Áp dụng phương pháp symbiotic organisms search xác định vị trí tối ưu nguồn phân tán để giảm tổn thất trên lưới trung thế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN PHƯỚC TRÍ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SYMBIOTIC ORGANISMS SEARCH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TỐI ƯU NGUỒN PHÂN TÁN ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI TRUNG THẾ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2016 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU Cán chấm nhận xét 1: TS TRẦN HOÀNG LĨNH Cán chấm nhận xét 2: TS DƯƠNG THANH LONG Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 07 tháng 01 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS TS Phan Thị Thanh Bình (Chủ tịch) TS Trần Hoàng Lĩnh (Phản biện 1) TS Dương Thanh Long (Phản biện 2) TS Phạm Đình Anh Khôi (Ủy viên) TS Huỳnh Quốc Việt (Thư ký) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA Trang i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN PHƯỚC TRÍ MSHV: 7141150 Ngày, tháng, năm sinh: 12/09/1992 Nơi sinh: Vĩnh Long Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 TÊN ĐỀ TÀI: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP SYMBIOTIC ORGANISMS I SEARCH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TỐI ƯU NGUỒN PHÂN TÁN ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI TRUNG THẾ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu phương pháp Newton – Raphson để giải phân bố công suất LĐPP  Nghiên cứu hệ số độ nhạy (LSF) để xác định vị trí nút ứng viên kết nối DG  Áp dụng thuật tốn SOS để tìm dung lượng tối ưu DG  Khảo sát với hai hệ thống điện chuẩn IEEE 33 nút IEEE 69 nút III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/07/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2016 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU Tp HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) PGS TS Võ Ngọc Điều (Họ tên chữ ký) PGS TS Võ Ngọc Điều TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang ii LỜI CẢM ƠN Lời nói đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Võ Ngọc Điều, người thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn em Thầy cung cấp cho em nhiều tài liệu quý báu đặc biệt báo khoa học liên quan, giúp em có nhiều ý tưởng q trình thực luận văn Cũng nhờ đôn đốc hướng dẫn nhiệt tình Thầy mà em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô Khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Nhờ tận tình truyền đạt quý Thầy, Cô mà em tiếp thu kiến thức vơ mẽ bổ ích Đây hành trang quý giá cho em sau Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân bạn bè quan tâm, động viên tạo điều kiện thuận lợi để em thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn./ Tp HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2016 Học viên Nguyễn Phước Trí CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang iii TĨM TẮT LUẬN VĂN Nguồn phân tán (DG) ngày sử dụng rộng rãi cho lưới điện phân phối (LĐPP) Việc sử dụng DG góp phần cải thiện hiệu suất hệ thống chất lượng điện áp, giảm tổn thất công suất, cải thiện chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện Bên cạnh đó, diện DG giúp giảm gánh nặng đầu tư nâng cấp lưới điện, chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành dịch vụ phụ trợ Tuy nhiên, đơn vị DG đặt mà khơng tính tốn hợp lý dẫn đến giảm hiệu suất hệ thống Do đó, vấn đề đặt phải tính tốn tối ưu hóa dung lượng vị trí DG trước tích hợp chúng vào LĐPP Trong luận văn đề xuất thuật tốn hồn tồn – thuật toán cộng sinh (SOS) để giải tốn tối ưu hóa dung lượng vị trí DG (OPDG) với hàm mục tiêu tối thiểu tổn thất công suất tác dụng (CSTD) đồng thời đáp ứng ràng buộc cân công suất nút, giới hạn điện áp nút, giới hạn công suất phát đơn vị DG giới hạn tổng công suất phát DG Hệ số độ nhạy (LSF) sử dụng để xác định nút ứng viên cho vị trí kết nối đơn vị DG Thuật tốn SOS sử dụng để tìm dung lượng tối ưu DG Thuật toán đề xuất áp dụng hai hệ thống điện chuẩn IEEE – 33 nút IEEE – 69 nút Ba dạng toán OPDG khác khảo sát sau:  Bài toán thứ nhất, toán OPDG với hàm đơn mục tiêu, khảo sát với hai trường hợp tương ứng với hai loại DG khác Đối với trường hợp, khảo sát với số lượng DG thay đổi từ đến ba Kết thu từ việc áp dụng thuật toán SOS so sánh với thuật toán khác GA, PSO, REPSO, HPSO, TLBO HSA  Bài toán thứ hai, toán OPDG với hàm đơn mục tiêu Tuy nhiên, yêu cầu toán xác định số lượng DG tối ưu đáp ứng ràng buộc vận hành Kết số lượng DG tối ưu tìm từ thuật tốn SOS so sánh với kết thuật toán PSO CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang iv  Bài toán thứ ba, toán OPDG với hàm đa mục tiêu, toán thành lập bao gồm mục tiêu tối thiểu tổn thất CSTD với mục tiêu tối thiểu chi phí Phương pháp trọng số sử dụng để xử lý hàm đa mục tiêu Ngoài ra, lý thuyết tập mờ sử dụng để đưa lời giải thỏa thiệp tốt Kết tìm từ thuật tốn SOS so sánh với kết thuật toán PSO CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang v ABSTRACT The number of distributed generation (DG) units installed in the distribution system has been increasing significantly The use of DG will contribute to improve system performance in terms of voltage profile, reduce power losses, and improve power quality and reliability of supply Besides, the presence of DG also helps reduce pressure on upgrading the grid in investments, fuel costs, operating costs and reserve requirements However, the DG units if placed without reasonable calculation results into deterioration of system performance Therefore, the problem is to optimize the size and sitting of DG before integrating them into distribution systems In this thesis, a novel combined approach that uses the loss sensitivity factor (LSF) and symbiotic organisms search (SOS) algorithm to solve optimal placement of DG (OPDG) problem in distribution systems for loss reduction and improvement of voltage profile has been presented For the implementation of the proposed method, the LSF is used to find the DG locations and the optimal DG size is evaluated based on the objective function which minimizes the total active power loss using SOS algorithm The proposed method has been assessed using two different test systems, a 33-bus test system and another 69-bus test system Three different forms of OPDG problem are considered as follows:  Firstly, the OPDG problem with the single objective function The problem is considered with two different Scenarios corresponding two different types of DG For each Scenario, three test cases are considered: Case - installation of single DG, Case - installation of two DG units, and Case - installation of three DG units The results obtained by the proposed SOS algorithm are compared to those obtained by GA, PSO, REPSO, HPSO, TLBO and HSA  Secondly, this is also the OPDG problem with the single objective function, but the aim of this problem is to find the optimal number of DG units while satisfying operational constraints To evaluate the effectiveness of the proposed CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang vi SOS algorithm, the performances of the systems are analyzed and compared with PSO algorithm  Finally, the OPDG problem are solved via a multi-objective optimization approach The total real power losses and the overall DG installation cost are two important factors that this approach considers as objective functions The weighted sum method has been used to combine the objectives In addition, a fuzzy decision making method is applied to guide the decision-maker to the compromise trade-off solutions among two different objective functions The results yielded by the proposed algorithm are compared with PSO algorithm CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang vii LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn hoàn toàn em thực hướng dẫn khoa học PGS TS Võ Ngọc Điều Các kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố cơng trình khác Học viên Nguyễn Phước Trí CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang viii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT LUẬN VĂN III ABSTRACT V LỜI CAM ĐOAN VII MỤC LỤC VIII DANH MỤC HÌNH .XI DANH MỤC BẢNG XIII CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu khái quát hướng tiếp cận đề tài 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Hướng tiếp cận đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Điểm luận văn 1.6 Bố cục luận văn CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ NGUỒN PHÂN TÁN 2.1 Tổng quan hệ thống lưới điện phân phối 2.1.1 Tổng quan 2.1.2 Một số đặc điểm lưới điện phân phối 2.2 Khái niệm chung nguồn phân tán 2.2.1 Định nghĩa 2.2.2 Các loại nguồn phân tán 2.2.3 Các lợi ích nguồn phân tán 10 CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí ... TỐI ƯU NGUỒN PHÂN TÁN ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRÊN LƯỚI TRUNG THẾ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu phương pháp Newton – Raphson để giải phân bố công suất LĐPP  Nghiên cứu hệ số độ nhạy (LSF) để. .. số độ nhạy (LSF) để xác định nút ứng viên cho vị trí kết nối DG  Áp dụng thuật tốn SOS để giải tốn tìm dung lượng tối ưu DG nhằm giảm tổn thất LĐPP  Sử dụng phần mềm MATLAB để mô kết 1.5 Điểm... Chương Tổng quan hệ thống lưới điện phân phối nguồn phân tán Chương Thành lập tốn tối ưu hóa vị trí DG hệ thống điện CBHD: PGS TS Võ Ngọc Điều HVTH: Nguyễn Phước Trí Trang Chương Phương pháp luận