TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NHANH CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN THEO MỤC TIÊU GIẢM CHI PHÍ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG Người thực đề tài Người hướng dẫn khoa học : NGUYỄN THỊ MAI DUYÊN : TS TRỊNH TRỌNG CHƯỞNG Hà Nội, tháng 11 năm 2015 CẤU TRÚC ĐỀ CƯƠNG MỞ ĐẦU NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài:  Đặc điểm lưới điện phân phối: - Số lượng đường dây trạm biến áp nhiều HTĐ - Thiết kế hình kín vận hành hình hở  Tổn thất cơng suất lưới điện phân phối: I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Tổng tổn thất điện toàn lưới điện Việt Nam từ năm 2011 đến năm 2014 I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Thay thiết bị cũ thiết bị Bù công suất phản kháng Các phương pháp giảm tổn thất điện Nâng cao điện áp vận hành lưới điện Tăng tiết diện dây dẫn Tái cấu trúc lưới điện I MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu  Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến trào lưu công suất lưới điện phân phối đến toán lựa chọn cấu trúc tối ưu lưới điện theo mục tiêu giảm chi phí tổn thất điện Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Lưới điện trung áp huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai  Phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn lựa chọn cấu trúc hợp lý Tính tốn lựa chọn cấu trúc lưới điện phương án vận hành phụ tải nguồn điện phân tán I MỞ ĐẦU Phương pháp nghiên cứu Phân tích, đối chiếu tổng hợp Sử dụng phương pháp giải tích tốn học Ứng dụng phép tìm kiếm heuristic Sử dụng phương pháp mơ để kiểm chứng độ xác thuật tốn thông qua lưới điện chuẩn IEEE lưới điện trung áp thực tế nước ta NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phân phối trung áp lưới điện dùng để truyền tải trực tiếp điện từ trạm biến áp trung gian đến trạm biến áp hạ áp cung cấp cho hộ phụ tải Lưới phân phối trung áp thường có cấp điện áp 6, 10, 15, 22, 35 kV Cấu trúc lưới điện phân phối phức tạp bao gồm nhiều nhánh, nhiều nút có khối lượng lớn Sự ảnh hưởng nặng nề với cấu trúc lưới điện phân phối hình tia có nguồn cung cấp, lưới phân phối hình tia thường xuyên bị tải vào thời gian phụ tải cực đại ngày mùa, tổn thất công suất đoạn đầu nguồn lớn, hay xảy cố Các lý vận hành hình tia lưới điện phân phối Nếu vận hành kín địi hỏi vốn đầu tư lớn, yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ phức tạp với số lượng lớn, thông thường phải dùng rơle bảo vệ có hướng, việc vận hành chỉnh định khó khăn Lưới điện kín có tổng trở nhỏ tổng trở lưới điện hình tia Vận hành hở giảm chi phí đầu tư cho thiết bị độ tin cậy đảm bảo yêu cầu khả chịu đựng dòng ngắn mạch mạch vòng lớn so với mạch hình tia Thực trạng lưới điện phân phối Việt Nam Theo thống kê, lưới điện trung áp toàn quốc vận hành cấp điện áp: 35 kV, 22 kV, 15 kV, 10 kV, kV; tỷ trọng cấp điện áp thể hình 1.3 [6] Lưới điện 22 kV có mặt hầu khắp tồn quốc, nhiên tỷ lệ lưới 22 kV (theo dung lượng trạm biến áp) địa phương khác nhau, ví dụ Tổng Công ty Điện lực miền Nam 84,3%, Tổng Công ty Điện lực miền Trung 63,9%, Tổng Công ty Điện lực miền Bắc 12,8%, Tổng Công ty Điện lực Hà Nội 42,5%, Tổng Công ty Điện lực Hồ Chí Minh 0,1% Lưới 35kV tồn khắp tồn quốc trừ khu vực Tp.Hồ Chí Minh, nhiên khối lượng lưới 35kV miền Bắc chiếm tỷ lệ áp đảo (87,9%), miền Trung (9,3%), miền Nam (2,8%) Còn lưới điện 15kV chủ yếu tập trung khu vực miền Nam (82,4%) miền Trung (15,6%) Lưới điện l0kV tập trung chủ yếu miền Bắc (82,4%), miền Trung 17,6% Lưới điện 6kV chủ yếu tập trung khu vực miền Bắc (74,8%), miền Trung chiếm 25,2% www.themegallery.com Company Logo 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.7 Giải thuật mô luyện kim (Simulated Annealing Algorithm - SA) Giải thuật đàn kiến (Ant Colony Algorithm - ACS) Phương pháp mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Network -ANN) Phương pháp tìm kiếm TABU (Tabu Search -TS) Phương pháp logic mờ (Fuzzy Logic) Mơ hình hệ thống mờ 2.4.8 Giải thuật di truyền (Genetic Algorithm -GA) 2.4.9 Phương pháp bầy đàn (Particle Swarm Method – PSO) www.themegallery.com Tập mờ tập rõ Company Logo Các bước đánh giá lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ tốn tái cấu trúc www.themegallery.com Company Logo Lưu đồ giải thuật tái cấu trúc lưới điện có TĐN giảm tổn thất ∆P Các bước chọn chế độ vận hành lưới điện để tìm điểm mở theo mùa www.themegallery.com Company Logo LỰA CHỌN CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN HỢP LÝ GIẢM CHI PHÍ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN THỦY ĐIỆN NHỎ 3.1 Đặc điểm lưới điện nghiên cứu Xuất tuyến mang đặc điểm chung lưới 35 kV nước ta: -Lưới điện vận hành hình tia, vừa có chức đường dây truyền tải vừa mang chức đường dây phân phối; -Hệ thống bảo vệ gồm máy cắt đầu đường dây, Recloser, LBS, FCO không điều khiển từ xa, số lượng thiết bị đóng cắt có tải không nhiều nên phạm vi điện lớn, thời gian điện kéo dài chuyển tải; -Quá trình chuyển tải thực diễn lưới điện bị cố hay cô lập đường dây để sửa chữa, nhiên TĐN thay đổi công suất phát theo mùa nước điểm mở lưới điện cố định, xuất thêm nguồn Cốc San Ngịi Phát điểm mở lưới điện vị trí cũ -Xuất tuyến mang đặc điểm chung lưới 35 kV nước ta: -Lưới điện vận hành hình tia, vừa có chức đường dây truyền tải vừa mang chức đường dây phân phối; -Hệ thống bảo vệ gồm máy cắt đầu đường dây, Recloser, LBS, FCO không điều khiển từ xa, số lượng thiết bị đóng cắt có tải khơng nhiều nên phạm vi điện lớn, thời gian điện kéo dài chuyển tải; -Quá trình chuyển tải thực diễn lưới điện bị cố hay cô lập đường dây để sửa chữa, nhiên TĐN thay đổi công suất phát theo mùa nước điểm mở lưới điện cố định, xuất thêm nguồn Cốc San Ngịi Phát điểm mở lưới điện vị trí cũ Bảng 3.1 Các nhà máy TĐN xuất tuyến 371 - E20.1 tính đến hết 2014 TT Nhà máy (ký hiệu) Công suất đảm Công suất lắp bảo Pđb, MW máy Plm, MW TĐ Cốc San (A20.0) 0,7 1,4 TĐ Ngòi San (A20.11) 3,5 10,5 TĐ Ngòi San (A20.8) 2,7 8,1 6,9 20 Tổng cộng Địa điểm Xã Cốc San Xã Phìn Ngan Xã Cốc Mỳ Hình 3.2 Đồ thị phụ tải điển hình mùa khơ mùa mưa xuất tuyến 371-E20.1 3.3 Ảnh hưởng TĐN đến chất lượng điện áp LĐPP Với LĐPP có TĐN Bát Xát, Lào Cai, chất lượng điện áp xem cải thiện biên độ điện áp nút LĐPP cải thiện sau lắp đặt TĐN (nằm giới hạn cho phép) Áp dụng chương trình PSS/ADEPT [22], tiến hành giải tốn phân bố cơng suất để kiểm tra điện áp nút phương án Hình 3.2 Phân bố điện áp nút xuất tuyến khơng có TĐN, TĐN mùa khơ, tải cực tiểu cực đại Hình 3.3 Phân bố điện áp nút xuất tuyến mùa mưa, tải thay đổi www.themegallery.com Để khắc phục ảnh hưởng nguồn TĐN đến điện áp lưới trung áp đặc biệt chế độ phụ tải cực tiểu việc yêu cầu TĐN cần phải trang bị hệ thống điều khiển dịng kích từ đủ mạnh cịn áp dụng thêm số giải pháp khác, chẳng hạn giải pháp tìm điểm phân đoạn hợp lý LĐPP có TĐN (sẽ trình bày chi tiết phần dưới) Ngồi cần phải quy định dải điện áp làm việc chế độ bình thường nguồn điện yêu cầu TĐN phải trang bị hệ thống thông tin liên lạc, điều khiển giám sát để đơn vị điều độ, vận hành lưới điện trung áp có khả đưa thao tác kịp thời Company Logo Ảnh hưởng TĐN đến tổn thất công suất LĐPP Giá trị ∆P LĐPP có TĐN phụ thuộc vào công suất TĐN thời điểm khác đồ thị phụ tải Khi tải cực đại, việc TĐN phát hết cơng suất góp phần làm giảm ∆P, tải cực tiểu làm tăng ∆P Do cần khảo sát kỹ lưỡng để làm rõ vấn đề chế độ tải khác Các nguồn thuỷ điện nhỏ Lào Cai có khả phát cơng suất tác dụng phản kháng Trong hình 3.4 kết so sánh ∆P trường hợp: TĐN mùa khô tải cực đại tải cực tiểu Ở chế độ tải cực đại, việc TĐN huy động tối đa có tác dụng giảm ∆P rõ Trong chế độ tải cực tiểu, vận hành không hợp lý làm gia tăng tổn thất LĐPP, điện áp nút vượt giới hạn cho phép tổn thất gia tăng Khi Điện lực cần giải toán vận hành kinh tế so sánh lợi ích thu chi phí tổn thất điện với chi phí mua điện từ TĐN Nếu chi phí tổn thất điện lớn chi phí mua điện, phải u cầu ngừng điện số TĐN, khơng tận dụng tối đa cơng suất TĐN, phải cấu hình lại lưới điện www.themegallery.com Company Logo Hình 3.4 Tổn thất cơng suất mùa khơ tải thay đổi Hình 3.5 Tổn thất công suất mùa mưa tải thay đổi Lựa chọn cấu trúc hợp lý cho lưới điện Bát Xát có xét đến TĐN Lựa chọn vị trí điểm phân đoạn cố định năm Để thực tốn lựa chọn chế độ vận hành có c.∆Amax năm, tiến hành bước nêu thuật toán chương Từ sơ đồ trạng, đóng tất dao cách ly sơ đồ để tạo lập lưới điện kín, giải tốn phân bố cơng suất xác định chi phí tổn thất điện cho chế độ vận hành theo thời điểm (cao điểm, trung bình, thấp điểm) Kết thu bảng 3.3 www.themegallery.com Company Logo Kết tính tốn chi phí tổn thất điện phương án Chế độ Vận hành ΣPf, MW ΣQf, ΣPf (TĐ), MVAR MW ΣQf (TĐ) MVAR ΣPpt, MW ΣQpt ΔP, Thời gian, MVAR MW h/ngày Thời gian, ng/năm ΔA, 103 kWh Mùa mưa cΔA, 103 đ 2.807,508 PT max 9,15 5,43 20 9,68 29,83 14,56 0,82 150 738 1.664,928 PT t.bình 1,26 0,88 20 9,68 20,88 10,19 0,38 13 150 741 1.041,105 PT -6,43 -1,56 20 9,68 13,42 6,550 0,15 150 112,5 101,475 Mùa khô 4.745,385 PT max 22,82 14,14 6,9 3,0 30,60 14,97 0,88 215 1135,2 2.901,571 PT t.bình 14,15 7,22 6,9 3,0 21,48 10,48 0,43 13 215 1201,9 1.688,670 PT 6,75 2,22 6,9 3,0 13,81 6,74 0,16 215 172 155,144 www.themegallery.com Company Logo 3.5.2 Lựa chọn vị trí điểm mở xuất tuyến theo mùa Trong kịch ứng với mùa (mùa khô hay mùa mưa) thông số chế độ phụ tải có vị trí điểm mở tương ứng, mà theo tổn thất điện mùa nhỏ Cũng trên, cần thiết phải lựa chọn chế độ gây c.∆Amax mùa để làm phương án tính tốn chọn điểm mở lưới điện Từ bảng 3.4 ta chọn phương án tính tốn chọn điểm mở lưới ứng với chế độ phụ tải cực đại mùa với kết xác định cho bảng bảng 3.5 Bảng Tổng hợp kết xác định vị trí điểm mở lưới theo mùa mưa mùa khô TĐN phụ tải cực đại Điểm mở DCL Hiện Cố định trạng năm Sau thất, MW Mức giảm tổn thất so với trước tái cấu trúc DCL Dền Sáng; LBS 01-3 Cốc Mỳ; MC 375-E20.3 TằngLoỏng 1,259 - 0,971 22,87% 0,899 28,59% DCL Bản Vược 1; DCL A Mu Sung; MC 375 -E20.2 Mùa khô tái cấu TằngLoỏng DCL Bản Vược 1; DCL Nậm Chạc; MC 375 trúc lưới điện Tổng tổn Mùa mưa -E20.2 TằngLoỏng www.themegallery.com Company Logo III Kết luận  Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng nguồn điện phân tán đồ thị phụ tải đến trào lưu công suất chi phí tổn thất điện thuật tốn lựa chọn nhanh cấu trúc lưới điện phân phối  Luận văn lựa chọn cấu trúc hợp lý theo kịch vận hành khác nhau, đa dạng phụ tải nguồn phân tán Điều làm tăng chất lượng điện áp nút góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện www.themegallery.com Company Logo ... tán đến trào lưu công suất lưới điện phân phối đến toán lựa chọn cấu trúc tối ưu lưới điện theo mục tiêu giảm chi phí tổn thất điện Đối tượng phạm vi nghiên cứu  Lưới điện trung áp huyện Bát Xát,... phương pháp giảm tổn thất điện Nâng cao điện áp vận hành lưới điện Tăng tiết diện dây dẫn Tái cấu trúc lưới điện I MỞ ĐẦU Mục đích nghiên cứu  Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến trào... lưới điện để tìm điểm mở theo mùa www.themegallery.com Company Logo LỰA CHỌN CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN HỢP LÝ GIẢM CHI PHÍ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN THỦY ĐIỆN NHỎ 3.1 Đặc điểm lưới