Đánh Giá Ổn Định Hệ Thống Điện Có Tích Hợp Năng Lượng Gió.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM TRUNG CHÍNH

ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN
CĨ TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG GIÓ

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202

S K C0 0 6 0 9 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
PHẠM TRUNG CHÍNH

ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN
CĨ TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG GIÓ

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
Hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN THỊ MI SA

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2019


I


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Phạm Trung Chính

Giới tính: Nam.

Ngày, tháng, năm sinh: 10/9/1984

Nơi sinh: Bến Tre.

Quê quán: Bến Tre

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số nhà 20/3, ấp An Hội A, xã An Thuận,
huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre.
Điện thoại cơ quan: 0916092426.

Điện thoại nhà riêng: 0916092426

Fax:

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: chính quy.

Thời gian đào tạo: từ 2002 đến 2004.

Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao Đẳng Bến Tre.
Ngành học: Điện công nghiệp.
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học.

Thời gian đào tạo: từ 2009 đến 2013.

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí
Minh.
Ngành học: Điện cơng nghiệp.
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc
đảm nhiệm

11/2013 đến nay

Phịng Kế hoạch và Vật tư – Cơng ty Điện lực
Bến Tre

Chuyên viên

I


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng 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 cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 3 năm 2019.
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Phạm Trung Chính

II


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô đã giảng dạy
trong chương trình cao học Kỹ thuật điện cho lớp KDD18A.
Tơi xin cảm ơn các q thầy cơ đã góp ý, hướng dẫn nội dung chun đề của
tơi, để tơi có thể hoàn thiện luận văn cao học tốt hơn.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Mi Sa đã tận tình hướng
dẫn tơi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã luôn
tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng như thực hiện luận văn.
Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên
luận văn cịn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến góp ý của Thầy/Cơ và các
anh chị học viên.

III


TÓM TẮT
Luận văn “Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng gió” đã
hồn thành với các nội dung nghiên cứu như sau:
- Nghiên cứu về ổn định hệ thống điện.
- Nghiên cứu về dự án điện gió Bạc Liêu.
- Tìm hiểu về thiết bị bù tĩnh SVC.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của SVC trong việc nâng cao ổn định trong hệ
thống điện khi có các sự cố nghiêm trọng xảy ra.
Có thể kết luận từ các kết quả mơ phỏng rằng, thiết bị SVC có thể ứng dụng
trong hệ thống điện để nâng cao ổn định điện áp cho hệ thống đặc biệt là các hệ
thống có kết nối với điện gió.

IV


ABSTRACT
The thesis “Assessment the stability of power systems integrated with wind
power energy” has been completed with the following research contents:
- Research on power system stability.
- Research on Bac Lieu wind power project.
- Learn about SVC device.
- Study the influence of SVC in improving stability in the power system
when serious incidents occur.
It can be concluded from the simulation results that SVC devices can be
applied in power systems to improve voltage stability for the system, especially
systems connected to wind power.

V


MỤC LỤC
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 .................................................................... viii
DANH SÁCH HÌNH VẼ .......................................................................................... ix
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ..................................................................................... xi
Chương 1. MỞ ĐẦU ...................................................................................................1
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngồi nước 1
1.2 Tính cấp thiết.....................................................................................................7
1.3 Mục tiêu của đề tài ............................................................................................7
1.4 Cách tiếp cận .....................................................................................................7
1.5 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................7
1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu:.................................7
Chương 2. ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG CÓ KẾT HỢP VỚI ĐIỆN GIÓ................9
2.1 Ổn định trong hệ thống điện..............................................................................9
2.1.1 Khái niệm ổn định hệ thống điện ...............................................................9
2.1.2 Các chỉ tiêu ổn định điện áp ....................................................................11
2.2 Ảnh hưởng của điện gió trong hệ thống điện .............................................….14
2.2.1 Ảnh hưởng chung .....................................................................................14
2.2.2 Ảnh hưởng của nguồn điện gió đến chất lượng điện năng ......................15
2.2.3 Ảnh hưởng nguồn điện gió đến điện áp lưới điện ....................................19
Chương 3. MƠ HÌNH TỐN HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN CĨ TÍCH HỢP NĂNG

LƯỢNG GIĨ SỬ DỤNG SVC.................................................................................24

VI


3.1 Thiết bị bù SVC..............................................................................................24
3.1.1 Cấu tạo thiết bị bù SVC...........................................................................24
3.1.2 Ngun lý hoạt động SVC.......................................................................25
3.1.3 Mơ hình nghiên cứu SVC........................................................................27
3.2 Hệ thống điện gió dùng máy phát điện DFIG.................................................28
3.2.1 Cấu hình của hệ thống tua bin gió dựa trên DFIG...................................28
3.2.2 Mơ hình tốc độ gió...................................................................................29
3.2.3 Mơ hình tua bin gió……………………………………………………..31
3.2.4 Mơ hình miêu tả mối quan hệ về khối lượng, độ đàn hồi giữa máy phát và
tua bin........................................................................................................................32
3.2.5 Mô hình máy phát điện cảm ứng nguồn kép (DFIG)...............................32
3.2.6 Mơ hình bộ nghịch lưu xung đối.............................................................34
3.2.7 Bộ điều khiển thuộc khối nghịch lưu phía máy phát…………………...34
3.2.8 Bộ điều khiển thuộc khối nghịch lưu phía lưới………………………...37
3.2.9 Bộ điều khiển góc cánh quạt ...................................................................39
3.3 Ứng dụng của SVC trong hệ thống điện có kết hợp hệ thống điện gió..........40
CHƯƠNG 4. MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỆN CĨ TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG
GIĨ............................................................................................................................43
4.1 Giới thiệu về hệ thống điện gió Bạc Liêu…………………………………...43
4.2 Mơ phỏng hệ thống điện gió Bạc Liêu………………………………………46
4.3 Kết quả mơ phỏng hệ thống nghiên cứu……………………………….........46
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................49
5.1 Kết luận…………………………………………………………..................50
5.2 Kiến nghị……………..……………………………………………………..50
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........…………………………………………………..51

VII


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
EVN:

Tập đoàn Điện lực Việt Nam

GIZ:

Hợp tác Phát triển Đức

P:

Công suất tác dụng

Q:

Công suất phản kháng

CSTD:

Công suất tác dụng

CSPK:

Công suất phản kháng

HTĐ:

Hệ thống điện

SVC:

Static VAR Compensator - Tụ bù tĩnh có dung lượng thay đổi

FACTS:

Flexible Alternating Current Transmission System - Hệ thống truyền

tải điện xoay chiều linh hoạt
PCC:

Điểm kết nối chung

MBA:

Máy biến áp

DFIG: Doubly-Fed Induction Generator (Hệ thống điện gió dùng máy phát điện cảm
ứng kích từ kép)
RSC:

Bộ nghịch lưu phía rotor

GSC:

Bộ nghịch lưu phía lưới

WT:

Wind turbine (Tua bin gió)

MATLAB:

Matrix Laboratory

Simulink: Cơng cụ mơ phỏng đi kèm với phần mềm MATLAB

VIII


DANH SÁCH HÌNH VẼ
TRANG

HÌNH

Hình 1.1. Atlas tiềm năng gió Việt Nam tại độ cao 80m, 2010.................................6
Hình 2.1. Sơ đồ phân loại ổn định của hệ thống điện………………………………9
Hình 2.2. Đường cong QV sử dụng biến Q phụ tải thay đổi………………………13
Hình 2.3. Mơ hình nguồn điện gió nối lưới và biểu đồ pha điện áp……………….15
Hình 2.4. Biểu đồ pha điện áp……………………………………………………..18
Hình 2.5. Quan hệ giữa UT với công suất phát P và tỷ số X/R……………………19
Hình 2.6. Đặc tính của nguồn điện gió phụ thuộc điện áp………………………...20
Hình 2.7. Mơ hình tĩnh của máy phát tuabin gió loại khơng đồng bộ…………….22
Hình 3.1. Cấu tạo của bộ thiết bị SVC…………………………………………….25
Hình 3.2. Đặc tính U-I của SVC…………………………………………………..26
Hình 3.3. Đặc tính làm việc của SVC điều chỉnh theo điện áp……………………27
Hình 3.4. Sơ đồ tương đương của SVC……………………………………………28

Hình 3.5. Sơ đồ điều khiển của SVC………………………………………………28
Hình 3.6. Sơ đồ đơn tuyến của tua bin gió kết hợp máy phát DFIG………………29
Hình 3.7. Mơ hình kết nối máy phát và tuabine gió……………………………….32
Hình 3.8. Mạch điện tương đương theo trục dq của DFIG………………………..33
Hình 3.9. Mơ hình của bộ nghịch lưu xung đối…………………………………..34
Hình 3.10. Sơ đồ khối điều khiển của bộ điều khiển RSC………………………..36
Hình 3.11. Hệ quy chiếu định hướng từ thông stator……………………………..37
Hình 3.12. Sơ đồ khối của bộ điều khiển GSC……………………………………38
Hình 3.13. Hệ quy chiếu hướng điện áp stato…………………………………….39
Hình 3.14. Sơ đồ điều khiển của bộ điều khiển góc cánh quạt……………………39

IX


Hình 3.15. Mơ hình máy phát DFIG xây dựng trong phần mềm MATLAB……...40
Hình 3.16. Sơ đồ hệ thống điện kết nối nguồn điện gió…………………………...41
Hình 3.17. Mơ hình SVC kết nối lưới điện………………………………………..41
Hình 4.1. Nhà máy điện gió tỉnh Bạc Liêu………………………………………..44
Hình 4.2. Mơ tải hệ thống điện gió Bạc Liêu trong Matlab……………………….46
Hình 4.3. Đáp ứng của điện áp các bus khi chưa có SVC…………………………48
Hình 4.4. Đáp ứng của điện áp các bus khi có SVC………………………………49

X


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
BẢNG

TRANG

Bảng 1.1. Tổng hợp tình hình đầu tư điện gió tại các tỉnh………………………….3
Bảng 1.2. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam (độ cao 65m)…………………...4
Bảng 1.3. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam (độ cao 80m)…………………...5
Bảng 4.1. Thông số lưới điện Bạc Liêu……………………………………………45

XI


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài
nước
Trước những thách thức về tình trạng thiếu điện và ứng phó hiệu quả với biến
đổi khí hậu trong những năm tiếp theo thì kế hoạch phát triển “Điện Xanh” từ các
nguồn năng lượng tái tạo là một giải pháp khả thi nhằm đảm bảo an ninh năng
lượng và bảo vệ môi trường. Gần đây, chính phủ Việt Nam đã xác định rõ các mục
tiêu trong định hướng phát triển dạng “Điện Xanh” này. Trong đó, năng lượng gió
được xem như là một lĩnh vực trọng tâm, do Việt Nam được xem là nước có giàu
tiềm năng nhất trong khu vực Đông Nam Á.
Một số nghiên cứu đánh giá cho thấy Việt Nam có tiềm năng gió để phát triển
các dự án điện gió với quy mô lớn là rất khả thi. Bản đồ tiềm năng gió của Ngân
hàng Thế giới (Worldbank, 2001) được xây dựng cho bốn nước trong khu vực Đông
Nam Á (gồm: Việt Nam, Cam-pu-chia, Lào, và Thái Lan) dựa trên phương pháp mơ
phỏng bằng mơ hình số trị khí quyển. Theo kết quả từ bản đồ năng lượng gió này,
tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam là lớn nhất so với các nước khác trong khu
vực, với tiềm năng năng lượng gió lý thuyết lên đến 513.360 MW[1]. Những khu

vực được hứa hẹn có tiềm năng lớn trên tồn lãnh thổ là khu vực ven biển và cao
nguyên miền nam Trung Bộ và Nam Bộ. Tuy nhiên, các kết quả mô phỏng này
được đánh giá là khá khác biệt so với kết quả tính tốn dựa trên số liệu quan trắc
của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), sự khác biệt này có thể là do sai số tính
tốn mơ phỏng.
Năm 2007, EVN cũng đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió, xác
định các vùng thích hợp cho phát triển điện gió trên tồn lãnh thổ với cơng suất kỹ
thuật 1.785 MW. Trong đó miền Trung Bộ được xem là có tiềm năng gió lớn nhất
cả nước với khoảng 880 MW tập trung ở hai tỉnh Quảng Bình và Bình Định, tiếp

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 1


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

đến vùng có tiềm năng thứ hai là miền Nam Trung Bộ với công suất khoảng 855
MW, tập trung ở hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. Ngồi ra, Bộ Cơng thương và
Ngân hàng Thế giới (2010) đã tiến hành cập nhật thêm số liệu quan trắc (đo gió ở 3
điểm) vào bản đồ tiềm năng gió ở độ cao 80m cho Việt Nam.
Kết quả cho thấy tiềm năng năng lượng gió ở độ cao 80m so với bề mặt đất là
trên 2.400 MW (tốc độ gió trung bình năm trên 7 m/s) . Cho đến nay chưa có một
nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió cho riêng Việt Nam một cách sâu rộng do thiếu
số liệu quan trắc phục vụ phát triển điện gió. Gần đây, trong khn khổ hợp tác giữa
Bộ Cơng thương (MoIT) và Dự án Năng lượng Gió GIZ (Hợp tác Phát triển Đức
GIZ) (gọi tắt, Dự án Năng lượng Gió GIZ/MoIT) [2], một chương trình đo gió tại
10 điểm trên độ cao 80m đang được tiến hành tại các tỉnh cao nguyên và duyên hải

Trung Bộ (đo ở 3 độ cao 80, 60, và 40m so với bề mặt đất). Áp dụng các tiêu chuẩn
IEC 61400-12 trong suốt q trình đo gió, dự án này được mong đợi sẽ cung cấp dữ
liệu gió có tính đại diện cho các vùng có tiềm năng gió của Việt Nam để phục vụ
cho phát triển điện gió trong thời gian tới. Ngồi ra, các báo cáo về quy trình và tiêu
chuẩn lắp đặt cột đo gió cũng đang được hồn thiện và sẽ là tài liệu tham khảo hữu
ích cho các nhà phát triển điện gió nói chung.
Cho đến nay, có khoảng 48 dự án điện gió đã đăng ký trên toàn bộ lãnh thổ Việt
Nam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam bộ, với tổng công suất đăng
ký gần 5.000 MW, quy mô công suất của các dự án từ 6 MW đến 250 MW. Tuy
nhiên, hiện nay do suất đầu tư của dự án điện gió vẫn cịn khá cao, trong khi giá
mua điện gió là khá thấp 1.928 đồng/kWh theo Quyết định số 39/2018/QĐ-TTg
ngày 10/9/2018, cao hơn 184 đồng/ kWh so với mức giá điện bình quân hiện nay là
1.744 đồng/ kWh, được xem là chưa hấp dẫn các nhà đầu tư điện gió trong và ngồi
nước [2].
Ngồi ra, theo thống kê, đến tháng 9 năm 2012, có tổng cộng 77 dự án điện
gió qui mơ cơng nghiệp đã được đăng ký tại 18 tỉnh với tổng công suất đăng ký là
7.234 MW (công suất đăng ký giai đoạn 1 là 1.488 MW).

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 2


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Bảng 1.1. Tổng hợp tình hình đầu tư điện gió tại các tỉnh
TT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Tỉnh/TP
Lạng Sơn
Quảng Bình
Quảng Trị
Bình Định
Phú n
Khánh Hịa
Ninh Thuận
Bình Thuận
Gia Lai
Đak Lak
Lâm Đồng

Bà Rịa – Vũng Tàu
Tiền Giang
Bến Tre
Trà Vinh
Sóc Trăng
Bạc Liêu
Cà Mau
Tổng cộng

Công suất, MW
GĐ1
Đăng ký
200
60
240
64
312
25
251
45
80
80
357,5
1105,5
398
1676
40,5
30
62
80

40
28,5
247
16
1488

330
112
1250
280
223
690
99
300
7234

Số nhà đầu tư
1
5
2
3
1
1
13
18
1
2
1
2
2

2
3
6
1
2
66

Tổng số dự
án
1
5
3
3
1
3
16
22
1
2
2
2
2
2
3
6
1
2
77

Theo thống kê, các dự án và các nhà đầu tư điện gió tập trung nhiều nhất trên

địa bàn 02 tỉnh là Bình Thuận và Ninh Thuận, cũng là 02 tỉnh được đánh giá có
tiềm năng gió dồi dào nhất Việt Nam.
Tỉnh Bình Thuận có đến 18 nhà đầu tư, đăng ký 22 dự án điện gió với tổng
cơng suất đăng ký gần 1.700MW. Tỉnh Bình Thuận đã triển khai lập quy hoạch phát
triển điện gió tỉnh từ năm 2009, quy hoạch này đã được Bộ Công Thương phê duyệt
ngày 16/8/2012 theo Quyết định số 4715/QĐ-BCT. Tỉnh Bình Thuận cũng là địa
phương duy nhất có Hiệp hội Điện gió.
Tỉnh Ninh Thuận có 13 nhà đầu tư, đăng ký 16 dự án điện gió với tổng cơng
suất đăng ký hơn 1.100MW. Tỉnh Ninh Thuận cũng đã triển khai lập quy hoạch
phát triển điện gió tỉnh từ năm 2010, quy hoạch này đã được Bộ Công Thương phê
duyệt ngày 23/4/2013.

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 3


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Các nghiên cứu về tiềm năng năng lượng gió hiện có ở Việt Nam

Thập niên vừa qua, một số cơng trình nghiên cứu đã được thực hiện bởi các
tổ chức nước ngoài với sự cộng tác của các tổ chức trong nước đã phác thảo được
sơ lược bức tranh của nền công nghiệp năng lượng gió ở Việt Nam.
Tại cấp độ quốc gia, một số đề án đã được thực hiện, có thể kể:
+“Atlas tài ngun năng lượng gió khu vực Đơng Nam Á” (“Wind
Energy Resource Atlas of Southeast Asia”), gồm 04 nước Việt Nam, Lào,
Campuchia và Thái Lan, được Ngân hàng Thế giới tài trợ thực hiện và ấn hành vào

tháng 9 năm 2001.
+Dự án lập bản đồ tiềm năng gió cho 4 nước: Việt Nam, Lào,
Campuchia và Thái Lan, trong đó Việt Nam được đánh giá là có tiềm năng gió lớn
nhất khu vực Đơng Nam Á với tổng cơng suất điện gió ước đạt khoảng 513.360
MW.
Bảng 1.2. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam (độ cao 65m)
Tốc độ gió trung bình

Kém
(<6m/s)

Diện tích (km2)

197.342

Khá
(6-7m/s)
100.367

% trên tổng diện tích

60,6

30,8

7,9

0,7

401.444

102.716

8.748

MW tiềm năng

Tốt
Rất tốt
Tuyệt
(8-9m/s)
(>9m/s)
(7-8m/s)
25.679
2.187
113
0
452

“Qui hoạch năng lượng gió để phát điện tại các tỉnh duyên hải Việt Nam”, do
Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) tài trợ thực hiện. Đề án gồm 03 phần, chia theo
ranh giới địa lý: phần các tỉnh miền Bắc do Viện Năng lượng thực hiện, phần các
tỉnh miền Trung do Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 4 thực hiện, và phần các tỉnh
miền Nam do Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 3 thực hiện. Đề án hoàn tất năm
2007.
Đề án căn cứ vào kết quả quan trắc gió tại 12 địa điểm lựa chọn trải dọc vùng
duyên hải Việt Nam, tiềm năng gió Việt Nam được tái khẳng định, một số khu vực
có khả năng phát triển điện gió với quy mơ cơng nghiệp được định vị. Tuy nhiên, do

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 4


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

số điểm quan trắc giới hạn, tài liệu chưa có điều kiện đánh giá đầy đủ tiềm năng gió
khu vực duyên hải Việt Nam;
“Đánh giá tài ngun gió tại các vị trí lựa chọn ở Việt Nam” (“Wind
Resources Assessment at the Selected Sites in Viet Nam”), đề án này cũng được
Ngân hàng Thế giới tài trợ thực hiện thông qua Bộ Công thương, đề án bắt đầu triển
khai vào tháng 12 năm 2007, kéo dài trong 02 năm, thực tế còn mở rộng phạm vi dự
án đến nay.
Sau khi xác định sơ bộ 29 địa điểm có tiềm năng gió tốt, đề án đã sàng lọc và
chọn 3 địa điểm tiêu biểu có tiềm năng tốt nhất để tiến hành quan trắc gió. Ba địa
điểm nêu trên nằm trên địa bàn 3 tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Gia Lai. Kết quả
thu được sau 02 năm quan trắc cho kết quả tương đối trùng khớp với các kết quả
quan trắc thực hiện tại các đề án khác. Dựa vào kết quả quan trắc trong 02 năm, Tư
vấn AWS True Power đã hiệu chỉnh lại mơ hình tính tốn và vẽ lại Atlas gió cho
Việt Nam.
Một số kết quả chính rút ra từ Atlas gió Việt Nam hiện nay:
Bảng 1.3. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam (độ cao 80m)
Tốc độ gió trung
bình

Kém
(<6m/s)

Diện tích (km2)
% trên tổng diện tích

328.382
99,2

MW tiềm năng

Khá
(6-6,5m/s)
2.027
0,61

Khá
(6,5-7m/s)
439
0,13

Tốt (>7m/s)

8.109

1.757

771

193
0,06

Atlas tiềm năng gió cho thấy, các khu vực có tiềm năng gió được tập trung ở

khu vực duyên hải các tỉnh phía Nam Việt Nam. Tổng diện tích được đánh giá có
tiềm năng gió vào loại khá trở lên (có vận tốc trung bình năm tại độ cao lắp turbine
từ 6m/s trở lên), ở độ cao tiêu biểu lắp tua bin (80m) là 2.659 km2, chiếm tỉ lệ 0,8%
diện tích cả nước, với tổng cơng suất điện gió ước đạt khoảng 10.637 MW.

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 5


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Hình 1.1. Atlas tiềm năng gió Việt Nam tại độ cao 80m, 2010.

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 6


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Tích hợp nguồn năng lượng mặt trời vào lưới điện đang là xu hướng phát
triển hiện nay của các quốc gia trên thế giới nhằm khai thác triệt để nguồn năng
lượng sạch tự nhiên và vô tận, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và phá hủy môi
trường sinh thái. Tuy nhiên, các hệ thống tích hợp này thường được áp dụng trong
các hệ thống nhỏ [3-6]. Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học cơng

nghệ, các hệ thống tích hợp này đã được triển khai trong các ứng dụng có cơng suất
lớn, khoảng vài trăm MVA [7-8]. Hơn nữa, việc hòa lưới và kết hợp với các nguồn
năng lượng có cơng suất lớn từ các nhà máy máy thủy điện, nhiệt điện là xu hướng
tất yếu.
Với lý do đó, việc nghiên cứu và đánh giá tác động của các hệ thống điện
tích hợp vào hệ thống nhằm đảm bảo hệ thống điện vận hành ổn định và liên tục là
điều tất yếu. Trong [9-10] năng lượng gió, năng lượng mặt trời tích hợp với các máy
phát điện phân tán đã được nghiên cứu và phần nào khẳng định được tính thiết thực
trong xu hướng trên. Ngồi ra, trong [11], bộ điều khiển PID đã được thiết kế nhằm
nâng cao độ ổn định hệ thống điện tích hợp điện mặt trời và năng lượng gió được
đặt ngay tại bộ chỉnh lưu trong đường dây truyền tải điện một chiều điện áp cao.
Bên cạnh đó, việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống tích trữ năng lượng nhiệt mặt trời
[12] và năng lượng điện gió [13-14] trong hệ thống điện đã được triển khai.

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 7


Luận văn Thạc sĩ

1.2.

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Tính cấp thiết

Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch và vơ hạn. Hiện nay có rất nhiều các
dự án điện gió đang đầu tư và triển khai ở Việt nam nhằm bổ sung điện cho hệ
thống điện. Tuy nhiên, để tối ưu hiệu suất phát điện thì các hệ thống máy phát điện

gió ln vận hành phát tối ưu cơng suất tác dụng (P). Do đó, khi hệ thống bị sự cố
hay các chế độ vận hành cần nhiều công suất phản kháng thì hệ thống khơng thể
cung cấp đủ lượng công suất phản kháng (Q) làm cho độ ổn định của hệ thống giảm
và có khả năng làm mất ổn định hệ thống. Vì vậy, để cung cấp kịp thời lượng công
suất phản kháng nhằm nâng cao độ dự trữ cho hệ thống điện, thiết bị bù SVC (Static
VAR Compensator - Tụ bù tĩnh có dung lượng thay đổi) được đề xuất nhằm cung
cấp lượng công suất phản kháng nhanh cho hệ thống điện giúp nâng cao ổn định
động cho hệ thống điện.
1.3.

Mục tiêu của đề tài

Đề tài đưa ra giải pháp nâng cao độ ổn định điện áp của hệ thống điện gió ở Bạc
Liêu bằng cách sử dụng thiết bị bù tĩnh SVC để đảm bảo sự hoạt động bình thường
của hệ thống và đảm bảo chất lượng điện năng khi có sự kết nối với hệ thống điện
gió.
1.4.

Cách tiếp cận

Dựa trên các cơng trình đã được cơng bố như sách chuyên ngành, bài báo khoa
học.
1.5.

Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên các cơng trình cơng bố trên các tạp chí và hội thảo chuyên ngành uy
tín, tác giả tiến hành xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống và kiểm chứng bằng
kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab.
1.6.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu.

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 8


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

- Đối tượng nghiên cứu là thiết bị bù SVC và phương pháp thiết kế bộ điều
khiển cho SVC để giảm ảnh hưởng của hệ thống điện gió Bạc Liêu đến hệ thống
điện.
- Nội dung nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế bộ điều khiển trong điều khiển
thiết bị bù SVC để nâng cao ổn định trong hệ thống điện có kết nối với hệ thống
năng lượng gió.

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 9


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Chương 2
ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG CÓ KẾT HỢP VỚI

ĐIỆN GIÓ
2.1. Ổn định trong hệ thống điện
2.1.1. Khái niệm ổn định hệ thống điện
Ổn định của hệ thống điện là khả năng của hệ thống điện phục hồi lại trạng thái
làm việc ban đầu hoặc rất gần ban đầu sau khi bị các kích động nhỏ hoặc kích động
lớn. Ổn định hệ thống điện được phân loại như Hình 2.1 [15].

Hình 2.1. Sơ đồ phân loại ổn định của hệ thống điện

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 10


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa

Ổn định tĩnh là ổn định khi có kích động nhỏ, các kích động nhỏ xảy ra liên
tục và có biên độ nhỏ, đó là sự biến đổi của các thiết bị điều chỉnh, các kích động
này tác động lên rotor của máy phát, làm phá hoại sự cân bằng công suất ban đầu
làm cho chế độ xác lập tương ứng bị dao động, chế độ xác lập muốn duy trì thì phải
chịu được các kích động nhỏ này. Như vậy, ổn định tĩnh là khả năng của hệ thống
điện khôi phục lại chế độ ban đầu hoặc rất gần chế độ ban đầu sau khi bị kích động
nhỏ.
Ổn định động là ổn định khi có kích động lớn, các kích động lớn xảy ra ít hơn
so với các kích động nhỏ, nhưng biên độ khá lớn. Các kích động này xảy ra do các
biến đổi đột ngột sơ đồ nối điện, biến đổi của phụ tải điện và các sự cố ngắn
mạch…các kích động lớn tác động làm cho cân bằng công suất cơ – điện bị phá vỡ
đột ngột, chế độ xác lập tương ứng bị dao động rất mạnh. Như vậy, ổn định động là

khả năng hệ thống điện khôi phục lại chế độ làm việc ban đầu hoặc là rất gần chế độ
ban đầu sau khi bị kích động lớn.
Ổn định góc thực chất là vấn đề giữ vững chuyển động đồng bộ giữa rotor của
các máy phát điện trong tồn hệ thống điện. Mất ổn định góc là mất ổn định giữa
các máy phát. Sự đồng bộ giữa các rotor được thể hiện qua góc tương đối giữa các
vector điện áp, do đó gọi là ổn định góc. Khi các góc này tăng lên có nghĩa là các
rotor bắt đầu có chuyển động trái chiều, cái thì quay nhanh hơn, cái thì chậm lại.
Khi góc giữa các vector điện áp vượt qua giá trị giới hạn, hệ thống điện mất ổn
định, trạng thái đồng bộ không thể tự phục hồi lại, cơng suất, điện áp, dịng điện
biến thiên hỗn loạn, các bảo vệ rơle của các máy phát điện sẽ cắt các máy phát ra
khỏi lưới điện dẫn đến sụp đổ hệ thống. Ổn định góc là quá trình quá độ cơ điện,
xảy ra rất nhanh, do đó ổn định này là ngắn hạn.
Ổn định điện áp là quá trình biến thiên điện áp tại các nút. Khi xảy ra kích
động nhỏ làm mất cân bằng điện áp, phản ứng lập tức xảy ra ở máy phát, các thiết bị
điều chỉnh điện áp và phụ tải. Các phản ứng này có thể đưa điện áp trở lại trạng thái
ban đầu, cũng có thể khơng, điện áp tiếp tục biến thiên, khi trị số điện áp vượt quá
giá trị cho phép thì các thiết bị bảo vệ sẽ hoạt động cắt đường dây, máy biến áp…

HVTH: Phạm Trung Chính

Trang 11