Một hệ thống điện độc lập bao gồm điện mặt trời PV diesel và pin lưu trữ năng lượng BESS Với yêu cầu vận hành kinh tế và độ tin cậy của hệ thống điện độc lập việc xây dựng phương thức vận hành tối ưu là sử dụng năng lượng mặt trời tối đa giảm giá thành vận hành và khí thải là vấn đề đáng quan tâm và nghiên cứu hiện nay Quy hoạch động được biết đến như là một kỹ thuật tối ưu hóa biến đổi một vấn đề phức tạp thành vấn đề đơn giản hơn bằng cách chia nhỏ một vấn đề thành một loạt các vấn đề phụ Thuật toán Bellman được sử dụng để tìm đường đi ngắn nhất từ tất cả các nút của biểu đồ Từ thuật toán Bellman ta xây dựng chương trình xác định được trạng thái làm việc của Pin và Diesel sao cho tối ưu nhất chi phí vận hành của hệ thống Tình trạng nạp xả Pin SOC đã được thể hiện Ta thấy được Pin luôn hoạt động ổn định và luôn giữ ở mức cho phép và chi phí vận hành thấp hơn so với thực tế Vì vậy phương pháp này đã thu về được kết quả chấp nhận và đáng tin cậy
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ HUỲNH TRỌNG NGUYỄN TỐI ƢU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PV – DIESEL – BATTERY HYBRID TẠI ĐẢO BÉ, HUYỆN LÝ SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ HUỲNH TRỌNG NGUYỄN TỐI ƢU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PV – DIESEL – BATTERY HYBRID TẠI ĐẢO BÉ, HUYỆN LÝ SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LƢU NGỌC AN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Huỳnh Trọng Nguyễn TỐI ƢU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PV – DIESEL – BATTERY HYBRID TẠI ĐẢO BÉ, HUYỆN LÝ SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI Học viên: Huỳnh Trọng Nguyễn Mã số: 60.52.02.02 ĐHĐN Chuyên nghành: Kỹ thuật điện Khóa: K34.KTĐ.QNg Trƣờng Đại học Bách khoa – Tóm tắt – Một hệ thống điện độ lập ao gồm: điện mặt trời (PV), diesel pin lƣu trữ lƣợng (BESS) Với yêu cầu vận hành kinh tế độ tin cậy hệ thống điện độ lập, việc xây dựng phƣơng thức vận hành tối ƣu sử dụng lƣợng mặt trời tối đa, giảm giá thành vận hành khí thải vấn đề đáng quan tâm nghiên cứu Quy hoạ h động đƣợc biết đến nhƣ kỹ thuật tối ƣu hóa, iến đổi vấn đề phức tạp thành vấn đề đơn giản ằng cách chia nhỏ vấn đề thành loạt vấn đề phụ Thuật toán Bellman đƣợc sử dụng để tìm đƣờng ngắn từ tất nút biểu đồ Từ thuật toán Bellman ta xây dựng hƣơng trình xá định đƣợc trạng thái làm việc Pin Diesel cho tối ƣu chi phí vận hành hệ thống Tình trạng nạp/xả Pin SOC đƣợc thể Ta thấy đƣợc Pin hoạt động ổn định giữ mức cho phép chi phí vận hành thấp so với thực tế Vì vậy, phƣơng pháp thu đƣợc kết chấp nhận đáng tin ậy Từ khóa – Bellman; SOC; Diesel; chi phí vận hành thấp OPTIMIZATION OF PV - DIESEL - BATTERY HYBRID SYSTEM IN ISLAND BEACH, LY SON DISTRICT, QUANG NGAI PROVINCE Abstract - A standalone power system includes: PV, diesel and battery power storage (BESS) With the demand for economic operation and the reliability of the independent power system, the optimal operating mode is maximized solar utilization, reduced operating costs and emissions are a matter of concern mind and current research Dynamic planning is known as an optimization technique that transforms a complex problem into a simpler one by dividing a problem into a series of sub-problems Bellman algorithm is used to find the shortest path from all nodes of the graph From the Bellman algorithm we have developed a program that determines the working state of the battery and the diesel in order to maximize the operating cost of the system The SOC battery charge / discharge status has been shown The battery life is always stable and always kept at a lower level and operating costs lower than the actual Therefore, this method has gained an acceptable and reliable result Key Words – Bellman; SOC; Diesel; Low operating costs MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1.Lý chọn đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài: 3.Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên ứu: 4.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu: 5.Cấu trúc luận văn: CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU 1.Giới thiệu lƣợng tái tạo: 1.1.Các nguồn lƣợng tái tạo giới: 1.2.Năng lƣợng tái tạo Việt Nam 1.2.1.Năng lƣợng mặt trời 1.2.2.Thuỷ điện nhỏ 1.2.3.Năng lƣợng gió 1.2.4.Năng lƣợng sinh khối 1.2.5.Khí sinh học (Biomass) 1.2.6.Năng lƣợng địa nhiệt 1.2.7.Năng lƣợng đại dƣơng 1.2.8.Hiện trạng nghiên cứu ứng dụng lƣợng tái tạo Việt Nam: 2.Cá phƣơng pháp tối ƣu: 11 2.1.Giới thiệu chung: 11 2.2.Cá phƣơng pháp giải ài tốn tối ƣu hóa: 11 2.2.1.Thuật toán m luyện kim Simulated Annearling - SA): 11 2.2.2.Thuật toán di truyền GAs : 12 2.2.2.1.Các tính chất giải thuật di truyền: 13 2.2.2.2.Cá ƣớ ản giải thuật di truyền: 13 2.2.2.3.Nguyên lý hoạt động: 14 2.2.2.4.So sánh GAs với kỹ thuật tối ƣu : 15 2.2.3.Hệ thống Mờ Fuzzy System : 15 2.2.3.1.Cấu tr ộ điều khiển mờ: 17 2.2.3.2.Khối tiền xử l : 17 2.2.3.3.Bộ điều khiển mờ ản: 17 2.2.3.4.Khối hậu xử l : 18 2.2.3.5.Phƣơng pháp thiết kế ộ điều khiển mờ: 18 2.2.3.6.Cá ƣớ thiết kế ộ điều khiển mờ: 18 2.2.4.Thuật toán tối ƣu ầy đàn PSO : 19 2.2.5.Thuật toán tìm kiếm TaBu: 20 2.2.6.Thuật toán nhánh – ận Bran h and ound : 21 2.2.6.1.Giới thiệu thuật tốn ví dụ: 22 2.2.6.2.Chia nhánh, đặt cận, chạm đáy: 25 2.2.6.3.Thuật toán nhánh - - cận: 26 2.2.7.Lập trình động thuật tốn Bellman: 27 3.Tổng kết hƣơng 1: 30 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỐI ƢU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PV DIESEL – BATTERY HYBRID 31 2.1 Phƣơng pháp tối ƣu hóa: 31 2.1.1 M hình ài tốn tối ƣu hóa: 31 2.1.2 Ph n loại ài toán tối ƣu: 32 2.1.3 Bài tốn quy hoạch tuyến tính: 32 2.1.4 Bài toán tối ƣu đa mục tiêu: 33 2.2 Phƣơng pháp tối ƣu hóa hệ thống điện lập: 33 2.2.1 Giới thiệu: 33 2.2.2 Cấu tr hệ thống điện lập: 34 2.2.2.1 Hệ thống lƣợng mặt trời (PV): 34 2.2.2.2 Hệ thống Pin lƣu trữ lƣợng (BESS): 34 2.2.2.3 Diesel: 35 2.2.2.4 Phụ tải: 35 2.2.3 Bài tốn tối ƣu hóa hệ thống PV-diesel-battery lập: 35 2.2.3.1 Hàm mục tiêu: 35 2.2.3.2 Hàm ràng buộc: 37 2.3 Xây dựng thuật toán tối ƣu vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid: 37 2.3.1 Quy hoạ h động thuật toán Bellman Algorithm 38 2.3.2 Ứng dụng thuật toán Bellman tối ƣu vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid 40 2.4 Tổng kết hƣơng 2: 43 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN TỐI ƢU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PV – DIESEL – BATTERY HYBRID ĐẢO BÉ 44 3.1 Tổng quan điều kiện kinh tế xã hội huyện L Sơn: 44 3.1.1 Vị trí địa lý 44 3.1.2 Tình hình phát triển Kinh tế - Xã hội 44 3.1.3 Phƣơng hƣớng phát triển Kinh tế - Xã hội 45 3.2 Đánh giá tiềm phát triển điện mặt trời: 45 3.2.1 Các khảo sát, thống kê tiềm ức xạ mặt trời huyện đảo L Sơn 45 3.2.2 Sự phát triển điện lƣợng mặt trời: 48 3.3 Mơ hình biến đổi NLMT thành điện năng: 49 3.3.1 Mơ hình hệ thống NLMT cấp điện cô lập: 49 3.3.2 Mơ hình hệ thống cô lập kết hợp NLMT nguồn NL khác 51 3.3.3 Mơ hình hệ thống NLMT kết nối lƣới 52 3.3.3.1 Mơ hình hệ thống NLMT kết nối lƣới không dự trữ 52 3.3.3.2 Mơ hình hệ thống NLMT kết nối lƣới có dự trữ 53 3.4 Hệ thống điện Đảo Bé, huyện L Sơn: 54 3.4.1 Hiện trạng hệ thống điện cô lập đảo Bé: 54 3.4.1.1 Hệ thống điện, gồm: 54 3.4.1.2 Tấm pin lƣợng mặt trời IR32 P-72 55 3.4.1.3 Ắc quy SEC 12-ETGB-200 56 3.4.1.4 Inverter SMA SUNNY ISLAND 8.0H-11 56 3.4.1.5 Inverter SMA SUNNY TRIPOWER STP 20000TL-30 57 3.4.2 Chế độ vận hành hệ thống điện cô lập đảo Bé, huyện L Sơn: 57 3.4.3 Phụ tải: 59 3.5 Tính tốn theo phƣơng thức vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid 61 3.5.1 Mô phƣơng thức vận hành thực tế: 61 3.5.2 Tính tốn chế độ vận hành tối ƣu: 63 3.5.3 Chi phí thực tế cho ngày vận hành nay: 64 3.5.4 So sánh: 65 3.6 Tổng kết hƣơng 3: 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sự tham gia nguồn phát lượng tái tạo khu vực Hình 1.2 Sự đóng góp nguồn lượng tái tạo hệ thống điện Hình 1.3 Cơng suất lắp đặt nguồn lượng tái tạo Đức Hình 1.4 Sự phát triển nguồn lượng mặt trời lắp đặt Pháp Hình 1.5 Giá thành PV lắp đặt Hoa Kỳ Hình I.6 Giá thành PV lắp đặt Đức Hình 1.7 Xe dùng pin mặt trời Hình 1.10 Đèn dùng pin mặt trời Hình 1.8 Lắp pin mặt trời nhà Hình 9: Sơ đồ thực giải thuật di truyền đơn giản 13 Hình 10: Điều khiển mờ trực tiếp 16 Hình 11: Điều khiển thích nghi mờ 16 Hình 12: Bộ điều khiển mờ 17 Hình Biểu đồ quy hoạch nguyên .22 Hình 13 Biểu đồ tắc thuật tốn đơn hình tiêu chuẩn 23 Hình 14: Sơ đồ khối thuật toán Nhánh-Cận 27 Hình 15: Ví dụ đồ thị dẫn G (V, E) 28 Hình 2.1: Cấu tr c hệ thống điện cô lập 34 Hình 2: Dữ liệu sản xuất theo hệ thống PV 34 Hình 2.3: Đồ thị phụ tải h ng ngày 35 Hình 2.4: Ví dụ đồ thị dẫn G (V, E) 39 Hình 2.5: Ứng dụng thuật tốn Bellman cho khơng gian SOC pin 41 Hình 2.6: Thuật toán tối ưu vận hành hệ thống hybrid 42 Hình 1: Đồ thị số nắng năm Quảng Ngãi 46 Hình 2: Đồ thị giá trị xạ mặt trời theo Lý Sơn .48 .48 Hình 3.3: Sơ đồ điển hình hệ thống NLMT cô lập 50 Hình 3.4: Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT cô lập 50 Hình 3.5: Mơ hình hệ thống lập kết hợp NLMT- Diesel 51 Hình 3.6: Mơ hình hệ thống lập kết hợp NLMT- gió- Diesel 51 Hình 3.7: - Sơ đồ điển hình hệ thống NLMT kết nối lưới khơng dự trữ 52 Hình 3.8: Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT kết nối lưới khơng dự trữ 52 Hình 3.9: Sơ đồ minh họa hệ thống NLMT kết nối lưới có dự trữ 53 Hình 3.10: Mơ hình hệ thống sản xuất điện mặt trời hịa lưới có dự trữ 54 Hình 3.11: Tấm pin lượng mặt trời 55 Hình 3.12: Cấu tạo pin lượng mặt trời 55 Hình 3.13: Ắc quy SEC 12-ETGB-200 .56 Hình 3.14: Inverter SMA Sunny Island 56 Hình 3.15: Inverter SMA Sunny Tripower 57 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý 57 Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý 58 Hình 3.18: Đồ thị phụ tải ngày điển hình 60 Hình 3.19: Kết mô theo số liệu thực 62 Hình 3.20: Kết mơ theo chương trình tối ưu .63 Hình 3.21: Kết nạp/xả pin theo chương trình tối ưu 63 55 - Hệ thống inverter nối lƣới SMA Sunny Tripower, tổng công suất 100kW - Hệ thống inverter ắc quy SMA Sunny Island, tổng công suất 72 kW - Hệ thống ắc quy Gel chuyên dụng SEC, tổng dung lƣợng: 9600Ah 48VDC - máy phát diesel với tổng công suất 2x110kVA - Hệ thống lƣới điện 0,4kV: dài 2.373,5m Trong đó: Đƣờng dây trục 0,4kV dùng cáp vặn xoắn LV-ABC 4x120 Gồm xuất tuyến với tổng chiều dài tuyến: 1.438m Trong ó 525 mét đƣờng dây mạ h kép ột ; Đƣờng dây nhánh rẽ 0,4kV dùng cáp vặn xoắn LV-ABC 4x70 Gồm nhánh rẽ với tổng chiều dài tuyến: 1460,5m 3.4.1.2 Tấm pin lượng mặt trời IR32 P-72 a) Chứ năng: Các pin lƣợng mặt trời chuyển đổi xạ mặt trời thành dịng điện chiều (DC) Hình 3.11 ấm pin lượng mặt trời Một pin mặt trời đƣợc cấu tạo từ nhiều tế bào nhỏ ghép lại với Mỗi tế đƣợc tạo thành từ vật liệu bán dẫn gồm hai lớp p-n Lớp p chứa nhiều lỗ trống, lớp n chứa nhiều electron Dƣới tác dụng ánh sáng mặt trời, hạt mang điện tích ánh sáng mặt trời truyền lƣợng lên lớp bán dẫn p-n, làm electron chuyển động nhanh Khi hai lớp bán dẫn p-n đƣợc nối qua phụ tải bên dây Dòng electron chạy qua tải từ lớp n sang lớp p để kết hợp với lỗ trống tạo tạo nên dịng điện chiều qua tải Hình 3.12 Cấu tạo pin lượng mặt trời 56 3.4.1.3 Ắc quy SEC 12-ETGB-200 Hình 3.13 Ắc qu SEC 12-ETGB-200 Là thiết bị lƣu trữ điện để cung cấp cho phụ tải Đ y loại ắc quy GEL chuyên dụng cho hệ thống lƣợng mặt trời, cho phép xả s u lên đến 100% dung lƣợng chu kỳ nạp-xả lớn Ắc quy khơng sinh khí q trình hoạt động nên đảm bảo an tồn trình sử dụng 3.4.1.4 Inverter SMA SUNNY ISLAND 8.0H-11 Hình 3.14: Inverter SMA Sunny Island Inverter SMA Sunny Island 8.0H-11 có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện DC từ ắc quy thành nguồn AC pha Mỗi cụm gồm inverter Sunny Island kết hợp với tạo thành nguồn điện AC pha Ngoài ra, Inverter Sunny Island điều phối hoạt động tồn hệ thống nhƣ: điều phối phụ tải, điều khiển máy phát… 57 3.4.1.5 Inverter SMA SUNNY TRIPOWER STP 20000TL-30 Hình 3.15: Inverter SMA Sunny Tripower Bộ inverter SMA Sunny Tripower STP 2000TL-30 ó nhiệm vụ iến đổi nguồn điện DC tạo từ pin lƣợng mặt trời thành dòng điện AC pha Khi điện lƣới ị mất, inverter nhanh hóng ngắt kết nối với lƣới điện Điều đảm ảo hắ trƣờng hợp lƣới điện, hệ thống pin lƣợng mặt trời kh ng phát vào lƣới điện g y nguy hiểm ho nh n viên sửa hữa Chứ gọi anti-islanding 3.4.2 Chế độ v n hành hệ thống điện cô l p đảo Bé, hu ện Lý Sơn: Hình 3.16: Sơ đồ ngu ên lý 58 Hình 3.17: Sơ đồ ngu ên lý - Nguồn điện chiều (DC) từ ắc quy qua Sunny Island đƣợc biến đổi thành nguồn điện xoay chiều (AC) pha 220V/50 Hz, dạng sóng sin chuẩn Mỗi cụm gồm Sunny Island pha kết hợp với tạo thành nguồn pha Trong cụm có master inverter làm nhiệm vụ điều phối inverter lại tạo thành nguồn pha Một a master inverter đƣợ ài đặt làm inverter trung tâm, có nhiệm vụ điều phối master inverter lại hòa đồng để tạo thành nguồn điện pha tủ Multi luster, ũng nhƣ điều phối máy phát phụ tải toàn hệ thống - Vào ban ngày, pin lƣợng mặt trời chuyển hóa quang thành điện DC Điện DC qua inverter Sunny Tripower đƣợc biến đổi thành nguồn pha hòa đồng với nguồn điện pha tủ Multicluster Nguồn điện pha tạo từ pin mặt trời cấp nguồn cho phụ tải sử dụng sạc vào hệ thống ắ quy th ng qua inverter Sunny Island trƣờng hợp phụ tải không sử dụng hết 59 - Vào an đêm, kh ng ó nắng, phụ tải đƣợc cấp nguồn từ hệ thống ắc quy Khi lƣợng điện ắc quy giảm đến giá trị điện (hệ thống cho phép ài đặt mứ độ xả sâu ắc quy, ví dụ ài đặt mức 50%), inverter trung tâm kích hoạt máy phát tạo nguồn điện xoay chiều pha hòa động với nguồn điện pha tủ Multicluster, vừa cung cấp cho phụ tải vừa sạc lại cho hệ thống ắc quy thông qua inverter Sunny Island - Vào ngày nắng tốt, lƣợng điện pin mặt trời tạo lớn phụ tải sử dụng máy phát khơng cần kích hoạt - Trong trƣờng hợp hệ thống ắc quy tồn battery inverter bị lỗi phải khởi động máy phát để tạo nguồn pha cho inverter Sunny Island hoạt động Khi nguồn pha bị ngắt điện đột ngột inverter Sunny Tripower tự động ngắt kết nối - đ y an toàn hống tá h đảo (anti-islanding) - Quy định mức nạp xả ài đặt ắc quy: + Mức xả ài đặt ắc quy: DOD 45% + Mức nạp ài đặt ắc quy: DOD 72% 3.4.3 Phụ tải Trên xã đảo ó 120 hộ d n, 60% sinh sống hủ yếu ằng nghề iển, 34% sống ằng nghề n ng nghiệp, òn 6% u n án dị h vụ Cơ quan hành hính ó UBND xã An Bình, trạm y tế, trƣờng tiểu họ mẫu giáo, đơn vị lự lƣợng vũ trang trạm kiểm sốt iên phịng ảng 3.6: Tổng sản lượng điện sử dụng Điện tiêu thụ (kWh) STT Hộ phụ tải Số hộ Tháng điển hình Cả năm Tỉ lệ (%) Sinh hoạt 90 9.743 81.841 51,76 Hành hính nghiệp 1.128 9.475 5,99 Kinh doanh, dị h vụ 1.207 10.139 6,42 Sản xuất nƣớ 6.744 56.650 35,83 103 18.822 158.105 100 Tổng Tổng điện trung ình ngày khoảng 158.105/365 433 kWh 60 ảng 3.7: Doanh thu tiền điện Doanh thu tiền điện (đồng) Hộ phụ tải STT Số hộ Tháng điển hình Cả năm Tỉ lệ (%) Sinh hoạt 90 15.776.262 189.315.144 47,29 Hành nghiệp 1.979.640 23.755.680 5,93 Kinh doanh, dị h vụ 3.840.061 46.080.732 11,51 Sản xuất 11.765.922 141.191.064 35,27 103 33.361.885 400.342.620 100 Tổng P tải (kW) 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 24:00:00 50 45 40 35 30 25 20 15 10 t(h) Hình 3.18 Đồ thị phụ tải ngà điển hình Nhận xét: Từ 0h ÷ 6h nhu ầu sử dụng điện thấp Từ 9h † 12h nhu ầu sử dụng điện lên ao ó đỉnh khoảng từ 10h † 11h Phụ tải gồm thành phần Buổi hiều từ 13h † 17h nhu ầu sử dụng điện cao, hủ yếu phụ vụ đơn vị ng ộng, hành hính – nghiệp Từ 16h ÷ 18h phụ tải tăng ao ngày ó đỉnh khoảng từ 16h ÷ 17h, ng suất đỉnh lớn 44 kW, hủ yếu phụ vụ nhu ầu sinh hoạt ngƣời d n Buổi tối từ 0h † 5h sáng h m sau, phụ tải hủ yếu phụ vụ hiếu sáng ng ộng phần ho thiết ị sinh hoạt, phụ tải trì mứ 16 ÷ 23kW 61 3.5 Tính tốn theo phƣơng thức vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid 3.5.1 Mô phƣơng thức vận hành thực tế: ảng 3.8: Cơng suất điển hình Thời gian Công suất (kW) Diesel PV/BESS Công suất tải (kW) 5/10/2018 1:00 43 17 5/10/2018 2:00 42 16 5/10/2018 3:00 46 23 5/10/2018 4:00 36 22 5/10/2018 5:00 42 25 5/10/2018 6:00 52 22 5/10/2018 7:00 42 26 5/10/2018 8:00 42 28 5/10/2018 9:00 27 27 5/10/2018 10:00 39 39 5/10/2018 11:00 42 42 5/10/2018 12:00 41 41 5/10/2018 13:00 38 38 5/10/2018 14:00 39 39 5/10/2018 15:00 36 36 5/10/2018 16:00 36 36 5/10/2018 17:00 60 44 5/10/2018 18:00 60 43 5/10/2018 19:00 60 32 5/10/2018 20:00 44 30 5/10/2018 21:00 60 27 5/10/2018 22:00 60 24 5/10/2018 23:00 50 23 5/10/2018 23:59 42 21 62 Từ th ng số ó đƣợ đảo Bé tỉnh Quảng Ngãi, tá giả dùng phần mềm Matla để m lại trình vận hành thự tế ngày Kết mơ đƣợc thể nhƣ hình sau: Hình 3.19 Kết mơ ph ng theo số liệu thực Nhận xét: Chúng ta nhận thấy thời gian đầu, kh ng ó lƣợng mặt trời, diesel phát công suất cung cấp cho tải nạp cho pin Trong mặt trời bắt đầu phát công suất lớn ng suất phụ tải, lúc pin gần nhƣ kh ng hoạt động đó, diesel ũng nghĩ làm việc Điều này, làm lƣợng công suất đáng kể mặt trời phát không đƣợc sử dụng Trong khoảng thời gian lƣợng mặt trời kh ng đủ diesel phát cơng suất cấp cho tải đồng thời tí h lũy lƣợng ho pin Điều khiến ho pin lu n đƣợc sạc gần nhƣ ngày ó hoạt động Diesel trừ trƣờng hợp h ngày phụ tải đƣợc cung cấp pin 63 3.5.2 Tính tốn chế độ v n hành tối ưu: Hình 3.20: Kết mơ ph ng theo chương trình tối ưu Hình 3.21 Kết nạp/ ả pin theo chương trình tối ưu 64 Nhận xét: Với hƣơng trình tối ƣu h ng ta ó thể nhận thấy thời gian đầu, pin xả để cấp cho tải, sau pin hết Diesel phát cơng suất cấp cho tải khơng nạp ho pin; ó lƣợng mặt trời cung cấp cho tải nạp cho pin, diesel dừng phát công suất Trong mặt trời bắt đầu phát công suất lớn cơng suất phụ tải, pin đƣợc nạp, diesel nghĩ làm việ Điều này, giảm phát Diesel tận dụng đƣợ lƣợng công suất thừa mặt trời phát Trong khoảng thời gian lƣợng mặt trời kh ng đủ diesel phát công suất pin xả Kết cho thấy pin đƣợc sử dụng nạp, xả hợp lý giảm phát Diesel Kết tính CS= 3.105.082 đồng 3.5.3 Chi phí thực tế cho ngà v n hành na Từ cơng thứ dƣới đ y: ∑ Trong đó: FC(t): chi phí nguyên liệu chạy Diesel ngày EC(t): Giá bán khí thải Phần bỏ qua thực tế hƣa áp dụng dự án BrC(t): Chi phí thay Pin Để đơn giản, tạm thời hƣa tính đến chi phí Do đó, ngun liệu ngày đƣợc tính theo cơng thức: ∑ Trong đó: : Giá nguyên liệu, dầu Diesel bao gồm chi phí vận chuyển đến Đảo Bé là: 19.083 đồng/lít F t : Lƣợng tiêu thụ máy phát diesel F t đƣợc tính theo cơng thức: Với: : Công suất định mức máy phát diesel: 88kW : Cơng suất diesel thời điểm t 65 Tính tốn ta đƣợ hi phí hạy Diesel ngày là: CS = 9.448.777 đồng 3.5.4 So sánh: Với kết hƣơng trình tối ƣu ho thấy thời gian chạy Diesel giảm, chi phí giảm Ở đ y tính đến thơng số đầu vào, hƣa tính đến doanh thu từ bán khí thải Nhƣ vậy, việ tính tốn phƣơng thứ vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hy rid hết sứ ần thiết đem lại hiệu kinh tế ao 3.6 Tổng kết chƣơng 3: Thực tế vận hành lƣới điện Đảo Bé hƣa mang lại hiệu kinh tế ho đơn vị án điện, mang tính phục vụ đời sống sinh hoạt ngƣời dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội Trong trình lập dự án, tƣ vấn tính tốn đƣa phƣơng thức vận hành nhƣng hƣa tính đến đặc thù phụ tải, thay đổi thời tiết Đề tài xây dựng hƣơng trình tính ho kết tối ƣu để giúp nhà quản l đánh giá hiệu yêu cầu nhà cung cấp thiết bị hiệu chỉnh thông số nhằm đƣa quy trình vận hành hợp lý, kinh tế 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Thơng qua thuật tốn Bellman, tác giả x y dựng đƣợ hƣơng trình tính tối ƣu vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid Đảo Bé, huyện L Sơn, kết cho thấy chi phí vận hành thấp có chế độ nạp/xả BESS hợp lý Đề tài tính tốn chi phí tối ƣu vận hành hệ thống PV-Diesel-Battery Hybrid Đảo Bé, huyện L Sơn phù hợp với yêu cầu Khi hệ thống lƣợng mặt trời đƣợc vận hành hiệu quả, việc giảm đƣợ lƣợng nhiên liệu phát Diesel giá thành cao, vận chuyển đảo khó khăn, tốn mà tận dụng đƣợc nguồn lƣợng xạ mặt trời cao chỗ nơi đ y Đ y ũng sở để ngành Điện tiếp tụ đầu tƣ hệ thống lƣợng mặt trời giai đoạn ho Đảo Bé sớm Kiến nghị: Trong bối cảnh nguồn lƣợng truyền thống nhƣ dầu mỏ, than đá… ngày dần cạn kiệt, giá thành cao gây ô nhiểm m i trƣờng việc nghiên cứu sử dụng nguồn lƣợng tái tạo nhƣ NLMT thiết thực cần thiết Ngoài ra, theo báo cáo EVN, nhu cầu điện với tố độ tăng trƣởng điện thƣơng phẩm bình quân giai đoạn khoảng 10,08%/năm, đòi hỏi dự án, cơng trình nguồn điện lƣới điện đƣợc giao Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia phải bảo đảm tiến độ, chất lƣợng hiệu đầu tƣ; nghiên ứu đầu tƣ phát triển nguồn điện lƣợng tái tạo, có biện pháp bảo vệ m i trƣờng Hàng năm, Chính phủ ƣu tiên ố nguồn vốn để đầu tƣ ho lƣới điện vùng sâu, xa, hải Đảo Tuy nhiên, để đƣa điện lƣới đến khu vực cần nguồn vốn lớn, lƣới điện dài, dẫn đến tăng hi phí quản l , độ tin cậy khơng cao; khả khép vịng lƣới điện khơng có, dẫn đến việc cấp điện khơng an toàn, hiệu thấp Với xu đầu tƣ phát triển nguồn điện lƣợng tái tạo chỗ kết hợp với nguồn Diesel, thủy điện nhỏ phù hợp với khu vự d n ƣ, vùng s u, vùng xa, hải Đảo đƣợc cấp quan tâm, đạo thực Do đó, xu hệ thống lai ghép PVDiesel-Battery ngày phát triển Hƣớng phát triển đề tài: Thu thập, thống kê số liệu lƣợng gió để bổ sung nguồn phát điện kết hợp Gió - Mặt trời - Diesel đảo Bé, huyện L Sơn tỉnh Quảng Ngãi 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Optimal energy management for an island microgrid by using Dynamic programming method, TS.Lƣu Ngọ An, Trần Quố Tuấn, Ba Seddik Nghiên ứu thuật toán Ta u sear h ứng dụng vào ài toán ngƣời du lị h, Nguyễn Hữu Đ ng Thuật toán ầy đàn, giải thuật di truyền ứng dụng vào ài toán tối ƣu đa mụ tiêu, Nguyễn Quang Lập Phƣơng pháp Nhánh-Cận ài toán quy hoạ h nguyên Thiết kế vận hành tối ƣu ho lƣới nhỏ độ lập, Trịnh Quố Khánh Luu Ngo An, “Control and management strategies for a MG,” Grenoble University, PhD Thesis, France, 2014 J.L Bernal-Agustín, R Dufo-López, D.M Rivas-As aso, “Design of isolated hy rid systems minimizing osts and pollutant emissions,” Renew Energy, 31 (14) (2006), pp 2227–2244 H Suryoatmojo, A Elbaset, Syafaruddin and T Hiyama “Geneti algorithm based optimal sizing of PV–wind–diesel–hydrogen– attery systems,” Innovative Computing, Information and Control, vol (2010) 68 69 ... vận hành hiểu rõ ản hất vấn đề để n ng ao trá h nhiệm vận hành hệ thống điện Đó l họn đề tài: - Tên đề tài: “ TỐI ƢU VẬN HÀNH HỆ THỐNG PV – DIESEL – BATTERY HYBRID TẠI ĐẢO BÉ, HUYỆN LÝ SƠN, TỈNH... tối ƣu hệ thống điện PV - Diesel – Battery Hybrid đảo Bé huyện đảo L Sơn Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu: a Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid Đảo Bé, huyện L Sơn b Phƣơng... X y dựng thuật toán tối ƣu vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hybrid Chƣơng 3: Tính tốn tối ƣu vận hành hệ thống PV - Diesel – Battery Hy rid đảo Bé, huyện L Sơn 3 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU