Đánh giá khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng mặt trời trên lưới điện phân phối thuộc công ty điện lực kon tum (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


LÊ QUANG KHÁNH

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN NGUỒN NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THUỘC
CÔNG TY ĐIỆN LỰC KON TUM

C
C
R
UT.L

D

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2020


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hữu Hiếu

Phản biện 1: TS. Phan Đình Chung
Phản biện 2: TS. Trần Vinh Tịnh

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa
vào ngày 18 tháng 07 năm 2020

C
C
R
UT.L

D

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu và Truyền thông, Trường Đại học Bách
khoa - ĐHĐN
 Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với xu thế của các nước trên thế giới về đầu tư phát triển
năng lượng tái tạo, Việt Nam đã đưa ra quan điểm ưu tiên phát triển
nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo. Điều này góp phần đảm bảo
an ninh năng lượng Quốc gia, bảo tồn tài nguyên năng lượng, giảm
các tác động tiêu cực đến môi trường. Theo quy hoạch điện VII hiệu
chỉnh tính đến năm 2025 cơ cấu nguồn điện sử dụng năng lượng tái
tạo rất lớn chiếm đến 12.5%, trong đó điện mặt trời chiếm tỷ trọng
cao nhất. Hiện nay trong lưới phân phối các hộ khác hàng nhìn thấy

lợi ích của các hệ thống mặt trời áp mái đem lại như: tiết kiệm điện

C
C
R
UT.L

tiền điện hàng tháng, sản xuất bán ngược lại lên lưới… đem lại nhiều
lợi ích về kinh tế và mơi trường.

D

Vì vậy hiện nay chính phủ cũng có nhiều chính sách ưu đãi
thúc đẩy lắp đặt và sử dụng các hệ thống mặt trời áp mái. Một khi các
hệ thống áp mái phát công suất lên lưới quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến
chất lượng điện năng, có thể gây quá điện áp ảnh hưởng đến các thiết
bị điện, quá dòng điện ảnh hưởng đến khả năng truyền tải của lưới
điện. Có hai phương pháp để khắc phục đó là đầu tư nâng cấp lưới
hoặc giới hạn dung lượng công suất điện mặt trời phát lên lưới.
Phương pháp thứ nhất đòi hỏi một số vốn đầu tư rất cao, tuy nhiên
trong điều kiện của Việt Nam hiện nay thì khó có thể thực hiện đồng
bộ. Vì vậy việc xác định dung lượng tiếp nhận công suất năng lượng
mặt trời áp mái của lưới phân phối được xác định trong luận văn
này.
Với lý do đó thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng tiếp nhận
nguồn năng lượng mặt trời trên lưới điện phân phối thuộc Công


2
ty Điện lực Kon Tum”. Trong luận văn này sẽ xác định dung lượng

tiếp nhận của lưới phân phối và tính tốn về giới hạn cơng suất phát
lên lưới ở con số báo động cho trạm thuộc khu vực tỉnh Kon Tum.
II.

Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài là phân tích các tác động

của mặt trời áp mái lên lưới phân phối tại các trạm 22/0.4 kV và phát
triển mơ hình thuật tốn nhằm xác định giới hạn khả năng thâm nhập
nguồn phân tán tối ưu lên lưới phân phối khi có tích hợp các hệ thống
áp mái. Kết quả của đề tài là các giới hạn về chỉ số báo động khi lưới
được nhận công suất từ các hệ thống PV lên quá nhiều. Từ các con số
báo động người vận hành lưới sẽ đưa ra giải pháp để nâng cao độ ổn
định của lưới điện. Hiện nay trên thế giới đã sử dụng nhiều phương

C
C
R
UT.L

pháp để xác định dung lượng thâm nhập khác nhau và đem lại kết
quả.
III.
a.

D

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu

Để thực hiện nghiên cứu có chiều sâu và có thể phát triển đề
tài trong tương lai, nhóm tác giả lựa chọn một trạm điển hình trong
lưới điện tỉnh Kon Tum là trạm Trung tâm huyện Kon Plong, loại
trạm 22/0.4kV thuộc điện lực Kon Plong, điện lực tỉnh Kon Tum.
Sau đó đưa ra kết luận và áp dụng cho các trạm khác.
b.

Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tác động của các hệ thống mặt trời áp mái và lượng công
suất phát lên lưới phân phối từ các hệ thống. Xác định chỉ số công
suất nằm trong phạm vi an toàn khi phát lên lưới đảm bảo các vấn đề
về kĩ thuật, ổn định cho lưới điện.


3
IV.

Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu về lý thuyết, áp dụng mơ hình tốn và phát triển

mơ hình bằng phần mềm MATLAB lập trình đưa ra kết quả.
Phương pháp xử lý thông tin: Thu thập và xử lý thông tin của
trạm trung tâm Kon Plong.
V.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài này có thể áp dụng để xây dựng giá trị con số báo động
tại mỗi trạm phục vụ công tác giám sát ổn định lưới khi nhận công
suất từ các hệ thống mặt trời áp mái lên lưới.

VI.

Cấu trúc của luận văn tốt nghiệp
Nội dung của luận văn gồm những phần chính sau:
Chương 1: Cấu trúc của các hệ thống mặt trời áp mái. Các chính

C
C
R
UT.L

sách và nhu cầu lắp đặt của hệ thống năng lượng mặt trời áp mái
Chương 2: Phân tích các ảnh hưởng khi lắp đặt hệ thống năng lượng

D

mặt trời áp mái lên lưới phân phối và khả năng tiếp nhận công suất
mặt trời áp mái của lưới phân phối

Chương 3: Xác định dung lượng tiếp nhận công suất năng lượng mặt
trời áp mái lên lưới bằng thuật toán Monte Carlo
Chương 4: Xác định dung lượng tiếp nhận của nguồn công suất từ hệ
thống năng lượng mặt trời áp mái. Áp dụng cho mạng lưới thử
nghiệm trung tâm Kon Plong - tỉnh Kon Tum


4
Chương 1 - CẤU TRÚC CỦA CÁC HỆ THỐNG MẶT TRỜI ÁP
MÁI CÁC CHÍNH SÁCH VÀ NHU CẦU LẮP ĐẶT HỆ

THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI
1.1 Mở đầu
1.1.1

Cấu trúc của các hệ thống mặt trời áp mái
Hệ thống năng lượng mặt trời áp mái là hệ thống các tấm pin

được lắp đặt trên mái nhà gắn với cơng trình xây dựng của tổ chức
hoặc cá nhân làm chủ đầu tư có đấu nối và bán điện cho. Các dự án
điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất, mặt nước … khơng gắn với cơng
trình mái nhà hoặc cơng trình xây dựng thì khơng được xét là các hệ
thống năng lượng mặt trời áp mái.
1.1.2

Các kiểu mơ hình áp mái hiện nay

C
C
R
UT.L

Có 3 mơ hình hệ thống điện mặt trời áp mái đang được sử
dụng hiện nay:

D



Hệ thống điện mặt trời lắp mái độc lập



Hệ thống điện mặt trời lắp mái nối lưới trực tiếp



Hệ thống kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hòa lưới

1.1.3

Hoạt động của các hệ thống mặt trời áp mái
Hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ nhận bức xạ của mặt

trời và chuyển hóa thành các nguồn điện một chiều DC;
Nguồn điện một chiều DC này sẽ được tối ưu hiệu suất
chuyển hóa DC/AC thơng qua thiết bị Inverter với công nghệ MTTP
nhằm tối ưu hóa nguồn năng lượng từ hệ pin năng lượng mặt trời và
cung cấp cho phụ tải ngơi nhà;
1.1.4

Lợi ích của hệ thống điện mặt trời áp mái

Lợi ích cho xã hội:
-

Khách hàng sẽ cắt giảm được chi phí và có thêm thu nhập.


5
-

Góp phần bảo vệ mơi trường, đa dạng hóa nguồn cung cấp năng
lượng;
Lợi ích cho ngành điện:

-

Có thêm nguồn điện là nguồn điện phân tán tại chỗ giải quyết
một phần tình trạng q tải có thể xảy ra ở các giờ cao điểm;

1.2 Các quy định về đấu nối của các cơng trình mặt trời áp mái
Thực hiện Quyết định, Thông tư quy định về phát triển dự án
và Hợp đồng mua bán điện.
1.3

Nhu cầu lắp đặt các hệ thống mặt trời áp mái

1.3.1

Tác động của giá điện

Giá điện tăng cao và suất đầu tư hệ thống điện năng lượng mặt
trời giảm là trong nguyên nhân thúc đẩy các hộ gia đình lựa chọn lắp

C
C
R
UT.L

đặt hệ thống năng lượng mặt trời áp mái cho hộ gia đình

1.3.2

Tác động của tình hình kinh tế kĩ thuật.

D

Khoa học kỹ thuật phát triển làm nâng cao hiệu suất của các
tấm pin mặt trời cũng là một yếu tố tố tác động đến nhu cầu lắp đặt
hệ thống mặt trời áp mái.
1.3.3

Tác động của chiến lược bảo vệ môi trường
Mặt trời là một nguồn năng lượng khổng lồ vừa mới được

khai thác tại Việt Nam. Nó cung cấp nguồn năng lượng to lớn khơng
gây ô nhiễm môi trường và là nguồn năng lượng bền vững;
1.3.4

Tác động về an ninh năng lượng
Đứng trước yêu cầu của cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất

nước nhu cầu sử dụng năng lượng điện của Việt Nam không ngừng
gia tăng trong khi nguồn cung cấp ngày càng cạn kiệt. Do vậy việc
phát triển và sử dụng các nguồn năng lượng sạch và bền vững đang là
vấn đề được ưu tiên.


6
Chương 2 - PHÂN TÍCH CÁC ẢNH HƯỞNG KHI LẮP ĐẶT
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI LÊN LƯỚI

PHÂN PHỐI VÀ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN TỐI ƯU NGUỒN
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI
Khái niệm về dung lượng tiếp nhận NLMTAM

2.1

Quá trình thâm nhập nguồn năng lượng từ hệ thống năng
lượng phân tán lên lưới có ba giai đoạn:
- Giai đoạn đầu tiên: Mức tiêu thụ cao hơn so với mức sản
xuất NLMTAM. Giai đoạn này hầu như khơng có ảnh
hưởng nào đến lưới phân phối.
- Giai đoạn thứ hai: Mức sản xuất PV bắt đầu vượt quá mức

C
C
R
UT.L

tiêu thụ năng lượng của hộ phụ tải, lúc này có hiện tượng
dịng cơng suất chảy ngược về trạm biến áp, bắt đầu có

D

những ảnh hưởng đáng kể xuất hiện.

- Gia đoạn thứ ba: Mức sản xuất PV cao, lượng công suất phát
ngược lên lưới vào lưới là rất cao, gây đến những ảnh hưởng
đến lưới điện: Quá dòng dây dẫn, quá điện áp nút, quá tải
máy biến áp.
Vì vậy, để lưới điện vận hành bình thường, cần xác định

dung lượng giới hạn của NLMTAM phát vào lưới phân phối gọi
là khả năng tiếp nhận nguồn phân tán vào lưới.
2.2

Ảnh hưởng của NLMT áp mái đối với lưới điện phân phối

2.3.1

Ảnh hưởng về điện áp
Điện áp là chỉ số quan trọng để đánh giá về chất lượng điện

năng. Việc tích hợp các hệ thống năng lượng áp mái lên lưới phân
phối có thể làm mất cân bằng điện áp của hệ thống dẫn đến việc hệ


7
thống bị mất ổn định. Điện áp của hệ thống bị mất cân bằng nguyên
do là các hệ thống mặt trời áp mái được lắp đặt tại các vị trí ngẫu
nhiên dẫn đến không cân bằng trở kháng trong lưới điện.
2.3.2

Ảnh hưởng đến máy biến áp
Khi một lượng lớn PV thâm nhập vào lưới phân phối, tải tại

mỗi nút sẽ tiêu thụ một phần công suất mà PV đã tạo ra. Phần lớn
lượng cơng suất cịn lại sẽ được truyền ngược lên lưới phân phối.
Hầu hết các mạng phân phối đang phục vụ trong hệ thống điện không
được thiết kế để phục vụ cho việc nhận công suất ở cấp phân phối.
Lưới phân phối chỉ được thiết kế để phân phối năng lượng từ nguồn
phát đến tải. Vì vậy, máy biến áp hiện tại có thể bị quá tải khi một

lượng lớn PV thâm nhập vào lưới.
2.3.3

C
C
R
UT.L

Ảnh hưởng đến kết cấu lưới

Một số đường dây sẽ bị quá tải do thiết kế ban đầu của nó chỉ

D

để phục vụ cho tải tiêu thụ. Nhưng khi đưa một lương lớn PV vào hệ
thống, dòng điện truyền ngược từ tải vào lưới sẽ lớn hơn so với giá trị
định mức ban đầu mà các đoạn cáp có thể chịu được.


8
Chương 3 - MƠ HÌNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG TIẾP
NHẬN TỐI ƯU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
ÁP MÁI CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ QUAN TÂM
ĐẾN CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN CỦA LƯỚI
3.1

Phương pháp
Đề tài xây dựng thuật toán xác định dung lượng tiếp nhận tối

ưu năng lượng mặt trời áp mái của lưới phân phối khi có quan tâm

đến các yếu tố ngẫu nhiên của lưới.
Trong thực tế, có hai hướng để phát triển thuật tốn:
-

Sử dụng vịng lặp

-

Sử dụng các mơ hình tốn tối ưu.

C
C
R
UT.L

Tuy nhiên, các yếu tố ngẫu nhiên của NLMTAM và lưới
phân phối sẽ dẫn đến khó khăn trong việc phát triển và lựa chọn thuật

D

tốn. Do đó, đề tài tập trung sử dụng mơ hình tốn xác định dung
lượng tiếp nhận NLMTAM của lưới phân phối.

Sử dụng thuật tốn vịng lặp Monte Carlo để giải quyết các
vấn đề ngẫu nhiên của lưới và phát triển mơ hình tốn trên phần mềm
MATLAB.
3.2

Thuật tốn Monte Carlo

3.2.1

Lịch sử phát triển
Thuật toán Monte Carlo là thuật toán được lấy tên từ một

sòng bài nổi tiếng. Là phương pháp xử lý những bài tốn phân bổ
phức tạp khơng thể lý giải một cách chính xác bằng giải tích toán
học. Phương pháp gắn liền với việc tạo ra lịch sử tồn tại điển hình
của hệ thống biểu thị bài tốn cần giải và các quy tắc vận hành của
nó. Việc lặp đi lặp lại nhiều sự mô phỏng, mỗi lần thay đổi quy tắc


9
vận hành một chút, cho phép chúng ta tiến hành thực nghiệm với mục
đích khám phá ra phương pháp mơ cải thiện các kết quả hoạt động.
3.2.2

Phạm vi ứng dụng
Trong tốn học, thuật tốn Monte Carlo là phương pháp tính

bằng số hiệu quả cho nhiều bài toán liên quan đến nhiều biến số mà
không dễ dàng giải được bằng phương pháp khác, chẳng hạn bằng
tính tích phân. Hiệu quả của phương pháp này so với các phương
pháp khác là tính chính xác sẽ tăng lên khi tăng lên khi số chiều của
bài toán tăng. Monte Carlo cũng được ứng dụng cho nhiều lớp bài
toán tối ưu.
3.2.3

Ưu điểm, nhược điểm của thuật toán
Ưu điểm: Phương pháp Monte Carlo thường thực hiện lặp lại

C
C
R
UT.L

một số lượng rất lớn các bước đơn giản, song song với nhau; một
phương pháp phù hợp cho máy tính. Kết quả của phương pháp này

D

càng chính xác (tiệm cận về kết quả đúng) khi số lượng lặp các bước
tăng.

Nhược điểm: Tuy có nhiều ưu điểm trong việc tính tốn
nhưng thuật tốn này có nhược điểm là mất thời gian tính tốn cho
các vịng lặp q lớn.
3.3

Các phầm mềm và Modul ứng dụng cho thuật toán

3.3.1

Phần mềm MATLAB
Nghiên cứu được thực hiện bằng cách xây dựng các mơ hình

máy tính của lưới được nghiên cứu, và sau đó chạy thuật tốn được
đề cập trước đó trên mơ hình.
3.3.2

MATPOWER trong MATLAB
Việc tính tốn dịng điện sẽ được thực hiện bằng, đây là gói

các tệp MATLAB để giải quyết các vấn đề về dòng điện và dòng
điện tối ưu. MATPOWER cho phép sử dụng các phương pháp lặp để


10
tiến hành tính tốn dịng điện trên lưới, bao gồm cả phương pháp
Newton-Raphson được chọn cho dự án này.
3.3.3

Xử lý dữ liệu đầu vào bằng tệp Excel
Dữ liệu đầu vào sẽ được nhập vào MATLAB từ các tệp

Excel với dữ liệu đã được xử lí. Sau đó ta xác định số trường hợp
thâm nhập có thể xảy ra của lưới bằng cách ngẫu nhiên các khách
hàng và công suất lắp đặt của các hệ thống mặt trời áp.
Tất cả dữ liệu được thu thập và xử lí trên Excel để làm sạch
dữ liệu đưa về quy chuẩn để ứng dụng cho thuật toán.
Thuật toán xác định dung lượng tiếp nhận nguồn

3.4

NLMTAM của lưới phân phối
Trên thế giới, có nhiều nghiên cứu về khả năng thâm nhập

C
C
R

UT.L

nguồn phân tán lên lưới phân phối đã được tiến hành. Có 3 phương
pháp được sử dụng là phương pháp xác định; phương pháp ngẫu

D

nhiên và phương pháp chuỗi thời gian. Trong luận văn này, phương
pháp xác định kết hợp quan tâm đến các yếu tố ngẫu nhiên của lưới là
phương pháp được sử dụng đến.
3.5

Xây dựng mơ hình tốn trên MATLAB

3.5.1

Dữ liệu đầu vào
Dữ liệu đầu vào được cung cấp cần thiết bao gồm các thông

số trạm, các thông số thiết bị của trạm, thông số về phụ tải của trạm
Tất cả những dữ liệu sẽ được đưa vào excel và làm sách đưa về
các file tổng quát bao gồm:
-

Phụ tải của trạm tại thời điểm nhỏ nhất

-

Thông số các cột của trạm

-

Thông số khách hàng của trạm

-

Dữ liệu về máy phát, nhánh, và nút theo mơ hình data của
Matpower trong Matlab


11
3.5.2

Kết quả đưa ra từ mơ hình tốn

Các thơng số kết quả được xuất ra tệp Excel bao gồm:
-“kichban_output” là số kịch bản được thực hiện từ việc ngẫu nhiên
các thông số ngẫu nhiên của lưới;
-“pvthamnhap_output” là lượng công suất PV phát lên lưới (MW) ;
-“Stba_output” là công suất của trạm biến áp (MVA);
-“voltagemax_output” là điện áp cực đại trong mỗi kịch bản (pu) ;
-“percentMBA_output” là phần trăm công suất của PV được phát lên
so với máy biến áp;
-“nhanhso_output” là nhánh xảy ra sự cố về dòng điện;
-“suco_output” là loại sự cố xảy ra “1” là sự cố quá tải máy biến áp,
“2” là sự cố về điện áp, “3” là sự cố về dịng điện và “0” là khơng

C
C
R

UT.L

có sự cố xảy ra;

-“Stbamax_output” là công suất cực đại của máy biến áp (MVA) ;

D

-“dongdien_output” là dòng điện lớn nhất khi vi phạm các giới hạn về
dòng điện (kA);

-“vmax_output” là điện áp lớn nhất cho phép theo quy định (1.05pu) ;
-“busmax_output” là nút có điện áp lớn nhất trong mỗi kịch bản (pu).
Kết quả của mơ hình tốn là tất cả các trường hợp xảy ra đối với
lưới khi có sự thâm nhập của các hệ thống PV.
Ở Hình 3.1 thể hiện mơ hình tốn để xác định mức thâm
nhập tối đa của hệ thống nguồn NLMTAM vào lưới phân phối.


12

C
C
R
UT.L

D

Hình 3.1: Thuật tốn thể hiện tồn bộ q trình xác định dung lượng
lưu trữ trên lưới phân phối

13
Các bước của thuật toán được thực hiện như sau:
-

Bước 1: Xử lí số liệu trên Excel. Nhập số liệu từ Excel vào
Matlab. Số liệu từ Excel bao gồm dữ liệu về trạm, số khách
hàng, số cột, và các dữ liệu cho việc chạy phân bố cơng suất;

-

Bước 2: Tính tốn tất cả các kịch bản có thể xảy ra đối với lưới
khi có sự thâm nhập của các hệ thống mặt trời áp mái. Nếu có n
khách hàng và p loại kích cỡ lắp đặt của PV thì sẽ có np kịch
bản xảy ra với lưới;

-

Bước 3: Thực hiện ngẫu nhiên các mức công suất lắp đặt cho tất
cả các khánh hàng trong trạm;

-

Bước 4: Tăng mức thâm nhập tổng của tất cả các khách hàng từ
1 đến 100%;

-

C

C
R
UT.L

Bước 5: Thực hiện tính tốn phân bố cơng suất bằng Power
Flow trong MATLAB;

-

D

Bước 6: Kiểm tra các giới hạn về cơng suất máy biến áp, điện áp
và dịng điện, nếu vi phạm 3 điều kiện trên sẽ in ra dữa liệu phân
trăm thâm nhập ngay trước lúc xảy ra sự cố và tiếp tục quay về
bước 3. Nếu không xảy ra sự cố đến mức 100% cơng suất thâm
nhập thì in ra dữ liệu của kịch bản và quay lại bước 3;

-

Bước 7: Quay lại bước 3 và tiếp tục thực hiện cho đến khi tất cả
các kịch bản đã xảy ra hết và in ra kết quả;

Dữ liệu đầu vào của thuật toán bao gồm các dữ liệu sau:
-Dữ liệu khách hàng: Dữ liệu khách hàng thu thập bao gồm lượng
khách hàng, tên khách hàng, điểm đấu nối và khoảng cách đến
trạm biến áp của khách hàng được tính từ điểm đấu nối;
-Dữ liệu cột: Dữ liệu cột gồm số cột, mã cột và khoảng cách từ các cột
đến trạm biến áp;

14
-Dữ liệu nhánh: Là dữ liệu về loại dây, chiều dài của dây, các thông số
của dây dẫn và các thiết bị trong trạm;
-Dữ liệu hỗ trợ cho việc chạy phân bố công suất theo tiêu chuẩn của
Power Flow như sau:

Mẫu dữ liệu đầu vào của nhánh đường dây trong
MATPOWER
fr
o

t

rat

rat

rat

Ra

an

sta

ang

ang

m

o

r X b eA

eB

eC

tio

gel

tus

min

max

Mẫu dữ liệu đầu vào của thanh cái trong Matpower
typ

P

Q

G

B

are

V

V

base

zo

Vm

Vm

e

d

d

s

s

a

m

a

KV

ne

ax

in

C
C
R
UT.L

Mẫu dữ liệu của máy phát trong Matpower
Qmin

Vg

D

mBase

status

Pmax

Pmin

Pc1

Q1

Qc2

Qc2

Ramp_

Ramp

Ramp

Ramp_

max

min

max

agc

_10

_30

q

Pc2

Qc1
min

apf

Sau khi xử lí dữ liệu đầu vào ở tệp Excel, chương trình
MATLAB được xây dựng để nhập những dữ liệu này vào phục vụ
tính tốn theo mơ hình tốn đã xây dựng.


15
Chương 4 - ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN XÁC ĐỊNH DUNG
LƯỢNG TIẾP NHẬN TỐI ƯU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI ÁP MÁI CHO LƯỚI ĐIỆN KON TUM
4.1

Giới thiệu đặc điểm

4.1.1

Đặc điểm tự nhiên
Kon Tum là tỉnh miền núi vùng cao, biên giới, nằm ở phía

bắc Tây Nguyên trong toạ độ địa lý từ 107020 15 đến 108032 30
kinh độ đông và từ 13055 10 đến 15027 15 vĩ độ bắc.
4.1.2

Khối lượng quản lý lưới điện

Quy mô hệ thống lưới điện thuộc quyền quản lý:

- Lưới điện 110kV 06 TBA với 249MVA và 152,5km đường dây

C
C
R
UT.L

(Trong đó: 83,064km ĐZ mạch đơn, 34,706 ĐZ mạch kép). Đường
dây 110kV từ huyện ranh giới Gia lai - Kon Tum đến huyện Ngọc

D

Hồi - tỉnh Kon Tum và nhánh còn lại chạy từ thành phố Kon Tum đi
huyện Kon Plong. Ngồi ra cịn có 82.822km đường dây 110kV
thuộc tài sản của các khách hàng NMTĐ đấu nối.
- Lưới điện trung áp gồm 2.088,57 km đường dây trung áp; 3 trạm
biến áp trung gian thuộc tài sản khách hàng với tổng dung lượng
28,500 MVA và 1897 trạm biến áp phân phối với tổng dung lượng
316,961 MVA.
- Đường dây hạ áp thuộc tài sản của Cơng ty có khối lượng
1.524,73km.
- Tổng số khách hàng dùng điện (đến 31/5/2020): 149.330 khách
hàng.
4.1.3

Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời


16
Tỉnh Kon Tum: Giá trị nhỏ nhất đạt 4 kWh/m2/ngày và lớn

nhất là 5,5 kWh/m2/ngày
Lưới điện Kon Tum trải dài trên các địa hình, đường giao
thơng nên việc đấu nối lưới điện, giải tỏa cơng suất thuận lợi.
Áp dụng tính toán cho một lưới thử nghiệm

4.2

Lưới được chọn làm lưới thử nghiệm trong đề tài này là lưới
phân phối Trạm Trung tâm Kon Plong thuộc điện lực Kon Plong,
Công ty Điện lực Kon Tum. Trạm biến áp Trung tâm Kon Plong là
trạm biến áp cấp 22/04 kV thuộc tuyến đường dây 22kV - XT477TBA 110kV Kon Plong – tỉnh Kon Tum.
Trạm gồm có các thiết bị như sau:
4.2.1

C
C
R
UT.L

Máy biến áp: công suất S đm = 250 kVA - 22/0,4kV
Dữ liệu đầu vào của trạm Trung tâm Kon Plong

D

Dữ liệu đầu vào cho thuật toán gồm các số liệu được lấy từ
Công ty Điện lực Kon Tum và các phụ tải phục vụ cho đề tài gồm:
Dữ liệu phụ tải, dữ liệu khách hàng, các thông số của trạm, các thông
số khác hàng, đường dây và các cột trụ.
Các dữ liệu được lấy từ các phần mềm được cung cấp như RF-Spider
( (:8080/) kênh thu thập hiện

trường của EVN CPC.
4.2.2

Dữ liệu khách hàng

Dữ liệu khách hàng gồm tổng số lượng 145 khách hàng đấu nối ở 21
điểm
4.2.3

Dữ liệu các nút của lưới

Lưới điện TBA trung tâm Kon Plong gồm có 38 nút
4.2.4
mái

Công suất lắp đặt ngẫu nhiên của các hệ thống mặt trời áp


17
Đối với dữ liệu đầu vào ban đầu của trạm Trung tâm Kon Plong là 4
loại công suất thâm nhập 0; 3; 6; 10 kWp với tổng tất cả 131 khách
hàng thì tổng tất cả các kịch bản xảy ra có thể thâm nhập lên lưới là
4131. Trong đề tài này, do thời gian nghiên cứu có hạn nên để rút ngắn
thời gian tính tốn, đề tài bỏ qua việc tính tốn cho các trường hợp
có dưới 50% khách hàng có lắp đặt PV. Vì dưới 50% khách hàng lắp
đặt PV ảnh hưởng đến lưới ít xảy ra và ảnh hưởng không nghiêm
trọng.
4.2.5

Xác định số liệu phụ tải của trạm

Số liệu về phụ tải được xác định tại thời điểm phụ tải nhỏ

nhất trong tháng nắng nhất trong năm. Mục đích của việc chọn thời
điểm lấy số liệu phụ tải này là để các hệ thống năng lượng áp mái

C
C
R
UT.L

phát công suất một cách tối đa trong khi phụ tải là nhỏ nhất. Khi đó,
nguồn năng lượng phân tán thâm nhập vào lưới là tối đa, do đó kết

D

quả khả năng tiếp nhận nguồn NLMTAM của lưới là tối ưu.
Dữ liệu phụ tải của lưới nghiên cứu được lấy vào tháng
2/2020 - tháng nắng của năm, từ đồ thị phụ tải của tháng tìm ra ngày
có điểm phụ tải nhỏ nhất trong khung giờ nắng từ 11:00 AM –
15:00PM.
Số

liệu

phụ

tải

cũng

được

xuất

từ

phần

mềm

cho tất cả các ngày trong tháng 2, tổng công suất
của cả trạm được cập nhật 30 phút một lần. Phụ tải nhỏ nhất được liệt
kê của tất cả các ngày trong tháng 2 tại thời điểm xét từ 11:00AM15:00PM
Tổng phụ tải tại thời điểm được chọn của trạm là:
S = 86,1 kW + j26,8 kVAr
Dữ liệu nhánh, nút, máy phát của lưới nghiên cứu được xử lí ở tệp
Excel, sau đó sẽ được nhập vào chương trình MATLAB.


18
4.2.6

Kết quả bài toán

Kết quả chỉ số báo động về cơng suất thâm nhập của PV lên
lưới phân phối
Dịng điện max

Điện áp nút Công suất

qua dây dẫn

(pu)

(kA)

Công suất

MBA

NLMTAM

(%)

thâm nhập vào lưới
(MW)

0.3129
4.3

1.008 -1.012

58.48 %

0.22

Đánh giá kết quả và đưa ra kết luận
Kết quả đưa ra một chỉ số báo động về mức công suất PV

C

C
R
UT.L

thâm nhập lên lưới phân phối. Để tránh được những ảnh hưởng xấu
lên lưới, mức báo động này sẽ được đưa ra và chỉ số này được đo đạc

D

tại mỗi trạm. Khi công suất PV thâm nhập lên lưới đạt đến chỉ số báo
động, các kĩ sư vận hành điều độ sẽ có các biện pháp nhằm nâng cao
sự ổn định của lưới điện.
4.4

Phương pháp nâng cao dung lượng tiếp nhận năng lượng

mặt trời áp mái của lưới nghiên cứu Trung tâm Kon Plong
Trong nghiên cứu này, gia cố cáp đề cập đến việc thay thế
lưới điện phân phối bằng cáp tiết diện lớn hơn. Có thể cần gia cố cáp
để tăng cường độ khuếch đại của cáp khi các phương pháp khác để
tăng dung lượng lưu trữ được sử dụng. Tăng khả năng lưu trữ sẽ dẫn
đến sự thâm nhập DG cao hơn trong phân phối hệ thống, dẫn đến
dòng điện cao hơn đi qua các dây cáp.


19
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau khi hoàn thành luận văn, đã đánh giá được các ảnh
hưởng của hệ thống mặt trời áp mái lên lưới phân phối, và áp dụng
được thuật toán xác định dung lượng lưu trữ tối ưu cho một lưới điện

phân phối.
Về các ảnh hưởng của hệ thống mặt trời áp mái lên lưới
phân phối: Sau khi xây dựng các hệ thống năng lượng mặt trời áp
mái bám lưới, phát công suất một cách ồ ạt lên lưới sẽ làm ảnh hưởng
đến lưới điện. Các ảnh hưởng được xét đến là ảnh hưởng về quá tải
máy biến áp, tăng điện áp ở các nút và quá tải dòng điện trong dây
cáp. Trong đề tài này ở lưới thử nghiệm Trung tâm Kon Plong đã gặp

C
C
R
UT.L

vấn đề về quá dòng dây cáp.

Ảnh hưởng đến quá tải máy biến áp: Trong đề tài này quá

D

tải máy biến áp được xét đến khi có sự thâm nhập của các hệ thống
mặt trời áp mái. Dung lượng tiếp nhận công suất NLMTAM không
được vượt quá công suất định mức của máy biến áp. Việc quá tải
máy biến áp sẽ làm mất ổn định hệ thống lưới điện, làm giảm tuổi thọ
của máy biến áp gây.
Ảnh hưởng về quá điện áp: Điện áp cũng là một vấn đề
quan trong khi công suất các hệ thống mặt trời áp mái phát lên lưới.
Dựa vào kết quả được đưa ra từ một trạm phân phối nhỏ ở lưới thử
nghiệm 22/0.4kV chưa xảy ra sự mất cân bằng về điện áp.
Ảnh hưởng về quá dòng dây cáp: Dòng điện trong dây cáp
được thiết kế theo lưới điện khi chưa có tích hợp các hệ thống

NLMTAM. Vì vậy khi các hệ thống NLMTAM được tích hợp lên
lưới sẽ gây nhiều ảnh hưởng đến dây cáp và đặc biệt là việc quá dòng
trong dây cáp làm phát nóng, giảm cách điện của dây dẫn. Để đảm


20
bảo an toàn trong hệ thống đề tài xét ảnh hưởng của dung lượng tiếp
nhận NLMTAM tác động đến việc quá dòng trong các dây cáp. Qua
đề tài này cho thấy việc quá tải dòng điện trong dây cáp khi tích hợp
các hệ thống NLMTAM lên lưới là vơ cùng nghiêm trọng làm mất ổn
định lưới.
Về việc giới hạn mức thâm nhập cho lưới phân phối: Từ đề
tài này ta có thể xác định dung lượng lưu trữ của một lưới phân phối
ngẫu nhiên dựa trên thuật tốn và mơ hình tốn đã được đưa ra. Xác
định mức thâm nhập của điện mặt trời lên lưới là một vấn đề quan
trọng để nhằm mục đích tránh những ảnh hưởng đáng kể đến lưới
điện. Mức giới hạn về khả năng thâm nhập NLMTAM của lưới phân
phối được xem là chỉ số báo động trên giúp cho việc điều chỉnh để

C
C
R
UT.L

nâng cao ổn định lưới điện của các trung tâm điều khiển lưới điện.

D