Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn năng lượng tái tạo trung nam đến lưới điện tỉnh bình thuận
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.96 MB, 107 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
NGUYỄN HOÀNG NHÂN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC NGUỒN
NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM ĐẾN
LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
Bình Định - Năm 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
NGUYỄN HOÀNG NHÂN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC NGUỒN
NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM ĐẾN
LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN
Ngành: Kỹ thuật điện
Mã số : 8520201
Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Lê Tuấn Hộ
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn
này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian thực hiện đề
tài và chƣa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt
đƣợc là chính xác và trung thực.
Tác giả luận văn
Nguyễn Hồng Nhân
LỜI CẢM ƠN
Kính thƣa các thầy cơ giáo!
Lời đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong
Khoa KT&CN Trƣờng Đại Học Quy Nhơn đã nhiệt tình giảng dạy, chỉ dẫn và tạo
mọi điều kiện cho tơi trong q trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt
tôi xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến Thầy TS.Trƣơng Minh Tấn và Thầy
TS.Lê Tuấn Hộ đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn tơi trong suốt q
trình làm luận văn tốt nghiệp. Trong thời gian đƣợc thầy hƣớng dẫn, tôi không
ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học đƣợc tinh thần làm việc
cũng nhƣ thái độ nghiên cứu đề tài nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều cần
thiết cho tôi trong quá trình học tập và cơng tác sau này.
Tơi xin trận trọng cảm ơn Lãnh đạo Trƣờng Đại học Quy Nhơn, phịng Đào
tạo Sau Đại học, Khoa kỹ thuật & Cơng nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho học
viên trong suốt q trình học tập và nghiên cứu.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Bình Định, ngày…..tháng…..năm 2022
Tác giả luận văn
Nguyễn Hoàng Nhân
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. 1
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... 1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU............................................................................... 1
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .................................................................................. 1
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN, NGUỒN
NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM VÀ PHẦN MỀM ETAP ....................... 5
1.1. Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận ............................................................ 5
1.1.1. Phƣơng thức vận hành lƣới điện tỉnh Bình Thuận ....................................... 5
1.1.2. Nguồn điện ................................................................................................... 5
1.1.3. Lƣới điện truyền tải ...................................................................................... 6
1.2. Tổng quan về NNLTT Trung Nam ................................................................... 11
1.2.1. Giới thiệu về NMĐMT Trung Nam ........................................................... 11
1.2.2. Giới thiệu NMĐG Trung Nam ................................................................... 13
1.3. Tổng quan về phần mềm Etap ........................................................................... 15
1.3.1. Giao diện phần mềm Etap .......................................................................... 15
1.3.2. Các chức năng tính toán trong Etap ........................................................... 17
1.3.3. Các dạng bài toán trong Etap ..................................................................... 17
1.4. Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................. 18
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN TRÀO LƢU CƠNG SUẤT, NGẮN
MẠCH, PHÂN TÍCH SĨNG HÀI VÀ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................................................................... 19
2.1. Tổng quan về phƣơng pháp tính tốn trào lƣu cơng suất .................................. 19
2.1.1. Khái niệm trào lƣu công suất ..................................................................... 19
2.1.2. Các phƣơng pháp tính tốn trào lƣu cơng suất .......................................... 19
2.2. Tổng quan về sóng hài trong hệ thống điện ...................................................... 22
2.2.1. Khái niệm về sóng hài ................................................................................ 22
2.2.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật về giới hạn sóng hài .................................................. 23
2.2.3. Nguyên nhân gây ra sóng hài. .................................................................... 26
2.2.4. Ảnh hƣởng của sóng hài đến HTĐ............................................................. 27
2.2.5. Các giải pháp hạn chế ảnh hƣởng sóng hài ................................................ 28
2.3. Tổng quan về dòng ngắn mạch trong HTĐ ....................................................... 29
2.3.1. Khái niệm về dịng ngắn mạch trong HTĐ ................................................ 29
2.3.2. Tiêu chí kỹ thuật về dòng ngắn mạch trong HTĐ...................................... 29
2.3.3. Ảnh hƣởng của dòng ngắn mạch trong HTĐ ............................................. 30
2.3.4. Giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch trong HTĐ......................................... 30
2.4. Tổng quan về ổn định điện áp trong HTĐ ......................................................... 31
2.4.1. Khái niệm về ổn định điện áp trong HTĐ .................................................. 31
2.4.2. Những nguyên nhân gây mất ổn định điện áp trong HTĐ. ........................ 32
2.4.3. Tiêu chuẩn ổn định điện áp để xác định giới hạn ổn định điện áp trong
HTĐ………………………………………………………………………………..33
2.4.4. Các phƣơng pháp phân tích ổn định điện áp trong HTĐ ........................... 33
2.4.5. Giải pháp nâng cao ổn định điện áp trong HTĐ ........................................ 35
2.5. Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................. 36
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG
TÁI TẠO TRUNG NAM ĐẾN LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN ...................... 38
3.1. Tính Tốn trào lƣu cơng suất của lƣới điện tỉnh Bình Thuận ........................... 38
3.1.1. Khi chƣa kết nối các NNLTT Trung Nam ................................................. 40
3.1.2. Khi kết nối các NNLTT Trung Nam .......................................................... 47
3.2. Tính tốn sóng hài ảnh hƣởng đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.......................... 55
3.2.1. Khi chƣa kết nối các NNLTT Trung Nam ................................................. 55
3.2.2. Khi kết nối NNLTT Trung Nam ................................................................ 58
3.3. Tính tốn ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận ........................................ 62
3.3.1. Khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam ....................................................... 62
3.3.2. Khi kết nối NNLTT Trung Nam ................................................................ 66
3.4. Tính tốn ổn định điện áp trong lƣới điện tỉnh Bình Thuận .............................. 70
3.4.1. Khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam ....................................................... 70
3.4.2. Khi kết nối NNLTT Trung Nam ................................................................ 74
3.5. Kết luận chƣơng 3 ............................................................................................. 78
CHƢƠNG 4. GIẢI PHÁP LÀM GIẢM SĨNG HÀI VÀ HẠN CHẾ DỊNG NGẮN
MẠCH TRONG LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN.............................................. 81
4.1. Sử dụng bộ lọc thụ động đơn để hạn chế sóng hài ............................................ 81
4.2. Sử dụng bộ hạn chế dòng ngắn mạch FCL để hạn chế dòng ngắn mạch .......... 86
4.3. Kết luận chƣơng 4 ............................................................................................. 90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 91
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 91
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 92
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 93
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Số
thứ
tự
1
Tên gọi
Từ viết tắt
Nguồn năng lƣợng tai tạo
NNLTT
2
Hệ thống điện
HTĐ
3
Nhà máy nhiệt điện
NMNĐ
4
Nhà máy điện mặt trời
NMĐMT
5
Nhà máy điện gió
NMĐG
6
Trạm biến áp
TBA
7
Máy biến áp
MBA
8
Đƣờng dây
DZ
9
Máy biến áp tự ngẫu
AT
10
Tổng độ méo dạng sóng hài (Total Harmonic Distortion)
THD
11
Điểm nối chung (Point of Common Coupling)
PCC
12
Công suất tác dụng
CSTD
13
Cơng suất phản kháng
CSPK
14
Bộ hạn chế dịng ngắn mạch thụ động (Fault Current
Limit)
FCL
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số hiệu
bảng
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 1.5
Bảng 1.6
Bảng 1.7
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 2.4
Bảng 2.5
Bảng 2.6
Bảng 2.7
Bảng 2.8
Bảng 2.9
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Tên bảng
Thơng số, tình hình vận hành các TBA trên lƣới điện
tỉnh Bình Thuận
Thơng số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến
đƣờng dây 500kV
Thơng số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến
đƣờng dây 220kV
Thông số phụ tải cấp điện áp 110kV trên lƣới điện
truyền tải
Thông số kỹ thuật của tấm Pin mặt trời
Các thông số kỹ thuật trong điều kiện thử nghiệm tiêu
chuẩn (1000 W/m2; 25°C; AM 1,5)
Thông số kỹ thuật của turbine E92 – 2,35 MW
Giới hạn méo dạng điện áp
Giới hạn méo dạng dòng điện cho hệ thống điện áp
120V đến 69 kV
Giới hạn méo dạng dòng điện cho hệ thống điện áp
69 kV đến 161 kV
Giới hạn méo dạng dòng điện cho hệ thống điện áp
>161 kV
Độ biến dạng sóng hài điện áp theo quy định đấu nối
vào hệ thống
Độ biến dạng sóng hài điện áp tối đa cho phép
Dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian
tối đa loại trừ sự cố
Quy định điện áp tại thanh cái cho phép vận hành
Quy định độ nhấp nháy điện áp
Công suất các nguồn phát trên địa bàn tỉnh Bình
Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Thống kê điện áp tại các nút của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Thống kê khả năng mang tải và tổn thất công suất
trên các DZ & MBA của lƣới điện tỉnh Bình Thuận
khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Công suất các nguồn phát của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam
Số
trang
7
7
8
9
12
13
14
24
24
24
25
26
26
29
31
31
42
43
45
49
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9
Bảng 3.10
Bảng 3.11
Bảng 3.12
Bảng 3.13
Bảng 3.14
Bảng 4.1
Bảng 4.2
Thống kê điện áp tại các nút của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam
Thống kê khả năng mang tải và tổn thất công suất
trên DZ & MBA khi kết nối NNLTT Trung Nam.
Tỉ số méo dạng điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận
khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Tỉ số méo dạng điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận
khi kết nối NNLTT Trung Nam
Thể hiện kết quả tính tốn dịng ngắn mạch các dạng
của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối
NNLTT Trung Nam
Thể hiện kết quả tính tốn dịng ngắn mạch các dạng
của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT
Trung Nam
Kết quả phân tích độ nhạy Q-V của lƣới điện tỉnh
Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Kết quả tính tốn trào lƣu cơng suất liên tục theo phụ
tải tại Bus 500kV Vĩnh Tân khi chƣa kết nối NNLTT
Trung Nam
Kết quả phân tích độ nhạy Q-V của lƣới điện tỉnh
Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam
Kết quả phân tích trào lƣu cơng suất liên tục theo phụ
tải tại Bus 500kV Vĩnh Tân khi kết nối NNLTT
Trung Nam
Tỉ số méo dạng điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận
khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ lọc
sóng hài thụ động đơn sóng
Kết quả dịng ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ
hạn chế dịng ngắn mạch FCL
50
52
57
60
64
68
72
73
76
77
84
88
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu
hình vẽ
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Tên hình vẽ
Sơ đồ nguyên lý lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận
Phân vùng bức xạ mặt trời của Việt Nam
Giao diện phần mềm ETAP 12.6
Những chức năng tính tốn trong ETAP 12.6
Thiết bị bảo vệ và đo lƣờng trong ETAP 12.6
Thiết bị kết nối mạch AC trong ETAP 12.6
Đồ thị biểu hiện sóng hài khi tải phi tuyến tính
Đồ thị điện áp phụ tải theo CSTD &CSPK
Đồ thị quan hệ P2V2 với
khác nhau
Đƣờng cong QV ứng với các chế độ vận hành khác nhau
Sơ đồ lƣới điện tỉnh Bình Thuận đƣợc mơ phỏng trên
phần mềm Etap
Sơ đồ phân tích trào lƣu cơng suất của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ điện áp tại tất cả các nút của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ tổn thất công suất P trên DZ &MBA của lƣới
điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung
Nam
Biểu đồ tổn thất công suất Q trên các DZ & MBA khi
chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Sơ đồ phân tích trào lƣu cơng suất của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ so sánh điện áp tại các nút của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ so sánh tổn thất công suất P trên DZ & MBA của
lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối và kết nối
NNLTT Trung Nam
Biểu đồ so sánh tổn thất công suất Q trên DZ & MBA của
lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối và kết nối
NNLTT Trung Nam
Sơ đồ phân tích sự ảnh hƣởng sóng hài của lƣới điện tỉnh
Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Na
Số
trang
10
11
15
15
16
16
23
32
34
35
39
41
44
46
47
48
51
53
54
56
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Biểu đồ thể hiện tỉ số méo dạng sóng hài điện áp của lƣới
điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung
Nam
Sơ đồ phân tích sự ảnh hƣởng sóng hài của lƣới điện tỉnh
Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ so sánh tỉ số méo dạng sóng hài điện áp của lƣới
điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa chƣa kết nối và khi kết nối
NNLTT Trung Nam
Sơ đồ phân tích ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận
khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ thể hiện dòng ngắn mạch các dạng của lƣới điện
tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Sơ đồ phân tích ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận
khi kết nối NNLTT Trung Nam
Biểu đồ so sánh dịng ngắn mạch các dạng của lƣới điện
tỉnh Bình Thuận khi chƣa kêt nối và khi kết nối NNLTT
Trung Nam
Sơ đồ phân tích tính tốn độ ổn định điện áp của lƣới điện
tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam
Đồ thị thể hiện phần trăm điện áp tại các nút khơng ổn
định trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối
NNLTT Trung Nam
Biểu đồ thể hiện đƣờng cong P-V và Q-V tại Bus 500kV
Vĩnh Tân khi lƣới điện tỉnh Bình Thuận chƣa kết nối
NNLTT Trung Nam
Sơ đồ phân tích tính tốn độ ổn định điện áp của lƣới điện
tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam
Đồ thị thể hiện phần trăm điện áp tại các nút khơng ổn
định trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT
Trung Nam
Biểu đồ thể hiện đƣờng cong P-V và Q-V tại Bus 500kV
Vĩnh Tân khi lƣới điện tỉnh Bình Thuận kết nối NNLTT
Trung Nam
Tham số cài đặt cho lọc thụ động đơn sóng
Sơ đồ mơ phỏng hạn chế sóng hài của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam sử dụng bộ lọc
sóng hài thụ động đơn sóng
Biểu đồ so sánh tỉ số méo dạng sóng hài điện áp khi sử
dụng bộ lọc thụ động đơn sóng
58
59
61
63
65
67
69
71
72
74
75
76
78
81
83
85
Hình 4.4
Sơ đồ phân tích mơ phỏng dịng ngắn mạch của lƣới điện
tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử
dụng bộ hạn chế dịng ngắn mạch FCL
87
Hình 4.5
Biểu đồ thể hiện dòng ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình
Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ giới
hạn dòng ngắn mạch FCL
89
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Năng lƣợng là một trong những nhu cầu thiết yếu của con ngƣời và là một yếu tố
không thể thiếu trong hoạt động kinh tế. Sự phát triển của nền kinh tế kéo theo nhu
cầu năng lƣợng ngày càng tăng cao, việc đáp ứng nhu cầu năng lƣợng thực sự là
một thách thức đối với hầu hết mọi quốc gia. Các nguồn năng lƣợng truyền thống
đang ngày càng bị cạn kiệt. Nhu cầu tìm ra các dạng năng lƣợng mới, xanh sạch và
có thể tái tạo đƣợc đang là thiết yếu.
Hiện nay, trƣớc thách thức về biến đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn tài nguyên khoáng
sản, các nguồn năng lƣợng tái tạo và năng lƣợng sạch dần đƣợc đƣa vào để thay thế
cho các nguồn năng lƣợng truyền thống. Một trong các nguồn năng lƣợng đó là
nguồn năng lƣợng mặt trời và nguồn năng lƣợng gió. Năng lƣợng mặt trời và nguồn
năng lƣợng gió đƣợc xem nhƣ là một dạng năng lƣợng tốt trong tƣơng lai.
Có thể thấy với sự phát triển mạnh mẽ này, các nguồn năng lƣợng tái tạo dần trở
thành một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện Quốc gia. Tuy nhiên, ngồi mặt
tích cực mà nguồn năng lƣợng tái tạo mang lại cùng với việc ứng dụng nguồn năng
lƣợng tái tạo nhƣ nguồn năng lƣợng mặt trời và năng lƣợng gió với quy mơ lớn có
thể ảnh hƣởng đến hệ thống điện và gây ra các vấn đề nghiêm trọng cần đƣợc xem
xét. Vì điều đó lý do sự kết nối của các hệ thống năng lƣợng tái tạo hiện nay đã trở
thành một trong những chủ đề nóng nhất của kỹ thuật điện. Bản chất biến đổi của
các nguồn năng lƣợng tái tạo này có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng đến chất
lƣợng điện năng trong hệ thống Quốc gia. Những vấn đề bất lợi này nhƣ: gây ra
sóng hài bậc cao do sử dụng các bộ biến đổi điện tử công suất (chỉnh lƣu,
inverter…), sự gián đoạn của việc phát năng lƣợng do ảnh hƣởng thời tiết, gây quá
điện áp hệ thống, gây ra thách thức về các thiết bị bảo vệ…
Kết luận: Trong những năm vừa qua đã thực đấu nối các nhà máy điện mặt trời,
nhà máy điện gió Trung Nam có cơng suất lớn vào lƣới điện tỉnh Bình Thuận. Do
đó, nhằm đánh giá ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo này đến lƣới điện
2
tỉnh Bình Thuận, em đã chọn đề tài của luận văn là: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của
các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận”.
2. Tổng quan tài liệu và tình hình nghiên cứu
Tổng quan về tài liệu:
+ Nguồn tài liệu vận hành hệ thống điện Việt Nam.
+ Nguồn tài liệu lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận.
Tình hình nghiên cứu:
+ Thế giới:
Ngày nay, các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt nhu cầu về sản
lƣợng điện năng ngày một tăng cao, đồng thời các vấn đề về môi trƣờng diễn biến
ngày một xấu đi. Điều này làm tăng gánh nặng cho các hệ thống điện truyền thống,
do đó việc phát triển các nguồn năng lƣợng tái tạo ngày càng trở nên cần thiết. Theo
Cơ quan Năng lƣợng tái tạo quốc tế (IRENA), số lƣợng quốc gia phê chuẩn các
mục tiêu sử dụng năng lƣợng tái tạo đã tăng đến 154 cho thấy sự quan tâm của các
quốc gia về loại hình năng lƣợng này. Năng lƣợng mặt trời và năng lƣợng gió đƣợc
xem là một lựa chọn thích hợp hiện nay. Ngày càng có nhiều nhà máy điện mặt trời
(PV) và nhà máy điện gió đƣợc đề xuất quy hoạch, chủ yếu dƣới dạng các nguồn
phân tán (DG). Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng tùy thuộc vào mức độ xâm nhập
của NMĐMT và NMĐG dƣới dạng nguồn phân tán sẽ gây ra một số ảnh hƣởng đến
lƣới điện. Ảnh hƣởng của NMĐMT và NMĐG lên hệ thống điện đang là đề tài của
nhiều cuộc điều tra. Những nghiên cứu này tập trung vào vị trí kết nối và các chiến
lƣợc để kiểm soát nhằm nâng cao hiệu suất nguồn năng lƣợng mặt trời và nguồn
năng lƣợng gió, nhƣng chƣa cho thấy tác động rõ nét đến lƣới điện kết nối hay chỉ
sử dụng các mơ hình lƣới điển hình. Ngày nay, tỉ lệ NMĐMT và NMĐG xâm nhập
vào lƣới điện có chiều hƣớng ngày càng gia tăng, điều này ảnh hƣởng đến quá trình
vận hành ở trạng thái xác lập và quá độ của hệ thống điện.
+ Trong nƣớc:
Tại Việt Nam, với chính sách khuyến khích năng lƣợng mặt trời và nguồn
năng lƣợng gió, các dự án ngày một phát triển trên nhiều tỉnh thành: Quảng Ngãi;
3
Khánh Hịa, Bình Thuận, ...Tại tỉnh Bình Thuận, dự án NNLTT Trung Nam có cơng
suất lắp đặt lớn chiếm gần 20% công suất truyền tải. Tuy nhiên, những tác động của
nó đến lƣới điện chƣa đƣợc xem xét. Trong luận này, tác giả trình bày nghiên cứu
về sự ảnh hƣởng của NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
3. Mục đ ch nghiên cứu
Nghiên cứu tính tốn và đánh giá ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo
Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu:
+ Lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận.
+ Các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam: Nhà máy điện mặt trời Trung
Nam (NMĐMT Trung Nam) có cơng suất 450MWp, nhà máy điện mặt trời Quán
Thẻ (NMĐMT Quán Thẻ) với công suất 300MWp và nhà máy điện gió Trung Nam
(NMĐG Trung Nam) với cơng suất 150MW.
Phạm vi nghiên cứu:
+ Mơ hình hóa mơ phỏng lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận khi kết nối các
NNLTT Trung Nam.
+ Phân tích tính tốn trào lƣu cơng suất của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi
chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
+ Phân tích ảnh hƣởng của sóng hài khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT
Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
+ Phân tích tính tốn ngắn mạch khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung
Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
+ Phân tích ổn định điện áp khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung
Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết cùng với các tiêu chuẩn ban hành, xây dựng mơ
hình thực tế của lƣới điện tỉnh Bình Thuận có sự tham gia của NNLTT Trung Nam
để phục vụ phân tích và tính tốn minh họa. Sử dụng phần mềm Etap để mơ phỏng
4
tính tốn trào lƣu cơng suất, tính tốn ảnh hƣởng sóng hài, tính tốn ngắn mạch và
phân tích ổn định điện áp thông qua độ nhạy Q-V khi chƣa kết nối và khi kết nối
NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
6. Cấu trúc của luận văn
Trên cơ sở mục đích nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, phƣơng
pháp nghiên cứu, ngoài phần mở đầu và kết luận, đề tài đƣợc phân thành 4 chƣơng
với các nội dung luận văn bao gồm:
- Chƣơng 1: Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận, nguồn năng lƣợng tái
tạo Trung Nam và phần mềm Etap.
- Chƣơng 2: Tổng quan về các phƣơng pháp tính tốn cùng các chỉ tiêu đánh
giá kỹ thuật trong hệ thống điện.
- Chƣơng 3: Phân tích ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung
Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
- Chƣơng 4: Các giải pháp làm giảm sóng hài và hạn chế dịng ngắn mạch
trong lƣới điện tỉnh Bình Thuận.
- Kết luận và kiến nghị.
5
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN,
NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM VÀ PHẦN
MỀM ETAP
1.1. Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận
1.1.1. Phương thức vận hành lưới điện tỉnh Bình Thuận
Lƣới điện Truyền tải điện Bình Thuận đƣợc truyền tải qua các trạm biến áp
trung gian gồm 3 TBA 220 kV: Phan Thiết, Phan Rí và Hàm Tân; 1 TBA 500 kV
Vĩnh Tân.
Chế độ vận hành bình thƣờng của lƣới điện Truyền tải tỉnh Bình Thuận là vận
hành theo mạch vòng với nhiều đƣờng dây liên kết để tăng độ tin cậy, ổn định và
liên tục trên lƣới điện truyền tải của tỉnh Bình Thuận.
Do đặc thù truyền tải điện tỉnh Bình Thuận là nơi nhận nguồn trực tiếp từ các
nhà máy nhiệt điện và các nhà máy điện năng lƣợng tái tạo nên có phƣơng thức kết
dây của từng trạm và giữa các xuất tuyến nhƣ sau: Đối với TBA 500 kV Vĩnh Tân
đƣợc vận hành theo sơ đồ kết lƣới 3/2, ngoài ra đối với các TBA 220 kV Phan
Thiết, Phan Rí, Hàm Tân vận hành theo sơ đồ kết lƣới 2 thanh cái và 2 thanh cái có
thanh cái vịng.
1.1.2. Nguồn điện
Trên địa bàn tỉnh Bình Thuận hiện có những nhà máy điện lớn, đƣợc đấu nối
vào lƣới điện truyền tải trên địa bàn tỉnh đƣợc thể hiện cụ thể dƣới đây:
- Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 1, Vĩnh Tân 2 và Vĩnh Tân 4 có cơng suất
(2x642 MW), trong đó đối với NMNĐ Vĩnh tân 1 và NMNĐ Vĩnh Tân 2 đƣợc đấu
nối vào hệ thống 220kV thông qua thanh cái 220kV tại TBA 500kV Vĩnh Tân.
- Nhà máy thủy điện Hàm Thuận công suất (2x150 MW), đƣợc đấu nối vào hệ
thống 220kV thông qua các đƣờng dây 220kV Hàm Thuận – Xuân Lộc, Hàm Thuận
– Bảo Lộc và Hàm Thuận – Phan Thiết.
6
- Nhà máy thủy điện Đa Mi công suất (2x87,5 MW), đƣợc kết nối vào hệ
thống 220kV thông qua các đƣờng dây 220kV Đa Mi – Hàm Thuận và Đa Mi –
Xuân Lộc.
- Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Trung Nam có cơng suất lắp đặt 450
MWp, đƣợc kết nối vào hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Trung Nam – Thuận
Nam và đƣợc kết nối vào thanh cái 220kV tại TBA 500kV Thuận Nam.
- Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Qn thẻ có cơng suất lắp đặt 300 MWp,
đƣợc phát lên trạm cắt 220kV Quan Thẻ và đƣợc kết nối lên hệ thống 220kV qua
đƣờng dây 220kV Quán Thẻ - Vĩnh Tân.
- Nhà máy điện gió (NMĐG) Trung Nam có cơng suất lắp đặt 150 MW, đƣợc
phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Thuận Nam – Vĩnh Tân.
- Ngồi ra trên lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận cịn có các nguồn năng
lƣợng tái tạo nhỏ phát lên lƣới nhƣ: NMĐMT Hồng Phong có cơng suất lắp đặt 150
MWp thông qua đƣờng dây Hồng Phong – Phan Thiết, NMĐMT Đá Bạc công suất
50 MWp phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Đá Bạc – Hàm Tân và
NMĐG Thái Hịa cơng suất 90 MW phát lên hệ thống 220kV thơng qua đƣờng dây
Thái Hịa – Phan Rí.
1.1.3. Lưới điện truyền tải
Trạm biến áp:
Trạm biến áp 500kV: Trên địa bàn tỉnh Bình Thuận gồm có 1 TBA 500kV với
công suất đạt 1800 MVA. Hầu nhƣ TBA 500kV này đều mang tải đáp ứng đủ nhu
cầu truyền tải giải tỏa công suất cho các nguồn phát lên hệ thống truyền tải, riêng
MBA AT1 và AT2 tại TBA 500kV Vĩnh Tân vận hành với tải cao khi vận hành vào
ban ngày do thời điểm này có sự tham gia của các nguồn năng lƣợng tái tạo cùng
với các nguồn truyền thống hiện có phát lên hệ thống.
Trạm biến 220kV: Trên địa bàn tỉnh có 3 TBA 220kV gồm 6 MBA với tổng
công suất 1500 MVA. Tất cả các MBA 220kV đều mang tải đáp ứng nhu cầu phụ
tải.
7
Bảng 1.1. Thơng số, tình hình vận hành các TBA trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận
STT
TBA
1
TBA 500kV Vĩnh Tân
2
MBA
Sđm
(MVA)
Điện áp (kV) Pmax (MW)
AT1
900
500/220/35
308,64
AT2
900
500/220/35
314,61
AT1
500
220/110/22
72,27
AT2
500
220/110/22
73,51
AT1
500
220/110/22
201,84
AT2
500
220/110/22
203,56
AT1
500
220/110/22
99,41
AT2
500
220/110/22
95,29
TBA 220kV Hàm Tân
3
TBA 220kV Phan Rí
4
TBA 220kV Phan Thiết
Đƣờng dây 500kV:
Các tuyến đƣờng dây 500kV trên địa bàn tỉnh Bình Thuận trong giai đoạn quy
hoạch điện đến nay gồm: Đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – Sông Mây với chiều dài
đƣờng dây 159,625 km, đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – rẽ Sơng Mây – Tân Un có
chiều dài 159,737 km, đƣờng dây Vĩnh Tân – NMNĐ Vĩnh Tân 4 với chều dài
1,293 km và đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – NNLTT Trung Nam với chiều dài
15,417 km.
Bảng 1.2. Thơng số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 500kV
Tiết diện
STT
Danh mục
Đƣờng dây 500kV
Vĩnh Tân - Sơng Mây
Icp (A)
Số
Chiều dài
mạch
(km)
ACSR 400/51
3
159,625
882,78
ACSR 400/51
1
159,737
811,04
ACSR 400/51
2
1,293
307,68
ACSR 400/51
2
15,417
576
Hiện có
1
Quy mơ
(mm2)
Đƣờng dây 500kV
2
3
4
Vĩnh Tân - rẽ Sông Mây - Tân
Uyên
Đƣờng dây 500kV
Vĩnh Tân - NMNĐ Vĩnh Tân 4
Đƣờng dây 500kV
Vĩnh Tân - NNLTT Trung Nam
Đƣờng dây 220kV:
Phần lớn các đƣờng dây 220kV trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận vận hành an
tồn, đảm bảo cung cấp điện ổn định. Lƣới điện 220kV của tỉnh cơ bản đã đảm bảo
8
tiêu chí N-1. Thơng qua việc phê duyệt quy hoạch phát triển lƣới điện truyền tải
tỉnh Bình Thuận giai đoạn đến năm 2030 đƣợc thể hiện qua Bảng 1.3 dƣới đây:
Bảng 1.3. Thơng số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 220kV
Tiết diện
STT
Danh mục
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Đƣờng dây 220kV Vĩnh Tân - Phan
Rí
Đƣờng dây 220kV 271/Phan Rí 273/Trạm cắt Thái Hòa
Đƣờng dây 220kV 274/Trạm cắt
Thái Hòa - 273/Hồng Phong
Đƣờng dây 220kV 272/Hồng Phong
1A - 276/Phan Thiết
Đƣờng dây 220kV 272 Phan Rí 275/Phan Thiết
Đƣờng dây 220kV 271/Phan Thiết 276/Hàm Tân
Đƣờng dây 220kV 273/Phan Thiết 275/Hàm Tân
Đƣờng dây 220kV 271/Hàm Tân 276/Tân Thành
Đƣờng dây 220kV 272/Hàm Thuận 273/Xuân Lộc
Đƣờng dây 220kV 272/Hàm Tân 272/Đá Bạc
Đƣờng dây 220kV 271/Hàm Thuận 271/Đa Mi
Đƣờng dây 220kV 272/Đa Mi 274/Xuân Lộc
Đƣờng dây 220kV 272/Phan Thiết 273/Hàm Thuận
Đƣờng dây 220kV 274/Phan Thiết 273/Bảo Lộc
Đƣờng dây 220kV 271/Vĩnh Tân 273/Quán Thẻ
Đƣờng dây 220kV 272/Vĩnh Tân 273/Thuận Nam
Icp (A)
Số
Chiều dài
mạch
(km)
ACSR 400/51
2
29,672
506,84
ACSR 400/52
1
31,314
613
ACSR 400/53
1
11,115
784
ACSR 400/54
1
23,756
783,87
ACSR 400/55
1
67,076
600
ACSR 400/56
1
64,5
600,59
ACSR 400/57
1
64,5
554,69
ACSR 400/58
1
23,3
596
ACSR 400/59
1
56,589
815
ACSR 400/60
1
23,3
516
ACSR 400/61
1
11,038
210
ACSR 400/62
1
55,459
825
ACSR 400/63
1
54,545
485,11
ACSR 400/64
1
54,374
261,39
ACSR 330/43
1
15,123
735,21
ACSR 330/44
1
22,936
904,77
Hiện có
1
Quy mơ
(mm2)
9
Phụ tải 110kV:
Bảng 1.4. Thông số phụ tải cấp điện áp 110kV trên lƣới điện truyền tải
Iđm
Imin
Imax
Imax%
(A)
(A)
(A)
(A)
172 Hàm Tân
1020
22
2,2
873
85,6
171 Phan Rí
800
24
3,0
485
60,6
172 Phan Rí
800
24
3,0
685
85,6
171 Lƣơng Sơn
510
0
0,0
542
106,2
172 Phan Thiết
1020
36
3,5
649
63,6
173 Phan Thiết
1020
36
3,5
682
66,9
176 Phan Thiết 2
480
0
0,0
0
0,0
171 Ma Lâm
480
24
5,0
489
102,0
171 Bình An
810
6
0,8
450
55,6
Tên nút phụ tải 110kV
Imin%
Nhƣ trên đã mô tả và thống kê thông số kỹ thuật về nguồn phát, TBA, đƣờng
dây và phụ tải trên lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận, sau đây là sơ đồ lƣới điện
tỉnh Bình Thuận đƣợc thể hiện qua Hình 1.1 dƣới đây:
10
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận
11
1.2. Tổng quan về NNLTT Trung Nam
1.2.1. Giới thiệu về NMĐMT Trung Nam
Vùng quen biển tỉnh Bình Thuận ó nền nhiệt độ khơng khí cao và có xu hƣớng
tăng dần từ Bắc vào Nam. Bình Thuận có khí hậu nhiệt đơi gió mùa, nhiệt đơ trung
bình năm khá cao, dao động từ 26°C - 32°C. Nhiệt độ khơng khí trung bình năm
khoảng 30°C. Nhiệt độ cao nhất trong năm là vào các tháng mùa hè. Nhiệt độ khơng
khí nhỏ nhất là 25°C.
Ở khu vực này, quanh năm dồi dào nắng. Vào các tháng 1, 3, 4 nắng thƣờng
bắt đầu từ 7h sáng đến 17h. Cƣờng độ bức xạ mặt rời rung bình thƣờng lớn hơn
3,489 kWh/m2/ngày. Đặc biệt là các khu vực xung quanh tỉnh Bình Thuận có cƣờng
độ bức xạ lớn hơn 5,815 kWh/m2/ngày trong thƣời gian 8 tháng /năm.
Hình 1.2. Phân vùng bức xạ mặt trời của Việt Nam
12
Vì điều kiện về khí hậu và bức xạ nhiệt hang năm cao đƣợc thể hiện trên Hình
1.2. Từ đó nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Trung Nam đã đƣợc lắp đặt với công
suất 450 MWp sử dụng 1.300.000 tấm Pin năng lƣợng mặt trời với công suất từng
tấm Pin 330Wp.
Phƣơng án đấu nối:
Nhà máy điện mặt trời Trung Nam, tỉnh Bình Thuận đƣợc đấu nối nhƣ sau:
Theo Điều 12 giá điện của các dự án điện mặt trời của Quyết định số:
11/2017/QĐ-TTg ngày 11 tháng 4 năm 2017 quy định về cơ chế khuyến khích phát
triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam quy định các NMĐMT nối lƣới phải sử
dụng tấm pin mặt trời loại có hiệu suất của tế bào quang điện (Solar cell) lớn hơn
16% hoặc tấm pin (Module) lớn hơn 15%, vì vậy trong dự án có đề xuất sử dụng
loại Pin tinh thể Silicon C-Si.
Việc lựa chọn các tấm Pin còn dựa trên cơ sở kết cấu mặt bằng lắp đặt, chủng
loại công suất tấm Pin đã đƣợc sử dụng nhiều, khi tổ hợp thành dãy phù hợp với các
thống số bộ biến đổi Inverter đã đƣợc lựa chọn theo công suất lắp đặt. Chính vì thế
ở đây chúng tơi đã lựa chọn loại Pin có cơng suất 330Wp và điện áp tại thời điểm
công suất lớn nhất là 37,8 V trong điều kiện tiêu chuẩn (1000 W/m2; 25°C; AM
1,5). Pin mặt trời dung loại đa tinh thể, hiệu suất cao, tuổi thọ trên 20 năm. Sau đây
là các thông số kỹ thuật của tấm Pinn loại 330 Wp đƣợc thể hiện ở Bảng 1.5, Bảng
1.6.
Bảng 1.5. Thông số kỹ thuật của tấm Pin mặt trời
Các thông số
JINKO 330
Dài x Rộng x Cao (mm)
1956 x 992 x 40
Khung đỡ
Silver Anodized Aluminium Alloy
Trọng lƣợng (kg)
22,5
Số cell/Module
72
Kích thƣớc cell (mm)
156 x 156
Hộp đấu nối
IP67
Cáp đấu nối
MC4 (4mm2)
