Đang tải... (xem toàn văn)
Facts điều khiển dòng công suất trên đường dây còn được biết đến như biện pháp chống nghẽn mạch, giảm rủi ro về mất điện, tăng độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng sẽ tạo ra không gian điều khiển rộng từ đó có thể giảm được chi phí sản xuất điện năng, đảm bảo lợi ích kinh tế, đồng thời tránh được tình trạng đầu cơ tăng giá điện khi có sự cố nghẽn mạch. Một số công trình nghiên cứu cũng cho thấy rằng, việc sử dụng các thiết bị Facts để điều khiển dòng công suất sẽ hạn chế được quá tải trên đường dây từ đó làm giảm chi phí sản xuất điện năng, tăng giá trị phúc lợi xã hội.
Chương 1: Tổng quan Chương TỔNG QUAN NỘI DUNG: 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 CÁC GIẢI PHÁP HIỆN NAY ĐỂ CHỐNG NGHẼN MẠCH 1.3 TÍNH CẦN THIẾT CỦA VIỆC NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI 1.4 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN 1.5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1.6 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.7 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan 1.1 GIỚI THIỆU Xu hướng chuyển dịch từ hệ thống điện độc quyền sang thị trường điện cạnh tranh diễn mạnh mẽ nhiều nước giới Thị trường điện với chế mở đem lại hiệu nước cho thấy ưu điểm vượt trội hẳn hệ thống điện độc quyền truyền thống Khi chuyển sang thị trường điện vấn đề tải đường dây thường xuyên, có ảnh hưởng đến ổn định độ tin cậy hệ thống Điều khiển tải đường dây chức quan trọng ISO (Independent System Operator) trình đảm bảo hệ thống truyền tải không bị vi phạm giới hạn vận hành Bất kể nào, ràng buộc vật lý ràng buộc vận hành lưới truyền tải bị vi phạm hệ thống coi trạng thái tải Các giới hạn vấn đề tải đường dây giới hạn nhiệt, mức cảnh báo máy biến áp, giới hạn điện áp nút, ổn định độ ổn định động Các giới hạn ràng buộc lượng cơng suất mà truyền tải hai vị trí thơng qua lưới truyền tải Công suất truyền tải không phép tăng lên đến mức mà có xảy cố làm tan rã lưới điện khơng ổn định điện áp Có nhiều cơng trình nghiên cứu vận hành tối ưu hệ thống điện Một tốn đặt phân bố luồng cơng suất tối ưu, biết đến phương pháp điều khiển dòng cơng suất lưới điện truyền tải, nhằm: Hạn chế tải đường dây thời điểm mở rộng phụ tải tương lai Đây nguyên nhân gây nên giá sản xuất điện tăng cao Có nhiều phương pháp để giải toán tải như: Điều động công suất phát nhà máy, xây dựng đường dây song song sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng chỗ… Ngoài việc sử dụng thiết bị Facts điều khiển dòng cơng suất đường dây biết đến biện pháp chống nghẽn mạch, giảm rủi ro điện, tăng độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng tạo khơng gian điều khiển rộng từ giảm chi phí sản xuất điện năng, đảm bảo lợi ích kinh tế, Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan đồng thời tránh tình trạng đầu tăng giá điện có cố nghẽn mạch Một số cơng trình nghiên cứu cho thấy rằng, việc sử dụng thiết bị Facts để điều khiển dòng cơng suất hạn chế q tải đường dây từ làm giảm chi phí sản xuất điện năng, tăng giá trị phúc lợi xã hội 1.2 CÁC GIẢI PHÁP HIỆN NAY ĐỂ CHỐNG NGHẼN MẠCH [1] 1.2.1 Điều độ kế hoạch nguồn phát điện Phân bố công suất tối ưu (OPF) kỹ thuật quan trọng để đạt mơ hình phát điện chi phí nhỏ hệ thống điện với điều kiện ràng buộc truyền tải vận hành có sẵn Vai trò trung tâm vận hành hệ thống độc lập (ISO) thị trường cạnh tranh điều độ điện đáp ứng hợp đồng bên tham gia thị trường Trong môi trường nhiều nhà cung cấp/nhiều nhà tiêu thụ, đơn vị điều hành phải xử lý thêm vấn đề nghẽn mạch Một số chúng cưỡng thay đổi kế hoạch phát điện, vài công ty phát điện tăng công suất phát điện công ty phát điện khác giảm công suất phát điện nghẽn mạch bị loại trừ Đơn vị điều hành đền bù cho nhà cung cấp chấp nhận lệnh huy động để phát thêm công suất, tốn lượng cơng suất phát thêm họ bồi thường việc đánh hội cho nhà cung cấp mà bị huy động cắt giảm công suất phát Việc tăng phí truyền tải thời gian nghẽn mạch việc thu thập phí nghẽn mạch để bồi thường cho công ty phát điện bị ảnh hưởng trình thực lệnh huy động Ví dụ minh họa: Trường hợp 1: Xét hệ thống Hình 1.1 Giả thiết hệ thống có tổn thất cơng suất khơng đáng kể Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan Không xét giới hạn truyền tải G 200 MW 200MW Giá 20$/MWh Tải D 200 MW 0MW Chi phí điện trung bình 20$/MWh 100MW Giá 40$/MWh G Hình 1.1: Dòng cơng suất khơng xét giới hạn truyền tải Trong Hình 1.1, G1 đưa chào giá cung cấp 200MW với giá bán điện 20$/MWh, G2 đưa chào giá cung cấp 100MW với giá bán điện 40$/MWh Giao dịch xác định với thị trường không bị giới hạn khả truyền tải: G2 đưa chào đắt G1, G2 không huy động công suất G1 bán 200MW cho khách hàng D Do tổng chi phí 4000$/h Trường hợp 2: Xét hệ thống Hình 1.2 Giả thiết hệ thống có tổn thất cơng suất không đáng kể Xét giới hạn truyền tải G 150 MW Tải D 200 MW 200MW Giá 20$/MWh 50MW Chi phí điện trung bình 25$/MWh 100MW Giá 40$/MWh G Hình 1.2: Dòng cơng suất có xét giới hạn truyền tải Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan Trong Hình 1.2, giả sử ta huy động công suất tối ưu nhằm cực tiểu tổng chi phí trường hợp 1: Nhà cung cấp G huy động 200MW bán cho khách hàng D G2 không huy động công suất Trong trường hợp này, việc giao dịch 200MW G1 D thực xảy tải khả đường dây 150MW Để loại trừ tượng tải này, G huy động 150MW huy động thêm 50MW G2 với mức giá cao (40$/MWh) Với việc huy động này, tổng chi phí 5000$/h Như ràng buộc giới hạn truyền tải đường dây gây nên nghẽn mạch truyền tải làm tăng thêm tổng chi phí hệ thống 25% Về bản, ta xác định chi phí nghẽn mạch chênh lệch chi phí đảm bảo cung cấp cho phụ tải hệ thống không xét đến điều kiện ràng buộc chi phí cung cấp cho phụ tải không vi phạm giới hạn Trong ví dụ xem xét trên, trường hợp xảy nghẽn mạch, chi phí nghẽn mạch 1000$/h 1.2.2 Điều độ tải Trong hệ thống phi điều tiết, nghẽn mạch hệ thống truyền tải tốn chủ yếu dẫn tới đột biến giá Nghẽn mạch truyền tải xuất thiếu khả truyền tải để đáp ứng yêu cầu tất khách hàng Trong trạng thái bị nghẽn mạch nặng, nghẽn mạch truyền tải giảm bớt cách cắt giảm phần giao dịch khơng ổn định Hình 1.3a: Ví dụ nút bị nghẽn mạch Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan Hình 1.3b: Ví dụ nút sau loại bỏ nghẽn mạch Hình 1.3: Ví dụ hệ thống điện nút Một ví dụ hệ thống nút trình bày Hình 1.3 giải thích nghẽn mạch truyền tải Trong Hình 1.3a, đầu cơng suất tác dụng cực đại máy phát 50MW, giới hạn công suất đường dây truyền tải 45MVA công suất tác dụng tải 48MW Có tải truyền tải đường dây truyền tải để đáp ứng tải Nghẽn mạch giảm bớt cách cắt giảm phần tải Trong Hình 1.3b, tải cắt giảm từ 48MW tới 45MW nghẽn mạch loại bỏ 1.2.3 Mở rộng đường dây truyền tải Mở rộng đường dây truyền tải giải toán mở rộng củng cố phát điện mạng truyền tải để phục vụ tối ưu phát triển thị trường điện đáp ứng tập điều kiện ràng buộc kinh tế kỹ thuật Các kỹ thuật khác phân tích Bender, tìm kiếm Tabu, thuật toán Gen… sử dụng để nghiên cứu tốn Mặc dù chi phí nghẽn mạch cực tiểu hóa nhờ vào phương pháp quản lý nghẽn mạch hiệu quả, mối quan tâm bao quát chi phí biên nghẽn mạch khơng cao chi phí biên giảm nghẽn mạch thông qua đầu tư mở rộng khả truyền tải Mặt khác, chi phí nghẽn mạch cao tín hiệu để mở rộng khả truyền tải Sự đầu tư truyền tải luôn hướng tới tăng độ tin cậy giảm chi phí nghẽn mạch Tuy nhiên, phương pháp mở rộng đường dây truyền tải có nhiều hạn chế như: Tốn nhiều thời gian, chi phí mở rộng đường dây truyền tải lớn, phụ thuộc vào ràng buộc pháp lý, quy định đền bù giải tỏa… Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan 1.2.4 Sự hỗ trợ VAR để giảm nghẽn mạch Trong kịch thời đại ngày nay, giao dịch điện ngồi dự tính tăng lên nhanh chóng cạnh tranh cơng ty để đáp ứng nhu cầu gia tăng giao dịch không điều khiển cách đắn đường dây truyền tải thường bị vận hành bị ép buộc tới mức giới hạn Sử dụng truyền tải sẵn có tăng lên phần nhờ bù cơng suất phản kháng Vai trò hỗ trợ VAR thị trường điện mở để trợ giúp quản lý nghẽn mạch Sử dụng tốt hệ thống điện sẵn có để tăng khả truyền công suất cách lắp đặt hỗ trợ VAR chẳng hạn tụ điện thiết bị FACTS (hệ thống truyền tải AC linh hoạt) trở nên cấp bách Các tụ điện, bù VAR tĩnh (SVC), tụ mắc nối tiếp điều khiển Thyristor (TCSC), điều khiển dòng cơng suất tối ưu (UPFC) vài ví dụ thiết bị FACTS sử dụng cho hỗ trợ VAR Ưu điểm thiết bị FACTS khả lắp đặt chúng thời gian ngắn so với kế hoạch xây dựng đường dây truyền tải FACTS không cải thiện khả truyền tải mà giảm tổn thất Tuy nhiên, thiết bị FACTS đắt tiền Vì vậy, ta cần tính tốn trường hợp cụ thể 1.3 TÍNH CẦN THIẾT CỦA VIỆC NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI Hiệu thị trường điện đo lường phúc lợi xã hội Phúc lợi xã hội xác định tổng lợi ích nhà tiêu thụ (B d) trừ tổng chi phí nhà sản xuất (Cg) Tác dụng nghẽn mạch truyền tải làm cho thị trường không hiệu Một hệ thống điện hữu vận hành tình trạng bình thường, có nghĩa khơng bị vi phạm ràng buộc vận hành Các ràng buộc giới hạn nhiệt, giới hạn điện áp ổn định Bất kể nào, ràng buộc vận hành lưới truyền tải bị vi phạm hệ thống coi trạng thái tải Khi hệ thống bị tải trung tâm điều độ phải lên kế Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan hoạch định xử lý để đưa hệ thống trạng thái hết tải để đảm bảo hệ thống ổn định tin cậy [3] Các giải pháp đưa giải pháp trình bày mục 1.2 Nếu giải pháp điều độ kế hoạch nguồn phát điện (mục 1.2.1) sử dụng làm tăng chi phí sản xuất điện mà điều khơng có lợi mặt kinh tế Nếu giải pháp điều độ tải (mục 1.2.2) sử dụng làm ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất sinh hoạt hộ tiêu thụ, khơng có lợi hợp đồng kinh tế Nếu giải pháp mở rộng đường dây truyền tải (mục 1.2.3) sử dụng có nhiều hạn chế như: Tốn nhiều thời gian, chi phí mở rộng đường dây truyền tải lớn, phụ thuộc vào ràng buộc pháp lý, quy định đền bù giải tỏa… Tóm lại, ta nâng cao khả truyền tải hệ thống lên giải tải mà bảo đảm hệ thống vận hành ổn định tin cậy từ có lợi mặt kinh tế kỹ thuật Trong luận văn này, tác giả đưa toán cần giải giải toán đưa sở lý thuyết phân tích tốn học mơ máy tính sử dụng phần mềm Matlab PowerWorld Simulator Luận văn thạc sĩ Chương 1: Tổng quan 1.4 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN Một hệ thống điện tổng quát mô tả bao gồm tổ hợp nguồn phát G (G1, G2, G3, …, Gn); tổ hợp nguồn thu D (D1, D2, D3, …, Dn) Khi vận hành hệ thống điện thị trường, chi phí tổ máy phát thứ i nhà máy điện là: C i (PGi ) = a i + b i PGi + c i PGi2 (1.1) PGi: công suất phát tổ máy thứ i a, b, c: Hệ số chi phí máy phát i Trong đó: a: Hệ số chi phí cố định (đầu tư, khấu hao, …) b: Chi phí tỉ lệ bậc với cơng suất phát (nhiên liệu, …) c: Chi phí tỉ lệ bậc với công suất phát chủ yếu tổn thất Hệ thống điện D G 1 D G 2 D G : : : : D G n n Hình 1.4: Hệ thống điện tổng quát Do tổng chi phí nhà máy phát điện tính theo biểu thức: C ΣG = ∑ C i (PGi ) Luận văn thạc sĩ (1.2) Chương 1: Tổng quan Mục tiêu nhà sản xuất điện tìm cách giảm chi phí sản xuất điện cho tổng chi phí phát điện phải nhỏ Ta có hàm mục tiêu: C Σ = Minimum∑ C i (PGi ) (1.3) Các điều kiện ràng buộc: ∑P G PGi = ∑ PD ≤P Gi ≤ PGi (1) max (2) Vi ≤ Vi ≤ Vi max (3) Sij ≤ Sij max (4) Trong : ∑P = ∑ PD : cách gần tổng công suất phát tổng công G suất thu PGi ≤P Gi ≤ PGi max : giới hạn công suất phát máy phát Vi ≤ Vi ≤ Vi max : giới hạn điện áp nút Sij ≤ Sij max : giới hạn công suất truyền nhánh ij Bài tốn lúc mơ tả ngắn gọn bao gồm hàm mục tiêu (1.3) điều kiện ràng buộc Để giải toán cực tiểu chi phí phát điện dĩ nhiên ta dùng phương pháp phân bố công suất tối ưu OPF (Optimal Power Flow) Sau ta xét hai trường hợp: Trường hợp 1: Nếu toán bao gồm ràng buộc (1), (2) (3), khơng có ràng buộc (4) có nghĩa hệ thống cho phép tải đường dây Trong trường hợp ta có tổng chi phí phát điện C1 Luận văn thạc sĩ 10 Chương 1: Tổng quan (2) đường lợi nhuận tích lũy Lợi nhuận tích lũy C2 – C1 = 8180.14 – 8081.53 = 98,61 $/giờ 2367 $/ngày Vậy H = 519400 ≈ 219 ngày ~ 7,3 tháng 2367 Nhận xét : vận hành hệ thống có lắp đặt TCSC lâu (n ngày) lợi nhuận cao, trước điểm H thời gian tích lũy để hoàn vốn, sau điểm H thời gian lợi nhuận thu Luận văn thạc sĩ 62 Chương 1: Tổng quan 4.3 KHẢO SÁT LƯỚI ĐIỆN 30 NÚT 4.3.1 Mơ tả lưới điện [12] Hình 4.8: Sơ đồ mạng điện 30 Bus IEEE Lưới điện sơ đồ Hình 4.8 gồm: - Sáu máy phát (G) phát trực tiếp vào 1, 2, 22, 27, 23, 13 hệ thống Luận văn thạc sĩ 63 Chương 1: Tổng quan - Phụ tải tiêu thụ 2,3, 4, 7, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24, 26, 29, 30 - Ngoài có đường dây liên lạc sơ đồ Các thông số lưới cho Phụ lục 4.2.2 Tiến hành chạy mô TH 1: Tiến hành chạy mô phân bố công suất tối ưu (OPF) nhà máy với tất điều kiện ràng buộc: ∑P G PGi = ∑ PD ≤P Gi ≤ PGi (1) max (2) Vi ≤ Vi ≤ Vi max (3) Sij ≤ Sij max (4) Ở trường hợp này, tốn khơng cho phép q tải đường dây Sử dụng chương trình Matpower chạy Matlab Quá trình thực sau: - Chọn thư mục làm việc Matlab dẫn đến thư mục chứa chương trình Matpower - Tại dòng lệnh Command Window gõ lệnh >> runopf('case30m') (case30m chương trình OPF có xét điều kiện tải đường dây) Luận văn thạc sĩ 64 Chương 1: Tổng quan >> runopf('case30m') Enter Sau chạy xong cho kết sau: Objective Function Value = 1796.13 $/hr = C2 System Summary: =========================================================== How many? How much? P (MW) Q (MVAr) - Buses 30 Total Gen Capacity 335.0 -95.0 to 405.9 Generators On-line Capacity 335.0 -95.0 to 405.9 Committed Gens Generation (actual) 192.7 107.3 Loads 20 Load 189.2 107.2 Branches Transformers Inter-ties 41 Losses (I^2 * Z) Branch Charging (inj) Total Inter-tie Flow 3.51 64.4 15.72 15.4 73.0 Minimum Maximum -Voltage Magnitude 0.966 p.u @ bus 1.092 p.u @ bus 13 Voltage Angle -5.84 deg @ bus 14 0.02 deg @ bus 27 P Losses (I^2*R) 0.35 MW @ line 2-6 Q Losses (I^2*X) 2.35 MVAr @ line 12-13 Lambda P 9.59 $/MWh @ bus 22 104.44 $/MWh @ bus Lambda Q -1.65 $/MWh @ bus 29 84.50 $/MWh @ bus Luận văn thạc sĩ 65 Chương 1: Tổng quan Bus Data: =========================================================== Bus Voltage Generation Load ($/MVA-hr) # 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mag(pu) Ang(deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) P 0.989 0.986 0.983 0.982 0.977 0.978 0.968 0.966 0.991 0.999 0.991 1.034 1.092 1.026 1.031 1.012 0.997 1.007 0.996 0.996 1.004 1.010 1.062 1.025 1.047 1.030 1.069 0.987 1.050 1.039 -21.53 80.00 0.01 36.73 13.19 41.25 -192.71 -21.70 2.40 7.60 22.80 30.00 5.80 11.20 6.20 8.20 3.50 9.00 3.20 9.50 2.20 17.50 3.20 8.70 3.50 2.40 10.60 -189.20 - 10.861 0.000 10.808 0.000 11.275 0.040 11.355 0.044 10.834 -0.079 10.793 -0.185 10.908 -0.100 104.43 84.503 14.839 2.789 16.940 4.279 14.839 2.789 15.000 2.552 15.000 2.298 15.881 2.776 16.423 2.630 15.974 3.338 16.767 4.060 16.967 3.322 17.190 3.708 17.157 3.861 23.072 7.132 9.591 -0.000 15.660 -0.000 18.582 0.753 36.714 4.047 37.430 4.525 12.688 0.000 29.764 17.344 12.057 -1.652 12.627 -0.882 -0.000 -0.058 -2.115 -2.507 -1.865 -2.704 -2.921 -3.147 -3.356 -3.690 -3.356 -5.393 -5.393 -5.843 -5.599 -4.964 -4.278 -5.653 -5.503 -5.107 -3.311 -3.071 -4.899 -3.551 -1.488 -1.889 0.020 -2.656 -1.115 -1.908 Total: Luận văn thạc sĩ -0.22 -4.03 44.70 9.93 27.77 28.69 -107.28 66 -12.70 1.20 1.60 10.90 30.00 2.00 7.50 1.60 2.50 1.80 5.80 0.90 3.40 0.70 11.20 1.60 6.70 2.30 0.90 1.90 -107.20 Q Chương 1: Tổng quan TH 2: Tiến hành chạy mô phân bố công suất tối ưu (OPF) nhà máy với điều kiện ràng buộc: ∑P G PGi = ∑ PD ≤P Gi ≤ PGi (1) max Vi ≤ Vi ≤ Vi max (2) (3) Ở trường hợp này, toán cho phép tải đường dây Sử dụng chương trình Matpower chạy Matlab Quá trình thực sau: - Chọn thư mục làm việc Matlab dẫn đến thư mục chứa chương trình Matpower - Tại dòng lệnh Command Window gõ lệnh >> runopf('case30mqt') (case30mqt chương trình OPF khơng xét điều kiện q tải đường dây) Luận văn thạc sĩ 67 Chương 1: Tổng quan >> runopf('case30mqt') Enter Sau chạy xong cho kết sau: Objective Function Value = 1700.07 $/hr = C1 System Summary: =========================================================== How many? How much? P (MW) Q (MVAr) - - - - Buses 30 Total Gen Capacity 335.0 -95.0 to 405.9 Generators On-line Capacity 335.0 -95.0 to 405.9 Committed Gens Generation (actual) 192.4 102.2 Loads 20 Load 189.2 107.2 Shunts Shunt (inj) 0.0 0.2 Branches 41 Losses (I^2 * Z) 3.24 12.43 Transformers Branch Charging (inj) - 17.2 Inter-ties Total Inter-tie Flow 72.3 34.3 Areas Minimum Maximum - Voltage Magnitude 1.012 p.u @ bus 1.089 p.u @ bus 13 Voltage Angle -6.97 deg @ bus 14 -0.00 deg @ bus P Losses (I^2*R) - 0.54 MW @ line 2-6 Q Losses (I^2*X) - 1.62 MVAr @ line 2-6 Lambda P 11.85 $/MWh @ bus 12.79 $/MWh @ bus 30 Lambda Q -0.00 $/MWh @ bus 27 0.21 $/MWh @ bus 26 =========================================================== Luận văn thạc sĩ 68 Chương 1: Tổng quan Bus Data: =========================================================== Bus Voltage Generation Load ($/MVA-hr) # 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Mag(pu) Ang(deg) P (MW) Q (MVAr) P (MW) Q (MVAr) P - -1.050 -0.000 1.049 -0.653 1.033 -2.593 1.030 -3.100 1.033 -2.522 1.024 -3.481 1.018 -3.592 1.012 -3.942 1.035 -4.368 1.041 -4.825 1.035 -4.368 1.050 -6.394 1.089 -6.394 1.038 -6.971 1.038 -6.790 1.040 -6.007 1.036 -5.373 1.028 -6.799 1.024 -6.619 1.028 -6.219 1.050 -4.545 1.056 -4.349 1.043 -6.546 1.040 -5.385 1.049 -4.998 1.032 -5.397 1.063 -4.502 1.026 -3.764 1.044 -5.649 1.033 -6.451 -46.17 80.00 0.00 50.00 0.00 16.28 -192.44 -21.70 2.40 7.60 22.80 30.00 5.80 11.20 6.20 8.20 3.50 9.00 3.20 9.50 2.20 17.50 3.20 8.70 3.50 2.40 10.60 -189.20 11.847 11.917 12.205 12.273 12.126 12.309 12.343 12.376 12.267 12.246 12.267 12.399 12.399 12.578 12.554 12.398 12.333 12.612 12.597 12.520 12.161 12.099 12.540 12.427 12.382 12.589 12.272 12.330 12.580 12.793 Total: 3.79 23.60 30.63 27.76 7.03 16.99 -102.21 -12.70 1.20 1.60 10.90 30.00 2.00 7.50 1.60 2.50 1.80 5.80 0.90 3.40 0.70 11.20 1.60 6.70 2.30 0.90 1.90 -107.20 Q 0.000 -0.000 0.035 0.038 0.050 0.070 0.109 0.128 0.088 0.098 0.088 0.048 0.054 0.085 0.126 0.135 0.165 0.154 0.037 0.000 0.090 0.070 0.208 -0.000 0.042 0.085 0.120 Trong trường hợp này, OPF không xét ràng buộc tải đường dây, kết phân bố có tải đường dây mạng Để thấy cách trực quan phân bố công suất mạng, ta nhập thông số mạng liệu Luận văn thạc sĩ 69 Chương 1: Tổng quan phân bố OPF trường hợp vào chương trình PowerWorld, sau nhập xong ta có sơ đồ sau: Hình 4.9: Phân bố cơng suất tối ưu (OPF) lưới 30 nút không xét điều kiện tải Kết cho thấy tải 111% nhánh 8-6 Mặt cắt tối thiểu qua nhánh 8-6 8-28 Nhiệm vụ toán lúc dùng TCSC để chống tải đường dây đảm bảo chi phí C1 không đổi Dễ thấy, TCSC phải đặt nhánh 8-28 chế độ bù dung Hay dựa vào lý luận mục 3.2, tiêu chí lựa chọn vị trí đặt TCSC nhánh mặt cắt tối thiểu: - Đặt TCSC nhánh không bị tải - Nơi mà nhánh khả mang tải nhiều Luận văn thạc sĩ 70 Chương 1: Tổng quan - Có tỉ số Sinδij X ij nhỏ Ta tính tỉ số: Sinδ 68 Sin[−4,12 − (−4,79)]0 Sin (0,67) = = = 0,23 X 68 0,05 0,05 Sinδ8−28 Sin[(−4,56 − (−4,79)]0 Sin (0,23) = = = 0,02 X 8−28 0,2 0,2 Ta thấy, nhánh thích hợp đặt TCSC nhánh 8-28 Dung lượng bù: Xb = 0,12pu tương ứng với 60%X 8-28 nằm giới hạn cho phép -0,8 XL ≤ XTCSC ≤ 0,2 XL pu Kết mơ sau: Hình 4.10: Phân bố công suất tối ưu (OPF) lưới 30 nút chống tải TCSC Luận văn thạc sĩ 71 Chương 1: Tổng quan So sánh chi phí hai TH TH 2: C2 = 1796.13 $/giờ C1 = 1700.07 $/giờ C2 – C1 = 1796.13 – 1700.07= 96,06 $/giờ 4.3.3 Tính tốn thời gian hồn vốn Chi phí mua TCSC: C TCSC = Q TCSC * M TCSC Q TCSC = 3I ij2 * X TCSC Trong đó: + QTCSC : Dung lượng bù TCSC (Kvar) + Iij: Dòng điện nhánh ij (A) + MTCSC: hệ số chi phí mua TCSC ($/Kvar theo bảng 3.1) Theo phân bố cơng suất Powerworld nhánh cần bù có dòng điện Iij = 45,47A Tính XTCSC đơn vị có tên : Ta có Z cb = U cb 3I cb U cb = Scb Ở mô có Scb = 100MVA, Ucb = 138kV Suy Z cb = 138 = 190,44 100 X = X(pu).Zcb = 0,12.190,44 = 22,8528 ohm Q TCSC = 3I ij2 * X TCSC = 3.( 45,47) 22,8528 =142kVar C TCSC = Q TCSC * M TCSC =142.40 = 5680 USD (Chọn MTCSC = 40 $/kVar) Luận văn thạc sĩ 72 Chương 1: Tổng quan Điểm hoàn vốn (H) xác định: Lợi nhuận tích lũy C2 – C1 = 1796.13 – 1700.07= 96,06 $/giờ = 96,06 24h= 2305 $/ngày Vậy H = 5680 ≈ 2,5 ngày 2305 4.4 NHẬN XÉT Trước tiên, ta lập bảng tổng hợp ví dụ sau: Ví dụ Chi Phí (C2) ($/giờ) (Khơng có TCSC) Chi Phí (C1) ($/giờ) (Có TCSC) Chi phí chênh lệch ($/giờ) (C2 – C1) Thời gian hoàn vốn Lưới nút Lưới 14 nút Lưới 30 nút 11906 8180,14 1796,13 11470 8081,53 1700,07 436 98,61 96,06 19 ngày 7,3 tháng 2,5 ngày Từ bảng ta thấy chi phí phát điện hai trường hợp khơng có TCSC (C2) có TCSC (C1) khác Trong đó, C1 nhỏ C2 chi phí chênh lệch đáng kể Kết cho thấy thời gian hoàn vốn đầu tư lắp đặt TCSC nhỏ ví dụ nút (19 ngày) 30 nút (2,5 ngày), thời gian hoàn vốn ví dụ 14 nút khơng lớn (7,3 tháng) Từ cho thấy lắp đặt TCSC có lợi chi phí phát điện đáng kể, làm giảm chi phí phát điện, tăng phúc lợi xã hội Luận văn thạc sĩ 73 Chương 1: Tổng quan Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI NỘI DUNG: 5.1 KẾT LUẬN 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Luận văn thạc sĩ 74 Chương 1: Tổng quan 5.1 KẾT LUẬN Từ lý luận, phân tích tốn học kết mơ cho thấy tốn vận hành phân bố cơng suất với chi phí bé giải thành cơng Trong luận văn, người nghiên cứu sử dụng gói chương trình Matpower 3.2 chạy Matlab để tính tốn phân bố cơng suất chi phí phát điện kết hợp với chương trình PowerWorld để mơ việc chống q tải hệ thống Chống tải hệ thống thực cách đưa TCSC vào nhánh thích hợp để phân bố lại công suất vào nhánh tải Bằng cách này, làm giảm chi phí phát điện tồn hệ thống cho hiệu kinh tế cao Bài tốn thí nghiệm ba ví dụ mẫu với thông số hệ thống lấy chuẩn số liệu kết đạt cụ thể tin cậy Tóm lại, với kết hợp phương pháp phân bố công suất tối ưu TCSC làm cho chi phí phát điện tồn hệ thống bé Ngoài ra, đưa TCSC vào đường dây dài làm đường dây ngắn lại, tăng độ dự trữ ổn định, đưa giới hạn ổn định gần với giới hạn nhiệt đường dây Vì vậy, làm tăng khả truyền tải nhánh dẫn đến khả truyền tải hệ thống tăng lên 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Mặc dù có nhiều cố gắng với giúp đỡ quý thầy cô bạn bè, điều kiện thời gian nghiên cứu không cho phép nên nội dung đề tài nghiên cứu thiếu sót hạn chế Luận văn đưa lưu đồ giải thuật xác định vị trí, dung lượng TCSC chưa tiến hành lập trình Trong chương trình tính tốn phân bố công suất chạy Matlab, chưa thực tạo giao diện để có nhìn trực quan Luận văn thạc sĩ 75 Chương 1: Tổng quan Những hạn chế hướng phát triển đề tài Rất mong nhận ý kiến đóng góp q thầy bạn học viên để nội dung luận văn thêm tính khoa học ứng dụng thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! Luận văn thạc sĩ 76 ... mạch Một số chúng cưỡng thay đổi kế hoạch phát điện, vài công ty phát điện tăng công suất phát điện công ty phát điện khác giảm công suất phát điện nghẽn mạch bị loại trừ Đơn vị điều hành đền... tuyến đường dây mạng điện Nghĩa phụ tải điện thay đổi tăng lên lượng ∆PL theo biểu thức (1.4), để giải cố nghẽn mạch hệ thống truyền tải điện cần thay đổi công suất phát tổ máy nhà máy điện lượng... thay đổi phụ tải hay cố hệ thống điện dẫn tới giá bán điện thị trường tăng lên chi phí để sản xuất điện tăng Cho dù vận hành lưới điện trạng thái nhà máy sản xuất điện ln tìm cách đưa chi phí C