Optimal placement of large-scale pv power generation systems in primary distribution systems for loss reduction
โดย อมรเทพ แพทยานันท์
ปี 2555
บทคัดย่อ
ระบบจำหน่ายกำลังไฟฟ้าที่มีต่อการต่อสายป้อนหลักแบบเรเดียลทำให้เกิดกำลังไฟฟ้าสูญเสียในระบบ วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการหาตำแหน่งติดตั้งเหมาะที่สุดของระบบไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์กำหนดให้มีขนาด 1 MW ในระบบจำหน่ายแบบเรเดียล เพื่อลดกำลังไฟฟ้าสูญเสียและปรับปรุงรูปร่างของแรงดันไฟฟ้าของระบบ ซึ่งเป็นประเด็นที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์นี้
การจำลองจะประยุกต์ใช้แบบจำลองของระบบจำหน่ายแบบเรเดียล 33 บัส มาตรฐาน IEEE ทดสอบที่ระดับแรงดันไฟฟ้าฐานเท่ากับ 22 kV และกำลังไฟฟ้าปรากฏฐานเท่ากับ 25 MVA มีกำลังไฟฟ้ารวมของโหลดเท่ากับ 3.72 MW และ 2.3 MVar ใช้โปรแกรม MATLAB เป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ การติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ทดสอบด้วยแบบทีละบัสและวิธีการค้นหาแบบตาบู เพื่อหาตำแหน่งติดตั้งเหมาะที่สุดในระบบ สุดท้ายทดสอบกำลังไฟฟ้าสูญเสียรวม เมื่อติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ร่วมกับระบบชดเชยด้วยแบตเตอรี่ชนิดโซเดียมซัลเฟอร์ ภายใต้เงื่อนไขเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าของระบบไฟฟ้ากำลังที่สภาวะโหลดคงที่
ผลการทดสอบพบว่าก่อนติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ ค่ากำลังฟ้าจริงที่สูญเสียเท่ากับ 48.6791 kW โดยกำลังไฟฟ้าสูญเสียของระบบลดลงร้อยละ 36.79 ทำให้ระบบมีเสถียรภาพของแรงดันเพิ่มมากขึ้น สุดท้ายผลทดสอบการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 1 MW ร่วมกับระบบชดเชยด้วยแบตเตอรี่ชนิดโซเดียมซัลเฟอร์ขนาด 200 kW เชื่อมต่อกับระบบจำหน่าย ในบัสที่ 25 ช่วงเวลา 1 วัน พบว่าระบบชดเชยของแบตเตอรี่ชนิดโซเดียมซัลเฟอร์จะช่วยจ่ายกำลังไฟฟ้าเข้าสู่ระบบ ซึ่งช่วยลดกำลังไฟฟ้าสูญเสียรวมของระบบได้เป็นอย่างดี ส่งผลให้ระบบมีเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือเพิ่มมากขึ้น เทคโนโลยีของระบบชดเชยกำลังไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ชนิดโซเดียมซัลเฟอร์นั้นยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในระบบไฟฟ้ากำลังในอนาคต
The distribution system is connected to main feeder using radial connection which is caused the power loss in the power system. Therefore, this thesis proposes the optimal placement of large-scale photovoltaic (PV) power generation systems in primary distribution systems for reducing the power loss and improving the voltage profile of the system.
The proposed study on this thesis is applied on the model of IEEE 33-bus radial distribution system by using at the based voltage and based apparent power that are 22 kV and 25 MVA respectively. The total real power and reactive power of system load are 3.72 MW and 2.3 MVar. This analysis is computed by MATLAB program. The trial methods of PV power plant in each bus and Tabu Search are used to find the optimal placement of the PV power plant. Then, the PV power plant with the sodium-sulfur battery is installed at the best location under low power loss condition. These are operated under the voltage stability and static loading conditions.
The simulation results found that the power loss of the IEEE 33-bus radial distribution system without PV power plant is 77.0135 kW. After installed the PV power plant into bus no. 25, the power loss is 48.6791 kW and the power loss can be reduced to 36.79 %. The last simulation result shown the 1 MW PV power plant combined with the 200 kW sodium-sulfur battery to distribution system at bus no. 25. This proposed method is to improve the power generation and to reduce power loss on power system in order to increase the power system stability and reliability. The technology of power compensating systems with sodium sulfur battery is still being developed continuously for power system applications in the future.