Qui hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện có xét đến khả năng tham gia của nguồn điện phân tán và giá điện (TT)

1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Tốc độ tăng trưởng phụ tải điện nước ta khá cao trong thập kỷ qua, giai đoạn 1999÷2010 đạt 13,84%[35] và dự báo giai đoạn 2016÷2020 đạt (11,3÷11,6)%. Hệ thống cung cấp điện (HTCCĐ) còn nhiều bất cập nên qui hoạch HTCCĐ cần được quan tâm thỏa đáng mới đáp ứng yêu cầu phụ tải [43][45]. Qui hoạch HTCCĐ là vấn đề phức tạp với nhiều mục tiêu, nhiều yếu tố mang tính ngẫu nhiên và số lượng biến lớn. Nhiều mô hình và phương pháp qui hoạch HTCCĐ đã được phát triển và ứng dụng. Tuy vậy, các mô hình và phương pháp này có thể được cải thiện, nâng cao hiệu quả khi sử dụng những giải pháp hoàn thiện hơn nên vẫn tiếp tục được nghiên cứu. Gần đây, tái cơ cấu thị trường điện (TTĐ) theo xu hướng cạnh tranh và công nghệ nguồn phân tán (DG) phát triển rất nhanh. Nhiều công cụ với khả năng tính toán mạnh, nhiều phương pháp và thuật toán mới được đề xuất đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm kiếm các mô hình, phương pháp qui hoạch hoàn thiện hơn nhằm nâng cao tính chính xác và đáp ứng được yêu cầu thực tiễn. Từ phân tích trên, hướng nghiên cứu chính của luận án là bài toán qui hoạch HTCCĐ xét đến khả năng tham gia của DG, đặc tính giá điện và đồ thị phụ tải (ĐTPT) cũng như đánh giá hiệu quả của DG trong HTCCĐ. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận án là xây dựng cơ sở lý thuyết và phát triển các phương pháp tính toán kinh tế kỹ thuật (KT-KT) nhằm giải quyết một số khía cạnh của bài toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến các DG như: - Đề xuất mô hình qui hoạch HTCCĐ xét đến khả năng tham gia của DG với đặc tính công suất phát thay đổi phụ thuộc nguồn năng lượng sơ cấp, đặc tính giá bán điện và ĐTPT - Xây dựng các chương trình tính toán và áp dụng cho HTCCĐ Việt Nam. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là các HTCCĐ trung áp, thuộc phạm vi quản lý và vận hành cấp địa phương hay công ty phân phối. Trong điều kiện HTCCĐ có tiềm năng của DG, luận án sẽ tập trung nghiên cứu phát triển lý thuyết và các phương pháp tính toán KT-KT của bài toán qui hoạch HTCCĐ. Từ đó, xây dựng mô hình và chương trình tính toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của DG. 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Luận án nghiên cứu xây dựng mô hình qui hoạch HTCCĐ có xét đến các DG với đặc trưng công nghệ qua đặc tính công suất phát, tổng hợp ĐTPT và đặc tính giá điện. Từ đó, xây dựng các chương trình tính toán theo mô hình đề xuất. Quá trình tái cơ cấu ngành điện nước ta đã từng bước được thực hiện, DG đã được ứng dụng và có tiềm năng phát triển lớn. Các mô hình đề xuất trong luận án đã được tính toán kiểm tra trên các HTCCĐ thực tế cho nhiều khu vực với đặc điểm sử dụng DG điển hình. Kết quả cho thấy mô hình và chương trình tính toán phù hợp với những HTCCĐ thực tiễn tại Việt Nam. 5. Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của luận án gồm phần mở đầu, kết luận và 4 chương. Chương 1 trình bày tổng quan về HTCCĐ Việt Nam, những vấn đề tồn tại và cơ sở lý thuyết bài toán qui hoạch HTCCĐ. Tổng hợp và đánh giá các mô hình, các thành phần của bài toán qui hoạch HTCCĐ. Phân tích những tác động của giá bán điện và DG làm thay đổi hàm mục tiêu, các ràng buộc và mô hình hóa các thành phần của bài toán. Từ đó, định hướng những vấn đề nghiên cứu. Chương 2 phân tích những mô hình qui hoạch HTCCĐ trước đây và đề xuất mô hình toán hai bước qui hoạch HTCCĐ khi xét đến đặc tính giá điện, ĐTPT ngày điển hình và DG. Trên cơ sở đó, xây dựng những mô hình qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của DG với những đặc điểm riêng phụ thuộc vào từng loại nguồn năng lượng sơ cấp (máy phát diesel, tuabin khí, thủy điện nhỏ, tuabin gió hay pin mặt trời…) trong chương 3. Lập chương trình tính bằng ngôn ngữ lập trình GAMS và tính toán kiểm tra trong những ví dụ đơn giản. Trên cơ sở các kết quả đã đạt được trong chương 2 và chương 3, luận án tính toán qui hoạch cho những HTCCĐ thực tế tại Việt Nam trong chương 4. Từ đó, phân tích sâu hơn những ưu điểm, khả năng ứng dụng của các mô hình và hiệu quả của DG trong qui hoạch HTCCĐ Việt Nam. 6. Những đóng góp chính của luận án Những đóng góp chính trong nghiên cứu của luận án bao gồm: a) Luận án đã tổng hợp, đánh giá và xác định những yếu tố tác động làm thay đổi bài toán qui hoạch HTCCĐ hiện nay. Trên cơ sở những phương pháp và mô hình qui hoạch đã được phát triển trên thế giới, đề xuất những mô hình và phương pháp qui hoạch phù hợp có thể áp dụng cho HTCCĐ Việt Nam b) Xây dựng mô hình toán hai bước qui hoạch HTCCĐ xét đến khả năng tham gia của DG, ĐTPT ngày điển hình và đặc tính giá điện. Trên có sở đó, xây dựng những mô hình cho phép xét đến khả năng tham gia của các DG theo đặc trưng công nghệ riêng phụ thuộc nguồn năng lượng sơ cấp 3 c) Đề xuất phương pháp tách biến công suất phát của DG thành hai thành phần là biến công suất tính toán và hệ số công suất phát của các DG theo đặc trưng công nghệ. Số lượng biến, thời gian tính toán giảm nên có thể ứng dụng cho những HTCCĐ qui mô lớn với nhiều công nghệ DG d) Sử dụng biến nhị phân để biểu diễn đặc tính chi phí đầu tư và quyết định nâng cấp của các thiết bị phù hợp hơn với điều kiện thực tiễn. Hơn nữa, chương trình tính toán cho phép đánh giá rõ ràng hơn hiệu quả của các giải pháp qui hoạch HTCCĐ. e) Những mô hình qui hoạch HTCCĐ đề xuất có thể được sử dụng để tính toán qui hoạch HTCCĐ hay đánh giá hiệu quả của những chính sách khuyến khích phát triển nguồn năng lượng mới và tái tạo. CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Giới thiệu Qui hoạch HTCCĐ là vấn đề không mới nhưng sự phát triển của các công cụ tính toán cũng như những thay đổi về môi trường công nghiệp điện lực, sự phát triển của công nghệ DG gần đây đã dẫn tới những thay đổi lớn trong công tác qui hoạch, thiết kế và vận hành HTCCĐ 1.2 HTCCĐ Việt Nam và một số vấn đề về qui hoạch HTCCĐ trung áp Việt Nam do hoàn cảnh lịch sử dẫn đến một số cấp điện áp không còn phù hợp, nhiều đường dây xuống cấp, chắp vá. Chất lượng điện năng và độ tin cậy CCĐ trong nhiều khu vực không đảm bảo. Vì vậy, qui hoạch HTCCĐ là bài toán cần được tập trung nghiên cứu và giải quyết. Những giải pháp qui hoạch cải tạo được sử dụng phổ biến là nâng cấp đường dây, TBA và đặt thiết bị bù. Gần đây, qui hoạch HTCCĐ cần xem xét thêm một số vấn đề như khả năng tham gia của DG với các nguồn năng lượng sơ cấp khác nhau và các yếu tố liên quan đến TTĐ như giá điện, ĐTPT… 1.3 Nguồn điện phân tán 1.3.1 Tổng quan về nguồn điện phân tán DG có tác động tích cực tới HTCCĐ và đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới cũng như tại Việt Nam [13][45][119][121][161][169]. 1.3.2 Công nghệ và đặc điểm của nguồn điện phân tán Nhiều công nghệ DG đã được phát triển và thương mại thành công trong những năm gần đây với chỉ tiêu KT-KT ngày càng được nâng cao [19][20][22][87][121][158][159]. Đặc tính công suất phát thường là hàm của thời gian phụ thuộc vào nguồn năng lượng sơ cấp như: - Thủy điện nhỏ (TĐN): 9,81P Q H   (1.1) 4 - Điện gió [55][67][113]: min 2 0 1 2 min m ax ax 0 ( . . ) 0 RR v RR m vv P a a v a v v v v P P v v v vv                (0.1) (1.3) - Pin mặt trời (PMT) [168][145]: . . . DC AC PV P G S    (0.2) (1.5) Ngoài ra, một số công nghệ với đặc tính công suất phát có thể chủ động được như tuabin khí, máy phát diesel, khí sinh học, pin nhiên liệu 1.4 Bài toán qui hoạch phát triển HTCCĐ 1.4.1 Tổng quan bài toán qui hoạch HTCCĐ Qui hoạch HTCCĐ nhằm xác định lộ trình nâng cấp thiết bị (đường dây và TBA), bổ sung nguồn hay thiết bị bù nhằm đáp ứng yêu cầu phụ tải trong tương lai đồng thời nâng cao các chỉ tiêu KT-KT của hệ thống [82][165]. Nhìn chung, việc giải các bài toán qui hoạch HTCCĐ là một quá trình phức tạp với nhiều nội dung cần nghiên cứu giải quyết như hình 1.1 [82][165]. Quá trình cải tạo HTCCĐ thường nghiên cứu ứng dụng một số bài toán như nâng cấp thiết bị của hệ thống, bổ sung DG, bổ sung thiết bị bù, mở rộng sơ đồ hệ thống [24][82][165][127][89]… Hình 1.1 Sơ đồ các bước qui hoạch HTCCĐ 1.4.2 Phân tích và lựa chọn phƣơng pháp qui hoạch HTCCĐ Qui hoạch các HTCCĐ thường được thực hiện theo hai hướng là qui hoạch theo tiêu chuẩn và qui hoạch toán học [24][25][26]. Trong đó, phương pháp qui hoạch toán học ngày càng tỏ ra ưu thế. Tuy vậy, qui hoạch toán học hiện vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn phương pháp qui hoạch theo tiêu chuẩn nên một số phương án không khả thi sẽ được loại bớt theo điều kiện thực tiễn. Sau đó, phương pháp qui hoạch toán học được áp dụng để tính toán và lựa chọn phương án tối ưu. Lựa chọn giải pháp tốt nhất Cần xác định rõ vấn đề của hệ thống, phạm vi ứng dụng và những giới hạn của chúng Cần xác định rõ vấn đề của hệ thống, phạm vi ứng dụng và những giới hạn của chúng Cần xác định mục tiêu cần đạt được là gì? Tối ưu chỉ tiêu nào? Cần xác định mục tiêu cần đạt được là gì? Tối ưu chỉ tiêu nào? Cần đánh giá tất cả các lựa chọn và giải pháp thay thế trong cùng điều kiện Cần đánh giá tất cả các lựa chọn và giải pháp thay thế trong cùng điều kiện Cần xác định những giải pháp thay thế có sẵn và khả thi Cần xác định những giải pháp thay thế có sẵn và khả thi Cần lựa chọn được giải pháp tốt nhất đáp ứng những mục tiêu liên quan đến vấn đề cần giải quyết Cần lựa chọn được giải pháp tốt nhất đáp ứng những mục tiêu liên quan đến vấn đề cần giải quyết Xác định các giải pháp Xây dựng hàm mục tiêu Nghiên cứu phương án cải tạo Đánh giá các giải pháp 5 1.4.3 Bài toán qui hoạch toán học tổng quát Xác định tập giá trị các biến   12 , , , n X x x x sao cho ( ) min(max)JX  (1.8) đồng thời thỏa mãn các điều kiện ( )( ; ; ) , 1,2, , n i i j g X b x X R i m      (1.9). Trong đó, J(X) được gọi là hàm mục tiêu; g i (X); i =1,2,…,m được gọi là các ràng buộc. Tập hợp   ; ( )( ; ; ) 1, 2, , ii D x X g X b i m      gọi là miền ràng buộc, mỗi điểm   12 , , , n X x x x D gọi là một phương án. Một phương án có *XD đạt cực đại hay cực tiểu của hàm mục tiêu được gọi là lời giải tối ưu. Khi đó giá trị f(X*) được gọi là giá trị tối ưu hóa. Giải tổng quát bài toán trên thường khó thực hiện nên thường đơn giản hóa bằng cách chia nhỏ thành những bài toán có thể giải được với những tính chất và đối tượng cụ thể [25][26][98] như qui hoạch tuyến tính, qui hoạch phi tuyến, qui hoạch rời rạc, qui hoạch động, qui hoạch đa mục tiêu… 1.4.4 Những thay đổi gần đây trong qui hoạch HTCCĐ Thời gian gần đây, phát triển của khoa học công nghệ và quá trình tái cơ cấu TTĐ dẫn đến những tác động mới trong bài toán qui hoạch HTCCĐ như: - Sự tham gia của các nguồn điện phân tán [72][103][105][124] - Sử dụng các hệ thống tích trữ năng lượng [48][81][123][125][152] - Yếu tố giá điện [4][76][88]. 1.4.5 Các chỉ tiêu kinh tế đánh giá phƣơng án đầu tƣ Qui hoạch HTCCĐ thường sử dụng các chỉ tiêu như qui đổi về giá trị hiện tại của lãi ròng (NPV), tỷ lệ hoàn vốn nội tại (IRR), tỷ số lợi nhuận/chi phí (B/C) và thời gian hoàn vốn [26][39][40]. Tuy vậy, sử dụng các chỉ tiêu trên gặp khó khăn khi xác định lợi nhuận và thời gian đầu tư không đồng nhất. Do đó, phương pháp so sánh chi phí vòng đời được đề xuất để đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án qui hoạch HTCCĐ [79][86][140][144][157].   1 1 . (1 ) T C R OM vd t t t t t t t Z C C C E RN Min t T r            (1.10) Trong đó: C t C , R t C , OM t C và E t là chi phí đầu tư, vận hành, năng lượng; RN t là giá trị còn lại hay chi phí bổ sung của các thiết bị tại cuối giai đoạn tính toán. 1.5 Qui hoạch HTCCĐ khi xét khả năng tham gia của DG Nhiều mô hình qui hoạch HTCCĐ đã được đề xuất sử dụng hàm mục tiêu như chi phí tính toán hàng năm [14][26][30], cực tiểu chi phí đầu tư [96], cực tiểu tổn thất công suất (điện năng) [71][60][111][109]. Khi xét đến DG, bài toán qui hoạch HTCCĐ xuất hiện một số thay đổi như bảng 1.1 [51][75][112][160][147]. 6 Trong đó, mô hình hai bước được nhiều nghiên cứu quan tâm do giảm khối lượng tính toán mà vẫn đảm bảo tính chính xác cần thiết [61][62][138]. Bảng 1.1 Những thay đổi trong mô hình bài toán qui hoạch HTCCĐ TT Mô hình qui hoạch HTCCĐ Mô hình qui hoạch HTCCĐ xét đến DG hiện nay 1 Hàm mục tiêu gồm: - Chi phí đầu tư, nâng cấp đường dây và TBA - Chi phí tổn thất điện năng theo P max và  Hàm mục tiêu gồm: - Chi phí đầu tư, nâng cấp đường dây và TBA - Chi phí đầu tư, vận hành và năng lượng của DG theo công nghệ - Chi phí mua điện từ thị trường 2 Đối tượng quan tâm và các ràng buộc: - Tính toán trào lưu công suất theo công suất cực đại - RB công suất đường dây và TBA theo công suất cực đại - RB giới hạn điện áp nút Đối tượng quan tâm và các ràng buộc: - Tính toán trào lưu công suất và cân bằng công suất nút theo công suất cực đại - RB công suất đường dây và TBA theo công suất cực đại - RB giới hạn điện áp nút - RB công suất và năng lượng sơ cấp của DG theo mỗi công nghệ 3 Biến lựa chọn: - Thời gian, vị trí, công suất nâng cấp đường dây và TBA Biến lựa chọn: - Thời gian, vị trí, công suất nâng cấp đường dây và TBA - Thời gian, vị trí, công suất đầu tư của DG theo công nghệ - Công suất nhận từ HTĐ và công suất của DG Vì vậy, mô hình hai bước sẽ được nghiên cứu và phát triển nhằm xây dựng mô hình qui hoạch HTCCĐ khi xét đến đặc trưng công suất phát theo công nghệ của DG, đặc tính giá bán điện và ĐTPT ngày điển hình. 1.6 Đánh giá và lựa chọn công cụ tính toán Nhiều phương pháp đã được phát triển để giải các bài toán qui hoạch [64][100][111][139][156] trong đó phương pháp lặp kết hợp thuật toán reduced- gradient và quasi-Newton được giới thiệu gần đây trong ngôn ngữ lập trình GAMS với các solver cho phép giải những bài toán qui hoạch phi tuyến lớn và đã ứng dụng trong nhiều bài toán qui hoạch HTCCĐ [61][74][75][77][171]. 1.7 Nhận xét và đề xuất những vấn đề cần nghiên cứu Từ những phân tích trên, mục tiêu nghiên cứu của luận án bao gồm: 1- Khảo sát vấn đề qui hoạch HTCCĐ khi có DG từ đó xây dựng và đề xuất mô hình tính toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng đầu tư DG nhằm đánh giá hiệu quả và những tác động của chúng tới HTCCĐ. Phương pháp qui hoạch toán học sẽ được nghiên cứu ứng dụng, những đặc điểm KT-KT của từng loại DG cũng sẽ được xem xét. 2- Khảo sát hiệu quả của các DG từ đó đề xuất những chính sách khuyến khích và hỗ trợ phát triển các nguồn này. 3- Nghiên cứu sử dụng ngôn ngữ lập trình GAMS lập chương trình tính toán qui hoạch HTCCĐ. 7 CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 Equation Section 2 2.1 Đặt vấn đề Phương pháp qui hoạch toán học ngày càng chiếm ưu thế nên được sử dụng để xây dựng mô hình qui hoạch HTCCĐ trong nghiên cứu này. Hơn nữa, nhằm nâng cao tính chính xác của kết quả tính toán, bài toán qui hoạch HTCCĐ cần xét đến các yếu tố sau: i) chi phí điện năng cần được xây dựng dưới dạng hàm phụ thuộc ĐTPT và đặc tính giá mua điện. ii) tính toán trào lưu công suất theo mô hình AC. iii) tổng trở của HTCCĐ phải được tính toán theo thông số nâng cấp của thiết bị. iv) xét đến khả năng tham gia của DG. 2.2 Phân tích một số đặc điểm của bài toán qui hoạch HTCCĐ hiện nay 2.2.1 Lựa chọn mô hình qui hoạch HTCCĐ Bài toán qui hoạch HTCCĐ có số lượng biến lớn và khó khăn khi giải nên mô hình hai bước đã được đề xuất và ứng dụng thành công trong nhiều nghiên cứu [59][85][94][98][126][134][136][137][138]. Luận án cũng sử dụng giải pháp này nghiên cứu xây dựng mô hình qui hoạch HTCCĐ phù hợp với thực tiễn hiện nay. 2.2.2 Những đặc điểm cần nghiên cứu bổ sung Nhằm đáp ứng được yêu cầu thực tiễn, bài toán qui hoạch HTCCĐ cần xét đến đặc tính chi phí có dạng cố định của thiết bị, chi phí mua năng lượng, mô hình cân bằng công suất nút AC với ĐTPT và đặc tính công suất phát của DG. 2.3 Xây dựng mô hình toán qui hoạch HTCCĐ 2.3.1 Sơ đồ khối và qui trình tính toán qui hoạch HTCCĐ Sơ đồ khối và qui trình tính toán như hình 2.2 2.3.2 Xây dựng mô hình cơ sở (MCSD) Hàm mục tiêu  1 1 1 .) (1 ) T t t t t t t t t J CF CS CDG EDG ES RN Min r           (2.14). Trong đó: - t CF là chi phí nâng cấp đường dây [29][82] với biến nhị phân ij.t  , tiết diện nâng cấp ij,t F [25][138] và phản ánh đặc tính chi phí có thành phần cố định. ij.t  được xác định theo điều kiện nâng cấp (2.16) với ij,min F là tiết diện nâng cấp nhỏ nhất và hệ số đủ lớn M F . Biến lựa chọn tiết diện dây dẫn được biểu diễn theo biến công suất nâng cấp của đường dây như (2.19) và (2.20). 0 ij. , 11 ( . . ) , , , NN t ij F t F ij t i j i CF L C C F i j N i j t T            (2.15) 8 ij, ij,min ij,t ij, ij,t . 0; . 0 1, , t t F F F F M t ij N t T          (2.16) ij, ij, / ( 3 . ) 1, , F t t dm cp F S U J t ij N t T     (2.17) * ij, ij, 1 ij, ij, . 1, , F F F t t t t S S S t ij N t T          (2.19) * ax ij, 1 ij, , ij, min ij,t ij, ij,t ( ) ; . 0; . 0 1, , F F m F F F t t ij t t t S S S S S S S M t ij N t T                 (2.20)   ax 2 2 ij, ij, , , ij, , , ij, , , ij, , , ax ; m F F t s t h s t h s t h s t h S m S S P Q   (2.21) Hình 2.2 Sơ đồ khối tính toán qui hoạch HTCCĐ - t CS là chi phí nâng cấp TBA với i, S t S là công suất cần bổ sung, ,it  là biến nhị phân [25][138]. ,it  được xác định theo điều kiện nâng cấp (2.24). Bước hiệu chỉnh Bước cơ sở Kết quả - Thông số nâng cấp đường dây và TBA - Thông số chế độ của HTCCĐ - Các chỉ tiêu kinh tế của HTCCĐ… - Thông số nâng cấp đường dây và TBA - Thông số chế độ của HTCCĐ - Các chỉ tiêu kinh tế của HTCC … 0 0 T T Năm Năm 0 0 T T Năm Năm Nhập thông số đầu vào - Dự báo phụ tải, đồ thị phụ tải điển hình và đặc tính giá điện - Thông số đường dây và TBA - Hệ số khấu hao, số nút HTCCĐ, số mùa, số năm tính toán… - Dự báo phụ tải, đồ thị phụ tải điển hình và đặc tính giá điện - Thông số đường dây và TBA - Hệ số khấu hao, số nút HTCCĐ, số mùa, số năm tính toán… Tính toán thông số HTCCĐ bước hiệu chỉnh - Tổn thất công suất, công suất nhận từ HTĐ, điện áp nút - Chi phí qui dẫn, chi phí vòng đời… - Tổn thất công suất, công suất nhận từ HTĐ, điện áp nút - Chi phí qui dẫn, chi phí vòng đời… Tính toán thông số HTCCĐ bước cơ sở - Thời gian và công suất nâng cấp của TBA nguồn - Tiết diện, tổng trở và thời gian nâng cấp của đường dây y3 2 - Thời gian và công suất nâng cấp của TBA nguồn - Tiết diện, tổng trở và thời gian nâng cấp của đường dây y3 2 Khai báo kích thước mảng dữ liệu, khai báo biến Lập mô hình cơ sở - MCSD - Biểu thức tính tổng dẫn năm t - Biểu thức hàm mục tiêu J 1 - Biểu thức các ràng buộc của MCSD - Biểu thức tính tổng dẫn năm t - Biểu thức hàm mục tiêu J 1 - Biểu thức các ràng buộc của MCS Giải mô hình cơ sở - MCSD - Gọi solver GAMS/MINOS - Gọi solver GAMS/MINOS Lập mô hình hiệu chỉnh - MHCD - Biểu thức tính tổng dẫn năm t - Biểu thức hàm mục tiêu J 1 - Biểu thức các ràng buộc của MHCD - Biểu thức tính tổng dẫn năm t - Biểu thức hàm mục tiêu J 1 - Biểu thức các ràng buộc của MQH2 Giải mô hình hiệu chỉnh - MHCD - Gọi solver GAMS/MINOS - Gọi solver GAMS/MINOS 9 0 , , 1 ( . . ) 1, , NS S t S i t S i t i CS C C S t i NS t T           (2.23) i, i, i,t 0; . 0 1, , SS tt S S M t i NS t T           (2.24) - t CDG là chi phí đầu tư DG với , , DG DG i i t CP là suất chi phí và công suất DG. , 1 ., DG N DG D G t i i t DG i CDG C P i N t T       (2.26) - t EDG là chi phí vận hành DG với , DG DG PQ  là chi phí vận hành theo CSTD và CSPK của DG. ,, 1 ( . . ) , DG N DG DG DG DG t P i t Q i t DG i EDG P Q i N t T         (2.27) - t ES là chi phí mua điện với , , , , , , , SS i t s h i t s h PQ là CSTD và CSPK nhận từ HTĐ. . , , , . , , , 1 1 1 ( . . ) , , , NS SS H S S S S t s P h i t s h Q h i t s h i s h ES D P Q i NS t T s SS h H             (2.28) - RN t là giá trị còn lại hay chi phí phụ thuộc vào đặc tính của từng thiết bị và thời gian tính toán như biểu thức sau: ,, ( ) ( ) ( ) . ; . ; . F S DG t t t t F S DG F S DG kh F kh S kh DG t t t t t t F S DG RN RN RN RN i NS ij N t T t T t T t T RN CF RN CS RN CDG T T T              (2.31) Các ràng buộc của mô hình gồm có: (2.1)(2.2)(2.3)(2.4)(2.5)(2.6) - Ràng buộc cân bằng công suất nút sử dụng mô hình AC như (2.36) với |Y ij,t |,  ij,t là modul và góc lệch của các phần tử trong ma trận tổng dẫn. CSTD và CSPK của phụ tải là , , ,i t s h PD , , , ,i t s h QD . , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 1 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 1 . . .cos( ) . . .sin( ) , , , N DG S i t i t s h i t s h ij t i t s h j t s h ij t j t s h i t s h j N DG S i t i t s h i t s h ij t i t s h j t s h ij t j t s h i t s h j P P PD Y U U Q Q QD Y U U ij N t T s SS h H                           (2.36) - Ràng buộc nâng cấp đường dây ax * , , 1 1, , , , , mF ij t ij t S S t ij N i j t T s SS h H          (2.41) - Ràng buộc nâng cấp TBA ax * , , 1 1, , , , mS i t i t S S t i NS t T s SS h H         (2.42) - Ràng buộc điện áp nút , , , min , , , max ; i t s h i t s h U constant i NS U U U i NL       (2.46) Mô hình đề xuất trên là bài toán qui hoạch phi tuyến nguyên thực hỗn hợp (MINLP). Kết quả tính toán thông số nâng cấp của thiết bị phải hiệu chỉnh lại 10 theo thông số tiêu chuẩn gồm công suất bổ sung và công suất của TBA sau nâng cấp ** ,, ( , ) i t i t SS , thông số nâng cấp của đường dây * * * * , , ij, ij, ( , , , ) ij t ij t t t F S R X . 2.3.3 Xây dựng mô hình hiệu chỉnh (MHCD) Hàm mục tiêu tương tự J 1 với biến lựa chọn thông số nâng cấp đường dây và TBA được thay thế bằng tham số tiêu chuẩn của thiết bị đã xác định từ mô hình cơ sở như biểu thức sau: ** ij, ij, , , ; S t t i t i t F F S S    (2.47) Đồng thời, sử dụng các ràng buộc sau: - Ràng buộc cân bằng công suất nút và giới hạn điện áp nút tương tự như MCSD nhưng tổng dẫn được xác định theo thông số nâng cấp. - Ràng buộc giới hạn công suất TBA và đường dây tránh quá tải như sau: ax , , , , S Sm i t s h i t S S i NS   (2.49) ax , , , , F Fm ij t s h ij t S S ij N   (2.50) - Ràng buộc giới hạn công suất mới của DG với vị trí đầu tư là * DG N . ** , max , , 0 ; 0 tan . , DG DG DG DG i t i t i t DG P P Q P i N t T         (2.51) Mô hình của bài toán có dạng NLP xác định được chi phí vòng đời và các chỉ tiêu KT-KT của HTCCĐ. Kết quả tính toán sẽ chính xác hơn và tiệm cận với kết quả tối ưu do tổng dẫn xét đến thay đổi của tiết diện dây dẫn. 2.3.4 Đánh giá mô hình đề xuất Mô hình sử dụng một số giả thiết và biến thực nhằm đơn giản hóa mô hình nên kết quả chỉ gần với giá trị tối ưu. Tuy vậy, mô hình xét đến thay đổi của tổng trở đường dây theo tiết diện nâng cấp, ĐTPT, đặc tính giá điện và xét đến khả năng tham gia của DG nên nâng cao tính chính xác và đáp ứng gần hơn với điều kiện thực tiễn. Bằng giải pháp hai bước, mô hình đã giảm được số biến và thời gian tính toán nên có thể áp dụng cho những HTCCĐ qui mô lớn. 2.4 Tính toán áp dụng 2.4.1 Đặt vấn đề Chương này tính toán áp dụng khi chỉ xét đến giải pháp nâng cấp đường dây và TBA nguồn nhằm đánh giá khả năng tính toán, hiệu quả của mô hình hai bước đồng thời làm cơ sở so sánh khi tính toán có DG. Hiệu quả và khả năng tham gia của DG với những đặc tính đặc trưng cho từng công nghệ của DG được trình bày trong chương 3. 2.4.2 Sơ đồ khối và mô hình tính toán Sơ đồ khối và mô hình tính toán như trình bày trong phần 2.3 và bỏ qua các thành phần của DG. [...]... theo ĐTPT và đặc tính giá điện Hơn nữa, mô hình có thể được hiệu chỉnh để xét đến đặc trưng công nghệ riêng của từng loại DG sẽ được trình bày trong chương 3 CHƢƠNG 3 QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XÉT ĐẾN KHẢ NĂNG THAM GIA CỦA CÁC LOẠI NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 3 Equation Section 3 3.1 Đặt vấn đề Mỗi DG có đặc điểm riêng phụ thuộc công nghệ sử dụng nguồn năng lượng sơ cấp do đó khi tham gia trong HTCCĐ sẽ... nâng cấp thiết bị từ dạng logic về các bất phương trình phù hợp với mô hình qui hoạch toán học 4- Đề xuất các mô hình toán hai bước qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của các DG theo đặc trưng công nghệ sử dụng nguồn năng lượng sơ cấp (TBK hoặc máy phát diesel, TĐN, PMT và máy phát điện gió…), ĐTPT ngày điển hình và đặc tính giá điện Mô hình cho phép đánh giá được khả năng tham gia và hiệu... xét Mô hình được xây dựng với những đặc điểm riêng của TĐN, cho phép đánh giá hiệu quả của nguồn này sát với điều kiện thực tiễn Kết quả tính toán trên ví dụ minh họa cho thấy sự phù hợp của mô hình trong qui hoạch HTCCĐ có TĐN 3.5 Qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của nhiều loại DG Mô hình qui hoạch HTCCĐ được phát triển sau đây nhằm tính toán cho những khu vực qui hoạch có tiềm năng của. .. KT-KT của hệ thống Chương này nghiên cứu phát triển mô hình qui hoạch từ chương 2 nhằm xét đến khả năng tham gia, hiệu quả của từng loại DG với những đặc trưng về công suất phát và các chỉ tiêu KT-KT của chúng theo từng công nghệ 3.2 Sơ đồ khối và qui trình tính toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến đặc điểm công nghệ của DG Sơ đồ khối như hình 2.2, tổng hợp thêm các chỉ tiêu KT-KT của DG 3.3 Qui hoạch. .. (106kWh) Giá trị còn lại ở cuối giai đoạn tính toán (106$) 6 Kết quả tính toán 11,68 1,18 11,43 6,31 196,06 0,93 2.5 Nhận xét và kết luận chƣơng 2 Chương này đã xây dựng được mô hình toán hai bước qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của DG, ĐTPT ngày điển hình và giá điện Mô hình cho kết quả chính xác hơn do chi phí tổn thất điện năng trong thành phần chi phí 11 năng lượng được tính theo ĐTPT và. .. t  T * (3.11) Mô hình hiệu chỉnh là bài toán qui hoạch phi tuyến NLP Bước này sẽ cho kết quả gần giá trị tối ưu hơn bởi công suất đầu tư của TBK hay máy phát diesel được xác định sau khi đã xét đến thay đổi của thông số hệ thống, ảnh hưởng của ĐTPT và đặc tính giá điện 13 3.3.2 Lập chƣơng trình giải bài toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của TBK, máy phát diesel Chương trình được lập... ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến chế độ vận hành lưới điện phân phối, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Viện năng lượng (2008), Chiến lược phát triển công nghệ điện lực của tập đoàn Điện lực Việt Nam, Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Hà Nội Viện Năng lượng (2010), Qui hoạch phát triển điện lực tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2010-2015 có xét đến năm 2020, Hà Nội Viện Năng lượng... hình có thời gian tính toán nhỏ, kết quả phù hợp với yêu cầu bài toán cũng như đánh giá được hiệu quả của TBK hay máy phát diesel trong qui hoạch HTCCĐ Từ đó, xây dựng chính sách khuyến khích phát triển TBK tại những khu vực có tiềm năng nhằm giảm sức ép phát triển nguồn điện và ô nhiễm môi trường 3.4 Qui hoạch HTCCĐ khi xét khả năng tham gia của TĐN TĐN có những đặc điểm riêng ảnh hưởng tới mô hình và. .. triển các nguồn này trong tương lai KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Hiện trạng HTCCĐ Việt Nam còn nhiều bất cập, quá trình tái cơ cấu TTĐ, khoa học công nghệ phát triển và ứng dụng của DG những năm gần đây đã dẫn đến những thay đổi trong bài toán qui hoạch HTCCĐ Vì vậy, qui hoạch HTCCĐ cần xét đến khả năng tham gia của DG với các đặc trưng công nghệ, đặc tính công suất phát phụ thuộc nguồn năng lượng sơ cấp, đặc... 2010-2015 có xét đến năm 2020, Hà Nội Viện Năng lượng (2011), Qui hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030, Hà Nội Viện Năng lượng (2011), Qui hoạch phát triển điện lực tỉnh Bắc Kạn giai đoạn 20112015 có xét đến năm 2020, Hà Nội Vũ Minh Pháp, Bùi Bảo Hưng (2012), Tiềm năng năng lượng mặt trời và ứng dụng công nghệ điện mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc, Hội nghị KH&CN phục vụ . 3. QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XÉT ĐẾN KHẢ NĂNG THAM GIA CỦA CÁC LOẠI NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 3 Equation Section 3 3.1 Đặt vấn đề Mỗi DG có đặc điểm riêng phụ thuộc công nghệ sử dụng nguồn. toán hai bước qui hoạch HTCCĐ xét đến khả năng tham gia của DG, ĐTPT ngày điển hình và đặc tính giá điện. Trên có sở đó, xây dựng những mô hình cho phép xét đến khả năng tham gia của các DG theo. năng tham gia của DG với các nguồn năng lượng sơ cấp khác nhau và các yếu tố liên quan đến TTĐ như giá điện, ĐTPT… 1.3 Nguồn điện phân tán 1.3.1 Tổng quan về nguồn điện phân tán DG có tác động