Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá hiệu quả các phương án giảm tổn thất điện năng, áp dngj cho lưới điện phân phối thành phố đà lạt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , NGUYỄN PHẠM HIẾU NHÂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC PHƯƠNG ÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HỮU HIẾU Phản biện 1: TS ĐOÀN ANH TUẤN Phản biện 2: TS BẠCH QUỐC KHÁNH Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03 tháng 03 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Điện ngành lượng quan trọng hàng đầu quốc gia Vì nguồn lượng tiền đề cho phát triển cơng nghiệp, đại hóa đời sống xã hội Tuy nhiên, việc sản xuất điện ngày khó khăn cạn kiệt nguồn tài nguyên nước, than đá… Đến năm 2030, Việt Nam khơng tiềm thủy điện lớn khai thác hết Trữ lượng than đá cạn dần Năm 2015, khả khai thác than đá đáp ứng từ 96%-100% nhu cầu sử dụng để sản xuất điện Năm 2020, khả khai thác đáp ứng 60% đến năm 2035, tỉ lệ 34% Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 20112020, có xét đến 2030 vào năm 2020, Việt Nam nhập 2.300 MW điện (chiếm 3,1% tổng cấu lượng điện), năm 2030 nhập 7.100 MW (chiếm 4,9% tổng cấu lượng điện) Điều cho thấy q trình cơng nghiệp hóa nhanh chóng khiến nguồn cung lượng khơng đáp ứng kịp nhu cầu Do đó, bên cạnh việc tìm nguồn lực để sản xuất điện việc sử dụng có hiệu nguồn lượng đóng vai trò quan trọng Chính vậy, công tác thường xuyên quan tâm ngành Điện lực Việt Nam giảm tổn thất điện hệ thống lưới điện phân phối Hàng năm, lượng vốn lớn đưa vào lưới điện thơng qua chương trình sửa chữa lớn, sửa chữa thường xuyên để mua sắm, lắp đặt nhiều thiết bị vận hành (tụ bù, thay dây dẫn, thay máy biến áp tổn thất thấp…) nhằm mục đích giảm tổn thất điện lưới điện Tuy nhiên, chương trình thơng thường có nhược điểm là: nguồn lực tài nguồn lực hữu hạn chưa có đánh giá xác tính hiệu cơng trình sửa chữa, nâng cấp lưới nhằm mục đích giảm tổn thất điện Trước nhu cầu thực tiễn vị trí cơng tác tác giả đề tài, tác giả mong muốn xây dựng chương trình thể mối tương quan chi phí đầu tư lợi nhuận thu từ việc giảm tổn thất Sau đó, tác giả áp dụng vào phát tuyến 22kV hữu để xem xét đề xuất giải pháp liên quan Xuất phát từ lý nêu trên, đề tài “Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá hiệu phương án giảm tổn thất điện năng, áp dụng cho lưới điện phân phối thành phố Đà Lạt” đề xuất nghiên cứu Đây vấn đề cán lãnh đạo, quản lý Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Lâm Đồng quan tâm nghiên cứu Mục đích nghiên cứu - Xây dựng chương trình tối ưu đa mục tiêu chi phí lắt đặt tụ bù lợi nhuận từ việc giảm tổn thất công suất lưới điện - Sử dụng chương trình để tính tốn cho phát tuyến 22kV Điện lực Đà Lạt Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đề tài phương pháp tính tốn tổn thất cơng suất nhấn mạnh đến phương pháp bù cơng suất phản kháng Sau sử dụng chương trình MATLAB MATPOWER để xây dựng chương trình tối ưu đa mục tiêu 3 - Áp dụng đối tượng nghiên cứu cho phát tuyến cụ thể tuyến 22kV thuộc khu vực Thành Phố Đà Lạt Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu, sách báo, giáo trình,…viết vấn đề tính tốn xác định tổn thất cơng suất cấu trúc câu lệnh chương trình MATLAB, MATPOWER - Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng chương trình xây dựng để tính tốn phương án bù cơng suất phản kháng có so sánh kết với chương trình PSS/ADEPT Bố cục luận văn Bố cục luận văn phần mở đầu kết luận chung, nội dung luận văn biên chế thành chương sau: - Chương 1: Tổng quan lưới điện phân phối tổn thất lưới điện phân phối - Chương 2: Lý thuyết xây dựng toán tối ưu đa mục tiêu - Chương 3: Xây dựng chương trình tính tốn đa mục tiêu bù cơng suất phản kháng cho lưới điện phân phối - Chương 4: Áp dụng chương trình tính tốn đa mục tiêu bù công suất phản kháng cho lưới điện phân phối thành phố Đà Lạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI &TỔN THẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Tổng quan lưới điện phân phối Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây truyền tải phân phối nối với thành hệ thống thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện Theo mục đích nghiên cứu, hệ thống điện chia thành phần hệ thống như: - Lưới hệ thống 500kV - Lưới truyền tải (35, 110, 220kV) - Lưới phân phối trung áp (6, 10, 22, 35kV) - Lưới phân phối hạ áp (0,4kV) 1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối 1.2.1 Sơ đồ hình tia 1.2.2 Sơ đồ mạch vòng 1.3 Tổn thất nguyên nhân gây tổn thất 1.3.1 Tổn thất kỹ thuật - Đường dây dài, bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn nhỏ, đường dây bị xuống cấp, khơng cải tạo nâng cấp, q trình vận hành làm tăng nhiệt độ dây dẫn, điện áp giảm mức cho phép tăng TTĐN dây dẫn - Máy biến áp vận hành non tải không tải không phù hợp với hệ thống đo đếm dẫn tới TTĐN cao - Máy biến áp vận hành tải dòng điện tăng cao làm phát nóng cuộn dây dầu cách điện máy dẫn đến tăng tổn thất điện máy biến áp đồng thời gây sụt áp làm tăng TTĐN lưới điện phía hạ áp - Tổn thất thiết bị cũ, lạc hậu: thiết bị cũ thường có hiệu suất thấp, máy biến áp loại có tỷ lệ tổn thất cao vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau thời gian vận hành tổn thất có xu hướng tăng lên - Nhiều thành phần sóng hài phụ tải cơng nghiệp tác động vào cuộn dây máy biến áp làm tăng TTĐN - Tổn thất dòng rò: Sứ cách điện, chống sét van thiết bị không kiểm tra, bảo dưỡng hợp lý dẫn đến dòng rò, phóng điện - Đối với hệ thống nối đất trực tiếp, lặp lại không tốt dẫn đến TTĐN cao - Hành lang tuyến không đảm bảo: không thực tốt việc phát quang, mọc chạm vào đường dây gây dòng rò cố - Hiện tượng bù, vị trí dung lượng bù khơng hợp lý - Tính tốn phương thức vận hành khơng hợp lý, để xảy cố dẫn đến phải sử dụng phương thức vận hành bất lợi TTĐN tăng cao - Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất dây trung tính, dây pha máy biến áp, đồng thời gây tải pha có dòng điện lớn - Vận hành với hệ số cosφ thấp phụ tải có hệ số cosφ thấp, thực lắp đặt vận hành tụ bù khơng phù hợp Cosφ thấp dẫn đến tăng dòng điện truyền tải hệ thống tăng TTĐN - Các điểm tiếp xúc, mối nối tiếp xúc nên làm tăng nhiệt độ, tăng TTĐN - Hiện tượng vầng quang điện: đường dây điện áp cao từ 110kV trở lên xuất hiện tượng vầng quang điện gây TTĐN - Chế độ sử dụng điện không hợp lý: công suất sử dụng nhiều phụ tải có chênh lệch lớn cao điểm thấp điểm 1.3.2 Tổn thất thương mại - Các thiết bị đo đếm công tơ, TU, TI không phù hợp với tải lớn hay nhỏ khơng đạt cấp xác u cầu, hệ số nhân hệ thống đo không đúng, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hỏng hóc cơng tơ, mạch thiết bị đo lường, … - Sai sót khâu quản lý: TU pha, TI, công tơ hỏng chưa kịp xử lý, thay kịp thời, không thực đúng chu kỳ kiểm định thay công tơ định kỳ theo quy định Pháp lệnh đo lường, đấu nhầm, đấu sai sơ đồ đấu dây, … nguyên nhân dẫn đến đo đếm khơng xác gây TTĐN - Sai sót nghiệp vụ kinh doanh: đọc sai số công tơ, thống kê tổng hợp khơng xác, bỏ sót khách hàng, … - Khơng tốn chậm tốn hóa đơn tiền điện - Sai sót thống kê phân loại tính hóa đơn khách hàng - Sai sót khâu tính tốn xác định tổn thất kỹ thuật 7 1.4 Bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 1.4.1 Bù công suất phản kháng Công suất phản kháng phụ tải yêu cầu mang thuộc tính cảm, để sinh từ trường cần thiết cho trình chuyển đổi điện năng, từ trường xoay chiều cần điện dao động cơng suất phản kháng có tính cảm Q Điện từ trường dao động dạng dòng điện, dây dẫn gây tổn thất điện tổn thất điện áp khơng có lợi cho lưới điện Hình 1.3 Bù công suất phản kháng Muốn giảm tổn thất điện tổn thất điện áp từ trường gây người ta đặt tụ điện sát vùng từ trường hình 1.3 Tụ điện gây điện trường xoay chiều, điện trường cần điện dao động - cơng suất phản kháng dung tính QC , ngược pha so với từ trường Khi từ trường phát lượng điện trường nhận vào ngược lại Nhờ đặc tính mà đặt cạnh điện trường từ trường tạo mạch dao động, lượng chúng truyền quan lại cho nhau, có phần thừa Q - QC (dù điện cảm hay điện dung) nguồn điện Nhờ dòng cơng suất phản kháng giảm Cơng suất phản kháng dung tính nguồn gây tổn thất điện cơng suất phản kháng cảm tính, điện áp làm tăng điện áp nút tải so với nguồn (tổn thất điện áp âm) Vì đặt bù phải tránh khơng gây q bù (QC¬>Q) 1.4.2 u cầu kỹ thuật kinh tế 1.4.2.1 Tiêu chí kỹ thuật 1.4.2.2 Tiêu chí kinh tế 1.4.3 Các phương pháp bù công suất phản kháng 1.4.3.1 Bù nối tiếp (Bù dọc) 1.4.3.2 Bù song song (Bù ngang) 1.4.4 Phương thức bù cơng śt phản kháng 1.4.5 Phân tích ảnh hưởng tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng tổn thất điện lưới phân phối xét số trường hợp đơn giản 1.4.5.1 Lưới phân phối có phụ tải 1.4.5.2 Lưới điện phân phối có phụ tải phân bố trục chính 1.5 Kết luận chương Chương trình bày lý thuyết tổn thất điện nêu phương pháp giảm tổn thất xuyên suốt đề tài sử dụng phương pháp bù cơng suất phản kháng cho lưới điện Đây sở bước đầu để xây dụng chương trình tối ưu trình bày chương sau Chương trình bày số khái niệm toán tối ưu đa mục tiêu để có sở xây dựng chương trình 9 CHƯƠNG LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BÀI TỐN TỐI ƯU ĐA MỤC TIÊU 2.1 Giới thiệu toán tối ưu nhiều mục tiêu Min {f1(x)…fk(x)} cho x ϵ X Trong đó: x biến định X= {x ϵ Rn |gj(x) ≤0; hj(x)=0 với j=1…p, n} không gian định fi: Rn → R với i=1 k hàm mục tiêu Đặt Y= {y= (f1(x)…fk(x)) ϵ Rk} không gian hàm mục tiêu 2.2 Tối ưu Pareto 2.2.1 Khái niệm Một điểm x* ϵ X gọi nghiệm tối ưu Pareto không tồn nghiệm x ≠ x* ϵ X cho x trội x* Nghĩa là: f(x) < f(x*) Tính chất: - Nếu x* nghiệm tối ưu Pareto f(x*) gọi điểm hữu hiệu - Nếu x1,x2 ϵ X f(x1) ≤ f(x2) ta gọi x1 trội x2 f(x1) trội f(x2) - Tất nghiệm tối ưu Pareto x* ϵ X tập điểm hữu hiệu, y= f(x*) ϵ Y Xpar Yeff 2.2.2 Định nghĩa đường cong Pareto 2.2.3 Mơ hình tốn học đường cong Pareto 2.2.3.1 Định nghĩa ưu Giải pháp X chiếm ưu giải pháp Y hai điều kiện 10 sau thỏa mãn: - Giải pháp X tốt giải pháp Y cho tất hàm mục tiêu - Giải pháp X có hàm mục tiêu tốt giải pháp Y 2.2.3.2 Đường cong Pareto Hình 2.3 Ví dụ đường cong Pareto 2.3 Thuật toán NSGA-II Thuật toán di truyền xếp không thống trị (NSGA-II) biết kỹ thuật hiệu để tìm kiếm tập hợp tối ưu Pareto tốn tối ưu hóa đa mục tiêu chung Ưu điểm phương pháp là: - Độ phức tạp thấp O(MN2) M số mục tiêu N kích thước quần thể - Tính ưu việt: Bảo tồn tính ưu việt cho giải pháp để đảm bảo hội tụ - Sự đa dạng: Duy trì đa dạng giải pháp - Sự lan tỏa phủ rộng khơng gian tìm kiếm 11 Kết giả lập giải tốn khó, cho thấy NSGA-II ln tìm giải pháp phủ rộng hội tụ gần với biên “Pareto tối ưu thực” so với thuật tốn tân tiến khác Trong thuật tốn NSGA-II, tính ổn định kết độ mịn biên Pareto xấp xỉ phụ thuộc vào điều kiện dừng – tức số lượng hệ tối đa cần đạt đến 2.4 Kết luận chương Chương trình bày hai khái niệm để xây dựng chương trình tối ưu khái niệm tối ưu Pareto thuật toán di truyền NSGA-II Với việc sử dụng đường cong Pareto kết tối ưu thu tập hợp kết vấn đề đưa Chương trình bày cơng cụ để thực chương trình tối ưu MATLAB MATPOWER 12 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐA MỤC TIÊU BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3.1 Tổng quan chương trình Chương trình xây dựng nhằm mục đích vẽ đường cong Pareto sở lý thuyết thuật toán tối ưu NSGA II để xác định tập điểm bù công suất phản kháng mang lại hiệu khác cực tiểu tổn thất điện năng, cực tiểu chi phí lắp đặt, cực tiểu thiết bị sử dụng, tối đa hóa lợi nhuận kinh tế Chương trình viết phần mềm MATLAB dựa vào hàm tối ưu đa mục tiêu chương trình tính tốn phân bố cơng suất MATPOWER Để đảm bảo tính đúng đắn, người thực luận văn tham khảo chương trình tính tốn tương tự thực lưới điện mẫu 16 nút IEEE hai sinh viên Văn Ngọc Thắng Phạm Quí Nin sinh viên lớp 13DCLC thuộc khoa Điện trường đại học Bách khoa Đà Nẵng thực tháng 12/2017 Tuy nhiên, chương trình khắc phục thêm số nhược điểm chương trình trước để phù hợp với thực tế vận hành Công ty điện lực Lâm Đồng là: - Giao tiếp với người dùng giao diện đơn giản với nút điều khiển hình hiển thị - Chương trình áp dụng linh động với nhiều lưới điện khác Chương trình trước muốn áp dụng cho lưới điện khác phải thay đổi nhiều đoạn lệnh gây khó khăn cho người sử dụng - Người dùng không cần hiểu lập trình MATLAB việc 13 nhập liệu đơn giản thông qua mẫu file excel quy định trước - Chương trình bù theo gam tụ bù 150 kVar, thiết bị vật tư có sẵn dễ dàng mua thực tế - Các thông số kinh tế tính tốn bù cơng suất phản kháng người dùng quy định - Việc tính tốn phân bố cơng suất thể kết thơng báo chương trình để người dùng thuận tiện so sánh, đối chiếu cần - Kết thể tự động chuyển đổi sang file excel để người sử dụng thuận lợi việc đọc phân tích kết 3.2 Giới thiệu chương trình PSS/ADEPT 3.2.1 Các chức ứng dụng PSS/ADEPT 3.2.2 Các bước thực PSS/ADEPT để tính tốn vị trí bù tối ưu lưới điện 3.2.3 Nhận xét toán CAPO phần mềm PSS/ADEPT Qua bước phân tích việc tính tốn tốn CAPO PSS/DEPT tác giả nhận thấy có điểm hạn chế là: Phần mềm tìm điểm tối ưu, chưa thể xác định mối quan hệ điểm tối ưu với thông số khác, toán bù kinh tế xét đến mục tiêu lợi nhuận kinh tế Trong thực tế nay, việc cân nguồn vốn để phục vụ cho công tác giảm tổn thất vấn đề thực khó khăn cho Cơng ty Điện lực, có Cơng ty Điện lực Lâm Đồng Với nguồn vốn có hạn phải dàn trải cho nhiều công tác khác kết tính tốn PSS/ADEPT khơng cho đơn vị có thêm lựa 14 chọn để cân đối chi phí Từ hạn chế đó, tác giả luận văn đề xuất xây dựng chương trình thay cho module CAPO phần mềm nhằm mục đích thực tối ưu hóa việc lắp đặt tụ bù giải vấn đề thực tế lưới điện phân phối Chương trình chuyển tốn CAPO từ đơn mục tiêu tối đa hóa lợi nhuận thành tốn đa mục tiêu cho chi phí lắp đặt chi phí thu từ giảm tổn thất Trong phạm vi luận văn này, tác giả sâu nghiên cứu việc giải toán đa mục tiêu cho công tác lắp đặt tụ bù cho lưới điện phân phối, với phụ tải cố định không thay đổi theo thời gian 3.3 Giới thiệu phần mềm MATLAB 3.3.1 Giao diện làm việc chương trình MATLAB 3.3.2 Các hàm thơng dụng chương trình MATLAB 3.4 Giới thiệu phần mềm MATPOWER 3.4.1 Dữ liệu đầu vào MATPOWER 3.4.1.1 Dữ liệu nút 3.4.1.2 Dữ liệu máy phát 3.4.1.3 Dữ liệu nhánh 3.4.2 Các hàm thông dụng MATPOWER 3.5 Xây dựng chương trình đề x́t 3.5.1 Xây dựng tốn bù kinh tế mạng điện Hiện nay, có nhiều phần mềm để tính tốn tối ưu vận hành hệ thống điện phân phối, PSS/ADEPT ví dụ Phần mềm cho phép giải toán bù tối ưu CAPO (Optimal Capacitor Placement) sau: phần mềm tính tốn tìm điểm tối ưu để đặt 15 tụ bù cố định tụ bù ứng động cho việc lắp đặt tụ bù mang lại giá trị lợi ích kinh tế Đối với phần mềm này, việc phân tích tốn đa mục tiêu khơng thể giải Trong đó, tính tốn thiết kế vận hành, toán tối ưu đa mục tiêu cần sử dụng, đơn cử việc tìm mối quan hệ mục tiêu cực tiểu tổn thất điện cực tiểu chi phí giúp ích nhiều cho ngành điện thực tế tính tốn phương án giảm tổn thất điện Chính vậy, luận văn đề xuất xây dựng chương trình tối ưu đa mục tiêu phần mềm MATLAB Phần mềm tính tốn tối ưu gồm có hai phần: - Phần tính tốn phân bố cơng suất: sử dụng module MATPOWER tích hợp MATLAB - Thuật tốn tối ưu: sử dụng hàm tối ưu đa mục tiêu “gamultiobj” sở lí thuyết thuật tốn di truyền (thuật toán NSGA II) xây dựng MATLAB Trong đề tài này, tác giả quan tâm đến hai hàm mục tiêu kinh tế là: Z1: chi phí đầu tư, vận hành lắp đặt tụ bù 𝑍1 = 𝑄𝑐 (𝐾𝑙𝑚 + 𝑁𝑒 𝐾𝑣ℎ ) (3.2) Z2: số tiền thu lợi giảm tổn thất công suất lắp đặt tụ bù 𝑇 𝑍2 = 𝑁𝑒 ∫0 (𝑐𝑃 𝛿𝑃 + 𝑐𝑄 𝛿𝑄 )𝑑𝑡 Trong đó: Klm: chi phí lắp đặt tụ (đ/kVar) Qc: dung lượng bù cần lắp (kVAr) Kvh: chi phí vận hành, bảo dưỡng tụ bù (đ/kVar/năm) Ne: đại lượng thời gian tương đương (3.3) 16 N Ne n 1 i r n (3.4) Với: - N: thời gian hoàn vốn ( năm) - i: tỷ số lạm phát (i) - r: tỉ số trượt giá (r) δP : lượng tổn thất công suất tác dụng giảm bù (kW) δQ: lượng tổn thất công suất phản kháng giảm bù (kVAr) cP: giá tiền cho đơn vị tổn thất công suất tác dụng (đ/kWh) c𝑄: giá tiền cho đơn vị tổn thất công suất phản kháng (hiện điện lực khơng tính giá trị cQ = đ/kVArh) Tuy nhiên, với giả định phụ tải cố định không thay đổi theo thời gian, đưa vào chương trình tính tốn, Z2 tính sau: Z2 = ((Pbandau-TonthatCS)*cP + (Qbandau-TonthatPK)*cQ)*1000*Ne*8760 Trong đó: - Pbandau: tổn thất công suất lưới điện trước lắp tụ bù - TonthatCS: tổn thất công suất lưới điện sau lắp tụ bù - cP: giá tiền cho đơn vị tổn thất công suất tác dụng (đ/kWh) - c𝑄: giá tiền cho đơn vị tổn thất công suất phản kháng - Ne: đại lượng thời gian tương đương Đi kèm với hàm mục tiêu này, tốn tính tốn với điều kiện ràng buộc khác nhằm mục đích xây dựng hệ thống đạt tiêu chuẩn kỹ thuật Đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải Điện áp nút phải nằm giới hạn cho phép 17 Uimin ≤ Ui ≤ Uimax  0.9 ≤ Ui ≤1.1 (3.5) Dòng điện nhánh đường dây đảm bảo điều kiện phát nóng I ≤ Icp (3.6) 3.5.2 Hàm tối ưu đa mục tiêu MATLAB Chương trình xây dựng dựa hàm tối ưu đa mục tiêu “gamultiobj” global optimization toolbox tích hợp phần mềm MATLAB Cú pháp: [x, fval, exitflag, output] = gamultiobj(fitnessfcn, nvars, A, b, Aeq, beq, Lb, Ub, options) Dữ liệu Input: - fitnessfcn: hàm mục tiêu xây dựng - nvars: số lượng biến cần tìm tốn tối ưu - Ràng buộc bất đẳng thức tuyến tính: - Ràng buộc đẳng thức tuyến tính: Aeq*x = beq - Lb, Ub: giới hạn biên biến Lb ≤ x ≤ A*x ≤ b Ub - options: khởi tạo thông số tùy chọn tối ưu bắt đầu optimoptions 3.6 Cấu trúc chương trình đa mục tiêu 3.6.1 Dữ liệu đầu vào Để chương trình tính tốn xác, tác giả xây dựng file excel với cấu trúc không đổi để người dùng nhập liệu File có tên data.xlsx Cấu trúc file bao gồm sheet với tên gọi data1, data2, data3, data4 18 3.6.2 Cấu trúc chương trình đa mục tiêu Giao diện chương trình bao gồm bảng điều khiển chứa ba nút bấm, hiển thị thông tin nút chạy tối ưu Pareto Khi chương trình thực bước tính tốn hiển thị thơng tin liên quan để người dùng theo dõi - Click vào nút ‘Nhận liệu lưới điện’ copy đường dẫn đến file data.xlsx với thông số capo thiết lập tương tự thực PSS/ADEPT - Đường dẫn chứa file data.xlsx nơi chứa file *.txt sinh file excel kết chương trình Sau nhận liệu, người dùng click tiếp vào nút ‘Thơng tin lưới điện’ - Chương trình thơng báo cho người sử dụng biết số nút, số nhánh lưới điện đưa vào Đây bước để người dùng kiểm tra lại thông tin nhập vào từ file excel data.xlsx - Nút ‘Phân bố công suất’ thông báo cho người dùng biết kết phân bố công suất lưới điện - Sau click vào nút ‘Tối ưu Pareto’ chương trình tiến hành chạy toán tối ưu đưa kết hình ảnh hình 3.16, đồng thời, thư mục lưu file liệu ban đầu sinh thêm file kết ketquabu.xls, ketqualoinhuan.xls, ketquapareto.xls 3.7 Kết luận chương 19 Chương trình bày xong cở sở để xây dựng chương trình tối ưu Chương trình tối ưu hồn thiện chương trình tương tự trước nhằm mục đích tạo đơn giản cho người sử dụng Việc tính tốn chương trình người sử dụng đặt thông số theo đúng nhu cầu thực tế Bên cạnh đó, việc chương trình cho bù cơng suất phản kháng nút với mức bù 150 kVar phù hợp với thực tiễn nơi công tác tác giả chương trình Chương trình bày kết tính tốn chương trình lưới điện trung Điện lực Đà Lạt 20 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐA MỤC TIÊU BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 4.1 Giới thiệu lưới phân phối 22kV thành phố Đà Lạt 4.1.1 Khái quát chung 4.1.2 Giới thiệu tuyến phân phối trung áp 22kV 472 Đà Lạt 4.2 Tính tốn bù kinh tế cho lưới PSS/ADEPT Kết tính toán PSS/ADEPT Qb (MVAr) ∆P trước bù (kW) ∆P sau bù (kW) Tiền thu giảm tổn thất điện Z2 (đồng) Chi phí đầu tư lắp đặt vận hành thiết bị bù Z1 (đồng) Số tiền tiết kiệm Z2 – Z1 (đồng) 1,35 68,23 53,55 1.974.584.000 573.178.000 1.401.406.000 4.3 Tính tốn tối ưu bù kinh tế cho lưới chương trình đề x́t 21 Kết tính tốn Chương trình tối ưu Qb (MVAr) ∆P trước bù (kW) ∆P sau bù (kW) Tiền thu giảm tổn thất điện Z2 (đồng) Chi phí đầu tư lắp đặt vận hành thiết bị bù Z1 (đồng) Số tiền tiết kiệm Z2 – Z1 (đồng) 1,35 68,40 53,67 1.975.784.023 573.178.107 1.402.605.917 Đường cong Pareto hình 4.4 thể mối tương quan cực tiểu chi phí đầu tư cho phương án lắp đặt tụ bù (trục hồnh) cực đại chi phí thu từ giảm tổn thất tức cực đại tổn thất giảm (trục tung) Càng đầu tư chi phí để lắp đặt tụ bù lượng tổn thất giảm tăng Điểm số đồ thị tương đương với điểm tối ưu module capo chương trình PSS/ADEPT Ở thấy điểm số cho mức lợi nhuận cao đưa vị trí bù cụ thể với dung lượng bù 150kVar vị trí Như vậy, chia vùng đầu tư thành hai phần riêng biệt, từ điểm đến điểm vùng số Vùng thể việc đầu tư tổn thất lưới điện giảm Vùng điểm số đến điểm 12 cho thấy tiếp tục tăng đầu tư cho lưới điện lợi nhuận thu không tăng lên Điều cho thấy sau đầu tư đến điểm số 8, cần phải có phương án khác để đầu tư giảm tổn thất cho lưới điện điểm đạt giới hạn lợi nhuận cao 22 4.4 Kết luận chương Chương tác giả sử dụng chương trình tối ưu để áp dụng cho lưới điện trung hữu Kết thu thể hai vấn đề Trong tập hợp kết đưa ra, có kết tương tự với kết tính tốn từ chương trình PSS/ADEPT Vấn đề thứ hai chương trình mở cho người dùng nhiều phương án để lựa chọn tùy thuộc vào tình hình thực tiễn đơn vị Bên cạnh đó, việc đầu tư nhiều chi phí tăng hiệu đến điểm định Nếu tiếp tục đầu tư hệ thống bù cho lưới điện khơng mang lại hiệu kinh tế tốt, đến lúc này, cần phải có phương án khác để việc giảm tổn thất mang lại hiệu 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài “Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá hiệu phương án giảm tổn thất điện năng, áp dụng cho lưới điện phân phối thành phố Đà Lạt” thực nhằm đề xuất chương trình thân thiện dễ sử dụng cho người dùng để đưa tập hợp phương án giảm tổn thất điện đảm bảo tiêu kinh tế Đề tài xây dựng vận hành chương trình cho phát tuyến trung 22kV thuộc Điện lực Đà Lạt Kết đề tài sau: Xây dựng hồn chỉnh chương trình đánh giá hiệu phương án giảm tổn thất điện phương pháp bù cơng suất phản kháng thể mối tương quan chi phí đầu tư lợi nhuận thu từ giảm tổn thất Áp dụng chương trình cho lưới điện cụ thể, chương trình đưa 12 phương án bù công suất phản kháng cho phát tuyến 22kV Đà Lạt phương án thể mối liên quan chi phí đầu tư lợi nhuận Kiến nghị: - Chương trình dễ dàng áp dụng cho lưới điện khác nên sử dụng tính tốn Điện lực Đà Lạt Công ty Điện lực Lâm Đồng - Chương trình mở rộng phát triển thêm tính như: tính tốn tối ưu cho việc hoán chuyển tụ bù, thay day dẫn phân đoạn ... tượng nghiên cứu cho phát tuyến cụ thể tuyến 22kV thuộc khu vực Thành Phố Đà Lạt Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên. .. văn biên chế thành chương sau: - Chương 1: Tổng quan lưới điện phân phối tổn thất lưới điện phân phối - Chương 2: Lý thuyết xây dựng toán tối ưu đa mục tiêu - Chương 3: Xây dựng chương trình tính... tác dụng tổn thất điện lưới phân phối xét số trường hợp đơn giản 1.4.5.1 Lưới phân phối có phụ tải 1.4.5.2 Lưới điện phân phối có phụ tải phân bố trục chính 1.5 Kết luận chương Chương trình