tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu, ĐÁNH GIÁ vận HÀNH lưới PHÂN PHỐI điện có các NGUỒN PHÂN tán

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP






NGUYỄN VĂN QUỲNH





TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC





NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VẬN HÀNH LƯỚI
PHÂN PHỐI ĐIỆN CÓ CÁC NGUỒN PHÂN TÁN


Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & Nhà máy điện
Mã số : 60.52.50

THÁI NGUYÊN - 2013


Luận văn được hoàn thành tại
Khoa Sau Đại học, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.




Cán bộ HDKH : PGS.TS. Trần Bách

Phản biện 1 : PGS.TS. Võ Quang Lạp

Phản biện 2 : TS. Nguyễn Quân Nhu



Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn, họp tại Khoa Sau
Đại học, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Vào 17 giờ 30 phút ngày 24 tháng 01 năm 2013.

Có thể tìm hiểu Luận văn tại Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên và
Thư viện Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
1

MỞ ĐẦU
Với xu thế phát triển nguồn điện như hiện nay, trong lưới điện phân
phối ngày càng xuất hiện nhiều các nguồn điện phân tán công suất nhỏ kết
nối vào. Tỷ trọng điện năng từ các nguồn phân tán trong tổng điện năng
của toàn hệ thống điện ngày càng lớn. Hệ thống điện Việt Nam cũng không
nằm ngoài xu thế đó, với tiềm năng về thủy điện nhỏ, năng lượng gió, năng
lượng mặt trời cao, việc tích hợp các nguồn phân tán vào hệ thống điện
hiện có đã nhận được nhiều sự quan tâm sâu sắc.
Tuy nhiên, sự xuất hiện của các nguồn phân tán có công suất nhỏ
trong hệ thống điện hiện có cũng đặt ra nhiều vấn đề kỹ thuật cần được
quan tâm nghiên cứu, nhất là trong lưới điện phân phối. Nguyên nhân
chính của các vấn đề này là việc lưới điện phân phối hiện có vốn không
được thiết kế tích hợp các nguồn phân tán với công suất phụ thuộc nhiều
vào yếu tố môi trường. Trên lưới điện phân phối khi thiết kế chỉ bao gồm
các phụ tải điện, không có các nguồn điện kết nối vào. Nếu có nhiều nguồn
phân tán được kết nối vào có thể dẫn đến các chế độ vận hành không cho
phép cũng như có thể gây hư hỏng cho các thiết bị làm việc trên lưới điện
phân phối cũng như hư hỏng chính nguồn điện. Đối với những lưới điện cụ
thể, khi tích hợp nguồn phân tán cần phải thực hiện những nghiên cứu mô
phỏng để nhận biết và đề ra các giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề kỹ
thuật có thể nảy sinh nhằm đảm bảo kết nối một cách tốt nhất nguồn phân
tán vào lưới điên phân phối.
Nguồn phân tán khi đấu nối vào lưới điện hiện tại có thể làm nảy
sinh các vấn đề kỹ thuật liên quan đến chất lượng điện năng được cung cấp

trong lưới, làm giảm độ tin cậy cung cấp điện, giảm hiệu quả truyền tải
điện, gây ra quá điện áp cũng như ảnh hưởng tới các thông số bảo vệ.
Đề tài trong luận văn được lựa chọn nhằm mục đích tìm hiểu, học tập
và nghiên cứu sự vận hành của lưới phân phối điện khi có các nguồn điện
phân tán kết nối vào. Vận dụng vào thực tế, dùng phần mềm tính toán lưới
điện MATPOWER chạy trong môi trường của MATLAB để tính toán,
đánh giá sự ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến chất lượng điện áp và
tổn thất công suất trong lưới điện 22kV của tỉnh Hưng Yên.

2

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
VÀ NGUỒN ĐIỆNPHÂN TÁN
1.1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1.1. Định nghĩa Lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối (LPP) là một phần của Hệ thống điện, làm
nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian, các trạm khu vực
hay thanh cái của nhà máy điện cấp điện cho phụ tải. LPP là khâu cuối
cùng của hệ thống điện đưa điện năng trực tiếp đến người tiêu dùng.
1.1.2. Phân loại Lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối gồm hai phần:
- LPP trung áp chủ yếu ở các cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV
phân phối điện cho các trạm biến áp trung áp/hạ áp và các phụ tải cấp điện
áp trung áp.
- LPP hạ áp có cấp điện áp 380/220V cấp điện cho các phụ tải hạ áp.
1.1.3. Vai trò của Lưới điện phân phối
LPP làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian, trạm
khu vực hay thanh cái của các nhà máy điện cho các phụ tải điện.
1.1.4. Các phần tử chính của Lưới điện phân phối

1.1.5. Cấu trúc của Lưới điện phân phối
Cấu trúc của LPP bao gồm cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành.
1.1.6. Đặc điểm của Lưới điện phân phối
LPP được phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối xứng
và có tổn thất lớn. Qua nghiên cứu cho thấy tổn thất thấp nhất trên LPP vào
khoảng 4%.
1.1.7. Hệ thống phân phối điện tại Việt Nam
1.1.7.1. Tình hình phát triển lưới điện phân phối ở nước ta
Cùng với sự đổi mới và phát triển kinh tế, quá trình phát triển và điện
khí hoá của nước ta đã có những thay đổi quan trọng, góp phần thúc đẩy
sự phát triển của các ngành kinh tế, cải thiện mức sống về vật chất và tinh
thần cho nhân dân, đặc biệt là nông dân. Hiện nay 100% số huyện trong cả
nước đã có điện lưới quốc gia và hầu hết các xã đã có điện.

3

1.1.7.2. Tình hình phát triển phụ tải điện
Theo kết quả nghiên cứu của đề tài KHCN – 0907, “Dự báo nhu cầu
phụ tải trong giai đoạn 2000 – 2020” do Viện Chiến lược phát triển, Bộ Kế
hoạch và Đầu tư xây dựng với 2 phương án: phương án cao và phương án
cơ sở. Trong đó lấy nhịp độ phát triển dân số trong 25 năm (1996 - 2020)
được dự báo bình quân là 1,72%/năm.
1.1.8. Kết luận
1.2. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN (DG)
1.2.1. Định nghĩa nguồn điện phân tán
Trong luận văn này, tác giả sử dụng định nghĩa nguồn phân tán như
định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 1547: “Nguồn phân tán là loại nguồn kết
nối trực tiếp tới hệ thống phân phối. Nguồn phân tán bao gồm máy phát
điện và các công nghệ dự trữ năng lượng – Distributed Resource: sources
of electric power that are not directly connected to a bulk power

transmisstion system. Distributed Resource includes both generators and
energy storage technologies”.
1.2.2. Đặc điểm công nghệ nguồn phát điện phân tán
Nguồn phân tán có thể chia ra làm hai nhóm chính theo công nghệ
chế tạo:
- Nhóm nguồn năng lượng tái tạo: Điện gió, điện mặt trời, thủy điện
nhỏ, điện sinh khối, địa nhiệt điện, điện thủy triều.
- Nhóm nguồn năng lượng không tái tạo: Động cơ đốt trong (Diesel),
pin nhiện liệu, tua bin hơi.
1.2.3. Một số loại nguồn phát điện phân tán
1.2.3.1. Máy phát điện Diesel
1.2.3.2. Máy phát điện tuabin khí
1.2.3.3. Pin nhiên liệu
1.2.3.4. Nguồn điện mặt trời
1.2.3.5. Máy phát điện tuabin gió
1.2.3.6. Thuỷ điện nhỏ
1.2.3.8. Năng lượng sinh khối
1.2.3.9. Năng lượng địa nhiệt

4

1.2.4. Hiện trạng và xu hướng phát triển nguồn phân tán tại Việt Nam
1.2.4.1. Hiện trạng phát triển nguồn phân tán tại Việt Nam
Trong những năm gần đây, mối quan tâm về DG tại Việt Nam ngày
càng nhiều khi mà nhu cầu về các nguồn phát điện tại chỗ đang gia tăng.
Những nguồn điện phân tán như: điện gió, điện mặt trời, thủy điện nhỏ,
điện sinh khối, … đang được chú ý quan tâm hơn cả.
1.2.4.2. Tiềm năng phát triển nguồn điện phân tán tại Việt Nam
* Tiềm năng năng lượng gió.
* Tiềm năng năng lượng mặt trời.

* Tiềm năng năng lượng thủy điện nhỏ.
* Tiềm năng năng lượng sinh khối.
1.2.4.3. Kế hoạc phát triển nguồn phân tán ở nước ta
Dự báo công suất của các nguồn phân tán có tiềm năng ở nước ta
tính đến năm 2030 (hình 1.23)
Hình 1.23: Dự báo công suất các nguồn phân tán tại Việt Nam
đến năm 2030.

5

1.2.5. Kết luận
Nguồn điện phân tán đã và đang cho thấy những ưu điểm và những
lợi ích thiết thực. Trong đó, những nguồn năng lượng tái tạo được đặc biệt
chú trọng do có tiềm năng to lớn và thân thiện với môi trường.
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Sự phát triển và hoàn thiện không ngừng của Hệ thống điện Việt
Nam trong những năm gần đây đã đạt được nhiều kết quả đáng khích lệ,
góp phần to lớn vào công cuộc Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước.
Chất lượng điện năng cũng như độ tin cậy về cung cấp điện không ngừng
được cải thiện. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của phụ tải điện đã
khiến cho hệ thống điện vẫn chưa đáp ứng được hoàn toàn nhu cầu của phụ
tải. Nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống đang dần cạn kiệt.
Trước thực trạng đó, việc phát triển các nguồn điện phân tán đang
được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Tuy nhiên, việc phát
triển nguồn điện phân tán sẽ gặp rất nhiều khó khăn về kỹ thuật, đặc biệt
việc làm ảnh hưởng tới chất lượng điện năng của hệ thống điện hiện có,
vấn đề về công nghệ và kỹ thuật trong việc kết nối DG với lưới điện hiện
có cũng cần được quan tâm.
Trong phạm vi của Luận văn, Tác giả đề cập đến vấn đề chính đó là kết nối
các DG với lưới điện phân phối. Các yêu cầu kỹ thuật và những ảnh hưởng

của DG khi kết nối vào lưới điện phân phối.









6

CHƯƠNG 2:
CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ TIÊU CHUẨN KẾT NỐI NGUỒN
ĐIỆN PHÂN TÁN VỚI LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1. CÁC TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
Trong phần này sẽ trình bày các tiêu chuẩn chất lượng điện năng
đang được sử dụng cho Hệ thống điện Việt Nam, nhằm mục đích nghiên
cứu các thông số dự kiến sẽ mô phỏng và đánh giá khi đấu nối nguồn phân
tán vào lưới điện phân phối Việt Nam.
2.1.1. Tiêu chuẩn về tần số
Độ lệch tần số được hiểu là sự chênh lệch hiện thời và tần số định
mức của hệ thống điện tại một thời điểm bất kỳ [1].
Độ dao động tần số được đặc trưng bởi sự chênh lệch giữa giá trị lớn
nhất và nhỏ nhất của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn
0,1Hz/s. Độ dao động tần số không được lớn hơn giá trị cho phép [1].
2.1.2. Tiêu chuẩn về điện áp
2.1.2.1. Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện
Độ lệch điện áp là một trong những tiêu chuẩn chất lượng điện áp

quan trọng. Việc giữ độ lệch điện áp trong phạm vi cho phép đối với mỗi
khách hàng của hệ thống điện cũng là một trong những yêu cầu bắt buộc
đối với việc vận hành lưới điện.
2.1.2.2. Độ dao động điện áp
Tốc độ biến thiên từ U
min
đến U
max
không nhỏ hơn 1%/s. Dao động
điện áp gây dao động ánh sáng, làm hại mắt ngưới lao động, gây nhiễu
radio, ti vi và các thiết bị điện tử, … Vì vậy độ dao động điện áp được hạn
chế trong miền cho phép.
2.1.2.3. Độ không đối xứng
Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của
các thiết bị dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và gây tổn thất điện
năng.


7

2.1.2.4. Độ không sin
Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như: máy biến áp không
tải, bộ chỉnh lưu, thyristor, … làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến
nó không còn là hình sin nữa, xuất hiện các sóng hài điện áp và dòng điện
bậc cao U
j
, I
j
.
2.1.2.5. Sụt giảm điện áp ngắn hạn

Là sự biến đổi của giá trị điện áp trong một khoảng thời gian ngắn,
thường do sự cố, đóng cắt phụ tải, khởi động động cơ hoặc các thiết bị có
công suất lớn.
2.2. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT KHI ĐẤU NỐI DG VÀO LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI
2.2.1. Đối với tần số
2.2.2. Đối với điện áp
2.2.2.1. Điện áp danh định
2.2.2.2. Trong chế độ vận hành bình thường
2.2.2.3. Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc quá trình khôi phục vận hành ổn
định sau sự cố
2.2.2.4. Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc
khôi phục sự cố
2.2.3. Yêu cầu đối với tổ máy phát điện đấu nối vào lưới điện phân
phối
2.2.3.1. Máy cắt của tổ máy phát điện
2.2.3.2. Khả năng phát công suất tác dụng
2.2.3.3. Trong điều kiện vận hành bình thường
2.2.3.4. Các điều kiện để nhà máy điện đấu nối vào lưới điện phân phối
có khả năng cung cấp công suất phản kháng
2.2.3.5. Mức độ mất đối xứng
2.2.3.6. Vấn đề phối hợp với thiết bị tự động đóng lại
2.2.4. Cân bằng pha
2.2.5. Sóng hài
2.2.5.1. Tổng độ biến dạng sóng hài (TDH)

8

2.2.5.2. Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp tại điểm đấu nối
2.2.5.3. Vấn đề đỉnh nhọn điện áp bất thường

2.2.6. Nhấp nháy điện áp
2.2.6.1. Mức nhấp nháy điện áp
2.2.6.2. Mức nhấp nháy tại điểm đấu nối
2.3. MỘT SỐ QUY ĐỊNH KỸ THUẬT TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA CÁC
QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI
2.3.1. Tiêu chuẩn kết nối và yêu cầu kỹ thuật của các nước trên Thế
Giới
2.3.1.1. Công suất đặt
Khả năng tải của máy biến áp, cáp, dây dẫn, thiết bị chuyển mạch
được sử dụng để xác định mức công suất cực đại của DG mà có thể lắp đặt.
2.3.1.2. Cấp điện áp kết nối DG
Do công suất phát hạn chế, DG thường được kết nối với mạng trung
áp và hạ áp. Tuy nhiên không có mức giới hạn điện áp cực đại khi kết nối
DG.
2.3.1.3. Chất lượng điện năng
*Sóng hài
* Chập chờn
* Hệ số công suất
* Điều khiển dòng điện
* Bảo vệ
* Tự động đóng lại
2.3.1.4. Hoà đồng bộ
Để có thể hoà đồng bộ DG với lưới điện, điện áp ra của DG và điện
áp vào của lưới phải có cùng điện áp, tần số, thứ tự pha và góc pha. Nếu
hội tụ đủ những điều kiện này DG có thể được đưa vào để hoà đồng bô với
lưới với mức điện áp dao động nằm trong phạm vi ±5% tại PCC.
2.3.2. Quy định đấu nối của hệ thống điện các nước Bắc Âu
Tài liệu tham khảo [19].
2.3.3. Quy định đấu nối DG vào hệ thống điện Bang Texas – Hoa Kỳ

9

2.3.3.1. Điện áp
2.3.3.2. Độ nhấp nháy điện áp
2.3.3.3. Tần số
2.3.3.4. Sóng hài
2.3.3.5. Hệ thống bảo vệ
2.4. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ NHỮNG YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI
VỚI NGUỒN PHÂN TÁN
Khi các DG được đấu nối vào lưới điện, chúng sẽ có tác động đáng
kể đến chế độ vận hành của hệ thống điện: chất lượng điện năng, tổn thất
điện năng, … do hầu hết các nguồn phân tán đều có công suất hạn chế và
công suất phát phụ thuộc nhiều vào các yếu tố địa lý, thời tiết, môi trường,
…










10

CHƯƠNG 3:
NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN VẬN
HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
3.1. KHÁI QUÁT CHUNG

Khi DG được kết nối vào lưới phân phối điện nó sẽ đem lại một số
ảnh hưởng tích cực đến lưới:
- Giảm tổn thất điện năng;
- Nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện;
- Nâng cao chất lượng điện áp;
- Giải phóng khả năng tải của lưới phân phối điện;
- Trì hoãn thời gian nâng cấp lưới điện;
- Lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng do sản xuất các phần tử theo mô
đun;
- Giảm được chi phí do không phải tải điện xa, điện áp cao;
- Thân thiện với môi trường nếu năng lượng tái tạo được sử dụng;
- Dễ vận hành do độ phức tạp thấp.
3.2. VẤN ĐỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN
Tuỳ vào vị trí, công suất đặt của DG và cấu trúc của lưới điện mà DG
có tác dụng làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất. Vị trí đặt của DG được
xác định sao cho khi đó tổn thất trên lưới phải nhỏ hơn trước khi có DG.
Việc xác định tối ưu vị trí đặt và công suất DG, có xét đến điều kiện vận
hành khác nhau của lưới điện, sẽ đem lại kết quả tốt hơn cho bài toán giảm
thiểu tổn thất công suất trên lưới. Tổn thất sẽ được giảm nhiều hơn khi kết
nối các DG ở các khu vực có mật độ phụ tải cao hơn [25].
3.3. CÁC VẤN ĐỀ VỀ ĐIỆN ÁP
DG không điều chỉnh trực tiếp điện áp của LPP nhưng nó có thể làm
cho điện áp trên lưới tăng lên hoặc giảm đi phụ thuộc vào loại DG, phương
pháp điều chỉnh DG, công suất phát và các thông số của lưới và tải. Ảnh
hưởng của DG lên sự thay đổi điện áp khi DG chỉ phát công suất tác dụng
(cosϕ=1) nhỏ hơn so với khi DG phát hoặc tiêu thụ cả công suất phản kháng.
3.3.1. Vấn đề gia tăng điện áp
3.3.2. Mức độ suy giảm nhanh điện áp
3.3.3. Sự dao động điện áp
3.3.4. Mức độ không sin sóng điện áp

3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA DG ĐẾN DÒNG ĐIỆN SỰ CỐ VÀ CÁC
THIẾT BỊ BẢO VỆ.

11

Vấn đề về bảo vệ là vấn đề cần đặc biệt quan tâm khi kết nối DG vào
lưới điện. Khi kết nối DG vào lưới điện, trong chế độ sự cố, DG có thể làm
giảm bớt mức độ suy giảm điện áp, tuy nhiên cũng ảnh hưởng tới sự phân
bố dòng sự cố với mức độ phức tạp tăng lên.
3.4.1. Dòng điện tăng cao trong các trường hợp sự cố
3.4.2. Ảnh hưởng của DG đến sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ
3.4.3. Ảnh hưởng của DG đến sự làm việc của thiết bị tự động đóng lại
3.4.4. Biện pháp hạn chế ảnh hưởng của DG trong chế độ sự cố lưới
điện
3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA DG ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
Độ tin cậy của hệ thống phân phối điện là một chỉ tiêu quan trọng
trong quy hoạch và vận hành hệ thống. Với sự xuất hiện của DG trên lưới,
độ tin cậy cung cấp điện có thể được cải thiện hoặc không. Điều đó phụ
thuộc vào cấu trúc của lưới điện, vị trí đấu nối, công suất lắp đặt và công
nghệ của DG.
3.5.1. Độ tin cậy cung cấp điện
3.5.2. Các hệ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện
3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA DG ĐẾN CÁC VẤN ĐỀ VỀ KINH TẾ VÀ
MÔI TRƯỜNG
3.6.1. Những vấn đề về môi trường
3.6.1.1. Những lợi ích về môi trường
3.6.1.2. Những hạn chế
3.6.2. Những vấn đề về kinhh tế
3.6.2.1. Những lợi ích về kinh tế
3.6.2.2. Những hạn chế

3.7. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA DG BẰNG HỆ SỐ ĐA MỤC
TIÊU
3.7.1. Các hệ số ảnh hưởng của DG tới lưới phân phối điện
3.7.1.1. Tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng

{
}
{ }
0
k
k
lossesRe
lossesRe
1ILp −=
(3.25)

{
}
{ }
0
k
k
lossesIm
lossesIm
1ILq −=
(3.26)


12

3.7.1.2. Chất lượng điện áp của lưới điện

1NN
1i
k
io
k
0
U
UU
max1IVD
−
=








−
−=
φ
φφ
(3.27)

1
NN
U

UU
max
1IVR
1NN
1i
mink
i
mink
i
k
i
k
−








−
−=
∑
−
=
φ
φφ
(3.28)
3.7.1.3. Khả năng tải của dây dẫn

NL
1m
m
k
m
m
k
m
k
CCn
nJ
,
CC
J
max1IC
=








−=
φ
φ
(3.29)
3.7.1.4. Ngắn mạch một pha và ngắn mạch ba pha

0
SCabc
k
SCabc
0
SCabci
k
SCabci
k
*
*
I
I
I
I
max
13ISC








−=
(3.30)
0
SC
k

SC
0
SC
k
SC
k
*
*
i
i
I
I
I
I
max
11ISC








−=
φ
φ
(3.31)

3.7.2. Đánh giá bằng hệ số đa mục tiêu

IMO
k
= w
1
ILp
k
+ w
2
ILq
k
+ w
3
IVD
k
+ w
3
IVR
k
+ w
5
IC
k
+ w
6
ISC3
k
+
+w
7
ISC1

k
(3.32)
Trong đó :

0.1w
7
1i
i
=
∑
=
; w
i
∈ [0,1]


13

CHƯƠNG 4:
ÁP DỤNG TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN
ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP VÀ TỔN THẤT
CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN THỰC TẾ
4.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Phân bố dòng công suất là bài toán giải hệ phương trình ma trận phức:

U
S
IU.Y
&
&

&&&
==
(4.1)
4.1.1. Ma trận tổng dẫn nút
Các phần tử ngoài đường chéo Y
km
là âm của tổng dẫn đường dây j
nối nút k và nút m. Do đó, Y
km
≠ 0 khi có sự kết nối trực tiếp giữa hai nút k
và m:
Y
km
= -Y
dj
=
dj
Z
1
− (4.2)
Các phần tử trên đường chéo Y
kk
là tổng dẫn các đường dây nối vào
nút k, kể cả tổng dẫn của các phần tử nối shunt (Y
sh.k
), tổng dẫn với đất
(Y
C.k
=
2

jB
km.C
) và tổng dẫn của đường dây nối với nút cân bằng. Gọi C
i
là
tập các nút có liên hệ với nút k:
Y
kk
=
∑
i
C
dj
Y (4.3)
4.1.2. Các loại nút của lưới điện
* Nút PQ:
Nút PQ là nút tải có thành phần P và Q là xác định và thường không đổi,
không điều chỉnh được tải hoặc điện áp tải. Điện áp tại nút PQ là chưa biết.
* Nút PV:
Nút PV là nút máy phát với công suất tác dụng P và biên độ điện áp
V đã xác định trước.
* Nút cân bằng:
Nút cân bằng là nút có biên độ điện áp cho trước, góc điện áp = 0,
được chọn làm tham chiếu khi tính toán phân bố dòng công suất.
4.1.3. Phương trình cân bằng công suất nút khi có kết nối DG
Phương trình cân bằng công suất cho nút k:

14

∑∑

∑∑
≠∈
∗
≠∈
∗
≠∈
∗
≠∈
−+=
−+=
mk,Cm
Ckm
2
k
k.sh
2
k
mk,Cm
km
Ckm
mk,Cm
k
k.sh
k
mk,Cm
kmk
kk
kk
2
B

.UjY.US
I.U3I.U3SS
&
&&
&&
(4.10)






+−ϕ−θ−ϕ−=






+ϕ−θ−ϕ=
∗
≠∈ ≠∈≠∈
∗
≠∈≠∈
∑ ∑∑
∑∑
k.sh
mk,Cm
2
k

mk,Cm
Ckm
2
kkmkmkmmkm
mk,Cm
km
2
kk
k.sh
mk,Cm
2
kkmkmkmmkm
mk,Cm
km
2
kk
YImU
2
B
.Uj)sin(YUUsinYUQ
YReU)cos(YUUoscYUP
k kk
kk

(4.11)
4.1.4. Phương pháp Newton – Raphson
4.1.5. Giới thiệu về chương trình tính toán Matpower 4.0
Luận văn sử dụng chương trình tính toán lưới điện MATPOWER
chạy trong môi trường MATLAB để nghiên cứu ảnh hưởng của DG đến
chất lượng điện áp và tổn thất công suất trong lưới phân phối điện. Chương

trình MATPOWER tính toán theo phương pháp đã trình bày ở trên.
4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA DG ĐẾN VIỆC CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG
ĐIỆN ÁP VÀ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN
4.2.1. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả cải thiện điện áp

1k
kPUVI
N
1i
i
N
1i
iii
=
=
∑
∑
=
=
(4.15)

KDG
DG
VI
VI
VP = (4.17)
4.2.2. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả giảm tổn thất công suất

KDG
DG

LL
LL
LLI = (4.18)
∑
=
=
M
1i
i
2
DGiDG
D.R.I3LL (4.19)

∑
=
=
M
1i
i
2
KDGiKDG
D.R.I3LL (4.20)

15

4.3. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN THỰC TẾ
4.3.1. Giới thiệu về lưới điện tính toán
Lưới điện có 82 nút và 82 đoạn đường dây. Trong số các nút, chỉ có
44 nút có phụ tải, còn lại là các nút nhánh rẽ.
Thông số của lưới điện (các số liệu được cung cấp bởi Điện lực tỉnh

Hưng Yên) được cho trong các bảng 4.1; 4.2.
4.3.2. Tính toán ảnh hưởng của DG đến điện áp và tổn thất công suất
trong lưới điện
Trước hết, ta xét trường hợp cơ sở khi lưới điện chưa có kết nối DG
và giả thiết nút kết nối DG gọi là nút nguồn PV.
Kết quả tính toán trong trường hợp không có DG như trên hình 4.2.

Hình 4.2. Biểu đồ điện áp tại các nút trên lưới điện chưa có kết nối DG
Chỉ tiêu chất lượng điện áp của xuất tuyến tính được là:

∑
=
==
N
i
iii
upkPUVI
1
).(192603.0

Tổng tổn thất trên lưới điện là: LL
KDG
= 0,262 MW

4.3.3. Tính toán điện áp và tổn thất công suất khi lưới có kết nối DG
4.3.3.1. Tính toán các chỉ tiêu để xác định vị trí đặt cho DG
- Mức độ cải thiện điện áp khi thay đổi vị trí đặt của DG được tổng
hợp trong bảng 4.3:

16

Bảng 4.4: Mức độ cải thiện điện áp khi thay đổi vị trí đặt của DG
Vị trí kết nối
của DG
VI VP Mức tăng
(%)
Không có DG
0.192603

DG nút 12 0.192675 1.000375 0.04
DG nút 14 0.193880 1.006629 0.66
DG nút 16 0.194778 1.011291 1.13
DG nút 18 0.195602 1.015573 1.56
DG nút 20 0.196299 1.019191 1.92
DG nút 22 0.196686 1.021198 2.12
DG nút 24 0.196907 1.022345 2.23
DG nút 26 0.197001 1.022832 2.28
DG nút 28 0.196917 1.022399 2.24
DG nút 30 0.196811 1.021846 2.18
DG nút 32 0.196669 1.021108 2.11

- Biểu đồ:

Hình 4.14: Biểu đồ mức độ cải thiện điện áp khi thay đổi vị trí kết nối DG.
* Mức độ giảm tổn thất công suất khi thay đổi vị trí kết nối của DG:

17

Bảng 4.5: Tổng tổn thất công suất các phương án.
Vị trí kết nối

DG
LL
(MW)
LLI Mức giảm
(%)
Không có DG 0.262

DG nút 12 0.246 0.938931 6.11
DG nút 14 0.199 0.759542 24.05
DG nút 16 0.173 0.660305 33.97
DG nút 18 0.151 0.576336 42.37
DG nút 20 0.137 0.522901 47.71
DG nút 22 0.130 0.496183 50.38
DG nút 24 0.126 0.480916 51.91
DG nút 26 0.125 0.477099 52.29
DG nút 28 0.126 0.480916 51.91
DG nút 30 0.128 0.48855 51.15
DG nút 32 0.131 0.5 50.00
- Biểu đồ mức giảm tổn thất công suất các phương án:

Hình 4.15: Biểu đồ mức giảm tổn thất công suất các phương án.
* Kết luận:
Dựa vào biểu đồ mức độ cải thiện chất lượng điện áp (hình 4.14),
biểu đồ mức độ giảm tổn thất công suất tác dụng (4.15) và các bảng số liệu
(bảng 4.3 và 4.4) của các phương án thay đổi vị trí đặt DG, khi DG kết nối
vào nút 26 cho kết quả về mức độ cải thiện chất lượng điện áp và mức độ
giảm tổn thất công suất tác dụng là tốt nhất. Vì vậy, quyết định chọn vị trí
đặt tối ưu của DG là kết nối vào nút 26.

18

4.3.3.2. Tính toán các chỉ tiêu để xác định công suất phát tối ưu của DG
Kết quả tính toán chỉ tiêu cải thiện chất lượng điện áp khi thay đổi
mức độ thâm nhập của DG được tổng hợp trong bảng 4.5:
Bảng 4.6: Độ cải thiện điện áp khi thay đổi mức độ thâm nhập của DG
Trường hợp VI VP Mức tăng (%)
Không có DG
0.192603

TH 1 0.197001 1.022832 2.28
TH 2 0.197001 1.022835 2.28
TH 3 0.197018 1.022922 2.29
TH 4 0.197018 1.022925 2.29
TH 5 0.197016 1.022913 2.29
TH 6 0.196973 1.022687 2.27
TH 7 0.196866 1.022135 2.21

Biểu đồ:

Hình 4.24: Biểu đồ mức độ cải thiện điện áp theo các trường hợp.

Theo kết quả như trên bảng 4.5 và biểu đồ 4.24 thì tất cả các phương
án đều cải thiện được điện áp của lưới điện, nhưng mức độ chênh lệch là
không nhiều. Khi kết nối DG ở nút 26 và cho tăng dần công suất phát của
DG lên (tăng từ 15% đến 50%) thì thấy rằng mức độ cải thiện chất lượng
điện áp sẽ tăng dần theo mức thâm nhập của DG vào lưới điện. Tuy nhiên,
nếu tiếp tục tăng cao (lên 70% và 100%) thì mức độ cải thiện điện áp lại

19

giảm xuống. Điều này có ý nghĩa rằng, tuỳ theo cấu trúc của lưới mà mức
độ thâm nhập của DG có ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực tới chất lượng
điện áp.
Từ những kết quả và nhận xét như trên, có thể thấy rằng tuỳ thuộc
vào đặc tính và cấu trúc của lưới điện, mức độ thâm nhập của DG có thể sẽ
đem lại những tác động tích cực cũng như tiêu cực đến lưới điện đó.
* Chỉ tiêu về mức độ giảm tổn thất công suất trong lưới điện:
Bảng 4.7: Mức giảm tổn thất công suất trong các trường hợp
Trường hợp LL LLI Mức giảm (%)
Không có DG
0.262

TH1 0.125 0.477099 52.29
TH2 0.11 0.419847 58.02
TH3 0.094 0.358779 64.12
TH4 0.093 0.354962 64.50
TH5 0.107 0.408397 59.16
TH6 0.181 0.69084 30.92
TH7 0.391 1.492366 -49.24

Từ bảng số liệu vẽ biểu đồ mức độ giảm tổn thất công suất trong lưới
điện

Hình 4.25: Biểu đồ mức giảm tổn thất công suất của các phương án.

Có thể nhận thấy rằng TH3 (P
DG
= 40%P
LĐ
tại nút 26) có được mức

giảm tổn thất công suất là lớn nhất, TH6 (P
DG
= 70%P
LĐ
) có mức giảm tổn

20

thất công suất thấp nhất, riêng TH7 (P
DG
= 100%P
LĐ
) thì DG không những
không có tác dụng giảm tổn thất công suất mà nó còn làm tăng tổn thất
công suất trên lưới điện lên rất lớn 49% .

4.3.4. Kết luận
Như vậy, đối với cấu hình lưới điện 22kV lộ 479 E28.7 của Hưng
Yên, khi có một nguồn DG nào đó kết nối vào lưới thì vị trí kết nối tốt nhất
là nút 26 và mức độ thâm nhập của DG 40% là hiệu quả nhất vì mức tăng
chỉ tiêu chất lượng điện áp và mức giảm chỉ tiêu tổn thất công suất của
phương án này là lớn nhất.
Có thể thấy rằng DG chỉ có hiệu quả cải thiện các chỉ tiêu chất lượng
điện năng khi hệ số VP > 1 và càng lớn càng tốt, còn hệ số LLI < 1 và càng
nhỏ càng tốt.


21

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN:
Trong Luận văn, Tác giả đã tiến hành nghiên cứu về các ưu nhược
điểm, xu thế phát triển và tiềm năng của các nguồn điện phân tán. Qua đó
nhấn mạnh rằng, phát triển nguồn điện phân tán là định hướng cho tương
lai của cả Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Bằng những số liệu
thống kê cụ thể đã cho thấy tiềm năng to lớn của các nguồn điện phân tán ở
Việt Nam.
Luận văn đã thu thập các nguồn tài liệu và đưa ra các yêu cầu kỹ
thuật, các tiêu chuẩn kết nối nguồn điện phân tán vào lưới điện phân phối.
Qua đó, người thiết kế có thể tham khảo và áp dụng những tiêu chuẩn đó
trong công việc tính toán thiết kế lưới điện khi có nguồn điện phân tán.
Luận văn đã chỉ ra được những ảnh hưởng, tác động của nguồn điện
phân tán khi kết nối vào lưới phân phối điện, như: ảnh hưởng đến chất
lượng điện năng của lưới điện, đến dòng điện sự cố, đến hệ thống bảo vệ rơ
le, vấn đề về độ tin cậy cung cấp điện cũng như tổn thất điện năng, …
Trong phạm vi của bản Luận văn này, Tác giả đi sâu vào nghiên cứu
ảnh hưởng của DG đến vấn đề về chất lượng điện năng, đặc biệt là sự ảnh
hưởng đến chất lượng điện áp và tổn thất công suất. Qua nghiên cứu và
làm thực nghiệm mô phỏng, Tác giả đã chỉ ra rằng mức độ ảnh hưởng của
DG đến lưới phân phối phụ thuộc rất lớn vào vị trí đặt và như mức độ thâm
nhập khi mức độ thâm nhập của DG. Ngoài ra, mức độ ảnh hưởng còn phụ
thuộc vào mức độ phân tán và các công nghệ chế tạo các DG.
Để minh chứng cho ảnh hưởng của DG đến chất lượng điện áp và tổn
thất công suất trên đường dây của lưới điện, trong Luận văn đã tiến hành
nghiên cứu tính toán ảnh hưởng của DG đến một lưới điện cụ thể, đó là
lưới điện 22kV lộ 479 E28.7 của Hưng Yên. Phần mềm tính toán mô
phỏng được dùng là phần mềm tính toán lưới điện MATPOWER chạy
trong môi trường của MATLAB. Kết quả thu được là với một lưới điện cụ
thể, ta có thể xác định được vị trí đặt và công suất phát tối ưu của DG để
làm sao giảm được tổn thất công suất là lớn nhất và chất lượng điện áp là

tốt nhất.

22

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến các hệ thống
bảo vệ rơ le của lưới điện phân phối.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến độ tin cậy của
lưới điện phân phối.
KIẾN NGHỊ:
Ở Việt Nam, tiềm năng để phát triển các DG là rất lớn, khi khai thác
hết các nguồn DG này thì công suất có thể lên đến hàng chục nghìn MW.
Tuy nhiên, do những khó khăn về công nghệ và vốn đầu tư nên việc phát
triển của DG còn chậm. Vì vậy Nhà nước cần khuyến khích nhiều thành
phần tham gia đầu tư vào phát triển DG, nhằm mục tiêu khai thác hiệu quả
hơn nữa các nguồn năng lượng sạch và dồi dào vốn có này.
Đối với những DG hiện có, đặc biệt là nguồn thuỷ điện nhỏ, cần đầu
tư nâng cấp cơ sở hạ tầng cũng như đào tạo tốt nguồn nhân lực con người
để vận hành, khai thác tối ưu.
Cần đầu tư nhiều hơn nữa cho những nghiên cứu về các chế độ vận
hành của lưới điện khi có sự tham gia của DG.


23

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Bách (2008), Lưới điện và Hệ thống điện, tập 1, 2, 3, NXB Khoa học
Kỹ thuật, Hà Nội.
[2] Trần Bách (1999), Tối ưu hoá chế độ của Hệ thống điện, Khoa Đại học Tại
chức – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội.

[3] Bộ Công thương (2011), Tiêu chuẩn kỹ thuật điện Việt Nam 2011, Nhà xuất
bản Lao động.
[4] Bộ Công thương (2010), Thông tư số 32/2010/TT-BCT ngày 30 tháng 7 năm
2010 của Bộ Công thương về “Quy định Hệ thống điện phân phối”, Hà Nội.
[5] Nguyễn Văn Đạm (2005), Mạng lưới điện 1, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ
thuật, Hà Nội.
[6] Lê Kim Hùng, Lê Thái Thanh, Tối ưu hoá vị trí đặt và công suất của nguồn
phân tán trên mô hình lưới phân phối 22kV, Tạp chí Khoa học và Công
nghệ, Đại học Đà Nẵng 2008.
[7] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạch Hoạch (2007), Hệ thống cung cấp điện
của xí nghiệp công nghiệp và nhà cao tầng, NXB KHKT, Hà Nội.
[8] Nguyễn Xuân Phú (1998), Cung cấp điện, NXB KHKT, Hà Nội.
[9] Nguyễn Quang Khải, Những vấn đề phát triển năng lượng sinh khối của Việt
Nam, Báo cáo tại Hội thảo phát triển năng lượng bền vững ở Việt Nam.
[10] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên, Cơ sở năng lượng mới và tái tạo, Đại
học Bách khoa Hà Nội, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2006.
[11] Viện Năng lượng, Quy hoạch phát triển điện lực Quốc Gia giao đoạn 2006
– 2015, có xét triển vọng đến năm 2025.
[12] Viện Năng lượng, Bộ Công thương (2010), Nghiên cứu yêu cầu kỹ thuật khi
đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới trung áp, Đề tài nghiên cứu khoa học
cấp Bộ, Hà Nội.
[13] A.Pregelj, M.Begovic, A.Rohatgi and D.Novosel, On optimization of
Reliability of Distributed Generation - Enhanced Feeders, Proceeding of
the 36
th
Hawaii International Conference on System Sciences, 2002.
[14] D.N. Gaonkar (2000), Distributed Generation, Published by The Olajnica,
Vukovan Croatia.
[15] Fracisco M.González-Longatt, Impact of Distributed Generation over
Power Losses on Distribution Systems, 9

th
International Conference on
Electrical Power Quality and Utilisation, Barcelona, Octorber 2007.
[16] Federico Milano, Manual book for PSAT Tool box