Qui hoạch hệ thống cung cấp điện xét đến khả năng tham gia của nguồn tuabin khí hay máy phát diesel

Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
3 
QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN XÉT ĐẾN KHẢ NĂNG 
THAM GIA CỦA NGUỒN TUABIN KHÍ HAY MÁY PHÁT DIESEL 
Vũ Văn Thắng1*, Đặng Quốc Thống2, Bạch Quốc Khánh2 
1Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên 
2Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 
TÓM TẮT 
Bài toán qui hoạch hệ thống cung cấp điện ngày càng trở lên phức tạp với nhiều phần tử tham gia 
trên không gian lớn, thông số mang tính ngẫu nhiên khó dự báo trước như giá điện, phụ tải điện 
Ngoài ra, khi tuabin khí hay máy phát diesel tham gia trong hệ thống cung cấp điện (HTCCĐ) sẽ 
làm thay đổi lớn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của bài toán. Bài báo đề xuất mô hình hai bước qui 
hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của tuabin khí hay máy phát diesel với hàm mục 
tiêu cực tiểu chi phí vòng đời của phương án đầu tư và các ràng buộc đảm bảo các chỉ tiêu kỹ 
thuật. Tính toán kiểm tra trên sơ đồ HTCCĐ hình tia 7 nút, sử dụng ngôn ngữ lập trình GAMS. 
Từ khóa: Qui hoạch HTCCĐ, Tuabin khí, Máy phát diesel 
GIỚI THIỆU* 
Nguồn phân tán nói chung trong đó có tuabin 
khí (TBK) hay máy phát diesel có những tác 
động tích cực tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 
của HTCCĐ như giảm tổn thất điện áp, tổn 
thất công suất và tổn thất điện năng đồng thời 
trì hoãn việc nâng cấp đường dây, TBA 
nguồn [1] [2]. Do đó, nhiều nghiên cứu ứng 
dụng nguồn điện phân tán (DG) trong qui 
hoạch HTCCĐ đã được thực hiện [3] [4] với 
một số mô hình chỉ đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật 
của hệ thống mà không quan tâm đến hiệu 
quả kinh tế của phương án qui hoạch. Hàm 
mục tiêu cực tiểu chi phí đầu tư và vận hành 
của hệ thống khi xét đến khả năng lựa chọn 
TBK được đề xuất trong [5] hay sử dụng chỉ 
tiêu cực tiểu chi phí vòng đời của phương án 
đầu tư được đề xuất trong [6] [7] [8]. 
Gần đây, mô hình hai bước qui hoạch 
HTCCĐ cho phép lựa chọn đồng thời thông 
số đầu tư của các thiết bị và xét đến khả năng 
đầu tư DG được đề xuất trong [9] [10] [11]. 
Những nghiên cứu trên sử dụng giá điện trung 
bình, chi phí tổn thất điện năng tính trong chế 
độ phụ tải cực đại và thời gian chịu tổn thất 
công suất lớn nhất. Tuy nhiên, giá điện và phụ 
tải thường thay đổi lớn theo thời gian nên 
những mô hình trên sẽ có sai số lớn. 
* Tel: 0915 176569, Email: thangvvhtd@tnut.edu.vn 
Do đó, bài báo đề xuất mô hình hai bước qui 
hoạch HTCCĐ xét đến khả năng tham gia, 
hiệu quả của TBK hay máy phát diesel khi 
phụ tải thay đổi theo đồ thị phụ tải (ĐTPT) 
ngày điển hình và đặc tính giá bán điện theo 
thời gian trong ngày. Tổn thất công suất và 
tổn thất điện năng được tính toán theo ĐTPT 
khi sử dụng ràng buộc cân bằng công suất nút 
AC. Ngoài ra, chỉ tiêu chi phí vòng đời cũng 
được sử dụng để đánh giá hiệu quả của 
phương án đầu tư. 
Phần tiếp theo của bài báo sẽ trình bày chi tiết 
mô hình qui hoạch HTCCĐ xét đến khả năng 
đầu tư và hiệu quả của TBK hay máy phát 
diesel trong phần II. Phần III trình bày kết quả 
tính toán áp dụng và những đánh giá, kết luận 
được trình bày trong phần IV. 
MÔ HÌNH TOÁN 
Sơ đồ khối 
Sơ đồ khối của mô hình hai bước đề xuất 
trong nghiên cứu này như hình 1. Bước cơ sở 
lựa chọn thông số nâng cấp của đường dây, 
TBA đồng thời xác định vị trí đầu tư của TBK 
hay máy phát diesel với biến lựa chọn sử dụng 
biến thực nhằm giảm khối lượng tính toán. Hàm 
mục tiêu cực tiểu chi phí vòng đời của 
phương án đầu tư trong giai đoạn qui hoạch 
và các ràng buộc kỹ thuật nhằm đảm bảo yêu 
cầu vận hành của HTCCĐ. Kết quả tính toán 
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
4 
được sử dụng làm thông số đầu vào của bước 
hiệu chỉnh sau khi lựa chọn lại thông số nâng 
cấp của thiết bị theo các giá trị tiêu chuẩn. Do 
đó, bước hiệu chỉnh xác định được công suất và 
thời gian đầu tư tối ưu của TBK hay máy phát 
diesel cùng với thông số chế độ của HTCCĐ 
trong giai đoạn qui hoạch khi thông số nâng cấp 
của đường dây, TBA nguồn đã được xác định 
theo thông số tiêu chuẩn. 
Hình 1. Sơ đồ khối qui hoạch HTCCĐ khi xét đến 
khả năng tham gia của TBK hay máy phát diesel 
Mô hình cơ sở 
Mô hình sử dụng hàm mục tiêu cực tiểu chi 
phí vòng đời như biểu thức (1). 
1 0 ij. ,
1 1 1
0 , , ,
1 1
, ,
1
. , , , . , , ,
1 1 1
1
. ( . . )
(1 )
( . . ) .
8760.( . . )
( . . )
S TB
TB
S S
T N N
ij F t F ij tt
t i j i
N N
S TB TB
S i t S i t i i t
i i
N
TB TB TB T
P i t Q i t
i
N S H
S S S S
s P h i t s h Q h i t s h t
i s h
J L C C F
r
C C S C P
P Q
D P Q R Min

 
 


, , ,Sij N t T s S h H 
(1) 
Chi tiết các thành phần của hàm mục tiêu 
như sau: 
- 1/ (1 )tr là thành phần qui đổi các chi phí 
trong hàm mục tiêu về thời điểm hiện tại với 
hệ số chiết khấu r; T là tổng số năm trong giai 
đoạn qui hoạch; H là tổng số giờ trong ngày; 
N là tổng số nút trong HTCCĐ; NTB là số nút 
có thể đầu tư TBK hay máy phát diesel; NS và 
SS là số nút tổng số nút TBA và tổng số mùa 
trong năm 
- Thành phần  là chi phí đầu tư nâng cấp 
các đường dây với 
0 ,F FC C là chi phí nâng 
cấp đường dây, 
,ij tF là biến tiết diện nâng cấp, 
,ij t là biến nhị phân và chiều dài đường dây 
là Lij 
- Thành phần  là tổng chi phí đầu tư nâng 
cấp các trạm biến áp (TBA) nguồn với 
0 ,S SC C là các thành phần chi phí, ,
S
i tS là 
biến công suất nâng cấp và 
,i t là biến nhị 
phân quyết định nâng cấp của TBA 
- Thành phần  là chi phí đầu tư của TBK 
hay máy phát diesel với 
TB
iC là suất chi phí 
đầu tư tại mỗi vị trí xây dựng và 
,
TB
i tP là công 
suất đầu tư trong năm t 
- Thành phần  là chi phí vận hành và nhiên 
liệu của TBK hay máy phát diesel. Nguồn này 
có đặc điểm riêng là khả năng dự trữ nguồn 
năng lượng sơ cấp nên thường được vận hành 
với ông suất định mức nhằm đạt được hiệu 
suất cao nhất. Vì vậy, công suất phát của 
TBK hay máy phát diesel luôn là định mức, 
ký hiệu là 
, ,,
TB TB
i t i tP Q và suất chi phí vận hành 
là ,TB TBP Q . 
- Thành phần  là chi phí mua điện từ hệ 
thống qua các TBA trung gian với
, , , , , ,,
S S
i t s h i t s hP Q 
1 
2 3 
4 
5 6 
TB 
TB 
TB 
TB 
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
5 
là công suất tác dụng (CSTD) và công suất 
phản kháng (CSPK) nhận từ hệ thống. 
. .,
S S
P h Q h là giá điện với số ngày trong mùa 
là Ds 
- Thành phần  là giá trị còn lại của thiết bị 
đầu tư ở cuối giai đoạn qui hoạch như biểu 
thức (2). Trong đó: , FF khT t là tuổi thọ và thời 
gian khấu hao của đường dây. , SS khT t là tuổi 
thọ và thời gian khấu hao của TBA. , TBTB khT t là 
tuổi thọ và thời gian khấu hao của TBK hay 
máy phát diesel. 
0 ij. ,
1 1
0 , , ,
1 1
( )
. ( . . )
( ) ( )
. ( . . ) . .
S TB
F N N
kh F
t ij F t F ij t
i j iF
NS TB N
S TB TBkh S kh TB
S i t S i t i t
i iS TB
t T
R L C C F
T
t T t T
C C S C P
T T


 
(2) 
Các ràng buộc được sử dụng trong mô hình 
nhằm xác định điều kiện nâng câp, đầu tư 
thiết bị đồng thời đảm bảo các chỉ tiêu KT-
KT của HTCCĐ. 
- Ràng buộc cân bằng công suất nút AC như (3). 
, , , , , , ,
, , , , , , , , , , , , , ,
1
, , , , , , ,
, , , , , , , , , , , , , ,
1
. . .cos( )
. . .sin( )
, , ,
TB S
i t i s t h i s t h
N
ij t i s t h j s t h ij t j s t h i s t h
j
TB S
i t i s t h i s t h
N
ij t i s t h j s t h ij t j s t h i s t h
j
S
P P PD
Y U U
Q Q QD
Y U U
ij N s S h H t T
  
  
 


 (3) 
Trong đó: nhu cầu phụ tải thay đổi theo thời 
gian là PDi,s,t,h và QDi,s,t,h. |Ui,s,t,h|, j,s,t,h là 
modul và góc lệch của điện áp nút. |Yij,t| và 
ij,t là modul, góc lệch trong các thành phần 
của ma trận tổng dẫn. 
- Ràng buộc nâng cấp đường dây được thực 
hiện như biểu thức (4) với ax
,
m
ij t
S là công suất 
cần đáp ứng của dây dẫn theo yêu cầu của 
phụ tải, *
, 1
F
ij t
S
 là công suất giới hạn của đường 
dây hiện trạng, 
ij,
F
t
S là biến công suất của 
đường dây cần bổ sung để đáp ứng yêu cầu 
của phụ tải trong giai đoạn qui hoạch. 
min
FS , 
max
FS là giới hạn công suất bổ sung của 
đường dây và biến nhị phân 
ij,t
 . 
ax *
, , 1 ij,
ij, min ij,t ij, max ij,t
( )
. ; .
1, ,
m F F
ij t ij t t
F F F F
t t
S S S
S S S S
t ij N t T
 
 (4) 
Công suất ax
,
m
ij t
S được xác định như biểu thức 
(5) và (6) với 
ij, , , ij, , ,
,
s t h s t h
P Q được xác định 
theo biến điện áp nút (
, , ,
| |
i s t h
U là modul, 
, , ,i s t h
 là góc pha) và tổng dẫn của đường dây 
(
, ,
| |
i j t
Y là modul, , ,i j t 
 ax 2 2ij, ij, , , ij, , , ij, , , ij, , ,ax ;m F Ft s t h s t h s t h s t hS m S S P Q (5) 
, , , , , ,
ij, , , , , ,
, , , , , ,
, , , , , ,
ij, , , , , ,
, , , , , ,
, , , ij
, , , , , ,
os( ).Re( )
( ).Im( )
( ).Re( )
os( ).Im( )
os(
Re( )
i s t h ij s t h
s t h i s t h
i s t h ij s t h
i s t h ij s t h
s t h i s t h
i s t h ij s t h
j s t h
ij s t h ij s t h
C I
P U
Sin I
Sin I
Q U
C I
U C
I Y





, , , ,
, , , ij, , , ,
, , , ij, , , ,
, , , , , ,
, , , ij, , , ,
)
os( )
( )
Im( )
( )
1, , , ,
t j s t h
i s t h t i s t h
j s t h t j s t h
ij s t h ij s t h
i s t h t i s t h
S
U C
U Sin
I Y
U Sin
t ij N t T s S h H

 
 
 
 
 (6) 
Khi đó, công suất giới hạn của đường dây tại 
năm t sau khi nâng cấp là *
,
F
ij t
S như biểu thức 
(7) và tiết diện nâng cấp của đường dây như 
biểu thức (8) với Udm là điện áp định mức của 
lưới và J là mật độ dòng điện ở chế độ giới 
hạn nhiệt. 
* *
, , 1 ij,
1, ,F F F
ij t ij t t
S S S t ij N t T
  (7) 
*
,
ij, ,
. 1, ,
3 .
F
ij t
t ij t
dm
S
F t ij N t T
U J
  (8) 
- Ràng buộc công suất nâng cấp của TBA như 
biểu thức (9) với ax
,
m
i t
S là công suất cần đáp 
ứng của TBA theo yêu cầu của phụ tải, *
, 1
S
i t
S
 là 
công suất giới hạn của TBA hiện trạng,
i,
S
t
S là 
biến công suất bổ sung của TBA. 
min
SS , 
max
SS 
là giới hạn công suất bổ sung của TBA nguồn 
và 
i,t
 là biến nhị phân. 
ax *
, , 1 i,
i, min i,t i, max i,t
( )
. ; .
1, ,
m S S
i t i t t
S S S S
t t
S
S S S
S S S S
t i N t T
 
 
 (9) 
Công suất của TBA sau nâng cấp được xác 
định như biểu thức (10). 
* *
, , 1 i,
1, ,S S S
i t i t t S
S S S t i N t T
  (10) 
- Ràng buộc công suất của TBK hay máy phát 
diesel được xác định như biểu thức (11) với 
max
TBP là công suất lớn nhất có thể xây dựng tại 
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
6 
mỗi vị trí xét, osc là hệ số công suất định 
mức của máy phát,
,
TB
i t
P và 
,
TB
i t
Q là công suất 
phát theo CSTD, CSPK tại năng qui hoạch t 
, max , ,
0 ; 0 tan .
,
TB TB TB TB
i t i t i t
TB
P P Q P
i N t T
 
 (11) 
Ngoài ra, mô hình sử dụng biến thực nên 
công suất bổ sung trong từng năm qui hoạch 
được lấy theo giá trị phù hợp với gam công 
suất để giảm khối lượng tính toán đồng thời phù 
hợp với thông số thực tế của TBK hoặc máy 
phát diesel như biểu thức (12) với TBP là công 
suất bổ sung trong mỗi năm tính toán 
, , 1 , ,
tan .
1, ,
TB TB TB TB TB
i t i t i t i t
TB
P P P Q P
t i N t T
 
 (12) 
- Ràng buộc giới hạn điện áp nút như (13) để 
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật trong mọi chế độ 
vận hành 
min , , , max
, , ,
, ,
i s t h L
i s t h S
S
U U U i N
U constan i N
s S t T h H
  
  
 
 (13) 
Trong đó: Umin, Umax là điện giới hạn điện áp 
nhỏ nhất và lớn nhất cho phép tại các nút tải; 
NL là số nút tải và NS là số nút TBA nguồn. 
Như vậy, mô hình cơ sở xác định được công 
suất nâng cấp tiêu chuẩn của TBA *
,( )i tS , 
công suất giới hạn của TBA *
,
( )
i t
S , tiết diện 
nâng cấp tiêu chuẩn *
ij,( )tF cũng như công suất 
giới hạn *
,
( )
ij t
S và điện trở, điện kháng 
* *
ij, ij,
( , )
t t
R X của đường dây. 
Mô hình hiệu chỉnh 
Mục tiêu của mô hình là lựa chọn thời gian và 
công suất cần đầu tư của TBK hay máy phát 
diesel khi vị trí đã xác định từ mô hình cơ sở, 
thông số nâng cấp của thiết bị (tiết diện và tổng 
trở đường dây, công suất bổ sung của TBA) đã 
được hiệu chỉnh theo các giá trị tiêu chuẩn. 
Do đó, mô hình sử dụng hàm mục tiêu tương 
tự như mô hình cơ sở với biến lựa chọn tiết 
diện dây dẫn được thay thế bằng tiết diện dây 
dẫn tiêu chuẩn, biến công suất bổ sung của 
TBA được thay thế bằng công suất nâng cấp 
tiêu chuẩn đã xác định như biểu thức (14). 
* *
ij, ij, , ,;
S
t t i t i tF F S S (14) 
Trong mô hình này, các ràng buộc được sử 
dụng như sau: 
- Ràng buộc cân bằng công suất nút và điện 
áp nút như mô hình cơ sở. Tuy vậy, tổng dẫn 
của hệ thống được xác định lại theo tiết diện 
nâng cấp của đường dây 
- Ràng buộc giới hạn công suất đường dây và 
TBA như biểu thức (15), (16) nhằm tránh quá 
tải thiết bị với 
, , ,
F
ij t s h
S là công suất truyền tải 
trên đường dây, 
, , ,
S
i t s h
S là công suất truyền tải 
qua TBA nguồn tại mọi chế độ vận hành 
*
, , , ,
1, , , ,
F
ij t s h ij t
S
S S
t ij N t T s S h H
 
 (15) 
*
, , , ,
1, , , ,
S
i t s h i t
S S
S S
t i N t T s S h H
 
 (16) 
- Ràng buộc giới hạn công suất của TBK hay 
máy phát diesel như biểu thức (17) với vị trí 
có thể lựa chọn là *
TB
N , công suất giới hạn tại 
mỗi vị trí được xác định từ bước cơ sở là 
*
,max
TB
i
P (tại những vị trí không được lựa chọn, 
thông số này nhận giá trị 0). 
*
, ,max , ,
*
0 ; 0 tan .
,
TB TB TB TB
i t i i t i t
TB
P P Q P
i N t T
 
 (17) 
Kết quả tính toán trong bước này sẽ cho kết 
quả gần giá trị tối ưu hơn bởi công suất đầu tư 
của TBK hay máy phát diesel được xác định sau 
khi đã xét đến thay đổi của thông số hệ thống, 
ảnh hưởng của ĐTPT và đặc tính giá điện. 
Mô hình đề xuất trên được tính toán kiểm tra 
trên HTCCĐ 7 nút bằng chương trình lập 
trong ngôn ngữ lập trình The General 
Algebraic Modeling System (GAMS) [12]. 
TÍNH TOÁN ÁP DỤNG 
Tính toán kiểm tra trên HTCCĐ hình tia gồm 
7 nút như hình 2, điện áp 22kV, công suất 
TBA nguồn 10MVA, thông số đường dây và 
phụ tải như trong phụ lục với hệ số phát triển 
của tải là 10% mỗi năm. 
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
7 
Hình 2. Sơ đồ HTCCĐ 7 nút 
ĐTPT ngày điển hình và giá điện mua từ hệ 
thống qua TBA nguồn giả thiết như hình 3 và 
hình 4. 
Hình 3. ĐTPT ngày điển hình 
Suất chi phí đầu tư cố định của đường dây 
trung áp (CF0) là 150000$/km và suất chi phí 
đầu tư theo tiết diện dẫy dẫn (CF) là 
16.5$/km.mm2. Suất chi phí đầu tư cố định 
của TBA nguồn (CS0) là 200000$/TBA và 
suất chi phí đầu tư theo công suất (CS) là 
50000$/MVA. Tuổi thọ của đường dây và 
TBA nguồn là 20 năm. Giới hạn tiết diện 
đường dây nâng cấp, từ 35mm2 đến 300mm2. 
Gam công suất tiêu chuẩn của MBA là 
10MVA. 
Hình 4. Đặc tính giá bán điện 
Giả thiết tất cả các nút tải đều có thể lựa chọn 
xây dựng máy phát diesel, công suất giới hạn 
tại mỗi vị trí là 1MW, máy phát luôn vận 
hành với công suất định mức. Suất chi phí 
đầu tư giả thiết bằng nhau tại tất cả các vị trí 
là 500000$/MW, suất chi phí vận hành là 
90$/MWh và 5$/MVARh, tuổi thọ của máy 
phát diesel là 30 năm 
Điện áp tại các nút tải giả thiết cho phép độ lệch 
từ 0.9pu đến 1.05pu, nút nguồn có giá trị không 
đổi bằng 1.05pu. Hệ số chiết khấu r là 10%. 
Tính toán kiểm tra trong khoảng thời gian là 
10năm với hai phương án: Phương án A, qui 
hoạch HTCCĐ với sơ đồ hiện trạng bằng giải 
pháp nâng cấp đường dây và TBA nguồn. 
Phương án B, xác định lộ trình qui hoạch 
HTCCĐ đồng thời xét khả năng tham gia của 
máy phát diesel. 
Kết quả tính toán cho thấy, máy phát diesel 
không được lựa chọn mà phụ tải trong tương 
lai được đáp ứng bằng giải pháp nâng cấp 
đường dây và TBA. Lộ trình nâng cấp, đầu tư 
thiết bị của hệ thống được lựa chọn và trình 
bày trong bảng 1. Tương ứng, các biến lựa 
chọn nâng cấp đường dây và TBA cũng như 
công suất lớn nhất chạy trên các thiết bị được 
xác định như bảng 2 và 3. 
Bảng 1. Lộ trình đầu tư thiết bị 
Đường dây 1-2, 1-5 bị quá tải tại năm thứ 9 
và thứ 8 của giai đoạn qui hoạch nên được 
nâng cấp lên tiết diện 70mm2 và 50mm2. TBA 
nguồn cần bổ sung 10MVA ở năm thứ 3 nâng 
tổng công suất của TBA lên 20MVA mới đáp 
ứng được yêu cầu của phụ tải. Các đường dây 
còn lại không cần phải nâng cấp do công suất 
lớn nhất truyền tải trên các đường dây trong 
giai đoạn qui hoạch chỉ đạt 5.38MVA và nhỏ 
hơn công suất giới hạn của đường dây là 
6.67MVA. 
Bảng 2. Biến quyết định nâng cấp đường dây, TBA 
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
8 
Bảng 3. Biến quyết định nâng cấp đường dây, TBA 
Một số chỉ tiêu KT-KT của hệ thống cũng 
được xác định và trình bày trên bảng 4. Chi 
phí vòng đời của phương án đầu tư là 
20.21x106$, tổn thất điện năng trung bình 
trong cả giai đoạn tính toán là 9.05x106kWh 
tương ứng 2.08% của tổng điện năng nhận từ 
HTĐ là 435.21x106kWh. Chi phí đầu tư thiết 
bị trong 10 năm là 1.26x106$ nhưng giá trị 
còn lại của các thiết bị đầu tư ở cuối thời gian 
tính toán là 0.94x106$ do các đường dây và 
TBA được lựa chọn đầu tư ở những năm 
cuối nhằm tận dụng tối đa đường dây và 
TBA hiện có. 
Bảng 4. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 
Tổn thất công suất lớn nhất của hệ thống xuất 
hiện trong giờ cao điểm cũng được xác định, 
năm đầu tiên tổn thất là 2.62%, những năm 
tiếp theo phụ tải tăng cao nên tổn thất công 
suất tăng nhanh và đạt giá trị cực đại là 4.34% 
năm thứ 7. Từ năm thứ 8 tổn thất công suất 
giảm do đường dây được nâng cấp, tổng trở 
của đường dây giảm dẫn đến tổn thất công 
suất giảm theo như hình 5. 
Hình 5. Tổn thất công suất lớn nhất 
Tương tự, tổn thất điện áp lớn nhất cũng xuất 
hiện trong giờ cao điểm và tăng cao ở cuối 
giai đoạn tính toán. Điện áp thấp nhất tại nút 
4 và nút 6 trong năm thứ 10 là 0.99pu do đó 
tất cả các nút đảm bảo yêu cầu về độ lệch 
điện áp. 
Như vậy, trong điều kiện giả thiết máy phát 
diesel không được lựa chọn đầu tư do hiệu 
quả kinh tế kém. Tuy nhiên, để đánh giá khả 
năng tham gia và hiệu quả của nguồn này, bài 
báo nghiên cứu đánh giá độ nhậy của phương 
án đầu tư theo suất chi phí nhiên liệu và vận 
hành của chúng. Chỉ tiêu này có tỷ trọng cao 
và ảnh hưởng lớn đến quyết định của phương 
án đầu tư. Kết quả tính toán khi suất chi phí 
nhiên liệu và vận hành của máy phát diesel 
giảm từ 100% đến 69% được trình bày trên 
hình 6. Máy phát diesel chỉ được lựa chọn khi 
suất chi phí nhiên liệu nhỏ hơn 73%, công 
suất lựa chọn tăng dần khi suất chi phí giảm 
tương ứng hàm chi phí vòng đời giảm mạnh 
Hình 6. Phân tích độ nhạy theo suất chi phí nhiên 
liệu và vận hành máy phát diesel 
Khi suất chi phí nhiên liệu còn 72%, tương 
ứng 64.8$/MWh và 3.6$/MVARh, máy phát 
diesel được lựa chọn đầu tư tại 4 và 6 là nút 
xa nguồn với tổng công suất là 0.5MW trong 
năm thứ 8, 10 và đã trì hoãn không phải nâng 
cấp đường dây. Do đó, chi phí vòng đời của 
phương án đầu tư trong trường hợp này giảm 
còn 19.99x106$. 
Kết quả so sánh các chỉ tiêu KT-KT của hệ 
thống trên bảng 5 cho thấy thông số nâng cấp 
đường dây, TBA nguồn trong bước cơ sở và 
hiệu chỉnh không có sự sai khác. Tuy nhiên, 
công suất lựa chọn đầu tư máy phát diesel 
trong bước hiệu chỉnh đã giảm 1.4MW tương 
ứng chi phí đầu tư giảm 0.61x106$ và chi phí 
vòng đời giảm 15.9%. 
Bảng 5. So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ 
thống trong 2 bước tính 
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
100% 76% 75% 74% 73% 72% 71% 70% 69%
Suất chi phí nhiên liệu của máy phát diesel
C
h
i 
p
h
í 
v
ò
n
g
 đ
ờ
i,
 1
0
e
6
$
19.90
19.95
20.00
20.05
20.10
20.15
20.20
20.25
C
ô
n
g
 s
u
ấ
t,
 M
W
Công suất máy phát
diesel
Chi phí vòng đời
1
2
3
4
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Thời gian, năm
T
ổ
n
 t
h
ấ
t 
c
ô
n
g
 s
u
ấ
t 
lớ
n
 n
h
ấ
t,
 %
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
9 
Như vậy, máy phát diesel chỉ có hiệu quả và 
cạnh tranh khi suất chi phí nhiên liệu giảm 
dưới 65.25$/MWh tương ứng cần trợ giá 
khoảng 2.48cent/kWh. Khi được lựa chọn, vị 
trí đầu tư ở những nút xa nguồn nhằm giảm 
tổn thất công suất, tổn thất điện áp và tránh 
nâng cấp đường dây. Thời gian đầu tư lựa 
chọn ở cuối giai đoạn tính toán để tận dụng 
giá điện rẻ mua từ HTĐ trong những năm đầu 
qui hoạch mà chưa phải đầu tư nâng cấp 
đường dây, TBA nguồn. 
Từ ví dụ minh họa cho thấy, mô hình đề xuất 
và chương trình tính toán đã lập có thể phù 
hợp cho bài toán qui hoạch HTCCĐ có xét 
đến khả năng sử dụng TBK hoặc máy phát 
diesel. Lộ trình nâng cấp, cải tạo tối ưu đường 
dây và TBA được lựa chọn đồng thời với vị 
trí, công suất và lộ trình đầu tư tối ưu TBK 
hoặc máy phát diesel. Kế hoạch mua điện từ 
hệ thống cũng như các chỉ tiêu KT-KT khác 
cũng được xác định. Tuy nhiên, để sử dụng 
TBK tại những nơi có tiềm năng góp phần 
giảm ô nhiễm môi trường đồng thời giảm tổn 
thất điện năng trong HTCCĐ cần xây dựng 
chính sách trợ giá để phát triển nguồn này. 
KẾT LUẬN 
TBK hay máy phát diesel đã được nghiên cứu 
và ứng dụng trong HTCCĐ những năm gần 
đây đặc biệt TBK do có nhiều ưu điểm. Vì 
vậy, bài báo nghiên cứu đề xuất mô hình hai 
bước qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng 
tham gia của TBK hoặc máy phát diesel. 
Mô hình sử dụng hàm mục tiêu cực tiểu chi 
phí vòng đời của phương án qui hoạch cùng 
các ràng buộc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của 
hệ thống và khả năng làm việc của thiết bị. 
Đặc điểm riêng của tuabin khí hay máy phát 
diesel cũng như ĐTPT ngày điển hình và đặc 
tính giá điện được xét đến nhằm nâng cao tính 
chính xác của kết quả tính toán và đáp ứng 
yêu cầu thực tiễn. 
Kết quả tính toán trên ví dụ minh họa cho 
thấy, mô hình đề xuất và chương trình tính 
toán phù hợp với bài toán qui hoạch HTCCĐ 
khi xét đến khả năng tham gia của TBK hoặc 
máy phát diesel. Công suất và lộ trình nâng 
cấp của đường dây, TBA nguồn đã được 
xác định cùng các thông số chế độ của hệ 
thống. Khả năng tham gia và hiệu quả của 
TBK hoặc máy phát diesel trong HTCCĐ 
cũng được xác định. 
Trong điều kiện giả thiết, máy phát diesel 
không được lựa chọn đầu tư do có chi phí 
nhiên liệu và vận hành lớn. Nhu cầu phụ tải 
tăng trong tương lai được đáp ứng bằng giải 
pháp nâng cấp đường dây và TBA nguồn. 
Tuy nhiên, mô hình đề xuất cho phép đánh 
giá được hiệu quả của nguồn này trong qui 
hoạch HTCCĐ bằng đánh giá độ nhạy của 
phương án đầu tư qua suất chi phí nhiên liệu 
và vận hành. Từ đó, xây dựng được chính 
sách khuyến khích phát triển TBK tại những 
khu vực có tiềm năng, nhằm giảm sức ép 
phát triển nguồn điện hiện nay, giảm ô 
nhiễm môi trường. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Thomas Ackermann, Go¨ran Andersson, Lennart 
So¨der, “Distributed generation: a definition”, 
Electric Power Systems Research 57, 2001. 
2. C.L.T Borges, V.F. Martins, “Multistage 
expansion planning for active distribution 
networks under demand and Distributed 
Generation uncertainties”, International Journal 
of Electrical Power and Energy Systems, 2012 
3. H.K.Temraz, Victor H. Quintana, “Distribution 
system expansion planning models: an overview”, 
Electric Power Systems Research, Vol.26, 1993, 
pp61-70 
4. Suresh K. Khator, L. C. Leung, “Power 
Distribution Planning: A Review of Models and 
Issues”, IEEE Transactions on Power Systems, 
Vol.12, No.3, 1997 
5. El-Khattam, W.; Hegazy, Y.; Salama, M., “An 
integrated distributed generation optimization 
model for distribution system planning”, Power 
Engineering Society General Meeting, IEEE, 2005 
6. H. Paul Barringer, P.E, “A Life Cycle Cost 
Summary”, International Conference of 
Maintenance Societies, ICOMS2003 
7. Su. H, Zhang. J, Liang. Z, Niu. S, “Power 
Distribution Network Planning Optimization 
Based on Life Cycle Cost”, 2010 China 
International Conference on Electricity 
Distribution, 13-16 Sept. 2010 
Vũ Văn Thắng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 3 - 10 
10 
8. I. Jeromin, G. Balzer, J. Backes, R. Huber, “Life 
Cycle Cost Analysis of transmission and distribution 
systems”, IEEE Bucharest Power Tech Conference, 
June 28th - July 2nd, Romania, 2009. 
9. S. Wong, K. Bhattacharya and J.D.Fuller, 
“Comprehensive framework for long-term 
distribution system planning”, Proc. IEEE PES 
Annual General Meeting, Tampa, USA, 2007 
10. Algarni, A.A.S.; Bhattacharya, K., “A Novel 
Approach to Disco Planning in Electricity 
Markets: Mathematical Model”, Power Systems 
Conference and Exposition, 2009. PSCE '09. 
IEEE/PES 
11. S. Wong, K. Bhattacharya1and J.D. Fuller, 
“Electric power distribution system design and 
planning in a deregulated environment”, IET 
Generation, Transmission & Distribution, 2009 
Richard E. Rosenthal, “GAMS - A User's Guide”, 
GAMS Development Corporation, Washington, 
USA, 2010. 
SUMMARY 
THE DISTRIBUTION SYSTEM PLANNING INTERGRATED 
GAS TUARBINE OR DIESEL GENERATOR 
Vu Van Thang1*, Dang Quoc Thong2, Bach Quoc Khanh2 
1College of Technology – TNU, 2HaNoi University of Technology 
The planning of distributed systems is a complication problem with many elements involved on 
the large space. The parameters of the didtributed system are random variablenature and difficult 
to predict as price and demand. Besides, economic and technical indicators of distributed system 
can be changed when gas turbine or diesel generator appear in system. This paper proposed a two-
stage optimized model that is integrated gas turbine or diesel generator in distributed system 
planning problem. In these models, life cycle cost minimizing objectives of the investment project 
are used same time constraints. The proposed model is tested using a 7 bus 22kV radial feeder. 
The calculation is programmed in GAMS environment. 
Keyword: Planning of Distribution Systems, Gas turbine, Diesel generator 
Ngày nhận bài:01/8/2014; Ngày phản biện:15/8/2014; Ngày duyệt đăng: 25/11/2014 
Phản biện khoa học: TS. Ngô Đức Minh – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐHTN 
* Tel: 0915 176569, Email: thangvvhtd@tnut.edu.vn