Tối ưu hóa lắp đặt thiết bị TCSC để cực đại phúc lợi xã hội sử dụng giải thuật COA :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN NGỌC ANH

TỐI ƯU HÓA LẮP ĐẶT THIẾT BỊ TCSC ĐỂ

CỰC ĐẠI PHÚC LỢI XÃ HỘI SỬ DỤNG GIẢI

THUẬT COA

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã chuyên ngành: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Thanh Long ..................................................

Người phản biện 1: PGS.TS Võ Ngọc Điều .................................................................

Người phản biện 2: TS. Nguyễn Trung Nhân...............................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường

Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. PGS.TS Trương Đình Nhơn............................- Chủ tịch Hội đồng

2. PGS.TS Võ Ngọc Điều ...................................- Phản biện 1

3. TS. Nguyễn Trung Nhân .................................- Phản biện 2

4. TS. Bạch Thanh Quý.......................................- Ủy viên

5. TS. Lê Văn Đại ...............................................- Thư ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CN ĐIỆN

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Ngọc Anh MSHV: 16003341

Ngày, tháng, năm sinh: 08/04/1984 Nơi sinh: Thanh Hóa

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã chuyên ngành:60520202

I. TÊN ĐỀ TÀI:

“ Tối ưu hóa lắp đặt thiết bị TCSC để cực đại phúc lợi xã hội sử dụng giải thuật

COA ”

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Phân tích thị trường điện

- Nghiên cứu thiết bị FACTS

- Nghiên cứu giải thuật COA

- Áp dụng giải thuật COA nâng cao phúc lợi xã hội

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: thực hiện quyết định số 552/QĐ-DHCN ngày

10/01/2018 của Trường Đại học Công Nghiệp TPHCM về việc giao nhiệm vụ

hướng dẫn luận văn thạc sĩ.

.......................................................................................................................................

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/7/2018

.......................................................................................................................................

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Dương Thanh Long

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy TS. Dương Thanh Long, người

đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

này.

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Công nghệ điện trường

Đại Học Công nghiệp TP.HCM, các cán bộ Phòng quản lý sau đại học đã

giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập và trong quá trình hoàn

thành quyển luận văn này.

Tôi xin cảm ơn các bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên và tạo mọi

điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình đã luôn ở bên tôi và động

viên tôi rất nhiều để tôi hoàn thành khóa học này.

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Trãi qua ba thập kỷ, nhiều công ty điện đã thay đổi cách thức vận hành và kinh

doanh, xu hướng chuyển từ cấu trúc độc quyền sang cấu trúc thị trường cạnh tranh.

Tại Việt Nam, lộ trình cho việc áp dụng thị trường điện cũng đã được Thủ tướng

Chính phủ phê duyệt. Hiện nay, đang áp dụng những bước thí điểm và sau đó tiến

tới xây dựng một thị trường điện cạnh tranh hoàn hảo. Thị trường điện ra đời đã

mang lại nhiều phúc lợi xã hội. Tuy nhiên, nó cũng làm cho hệ thống thường xuyên

bị nghẽn mạch. Nghẽn mạch làm ảnh hưởng trực tiếp đến các hợp đồng giao dịch và

giá điện, giá cả tại một số vùng tăng lên trong khi các vùng khác giảm. Do đó nghẽn

mạch đã làm méo dạng thị trường và giảm phúc lợi xã hội. Vì vậy, để loại trừ nghẽn

mạch, cực đại phúc lợi xã hội, cần phải xây dựng mới các đường dây truyền tải.

Điều này thường gặp nhiều khó khăn từ việc điều tiết chính sách của nhà nước và

môi trường. Do đó, việc cân bằng lại công suất giữa các đường dây để đáp ứng

được nhu cầu phụ tải có một ý nghĩa quan trọng. Cùng với việc phát triển của ngành

công nghệ điện tử, các thiết bị FACTS có ảnh hưởng đáng kể trong việc điều khiển

phân bố công suất.

Trong số các thiết bị FACTS, TCSC là thiết bị rất phổ biến bởi vì nó có thể kết nối

trực tiếp với đường dây trong hệ thống. TCSC được sử dụng để phân bố lại luồng

công suất, giúp hệ thống hiện hữu có thể nâng cao khả năng truyền tải. Vì vậy, việc

lắp đặt TCSC trên hệ thống truyền tải là giải pháp thay thế tốt nhất để giải quyết

nghẽn mạch và cực đại phúc lợi xã hội. Trong đó việc xác định vị trí hợp lý TCSC

đã trở thành một trong những vấn đề quan trọng bởi vì TCSC là một thiết bị tốn

kém và nó có thể có ảnh hưởng xấu đến sự ổn định hệ thống trừ khi được đặt đúng

vị trí tối ưu.

Luận văn này đã áp dụng giải thuật COA để cực đại phúc lợi xã hội bằng việc xác

định vị trí và dung lượng hợp lý của TCSC. Kết quả mô phỏng trên hệ thống IEEE

14 nút và 30 nút đã cho thấy, phương pháp đề nghị có khả năng tìm ra vị trí và dung

lượng bù hợp lý của TCSC để loại bỏ nghẽn mạch và cực đại phúc lợi xã hội.

iii

ABSTRACT

Since the last three decades, many electrical power utilities have been forced to

change their way of operation and business, from monopolistic structure to

competitive market structure. In Vietnam, the roadmap for the application of

electricity markets has also been approved by the Prime Minister. Currently, we are

applying pilot steps and then moving towards a perfect competitive electricity

market. The creating electricity market has brought many social benefits. However,

it also causes the system to frequently congestion. Congestion has a direct impact

on trading contracts and electricity prices, while prices in some areas increase while

others decrease. Consequently, it distorts the market and reduces social welfare.

Therefore, in order to eliminate congestion, maximum social welfare, need to build

new transmission lines. This is often difficult from regulating state and

environmental policies. Thus, rebalancing power flow to increase the use of

available capacity of the existing lines to satisfy the increased power demand is on

of important problems. Along with the development of the electronics industry,

FACTS devices have a significant influence in controlling the power flows.

Among FACTS devices, TCSC is a very common device because it can be

connected directly to the line in the system. TCSC is used to redistribute the power

flow, enable the existing system to improve its transfer capability. Hence, the

installation of TCSC on the transmission system is the best alternative to eliminate

congestion and maximum social welfare. In which, determining location of TCSC is

a important issue because TCSC is a costly device and it can adversely affect

system stability unless properly located optimal.

This thesis applies the COA algorithm to determine the appropriate position and

capacity of TCSC. Result simulation on IEEE 14-bus and IEEE 30-bus system

show that the proposed method is capable of finding the best location for TCSC

installation to eliminate congestion and maximum Social Welfare.

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong

luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

khác

Học Viên

Nguyễn Ngọc Anh

v

MỤC LỤC

MỤC LỤC....................................................................................................................... v

DANH SÁCH CÁC HÌNH ..........................................................................................viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG............................................................................................ x

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................... xi

MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1

1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1

2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................. 3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 4

4. Các công trình nghiên cứu trước ............................................................................ 4

4.1 Phương pháp tối ưu cổ điển [1]....................................................................... 4

4.2 Phương pháp dựa trên các tiêu chí kỹ thuật [1]............................................... 5

4.3 Kỹ thuật tính toán tiến hóa [1]......................................................................... 7

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài...................................................................................... 8

CHƯƠNG 1 LƯỚI ĐIỆN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN.......................................... 9

1.1 Giới thiệu [2]............................................................................................................ 9

1.2 Các mô hình thị trường điện. ................................................................................. 9

1.2.1 Mô hình thị trường điện thế giới [2]............................................................. 9

1.2.2 Mô hình thị trường điện Việt Nam............................................................. 11

1.3 Lưới điện trong thị trường điện [2].................................................................... 15

CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ FACTS ................................................................................. 18

2.1 Tổng quan thiết bị FACTS [1, 3] ......................................................................... 18

2.2 Phân loại thiết bị FACTS ..................................................................................... 19

2.3 TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor).................................................... 23

2.3.1 Cấu tạo và nguyên lý của TCSC................................................................. 23

2.3.2 Bảo vệ TCSC.............................................................................................. 26

2.3.3 Mô hình điều khiển của TCSC................................................................... 26

2.3.4 Mô hình Tĩnh của TCSC ............................................................................ 28

CHƯƠNG 3 TỐI ƯU HÓA LẮP ĐẶT TCSC ĐỂ CỰC ĐẠI PHÚC LỢI XÃ HỘI. 30

3.1 Giới thiệu.............................................................................................................. 30