Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của nhà máy điện gió hải ninh đến lưới điện 110 kv tỉnh quảng bình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HOÀNG MINH THÁI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY
ĐIỆN GIÓ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN
110KV TỈNH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ ĐÌNH DƯƠNG

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan, bản luận văn này là nội dung khoa học do Tôi tự nghiên cứu và
không sao chép từ bất kỳ một luận văn hay tài liệu nào khác.
Tơi cam đoan, tất cả các trích dẫn, số liệu được sử dụng trong luận văn đều có
nguồn gốc rõ ràng, chính xác.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam kết của mình.
Người cam đoan

Hồng Minh Thái


MỤC LỤC

TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH
AN MỤCC C
IỆ C CC
IẾ Ắ
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài............................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu...................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................... 1
4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 2
5. nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài......................................................... 2
6. Cấu trúc của luận văn..................................................................................... 2
C ƯƠNG 1: ỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG GIĨ,
ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌN
À N À M Y ĐIỆN GIĨ
HẢI NINH..................................................................................................................... 4
1.1. Tổng quan tình hình phát triển điện gió ở Việt Nam và trên Thế giới.....................4
1.1.1. Tình hình phát triển năng lượng gió trên Thế giới....................................4
1.1.2. Tình hình phát triển năng lượng gió tại Việt Nam..................................... 6
1.2. Tổng quan về lưới điện khu vực tỉnh Quảng Bình................................................ 10
1.2.1. Nhu cầu phụ tải khu vực......................................................................... 10
1.2.2. Khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải của lưới điện tỉnh Quảng Bình.........11
1.2.3. Các nguồn cung cấp điện năng tại tỉnh Quảng Bình...............................11
1.3. Tổng quan về nhà máy điện gió Hải Ninh............................................................ 17
1.3.1. Tiềm năng điện gió trên địa bàn tỉnh Quảng Bình..................................17
1.3.2. Địa điểm xây dựng nhà máy................................................................... 20

1.3.3. Quy mô dự án......................................................................................... 20
1.3.4. Phương án lựa chọn tuabin và kết lưới nhà máy..................................... 20
C ƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ N À M Y ĐIỆN GIĨ................................21
2.1. Máy phát điện gió................................................................................................. 21
2.1.1. Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ khơng đổi................................ 21
2.1.2. Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi...................................22
2.1.3. Máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi FIG...................................... 23


2.2. Tiêu chuẩn kết nối nhà máy điện gió với lưới điện............................................... 29
2.2.1. Các chế độ phát....................................................................................... 29
2.2.2. Tần số phát............................................................................................. 29
2.2.3. Công suất phát........................................................................................ 30
2.2.4. Điện áp phát............................................................................................ 31
2.2.5. Các tiêu chuẩn khác................................................................................ 31
2.3. Mơ hình kết nối nhà máy điện gió vào lưới điện.................................................. 32
2.3.1. Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện.................................... 32
2.3.2. Mô hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức
thay đổi điện trở mạch rotor................................................................................ 33
2.3.3. Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện..........33
2.3.4. Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thơng qua bộ biến đổi tồn diện.....34
2.4. Kết luận................................................................................................................ 35
C ƯƠNG3: ÍN
O N ÀĐ N GI ẢN
ƯỞNGCỦAN ÀM YĐIỆN
GIĨ HẢI NIN ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH............................. 37
3.1. Chế độ vận hành................................................................................................... 37
3.1.1. Nhu cầu phụ tải khu vực và nguồn cấp................................................... 37
3.1.2. Đặc điểm phụ tải lưới điện khu vực........................................................ 37
3.2. Chế độ vận hành của lưới điện 110kV khu vực khi chưa kết nối nhà máy điện gió ..

40
3.2.1. Chế độ lưới điện vận hành tải cực đại..................................................... 40
3.2.2. Chế độ lưới điện vận hành tải cực tiểu.................................................... 43
3.2.3. So sánh 2 chế độ vận khi chưa kết nối nhà máy điện gió........................45
3.3. Đánh giá các chế độ phát của nhà máy điện gió Hải Ninh ứng với từng chế độ tải
của lưới điện Quảng Bình............................................................................................ 47
3.3.1. rường hợp khi nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực đại.......................47
3.3.2. rường hợp khi nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực tiểu......................51
3.3.3. Phân tích tổn thất công suất điện áp các nút 110kV ứng với các chế độ
mơ phỏng............................................................................................................. 54
3.4. Phân tích các trường hợp sự cố trong lưới điện khi có nhà máy điện gió Hải Ninh ..

56
3.4.1. Xét trường hợp sự cố ngắn mạch tại thanh cái 22k NMĐG ải Ninh khi
kết nối lưới điện................................................................................................... 56
3.4.2. Xét trường hợp sự cố ngắn mạch một mạch đường dây 110kV khi kết nối
NMĐG ải Ninh với lưới điện............................................................................ 61


3.4.3. Xét trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực máy phát điện của NMĐG ải
Ninh khi kết nối với lưới điện.............................................................................. 67
3.4.4. Xét trường hợp sự cố ngắn tại thanh cái 110k Ba Đồn.........................73
3.5. Kết luận................................................................................................................ 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................... 77
QUYẾ ĐỊN GIAO ĐỀ TÀI LUẬN ĂN
ẠC SĨ (BẢN SAO)
PHỤ LỤC
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC

PHẢN BIỆN.


TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH
ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110 KV TỈNH QUẢNG BÌNH
Học viên: Hồng Minh Thái
Chun ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201 - Khóa: 34. Đ.QB rường Đại học Bách khoa - Đ ĐN
Tóm tắt: Năng lượng tái tạo luôn là vấn đề được đặc biệt quan tâm trên tồn thế
giới. Việt nam là quốc gia có nhiều tiềm năng vế năng lượng gió đặc biệt là khu vực
ven biển miền Trung.
Đầu tiên, luận văn này trình bày về xu hướng phát triển điện gió trên thế giới và
tại Việt Nam, đặc điểm lưới điện tỉnh Quảng Bình và tiềm năng lượng gió của nhà máy
điện gió Hải Ninh. Sau đó, luận văn đưa ra một số lý thuyết về nhà máy điện gió.
Cuối cùng, luận văn này sử dụng phần mềm ETAP để mô phỏng, phân tích, tính
tốn các chế độ vận hành khi kết nối Nhà máy điện gió Hải Ninh vào lưới điện 110 kV
tỉnh Quảng Bình từ đó phân tích vai trị của nhà máy trong việc ổn định lưới điện khu
vực.
Từ khóa: Năng lượng gió, tiềm năng gió tỉnh Quảng Bình, u cầu kết nối lưới của nhà
máy điện gió, máy phát nguồn đôi.

RESEARCH ON THE IMPACT OF HAI NINH WIND POWER PLANT ON
110 KV POWER GRID OF QUANG BINH PROVINCE
Abstract: Renewable energy is always a matter of particular concern on over the
world. Vietnam has a great potential for wind energy, especially in the Central Coastal
region.
At first, this thesis presents the develoment trend of wind power on over the world
and in Viet Nam, the feature of Quang Binh power grid and the wind power potential
of the Hai Ninh wind power plant. Then, it shows some theory of wind power plant.

Finally, this thesis uses ETAP software to simulate, analyze and calculate
operating modes when connecting Hai Ninh wind power plant to Quang Binh 110 kV
power grid then analyzes the role of the plant in stabilizing the power grid in this area.
Keywords: Wind power, wind potential in Quang Binh province, grid connection
requirements of wind power plants, Doubly Fed Induction Gennerrator.

DANH MỤC CÁC
Ký hiệu
F

Tần số của dò


U

điện áp (V)

I

ịng điện (A

P

Cơng suất tác

Q

Cơng suất phả

MBA

Transformer-

DC

Direct Curent

AC

Alternating C

DFIG

Doubly Fed In
kép

NMĐG

Nhà máy điện

Pu

Per Unit - Đơ

PF

Power Factor

Uđm

Grid Normal V

F

Grid frequenc


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Bảng công suất lắp đặt của các nước trên thế giới từ 2013-2017........................ 6
Bảng 1.2: Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 65m so với mặt đất................................... 7
Bảng 1.3: Tiềm năng kỹ thuật của năng lượng gió tại Việt Nam............................................. 7
Bảng 1.4: Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 80m so với mặt đất................................... 8
Bảng 1.5: Thống kê lưới điện tỉnh Quảng Bình........................................................................... 11
Bảng 1.6: Thống kê mang tải trạm 220kV tỉnh Quảng Bình.................................................. 12
Bảng 1.7: Thống kê mang tải đường dây 500kV......................................................................... 12
Bảng 1.8: Thống kê mang tải đường dây 220kV......................................................................... 13
Bảng 1.9: Thống kê khối lượng lưới điện 110kV........................................................................ 13
Bảng 1.10: Thống kê mang tải các trạm biến áp 110kV........................................................... 15
Bảng 1.11: Thống kê mang tải các đường dây 110kV [1]........................................................ 17
Bảng 1.12: Tốc độ gió trung bình tháng......................................................................................... 19
Bảng 2.1: Thời gian tối thiểu duy trì vận hành phát điện tương ứng với các dải tần số
của hệ thống điện............................................................................................................ 30
Bảng 2.2: Mức nhấp nháy cho phép................................................................................................. 31
Bảng 3.1: Phụ tải các trạm 110kV tỉnh Quảng Bình.................................................................. 38
Bảng 3.2: Nguồn cung cấp cho lưới điện Quảng Bình.............................................................. 38
Bảng 3.3: Thông số đường dây 110kV............................................................................................ 38
Bảng 3.4: Thống kê điện áp tại các nút và chưa kết nối NMĐG........................................... 41
Bảng 3.5: Phân bố tải trên các đường dây khi tải cực đại và chưa kết nối NMĐG........42
Bảng 3.6: Thông số các nguồn khi tải cực đại và chưa kết nối NMĐG............................. 42
Bảng 3.7: Thống kê điện áp tại các nút ở chế độ cực tiểu và chưa kết nối NMĐG.......43

Bảng 3.8: Phân bố tải trên các đường dây khi tải cực tiểu chưa kết nối NMĐG............44
Bảng 3.9: Thông số các nguồn khi tải cực tiểu và chưa kết nối NMĐG ải Ninh........44
Bảng 3.10: So sánh tổn thất công suất............................................................................................. 45
Bảng 3.11: So sánh điện áp tại các nút............................................................................................ 46
Bảng 3.12: Các tình huống mơ phỏng............................................................................................. 47
Bảng 3.13: So sánh phân bố công suất............................................................................................ 49
Bảng 3.14: Điện áp tại các nút............................................................................................................ 50
Bảng 3.15: Số liệu tổng quan.............................................................................................................. 50
Bảng 3.16: So sánh phân bố công suất các chế độ...................................................................... 52
Bảng 3.17: Điện áp tại các nút ở các chế độ phát........................................................................ 53
Bảng 3.18: Số liệu tổng quan ở các chế độ phát.......................................................................... 53
Bảng 3.19: So sánh tổn thất công suất tại các chế độ phát...................................................... 54
Bảng 3.20: So sánh điện áp các nút giữa các chế độ phát........................................................ 54
Bảng 3.21: Kịch bản sự cố khi ngắn mạch thanh cái 22k NMĐG ải Ninh.................56


Bảng 3.22: số liệu trong trường hợp sự cố ngắn mạch tại thanh cái 22k
NMĐG
Hải Ninh............................................................................................................................. 61
Bảng 3.23: Kịch bản sự cố ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG ải Ninh....62
Bảng 3.24: Số liệu trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG................67
Bảng 3.25: Kịch bản trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG................68
Bảng 3.26: Bảng số liệu trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG.........71
Bảng 3.27: Kịch bản trường hợp sự cố ngắn mạch tại thanh cái 110k Ba Đồn............73


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sự phát triển năng lượng điện gió (đơn vị: GW)............................................ 4
Hình 1.2. Tổng cơng suất lắp đặt tuabin gió trên tồn thế giới từ 2013 đến 2017..........5
Hình 1.3. Cơng suất điện gió dự đốn trên thế giới đến năm 2020................................5

Hình 1.4. Các dự án điện gió được phát triển trong thời gian qua [2]............................9
Hình 1.5. Tiềm năng phát triển điện gió tại các địa phương [2]................................... 10
Hình 1.6. oa gió hướng chính trong năm ở độ cao 80m............................................ 19
Hình 2.1. Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ khơng đổi..................................... 22
Hình 2.2. Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi........................................ 23
ình 2.3. Máy phát khơng đồng bộ nguồn đơi FIG.................................................. 23
ình 2.4. ướng cơng suất của DFIG.......................................................................... 24
ình 2.5. Lưu lượng cơng suất DFIG.......................................................................... 25
Hình 2.6. Đường đặc tính cơng suất-tốc độ................................................................. 26
Hình 2.7. Sơ đồ điều khiển bộ chuyển đổi phía rotor.................................................. 27
Hình 2.8. Đường đặc trưng -I.................................................................................... 27
Hình 2.9. Sơ đồ điều khiển bộ chuyển đổi phía lưới.................................................... 28
Hình 2.10. Sơ đồ điều khiển góc xoay cánh quạt gió................................................... 29
Hình 2.11. Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện....................................... 32
Hình 2.12. Mơ hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay
đổi điện trở mạch rotor
33
Hình 2.13. Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện.............34
Hình 2.14. Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thơng qua bộ biến đổi tồn diện........35
Hình 3.1. Cơ cấu phụ tải tỉnh Quảng Bình................................................................... 37
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình.....................................39
Hình 3.3. Sơ đồ mơ phỏng lưới điện 110kV Quảng Bình............................................ 40
Hình 3.4. Phân bố công suất ở chế độ phụ tải cực đại chưa kết nối NMĐG................41
Hình 3.5. Phân bố cơng suất lưới điện khi tải cực tiểu chưa kết nối NMĐG...............43
Hình 3.6. So sánh điện áp các nút ở các chế độ vận hành............................................ 46
Hình 3.7. NMĐG phát cực đại và phụ tải lưới ở chế độ cực đại..................................48
Hình 3.8. NMĐG phát cực đại và phụ tải lưới ở chế độ cực tiểu.................................49
Hình 3.9. NMĐG phát cực tiểu và phụ tải lưới ở chế độ cực đại.................................51
Hình 3.10. NMĐG phát cực tiểu và phụ tải lưới ở chế độ cực tiểu..............................52
Hình 3.11. Điện áp các nút ở các chế độ phát.............................................................. 55

Hình 3.12. Biểu đồ điện áp trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh...............56
Hình 3.13. Biểu đồ CSP trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh.................57
Hình 3.14. Biểu đồ CS
trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh.................58
Hình 3.15. Biểu đồ CS
trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh.................58
Hình 3.16. Tốc độ tuabin trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh..................59


Hình 3.17. Quá độ điện áp tại các nút trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh
60
Hình 3.18. Quá độ tần số tại các nút trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh . 60
Hình 3.19. Biểu đồ điện áp tại M1 trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối
NMĐG
ải Ninh
62
Hình 3.20. Biểu đồ CSPK tại M1 trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối
NMĐG
ải Ninh
63
Hình 3.21. Biểu đồ CSTD tại M1 trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối
NMĐG
ải Ninh
63
Hình 3.22. Biểu đồ dịng điện tại M1 trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết
nối NMĐG
ải Ninh 64
Hình 3.23. Tốc độ tuabin trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG ải
Ninh 65
Hình 3.24. Quá độ điện áp trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG

Hải Ninh
66
Hình 3.25. Quá trình quá độ tần số trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối
NMĐG
ải Ninh
66
Hình 3.26. Biểu đồ điện áp trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG. .68
Hình 3.27. Biểu đồ CSP trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG....69
Hình 3.28. Biểu đồ CS
trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG....70
Hình 3.29. Biểu đồ dòng điện trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG
70
Hình 3.30. Tốc độ tuabin trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG.....71
Hình 3.31. Quá độ điện áp trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG...72
Hình 3.32. Quá độ tần số trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực TM1 của NMĐG.....73
Hình 3.33. Quá trình quá độ điện áp tại các nút khi chưa có NMĐG ải Ninh...........74
Hình 3.34. Q trình q độ điện áp tại các nút khi có sự tham gia NMĐG ải Ninh 75


1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hệ thống điện Việt Nam gồm có các nhà máy điện các lưới điện, các hộ tiêu thụ
được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện 4 quá trình gồm sản xuất,
truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. rong những năm gần đây việc khuyến
khích đầu tư vào khâu sản xuất điện được Nhà nước hết sức quan tâm đặc biệt là tập
trung vào nguồn năng lượng tái tạo trong đó có năng lượng gió. Năng lượng gió ở
nước ta lại có tiềm năng cao so với các nước trong khu vực do có lợi thế đường bờ
biển trải dài cùng địa hình thuận lợi. Tiềm năng năng lượng gió là 513.360 MW với

trên 8,6% diện tích đất liền của Việt Nam có khả năng lắp đặt các tuabin gió lớn.
Là một tỉnh ven biển miền Trung với nhiều tiềm năng về đất đai tốc độ gió… Để
phát triển các dự án điện gió, Quảng Bình đã quy hoạch diện tích gần 1.620 ha với
tổng cơng suất trên 500 MW tại các vùng đất cát ven biển thuộc xã Gia Ninh, Hải Ninh
huyện Quảng Ninh xã Ngư hủy Bắc Ngư hủy Nam ưng hủy, Sen Thủy Huyện Lệ Thủy.
Việc phát triển nguồn điện gió có rất nhiều ưu điểm như không gây ô nhiễm trên
diện rộng như các loại nhiên liệu hóa thạch, khơng chiếm nhiều diện tích đất đai… tuy
nhiên có thể thấy rằng nhà máy điện gió là một loại nguồn có cơng suất phát phụ thuộc
vào tốc độ gió và biến thiên rất khơng ổn định. Nhiều địa phương trong đó có Quảng
Bình có chế độ gió biến đổi theo thời gian trong một giới hạn rất rộng, nhiều thời điểm
gió rất lớn nhưng ngay sau vài phút có thể tốc độ gió gần như bằng khơng. Ngồi ra
lượng gió và thời gian tồn tại gió theo hướng cũng ln thay đổi. o đó cần phải nghiên
cứu đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện gió khi đấu nối vào lưới điện của khu vực.
Vì vậy việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhà máy điện gió Hải Ninh
đến lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình” vừa là giải pháp mang tính thực tiễn, vừa mang
lại hiệu quả kinh tế cao nhất trong vận hành nhằm nâng cao sản lượng điện đóng góp
vào hệ thống điện.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng của nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện
110kV khu vực tỉnh Quảng Bình.
2.

3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy điện gió Hải Ninh; Hệ thống lưới điện tỉnh
Quảng Bình (khu vực có nhà máy đấu nối vào) và các vấn đề liên quan khi vận hành
nhà máy điện gió trong lưới điện.
Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về nhà máy điện gió trên cơ sở lý
thuyết và số liệu thực tế, sử dụng cơng cụ thích hợp (phần mềm) để phân tích đánh giá
ảnh hưởng của nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng
Bình.

2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu, áp dụng thực tế: nghiên cứu lý thuyết về
nhà máy điện gió; các vấn đề liên quan khi kết nối nhà máy điện gió với lưới điện; thu
thập số liệu thực tế về nhà máy điện gió Hải Ninh và lưới điện 110 kV khu vực tỉnh
Quảng Bình; phân tích đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới
điện khu vực tỉnh Quảng Bình.
4.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài đưa ra cơ sở phân tích đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện gió đến lưới
điện, sau khi hồn thiện có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu liên
quan đến lĩnh vực của đề tài. Đề tài có thể áp dụng thực tế cho nhà máy điện gió Hải
Ninh và các nhà máy điện gió khác.
5.

CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG
GIĨ ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ
HẢI NINH
1.1 Tổng quan tình hình phát triển điện gió ở Việt Nam và trên Thế giới
1.1.1 Tình hình phát triển năng lượng gió trên Thế giới
1.1.2 Tình hình phát triển năng lượng gió tại Việt Nam
1.2 Tổng quan về lưới điện khu vực tỉnh Quảng Bình
1.2.1 Nhu cầu phụ tải khu vực
1.2.2 Khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải của lưới điện tỉnh Quảng Bình
1.2.3 Các nguồn cung cấp điện năng tại tỉnh Quảng Bình

1.3 Tổng quan về nhà máy điện gió Hải Ninh
1.3.1 Tiềm năng điện gió trên địa bàn tỉnh Quảng Bình
1.3.2 Địa điểm xây dựng nhà máy
1.3.3 Quy mô dự án
1.3.4 Phương án kết lưới nhà máy
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ
2.1 Máy phát điện gió
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.2 Tiêu chuẩn kết nối nhà máy điện gió với lưới điện
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
6.


3

2.2.5 Các tiêu chuẩn khác
2.3 Mơ hình kết nối nhà máy điện gió vào lưới điện
2.3.1 Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện
2.3.2 Mơ hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức
thay đổi điện trở mạch rotor
2.3.3 Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện
2.3.4 Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thơng qua bộ biến đổi tồn diện
2.4 Kết luận
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY
ĐIỆN GIĨ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH

2.1 Chế độ vận hành
3.1.1 Nhu cầu phụ tải khu vực và nguồn cấp
3.1.2 Đặc điểm phụ tải lưới điện khu vực
3.2 Chế độ vận hành của lưới điện 110kV khu vực khi chưa kết nối nhà máy điện
gió
3.2.1 Chế độ vận hành tải cực đại
3.2.2 Chế độ vận hành tải cực tiểu
3.2.3 So sánh 2 chế độ vận hành khi chưa kết nối nhà máy điện gió
3.3 Đánh giá các chế độ phát của nhà máy điện gió Hải Ninh ứng với từng chế độ
tải của lưới điện Quảng Bình
3.3.1 rường hợp nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực đại
3.3.2 rường hợp nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực tiểu
3.3.3 Phân tích tổn thất cơng suất điện áp các nút 110kV ứng với các chế độ
mơ phỏng
3.4 Phân tích các trường hợp sự cố trong lưới điện khi có nhà máy điện gió Hải
Ninh
3.4.1 Xét trường hợp sự cố ngắn mạch tại than
khi kết nối với lưới điện
3.4.2 Xét trường hợp sự cố ngắn mạch một mạ
nối NMĐG ải Ninh khi kết nối với lưới
3.4.3 Xét trường hợp sự cố ngắn mạch đầu cực
Hải Ninh khi kết nối với lưới điện
3.4.4 Xét trường hợp sự cố ngắn mạch tại than
3.5 Kết luận
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG

LƯỢNG GIĨ, ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH VÀ NHÀ
MÁY ĐIỆN GIĨ HẢI NINH
1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIĨ Ở VIỆT NAM VÀ
TRÊN THẾ GIỚI
1.1.1. Tình hình phát triển năng lượng gió trên Thế giới
Sau thảm họa điện hạt nhân tại nhà máy Fukushima (Nhật Bản) năm 2011 thì
ngành cơng nghiệp điện gió đã được xác định là như một trong những ngành công
nghệ mũi nhọn và chủ lực nhằm thay thế điện hạt nhân. Hình 1.1 thể hiện thống kê của
Hiệp hội Điện gió tồn cầu WWEA (World Wind Energy ssociation) cho những dự án
điện gió được xây dựng trên đất liền và cả những trang trại điện gió trên biển ở trên
tồn thế giới trong khoảng thời gian từ năm 1997 đến 2012.

Hình 1.1: Sự phát triển năng lượng điện gió (đơn vị: GW)
Dựa vào biểu đồ ta thấy công suất đặt của các tuabin gió tăng dần và đến năm
2012 đạt gần 283 GW. Trong những năm từ 2013 đến nay, tốc độ phát triển điện gió
ngày càng mạnh mẽ với những thay đổi đáng kể về cơng nghệ. ính đến cuối năm 2017
tổng cơng suất của tất cả các tuabin gió được lắp đặt trên toàn thế giới đạt xấp xỉ trên
539 GW (Hình 1.2).


5

Hình 1.2: Tổng cơng suất lắp đặt tuabin gió trên tồn thế giới từ 2013 đến 2017
Theo dự đốn của Viện Năng lượng quốc tế IEA (International Energy Agency:
) thì tổng sản lượng điện gió trên tồn thế giới hàng năm sẽ tăng
khoảng 100 GW và đến năm 2020 thì điện gió sẽ có thế đạt khoảng trên 1000 GW
Hình 1.3. Sản lượng này chiếm khoảng 15,6% sản lượng điện toàn cầu và lúc này thủy
điện cũng chiếm khoảng 16 7%. Nghĩa là vào khoảng những năm sau 2020 thì điện gió
hồn tồn có thể thay thế cơng nghiệp thủy điện.

Hình 1.3: Cơng suất điện gió dự đốn trên thế giới đến năm 2020
Tuy nhiên, thực tế thì theo số liệu thống kê sơ bộ do WWEA công bố là có 52,6
GW đã được lắp đặt thêm vào trong năm 2017 nhiều hơn một chút so với năm 2016
khi 51 4 GW được đưa vào sử dụng. Đây là con số lớn thứ ba được lắp đặt trong vòng
một năm sau những năm kỷ lục trong các năm 2015 và 2014. Tuy nhiên, tốc độ tăng
trưởng hàng năm chỉ 10,8% là mức tăng trưởng thấp nhất kể từ khi việc triển khai
cơng nghiệp tuabin gió bắt đầu từ cuối thế kỷ 20 và khơng như dự đốn ban đầu của
IEA.
Tất cả các tuabin gió được lắp đặt vào cuối năm 2017 có thể chiếm hơn 5% nhu
cầu điện tồn cầu. Đối với nhiều nước năng lượng gió đã trở thành một ngành trụ cột


6
trong chiến lược của họ để loại bỏ năng lượng hóa thạch và hạt nhân. Năm 2017 Đan
Mạch đã lập kỷ lục thế giới mới với 43% năng lượng từ gió. Một số lượng ngày càng
tăng của các quốc gia đã đạt đến một đến hai con số năng lượng từ điện gió, bao gồm
Đức, Ireland, Bồ Đào Nha ây Ban Nha hụy Điển hoặc Uruguay.
Thị trường năng lượng gió lớn là Trung Quốc với công suất lắp đặt thêm là 19
GW, thấp hơn một chút so với năm 2016 và tiếp tục vị trí dẫn đầu về năng lượng gió
trên thế giới, với cơng suất gió tích lũy là 188 GW.
Trong số các quốc gia hàng đầu, Mỹ (6,8 GW tăng thêm trong năm 2017 đạt tổng
cộng 89 GW) Đức (6,1 GW tăng thêm trong năm 2017, tổng cộng 56 GW), Ấn Độ
(4,6 GW tăng thêm trong năm 2017, 32,9 GW tổng công suất) ương quốc Anh (3,3
GW tăng thêm trong năm 2017, tổng cộng 17,9 GW), Brazil (2 GW tăng thêm trong
năm 2017, tổng cộng 12,8 GW) và Pháp (1,7 GW tăng thêm trong năm 2017, tổng
cộng 13,8 GW). Hình 1.4 cho thấy các nước dẫn đầu và mức tăng trưởng hằng năm
của các nước hàng đầu và phần còn lại của thế giới trong các năm từ 2013 đến 2017.
[1]
Bảng 1.1: Bảng công suất lắp đặt của các nước trên thế giới từ 2013-2017

1.1.2. Tình hình phát triển năng lượng gió tại Việt Nam
Theo bản đồ gió do ngân hàng thế giới xây dựng từ năm 2001 cho các nước bao
gồm Việt Nam Lào Campuchia hái Lan được lấy số liệu gió từ trạm khí tượng thủy văn
cùng với dữ liệu từ mơ hình MesoMap, tính tốn dự đốn tiềm năng năng lượng gió
Việt Nam ở độ cao 65m và 80m tương ứng với độ cao của tuabin gió nối lưới cỡ lớn và
tuabin gió nhỏ được lắp đặt ở những vùng có lưới điện mini độc lập. Dữ liệu khí tượng
thủy văn do iện khí tượng và Thủy văn quốc gia Việt nam (VNIHM) và Cục


7
Quản lý Hải dương học và khí tượng quốc gia Mỹ (NOOA), từ năm 1994 đã có kết nối
với 24 trạm khí tượng thủy văn ở Việt Nam để thu thập dữ liệu thủy văn. [7]
Nghiên cứu của ngân hàng thế giới chỉ ra rằng Việt Nam là nước có tiềm năng gió
lớn nhất trong 4 nước trong khu vực: hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước
tính là có tốc độ gió trung bình hằng năm lớn hơn 6m/s ở độ cao 65m tương dương với
tổng công suất 512GW. Đặc biệt hơn 8% diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm
năng gió rất tốt.
Bảng 1.2: Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 65m so với mặt đất
Tốc độ gió trung
bình
Diện tích (km2)
Diện tích (%)
Tiềm năng (MW)

Nguồn: TrueWind Solutions, 2000. Bản đồ tài nguyên gió Đơng Nam .
Nghiên cứu của Tập đồn điện lực Việt Nam về Đánh giá tài nguyên gió cho sản
xuất điện là nghiên cứu chính thức đầu tiên về tài nguyên năng lượng gió của Việt
nam. heo đó dữ liệu gió sẽ được đo đạc cho một số điểm lựa chọn (tại các điểm trên
bảng 1.2) sau đó sẽ được ngoại suy thành dữ liệu gió mang tính đại diện khu vực bằng
cách lược bỏ tác động của độ nhám bề mặt, sự che khuất do các vật thể như tòa nhà và

sự ảnh hưởng của địa hình.
Bảng 1.3: Tiềm năng kỹ thuật của năng lượng gió tại Việt Nam
STT
1
2
3

Bộ Cơng hương với sự hỗ trợ của Ngân hàng thế giới Năm 2007 đã tiến hành đo
gió tại 3 diểm góp phần vào xác định tiềm năng gió tại Việt Nam. Chương trình được
tư vấn quốc tế AWS TruePower và GPCo phối hợp với Công ty tư vấn điện 3 (PECC3)
tiến hành trong 2 năm. ết quả đo đạt lần này và các số liệu khác đã được Bộ Công
hương sử dụng để cập nhật atlas gió cho Việt nam đơn vị thực hiện là AWS TruePower
– Tiền thân của TrueWind Solutions – cũng là đơn vị xây dựng atlas cho 4 quốc gia


trong đó có iệt Nam năm 2001. Bản đồ tài nguyên gió và bảng tổng hợp kết quả đánh
giá cho độ cao 80m được thực hiện. [3]


8
Bảng 1.4: Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 80m so với mặt đất
Tốc độ gió
trung bình
Diện tích
(km2)
Diện tích (%)
Tiềm năng
(MW)

Việt Nam có lợi thế rất lớn về gió, với bờ biển dài hơn 3000km và nhiều hải đảo

với vận tốc gió thổi trung bình quanh năm từ 5m/s trở lên. Tuy nhiên, sự phát triển
công nghệ để khai thác điện gió vẫn chưa tương xứng với tiềm năng này. iện nay trên
cả nước có khoảng trên khá nhiều các dự án về điện gió. Các dự án tiêu biểu có thể kể
đến như:
+ Trang trại gió Phú Lạc được xây dựng để tận dụng tốc độ gió trung bình khoảng
6,8 m/s tại Phú Lạc (tỉnh Bình Thuận). Trang trại gió đang hoạt động từ năm 2016 và
có tổng công suất 50 MW, bao gồm 12 chiếc Vestas, tuabin V100 - 2MW. Nhà phát
triển dự án là Công ty Cổ phần Năng lượng gió Thuận Bình. Tổng mức đầu tư ước tính
là 52 triệu USD. Tài trợ dự án được hỗ trợ với khoản vay hỗ trợ phát triển chính thức
do Ngân hàng Phát triển KfW cung cấp.
+ Dự án điện gió Tuy Phong - Bình Thuận: Cơng ty Cổ phần năng lượng tái tạo
Việt Nam (REVN) phát triển với tổng mức đầu tư khoảng 1.450 tỷ đồng và cơng suất
120MW bao gồm 80 tuabin điện gió 1 5MW. Giai đọan 1 đã hoàn thành vào năm 2011
với 20 tuabin hiện đang hoạt động khá tốt.
+ Dự án điện gió Phú Q - Bình Thuận: Tổng cơng ty Điện lực dầu khí Việt

Nam đầu tư với cơng suất 6MW sử dụng tuabin loại 2,0MW.
+ Dự án điện gió Bạc Liêu: Công ty TNHH Xây Dựng – hương mại & Du Lịch
Công Lý phát triển với tổng mức đầu tư khoảng 5.300 tỷ đồng và công suất 99,2MW.
Hiện nay đã hoàn thành giai đoạn 1 của dự án với 10 tuabin gió, cơng suất mỗi tuabin
là 1,6MW. Giai đoạn 2 đã bắt đầu khởi công vào tháng 8/2013 với tổng cộng 52 tuabin
gió.
+ Dự án điện gió Phương Mai: Công ty cổ phần Phong điện Phương Mai đầu tư đã
được chính thức khởi cơng tại Bình Định vào đầu tháng 4 năm 2012. Công suất giai
đoạn 1 là 30MW gồm 12 tuabin điện gió loại 2,5MW, cơng suất giai đoạn 2 là 75MW
và công suất giai đoạn 3 là 100 MW.
+ Dự án điện gió An Phong: Cơng ty Thuận Phong Energy Development JSC đầu
tư với tổng công suất 180MW.
+ Dự án điện gió ướng Hóa 2 – tỉnh Quảng Trị. Cơng ty Tân Hồn Cầu đầu tư với
tổng cơng suất 30 MW gồm 15 tuabin điện gió loại 2 MW đã đi vào hoạt động cuối

năm 2017.


9
Một số dự án điện gió đã được đưa vào hoạt động trong thời gian vừa qua:

Hình 1.4: Các dự án điện gió được phát triển trong thời gian qua [2]
Được đánh giá là một khu vực có nhiều tiềm năng phát triển cơng nghiệp điện gió,
Việt Nam đang đặt một số mục tiêu dài hơi trong ngành kỹ nghệ này. Một số địa
phương có tiềm năng phát triển điện gió như Ninh huận, Bình Thuận, Bạc Liêu Cà
Mau… Sau đây là bản đồ phân bố tiềm năng gió được đo ở chiều cao 100m đồng thời
thể hiện được các địa phương có nhiều tiềm năng trong nước cũng như các dự án đã và
đang tiến hành trong thời gian qua. Có thể thấy rằng các dự án điện gió đang thực hiện
ở Việt Nam chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền Trung và Nam bộ như hình 1.5.
Điện gió là một trong những nguồn năng lượng tái tạo sạch trong tự nhiên và hiện
đang được phát triển mạnh mẽ trên tồn thế giới. Theo thời gian thì điện gió sẽ đủ khả
năng để dần thay thế các nguồn năng lượng truyền thống như hạt nhân, thủy điện,
nhiệt điện… vốn đã tồn tại nhiều bất cập và rủi ro cho môi trường cũng như xã hội.
Tiềm năng về nguồn năng lượng điện gió tại Việt Nam là rất lớn và theo dự báo sẽ
còn tăng trưởng khá mạnh trong thời gian sắp tới.
Tuy nhiên, hiện vẫn còn tồn tại khá nhiều khó khăn cho một dự án điện gió phát
triển thành công. Điều này phụ thuộc rất nhiều vào sự quan tâm, hỗ trợ của Chính phủ
và ý thức của người dân Việt Nam trong việc phát triển nguồn năng lượng bền vững
này.


10

Hình 1.5: Tiềm năng phát triển điện gió tại các địa phương [2]
1.2. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TỈNH QUẢNG BÌNH

1.2.1. Nhu cầu phụ tải khu vực
Theo qui hoạch phát triển điện lực tỉnh Quảng Bình giai đoạn 2016-2025, có xét
đến năm 2035 đã được phệ duyệt, dự báo tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm hàng
năm của tỉnh Quảng Bình là 804,1 triệu kWh, tốc độ tăng trưởng bình quân giai đoạn
2011 - 2015 là 14 3%/năm. heo số liệu thống kê, công suất cực đại (Pmax) tồn tỉnh
đạt 163MW vào mùa khơ (tháng 07/2015).


11
1.2.2. Khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải của lưới điện tỉnh Quảng Bình
Trạm nguồn cung cấp điện: Quảng Bình chưa có trạm 500kV, tỉnh nhận điện từ hệ
thống điện quốc gia thông qua 02 trạm 220k Ba Đồn và Đồng Hới, với tổng dung
lượng 375MVA. Trạm 220k Ba Đồn vừa mới được đóng điện và đưa vào khai thác vận
hành tháng 12/2015, hiện đã hoàn thành việc đấu nối phía ngăn lộ 110kV, giảm tải cho
trạm 220k Đồng Hới. Ngồi ra, tỉnh cịn được hỗ trợ cấp điện từ trạm 220kV Đông à
(2x125M A) thông qua đường dây mạch kép 110k Đông à - Đồng Hới.
Lưới điện: lưới điện tỉnh Quảng Bình gồm lưới điện cao áp 110k
và lưới điện
phân phối trung, hạ áp 35
249 9km đường dây 500k
2.036km đường dây trung áp và 3.358km đường dây hạ áp. Tổng công suất đặt các
máy biến áp 110kV là 300.000kVA và các trạm phân phối hạ áp 35,22/0,4kV là
386.232kVA.
Bảng 1.5: Thống kê lưới điện tỉnh Quảng Bình
STT

Hạng mục

1
2

3

Chiều dài đường dây
Số lượng MBA
ung lượng MBA

1.2.3. Các nguồn cung cấp điện năng tại tỉnh Quảng Bình
Trạm nguồn 220kV:
Trạm 220k Đồng Hới: trạm có quy mơ cơng suất 2x125M A điện áp 220/110/10
5k đặt tại P Đồng Hới. rước tháng 12/2015, cả hai máy biến áp của
trạm sắp đầy tải, mỗi máy đều mang tải Pmax = 82,7MW, hệ số mang tải 68,8%. Sau
khi trạm 220k Ba Đồn vào vận hành, các máy biến áp của trạm mang tải ở mức bình
thường Pmax = 62,7- 64,2 MW, hệ số mang tải 52,8 - 54,1%.
Hiện tại, phía 110kV của trạm gồm 5 ngăn lộ 2 ngăn lộ xuất tuyến cấp điện cho 2
trạm 110kV khu vực phía Nam của tỉnh 2 ngăn lộ xuất tuyến liên lạc cấp điện với
trạm 220k Ba Đồn và 1 ngăn lộ cấp điện riêng cho trạm 110k Đồng Hới.
Trạm 220k Ba Đồn: trạm 220k Ba Đồn có quy mơ cơng suất 125MVA220/110/22k đặt tại thị xã Ba Đồn. Trạm có quy mơ 2 máy, hiện tại đã lắp máy AT2,
vừa được đóng điện và đưa vào khai thác vận hành tháng 12/2015. Trạm chủ yếu cấp
điện cho các phụ tải khu vực phía Bắc của tỉnh, mang tải hiện tại của trạm Pmax =
67,2MW, hệ số mang tải 56,6%. Trạm gồm 6 ngăn lộ 110kV, hiện đã khai thác 05 ngăn
lộ còn 1 ngăn lộ dự phòng.


12
Bảng 1.6: Thống kê mang tải trạm 220kV tỉnh Quảng Bình
STT

Hạng mục

1

Trạm 220k
MBA AT1
MBA AT2

2

Trạm 220k
MBA AT2

Nhận điện từ trạm 220k Đơng
110kV Lệ Thủy của tỉnh Quảng Bình cịn nhận điện từ trạm 220k Đông
Quảng Trị) thông qua đường dây 110k
14MW.
Khả năng nhận điện từ lưới điện Quốc gia:
Đường dây 500kV: Hiện tại, tỉnh Quảng Bình chưa có trạm nguồn 500k
dây truyền tải điện 500kV Bắc - Nam (2 mạch) đi qua địa bàn tỉnh với tổng chiều dài
249,9km. Mạch 1: đường dây 500k
đường dây 500k

STT
I

1

2

Hạng mục
Đường dây 500kV
Đường dây 500kV mạch 1

ũng ng-Đà Nẵng
Đường dây 500kV mạch 2
Đà Nẵng- à

Đường dây 220kV: Các trạm nguồn 220k
220kV, với tổng chiều dài 274 3km (đi trên địa bàn Quảng Bình 181 7km)
Đường dây 220k
– Ba Đồn loại ACSR/Mz/2x400/51 Ba Đồn – Đồng Hới loại dây ACSR/Mz/2x330/43.
Hiện tại đường dây mang tải Imax = 528,2A (33,9%);


Đường dây 220kV Formosa – Ba Đồn: tổng chiều dài 34km, dây dẫn
ACSR/Mz/2x400/51. Hiện tại đường dây mang tải Imax = 177A (11,3%);
Đường dây 220k Ba Đồn – Đồng Hới (hiện mới đóng điện): tổng chiều dài
38,7km, dây dẫn ACSR/Mz/2x330/43. Hiện tại đường dây mang tải Imax = 88A
(12,9%);