2.4.1 Phương pháp luận
Phương pháp phân tắch cơ cấu thành phần phụ tải là kết hợp các phương pháp tắnh toán các ựặc trưng của ựồ thị phụ tải ngày với lý thuyết xác suất và thống kê số liệu ựồ thị phụ tải ngàỵ
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 38
Thông thường từ các nguồn số liệu thống kê, ựo ựạc, phân tắch và dự báo chúng ta có thể biết trước ựược: đTPT ngày trung bình của HTđ; Tổng ựiện năng tiêu thụ; Nhu cầu sử dụng ựiện năng (NCđN ) và ựặc ựiểm sử dụng ựiện năng của từng khu vực kinh tế (Công nghiệp xây dựng: CNXD, Quản lý tiêu dùng dân cư: QLTD, công cộng: CC, Thương mại dịch vụ: TMDV). Từ các số liệu này ta có thể tắnh toán và xây dựng lên một cách gần ựúng ựồ thị phụ tải ựiển hình của từng khu vực phụ tảị Sau ựó tổng hợp các phụ tải ựiển hình cho từng khu vực phụ tải ta sẽ xây dựng ựược ựồ thị phụ tải tổng của hệ thống. Việc tắnh toán gần ựúng các ựồ thị phụ tải ựiển hình cho các khu vực phụ tải dựa trên các thông số ựặc trưng của ựồ thị phụ tải gồm: các thời ựoạn công suất cực ựại, trung bình, cực tiểu; giá trị công suất cực ựại, trung bình, cực tiểu hoặc các hệ số công suất tương ứng. Từ các số liệu thống kê ựồ thị phụ tải ựã thu thập ựược, các ựặc trưng nêu trên ựược tắnh toán theo xác suất. Cách tắnh này sẽ tránh ựược sự mất tắnh tổng quát do hạn chế số lượng số liệu ựầu vàọ Kết quả thu ựược có thể tin cậy ựược. Cụ thể theo lý thuyết xác suất, với một biến ngẫu nhiên rời rạc X có phân phối xác suất là
Pi = P( X = xi ), i = 1, 2, ..., N. Thì vọng số của X là số ựược xác ựịnh theo
∑ ∑ ∑ ∑ = == = = == = N 1 i i i.P X ) X ( E (3. 1)
Nếu trong một phụ tải ựang xét có N phụ tải thành phần, phụ tải thành phần thứ i có các ựặc trưng thời gian công suất cực trị là Tmaxi , Tminị Gọi PTmaxi, PTmini là xác suất thời gian công suất cực trị của khu vực phụ tải ựang xét lấy các giá trị Tmaxi, Tmini, thế thì vọng số thời ựoạn công suất cực trị của khu vực phụ tải cũng ựược tắnh tương tự ( 4.1) như sau:
∑ ∑∑ ∑ = == = = == = = == = N 1 i i max T i max max max E(T ) T .P T (3. 2) ∑ ∑ ∑ ∑ = == = = == = = == = N 1 i i min T i min min min E(T ) T .P T (3. 3)
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 39
Các vọng số này ựược xem như là các ựặc trưng thời gian công suất cực trị của ựồ thị phụ tải của khu vực ựang xét. Trình tự các bước của phương pháp tóm tắt như sau:
1. Thu thập và phân loại số liệu về ựồ thị phụ tải riêng biệt.
2. Xác ựịnh các ựặc trưng của các ựồ thị phụ tải riêng biệt (Tmaxi, Ttbi, Tmini), (Kmaxi, Kmini).
3. Xác ựịnh các ựặc trưng của các ựồ thị phụ tải ựiển hình (Tmaxi, Ttbi, Tmini), (Kmaxi, Kmini) cho các khu vực phụ tải theo xác suất.
4. Tắnh các ựặc trưng công suất của các ựồ thị phụ tải ựiển hình (Pmax, Ptb, Pmin).
5. Xây dựng ựồ thị các khu vực phụ tải ựiển hình.
6. Xác ựịnh thành phần phụ tải khu vực tham gia vào ựồ thị phụ tải hệ thống.
2.4.2 Cách lấy số liệu phụ tải
Phụ tải ựược xây dựng dựa trên các phương thức sau:
- đồng hồ tự ghi: Theo dõi liên tục công suất truyền tải qua thiết bị ựọ
- Các thiết bị ựo ựiện tự ựộng ghi giá trị công suất và ựiện năng qua nó trong một ựơn vị thời gian ựã lập trình trước.
- Số liệu lấy nhờ sự theo dõi và ghi chép của các công nhân vận hành tại các nơi ựặt thiết bị ựo công suất.
2.4.3 Thông tin ựặc trưng của ựồ thị phụ tải
Từ các số liệu của ựồ thị phụ tải các ựặc trưng luôn luôn biết ựược :
- điện năng ựơn vị: là lượng ựiện năng phát, truyền hoặc tiêu thụ trong một ựơn vị thời gian. Vắ dụ ựiện năng ngày Ang
- Công suất cực ựại, cực tiểu trong một chu kỳ thời gian ựược xem xét. Vắ dụ: công suất cực ựại, cực tiểu trong ngày Pmaxngày , Pminngàỵ
Chi tiết hơn gồm các số liệu như công suất tại từng ựơn vị thời gian lấy số liệụ Vắ dụ công suất trong từng giờ Pt
2.4.4 Các giả thiết
Giả thiết 1: Từ số liệu thu thập và hoá ựơn tiền ựiện của các khu vực phụ tải có thể xác ựịnh ựược ựiện năng tiêu thụ tháng và do ựó tắnh ựược ựiện năng tiêu thụ
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 40
của từng ngàỵ Thống kê chỉ ra rằng tỉ trọng tiêu thụ ựiện năng của thành phố tập trung chủ yếu ở các khu vực công nghiệp xây dựng, quản lý tiêu dùng ựân cư và thương mại dịch vụ, công cộng. Do ựó trong phân tắch cơ cấu thành phần phụ tải của ựồ thị phụ tải, các số liệu tập trung các khu vực công nghiệp xây dựng, quản lý tiêu dùng dân cư, thương mại dịch vụ, công cộng. Trong một phạm vi ựã khoanh vùng nhất ựịnh, số liệu thống kê ựiện năng sẽ ựược lấy cho tất cả các phụ tải thuộc khu vực ựó.
Giả thiết 2: Các số liệu thống kê cho thấy ựỉnh của ựồ thị phụ tải thường chỉ xuất hiện từ một ựến hai lần. đỉnh thứ nhất thường xuất hiện trong nửa ngày ựầu từ 9 ựến 12 giờ sáng khi các nhà máy công nghiệp hoạt ựộng với công suất caọ đỉnh thứ hai thường suất hiện trong nửa ngày sau từ 18 ựến 22 giờ tối do phụ tải ánh sáng sinh hoạt tăng. Khi phân tắch và tắnh toán, ta giả thiết rằng các ựồ thị phụ tải có hai ựỉnh trong hai thời ựoạn 0 ọ 12 giờ và 13ọ 24 giờ.
Giả thiết 3: đồ thị ựiển hình xấp xỉ sẽ có dạng bậc thang 3 cấp ứng với các thời ựoạn công suất cực ựại, trung bình và cực tiểụ Việc chia ra thành nhiều cấp hơn sẽ càng làm cho dạng ựồ thị ựiển hình ựược mịn và chi tiết hơn. Tuy nhiên với số lượng tắnh toán sẽ tăng lên nhiều và có thể kết quả khác thường giảm ựáng kể ý nghĩa của giá trị thu ựược.
Giả thiết 4: Các ựồ thị phụ tải của các phụ tải trong từng ngành nhỏ có dạng tương tự nhaụ Các thời ựoạn công suất phụ tải cực trị gần trùng nhaụ Trong tắnh toán không xét ựến ựộ lớn của công suất của các phụ tải mà chỉ quan tâm ựến các thời ựoạn các phụ tải ựó ựạt cực trị. Nói cách khác, ta chỉ xem xét ựồ thị phụ tải với trục công suất lấy giá trị tương ựốị
2.4.5 Xác ựịnh các khoảng thời gian công suất cực ựại, trung bình và cực tiểụ và cực tiểụ
* Xác ựịnh các thời ựoạn Tmax, Tmin và Ttb của ựồ thị phụ tải các thành phần
Từ các ựồ thị phụ tải tổng của từng ngành nhỏ, xác ựịnh các thông số trên như sau:
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 41
Từ các ựồ thị phụ tải tổng của từng ngành nhỏ, xác ựịnh các thông số trên như sau:
+ Thời gian sử dụng công suất cực ựại (Tmax1, Tmax2)
- Tmax1 = ∀t Pi{ i≥P (1 12) 0, 67.(P (1 12) P (1 12), i :1 12min ọ + max ọ − min ọ ọ } (3. 4) Cho thời ựoạn từ (1ọ12) giờ
- Tmax2 = ∀t Pi{ i≥P (13 24) 0, 67.(P (13 24) P (13 24),i :13 24min ọ + max ọ − min ọ ọ } (3. 5) Cho thời ựoạn từ (13ọ24) giờ
+ Thời gian sử dụng công suất cực tiểu (Tmin1, Tmin2):
- Tmin1 = ∀t Pi{ i ≤P (1 12) 0, 33.(P (1 12) P (1 12),i :1 12min ọ + max ọ − min ọ ọ } (3. 6) Cho thời ựoạn từ (1ọ12) giờ
- Tmin2 = ∀t Pi{ i ≤P (13 24) 0,33.(P (13 24) P (13 24), i :13 24min ọ + max ọ − min ọ ọ } (3. 7) Cho thời ựoạn từ (13ọ24) giờ
Ttbj = 24 Ờ Tmaxj - Tminj, j = 1 hoặc 2 (3. 8) Pi: Công suất phụ tải tại giờ thứ i
Ti: giờ thứ i tương ứng với công suất phụ tải Pi
Pmax (1ọ12), Pmax (13ọ24), Pmin (1ọ12), Pmin (13ọ24): công suất cực ựại
và cực tiểu trong thời ựoạn (1ọ12) giờ và (13ọ24) giờ.
* Tắnh toán Tmax, Ttb, Tmin của ựồ thị phụ tải khu vực
Các giá trị T max, Ttb, Tmin của ựồ thị phụ tải các khu vực kinh tế tắnh theo (4.2) và (4.3). Tuy nhiên mỗi khu vực kinh tế gồm nhiều ngành nhỏ khác nhau, trong mỗi ngành nhỏ số liệu lại thu thập ựược trên một số lượng nhất ựịnh phụ tảị Nếu trong một khu vực kinh tế có n ngành nhỏ ựược lấy số liệụ đối với ngành nhỏ thứ i số liệu ựược lấy từ Ni phụ tải, nếu xét ựến giả thiết 4 thì các giá trị Tmax, Ttb , Tmin của ựồ thị phụ tải các khu vực kinh tế ựó ựược tắnh gần ựúng theo các công thức (3.2) và (3.3).
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 42
Thật vậy, trong một khu vực kinh tế, nếu ngành i có Ni phụ tải, thời ựoạn công suất cực ựại là Tmaxi thì một cách gần ựúng xác suất PTmaxi thời ựoạn công suất cực ựại của khu vực kinh tế ựang xét nhận giá trị Tmaxi là:
i T max i n i i 1 N P N = ≈ ∑ (3. 9)
Ni: là số lượng các phụ tải trong ngành thứ i trong khu vực kinh tế ựang xét. PTmaxi càng chắnh xác nếu thu thập ựược ựầy ựủ số liệu phụ tải cho một phạm vi ựã ựịnh theo giả thiết 1.
n i max(1,2) i 1 max khuvuc(1,2) n i i 1 N .T T N = = ≈∑ ∑ (3. 10) n i min(1,2) i 1 min khuvuc(1,2) n i i 1 N .T T N = = ≈∑ ∑ (3. 11)
Ttb (khuvuc) = 12 Ờ Tmaxkhuvuc(1,2) - Tminkhuvuc(1,2) (3. 12) - Tmaxi, Tmini: thời ựoạn công suất cực ựại và cực tiểu của thành phần thứ i - Chỉ số 1 hoặc 2 ứng với thời ựoạn (1ọ12) giờ và (13ọ24) giờ.
* Tỉ số Pmin/Pmax, Ptb/Pmax của khu vực kinh tế
đối với từng khu vực kinh tế ta có:
∑ ∑ = = ≈ n 1 i i n 1 i i i ) 2 , 1 ( khuvuc min N K . N K (3. 13)
Ki:Tỷ số Pmini/Pmaxi của ựồ thị phụ tải ngành thứ i thuộc khu vực kinh tế ựang xét. Ni : Số lượng phụ tải trong ngành thứ ị
Chỉ số 1 hoặc 2 ứng với các thời ựoạn từ 1 ọ 12 giờ và từ 13 ọ 24 giờ. đối với một ngành con:
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 43 Kmin = max min P P (3. 14) Ktb = max tb P P = max min max min P ) P P ( 5 , 0 P + − = 0,5 + 0,5.Kmin (3. 15)
* Tắnh công suất cực ựại, trung bình và cực tiểu cho khu vực kinh tế
Ta có:
Angày = Pmax.Tmax + Ptb.Ttb + Pmin.Tmin = Pmax.Tmax + Pmax.Ktb.Ttb + Pmax.Kmin.Tmin
= Pmax.(Tmax + Ktb.Ttb + Kmin.Tmin ) ( 3. 16) Suy ra:
max min min
Pmax . . ngay tb tb A T K T K T = + + (3. 17)
Pmax, Tmax ,Ktb ,Ttb , Kmin,Tmin là các giá trị ựược tắnh trong các thời ựoạn từ 1 ọ 12 giờ và từ 13 ọ 24 giờ cho từng khu vực kinh tế, nên giá trị ựiện năng tương ứng từ 1 ọ 12 giờ ( A1ọ 12) và từ 13 ọ 24 giờ ( A13ọ 24).
Các giá trị ựiện năng ựược tắnh như sau:
12 12 1 12 k k 1 1 Aọ P(t)dt P = =∫ =∑ (3. 18)
Pk: Là các giá trị công suất tại giờ thứ k của ựồ thị phụ tải ngày trung bình của hệ thống lấy trong một thời gian nhất ựịnh.
Sau khi tắnh ựược Pmax ta sẽ tắnh ựược các giá trị Ptb, Pmin.
* Tắnh toán thành phần công suất phụ tải của các khu vực tham gia vào biểu ựồ phụ tải tổng
Sau khi tắnh ựược Pmax, Tmax, Ptb, Ttb, Pmin, Tmin của biểu ựồ phụ tải ngày trong từng khu vực kinh tế. Từ ựó lập biểu ựồ phụ tải ngày cho từng khu vực kinh tế. Tiếp theo tắnh phần trăm của công suất phụ tải các khu vực kinh tế tham gia vào biểu ựồ phụ tải tổng cho từng giờ.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 44
2.5 Phân tắch cơ cấu thành phần phụ tải của biểu ựồ phụ tải hệ thống ựiện Lộ 475 E9.9 thành phố Thanh Hoá ựiện Lộ 475 E9.9 thành phố Thanh Hoá
Xuất tuyến thanh cái T2 của trạm 110kV E9.9 công suất 25MVA- 110/22kV có chiều dài ựường trục 5,1 km, dây dẫn Cu- 3x240, Cu- 70, Al 3x120... cấp ựiện cho 44 trạm biến áp phụ tải 22/0,4kV với tổng dung lượng ựặt 12.540kVA, bao gồm các thành phần phụ tải như: Công nghiệp xây dựng, Quản lý tiêu dùng dân cư, công cộng, Thương mại dịch vụ và nhu cầu khác và nhiều phụ tải quan trọng cấp ựiện quan trọng như: Tỉnh Uỷ, Uỷ ban nhân dân tỉnh Thanh Hoá...Công suất Pmax là 3380kW; cosϕtb= 0,92; ựiện năng thương phẩm năm 2011 là 32,006 triệu kWh, tổn thất là 6,28%.
Bảng II-7: Tổng hợp chiều dài dây dẫn, các TBA lộ 475E9.9 thành Phố Thanh Hoá
STT Tên trạm biến áp CS MBA Cấp ựiện áp Tiết diện dây
Chiều dài đZ (Km)
1 Tỉnh Uỷ 250 22/0,4kV Cu 3x240 0,85 2 Liên Sở 250 22/0,4kV Cu 3x70 0,45 3 Hà Văn Mao 400 22/0,4kV AC70 0,297 4 UBND tỉnh 320 22/0,4kV Cu 3x240 0,5 5 Ba đình 250 22/0,4kV Cu 3x70 0,2 6 Thanh Hoá Sđà 180 22/0,4kV AC70 0,05 7 Làng SOS 320 22/0,4kV AC70 0,05 8 đông Sơn 1 250 22/0,4kV AC70 0,25 9 đH Hồng đức 250 22/0,4kV AC70 0,15 10 Công ty CP bê tông 400 22/0,4kV AC70 0,76 11 đúc Cột 180 22/0,4kV Cu 3x120 0,1 12 đông Sơn 2 250 22/0,4kV AC70 0,2 13 KIOT đông Sơn 400 22/0,4kV Cu 3x70 0,1 14 đông Sơn 3 250 22/0,4kV AC70 0,32 15 Công ty May Thanh Hoá 180 22/0,4kV Cu 3x240 0,297 16 Lam Sơn 4 250 22/0,4kV AC150 0,2
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 45
17 Gỗ điện Biên 250 22/0,4kV AC150 0,2 18 Bờ Hồ 2 400 22/0,4kV Cu 3x70 0,1 19 Hoàng Lan 160 22/0,4kV Cu 3x50 0,04 20 đèn ựường 3 75 22/0,4kV AC70 0,07 21 đinh Công Tráng 400 22/0,4kV Al 3x120 0,01 22 NK Hàn Thuyên 400 22/0,4kV Cu 3x240 0,297 23 Ôto Vinh 400 22/0,4kV Al 3x120 0,209 24 Quang Trung 2 400 22/0,4kV Cu 3x240 0,35 25 Phg Ngọc Trạo 250 22/0,4kV Cu 3x120 0,2 26 Binh Trạm 100 22/0,4kV AC70 0,5 27 đông Vệ 4 180 22/0,4kV AC70 0,4 28 Siêu thị 180 22/0,4kV Cu 3x240 0,297
29 Hoa Mai 560 22/0,4kV AC70 0,5
30 Quang Trung 1 400 22/0,4kV Cu 3x240 0,24 31 Quang Trung 3 400 22/0,4kV Cu 3x240 0,38 32 Nhà khách 25B 560 22/0,4kV Cu 3x240 0,297 33 đông Vệ 5 250 22/0,4kV AC70 0,103 34 Quảng đại 400 22/0,4kV AC150 0,2 35 HTX đông Vệ 250 22/0,4kV AC150 0,2 36 DC đông Vệ 250 22/0,4kV AC70 0,2
37 Muối 75 22/0,4kV Cu 3x50 0,297
38 đông Vệ 3 250 22/0,4kV AC150 0,2
39 25B-2 250 22/0,4kV AC70 0,12
40 Lê Quý đôn 250 22/0,4kV Al 3x120 0,108 41 Phạm Bành 630 22/0,4kV Al 3x120 0,402 42 Trường TDTT 160 22/0,4kV AC70 0,04 43 đèn ựường 4 100 22/0,4kV Al 3x120 0,08 44 KS đại Nam 180 22/0,4kV AC150 0,015
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 46
2.5.1 Số liệu thu thập và biểu ựồ phụ tải ngày của các khu vực
để xây dựng ựược ựồ thị phụ tải các thành phần chúng tôi ựã khảo sát thu thập số liệu về lượng ựiện năng tiêu thụ của các thành phần phụ tải, ựược chia thành 04 khu vực phụ tải: Khu vực Quản lý tiêu dùng dân cư; Khu vực Công nghiệp xây dựng; Khu vực công cộng; Khu vực Thương mại dịch vụ và nhu cầu khác. Số liệu thu thập của các thành phần phụ tải ựược cho trong các bảng sau:
2.5.1.1 Khu vực Công nghiệp xây dựng
Bảng II-8: điện năng thương phẩm ngày của Khu vực công nghiệp xây dựng (đơn vị: kWh)
Giờ Công ty may
Thanh Hoá HTX đông Vệ
Công ty cổ phần
bê tông Gỗ điện Biên Tổng