III. Tớnh cấp thiết của đề tài
3.1.1 Giới thiệu chung
Để xõy dựng biểu đồ phụ tải ta phải tiến hành nghiờn cứu phụ tải. Nghiờn cứu phụ tải là thu thập thụng tin cần thiết về khỏch hàng sử dụng điện năng với mục đớch hiểu rừ từng loại phụ tải của hệ thống. Từ đú đƣa ra một cỏch chi tiết cỏc biểu đồ phụ tải của cỏc thành phần phụ tải theo cỏc ngành, cỏc thành phần kinh tế, cỏc ngành con trong cỏc ngành lớn, theo cỏc khỏch hàng sử dụng điện trong mỗi ngành nhỏ và theo cụng nghệ sử dụng cuối cựng. Điều này cú nghĩa là cỏc dữ liệu theo khoảng thời gian phải đƣợc thu thập tại cỏc hộ sử dụng và cỏc cấp phõn loại khỏch hàng.
Trong luận văn dựng phƣơng phỏp nghiờn cứu phụ tải tiến hành từ cỏc khỏch hàng đến cỏc ngành, bắt đầu bằng việc xõy dựng cỏc biểu đồ phụ tải trung bỡnh ngày của cỏc khỏch hàng sử dụng cuối cựng, tiếp theo tổng hợp cỏc ngành nhỏ và cỏc ngành lớn thành biểu đồ phụ tải hệ thống.
Thụng thƣờng, trong thực tế phổ biến là xõy dựng biểu đồ phụ tải ở dạng “phụ tải trong chế độ vận hành bỡnh thƣờng” ở đú tất cả cỏc điểm số liệu là đƣợc chuẩn hoỏ bởi một vài hệ số sử dụng nhƣ cụng suất cực đại, điện năng tiờu thụ cả năm. Hệ thống điện miền Bắc (trong đú cú hệ thống điện thị xó Từ Sơn) luụn thiếu nguồn trầm trọng vào giai đoạn hố từ thỏng 5 đến thỏng 7 hàng năm. Do đú để đỏnh giỏ chớnh xỏc cơ cấu thành phần phụ tải đỉnh nhằm san bằng đồ thị phụ tải, luận văn thu thập thụng tin phụ tải của thị xó Từ Sơn - Bắc Ninh trong một ngày bỡnh thƣờng của thỏng 05 năm 2014 là thỏng cú điện thƣơng phẩm cao nhất năm 2014 của thị xó Từ Sơn - Bắc Ninh.
3.1.2 Cỏc bước tiến hành nghiờn cứu phụ tải
Bƣớc 1: Lựa chọn khỏch hàng - thiết kế mẫu Bƣớc 2: Lựa chọn cụng tơ
Bƣớc 3: Thực hiện khảo sỏt khỏch hàng, thu thập số liệu
Bƣớc 4: Xõy dựng biểu đồ phụ tải của từng ngành, từng thành phần kinh tế Bƣớc 5: Xõy dựng biểu đồ phụ tải hệ thống
Hoạt động nghiờn cứu phụ tải đũi hỏi dữ liệu lớn. Mục tiờu quan trọng của nghiờn cứu phụ tải là cung cấp đầy đủ biểu đồ phụ tải hệ thống từ cỏc ngành con và cỏc hộ sử dụng cuối cựng. Trong nghiờn cứu phụ tải khỏch hàng, nghiờn cứu khảo sỏt thị trƣờng là đƣợc sử dụng để thu đƣợc thụng tin về cỏc thiết bị sử dụng, cụng nghệ của thiết bị và những mẫu sử dụng cuối cựng.
Số liệu nghiờn cứu khảo sỏt thị trƣờng cho nghiờn cứu phụ tải đƣợc thực hiện khi chia lẻ biểu đồ hệ thống theo cỏc loại phụ tải cuối cựng đƣợc yờu cầu. Việc thu thập cỏc thụng tin sử dụng cuối cựng qua khảo sỏt nghiờn cứu thị trƣờng cú thể thay cho kiểu thu thập tƣơng tự bằng cỏc bộ truyền dữ liệu hoặc cỏc thiết bị giỏm sỏt khỏc.
Sự chớnh xỏc của cỏc thụng tin về sử dụng cuối cựng đƣợc thu thập qua khỏch hàng khảo sỏt nghiờn cứu phụ thuộc nhiều vào mức độ thiết kế mẫu. Số liệu thống kờ kộm tin cậy cú thể đƣa ra kết quả cú độ chớnh xỏc khụng cao. Quỏ trỡnh thiết kế mẫu cho nghiờn cứu phụ tải thụng thƣờng đƣợc thiết lập chi tiết, rừ ràng. Mục tiờu của nghiờn cứu phụ tải là xỏc định số lƣợng, yờu cầu chớnh xỏc, đặc tớnh mẫu.
Trong nghiờn cứu phụ tải thiết kế mẫu thƣờng là trờn cơ sở phõn tớch sự thay đổi của số lƣợng biểu đồ phụ tải chủ yếu. Tiếp cận phõn lớp mẫu đầu tiờn thiết lập số lƣợng cỏc lớp trờn cơ sở cỏc ngành và cỏc ngành con. Sự thay đổi tiờu thụ điện hàng năm của cỏc ngành con và sai số tƣơng ứng xỏc định kớch cỡ thực tế cuối cựng của mẫu.
Trong thời gian nghiờn cứu phụ tải, biểu đồ phụ tải trung bỡnh của ngành và cỏc ngành con đƣợc xõy dựng bởi cỏc số liệu trung bỡnh theo khoảng thời gian của phụ tải thuộc về cỏc ngành hoặc cỏc ngành con giống nhau.
Biểu đồ phụ tải trung bỡnh của ngành (hoặc cỏc ngành con) đƣợc tiờu chuẩn húa bởi một số lƣợng biểu đồ phụ tải chẳng hạn nhƣ tiờu thụ điện hàng năm, cụng suất đỉnh hằng năm, cụng suất cực đại trung bỡnh ...
Số liệu nghiờn cứu phụ tải thụng thƣờng đƣợc thu thập bằng việc lắp đặt cỏc thiết bị đo đếm theo thời gian và thực hiện cỏc khảo sỏt điều tra khỏch hàng. Thu thập, quản lý và xử lý số liệu đúng một vai trũ quan trọng trong việc xỏc định chất lƣợng số liệu.
3.1.3 Soạn thảo và phờ chuẩn số liệu
Tất cả cỏc kết quả phải đƣợc đảm bảo sai số cho phộp của mỏy múc và con ngƣời để sử dụng cho phõn tớch. Cỏc kiểm tra phờ chuẩn số liệu cú thể truy cập cỏc sai số này nếu những ảnh hƣởng của chỳng là khụng quan trọng. Những đặc tớnh kỹ thuật phải đƣợc sử dụng cho soạn thảo và phờ chuẩn số liệu.
Phờ chuẩn số liệu là mục đớch đặc biệt cần thiết lập: dữ liệu đầy đủ và chớnh xỏc. Hai dạng kỹ thuật phổ biến cho phờ chuẩn số liệu là giỏc quan và giải tớch.
Kỹ thuật giỏc quan bao gồm điều tra quan sỏt cỏc dữ liệu bằng việc nhận dạng cỏc dữ liệu khụng bỡnh thƣờng và cỏc chuỗi dữ liệu bị lỗi. Đồ thị số liệu đƣợc vẽ để nhận ra bất kỳ cỏc vần đề trong số liệu vớ dụ nhu cầu phụ tải cao hoặc thấp khụng bỡnh thƣờng, nhầm chu kỳ, nhầm số liệu... điều tra quan sỏt cung cấp cơ sở chi tiết hơn đỏnh giỏ phõn tớch số liệu. Kỹ thuật giải tớch làm hợp lý số liệu là ngay thẳng hơn và cỏc sai số dữ liệu nhận dạng đặc biệt hơn.
Cỏc ứng dụng giải tớch cú thể đƣợc sử dụng để đỏnh giỏ quy mụ của số liệu nhầm lẫn. Cả hai ứng dụng giải tớch và quan sỏt (trỡnh bày đồ thị) cú thể đƣợc sử dụng để xỏc định vị trớ của số liệu bị nhầm lẫn.
Số liệu theo khoảng thời gian cú thể đƣợc sử dụng để đỏnh giỏ tổng tiờu thụ điện của khỏch hàng với khoảng thời gian ghi số liệu. Giỏ trị đỏnh giỏ của tiờu thụ
điện này sau đú cú thể đƣợc so sỏnh với tiờu thụ điện thực tế của khỏch hàng với cỏc kỳ giống nhau, cú thể đạt đƣợc từ cỏc bảng hoỏ đơn. Nếu hai kiểu số liệu cỏc kỳ giống nhau là khụng thể cú đƣợc, sự so sỏnh trờn cơ sở tiờu thụ trung bỡnh hàng ngày cú thể đƣợc sử dụng nhƣ một phƣơng phỏp khỏc.
Sự chớnh xỏc của đỏnh giỏ tiờu thụ điện từ số liệu theo khoảng thời gian phụ thuộc lớn vào chớnh điểm của số liệu vớ dụ sự chớnh xỏc đỏnh giỏ tiờu thụ điện từ số liệu với khoảng thời gian dài sẽ ớt quan trọng hơn với cỏc khoảng thời gian ngắn hơn.
Sự chớnh xỏc của số liệu cũng cú thể đƣợc kiểm tra bằng việc ƣớc lƣợng cỏc thụng số biểu đồ phụ tải quan trọng vớ dụ cụng suất đỉnh, cụng suất trung bỡnh, cụng suất cực tiểu, độ lệch tiờu chuẩn của cụng suất trung bỡnh và hệ số phụ tải trung bỡnh. Những thụng số này của khỏch hàng là đƣợc so với cỏc giỏ trị tƣơng tự cho cỏc khỏch hàng khỏc cựng ngành.
Soạn thảo số liệu liờn quan đến loại trừ cỏc sai số của bộ dữ liệu. Xõy dựng lại số liệu và thay thế hầu nhƣ đƣợc sử dụng phổ biến để đƣa ra sai số từ dữ liệu. Cỏc sai số cú thể đƣợc cho phộp trong số liệu nếu cỏc ảnh hƣởng là khụng quan trọng.
Cỏc kỹ thuật xõy dựng lại bộ dữ liệu đƣợc sử dụng để thay thế cỏc số liệu nhầm lẫn. Cỏc giỏ trị trung bỡnh và lõn cận gần nhất thƣờng đƣợc sử dụng để thay thế cỏc số liệu bị lỗi.
Tất cả cỏc giỏ trị bị lỗi với một khoảng thời gian ghi chộp cú thể đƣợc thay thế giỏ trị trung bỡnh với một chu kỳ giống nhau. Cỏc giỏ trị lỗi thay phiờn nhau cho một chu kỳ cú thể đƣợc thay thế bằng cỏc giỏ trị với chu kỳ tƣơng tự ở ngày hụm trƣớc hoặc ngày tiếp theo (giỏ trị lõn cận).
3.2 Phƣơng phỏp phõn tớch cơ cấu thành phần phụ tải đỉnh trong ĐTPT của HTĐ dựa trờn cơ sở những đặc trƣng cơ bản của cỏc ĐTPT thành phần HTĐ dựa trờn cơ sở những đặc trƣng cơ bản của cỏc ĐTPT thành phần
Tỏc động nhằm biến đổi san bằng đồ thị phụ tải hệ thống là một trong cỏc mục tiờu chớnh của DSM. Vấn đề đặt ra là phải cú một cơ sở và định hƣớng cụ thể
để lựa chọn và thực hiện cỏc chƣơng trỡnh này. Một cỏch trực tiếp là phải phõn tớch đƣợc cơ cấu thành phần cỏc phụ tải tham gia vào phụ tải hệ thống.
Để phõn tớch cơ cấu cỏc thành phần phụ tải trong đồ thị phụ tải ngày của hệ thống điện cú thể dựng cỏc phương phỏp sau:
Đặt đồng hồ tự ghi (Cỏc cụng tơ điện tử) tại tất cả cỏc nỳt phụ tải của hệ
thống. Đồng thời, xõy dựng mạng lƣới truy cập truyền dẫn thụng tin nhằm thu thập
và tổng hợp số liệu phụ tải ghi đƣợc, từ đú xõy dựng đồ thị phụ tải của hệ thống.
Phƣơng phỏp này cú ƣu điểm là đo và ghi lại chớnh xỏc phụ tải tại cỏc thời điểm.
Song trong thực tế nƣớc ta hiện nay, việc thực hiện phƣơng phỏp này là khụng thực
hiện đƣợc do lƣợng vốn để lắp đặt hệ thống lớn. Mặt khỏc, tại cỏc nỳt lớn, việc phõn
biệt ranh giới giữa cỏc loại hộ tiờu thụ rất tƣơng đối nờn số liệu đem vào phõn tớch
sẽ khụng đủ tin cậy. Một nhƣợc điểm nữa cú thể thấy là khi hệ thống truy cập thụng
tin bị sự cố hoặc bị lỗi thỡ toàn bộ số liệu sẽ bị phỏ huỷ, toàn bộ số liệu nghiờn cứu
sẽ bị mất.
Phƣơng phỏp so sỏnh đối chiếu: Khụng xột đƣợc đặc điểm riờng của cỏc phụ tải và cỏc ảnh hƣởng khỏch quan nờn độ tin cậy thấp.
Phƣơng phỏp phõn tớch cơ cấu thành phần phụ tải của đồ thị phụ tải hệ thống nhằm tớnh toỏn và chỉ ra tỷ lệ nhu cầu cụng suất tham gia của cỏc khu vực phụ tải điển hỡnh vào đồ thị phụ tải ngày của hệ thống. Đồ thị phụ tải hệ thống đƣợc xõy dựng từ việc tổng hợp cỏc số liệu của cỏc đồ thị phụ tải điển hỡnh thành phần.
3.3 Nội dung phƣơng phỏp
3.3.1 Phương phỏp luận
Phƣơng phỏp phõn tớch cơ cấu thành phần phụ tải là kết hợp cỏc phƣơng phỏp tớnh toỏn cỏc đặc trƣng của đồ thị phụ tải ngày với lý thuyết xỏc suất và thống kờ số liệu đồ thị phụ tải ngày.
Thụng thƣờng từ cỏc nguồn số liệu thống kờ, đo đạc, phõn tớch và dự bỏo chỳng ta cú thể biết trƣớc đƣợc: ĐTPT ngày trung bỡnh của HTĐ; Tổng điện năng tiờu thụ; Nhu cầu sử dụng điện năng (NCĐN) và đặc điểm sử dụng điện năng của từng khu vực kinh tế (Cụng nghiệp: CN, ỏnh sỏng sinh hoạt: ASSH, Dịch vụ cụng
cộng: DVCC, Thƣơng mại : TM). Từ cỏc số liệu này ta cú thể tớnh toỏn và xõy dựng lờn một cỏch gần đỳng đồ thị phụ tải điển hỡnh của từng khu vực phụ tải. Sau đú tổng hợp cỏc phụ tải điển hỡnh cho từng khu vực phụ tải ta sẽ xõy dựng đƣợc đồ thị phụ tải tổng của hệ thống. Việc tớnh toỏn gần đỳng cỏc đồ thị phụ tải điển hỡnh cho cỏc khu vực phụ tải dựa trờn cỏc thụng số đặc trƣng của đồ thị phụ tải gồm: thời điểm xuất hiện và cỏc thời đoạn tồn tại cụng suất cực đại, trung bỡnh, cực tiểu; giỏ trị cụng suất cực đại, trung bỡnh, cực tiểu hoặc cỏc hệ số cụng suất tƣơng ứng. Từ cỏc số liệu thống kờ đồ thị phụ tải đó thu thập đƣợc, cỏc đặc trƣng nờu trờn đƣợc tớnh toỏn theo xỏc suất. Cỏch tớnh này sẽ trỏnh đƣợc sự mất tớnh tổng quỏt do hạn chế số lƣợng số liệu đầu vào. Kết quả thu đƣợc cú thể tin cậy đƣợc. Cụ thể theo lý thuyết xỏc suất, với một biến ngẫu nhiờn rời rạc X cú phõn phối xỏc suất là
Pi = P( X = xi ), i = 1, 2, ..., N thỡ vọng số của X là số đƣợc xỏc định theo
N i i iP
X
X E 1 . ) ( (3.1)Nếu trong một phụ tải đang xột cú N phụ tải thành phần, phụ tải thành phần thứ i cú cỏc đặc trƣng thời gian cụng suất cực trị là Tmaxi , Tmini. Gọi
P
Tmaxi,P
Tmini là xỏc suất thời gian cụng suất cực trị của khu vực phụ tải đang xột lấy cỏc giỏ trị Tmaxi, Tmini, thế thỡ vọng số thời đoạn cụng suất cực trị của khu vực phụ tải cũng đƣợc tớnh tƣơng tự ( 3.1) nhƣ sau:T T T P
T i N i i E m ax 1 m ax m ax m ax ( )
. (3.2)T T T P
T i N i i E m in 1 m in m in m in ( )
. (3.3)Cỏc vọng số này đƣợc xem nhƣ là cỏc đặc trƣng thời gian cụng suất cực trị của đồ thị phụ tải của khu vực đang xột.
Trỡnh tự cỏc bƣớc của phƣơng phỏp túm tắt nhƣ sau: 1. Thu thập và phõn loại số liệu về đồ thị phụ tải riờng biệt.
2. Xỏc định cỏc đặc trƣng của cỏc đồ thị phụ tải riờng biệt (Tmaxi, Ttbi, Tmini) , (Kmaxi, Kmini).
3. Xỏc định cỏc đặc trƣng của cỏc đồ thị phụ tải điển hỡnh (Tmaxi, Ttbi, Tmini) , (Kmaxi, Kmini) cho cỏc khu vực phụ tải theo xỏc suất.
4. Tớnh cỏc đặc trƣng cụng suất của cỏc đồ thị phụ tải điển hỡnh (Pmax, Ptb, Pmin). 5. Xõy dựng đồ thị cỏc khu vực phụ tải điển hỡnh.
6. Xỏc định thành phần phụ tải khu vực tham gia vào đồ thị phụ tải hệ thống.
3.3.2 Cỏch lấy số liệu phụ tải
Phụ tải đƣợc xõy dựng dựa trờn cỏc phƣơng thức sau:
- Đồng hồ tự ghi: Cho phộp theo dừi liờn tục cụng suất truyền tải qua thiết bị đo.
- Cỏc thiết bị đo điện tự động ghi giỏ trị cụng suất và điện năng qua nú trong một
đơn vị thời gian đó lập trỡnh trƣớc.
- Số liệu lấy nhờ sự theo dừi và ghi chộp của cỏc nhõn viờn vận hành tại cỏc nơi đặt thiết bị đo cụng suất.
3.3.3 Thụng tin đặc trưng của đồ thị phụ tải
Từ cỏc số liệu của đồ thị phụ tải cỏc đặc trƣng luụn luụn đƣợc biết
- Điện năng đơn vị: là lƣợng điện năng phỏt, truyền hoặc tiờu thụ trong một đơn vị
thời gian. Vớ dụ điện năng ngày Ang
- Cụng suất cực đại, cực tiểu trong một chu kỳ thời gian đƣợc xem xột. Vớ dụ cụng suất cực đại, cực tiểu trong ngày Pmaxng , Pminng
Chi tiết hơn gồm cỏc số liệu nhƣ cụng suất tại từng đơn vị thời gian lấy số liệu. Vớ dụ cụng suất trong từng giờ Pt.
3.3.4 Cỏc giả thiết
Giả thiết 1: Từ số liệu thu thập và hoỏ đơn tiền điện của cỏc khu vực phụ tải cú thể xỏc định đƣợc điện năng tiờu thụ hàng thỏng và do đú tớnh đƣợc điện năng
tiờu thụ của từng ngày. Thống kờ chỉ ra rằng tỉ trọng tiờu thụ điện năng của thị xó
tập trung chủ yếu ở cỏc khu vực cụng nghiệp, ỏnh sỏng sinh hoạt và thƣơng mại. Do
đú trong phõn tớch cơ cấu thành phần phụ tải của đồ thị phụ tải, cỏc số liệu tập trung
ở 3 khu vực cụng nghiệp, ỏnh sỏng sinh hoạt, thƣơng mại. Trong một phạm vi đó
khoanh vựng nhất định, số liệu thống kờ điện năng sẽ đƣợc lấy cho tất cả cỏc phụ tải
thuộc khu vực đú.
Giả thiết 2: Cỏc số liệu thống kờ cho thấy đỉnh của đồ thị phụ tải thƣờng chỉ xuất hiện từ một đến hai lần. Đỉnh thứ nhất thƣờng xuất hiện trong nửa ngày đầu từ 8 đến 10 giờ sỏng khi cỏc nhà mỏy cụng nghiệp hoạt động với cụng suất cao. Đỉnh thứ hai thƣờng suất hiện trong nửa ngày sau từ 18 đến 22 giờ tối do phụ tải ỏnh sỏng sinh hoạt tăng. Khi phõn tớch và tớnh toỏn, ta giả thiết rằng cỏc đồ thị phụ tải cú hai đỉnh trong hai thời đoạn 0 12 giờ và 13 24 giờ.
Giả thiết 3: Đồ thị điển hỡnh xấp xỉ sẽ cú dạng bậc thang 3 cấp ứng với cỏc thời đoạn cụng suất cực đại, trung bỡnh và cực tiểu. Việc chia ra thành nhiều cấp
