ớTuy nhiên, việc sử ụng lượng điệ d n phát từ các ngu n NLTT ngày càng ồnhiều đồng nghĩa với việc các thiết bị điện tử công suất cũng được thêm vào lưới điện ngày một gia tăng.. Trong cá
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Đánh giá mức độ sóng hài lưới điện có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán, tính tốn cho lưới điện mẫu IEEE 30 nút CHU THẾ HÙNG Ngành Kỹ thuật điện - Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Minh Viện: Điện HÀ NỘI, 2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132205191000000 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Đánh giá mức độ sóng hài lưới điện có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán, tính tốn cho lưới điện mẫu IEEE 30 nút CHU THẾ HÙNG Ngành Kỹ thuật điện - Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Minh Viện: Điện HÀ NỘI, 2020 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Chu Thế Hùng Đề tài luận văn: Đánh giá mức độ sóng hài lưới điện có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán, tính tốn cho lưới điện mẫu IEEE 30 nút Chuyên ngành: Kỹ thuật điện - Hệ thống điện Mã số học viên: CB170164 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 29/10/2020 với nội dung sau: - Bổ sung phần giới hạn phạm vi nghiên cứu luận văn - Hiệu chỉnh số nội dung chương cho phù hợp logic - Chuyển nội dung thông số lưới điện IEEE 30 nút sang phần Phụ lục; - Sửa lỗi tả, số thuật ngữ luận văn Ngày tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Nguyễn Quốc Minh Chu Thế Hùng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình Luận văn Thạc sĩ mình, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Giảng viên khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội truyền đạt cho em kiến thức quý báu cho em suốt trình học tập lớp cao học Đặc biệt em xin bày tỏ lịng kính trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Quốc Minh, người nhiệt tình, tận tụy chân thành hướng dẫn em suốt q trình hồn thành luận văn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tới thành viên gia đình; bạn bè, đồng nghiệp động viên, tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Mặc dù tơi có nhiều cố giắng, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Tác giả Chu Thế Hùng năm 2020 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ iv DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan lượng tái tạo 1.1.1 Khái niệm lượng tái tạo 1.1.2 Vai trò lượng tái tạo: 1.1.3 Phân loại lượng tái tạo 1.1.4 Tình hình sử dụng lượng tái tạo 12 1.2 Những vấn đề đặt phát triển lượng tái tạo 15 1.2.1 Ưu điểm 15 1.2.2 Nhược điểm 15 1.3 Bài toán đánh giá ảnh hưởng sóng hài kết nối nguồn NLTT vào lưới điện 16 1.3.1 Tính cấp thiết đề tài 16 1.3.2 Mục tiêu nội dung đề tài 17 1.3.3 Mô tả toán 17 CHƯƠNG MƠ HÌNH KẾT NỐI CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN LƯỚI ĐIỆN 18 2.1 Mơ hình kết nối lưới 18 2.2 Hệ thống pin mặt trời 18 2.2.1 Hiệu ứng quang điện 18 2.2.2 Hiệu suất trình biến đổi lượng 20 2.3 Hệ thống Tuabin gió 20 2.3.1 Các phương trình đặc trưng lượng gió 20 2.3.2 Mối liên hệ cơng suất vận tốc điện gió 21 2.3.3 Các loại máy phát điện gió 22 2.4 Chế độ vận hành lưới điện 24 2.5 Các chuyển đổi lượng 24 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI TỚI CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN 25 3.1 Những ảnh hưởng nguồn lượng tái tạo tới chất lượng điện áp 25 3.2 Ảnh hưởng sóng hài 26 i 3.2.1 Định nghĩa sóng hài phân tích sóng hài .26 3.2.2 Các tiêu chí đánh giá sóng hài 28 3.2.3 Tính tốn sóng hài nút lưới 30 3.2.4 Các nguồn sinh sóng hài hệ thống điện .31 3.2.5 Ảnh hưởng sóng hài 38 3.3 Các giải pháp loại trừ ảnh hưởng sóng hài hệ thống điện - Các lọc 40 3.3.1 Bộ lọc thụ động 41 3.3.1.3 Tính tốn thơng số lọc .43 3.3.2 Bộ lọc tích cực 46 3.3.3 Bộ lọc tích cực lai 49 CHƯƠNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN IEEE 30 NÚT .51 4.1 Giới thiệu phần mềm ETAP 51 4.2 Tổng quan lưới điện IEEE 30 nút 52 4.3 Thông số lưới điện IEEE 30 nút 53 4.4 Phân tích phân bố dịng cơng suất chưa có kết nối nguồn NLTT 53 4.4.1 Phân bố dịng cơng suất với phụ tải ban đầu 54 4.4.2 Phân bố dịng cơng suất với kịch q tải 55 4.5 Phân tích hài có tham gia nhà máy điện mặt trời .55 4.5.1 Phân tích hài Kịch (Điện mặt trời tập trung nút) .56 4.5.2 Phân tích Kịch (Điện mặt trời phân tán nút) 58 4.5.3 Phân tích Kịch (Điện mặt trời phân tán nút) 60 4.6 Thực kết nối lọc sóng hài 61 CHƯƠNG KẾT LUẬN 65 5.1 Các kết đạt luận văn 65 5.2 Hướng phát triển luận văn 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 69 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tuabin gió trục ngang 11 Bảng 3.1 Giới hạn độ méo sóng hài cấp điện áp 29 Bảng 3.2 So sánh mức độ gây tỉ lệ biến dạng điện áp hai công nghệ 36 Bảng 4.1 Kết tổng quan phân bố dịng cơng suất với phụ tải ban đầu 54 Bảng 4.2 Kết tổng quan phân bố dịng cơng suất kịch q tải 55 Bảng 4.3 Tổng hợp kịch nghiên cứu dự kiến có nguồn NLTT phân tán: 55 Bảng 4.4 Chi tiết độ méo sóng hài điện áp bậc trước sau kết nối lọc 64 iii DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1 Biểu đồ cơng suất điện NLTT bổ sung hàng năm (2012-2018) Hình Biểu đồ tổng công suất điện NLTT giới Hình Thống kê số lượng công việc tạo từ NLTT Hình Pin màng mỏng vơ định hình Hình Tấm pin mặt trời cơng nghệ đơn tinh thể Hình Tấm pin mặt trời cơng nghệ đa tinh thể Hình Công nghệ nhiệt mặt trời Hình Cơng nghệ tuabin gió trục đứng 10 Hình Nhà máy điện gió Phú Lạc Bình Thuận .11 Hình Mơ hình tổng quan hệ thống NLTT kết nối lưới 18 Hình 2 Mơ tả vùng lượng điện tử bề mặt vật liệu rắn có tác động photon 19 Hình Đường cong giá trị hiệu suất chuyển đổi phụ thuộc mức lượng vật liệu 20 Hình Tương quan cơng suất vận tốc gió tuabin 22 Hình Máy phát điện gió có vận tốc cố định 22 Hình Máy phát điện gió có vận tốc thay đổi giới hạn 23 Hình Máy phát điện tạo cảm ứng kép 23 Hình Tua bin điều chỉnh cao độ có chuyển đổi nguồn AC/DC/AC 24 Hình Phân tích Fourier sóng bị méo dạng 26 Hình Dạng sóng với thành phần hài bậc 27 Hình 3 a Dạng sóng với hài bậc lẻ b Dạng sóng với hài bậc chẵn 27 Hình Điện áp sin qua tải phi tuyến tạo dịng điện khơng sin 32 Hình Dòng điện đèn huỳnh quang dùng chấn lưu điện tử 32 Hình Dạng sóng phân tích hài dịng điện chỉnh lưu cầu ba pha 33 Hình Dạng sóng đầu vào chỉnh lưu xung Inveter 34 Hình Cấu trúc chỉnh lưu Inverter 35 Hình Đồ thị điện áp dịng cơng nghệ SPWM 35 Hình 10 Đồ thị điện áp dịng cơng nghệ SVPWM 36 Hình 11 Phổ sóng hài cơng nghệ SVPWM 37 Hình 12 Mạch tương đương Inverter nối lưới 38 iv Hình 13 Bộ lọc thụ động nối tiếp (bù dọc) 41 Hình 14 (a) Sơ đồ mạch 42 Hình 15 Qui trình thiết kế lọc STF 43 Hình 16 Mạch tương đương dùng để tính tốn hiệu lọc hài STF 45 Hình 17 Sơ đồ nguyên lí lọc tích cực 46 Hình 18 Bộ lọc tích cực song song 47 Hình 19 Bộ lọc tích cực nối tiếp 48 Hình 20 Bộ lọc lai sử dụng lọc tích cực song song lọc thụ động song song 49 Hình 21 Bộ lọc lai sử dụng lọc tích cực nối tiếp lọc thụ động song song 50 Hình Sơ đồ lưới điện gốc sở cho lưới điện IEEE 30 nút 52 Hình Sơ đồ lưới điện IEEE 30 nút với nguồn bù thêm nút 53 Hình Kết phân bố cơng suất nút phụ tải 54 Hình 4 Thiết lập thơng số tổ hợp điện mặt trời bổ sung vào nút Hancock 13_3 56 Hình Thiết lập thơng số chuyển đổi sóng hài tổ hợp điện mặt trời bổ sung vào nút Hancock 13_3 57 Hình Tổng độ méo sóng hài điện áp nút kịch 57 Hình Độ méo sóng hài theo bậc nút 132 kV kịch 58 Hình Dạng sóng điện áp nút 132 kV có nguồn NLTT Kịch 58 Hình Biểu diễn vị trí điểm đặt nguồn tổ hợp điện mặt trời phân tán Kịch 59 Hình 10 So sánh ảnh hưởng nguồn tổ hợp điện mặt trời phân tán so với kết nối tập trung (màu đỏ: Kịch 1, màu xanh: Kịch 2) 59 Hình 11 Phổ méo sóng hài điện áp theo bậc nút có THD (%) cao điện áp 132 kV lân cận nguồn hài 60 Hình 12 Dạng sóng điện áp nút lựa chọn theo hình 4.11 chu kỳ 60 Hình 13 So sánh THD (%) nút tương ứng kịch 61 Hình 14 Thiết kế lọc tự động theo bậc yêu cầu 62 Hình 15 Vị trí kết nối lọc sóng hài bậc 11, 13, 23, 25 nút Kumis 13_3 63 Hình 16 Kết lọc sóng hài bậc 11, 13, nút Kumis 13_3 63 Hình 17 Kết phân tích hài nút Kumis 13_3 với lọc bao gồm độ méo sóng hài bậc sau lọc so sánh độ méo bậc trước sau lọc 64 v DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU NLTT: Năng lượng tái tạo PV: Pin lượng mặt trời (Photovoltaic) WIND: Tua bin gió (Wind turbine ) THD: Tổng độ méo sóng hài SPWM: Điều chế độ rộng xung sin SVPWM: Vector không gian điều chế rộng xung PWM: Điều chế độ rộng xung η: Hiệu suất chuyển đổi DC: Điện chiều AC Điện xoay chiều GTO: Gate turn - off (thyristor đóng cắt) MPPT: Điểm làm việc với công suất cực đại STF Bộ lọc thụ động vi