Xây dựng mô hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải có xét tính tổn thất sử dụng quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Xây dựng mơ hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải có xét tổn thất sử dụng quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp PHẠM THU TRÀ MY phamthutramy2511@gmail.com Ngành Kỹ thuật điện Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ THỊ MINH CHÂU Viện: Điện HÀ NỘI, 2020 ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đặt vấn đề Phát triển điện phải trước kinh tế quốc dân bước, tốn quy hoạch hệ thống điện nhiều nhà nghiên cứu, hoạch định sách quan tâm Giai đoạn năm trở lại từ 2010-2019, tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm trung bình hàng năm đạt 11%/năm Nhiều cơng trình nhà máy điện lớn vào vận hành với khởi động hàng loạt dự án lượng tái tạo Giai đoạn 2010-2019, nguồn điện Miền Bắc tăng 18,4 GW, Miền Trung tăng 5,6 GW Miền Nam tăng 12,6 GW Phụ tải nguồn điện phát triển mạnh đòi hỏi lưới điện truyền tải phải nâng cấp, xây dựng kịp thời đảm bảo giải tỏa công suất nhà máy điện cung cấp tin cậy cho phụ tải Nhìn chung, tốn mở rộng phát triển lưới điện truyền tải phức tạp, việc đưa định đa mục tiêu Do đó, để nâng cao hiệu quy hoạch, cần phối hợp thực hiệu chỉnh kết người thuật tốn máy tính Trong năm gần đây, nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học đề xuất thuật toán khác giải toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải Một số nghiên cứu sử dụng thuật tốn tối ưu tìm kiếm giải thuật di truyền (GA), tối ưu bầy đàn (PSO),… [1] Các thuật tốn có ưu điểm giải nhanh, dễ hội tụ, giải toán phức tạp khơng cho kết nghiệm tối ưu tồn cục Một phương pháp tiếng khác sử dụng phương pháp phân tách Bender (Bender decomposition) [2] Thuật toán phân tách toán quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải thành toán riêng biệt đầu tư vận hành sau sử dụng phương pháp cắt Bender để giải lặp Khả hội tụ toán phụ thuộc nhiều vào kết tìm sau lần lặp có nhiều trường hợp dẫn đến số bước lặp lớn Ngoài ra, thuật toán tối ưu cổ điển quy hoạch tuyến tính hay quy hoạch động nghiên cứu [3], [4] Tuy nhiên, tổn thất công suất chưa xem xét đến báo Trong thực tế, quy hoạch lưới điện thường sử dụng phương pháp liệt kê, dựa sở phân tích trực quan để liệt kê số phương án khả thi Phương pháp có quan hệ chặt chẽ với trình độ kinh nghiệm chuyên gia Tại Việt Nam, chương trình phát triển lưới điện Quốc gia thực theo trình tự sau Căn vào nhu cầu tiêu thụ điện; quy hoạch điện tỉnh, quy hoạch liên ngành,….; kế hoạch phát triển nguồn điện; yêu cầu kỹ thuật thiết bị; tiêu chuẩn độ tin cậy, thiết kế sơ lưới điện truyền tải toàn quốc Sau đó, chun gia thực phân tích hệ thống điện hiệu chỉnh lưới điện truyền tải thiết đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, độ tin cậy dừng trình lặp Tiêu chuẩn kinh tế sử dụng sau để tìm phương án tối ưu [5] Tuy vậy, lưới điện phát triển ngày phức tạp dẫn đến việc chuyên gia bao quát hết phương án Khi đó, sử dụng mơ hình tốn học để quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải thiết yếu Bài toán tối ưu cấu trúc hệ thống điện u cầu tính tốn đáp ứng cực tiểu hóa chi phí đầu tư vận hành tồn hệ thống điện đồng thời đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật độ tin cậy giai đoạn quy hoạch Ngồi ra, thành phần tổn thất cơng suất cần xét đến toán quy hoạch lưới điện truyền tải đáng kể đường dây dài [6] Vì vậy, nghiên cứu đề xuất thuật toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải xét tổn thất phương pháp tuyến tính hóa ngun thực hỗn hợp giúp cải thiện việc quy hoạch lưới điện, vận hành hệ thống điện cách tối ưu Mục tiêu đề tài Xuất phát từ vấn đề đặt trên, nghiên cứu xem xét vấn đề xung quanh việc quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải Mục tiêu đề tài sau: Đề xuất mơ hình toán học chi tiết cho thuật toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải nhằm cải thiện hiệu việc quy hoạch lưới điện so với phương pháp chuyên gia sử dụng thực tế - Đề xuất phương pháp tuyến tính hóa tổn thất đưa toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải xét tổn thất từ dạng quy hoạch phi tuyến dạng quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn hợp nhằm tìm nghiệm tối ưu toàn cục Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng mơ hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải dựa toán tối ưu hóa trào lưu cơng suất sử dụng phương pháp dịng điện chiều với hàm mục tiêu tối thiểu hóa đồng thời chi phí đầu tư vận hành hệ thống điện Phương pháp quy hoạch tuyến tính lựa chọn sử dụng nhằm đảm bảo tìm lời giải tối ưu nhất, tạo công cho thực thể tham gia hệ thống điện bối cảnh Việt Nam tiến tới hoàn thiện thị trường điện cạnh tranh Bên cạnh đó, yếu tố phi tuyến tích hợp tổn thất cơng suất vào tốn loại bỏ cách đề xuất phương pháp tuyến tính hóa đoạn kết hợp biến nhị phân, đưa toán từ dạng quy hoạch phi tuyến quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu, báo - khoa học liên quan đến quy hoạch, phương pháp tối ưu - Nghiên cứu thực nghiệm mô hình tốn: o Xây dựng thuật tốn mở rộng phát triển lưới điện truyền tải có xét tổn thất o Mơ hình hóa, lập trình để giải tốn mở rộng phát triển lưới điện truyền tải phần mềm MATLAB tích hợp giải tối ưu CPLEX Ý nghĩa thực tiễn đề tài Sự phát triển mạnh mẽ phụ tải nguồn điện Hệ thống điện Việt Nam địi hỏi lưới điện truyền tải phải có kế hoạch nâng cấp, mở rộng kịp thời để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Lưới điện ngày phức tạp u cầu mơ hình tốn học để quy hoạch phát triển Việc xây dựng lưới điện khơng xem xét khía cạnh tối thiểu hóa chi phí đầu tư mà cịn phải đảm bảo đồng thời việc vận hành tối ưu toàn hệ thống Do đó, đề tài nghiên cứu “Xây dựng mơ hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải có xét tổn thất sử dụng quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp” đóng góp phương pháp khác việc quy hoạch phát triển lưới điện truyền tải Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Tuy nỗ lực nhiều hạn chế việc thiếu kinh nghiệm thực tế kiến thức nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp, đánh giá để trau dồi thêm kiến thức hoàn thiện thân Em xin cảm ơn thầy, cô giáo môn Hệ thống điện Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dìu dắt, giúp đỡ em thời gian thực luận văn thạc sĩ trường Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Lê Thị Minh Châu tận tình hướng dẫn, đồng hành với em thời gian vừa qua Em mong tiếp tục nhận bảo thầy, cô để không ngừng học hỏi, mở mang kiến thức thời gian tới Tóm tắt nội dung luận văn Trong thực tế, khơng thể phủ nhận vai trị quan trọng toán quy hoạch lưới điện - mở rộng phát triển lưới điện truyền tải (TEP) phần công việc bắt buộc quy hoạch hệ thống điện nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải điện Nhiệm vụ toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải xác định cấu trúc lưới điện tối ưu theo phát triển nguồn điện phụ tải, đảm bảo cung cấp điện tin cậy cho người tiêu dùng Do tính phức tạp tốn, TEP sử dụng mơ hình AC với ràng buộc phi tuyến sử dụng dù có ưu điểm xác, sát với thực tế Bài tốn TEP sử dụng phương pháp dòng điện chiều DC (DCTEP) với số giả thiết ưa chuộng hẳn Tuy nhiên, số nghiên cứu cho thấy tổn thất yếu tố gây sai số lớn nhất, cần tích hợp vào mơ hình để cải thiện kết mơ hình DCTEP Do đó, luận văn đề xuất xây dựng mơ hình mở rộng phát triển lưới điện dựa phương pháp dịng điện chiều có xét tổn thất Phương pháp quy hoạch tuyến tính lựa chọn sử dụng nhằm đảm bảo tìm lời giải tối ưu nhất, tạo công cho thực thể tham gia hệ thống điện bối cảnh Việt Nam tiến tới hoàn thiện thị trường điện cạnh tranh Trong đó, hàm mục tiêu tốn bao gồm tối ưu hóa đồng thời chi phí đầu tư chi phí vận hành hệ thống điện mang đến phương pháp tiếp cận khác Ngoài ra, tích hợp tổn thất cơng suất vào tốn DCTEP, luận văn để xuất kỹ thuật tuyến tính hóa tổn thất cơng suất sở tuyến tính hóa đoạn kết hợp biến nhị phân, đưa toán từ dạng quy hoạch phi tuyến trở dạng quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn hợp Mơ hình xây dựng luận văn đánh giá cách áp dụng tính tốn với lưới điện nút Garver lưới điện Đông Bắc Việt Nam dựa module tính tốn lập trình phần mềm MATLAB tích hợp giải CPLEX Kết mở rộng phát triển lưới điện truyền tải đảm bảo thông số vận hành phần tử giới hạn cho phép, khắc phục tình trạng q tải giảm tổn thất cơng suất HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN MỞ RỘNG PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1.1 1.2 1.3 Tổng quan mở rộng phát triển lưới điện truyền tải 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Các phương pháp mở rộng phát triển lưới điện truyền tải Các mơ hình phân tích chế độ xác lập lưới điện 1.2.1 Mơ hình AC 1.2.2 Mơ hình DC 11 Bài toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải 12 1.3.1 Hàm mục tiêu 12 1.3.2 Các ràng buộc 14 1.4 Một số phương pháp toán học để giải toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải 16 1.4.1 Quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp 16 1.4.2 Phân rã Bender (Bender Decomposition) 18 1.4.3 Các phương pháp heuristic 20 1.5 Ưu, nhược điểm phương pháp giải 24 1.6 Quy hoạch lưới điện Việt Nam 25 1.7 Kết luận 28 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH TUYẾN TÍNH MỞ RỘNG PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI XÉT TỔN THẤT 29 2.1 Mơ hình mở rộng lưới điện truyền tải sử dụng dịng điện chiều (DCTEP) khơng xét tổn thất 29 2.1.1 Mơ hình DCTEP khơng xét tổn thất phi tuyến 29 2.1.2 Mơ hình DCTEP khơng xét tổn thất tuyến tính 31 2.2 Mơ hình mở rộng lưới điện truyền tải sử dụng dòng điện chiều (DCTEP) xét tổn thất 33 2.2.1 Ảnh hưởng tổn thất công suất 33 2.2.2 Mơ hình DCTEP xét tổn thất phi tuyến 34 2.2.3 Mơ hình DCTEP xét tổn thất phương pháp phụ tải giả tưởng 35 2.2.4 Mơ hình DCTEP xét tổn thất phương pháp tuyến tính hóa 36 2.2.5 So sánh phương pháp tích hợp tổn thất vào mơ hình DCTEP 42 2.3 Thuật tốn mở rộng phát triển lưới truyền tải đề xuất 42 2.4 Kết luận 43 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN TRÊN LƯỚI ĐIỆN MẪU VÀ LƯỚI ĐIỆN THỰC TẾ 45 3.1 Lưới điện nút Garver 45 3.2 Lưới điện Đông Bắc Việt Nam 53 3.2.1 Hiện trạng hệ thống điện 54 3.2.2 Định hướng phát triển phụ tải nguồn điện khu vực 59 3.2.3 Đánh giá sơ lưới điện khu vực 61 3.2.4 Kết mở rộng phát triển lưới điện 67 CHƯƠNG KẾT LUẬN 73 4.1 Kết luận 73 4.2 Hướng phát triển luận văn tương lai 73 PHỤ LỤC 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Tổng trở tương đương nhánh Hình 1-2 Lưu đồ thuật toán phương pháp Newton Rapshon giải tích chế độ xác lập hệ thống điện 11 Hình 1-3 Phương pháp phân rã Bender với toán đầu tư vận hành 19 Hình 1-4 Lưu đồ thuật tốn TEP sử dụng phương pháp GA 21 Hình 1-5 Quá trình phân tích quy hoạch lưới điện truyền tải QHĐ7 [28] 27 Hình 2-1 Mơ hình tuyến tính hóa tổn thất 36 Hình 3-1 Lưới điện nút Garver ban đầu 45 Hình 3-2 Lưới điện nút Garver tương lai 46 Hình 3-3 Cấu trúc lưới điện sau thực thuật toán mở rộng phát triển 47 Hình 3-4 Giá trị hàm mục tiêu thời gian tính tốn theo số lượng phân đoạn 49 Hình 3-5 Lưới điện nút Garver sau thuật tốn DCTEP đề xuất (khơng xét tổn thất) 49 Hình 3-6 Lưới điện nút Garver sau thuật tốn DCTEP đề xuất (có xét tổn thất) 50 Hình 3-7 Lưới điện nút Garver sau thuật tốn DCTEP đề xuất (khơng xét chi phí sản xuất nhà máy điện) 51 Hình 3-8 Phân vùng hệ thống điện 53 Hình 3-9 Hệ thống điện truyền tải khu vực Đơng Bắc năm 2019 57 Hình 3-10: Bản đồ lưới điện khu vực trạng 58 Hình 3-11 Trào lưu công suất lưới điện khu vực Đông Bắc 62 Hình 3-12 Hệ thống điện truyền tải đề xuất cải tạo mở rộng khu vực Đông Bắc năm 2023 69 Hình 3-13 Trào lưu công suất lưới điện Đông Bắc năm 2023 70 DANH MỤC BẢNG Bảng 3-1 Thông số tập đường dây đề xuất cải tạo 46 Bảng 3-2 Ảnh hưởng số phân đoạn tuyến tính 48 Bảng 3-3 So sánh định đầu tư trường hợp khơng xét có xét tổn thất 50 Bảng 3-4 So sánh định đầu tư trường hợp có xét khơng xét chi phí vận hành nhà máy điện 52 Bảng 3-5 Danh sách trạm biến 220kV có khu vực Đơng Bắc 55 Bảng 3-6 Danh sách đường dây 220kV có khu vực Đơng Bắc 55 Bảng 3-7 Dự báo phụ tải tỉnh khu vực Đông Bắc năm 2023 59 Bảng 3-8 Danh sách nhà máy dự kiến vận hành giai đoạn 2019-2023 khu vực Đông Bắc 59 Bảng 3-9 Cân công suất khu vực Đông Bắc 60 Bảng 3-10 Danh sách phần tử nặng tải tải 62 Bảng 3-11 Cân công suất trạm nguồn – phụ tải tỉnh khu vực Đông Bắc năm 2023 63 Bảng 3-12 Danh sách đường dây, máy biến áp đề xuất cải tạo 65 Bảng 3-13 Mang tải DZ TBA khu vực Đông Bắc năm 2023 sau mở rộng cải tạo 71 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TEP Mở rộng phát triển lưới điện truyền tải AC DC PF Xoay chiều Một chiều Phân tích chế độ xác lập OPF MINLP Tối ưu hóa trào lưu cơng suất Quy hoạch phi tuyến nguyên thực hỗn hợp MILP Quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp Bảng 3-13 Mang tải DZ TBA khu vực Đông Bắc năm 2023 sau mở rộng cải tạo Tên đường dây/TBA Số mạch P+Qj %tải Quảng Ninh 477-268 j 46% Hiệp Hòa 1265+411 j 74% Quảng Ninh - NĐ Mông Dương -2185+177 j 46% Quảng Ninh - NĐ Thăng Long 253-45 j 12% Quảng Ninh - Hiệp Hòa 1523+507 j 37% Cao Bằng - Bảo Lâm -303-59 j 49% Cao Bằng - Bắc Kạn 170+32 j 55% Bắc Kạn - Thái Nguyên 115+10 j 22% Thái Nguyên - Bắc Giang -216-54 j 71% Bắc Giang- NĐ An Khánh -332-93 j 48% NĐ An Khánh - Lạng Sơn 222+40 j 31% NĐ Phả Lại TC - Bắc Giang 404+122 j 59% NĐ Phả Lại TC - Quang Châu 201+29 j 56% NĐ Phả Lại TC - NĐ Mạo Khê -138+15 j 26% NĐ Phả Lại TC - Hải Dương 207+47 j 68% NĐ Phả Lại TC - NĐ Hải Dương -352+58 j 57% NĐ Phả Lại TC2 - Bắc Ninh 380+65 j 54% NĐ Phả Lại TC - NĐ Mạo Khê -96+15 j 18% NĐ Phả Lại TC - NĐ Hải Dương -122+27 j 40% NĐ Hải Dương - Hải Dương 2 255+44 j 41% NĐ Mạo Khê - Hải Dương 2 222+46 j 22% Hải Dương - Đồng Hòa 132+25 j 21% Gia Lộc - NĐ Hải Dương -466-95 j 30% NĐ Mạo Khê - Tràng Bạch -16+134 j 13% NĐ Sơn Động - Tràng Bạch 166-20 j 32% Tràng Bạch - Hoành Bồ -139+56 j 28% NĐ Sơn Động - Hoành Bồ 54+43 j 13% Hoành Bồ - Quảng Ninh -302+63 j 29% Quảng Ninh - Hạ Long 148+27 j 14% TBA 500kV DZ 500kV DZ 220kV 71 Tên đường dây/TBA Số mạch P+Qj %tải Quảng Ninh - NĐ Cẩm Phả 29-145 j 14% NĐ Cẩm Phả - Cộng Hòa 341+41 j 33% Cộng Hòa - Hải Hà 214+16 j 20% Hải Hà - Móng Cái 118+12 j 11% Tràng Bạch - NĐ ng Bí -215-19 j 21% NĐ ng Bí - Yên Hưng 193+29 j 19% Tràng Bạch - Vật Cách 182+15 j 29% Vật Cách - Thủy Nguyên -340-76 j 28% Thủy Nguyên - NĐ Hải Phịng -471-102 j 38% Đình Vũ - NĐ Hải Phịng -576-107 j 47% Đình Vũ - Dương Kinh 147+28 j 21% Đồng Hòa - Dương Kinh -9-4 j 1% Đồng Hòa - Vật Cách -265-45 j 21% Đồng Hòa - An Lão 164+32 j 23% Quang Châu - Hiệp Hòa 500kV 78-18 j 22% Hiệp Hòa 500kV - Hiệp Hòa 298+61 j 42% Yên Hưng - Nam Hòa 52+4 j 5% Cát Hải - Đình Vũ -82-17 j 8% Kết tính tốn trào lưu cơng suất cho thấy, điện áp mức độ mang tải TBA 500kV đường dây truyền tải 500kV-220kV lưới điện Đông Bắc nằm phạm vi cho phép theo thông tư số 25/2016/TT-BCT [13] thông tư số 30/2019/TT-BCT [38] qui định hệ thống điện truyền tải Bộ Công Thương ban hành chế độ vận hành bình thường chế độ cố N-1 Mức mang tải hầu hết TBA đường dây truyền tải 70% Các nhánh đường dây tải theo phân tích sơ ban đầu khắc phục Phả Lại – Bắc Ninh, Phả Lại – Quang Châu, Phả Lại – Bắc Giang, Phả Lại – NĐ Hải Dương,….Tổn thất công suất lưới điện Đông Bắc giảm đáng kể từ 2,51% xuống 1.03% sau mở rộng cải tạo 72 CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Bản luận văn đề xuất mơ hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải có xét tổn thất sử dụng quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn hợp Trong đó, hàm mục tiêu lựa chọn bao gồm tối ưu hóa đồng thời chi phí đầu tư chi phí vận hành hệ thống điện mang đến phương pháp tiếp cận khác việc quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải Phương pháp quy hoạch tuyến tính lựa chọn sử dụng nhằm đảm bảo tìm lời giải tối ưu nhất, tạo công cho thực thể tham gia hệ thống điện bối cảnh Việt Nam tiến tới hoàn thiện thị trường điện cạnh tranh Mục tiêu nghiên cứu đảm bảo đưa toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải dạng quy hoạch tuyến tính kĩ thuật tốn học tích hợp số yếu tố phi tuyến Do tính phức tạp tốn, mở rộng phát triển lưới điện truyền tải sử dụng mơ hình AC với ràng buộc phi tuyến sử dụng dù có ưu điểm xác, sát với thực tế Chính lí đó, luận văn đề xuất mơ hình tốn học chi tiết để giải toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải dựa theo phương pháp dòng điện chiều DC Trào lưu công suất xoay chiều AC lưới điện sử dụng để kiểm chứng lại kết mở rộng phát triển phương pháp chiều DC Bên cạnh đó, kết nghiên cứu cho thấy tổn thất làm phức tạp toán quy hoạch hệ thống điện, đặc biệt toán quy hoạch lưới điện Tuy nhiên, tổn thất công suất thường chiếm khoảng 3-5% cơng suất tồn hệ thống Do đó, cần thiết xét đến yếu tố tổn thất công suất nhằm tránh bỏ sót định đầu tư cải thiện tính xác phương pháp dịng điện chiều sử dụng Khi tích hợp tổn thất cơng suất, toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải trở thành toán quy hoạch phi tuyến, lời giải khơng cho nghiệm tối ưu tồn cục Để đảm bảo tính xác cơng định mở rộng lưới điện, luận văn đề xuất kỹ thuật tuyến tính hóa tổn thất cơng suất sở tuyến tính hóa đoạn kết hợp biến nhị phân, đưa toán từ dạng quy hoạch phi tuyến trở dạng quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp Luận văn xây dựng module tính tốn lập trình phần mềm MATLAB 2016B Bài tốn tối ưu thực thơng qua giải CPLEX 12.7.4 tích hợp vào phần mềm MATLAB để tăng hiệu tính tốn Truy cập truy xuất liệu dễ dàng quản lí qua file Excel, tăng tính khả thi sử dụng thực tế với liệu đầu vào lớn Thuật toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải đề xuất kiểm chứng lưới mẫu (lưới nút Garver) lưới thực tế (lưới điện Đông Bắc Việt Nam) cho kết khả quan Kết mở rộng phát triển lưới điện truyền tải đảm bảo thông số vận hành phần tử giới hạn cho phép, khắc phục tình trạng tải giảm tổn thất công suất 4.2 Hướng phát triển luận văn tương lai 73 Từ kết nghiên cứu đề tài, số hướng phát triển liên quan đến mở rộng phát triển lưới điện truyền tải sau: • Cải thiện độ xác mơ hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải sử dụng phương pháp dòng điện chiều (DCTEP) cách xét điện áp nút dịng cơng suất phản kháng • Xét điều kiện vận hành cố N-1 vào bải tốn tối ưu • Xét số điều kiện kĩ thuật khác như: giới hạn điện áp vận hành, ngắn mạch, ổn định,… • Xây dựng thuật tốn lựa chọn tập đường dây cải tạo • Xây dựng thuật tốn “quy hoạch khơng hối tiếc”, có đánh giá nhiều kịch rủi ro khác phát triển phụ tải, nguồn điện,… 74 PHỤ LỤC PL1: Dữ liệu phụ tải lưới nút Garver STT Tên nút 6 Pd (MW) 80 240 40 160 240 PL2: Dữ liệu máy phát lưới nút Garver STT Tên nút 6 Pg max (MW) 150 360 0 600 Pg (MW) 0 0 0 Giá chào ($/MWh) 10 20 0 30 PL3: Dữ liệu nhánh lưới nút Garver STT Nút đầu 10 11 12 13 14 15 1 1 2 2 3 4 Nút cuối 6 6 X (pu) 0,4 0,38 0,6 0,2 0,68 0,2 0,4 0,31 0,3 0,59 0,2 0,48 0,63 0,3 0,61 R (pu) 0,1 0,09 0,15 0,05 0,17 0,05 0,1 0,08 0,08 0,15 0,05 0,12 0,16 0,08 0,15 Sgh (MVA) 100 100 80 100 70 100 100 100 100 82 100 100 75 100 78 Vốn đầu tư ($) 12228400 11616980 18342600 6114200 20788280 6114200 12228400 9477010 9171300 18036890 6114200 14674080 19259730 9171300 18648310 Số mạch có 1 1 0 0 0 75 PL4: Dữ liệu phụ tải lưới Đông Bắc Việt Nam STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Tên nút DONGHOA-220 VATCACH-220 DINHVU-220 NDHPHONG-220 ANLAO-220 THUYNGUYEN-220 DUONGKINH-220 CAOBANG-220 BAOLAM-220 LANGSON-220 BACGIANG-220 QUANGCHAU-220 HIEPHOA-220 SONDONG-220 HIEPHOA220-220 NDANKHANH-220 HIEPHOA-500 TRANGBACH-220 HOANHBO-220 UONGBI-220 CAMPHA-220 QUANGNINH-220 MONGCAI-220 YENHUNG-220 HAIHA-220 HALONG-220 MAOKHE-220 CONGHOA-220 QUANGNINH-500 MONGDUONG-500 THANGLONG-500 PHALAI-220 HAIDUOG1-220 HAIDUONG2-220 GIALOC-220 NDHAIDUONG-220 THAINGUYEN-220 BACKAN-220 BACNINH-220 PHALAITC2-220 NAMHOA-220 CATHAI-220 Pd (MW) 294 256 294 150 164 130 138 133 219 506 210 1040 298 240 320 216 164 287 297 118 141 94 148 126 832 853 199 205 343 466 329 51 288 357 52 82 76 PL5: Dữ liệu máy phát lưới Đông Bắc Việt Nam STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Tên nút DONGHOA-220 VATCACH-220 DINHVU-220 NDHPHONG-220 ANLAO-220 THUYNGUYEN-220 DUONGKINH-220 CAOBANG-220 BAOLAM-220 LANGSON-220 BACGIANG-220 QUANGCHAU-220 HIEPHOA-220 SONDONG-220 HIEPHOA220-220 NDANKHANH-220 HIEPHOA-500 TRANGBACH-220 HOANHBO-220 UONGBI-220 CAMPHA-220 QUANGNINH-220 MONGCAI-220 YENHUNG-220 HAIHA-220 HALONG-220 MAOKHE-220 CONGHOA-220 QUANGNINH-500 MONGDUONG-500 THANGLONG-500 PHALAI-220 HAIDUOG1-220 HAIDUONG2-220 GIALOC-220 NDHAIDUONG-220 THAINGUYEN-220 BACKAN-220 BACNINH-220 PHALAITC2-220 NAMHOA-220 CATHAI-220 Pg max (MW) 0 1200 0 0 322 220 0 220 650 0 600 600 0 0 440 1200 2365 600 520 0 1200 0 520 0 Pg (MW) 0 460 0 0 66 0 71,5 455 0 228 228 0 0 187 693 1492 228 364 0 456 0 364 0 Giá chào (đ/MWh) 0 0,87 0 0 0,1 0,84 0 0,55 0,6 0 0,8548 0,789 0 0 0,786 0,8704 0,7 0,75 1,4585 0 0,72 0 1,4585 0 77 PL6: Dữ liệu nhánh lưới Đông Bắc Việt Nam STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Nút đầu CAOBANG-220 CAOBANG-220 BACKAN-220 THAINGUYEN-220 BACGIANG-220 NDANKHANH-220 PHALAI-220 PHALAI-220 PHALAI-220 PHALAI-220 PHALAI-220 HAIDUONG2-220 HAIDUONG2-220 DONGHOA-220 GIALOC-220 TRANGBACH-220 TRANGBACH-220 TRANGBACH-220 SONDONG-220 HOANHBO-220 QUANGNINH-500 Nút cuối BAOLAM-220 BACKAN-220 THAINGUYEN-220 BACGIANG-220 NDANKHANH-220 LANGSON-220 BACGIANG-220 QUAGCHAU-220 MAOKHE-220 HAIDUONG1-220 NDHAIDUONG-220 NDHAIDUONG-220 MAOKHE-220 HAIDUONG2-220 NDHAIDUONG-220 MAOKHE-220 SONDONG-220 HOANHBO-220 HOANHBO-220 QUANGNINH-220 QUANGNINH-220 X (pu) R (pu) 0,0738 0,0677 0,0378 0,0538 0,0525 0,0568 0,0229 0,0229 0,0192 0,0045 0,0032 0,0026 0,0018 0,0049 0,0017 0,0045 0,0056 0,0288 0,0224 0,0128 0,0242 0,0164 0,0150 0,0066 0,0119 0,0092 0,0099 0,0045 0,0045 0,0040 0,0208 0,0148 0,0122 0,0141 0,0226 0,0192 0,0008 0,0320 0,0051 0,0039 0,0023 0,0007 Chiều Sgh dài (MVA) (km) 85 78 59 62 62 67 27 27 30 24 17 14 22 26 30 50 45 35 20 219,8 219,8 368,2 219,8 252 252 252 252 368,2 219,8 219,8 219,8 368,2 219,8 560 368,2 368,2 368,2 368,2 368.2 420 Vốn đầu tư hàng năm Số mạch qui đổi có (tỉ VNĐ) 39,41 36,17 43,19 28,75 28,75 31,07 12,52 12,52 21,96 11,13 7,88 6,49 16,11 1206 25,62 5,12 36,60 32,94 25,62 14,64 51,37 Ghi MBA 78 STT 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Nút đầu QUANGNINH-500 QUANGNINH-500 QUANGNINH-220 CAMPHA-220 CAMPHA-220 HAIHA-220 MONGCAI-220 TRANGBACH-220 UONGBI-220 VATCACH-220 VATCACH-220 NDHAIPHONG-220 DINHVU-220 DINHVU-220 DONGHOA-220 DONGHOA-220 DONGHOA-220 QUAGCHAU-220 HIEPHOA-220 HIEPHOA-500 HIEPHOA-500 HIEPHOA-220 PHALAITC2-220 Nút cuối THANGLONG-500 MONGDUONG-500 HALONG-220 QUANGNINH-220 CONGHOA-220 CONGHOA-220 HAIHA-220 UONGBI-220 YENHUNG-220 TRANGBACH-220 THUYNGUYEN-220 THUYNGUYEN-220 NDHAIPHONG-220 DUONGKINH-220 DUONGKINH-220 VATCACH-220 ANLAO-220 HIEPHOA-220 HIEPHOA220-220 QUANGNINH-500 HIEPHOA-220 BACNINH-220 BACNINH-220 X (pu) R (pu) 0,0017 0,0025 0,0064 0,0192 0,0110 0,0442 0,0256 0,0109 0,0096 0,0217 0,0064 0,0058 0,0102 0,0076 0,0076 0,0083 0,0085 0,0237 0,0004 0,0157 0,0151 0,0169 0,0203 0,0002 0,0002 0,0011 0,0034 0,0013 0,0078 0,0045 0,0019 0,0017 0,0048 0,0010 0,0009 0,0015 0,0015 0,0015 0,0013 0,0017 0,0045 0,0001 0,0015 0,0006 0,0032 0,0039 Chiều Sgh dài (MVA) (km) 15 25 10 30 19 69 40 17 15 25 10 16 9 13 10 28 140 20 24 1673 1673 368,2 368,2 368,2 368,2 368,2 368,2 368,2 219,8 440,3 440,3 440,3 252 252 440,3 252 252 252 1673 630 252 252 Vốn đầu tư hàng năm Số mạch qui đổi có (tỉ VNĐ) 19,40 32,33 7,32 21,96 13,91 50,51 29,28 12,45 10,98 11,59 7,32 6,59 11,71 4,17 4,17 9,52 4,64 12,98 0,46 181,07 93,76 9,27 11,13 Ghi MBA 79 STT 45 46 47 48 49 50 51 Nút đầu PHALAITC2-220 PHALAITC2-220 GIALOC-220 YENHUNG-220 CATHAI-220 DINHVU-220 CATHAI-220 Nút cuối MAOKHE-220 NDHAIDUONG-220 HAIPHONG220-220 NAMHOA-220 NAMHOA-220 CATHAI-220 NDHPHONG-220 X (pu) R (pu) 0,0192 0,0032 0,0160 0,0115 0,0077 0,0051 0,0141 0,0040 0,0148 0,0024 0,0020 0,0014 0,0009 0,0025 Chiều Sgh dài (MVA) (km) 30 17 25 18 12 27 368,2 219,8 368,2 368,2 368,2 368,2 368,2 Vốn đầu tư hàng năm Số mạch qui đổi có (tỉ VNĐ) 21,96 7,88 18,30 13,18 8,79 5,86 19,77 Ghi 80 PL7: Giao diện lập trình modul tính tốn MATLAB 81 PL8: Giao diện tính tốn trào lưu cơng suất xoay chiều PSS/E V33 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] M Eghbal, T K Saha, and K N Hasan, “Transmission expansion planning by meta-heuristic techniques: A comparison of Shuffled Frog Leaping Algorithm, PSO and GA,” IEEE Power Energy Soc Gen Meet., pp 1–8, 2011 K Dilwali, H Gunnaasankaraan, A Viswanath, and K Mahata, “Transmission expansion planning using benders decomposition and local branching,” 2016 IEEE Power Energy Conf Illinois, PECI 2016, 2016 L Programming, “Garver: Transmission Network Estimation,” no 7, 1970 A El-Abiad, “Transmission planning using discrete dynamic optimizing,” IEEE Trans Power Appar Syst., vol PAS-92, no 4, pp 1358–1371, 1973 IEVN, “Điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 20112020 có xét đến năm 2030,” Hanoi, 2016 D Z Fitiwi, L Olmos, M Rivier, F de Cuadra, and I J Pérez-Arriaga, “Finding a representative network losses model for large-scale transmission expansion planning with renewable energy sources,” Energy, vol 101, pp 343–358, 2016 X.Wang and J.R.McDonald, Modern system planning New York, 1994 T Bách, Lưới điện hệ thống điện Hà Nội, 2007 A J.Wood and B F.Wollenberge, Power generation, operation and control Wiley D Z Fitiwi, Strategies, Methods and Tools for Solving Long-term Transmission Expansion Planning in Large-scale Power Systems 2016 H Il Son, I S Bae, D H Jeon, and J O Kim, “Transmission network expansion planning using well-beine method,” Transm Distrib Conf Expo Asia Pacific, T D Asia 2009, pp 1–4, 2009 C Rathore, P B Thote, S Kamble, R Linge, and A Marothiya, “Implementation of ABC Algorithm to Solve Simultaneous Substation Expansion and Transmission Expansion Planning,” WIECON-ECE 2017 IEEE Int WIE Conf Electr Comput Eng 2017, no December, pp 84–87, 2018 Bộ_Công_Thương, “Thông tư 25/2016/TT-BCT quy định hệ thống điện truyền tải,” Hà Nội, 2016 German Energy Agency, “dena Grid Study II.,” pp 1–615, 2010 S Dehghan and N Amjady, “Robust Transmission and Energy Storage Expansion Planning in Wind Farm-Integrated Power Systems Considering Transmission Switching,” IEEE Trans Sustain Energy, vol 7, no 2, pp 765–774, 2016 Artelys, “Artelys Knitro User’s Manual,” 2019 Bộ_Công_nghiệp, “Quyết định số 2014/QĐ-BCN Ban hành quy định tạm thời nội dung tính tốn phân tích kinh tế, tài đầu tư khung giá mua bán điện dự án nguồn điện,” 2007 T Ding, R Bo, W Gu, and H Sun, “Big-M based MIQP method for 83 [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] economic dispatch with disjoint prohibited zones,” IEEE Trans Power Syst., vol 29, no 2, pp 976–977, 2014 A J Conejo, Optimization in Engineering Sciences 2012 M V F Pereira, L M V G Pinto, S H F Cunha, and G C Oliveira, “A decomposition approach to automated generation/transmission expansion planning,” IEEE Trans Power Appar Syst., vol PAS-104, no 11, pp 3074– 3083, 1985 R Romero and A Monticelli, “EXPANSION PLANNING,” vol 9, no 1, pp 373–380, 1994 L Angeles, “Generalized Benders Decomposition 1,” vol 10, no 4, 1972 J H.Holland, “Genetic algorithm and adaptation,” 1975 I J De Silva, M J Rider, R Romero, and C A Murari, “Genetic algorithm of chu and beasley for static and multistage transmission expansion planning,” 2006 IEEE Power Eng Soc Gen Meet PES, vol 0, no 2, pp 1–7, 2006 R A Gallego, A Monticelli, and R Romero, “Transmision system expansion planning by an extended genetic algorithm,” IEE Proc Gener Transm Distrib., vol 145, no 3, pp 329–335, 1998 B Chopard and M Tomassini, “Particle swarm optimization,” Nat Comput Ser., pp 97–102, 2018 Y X Jin, H Z Cheng, J yong Yan, and L Zhang, “New discrete method for particle swarm optimization and its application in transmission network expansion planning,” Electr Power Syst Res., vol 77, no 3–4, pp 227– 233, 2007 R C Eberhart and Y Shi, “Particle swarm optimization: Developments, applications and resources,” Proc IEEE Conf Evol Comput ICEC, vol 1, no February 2001, pp 81–86, 2001 IEVN, “Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020, tầm nhìn đến 2030,” 2011 A L Motto and E D Galiana, “Network-Constrained Multiperiod Auction for a Pool-Based Electricity Market,” IEEE Power Eng Rev., vol 22, no 6, p 58, 2002 C W Acopf, F Li, S Member, R Bo, and S Member, “DCOPF-Based LMP Simulation : Algorithm ,” Power, vol 22, no 4, pp 1475–1485, 2007 X Zhang and A J Conejo, “Candidate line selection for transmission expansion planning considering long- and short-term uncertainty,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 100, no November 2017, pp 320–330, 2018 Z Wu, X Du, W Gu, X P Zhang, and J Li, “Automatic Selection Method for Candidate Lines in Transmission Expansion Planning,” IEEE Access, vol 6, no c, pp 11605–11613, 2018 N Alguacil, A L Motto, and A J Conejo, “Transmission expansion planning: A mixed-integer LP approach,” IEEE Trans Power Syst., vol 18, no 3, pp 1070–1077, 2003 H Zhang, V Vittal, G T Heydt, and J Quintero, “A Mixed-Integer Linear 84 Programming Approach Expansion Planning,” Ieee Trans Power Syst., vol 27, no 2, pp 1125–1133, 2012 [36] IEVN, “Kế hoạch đầu tư phát triển lưới truyền tải điện Quốc gia năm 2019 có xét đến năm 2023,” 2018 [37] EVN, “Quyết định số 170/QĐ-EVN việc Công bố suất vốn đầu tư xây dựng cơng trình trạm biến áp, đường dây tải điện cấp điện áp từ 110kV đến 500kV,” 2018 [38] Bộ_Công_Thương, “Thông tư 30/2019/TT-BCT sửa đổi bổ sung số điều Thông tư số 25/2016/TT-BCT ngày 30 tháng 11 năm 2016 Bộ trưởng Bộ Công thương quy định hệ thống điện truyền tải Thông tư số 39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2015 Bộ trưởng Bộ Công thươn,” Hà Nội, 2019 85 ... cứu ? ?Xây dựng mơ hình mở rộng phát triển lưới điện truyền tải có xét tổn thất sử dụng quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp? ?? đóng góp phương pháp khác việc quy hoạch phát triển lưới điện truyền. .. gia sử dụng thực tế - Đề xuất phương pháp tuyến tính hóa tổn thất đưa toán mở rộng phát triển lưới điện truyền tải xét tổn thất từ dạng quy hoạch phi tuyến dạng quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn. .. cơng suất Quy hoạch phi tuyến nguyên thực hỗn hợp MILP Quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp CHƯƠNG TỔNG QUAN MỞ RỘNG PHÁT TRIỂN LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI Quy hoạch hệ thống