Luận văn Mở rộng lưới điện truyền tải bằng mặt cắt tối thiểu dựa trên lý thuyết đồ thị (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Mở rộng lưới điện truyền tải bằng mặt cắt tối thiểu dựa trên lý thuyết đồ thị (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ NGỌC BÍCH MỞ RỘNG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI BẰNG MẶT CẮT TỐI THIỂU DỰA TRÊN LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 0 5 2 0 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ NGỌC BÍCH MỞ RỘNG LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI BẰNG MẶT CẮT TỐI THIỂU DỰA TRÊN LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN-60520202 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 3/2017 i
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÔ NGỌC BÍCH MỞ RỘNG LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI BẰNG MẶT CẮT TỐI THIỂU DỰA TRÊN LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN-60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH Tp.Hồ Chí Minh, tháng 3/2017 ii
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Ngô Ngọc Bích Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/12/1985 Nơi sinh: Phú Yên Quê quán: Phú Yên Dân tộc: Kinh E-mail: ngongocbichpy@gmail.comĐT : 0977418527 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Đại Học chính Quy Thời gian đào tạo từ 2008 đến 2012. Nơi học : Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật T.P Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện công nghiệp. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2013-2017 Công ty TNHH xây dựng Bình Định Quản lý thiết bị iv
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Tp. Hồ Chí Minh, Ngày .tháng năm 2017 (Ký và ghi rõ họ tên) Ngô Ngọc Bích v
6. LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian học tập tại Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP. HCM, đƣợc sự giúp đỡ và hƣớng dẫn của quý thầy cô, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lý đào tạo sau đại họccủa Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP. HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện tốt đề tài trong thời gian qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS. TS Trƣơng Việt Anh. Thầy đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thƣc hiện luận văn tốt nghiệp. Chân thành cảm ơn quý thầy, cô đã tận tâm chỉ dẫn, truyền đạt kiến thức cho tôi trong quá trình học tập tại Trƣờng. Xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên Hội đồng phản biện đã góp ý để tôi hoàn thiện luận văn của mình. Cảm ơn các bạn học viên trong lớp cao học Kỹ thuật điện KDD15B đã cùng nhau đoàn kết, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập tại Trƣờng. Trân trọng. T.P Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 2năm 2017 Học viên Ngô Ngọc Bích vi
7. TÓM TẮT Tên đề tài: ‘‘Mở rộng lưới điện truyền tải bằng mặt cắt tối thiểu dựa trên lý thuyết đồ thị thuyết đồ thị” Thời gian thực hiện: Từ tháng 11 năm 2016. Nội dung luận văn gồm có: Chƣơng 1. Mở đầu Giới thiệu chung về vai trò, yêu cầu, mục tiêu chính của công tác quy hoạch mở rộng lƣới điện và các phƣơng pháp đã dùng cho quy hoạch lƣới điện. Đề xuất phƣơng pháp mới để thực hiện quy hoạch mở rộng lƣới điện cũng nhƣ nêu mục tiêu, nhiệm vụ, giới hạn và các nội dung chính của luận văn. Chƣơng 2. Tổng quan quy hoạch mở rộng lƣới điện Giới thiệu, phân loại bài toán quy hoạch toán học và trình bày chi tiết các phƣơng pháp quy hoạch lƣới điện truyền tải nhƣ phƣơng pháp tối ƣu hóa toán học (mô hình AC, DC, phân tích Bender và thuật toán nhánh biên), phƣơng pháp meta-heuristic (tìm kiếm Tabu, thuật toán di truyền, tối ƣu hóa bầy đàn). Chƣơng 3. Cơ sở lý thuyết mặt cắt tối thiểu Trình bày cơ sở lý thuyết thuật toán mặt cắt tối thiểu, xây dựng giải thuật mặt cắt tối thiểu để áp dụng vào lƣới điện và thực hiện tính toán trên sơ đồ điển hình lƣới điện Garver 6 bus. Chƣơng 4. Áp dụng trên ví dụ mẫu và sơ đồ thực tế Áp dụng thuật toán min-cut max-flow trên sơ đồ lƣới điện 14 bus IEEE và lƣới điện truyền tải 220/500 kV Miền Trung Việt Nam. Chƣơng 5. Kết luận Nhận xét, kết luận các kết quả nghiên cứu đã đạt đƣợc và hƣớng nghiên cứu tiếp theo của đề tài. vii
8. ABSTRACT Topic name: “TransmissionExpansion Planning Using Min Cut Algorithm”. Duration: from November , 2016. This thesis consists of the following parts: Chapter 1. Introduction General introduction about the role, requirements and goals of transmission expansion planning and methods used for transmission expansion planning. Proposing new method to solve the transmission expansion planning problem as well as specified the objectives, tasks and the main content of this thesis. Chapter 2. Overview transmission expansion planning Introduction and classification of mathematical programming problems and presentation detailed about planning methods to solve the transmission expansion planning problem such as Mathematical optimization methods (DC model, AC model, and The branch and bound algorithm and Benders decomposition), meta- heuristic methods (Tabu Search, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization). Chapter 3. Theoretical basis min-cut algorithm Presented the theoretical basis of min-cutalgorithm and built min-cutmax-flow algorithm to apply to the electric system and calculate on Garver 6 busdiagram. Chapter 4. Application on the standard system and the actual system Apply min-cut max-flow algorithm on the 14-bus IEEEsystem and 220/500kV transmission system in Central of Vietnam. Chapter 5. Conclusion Comments and conclusions of the research results achieved and the next research. viii
9. MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC iv LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi TÓM TẮT vii DANH SÁCH CÁC HÌNH xii DANH SÁCH CÁC BẢNG xiv Chƣơng 1 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ 3 1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 4 1.4. Giới hạn đề tài 4 1.5. Điểm mới của luận văn 4 1.6. Phạm vi ứng dụng 4 1.7. Bố cục của luận văn 4 Chƣơng 2 6 TỔNG QUAN QUY HOẠCH LƢỚI ĐIỆN 6 2.1. Bài toán quy hoạch toán học 6 2.1.1. Bài toán tối ƣu tổng quát 6 2.1.2. Phân loại các bài toán tối ƣu 6 2.2. Một số phƣơng pháp quy hoạch lƣới điện truyền tải 8 2.2.1. Phƣơng pháp tối ƣu hóa toán học 8 2.2.2. Mô hình DC 8 2.2.3. Mô hình AC 11 2.2.4. Phân tích Benders và thuật toán nhánh và biên 13 2.3. Tối ƣu hóa meta-heuristic 17 2.3.1. Tìm kiếm Tabu TS 17 2.4. Tổng kết chƣơng 24 Chƣơng 3 24 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MẶT CẮT TỐI THIỂU 24 ix
10. 3.1. Giới thiệu chung 24 3.2. Thuật toán "min cut" 25 3.2.1. Thuật toán 25 3.2.2. Nhận xét 29 3.3. Giải thuật "min-cut max-flow" áp dụng cho hệ thống điện 30 3.3.1. Giải thuật "min-cut max-flow" 30 3.3.2. Mô hình hóa hệ thống điện 33 3.4. Trình tự các bƣớc quy hoạch mở rộng lƣới điện 35 3.4.1. Xác định các vị trí tắc nghẽn bằng thuật toán Min-Cut 35 3.4.2. Định hƣớng quy hoạch mở rộng 36 3.5. Áp dụng trên sơ đồ điển hình 37 3.5.1. Kịch bản 1 39 3.5.2. Phƣơng án kéo thêm tuyến dây song song với tuyến dây cũ 43 3.5.3. Dùng tụ bù 44 3.5.4. Quy hoạch hệ thống truyền tải điện khi bị sự cố trên đƣờng dây 46 3.5.5. Kịch bản 2 48 3.5.6. Mở rộng lƣới điện bằng dây dẫn siêu nhiệt 52 3.6. Mở rộng lưới điện theo thời gian dài và tính kính tế các phương pháp 54 3.6.1. Giả sử lưới điện 6 bus tại năm 2013 ta có hệ thống điện như hình đưới 54 3.6.2. Giả sử lƣới điện 6 bus tại năm 2015 ta có hệ thống điện nhƣ hình đƣới 55 3.6.3. Dùng dây dẫn siêu nhiệt và dùng tụ bù cho lƣới 6 bus 57 3.6.4. Giả sử lƣới điện 6 bus tại năm 2017 ta có hệ thống điện nhƣ hình đƣới 59 3.6.5. phƣơng án kéo thêm tuyến dây mới song song với tuyến dây cũ 60 3.6.6. Giả sử lƣới điện 6 bus tại năm 2019 ta có hệ thống điện nhƣ hình đƣới 61 3.7. Tổng kết chƣơng 65 Chƣơng 4 66 ÁP DỤNG TRÊN VÍ DỤ MẨU VÀ SƠ ĐỒ THỰC TẾ 66 4.1. Lƣới điện 14 bus IEEE 66 4.1.1. Lƣới điện 14 bus IEEE cơ bản 66 4.1.2. Lƣới điện 24 bus IEEE mở rộng 68 4.1.3. Xác định các điểm thắt cổ chai 69 4.1.4. Định hƣớng quy hoạch mở rộng 70 4.2. Lƣới điện 220-500kV Miền Trung Việt Nam 73 4.2.1. Lƣới điện 220-500kV Miền Trung Việt Nam tháng 02/2016 78 x
11. 4.2.2. Lƣới điện 220-500kV Miền Trung Việt Nam mở rộng 81 4.2.3. Xác định các điểm nghẽn mạch 81 4.2.4. Định hƣớng quy hoạch mở rộng 84 4.3. Tổng kết chƣơng 86 Chƣơng 5 88 5.1. Những kết quả đạt đƣợc 88 5.2. Hƣớng phát triển tiếp theo của đề tài 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 xi
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1. Phân tích Bender cho bài toán đầu tƣ và vận hành 15 Hình 3.1. Đồ thị vô hƣớng 8 nút 25 Hình 3.2. Đỉnh t(1) và s(5) và lát cắt đầu tiên đi qua t(1)-a(2), t(1)-s(5) 26 Hình 3.3. Lát cắt thứ 2 đi qua t(8)-e(4), t(8)-s(7) 26 Hình 3.4. Lát cắt thứ 3 đi qua t(7,8)-d(3), t(8)-s(4) 27 Hình 3.5. Lát cắt thứ 4 đi qua t(4,7,8)-c(6), t(4,7,8)-s(3); lát cắt thứ 5 đi 27 quat(3,4,7,8)-s(6), t(3,4,7,8)-a(2) Hình 3.6 Lát cắt thứ 6 đi qua t(1,5)-a(2), t(1,5)-s(3,4,6,7,8); lát cắt thứ 28 7 đi qua t(V\2)-s(2) Hình 3.7. Lƣu đồ giải thuật xác định luồng công suất cực đại 30 Hình 3.8. Sơ đồ lƣới điện hai thanh cái và mô hình đại diện theo đồ thị 32 Hình 3.9. Các lát cắt sơ đồ lƣới điện hai thanh cái 33 Hình 3.10. Lát cắt cực tiểu trên sơ đồ mô hình 34 Hình 3.11. Sơ đồ Garver 6 bus 37 Hình 3.12. Mô phỏng lƣới điện Garver 6 buskhi chƣa phân bố công 40 suất Hình 3.13. kế quả sau khi kéo thêm tuyến dây mới song song với tuyến 42 dây cũ Hình 3.14. Kết quả sau khi kéo thêm đƣờng dây mới và giảm công suất 43 phát G6 Hình 3.15. Kết quả mô phỏngtrên phần mềm PowerWorld 44 Hình 3.16. Kết quả mô phỏngtrên phần mềm PowerWorld 19 sau khi 44 dùng TCSC trên nhánh 4-6 và mở rộng mặt cắt 2-6, 1-5, 3-5 Hình 3.17. Mô phỏng lƣới điện Garver 6 bus sau mở rộng nguồn G1 và 45 mở rộng măt cắt 4-6, 2-6, 1-5, 3-5 Hình 3.18. Hệ thống trƣớc khi bị sự cố nhánh 4-6 46 xii
13. Hình 3.19. Khi bị sự cố trên 1 tuyến dây 4-6 46 Hình 3.20. Kết quả mô phỏng sau khi bù 47 Hình 3.21. Mô phỏng phƣơng án quy hoạch thứ nhất 50 Hình 3.22. Mô phỏng phƣơng án kéo tuyến dây mới 50 Hình 3.23. Dây dẫn Black conductor 52 Hình 3.24. Phƣơng án quy mở rộng mặt cắt và dùng dây đẫn siêu nhiệt 53 cho Garver 6 bus Hình 3.25. Mô phỏng lƣới điện 6 bus năm 2013 54 Hình 3.26. Mô phỏng lƣới điện 6 bus lúc chƣa quy hoạch lƣới tại năm 55 2015 Hình 3.27. Mô phỏng sau khi phân bố công suất năm 2015 56 Hình 3.28. Sau khi kéo thêm dây,và dùng dây siêu nhiệt trên 4-6 58 Hình 3.29. Mô phỏng lúc đƣờng dây bị quá tải năm 2017 59 Hình 3.30. Mô phỏng sau khi tiến hành bù 2-3 và kéo thêm dây 3-5 60 Hình 3.31. Mô phỏng lúc quá tải tại năm 2019 61 Hình 3.32. Mô phỏng sau khi kéo thêm tuyến dây 2-6 , 4-6 và thay thế 62 dây siêu nhiệt Hình 3.33. Biểu đồ chi phí các phƣơng pháp mở rộng lƣới qua các 63 năm Hình 4.1. Sơ đồ lƣới điện 24 bus IEEE 65 Hình 4.2. Mô phỏng phƣơng án quy hoạch thứ nhất lƣới điện 14 bus 70 IEEE Hình 4.3. Mô phỏng phƣơng án quy hoạch thứ hai lƣới điện 14 bus 71 IEEE Hình 4.4. Sơ đồ hiện hành lƣới điện 220/500kV Miền Trung Việt Nam 72 Hình 4.5. Mô phỏng lƣới điện Miền Trung Việt Nam tháng 02/2016 79 Hình 4.6. Mô phỏng lƣới điện Miền Trung Việt Nam phát tăng tối đa 82 công suất Hình 4.7. Mô phỏng lƣới điện Miền Trung Việt Nam sau khi mở rộng 85 xiii
14. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1. Vị trí và dung lƣợng của các lát cắt sơ đồ lƣới điện hai thanh cái 33 Bảng 3.2. Các trƣờng hợp xảy ra tại vị trí lát cắt 35 Bảng 3.3. Các thông số nguồn và phụ tải sơ đồ Garver 6 bus 37 Bảng 3.4. Các thông số đƣờng dây sơ đồ Garver 6 bus 38 Bảng 3.5. Kịch bản đƣợc đặt ra cho hệ thống lƣới điện Garver 6 bus 38 Bảng 3.6. Ma trận thông lƣợng lƣới Garver 6 bus 39 Bảng 3.7. Tập hợp các mặt cắt lƣới Garver 6 bus hiện trạng 39 Bảng 3.8. Tập hợp các mặt cắt lƣới Garver 6 bus mở rộng 41 Bảng 3.9. Đối chiếu với một số nghiên cứu về số lƣợng mạch mở rộng 43 Bảng 3.10. Phụ tải điện cho kịch bản 2 48 Bảng 3.11. Tập hợp các mặt cắt lƣới Garver 6 bus theo kịch bản 2 48 Bảng 3.12. Lát cắt ứng với từng trƣờng hợp quy hoạch lƣới Garver 6 bus 48 Bảng 3.13. Phƣơng án quy hoạch mở rộng lƣới điện Garver6 bus 49 Bảng 3.14. Tập hợp công suất nguồn và tải năm 2013 54 Bảng 3.15. Tập hợp công suất nguồn và tải năm 2015 55 Bảng 3.16. Tập hợp công suất nguồn và tải năm 2017 58 Bảng 3.17. Tập hợp công suất nguồn và tải năm 2019 61 Bảng 3.18.Thống kê chí phí các phƣơng pháp mở rộng lƣới qua các năm 63 Bảng 4.1. Nguồn và phụ tải lƣới điện 14 bus IEEE 66 Bảng 4.2. Thông số đƣờng dây lƣới điện 14 bus IEEE 66 Bảng 4.3. Tập hợp mặt cắt 14 bus IEEE 68 Bảng 4.4. Lát cắt ứng với từng trƣờng hợp quy hoạch lƣới 14 bus IEEE 69 Bảng 4.5. Phƣơng án quy hoạch mở rộng lƣới 14 bus IEEE 70 Bảng 4.6. Các nghiên cứu về số lƣợng mạch mở rộng lƣới điện 14 bus 71 IEEE Bảng 4.7. Công suất tải, nguồn lƣới điện Miền Trung Việt Nam 02/2016 74 Bảng 4.8. Thông số đƣờng dây lƣới điện Miền Trung Việt Nam 02/2016 76 xiv
15. Bảng 4.9. Ma trận thông lƣợng lƣới điện 220/500kV Miền Trung 02/2016 78 Bảng 4.10. Ma trận thông lƣợng lƣới 220/500kV Miền Trung tăng công 81 suất Bảng 4.11. Nhánh dự kiến mở rộng lƣới 220/500kV Miền Trung Việt Nam 83 Bảng 4.12. Ma trận thông lƣợng lƣới 220/500kV Miền Trung sau mở rộng 84 xv
16. Chƣơng 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Nhu cầu phát triển xã hội ngày càng tăng nhanh nên vấn đề thiếu hụt năng lƣợng càng tăng cao, việc phát triển ngành điện phải gắn liền với chiến lƣợc phát triển kinh tế - xã hội và an ninh quốc gia vì vậy phải đảm bảo cung cấp đủ điện cho nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội với chất lƣợng điện năng ngày càng cao, đồng thời phải sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên năng lƣợng, đa dạng hóa các nguồn năng lƣợng sơ cấp cho sản xuất điện, bảo tồn nhiên liệu và đảm bảo an ninh năng lƣợng cho tƣơng lai trong đó năng lƣợng điện là nguồn năng lƣợng đóng vai trò chủ chốt. Hiện nay vấn đề các nguồn sản xuất điện thƣờng ở xa khu tiêu thụ, vì vậy cần phải truyền tải điện từ nơi này đi nơi khác. Trong quá trình vận hành và phát triển lƣới điện gặp nhiều khó khăn vì phải đảm bảo tính cung cấp điện liên tục, đảm bảo hệ thống hoạt động tốt nên phải thƣờng xuyên theo dõi, kiểm tra sửa chữa lƣới truyền tải. Nhu cầu con ngƣời sử dụng năng lƣợng càng tăng nên lƣới điện và nguồn điện trể nên quá tải và cần có giải pháp xử lý. Trong đó có phƣơng pháp mở rộng lƣới điện truyền tải bằng mặt cắt tối thiểu dựa trên lý thuyết đồ thị đã góp phần xử lý và đƣa ra các giải pháp hỗ trợ để lƣới điện truyền tải không trể nên quá tải ở các nhánh và giải quyết đƣợc bài toán vận hành tối ƣu lƣới điện là sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào xây dựng, quản lý và vận hành hệ thống điện với mục tiêu cực tiểu hóa tổng chi phí (chi phí đầu tƣ xây dựng, chi phí sản xuất, chi phí vận hành, bảo dƣỡng sửa chữa ) nhƣng vẫn phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải với chất lƣợng điện năng trong phạm vi cho phép. Quy hoạch mở rộng lƣới điện TEP (Transmission expansion planning) là một phần quan trọng của quy hoạch hệ thống điện, gắn liền với quy hoạch mở rộng nguồn phát GEP (Generation expansion planning) và sự tăng trƣởng của phụ tải. Sau khi có vị trí địa lý của các nhà máy điện và trung tâm phụ tải, cần phải quy hoạch lƣới điện với nguyên lý cơ bản là cực tiểu cấu trúc lƣới điện và chi phí vận hành nhằm thỏa mãn yêu cầu phân phối điện năng an toàn, liên tục và tin cậy. 1
17. Các giải pháp quy hoạch cơ bản khi nghiên cứu TEP đƣợc đề cập bao gồm: (i) Xây dựng các đƣờng dây truyền tải và trạm biến áp mới song song tại vị trí nghẽn mạch; (ii) Xây dựng các đƣờng dây truyển tải và trạm biến áp mới trên các hƣớng tuyến mới để chia sẻ luồng công suất tại điểm nghẽn mạch; (iii) Lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng để giảm lƣợng công suất ảo trên lƣới điện; (iv) Lắp đặt TCSC (Thyristor controlled series capacitor)để phân bố lại công suất qua điểm nghẽn mạch; (v) Điều chỉnh công suất nguồn phát nhằm thay đổi luồng công suất qua điểm nghẽn mạch. (vi) Lắp thêm máy phát DG tại những vị trí tậm phụ tải Tùy thuộc vào mục tiêu quy hoạch (nâng cao độ tin cậy,ổn định của hệ thống, hiệu quả thị trƣờng điện, hoặc chi phíđầu tƣ thấp, ) mà có thể chọn biện pháp quy hoạch ƣu tiênphù hợp. Đồng thời, TEP phải thỏa mãn các yêu cầu về độ tin cậy nhằm đảm bảo phát huy công suất của các máy phát điện mới xây dựng trong khi giảm thiểu các chi phí đầu tƣ, vận hành và ngừng cấp điện; độ tin cậy bao gồm: . Các yêu cầu vận hành bình thƣờng: Khi các thiết bị của hệ thống năng lƣợng đƣợc vận hành trong những điều kiện tốt, đảm bảo các tiêu chuẩn vận hành khác nhau. Ví dụ nhƣ công suất truyền tải của đƣờng dây, công suất phát, cấp điện áp, dự trữ nóng và trong phạm vi giá cả đã cho. . Yêu cầu vận hành trong điều kiện ngẫu nhiên: Khi một thiết bị hƣ hỏng hay khi tải xuất hiện các dao động, độ tin cậy cung cấp điện phải đƣợc thỏa mãn. Chi phí lƣới điện bao gồm đầu tƣ mua sắm thiết bị máy biến áp, thiết bị truyền tải và chi phí vận hành thiết bị. Bài toán TEP khá phức tạp vì quy hoạch phải căn cứ trên sơ đồ thực tế đang có sẵn và các ràng buộc cần phải thỏa mãn khá lớn, bao gồm các phƣơng trình phi 2
18. tuyến (nhƣ là các ràng buộc về cấp điện áp) và phƣơng trình vi phân (nhƣ là các vấn đề ổn định). Vì vậy khó có thể có một mô hình toán học và phƣơng pháp giải trọn vẹn cho bài toán TEP. Để khắc phục khó khăn trên, bài toán TEP thƣờng đƣợc chia làm hai bƣớc, lập sơ đồ và đánh giá sơ đồ. Lập sơ đồ nhằm xác định một hay nhiều phƣơng án có chi phí thấp thỏa mãn khả năng tải của các thiết bị truyền tải và đánh giá sơ đồ là đánh giá toàn bộ đặc tính kinh tế kỹ thuật của sơ đồ đã cho, bao gồm dòng tải, phân tích ổn định, dòng ngắn mạch, độ tin cậy và tính toán kinh tế để đi đến quyết định một sơ đồ tối ƣu cuối cùng. Và qua việc đánh giá sơ đồ, cấu hình của lƣới điện có thể đƣợc cải thiện. Bài toán TEP [3] [4] đã đƣợc nghiên cứu rộng rãi, phân tích từ quan điểm và các khía cạnh khác nhau nhƣ: Phƣơng pháp giải quyết, độ an toàn, tính ổn định, thị trƣờng điện, sự phân bố máy phát phân tán, vấn đề tác động tới môi trƣờng, thời gian và mức đầu tƣ xây dựng, khả năng truyền tải, quy hoạch công suất phản kháng và quản lý nhu cầu sử dụng điện năng DSM (Demand-Side Management) Với các nghiên cứu trƣớc đây, bài toán TEP đƣợc giải bằng các phƣơng pháp tối ƣu hóa toán học, tối ƣu hóa heuristic và meta-heuristic đã cho những kết quả khả quan nhƣng với bản chất phức tạp của bài toán các phƣơng pháp trên có những bất lợi nhƣ: Việc quản lý công thức trong mô hình tối ƣu hóa khá khó; khi thêm những ràng buộc mới, mô hình phải đƣợc cấu hình lại; miền không gian tìm kiếm rộng, thời gian mô phỏng lớn. Trên cơ sở kết quả của các công trình nghiên cứu trƣớc đây đã đạt đƣợc, đề tài “Mở rộng lƣới truyền tải bằng mặt cắt tối thiểu dựa trên lý thuyết đồ thị” với mục đích nghiên cứu, áp dụng thuật toán mặt cắt tối thiểu "Maximum flow – Min cut" nhằm giới hạn không gian tìm kiếm, rút ngắn thời gian mô phỏng trong bài toán quy hoạch mở rộng lƣới điện truyền tải. 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ . Tìm hiểu các bài toán trong quy hoạch lƣới điện truyền tải và phƣơng pháp giải quyết. 3
19. . Tìm hiểu thuật toán mặt cắt tối thiểu và áp dụng thuật toán trong quy hoạch lƣới điện truyền tải nhằm giảm thiểu không gian tìm kiếm. . Ứng dụng thuật toán mặt cắt tối thiểutrong quy hoạch mở rộng lƣới điện truyền tải trên các ví dụ mẫu và trên sơ đồ thực tế. 1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu . Ứng dụng lý thuyết giải tích và mô phỏng toán họctrong quy hoạch lƣới điện truyền tải. . Sử dụng PowerWorld để tính toán và kiểm chứng kết quả. 1.4. Giới hạn đề tài . Chỉ xét bài toán quy hoạch tĩnh lƣới điện truyền tải khi sử dụng thuật toán mặt cắt tối thiểu. . Chỉ xét ổn định tĩnh không xét đến ổn định động của hệ thống điện. 1.5. Điểm mới của luận văn Áp dụng thuật toán mặt cắt tối thiểu vào quy hoạch mở rộng lƣới điện truyền tải. Để tìm tuyến đƣờng dây có dung lƣợng nhỏ nhất, từ đó đề ra các phƣơng pháp khắc phục sự cố quá tải trên tuyến đƣờng dây đó, nhƣ kéo thêm một tuyến dây song song, thay dây dẫn siêu nhiệt, dùng TCSC so sánh chi phí các phƣơng pháp 1.6. Phạm vi ứng dụng . Ứng dụng thuật toán mặt cắt tối thiểu vào quy hoạch mở rộng lƣới điện truyền tải cho các lƣới điện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) mẫu. . Ứng dụng thuật toán mặt cắt tối thiểu vào quy hoạch mở rộng lƣới điện truyền tải cho các mô hình hay lƣới điện thực tế bất kỳ. . Là tài liệu tham khảo cho môn học cung cấp điện, quy hoạch hệ thống điện. 1.7. Bố cục của luận văn . Chƣơng 1. Mở đầu 4
20. . Chƣơng 2: Tổng quan về quy hoạch lƣới điện truyền tải . Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết mặt cắt tối thiểu . Chƣơng 4: Áp dụng trên ví dụ mẫu và sơ đồ thực tế . Chƣơng 5: Kết luận 5
21. S K L 0 0 2 1 5 4