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 />