Trang 3 2Đặc điểmchung:NL là mối quan tâm của mọi quốc gia!!!: Than, dầu, khí NL mỏ & Thủy năng Minh chứng: Pháp và thuộc địa của Pháp,….Cách mạng KHKT cuối TK 20: -Tăng vọt nhu cầu các
QUY HOẠCH HỆ THỐNG ĐiỆN Chương Hệ thống lượng (6 tiết) Chương Dự báo phụ tải (10 tiết) Chương Quy hoạch Hệ thống điện (12 tiết) Kiểm tra (2 tiết) Tài liệu tham khảo: 1)Nguyễn Lân Tráng,” Quy hoạch phát triển HTĐ”, NXB KH&KT 2005 2)Tổng sơ đồ VII, (VIII?) 3)Số 428/QĐ-ttg ngày 18/3/2016,“Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030” 4)Số 07/QĐ-ĐTĐL ngày 14/3/2016,”Ban hành Quy trình dự báo nhu cầu phụ tải điện HTĐ quốc gia” 5)Dự báo phụ tải A0 Chương1 Hệ thống lượng (HTNL) 1.1 Giới thiệu chung HTNL 1) Lịch sử phát triển NL >1tr năm trước: Dùng lửa chống rét, chống dã thú Cuối TK XIX: động đốt đời thay máy nước Dùng củi đốt để nấu chín thức ăn, luyện kim làm công cụ sản suất TK XIX: máy nước biến nhiệt thành Sử dụng sức trâu, bò, ngựa làm sức kéo TK XVI: guồng nước trở thành nguồn lượng quan trọng với người, tiền đề cho công nghiệp hóa Châu Âu Điện đời sau dạng lượng cơ, nhiệt, quang 4/9/1882 NMĐ giới đời, New York.Việc tải dòng điện xoay chiều xa lần thực Pháp vào năm 1884 Ngày HTĐ đại &phức tạp, nhiều dạng nguồn, tiến tới thông minh, điều khiển online TK I TCN: dùng sức nước thay sức người TK XII: sử dụng sức gió làm quay cối xay bơm nước 2)Đặc điểmchung: NL mối quan tâm quốc gia!!!: Than, dầu, khí (NL mỏ) & Thủy (Minh chứng: Pháp thuộc địa Pháp,….) Cách mạng KHKT cuối TK 20: -Tăng vọt nhu cầu dạng NL, xâm nhập điện vào lĩnh vực; - Sự phát triển phương tiện giao thông thông tin; - Khám phá mỏ dầu khí mới; - Phát triển mạnh mẽ NL nguyên tử; Dịch chuyển lượng đầu TK 21 - NLM&TT bổ sung phần cho thiếu hụt NL; - NL nguyên tử bị hạn chế, NL mỏ cạn dần, cách mạng dịch chuyển NL, NLM&TT chiếm dần ưu Những đặc trưng HTNL: - Tính liên tục; - Tính chuyển hóa; - Tính tập trung; - Tính ưu tiên; NL trước bước, điện mũi nhọn - Tính phổ biến 3)Cấu trúc hệ thống lượng Sơ đồ tổng quát: Dãy chuyển hóa lượng: NLSC Chế biến NLTC Phân phôi NL cuổi Sử dụng NLHI Năng lượng sơ cấp (NLSC): Nguồn NL tự nhiên Than mỏ, Dầu mỏ, Khí đốt tự nhiên, Thủy năng, Uran, NLM&TT(TĐN, sinh khối, MT, Gió,….) Khai thác chế biến: Chế biến than, Lọc dầu, CN khí đốt, SX điện Năng lượng thứ cấp (NLTC):Than chế biến, Nhiên liệu, Khí đốt, Điện Phân phối: Chuyên chở than, dầu, khí đốt, truyền tải & Phân phối điện Năng lượng cuối ( NLTC): tải đến hộ tiêu thụ Sử dụng NL:Các thiết bị tiêu thụ lượng Năng lượng hữu ích (NLHI): Ánh sáng, (sức kéo), Nhiệt năng, Hóa GHI CHÚ,Đối với điện năng: - Điện từ Thủy điện, Điện hạt nhân, Điện NLM&TT NLSC - Điện từ NĐ than, dầu, khí đốt NLTC than, dầu, khí đốt NLSC 4) Đặc điểm dạng NLSC a)Dầu Nhiệt lượng cao, dễ chuyên Chở, có trữ lượng b)Than - Rẻ NL hóa thạch, sử dụng nhiều tương lai - Khai thác than có nhiều bất lợi, cho dù giới hóa nhiều phải sử dụng nhiều lao động -Việc đốt than gây hậu nghiêm trọng, lượng khí thải CO2, bụi than, NOx, SOx c)Khí thiên nhiên - Có tính khiết, thành phần chủ yếu CH4, cho phép đốt cháy hoàn toàn → loại nhiên liệu hóa thạch “sạch” nhất, sử dụng linh hoạt Phân bố so với dầu mỏ - Chi phí khai thác rẻ chi phí vận chuyển cao (40% tổng chi phí kĩ thuật) d) Thủy - Nguồn NL sẵn có chi phí ngăn dịng chảy lớn - Không thải ô nhiễm tác động môi trường (thảm thực-động vật), lũ lụt, tác động xã hội (di dân, trường học, y tế), thay đổi sinh hóa nguồn nước,… … e)NL hạt nhân: tiêu nhiên liệu, nguy nhiễm phóng xạ f) NL khơng tái tạo, NL & tái tạo (NLM&TT) * NL không tái tạo: thủy năng, mỏ (than, dầu, khí), NL hạt nhân; * NLM&TT: TĐ nhỏ, khí sinh học, NL mặt trời, NL gió, địa nhiệt, thủy triều, sóng biển - Nguồn NLM&TT chiếm tỷ lệ nhỏ, phân tán, giá thành cao, khơng nhiểm mơi trường - Chính sách NL xanh nhanh chóng thay đổi, NLM&TTđã làm giảm cacbonic phát thải g) Điện - Là trung tâm HTNL đầu mối nguồn NLSC; - Là dạng NL cao cấp, khó tích trữ (sản xuất ln cân tiêu thụ) - Điện từ TĐ, Hạt nhân, NLM&TT NLSC 1.2 Một số tính tốn NL 1) Đơn vị NL: ĐVNL phong phú đa dạng NLHI: Nhiệt Calo (Cal), Cơ Joul (J), Ánh sáng (Lux) Đơn vị điện: Công suất Wat (W), Điện Wat (Wh) Đơn vị theo khối lượng: Kg,… Đơn vị theo thể tích: m3, lít,… Đơn vị quy đổi Trong dạng NL chọn dạng làm chuần, lại quy đổi theo Trước chọn than, cịn chọn dầu thô làm sở (1 dầu thô =1 NL quy đổi) Tiếng Anh: TOE (Tonne Oil Equivalent), KgOE,… Tiếng Pháp: TEP (Tonne Equivalent du Petrol), KgEP,… Tiếng Việt: TNLQĐ ( Tấn Năng lượng quy đổi), KgNLQĐ,… Quy đổi NL dựa vào Giá trị nhiệt lượng nhiên liêu Gọi a giá trị nhiệt lượng nhiên liệu: Khi đem đốt cháy hoàn toàn đơn vị khối lượng nhiệt liệu (tấn, m3,…) tỏa nhiệt lượng tỏa đốt a phần dầu thô Đơn vị a TOE/Đơn vi (hay KgOE/Đơn vị) – Giá trị TOE số dạng NL: xem bảng … Giá trị nhiệt lượng số nhiên liệu: Nhiên liệu ĐV Giá trị nhiệt lượng; TOE Than đá Tấn 0,619 Than côc Tấn 0,667 Than nâu Tấn 0,405 Dầu thô Tấn 1,000 Ét xăng Tấn 1,008 Dầu nặng Tấn 0,952 Dầu bôi trơn Tấn 0,950 Dầu nhẹ Tấn 1,010 Nghìn m3 0,880 Khí dạng lỏng Tấn 1,100 Củi gỗ Tấn 0,33 đến 0,45 Rơm, cỏ khơ Tấn 0,3 Khí đốt tự nhiên Muốn quy đổi lượng nhiên liệu TOE lấy giá trị khối lượng nhân với giá trị nhiệt lượng VD:56 than đá với a = 0,619 TOE/tấn→56 x 0,619 = 34,664 TOE) Mối tương quan giưa loại ĐVNL: *Với bảng “Mối tương quan giưa loại ĐVNL” “Giá trị nhiệt lượng số nhiên liệu” dễ dàng tính tốn lượng như: Tính tốn cân lượng, Tính tốn hiệu suất,… * Quy đổi điện : có hai quan điểm -Người tiêu thụ NL: Quy theo bảng “Mối tương quan ĐVNL” - Người SX NL: Quy trên, có xét tới hiệu suất nhà máy điện VD: 100 MWh TOE Người tiêu thụ NL: 100 103 x 86,011.10-6 = 8,6011 TOE −6 Người SX NL: 100.10 86,011.10 = 30,745TOE 0,27 6.Đơn vị khác: Thùng dầu (Baril): TOE = 7,3 Baril Xe kéo gỗ (Ste): Ste = 0,65 m3 Sức ngựa (Mã lực): mã lực = 0,4 kW … … [x105 + x205 ] ≥ 1,15.300 − 100 [(x105 + x110 ) + (x205 + x210 )] ≥ 1,15.350 − 100 [(x105 + x110 + x115 ) + (x205 + x210 + x215 )] ≥ 1,15.500 − 100 5)Các ràng buộc đáp ứng nhu câu điện [x105 + x205 ].6000 ≥ 300.7000 − 100.6000 [(x105 + x110 ) + (x205 + x210 )].6000 ≥ 350.7000 − 100.6000 [(x105 + x110 + x115 ) + (x205 + x210 + x215 )].6000 ≥ 500.7000 − 100.6000 6)Ràng buộc bổ sung cho biến nguyên: BT3 34 Giải tập quy hoạch nguồn(BTD) *Trường hợp V(P) thủy điện không qua gốc tọa độ A.Hàm mục tiêu Vmax − 0,65Vmax x105 + P (1 + r ) max − 0,65Vmax Vmax − 0,65Vmax x110 + x115 + 15 Pmax P (1 + r ) max H1 = 0,65Vmax y + + Vmax (1 + r )10 1 + 880.10 x205 + x210 + x215 + 10 15 (1 + r ) (1 + r ) (1 + r ) 1 + 650.103 + + x x x 305 310 315 + 10 15 (1 + r ) (1 + r ) (1 + r ) 1 2000.10 x405 + x410 + x415 10 15 (1 + r ) (1 + r ) (1 + r ) Vmax = 1400 2000 106= 2800000.106 $ 35 … H2- khơng có thay đổi so với trước với QHTT B.Ràng buộc Các ràng buộc trước với QHTT, bổ sung thêm - Ràng buộc [0,1] biến nguyên: y ≤ - Ràng buộc tuyến tính hóa: x105 + x110 + x115 − M y ≤ , M>Pmax = 2000 36 4) Quy hoạch nguồn điện tổng sơ đồ VII a) Giới thiệu chung *Quan điểm: 1.Tỷ trọng TĐ: 2009:37,6%; 2010: 40%; 2011-2013: 40%; 2014: 38%; 2015: 33%, tiếp tục giảm 2020: 25% 2025: 20% 2.Cân đối công suất nguồn miền Phụ tải MB 40%, MT 10% MN 50% 3.QHĐ VII dự kiến tăng thêm độ dự phòng nguồn 6% đến 7% tổng công suất đặt năm mục tiêu 4.Trong pt NĐ trọng khả cung cấp nhiên liệu (than, khí đốt) 5.TĐN& nguồn điện từ NLTT pt với tỷ trọng thích hợp, chỗ nhằm hạn chế cs truyền tải vùng khác Khuyến khích nguồn vùng có tiềm năng, thuận tiện nối lưới 6.Phát triển NMĐ hạt nhân (4x1000MW 2020-2027, sau 1300 -1400 MW/tổ máy) 7.Tiếp tục xúc tiến nhập điện từ Lào, Campuchia, Trung quốc: Tranh thủ ưu tiên pt dự án TĐ có vị trí gần VN Rà sốt vốn đầu tư, huy động nguồn ngồi nước dự án BOT, BOO,… 37 … *Phân thành vùng Dự kiến đưa nguồn (NMĐ) vào QH phải sở cân đối công suất nguồn phụ tải theo vùng để giảm bớt chi phí lưới truyền tải điện Chênh lệch tổng công suất nguồn phụ tải tổng miền không vượt khả trao đổi công suất đường dây truyền tải điện Do phân chi tiết vùng tốn QH nguồn đảm bảo MB: Tây Bắc; 2.Đông Bắc; 3.Hà Nội lân cận; 4.Nam Hà Nội; 5.Bắc Trung Bộ; MN: Trung Trung Bộ; 7.Nam Trung 1; Nam Trung 9.Tây Nguyên;10.Tây Nam Bộ; 11.Đông Nam Bộ (Bản đồ : Tổng sơ đồ VII, thuyết minh chính, chương 8) Với 11 vùng có dự báo phụ tải qua giai đoạn năm, dự kiến NMĐ (loại, công suất tối đa & thông số kinh tế, kỹ thuật) * Quá trình QH nguồn: Sử dụng chương trình tính b) Các phần mềm QH nguồn điện 38 *Chương trình STRATEGIST PDPAT II (Power Development Planning Asistant Tool) Các chương trình STRATEGIST PDPAT II (Power Development Planning Asistant Tool) thực theo chi phí cực tiểu Đây CT tính tốn mơ tổ hơp nguồn phát toàn HTĐ, bao gồm nhiều HT (tối đa 15 HT con) đường dây truyền tải Sau lập tổ hợp nguồn, CT có chức năng: - Tính tốn khả đáp ứng nhu cầu phụ tải Trường hợp khơng đảm bảo đáp ứng tính toán CS&ĐN truyền từ HT bên cạnh - Theo NCPT dự báo p/a tổ hợp nguồn, CT tính tốn huy động NMĐ đường dây liên kết HT để mô tổ hợp vận hành kinh tế để đáp ứng nhu cầu, tính tốn nhiên liệu HT con: sau tính chi phí cố định, chi phí nhiên liệu, chi phí trao đổi điện năng,…để tính chi phí tổng hợp, xác định hiệu kinh tế p/a QH nguồn - Tính tốn so sánh chi phí hàng năm p/a phát triển nguồn theo tính tốn trên, tim p/a tổ hợp pt nguồn tối ưu, có xét đến hiệu ích DZ liên kết 39 … * STRATEGIST: (CT mua năm 2004) Là toán QH động tối ưu, hmt Min chi phí với RB STRATEGIST mô dược HTĐ gồm liên kết HT con, xét hiệu trao đổi NL nguồn, chia sẻ cơng suất dự phịng hạn chế ĐZ liên kết, STRATEGIST gồm modun: - Loat Forecast Adjustment (LFA): mô tả dự báo; - Generation And Fuel (GAF): mô tả tiêu kinh tế-kỹ thuật, tài chính, đặc tính vận hành tỏ máy NĐ, TĐ; mô loại nhiên liệu, thủy văn; mô kinh tế-kỹ thuật ĐZ liên kết,… - PROVIEW(PRV): chg trình QH động (Dynamic Programing), lập giải toán tối ưu phát triển nguồn theo nguyên lý tối ưu Belman, có xét đến hiệu ích trao đổi liên kết HT với STRATEGIST mơ tới 15 HT liên kết c)Một số kết QH nguồn 40 … Phương án phụ tải sở 2020 2025 2030 Tổng CS phụ tải; MW 52040 77084 110215 Tổng CS nguồn; MW 70115 97430 137800 -Thủy điện; MW Trong TĐTN 17987 (25,7%) 2100 19857 (20,3%) 3600 21100 (15,3%) 4800 - NĐ khí-dầu; MW 13625 (19,4%) 17525 (17,9%) 17500 (12,7%) - NĐ than; MW 32535 (46,4% 45190 (46,1%) 77300 (56,1%) - TĐN&từ NLTT; MW 3129 (4,5%) 4829 (5%) NLTT 4800 (3,5%) - Điện hạt nhân; MW 1000 (1,4%) 6000 (4,7%) 10700 (4,6%) - Nhập khảu; MW 1839 (2,6%) 4609 (4,7% 6300 (4,6%) - Dự phịng thơ mùa tích nước 34,7% 27,1% 25,9% - Dự phòng vào cuối mùa kiệt 23,1% 21,1% 20,0% 41 … Phương án phụ tải cao 2020 2025 2030 Tổng CS phụ tải; MW 57200 132300 Tổng CS nguồn; MW 75200 164500 -Thủy điện; MW (Bao gồm TĐTN) 18300 (24,3%) 21100 (12,8%) - NĐ khí-dầu; MW 15600 (20,7%) 24300 14,8%) - NĐ than; MW 35300 (46,9%) 94300 (57,3%) - NLTT; MW 3200 (4,2%) 5100 (3,1%) - Điện hạt nhân; MW 1000 (1,3%) 13400 (8,1%) - Nhập khảu; MW 1800 (2,4%) 6400 (3,9%) - Dự phịng thơ mùa tích nước 31,4% 24,4% - Dự phịng vào cuối mùa kiệt 42 Tr Đăng Khoa- Trưởng ban TTĐ “Tổng quan HTĐ, truyền tải điện &NLTT”- Diễn đàn công nghệ&NL VN,thg 9/2017 … 2016 2020 2025 2030 ĐN nhu cầu A; GWh 184300 265400 400327 571752 CS nhu cầu P; MW 28810 42080 63471 90651 CS đặt; MW 41702 59779 89074 117436 - TĐ 15986(38,3%) 30% 21% 18% - NĐ than 14447 (34,6%) 45% 51% 51% - NĐ dầu 875 (2,1%) 16% 19% 16% 7% 8% 10% - Hạt nhân 0% 0% 4% - Nhập 2% 1% 1% - TBK - Gió - Sinh khối - TĐN 7998 (19,2%) 135 (0,3%) 54 (0,1%) 2207 (,3%) 43 3.5 Quy hoạch lưới điện 3.5.1.Phương pháp chung QH lưới 3.5.2.Sơ đồ bước QH lưới 44 3.3.Phương pháp chung QH lưới 1)Phương pháp chung - Căn vào kết QH nguồn (vị trí, loại cơng suất NMĐ) kết dự báo phụ tải (vị tri, loại công suất phụ tải), tiến hành QH lưới để kết nối nguồn tải thành HTĐ - Lưới điện có loại: lưới truyền tải 220-500 kV, lưới điện cao 110220 kV, lưới điện phân phối trung áp 10-35 kV, lưới điện hạ 0,4 kV Các lưới điện liên kết TBA Trong QH phát triển lưới điện thường phân cấp: QH lưới điện truyền tải (toàn quốc), QH lưới cao 110-220 kV (theo miền Bắc, Trung, Nam), lưới điện phân phối 10 -35 kV (địa phương tỉnh, huyện), lưới hạ (phường, xã) - Lưới điện truyền tải quy hoạch sở nguồn điện trọng yếu phụ tải tính tốn “gom” tập trung nút trọng yếu (các nguồn điện nhỏ vừa (địa phương) cấp điện trực tiếp cho lưới từ phân phối cung cấp) QH lưới truyền tải nhất, phải đảm bảo yêu cầu cao tiêu: độ tin cậy, truyền tải công suất, chất lượng điện áp, tổn thất điện năng,…Cần thiết phải hiệu chỉnh lại QH nguồn 13 45 … - Từ kết QH lưới truyền tải, tiến hành QH lưới vùng, lưới phân phối/cung cấp Sau TBA hạ áp 10-22/0,4 kV QH lưới hạ Mỗi lưới đảm nhận cấp điện cho phụ tải thuộc phạm vi chúng (h8.1,Tổng SĐ VII) - QH phát lưới điện phải tuân thủ sở lưới điện có, tất nhiên cải tiến thay đổi chúng cho phù hợp đạt hiệu - QH thực theo giai đoạn, thường năm lưới truyền tải QH nguồn, để từ thực thiết kế lắp đặt theo kế hoạch năm thiết kế lưới điện bậc với giai đoạn ngắn (trong trình thực phải chỉnh sửa, giữ nét quy hoạch ban đầu với lưới điện truyền tải) - Phương pháp chung QH lưới điện là: chọn cấp điện áp, chọn sơ đồ nối dây theo hàm chi phí tính tốn Z sở đảm bảo tiêu: tổn thất công suất, tổn thất điện áp, độ tin cậy,… - Hàm chi phí tính tốn Z tồn lưới tập hợp hàm chi phí tính tốn nhánh Zj Mỗi hàm chi phí tính tốn gồm: vốn đầu tư chi phí vận hành hàng năm - Các yêu cầu độ tin cậy bao gồm: 1, Khi bình thường, thiết bị vận hành đảm bảo tiêu chuẩn vận hành khác nhau, ví dụ cơng suất chun tải đường dây, công 46 … suất phát, chất lượng điện áp, dự trữ nóng,… 2, Trong điều kiện ngẫu nhiên, thiết bị hư hỏng hay tải xuất dao động, độ tin cậy cung cấp điện phải thoả mãn - Có hai phương pháp QH lưới: phương pháp tối ưu toán học chặt ché phương pháp khơng quy Phương pháp khơng qui đặt sở phân tích trực quan, có quan hệ chặt chẽ với suy nghĩ kinh nghiệm chuyên gia để đưa sơ đồ thiết kế Đây phương pháp tối ưu hoá toán học chặt chẽ Tuy phương pháp khơng quy áp dụng rộng rãi tính chất dễ hiểu, mềm dẻo, tốc độ tính tốn nhanh, dễ thu hút cá nhân cơng việc thiết kế thu lời giải tối ưu tương đối mà điều phù hợp với yêu cầu thực tế kỹ thuật Cơng cụ sử dụng: Chương trình phân tích hệ thống PSS/E (power System Simulator for Engineering) Mỹ PSS/E dùng để nghiên cứu mơ phỏng, tính tốn chế độ hệ thống điện chế độ xác lập phân tích chế độ ổn định đơng PSS/E cho phép xác định dòng ngắn mạch pha nút hệ thống cho phép quy hoạch tối ưu hóa vơ cơng hệ thống 47 Sơ đồ khối quy hoạch lưới: xem tổng sơ đồ VII, hình 8.1 48