cu giờ/năm MWh/năm giờ/năm pu r.năm 2.140 10.710.400 5.013 2.136 0,867 N2.080 10.074.200 4.871 2.068 0,875 1TL 2.002 9.454.600 4.724 2.001 0,883 5.000 24.498.900 4.954 4.945 0,696 N4.600 19.943.700 4.383 4.550 0,753 2TL 4.500 19.119.200 4.268 4.479 0,763 Bảng 2.2 Tối ưu hóa quy hoạch hệ thống truyền tải RLOLE TH N1TL N2TL Yêu cầu mở rộng đường RLOLE giờ/năm dây 2.140 T132-14 , T232-14 , T19-10 , T111-12 T132-14 , T232-14 , T19-10 , 2.080 T111-12 , T16-7 T132-14 , T232-14 , T19-10 , 2.002 T111-12 , T16-7 , T115-16 5.000 T132-14 , T19-10 4.600 T132-14 , T19-10 , T111-12 4.500 T132-14 , T19-10 , T111-12 , T16-7 60 50 40 30 20 10 2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2140 RLOLE [giờ/năm] Hình 2.5 Mối quan hệ tiêu độ tin cậy tổng chi phí trường hợp Giá M$ 40 40 47 30 54 20 20 30 37 10 Giá[M$] 4500 RLOLE [giờ/năm] 4600 4700 4800 4900 5000 Hình 2.6 Mối quan hệ tiêu độ tin cậy tổng chi phí trường hợp Sử dụng phần mềm PowerWorld nhằm kiểm tra độ ổn định khả tải đường dây máy biến áp sau cải tạo có bị tải trước cải tạo hay không, thông số điện áp sau cải tạo Hình 2.8 Hệ thống sau mở rộng thêm tuyến với RLOLE Hình 2.7 Hệ thống điện trước quy hoạch = 4.500 (giờ/năm) 2.4.2 Kết tính tốn cho lưới điện tỉnh Bến Tre Thực quy hoạch mở rộng tối ưu lưới điện tỉnh Bến Tre cấp điện áp 220kV 110kV Kết đạt cho thấy tất số độ tin cậy hệ thống điện sau quy hoạch Bảng 2.3 Chỉ tiêu độ tin cậy hệ thống ELC LOLE EENS LOLESYS TH Năm R MW/ giờ/năm MWh/năm giờ/năm Cur.năm 2024 2.003 0 N- 2032 1TL 2042 2.003 60.284,8 100.000 2.003 54.693,2 100.000 2024 N2032 2TL 2042 2.003 2.003 2.003 0 0 0 Bảng 2.4 Tối ưu quy hoạch hệ thống truyền tải LOLE Yêu cầu mở rộng Chi phí TH Năm r giờ/năm đường dây M$ 2024 2.003 T11-9 N1 2032 2.003 T 1-9 1TL 2042 2.003 T11-9 2024 2.003 T11-9 1 1 T 1-9, T 2-10, T 3-12 T 41 1 2032 2.003 10 11, T 5-9, T 1-14, T 6-13, N1 1 T 7-15, T 8-16, T 6-2, 2TL T11-9, T12-10, T13-12 T141 1 2042 2.003 10 11, T 5-9, T 1-14, T 6-13, 1 T 7-15, T 8-16, T 6-2, EI R pu 0,9 602,848 88 0,9 564,932 90 1 Sơ đồ lưới điện sau quy hoạch trường hợp hệ thống điện N-1TL thể theo Hình 2.9 đến Hình 2.12; đường vẽ nét liền thể đường dây, trạm biến áp hữu đường nét đứt khúc màu đỏ thể đường dây, trạm biến áp cần đầu tư mở rộng thêm đáp ứng nhu cầu phụ tải 1 3 CLH CLH GLG GLG 11 11 MCY BTE MCY BTE CLH 10 13 CLH 10 13 15 15 5 BTH GTM BTH GTM 12 14 12 14 BDI BDI 16 16 Hình 2.9 Lưới điện sau quy hoạch dài hạn năm 2042 trường hợp N-1TL Hình 2.10 Lưới điện sau quy hoạch dài hạn năm 2042 trường hợp N-2TL Kiểm tra độ ổn định hệ thống lưới điện Hình tròn màu xanh đường dây trạm biến áp: mang tải 100% Hình trịn màu đỏ đường dây trạm biến áp: cảnh báo bị tải A A Amps 120% 130 MW Mvar 80 MW 32 Mvar 330 MW 43 Mvar MVA 12 sla ck A Amps A A 130 MW Mvar 80 MW 27 Mvar MVA A A Amps 95 MW Mvar A A 118% 119% MVA MVA A A Amps Amps 118% MVA 30 MW Mvar 15 Amps A 95 MW Mvar A A A 110 MW Mvar 95 MW Mvar 149 MW Mvar A A A 118% 118% 122 MW Mvar MVA M VA Amps Amps MVA A 14 A M VA MVA MVA Amps Amps 95 MW Mvar 149 MW Mvar A A 122 MW Mvar 30 MW 18 Mvar Amps A M VA M VA MVA MVA 11 MVA 15 13 A A 47 MW Mvar A M VA 30 MW 19 Mvar 119% 47 MW Mvar A A A 10 11 12 Amps 13 10 MVA MVA sla ck A A 330 MW 42 Mvar M VA Amps A Amps A A M VA 110 MW Mvar A 119% Amps MVA 30 MW Mvar A A 14 16 A A M VA 47 MW Mvar 95 MW Mvar 47 MW Mvar MVA 16 95 MW Mvar Hình 2.11 Hệ thống điện trước quy hoạch năm 2042 Hình 2.12 Hệ thống điện sau mở rộng trường hợp N2TL vào năm 2042 Đánh giá, đường cong chi phí điện BRR tối ưu, IEAR = 3.000 (VNĐ/kWh) Bảng 2.6 Chỉ tiêu độ tin cậy tổng chi phí 10 15 20 25 Chi phí Tồng chi cúp điện phí VNĐ109 VNĐ.109 2.396,71 2.308,86 2.308,86 2.269,77 2.250,49 2.250,49 Chi phí khách hàng điện 4.485,71 4.407,86 4.407,86 4.494,77 4.631,49 4.631,49 4.000 3.000 2.000 1.000 2.450 Chi phí điện Tổng chi phí 5.000 Chi phí TH BRR Chi phí đầu tư theo độ dự trữ Chi phí EENS EENS xây MWh/ng MWh dựng ày /năm VNĐ.109 2.089 218,878 79.890,47 2.099 210,855 76.962,08 2.099 210,855 76.962,08 2.225 207,285 75.659,03 2.381 205,524 75.016,26 2.381 205,524 75.016,26 2.400 2.350 10 15 20 25 30 BRR * BRR[%] 2.300 Hình 2.16 Đường cong tổng chi phí điểm tối ưu độ tin cậy 2.250 2.200 10 15 20 25 30 BRR[%] Hình 2.15 Đường cong chi phí điện khách hàng Như vậy, qua áp dụng thuật toán kiểm tra giá trị tối ưu quy hoạch hệ thống truyền tải tỉnh Hậu Giang, giá trị độ dự trữ tối ưu hệ thống điện quy hoạch BRR= 5% 10% d Kiểm tra phân bố công suất phần mềm PowerWord Hình 2.17 đường dây trạm biến áp mang tải 90% Hình 2.18 hình thể lưới điện đầu tư mở rộng theo yêu cầu độ dự trữ BRR = 5% -238 MW M v ar 1 MW M v ar M v ar600 MW M v ar -2 M W M var 600 MW 200 MW -195 Mvar200 MW Mvar 1200 MW 800 MW 194 Mvar 84 Mvar 183 MW Mvar A 51.4 Mvar 200 MW 35.1 Mvar M v ar A MW A A 140% 319.8 Mvar 1.00 MW 128.9 Mvar A 239% MW 6 M v ar Mvar A A A M v ar 81% 119% A 15 MW 0.0 Mvar 10 MW M var MW Mvar 12 A A A MW MW MW 126 MW MW MW A 44.1 Mvar M var A 15 A A A 65 MW A A MW MW MW MW M var MW MW A A A A MW MW Mvar Mvar MW M v ar A MW 14 64 MW M var A A MW A MW A MW 152% MW 0 M var MW MW MW A 83% MW 13 45.1 Mvar A 103% Mvar A MW A 11 A A A A A MW MW MW 0.0 Mvar A MW MW 252% M v ar 14 MW M v ar MW 206.2 Mvar MW MW 126 MW 13 80 MW A MW Mvar 275 MW Mvar MW MW M v ar MW 10 12 A MW 11 A MW MW MW A MW MW A MW A MW MW MW 148.3 Mvar A A 6.0 Mvar 14.0 Mvar % MW MW 16 17 48 MW Mvar 33 MW Mvar 19 18 31 MW Mvar 31 MW Mvar M var A A 113% A A MW 388.6 Mvar 20 24 MW Mvar MW MW 21 36 MW M v ar 22 25 MW Mvar 23 MW Mvar 183 MW Mvar 0 MW 1.00 MW MW A A A 600 MW 201 Mvar A MW 4 M var A 800 MW 142 Mvar MW 200 MW 600 MW Mvar 83% 41.1 Mvar A A MW M v ar Mvar A MW MW A 97 Mvar M var MW 200 MW 1200 MW 1 MW M var 16 49 MW 10.3 Mvar MW A MW MW A MW M var MW M v ar 24 9.5 Mvar A 48 MW Mvar MW 17 18 33 MW Mvar 31 MW Mvar M v ar 19 31 MW Mvar 20 24 MW Mvar 21 36 MW Mvar 22 MW M var A M var MW 23 25 MW Mvar 24 49 MW M var Hình 2.18 Hệ thống sau kiểm tra quy hoạch với độ dự trữ BRR=5% Hình 2.17 Hệ thống trước kiểm tra quy hoạch 2.5 Kết luận chương Nội dung tập trung giải toán TEP xét đến độ tin cậy quy hoạch hệ thống truyền tải phương pháp cận biên nhánh Sử dụng công cụ phần mềm PowerWorld để kiểm chứng lại hệ thống sau quy hoạch nghiên cứu xét thêm độ dự trữ quy hoạch hệ thống truyền tải kết chứng minh hệ thống điện thực tỉnh Hậu Giang thuộc ĐBSCL Nghiên cứu không ứng dụng hiệu thuật tốn tìm giải pháp tối ưu độ tin cậy độ dự trữ quy hoạch hệ thống truyền tải mà xét thêm nhiều số tiêu thiếu, số điện năm,…trong hệ thống điện nhằm chứng minh tính khả thi quy hoạch dài hạn lưới điện cao áp 10 Chương QUY HOẠCH MỞ RỘNG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI DC 3.1 Giới thiệu tốn Mơ hình DC mơ hình phổ biến sử dụng để mơ hình hóa tốn TEP phức tạp giải dễ dàng hơn, không cần nhiều thời gian; đồng thời, mơ hình DC có độ xác tương đối cao 3.2 Mơ hình tốn quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải DC 3.2.1 Hàm mục tiêu Hàm mục tiêu quy hoạch mở rộng lưới điện tối thiểu tổng chi phí đầu tư nhằm thỏa ràng buộc kinh tế vận hành Mơ hình DC cổ điển sử dụng cho TEP [32] định dạng sau: 𝑇𝐶 = ∑𝑖,𝑗∈𝛺 𝛽 × 𝑐𝑙𝑖𝑗 × 𝑛𝑖𝑗 𝑐𝑙𝑖𝑗 = (𝑐𝑙𝑓𝑖𝑗 + 𝑐𝑙𝑣𝑖𝑗 ) × 𝑙 (3.1) 4.2.2 Các ràng buộc NB Pi  Pij  di  i  1, 2,., NB  ,  i, j          (3.3) i j 1 Nui  Nci  n y 1 ij Pyi  di   ij  (n  nij )  i   j  NB ij  j 1    nij  i   j    ij  nij0  nij  Pijmax (3.4) j ij  Pijmax (3.2) (3.6)  nij  nijmax (3.7) i  imax (3.8) (3.5) 3.3 Phương pháp thông minh nhân tạo vào toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải 3.3.1 Mơ tả thuật tốn Thuật tốn Tìm kiếm chim tu hú thuật toán tự nhiên đời gần phát triển Yang Deb vào tháng 12/2009 [34] Ngoài ra, thuật toán nâng cao gọi chuyến bay Lévy, quảng đường đẳng hướng đơn giản ngẫu nhiên [35] Thuật tốn Tìm kiếm quạ thuật tốn tìm kiếm tự nhiên xây dựng thuật toán Alireza Askarzadeh vào tháng 3/2016 [36] CSA thuật toán cách giấu thức ăn nhớ lại nơi cất giấu thức ăn từ vài tháng trước; quạ có khả đánh lừa kẻ khác để bảo vệ thức ăn cách dẫn đến nơi khác 3.3.2 Mơ hình tốn áp dụng thuật tốn 3.3.2.1 Thuật tốn Tìm kiếm chim tu hú Hệ thống tự nhiên phức tạp, khơng thể xây dựng mơ hình xác thuật tốn máy tính hình thành Một trứng đại diện cho giải pháp lưu trữ tổ i Chim tu hú tìm kiếm tổ cho phù hợp để đẻ trứng để tối đa hóa tỉ lệ sống sót Một chiến lược lựa chọn tinh hoa áp dụng để có trứng tốt (giải pháp tốt gần giá trị tối ưu ) để trứng loài chim khác có hội phát triển trở thành (thế hệ kế tiếp) chim tu hú trưởng thành ii Số lượng tổ loài chim khác đặt vào Các loài chim khác phát trứng chúng (giải pháp không tốt từ giá trị tối ưu ) với xác suất pa  [0,1] trứng ném tổ bỏ lại tổ hoàn thiện xây dựng vị trí Quả trứng trưởng thành sống hệ 3.3.2.2 Thuật toán Tìm kiếm quạ Các nguyên tắc CSA liệt kê gồm: quạ sống hình thành đàn, cáccon quạ nhớ nơi cất giấu chúng, quạ đuổi theo loài khác để trộm cắp quạ bảo vệ chỗ giấu chúng khỏi bị trộm cắp điều kiện 11 3.3.3 Áp dụng thuật tốn giải toán quy hoạch mở rộng hệ thống điện truyền tải 3.3.3.1 Áp dụng thuật tốn Tìm kiếm chim tu hú 3.3.3.2 Áp dụng thuật tốn Tìm kiếm quạ Khởi tạo số tổ chim Bắt đầu - Kiểm tra vi phạm TEP cập nhật lại - Đặt Xd thành Xbestd cho tổ Đặt giá trị tốt tất Xbestd thành Gbest - Đặt đếm lặp iter = Khởi tạo số quạ N ngẫu nhiên rand() nhớ quạ m - Tính tốn phân bố cơng suất DC - Đánh giá hàm mục tiêu để chọn nhánh Tạo giải pháp thông qua chuyến bay Lévy Kiểm tra điều kiện ràng buộc - Kiểm tra ràng buộc, vi phạm TEP cập nhật lại - Đánh giá hàm mục tiêu để chọn Xbestd Gbest Đánh giá hàm mục tiêu để tìm số nhánh Iter = iter+1 Khám phá trứng bên chọn ngẫu nhiên Cập nhật nhớ mIter = miter+1 - Kiểm tra ràng buộc, vi phạm TEP cập nhật lại - Đánh giá hàm mục tiêu để chọn Xbestd Gbest Iter