(Luận văn thạc sĩ) xác định vị trí nguồn trữ năng trong hệ thống điện truyền tải sử dụng giải thuật max flow min cut cải tiến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ MINH THANH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGUỒN TRỮ NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT MAX – FLOW – MIN – CUT CẢI TIẾN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 1920623 SKC007079 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ MINH THANH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGUỒN TRỮ NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT MAX – FLOW – MIN – CUT CẢI TIẾN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 1920623 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ MINH THANH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGUỒN TRỮ NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT MAX – FLOW – MIN – CUT CẢI TIẾN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 1920623 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: LÊ MINH THANH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18/5/1983 Nơi sinh: TPHCM Quê quán: H Khoái Châu, T Hưng Yên Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Số 108 Nguyễn Trường Tộ, Tân Thành, Tân Phú (Tp Hồ Chí Minh) Điện thoại Cơ quan: Ban Quản lý dự án Điện lực miền Nam Điện thoại: 0933183579 E-mail: lmthanh2708@gmail.com AI QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Cao đẳng Điện lực TPHCM: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ năm 2006 đến năm 2010 Nơi học: Trường Cao đẳng Điện lực TPHCM Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật điện Môn thi tốt nghiệp: Thi Lý thuyết sở, Lý thuyết chun mơn Lý luận trị Đại học Hệ đào tạo: Vừa học vừa làm Thời gian đào tạo từ năm 2013-2017 Nơi học: Trường Đại học Điện lực Hà Nội Ngành học: Hệ thống điện Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Môn thi tốt nghiệp là: Thi tốt nghiệp sở ngành, thi tốt nghiệp chuyên ngành, thi tốt nghiệp thực hành thi tốt nghiệp Mác-Lenin Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2019 đến 2020 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn: Xác định vị trí nguồn trữ hệ thống điện truyền tải sử dụng giải thuật Max – Flow – Min – Cut cải tiến Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 21/11/2020 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang i Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Người hướng dẫn: PGS.TS Trương Việt Anh Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh B1 BI QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Tháng 12/2017 Đến HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang ii Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) Lê Minh Thanh HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang iii Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, giúp đỡ hướng dẫn q Thầy Cơ, tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lý khoa học – Đào tạo sau đại học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM tạo điều kiện thuận lợi cho học tập, nghiên cứu thực tốt đề tài thời gian qua Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Trương Việt Anh, Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt trình thưc luận văn tốt nghiệp Chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô tận tâm dẫn, truyền đạt kiến thức cho tơi q trình học Trường Cảm ơn bạn học viên lớp cao học Kỹ thuật điện 2019A đoàn kết, giúp đỡ suốt thời gian học tập Trường Trân trọng TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2020 Học viên Lê Minh Thanh HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang iv Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh TÓM TẮT Luận văn thể việc tìm vị trí cơng suất tối ưu cho nguồn điện trữ quy hoạch phát triển điện, bao gồm quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải quy hoạch mở rộng nguồn điện Các nguồn lượng tái tạo ngày phát triển giới để thay nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt gây nhiễm Tuy nhiên, việc phát lượng loại nguồn lượng điều khiển theo chủ ý mà phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên Để khắc phục khiếm khuyết mà lượng tái tạo gây ra, hệ thống nguồn lưu điện nghiên cứu áp dụng Phát triển nguồn trữ để lưu trữ lượng giá rẻ cung cấp ngược lại cho hệ thống điện giá cao thị trường điện vấn đề ý gần Tuy vậy, chọn vị trí thích hợp để đặt nguồn trữ thách thức lớn Một số thuật toán nghiên cứu thời gian dài để tìm vị trí phù hợp quy hoạch nguồn, thuật toán heuristic sử dụng năm gần tính linh hoạt phạm vi ứng dụng rộng rãi chúng Các phương pháp heuristic, cải thiện theo thời gian để trở thành cơng cụ tìm kiếm ngày hiệu hơn, vấn đề rơi vào cực trị địa phương q trình tìm kiếm, số lượng vịng lặp lớn áp dụng cho hệ thống điện lớn, , nhà khoa học nghiên cứu khắc phục cho thuật toán heuristic Bên cạnh đó, thuật tốn MFMC áp dụng để xác định TCSC để quản lý tắc nghẽn nhiều nhà nghiên cứu quan tâm cịn số hạn chế Thuật toán MFMC cải thiện hiệu để loại bỏ tắc nghẽn kết hợp với thuật toán heuristic báo kết mô kiểm tra để xác định vị trí cơng suất nguồn trữ hệ thống chuẩn 24 bus IEEE cho thấy tính khả thi phương pháp SUMMARY This thesis aims to exhibit of optimal location and capacity of energy storage (ES) in electricity development planning, including transmission expansion planning (TEP) and generation expansion planning (GEP) Renewable energy sources are being developed in the world in order to replace the increasingly exhausting and polluting fossil energy sources However, the energy generation of these types cannot be intentionally controlled but depends on natural conditions To support the defects that renewable energy causes, energy storage systems have been studied and applied Developing energy storage to charge cheap energy and provide HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang v Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh higher prices in the electricity market is one of the issues that have being attention recently Although choosing the proper location to place is a great challenge A number of algorithms have been researched for a long time to find suitable locations for GEP; heuristic algorithms have been used in recent years because of their flexibility and wide range The heuristic approaches, although being varied over time to become more and more effective search engines, but the problem is withheld into local extremes during searching, the number of too many loops when applied to large network systems, , are still being researched and overcome by scientists for heuristic algorithms On the other hand, the Max-FlowMin-Cut (MFMC) algorithm has been applied to determine thyristor controlled series compensation (TCSC) to manage congestion that also has been of interest to many researchers but it has some limitations The MFMC algorithm will be improved more effectively to eliminate congestion collaborate with a heuristic in the paper, and the simulation results tested to determine the position and power of ES on the 24 bus IEEE system showed the algorithm's feasibility HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang vi Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Ngọc Sang tác giả, “Xác định vị trí công xuất nguồn trữ hệ thống điệnsử dụng giải thuật Min – Cut cải tiến” Tạp chí phát triển khoa học công nghệ kỹ thuật, 3(1), tháng 2020, trang 339 - 351 [2] M Kazerooni and T J Overbye, “Incorporating the geomagnetic disturbance models into the existing power system test cases,” in 2017 IEEE Power and Energy Conference at Illinois (PECI), Feb 2017, pp 1–6, doi: 10.1109/PECI.2017.7935749 [3] C Grigg et al., “The IEEE Reliability Test System-1996 A report prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee,” IEEE Trans Power Syst., vol 14, no 3, pp 1010– 1020, 1999, doi: 10.1109/59.780914 [4] N Padmini, P Choudekar, and M Fatima, “Transmission Congestion Management of IEEE 24-Bus Test System by Optimal Placement of TCSC,” in 2018 2nd IEEE International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES), Oct 2018, pp 44–49, doi: 10.1109/ICPEICES.2018.8897421 [5] J Contreras and F F Wu, “A kernel-oriented algorithm for transmission expansion planning,” IEEE Trans Power Syst., vol 15, no 4, pp 1434–1440, 2000, doi: 10.1109/59.898124 [6] A J C Pereira and J T Saraiva, “Generation expansion planning (GEP) – A long-term approach using system dynamics and genetic algorithms (GAs),” Energy, vol 36, no 8, pp 5180–5199, Aug 2011, doi: 10.1016/j.energy.2011.06.021 [7] S Kannan, S M R Slochanal, and N P Padhy, “Application and Comparison of Metaheuristic Techniques to Generation Expansion Planning Problem,” IEEE Trans Power Syst., vol 20, no 1, pp 466–475, Feb 2005, doi: 10.1109/TPWRS.2004.840451 [8] A Bhuvanesh, S T J Christa, and S Kannan, “Electricity Generation Expansion Planning for Tamil Nadu Considering Greenhouse Gassesemission,” Asian J Res Soc Sci Humanit., vol 7, no 3, p 264, 2017, doi: 10.5958/2249-7315.2017.00170.8 [9] N E Koltsaklis and A S Dagoumas, “State-of-the-art generation expansion planning: A review,” Appl Energy, vol 230, no July, pp 563–589, Nov 2018, doi: 10.1016/j.apenergy.2018.08.087 HVTH: Lê Minh Thanh, MSHV: 1920623 Trang 54 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGUỒN TRỮ NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI SỮ DỤNG GIẢI THUẬT MAX – FLOW – MIN – CUT CẢI TIẾN DETERMINE LOCATE ENEGY SOURCES IN POWER TRANSMISSION SYSTEMS USING AN IMPROVED MFMC ALGORITHM Lê Minh Thanh Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM TÓM TẮT Phát triển nguồn trữ để lưu trữ lượng giá rẻ cung cấp ngược lại cho hệ thống điện với giá cao thị trường điện vần đề quan tâm nhiều thời gian gần Tuy nhiên, việc chọn vị trí thích hợp để đặt nguồn trữ thách thức lớn Bên cạnh đó, thuật tốn mặt cắt tối thiểu Max-Flow-Min-Cut (MFMC) áp dụng để xác định vị trí TCSC để quản lý tắc nghẽn áp dụng để xác định vị trí nhánh tắc ngẽn nhiều nhà nghiên cứu quan tâm cịn số hạn chế Thuật tốn Max-Flow-Min-Cut (MFMC), cải tthiện hiệu để loại bỏ tắc ngẽn kết hợp với thuật toán heuristic báo kết mô kiểm tra để xác định vị trí cơng suất nguồn trữ hệ thống điện chuẩn 24 bus IEEE cho thấy tính khả thi phương pháp Từ khóa: Hệ thống điện, vị trí thích hợp, nguồn trữ năng, thuật toán heuristic, thuật toán mặt cắt tối thiểu ABSTRACT Developing energy sources for cheap energy storage and back-supply for power systems at high prices in the electricity market is one of the issues that has been a lot of attention recently However, choosing the right location to place the energy source is a big challenge In addition, the Max-Flow-Min-Cut (MFMC) minimum cross-section algorithm (MFMC) applied to determine the position of the TCSC for congestion management has been applied to locate congested branch Researchers are interested, but it has some limitations Algorithm Max-Flow-Min-Cut (MFMC), will be improved more efficiently to eliminate congestion associated with the heuristic algorithm in the paper and the simulation results are tested to determine position and power The power reserve on the IEEE 24-bus standard power system shows the feasibility of the method Keywords: Electrical system, proper minimum cross section algorithm GIỚI THIỆU Quy hoạch phát triển điện nguồn trữ Trong quy hoạch phát triển hệ thống điện có nhiều vấn đề giải để đạt một nhóm mục tiêu đặt tùy theo tốn nghiên cứu, tối ưu phần quan trọng quy hoạch Có số nhóm giải pháp quy hoạch trongđó quy hoạch mở rộng nguồn (GEP) phầnquan trọng quy hoạch hệ thống điện song songvới giải pháp quy hoạch mở rộng lưới điện truyền tải location, power source, heuristic algorithm, (TEP) Xét góc độ quy hoạch dài hạn, TEP giải pháp cần thiết để giải tốn quy hoạch, khơng phải lúc TEP giải pháp tốt phát triển hệ thống nhằm mục tiêu giải tải, tắc nghẽn ổn định, độ tin cậy hệ thống điện Nhược điểm thường thấy giải pháp TEP chi phí cao đặc biệt bị giới hạn số lượng đường dây mở rộng trụ lắp lên trụ có sẵn phải đền bù giải tỏa phải xây đưởng dây Một số phương pháp tích cực hơn, tiết kiệm Luận văn Thạc sĩ sử dụng để cải thiện hệ thống tái cấu trúc mạng điện, điều khiển trào lưu công suất thiết bị FACTS khơng thể khơng kể đến nhóm giải pháp GEP với vị trí nguồn mở rộng công nghệ hiệu Tuy nhiên, phương pháp có ưu khuyết điểm phạm vi định, khơng phải phương pháp thay cho phương pháp khác Trong năm gần đây, nguồn lượng tái tạo liên kết với hệ thống điện điện gió, lượng mặt trời, … phát triển nhanh phổ cập rộng rãi số lượng lớn quốc gia giới Thời gian phát điện loại nguồn lượng không theo nhu cầu tiêu thụ điện mà theo điều kiện tự nhiên Điều dẫn đến có thời điểm nhu cầu điện thấp nguồn điện phát lên lưới điện có lúc nhu cầu phụ tải điện cao loại nguồn lại sản xuất lượng Để giải vấn đề bất hợp lý nêu trên, giải pháp sử dụng nguồn điện trữ ES, loại nguồn điện cần thiết để bơm lượng vào hệ thống điện khoảng thời gian định cần bổ sung lúc Theo nguyên lý hoạt động, ES cung cấp lượng thời gian tải đỉnh tải gây để đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định mà không cần nâng cấp hệ thống điện Ngồi ra, ES cịn nâng cao khả truyền tải hệ thống cách nâng công suất phát giúp cho hệ thống không giảm tắc nghẽn mà giảm áp lực cho nguồn điện hữu, nâng cao hiệu vận hành, nâng độ tin cậy, nâng độ dự trữ ổn định hệ thống điện Có nhiều cơng nghệ trữ sử dụng thương mại, loại batteries, loại thiết bị trữ phổ thông nay, có số loại khác chủ yếu dung môi vật liệu sản xuất điện cực Các loại trữ khác công nghệ flywheels supercapacitors sử dụng vị trí cần thiết phải ổn định cơng suất thời gian ngắn Ngoài ra, loại trữ Pumped Hydro Compressed Air thường có cơng suất lớn trữ lượng cao nên dùng hệ thống điện tích cực Mỗi loại cơng nghệ trữ phục vụ cho mục đích điều kiện cụ thể Như vậy, nhờ khả phân bố lại trào lưu công suất giảm tải cho hệ thống CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh truyền tải điện, nguồn ES giải số khiếm khuyết quan trọng phát triển nguồn lượng tái tạo sinh nêu Tuy nhiên, vấn đề đặt quy hoạch GEP nguồn ES vị trí nguồn lắp đặt đâu hệ thống lưới điện cơng suất nguồn đạt hiệu Cơ sở lý thuyết mặt cắt tối thiểu Mạng đồ thị có hướng G = (V, E), có đỉnh A khơng có cung vào gọi điểm phát, đỉnh B khơng có cung gọi đỉnh thu giá trị luồng là: Tổng luồng cung khỏi đỉnh phát tổng luồng cung vào đỉnh thu Ta gọi lát cắt (X, Y) cách phân hoạch tập đỉnh V mạng thành hai tập rời X Y, X chứa đỉnh phát A,Y chứa đỉnh thu B Khả thông qua lát cắt (X, Y) tổng tất khả thông qua cung (u, v) có u ∈X v ∈Y Lát cắt với khả thông qua nhỏ gọi lát cắt hẹp "Min cut" Định lý Ford-Fulkerson phát biểu: "Giá trị luồng cực đại mạng khả thông qua lát cắt hẹp nhất/cực tiểu" Vậy toán mặt cắt tối thiểu tốn tìm lát cắt có luồng nhỏ Thuật toán "min cut" Mechtild Stoer Frank Wagner Mechtild Stoer Frank Wagner dựa định lý Ford-Fulkerson thiết lập thuật toán xác định mặt cắt tối thiểu "min cut" để xác định lát cắt nhỏ mạng cách chia tập hợp đỉnh mạng thành hai phần riêng biệt, với trọng số lát cắt tổng trọng số cạnh mà lát cắt qua Thuật tốn Cho đồ thị vơ hướng G = (V, E), với V tập đỉnh, E tập cạnh cạnh e có trọng số dương w(e) MinimumCutPhase (G, w, a); A ← {a}; Với A ≠ V Thêm vào A đỉnh kết nối mạnh (trọng số lớn nhất), ghi bước cắt rút lại G cách cộng hai đỉnh thêm vào cuối Một tập A đỉnh đồ thị phát triển bắt đầu với đỉnh đơn tùy ý A = V Tại bước, đỉnh bên ngồi A kết nối mạnh với A (có trọng số lớn nhất) thêm vào, đỉnh thêm vào: Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Bắt đầu , với w(A,y) tổng trọng số tất cạnh A y Vào cuối bước cắt, hai đỉnh thêm vào cuối cộng lại Hai đỉnh thay đỉnh cạnh từ hai đỉnh đến đỉnh lại gán trọng số tổng trọng số hai cạnh trước Thuật tốn kết thúc chia tập hợp Đưa nút T* vào {t} thiểu (Mincut) lát cắt có trọng số nhỏ toàn bước cắt Nếu bước cắt có trọng số nhỏ lát cắt cực tiểu lát cắt cực tiểu Cụ thể sau: Tiến hành tạo lát cắt đơn giản (lát cắt nguồn {S} lát cắt tải {t}) cho cô lập lần đỉnh nguồn đỉnh tải khỏi đồ thị So sánh tổng thông lượng (Σws Σwt) Tại lát cắt có thơng lượng max(Σws Σwt) đưa đỉnh có nhánh thơng lượng lớn vào đỉnh nguồn (nếu thực lát cắt nguồn) hay vào đỉnh tải (nếu thực lắt cắt tải) Tính lại thơng lượng sau thực bước Quay lại bước Quá trình kết thúc khơng cịn đỉnh bền ngồi tập nguồn tập tải tạo thành đồ thị suy biến Từ đồ thị suy biến, tiến hành phục hồi lại đồ thị cũ giữ nguyên vị trí nhánh qua lát cắt cực tiểu No Khôi phục lại topo vẽ mặt cắt tối thiểu, tính thơng lượng Hình Lưu đồ xác định mặt cắt tối thiểu truyền thống PHƢƠNG PHÁP TOÁN HỌC Giải thuật MFMC trước việc xác định vị trí TCSC để quản lý nghẽn mạch MFMC thuật toán Ford Fulkersonđề vào năm 1950s, theo xác định lát cắt có dung lượng nhỏ đồ thị vơ hướng, từ tìm điểm thắt cổ chai đồ thị Đến năm 1997, Mechtild Stoer Frank Wagner phát triển xây dựng thành giải thuật Min-Cut sử dụngchương trình máy tính Đối với hệ thống truyền tải lưới điện, xét mơ hình điển hình từ tốn xác định vị trí TCSC để giải tắc nghẽn hệ thống truyền tải, lưu đồ giải thuậ khơng tạo kích thích nhiệt Khi nhiệt độ pin mặt trời tăng dòng bão hòa tăng theo hàm mũ Giải thuật MFMC cải tiến Như nêu, mặt cắt tối thiểu giải thuật MFMC trước mặt cắt nhỏ xét tổng công suất định mức tuyến đường dây bị tải, ưu tiên bổ sung vào mặt cắt tối thiểu Kết cuối cùng, mặt cắt tối thiểu tương ứng nút thắt cổ chai bao gồm nhánh Luận văn Thạc sĩ nhánh, nguồn tổng công suất phụ tải qua mặt cắt mà chưa xét đến phân bố công suất truyền đường dây Việc dẫn đến trình thực thi tốn xác định mục tiêu cịn thiếu sót Điển chọn đường dây mặt cắt tối thiểu để giải toán tắc nghẽn bỏ qua đường dây bị tải lại không nằm mặt cắt tối thiểu Vì vậy, báo đề xuất cải tiến giải thuật MFMC cách bổ sung tính tốn trào lưu công suất tối ưu bước lưu đồ bổ sung hệ số phụ tải điều kiện bước cắt Độ dự trữ đường dây yếu tố quan trọng đánh giá khả tải đường dây Khi xét đến khả nghẽn mạch đường dây thơng số ảnh hưởng đến độ xác thuật tốn Trong giải thuật MFMC, cơng suất định mức đường dây điều kiện để xét đưa nút vào nhóm nút tải hay nhóm nút nguồn Trong giải thuật MFMC cải tiến [1], độ trữ thêm vào để mặt cắt tối thiểu qua đường dây nghẽn mạch Điều quan trọng ảnh hưởng lớn đến khả điều phối chống nghẽn mạch cho hệ thống điện A( n x n) = =P a i,j b max,ij (2) =a i,j Khi đưa độ dự trữ vào giải thuật MFMC cải tiến, tùy theo hệ số tỷ trọng chọn lựa mà mức độ tham gia nhánh có có tỷ lệ phân bố cơng suất nhánh cao (tức công suất truyền nhánh lớn), đặc biệt i, CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh bao gồm nhánh có cơng suất truyền tải lớn nhánh Hình 2: Lưu đồ thuật tốn MFMC cải tiến Sử dụng giải thuật MFMC cải tiến xác định vị trí cơng suất ES để cực tiểu chi phí đầu tư Có nhiều phương pháp để giải toán tối ưu phương pháp toán học phương pháp metaheuristic [2]–[5], phương pháp có ưu nhược điểm việc tìm cực trị tồn cục nhanh phương pháp vấn đề nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, đặc biệt hệ thống điện lớn [6] Khi hệ thống mở rộng với số lượng nút lớn thuật tốn tối ưu cần nhiều thời gian tính tốn số lượng cá thể tăng lên làm tăng khơng gian tìm kiếm Vấn đề nhanh chóng khoanh vùng tìm kiếm cho số ứng viên tìm xuất nghẽn mạch tất đường dây tải mà Luận văn Thạc sĩ có đường dây tải mà Mặt tối thiểu thuật tốn dị tìm điểm nghẽn hệ thống truyền tải điện Nếu mặt cắt tối thiểu chứa nhánh tải nút nằm nhánh ứng viên tiềm để tham gia vào trình chỗng nghẽn mạch Áp dụng giải thuật MFMC cải tiến toán tối ưu giới hạn đáng kể khơng gian tìm kiếm giúp việc tìm cực trị tồn cục nhanh Lưu đồ giải thuật thể bước xác định vị trí cơng suất ES thể chi tiết sau:  Bước 1: Nhập thông số hệ thống IEEE 24 bus vào chương trình mơ Dựa thơng số cung cấp chương trình tính tốn số liệu  Bước 2: Chạy phân bố công suất nhánh hệ thống điện luận văn, phần mềm phân bố công suất Matpower 6.0 sử dụng tính tốn phân bố công suất cho lưới điện mô  Bước 3: Xây dựng ma trận tổng lưu lượng hệ thống điện Dựa công suất truyền tải thực tế đường dây kết hợp với công suất định mức đường truyền xác định độ dự trữ cịn lại đường dây Thơng số thêm với công suất định mức đường dây để tạo nên tổng lưu lượng khả dụng hệ thống điện  Bước 4: Tìm mặt cắt tối thiểu giải thuận MFMC cải tiến trình bày lưu đồ  Hình 4.2 Các nút liên kết với đường dây nằm mặt cắt tối thiểu trở thành cá nút tiềm Các nút N N đánh số thứ tự từ đến n Trong bước ta khỏi tạo giá trị công suất ES nhỏ lớn nối lên lưới Thông số công suất ES cung cấp nhà sản xuất Chọn nút bắt đầu tìm kiếm nút CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh  Bước 5: Nhập thông số IEEE 24 bus với công suất tải tăng 35%, Gắn ES có giá trị PES vào nút i Chạy phân bố công suất cho hệ thống  Bước 6: Kiểm tra tình trạng nghẽn đường dây nghẽn mạch Nếu có nghẽn mạch lưu kết nghẽn mạch lại tiếp tục thực bước Hệ thống không bị nghẽn mạch nghĩa chọn vị trí dung lượng ES chống nghẽn mạch đường dây Lúc nhảy sang bước 10 lưu liệu thu thoát khỏi chương trình  Bước 7: kiểm tra hết nút tiềm hệ thống chưa Nếu chưa nút vào chưa đến nút n nhảy sang bước để bắt đầu thực lại cho nút Ngược lại, hết nút nhảy sang bước để thực cho mức công suất ES  Bước 8: Tăng thứ tự nút tiềm cần gắn ES vào để thực lại trình kiểm tra nghẽn mạch với việc thực lại bước  Bước 9: Tăng công suất ES lên để thực lại việc xác định dung lượng ES  Bước 11: Kiểm tra dung lượng ES gắn so với dung lượng lớn cho phép biết trước Nếu dung lượng thực tế thấp giá trị cực đại tiếp tục thực lại trình kiểm tra tình trạng nghẽn mạch hệ thống sau gắn ES gắn ES với dung lượng Ngược lại, công suất ES lớn giá trị định mức nghĩa khơng tìm thấy giá trị dung lượng ES dãy cho phép để chống lại nghẽn mạch đường dây Gặp trường hợp chương trình lưu lại liệu ngồi Như vậy, qua lưu đồ thực xác định vị trí dung lượng xuất giá trị có dung lượng thấp dãy dung lượng cho phép vị trí phù hợp để gắn Ngược lại, dung lượng dãy cho Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh phép khơng đủ để chống nghẽn mạch ghi nhận hiệu chỉnh giá trị để tiếp tục thực lần định vị sau Việc giới hạn vị trí tiềm mà khơng qt hết nút hệ thống giúp cho việc thực thi chương trình nhanh giảm đáng kể số lượng tính tốn thực cho hệ thống lớn BEGIN Nhập thơng số mơ hình IEEE 24 bus Chạy phân bố công suất Matpower 6.0 Xây dựng ma trận cơng suất truyền dẫn cho MFMC cải tiến Hình Hệ thống 24 bus IEEE-RTS Thực thi chương trình MFMC với ma trận tổng lưu lượng Xác định N nút tiềm mặt cắt tối thiểu N1,N2, ,Nn P Nhập thông số IEEE 24 bus với cơng suất tải tăng 35% Gắn ES có giá trị P Chạy phân bố công suất cho hệ thống Khi sử dụng thuật tốn xác định vị trí dung lượng ES chống nghẽn mạch hệ thống điện đề xuất Hình 4.3, kết thu thể Bảng Kết thu giải thuật cách dị Y khơng thuật tốn Có nghẽ ES với n mạc giá trị khác vào h nút khác hệ thống N kiểm tra kết nghẽn mạch 10 Cập đường dây nhật PES, n Nút lắp ES Dung lƣợng ES (MW) 10 20 40 60 80 100 END N N N N N N N 30 50 70 90 N N N Hình 3: Lưu đồ thuật tốn MFMC Xác định vị trí cải tiến xác định cơng suất ES hệ cơng suất vị trí ES thống 24 bus IEEE [7] – [9] Bảng 1, Kết xác nhận nghẽn mạch gắn ES Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Mô hệ thống điện mẫu 24 nút So sánh MFMC truyền thống cải tiến IEEE hệ thống 24 bus IEEE Giải thuật sử dụng có tính khoa học ứng dụng cao nghiên cứu vận hành hệ thống Giả sử phụ tải hệ thống 1,35 lần so với điện chuẩn RTS liệu phụ tải Khi đó, nêu Khảo sát xác định vị trí trữ hệ thống tải nhánh 6-10 Sử dụng lưới điện với điều kiện gia tăng phụ tải giải thuật MFMC truyền thống cải tiến tương lai λ - Hướng phát triển ( =175), chúngta nhận kết mặt Với mục tiêu nâng công suất truyền tải cắt tối thiểu qua nhánh sau: hệ thống điện dựa trữ lượng, luận Phân bố công suất (bằng phầm mềm văn đưa phương pháp xác định vị trí Matpower 6.0) hệ thống dung lượng trữ dựa thuật toán Bảng sau nhận kết nhánh mặt cắt tối thiểu cải tiến nhằm chống nghẽn 8-9 8-10 mặt cắt tối thiểu theo giải mạch cho hệ thống điện truyền tải trường thuật truyền thống non tải (55% 42%), hợp phụ tải tăng lên Qua trình thực hiện, nhánh 6-10 tải 111% lại số kết luận đưa sau: bị bỏ sót Tuy nhiên, theo MFMC cải tiến nhánh tải 6-10 lại cập nhật Sử dụng hàm Matpower giải thuật mặt cắt tối thiểu, nút thắt cổ chai hệ mặt cắt tối thiểu xác định vị trí dung lượng thống cần xem xét để cải thiện hệ trữ chống tải đường dây trường hợp vận hành tăng tải tương lai thống tốt Bảng Kết so sánh HƢỚNG PHÁT TRIỂN - Kết luận Với mục tiêu nâng công suất truyền tải hệ thống điện dựa trữ lượng, luận văn đưa phương pháp xác định vị trí dung lượng trữ dựa thuật toán mặt cắt tối thiểu cải tiến nhằm chống nghẽn mạch cho hệ thống điện truyền tải trường hợp phụ tải tăng lên Qua trình thực hiện, số kết luận đưa sau: Sử dụng hàm Matpower giải thuật mặt cắt tối thiểu xác định vị trí dung lượng trữ chống tải đường dây trường hợp vận hành tăng tải tương lai Xây dựng mơ hình toán cho dung lượng trữ Xác định dung lượng trữ nút nhằm cứu nhánh khỏi tượng tải Giải thuật MFMC Kết mặt thiểu nhánh Xây dựng mơ hình tốn cho dung lượng trữ Xác định dung lượng trữ nút nhằm cứu nhánh khỏi tượng tải Mô hệ thống điện mẫu 24 nút IEEE Giải thuật sử dụng có tính khoa học ứng dụng cao nghiên cứu vận hành hệ thống điện Khảo sát xác định vị trí trữ lưới điện với điều kiện gia tăng phụ tải tương lai Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Đinh Ngọc Sang tác giả, “Xác định vị trí cơng xuất nguồn trữ hệ thống điệnsử dụng giải thuật Min – Cut cải tiến” Tạp chí phát triển khoa học cơng nghệ kỹ thuật, 3(1), tháng 2020, trang 339 - 351 J Contreras and F F Wu, “A kernel-oriented algorithm for transmission expansion planning,” IEEE Trans Power Syst., vol 15, no 4, pp 1434–1440, 2000, doi: 10.1109/59.898124 A J C Pereira and J T Saraiva, “Generation expansion planning (GEP) – A long-term approach using system dynamics and genetic algorithms (GAs),” Energy, vol 36, no 8, pp 5180–5199, Aug 2011, doi: 10.1016/j.energy.2011.06.021 S Kannan, S M R Slochanal, and N P Padhy, “Application and Comparison of Metaheuristic Techniques to Generation Expansion Planning Problem,” IEEE Trans Power Syst., vol 20, no 1, pp 466–475, Feb 2005, doi: 10.1109/TPWRS.2004.840451 A Bhuvanesh, S T J Christa, and S Kannan, “Electricity Generation Expansion Planning for Tamil Nadu Considering Greenhouse Gassesemission,” Asian J Res Soc Sci Humanit., vol 7, no 3, p 264, 2017, doi: 10.5958/2249-7315.2017.00170.8 N E Koltsaklis and A S Dagoumas, “State-of-the-art generation expansion planning: A review,” Appl Energy, vol 230, no July, pp 563–589, Nov 2018, doi: 10.1016/j.apenergy.2018.08.087 M Kazerooni and T J Overbye, “Incorporating the geomagnetic disturbance models into the existing power system test cases,” in 2017 IEEE Power and Energy Conference at Illinois (PECI), Feb 2017, pp 1–6, doi: 10.1109/PECI.2017.7935749 C Grigg et al., “The IEEE Reliability Test System-1996 A report prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee,” IEEE Trans Power Syst., vol 14, no 3, pp 1010–1020, 1999, doi: 10.1109/59.780914 N Padmini, P Choudekar, and M Fatima, “Transmission Congestion Management of IEEE 24-Bus Test System by Optimal Placement of TCSC,” in 2018 2nd IEEE International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES), Oct 2018, pp 44–49, doi: 10.1109/ICPEICES.2018.8897421 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Lê Minh Thanh Đơn vị: Ban QLDA Điện lực miền Nam Điện thoại: 0933183579 Email: lmthanh2708@gmail.com Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh ... PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ MINH THANH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGUỒN TRỮ NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT MAX – FLOW – MIN – CUT CẢI TIẾN NGÀNH:... hình lưới điện cải thiện Trên sở kết cơng trình nghiên cứu trước đạt được, đề tài ? ?Xác định vị trí nguồn trữ hệ thống điện truyền tải sử dụng giải thuật Max – Flow – Min – Cut cải tiến? ?? với mục... CHƢƠNG 4: Xác định nguồn trữ lƣới điện truyền tải IEEE 24 BUS sử dụng giải thuật MAX FLOW MIN CUT cải tiến [1] 26 4.1 Cấu hình lưới điện IEEE 24 BUS: 26 4.2 Giải thuật MFMC cải tiến