Nâng cao khả năng truyền tải điện năng bằng hệ thống hdvc có xét đến sự phát triển của các nguồn năng lƣợng tái tạo trong tƣơng lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VIẾT TRỊ C LRC NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG BẰNG HỆ THỐNG HDVC CỦA CÁC UTCÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN DNG ỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRONG TƢƠNG LAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng, năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VIẾT TRỊ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI BẰNG HỆ THỐNG HDVC CÓ XÉT CĐIỆN NĂNG RĐẾNCSỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC NGUỒNTNĂNG.LLƢỢNG TÁI TẠO TRONGU D ƢƠNG LAI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS DƢƠNG MINH QUÂN Đà Nẵng, năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên u riêng tôi, hướng dẫn TS Dương Minh Quân Các tài liệu, số liệu liên quan công bố trước ngành điện Việt Nam số tổ chức khoa học giới hệ thống lượng tái tạo truyền tải điện chiều HVDC trích dẫn nguồn c ụ thể Kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn C DU T R L Nguyễn Viết Trị C ii NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU HVDC NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO Học viên: Nguyễn Viết Trị Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: K37.KTĐ.KT Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Nhiều nghiên cứu việc nâng cấp hệ thống điện với mục tiêu chất lượng điện giảm tổn hao hệ thống tiến hành ứng dụng vào thực tế Trong đó, truyền tải lượng chiều HVDC ngày trọng nghiên cứu cho việc cung cấp lượng với công suất truyền tải lớn, khoảng cách xa, đặc biệt phù hợp ứng dụng với hệ thống điện có xâm nhập ngày sâu lượng tái tạo Số lượng dự án HVDC (high voltage direct current) toàn cầu dần tăng lên năm gần phản ánh quan tâm mức công nghệ Với quy mô phát triển hệ thống điện Việt Nam, trình nâng cấp hệ thống điện ứng dụng công nghệ vào truyền tải điện dần nóng lên bối cảnh lượng gió mặt trời kết nối vào lưới ngày nhiều hệ thống truyền tải HVAC hi ứng Hơn nữa, khu vực Miền Trung – Tây Nguyên cầu Cệnnay khó có khả đáp Cnốicho Miền Bắc - Nam hệ thống Rlượng điện truyền tải lớn Điều Lđược bảo dưỡng, thay truyền tải lại mang tính chất trọng điểm phải mang làm cho hệ thống lưới truyền tải xuống cấp cần Tmột hệ thống truyền tải HVDC cho lưới điện truyền Umàhệ thống mang lại, tạo sở tham khảo cho dự Đề tài tiến hành ứng dụng mô tải thực tế Từ cho thấy lợi ích án thực tế D APPLICATION OF HIGH-VOLTAGE DIRECT CURRENT (HVDC) TO IMPROVE ENERGY TRANSMISSION EFFICIENCY CONSIDERING THE DEVELOPMENT OF RENEWABLE ENERGY Abstract: Many studies on upgrading the electrical system with the aim of power quality and reducing the loss on the system have been conducted and applied in practice In particular, HVDC transmission system has been increasingly researched for providing power with large transmission power, long-distance, and especially suitable for applications with power systems with increasing penetration of renewable energy The number of HVDC projects in the world have increased in recent years, reflecting the proper interest in this technology With the scale of development of Vietnam electricity system, the process of upgrading the power system, and applying new technologies to power transmission is gradually heating up in the context of wind and solar energy connected to the grid, and HVAC transmission systems are currently difficult to meet Moreover, the Central Region - Central Highlands is a bridge for the North and South of the transmission system, which is even more important and must carry a large amount of power transmission This causes the transmission grid system to be degraded and need maintenance and replacement The project conducts simulation of the HVDC transmission system for an actual transmission grid From there, showing the benefits that this system brings, creating a reference base for real projects Keywords: HVDC; HVAC; Renewable Energy; Transmission; VSC iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH .viii MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu C Ý nghĩa thực tiễn khoa học đề tài C Cấu trúc luận văn R CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNGT.LƢỢNGL TÁI TẠO VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Thực trạng phát U HVDC .4 Dtriển nguồn lượng tái tạo 1.1.1 Tổng quan lượng tái tạo .4 1.1.2 Tình hình phát triển lượng tái tạo năm gần 1.2 Tổng quan lưới điện thông minh ứng dụng hệ thống truyền tải điện chiều HVDC 1.2.1 Lưới điện thông minh - Smart grid .8 1.2.2 Microgrid 1.3 Sơ lược hệ thống truyền tải điện chiều HVDC 10 1.3.1 Định nghĩa hệ thống HVDC 10 1.3.2 Tình hình phát triển HVDC 11 1.3.3 Triển vọng phát triển HVDC 12 1.3.4 Vai trò HVDC phát triển lượng tái tạo 12 1.3.5 Nguyên lý hoạt động HVDC 13 1.3.6 Ứng dụng hệ thống HVDC 14 1.4 Cấu tạo hệ thống HVDC phần tử 15 1.5 Các chuyển đổi hệ thống HVDC .19 1.5.1 LCC 19 1.5.2 VSC 20 1.5.3 So sánh LCC-HVDC VSC-HVDC 20 iv 1.6 Kết luận 21 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BỘ CHUYỂN ĐỔI VSC TRONG HỆ THỐNG HVDC .23 2.1 Ứng dụng chuyển đổi VSC hệ thống HVDC .23 2.2 Các phương pháp chuyển hệ tọa độ 24 2.3 Điều khiển VSC hệ tọa độ dq 25 2.3.1 Cấu trúc hệ thống VSC 25 2.3.2 Chế độ dòng điện điều khiển chế độ điện áp 26 2.3.3 Mơ hình động điều khiển cơng suất 28 2.3.4 Vịng lặp khóa pha .29 2.3.5 Bộ điều khiển công suất tác dụng/phản kháng chế độ điều khiển dòng điện 30 2.3.6 Điều khiển dòng điện VSC 31 2.3.7 Điện áp DC-Bus 2.4 Kết luận CC .33 R .34 LKHU VỰC KON TUM – GIA LAI, LỰA CHỌN KHU VỰC ỨNGUDỤNGT HỆ THỐNG HVDC GIỚI THIỆU CHƢƠNG HIỆN TRẠNG LƢỚI ĐIỆN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG DETAP 35 3.1 Hiện trạng lưới điện khu vực Kon Tum – Gia Lai 35 3.1.1 Hiện trạng lưới điện 35 3.1.2 Quy hoạch dự án lượng tái tạo khu vực lưới điện 38 3.2 Lựa chọn khu vực ứng dụng hệ thống HVDC 39 3.3 Giới thiệu phần mềm mô ETAP .40 3.3.1 Các khả tính tốn phần mềm ETAP 40 3.3.2 Các phần tử 43 3.3.3 Mô HVDC ETAP .50 3.4 Kết luận .52 CHƢƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM XÂY DỰNG MƠ HÌNH LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TÍCH HỢP HỆ THỐNG HVDC 53 4.1 Xây dựng mơ hình hệ thống .53 4.1.1 Xây dựng mơ hình phần ETAP 53 4.1.2 Các trường hợp mô 55 4.2 Kết mô 56 4.2.1 Mô trào lưu công suất chế độ cực đại 56 4.2.2 Mô trào lưu công suất chế độ cực tiểu 61 4.2.3 Tính toán ngắn mạch 67 v 4.3 Phân tích, đánh giá kết 68 4.3.1 Trào lưu công suất .68 4.3.2 Tính tốn ngắn mạch 71 4.4 Kết luận .72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DUT L RCC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ Từ viết tắt / Giải thích nghĩa Thuật ngữ HVDC HVAC SG IEA LCOE PV NLTT DG LCC VSC Truyền tải chiều điện áp cao Truyền tải xoay chiều điện áp cao Lưới điện thơng minh Chi phí gia cơng, lắp dựng giá đỡ dàn pin mặt trời Chi phí bình qn tồn cầu điện khả dụng Pin quang điện Năng lượng tái tạo Nguồn phân tán Bộ biến đổi nguồn dòng Thyristor Bộ biến đổi nguồn áp L DC R C Dòng điện AC PWM T U D PCC C chiều Dòng điện xoay chiều Phương pháp điều rộng xung Điểm kết nối chung 4.5 4.6 Số hiệu 4.7 bảng 3.1 4.1 4.8 4.2 4.3 4.4 4.9 4.10 4.11 4.12 vii Điện áp sử dụng HVDC chế độ cực DANH MỤC CÁC BẢNG T đại Tổn thất công suất điện áp trong chế độ cực đại Tên bảng lướikhi sử dụng HVDC D Công suất truyền tải đường dây sử dụng HVAC Hiện trạng tổn thất dường dây truyền tải tháng 06/2019 Thông số đường dây khu vực lưới điện Kon Tum – Gia Lai Công suất truyền tải đường dây sử dụng HVAC chế độ cực đại Điện áp sử dụng HVAC chế độ cực đại Tổn thất công suất điện áp lưới sử dụng HVAC chế độ cực đại Công suất truyền tải đường dây sử dụng HVDC L R C chế độ cực tiểu U Điện áp sử dụng HVAC chế độ cực tiểu Tổn thất công suất điện áp lưới sử dụng HVAC chế độ cực tiểu Công suất truyền tải đường dây sử dụng HVDC chế độ cực tiểu Điện áp sử dụng HVDC chế độ cực tiểu Tổn thất công suất điện áp lưới không sử dụng HVDC chế độ cực tiểu So sánh tổn thất công suất điện áp rơi chế độ cực đại So sánh tổn thất công suất điện áp rơi chế độ cực tiểu Trang 36 53 57 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 66 69 70 C viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 Tên hình Tình tình phát triển lượng tái tạo năm 2018 Hiện trạng lượng tái tạo giới phân chia theo khu vự c