- NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA. - Thị trƣờng điện ra đời đã mang lại nhiều lợi nhuận xã hội. - Nghẽn mạch làm ảnh hƣởng trực tiếp đến các hợp đồng giao dịch, làm giảm lợi nhuận xã hội. - Vì vậy, để giảm nghẽn mạch, cực đại lợi nhuận xã hội, cần phải xây dựng mới các đƣờng dây truyền tải. - Do đó, việc cân bằng lại công suất trong hệ thống bằng cách sử dung thiết bị Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) để nâng cao khả năng truyền tải và cực đại lợi nhuận xã hội là một trong những vấn đề quan trọng đối với ngƣời vận hành hệ thống điện. - Để giài quyết vấn đề này, một số giải thuật tìm kiếm bầy đàn đã đƣợc đề xuất trong các nghiên cứu trƣớc. - Tuy nhiên, việc áp dụng giải thuật Cuckoo Optimazation Algorithm (COA) để giải quyết vấn đề này chƣa đƣợc các nhóm nghiên cứu đề xuất trƣớc đây. - Vì vậy, trong bài báo này, giải thuật Cuckoo Optimazation Algorithm (COA) đã đƣợc đề xuất và áp dụng để giải bài toán tối ƣu cực đại lợi nhuận xã hội thông qua xác định vị trí và dung lƣợng hợp lý của TCSC. - Phƣơng pháp đề nghị đƣợc kiểm tra trên trên hệ thống IEEE 14 nút và kết quả mô phỏng đƣợc so sánh với các giải thuật Genetic Algorithm (GA) Grey Wolf Optimization (GWO) đã cho thấy, COA cũng là một trong những phƣơng pháp hữu ích để tối ƣu lắp đặt TCSC để cực đại lợi nhuận xã hội.. - Lợi nhuận xã hội, nghẽn mạch, thị trƣờng điện, TCSC, FACTS. - Việc xuất hiện thị trƣờng điện đã làm tăng nhu cầu tiêu thụ điện và mang lại nhiều lợi nhuận xã hội. - Tuy nhiên, điều này làm cho hệ thống thƣờng xuyên bị nghẽn mạch do sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ điện và các giao dịch công suất phát sinh ngoài kế hoạch định trƣớc. - chính làm méo dạng thị trƣờng và giảm lợi nhuận xã hội, trong khi mục tiêu chính của thị trƣờng điện là nâng cao lợi nhuận xã hội. - Do đó, nâng cao khả năng truyền tải của lƣới điện hiện hữu bẳng cách sử dụng thiết bị (Flexible Alternating Current Transmission System) FACTS để đáp ứng đầy đủ các giao dịch công suất trong thị trƣờng điện trở thành một trong những thách thức cho ngƣời vận hành hệ thống điện.. - Trong số các thiết bị FACTS [1], Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) là thiết bị hiệu quả trong việc điều khiển phân bố lại dòng công suất trong hệ thống, 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 lợi nhuận xã hội.. - Một số công trình nghiên cứu tối ƣu hóa lợi nhuận xã hội sử dụng FACTS đã đƣợc đề nghị. - [2] sử dụng phƣơng pháp điểm nội để mở rộng hệ thống với UPFC để tối đa hóa lợi nhuận xã hội và quản lý tắc nghẽn. - [3] sử dụng chƣơng trình phi tuyến tính hỗn hợp để xác định vị trí tối ƣu của FACTS để tối đa hóa lợi nhuận xã hội dựa trên nhiều khoảng thời gian. - Giải thuật di truyền [4] đƣợc sử dụng để tối ƣu hóa lắp đặt TCSC để quản lý nghẽn mạch và cực đại lợi nhuận xã hội. - Trong [5] để nghị giải thuật (Fuzzy-GA) để cực đại lợi nhuận xã hội thông qua tối ƣu hóa lắp đặt TCSC. - Giải thuật GA và GWO đã đƣợc đề nghị trong [6] để cực đại lợi nhuận xã hội có thiết bị TCSC.. - Gần đây, một giải thuật tìm kiếm bầy đàn gọi là Cuckoo Optimization Algorithm (COA) đƣợc đề xuất bởi Rajabioun, R. - Giống nhƣ giải thuật CSA [8], COA bắt đầu bởi một quần thể ban đầu. - Tuy nhiên, khác với giải thuật CSA, COA sử dụng bán kính đặt trứng để tìm nghiệm tối ƣu thay vì sử dụng hƣớng bay nhƣ trong CSA. - Ứng dụng của giải thuật COA đã đƣợc thử nghiệm trên các hàm toán học chuẩn đã cho thấy khả năng giải quyết các vấn đề tối ƣu hóa có mức độ khó cao của giải thuật [7]. - Tuy nhiên, việc áp dụng giải thuật COA mới chỉ đƣợc giới thiệu trong bài toán phân bố công suất tối ƣu [9-10]. - Do đó, trong bài báo này, tác giả đã trình bày chi tiết cách thực hiện giải thuật COA để giải quyết bài toán tối ƣu với nhiều ràng buộc phƣơng trình và bất phƣơng trình để cực đại lợi nhuận xã hội thông qua tối ƣu lắt đặt TCSC. - Phƣơng pháp đề nghị đƣợc kiểm tra trên trên hệ thống IEEE 14 nút và kết quả mô phỏng đƣợc so sánh với các giải thuật GA [6] và GWO [6] đã cho thấy, COA cũng là một trong những phƣơng pháp hữu ích để tối ƣu lắp đặt TCSC để cực đại lợi nhuận xã hội. - Do đó công suất truyển tải đƣợc tăng lên. - Phƣơng trình dòng công suất của đƣờng dây có điện kháng mới nhƣ sau:. - THỰC HIỆN VẤN ĐỀ 3.1 Hàm mục tiêu lợi nhuận xã hội. - Mục tiêu của thị trƣờng điện là tạo ra sự cạnh tranh giữa cung và cầu để tất cả những ngƣời tham gia, tức là các công ty sản xuất điện và khách hàng tiêu thụ điện nâng cao lợi nhuận của họ. - Lợi nhuận sản xuất đƣợc biết đến nhƣ là chênh lệch giữa tiền nhận đƣợc từ việc bán điện và chi phí sản xuất. - Trong khi, lợi nhuận khách hàng là chênh lệch giữa giá của khách hàng bằng lòng trả và giá thực sự trả cho việc tiêu thụ một lƣợng điện năng cụ thể. - Công ty vận hành hệ thống điện chịu trách nhiệm thực hiện hợp đồng mua và bán điện giữa các công ty phát điện và khách hàng dựa trên giá cung và cầu sao cho mục tiêu là cực đại lợi nhuận xã hội. - Lợi nhuận xã hội đƣợc xem nhƣ là tổng lợi nhuận sản xuất và lợi nhuận khách hàng, đƣợc trình bày nhƣ công thức (8). - là hàm chi phí vận hành của máy phát và hàm lợi nhuận khách hàng. - P gi , P dj là công suất của máy phát và công suất tiêu thụ của khách hàng.. - a d ($/MW 2 h), b d ($/MWh), c d là hệ số lợi nhuận của khách hàng.. - Từ phƣơng trình (8-10) hàm mục tiêu lợi nhuận xã hội có thể viết lại nhƣ sau. - Mục tiêu cực đại lợi nhuận xã hội này có thể đƣợc xác định bằng cách giải quyết vấn đề tối ƣu phân bố công suất sao cho thỏa mãn các ràng buộc phƣơng trình và bất phƣơng trình.. - Phƣơng trình cân bằng công suất. - Giới hạn công suất máy phát. - Giới hạn công suất chạy trên đƣờng dây. - (17) 3.2 Ảnh hưởng của TCSC đến lợi nhuận xã hội. - Công suất tiêu thụ (MW) Lợi nhuận xã hội. - Lợi nhuận khách hàng. - Lợi nhuận sản xuất. - Lợi nhuận sản xuất và lợi nhuận khách hàng trong trường hợp không có ràng buộc. - Kết quả này đã làm giảm lợi nhuận sản xuất và lợi nhuận khách hàng nhƣ chỉ ra trong Hình 3.. - Điều này đã gây ra tổn thất xã hội. - Công suất tiêu thụ (MW) C. - Lợi nhuận khách hàng Phí nghẽn mạch. - Tổn thất Xã hội. - Công suất tiêu thụ (MW). - Nhƣ thấy trong Hình 4, công suất lớn nhất có thể chuyển tải qua đƣờng dây không có TCSC là P limit. - Phí nghẽn mạch mà ngƣời vận hành nhận đƣợc đƣợc cho bởi vùng EGHFE, đó chính là chênh lệch giá nhân với lƣợng công suất lớn nhất chạy qua các đƣờng dây kết nối. - TCSC có thể nhanh chóng cân bằng lại công suất bằng cách điều khiển dòng công suất chạy qua những nhánh không bị quá tải, nâng cao khả năng truyền tải để loại bỏ nghẽn mạch. - Thặng dƣ xã hội đƣợc tăng lên do sử dụng TCSC đƣơc chỉ ra trong vùng GMNHG.. - ÁP DỤNG GIẢI THUẬT COA GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN CỰC ĐẠI LỢI NHUẬN XÃ HỘI. - Giải thuật COA đƣợc phát triển dựa trên đời sống của quần thể chim Cuckoo [7]. - Giống nhƣ những giải thuật tiến hóa khác, COA bắt đầu bởi một quần thể ban đầu.. - Mảng này trong giải thuật GA nó đƣợc gọi là nhiễm sắc thể (Chromosome), trong PSO nó đƣợc gọi là vị trí bầy đàn (Particle Position), còn trong COA nó đƣợc gọi là môi trƣờng sống (Habitat). - Tính giái trị lợi nhuận của mỗi vị trí mới của trứng chim Giữ lại số lƣợng trứng chim (N_max) có lợi nhuận cao nhất. - Lưu đồ giải thuật Cuckoo Optimization Algorithm. - 4.2 Trình tự thực hiện COA trong bài toán cực đại lợi nhuận xã hội Bƣớc 1: Khởi động các biến và chọn thông số COA. - 1 là một ứng viên cho lời giải của bài toán cực đại lợi nhuận xã hội, sau bƣớc này chúng ta cập nhật lại các giá trị cận trên và cận dƣới cho X id. - Thiết lập các thông số cho giải thuật COA. - Kết quả lợi nhuận xã hội, công suất phát của các máy phát và công suất tiêu thụ của khách hàng trong trƣờng hợp có và không có TCSC đƣợc trình bày trong Bảng 1-4. - Bảng 1 có thể thấy rằng, tổng công suất phát của các máy phát và tổng công suất tiêu thụ của các nút tải (chữ in đậm) trong trƣờng hợp sử dụng giải thuật COA là cao hơn so với giải thuật GA [6] và GWO [6]. - Hơn nữa, sự phân bố công suất tiêu thụ tại các nút tải của giải thuật COA so với GA, GWO cũng khác nhau đã phản ánh đƣợc giá trị cực đại lợi nhuận xã hội của giải thuật đề xuất nhƣ thấy trong Bảng 3. - Từ Bảng 3 có thể thấy rằng, lợi nhuận xã hội của giải thuật GA[6], GWO [6] tƣơng ứng là h h) trong khi COA là h). - So sánh với giải thuật GA và GWO, lợi nhuận xã hội của giải thuật COA cao hơn 3.56%. - so với giải thuật GA và cao hơn 0.39% so với giải thuật GWO. - Ngoài ra, có thể thấy từ Hình 6, Hình 7, công suất trên các nhánh và điện áp tại các nút khi sử dụng giải thuật COA cũng đều thỏa mản các giới hạn cho phép.. - Bảng 1: So sánh công suất phát và công suất tiêu thụ của giải thuật GA, GWO và COA trong trường hợp không có TCSC của hệ thống IEEE 14 nút.. - Bảng 2: So sánh công suất phát và công suất tiêu thụ của giải thuật GA, GWO và COA trong trường hợp có TCSC của hệ thống IEEE 14 nút.. - Bảng 3: So sánh lợi nhuận xã hội của giải thuật COA với giải thuật GA[6] và GWO[6]. - Lợi nhuận xã hội. - Hình 7: Đồ thị công suất nhánh trong trường hợp có và không có TCSC. - Bảng 4: Kết quả điểu độ công suất máy phát và điểu độ tải trường hợp có và không có TCSC sử dụng giải thuật COA. - Hình 8: So sánh tốc độ hội tụ của giải thuật COA với giải thuật PSO và BOA trong trường hợp không có TCSC. - Hình 9: So sánh tốc độ hội tụ của giải thuật COA với giải thuật PSO và BOA trong trường hợp có TCSC Công suất phát và công suất tiêu thụ tại các nút trong trƣờng hợp có TCSC của giải thuật COA cũng đƣợc trình bày trong Bảng 2. - TCSC đã phân bố lại luồng công suất trên các đƣờng dây, nâng cao lợi nhuận xã hội. - Vị trí tối ƣu của TCSC là tại đƣờng dây 7-9 với dung lƣợng XTCSC = -0.693pu khi sử dụng giải thuật COA. - Từ Hình 2, Hình 3 có thể thấy rằng, dòng công suất trên các nhánh trong hệ thống đƣợc phân bố lại cân bằng hơn, điện áp tại các nút cũng đều nằm trong giới hạn sau khi lắp đặt TCSC.. - Lợi nhuận xã hội của giải thuật GA, GWO và COA khi có TCSC cũng đƣợc trình bày trong Bảng 3 (Chữ in đậm). - Từ bảng này có thể thấy rằng, lợi nhuận xã hội khi có TCSC của giải thuật COA cao hơn 3.86%. - so với giải thuật GA khi có TCSC và cao hơn 0.83% so với giải thuật GWO khi có TCSC. - Kết quả điểu độ công suất máy phát và điểu độ tải trƣờng hợp có và không có TCSC sử dụng giải thuật COA đƣợc trình bày trong Bảng 4. - Từ bảng này có thể thấy rằng, tổng công suất phát và tổng công suất tiêu thụ tại các nút trong trƣờng hợp có TCSC là nhỏ hơn một ít so với trƣờng hợp không có TCSC, tuy nhiên lợi nhuận xã hội trong trƣờng hợp có TCSC lại cao hơn so với không có TCSC nhƣ chỉ ra trong Bảng 3. - Điều này cho thấy rằng TCSC đã nâng cao lợi nhuận xã hội. - TCSC đã phân bố lại luồng công suất, nâng cao khả năng truyền tải, do đó tại các nút tải mà có hệ số lợi nhuận cao có xu hƣớng tăng công suất tiêu thụ nhƣ thấy trong Bảng 4 (nút 10, nút 14), trong khi tại các nút tải mà có hệ số lợi nhuận thấp có xu hƣớng giảm công suất tiêu thụ nhƣ thấy trong Bảng 4 (nút 11, nút 4), vì vậy lợi nhuận khách hàng đƣợc tăng lên và kết quả lợi nhuận xã hội trong trƣờng hợp có TCSC cao hơn 1.51% so với khi không có TCSC. - Ngoài ra, để cho thấy đƣợc khả năng hội tụ của giải thuật COA so với các giải thuật khác, bài báo đã chạy giải thuật Particle Swarm Optimization (PSO) và Butterfly Optimization Algorithm (BOA) để so sánh. - Điều này cho thấy giải thuật COA có khả năng tìm vị trí và dung lƣợng hợp lý của TCSC để nâng cao lợi nhuận xã hội trong thị trƣờng điện cũng nhƣ khả năng hội tụ của giải thuật COA đề xuất.. - Sƣ xuất hiện thị trƣờng điện đã mang lại nhiều lợi nhuận cho các thành viên tham gia thị trƣờng, tuy nhiên nó cũng tạo ra nhiều thách thức mới cho ngƣời vận hành trong việc đảm bảo an ninh hệ thống.. - Bài báo này đã trình bày chi tiết cách thực hiện giải thuật COA để giải quyết bài toán tối ƣu với nhiều ràng buộc phƣơng trình và bất phƣơng trình để cực đại lợi nhuận xã hội thông qua tối ƣu lắt đặt TCSC. - Từ kết quả phân tích, có thể thấy rằng lợi nhuận xã hội phụ thuộc vào điều độ tối ƣu của các công ty phát điện, nhu cầu sử dụng điện của khách hàng và khả năng truyền tải của hệ thống. - Những kết quả mô phỏng từ phƣơng pháp đề nghị đƣợc so sánh với giải thuật GA và GWO đã cho thấy COA cũng là một trong những phƣơng pháp hữu ích để tối ƣu lắt đặt TCSC để cực đại lợi nhuận xã hội.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt