Quản lý nghẽn mạch hệ thống điện có tích hợp máy phát phân tán sử dụng thiết bị FACTS

Mục tiêu cụ thễ

Thiết bị FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) là những thiết bị điện tử công suấtđượclắp đặt trên hệ thống điện với các chức năng chính là: điều khiển điện áp truyền tải, phân bốdòng công suất, giảm tổn thất. Do đó, bên cạnh việc tái điều động lại công suất tại các máy phátthì việc lắp đặt thiết bị FACTS cũng có thể được xem như mộtgiải pháp phù hợp để giải quyếtbài toán nghẽn mạch.

Tỗng quan về nghẽn mạch .1 Giới thiệu

Tải tiêu thụ là thành phần cuối cùng của hệ thống điện đóng vai trò là những noi chuyển hóa năng lượng điện thành những năng lượng khác nhằm đáp ứng nhu cầu của con người. Nhưng với việc bỏ qua ràngbuộc trênthì một số vấn đề cóthể phátsinh trên hệthốngthựcnhư: dòng công suất tối đa trên các nhánh và giới hạn của các nguồn công suất phản kháng có thể bị vi phạm. Tại một nghiên cứu liên quan khác, mộtthuậttoán lai giữathuật toán tối ưu hóasưtử và thuật toán tốiưu hóatìm kiếmMoth (LA-MM) được sử dụng để tối ưu hóa chi phí điều động lại các máy phát được đề xuất trong [10].

Nhìn chung, các phương pháp đã được sử dụng để giải quyếtcác bài toán nàythì có thể được chiarathành hai cách tiếpcậncơbản: phương pháp truyền thống và phương pháp meta-heuristic. Các phương pháp truyền thống có thể liệt kê như sau: phương pháp lập trình phi tuyến tính [15], phương pháp lập trìnhbậc hai [16], phương pháp lập trình số nguyên hỗn hợp [17], Đối với các phương pháp này, thì kết quả đầu ra của nó phụ thuộc rất nhiều vào kết quả ban đầu nên kết quả nhận đượccó thể bị kẹt ở giá trị địa phương.

Giói thiệu về thiết bị FACTS

Theo định nghĩa của IEEE, FACTS là: “Hệ thống sử dụng các thiết bị điệntử công suất và các thiết bị tĩnh khác để điều khiển một hay nhiều thông số của hệ thống đườngdây truyền tải, qua đó nâng cao khả năng điều khiển và khả năng truyền tải công suất”. Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR): là một thiết bị được mắc nối tiếp với đường dây truyền tải, có cấu tạobao gồm một điện kháng nối song song với một điện khángkhác vàđược điều khiển bằng thyristor. Mechanically Switched Compensator (MSC): Một tụ điện được đóng cắtbằng máy cắt, MSC chỉ được dùng để bù công suất phản kháng và chỉ được đóng mở vài lần trong ngày khi hệthốngthiếucông suất phản kháng hoặc tụt áp nhiều trên đườngdây.

Khả năng truyền tải công suất tác dụng của thiết bị điều khiển nối tiếp - nối tiếp hợp nhất tạo ra sự cân bằng cả dòng công suất tác dụng vàcông suất phản kháng trong các dây dẫn để tận dụng tối đa hệ thống truyền tải. Như vậy TCSCcó thể được điều khiển để làm việcở trạng thái mang tính điện kháng (g)C >1/coL) có tính dung thay đổi hoặc ởtrạng thái cảm kháng (cừC<1/coL) và tránh làm việc ở trạng thái cộng hưởng (©c =1/(0 L).

Máy phát phân tán (DG) .1 Giới thiệu

Tuy nhiên, vói mục tiêu giảm thiểu khí thải thì các nguồn máy phátphântán truyền thống đangđược thaythếbằng pin nhiên liệu, các nguồn năng lượng tái tạo như: năng lượng mặt trời và năng lượnggió. Việt Nam là một quốc gia có tiềm năng về năng lượng tái tạo khá caovới 128.000 km2 tưong đưongvới 8% diện tích lãnh thổđạttốc độ gió là trên 7 m/s, ước tính, tổng công suất tiềm năng về điện gió trên toàn lãnh thổ Việt Nam khoảng 110.000 MW. Ngoàira, các nhà sử dụng năng lượng không biết chu kỳ vận hành DG do công ty sở hữu trừ khi có một thỏathuận cam kết đơn vị giữa công ty điện lực và công ty đó.

Đốivới các nguồn DG thuộc sở hữu của các công ty tư nhân thì không có bất cứmột ràngbuộcnào liên quantới vị trí của các nguồn DG vì đó là tài sản thuộc sở hữu của công ty đó. Với mục đich nâng cao độ ổn đinh điện áp trên hệ thống và giảm tổn thất trên đường dây thì nên lựa chọn công suất máy phát DG có dung lượng 10-20% tải tiêu thụ [21].

Giới thiệu về giải thuật TLBO .1 Tổng quan về TLBO

Theo hình này, người giáoviên đầu tiên (Ta) là những người cótrình độcao nhất trong lớp vàlà người sẽ cố gắn nâng cao tấtcảtrình độ của cả lớp để đạtđến một mức độ cao hon (Mb), vì lúc này trình độ của những học sinh trong lớp đã đạt đến mức caohon nên cần cómột người giáo viên tốt hon (Tb) để đưa trình độ của cả lớp tiến lên. Trong giải thuậtTLBO, việcthunạp kiến thức của học sinh được thể hiện thông qua hai giai đoạn: giai đoạn người dạy (teacher phase) và giai đoạn người học (learner phase). Như đã trình bày trong hình 3.1, nhiệm vụ của người giáo viên làhướngdẫn và truyền đạt nhữngkiến thức của mình cho toàn bộ học sinh trongclass để nâng cao kiến thức trung bình của cả lớp dần đạt tới cấp độ của người giáo viên đó.Nhưng trong thực tế, điều này là không thể vìngười giáoviên chỉ có thểnâng cao kiến thứctrung bình của cả lớp đến một mứcđộ nào đótùy thuộc vào khảnăngtiếp thu của cả lớp.

Người giáo viên (Tị) sẽ cố gắng đưa giá trị trung bình của cả lớp (Mị) đạt đến giátrị của họ và giátrị kiến thức trung bình khi đạt đến trình độ của người giáo viên được goi là Mnew. Tại đó Tp là hệ số dạy quyết định cho sự thay đổi kiến thức của cả lớp và được lựa chọn ngẫu nhiên giữa hai giá trị 1 và 2, Tị là một hệ số ngẫu nhiên thể hiện chokhả năng tiếpthu của người học.

Hệ thống IEEE 30 nút

Đểđạt được hiệu quả kinhtế cao trong bài toán OPF thì đường dây thứ 1 (1-2)bị quá tải do một lượng lớn công suất được ưu tiên phát tại máy phát thứ 1, như được thể hiệntrong Hình 5.2 (a). Với chi phícho máy phátnày được tính toán dựa theotrích dẫn [7] với hệ số ổ = 18($/MWh) và công suất tối đa của của máy phát đượcđặt ở mức 80%so vói tổng công suất tải tại nút này. Ngoài ra, khi quan sát từ Hình 5.5 và 5.6 mặc dù thì tốc độ hội tụ của thuật toán PSO tốt hon so với các thuậtTLBOnhưng độổn định của thuật toán TLBO cao hơn so với thuậttoán PSO sau 30 lần chạy.

Khi so sánh với kịch bản trước đó, với sự có mặt của DG thì tổng chi phí của quá trình quản lý nghẽn mạch thấp hơn 2,23% so với khôngcó DG mặc dù thời gian mô phỏngởkịch bản nàycó một chút lớn hơn so với kịch bản 1. Chi phí này nhỏ hon so với chi phí đưa rabởi thuật toán PSO là 3,38%.Ngoài ra,theo Hình 5.8 và 5.9 thì thuật toán đề nghị TLBO có tốc độ hội tụ và độ ổn định cao hon so với thuậttoán so sánh. Tưong tự như kịch bản 2, với sự có mặt của TCSC thì thời gian mô phỏng cao hon so với kịchbản 1 nhưng bù lại thì tngchi phí điều động lạicủa các máy phátnhỏ hon 3,38% so vói chi phí thu được tại kịch bản 1.

So sánh với kịch bản 1, chi phí xử lý nghẽn mạch với sự tích hợp của nguồn DGthì nhỏ hơn 8,14% so với kịch bản khôngcó sự tích hợpnguồn DG nhưng bù lại thì thời gian mô phỏngởkịch bản này lớn hơn so với kịch bản trước.