5. Nội dung nghiên cứ u
1.5.1Mô hình bài toán qui hoạch HTCCĐ
Qui hoạch HTCCĐ là bài toán tối ưu với các thành phần cơ bản gồm hàm mục tiêu và các ràng buộc. Hàm mục tiêu được sử dụng phổ biến là hàm của chi phí tính toán hàng năm [14][25][29][125], cực tiểu chi phí đầu tư của HTCCĐ
hoặc cực tiểu chi phí sản xuất của các nhà máy điện [92]. Hàm mục tiêu cực tiểu chi phí vận hành, cực tiểu tổn thất công suất hay cực tiểu tổn thất điện năng của hệ thống cũng đã được nghiên cứu và giới thiệu trong các nghiên cứu [50][59][68][104][102][140]. Gần đây, [110][100][119][139] giới thiệu bài toán
đa mục tiêu gồm các chi phí đầu tư nâng cấp thiết bị, chi phí tổn thất công suất và tổn thất điện năng.
Những mô hình trên quan tâm đến lộ trình đầu tư nâng cấp các TBA, đường dây nhằm đáp ứng yêu cầu của phụ tải trong tương lai hoặc xác định cấu trúc của HTCCĐ trong mô hình liên kết dọc [79][137][139]. Nhiều ràng buộc về kỹ thuật
đã được sử dụng như cân bằng công suất nút, giới hạn điện áp nút, giới hạn công suất truyền tải của đường dây và TBA nguồn. Những nghiên cứu trên luôn giả
thiết HTCCĐ có nguồn không hạn chế với giá điện tại các nguồn như nhau, tổn thất công suất được tính toán theo công suất cực đại và thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. Các thành phần của bài toán qui hoạch HTCCĐ trong mô hình liên kết dọc như trình bày trên bảng 1.1 [133].
Bảng 1.1 Những thay đổi trong mô hình bài toán qui hoạch HTCCĐ
TT Mô hình qui hoạch HTCCĐ trước đây Mô hình qui hoạch HTCCĐ xét đến đầu tư DG hiện nay
1
Hàm mục tiêu gồm:
- Chi phí đầu tư, nâng cấp đường dây - Chi phí đầu tư, nâng cấp TBA - Chi phí tổn thất điện năng theo Pmax
và t
Hàm mục tiêu gồm:
- Chi phí đầu tư, nâng cấp đường dây - Chi phí đầu tư, nâng cấp TBA
- Chi phí đầu tư, vận hành và năng lượng của DG theo mỗi công nghệ
- Chi phí mua điện từ hệ thống theo giá trung bình năm
2
Đối tượng quan tâm và các ràng buộc: - Tính toán trào lưu công suất và cân bằng công suất nút theo công suất cực
đại của mỗi năm
- Ràng buộc công suất đường dây và TBA theo công suất cực đại của mỗi năm
- Ràng buộc giới hạn điện áp nút
Đối tượng quan tâm và các ràng buộc: - Tính toán trào lưu công suất và cân bằng công suất nút theo công suất cực đại của mỗi năm
- Ràng buộc công suất đường dây và TBA theo công suất cực đại của mỗi năm
- Ràng buộc giới hạn điện áp nút
- Ràng buộc giới hạn công suất của DG theo mỗi công nghệ và nguồn năng lượng sơ cấp
3
Biến lựa chọn:
- Thời gian, vị trí, công suất nâng cấp
đường dây
- Thời gian, vị trí, công suất nâng cấp TBA
Biến lựa chọn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thời gian, vị trí, công suất nâng cấp đường dây
- Thời gian, vị trí, công suất nâng cấp TBA - Thời gian, vị trí, công suất đầu tư của DG theo mỗi công nghệ
- Công suất nhận từ hệ thống - Công suất vận hành của DG
Gần đây, nhiều mô hình qui hoạch HTCCĐ tổng hợp DG đã được nghiên cứu và phát triển với mục tiêu xác định lộ trình, công suất và vị trí đầu tư tối ưu DG cũng như thông số nâng cấp đường dây, TBA trung gian và trạm kết nối với HTCCĐ khác. Nghiên cứu [50][113] giới thiệu hàm mục tiêu cực tiểu tổn thất CSTD và bổ sung mục tiêu độ lệch điện áp nút nhỏ nhất trong các nghiên cứu [105][145][151]. Hàm mục tiêu cực tiểu tổng chi phí đầu tư và vận hành DG, chi phí tổn thất điện năng, chi phí mua năng lượng từ thị trường, chi phí ngắt tải trong thời gian tính toán đã được giới thiệu trong [70][71] và có thể bổ sung thêm chi phí ảnh hưởng tới môi trường.
Nhiều công nghệ DG đã được nghiên cứu và ứng dụng thành công nên bài toán lựa chọn DG tối ưu trong qui hoạch HTCCĐđang rất được quan tâm nghiên cứu. Mô hình hai bước qui hoạch dài hạn HTCCĐ khi xét đến phương án đầu tư
DG được giới thiệu trong các nghiên cứu [58][122][123][124]. Trong bước 1, hàm mục tiêu cực tiểu chi phí đầu tư, chi phí năng lượng và vận hành HTCCĐ được đề xuất cùng các ràng buộc cân bằng công suất nút DC, giới hạn công suất của DG, giới hạn công suất của đường dây và TBA nguồn. Trong bước này, tổn thất công suất không được xét đến trong hàm mục tiêu cũng như ràng buộc cân bằng công suất nút, giới hạn điện áp và ảnh hưởng của CSPK cũng được bỏ qua nhằm đơn giản trong tính toán. Thông số đầu tư của đường dây và TBA đã xác
định từ bước 1 được sử dụng như là tham sốđể tính toán lại thông số đầu tư của DG và thông số chế độ của HTCCĐ trong bước 2. Hàm mục tiêu tương tự như
bước 1 nhưng thành phần tổn thất công suất đã được xét đến trong ràng buộc cân bằng công suất nút DG. Do đó, kết quả tính toán DG sẽ gần với giá trị tối ưu
đồng thời dễ dàng giải được bài toán do giảm được tính phức tạp của mô hình. Tuy nhiên, việc bỏ qua không xét đến ảnh hưởng của CSPK sẽ gặp sai số trong tính toán lộ trình qui hoạch cũng như thông số chế độ của hệ thống bởi CSPK
ảnh hưởng trực tiếp đến trào lưu công suất, tổn thất công suất và tổn thất điện năng. Khắc phục thiếu sót trên, các nghiên cứu [60][71] đã xét đến ảnh hưởng của CSPK khi sử dụng mô hình cân bằng công suất nút AC. Kết quả tính toán sẽ
chính xác hơn nhưng mô hình sẽ trở lên phức tạp với số lượng biến và các ràng buộc lớn dẫn đến thời gian tính toán dài và yêu cầu về tốc độ, bộ nhớ của máy tính lớn. Hơn nữa, các mô hình hai bước dùng cho qui hoạch HTCCĐ trên coi phụ tải, công suất phát của DG và giá mua điện là không đổi nên chưa xét đến
được chi tiết đặc tính giá điện thay đổi, hình dạng ĐTPT và đặc tính công suất phát của DG thay đổi phụ thuộc vào công nghệ là những thành phần có ảnh hưởng lớn tới kết quả qui hoạch của HTCCĐ.
Những phân tích trên cho thấy, bài toán qui hoạch HTCCĐ trong điều kiện mới xuất hiện một số thay đổi như trong bảng 1.1. Trong đó, hàm mục tiêu thường xét thêm chi phí đầu tư, vận hành và năng lượng của DG theo công nghệ
cùng với chi phí mua điện từ hệ thống theo giá trung bình năm. Các ràng buộc kỹ
thuật được bổ sung thêm ràng buộc giới hạn công suất của DG theo mỗi công nghệ và nguồn năng lượng sơ cấp đồng thời biến lựa chọn vị trí, thời gian và công suất đầu tư DG theo mỗi công nghệ cũng đã được bổ sung.
Tuy vậy, các nghiên cứu trên chưa xét đến thay đổi của giá điện và phụ tải là hàm theo thời gian. Công suất phản kháng và tổn thất công suất là những thành phần có ảnh hưởng lớn tới thông số nâng cấp của thiết bị (đường dây, TBA), cân bằng công suất và chi phí của hàm mục tiêu cũng bị bỏ qua. Hơn nữa, đặc trưng
công nghệ của DG theo đặc tính công suất phát có ảnh hưởng rất lớn tới chỉ tiêu kinh tế và khả năng cân bằng công suất của HTCCĐ cũng chưa được đề cập. Do
đó, những hạn chế trên cần được tiếp tục nghiên cứu, khắc phục để nâng cao độ
tin cậy của kết quả tính toán và ứng dụng trong HTCCĐ Việt Nam.