Tiềm năng và ứng dụng của nguồn điện phân tán trong qui hoạch hệ thống phân phối điện

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
15
lượt xem
0
download

Tiềm năng và ứng dụng của nguồn điện phân tán trong qui hoạch hệ thống phân phối điện

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo giới thiệu tiềm năng và khả năng ứng dụng DG trên phạm vi toàn cầu cũng như trên lãnh thổ Việt Nam như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, pin nhiên liệu, địa nhiệt, nguồn điện nhiệt kết hợp… Từ đó, đề xuất mô hình qui hoạch HTPPĐ với mục tiêu là cực tiểu tổng chi phí xây dựng DG, chi phí xây dựng nâng cấp trạm biến áp và đường dây, chi phí vận hành và mua năng lượng từ hệ thống điện. Mô hình đề xuất được tính toán kiểm tra trên sơ đồ HTPPĐ hình tia 48 nút, lộ 478 TBA 110kV Đán, thành phố Thái Nguyên sử dụng ngôn ngữ lập trình GAMS.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tiềm năng và ứng dụng của nguồn điện phân tán trong qui hoạch hệ thống phân phối điện

TIỀM NĂNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN<br /> TRONG QUI HOẠCH HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN<br /> Vũ Văn Thắng1*, Đặng Quốc Thống2, Bạch Quốc Khánh2, Nguyễn Bá Việt3<br /> 1<br /> <br /> Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN, 2Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội,<br /> 3<br /> Trường CĐ Công nghệ và Kinh tế công nghiệp<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Nguồn phân tán có vai trò ngày càng quan trọng trong qui hoạch hệ thống phân phối điện<br /> (HTPPĐ) nói riêng và hệ thống điện nói chung. Nguồn phân tán (Distribution Generation - DG)<br /> kết nối đến HTPPĐ hoặc trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên giảm được tổn thất công suất và<br /> tổn thất điện năng, giảm độ lệch điện áp nút, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm ô nhiễm môi<br /> trường và chi phí xây dựng nâng cấp các đường dây, trạm biến áp. Bài báo giới thiệu tiềm năng và<br /> khả năng ứng dụng DG trên phạm vi toàn cầu cũng như trên lãnh thổ Việt Nam như thủy điện nhỏ,<br /> năng lượng mặt trời, năng lượng gió, pin nhiên liệu, địa nhiệt, nguồn điện nhiệt kết hợp… Từ đó,<br /> đề xuất mô hình qui hoạch HTPPĐ với mục tiêu là cực tiểu tổng chi phí xây dựng DG, chi phí xây<br /> dựng nâng cấp trạm biến áp và đường dây, chi phí vận hành và mua năng lượng từ hệ thống điện.<br /> Mô hình đề xuất được tính toán kiểm tra trên sơ đồ HTPPĐ hình tia 48 nút, lộ 478 TBA 110kV<br /> Đán, thành phố Thái Nguyên sử dụng ngôn ngữ lập trình GAMS.<br /> Từ khóa: Nguồn phân tán, qui hoạch hệ thống phân phối điện.<br /> <br /> <br /> GIỚI THIỆU<br /> Hệ thống phân phối điện làm nhiệm vụ phân<br /> phối điện năng từ hệ thống điện (HTĐ) qua<br /> các trạm biến áp (TBA) trung gian đến khách<br /> hàng sử dụng điện, đảm bảo yêu cầu về chất<br /> lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện<br /> [1, 2]. HTPPĐ giữ vai trò quan trọng trong<br /> HTĐ với những đặc điểm riêng biệt như:<br /> Điện áp nhỏ hơn 35kV; Cấu trúc thường là<br /> hình tia hoặc hình lưới nhưng vận hành hở;<br /> Tổn thất công suất, tổn thất điện năng và độ<br /> lệch điện áp tại các nút phụ tải lớn; Có ảnh<br /> hưởng lớn về độ tin cậy cung cấp điện, chất<br /> lượng điện năng và chi phí xây dựng của toàn<br /> HTĐ… Do đó, qui hoạch HTPPĐ có ý nghĩa<br /> quyết định đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của<br /> HTPPĐ nói riêng và toàn HTĐ.<br /> Trong những năm gần đây, nhu cầu năng<br /> lượng nói chung và nhu cầu điện năng nói<br /> riêng đang tăng mạnh mẽ, tại Việt Nam tốc độ<br /> tăng trưởng điện năng khoảng 16% trong giai<br /> đoạn 2005-2010, các nguồn năng lượng<br /> truyền thống đang dần cạn kiệt, ô nhiễm môi<br /> trường do sản xuất năng lượng ngày càng<br /> tăng cùng với quá trình tái cơ cấu thị trường<br /> điện theo xu thế cạnh tranh đã tạo điều kiện<br /> thuận lợi để phát triển các nguồn năng lượng<br /> mới và năng lượng tái tạo, nguồn phân tán.<br /> DG có công suất nhỏ, kết nối trong HTPPĐ<br /> cung cấp trực tiếp cho các phụ tải [3] nên có<br /> tác động rất tích cực đến chỉ tiêu kinh tế kỹ<br /> thuật của HTPPĐ như: Giảm tổn thất điện<br /> <br /> <br /> Tel: 0915 176569, Email: thangvvhtd@tnut.edu.vn<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> năng, hỗ trợ điện áp nút, nâng cao độ tin cậy<br /> cung cấp điện, giảm chi phí đầu tư nâng cấp<br /> đường dây cung cấp và TBA nguồn. Vì vậy,<br /> nghiên cứu ứng dụng DG trong qui hoạch<br /> HTPPĐ cần được đặc biệt quan tâm.<br /> Qui hoạch HTPPĐ có nhiều mô hình đã được<br /> phát triển và sử dụng, hàm mục tiêu có thể<br /> đơn hoặc đa mục tiêu. Phổ biến nhất là mô<br /> hình sử dụng hàm mục tiêu chi phí tính toán<br /> hàng năm nhỏ nhất với tổng chi phí vốn đầu<br /> tư xây dựng, chi phí vận hành và tổn thất điện<br /> năng… qui đổi về chi phí trong từng năm vận<br /> hành [4]. [3] giới thiệu hàm mục tiêu là tổn<br /> thất công suất tác dụng nhỏ nhất dưới tác<br /> động của DG. Qui hoạch HTPPĐ đa mục tiêu<br /> đã được [5] giới thiệu với hàm mục tiêu là<br /> cực tiểu tổng chi phí tổn thất điện năng và<br /> ngắt tải hoặc hàm mục tiêu gồm cực tiểu chi<br /> phí xây dựng nguồn, chi phí tổn thất điện<br /> năng và độ lệch điện áp nút khi DG tham gia<br /> trong HTPPĐ được giới thiệu trong [5, 6].<br /> Trong các mô hình trên đã xét đến ứng dụng<br /> khá thành công của các DG, do đó cần được<br /> nghiên cứu ứng dụng tại Việt Nam.<br /> Bài báo giới thiệu các công nghệ DG, tiềm<br /> năng và khả năng ứng dụng trên thế giới cũng<br /> như tại Việt Nam, giới thiệu HTPPĐ và các<br /> mô hình qui hoạch HTPPĐ truyền thống cũng<br /> như khi xuất hiện DG. Từ đó, đề xuất mô<br /> hình qui hoạch mới khi sử dụng DG trong hệ<br /> thống phân phối điện.<br /> NGUỒN PHÂN TÁN<br /> Khái niệm<br /> 3<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Vũ Văn Thắng và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Nguồn phân tán là nguồn điện được kết nối<br /> trực tiếp với HTPPĐ hoặc cung cấp trực tiếp<br /> cho khách hàng [6, 8], thường sử dụng công<br /> nghệ phát điện mới như tuabin khí nhỏ, nhà<br /> máy điện và nhiệt kết hợp, năng lượng mặt<br /> trời, địa nhiệt và năng lượng gió… Công suất<br /> DG có thể đến 300MW phụ thuộc vào công<br /> nghệ sử dụng, thường sử dụng DG có công<br /> suất nhỏ hơn 5MW. DG là nguồn phát được<br /> lắp đặt gần nơi tiêu thụ nên loại trừ được những<br /> chi phí truyền tải và phân phối, tăng cường tính<br /> linh hoạt HTPPĐ và độ tin cậy cung cấp điện,<br /> giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng,<br /> cải thiện độ lệch điện áp nút và giảm ô nhiễm<br /> môi trường [8]. Tuy nhiên, DG thường có vốn<br /> đầu tư lớn và làm tăng tính phức tạp trong đo<br /> lường, bảo vệ và vận hành HTPPĐ.<br /> DG được phát triển với nhiều công nghệ khác<br /> nhau, được chia làm hai nhóm chính: i) DG<br /> có khả năng tái tạo như: tuabin gió, nhà máy<br /> điện địa nhiệt, nhà máy điện mặt trời và nhà<br /> máy Pin mặt trời, thủy điện nhỏ, nhà máy<br /> điện thủy triều… ii) DG không tái tạo, sử<br /> dụng chủ yếu năng lượng hóa thạch như:<br /> tuabin khí nhỏ, nhà máy điện nhiệt kết hợp<br /> (Combined Heat and Power - CHP), Pin nhiên<br /> liệu (Fuel Cells), động cơ thuận nghịch<br /> (Reciprocating Engines), động cơ Stirling<br /> (Stirling Engines)…<br /> Công nghệ Nguồn phân tán<br /> * Thủy điện nhỏ: Thủy điện nhỏ sử dụng năng<br /> lượng của những dòng chảy nhỏ làm quay<br /> tuabin nước, máy phát để phát điện. Thủy<br /> điện nhỏ không tạo khí thải gây ô nhiễm môi<br /> trường, không sử dụng hồ chứa nên không<br /> gây ngập lụt, không làm thay đổi hệ sinh thái<br /> đã rất được quan tâm phát triển. Việt Nam có<br /> địa hình đồi núi phức tạp, khí hậu nhiệt đới<br /> mưa nhiều rất thuận lợi để phát triển thủy<br /> điện nhỏ. Do đó, tiềm năng thủy điện nhỏ rất<br /> lớn, khoảng 2000MW [13] tập trung chủ yếu<br /> ở khu vực Trung du, Miền núi phía Bắc và<br /> Tây Nguyên nên rất thuận lợi trong công cuộc<br /> điện khí hóa nông thôn.<br /> * Nhà máy điện gió: Nhà máy điện gió biến<br /> đổi động năng của dòng không khí thành điện<br /> năng qua tuabin gió và máy phát với những<br /> đặc điểm nổi bật như: Không tiêu tốn nhiên<br /> 4<br /> <br /> 86(10): 3 - 7<br /> <br /> liệu, không gây ô nhiễm môi trường; Có thể<br /> đặt gần nơi tiêu thụ nên tránh được chi phí xây<br /> dựng đường dây và TBA; Chi phí vận hành,<br /> bảo quản khá thấp nên giảm giá thành sản xuất<br /> điện năng… Tuy nhiên, gió là dạng năng<br /> lượng mang tính bất định cao nên cần có các<br /> số liệu thống kê đầy đủ, tin cậy đồng thời xây<br /> dựng nhà máy điện gió đòi hỏi vốn đầu tư lớn.<br /> Tiềm năng của năng lượng gió là khá lớn,<br /> khoảng 300TWh/năm [4] nhưng do phân tán<br /> và không ổn định nên chỉ sử dụng được một<br /> phần nhỏ. Năm 2008 toàn thế giới mới xây<br /> dựng được các nhà máy điện gió với tổng<br /> công suất 121.188GW [10] nhưng trong<br /> những năm gần đây tốc độ phát triển của<br /> nguồn năng lượng gió rất nhanh khoảng 29%,<br /> dự báo đến năm 2020 tổng công suất của các<br /> nhà máy điện gió trên toàn thế giới đạt<br /> khoảng 1500GW. Trong chương trình đánh<br /> giá về năng lượng cho châu Á, Ngân hàng thế<br /> giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng<br /> gió khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt<br /> Nam. Theo tính toán của nghiên cứu này thì<br /> Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất Đông<br /> Nam Á với tổng tiềm năng điện gió ước đạt<br /> khoảng 513.360MW [13], địa hình dọc theo<br /> bờ biển gần 3000km rất thuận lợi cho xây<br /> dựng các nhà máy điện gió.<br /> * Nhà máy điện mặt trời và Pin mặt trời:<br /> Năng lượng của tia bức xạ Mặt trời được<br /> chuyển đổi thành điện năng theo hai phương<br /> thức: Nhà máy điện mặt trời dùng bức xạ mặt<br /> trời đốt nóng lò hơi của nhà máy điện, tương<br /> tự nhà máy nhiệt điện, lò hơi tạo hơi nước<br /> quay tuabin, máy phát sinh ra điện năng và<br /> Pin mặt trời biến đổi trực tiếp năng lượng của<br /> bức xạ mặt trời thành điện năng không qua<br /> bước trung gian về nhiệt.<br /> Năng lượng mặt trời không làm ô nhiễm<br /> không khí, không tạo ra hiệu ứng nhà kính.<br /> Hệ nguồn pin mặt trời có thể xây dựng ngay<br /> trên nóc các chung cư hay các tòa nhà lớn nên<br /> tiện lợi. Chi phí xây dựng cao là rào cản lớn,<br /> khoảng (5-7).106USD/MW, tuy nhiên với chi<br /> phí vận hành rất nhỏ nên hiệu quả của nguồn<br /> điện mặt trời cũng khá cạnh tranh. Vì vậy, cần<br /> có những chính sách hỗ trợ phát triển nguồn<br /> năng lượng này trong tương lai.<br /> <br /> Vũ Văn Thắng và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> Năng lượng mặt trời có tiềm năng rất lớn, mỗi<br /> giây trái đất có thể nhận được năng lượng tương<br /> đương 107kg than đá, tuy nhiên để chuyển thành<br /> năng lượng hữu ích còn gặp nhiều khó khăn.<br /> Năng lượng mặt trời trên Thế giới đã được ứng<br /> dụng và phát triển khá mạnh với qui mô công<br /> nghiệp, năm 2007 các nước thuộc Uỷ ban Năng<br /> lượng Quốc tế (IEA) đã phát triển 2.26GW,<br /> trong những năm tới sẽ phát triển ước tính đạt<br /> 7.8GW [11]. Theo Ủy ban Năng lượng Mặt trời<br /> Châu Âu (EPIA), công suất đặt năng lượng mặt<br /> trời năm 2020 khoảng 200GW và đến năm<br /> 2030 công suất đạt 800GW [11]. Việt Nam nằm<br /> trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời và<br /> số ngày nắng trong năm cao nên tiềm năng<br /> nguồn năng lượng mặt trời rất lớn. Tuy nhiên,<br /> chi phí đầu tư xây dựng lớn nên năng lượng mặt<br /> trời chưa được đầu tư phát triển trên qui mô<br /> công nghiệp, với tốc độ phát triển nhu cầu năng<br /> lượng rất cao hiện nay cần tận dụng mọi nguồn<br /> năng lượng để đáp ứng nhu cầu sử dụng. Vì<br /> vậy, cần có những chính sách hỗ trợ phát triển<br /> các nguồn năng lượng tái tạo nói chung và<br /> nguồn nguồn năng lượng mặt trời nói riêng<br /> trong tương lai.<br /> * Nhà máy điện địa nhiệt: Nhà máy điện địa<br /> nhiệt sử dụng nhiệt năng từ lòng đất tạo hơi<br /> nước có nhiệt độ cao chạy tuabin hơi, máy<br /> phát để sản xuất điện năng. Nguồn năng<br /> lượng địa nhiệt có trữ năng rất lớn khoảng<br /> 880GTOE [4] trải rộng trên toàn Thế giới.<br /> Hiện nay, nhà máy địa nhiệt đã được xây<br /> dựng và phát triển tại nhiều nơi trên Thế giới<br /> như Italia, Mỹ, Nga, Trung Quốc… với công<br /> suất đạt 7.100MW. Tuy nhiên, tiềm năng địa<br /> nhiệt ở Việt Nam khá nhỏ, nhiệt độ thấp dẫn<br /> đến hiệu quả kém nên không cạnh tranh được<br /> với các nguồn năng lượng khác.<br /> * Nhà máy điện - nhiệt kết hợp (CHP): Nhà<br /> máy CHP được biết đến như những nhà máy<br /> nhiệt điện có công suất nhỏ, phát điện và sử<br /> dụng nhiệt thải ra trong quá trình phát điện<br /> cho một số ứng dụng như sưởi ấm các tòa<br /> nhà, sinh hơi hay cung cấp nước nóng cho các<br /> qui trình công nghiệp, sưởi ấm đô thị [9]…<br /> Nhà máy CHP có quy mô thay đổi phù hợp<br /> <br /> 86(10): 3 - 7<br /> <br /> với nhu cầu của phụ tải được phát triển rất<br /> mạnh trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt tại Châu<br /> Âu, Mỹ và Nhật Bản. Năm 1998 Châu Âu đã<br /> xây dựng 144.6GW, Nhật Bản là 3.4GW năm<br /> 2010 và Mỹ đã xây dựng 92GW [9]. Tại Việt<br /> Nam, điều kiện khí hậu nóng ẩm nên nhu cầu<br /> năng lượng nhiệt trong sinh hoạt không cao<br /> nhưng các nhà máy, khu công nghiệp đang<br /> phát triển rất nhanh tạo điều kiện rất thuận lợi<br /> cho phát triển CHP đặt phân tán trong các khu<br /> công nghiệp góp phần khắc phục tình trạng<br /> thiếu điện trầm trọng hiện nay.<br /> * Pin nhiên liệu: Pin nhiên liệu (Fuel Cells) sử<br /> dụng tương tác giữa Hydro và Oxy để chuyển<br /> hóa năng lượng hóa thạch thành điện năng. Pin<br /> nhiên liệu có hiệu suất rất cao và không ô nhiễm<br /> môi trường, có thể xây dựng phân tán gần nơi<br /> tiêu thụ với hiệu quả cao nhưng giá thành xây<br /> dựng lớn (4.106USD/MW) nên còn hạn chế<br /> trong ứng dụng.<br /> Khả năng ứng dụng DG tại Việt Nam<br /> Trong xu thế tăng nhanh nhu cầu năng lượng trên<br /> toàn Thế giới cũng như tại Việt Nam, các nguồn<br /> năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt và<br /> sức ép về ô nhiễm môi trường thúc đẩy phát triển<br /> các nguồn năng lượng sạch thay thế. Nguồn năng<br /> lượng mới và năng lượng tái tạo có đặc điểm<br /> chung là giá thành xây dựng cao, năng lượng sản<br /> xuất mang tính bất định lớn nhưng hiệu quả sử<br /> dụng cao (nâng cao độ tin cậy cung cấp điện,<br /> giảm chi phí vận hành và ô nhiễm môi trường)<br /> nên một số DG có tiềm năng và khả năng ứng<br /> dụng cao: i) Thủy điện nhỏ có khả năng ứng<br /> dụng rất cao trong HTPPĐ điện nông thôn khu<br /> vực trung du, miền núi phía Bắc và Tây Nguyên.<br /> ii) Nhà máy điện gió có tiềm năng lớn trong khu<br /> vực nông thôn, miền duyên hải và hải đảo. iii)<br /> Nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời có ưu<br /> thế lớn khi sử dụng những modul công suất nhỏ<br /> trong khu vực đô thị và khu vực nông thôn xa<br /> lưới điện. iv) CHP có hiệu quả rất cao khi sử<br /> dụng cho những khu vực có nhu cầu lớn về nhiệt<br /> do đó có khả năng ứng dụng cao trong các khu<br /> công nghiệp…<br /> QUI HOẠCH HTPPĐ KHI CÓ DG<br /> HTPPĐ với cấp điện áp nhỏ hơn 35kV<br /> thường có cấu trúc đơn giản gồm một nguồn<br /> cung cấp như hình tia hoặc hình lưới vận<br /> 5<br /> <br /> Vũ Văn Thắng và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> hành hở để đơn giản trong vận hành và bảo vệ<br /> rơle [2]. Tuy nhiên, trong những năm gần<br /> đây, yêu cầu về chất lượng điện năng và độ<br /> tin cậy cung cấp điện ngày càng cao, trong<br /> một số HTPPĐ phát triển cấu trúc hình lưới<br /> nhiều nguồn cung cấp để nâng cao độ tin cậy<br /> cung cấp điện. Đặc biệt khi xuất hiện thị<br /> trường điện cạnh tranh, sức ép về ô nhiễm môi<br /> trường toàn cầu [9] và khoa học công nghệ<br /> phát triển đã thúc đẩy phát triển các DG tham<br /> gia vào HTPPĐ, dẫn đến tính toán và qui<br /> hoạch HTPPĐ đã có những thay đổi đáng kể.<br /> Qui hoạch HTPPĐ khi xét đến phương án sử<br /> dụng DG có hàm mục tiêu đề xuất là tổng chi<br /> phí đầu tư xây dựng DG, chi phí nâng cấp cải<br /> tạo đường dây và TBA khi phụ tải tăng cao<br /> trong giai đoạn qui hoạch, chi phí vận hành<br /> DG và chi phí năng lượng mua từ HTĐ. Hàm<br /> mục tiêu J của bài toán qui hoạch HTPPĐ đề<br /> xuất như trong biểu thức (1).<br /> T<br /> <br /> <br /> <br />  NF<br /> <br /> 1<br /> <br /> J<br /> .<br /> t <br /> (<br /> 1<br /> <br /> r<br /> )<br /> t 1<br /> <br /> <br /> NS<br /> <br />  CF .SF   CS .SS<br /> k<br /> <br /> k ,t<br /> <br /> k<br /> <br />  CDG .SDG<br /> i<br /> <br /> i ,t<br /> <br /> NS<br /> <br />  Tmax (<br /> <br /> i 1<br /> <br /> i<br /> NDG<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> i 1<br /> <br /> <br /> <br /> i ,t<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> S S<br /> Q .Qi ,t ( 1 )<br /> <br /> i 1<br /> <br /> <br />  PDG .QiDG<br /> )<br /> ,t   Min<br /> <br /> i 1<br /> <br /> <br /> NDG<br /> <br />  PDG .PiDG<br /> ,t <br /> <br /> N<br /> <br /> Y<br /> <br /> .U i ,t .U<br /> <br /> ij<br /> <br /> . cos( ij  <br /> <br /> j ,t<br /> <br /> j ,t<br /> <br />   i ,t )<br /> <br /> j 1<br /> <br /> (2)<br /> <br /> S<br /> QiDG<br /> ,t  Qi ,t  QD i ,t <br /> N<br /> <br /> <br /> <br /> Y<br /> <br /> ij<br /> <br /> .U i ,t .U<br /> <br /> j ,t<br /> <br /> . sin( ij  <br /> <br /> j ,t<br /> <br />   i ,t )<br /> <br /> j 1<br /> <br /> Chất lượng điện áp trong HTPPĐ rất được<br /> quan tâm do cung cấp trực tiếp cho thiết bị<br /> dùng điện, ít sử dụng thiết bị điều chỉnh điện<br /> áp trên lưới phân phối. Do đó, độ lệch điện áp<br /> cho phép ở tất cả các nút phải được giới hạn độ<br /> lệch, điện áp các nút TBA luôn là hằng số.<br /> U min  U i ,t  U max<br /> U i ,t  cons tan<br /> <br /> i  NL<br /> <br /> i  NS<br /> <br /> <br /> <br /> Trong đó: CFk, CSi là chi phí đầu tư khi nâng<br /> cấp đường dây và TBA; SFk,t là công suất<br /> nâng cấp của đường dây k trong năm t; CDGi,<br /> SDGi,t là chi phí đầu tư xây dựng và công suất<br /> nâng cấp DG; PSi,t, PDGi,t là công suất tác dụng<br /> tại TBA nút i và DG nút i trong năm t; QSi,t,<br /> QDGi,t là công suất phản kháng tại TBA nút i<br /> và DG nút i trong năm t.<br /> <br /> (3)<br /> <br /> Ràng buộc cho phép công suất DG lựa chọn<br /> tại các nút đảm bảo giới hạn cho phép và<br /> công suất nâng cấp trong từng năm phù hợp<br /> với thông số thiết bị.<br /> DG<br /> Pi DG<br /> ,t  Pmax<br /> <br /> i  NDG<br /> <br /> DG<br />  Qmax<br /> <br /> i  NDG<br /> <br /> (4)<br /> <br /> DG<br /> Pi DG<br /> ,t  Pi ,t 1  P t  1, i  NDG<br /> <br /> NS<br /> <br /> S S<br /> P .Pi ,t<br /> <br /> Pi DG<br />  Pi S,t  PDi ,t <br /> ,t<br /> <br /> QiDG<br /> ,t<br /> <br /> i<br /> <br /> NDG<br /> <br /> <br /> <br /> i<br /> <br /> 86(10): 3 - 7<br /> <br /> DG<br /> QiDG<br /> ,t  Qi ,t 1  Q<br /> <br /> t  1, i  NDG<br /> <br /> (5)<br /> <br /> TBA cũ đang tồn tại, công suất đảm bảo cung<br /> cấp cho hiện tại, nên ràng buộc cho phép sử<br /> dụng tối đa công suất các TBA hiện có và thỏa<br /> mãn công suất nâng cấp trong từng năm phù<br /> hợp với thông số thiết bị.<br /> S iS,t  S iS,1<br /> <br /> t  1, i  NS<br /> <br /> S iS,t  S iS,t 1  S<br /> <br /> t  1, i  NS<br /> <br /> (6)<br /> <br /> Cân bằng công suất tại mỗi nút trong HTĐ như<br /> trong biểu thức (2).<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ HTPPĐ hình tia<br /> <br /> Kết quả tính toán cho lộ 478, TBA 110kV<br /> thành phố Thái Nguyên (hình 1) cho thấy khi<br /> sử dụng DG trong phương án qui hoạch, tổng chi phí đầu tư và vận hành giảm 11.48%, điện áp<br /> các nút luôn đảm bảo độ lệch điện áp cho phép. DG được lựa chọn đầu tư với công suất khá lớn<br /> 6<br /> <br /> Vũ Văn Thắng và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> (3.7MW) tại những nút ở xa nguồn (nút 34 và<br /> 35). Đường dây và TBA biến áp không cần phải<br /> nâng cấp.<br /> IV. KẾT LUẬN<br /> Bài báo đã trình bày tiềm năng và khả năng ứng<br /> dụng DG trong qui hoạch HTPPĐ trên thế giới<br /> cũng như tại Việt Nam. Từ đó, đề xuất định hướng<br /> phát triển DG trong từng khu vực phụ tải trong<br /> HTĐ Việt Nam. Khi xuất hiện DG trong HTPPĐ,<br /> qui hoạch HTPPĐ có những thay đổi đáng kể dẫn<br /> đến hàm mục tiêu và các ràng buộc cũng thay đổi.<br /> Bài báo đề xuất mô hình qui hoạch HTPPĐ mới sử<br /> dụng hàm mục tiêu là cực tiểu tổng chi phí đầu tư<br /> xây dựng DG, chi phí nâng cấp cải tạo đường dây<br /> và TBA khi phụ tải tăng cao trong giai đoạn qui<br /> hoạch, chi phí vận hành DG và chi phí năng lượng<br /> mua từ HTĐ. Kết quả tính toán cho thấy, sử dụng<br /> DG trong phương án qui hoạch HTPPĐ luôn cho<br /> chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1] Vũ Văn Thắng, Đặng Quốc Thống, Bạch Quốc<br /> Khánh (2010), Tiềm năng và ứng dụng của nguồn điện<br /> phân tán trong qui hoạch hệ thống phân phối điện, Hội<br /> nghị khoa học CLB các trường Đại học Kỹ thuật, Bắc<br /> Ninh.<br /> [2] H. Lee Willis (2004), Power Distribution Planning<br /> Reference Book, Marcel Dekker, Inc<br /> [3] N. Mithulananthan, Than Oo and Le Van Phu (2004),<br /> Distributed Generator Placemenitn Power Distribution<br /> System Using Genetic Algorithm to Reduce Losses,<br /> ThammasaInt t.J . Sc.Tech.Vol.9, No.3, July-September<br /> <br /> 86(10): 3 - 7<br /> <br /> [4] Nguyễn Lân Tráng (2004), Quy hoạch và phát triển<br /> HTĐ, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội<br /> [5] Amin Hajizadeh, Ehsan Hajizadeh (2008), PSO-Based<br /> Planning of Distribution Systems with Distributed<br /> Generations, International Journal of Electrical, Computer,<br /> and Systems Engineering 2; www.waset.org, Winter<br /> [6] Muhammad Ahmadi*, Ashkan Yousefi, Alireza<br /> Soroudi*, Mehdi Ehsan *, Multi Objective Distributed<br /> Generation Planning Using NSGA-II, 2008 13th<br /> International Power Electronics and Motion Control<br /> Conference (EPE-PEMC 2008)<br /> [7] A.Soroudi and M.Ehsan (2008), Multi Objective<br /> Distributed Generation Planning in Liberalized Electricity<br /> Markets, Transmission and Distribution Conference and<br /> Exposition. IEEE/PES<br /> 8] Thomas Ackermann a,*,1, Go¨ran Andersson b, Lennart<br /> So¨der (2001), Distributed generation: a definition, Electric<br /> Power Systems Research 57 195–204<br /> [9] P. Frase and S. Morita (2002), Distributed Generation<br /> in liberalised electricity markets, International Energy<br /> Agency, IEA<br /> [10] World Wind Energy Association WWEA (2009),<br /> World Wind Energy Report 2008, 8th World Wind Energy<br /> Conference & Exhibition Wind Power for Islands, South<br /> Korea.<br /> [11] International Energy Agency (2010), Trends in<br /> Photovoltaic Applications - Survey report of selected IEA<br /> countries between 1992 and 2009, Report IEA-PVPS T119.<br /> [12] Keith Davidson (2003), Distributed Generation and<br /> CHP for Federal Facilities, DE Solutions.<br /> [13] Phát triển nguồn phát điện phân tán, đáp ứng nhu cầu<br /> điện năng: Nhìn từ góc bảo vệ môi trường, Theo TCĐL số<br /> 2/2009.<br /> <br /> SUMMARY<br /> THE POTENTIAL AND APPLICATION OF DISTRIBUTED GENERATIONS<br /> IN PLANNING DISTRIBUTION SYSTEMS<br /> <br /> <br /> Vu Van Thang1 , Dang Quoc Thong2, Bach Quoc Khanh2, Nguyen Ba Viet3<br /> 1<br /> <br /> ThaiNguyen University of Technology, 2HaNoi University of Technology,<br /> 3<br /> Industrial Economic - Technology College<br /> <br /> Distributed Generations are important electric generators in distribution systems and electric power systems.<br /> Distributed Generations connected directly to the distribution systems or on the customer site of the meter so<br /> reduced power loss, improve voltage profile, improved reliability, reduced environmental pollution and have got<br /> lower capital cost of feeder and substation upgrade. This paper introduces potential and application of Distributed<br /> Generations in planning Distribution Systems include small Hydropowers, Wind power, Photovoltaics,<br /> Geothermal, Fuel Cells, Combined Heat and Power… A new model of planning Distribution System is proposed<br /> with a objective function is included total capital cost of Distributed Generations, feeders and substations<br /> upgrade, operation cost of distribution systems and power purchased cost from the electric power systems.<br /> Key words: Distributed Generation, planning Distribution System.<br /> <br /> <br /> <br /> Tel: 0915 176569, Email: thangvvhtd@tnut.edu.vn<br /> <br /> 7<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản