Nghiên cứu khả năng huy động nguồn năng lượng tái tạo cho hệ thống điện miền nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  HUỲNH NGỌC NHIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HUY ĐỘNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM A STUDY OF THE POSSIBILITY OF MOBILIZING RENEWABLE ENERGY SOURCES FOR THE SOUTHERN POWER SYSTEM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mả số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Phạm Đình Anh Khơi Cán chấm nhận xét 1: TS Trần Hoàng Lĩnh Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Trương Việt Anh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 15 tháng 07 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch hội đồng: PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Ủy viên phản biện 1: TS Trần Hồng Lĩnh Ủy viên phản biện 2: PGS.TS Trương Việt Anh Ủy viên: TS Nguyễn Hữu Vinh Thư ký: TS Nguyễn Ngọc Phúc Diễm Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ I ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Huỳnh Ngọc Nhiên MSHV: 1970529 Ngày, tháng, năm sinh: 11/01/1997 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 8520201 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HUY ĐỘNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM (A STUDY OF THE POSSIBILITY OF MOBILIZING RENEWABLE ENERGY SOURCES FOR THE SOUTHERN POWER SYSTEM) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu huy động nguồn lượng tái tạo cho hệ thống điện 220kV miền Nam dựa điều kiện ổn định độ - Nghiên cứu huy động nguồn lượng tái tạo cho hệ thống điện 220kV miền Nam dựa điều kiện ổn định điện áp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/02/2022 IV NGÀY HOÀN THIỆN NHIỆM VỤ: 12/06/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Phạm Đình Anh Khơi Tp HCM, ngày… tháng năm 2023 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS TS Phạm Đình Anh Khơi CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO TS Nguyễn Nhật Nam TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ I LỜI CÁM ƠN Kiến thức rộng lớn muôn màu muôn vẻ, nắm bắt kiến thức làm chủ cơng nghệ hành trình gian khổ vất vả Trên đường thành cơng khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp Trong suốt trình học tập trường Đại học Bách Khoa TP.HCM em nhận giúp đỡ tận tình thầy giáo, điều thật đáng quý trân trọng Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, đặc biệt thầy cô môn Hệ thống điện, khoa Điện – Điện tử truyền đạt cho em kiến thức bổ tích, giúp em khắc phục nhiều thiếu sót q trình học tập, nghiên cứu làm việc Đặc biệt, em xin gửi đến PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn lời cảm ơn sâu sắc Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thành viên Trung Tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Miền Nam – Trung Tâm Hệ Thống Điện Quốc Gia không ngừng hỗ trợ, tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, anh chị bạn giúp đỡ, sát cánh trình làm luận văn quãng thời gian tươi đẹp ghế nhà trường Sau cùng, em xin kính chúc q thầy thật dồi sức khỏe, tràn đầy vui tươi để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau TP.HCM, ngày 12 tháng 06 năm 2023 Học viên thực Huỳnh Ngọc Nhiên II TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong năm gần nguồn lượng tái tạo (NLTT) phát triển nhanh chóng nước Việt Nam Đối với công tác điều độ hệ thống điện, việc vận hành có nguồn NLTT hệ thống điện truyền tải tốn khó, đến triển khai nghiên cứu công ty điện lực trường đại học Để góp phần thực hóa nghiên cứu liên quan, Luận văn tiến hành nghiên cứu khả huy động nguồn NLTT vào hệ thống điện 220kV miền Nam dựa phân tích điều kiện ổn định q độ Theo đó, Luận văn xây dựng mơ hình thiết bị tham số tính tốn ổn định q độ phần mềm PSS/E thực mô kịch huy động nguồn NLTT vào lưới điện 200 kV miền Nam theo điều kiện ổn định độ dựa mơ hình lưới điện hữu Kế tiếp, Luận văn tiến hành phân tích khả huy động nguồn NLTT cho lưới điện 220 kV miền Nam dựa điều kiện ổn định điện áp, tức thơng qua phân tích điểm sụp đổ điện áp giới hạn công suất truyền tải Công cụ thực nghiên cứu dựa giải pháp mô sử dụng phần mềm PSS/E cho mơ hình lưới điện hữu Cuối cùng, Luận văn phân tích, đánh giá tổng thể khả huy động nguồn NLTT vào hệ thống điện 220kV miền Nam dựa nghiên cứu triển khai, đề xuất giải pháp góp phần cải thiện vận hành ổn định cho hệ thống điện 220 kV miền Nam có thêm nguồn NLTT nhằm hỗ trợ công tác vận hành, điều độ hệ thống điện bối cảnh III ABSTRACT In recent years, renewable energy sources (RE) have been developing very rapidly in other countries and in Vietnam For the dispatching of the power system, the operation when there is a renewable energy source in the transmission power system is a difficult problem, which is still being researched by power companies and universities so far In order to contribute to the realization of related studies, the thesis will conduct research on the possibilities of mobilizing renewable energy sources into the Southern 220kV power system based on the analysis of transient stability conditions Accordingly, the thesis will build equipment models and a set of parameters for calculating transient stability in PSS/E software and simulate scenarios for mobilizing RE sources into the Southern 200kV power grid according to the following conditions: transient stabilization conditions based on the existing grid model Next, the thesis will also analyze the possibilities of mobilizing renewable energy sources for the Southern 220 kV power grid based on voltage stability conditions, through analysis of voltage collapse points and capacity limits transmission The research tool is also based on a simulation solution using PSS/E software for the existing grid model Finally, the thesis will analyze and evaluate the overall possibilities of mobilizing renewable energy sources into the Southern 220kV power system based on the research and implementation and propose solutions to contribute to improving the stable operation of the project Power system 220kV in the South when there is more renewable energy source to support the operation and dispatching of the power system in the current context IV LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Huỳnh Ngọc Nhiên, xin cam đoan luận văn thạc sĩ đề tài “Nghiên Cứu Khả Năng Huy Động Nguồn Năng Lượng Tái Tạo Cho Hệ Thống Điện Miền Nam” cơng trình nghiên cứu thân tơi, hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Đình Anh Khơi Các số liệu, kết mô luận văn trung thực Tơi cam đoan khơng chép cơng trình khoa học người khác, tham khảo có trích dẫn rõ ràng TP.HCM, ngày 12 tháng 06 năm 2023 Người cam đoan Huỳnh Ngọc Nhiên V MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ I LỜI CÁM ƠN II TÓM TẮT LUẬN VĂN III ABSTRACT IV LỜI CAM ĐOAN V MỤC LỤC VI DANH MỤC BẢNG X DANH MỤC HÌNH XII CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN XV LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN 1.3 TẦM QUAN TRỌNG CỦA LUẬN VĂN 1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 TÍNH MỚI CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 2.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 2.1.1 Nguồn điện truyền thống NLTT 2.1.2 Lưới điện 2.1.3 Về phụ tải 2.1.4 Phân tích đánh giá 10 2.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TỐN 11 2.2.1 Đặt vấn đề 11 2.2.2 Phần mềm PSSE 12 2.2.3 Phân tích lựa chọn chương trình tính tốn 13 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HUY ĐỘNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV MIỀN NAM DỰA TRÊN ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ 15 VI 3.1 TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ CHO HTĐ MIỀN NAM 15 3.1.1 Các mơ hình phần tử động hệ thống điện 15 3.1.2 Khảo sát lưới điện miền Nam 15 3.1.3 Ảnh hưởng nguồn NLTT hữu lên tính ổn định lưới điện miền Nam 19 a) Huy động 36% công suất nguồn lượng tái tạo 21 b) Huy động 41% công suất nguồn lượng tái tạo 22 c) Huy động 42% công suất nguồn lượng tái tạo 23 3.1.4 Mức huy động lượng tái tạo tối đa dựa điều kiện ổn định động xét đến tiêu chí N-0 26 3.1.5 Từ mức huy động lượng tái tạo tối đa xét cố nguồn lượng tái tạo dẫn đến ổn định hệ thống điện 28 3.1.6 Giải pháp thay đổi nút cân đến gần nguồn NLTT bị cố 33 3.2 CÁC GIẢI PHÁP 35 3.2.1 Giải pháp thiết kế 36 3.2.2 Giải pháp vận hành 36 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HUY ĐỘNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO LƯỚI ĐIỆN 220KV MIỀN NAM DỰA TRÊN ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 38 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 38 4.2 LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ TÍNH TỐN HỆ THỐNG ĐIỆN 38 4.2.1 Khảo sát điện áp nút chế độ làm việc bình thường 39 a Điện áp nút chế độ phụ tải cực đại 39 b Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu 42 4.2.2 Khảo sát điện áp nút chế độ cố 45 a Điện áp số nút khu vực cố đường dây 500kV 45 b Điện áp số nút khu vực cố máy MBA 500kV 46 c Điện áp số nút khu vực cố máy MBA 500kV đường dây 500kV 46 VII d Điện áp số nút khu vực cố đường dây 220kV 47 e Điện áp số nút khu vực cố MBA 220kV 48 f Điện áp số nút khu vực cố MBA 220kV ĐZ 220kV 49 4.3 KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH P-V ĐỂ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 50 4.3.1 Khảo sát đặc tính P-V nút để xác định giới hạn truyền tải trường hợp vận hành bình thường 50 4.3.2 Khảo sát đặc tính P-V để xác định giới hạn truyền tải trường hợp vận hành cố 53 a) Sự cố đường dây 500kV Cầu Bông – ĐăkNông 53 b) Sự cố đường dây 500kV Di linh – Tân Định 54 c) Sự cố MBA 500kV Phú Lâm 55 d) Sự cố MBA 500kV Nhà Bè 56 e) Sự cố máy biến áp 500kV Sông Mây đường dây 500kV Sông Mây – Tân Định 57 f) Sự cố đường dây 220kV Thốt Nốt – Long Xuyên 58 g) Sự cố máy biến áp 220kV Tân Định 59 h) Sự cố máy biến áp 220kV Sông Mây 60 i) Sự cố MBA 220kV Đức Hòa đường dây 220kV Cầu Bơng 500kV – Đức Hịa 61 4.4 KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH Q-V ĐỂ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CỦA HTĐ MIỀN NAM 62 4.4.1 Độ dự trữ công suất phản kháng nút 220kV 63 4.4.2 Đường đặc tính Q-V nút khảo sát 64 4.5 KẾT LUẬN 70 4.6 KHẢ NĂNG HUY ĐỘNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM DỰA TRÊN ĐIỀU KIỆN ỒN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 71 4.6.1 Tổng quan 71 4.6.2 Huy đồng 62% nguồn NLTT HTĐ miền Nam 74 VIII CONs Giá trị J+6 J+7 J+8 J+9 999 J+10 -999 J+11 J+12 J+13 0.436 J+14 -0.436 J+15 0.1 J+16 0.05 J+17 0.25 J+18 J+19 J+20 999 Mô tả Rc, Line drop compensation resistance (pu) (Rc, Điện trở bù đường dây (pu)) Xc, Line drop compensation reactance (pu) (Xc, Cảm kháng bù đường dây (pu)) Kc, Reactive current compensation gain (pu) (Kc, Độ lợi bù dòng điện phản kháng (pu)) emax, upper limit on deadband output (pu) emax, giới hạn đầu vùng chết (pu) emin, lower limit on deadband output (pu) emin, giới hạn đầu vùng chết (pu) dbd1, lower threshold for reactive power control deadband (=0) Qmax, Upper limit on output of V/Q control (pu) Qmax, Giới hạn đầu điều khiển V/Q (pu) Qmin, Lower limit on output of V/Q control (pu) Qmin, Giới hạn đầu điều khiển V/Q (pu) Kpg, Proportional gain for power control (pu) Kpg, Độ lợi khâu tỷ lệ đối điều khiển công suất (pu) Kig, Integral gain for power control (pu) Kig, Độ lợi khâu tích phân đối điều khiển công suất Tp, Real power measurement filter time constant (s) Tp, Hằng số thời gian lọc đo công suất thực (s) fdbd1, Deadband for frequency control, lower threshold (=0) femax, frequency error upper limit (pu) femax, giới hạn sai số tần số (pu) 96 CONs Giá trị J+21 -999 J+22 999 J+23 -999 J+24 0.1 J+25 20 J+26 Mô tả femin, frequency error lower limit (pu) femin, giới hạn sai số tần số (pu) Pmax, upper limit on power reference (pu) Pmax, giới hạn công suất tham chiếu (pu) Pmin, lower limit on power reference (pu) Pmin, giới hạn công suất tham chiếu (pu) Tg, Power Controller lag time constant (s) Tg, số thời gian trễ Bộ điều khiển công suất (s) Ddn, droop for over-frequency conditions (pu) Ddn, độ dốc xuống điều kiện tần số (pu) Dup, droop for under-frequency conditions (pu) Dup, độ dốc cho điều kiện tần số (pu) Bảng PL 2.2: Các thông số tiêu biểu REECAU1 CONs Giá trị J 0.9 J+1 1.1 J+2 0.02 J+3 J+4 J+5 J+6 Mô tả Vdip (pu), low voltage threshold for reactive current injection Vdip (pu), ngưỡng điện áp thấp để đưa dòng phản kháng vào Vup (pu), high voltage threshold for reactive current injection Vup (pu), ngưỡng điện áp cao để đưa dòng phản kháng vào Trv (s), Voltage filter time constant Trv(s), Hằng số thời gian lọc điện áp dbd1 (pu), Voltage error dead band lower threshold (=0) Kqv (pu), Reactive current injection gain Kqv (pu), Độ lợi bơm dòng điện phản kháng Iqhl (pu), Upper limit on reactive current injection Iqinj Iqhl (pu), Giới hạn bơm dòng phản kháng Iqinj 97 CONs Giá trị J+7 -1 Mô tả Iqll (pu), Lower limit on reactive current injection Iqinj Iqll (pu), Giới hạn bơm dòng điện phản kháng vào Iqinj Vref0 (pu), User defined reference (if 0, initialized by model) J+8 J+9 J+10 J+11 J+12 0.02 J+13 0.47 J+14 -0.47 J+15 1.1 J+16 0.9 J+17 0.5 J+18 J+19 25 Vref0 (pu), Tham chiếu người dùng xác định (nếu 0, khởi tạo kiểu máy) Iqfrz (pu), Value at which Iqinj is held following voltage dip Iqfrz (pu), Giá trị mà Iqinj giữ sau sụt áp Thld (s) (>=0), Time that Iqinj is held at Iqfrz following voltage dip Thld (s) (>=0), Thời gian mà Iqinj giữ Iqfrz sau sụt áp Thld2 (s) (>=0), Time for which IPMAX is held at faulted value Thld2 (s) (>=0), Thời gian mà IPMAX giữ giá trị bị lỗi Tp (s), Filter time constant for electrical power Tp (s), Hằng số thời gian lọc cho lượng điện QMax (pu), limit for reactive power regulator QMax (pu), giới hạn cho điều chỉnh công suất phản kháng QMin (pu) limit for reactive power regulator QMin (pu), giới hạn cho điều chỉnh công suất phản kháng VMAX (pu), Max limit for voltage control VMAX (pu), Tối đa giới hạn điều khiển điện áp VMIN (pu), Min limit for voltage control VMIN (pu), Tối thiểu giới hạn điều khiển điện áp Kqp (pu), Reactive power regulator proportional gain Kqp (pu), Độ lợi tỷ lệ điều chỉnh công suất phản kháng Kqi (pu), Reactive power regulator integral gain Kqi (pu), Độ lợi tích phân điều chỉnh công suất phản kháng Kvp (pu), Voltage regulator proportional gain Kvp (pu), Độ lợi tỷ lệ ổn định điều chỉnh điện áp 98 CONs Giá trị J+20 J+21 J+22 0.02 Mô tả Kvi (pu), Voltage regulator integral gain Kvi (pu), Độ lợi tích phân điều chỉnh điện áp Vbias (pu), User-defined bias (normally 0) Vbias (pu), Xu hướng người dùng xác định (thường 0) Tiq (s), Time constant on delay s4 Tiq(s), Hằng số thời gian trễ s4 PL 2.2 Mơ hình nhà máy điện mặt trời PVGU Mơ hình nhà máy điện mặt trời tham khảo từ tài liệu [14] Phần trình bày giả định kỹ thuật, cấu trúc chi tiết liệu cho mơ hình thành phần cần thiết nhà máy lượng mặt trời Về mơ hình nhà máy điện mặt trời tương tự mơ hình máy điện gió (loại giao tiếp qua biến đổi cơng suất) Do phần có chi tiết liên quan tới điện gió PL 2.2.1 Mơ hình Converter Mơ hình tương đương với chuyển đổi cách kết nối nhà máy lượng mặt trời hệ thống điện Nguồn dịng có điều khiển dịng điện tính tốn cần thiết đưa vào mạng từ mơ hình điều khiển điện Nguồn dịng có điều khiển kết hợp mơ đun LVPL điều khiển chuyển đổi đáp ứng nhanh giúp giảm thiểu điện áp cách giảm đầu dịng điện phản kháng Mơ hình thể hình Các tín hiệu điều khiển dịng điện tác dụng phản kháng tạo mơ hình điều khiển điện mơ tả phần sau Tín hiệu điều khiển dòng điện tác dụng khởi tạo để khớp với công suất sinh từ PV Người sử dụng thiết lập cơng suất theo thay đổi thời gian Mô đun LVPL làm giảm dao động hệ thống sau cố liên tục cách giới hạn dòng điện tác dụng biên độ tốc độ gia tăng Trong điều kiện hoạt động bình thường, điện áp đầu cuối chặn cao điểm ngắt (brkpt) khơng có giới hạn Khi điện áp giảm xuống điểm ngắt xảy cố, giới hạn dịng tính tốn áp dụng Khi điện áp thấp điểm giao (zerox), giới hạn trở thành Giới hạn tốc độ tăng dịng (rrpwr) giá trị quan trọng để khơi phục nguồn điện sau cố Trong thời gian phục hồi này, điện áp vượt điểm ngắt 99 giới hạn loại bỏ Các điều khiển đáp ứng nhanh hoạt động để hạn chế điện áp dư đầu nối cách triệt tiêu dòng điện phản kháng điện áp đầu cuối tăng cao Chức điều khiển dòng điện phản kháng giảm xuống để giới hạn điện áp đầu cực xuống 120% Dòng điện phản kháng giới hạn định mức nhà máy Hình 0.1: Mơ hình Converter PL 2.2.2 Mơ hình điều khiển cơng suất tác dụng Mơ hình điều khiển cơng suất tác dụng cung cấp cho hệ thống dựa điều kiện ban đầu dịng điện cơng suất đặt (Pord) Nó điều khiển công suất phản kháng dựa đầu điều khiển VAr giám sát (Qord) Qord cung cấp từ mơ hình riêng biệt từ chức mô điều khiển phản kháng điện áp Solar CONTROL có mơ hình điều khiển Qord giữ khơng đổi xác định điều chỉnh hệ số công suất Mơ hình bao gồm chức điều khiển sau: – Trình mơ điều khiển lượng mặt trời – Bộ điều chỉnh hệ số công suất – Bộ điều khiển điện 100 Sơ đồ khối tổng thể cho điều khiển công suất phản kháng điều khiển điện trình bày hình Các điều khiển mô tả chi tiết phần sau Hình PL 2.3: Cơng suất phản kháng tổng thể mơ hình điều khiển điện PL 2.2.3 Điều khiển cơng suất phản kháng Mô tả chi tiết điều khiển công suất phản kháng thể Hình 3.13 Chức giả lập Solar CONTROL tương đương với phần điều khiển giám sát VAr toàn hệ thống quản lý nhà máy điện mặt trời (Solar CONTROL) Chức giám sát điện áp bus định so sánh với điện áp tham chiếu Một phương pháp điều khiển công suất phản kháng khác điều khiển hệ số cơng suất Nó kích hoạt cách đặt pfaflg thành Dữ liệu liên quan đến chế độ hiển thị bảng Cờ hiệu cài đặt độ lợi thích hợp đặc trưng cho chiến lược điều khiển khác 101 Hình PL 2.4: Mơ hình điều khiển cơng suất phản kháng Bảng PL 2.3: Thông số điều khiển công suất tác dụng (dựa công suất máy phát) Tham số Giá trị Tr (sec) 0.02 Tv(sec) 0.05 fN 1.0 Tc(sec) 0.15 Kpv 18.0 Kiv 5.0 Qmax (pu) 0.14* Qmin (pu) -0.14* Tpwr (sec) 0.05 Xc (pu) 0.0 Vermn (pu) -0.1 Vermx (pu) 0.1 Vfrz (pu) 0.7 102 * Hệ số công suất +/- 0.99 thiết bị đầu cuối Giới hạn công suất phản kháng +/0.436 pu cung cấp hệ số công suất +/- 0.90 đầu cuối, hệ thống chuyển đổi cần phải lớn so với định mức công suất thực Độ lợi PI, Kpv Kiv điều chỉnh mơ hình, cần Các giá trị đưa bảng giới hạn trên, dựa mô kinh nghiệm GE Chúng phải phù hợp với hệ thống có công suất ngắn mạch gấp lần trở lên so với định mức nhà máy điện mặt trời Các mức tăng cao cho phản ứng điện áp tốt nhiễu điện áp lưới Tuy nhiên, độ lợi cao dẫn đến nguy ổn định tăng lên không giống cách mà độ lợi AVR gây ổn định cho máy điện đồng thông thường Khi hệ thống suy yếu, phản ứng vịng kín hiệu nhanh Do đó, việc lựa chọn độ lợi cao phải kèm với việc phân tích đảm bảo hoạt động ổn định điều kiện hoạt động đáng tin cậy - đặc biệt điều kiện cường độ ngắn mạch nhỏ Tham số, fN, sử dụng cho nhà máy điện gió với số lượng turbine gió nối lưới bị giảm Đối với nhà máy điện mặt trời, thông số nên đặt thành Chức Q Droop, thể Hình PL 2.5, chức đáp ứng chậm làm giảm tham chiếu điện áp hiệu dụng (Vrfq-Vqd) công suất phản kháng thay đổi Điều cải thiện phối hợp nhiều điều khiển tích hợp điều chỉnh điểm hệ thống Theo mặc định, chức Q Droop bị tắt Nó kích hoạt cách đặt tham số khuếch đại, Kqd, thành giá trị khác khơng Dữ liệu điển hình thể Bảng PL 2.4 Hình PL 2.5: Mơ hình chức Droop Bảng PL 2.4: Tham số tiêu biểu chức Droop Tham số Giá trị Tlpqd (sec) 5.0 Kqd 0.04 Xqd (pu) 0.0 103 PL 2.3 Mô hình nhà máy điện mặt trời REPCAU Mơ hình nhà máy điện mặt trời REPCAU tham khảo từ tài liệu [19] mơ hình hệ thống PV Trạm trung tâm (gồm nhiều biến tần kết nối vào Trạm trung tâm), nhằm ghi lại đặc tính động lực học quan trọng hệ thống PV quy mơ lớn (> 10 MW) PL 2.3.1 Mơ hình hệ thống PV trung tâm (REGC_A, REEC_B, REPC_A) Cấu trúc mô hình tổng thể thể hình bao gồm mơ hình “máy phát điện” (REGC_A) để cung cấp dịng điện vào hệ thống điện, mơ hình điều khiển điện (REEC_B) để điều khiển công suất phản kháng công suất tác dụng biền tần, tùy chọn mơ hình điều khiển nhà máy (REPC_A) phép điều khiển công suất phản kháng cơng suất tác dụng cấp Trạm trung tâm Hình PL 2.6: Cấu trúc mơ hình tổng thể cho hệ thống PV trạm trung tâm PL 2.3.2 Bộ bơm dòng điện (trong mơ hình REGC_A) Mơ hình phải kết hợp điều chỉnh dòng điện để đưa thành phần phản kháng tác dụng dòng điện biến tần vào lưới điện suốt trình vận hành lưới điện để đáp ứng theo tín hiệu điều khiển dòng điện phản kháng dòng điện tác dụng Việc bơm dòng điện phải bao gồm khả sau: • Có thể cài đặt dịng điện phản kháng điện áp đầu cuối máy phát (biến tần) tăng cao • Kiểm sốt dịng điện tác dụng trường hợp điện áp thấp để ước tính đáp ứng điều khiển biến tần thời gian giảm điện áp • Thiết lập mơ đun LVPL trường hợp điện áp thấp cho phép đáp ứng có kiểm sốt dịng điện tác dụng sau giảm điện áp Mơ hình bơm dịng giống với mơ hình mà WECC REMTF đề xuất sử dụng cho mơ hình tuabin gió chung Loại Loại 104 Hình PL 2.7: Mơ hình bơm dịng điện PL 2.3.3 Điều khiển cơng suất tác dụng cục (trong REEC_B) Hệ thống điều khiển cơng suất tác dụng phải cung cấp tín hiệu điều khiển dịng điện tác dụng cho mơ hình bơm dịng điện Tín hiệu điều khiển phải có giới hạn, với mức độ ưu tiên lựa chọn dòng điện tác dụng dòng điện phản kháng Tín hiệu điều khiển dịng điện tác dụng phải tính từ cơng suất tác dụng nguồn điện áp đầu nối biến tần xác định lưới điện Công suất tác dụng tham chiếu phải công suất tác dụng ban đầu từ trường hợp dịng cơng suất tính tốn; hoặc, mơ hình điều khiển nhà máy (REPC_A), từ điều khiển nhà máy Hình PL 2.8: Sơ đồ khối mơ hình REEC_B 105 PL 2.3.4 Điều khiển công suất phản kháng cục (trong REEC_B) Bộ điều khiển công suất phản kháng phải cung cấp tìn hiệu điều khiển dịng phản kháng cho mơ hình bơm dịng điện Tín hiệu điều khiển phải có giới hạn, với mức độ ưu tiên lựa chọn dòng điện tác dụng dòng điện phản kháng Các chế độ điều khiển công suất phản kháng sau phải đáp ứng: • Hệ số công suất không đổi, dựa hệ số công suất biến tần trường hợp dịng cơng suất • Công suất phản kháng không đổi, dựa công suất phản kháng tuyệt đối biến tần trường hợp dịng cơng suất tính tốn, trường hợp có mơ hình điều khiển nhà máy (REPC_A), từ điều khiển nhà máy Tùy chọn để xử lý tín hiệu điều khiển cơng suất phản kháng thơng qua điều chỉnh PI liên tầng để điều khiển công suất phản kháng cục điện áp đầu cuối (tham khảo hình trên) bỏ qua điều chỉnh lấy trực tiếp tín hiệu điều khiển dòng điện phản kháng từ điện áp đầu nối biến tần Ngoài ra, phải cung cấp đáp ứng dòng điện phản kháng bổ sung, đáp ứng nhanh điện áp đầu cuối cao thấp bất thường (tham khảo hình trên) PL 2.3.5 Điều khiển cơng suất phản kháng công suất tác dụng nhà máy (trong mơ hình REPC_A) Mơ hình điều khiển nhà máy (REPC_A) mơ hình tùy chọn sử dụng để điều khiển công suất tác dụng và/hoặc công suất phản kháng mong muốn Mơ hình phải kết hợp điều sau: • Điều chỉnh điện áp vịng kín bus định Tín hiệu phản hồi điện áp phải có bù sụt áp dự phòng, đáp ứng sụt áp vùng chết thiết lập tín hiệu sai lệch điện áp • Điều chỉnh cơng suất phản kháng vịng kín nhánh định với vùng chết thiết lập tín hiệu sai lệch cơng suất phản kháng • Tín hiệu phản hồi điều khiển cấp trung tâm bắt nguồn từ độ lệch tần số bus định Đáp ứng giảm tần số phải áp dụng cho dịng cơng suất tác dụng nhánh Điều khiển thay đổi tần số phải có khả kích hoạt điều kiện tần số lớn định mức tần số nhỏ định mức 106 Hình PL 2.9: Sơ đồ khối mơ hình REPC_A PL 2.3.6 Tùy chọn điều khiển công suất tác dụng công suất phản kháng Chức Khơng có đáp ứng điều tốc Bộ điều tốc đáp ứng điều chỉnh giảm Bộ điều tốc đáp ứng điều chỉnh tăng giảm Mơ hình cần thiết REGC_A + REEC_B Freq_flag Ddn N/A REGC_A + REEC_B + REPC_A REGC_A + REEC_B + REPC_A Dup N/A >0 >0 >0 Bảng PL 2.5: Tùy chọn điều khiển công suất tác dụng Chức Điều chỉnh theo hệ số công suất Điều chỉnh theo công suất Q Điều chỉnh theo V Điều khiển V/Q phối hợp Điều chỉnh công suất Q chế độ nhà máy Điều chỉnh theo V cấp độ nhá máy Điều khiển V/Q phối hợp cấp độ nhà máy Điều chỉnh theo V + điều chỉnh V/Q phối hợp cấp độ nhà máy Mơ hình cần thiết PfFlag Vflag REGC_A + REEC_B N/A N/A REGC_A + REEC_B N/A N/A REGC_A + REEC_B 0 N/A REGC_A + REEC_B 1 N/A N/A 0 N/A 1 0 1 REGC_A + REEC_B + REPC_A REGC_A + REEC_B + REPC_A REGC_A + REEC_B + REPC_A REGC_A + REEC_B + REPC_A Qflag RefFlag 107 Bảng PL 2.6: Tùy chọn điều khiển công suất phản kháng PL 2.4 Mơ hình nhà máy điện gió Tất loại turbine gió chia thành nhiều loại Hiện tại, PSS/E có khả mô bốn loại turbine sử dụng nhà máy điện gió sau: – Loại (Type 1): Turbine không đồng kết nối trực tiếp (Direct connected Conventional Induction Generator) – Loại (Type 2): Turbine không đồng sử dụng Rotor dây quấn kết nối thông qua biến trở (Wound rotor Induction Generator with Variable Rotor Resistance) – Loại (Type 3): Turbine không đồng nguồn kép (Doubly-Fed Induction Generator) – Loại (Type 4): Turbine sử dụng chuyển đổi điện tồn cơng suất (Full Size Converter Unit) Theo nghiên cứu khảo sát hệ thống điện Việt Nam, có hai loại turbine sử dụng turbine loại loại 108 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Huỳnh Ngọc Nhiên Ngày, tháng, năm sinh: 11/01/1997 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: Số 5, đường Sư Thiện Chiếu, phường Võ Thị Sáu, quận 3, thành phố Hồ Chí Minh Số điện thoại: 0963663645 QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO 2015 – 2019: Học kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật điện, khoa Điện – Điện tử, đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 08/11/2019: Tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật điện, khoa Điện – Điện tử, đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 01/2020– tại: Học thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện, khoa Điện – Điện tử, đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC 01/10/2019 – tại: Kỹ sư Phòng Phương Thức, Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền Nam (A2) 109 110