(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió

(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 (Ký tên ghi rõ họ tên) Trần Quốc Hiếu iii LỜI CẢM TẠ Sau thời gian nghiên cứu, động viên, giúp đỡ hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thị Mi Sa, luận văn với đề tài “Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp lượng mặt trời lượng gió” hồn thành Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến: Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thị Mi Sa tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Phòng quản lý đào tạo sau đại học, thầy giáo, cô giáo Khoa Điện trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh giúp đỡ tác giả suốt trình học tập q trình nghiên cứu đề tài Tồn thể đồng nghiệp, bạn bè, gia đình người thân quan tâm,động viên, giúp đỡ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn iv TĨM TẮT Việc nghiên cứu hệ thống điện có tích hợp lượng mặt trời lượng gió có ý nghĩa quan trọng góp phần khai thác triệt để nguồn lượng tự nhiên to lớn nguồn lượng truyền thống ngày cạn kiệt Bài báo nghiên cứu ổn định hệ thống phát điện tích hợp lượng bao gồm lượng gió lượng mặt trời nối với lưới điện Năng lượng gió sử dụng máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu (PMSG) Từ khóa: Năng lượng gió, lượng mặt trời, máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu, kết hợp, ổn định động ABSTRACT The studied grid connecting photo-voltaic system and wind energy system is very important It crucially contributed to exploit the natural energy when traditional energy is dwinding This thesis studies the stability of an integrated renewable power generation system including wind power and solar power which are connected to a commercial power system The wind power generators are based on the Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) Keywords: Wind power, solar power, PMSG, hybrid, dynamicstability v MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lý chọn đề tài tính cấp thiết đề tài 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Đóng góp điểm luận văn 1.6 Nội dung luận văn CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH VÀ MƠ HÌNH TỐN HỌC .8 CỦA HỆ THỐNG 2.1 Cấu hình hệ thống nghiên cứu 2.2 Mơ hình tốn học hệ thống 2.2.1 Mơ hình pin lượng mặt trời 2.2.1.1 Tổng quan pin mặt trời 2.2.1.2 Đặc tính làm việc pin mặt trời 2.2.1.3 Tấm lượng mặt trời 12 2.2.1.4 Cách ghép nối pin lượng mặt trời 13 2.2.1.5 Hệ quang điện làm việc với lưới 15 2.2.1.6 Các biến đổi hệ PV 16 2.2.1.7 Mơ hình PV nghiên cứu 16 2.2.2 Mơ hình máy phát điện gió 18 2.2.2.1 Tuabin gió 19 2.2.2.2 Máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu 19 2.2.2.3 Bộ chuyển đổi cơng suất máy phát điện lượng gió đồng nam châm vĩnh cửu 20 2.2.3 Mơ hình tốn học hệ thống gồm máy phát đồng kết nối vô lớn dùng nghiên cứu ổn định 21 2.2.3.1.Mơ hình máy đồng có xét đến ảnh hưởng cuộn kích từ cuộn cản 22 2.2.3.2 Mơ hình kích từ PSS 23 2.2.3.3.Phương trình máy phát đồng có xét đến ảnh hưởng cuộn kích từ cuộn cản kích từ 23 CHƯƠNG 3: 28 LÝ THUYẾT VỀ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG 28 3.1 Các khái niệm 28 3.1.1 Hệ thống điện (HTĐ) chế độ HTĐ 28 vi 3.1.1.1 Hệ thống điện (HTĐ) 28 3.1.1.2 Chế độ HTĐ 28 3.1.1.3 Yêu cầu chế độ HTĐ 29 3.1.2 Khái niệm ổn định HTĐ 30 3.1.2.1 Cân công suất 30 3.1.2.2 Khái niệm ổn định HTĐ[17] 32 3.1.3 Phân loại ổn định HTĐ 33 3.1.3.1 Ổn định tĩnh[17] 33 3.1.3.2 Ổn định động 33 3.2 Các tiêu chuẩn đánh giá ổn định tĩnh 34 3.2.1 Tiêu chuẩn lượng[18] 34 3.2.2 Phương pháp dao động bé[18] 36 3.3 Các tiêu chuẩn đánh giá ổn định động 37 3.3.1 Phương pháp diện tích 37 3.3.2 Tiêu chuẩn cân diện tích 43 3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định động 47 CHƯƠNG 4: 49 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ MỘT MÁY 49 KẾT NỐI ĐIỆN MẶT TRỜI VÀ ĐIỆN GIÓ 49 4.1 Đánh giá ổn định tĩnh 49 4.1.1.Xét máy ĐB 555 MVA (2220 MVA), 24 kV, 60 Hz [19] 50 4.1.2.Xét hệ thống PV có công suất 60MW với chuyển đổi DC – AC 50 4.1.3.Xét hệ thống lượng gió cơng suất 60MW 51 4.1.4.Trị riêng hệ thống 52 4.2 Mô miền thời gian 53 4.2.1 Mơ điều kiện gió thay đổi 53 4.2.2 Mô trường hợp ngắn mạch 56 4.2.3 Trường hợp tải thay đổi 59 4.2.4 Trường hợp điện áp hệ thống PV thay đổi 61 4.2.5 Trường hợp ngắn mạch điện áp hệ thống PV thay đổi 63 CHƯƠNG .66 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 66 5.1 Kết luận 66 5.2 Hướng phát triển đề tài 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 67 vii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT PV (Photovoltaics): Điện mặt trời MPP (Maximum Power Point): Điểm công suất cực đại PMSG (Permanent-magnet synchronous generator): Máy phát đồng nam châm vĩnh cữu VSC (Voltage Source Converter): Bộ biến đổi nguồn điện áp PSS (Power System Stabilizer): Thiết bị ổn định hệ thống điện SG (Synchronous generator): Máy phát điện đồng WT (Wind Turbine): Tuabin gió Λ (Eigen Value) : Trị riêng viii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 1.1.Tổng cơng suất lượng mặt trời năm 2014 cộng thêm năm 2015[0]…………………………………………………………….1 Hình 2.1.Cấu hình hệ thống dùng để nghiên cứu………………… Hình 2.2.Đường đặt tính làm việc U – I pin mặt trời ………………… 10 Hình 2.3.Sơ đồ tương đương pin mặt trời……………………………………10 Hình 2.4.Sự phụ thuộc đặc trưng VA pin mặt trời vào cường độ xạ Mặt trời……………………………………………… 11 Hình 2.5.Sự phụ thuộc đường đặc tính pin mặt trời vào nhiệt độ pin……………………………………………………………… 11 Hình 2.6.Đường đặc tính tải đặc tính pin mặt trời……………………12 Hình 2.7.Ghép nối tiếp hai mơđun pin mặt trời (a) đường đặc trưng VA môđun hệ (b) ………………… 13 Hình 2.8.Ghép song song hai mơđun pin mặt trời (a) đường đặc trưng VA môđun hệ (b)…………………… 15 Hình 2.9.Mạch tương đương mảng PV nghiên cứu………………… 17 Hình 2.10.Mạch tương đương dòng dc biến tần dc-ac hệ thống PV ……………………………………………………………… 18 Hình 2.11.Biểu đồ khối điều khiển biến tần dc-to-ac hệ thống PV…… 18 Hình 2.12.Hệ thống máy phát đồng - PMSG…………………………… 19 Hình 2.13.Sơ đồ chuyển đổi công suất với máy phát PMSG …………… 20 Hình 2.14.Hệ gồm máy đồng kết nối với vơ lớn ……… 21 Hình 2.15.Mạch tương đương máy phát đồng bộ…………………………… 22 Hình 2.16.Hệ thống kích từ với PSS ……………………………………… 23 Hình 2.17 Hệ thống kích từ với PSS dạng đơn giản……………………… 23 Hình 3.1.Hệ thống điện đơn giản sơ đồ tương đương…………………… 34 ix Hình 3.2.Miền làm việc ổn định hệ thống điện đơn giản (đậm)……… 35 Hình 3.3.Mơ hình máy phát nối với vô lớn …………… 37 Hình 3.4.Biểu diễn hệ thống mơ hình máy phát cổ điển……………… 37 Hình 3.5.Sơ đồ hệ thống sơ đồ thay ngắn mạch………………… 39 Hình 3.6.Đồ thị đặc tính cơng suất………………………………………… 40 Hình 3.7.Sơ đồ tương đương hệ thống sau cắt ngắn mạch………… 40 Hình 3.8.Mối quan hệ góc – cơng suất……………………………………… 41 Hình 3.9.Đáp ứng thay đổi cơng suất cơ………………………… 42 Hình 3.10.Sự cố ngắn mạch xảy F (a) mạch tương đương (b)…… 45 Hình 3.11.Minh họa tượng ổn định động ………………………………46 Hình 4.1.Cấu hình hệ thống………………………………………………… 49 Hình 4.2.Sơ đồ khối thay đổi tốc độ gió…………………………………… 54 Hình 4.3.Đáp ứng hệ thống …………………………………………… 56 Hình 4.4.Sơ đồ khối ngắn mạch…………………………………………… 57 Hình 4.5.Đáp ứng hệ thống …………………………………………… 59 Hình 4.6.Đáp ứng hệ thống …………………………………………… 61 Hình 4.7.Đáp ứng hệ thống …………………………………………… 63 Hình 4.8.Đáp ứng hệ thống …………………………………………… 64 x DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1.Giá trị trung bình cường độ xạ mặt trời ngày năm số nắng số khu vực khác Việt Nam [2]………… Bảng 1.2.Tiềm gió Việt Nam độ cao 80 m so với bề mặt đất Bảng 2.1.Ý nghĩa ký hiệu dùng phương trình………………… 25 Bảng 4.1.Các thông số sử dụng cho hệ thống PV………………………… 51 Bảng 4.2.Các thông số sử dụng cho hệ thống lượng gió…………… 52 Bảng 4.3 Các giá trị riêng (rad/s) hệ thống ………………………… 53 xi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Lý chọn đề tài tính cấp thiết đề tài Hiện nay, nguồn nhiên liệu hóa thạch than đá, dầu mỏ, khí đốt đáp ứng phần lớn nhu cầu lượng người, nhiên lượng hóa thạch nguồn nguyên liệu không bền vững Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch ngun nhân gây biến đổi khí hậu chí làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người Hơn nữa, nguồn nhiên liệu nói dần cạn kiệt, việc nghiên cứu sử dụng nguồn lượng có khả tái tạo như: lượng gió, lượng mặt trời Về lượng mặt trời, tính từ vĩ tuyến 17 trở vào phía Nam, xạ mặt trời nhiều ổn định suốt thời gian năm, giảm khoảng 20% mùa mưa Số nắng năm miền Bắc vào khoảng 1.500 – 1.700 giờ, miền Trung miền Nam vào khoảng 2.000-2.600 Hình 1.1 Tổng công suất lượng mặt trời năm 2014 công thêm năm 2015[0] Trong năm 2016, 75GW lượng mặt trời bổ sung toàn giới tương đương với việc 31.000 pin lượng mặt trời lắp đặt giờ[1] Việt Nam quốc gia có tiềm đáng kể lượng mặt trời, phía Bắc bình qn có khoảng 1.800 – 2.100 nắng/năm, phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào) bình quân từ 2.000 – 2.600 nắng/năm Như thấy miền Nam quanh năm nắng dồi 1.4505 0.068 1.45 0.066 0.062 1.449 Igrid (pu) 1.4495 II (pu) 0.064 0.06 1.4485 0.058 1.448 0.056 1.4475 0.054 1.447 0.052 10 15 20 t (s) 25 30 35 1.4465 40 j Đáp ứng dòng 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 k Đáp ứng dòng điện lưới DC biến tần 0.42 0.335 0.33 0.4 0.325 0.38 0.315 II V(p.u.) 0.34 0.31 P IRPV (p.u.) 0.32 0.36 0.305 0.32 0.3 0.295 0.3 0.29 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 l Đáp ứng dòng 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 m Đáp ứng dòng DC chỉnh lưu PV DC biến tần PV Hình 4.3 Đáp ứng hệ thống Trong khoảng thời gian tốc độ gió cịn thay đổi ngẫu nhiên mức (13 ± 0.1) (m/s), đáp ứng hệ thống có dao động mức nhỏ Nhưng tố độ gió tăng đột biến từ 13 m/s lên đến 16 m/s ta thấy đáp ứng thay đổi theo Với trường hợp 4.3b, điện áp bus dao động mạnh với biên độ lớn 2.03 pu Công suất tiêu thụ đường dây dao động với biên độ lớn 0.0435 pu hình 4.3c công suất phản kháng đường dây 1.8 pu hình 4.3d Sau tốc độ gió trở trạng thái ngẫu nhiên ban đầu tín hiệu trở trạng thái ổn định cũ 4.2.2 Mô trường hợp ngắn mạch Trường hợp xảy lỗi ngắn mạch pha vô lớn thời điểm t = 2(s) kết thúc thời điểm t = 2.1(s) Đáp ứng hệ thống cho hình 4.5 56 Hình 4.4 Sơ đồ khối ngắn mạch 2.15 0.9 2.1 0.8 2.05 0.6 Vbus (p.u.) Vinf1 (pu) 0.7 0.5 0.4 1.95 1.9 0.3 1.85 0.2 1.8 0.1 1.75 10 t (s) 12 14 16 18 20 a Mô tả ngắn mạch 10 t (s) 12 14 16 18 20 16 18 20 b Đáp ứng điện áp bus 0.35 1.1 0.3 1.05 Qline (p.u.) Pline (p.u.) 0.25 0.2 0.15 0.95 0.1 0.9 0.05 0 10 t (s) 12 14 16 18 20 0.85 10 t (s) 12 14 c Đáp ứng công suất d Đáp ứng công suất tiêu thụ đường dây phản kháng đường dây 57 1.5 0.553 0.552 0.551 0.5 Pgrid(p.u.) Iload(p.u.) 0.55 0.549 0.548 0.547 -0.5 0.546 0.545 -1 0.544 0.543 -1.5 10 t (s) 12 14 16 18 20 e Đáp ứng dòng điện tải 10 t (s) 12 14 16 18 20 f Đáp ứng công suất tiêu thụ 1.6 0.5 1.4 1.2 -0.5 Vinv (pu) Qgrid(p.u.) lưới điện -1 0.8 -1.5 0.6 -2 0.4 -2.5 10 t (s) 12 14 16 18 0.2 20 g Đáp ứng công suất 0.16 0.16 0.14 0.14 0.12 0.12 0.1 0.08 0.06 0.06 10 t (s) 12 12 14 14 16 18 0.04 20 i Đáp ứng dòng 10 t (s) 12 14 16 j Đáp ứng dòng điện DC chỉnh lưu DC biến tần 0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 IR-PV (p.u.) II-PV(p.u.) 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 10 t (s) 12 14 16 16 18 20 0.1 0.08 10 t (s) đầu vào biến tần 0.18 II (pu) IR (pu) phản kháng lưới điện h Đáp ứng điện áp DC 0.18 0.04 18 20 k Đáp ứng dòng 10 t (s) 12 14 l Đáp ứng dòng DC chỉnh lưu PV DC biến tần PV 58 16 18 20 18 20 1.6 1.4 Igrid (pu) 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 10 t (s) 12 14 16 18 20 m Đáp ứng dòng điện lưới thời điểm ngắn mạch Hình 4.5 Đáp ứng hệ thống Trong khoảng thời gian trước xảy ngắn mạch đáp ứng hệ thống hoạt động ổn định Nhưng xảy lỗi ngắn mạch ta thấy đáp ứng thay đổi theo Với trường hợp 4.5b, điện áp bus dao động mạnh với biên độ lớn 2.075 pu Công suất tiêu thụ đường dây dao động với biên độ lớn 0.225 pu hình 4.5c cơng suất phản kháng đường dây 1.05 pu hình 4.5d Sau kết thúc lỗi ngắn mạch tín hiệu trở trạng thái ổn định cũ 4.2.3 Trường hợp tải thay đổi Giả định sau giây, độ lớn tải cục giảm 0.5 (pu) hệ thống thể hình 4.6 Các kết thể hình 4.6 cho thấy có thay đổi tải cục bộ, gây dao động đáng kể cho hệ thống 2.5 IqL (pu) 1.5 0.5 0 10 t (s) 12 14 a Mô tả thay đổi tải 59 16 18 20 0.12 2.2 0.1 1.8 0.08 Pline (p.u.) Vbus (p.u.) 1.6 1.4 0.06 1.2 0.04 0.02 0.8 10 t (s) 12 14 16 18 20 b Đáp ứng điện áp bus 10 t (s) 12 14 16 18 20 c Đáp ứng công suất tiêu thụ đường dây 2.4 1.4 2.2 1.2 1.8 Iload(p.u.) Qline (p.u.) 0.8 0.6 1.6 1.4 1.2 0.4 0.8 0.2 0.6 0 10 t (s) 12 14 16 18 20 0.4 d Đáp ứng công suất 10 t (s) 12 14 16 18 20 e Đáp ứng dòng điện tải 0.12 -0.2 0.1 -0.25 0.08 -0.3 0.06 -0.35 Qgrid(p.u.) Pgrid(p.u.) kháng đường dây 0.04 -0.4 0.02 -0.45 -0.5 -0.02 10 t (s) 12 14 16 18 20 -0.55 f Đáp ứng công suất 10 t (s) 12 14 16 18 20 g Đáp ứng công suất tiêu thụ lưới điện phản kháng lưới điện 1.452 0.1 1.451 0.08 1.45 0.06 1.449 IR (pu) Vinv (pu) 0.04 1.448 1.447 0.02 1.446 -0.02 1.445 -0.04 1.444 1.443 10 t (s) 12 14 16 18 20 -0.06 60 10 t (s) 12 14 16 18 20 h Đáp ứng điện áp i Đáp ứng dòng điện DC đầu vào biến tần DC chỉnh lưu 0.1 1.452 0.08 1.451 1.45 0.06 1.449 Igrid (pu) II (pu) 0.04 0.02 1.448 1.447 1.446 -0.02 1.445 -0.04 -0.06 1.444 10 t (s) 12 14 16 18 1.443 20 j Đáp ứng dòng điện 10 t (s) 12 14 16 18 20 k Đáp ứng dòng điện lưới DC biến tần Hình 4.6 Đáp ứng hệ thống Trong khoảng thời gian trước thay đổi tải đáp ứng hệ thống hoạt động ổn định Khi xảy lỗi ngắn mạch ta thấy đáp ứng thay đổi theo Với trường hợp 4.6b, điện áp bus dao động mạnh với biên độ lớn 2.2 pu Công suất tiêu thụ đường dây dao động với biên độ lớn 0.12 pu hình 4.6c cơng suất phản kháng đường dây 1.3 pu hình 4.6d Sau kết thúc lỗi ngắn mạch tín hiệu trở trạng thái ổn định cũ 4.2.4 Trường hợp điện áp hệ thống PV thay đổi Trong phần trình bày phản ứng động hệ thống điện áp hệ thống PV thay đổi, tốc độ gió ổn định 13m/s Sự thay đổi điện áp PV mơ tả hình 4.7a Tại thời điểm t = 10s điện áp hệ thống PV tăng đột biến 14 13.8 6.5 13.6 13.4 5.5 13.2 Vo (pu) WIND (m/s) xóa t = 10.5s 13 4.5 12.8 12.6 3.5 12.4 12.2 2.5 12 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 a Mô tả tốc độ gió khơng đổi 10 15 20 t (s) 25 b Mô tả điện áp PV thay đổi 61 30 35 40 1.918 0.0405 1.9175 0.04 1.917 0.0395 Pline (p.u.) Vbus (p.u.) 1.9165 1.916 1.9155 0.039 0.0385 1.915 0.038 1.9145 0.0375 1.914 1.9135 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 c Đáp ứng điện áp bus 0.037 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 35 40 d Đáp ứng công suất tiêu thụ đường dây 1.02 1.48 1.018 1.475 1.016 Igrid (pu) Qline (p.u.) 1.47 1.014 1.012 1.01 1.46 1.455 1.008 1.006 1.465 1.45 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 1.445 e Đáp ứng công suất phản kháng 10 15 20 t (s) 25 30 f Đáp ứng dòng điện lưới đường dây -0.51 0.071 0.07 -0.515 0.069 -0.52 Qgrid(p.u.) Pgrid(p.u.) 0.068 0.067 0.066 -0.525 0.065 -0.53 0.064 0.063 10 15 20 t (s) 25 30 35 40 g Đáp ứng công suất tiêu thụ lưới -0.535 10 15 20 t (s) 25 30 h Đáp ứng công suất phản kháng lưới 62 35 40 0.0575 0.057 0.057 0.0565 0.0565 II (pu) IR (pu) 0.0575 0.056 0.056 0.0555 0.0555 0.055 0.055 0.0545 10 15 20 t (s) 25 30 35 0.0545 40 10 i Đáp ứng dòng 15 20 t (s) 25 30 35 40 j Đáp ứng dòng DC chỉnh lưu PV DC biến tần PV Hình 4.7 Đáp ứng hệ thống Trong khoảng thời gian trước điện áp PV thay đổi đáp ứng hệ thống hoạt động ổn định Khi điện áp PV thay đổi mạnh thời điểm t = 10(s) ta thấy đáp ứng thay đổi theo Khi điện áp PV trở mức ổn định ban đầu tín hiệu trở trạng thái ổn định cũ 4.2.5 Trường hợp ngắn mạch điện áp hệ thống PV thay đổi Trong phần trình bày phản ứng động hệ thống xảy ngắn mạch điện áp hệ thống PV thay đổi, tốc độ gió ổn định 13m/s Sự thay đổi điện áp PV mơ tả hình 4.8 Tại thời điểm t = 10s điện áp hệ thống PV tăng đột biến xóa t = 10.5s Tại thời điểm t = 2(s) xảy ngắn mạch pha kết thúc thời điểm t = 2.1(s) 1.6 6.5 1.4 1.2 5.5 Vinv (pu) Vo (pu) 4.5 3.5 0.8 0.6 0.4 2.5 2 10 t (s) 12 14 16 18 20 0.2 a Mô tả điện áp PV thay đổi 10 t (s) b Mô tả ngắn mạch 63 12 14 16 18 20 0.35 2.15 2.1 0.3 2.05 0.25 0.2 Pline (p.u.) Vbus (p.u.) 1.95 0.15 1.9 0.1 1.85 0.05 1.8 1.75 0 10 t (s) 12 14 16 18 20 c Đáp ứng điện áp bus 10 t (s) 12 14 16 18 20 d Đáp ứng công suất tiêu thụ đường dây 1.6 1.1 1.4 1.05 Igrid (pu) Qline (p.u.) 1.2 0.95 0.8 0.6 0.9 0.4 0.85 10 t (s) 12 14 16 18 0.2 20 d Đáp ứng công suất 10 t (s) 12 14 16 18 20 16 18 20 d Đáp ứng dòng điện lưới phản kháng đường dây 0.18 0.18 0.16 0.16 0.14 0.12 0.12 IR (pu) II (pu) 0.14 0.1 0.1 0.08 0.08 0.06 0.06 0.04 10 t (s) 12 14 16 18 20 0.04 i Đáp ứng dòng 10 t (s) 12 14 j Đáp ứng dòng DC chỉnh lưu PV DC biến tần PV Hình 4.8 Đáp ứng hệ thống Trong khoảng thời gian trước điện áp PV thay đổi xảy ngắn mạch đáp ứng hệ thống hoạt động ổn định Khi xảy ngắn mạch t = 2(s) đáp ứng dao động với biên độ lớn Sau thời gian xảy ngắn mạch đáp ứng hệ thống dần ổn định Đến thời điểm t = 10(s) điện áp PV thay đổi đáp ứng hệ thống lại dao động với biên độ nhỏ so với thời điểm xảy ngắn mạch 64 Sau thời gian xảy lỗi ngắn mạch điện áp PV ổn định tín hiệu trở trạng thái ổn định ban đầu 65 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Luận văn đánh giá ổn định hệ thống gồm máy phát vô lớn tích hợp với hệ thống điện gió điện lượng mặt trời hịa lưới Trong đề tài phân tícn rõ phương trình tốn học máy phát điện đồng hệ thống điện gió hệ thống điện mặt trời, từ đánh giá ổn định tĩnh ổn định động Trong đánh giá ổn định tĩnh đề tài xuất giá trị riêng, đánh giá ỗn định động đề tài xuất đáp ứng hệ thống hệ thống hệ thống bị cố như: ngắn mạch ba pha, thay đổi tải thay đổi tốc độ gió Từ kết ổn định tĩnh ổn định động chứng minh hệ thống điện có tích hợp lượng điện gió lượng lượng điện mặt trời có khả ổn định sau cố xét 5.2 Hướng phát triển đề tài Các hướng nghiên cứu sau tiếp tục thực tương lai luận văn này: - Đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp lượng mặt trời lượng gió sử dụng thêm thiết bị FACTS UPFC, GUPFC, SSSC, STATCOM - So sánh ổn định hệ thống hai trường hợp: không sử dụng thiết bị FACTS có sử dụng thiết bị FACTS 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [0] REN21, Renewables 2014, Global Status Report, December 2016 [1] RENEWABLES 2017 GLOBAL STATUS REPORT [2]Tiem-nang-thuc-trang-ung-dung-cong-nghe-dien-mat-troi-tai-cac-tinh-tay-bac Internet: http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-taitao/nang-luong-tai-tao/tiem-nang-thuc-trang-ung-dung-cong-nghe-dien-mat-troi-taicac-tinh-tay-bac [3] GIZ/MoIT (2011) Information on wind energy in Vietnam Prepared by Khanh NQ Website: www.windenergy.org.vn [4] Vietnam Ministry of Industry and Trade (2010) Wind resource atlas of Viet Nam Sponsored by World Bank Prepared by AWS Truepower 463 New Karner Road, Albany, New York 12205 [5].K Wang, F Ciucu, C Lin and S H Low, “A stochastic power network calculus for integrating renewable energy sources into the power grid,” IEEE Trans Elected Areas In Communications, vol 30, no 6, pp 1037-1047, Jul 2012 [6].S Bae and A Kwasinski, “Dynamic modeling and operation strategy for a microgrid with wind and photovoltaic resources,” IEEE Trans Smart Grid, vol PP, no 99, 2012 [7].T Hirose and H Matsuo, “Standalone hybrid wind-solar power generation system applying dump power control without dump load,” IEEE Trans Industrial Electronics, vol 59, no 2, pp 988-997, Feb 2012 [8].H Ghoddami, M B Delghavi, and A Yazdani, “An integrated windphotovoltaic- battery system with reduced power-electronic interface and fast control for grid-tied and off-grid applications,” Renewable Energy, vol 45, pp 128137, Sept 2012 67 [9].H Lund, “Large-scale integration of optimal combinations of PV, wind and wave power into the electricity supply,” Renewable Energy, 2006, vol 31, no 4, pp 503- 515, Apr 2006 [10].D A Halamay, T K A Brekken, A Simmons, and S.McArthur, “Reserve requirement impacts of large-scale integration of wind, solar, and ocean wave power generation,”IEEE Trans.Sustainable Energy, vol 2, no 3, pp 321-328, Jul 2011 [11] Hồng Dương Hùng, Mai Vinh Hịa, Đồn Ngọc Hùng Anh, “Nghiên cứu hệ thống tích trữ lượng nhiệt mặt trời”, Tạp Chí Khoa Học Và Cơng Nghệ, Đại Học Đà Nẵng - Số 1(36) 2010 [12] Tạ Văn Đa, "Đánh giá tài nguyên khả năng khai thác năn g lượng gió lãnh thổ Việt Nam", Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ Hà Nội, 10-2006 [13] Phan Mỹ Tiên, “Phân bố tiềm năng năng lượng gió lãnh thổ Việt Nam”, Luận án PTS Khoa học Địa lý - Địa chất Hà Nội, 1994 [14] C P Steinmetz, “Power control and stability of electric generating stations,” Trans AIEE, vol 39, no 2, pp 1215-1287, Jul 1920 [15] G S Vassell, “Northeast blackout of 1965,” IEEE Power Engineering Review, vol 11, no 1, pp 4-8, Jan 1991 [16] P Kundur, J Paserba, V Ajjarapu, G Andersson, A Bose, C Canizares, N Hatziargyiou, D Hill, A Stankovic, C Taylor, T Cutsem, and V Vittal, “Definition and classification of power system stability,” IEEE Trans PowerSystems, vol 19, no 2, pp 1387-1401, May 2004 [17] Nguyễn Minh Cường, Bài giảng Ổn định hệ thống điện, Bộ môn Hệ thống điện, trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, 2005 68 [18] Nguyễn Hoàng Việt, Ngắn mạch ổn định hệ thống điện, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2005 [19] P Kundur, Power System Stability and Control, McGraw – Hill, 1994 69 ... lượng gió lượng mặt trời u cầu đánh giá ổn định hệ thống điện tích hợp lượng mặt trời lượng gió vô cần thiết Sự ổn định hệ thống điện xem vấn đề quan trọng vận hành an toàn hệ thống điện từ năm... Điều khiển ổn định hệ thống điện nhiệm vụ quan trọng vận hành hệ thống điện [16] Từ yêu cầu nêu trên, luận văn đề xuất đánh giá ổn định hệ thống điện có tích hợp lượng mặt trời lượng gió có cơng... phát điện nối với vô lớn có tích hợp lượng gió lượng mặt trời 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống điện gồm máy phát điện nối với vơ lớn - Hệ thống điện gió - Hệ thống điện mặt trời - Hệ thống điện