Tên luận án:
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN GIÓ CÔNG SUẤT LỚN ĐẾN HỆ THỐNG ĐIỆN
Ngành:
Kỹ thuật điện
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng đáng kể của việc tích hợp nguồn điện gió công suất lớn vào hệ thống điện và thị trường điện. Đề tài giải quyết các thách thức phát sinh từ sự gia tăng thâm nhập của năng lượng tái tạo, gây biến đổi cơ cấu nguồn điện quốc gia và tác động đến vận hành lưới điện cũng như thị trường.
Mục tiêu nghiên cứu bao gồm xây dựng mô hình dự báo công suất phát điện gió sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo kết hợp các thuật toán tối ưu, đồng thời phát triển mô hình quy hoạch và tích hợp nguồn điện gió vào hệ thống. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết, thực nghiệm, lập trình và mô phỏng trên các phần mềm chuyên dụng như DIgSILENT PowerFactory, Matlab, Python, áp dụng trên các lưới điện giả định.
Các đóng góp chính của luận án bao gồm việc phân tích và đánh giá toàn diện ảnh hưởng của điện gió đến cân bằng công suất, ngắn mạch, ổn định hệ thống và chất lượng điện năng dưới các kịch bản vận tốc gió thay đổi. Luận án cũng đề xuất một mô hình tính toán phát triển và tích hợp năng lượng tái tạo (có xét hệ thống tích trữ điện năng), tối ưu hóa chi phí đầu tư và vận hành trong khi tuân thủ các mục tiêu giảm phát thải CO2. Phần mềm được xây dựng đã tính toán được cơ cấu nguồn điện phù hợp với các kịch bản giảm CO2 khác nhau. Đặc biệt, luận án đã phát triển thành công phần mềm dự báo công suất phát điện gió với độ chính xác cao bằng cách kết hợp mạng trí tuệ nhân tạo với thuật toán bầy đàn và thuật toán di truyền (mô hình PSO-PSO-ANN và GA-PSO-ANN), được thử nghiệm hiệu quả tại nhà máy điện gió Tuy Phong, Bình Thuận, Việt Nam. Các mô hình này có thể được ứng dụng rộng rãi cho các nhà máy điện gió và trung tâm điều độ để hỗ trợ công tác vận hành và lập kế hoạch sản xuất.
Mục lục chi tiết:
- Phần mở đầu
- 4 chương nội dung
- Chương 1. Tổng quan về nguồn điện gió và các nghiên cứu về vấn đề ảnh hưởng của nguồn điện gió công suất lớn đến hệ thống điện và thị trường điện.
- 1.1. Tổng quan về nguồn điện gió
- 1.2. Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện gió công suất lớn đối với hệ thống điện và thị trường điện
- 1.2.1. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của nguồn điện gió đến hệ thống điện và thị trường điện
- 1.2.2. Các nghiên cứu về quy hoạch phát triển nguồn điện gió
- 1.2.3. Các nghiên cứu về dự báo công suất phát nguồn điện gió
- 1.2.3.1. Phân loại và mục đích của các loại hình dự báo điện gió
- 1.2.3.2. Những nghiên cứu về dự báo công suất phát nguồn điện gió
- 1.3. Kết luận chương 1
- Chương 2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện gió công suất lớn đến hệ thống điện và thị trường điện.
- 2.1. Đặt vấn đề
- 2.2. Mô hình turbine, máy phát điện gió
- 2.2.1. Phân loại turbine gió
- 2.2.2. Cấu trúc turbine gió
- 2.2.3. Turbine gió sử dụng máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu nối lưới
- 2.2.4. Năng lượng gió và công suất gió
- 2.2.5. Bộ chuyển đổi phía máy phát và phía lưới
- 2.2.6. Bộ điều khiển góc cánh
- 2.3. Ảnh hưởng của nguồn điện gió công suất lớn đến hệ thống điện
- 2.3.1. Cân bằng công suất và ổn định hệ thống điện
- 2.3.2. Chất lượng điện năng
- 2.3.3. Ảnh hưởng đến đường dây tải điện
- 2.3.4. Ảnh hưởng đến vận hành tối ưu các nhà máy điện
- 2.3.5. An ninh cung cấp điện và môi trường
- 2.4. Nghiên cứu tính toán và phân tích ảnh hưởng của nguồn điện gió đến hệ thống điện
- 2.4.1. Lưới điện nghiên cứu
- 2.4.2. Kết quả mô phỏng
- 2.4.2.1. Tính toán trào lưu công suất
- 2.4.2.2. Tính toán ngắn mạch
- 2.4.2.3. Phân tích an toàn hệ thống
- 2.4.2.4. Tính toán quá trình quá độ
- 2.4.2.5. Ảnh hưởng đến hệ thống điện khi vận tốc gió thay đổi đột ngột
- 2.4.2.6. Ảnh hưởng đến vận hành hệ thống điện theo thời gian
- 2.5. Ảnh hưởng của nguồn điện gió công suất lớn đến thị trường điện
- 2.5.1. Ảnh hưởng đến giá thị trường
- 2.5.2. Tăng chi phí cho các dịch vụ phụ trợ
- 2.5.3. Ảnh hưởng đến tài chính của nhà máy điện gió tham gia trong thị trường điện
- 2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của sai số dự báo công suất phát nguồn điện gió đến doanh thu của nhà máy điện gió tham gia trong thị trường phát điện cạnh tranh
- 2.7. Kết luận chương 2
- Chương 3. Nghiên cứu tối ưu hoá tích hợp nguồn năng lượng tái tạo vào hệ thống điện xét đến các kịch bản giảm lượng khí thải CO2.
- 3.1. Đặt vấn đề
- 3.2. Mô hình tính toán
- 3.2.1. Hàm mục tiêu
- 3.2.2. Các ràng buộc
- 3.2.3. Phát thải CO2
- 3.2.4. Thuật toán tối ưu hoá tích hợp nguồn năng lượng tái tạo vào hệ thống điện xét đến các kịch bản giảm lượng khí thải CO2
- 3.3. Nghiên cứu tối ưu hoá tích hợp nguồn năng lượng tái tạo vào hệ thống điện theo các kịch bản giảm lượng khí thải CO2
- 3.3.1. Mô hình lưới điện nghiên cứu
- 3.3.2. Kết quả mô phỏng
- 3.4. Kết luận chương 3
- Chương 4. Nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo công suất phát nguồn điện gió sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo kết hợp với các thuật toán tối ưu.
- 4.1. Đặt vấn đề
- 4.2. Mạng trí tuệ nhân tạo và thuật toán tối ưu
- 4.2.1. Mạng trí tuệ nhân tạo (ANN)
- 4.2.2. Thuật toán tối ưu hoá bầy đàn
- 4.2.3. Thuật toán di truyền (GA)
- 4.2.4. Thuật toán PSO-ANN để huấn luyện mạng trí tuệ nhân tạo
- 4.3. Mô hình dự báo công suất phát nguồn điện gió sử dụng mạng trí tuệ nhân tạo kết hợp với các thuật toán tối ưu
- 4.3.1. Mô hình dự báo công suất phát nguồn điện gió PSO-PSO-ANN
- 4.3.2. Mô hình dự báo công suất phát nguồn điện gió GA-PSO-ANN
- 4.3.3. Dữ liệu
- 4.3.3.1. Giới thiệu về nhà máy điện gió Tuy Phong-Bình Thuận
- 4.3.3.2. Dữ liệu
- 4.4. Kết quả thử nghiệm
- 4.4.1. Phương pháp đánh giá kết quả
- 4.4.2. Kết quả thử nghiệm
- 4.5. Kết luận chương 4
- Phần kết luận
- Danh mục các công trình công bố
- Danh mục các tài liệu tham khảo
- Các phụ lục