Đánh giá tác động của hệ thống năng lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ

Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI TỚI LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ NGUỒN THỦY ĐIỆN NHỎ Người hướng dẫn : TS Trương Thị Hoa Sinh viên thực hiện: Trần Như Bảo Trịnh Kí Linh Lê Thành Sự Lớp : 18D2 Đà Nẵng, 04/2022 Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ TÓM TẮT Tên đề tài: Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ Sinh viên thực hiện: Trần Như Bảo Mã SV: 1811505120302 Lớp: 18D2 Nhiệm vụ đồ án tính tốn ảnh hưởng hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ.Thực mô phần mền từ đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Trần Như Bảo MSV:1811505120302 Lớp: 18D2 Trịnh Ký Linh MSV:1811505120332 Lớp: 18D2 Lê Thành Sự MSV:1811505120345 Lớp: 18D2 Giảng viên hướng dẫn: TS.Trương Thị Hoa Tên đề tài Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ Các số liệu tài liệu ban đầu Sơ đồ nguyên lí lưới điện huyện Đăk Glei Nội dung - Tổng quan lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ - Yêu cầu kỹ thuật hệ thống điện mặt trời nối lưới - Mô đánh giá tác động - Kết luận kiến nghị Các sản phẩm dự kiến Báo cáo thuyết trình Ngày giao đồ án: 14/02/2022 Ngày nộp đồ án: 05/06/2022 TRƯỞNG BỘ MÔN Đà Nẵng, ngày 14 tháng năm 2022 NGƯỜI HƯỚNG DẪN Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, từ cuối kỉ 20, đặc biệt 10 năm trở lại ngành điện có phát triển vượt trội Bên cạnh phát triển lại xuất thêm nhiều dạng nguồn phát điện theo cơng nghệ Ví dụ như: phong điện, thủy điện nhỏ, điện mặt trời, V.V… Chúng khai thác loại hình mạng điện khác nhau: mạng điện cục bộ,mạng điện phân tán có kết nối với mạng điện quốc gia, mạng điện thông minh,…Trước loại hình mạng điện chưa quan tâm điều kiện kinh tế xã hội chưa phát triển, chất lượng điện cup cấp chưa đảm bảo Ngày đứng trước phát triển mặt xã hội, hoạt động kinh doanh sản xuất ngày đa dạng dẫn đến cần cung cấp đủ lượng điện Đặc biệt, bối cảnh giới khuyến khích dùng nguồn điện sạch, hệ nguồn phân tán nhỏ, cơng suất nhỏ,… hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ phổ biến Việt Nam Việt Nam quốc gia nằm vùng nhiệt đới gió mùa, nơi có lượng xạ mặt trời lớn Với 2.200 sông suối lớn nhỏ khác hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ mạnh Việt Nam.Nhưng hệ thống hoạt động phức tạp tốn khó Vì sử dụng phần mền để đánh giá tính tốn tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ Trong trình thực để hoàn thành luận văn với giúp đỡ nhiệt tình TS.Trương Thị Hoa- Giảng viên Bộ Mơn Hệ thống điện- Khoa Điện- Điện Tử- Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Đà Nẵng chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến cô Em xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Nhà Trường, đến quý Thầy, Cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật tạo điều kiện để em hoàn thành khóa học Luận văn i Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ” kết nổ lực nghiên cứu thành viên nhóm Số liệu tính tốn nhóm xác, trung thực, khơng chép người khác Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu tất kỷ luật môn nhà trường đề Sinh viên thực Trần Như Bảo ii Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ MỤC LỤC Nhận xét người hướng dẫn Nhận xét người phản biện Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu…………………… ……………………………………………………….i Lời cam đoan………………………………………………………………………… ii Mục lục……………………………………………………………………………… iii Danh sách bảng, hình vẽ………………………………………………………… vi Danh sách ký hiệu,chữ viết tắt…………………………………………………… ix Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ NGUỒN THỦY ĐIỆN NHỎ 1.1 Tổng quan lưới điện phân phối 1.1.1 Khái niệm lưới điện phân phối 1.1.2 Vai trò phân loại lưới điện phân phối 1.1.2.1 Vai trò lưới điện phân phối .3 1.1.2.2 Phân loại lưới điện phân phối 1.1.3 Các phần tử lưới điện phân phối .4 1.1.4 Sơ đồ lưới điện phân phối 1.1.4.1 Cấu trúc lưới điện phân phối .5 1.1.4.2 Đặc điểm lưới điện phân phối 10 1.2 Nguồn điện phân tán 10 1.2.1 Khái niệm 10 1.2.2 Tình hình thị trường nguồn điện phân tán Việt Nam 11 1.2.3 Động lực thách thức ngành lượng tái tạo Việt Nam .12 1.2.4 Các loại nguồn phân tán 13 1.2.5 Triển vọng phát triển điện phân tán .14 1.3 Nguồn điện thủy điện nhỏ 14 1.3.1 Định nghĩa thủy điện nhỏ 14 1.3.2 Ưu nhược điểm thủy điện nhỏ 15 1.3.2.1 Ưu điểm 15 iii Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ 1.3.2.2 Nhược điểm .15 1.3.2.3 Tiềm thủy điện nhỏ Thế Giới 16 1.3.3 Tiềm thủy điện nhỏ Việt Nam 16 1.3.4 Những thử thách xây dựng thủy điện nhỏ Việt Nam 17 1.3.5 So sánh phát triển nguồn thủy điện với nguồn lượng tái tạo khác đến năm 2030 .18 1.3.6 Tìm hiểu nguồn thủy điện nhỏ ảnh hưởng đến tiêu kinh tế 19 1.3.6.1 Những lợi ích kinh tế 19 1.3.6.2 Những hạn chế 19 1.3.7 Một số dự án thủy điện nhỏ Việt Nam 19 CHƯƠNG YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI 23 2.1 Tổng quan hệ thống điện lượng mặt trời .23 2.1.1 Giới thiệu .23 2.1.2 Nguyên lí hoạt động .23 2.1.3 Các hệ thống lượng điện mặt trời phổ biến 24 2.1.3.1 Hệ thống lượng điện mặt trời nối lưới 24 2.1.3.2 Hệ thống lượng điện mặt trời độc lập .25 2.1.3.3 Hệ thống lượng điện mặt trời nối lưới có dự trữ .26 2.2 Hệ thống lượng điện mặt trời nối lưới 26 2.2.1 Cấu tạo hệ thống lượng điện mặt trời nối lưới .27 2.2.1.1 Tấm pin mặt trời 27 2.2.1.2 Bộ điều khiển sạc 27 2.2.1.3 Bộ biến tần (inverter) 28 2.2.1.4 Đồng hồ điện 28 2.3 Yêu cầu kỹ thuật hệ thống lượng điện mặt trời nối lưới .28 2.3.1 Hệ thống điện mặt trời nối lưới điện quốc gia phải tuân theo quy định yêu cầu vận hành hệ thống điện phân phối 29 2.3.1.1 Tần số: 29 2.3.1.2 Điện áp: 29 2.3.1.3 Cân pha: 30 2.3.1.4 Sóng hài 30 2.3.1.5 Nhấp nháy điện áp: 32 2.3.1.6 Dòng điện ngắn mạch thời gian loại trừ cố 32 2.3.1.7 Chế độ nối đất 33 2.3.1.8 Hệ số cố chạm đất 34 iv Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ 3.1 Tổng quan lưới điện KonTum 35 3.2 Lưới điện phân phối huyện Đăk Glei tỉnh KonTum 35 3.3 Mô cân công suất .36 3.3.1 Chế độ vận hành lưới điện khơng có nguồn thủy điện nhỏ chưa kết nối lượng mặt trời 36 3.3.1.1 Chế độ vận hành cực đại 36 3.3.1.2 Chế độ vận hành cực tiểu 38 3.3.2 Chế độ vận hành lưới điện khơng có nguồn thủy điện nhỏ có kết nối lượng mặt trời 39 3.3.2.1 Chế độ vận hành cực đại 39 3.3.2.2 .Chế độ vận hành cực tiểu .41 3.3.3 Chế độ vận hành lưới điện có nguồn thủy điện nhỏ không kết nối lượng mặt trời .43 3.3.3.1 Chế độ vận hành cực đại 43 3.3.3.2 Chế độ vận hành cực tiểu 44 3.3.4 Chế độ vận hành lưới điện có nguồn thủy điện nhỏ kết nối lượng mặt trời 47 3.3.4.1 Chế độ vận hành cực đại 47 3.3.4.2 .Chế độ vận hành cực tiểu .48 v Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bản Bảng Độ biến dạng sóng hài điện áp tối đa cho phép 31 Bảng 2 Độ biến dạng sóng hài dịng điện tối đa cho phép nhà máy điện 31 Bảng Biến dạng sóng hài dịng điện tối đa cho phép phụ tải điện 32 Bảng Mức nhấp nháy điện áp 32 Bảng Dòng điện ngắn mạch lớn cho phép thời gian tối đa loại trừ cố 32 Bảng Chế độ nối đất 33 Y Bảng Bảng tổng kết mơ khơng có NTĐ khơng kết nối kết nối NLMT 42 Bảng Bảng tổng kết mơ khơng có NLMT kết nối khơng kết nối NTĐ 46 Bảng 3 Bảng tổng kết mô trước sau kết nối NLMT-NTĐ 50 Hình Hình 1 Lưới hình tia Hình Lưới hình tia phân đoạn .7 Hình Lưới kín vận hành hở nguồn cung cấp .8 Hình Lưới kín vận hành hở cấp điện từ nguồn độc lập Hình Lưới điện kiểu đường trục Hình Lưới điện có đường dây dự phòng chung .9 Hình Sơ đồ hình lưới .9 Hình Các nguồn điện phân tán 13 Hình Thủy điện Bảo Lạc B 15 Hình 10 Dự báo công suất nguồn phân tán Việt Nam đến năm 2030 [6] 18 Hình 11 Kế hoạch phát triển nguồn điện sử dụng lượng tái tạo giao đoạn 2011- 2030 [6] 18 Hình 12 Thủy điện Bảo Lâm .20 Hình 13 Thủy điện Sơng Bồ [ Nguồn: baotainguyenmoitruong.vn] 20 vi Đánh giá tác động hệ thống lượng điện mặt trời tới lưới điện phân phối có nguồn thủy điện nhỏ Hình 14 Nhà máy thủy điện ĐăkPơne 21 Y Hình Hệ thống lưới điện solar đơn cấp [10] 24 Hình 2 Hệ thống PV độc lập không kết nối với lưới điện [10] .25 Hình Hệ thống PV nối lưới có dự trữ [10] 26 Hình Cấu tạo hệ thống lượng điện mặt trời nối lưới [10] 27 Hình Sơ đồ nguyên lý lưới điện huyện ĐĂK GLEI 36 Hình Kết phân bố công suất chế độ cực đại không kết nối với lượng mặt trời 37 Hình 3 Kết phân bố cơng suất chế độ cực tiểu chưa kết nối lượng mặt trời 38 Hình Kết phân bố công suất chế độ cực đại lưới điện khơng có nguồn thủy điện nhỏ có kết nối với lượng mặt trời 39 Hình Biểu đồ so sánh điện áp số bus quan trọng chế độ cực đại 40 Hình Kết phân bố công suất chế độ cực tiểu lưới điện có nguồn thủy điện nhỏ không kết nối với lượng mặt trời 41 Hình Biểu đồ so sánh điện áp số bus quan trọng lưới chế độ cực tiểu trước sau kết nối NLMT 42 Hình Kết phân bố công suất chế độ cực đại lưới điện có nguồn thủy điện nhỏ khơng kết nối với lượng mặt trời 43 Hình Biểu đồ so sánh điện áp số bus quan trọng lưới chế độ cực đại có khơng có NTĐ 44 Hình 10 Kết phân bố công suất chế độ cực tiểu lưới điện khơng có nguồn thủy điện nhỏ kết nối với lượng mặt trời 45 Hình 11 Biểu đồ so sánh điện áp số bus quan trọng lưới chế độ cực tiểu trước sau lưới kết nối NTĐ 46 Hình 12 Kết phân bố công suất chế độ cực đại kết nối với lượng mặt trời 47 vii