Nghiên cứu xây dựng thuật toán đánh giá độ tin cậy hệ thống điện việt nam sử dụng phương pháp mô phỏng monte carlo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VŨ LONG PHẠM VŨ LONG KỸ THUẬT ðIỆN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ðIỆN VIỆT NAM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE-CARLO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT ðIỆN 2008 - 2010 Hà Nội – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM VŨ LONG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ðIỆN VIỆT NAM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE-CARLO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : HỆ THỐNG ðIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TSKH TRẦN KỲ PHÚC Hà Nội – 2011 Luận văn thạc sỹ khoa học LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết luận văn trung thực chưa cơng bố tài liệu khoa học Tác giả thực Phạm Vũ Long Luận văn thạc sỹ khoa học MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ðẦU Chương – TỔNG QUAN VỀ ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ðIỆN 1.1 Lý thuyết cơng cụ tính tốn 10 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 15 1.3 ðặt vấn ñề nghiên cứu 17 1.4 Kết luận 18 Chương – NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC TIÊU CHÍ ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG ðIỆN VIỆT NAM 2.1 Các tiêu chí tiền định 19 2.2 Các tiêu chí xác suất 21 2.3 Nghiên cứu lựa chọn tiêu chí đánh giá độ tin cậy áp dụng cho hệ thống ñiện Việt Nam 24 2.4 Kết luận 24 Chương – XÂY DỰNG THUẬT TỐN CƠNG CỤ TÍNH TỐN ðỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ðIỆN 3.1 Một số vấn đề mơ Monte-Carlo 26 3.2 Mơ hình tổ máy 27 3.3 Mơ hình phụ tải 3.4 Xây dựng thuật tốn đánh giá độ tin cậy hệ thống điện sử dụng phương pháp mơ Monte-Carlo 41 3.5 Kết luận 55 Luận văn thạc sỹ khoa học Chương – KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CÔNG CỤ TÍNH TỐN VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ðỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ðIỆN VIỆT NAM 4.1 Tính tốn theo số liệu IEEE 56 4.2 Tính toán theo số liệu A0 cho hệ thống ñiện Việt Nam năm 2010 61 4.3 Một số giải pháp nâng cao ñộ tin cậy hệ thống ñiện Việt Nam 62 4.4 Kết luận 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT HTð: Hệ thống ñiện PM (Plant Margin): Dự trữ cơng suất đặt LOLP (Loss of Load Probability): Xác suất thiếu công suất LOLE (Loss of Load Expectation): Kỳ vọng thiếu công suất EUE (Expected Unserved Energy): Kỳ vọng ñiện thiếu hụt FOR (Forced Outage Rate): Tỷ lệ ngừng máy bắt buộc TTF (Time to Failure): Thời gian làm việc MTTF (Mean Time to Failure): Thời gian làm việc trung bình TTR (Time to Repair): Thời gian sửa chữa MTTR (Mean Time to Repair): Thời gian sửa chữa trung bình DPLVC (Daily Peak Load Variation Curve): ðường cong biến ñổi phụ tải ñỉnh ngày LDC (Load duration Curve): ðường cong khoảng thời gian phụ tải FOI (Frequency of Interruption): Tần số gián ñoạn cung cấp DOI (Duration of Interruption): ðộ dài gián ñoạn ENSI (Energy not Supplied per Interruption): ðiện khơng cung cấp trung bình cho lần gián ñoạn LCI (Load Curtailed per Interruption): Cơng suất bị cắt trung bình cho lần gián ñoạn IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): Viện kỹ sư ñiện ñiện tử A0: Trung tâm ñiều ñộ hệ thống ñiện quốc gia Nð: Nhiệt ñiện; Tð: Thủy điện EVN (VietNam Electricity): Tập đồn điện lực Việt Nam SCADA/ EMS (Supervisory Control And Data Acquisition/ Energy Management System): Hệ thống giám sát, ñiều khiển thu thập liệu/ Hệ thống quản lý lượng Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 4.1: Bảng thơng số độ tin cậy nguồn phát 56 Bảng 4.2: Bảng phần trăm phụ tải ñỉnh tuần theo phụ tải ñỉnh năm 57 Bảng 4.3: Bảng phần trăm phụ tải ñỉnh ngày theo phụ tải ñỉnh tuần 57 Bảng 4.4: Bảng phần trăm phụ tải ñỉnh theo phụ tải ñỉnh ngày 58 Luận văn thạc sỹ khoa học DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ Trang Hình 1.1: Sơ ñồ cấu trúc cấp ñộ nghiên cứu ñộ tin cậy HTð 17 Hình 3.1: Mơ hình tổ máy phát trạng thái 29 Hình 3.2: Qúa trình trình tự “lên”-“xuống” tổ máy có trang thái 30 Hình 3.3: Mơ hình tổ máy phát trạng thái 31 Hình 3.4: Qúa trình trình tự tổ máy có trạng thái 31 Hình 3.5: Mơ Monte-Carlo mơ hình tổ máy khơng theo thứ tự 32 Hình 3.6: Sơ đồ khối thuật tốn mơ hình tổ máy khơng theo thứ tự 32 Hình 3.7: Mơ Monte-Carlo mơ hình tổ máy theo thứ tự 33 Hình 3.8: Sơ đồ khối thuật tốn mơ hình tổ máy theo thứ tự 34 10 Hình 3.9: ðường cong phụ tải tích lũy 35 11 Hình 3.10: Phụ tải khơng theo thứ tự chia thành mức phụ tải 36 12 Hình 3.11: Mơ Monte-Carlo mơ hình phụ tải theo thứ tự ngày 38 13 Hình 3.12: Sơ đồ khối thuật tốn mơ hình phụ tải theo thứ tự ngày 38 14 Hình 3.13: Mơ Monte-Carlo mơ hình phụ tải theo thứ tự 39 15 Hình 3.14: Sơ đồ khối thuật tốn mơ hình phụ tải theo thứ tự 39 16 Hình 3.15: Mơ Monte-Carlo mơ hình phụ tải khơng theo thứ tự 40 17 Hình 3.16: Sơ đồ khối thuật tốn mơ hình phụ tải khơng theo thứ tự 40 18 Hình 3.17: Mơ hình HTð tính tốn sử dụng mơ Monte-Carlo 41 19 Hình 3.18: Mơ Monte-Carlo khơng trình tự sử dụng mơ hình tổ máy mơ hình phụ tải DPLVC khơng theo thứ tự thời gian 43 20 Hình 3.19: Sơ đồ khối thuật tốn mơ Monte-Carlo khơng trình tự sử dụng mơ hình tổ máy phụ tải DPLVC khơng theo thứ tự thời gian 45 21 Hình 3.20: Mơ Monte-Carlo khơng trình tự sử dụng mơ hình tổ máy mơ hình phụ tải LDC khơng theo thứ tự thời gian 47 22 Hình 3.21: Sơ đồ khối thuật tốn mơ Monte-Carlo khơng trình tự sử dụng mơ hình tổ máy phụ tải LDC khơng theo thứ tự thời gian 49 Luận văn thạc sỹ khoa học 23 Hình 3.22: Mơ Monte-Carlo trình tự sử dụng mơ hình tổ máy mơ hình phụ tải sở ngày theo thứ tự thời gian 51 24 Hình 3.23: Sơ đồ khối thuật tốn mơ Monte-Carlo trình tự sử dụng mơ hình tổ máy phụ tải sở ngày theo thứ tự thời gian 53 25 Hình 3.24: Mơ Monte-Carlo trình tự sử dụng mơ hình tổ máy mơ hình phụ tải sở theo thứ tự thời gian 55 26 Hình 4.1: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLED số lần mô Ns 59 27 Hình 4.2: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLEH số lần mô Ns 59 28 Hình 4.3: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLED số lần mô Ns 60 29 Hình 4.4: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLEH số lần mô Ns 60 30 Hình 4.5: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLED số lần mô Ns 61 Luận văn thạc sỹ khoa học MỞ ðẦU M.1 Lý chọn ñề tài Trong năm gần ñây, việc vận hành hệ thống ñiện Việt Nam gặp nhiều khó khăn áp lực cung cấp điện ngày lớn cho nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước ðánh giá nhu cầu ñiện giai ñoạn 2006 – 2009 cho thấy sản lượng ñiện thương phẩm cung cấp cho ngành kinh tế sinh hoạt nhân dân không ngừng tăng lên, tốc độ tăng trưởng bình qn giai đoạn 13,6%/năm Trong tổng cơng suất ñưa vào vận hành năm 2006 – 2009 6440 MW, ñạt 66,9% so với 9621 MW ñịnh phê duyệt Tổng sơ ñồ VI Thủ tướng Một số dự án nguồn ñiện lớn Quảng Ninh (600 MW), Hải Phòng (600 MW), Cẩm Phả (300 MW), Sơn ðộng (220 MW) vận hành không ổn định, đóng góp sản lượng cho hệ thống Ngồi ra, cịn có yếu tố thời tiết không thuận lợi, hạn hán tiếp tục diễn nước, ñặc biệt miền Bắc lưu lượng nước tương đương năm nước, gây thiếu nước ñể phục vụ phát ñiện ðứng trước thách thức nan giải đó, vấn đề đặt phải nghiên cứu ñặc ñiểm hệ thống ñiện Việt Nam để đưa tiêu chí đánh giá ñộ tin cậy ñồng thời sở tiêu chí xây dựng cơng cụ tính tốn ñó có xét ñược nhiều yếu tố bất ñịnh ảnh hưởng ñến phần tử hệ thống nhằm mục ñích ñánh giá ñộ tin cậy hệ thống ñiện Việt Nam cách xác ðó nội dung luận văn tác giả lựa chọn thực M.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Với hướng nghiên cứu ñã xác ñịnh trên, luận văn lựa chọn phương pháp mô Monte-Carlo, sử dụng phương pháp xây dựng thuật tốn cho mơ hình nguồn phụ tải, kết hợp chúng để hình thành thuật tốn đánh giá độ tin cậy cho hệ thống ñiện Luận văn thạc sỹ khoa học b.Số liệu phụ tải: Gía trị % Tuần đỉnh tuần Gía trị % Tuần so với đỉnh năm 86,2 90,0 87,8 83,4 88,0 84,1 83,2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 80,6 74,0 73,7 71,5 72,7 70,4 75,0 72,1 80,0 75,4 83,7 Gía trị % ñỉnh tuần Tuần so với ñỉnh năm 87,0 88,0 85,6 81,1 19 20 21 22 23 24 25 26 27 39 40 41 42 43 44 45 86,1 75,5 81,6 80,1 28 29 30 31 46 47 48 49 88,0 72,2 77,6 80,0 32 33 34 35 36 so với ñỉnh năm 37 38 90,0 88,7 89,6 50 51 52 72,9 72,6 70,5 ñỉnh tuần 78,0 69,5 72,4 72,4 74,3 74,4 80,0 88,1 88,5 90,9 94,0 89,0 94,2 97,0 100,0 95,2 Bảng 4.2: Bảng phần trăm phụ tải ñỉnh tuần theo phụ tải ñỉnh năm Ngày tuần Thứ hai Thứ ba Thứ tư Gía trị % đỉnh ngày so với ñỉnh tuần 93 100 98 96 94 Thứ năm Thứ sáu Thứ bảy Chủ nhật 77 75 Bảng 4.3: Bảng phần trăm phụ tải ñỉnh ngày theo phụ tải ñỉnh tuần 57 Luận văn thạc sỹ khoa học Giờ 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Các tn mùa đơng Các tn mùa hè Các tuân mùa thu/xuân Tuần 1-8 & 44-52 Tuần 18-30 Tuần 9-17 & 31-43 Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày làm việc nghỉ làm việc nghỉ làm việc nghỉ 67 78 64 74 63 75 63 60 59 59 72 68 66 64 60 58 56 56 70 66 65 64 62 60 58 59 73 69 66 65 60 74 86 95 96 65 66 70 58 64 76 62 62 66 65 72 85 65 68 74 80 88 87 95 81 86 95 99 83 89 96 95 95 95 90 91 90 88 99 100 99 100 91 93 93 92 100 99 93 92 92 94 91 90 93 94 99 100 87 87 91 100 100 97 96 96 91 91 92 94 90 88 90 92 90 86 85 88 100 96 91 83 73 63 99 97 94 92 87 81 93 92 92 93 87 72 95 95 100 93 88 80 96 98 96 90 80 70 92 100 97 95 90 85 Bảng 4.4: Bảng phần trăm phụ tải ñỉnh theo phụ tải ñỉnh ngày 4.1.2 Kết tính tốn nhận xét Phần mềm tính tốn, kết sau: a Trường hợp mơ Monte-Carlo khơng theo trình tự, mơ hình nguồn phụ tải (đỉnh ngày) khơng theo thứ tự thời gian 58 Luận văn thạc sỹ khoa học LOLP = 0,005763164 (với số lần mô Ns = 20000 ε = 0,001); LOLED = 2,103554962 ngày/năm Hình 4.1: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLED số lần mô Ns b Trường hợp mô Monte-Carlo khơng theo trình tự, mơ hình nguồn phụ tải (đỉnh giờ) khơng theo thứ tự thời gian LOLP = 0,000947508 (với số lần mô Ns = 50000 ε = 0,001); LOLEH = 8,300170551 giờ/năm; EUE = 194,2312536 MWh/năm Hình 4.2: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLEH số lần mô Ns 59 Luận văn thạc sỹ khoa học c Trường hợp mơ Monte-Carlo theo trình tự, mơ hình nguồn phụ tải (ñỉnh ngày) theo thứ tự thời gian LOLP = 0,010137808 (với số lần mô Ns = 20000 ε = 0,001); LOLED = 3,7003 ngày/năm Hình 4.3: Biểu ñồ thể mối quan hệ giá trị LOLED số lần mô Ns d Trường hợp mơ Monte-Carlo theo trình tự, mơ hình nguồn phụ tải (ñỉnh giờ) theo thứ tự thời gian LOLP = 0,000620224 (với số lần mô Ns = 20000 ε = 0,001); LOLEH = 5,433159722 giờ/năm; EUE = 799,5966009 MWh/năm Hình 4.4: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLEH số lần mô Ns 60 Luận văn thạc sỹ khoa học Nhận xét: Phần mềm thử nghiệm cho kết với loại tốn nghiên cứu theo phương pháp mơ Monte-Carlo với đầu tiêu chí độ tin cậy theo u cầu Kết tính tốn phù hợp với phương pháp khác 4.2 Tính toán theo số liệu A0 cho HTð Việt Nam năm 2010 4.2.1 Số liệu ñầu vào Số liệu ñầu vào: nguồn phụ tải lấy theo số liệu trạng A0 cung cấp 4.2.2 Kết tính tốn nhận xét Phần mềm tính tốn cho trường hợp mơ Monte-Carlo khơng trình tự với mơ hình nguồn phụ tải (đỉnh ngày) khơng theo thứ tự, có kết sau: LOLED = 0,935791577 ngày/năm (với số lần mô Ns = 100000 ε = 0,001) Hình 4.5: Biểu đồ thể mối quan hệ giá trị LOLED số lần mô Ns Nhận xét: LOLED = 0,935791577 ngày/năm kết chấp nhận 61 Luận văn thạc sỹ khoa học 4.3 Một số giải pháp nâng cao ñộ tin cậy hệ thống ñiện Việt Nam 4.3.1 Một số giải pháp nâng cao ñộ tin cậy HTð Việt Nam nhìn từ góc độ quy hoạch Từ góc độ quy hoạch có ba khía cạnh ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống điện là: dự báo nhu cầu phụ tải, quy hoạch phát triển nguồn ñiện quy hoạch phát triển lưới ñiện a Về dự báo nhu cầu ñiện hệ thống ñiện Việt Nam, [8] Dự báo nhu cầu điện cho miền tồn quốc Quy hoạch phát triển ñiện lực quốc gia khâu quan trọng Việc dự báo nhu cầu phụ tải khơng xác kéo theo chương trình phát triển quy hoạch nguồn lưới bị sai lệch Vì vậy, tổng thể, dự báo cần sát với thực tế nhu cầu Hiện tại, có phương pháp sau để dự báo nhu cầu điện: + Phương pháp trực tiếp: thích hợp với dự báo ngắn hạn từ 3-:- năm trường hợp kinh tế phát triển ổn ñịnh + Phương pháp gián tiếp: bao gồm phương pháp ñàn hồi, phương pháp cường ñộ, phương pháp ña hồi qui Việc lựa chọn kết hợp phương pháp nhằm ñưa dự báo nhu cầu phụ tải phù hợp với HTð Việt Nam vấn ñề cần ñược nghiên cứu kỹ Trên sở tính tốn phụ tải Tổng sơ ñồ VI, luận văn ñề xuất số giải pháp sử dụng phương pháp dự báo nhu cầu ñiện HTð Việt Nam sau: Dự báo trung hạn: ðối với dự báo trung hạn (3 -:- năm), kết tính tốn cho thấy dự báo cơng suất điện hai phương pháp trực tiếp gián tiếp (đa hồi qui) khơng chênh lệch nhiều (từ 1,3 -:- 3,9%) Vì vậy, áp dụng hai phương pháp cho dự báo ngắn hạn Dự báo dài hạn: ðối với dự báo dài hạn (10 -:- 20 năm) sử dụng phương pháp dự báo gián tiếp (ñàn hồi, cường ñộ, ña hồi qui) cho kết tương đối chênh lệch Có nguyên nhân sau: 62 Luận văn thạc sỹ khoa học + Phương pháp ñàn hồi phụ thuộc nhiều vào việc ñánh giá hệ số ñàn hồi sử dụng cho dự báo tương lai ñiều lại phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm, quan ñiểm chuyên gia dự báo + Các số liệu thống kê cường ñộ tiêu thụ ñiện khứ vùng theo phân ngành khác không có, dự báo dựa cường độ tiêu thụ ñiện chung toàn quốc (hoặc theo vùng miền), chuỗi số liệu thống kê khơng đủ dài Vì vậy, ñể việc dự báo dài hạn ñược tin cậy, cần phải phân tích, đối chiếu, so sánh kết dự báo phương pháp theo hướng: + ðánh giá kỹ hệ số ñàn hồi (phương pháp ñàn hồi) + Do ñặc thù mức tiêu thụ ñiện, cường ñộ sử dụng ñiện khác vùng miền với dự báo phân theo vùng miền chưa hợp lý Cần phân vùng chi tiết cho phù hợp với ñịnh hướng phát triển kinh tế vùng, nên phân vùng dự báo theo vùng kinh tế trọng điểm Cần có biện pháp thu thập, lưu trữ số liệu thống kê ñủ dài khứ làm sở cho việc ứng dụng phương pháp dự báo biểu ñồ phụ tải b Về quy hoạch phát triển nguồn ñiện Việt Nam, [8] Trên sở nhu cầu ñiện với ñồ thị phụ tải ñã ñược xác ñịnh, quy hoạch hệ thống ñiện ñược tiến hành theo hai mảng lớn: quy hoạch nguồn ñiện quy hoạch lưới ñiện Quy hoạch phát triển nguồn giải toán tối ưu phát triển nguồn điện nhằm mục đích xác định loại nguồn điện (nhiệt điện, thủy điện, tuabin khí, ) ñược xây dựng ñâu, vào thời ñiểm nào, công suất bao nhiêu, tiến ñộ nguồn vốn Trên sở trạng nguồn ñiện quan điểm, tiêu chí quy hoạch phát triển nguồn ñiện Việt Nam nay, luận văn ñề xuất số giải pháp sau: + Phát triển cân đối cơng suất nguồn miền Bắc, Trung, Nam, ñảm bảo ñộ tin cậy cung cấp ñiện hệ thống ñiện miền liên kết với cho giảm dịng truyền tải khơng cần thiết, chia sẻ cơng suất nguồn dự trữ để giảm dự 63 Luận văn thạc sỹ khoa học phòng chung tận dụng mùa nước ñể khai thác hợp lý kinh tế nhà máy thủy ñiện + Trong miền, ưu tiên phát triển nguồn gần trung tâm phụ tải ñể giảm truyền tải ñi xa + Lập phương án phát triển nguồn có xét đến rủi ro tiến ñộ nguồn chậm so với quy hoạch + Tiêu chí số kỳ vọng ngừng cung cấp điện LOLEH lấy trung bình 24 giờ/năm + Quy hoạch phát triển nguồn ñiện phụ thuộc nhiều vào cân nhu cầu nguồn nhiên liệu sơ cấp, cần xem xét cụ thể tính khả thi việc khai thác nguồn lượng sơ cấp tính tốn qui hoạch tính khả thi để đáp ứng theo tiến độ dự án nguồn ñiện + Cần ñánh giá vai trị nhà máy có hệ thống ñiện tương lai ñể tránh tình trạng nguồn ñưa vào vận hành, giảm khai thác nguồn có khơng theo thiết kế làm giảm hiệu nhà máy Cần có định hướng cấu tỷ trọng loại nguồn điện (Nð than, dầu, khí, thủy ñiện, Tð tích năng, ñiện nguyên tử, lượng tái tạo ) quy hoạch c Về quy hoạch phát triển lưới ñiện Việt Nam, [8] Phát triển nguồn ñiện phải ñược thực ñồng với việc xây dựng phát triển lưới ñiện Trên sở lưới truyền tải có, kết tính tốn Tổng sơ ñồ VI dự thảo Tổng sơ ñồ VII, luận văn ñề xuất số giải pháp nhằm nâng cao ñộ tin cậy lưới ñiện sau: + Việc thiết kế tuyến ñường dây với ñộ mang tải 70-80% giai ñoạn quy hoạch chưa phù hợp, dự án bị chậm tiến ñộ nên ñưa vào vận hành thường tình trạng đầy tải, chí bị tải (ñặc biệt dự án truyền tải cấp ñiện cho trung tâm phụ tải) Do cần xem xét tiêu chuẩn qui hoạch thiết kế đường dây cho phù hợp đảm bảo khơng thời gian quy hoạch 10 năm mà xem xét với ñời sống dự án (lưới truyền tải 25-30 năm), ñặc biệt thời gian tới việc cấp ñất cho dự án lưới ñiện khó khăn 64 Luận văn thạc sỹ khoa học + Cần xem xét nâng tiêu chí cung cấp điện qua có giải pháp để tăng cường cơng suất trạm biến áp, tăng cường truyền tải thiết kế mạch vịng cho phù hợp + Cần có sách hình thức đầu tư cho phù hợp ñối với dự án lưới ñiện truyền tải ñể nhập ñiện từ Lào Campuchia ñấu nối dự án thủy ñiện nhỏ ñể vừa bổ sung nguồn, tăng cường tin cậy cung cấp điện đồng thời đảm bảo lợi ích bên mua, bán ñiện ñơn vị truyền tải, phân phối ñiện + Hồn thiện cấu trúc lưới điện làm chúng trở nên linh hoạt, có độ dự trữ cao có khả thích ứng nhanh với tình vận hành (sử dụng sơ đồ lưới điện có cấu trúc linh hoạt ñộng) 4.3.2 Một số giải pháp nâng cao ñộ tin cậy hệ thống ñiện Việt Nam từ góc độ thiết kế Có mảng lớn góc độ thiết kế xem xét luận văn ñề cập ñến giải pháp nâng cao ñộ tin cậy HTð Việt Nam là: thiết kế sân phân phối nhà máy ñiện/ trạm biến áp thiết kế ñường dây truyền tải a Một số ñề xuất nâng cao ñộ tin cậy cung cấp ñiện công tác thiết kế sân phân phối nhà máy điện/ trạm biến áp + Do tính kinh tế hạn chế vốn ñầu tư nên giai ñoạn ñầu dự án, sơ ñồ nối ñiện trạm biến áp/ sân phân phối nhà máy ñiện ñược thiết kế tối giản theo u cầu Vì cần phải có nhìn tổng quan lựa chọn sơ đồ nối điện để chuyển đổi sơ đồ cách dễ dàng giai ñoạn sau dự án ñảm bảo ñộ tin cậy cung cấp ñiện Ví dụ: sân phân phối 220kV (sơ đồ tứ giác -> sơ đồ có vịng, sơ đồ có vịng -> sơ đồ máy cắt ), sân phân phối 500kV (sơ ñồ tứ giác -> lục giác -> sơ ñồ 3/2, 4/3 ) + Qui ñịnh tiêu chuẩn kỹ thuật hệ thống ñiều khiển tích hợp cho trạm biến áp EVN ban hành năm 2003 tiêu chuẩn IEC 61850 ñang giai ñoạn nghiên cứu Việc áp dụng qui ñịnh bước ngoặt ñánh dấu phát triển lĩnh vực ñiều khiển trạm Việt Nam từ hệ thống ñiều khiển truyền thống 65 Luận văn thạc sỹ khoa học sang hệ thống điều khiển máy tính nhằm mục đích nâng cao độ tin cậy trạm Tuy nhiên, số nội dung qui định khơng cịn phù hợp phát triển nhanh chóng cơng nghệ tiêu chuẩn IEC 61850 phát triển, áp dụng rộng rãi ðể giải số vấn ñề ñang vướng mắc việc mở rộng, nâng cấp hệ thống, ñánh giá hệ thống trình xét thầu xem có đủ độ tin cậy hay không, quan chức cần sớm ban hành qui định + Thường xun có thơng báo ñánh giá chất lượng thiết bị ñang vận hành ñể ñơn vị tư vấn cập nhật phục vụ việc thiết kế, ñánh giá xét thầu, ñánh giá độ tin cậy tồn hệ thống + Thường xun cập nhật, nghiên cứu, ñề xuất ứng dụng thiết bị ñiện chất lượng cao, thiết bị bảo vệ, ñiều khiển tự ñộng hệ hãng tiếng (Areva, Siemens, ABB, ) thiết kế ñể nâng cao ñộ tin cậy cung cấp ñiện b Một số ñề xuất nâng cao ñộ tin cậy cung cấp ñiện cơng tác thiết kế đường dây truyền tải + Ứng dụng tiến kỹ thuật vào lắp ñặt ñường dây như: lắp ñặt cách ñiện composit cho khu vực nhiễm bẩn, nhiễm mặn; lắp ñặt chống sét van cho ñường dây khu vực ñồi, núi có nguy sét đánh vịng vào dây dẫn để tăng cường ñộ ổn ñịnh cho hệ thống, ñảm bảo ñường dây vận hành an toàn, liên tục + ðề xuất số giải pháp áp dụng thiết kế nhằm làm giảm cố ñường dây như: thiết kế chiều dài đường rị phù hợp với khu vực địa hình khác tuyến đường dây; thiết ñịa giảm xuống cấp so với quy ñịnh hành ñối với vùng núi ñặc thù; thiết kế chuỗi cách điện khơng cân ñường dây 02 mạch vận hành song song; thiết kế bảo vệ sét cho vị trí có tính đặc thù riêng + Về tình trạng q tải đường dây: nghiên cứu ñưa phương án nâng khả tải cho ñường dây hữu cách thay dây dẫn dây chịu nhiệt có khả tải cao mà khơng làm thay đổi kết cấu phần cột, móng; cải tạo thành đường dây nhiều mạch không làm phát sinh hành lang tuyến, 66 Luận văn thạc sỹ khoa học 4.3.3 Một số giải pháp nâng cao ñộ tin cậy hệ thống ñiện Việt Nam từ góc độ vận hành Có khía cạnh vận hành HTð ảnh hưởng trực tiếp ñến ñộ tin cậy hệ thống ñược luận văn xem xét là: hệ thống giám sát thu thập liệu công tác tổ chức quản lý vận hành, cụ thể sau: a Hệ thống SCADA/EMS Như ñã biết, việc ñánh giá ñộ tin cậy hệ thống nói chung hệ thống điện Việt Nam nói riêng phụ thuộc nhiều vào số liệu vận hành thiết bị có hệ thống Số liệu thu thập đầy đủ, xác đủ dài giúp ñánh giá ñộ tin cậy hệ thống xác Hiện tại, trung tâm ñiều ñộ HTð quốc gia ñang sử dụng hệ thống SCADA/EMS ñể giám sát, ñiều khiển thu thập liệu Tuy nhiên hệ thống hệ thống SCADA/EMS trung tâm ñiều độ HTð miền khơng hình thành hệ thống nhất, khơng có phần mềm chung để quản lý điều hành hệ thống gặp nhiều khó khăn cho cơng tác thu thập, trao đổi thơng tin hệ thống với Vì để ñiều khiển an toàn, tin cậy hệ thống kinh tế ñiều kiện HTð phát triển nhanh, số lượng nhà máy nhiều, nguồn lượng sơ cấp ña dạng nhiều nhà máy phát điện ngồi ngành, đồng thời ñể ñồng tính chất lượng ñiều khiển với trung tâm ñiều ñộ miền, hệ thống SCADA/EMS có trung tâm điều độ HTð quốc gia trung tâm ñiều ñộ miền cần ñược cập nhật, nâng cấp ñảm bảo yêu cầu hệ thống SCADA/EMS mạnh phần cứng, ñầy ñủ phần mềm Hệ thống SCADA/EMS sau ñược cập nhật, nâng cấp mở rộng phải có đủ khả phần cứng lẫn phần mềm để đáp ứng yêu cầu quản lý, vận hành HTð lớn đáp ứng đầy đủ việc khai thác thơng tin cho nhu cầu khác ñiều ñộ quốc gia, tập đồn quan, đơn vị vận hành khác b Tổ chức quản lý, vận hành hệ thống ñiện Tổ chức tốt hệ thống quản lý vận hành giúp nâng cao ñộ tin cậy hệ thống, cụ thể cần phải triển khai ñồng giải pháp sau: 67 Luận văn thạc sỹ khoa học + Tổ chức thực nghiêm túc quy định việc giám sát thi cơng, thí nghiệm, nghiệm thu cơng trình điện + Ban hành quy ñịnh hồ sơ, sổ sách, biểu mẫu chung dùng cho công tác quản lý tài liệu, hồ sơ kỹ thuật ñể theo dõi, cập nhật lý lịch cho thiết bị + Nghiên cứu ứng dụng phần mềm quản lý trao đổi thơng tin liệu, phần mềm tính tốn chun dụng PSS/E, PSS/ADEPT quản lý vận hành + Tăng cường cơng tác kiểm tra, thí nghiệm ñịnh kỳ thiết bị ñiện ñể phát tồn tại, dấu hiệu cố lên kế hoạch sửa chữa + Công tác bảo dưỡng sửa chữa thiết bị phải ñược ñảm bảo theo ñúng quy trình, quy định nhà chế tạo thiết bị + ðào tạo quy, đào tạo nâng cao cho lực lượng làm cơng tác thí nghiệm, sửa chữa vận hành hệ thống ñiện + Tiếp tục rà sốt, sửa đổi, bổ sung quy trình có cịn thiếu liên quan đến cơng tác quản lý vận hành + Tổ chức huấn luyện công tác an tồn vệ sinh lao động - phịng chống cháy nổ thường xuyên nghiêm túc cho lực lượng quản lý, vận hành hệ thống điện + Ngồi ra, cần xem xét phương án thành lập ủy ban quốc gia chịu trách nhiệm tin cậy HTð với chức tổ chức ñánh giá ñịnh kỳ theo nhu cầu ñột xuất ñộ tin cậy phần tử toàn hệ thống 4.4 Kết luận Qua ví dụ thử nghiệm cho thấy phần mềm đánh giá ñộ tin cậy hệ thống ñiện xây dựng sở thuật tốn Chương chạy cho kết với đầu tiêu chí ñộ tin cậy theo yêu cầu ñể ñánh giá ñộ tin cậy hệ thống ñiện Chương nêu ñề xuất giải pháp giúp nâng cao độ tin cậy hệ thống góc nhìn quy hoạch, thiết kế vận hành 68 Luận văn thạc sỹ khoa học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn ñã tổng hợp lý thuyết (các cách tiếp cận), cơng cụ tính tốn tình hình nghiên cứu ngồi nước vấn đề đánh giá ñộ tin cậy hệ thống ñiện Luận văn giới thiệu phương pháp phổ biến giới sử dụng để phân tích, tính tốn tiêu ñộ tin cậy như: phương pháp ñồ thịgiải tích, phương pháp khơng gian trạng thái, phương pháp hỏng hóc phương pháp mơ Monte-Carlo So sánh ưu nhược ñiểm nêu phạm vi ứng dụng chúng Trên sở phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy có, với ưu ñiểm bật phương pháp mô Monte-Carlo cho phép xét ñến nhiều yếu tố bất ñịnh ảnh hưởng ñến hệ thống ñiện, luận văn ñi sâu nghiên cứu sử dụng phương pháp ñể xây dựng thuật tốn đánh giá độ tin cậy nguồn điện (khơng có liên kết truyền tải) Luận văn đề cập ñến tiêu chí ñặc trưng sử dụng ñể ñánh giá ñộ tin cậy hệ thống ñiện, cụ thể sau: với cách tiếp cận tiền định có tiêu chí dự trữ cơng suất đặt, dự trữ cơng suất vận hành dự trữ công suất tự do; với cách tiếp cận xác suất có tiêu chí xác suất tải LOLP, tiêu chí kỳ vọng thiếu cơng suất LOLED (H), tiêu chí kỳ vọng điện thiếu hụt EUE Trên sở tiêu chí đặc trưng kết hợp với ñặc ñiểm riêng hệ thống ñiện Việt Nam, luận văn ñề xuất tiêu chí đánh giá độ tin cậy áp dụng cho hệ thống điện Việt Nam Những tiêu chí sở để xây dựng thuật tốn đánh giá độ tin cậy hệ thống điện theo phương pháp mơ MonteCarlo Luận văn xây dựng thuật tốn cho loại mơ hình nguồn phụ tải phù hợp với hai loại mơ Monte-Carlo theo kiểu trình tự khơng trình tự Trên sở kết hợp mơ hình nguồn phụ tải vừa xây dựng ñược với phương pháp mô Monte-Carlo, luận văn xây dựng thuật toán cho bốn 69 Luận văn thạc sỹ khoa học loại tốn nghiên cứu nhằm mục đích xác định tiêu chí độ tin cậy hệ thống ñiện: LOLP, LOLED (H), EUE Luận văn sử dụng phần mềm lập trình từ thuật tốn vừa xây dựng làm cơng cụ tính tốn tiêu chí ñộ tin cậy, qua ñó ñánh giá ñộ tin cậy hệ thống điện Ngồi ra, ln văn cịn đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao ñộ tin cậy hệ thống góc độ quy hoạch, thiết kế vận hành Luận văn dừng mức nghiên cứu độ tin cậy phần nguồn điện (khơng có liên kết truyền tải), mức nghiên cứu độ tin cậy phần nguồn ñiện kết hợp với phần truyền tải, nghiên cứu ñộ tin cậy kết hợp ba phần phát ñiện, truyền tải phân phối sử dụng phưong pháp mô MonteCarlo phưong hướng cần ñược nghiên cứu phát triển 70 Luận văn thạc sỹ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bách (2000), Lưới ñiện & Hệ thống ñiện, tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Billinton, R., Allan, R N (1994), Reliability Evaluation of Power Systems, 2nd, Plenum Press, New York Endrenyi, J., (1979), Reliability Modeling in Electric Power Systems, Wiley, New York Báo cáo khoa học Nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý ñộ tin cậy hệ thống ñiện Việt Nam, (2007), Viện Năng lượng ðặng Diệu Hương, (2004), Luận văn thạc sỹ ðánh giá khả tải ñộ tin cậy hệ thống cung cấp ñiện, ðại học Bách khoa Hà Nội Hoàng Văn Minh, (2003), Luận văn thạc sỹ Xác ñịnh dự trữ cơng suất nguồn điện Hệ thống điện Việt nam, ðại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Quang Thuấn, (2006), Luận văn thạc sỹ ðánh giá ñộ tin cậy hệ thống ñiện, ðại học Bách khoa Hà Nội Quy hoạch phát triển ñiện lực quốc gia giai ñoạn 2006-2015 có xét đến 2025, (2006), Viện Năng lượng Quy hoạch phát triển ñiện lực quốc gia giai ñoạn 2011-2020 có xét đến 2030, (dự thảo 10/2010), Viện Năng lượng 10 Báo cáo tổng kết vận hành năm 2010, Trung tâm ñiều ñộ hệ thống ñiện quốc gia (A0) 71 ... nhóm phương pháp mô Monte- Carlo Các phương pháp giải tích mơ tả hệ thống điện mơ hình tốn học đánh giá tiêu độ tin cậy từ mơ hình lời giải tốn học Các phương pháp mơ Monte- Carlo đánh giá tiêu tin. .. năm 60 kỷ trước, phương pháp xác suất sử dụng trình Markov nghiên cứu để phân tích đánh giá độ tin cậy hệ thống ñiện phức tạp Việc nghiên cứu ñộ tin cậy hệ thống ñiện (các phương pháp tiêu chí)... tin cậy hệ thống ñiện, luận văn ñề xuất hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp mô Monte- Carlo để xây dựng thuật tốn đánh giá độ tin cậy nguồn ñiện 18 Luận văn thạc sỹ khoa học Chương NGHIÊN CỨU LỰA