(Luận văn thạc sĩ) chương trình hóa thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp cao thế theo tiêu chuẩn IEEE std 80 2013

Trong đề tài luận văn này, đề xuất các phương pháp hoạch định sa thải phụ tải cho phép một microgrid đảm bảo duy trì công suất cho các tải quan trọng, có tính đến mức độ ưu tiên của phụ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM MINH PHA

SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

Ở CHẾ ĐỘ TÁCH LƯỚI

S K C 0 0 5 2 1 8

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202

SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

Ở CHẾ ĐỘ TÁCH LƯỚI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM MINH PHA

SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

Ở CHẾ ĐỘ TÁCH LƯỚI

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202

Hướng dẫn khoa học:

PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH

B0 ctno DUC vA EAo rAo

TRrIc[^.{c DAI Heg sttprr4n r Ki' THUAT

THANH pHo Ho crri vrnvn

KhoS: 2015 * 2017 B

Sa thdi phqt tdi trong microgrid 0 ch| ig tuich twdi

AUYET DINH

VG viQc giao tI6 thi lu$n vin tiit nghiQp va nguoi hutrng d6n-Kh6a 2015 B

Cdn cri Quy6t dinh sO II8/20001QD-TTg ngdy 10 th6ng 10 ndm 2000 cria Tht

tu6ng Chinh phri vO viQc thay AOi tO chric cta D4i hgc Qu6c gia TP HO Cni Minh, t6ch

Truong D4i hqc Su phpm K! thuQt TP HO Chi Minh trgc thuQc BQ Gi6o dpc vd Ddo t4o

Cdn cri Quy6t dlnh sd 70l20l4lQD-TTg ngity l0ll2l20t4 cria Thri tu6ng Chinh phri

vd ban hdnh Di€u lQ trucrng E4i hgc

Cdn cri Th6ng tu sO I5/2014/TT-BGDDT ngity 15/5/2014 cria B0 Gi6o duc vd Ddo

t4o v0 vi€c Ban hdnh Qui ch6 dao tpo trinh dQ th4c si;

Cdn cri vdo Bi€n b6n b6o vQ Chuy6n dO cria ngdnh K! thupt diQn vdo ngay

13108t2016;

X6t nhu cAu c6ng tdc vitkhA n6ng c6n bO;

Xdt d0 nghi cria Tru&ng phdng Edo t4o,

Nguoi hu6ng ddn :PGSZ^S Phan Th! Thanh Binh

Thdi gian thuc hi€n: th ngdy 29/08/2016 iftn ngdy 28/02/2017

Di6u 2' Giao cho Phdng Ddo t4o qudn ly, thgc hi6n theo dring Qui chO ddo tao

trinh dQ th4c si cria BQ Gi6o duc & Edo tao ban hdnh.

Ei6u 3 Trucrng c6c dcrn vi, phdng Edo tao, c6c Khoa quin ngdnh cao hoc vd cdc

Ong @d) c6 t€n tai Di6u 1 chlu trhchnhiQm thi hdnh quytit dlnh ndy.

Quy6t dlnh c6 hiOu luc t<C ttr ngdy k1i./ (

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: Phạm Minh Pha Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 23-08-1981 Nơi sinh: Bình Dương Quê quán: Đông Hòa – Dĩ An – Bình Dương Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: số 20/2 khu phố Tây A, phường Đông Hòa, thị xã Dĩ An, tỉnh Bình Dương

Điện thoại riêng: 0988273826 E-mail:minhpha81@gmail.com

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Trung học chuyên nghiệp:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2000 đến 05/2002 Nơi học (trường, thành phố): Trường Kỹ Thuật Nghiệp Vụ Đường Sắt II, tỉnh Bình Dương

Ngành học: Điện công nghiệp

Ngành học: Điện khí hóa và cung cấp điện

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm

Năm 2008 đến 2009 Công ty cổ phần Giấy Tân Mai –

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

Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017

Người cam đoan

Phạm Minh Pha

Trước tiên, xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hỗ trợ, tạo điều kiện về tinh thần lẫn vật chất và hết lòng động viên của người thân trong suốt quá trình học tập

Đồng thời xin chân thành cảm ơn Cô PGS.TS Phan Thị Thanh Bình đã tận

tình quan tâm, hướng dẫn, định hướng cho em với những kiến thức và kinh nghiệm quí báu của mình để em có thể hoàn thành được đề tài Luận văn này

Bên cạnh đó, xin chuyển lời cảm ơn đến: Thầy Tô Chí Trí, Hiệu Trưởng của trường, nơi em đang công tác đã tạo điều kiện về thời gian, cũng như các điều kiện thuận lợi khác để em có thể hoàn thành chương trình cao học này

Ngoài ra em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những Thầy Cô của Trường Đại

giảng dạy trong suốt khóa học, những đồng nghiệp đã chia sẽ khó khăn, những người bạn đã quan tâm, động viên và luôn giữ mối liên lạc tốt trong quá trình học tập, rèn luyện vừa qua

TP HCM, tháng 04 năm 2017

Học viên thực hiện

Phạm Minh Pha

Trong những năm gần đây, tầm quan trọng của điện năng tăng đáng kể, đã

có một số mô hình mới của lưới điện được đề xuất trong các lĩnh vực của lưới điện thông minh và microgrids Microgrid gồm các máy phát điện phân tán (DGs), các

bộ lưu trữ phân tán (DSs) và phụ tải (chẳng hạn như các tòa nhà dân cư, các tòa nhà thương mại, trường học, bệnh viện, nhà máy công nghiệp, v.v )

Trong chế độ hoạt động tách lưới của một microgrid, để duy trì sự cân bằng giữa nguồn cung cấp điện và nhu cầu phụ tải là một vấn đề rất quan trọng Đặc biệt

là trong trường hợp thiếu hụt nguồn cung cấp điện nghiêm trọng, sa thải phụ tải cần phải được thực hiện, để giảm bớt lượng tải Sa thải phụ tải là một hành động kiểm soát để cắt giảm lượng tải có chủ ý và hoạt động xả điện của các bộ DS được sử dụng để đáp ứng cân bằng công suất giữa cung và cầu khi thiếu hụt nguồn cung cấp điện xảy ra

Trong đề tài luận văn này, đề xuất các phương pháp hoạch định sa thải phụ tải cho phép một microgrid đảm bảo duy trì công suất cho các tải quan trọng, có tính đến mức độ ưu tiên của phụ tải và quy tắc phân bổ công suất theo Talmud trong microgrid ở chế độ tách lưới khi có sự nhiễu loạn trên lưới điện chính

Chương trình hoạch định sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud được viết bằng ngôn ngữ lập trình java Chương trình sa thải phụ tải được thực hiện khi tổng công suất phát khả dụng nhỏ hơn tổng nhu cầu phụ tải, bằng cách cung cấp đầy đủ công suất cho các tải quan trọng sau đó thực hiện phân bổ công suất công bằng cho các phụ tải trong cùng một nhóm có mức độ ưu tiên như nhau theo quy tắc Talmud Sau khi phân bổ hết công suất còn lại, các tải có mức ưu tiên tiếp theo sau nhóm đó sẽ bị cắt hết Các chương trình sa thải phụ tải đề xuất được thử nghiệm trên microgrid ở chế độ tách lưới

In recent years, the importance of electricity has been significantly increasing, there have been several new paradigms of power grid proposed in the field of smart grids and microgrids The microgrid is composed of distributed generators (DGs), distributed storage (DSs) and loads, such as residential buildings, commercial buildings, schools, hospitals, industrial plants, and so on

In the islanded operation mode of a microgrid, maintaining the balance between power supply and power demand is a very important problem Especially in the case of critical supply shortages, load shedding needs to be performed, to reduce the amount of load Load shedding is a control action to reduce amounts of load intentionally, and the discharging action of DSs are used to meet the balance between supply and demand when supply shortages occur

In the thesis, the proposed load shedding schemes allow a microgrid to maintain the power for important loads base on the priority of loads and power distribution of Talmud rule in the islanded microgrid during a utility grid disturbance

A load shedding planning program, which combines the priority of loads and fairness oriented allocation of the Talmud rule, is written in Java programming language The proposed load-shedding program is used when the total generated power is less than total loads power By supplying power to the high priority loads combine sharing fairly power in each group of loads priority based on the Talmud rule Then, if the power is not enough for the lower priority group of loads, they will be outtaged The proposed load-shedding program is tested on islanded microgrids

Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài

Lý lịch khoa học i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Tóm tắt iv

Abstract v

Mục lục vi

Danh sách các chữ viết tắt x

Danh sách các bảng xi

Danh sách các hình xii

Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.3 Nhiệm vụ của đề tài 3

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.6 Kết quả của đề tài 4

1.7 Giá trị thực tiễn của đề tài 4

1.8 Bố cục của đề tài 4

2.1 Microgrid là gì? 5

2.2 Cấu trúc Microgrid 6

2.2.1 Máy phát phân tán (DG) 6

2.2.2 Một số nguồn phát phân tán 7

2.2.2.1 Pin mặt trời (Solar power) 7

2.2.2.2 Pin nhiên liệu (Fuel cell) 8

2.2.2.3 Microturbine 9

2.2.2.4 Thủy điện nhỏ (Hydro power) 10

2.2.2.5 Máy phát điện gió (Wind power) 11

2.2.3 Phụ tải điện 12

2.3 Các chế độ vận hành trong microgrid 13

Chương 3 SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID 14

3.1 Tổng quan về sa thải phụ tải trong microgrid 14

3.2 Giới thiệu tổng quan một số phương pháp sa thải phụ tải trong microgrid đã được nghiên cứu trên thế giới 15

3.2.1 Sa thải phụ tải khi tần số thấp trong microgrid 15

3.2.2 Sa thải phụ tải thông minh trong microgrid 16

3.2.3 Sa thải phụ tải phân tán trong microgrid 17

3.2.4 Sa thải phụ tải dùng thuật toán đấu thầu trong microgrid 18

TRONG MICROGRID 20

4.1 Giới thiệu chung 20

4.2 Chương trình hoạch định sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên của phụ tải (hay tầm quan trọng của phụ tải) 22

4.2.1 Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải trong microgrid có xét đến tầm quan trọng của tải 24

4.2.2 Thuật toán sa thải phụ tải trong microgrid theo mức độ ưu tiên của tải 25

4.3 Chương trình sa thải phụ tải dựa trên quy tắc Talmud 26

4.3.1 Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải dựa trên quy tắc Talmud 28

4.3.2 Thuật toán sa thải phụ tải dựa trên quy tắc Talmud 29

4.4 Chương trình hoạch định sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud 31

4.4.1 Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud 32

4.4.2 Thuật toán sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud.34 Chương 5 VÍ DỤ ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH SA THẢI TRONG MICROGRID Ở CHẾ ĐỘ TÁCH LƯỚI 36

5.1 Microgrid thử nghiệm gồm có 10 phụ tải L, 4 máy phát điện DG và 2 bộ lưu trữ phân tán DS với các thông số [17] như sau: 36

5.2 Áp dụng chương trình sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên 38

5.3 Áp dụng chương trình sa thải phụ tải dựa trên quy tắc Talmud 49

5.5 So sánh kết quả thực hiện sa thải phụ tải của lưới điện thử nghiệm qua

các phương pháp áp dụng 61

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 64

6.1 Kết luận 64

6.2 Hướng phát triển của đề tài 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DG Distributed Generator

ROCOF Rate Of Change Of Frequency

STS Static Transfer Switch

MGOCC MicroGrid Operation Center and Control

ldGroup Công suất nhóm phụ tải

totalDemand(ldGroup) Tổng công suất của 1 nhóm phụ tải

BẢNG TRANG Bảng 5.1: Thông số công suất phụ tải có xếp hạng phụ tải theo mức độ ưu tiên 38 Bảng 5.2: Thông số công suất máy phát và nguồn lưu trữ 38 Bảng 5.3: Thông số công suất phụ tải theo thứ tự tăng dần 49 Bảng 5.4: Thông số phụ tải được sắp xếp theo mức độ ưu tiên, trong nhóm có cùng

mức ưu tiên được xếp theo công suất tải tăng dần 55

Bảng 5.5: Tổng hợp kết quả của phụ tải có mức độ ưu tiên cao nhất được cắt qua

từng phương pháp sa thải phụ tải 62

Bảng 5.6: Tổng hợp kết quả tổng công suất cắt qua các phương pháp sa thải phụ

tải 62

HÌNH TRANG

Hình 2.1: Tổng quan microgrid 5

Hình 2.2: Cấu trúc microgrid 6

Hình 2.3: Pin mặt trời 7

Hình 2.4 Pin nhiên liệu 8

Hình 2.5 Microturbine 9

Hình 2.6: Thủy điện nhỏ 10

Hình 2.7: Turbine gió 11

Hình 4.1: Tổng quan về sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên của tải [8] 23

Hình 4.2: Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên của phụ tải 24

Hình 4.3: Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải dựa trên quy tắc Talmud 28

Hình 4.4: Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải dựa trên mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud 32

Hình 5.1: Tổng quan về microgrid thử nghiệm ở chế độ tách lưới 36

Hình 5.2: Biểu đồ công suất từng phụ tải 37

Hình 5.3: Biểu đồ công suất của các máy phát và bộ lưu trữ 38

Hình 5.4: Kết quả các thông số của microgrid đang hoạt động bình thường 40

Hình 5.5: Kết quả sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên khi Pa = 1.200 KW 41

Hình 5.6: Kết quả sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên khi Pa = 1.000 KW 42

Hình 5.7: Kết quả sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên khi Pa = 800 KW 43

Hình 5.8: Kết quả sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên khi Pa = 600 KW 44

Hình 5.11: Đồ thị kết quả phân bổ công suất cho các tải theo mức độ ưu tiên của

phụ tải 47

Hình 5.12: Đồ thị kết quả sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên của phụ tải 47

Hình 5.13: Kết quả phân bổ công suất của microgrid khi tổng công suất phát lớn hơn hoặc bằng tổng công suất phụ tải 50

Hình 5.14: Kết quả sa thải phụ tải theo luật Talmud khi Pa = 1.200 KW 50

Hình 5.15: Kết quả sa thải phụ tải theo luật Talmud khi Pa = 1.000 KW 51

Hình 5.16: Kết quả sa thải phụ tải theo luật Talmud khi Pa = 800 KW 51

Hình 5.17: Kết quả sa thải phụ tải theo luật Talmud khi Pa = 600 KW 52

Hình 5.18: Kết quả sa thải phụ tải theo luật Talmud khi Pa = 400 KW 52

Hình 5.19: Kết quả sa thải phụ tải theo luật Talmud khi Pa = 200 KW 53

Hình 5.20: Đồ thị kết quả phân bổ công suất cho các tải theo quy tắc Talmud 53

Hình 5.21: Đồ thị kết quả sa thải phụ tải theo quy tắc Talmud 54

Hình 5.22: Kết quả sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud khi Pa ≥ 1.300 KW 56

Hình 5.23: Kết quả sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud khi Pa = 1.200 KW 57

Hình 5.24: Kết quả sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud khi Pa = 1.000 KW 57

Hình 5.25: Kết quả sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud khi Pa = 800 KW 58

Hình 5.26: Kết quả sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud khi Pa = 600 KW 58

Hình 5.28: Kết quả sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud khi

Pa = 200 KW 59

Hình 5.29: Đồ thị kết quả phân bổ công suất cho các phụ tải kết hợp mức độ ưu

tiên và quy tắc Talmud 60

Hình 5.30: Đồ thị kết sa thải phụ tải kết hợp mức độ ưu tiên và quy tắc Talmud

60

Chương 1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, tình hình thiên tai như: mưa bão, động đất, sóng thần, hạn hán … xảy ra ngày càng nhiều trên thế giới, nó ảnh hưởng đến sự hoạt động của hệ thống điện Ví dụ như: hạn hán làm các nhà máy thủy điện thiếu nước sản xuất làm giảm công suất phát điện; mưa bão ngập lụt, động đất … ảnh hưởng đến đường dây tải điện;… tất cả các yếu tố trên đều dẫn đến tình trạng mất điện hệ thống Để giảm bớt hậu quả do sự cố mất điện gây ra, một microgrid được áp dụng

là rất cần thiết Do đó vấn đề điều khiển vận hành lưới điện trong microgrid ở chế

độ tách lưới cần được quan tâm, đăc biệt là sa thải phụ tải trong microgrid để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định

Microgrid là một hệ thống năng lượng sinh thái thân thiện, vì các nguồn năng lượng tái tạo được sử dụng như là nguồn năng lượng chính Microgrid được vận hành ở hai chế độ đó là chế độ kết nối lưới và chế độ hoạt động tách lưới Trong chế độ tách lưới vấn đề sa thải phụ tải luôn xảy ra, nếu không thì microgrid không tồn tại

Sa thải phụ tải trong microgrid không giống như sa thải phụ tải trong hệ thống điện quốc gia, là chỉ sa thải phụ tải khi có các sự cố trên lưới điện mà những

sự cố này ít xảy ra và không thường xuyên Còn trong microgrid vấn đề sa thải phụ tải có thể xảy ra thường xuyên, hàng ngày, hàng giờ khi thời tiết thay đổi như mưa, bão, nắng yếu, nguồn pin dự phòng không đủ, sự cố máy phát,…

Vì vậy cần phải nghiên cứu sa thải phụ tải hợp lý để đảm bảo hệ thống microgrid hoạt động ở chế độ tách lưới được ổn định

Hai thông số quan trọng nhất để theo dõi là điện áp và tần số hệ thống Điện

áp và tần số cả hai đều phải được duy trì trong giới hạn quy định được thiết lập Cụ thể, tần số bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch giữa công suất phát và nhu cầu phụ tải

Sự chênh lệch này được gây ra do nhiễu loạn, nó làm giảm khả năng phát điện của

hệ thống Ví dụ như: do sự cố cắt một máy phát điện, khả năng phát điện giảm trong khi nhu cầu phụ tải còn lại không đổi hoặc gia tăng Nếu có máy phát điện khác trong hệ thống không thể cung cấp đủ công suất cần thiết, thì tần số hệ thống bắt đầu giảm Để phục hồi lại tần số trong giới hạn định mức, một chương trình sa thải phụ tải cần được áp dụng cho hệ thống

Sau sự nhiễu loạn, microgrid phải trở về trạng thái ban đầu của nó, có nghĩa

là phụ tải đã bị sa thải được phục hồi một cách có hệ thống mà không gây ra sự sụp

đổ trong microgrid Trong trường hợp sự cố lâu dài, hệ thống điện không thể đáp ứng nhu cầu công suất trong thời gian dài, việc sa thải phụ tải cần xem xét đến các chỉ tiêu kinh tế và tầm quan trọng của phụ tải Điều này rất quan trọng trong việc duy trì ổn định microgrid, từ đó sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới đã trở thành một đề tài cấp thiết trong nghiên cứu

1.2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu phương pháp hoạch định sa thải phụ tải trong microgrid ở chế

độ tách lưới, đồng thời xem xét đến mức độ ưu tiên của tải, sự thay đổi của tải theo

giờ trong ngày và các điều kiện ràng buộc về sa thải phụ tải

Nghiên cứu và tìm hiểu các vấn đề về sa thải phụ tải trong microgrid ở chế

độ tách lưới nhằm đảm bảo cho các phụ tải trong lưới điện

Các mục tiêu sau đây sẽ được thực hiện trong đề tài:

- Tìm hiểu về đặc điểm của microgrid, các chế độ hoạt động của nó

- Nghiên cứu phương pháp hoạch định sa thải phụ tải, dựa trên cơ sở xem xét đến mức độ ưu tiên của tải, quy tắc phân bổ công suất theo luật Talmud và kết hợp mức độ ưu tiên với quy tắc Talmud

1.3 Nhiệm vụ của đề tài

Dựa trên cơ sở mục tiêu của đề tài, đối tượng nghiên cứu của đề tài sẽ được tập trung hướng đến giải quyết các vấn đề về:

- Tìm hiểu về microgrid

- Nghiên cứu phương pháp hoạch định sa thải phụ tải trong microgrid ở chế

độ tách lưới, dựa trên cơ sở xem xét đến mức độ ưu tiên của phụ tải, quy tắc phân

bổ công suất theo luật Talmud và kết hợp mức độ ưu tiên với quy tắc Talmud

- Đề xuất giải thuật sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới, dựa trên cơ sở xem xét đến mức độ ưu tiên của phụ tải, quy tắc phân bổ công suất theo luật Talmud và kết hợp mức độ ưu tiên với quy tắc Talmud

- Xây dựng chương trình sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới, dựa trên cơ sở xem xét đến mức độ ưu tiên của phụ tải, quy tắc phân bổ công suất theo luật Talmud và kết hợp mức độ ưu tiên với quy tắc Talmud bằng ngôn ngữ lập trình java

- Ví dụ mô phỏng microgrid áp dụng chương trình sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới, dựa trên cơ sở xem xét đến mức độ ưu tiên của phụ tải, quy tắc phân bổ công suất theo luật Talmud và kết hợp mức độ ưu tiên với quy

tắc Talmud

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài nghiên cứu được giới hạn trong phạm vi là tìm hiểu về phương pháp hoạch định sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới Tìm hiểu về cấu trúc

và nghiên cứu thuật toán điều khiển, chương trình sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới Nhận xét và kết luận kết quả đạt được từ việc áp dụng các chương trình mô phỏng được thực hiện bằng ngôn ngữ lập trình java

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu sẽ được vận dụng trong đề tài này là:

- Thu thập và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu

- Tổng hợp, phân tích, ví dụ mô phỏng hoạt động

1.6 Kết quả của đề tài

Đưa ra cấu trúc, thuật toán, chương trình điều khiển sa thải phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới

1.7 Giá trị thực tiễn của đề tài

Khảo sát microgrid hoạt động ở chế độ tách lưới, nhằm đánh giá các phương pháp hoạch định sa thải phụ tải đề xuất, qua chương trình sa thải phụ tải kết hợp quyền ưu tiên và dựa vào quy luật phân bổ công suất theo Talmud, nhằm đảm bảo duy trì các tải quan trọng càng lâu càng tốt và cũng cho phép khả năng phục hồi các tải trở lại càng nhanh càng tốt khi công suất phát khôi phục lại trạng thái ban đầu

1.8 Bố cục của đề tài

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ MICROGRID

Chương 3: SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

Chương 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH HOẠCH ĐỊNH SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

Chương 5: VÍ DỤ ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH SA THẢI TRONG MICROGRID

Ở CHẾ ĐỘ TÁCH LƯỚI

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Microgrid chủ yếu liên kết các cụm nguồn phát công suất phân tán có công suất nhỏ từ nguồn năng lượng tái tạo như: Gió, mặt trời, sinh khối … cung cấp trực tiếp cho khách hàng

Microgrid được sử dụng nhiều ở các vùng sâu, vùng xa, hải đảo chưa có lưới điện quốc gia hay để chủ động nguồn điện sinh hoạt trong một khu vực nhỏ

không phụ thuộc vào điện lưới quốc gia, hoặc những nơi thường xuyên chịu ảnh hưởng mất điện khi lưới điện gặp sự cố

2.2 Cấu trúc microgrid

Hình 2.2: Cấu trúc microgrid

2.2.1 Máy phát phân tán (Distributed Generator – DG)

DG là các máy phát có công suất từ vài KW đến vài chục MW có thể cung cấp trực tiếp điện năng cho lưới điện phân phối và có vị trí gần tải tiêu thụ Những máy phát này chủ yếu sản xuất năng lượng điện cho người sử dụng cuối cùng Một

DG có thể liên kết trực tiếp với khách hàng, với hệ thống truyền tải và phân phối [1]

2.2.2 Một số nguồn phát phân tán

2.2.2.1 Pin mặt trời (Solar Power)

Hình 2.3: Pin mặt trời

Tấm pin mặt trời có tác dụng biến đổi quang năng thành điện năng Người

ta có thể ghép nối nhiều tấm pin mặt trời thành một hệ thống pin mặt trời Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ, có thể lắp đặt bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt

là nguồn năng lượng vô tận, sạch, thân thiện với môi trường so với các loại nhà máy khác, làm giảm đáng kể hiệu ứng nhà kính và khắc phục tình trạng làm cho trái đất ngày càng nóng dần lên

Năng lượng mặt trời dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển, pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năng cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, vùng

xa, núi cao, hải đảo, nơi mà đường điện quốc gia chưa đến được

2.2.2.2 Pin nhiên liệu (Fuel Cell)

Hình 2.4 Pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu là một thiết bị có thể chuyển đổi trực tiếp biến hóa năng của nhiên liệu thành điện năng nhờ vào các quá trình điện hóa Quá trình biến đổi năng lượng trong pin nhiên liệu được thực hiện theo phản ứng hóa học Hiệu suất trung bình của pin nhiên liệu trong khoảng 30% đến 50% Nguyên tắc hoạt động của pin nhiên liệu cũng giống như pin acquy nhưng khác ở chỗ là không lưu trữ được

Pin nhiên liệu được xem là một trong những giải pháp tốt nhất thay thế cho các dạng nhiên liệu hóa thạch, nó có khả năng tái tạo lại mà không gây ảnh hưởng đến môi trường vì thế nó được xem là nguồn năng lượng thay thế trong tương lai

Pin nhiên liệu phát ra lượng dioxide cacbon và nitrogen oxide trên một KW thấp hơn nhiều so với các thiết bị phát điện khác Tiếng ồn và độ rung của pin nhiên liệu rất thấp thuận lợi cho việc sử dụng ở những nơi đông dân cư Các bộ phận tạo nên pin nhiên liệu không thể tháo rời giúp tăng cao độ tin cậy và chi phí thấp trong việc bảo trì

Không giống như các turbine khí, quạt và máy nén, pin nhiên liệu có hiệu suất gia tăng tại các điều kiện mang tải khác nhau Pin nhiên liệu có thể sử dụng được các nguồn nhiên liệu đa dạng như khí tự nhiên, khí propan, khí hiếm, dầu diesel, naphan, metal và H2, đó là điều kiện đảm bảo rằng pin nhiên liệu sẽ không bị lỗi thời [1]

2.2.2.3 Microturbine

Hình 2.5 Microturbine

Ban đầu microturbine được phát triển cho ngành vận tải, nhưng gần đây nó

đã được sử dụng trong công nghiệp điện lực Công nghệ nầy có một phạm vi sử dụng nhiên liệu rất rộng như: khí tự nhiên, hydrogen, propan và dầu diesel Các microturbine có thể chạy ở tải nền, công suất dự phòng, phụ tải đỉnh hoặc dưới hình thức co-gen Dung lượng của microturbine trong phạm vi từ 25 – 500 kW, hiệu suất khoảng 15% đối với loại bình thường và 20 – 30% đới với loại có thiết bị hồi nhiệt Khi sử dụng chu trình nhiệt – điện kết hợp, hiệu suất có thể đạt mức 85%

Chi phí lắp đặt đối với công nghệ này vào khoảng 700 – 1000 USD/kW và chi phí bảo trì từ 0,005 - 0,016 USD/kW Các ưu điểm của microturbine là tiếng ồn nhỏ, kích thước gọn nhẹ, ít chi tiết, chu kỳ bảo trì dài và có thể sử dụng được nhiên

liệu rác thải Microturbine có thể vận hành độc lập hoặc kết nối với mạng phân phối [1]

2.2.2.4 Thủy điện nhỏ (Hydro power)

Hình 2.6: Thủy điện nhỏ

Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số năng lượng có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một turbine và máy phát điện Thủy điện là nguồn năng lượng có thể phục hồi

Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không chỉ thể tích mà cả vào sự khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra Sự khác biệt về độ cao được gọi lá

áp suất Lượng năng lượng tiềm tàng trong nước tỷ lệ với áp suất Để có được áp suất cao nhất, nước cung cấp cho một turbine nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi là ống dẫn nước có áp

Ngoài mục đích phục vụ cho các mạng lưới điện công cộng, một số dự án thủy điện được xây dựng cho những mục đích thương mại tư nhân có công suất nhỏ (DG)

Thủy điện sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sông hiện nay chiếm khoảng 20% lượng điện thế giới

Lợi ích lớn nhất của thủy điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu, các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như: dầu mỏ, khí gas tự nhiên hay than đá và không cần phải nhập nhiên liệu, đồng thời các nhà máy thủy điện cũng có tuổi thọ cao Chi phí nhân công thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hóa cao và có ít người làm việc tại thời điểm vận hành thông thường

Tuy nhiên, vào những thời điểm hạn hán có thể gây ra các vấn đề rắc rối bởi vì mức bổ sung nước không đáp ứng kịp thời với mức yêu cầu sử dụng

Tại Việt Nam những thủy điện có công suất nhỏ hơn 30MW được gọi là thủy điện nhỏ Loại có công suất 100 – 10.000 kW mỗi trạm: 500 trạm thuỷ điện nhỏ với tổng công suất là 1.400 – 1.800 MW, chiếm 82% – 97% tổng các trạm thuỷ điện nhỏ Loại có công suất 5 – 100 kW mỗi trạm: 2.500 trạm thuỷ điện nhỏ với tổng công suất là 100 – 150 MW, chiếm 5 – 7,5 % tổng các trạm thuỷ điện nhỏ Ngoài ra còn có các trạm thủy điện siêu nhỏ có công suất 0,1 – 5 kW mỗi trạm với tổng công suất là 50 – 100 MW, chiếm 2,5 – 5 % tổng công suất các trạm thuỷ điện nhỏ [1]

2.2.2.5 Máy phát điện gió (wind power)

Hình 2.7: Turbine gió

Năng lượng gió là nguồn năng lượng rất lớn nhưng là nguồn năng lượng phân tán và khó có phương tiện để tập trung sức gió lớn như tập trung năng lượng của dòng nước

Đặc điểm thứ hai của năng lượng gió là rất khó sủ dụng rộng rãi vì sức gió luôn thay đổi theo thời gian Công suất của các thiết bị gió phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ gió Tốc độ gió thay đổi trong phạm vi rộng và liên tục Không thể điều chỉnh khối lượng gió đi vào các động cơ gió,… Khó khăn của nhà máy điện gió là vấn đề điều chỉnh tần số và điện áp [1]

Công nghệ sản xuất điện năng từ năng lượng gió làm quay turbine phát ra điện Công suất tuabin gió thuận lợi từ 50 kW tới công suất lớn hơn cỡ vài MW Để

có dãy công suất tuabin gió lớn hơn thì tập hợp thành một nhóm nhưng tuabin với nhau trong một trại gió và nó sẽ cung cấp năng lượng lớn hơn cho lưới điện

Ưu điểm: nguồn nhiên liệu sạch và không gây ô nhiễm môi trường; Nguồn năng lượng gió rất phong phú; không tốn nhiên liệu; Ít tốn diện tích xây dựng; Tiết kiệm chi phí truyền tải

Nhược điểm: Phải có trình độ kỹ thuật cao khi thiết kế và vận hành hệ thống; Phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết; Chi phí lắp đặt và bảo dưỡng cao; Hiệu suất thấp

2.2.3 Phụ tải điện

Phụ tải điện là những nơi tiêu thụ điện, biến đổi năng lượng điện thành những năng lượng khác phục vụ nhu cầu của con người Ví dụ: bệnh viện, trường học, khu công nghiệp, sân bay, trung tâm hội nghị, …

Phân loại hộ tiêu thụ phụ thuộc vào tầm quan trọng của phụ tải trong xã hội [2]:

- Chính trị, quân sự, an ninh quốc phòng

- Ảnh hưởng lớn đến kinh tế quốc dân và xã hội

- Y tế, công nghiệp luyện cán thép, thủy tinh

Phân loại hộ tiêu thụ để có các phương án cung cấp điện, có 3 phân cấp [2]:

- Hộ loại 1: Cực kỳ quan trọng, 2 nguồn và nguồn dự phòng

- Hộ loại 2: Ảnh hưởng lớn đến kinh tế khi mất điện

- Hộ loại 3: Là các hộ còn lại

2.3 Các chế độ vận hành trong Microgrid

Microgrid có hai chế độ hoạt động: chế độ kết nối lưới điện quốc gia và chế

độ tách lưới

Chế độ kết nối với lưới quốc gia: Để trao đổi năng lượng với nhau, nhằm

giảm nhận điện từ lưới điện chính Mục tiêu điều khiển là kiểm soát điểm dừng công suất bằng cách điều khiển công suất phát của các DG, đặc biệt là các DG dùng công nghệ nghịch lưu nối lưới [2]

Chế độ tách lưới: Microgrid cách điện độc lập từ lưới điện chính, do đó

không có sự trao đổi năng lượng Mục tiêu điều khiển là kiểm soát biên độ điện áp

và tần số ở mức chấp nhận được trong ràng buộc hợp lý về công suất máy phát của các DG trong microgrid [2] Trong chế độ này sự mất cân bằng công suất phát điện

và nhu cầu phụ tải là thường xuyên, vì vậy vấn đề sa thải phụ tải trong microgrid buộc phải có để giữ cho microgrid tồn tại

Chương 3

SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

3.1 Tổng quan về sa thải phụ tải trong microgrid

Một microgrid hoạt động trong chế độ tách lưới tương tự như các hệ thống điện thông thường, có thể đối mặt với các sự kiện khác nhau như cắt máy phát điện, vấn đề chất lượng điện năng, mất cân bằng giữa lượng công suất phát điện và nhu cầu phụ tải Vì vậy để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định cần phải sa thải phụ tải hợp lý Sa thải phụ tải có thể được xác định như là lượng phụ tải phải cắt ra từ một

hệ thống điện để giữ duy trì một phần còn lại của hệ thống hoạt động Sa thải phụ tải là một hoạt động điều khiển khẩn cấp Có nhiều lý do dẫn đến mất cân bằng năng lượng như : thời tiết thay đổi mưa, bão, nắng, gió thay đổi theo ảnh hưởng đến công suất phát điện của các trạm phát điện gió, và trạm phát điện sử dụng năng lượng mặt trời; các sự cố trên lưới điện; sự cố trên máy phát; … đều dẫn đến tình trạng thiếu hụt lượng công suất phát điện cần thiết cung cấp cho phụ tải trong microgrid

Vấn đề sa thải phụ tải trong microgrid không giống như sa thải phụ tải trong

hệ thống điện quốc gia, là chỉ sa thải phụ tải khi có các sự cố trên lưới điện mà những sự cố này ít xảy ra và không thường xuyên Còn trong microgrid vấn đề sa thải phụ tải có thể xảy ra thường xuyên, hàng ngày khi thời tiết thay đổi, mưa, bão nắng yếu, nguồn pin dự phòng không đủ, sự cố máy phát,…

Có nhiều phương pháp khác nhau để sa thải phụ tải và phục hồi hệ thống trong mcrogrid đã được nghiên cứu và sử dụng trên thế giới Các phương pháp sa thải phụ tải thường được sử dụng như: dựa trên sự suy giảm tần số trong lưới điện ; điều khiển sa thải tải tập trung, phân tán thông qua thiết bị điều khiển trung tâm thu

thập dữ liệu hệ thống; phương pháp so sánh giá điện khi kết nối lưới với việc sa thải phụ tải trong microgrid; …

3.2 Giới thiệu tổng quan một số phương pháp sa thải phụ tải trong microgrid

đã được nghiên cứu trên thế giới

3.2.1 Sa thải phụ tải khi tần số thấp trong microgrid

Tổng công suất phát điện và tiêu thụ điện năng phải được cân bằng khi một

hệ thống điện hoạt động trong điều kiện bình thường Một khi sự mất cân bằng xảy

ra, tần số hệ thống lệch khỏi tần số danh định Do đó, một số máy phát điện có thể tách ra do kích hoạt của các rơle bảo vệ của chúng Đặc biệt, một hệ thống điện microgrid độc lập có thể trải qua tần số giảm trầm trọng sau khi mất một máy phát phân phối lớn Để giải quyết vấn đề này, sử dụng rơle sa thải phụ tải khi tần số thấp (UFLS) Rơle UFLS có thể sa thải một số tải của hệ thống để khôi phục lại tần số

hệ thống trở lại một giá trị danh định Rơ le UFLS được thiết lập tự động bằng cách

sử dụng tần số và tốc độ thay đổi của tần số [3]

Ngoài ra thiết bị sa thải phụ tải dựa trên rơle tần số và tốc độ thay đổi tần của tần số (ROCOF) Tải được xếp hạng thông qua thiết lập ROCOF, khi có sự cố các tải không quan trọng ROCOF sẽ sa thải trước và các tải quan trọng sẽ sa thải cuối cùng [4]

Nói chung, sa thải phụ tải dưới tần số chủ yếu cài đặt các rơle để phát hiện những thay đổi tần số trong hệ thống điện Khi tần số giảm xuống dưới một giá trị nhất định một số lượng nhất định của phụ tải điện sẽ cắt giảm, nếu tần số giảm xuống hơn nữa, lại một số lượng tải bị cắt gảm Điều này dẫn đến cho một liên kết của các bước Số lượng tải sẽ sa thải và vị trí của tải sẽ sa thải được xác định trước

Sa thải phụ tải khi tần số giảm bằng rơle tần số là phương pháp chung nhất cho việc điều khiển tần số của lưới điện và duy trì tính ổn định của lưới trong các điều kiện cần thiết Trong phương pháp sa thải phụ tải khi tần số giảm xuống dưới điểm làm việc, các rơle tần số của hệ thống tự động phát tín hiệu cắt từng mức phụ tải, do đó ngăn cản sự giảm tần số và các ảnh hưởng của nó

Các thiết lập của các rơle dưới tần số dựa trên bốn thông số, mức độ dưới tần số, tốc độ thay đổi tần số, thời gian trễ và số lượng tải được sa thải Có ba thiết lập các chỉ số hệ thống được xác định Đây là những thiết lập nhầm mục đích so sánh giữa các chiến lược sa thải tải Một phương pháp được phát triển trong đó mô phỏng cách xử lý của một hệ thống điện Ba hướng của các hệ thống điện đã được phát triển trong mô phỏng là:

- Hoạt động của hệ thống điện khi thực hiện bởi trung tâm điều khiển

- Điều chỉnh sơ cấp của các tổ máy phát điện sau sự cố của một tổ máy phát điện

- Điều chỉnh thứ cấp và sử dụng các nguồn dự trữ để phục hồi

Ba trường hợp khác nhau của so sánh nguồn dự trữ với tải được xem xét Thứ nhất là khi nguồn dự trữ là đủ hoặc lớn hơn, tải có thể phục hồi ngay lập tức Thứ hai là khi nguồn dự trữ là hơi thiếu và các máy phát điện phân tán, sẽ đòi hỏi một lượng thời gian nhất định để được bắt đầu hoạt động, do đó sẽ có thời gian trể (10÷20 phút) trước khi tải có thể được hoàn toàn phục hồi Thứ ba là nguồn dự trữ không đủ và không có đủ máy phát điện, tải sẽ không được phục hồi trong một thời gian dài đáng kể

Khi tần số giảm đến điểm nhận đầu tiên chắc chắn được xác định trước phần trăm của tổng phụ tải được sa thải Nếu có một sự giảm tiếp trong tần số và nó đạt đến điểm nhận thứ hai, tỉ lệ phần trăm của tải còn lại được sa thải Quá trình này diễn ra tiếp tục cho đến khi tần số tăng trên giới hạn dưới của nó Số lượng tải bị sa thải trong mỗi bước là một yếu tố quan trọng về hiệu quả của chương trình

3.2.2 Sa thải phụ tải thông minh trong microgrid

Sa thải tải được dựa trên một chuẩn ưu tiên, có nghĩa sa thải những phụ tải quan trọng là ít nhất, các tải công nghiệp đắt tiền vẫn còn được duy trì Vì vậy, phương diện kinh tế góp một phần quan trọng trong các kế hoạch sa thải tải Thông thường, một phương pháp tiếp cận thông minh được sử dụng kết hợp Tổng số

lượng các tải phải sa thải được chia thành nhiều bước riêng biệt, nó được sa thải theo sự suy giảm của tần số

Một môđun Sa thải phụ tải thông minh ILS (Intelligent Load Shedder) gồm các thiết bị đo lường, bộ vi xử lý điều khiển, công tắc chuyển mạch tĩnh STS (Static Transfer Switch) kết hợp với tải không quan trọng [5] Đặc tính duy nhất về ILS là xây dựng trong việc thiết lập thời gian trì hoãn Tần số cài đặt trong các bộ rơle kiểm tra tình trạng sụp đổ lại hệ thống Một ví dụ về sụp đổ trở lại của hệ thống như sau: Xem xét sự cố một máy phát điện và kích hoạt một bước sa thải tải Điều này làm cho tần số của hệ thống được phục hồi Trong thời gian phục hồi nếu máy phát điện khác bị ngắt dẫn đến sụp đổ trở lại hệ thống Quy chuẩn các rơle tần số sẽ không ngắt cho đến khi tổn thất máy phát điện thứ hai đủ gây ra tình trạng suy giảm tần số Hệ thống ILS tự động điều chỉnh cài đặt sa thải tải được ngay lập tức không chậm trễ Các thiết lập thời gian trễ làm cho chương trình sa thải tải dẫn đến các tình huống trong thời gian đầu khi một nhiễu loạn gây nên tần số giảm và giữ ở một giá trị thấp hơn so với định mức Số lượt các bước sa thải tải có thể tăng lên mà không có giới hạn

Ưu điểm có nhiều bước sa thải tải là để ngăn chặn số lượng lớn các sự quá

độ, đồng thời cũng ngăn chặn sa thải quá mức

3.2.3 Sa thải phụ tải phân tán trong microgrid

Sự mất cân bằng công suất giữa các máy phát và tải do không đủ công suất phát, thay đổi tải đột ngột và sự cố rất dễ xảy ra trong microgrids ở chế độ tách lưới,

và nó có thể dẫn đến sự sụp đổ hệ thống microgrid Một chương trình sa thải tải được công nhận là một trong những đề án kiểm soát tình trạng khẩn cấp có hiệu quả

để xử lý tình trạng này Chương trình sa thải phụ tải phân tán là một giải pháp tốt cho microgrid ở chế độ tách lưới Hệ thống multiagent là một trong những giải pháp phổ biến nhất để sa thải phụ tải phân phân tán [6]

Chương trình sa thải phụ tải phân tán multiagent đã được nghiên cứu để duy trì sự cân bằng cung cầu của một microgrid độc lập Đầu tiên, bằng cách sử dụng

các phương pháp phân tán xử lý thông tin đánh giá nhu cầu phụ tải Thứ hai, xác định tổng phụ tải cần sa thải dựa trên chi phí sa thải phụ tải và công suất tải linh hoạt Cuối cùng, chiến lược sa thải phụ tải phân tán đề xuất thực hiện [6]

3.2.4 Sa thải phụ tải dùng thuật toán đấu thầu trong microgrid

Một microgrid nên duy trì một tần số cố định, chẳng hạn như 50 Hz hoặc 60

Hz, như một yêu cầu hoạt động trong một phạm vi cho phép Các tần số phụ thuộc vào sự cân bằng giữa cung cấp điện và nhu cầu năng lượng [7] Một microgrid được điều hành ở một trong hai chế độ nối lưới hoặc chế độ tách lưới Trong chế độ tách lưới nếu yêu cầu tải ít hơn so với công suất phát điện, lượng điện năng được tạo ra

dư thừa sẽ nạp vào các bộ tích trữ năng lượng điện để giải quyết vấn đề mất cân bằng công suất Mặt khác, nếu yêu cầu tải lớn hơn so với công suất phát, các bộ tích trữ năng lượng sẽ xả lượng điện thiếu hụt, nếu vẫn thiếu thì một chương trình sa thải phụ tải được sử dụng

Phương pháp sa thải phụ tải tập trung và một cách tiếp cận sa thải phụ tải phân phối Trong phương pháp sa thải phụ tải tập trung, tất cả các thành phần trong một microgrid hợp tác vì một mục tiêu chung, ví dụ như, tối đa hóa hiệu suất hệ thống Trong trường hợp này, một trung tâm điều khiển [MicroGrid Operation Center and Control (MGOCC)] xác định số lượng phụ tải được sa thải ra Bán đấu giá là một cách tuyệt vời để đại diện và giải quyết vấn đề phân bổ nguồn công suất

Ở đây yêu cầu tất cả các thành phần đều gửi hồ sơ dự thầu để một người bán đấu giá tập trung sau đó sẽ xác định người chiến thắng [7]

Về cơ bản có ba vấn đề: đấu thầu, phân bổ và chiến lược Đối với đấu thầu, từng nhà thầu phải được thể hiện đấu giá riêng của nó trên một lượng công suất Các thuật toán đấu thầu xác định giá thầu và giao tiếp với các hồ sơ dự thầu để tập trung Để bán đấu giá, một khi các hồ sơ dự thầu đầy đủ tất cả, nguồn công suất đưa

ra trong đấu giá được phân bổ đến các nhà thầu khác biệt Đối với chiến lược, từng nhà thầu xác định giá thầu của riêng mình thông qua chiến lược đấu thầu của mình Một cuộc đấu giá cũng được thiết kế đảm bảo rằng các mục tiêu dự định của cuộc

đấu giá được đáp ứng khi tất cả các nhà thầu hoạt động theo chiến lược của họ Ở đây, mỗi tải có hồ sơ dự thầu đối với nguồn điện cung cấp bởi các máy phát thông qua một quá trình đấu thầu Trong một chế độ hoạt động tách lưới, kể từ khi cung cấp điện từ lưới điện chính bị gián đoạn, một microgrid phải dựa vào các máy phát riêng của mình Nếu công suất tối đa của máy phát là không đủ để đáp ứng tổng nhu cầu năng lượng, sau đó một yêu cầu sa thải tải được khởi xướng để đáp ứng nhu cầu năng lượng tối thiểu của tải Như vậy, trong việc sa thải phụ tải được giả định rằng các máy phát cung cấp sản lượng điện tối đa và giá thầu phụ tải cho nguồn điện cung cấp là nhà thầu Sau đó, một người bán đấu giá tập hợp các hồ sơ dự thầu từ tải và phân bổ công suất cho tải theo hồ sơ dự thầu để xác định số lượng tải được cắt ra [7]

Chương 4

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH HOẠCH ĐỊNH

SA THẢI PHỤ TẢI TRONG MICROGRID

4.1 Giới thiệu chung

Như chúng ta đã biết, tầm quan trọng của điện năng đối với nhu cầu đời sống xã hội ngày càng tăng đáng kể, để đáp ứng nhu cầu này một số mô hình mới của lưới điện được đề xuất trong các lĩnh vực lưới điện thông minh và microgrid ra đời, trong đó một microgrid gồm hệ thống máy phát điện phân tán, hệ thống lưu trữ điện năng và phụ tải Tuy nhiên, để đảm bảo tính ổn định của nguồn năng lượng và đối mặt với những suy giảm về trữ lượng dầu mỏ, khí đốt thì đòi hỏi một sự cải tiến căn bản trong cách thức sử dụng năng lượng được tạo ra, phân phối và tiêu thụ Một

mô hình lưới điện mới dự kiến sẽ được bền vững hơn và linh hoạt hơn để luôn tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt nhất của thiên tai

Một hệ thống điện linh hoạt là một hệ thống có thể xác định vị trí lỗi bằng cách thu thập và phân tích thông tin trong các lưới điện để khôi phục lại chức năng

tự chủ của nó Nó có thể xác định nhu cầu công suất phụ tải, lập kế hoạch phát và tiêu thụ để tồn tại trong tình trạng thiếu điện, mất điện,

Microgrid là một mạng lưới cung cấp điện quy mô nhỏ được thiết kế để cung cấp điện cho các cộng đồng nhỏ Microgrid gồm các máy phát điện phân tán (DGs), các bộ lưu trữ phân tán (DSs) và phụ tải (điển hình như các tòa nhà thương mại, trường học, bệnh viện, nhà máy công nghiệp, ) [8] [17] Từ một số thành phần trong microgrid được kiểm soát, việc quy định để vận hành một microgrid ở chế độ tách lưới theo cách điều khiển hoàn toàn tập trung đó là một vấn đề cần giải quyết Mỗi thành phần trong microgrid cần phải được độc lập và hợp tác làm việc với nhau

để đạt hiệu quả cao Để đáp ứng các tiêu chí này, việc áp dụng một bộ điều khiển trung tâm MGOCC (MicroGrid Operation Center and Control) làm nhiệm vụ thu

thập thông tin, đưa ra quyết định để vận hành và kiểm soát trong microgrid là cần thiết [9]

Khi có sự cố nhiễu loạn trong lưới điện chính hoặc thảm họa thiên tai, microgrid buộc phải hoạt động ở chế độ tách lưới điện; do đó sẽ không có trao đổi năng lượng với lưới điện chính Trong chế độ này, việc duy trì nhu cầu phụ tải cho khu vực là một thách thức Trong trường hợp thiếu hụt nguồn cung cấp, sa thải phụ tải cần phải được thực hiện trong chế độ microgrid tách lưới, để giảm bớt lượng tải Việc xả điện của bộ lưu trữ phân tán cũng được thực hiện để đáp ứng sự cân bằng giữa cung và cầu

Trong hoạt động của mạng lưới điện việc thực hiện sa thải phụ tải gây ra một vấn đề rất quan trọng, bởi vì người sử dụng nào cũng không muốn mất nguồn điện mà họ đang sử dụng Tuy nhiên, nếu một thảm họa thiên tai như động đất xảy

ra buộc microgrid phải cô lập từ lưới điện chính, sau đó microgrid cần phải xử lý tình trạng thiếu điện cho đến khi lưới điện chính sẵn sàn cung cấp điện trở lại Ngoài ra, trong một tình huống như kế hoạch mất nguồn điện luân phiên thực hiện bởi các Công ty Điện lực, một microgrid cần phải vận hành trong chế độ tách lưới thường xuyên, sa thải phụ tải là rất cần thiết để bảo vệ tải quan trọng và để tồn tại microgrid

Phương trình điều điện để có sa thải phụ tải trong microgrid [9]

Trong phương trình (4), la * là các vector đại diện cho lượng công suất được phân bổ cho mỗi tải Phương trình (5) là tổng của công suất được phân bổ

không vượt quá tổng công suất phát Pa

ls * = (ls * , ls * , , ls *

N ) (6)

ls * = ld - la * (7)

la * = alloc (ld, Pa) (8)

Phương trình (6) ls * là các vector đại diện cho lượng công suất được cắt ra

tương ứng cho mỗi phụ tải ls * được tính như trong phương trình (7) Phương trình

(8) đại diện cho chức năng alloc (ld, Pa), trả về la *

4.2 Chương trình hoạch định sa thải phụ tải theo mức độ ưu tiên của phụ tải (hay tầm quan trọng của phụ tải)

Trong phần này chủ yếu tập trung vào các hoạt động tự động điều khiển của microgrid, đặc biệt là ở chế độ hoạt động tách lưới khi có sự nhiễu loạn trên lưới điện chính Đề xuất một phương pháp quản lý hoạt động dựa trên phân cấp quyền ưu tiên của phụ tải trong microgrid ở chế độ tách lưới để microgrid hoạt động linh hoạt hơn

Tổng quan về chương trình sa thải theo mức độ ưu tiên của phụ tải được thể

hiện trong hình 4.1