(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng phần mềm PSS ADEPT để tái cấu trúc lưới phân phối khi có sự tham gia của nhà máy điện mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TẤN PHÚC “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ÐỂ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NHÀ MÁY ÐIỆN MẶT TRỜI” NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN - 60520202 SKC005811 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU ẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TẤN PHÚC “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI” NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Luận văn Thạc sĩ Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 GVHD: PGS TS Võ Viết Cường BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TẤN PHÚC “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI” NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ VIẾT CƯỜNG Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 Luận văn Thạc sĩ HVTH: Dương Tấn Phúc GVHD: PGS TS Võ Viết Cường Trang i Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ&tên: Dương Tấn Phúc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1974 Nơi sinh: An Giang Quê quán: An Giang Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Số 73 – Đặng Thai Mai – khóm Đơng Thịnh – phường Mỹ Phước – thành phố Long Xuyên – tỉnh An Giang Điện thoại quan: 02963 218218 Điện thoại nhà riêng: 0963115789 Fax: E-mail: dtphuc74@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: từ 1993 đến 1996 Nơi học (trường, thành phố): Trường Trung Học Điện 2, Tp.Hồ Chí Minh Ngành học: Phát dẫn điện Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo: từ 2002 đến 2007 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Bách Khoa, Tp.Hồ Chí Minh Ngành học: Điện - điện tử Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: thi tốt nghiệp môn chuyên ngành (Kỹ thuật điện), thi tốt nghiệp môn sở (Kỹ thuật điện) Người hướng dẫn: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 10/2007 – 06/2017 07/2017 – đến HVTH: Dương Tấn Phúc Trang ii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Dương Tấn Phúc HVTH: Dương Tấn Phúc Trang iii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy TS Võ Viết Cường, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Điện- Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, cán phịng Đào Tạo giúp đỡ tơi nhiều suốt q trình học tập q trình hồn thành luận văn Tôi xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn cha mẹ người thân bên động viên tơi nhiều để tơi hồn thành khóa học Dương Tấn Phúc HVTH: Dương Tấn Phúc Trang iv Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường MỤC LỤC Contents LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN .iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC CÁC HÌNH ix MỤC LỤC CÁC BẢNG xi TÓM TẮT xiv ABSTRACT xv Chương GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp giải toán 1.6 Giá trị thực tiễn đề tài 1.7 Bố cục luận văn Chương LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 2.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 2.1.3 Chế độ vận hành lưới điện phân phối 2.1.4 Ứng dụng đặc điểm lưới điện phân phối để tái cấu trúc lưới điện 13 2.2 Bài toán cực tiểu hàm tổn thất lượng 14 HVTH: Dương Tấn Phúc Trang v Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường 2.3 Tái cấu hình lưới điện phân phối 16 2.3.1 Phương pháp Heuristic 16 2.3.2 Phương pháp tối ưu kiến – Ant Colony Optimization Method 17 2.3.3 Các phương pháp tối ưu khác 18 2.4 Các toán tái cấu trúc lưới điện phân phối góc độ vận hành 20 2.5 Các phương pháp áp dụng 23 2.5.1 Giải thuật Merlin Back – kỹ thuật vịng kín 24 2.5.2 Các giải thuật túy dựa heuristics 25 2.5.3 Giải thuật Civanlar cộng – kỹ thuật đổi nhánh 25 2.6 Hướng nghiên cứu luận văn 28 Chương 30 NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI 30 3.1 Năng lượng tái tạo 30 3.2 Năng lượng gió 30 3.2.1 Năng lượng mặt trời 34 3.2.2 Thủy lượng thủy triều 37 3.2.3 Năng lượng sinh khối 40 3.3 Tế bào quang điện 42 3.3.1 Đặc tính tế bào quang điện 43 3.3.2 Các pin quang điện dãy pin quang điện 44 3.3.3 Các loại tế bào quang điện 45 3.4 Các ứng dụng chủ yếu PV 47 3.5 Pin NLMT phương trình toán pin NLMT 47 3.5.1 Phương trình tương đương pin NLMT 47 3.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến pin NLMT 48 3.5.3 Phương trình tương đương pin NLMT 49 3.6 Hòa đồng hai máy phát 52 HVTH: Dương Tấn Phúc Trang vi Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường 3.6.1 Hòa đồng 52 3.6.2 Phân tích điều kiện hịa 54 3.6.2.1 Điều kiện điện áp 54 3.6.2.2 Điều kiện tần số không thoả mãn 55 3.7 Các nghiên cứu khoa học liên quan 58 3.7.1 Điều khiển công suất tác dụng P công suất phản kháng Q kết nối nguồn lương mặt trời vào lưới điện [19] 58 3.7.2 Điều chỉnh chỉnh công suất phản kháng điều khiển hệ số công suất kết nối hệ thống lượng mặt trời với lưới điện [20] 60 Chương 63 TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 63 SỬ DỤNG PSS/ADEPT CHO ĐIỆN LỰC TỊNH BIÊN 63 4.1 Giới thiệu lưới điện phân phối Tịnh Biên 63 4.2 PSS/ADEPT mô hệ thống điện 64 4.2.1 Giới thiệu 64 4.2.2 Ứng dụng PSS/ADEPT chạy phân bố cơng suất tái cấu hình lưới 66 4.3 Tính tốn phân bố cơng suất cho lưới điện Tịnh Biên dựa PSS/ADEPT 71 4.3.1 Khi tính tốn tổn thất cho lưới điện 71 4.3.2 Tính tốn xác định vị trí dừng tối ưu (TOPO) 73 4.4 Kết chạy phân bố công suất cho lưới có xét đến nhà máy điện mặt trời 74 4.4.1 Khi công suất nhà máy điện mặt trời MW 75 4.4.1.1 Khi chạy phân bố cơng suất cho cấu hình 75 4.4.1.2 Khi chạy phân bố cơng suất cho cấu hình lưới tái cấu trúc lưới 75 4.4.2 Khi công suất nhà máy điện mặt trời MW 76 4.4.2.1 Khi chạy phân bố công suất cho cấu hình 76 4.4.2.2 Khi chạy phân bố công suất cho cấu hình lưới tái cấu trúc lưới 77 4.5 Nhận xét 77 HVTH: Dương Tấn Phúc Trang vii Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường 15 D1/125.39 1/125.23 1/125.39 16 H1010660 1/125.39 HT_10660 17 H1010640 1/125.23 HT_10640 18 H1010600 1/125.10 HT_10600 19 H10A0600 1/125.10 HT_A0600 20 H1010590 1/125.4 HT_10590 21 H1010580 1/125.1 HT_10580 450 H1010740 1/189 HT_10740 451 H10A0740 1/189 HT_A0740 452 H1010700 1/149 HT_10700 453 H1010680 1/128 HT_10680 454 H10A0680 1/128 HT_A0680 455 H1010670 1/127 HT_10670 456 H10A0670 1/127 HT_A0670 457 Dnoi1 SA104500 NODE5 458 Line4 NODE5 1_C 459 Bảng 0.11 Kết phân bố công suất lưới điện công suất điện mặt trời MW Power Flow Details Loss-Solar5MW-NoTopo Current: Amps Voltage: 120 ndV LN Power: Watts, vars HVTH: Dương Tấn Phúc Luận văn Thạc sĩ Stt Name GVHD: PGS TS Võ Viết Cường 1st Node 2nd Node D481 XT2 SA104500 1.R1_118.1 SA104500 1/118.1 D1_118.1 1/118.1 1/118 D1_123B 1/118 1/123B DA105000 1/123B 1/123B.1 D1_125 1/123B 1/125 D1/125.1 1/125 1/125.1 D1/125.4 1/125.1 1/125.4 D1/125.10 1/125.4 1/125.10 10 DA105400 1/125.10 1/125.20 11 D1/125.22 1/125.20 1/125.22 12 D1/125.22.3 1/125.22 1/125.22.3 13 T1010620 1/125.22.3 HT_10620 14 D1/125.23 1/125.22 1/125.23 15 D1/125.39 1/125.23 1/125.39 16 H1010660 1/125.39 HT_10660 17 H1010640 1/125.23 HT_10640 18 H1010600 1/125.10 HT_10600 19 H10A0600 1/125.10 HT_A0600 20 H1010590 1/125.4 HT_10590 450 H1011955 1/292.26 HT_11955 HVTH: Dương Tấn Phúc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường 451 H10A1955 1/292.26 HT_A1955 452 H1011940 VA292.23 HT_11940 453 H1011930 1/292.19 HT_11930 454 DA225800 1/292.19B 1/292.19B.2 455 DA225900 1/292.19B.2 1/292.19B.17 456 H1011935 VA292.19B.17 HT_11935 457 H1011933 1/292.19B.2 HT_11933 458 C1011920 1/292.10 HT_11920 Bảng 0.12 Kết phân bố công suất lưới điện công suất mặt trời MW có tái cấu trúc lưới điện System Base kVA: Power Flow Details Loss-Solar5MW-Topo Stt Current: Amps Voltage: 120 ndV LN Power: Watts, vars Name 1st Node 2nd Node D481 XT2 SA104500 1.R1_118.1 SA104500 1/118.1 D1_118.1 1/118.1 1/118 D1_123B 1/118 1/123B DA105000 D1_ 125 HVTH: Dương Tấn Phúc 1/123B 1/123B.1 1/123B 1/125 Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường D1/125.1 1/125 1/125.1 D1/125.4 1/125.1 1/125.4 D1/125.10 1/125.4 1/125.10 10 DA105400 1/125.10 1/125.20 11 D1/125.22 1/125.20 1/125.22 12 D1/125.22.3 1/125.22 1/125.22.3 13 T1010620 1/125.22.3 HT_10620 14 D1/125.23 1/125.22 1/125.23 15 D1/125.39 1/125.23 1/125.39 16 H1010660 1/125.39 HT_10660 17 H1010640 1/125.23 HT_10640 18 H1010600 1/125.10 HT_10600 19 H10A0600 1/125.10 HT_A0600 20 H1010590 1/125.4 HT_10590 21 H1010580 1/125.1 HT_10580 450 H1010740 1/189 HT_10740 451 H10A0740 1/189 HT_A0740 452 H1010700 1/149 HT_10700 453 H1010680 1/128 HT_10680 454 H10A0680 1/128 HT_A0680 455 H1010670 1/127 HT_10670 456 H10A0670 1/127 HT_A0670 457 Dnoi1 SA104500 NODE5 458 Line4 NODE5 1_C HVTH: Dương Tấn Phúc Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường TÀI LIỆU TRÍCH DẪN [1] D Jiang and R Baidick, “Optimal electric distribution system switch reconfiguration and capacitor control,” IEEE Trans Power Syst., vol 11, no 2, pp 890–897, 1996 [2] Y Jeon and J Kim, “Network reconfiguration in radial distribution system using simulated annealing and tabu search,” IEEE Power Eng Soc Winter Meet., vol 00, no i, pp 0–4, 2000 [3] R E Lee and C L Brooks, “A Method and Its Application to Evaluate Automated Distribution Control,” IEEE Trans Power Deliv., vol 3, no 3, pp 1232–1240, 1988 [4] C C Liu, S Jae Lee, and S S Venkata, “An expert system operational aid for restoration and loss reduction of distribution systems,” Power Syst Restor Methodol Implement Strateg., vol 3, no 2, pp 584–590, 2000 [5] for M A Y. ; E E M. ; N Y H. ; A D Avedikian, “A Heuristic Algorithm Electric Distribution Networks Optimal Feeder Configuration Using Geographic Information System,” vol 17, no 4, pp 1232–1237, 2002 [6] R P Broadwater, A H Khan, H E Shaalan, and R E Lee, “Time varying load analysis to reduce distribution losses through reconfiguration,” IEEE Trans Power Deliv., vol 8, no 1, pp 294–300, 1993 [7] C A Castro and A A Watanabe, “An efficient reconfiguration algorithm for loss reduction of distribution systems,” Electr Power Syst Res., vol 19, no 2, pp 137–144, 1990 [8] H.-C Chang and C.-C Kuo, “Network reconfiguration in distribution systems using simulated annealing,” Electr Power Syst Res., vol 29, no 3, pp 227–238, 1994 [9] IEEE C S Chen and M Y Cho, “Energy loss reduction by critical switches,” HVTH: Dương Tấn Phúc Trang Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường Trans Power Deliv., vol 8, no 3, pp 1246–1253, 1993 [10] C S and N Y C Chen, “Determination of Critical Switches in Distribution System,” PWRD, vol 7, no 3, pp 1443–1449, 1992 [11] Q Zhou, D Shirmohammadi, and W H E Lin, “Distribution feeder reconfiguration for operation cost reduction,” IEEE Trans Power Syst., vol 12, no 2, pp 730–735, 1997 [12] J H Choi and J C Kim, “Network reconfiguration at the power distribution system with dispersed generations for loss reduction,” 2000 IEEE Power Eng Soc Conf Proc., vol 4, no c, pp 2363–2367, 2000 [13] S Civanlar, J J Grainger, H Yin, and S S H Lee, “Distribution Feeder Reconfiguration for Loss Reduction,” IEEE Trans Power Deliv., vol 3, no 3, pp 1217–1223, 1988 [14] J Y Fan, L Zhang, and J D McDonald, “Distribution network reconfiguration: Single loop optimization,” IEEE Trans Power Syst., vol 11, no 3, pp 1643–1647, 1996 [15] M H Haque, “Improvement of Power Delivery Efficiency of Distribution Systems Through Loss Reduction,” vol 00, no c, pp 2739–2744, 2000 [16] Y Hsu and H Kuo, “A heuristic based fuzzy reasoning approach for distribution system service restoration,” Power Deliv IEEE Trans., vol 9, no 2, pp 948–953, 1994 [17] Y.-Y Hsu, J.-H Yi, S S Liu, Y W Chen, H C Feng, and Y M Lee, “Transformer and feeder load balancing using a heuristic search approach,” Power Syst IEEE Trans., vol 8, no 1, pp 184–190, 1993 [18] V Borozan, “Minimum loss reconfiguration of unbalanced distribution networks,” IEEE Power Eng Rev., vol 17, no 1, p 64, 1997 [19] T C Binh, T Mai, N M Dung, P Q An, P D Truc, and N H Phuc, “Active and Reactive Power Controller for Single-Phase Grid- Connected Photovoltaic HVTH: Dương Tấn Phúc Trang Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS TS Võ Viết Cường Systems,” 1st Reg Work New/Renewable Energy AUN/SEED-Net, no I, 2009 [20] L Hassaine, E Olias, J Quintero, and M Haddadi, “Digital power factor control and reactive power regulation for grid-connected photovoltaic inverter,” Renew Energy, vol 34, no 1, pp 315–321, 2009 [1] Nguyễn Hữu Phúc, Đặng Tuấn Anh Giáo trình tập huấn sử dụng phần mềm phân tích tính tốn lưới điện PSS/ADEPT Trường Đại học Bách KhoaCông ty Điện lực 2, 2007 [2] Trần Bách Lưới điện & Hệ Thống điện, Tập 1,2,3, In lần thứ Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2007 [3] Nguyễn Tùng Linh Xây dựng thuật tốn trí tuệ nhân tạo cho toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Luận án tiến sĩ, 2018 [4] Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN); Công bố thông tin kế hoạch năm 2016-2020 EVN, pp.04, 03/2018 [5] Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN); Công bố Kế hoạch SXKD ĐTPT năm 2018 EVN, pp.01, 03/2018 [6] Nguyễn Thanh Thuận Tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu Luận án tiến sĩ, 2017 [7] Phạm Thị Lệ Nghiên cứu số giải pháp giảm tổn thất điện Điện lực thành phố Vĩnh Long Luận Văn Thạc Sỹ, 2015 [8] Nguyễn Phước Lộc Tối ưu hóa vị trí thiết bị bù mạng phân phối Luận Văn Thạc Sỹ, 2014 [9] Phạm Thị Hồng Anh Nâng cao chất lượng điện lưới điện phân phối theo phương pháp tái cấu trúc lưới Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, số 128(14):4348, 2014 [10] Bùi Đỗ Quốc Huy Nghiên cứu tính toán phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Sơn Trà Luận Văn Thạc Sỹ, 2011 HVTH: Dương Tấn Phúc Trang ... MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TẤN PHÚC ? ?ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ ADEPT ĐỂ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI” NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Luận văn Thạc sĩ Tp.Hồ... PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯƠNG TẤN PHÚC ? ?ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ ADEPT ĐỂ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI” NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hướng... hình lưới điện phân phối nhằm tổn thất điện bé - Chương 3: Nhà máy lượng mặt trời kết nối lưới phân phối - Chương 4: Áp dụng tái cấu trúc lưới điện phân phối có xét đến nhà máy điện mặt trời dựa