(Luận văn thạc sĩ) quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải sử dụng giải thuật heurictic lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH DƯƠNG QUY HOẠCH MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT HEURISTIC LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN - 1580608 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH DƢƠNG QUY HOẠCH MỞ RỘNG MẠNG LƢỚI TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT HEURISTIC LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 1580608 Hƣớng dẫn khoa học: TS DƢƠNG THANH LONG Tp Hồ Chí Minh, Tháng 04 Năm 2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên : Lâm Thanh Dƣơng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh : 30/10/1992 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Nhơn Phong – An Nhơn – Bình Định Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: Số 91, Đƣờng Phan Huy Ích, Phƣờng Nhơn Bình, TP Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định Điện thoại quan: (+84 8) 3822 7260 Fax quan: (+84 8) 3822 6001 Điện thoại cá nhân: +84 905152092 E-mail cá nhân: duong.lam32@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: 09/2010-07/2014 Nơi học: Trƣờng: Đại Học Cơng nghiệp TP.HCM Thành phố: Hồ Chí Minh Ngành học: Cơng nghệ kỹ thuật điện Tên khóa luận tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện cho khu Chung cƣ Thời gian bảo vệ khóa luận tốt nghiệp: 06-2014 trƣờng Đại học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: Ths Phan Công Thịnh i Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2015 đến 04/2017 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng: Đại học Sƣ Phạm kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Thành Phố: Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện Tên luận văn: Quy hoạch mở rộng mạng lƣới truyền tải sử dụng giải thuật heuristic lai Thời gian & nơi bảo vệ luận văn: 16 – 04 – 2017 trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: TS Dƣơng Thanh Long Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh - B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Thạc sĩ – Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 8/2014-6/2016 7/2016-nay Nơi công tác Công ty TNHH Huy Tân Công ty cổ phần kỹ nghệ lạnh Searefico Công việc đảm nhiệm Nhân viên kỹ thuật M&E Nhân viên thiết kế M&E ii Bảng 12: Phân bố công suất đƣờng dây Hình 11: Phân bố cơng suất đƣờng dây 65 4.3.4 Kết phân bố công suất 140% tải: Kết mô trƣờng hợp phụ tải tăng 40% hệ thống điện cho lƣới điện sau mở rộng đƣợc thể nhƣ bảng 4.13 Qua kết nhận thấy điện áp nút 7, 8, 18, 19 20 xuống thấp dƣới ngƣỡng điện áp cho phép 0.95 pu Tuy nhiên, tụt áp không cao mà xấp xỉ 0.95 nên hệ thống vận hành bình thƣờng Để khắc phục vấn đề này, cần lắp thêm tụ bù Q giá rẻ vận hành ổn định hệ thống điện Sự sụt áp nút đƣợc thể cách trực quan hình 4.12 nhƣ bên dƣới Bảng 13: Phân bố điện áp nút 66 Hình 12: Phân bố điện áp nút Bảng 4.14 thể kết thực thi chƣơng trình phân bố cơng suất nhánh hình 4.13 thể phần trăm công suất truyền tải nhánh so sánh với công suất truyền tải định mức Qua kết ghi nhận đƣợc qua đồ thị, nhận thấy công suất truyền nhánh có tăng lên theo gia tăng nhu cầu phụ tải Nhánh 4-6 có tƣợng q tải cơng suất nhánh tăng lên 100,6% Tuy nhiên, việc gia tăng nhỏ lƣới tăng đến 40% cơng suất tất nút phụ tải Có thể xử lí tốt vấn đề tăng cơng suất nhánh cách lắp đặt tụ bù tĩnh để giảm công suất truyền tải qua nhánh cách dễ dàng với chi phí thấp Điều chứng tỏ hệ thống vận hành tốt sau nâng cấp gần hai mƣơi năm tới nhu cầu phụ tải tăng 40% 67 Bảng 14: Phân bố công suất đƣờng dây Hình 13: Phân bố cơng suất đƣờng dây 68 4.3.5 Kết phân bố công suất 150% tải: Kết mô trƣờng hợp phụ tải tăng 50% hệ thống điện cho lƣới điện sau mở rộng đƣợc thể nhƣ bảng 4.15 Qua kết nhận thấy điện áp nút 6, 7, 8, 18, 19 20 xuống thấp dƣới ngƣỡng điện áp cho phép 0.95 pu Tuy nhiên, sụt áp không cao mà xấp xỉ 0.95 nên hệ thống vận hành bình thƣờng Để khắc phục vấn đề này, cần lắp thêm tụ bù Q giá rẻ vận hành ổn định hệ thống điện Sự sụt áp nút đƣợc thể cách trực qua hình 4.14 nhƣ bên dƣới Bảng 15: Phân bố điện áp nút 69 Hình 14: Phân bố điện áp nút Bảng 4.16 thể kết thực thi chƣơng trình phân bố cơng suất nhánh hình 4.15 thể phần trăm công suất truyền tải nhánh so sánh với công suất truyền tải định mức Qua kết ghi nhận đƣợc qua đồ thị, nhận thấy công suất truyền nhánh có tăng lên theo gia tăng nhu cầu phụ tải Nhánh 4-6 21-22 có tƣợng tải công suất nhánh lần lƣợt tăng lên 111.5% 102.44% Lúc cần có phƣơng án xử lí q tải đƣờng dây phù hợp Có thể xử lí tốt vấn đề tăng cơng suất nhánh cách lắp đặt tụ bù tĩnh để giảm công suất truyền tải qua nhánh cách dễ dàng với chi phí thấp Điều chứng tỏ hệ thống vận hành tốt sau nâng cấp gần hai mƣơi lăm năm tới nhu cầu phụ tải tăng 50% 70 Bảng 16: Phân bố công suất đƣờng dây Hình 15: Phân bố cơng suất đƣờng dây 71 4.4 Nhận xét: Qua kết mô nhiều điều kiện hoạt động khác hệ thống trƣớc sau mở rộng phần trên, số nhận xét đƣợc rút nhƣ sau: Hệ thống sau mở rộng lƣới phƣơng pháp thêm đƣờng dây có hiệu rõ rệt chống đƣợc tình trạng nghẽn mạch xảy cho lƣới điện nhƣ tƣơng lai có gia tăng phụ tải Ngồi vấn đề chống nghẽn mạch, hệ thống điện sau mở rộng có khả nâng cao điện áp hoạt động nút phụ tải, điều giúp cho hệ thống vận hành ổn định, tránh cố sụt áp lƣới gây Từ kết mô ta thấy số đƣờng dây mở rộng thêm luận văn tƣơng đƣơng với số đƣờng dây mở rộng [22], điều cho thấy phƣơng pháp đề nghị có khả tìm vị trị cần quy hoạch để loại bỏ nghẽn mạch cực tiểu chi phí Khi mở rộng lƣới phƣơng pháp thêm đƣờng dây mới, công suất truyền tải tăng lên cao tồn lƣới, với việc cơng suất phụ tải vận hành tốt công suất phụ tải tăng 40% chứng tỏ phƣơng pháp có ƣu điểm lớn so với phƣơng pháp sử dụng Facts gia tăng phụ tải thêm 20% nhƣ 72 Chƣơng ẾT LUẬN 5.1 Các vấn đề thực đƣợc luận văn: Trong trình thực hiện, luận văn hoàn thành nhiệm vụ đặt nhƣ sau: Đã tìm hiểu đƣợc phƣơng pháp tốn hóa thành phần hệ thống điện để phục vụ nhiệm vụ mô vận hành hệ thống điện trạng thái tĩnh toán phân bố luồng công suất lƣới điện Đây vấn đề quan trong việc giải toán tối ƣu chọn sai mơ hình hệ thống điện dẫn đến việc mơ khơng xác tƣợng xuất lƣới Đã tìm hiểu đƣợc thuật tốn phân bố cơng suất ứng dụng phƣơng pháp vào giải toán phân bố công suất cụ thể Đây công cụ chủ yếu để kiểm tra điều kiện vận hành hệ thống điện Việc sử dụng công cụ mơ cách tốn hóa tất yếu khơng thể thực đánh giá mơ hình thực nguy hiểm tốn Đã tìm hiểu đƣợc vấn đề liên quan đến tối ƣu phân bố công suất lƣới điện truyền tải Qua việc tiếp cận đƣợc công cụ mô hệ thống mạnh mẽ nhƣ Matpower Matlab, công cụ mạnh mẽ mô hệ thống điện đƣợc sử dụng phục vụ tốn tối ƣu vị trí đƣờng dây truyền tải nhằm nâng cao ổn đinh điện áp chống nghẽn mạch hệ thống điện Tìm hiểu, thu thập tài liệu sử dụng thành công thông số hệ thống truyền tải 30 nút IEEE Đã thu thập đƣợc tài liệu liên quan đến mạng IEEE 30 nút từ nhiều nguồn khác thơng qua tạp chí tài tiệu thống internet Thông qua tài liệu này, hệ thống hoàn chỉnh đƣợc xây dựng nhằm phục vụ nhu cầu mô đánh giá hiệu hoạt động hệ thống nhƣ chi phí xây dựng tuyến dây mạng điện 73 Nghiên cứu áp dụng thành công phƣơng pháp Heuristic lai tốn tối ƣu vị trí đƣờng dây truyền tải nhằm nâng cao hiệu vận hành hệ thống điện với chi phí đầu tƣ thấp Đây vấn đề thực tế nhiều hệ thống điện giới nay, đặc biệt nƣớc phát triển có hệ thống điện ln tình trạng tải phát triển nóng nhu cầu phụ tải Nghiên cứu thực thi phƣơng pháp Heuristic lai tốn tối ƣu vị trí đƣờng dây truyền tải phần mềm mô Matlab Việc thực thi hồn thiện code chƣơng trình đƣợc hỗ trợ lớn từ toolbox Matlab, toolbox giúp việc mơ trở nên nhanh chóng Tuy nhiên, việc thực đƣợc lƣu đồ giải thuật cố gắng không nhỏ luận văn với mục tiêu áp dụng đƣợc cấu trúc lƣới điện khác nằm nâng cao hiêu hoạt động chƣơng trình Chƣơng trình sau hồn thành đƣợc dùng nhiều cấu hình nút khác mà thay đổi hay hiệu chỉnh thông số hệ thống 5.2 Các vấn đề chƣ thực đƣợc: Tuy đạt đƣợc nhiều kết quan trọng nhƣng luận văn không tránh khỏi số hạn chế định nhiều nguyên nhân khác Cụ thể vấn đề là: Chƣa kết hợp đƣợc nhiều phƣơng pháp khác để nâng cao hiệu vận hành lƣới điện Do hạn chế chuyên môn nhƣ khả tìm hiểu thiết bị Facts nên chƣa có điều kiện áp dụng thêm giải thuật khác vào tính tốn đánh giá hiệu hệ thống 74 5.3 Các kiến nghị hƣớng phát triển c đề tài: Qua đề tài, số kiến nghị nhƣ hƣớng phát triển đƣợc đề xuất để nâng cao hiệu hoạt động hệ thống điện nhƣ sau: Nghiên cứu thêm thiết bị Facts để áp dụng vào toán mở rộng lƣới Liên hệ điện lực địa phƣơng để có số liệu thực tế nhằm nâng cao hiệu nghiên cứu đề xuất cụ thể cho địa phƣơng vấn đề nâng cao hoạt động truyền tải điện, góp phần phát triển kinh tế đất nƣớc 75 TÀI LIỆU THAM HẢO [1] S.a farghal, M roehdy abdel aziz Generation expansion planning including the renewable energy sources IEEE transactions on power systems Vol 3, no 3, august 1988 [2] Adelino J.C Pereira a, João Tomé Saraiva b,* Generation expansion planning (GEP) a long-term approach using system dynamics and genetic algorithms (GAs) Energy 36 (2011) 5180-5199 [3] S Kannan, S Mary Raja Slochanal, and Narayana Prasad Padhy Application and Comparison of Metaheuristic Techniques to Generation Expansion Planning Problem IEEE transactions on power systems VOL 20, NO 1, FEBRUARY 2005 [4] Hooshmand R-A, Banejad M, Isazadeh G Management of power flow of transmission lines indisturbed condition susing UPFC In: Australian Universities Power Engineering Conference Australia; p.33–41, 2007 [5] H.Yazdanpanahi G.B.Gharehpetian Application of FACTS Devices in Transmission Expansion Planning to Overcome Problems of Projects Delays [6] Betelehem T Tessema Strategies for Electrical Network Expansion Master Thesis Electrical Power Engineering August 30, 2011 [7] Mitra Mirhosseini and Aliakbar Gharaveisi Transmission Network Expansion Planning with a Heuristic Approach International Journal of Electronics Engineering (2), 2010, pp 235 – 237 [8] Manuel Costeira da Rocha #1, João Tomé Saraiva #2, # DEEC – FEUP, Universidade Porto Rua Dr Roberto Frias, sn, 4200-465 Porto Portugal Multiyear Transmission Expansion Planning using Discrete Evolutionary Particle Swarm Optimization International Conference on the European Energy Market (EEM) 25-27 May 2011 • Zagreb, Croatia 76 [9] Natalia Alguacil*, Miguel Carrión, José Manuel Arroyo Transmission network expansion planning under deliberate outages International Journal of Electrical Power & Energy Systems March 26, 2009 [10] Majid Oloomi Buygi, Member, IEEE, Gerd Balzer, Hasan Modir Shanechi, Senior Member, IEEE, and Mohammad Shahidehpour, Fellow, IEEE Market-Based Transmission Expansion Planning IEEE transactions on power systems Nov 2004 [11] Rong-Ceng Leou A multi-year transmission planning under a deregulated market International Journal of Electrical Power & Energy Systems 22 January 2011 [12] Z Xu, Z.Y Dong and K.P Wong Transmission planning in a deregulated environment IEEE transactions on power systems Volume: 153, Issue: 3, 11 May 2006 [13] Lƣu Hữu Vinh Quang Áp dụng phƣơng pháp đơn hình quy hoạch phát triển hệ thống điện Tạp chí phát triển KH&CN Tập 10, Số 03-2007 [14] Éric D Taillard Parallel taboo search technique for the jobshop scheduling problem ORSA Journal on Computing Vol.6, No 2, Spring 1994 [15] J H Holland Adaptation in Natural and Artificial Systems University of Michigan 1975 [16] Kirkpatrick, S., C.D Gelatt Jr and M P Vecchi (1983) Optimization by Simulated nnealing Science 220, 4598, 671-680 [17] C Darwin On the Origin of Species by Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life London: John Murray 1st edition Retrieved on 2006-12-31, 1859 [18] Macheso Martin Simiyu State-of-the-art of transmission expansion planning: Comprehensive review Renewable and Sustainable Energy Reviews, no 23, pp 312319, 2013 [19] Hossein Seifi Electric Power System Planning 2011 77 [20] Hồ Văn Hiến Hệ thống điện truyền tải phân phối NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013, tr 151-266 [21] Power system network expansion planning using hybrid heuristic method Internet: http://erepository.uonbi.ac.ke/handle/11295/77902?show=full, 01/06/2016 [22] G A Orfanos, P S Georgilakis Transmission Expansion Planning by Enhanced Differential Evolution Users.ntua.gr/pgeorgil/Files/C76 78 ... thiểu 2.3 Giải thuật heuristic lai: Luận văn giải toán quy hoạch mở rộng mạng lƣới truyền tải sử dụng giải thuật heuristic lai (heurictic lùi- heurictic tiến) Quy hoạch truyền tải trình quy hoạch. .. phí để mở rộng đƣờng dây truyền tải tốn kém, nhƣng lâu dài mang lại hiệu kinh tế cao phƣơng pháp quy hoạch mở rộng Luận văn sử dụng giải thuật heuristic lai để giải toán quy hoạch mở rộng mạng. .. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH DƢƠNG QUY HOẠCH MỞ RỘNG MẠNG LƢỚI TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT HEURISTIC LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 1580608 Hƣớng