Tên luận án:
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ SỰ THAM GIA CỦA CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Ngành:
KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ VIỄN THÔNG (MÃ SỐ: 952 02 16)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này giải quyết các thách thức trong việc tích hợp các nguồn năng lượng gió và mặt trời biến thiên vào lưới điện phân phối hạ áp, nhằm đảm bảo ổn định hệ thống và tối ưu hóa vận hành. Sự biến thiên liên tục của các nguồn năng lượng tái tạo này thường gây ra các vấn đề về điện áp nút và dòng điện nhánh vượt ngưỡng cho phép, dẫn đến ngắt kết nối, giảm hiệu quả đầu tư và hỏng hóc thiết bị.
Mục tiêu chính của đề tài là đề xuất các giải pháp điều khiển và vận hành tối ưu cho hệ thống điện phân phối có sự tham gia của năng lượng gió và mặt trời. Các giải pháp này tập trung vào việc tận dụng tối đa công suất phát của các nguồn này, đồng thời duy trì điện áp nút và dòng điện nhánh trong giới hạn cho phép. Luận án sử dụng các thuật toán tối ưu tiên tiến như thuật toán di truyền (GA), thuật toán bầy đàn (PSO) và mạng nơ ron nhân tạo (ANN) cho các bài toán dự báo và điều khiển.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm:
- Đề xuất phương pháp tính tổng công suất lớn nhất mà nguồn điện gió và mặt trời có thể phát lên lưới điện hạ áp một pha. Phương pháp này đảm bảo các ràng buộc về điện áp nút, dòng điện nhánh, cân bằng công suất, khả năng giải tỏa công suất lên lưới điện cao áp, điều khiển tối ưu hệ thống và xem xét hệ số lợi ích vị trí.
- Đề xuất mô hình mạng nơ ron nhân tạo với khối hiệu chỉnh tích hợp để nâng cao độ chính xác khi dự báo công suất phát của giàn pin mặt trời và tua bin gió. Dữ liệu dự báo này được sử dụng làm đầu vào để xây dựng phương pháp điều khiển phụ tải, nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của các nguồn năng lượng tái tạo lên lưới điện, tối ưu hóa kinh tế.
- Đề xuất giải pháp điều khiển trạm sạc xe điện tích hợp giàn pin mặt trời để cung cấp điện cho phụ tải trong trường hợp mất nguồn điện từ máy biến áp hạ áp, góp phần tăng độ tin cậy cung cấp điện và tiết kiệm chi phí đầu tư bộ tích trữ năng lượng.
Các kết quả nghiên cứu đã được kiểm chứng trên các lưới điện thử nghiệm, bao gồm lưới điện IEEE-24 và IEEE-30 nút, cho thấy hiệu quả trong việc tối ưu hóa chi phí phát điện, quản lý công suất và duy trì ổn định hệ thống.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục tiêu, phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
- a, Mục tiêu của đề tài
- b, Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
- c, Phương pháp nghiên cứu
- 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- 4. Cấu trúc luận án
-
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
- 1.1. Đặc điểm của hệ thống điện và bài toán điều khiển vận hành tối ưu hệ thống điện
- 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về điều khiển, vận hành tối ưu hệ thống điện có sự tham gia của nguồn năng lượng gió, năng lượng mặt trời
- 1.3. Nhận định về tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài và đề xuất mục tiêu nghiên cứu của luận án
- 1.4. Kết luận chương 1
-
CHƯƠNG 2: TÍNH TỔNG CÔNG SUẤT LỚN NHẤT CỦA NGUỒN ĐIỆN GIÓ, ĐIỆN MẶT TRỜI PHÁT LÊN LƯỚI ĐIỆN
- 2.1. Đặt vấn đề
- 2.2. Tìm hiểu về các thuật toán cực trị có ràng buộc
- 2.2.1. Thuật toán di truyền (GA)
- 2.2.2. Thuật toán bầy đàn (PSO)
- 2.3. Tính tổng công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên 1 pha lưới điện hạ áp
- 2.3.1. Đặt vấn đề
- 2.3.2. Tính toán gần đúng cho 1 pha lưới điện hạ áp
- 2.3.3. Sử dụng thuật toán di truyền để tính tổng công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên 1 pha lưới điện hạ áp
- 2.3.3.1. Bài toán tổng công suất phát lớn nhất
- 2.3.4. Tính toán thử nghiệm cho 1 pha lưới điện hạ áp
- 2.4. Tính tổng công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên lưới điện 3 pha khi xét đến điều khiển tối ưu hệ thống điện và hệ số có lợi vị trí
- 2.4.1. Đặt vấn đề
- 2.4.2. Tính trào lưu công suất tối ưu
- 2.4.3. Tính công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên lưới khi xét đến điều khiển công suất tối ưu của các nguồn điện truyền thống trong lưới điện 3 pha
- 2.4.4. Tính tổng công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên lưới điện khi xét đến tiềm năng và lợi thế lắp đặt
- 2.4.5. Tính toán thử nghiệm cho lưới điện 3 pha
- 2.4.5.1. Tính tối ưu trào lưu công suất
- 2.4.5.2. Sử dụng thuật toán di truyền tính tổng công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên lưới điện
- 2.4.5.3. Tính tổng công suất lớn nhất của nguồn điện gió, điện mặt trời phát lên lưới điện khi xét đến hệ số có lợi vị trí
- 2.5. Kết luận chương 2
-
CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU PHỤ TẢI ĐIỆN
- 3.1. Đặt vấn đề
- 3.2. Sử dụng mạng nơ ron nhân tạo cho bài toán dự báo
- 3.2.1. Nghiên cứu về mạng nơ ron nhân tạo sử dụng cho dự báo
- 3.2.2. Sử dụng mạng nơ ron truyền thẳng nhiều lớp và thuật toán Levenberg-Marquardt để đào tạo mạng nơ ron truyền thẳng
- 3.2.3. Dự báo công suất phát của giàn pin mặt trời, tua bin gió
- 3.2.4. Dự báo công suất tiêu thụ của phụ tải điện, giá điện
- 3.3. Điều khiển tối ưu phụ tải điện
- 3.3.1. Xây dựng bài toán
- 3.3.2. Sử dụng thuật toán di truyền điều khiển tối ưu phụ tải điện
- 3.4. Tích hợp sạc xe điện và giàn pin mặt trời nối lưới để cung cấp điện cho phụ tải
- 3.4.1. Đề xuất sơ đồ nguyên lý và điều kiện cấp điện cho phụ tải
- 3.4.2. Đánh giá hiệu quả của mô hình tích hợp trạm sạc xe điện và giàn pin mặt trời nối lưới
- 3.4.3. Điều khiển phân bố nguồn cấp cho sạc xe điện
- 3.5. Tính toán cho lưới điện hạ áp
- 3.5.1. Áp dụng cho bài toán dự báo
- 3.5.2. Điều khiển tối ưu phụ tải điện
- 3.5.2.1. Các thông số của lưới điện
- 3.5.2.2. Sử dụng thuật toán di truyền để điều khiển đóng/cắt phụ tải điện
- 3.5.3. Tích hợp sạc xe điện và giàn pin mặt trời nối lưới để cung cấp điện cho phụ tải
- 3.6. Kết luận chương 3
-
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- 1. Đánh giá kết quả nghiên cứu
- 2. Hướng phát triển của nghiên cứu
-
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN