Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng hài từ nguồn điện mặt trời mái nhà đến lưới điện phân phối tập trung vào việc đề xuất giải phương pháp xây dựng lại lưới điện trung và hạ thế sao cho gần nhất với lưới thực trên phần mềm PSS Sincal của hãng Siemens PTI, từ đó tiến hành mô phỏng, phân tích sóng hài ứng với các kịch bản vận hành khác nhau của điện mặt trời mái nhà và của phụ tải để đánh giá ảnh hưởng của sóng hài do điện mặt trời mái nhà gây ra cho lưới điện. Mời các bạn cùng tham khảo!
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Sóng Hài Từ Nguồn Điện Mặt Trời Mái Nhà Đến Lưới Điện Phân Phối Nguyễn Kim Ánh, Lê Đình Dương, Nguyễn Quang Linh, Võ Văn Thịnh, Đỗ Hoàng Đức Khoa Điện, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Email: nkanh@dut.udn.vn, ldduong@dut.udn.vn, quanglinhnguyen2@gmail.com, toxt2018@gmail.com, ducdo.02022000@gmail.com tối đa điều kiện vận hành định mức Ví dụ biến tần SG110CX hãng SUNGROW thiết kế giá trị giới hạn méo tối đa nhỏ 3% [4] Tuy nhiên, lúc biến tần hoạt động giá trị định mức, việc phụ thuộc vào lượng xạ mặt trời ảnh hưởng nhiều đến giá trị giới hạn mà chưa có hướng giải Abstract - Hiện nay, bên cạnh nhà máy điện mặt trời công suất lớn đấu nối vào lưới điện trung cao áp, hệ thống điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN) kết nối với lưới điện hạ áp phát triển mạnh mẽ Bản chất hệ thống điện mặt trời tạo việc kết nối chuỗi quang điện PV Việc kết nối giúp tạo nguồn điện chiều (DC) với dải điện áp công suất biến thiên dải rộng Nhưng để phù hợp với phụ tải dân dụng cơng nghiệp nguồn điện DC cần phải biến đổi sang nguồn điện xoay chiều AC thông qua nghịch lưu (Inverter) tần số 50 Hz dạng pha ba pha với công suất thay đổi từ vài kW đến 110 kW Hơn nữa, để hệ thống làm việc, chúng cần phải nối lưới Những hệ thống mang lại nhiều hiệu quả, giúp giải nhiều vấn đề kinh tế, xã hội môi trường Tuy nhiên, hệ thống mang lại số vấn đề quản lý vận hành lưới điện, đặc biệt vấn đề sóng hài Bài báo tập trung vào việc đề xuất giải phương pháp xây dựng lại lưới điện trung hạ cho gần với lưới thực phần mềm PSS Sincal hãng Siemens PTI, từ tiến hành mơ phỏng, phân tích sóng hài ứng với kịch vận hành khác ĐMTMN phụ tải để đánh giá ảnh hưởng sóng hài ĐMTMN gây cho lưới điện Để hạn chế tác hại đồng thời vận hành tốt lưới điện có tích hợp nguồn ĐMTMN, đơn vị quản lý vận hành cần có cơng cụ (giải pháp) để xác định mức độ (định lượng dạng %) sóng hài dịng điện, sóng hài điện áp bậc cao tùy theo công suất phát nguồn ĐMTMN đến thông số điện lưới lân cận điểm đấu nối [5, 6, 7, 8] Một số báo trước tập trung nghiên cứu mức độ thâm nhập nhà máy lượng mặt trời nối lưới truyền tải, ảnh hưởng thời tiết hệ thống lượng mặt trời, phương pháp điều khiển biến tần [9, 10, 11] Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn lưới điện thực tế có tích hợp nguồn ĐMTMN phía trung áp hạ áp, phụ tải không cân xây dựng lưới điện gần giống với lưới thực phần mềm PSS Sincal Từ mơ phỏng, tính tốn sóng hài với kịch vận hành phụ tải ĐMTMN Kết việc nghiên cứu dựa thơng số lưới thực tế nên quy trình xây dựng lưới áp dụng với lưới quy mơ lớn Keywords – Sóng hài, THDu, THDi, điện mặt trời, cộng hưởng tần số, chất lượng điện I GIỚI THIỆU Việc nối lưới nguồn lượng tái tạo (NLTT) điện mặt trời, điện gió tăng trưởng mạnh mẽ quốc gia giới, có Việt Nam nhờ ưu điểm vượt trội Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu lớn chúng thân thiện với môi trường nguồn lượng truyền thống dầu mỏ, than khơng phát khí thải hiệu ứng nhà kính Năm 2019, phủ Việt Nam ban hành sách giá FIT (Feed-in-Tariffs) để khuyến khích đơn vị dân cư thương mại tham gia vào chiến dịch phát triển điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN) Phần lại báo tổ chức sau: Phần II giới thiệu tiêu chuẩn đánh giá sóng hài lý thuyết cộng hưởng tần số Nghiên cứu thực nghiệm mô tả Phần III Phần IV đưa kết phân tích sóng hài đáp ứng tần số Cuối kết luận rút Phần V II CƠ SỞ LÝ THUYẾT A Tiêu chuẩn đánh giá sóng hài Tiêu chuẩn IEEE Std 519 quy định tiêu chuẩn triệt tiêu sóng hài (méo điện áp dòng điện) sinh chuyển đổi công suất tĩnh tải phi tuyến Thơng qua tiêu chuẩn IEEE Std 519, có hai tham số phản ảnh mức độ thâm nhập sóng hài tổng biến dạng sóng hài (THD) tổng biến dạng nhu cầu (TDD) Để kết nối với lưới, hệ thống ĐMTMN cần có thiết bị biến tần (Inverter) Đây thiết bị bán dẫn sử dụng để chuyển đổi dòng điện từ DC sang AC, chúng cho phép điều khiển linh hoạt biên độ tần số đầu AC Tuy nhiên trình chuyển đổi đưa sóng hài khơng mong muốn thâm nhập vào hệ thống điện [1] Điện áp dòng điện hài mức gây tổn thất lõi máy biến áp máy phát điện, làm tăng tổn thất đường dây truyền tải, gây nhiệt ảnh hưởng đến vòng đời thiết bị điện [2, 3] Hầu hết biến tần sản xuất với giá trị giới hạn méo ISBN 978-604-80-7468-5 Tổng biến dạng sóng hài (THD) tỷ lệ giá trị hiệu dụng thành phần sóng hài với giá trị hiệu dụng thành phần tính theo cơng thức (1) 347 Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) = Nếu mô hình hố trở kháng hệ thống hàm tần số Z g ( f ) = R+jX, ta xác định ảnh hưởng sóng hài tải phi tuyến tạo biến dạng sóng hài điện áp Trở kháng hệ thống, tụ điện hệ thống số lượng tải trở ba đại lượng ảnh hưởng đến đặc tính đáp ứng hệ thống (1) × 100% Trong đó: Vi giá trị hiệu dụng thành phần sóng hài bậc i N bậc cao sóng hài cần đánh giá; V1 giá trị hiệu dụng thành phần (tần số 50 Hz) Các phần tử hệ thống điện phân phối chủ yếu điện cảm Nếu mạng điện có tụ điện làm nhiệm vụ điều chỉnh hệ số công suất, lọc sóng hài điều chỉnh điện áp nút kết hợp điện cảm (L) điện dung (C) gây nên tượng cộng hưởng nối tiếp (L C mắc nối tiếp) cộng hưởng song song (L C mắc song song) Cộng hưởng song song phổ biến tụ điện hoạt động song song với điện kháng hệ thống, vấn đề quan trọng tần số cộng hưởng gần tần số nguồn sóng hài tạo Cộng hưởng nối tiếp dẫn đến lượng dịng sóng hài khơng mong muốn chạy qua phần tử định Dòng điện hài mức làm cho bảo vệ rơ le tác động sai, cầu chì bị cháy phát nóng dây cáp Cộng hưởng song song tạo điện áp hài mức phần tử hệ thống Thông thường, điều gây hỏng tụ điện cách điện [12, 13] Tổng biến dạng nhu cầu (TDD) có mối quan hệ tương tự THD, thay biểu thị hàm lượng sóng hài dịng điện thực tế thời điểm đo TDD biểu thị lượng sóng hài dịng tải tối đa khoảng thời gian đáng kể (trung bình 15 30 phút), tính theo cơng thức (2) = (2) × 100% Trong đó: Ii dịng điện hài bậc i N bậc cao sóng hài cần đánh giá; IL dịng điện nhu cầu cực đại điểm nối chung PCC Bảng Bảng trình bày giới hạn quy định cấp trung hạ áp theo tiêu chuẩn IEEE Std 519 Bảng Giới hạn sóng hài điện áp, IEEE Std 519 Cộng hưởng tần số xảy cảm kháng với dung kháng tần số cộng hưởng Tần số cộng hưởng biểu diễn công thức (3) Giới hạn méo điện áp hài theo phần trăm điện áp định mức (%) Điện áp điểm PCC, V (kV) Méo điện áp cho sóng hài (%) Méo điện áp tổng THD (%) V ≤ 1.0 kV 5.0 8.0 kV < V ≤ 69 kV 3.0 5.0 fr Do biến tần ĐMTMN thuộc thiết bị phát điện, giới hạn TDD xét từ tỉ lệ ISC/IL