Tổng quan và cấu trúc kinh doanh của Lưới điện tại KANSAI

Tổng quan và cấu trúc kinh doanh
của
Lưới điện tại KANSAI
25th April, 2016

The Kansai Electric Power Co., Inc.
Power System Engineering Center


Các nội dung

1.Các thông tin cơ bản

2. Cấu trúc kinh doanh của phần hệ thống điện
3. Lịch sử của phát triển hệ thống điện
4.Trang bị cho truyền tải năng lượng ổn
đinh (HVDC, STATCOM, Series
Capacitor)
5. Tái cấu trúc thịt trường điện tại Nhật Bản

1


2

1. Các thông tin cơ bản


Khu vực dịch vụ của KANSAI

3

Các Công ty Điện lực Nhật
10 Công ty điện lực lớn tích hợp hàng dọc
HOKKAIDO
7.8GW

KANSAI Service Area
60Hz

50Hz

Khoảng 14 triệu khách hàng
cho khu vực bên dưới

Trạm chuyển đổi
b/w 50Hz and 60Hz
Sakuma C/S
: 300MW
Shinsinano C/S
: 600MW
Hibashi-Shimizu C/S : 300MW
Total: 1,200 MW

TOHOKU
18GW

TOKYO

HOKURIKU
8GW

66GW

CHUGOKU
12GW

CHUBU
34GW
OKINAWA
2GW

KYUSHU
20GW

SHIKOKU
7GW

Fukui

Kyoto
Hyogo

Shiga

Osaka

KANSAI

Nara

37GW
Wakayama


KANSAI’s trang thiết bị

4

KANSAI có 165 nhà máy điện, 918 TBA, và các đường dây truyền tải phân phối
với tổng chiều dài lần lượt 12,800km và 130,000km,.

Kuroyon

Điện hạt
nhân

Okutataragi
Okawachi

Trang bị

Miboro

Tsuruga
Mihama
Maizuru Takahama
Ohi

Thủy
điện

Thủy điện

151

8,210

Nhiệt điện

12

17,004

3

9,770

918

149,290

17

－

Điện hạt nhât
Seki
Maruyama

TBA

Trạm đóng cắt

Higashiomi
Minamikyoto

Himeji

Aioi
Ako

Nhiệt điện

Shinikoma
Shigi

Tanagawa

Okuyoshino
Ikehara
Anan

Yura

Công suất
Số lượng /
cho2014)
(as
of
Sept.
chiều dài

phép(MW)

Trạm chuyển đổi
Đườn
g dây
truyền
tải

1

500kV

*1,600km

275kV

*1,800km

Up to 154kV

*9,300km

DC250kV

*100km

Đường dây phân phối

*130,000km

Kihoku
*Approximately

1,400

－

－


Ý chính về hệ thống điện tại KANSAI
Trung tâm điều độ tải trung tâm

5

-Điều chỉnh cung và cầu
-Điều khiển việc kết nối của các máy
phát

Trung tâm điều độ tải lớn

Văn phòng dịch vụ

Trung tâm điều độ tải khu vực

Trạm nhiệt điện

Thủy điện

154kV

Tòa nhà và khu mua sắm

77kV
TBA sơ cấp
6.6kV

Thủy điện tích năng

500kV
275kV

Tba phân
phối

100 ~ 200V

77kV
500kV
275kV
Nhiệt điện

TBA sơ cấp

500kV
275kV

TBA sơ cấp

154kV

TBA sơ
cấp

77kV

Hộ gia đình

Nhà máy lớn
Tòa nhà lớn

Thủy điện
Nhà máy điện hạt nhân

33 ~ 22kV

Nhà máy lớn


6

2. Cấu trúc kinh doanh của Bộ phận
hệ thống điện


Sứ mạng của Bộ phận hệ thống điện
Phát điện

Truyền tải / phân phối

Power
Nhà
máy
Plant
điện

7

Tiêu thụ

Powerđiện
Lưới
Gridvàand
hệ System
thống

Khách hàng
Customer

Trách nhiệm của Hệ thống điện
Thủy điện

Đường dây
Tr. Tải

TBA
sơ cấp

TBA
ph.phối

Đường dây
ph.phối

MBA
trên cột

Thủy điện tích
năng

Hộ gia đình

Trung tâm điều độ / đ.khiển
Tòa nhà
Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy
Nhà máy điện hạt
nhân


Sự bố trí trong Hệ thống điện
Ủy ban
quản trị

Bộ phận hệ thống điện

~

Trụ sở

Chủ tịch
Tổng giám đốc

- Chính sách phát triển, quản lý ngân sách

Bộ phận kỹ thuật vận hành

~

P. Tổn giám đốc
Giám đốc
quản lý

8

Nhóm TBA

~

Trung tâm kỹ thuật hệ thống điện

- Xây dựng hệ thống điện lớn
- Nghiên cứu và phát triển

Nhóm thủy điện
Nhóm TBA
Nhóm điều khiển, bảo vệ
Nhóm DZ truyền tải trên không
Nhóm DZ truyền tải ngầm

~
Cách chi nhánh(10)
Nhóm thủy điện và TBA

~

Cơ quan bảo dưỡng

- Xây dựng hệ thống điện khu vuẹc
- Bảo dưỡng


Vai trò phân phối của Hệ thống điện
Lưới và hệ thống điện

Nhà máy điện
Nhà máy thủy điện

Đường dây
truyền tải

TBA sơ
cấp

9
Khách hàng

DZ ph.phối
TBA phân

phối

Hộ gia đình
MBA tại

Nhà máy thủy
điện tich năng

trụ

Trung tâm điều độ và đ.khiển

Tòa nhà

Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy

Nhà máy điện hạt nhân

(1) Trang thiết bị của HTĐ
Quy hoạch
[ Thực hiện bởi TRỤ SỞ]
-Authorization of bulk power
system construction project
-Budget management
-Grid analysis
(Planning the installation of shunt
reactor and/or capacitor for bulk
power system if any)

(2) Với vận hành hệ thống
Quy hoạch
[ Thực hiện bởi TRỤ SỞ]
- Long term yearly power supply
and demand plan including
purchase of other electric
companies

Xây dựng
[ Thực hiện bởi TRUNG TÂM
KỸ THUẬT HỆ THỐNG
ĐIỆN]
- Design, procurement, supervision
for bulk power system construction
- R&D of new technology

Bảo dưỡng
[ Thực hiện bởi Cơ quan bảo dưỡng
và các chi nhánh]
- Tuần tra và kiểm tra trang thiết bị
- Bảo trì phòng tránh
- Bảo trì sửa lỗi
- Tuần tra đội xuất khi sj cố

Vận hành
[ Thực hiện bởi TRUNG TÂM ĐIỀU
ĐỘ TẢI TRUNG TÂM/KHU VỰC]
- Đ,khiển tần số
- Đ.khiển điện áp

- Đóng cắt tuyến khi sự cố
- Cắt điện thao tác


Quá trình bảo trì của cơ sở năng lượng điện

10

Maintenance based on PDCA cycle by Maintenance office in each branch

Ｐｌａｎ
Preparation of the yearly maintenance plan
- Patrol and inspection schedule
- Replacement and repair work schedule
- Deterioration diagnosis schedule
- Confirmation of compliance of Japanese electric law

Ａｃｔｉｏｎ

Ｄo

Improvement of maintenance plan
Patrol and inspection

-Improvement of the way of patrol and
inspection
-Study of countermeasure against the
accident

- Check of facilities’ condition

- Check of obstacles around facilities

Budget requirement

IT technology

-Decision of replacement and repair work
in the next year
-Requirement of budget for next year

(Data collecting System)

Implementation of deterioration diagnosis
- Measurement for getting maintenance data
Replacement and repair work
- Commissioning test and inspection

Ｃｈｅｃｋ
Analysis of maintenance data
-Patrol and inspection report
-Statistical data of deterioration diagnosis
-Evaluation of accidental information
(Possibility of occurring the same type of accident)

Reflection

Accident information
of our company and
others

Phân chia vai trò giữa KANSAI và nhà thầu

Construction & Repair

Outsourcing

- Design
- Procurement
- Commissioning test

Patrol
- Plan
- Implementation of work
- Reporting the malfunctions



Periodical inspection
- Plan



Patrol when failure
- Detection of failure point
- Check of facilities’ condition

Operation
- Plan and do

Contractor
Construction & Repair

Maintenance


11

- Detailed work plan
- Implementation of work
- Management for safe work

MUTUAL TRAINING
in order to take care
of serious events
caused by natural
disaster like great
earthquake

Emergency
Support

Maintenance
 Periodical inspection
- Implementation of work
- Reporting the malfunctions
 Emergency work
- Restoration work support
(man-power & machines)

12

3. Lịch sử
Phát triển
hệ thống
điện


Chuyển đổi của nhu cầu truyển tải cao nhất và cấu hình hệ thống

13

Chúng tôi đã thay đổi cấu hình hệ thống điện để phù hợp với nhu cầu
cao nhất
〔MW〕

35,000

30,000

Peak Demand

最
大
電
力

25,000

The Collapse
of the Economy

20,000

The Great East
Japan Earthquake

15,000
10,000

The Oil Crisis
Establishment

Slowdown of
demand increase

Steady Increase

5,000

0

S26 291955
32 1960
35 381965
41 1970
44 47 1975
50 531980
56 1985

59 62 1990
2
1951

The High Growth Period

The Stable Growth Period

519958

11 14 2005
17 20
2000
201023

The Depression period


Sự phát triển hệ thống điện 1
Hệ thống Radial
(1950s)
Power stations

14

Hệ thống vòng
(1960s)
 Demand increase
&275kV Introduced
 Loop system adopted

Switching
stations

154kV

Interconnection

77kV

Substations

275kV


1965 Kinh nghiệm về lưới điện vòng






15

Sự cố xảy ra
Bảo vệ đường dây chính không hoạt động
Bảo vệ dự phòng hoạt động và vòng mở
Dòng điện bất thường quá mức
Các bảo vệ khác hoạt động & CẮT ĐiỆN

275kV

Excessive
Power Flow

275kV

Khó khăn khi kiểm soát dòng điện
lúc nhiễu loạn bất ngờ xảy ra


Phát triển hệ thống điện 2

16

 Chặn hệ thống xuyên cân bằng kép được chấp nhận
 Hệ thống 500kV được lắp đặt tăng cường nhu cầu
Cung & cầu được cân
bằng trong khối

Chặn hệ thống
xuyên cân bằng

Hệ thống 500kV
xuyên cân bằng kép
(1970s đến 1990s)

500kV

Hệ thống

77 đến
275kV

TBA

TBA


Phát triển hệ thống điện 3

17

 Có thể duy trì Cân bằng khối do phân bổ các máy phát không
bằng phẳng
 Dòng điện tăng cường từ Tây sang Đông
 Hệ thống vòng gấp ba với thiết bị ổn định tốc độ cao được thông
qua cho các vấn đề mở vòng
Large Power Flow

500kV Triple
Loop System
(2001～)

West

East
1
3

77 to

275kV
syste
m

2


Hệ thống điện quy mô lớn hiện tại (2001~)
 Hệ thống vòng gấp ba 500kV
 Các thiết bị cho hệ thống truyền tải bền vững:
HVDC, STATCOM, Series Capacitor
Small Loop

Small
Loop
Legend
:Power Plant (Nuclear)
:Power Plant (Fossil Fuel)
:Power Plant (Hydro)
:Substation
:Switching St.
:Interconnection
:500kV Transmission

Large
Loop

HVDC system

18

Độ tin cậy cung ứng (kết quả của hành động tăng cường hệ thống)

19

Thời gian trung bình mất điện không theo kế hoạch của mỗi
khách hàng giảm tương ứng với sự thay đổi hệ thống
500kV
completed
in 1980

275kV
Loop System

(Minutes)

400

500kV dual radial
system completed
in 1997
Kansai

350

Japan (Average)

300

UK
France

250

USA

Typhoon

Kobe
Earthquake

200

150

Typhoon

100

4 min

50
0
1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

Dữ liệu của các DN Nhật Bản gồm các lần cắt điện theo kế hoạch và
không theo kế hoạch.
(Source: The federation of Electric Power Companies of Japan, Kansai’s internal record)

2000

(Year)


20

4. Công cụ cho truyền tải
điện ổn định
1.Hệ thống HVDC
2.STATCOM
3.Chuỗi tụ bù


1. Sơ lược Kênh Kii Liên kết HVDC

21

Truyền tải dòng trực tiếp cao áp (HVDC) là chấp nhận chuyển lượng điện lớn
sản xuất từ nhà máy nhiệt điện qua cáp ngầm qua biển khu vực KANSAI.

Thông số kỹ thuật HVDC
Điện áp hệ thống

DC 250kV vận hành
<DC 500kV kế hoạch>

Công suất thông
thường
Chiều dài tuyến

Bắt đầu vận hành

1400MW vận hành

Tachibanawan
Thermal Power Plant

<2800MW kế hoạch>
Xấp xỉ 100km
Cáp ngầm: xấp xỉ 50km
Đường dây trần: xấp xỉ 50km
T6/ 2000

AC Transmission Line

Tachibana Bay
Power Plant

AC/DC
Converter

Kii-Channel

Yura Switching Station
Anan Converter Station

DC Transmission Line
Anan-Kihoku DC Trunk Line
(Cable Lines)

Anan
Converter Station

Kihoku
Converter
Station

DC Transmission Line
DC/AC
AC Transmission Line
Converter
Anan-Kihoku
DC Trunk Line
Kihoku
(Overhead Lines) Converter Station

Yura

Switching Station
Kii-Channel
Submarine: Approx. 50km

Overhead lines: Approx. 50km

Route length: About 100km


1. Kênh Kii Liên kết HVDC

22

DC submarine cables
High Voltage & Large
Capacity (World’s largest
class)

AC 500kV Filter
DC 500kV GIS

World’s first
commissioned

DC Filter
DC overhead Lines

World’s largest insulator(φ460㎜)
(enduring salt contamination near
coast area)

Thyristor Valves

High voltage large capacity thyristors
φ6inch 8kV-3.5kA
（Reduction of numbers thyristors)


2. Hệ thống truyền tải 154kV với STATCOM

23

Trong hệ thống đường khoảng cách xa, công suất đường dây truyền tải bị hạn
chế bởi các vấn đề ổn định của lưới.
KANSAI đã lắp đặt STATCOM tại Inuyama SW/S để giải quyết vấn đề về tính ổn
định này.
STATCOM
(Bộ bù áp đồng bộ tĩnh)

Multiple Transformer

170 km

Inuyama
SW/S

±78 MVA STATCOM

80 km

G

±52 MVA STATCOM

G
STATCOM
300 MW

G

±130 MVA STATCOM


2. Hiệu ứng ổn định của STATCOM

24

STATCOM tăng cường tính ổn định của hệ thống
Small disturbance

300 MW
Internal phase
angle (degrees)

With STATCOM

Inuyama
SW/S

G

G

STATCOM
Internal phase
angle (degrees)

G

Without STATCOM