NGHIÊN cứu NÂNG CAO ổn ĐỊNH điện áp sử DỤNG THIẾT bị SVC CHO hệ THỐNG hỗn hợp GIÓ DIESEL PHÚ QUÝ

M CL C Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nh n c a cán hướng dẫn Lý lịch khoa học i L i cam đoan iii L i cảm ơn iv Tóm t t v Mục lục vii Danh sách chữ viết t t xii Danh sách hình xiii Danh sách bảng xvi GI I THI U CHUNG 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nhi m vụ c a lu n văn Phạm vi nghiên c u Phương pháp nghiên c u Điểm c a lu n văn Giá trị thực ti n c a lu n văn Nội dung c a lu n văn Ch ng T NG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình trạng thiết kế nối lưới hoạt động c a số dự án phong n giới 1.3 Tình trạng thiết kế nối lưới hoạt động c a số dự án phong n c a Vi t Nam 1.3.1 Nhà máy phong n Bình Thu n (REVN) 1.3.2 Nhà máy phong n Phú Quý (PVN) vii 1.3.2.1 T ng quan nhà máy phong n Phú Quý 1.3.2.2 Tình trạng thiết kế nối lưới hoạt động c a nhà máy phong n Phú Quý 10 1.3.2.3 Các quy định phương th c điều khiển c a h thống hỗn hợp gió ậ diesel Phú Quý 14 1.3.2.4 Thực trạng vấn đề vướng m c cần giải pháp nhà máy phong n Phú Quý 16 Ch ng C S Lụ THUY T 18 2.1 Nguyên lý nối lưới hoạt động hỗn hợp turbine gió ậ ngu n phụ trợ vào lưới n độc l p 18 2.1.1 H thống gió độc l p 19 2.1 Cấu trúc & phân loại h thống gió ậ diesel 21 2.2 Các quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động hỗn hợp turbine gió ậ ngu n phụ trợ vào lưới n quốc gia độc l p c a Vi t Nam 22 2.2.1 Các quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động nối lưới Quốc gia c a Vi t Nam 23 2.2.2 Các quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động nối lưới độc l p c a Vi t Nam 24 2.3 Các quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động nối lưới Quốc gia độc l p c a Thế giới 25 2.3.1 Các quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động nối lưới Quốc gia c a Thế giới 25 2.3.2 Các quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động nối lưới độc l p c a Thế giới 25 2.4 H thống hỗn hợp gió ậ diesel giải pháp kỹ thu t 25 2.4.1 H thống phát n hỗn hợp gió ậ diesel 25 2.4.2 Các yêu cầu kỹ thu t h thống hỗn hợp gió ậ diesel 27 2.4.2.1 Điều khiển tần số 27 2.4.2.2 Điều khiển n áp công suất phản kháng 30 viii 2.4.2.3 Khả trụ lưới có sụt n áp 32 2.4.2.4 Dự phòng nóng 33 2.4.2.5 Các yêu cầu khác 35 2.5 Thiết bị bù tĩnh SVC 36 2.5.1 ng dụng thiết bị bù SVC vi c nâng cao n định h thống n 36 2.5.1.1 Điều khiển n áp trào lưu công suất 36 2.5.1.2 Tăng khả tải c a đư ng dây 38 2.5.1.3 Cải thi n n định cố 40 2.5.2 Khả ng dụng c a SVC h thống phong n Phú Quý 41 Ch ng MỌ HỊNH TOÁN H C 43 3.1 Tính toán công suất turbine gió 43 3.1.1 Tính toán lượng gió 43 3.1.2 Hi u suất chuyển đ i c a turbine gió 46 3.1.3 Đư ng cong hi u suất turbine gió 49 3.2 Máy phát n không đ ng ngu n kép (DFIG) 51 3.2.1 Các thành phần c a h thống turbine gió ậ DFIG 51 3.2.2 Mô hình toán c a máy phát n (DFIG) h trục tọa độ quay dq 53 3.3 Máy phát n diesel ậ Máy phát n đ ng 55 3.3.1 Mô hình máy phát n đ ng 55 3.3.2 Sơ đ tương đương máy phát đ ng 57 3.3.3 Các phương trình toán học 57 3.3.3.1 Các phương trình mạch stator 58 3.3.3.2 Hỗ cảm cuộn dây stator 59 3.3.3.3 Hỗ cảm stator rotor 60 3.3.3.4 Các phương trình mạch rotor 61 3.4 Đư ng dây phụ tải lưới n 62 3.4.1 Đư ng dây truyền tải n 62 3.4.2 Phụ tải lưới n 64 Ch ng MỌ HỊNH HịA H TH NG 65 ix 4.1 Sơ đ kết nối chung c a h thống 65 4.2 Mô hình h thống diesel 66 4.3 Mô hình h thống gió 67 4.4 Khối SVC 69 4.5 Khối thu nh n xử lý tín hi u 69 4.6 Khối phụ tải khối đư ng dây truyền tải 70 4.6.1 Khối đư ng dây truyền tải 70 4.6.2 Khối phụ tải 71 4.7 Sơ đ h thống phụ tải c a đảo Phú Quý 71 Ch ng K T QU MỌ PH NG 75 5.1 Mô lưới n Phú Quý hi n 75 5.1.1 Mô lưới n v n tốc gió đạt m/s 76 5.1.2 Mô lưới n v n tốc gió đạt m/s 78 5.1.3 Mô lưới n v n tốc gió đạt 10 m/s 80 5.1.4 Nh n xét 83 5.2 Mô lưới n Phú Quý có SVC 84 5.2.1 Mô t ng công suất phụ tải đạt 1100 kW 84 5.2.2 Mô t ng công suất phụ tải đạt 2200 kW 86 5.2.3 Mô t ng công suất phụ tải đạt 4000 kW 87 5.2.4 Nh n xét 89 5.3 Mô có xuất hi n cố ng n mạch ba pha lưới n 90 5.3.1 Khi công suất t ng phụ tải đạt 2200 kW 90 5.3.2 Khi công suất t ng phụ tải đạt 4000 kW 91 5.3.3 Nh n xét 92 5.4 Kết tham chiếu dùng PSAT để xác định độ n định n áp 93 5.4.1 Sơ lược PSAT 93 5.4.2 Mô hình hóa mô lưới n đảo Phú Quý PSAT 93 5.4.3 Kết mô 94 5.4.4 Nh n xét 96 x 5.5 Nh n xét 96 Ch ng K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 97 6.1 Các vấn đề thực hi n lu n văn 97 6.2 Những hạn chế c a lu n văn 97 6.3 Hướng phát triển kiến nghị 98 TÀI LI U THAM KH O 99 xi DANH SÁCH CÁC CH VI T T T PVN T p đoàn dầu khí Vi t Nam PV Power T ng công ty Đi n lực Dầu khí Vi t Nam PV Power RE Công ty C phần Tư vấn Đi n lực Dầu khí Vi t Nam EVN T p đoàn Đi n lực Vi t Nam HTĐKHH H thống điều khiển hỗn hợp PLC Programmable Logic Controller FCO Fuse Cut Out P Công suất tác dụng f Tần số Q/CSPK Công suất phản kháng LVRT Low Voltage Ride Through AGO Advance Grid Operation TSR Tip Speed Ratio RSC Rotor Side Converter - Bộ biến đ i phía rotor GSC Grid Side Converter - Bộ biến đ i phía stator PWM Pulse Width Modulation - Kỹ thu t điều chế chế độ xung DFIG Doubly Fed Induction Generator - Máy phát không đ ng SVC ngu n kép Static Var Compensator - Thiết bị bù tĩnh điều khiển thyristor AVR Bộ điều chỉnh n áp tự động SCADA Supervisory Control And Data Acquisition WTG Wind Turbine Generator FACTS Flexible Alternating Current Transmission System - H thống IEEE truyền tải n xoay chiều linh hoạt Institute of Electrical and Electronic Engineers THD Total Harmonic Distortion xii DANH SÁCH CÁC HỊNH HỊNH TRANG Hình 1 Dự án n gió phong n Bình Thu n Hình Sơ đ đấu nối dự án n gió phong n Bình Thu n Hình Công trình phong n huy n đảo Phú Quý Hình H thống gió độc l p cung cấp cho phụ tải nhỏ, cục 19 Hình 2 H thống gió ghép với diesel 20 Hình Sơ đ h thống n gió ậ diesel lớn điển hình 20 Hình Sơ đ t ng quát h thống gió ậ diesel 21 Hình Đáp ng tần số c a h thống gió ậ diesel 29 Hình Đặc tính công suất phát c a máy phát diesel Cummin 31 Hình Yêu cầu trụ lưới có sụt giảm n áp c a UK 33 Hình Điều chỉnh n áp nút phụ tải SVC 37 Hình Sự thay đ i n áp phụ tải có SVC 38 Hình 10 Đặc tính công suất truyền tải c a h thống có SVC 39 Hình 11 Đặc tính công suất có SVC 41 Hình 3.1 Năng lượng c a khối không khí có di n tích mặt c t ngang A 43 Hình Biểu di n lu ng khí th i qua turbine gió lý tư ng 45 Hình 3 Góc pitch c a cánh quạt gió 46 Hình Giới hạn c a hi u suất rotor 48 Hình Đư ng cong hi u suất rotor Cp (λ, β) 49 Hình Công suất đầu phụ thuộc vào v n tốc gió tốc độ turbine 50 Hình Đư ng cong công suất lí tư ng c a turbine gió 51 Hình Các thành phần c a h thống turbine gió ậ DFIG 52 Hình Trục c a dây quấn stator rotor h trục dq 53 Hình 10 Mạch n tương đương mô hình động DFIG h trục tọa độ tham chiếu dq quay với tốc độ đ ng 55 Hình 11 Sơ đ mặt c t ngang máy phát đ ng pha 56 xiii Hình 12 Sơ đ tương đương máy phát n đ ng pha 57 Hình 13 Giá trị c a tự cảm pha a stator 59 Hình 14 Giá trị hỗ cảm cuộn dây stator 59 Hình 15 Mô hình thông số rãi hình π 62 Hình Sơ đ t ng quang c a mô hình hóa mô lưới n Phú Quý 65 Hình Sơ đ khối máy phát n diesel ậ DIESEL GEN 66 Hình Mô đun n c a máy n đ ng máy n diesel 66 Hình 4 Kết nối c a turbine gió DFIG với tải thông qua MBA pha 67 Hình Sơ đ kết nối điều khiển turbine c a DFIG 68 Hình Kết nối bên khối SVC 69 Hình Khối điều khiển SVC 69 Hình Khối thu nh n xử lý tín hi u 70 Hình Mô hình đư ng dây thông số hình π 70 Hình 10 Khối phụ tải ba pha đối x ng trung tính nối đất 71 Hình 11 Sơ đ đơn tuyến h thống n đảo Phú Quý 72 Hình 12 Mô hình hóa mô h thống truyền tải phụ tải đảo Phú Quý 73 Hình Đi n áp nút v n tốc gió đạt m/s 77 Hình Đi n áp nút v n tốc gió đạt m/s 79 Hình Đi n áp nút v n tốc gió đạt 10 m/s 81 Hình Đi n áp nút phụ tải theo th i gian không SVC 82 Hình 5 Đi n áp nút phụ tải công suất 1100 kW 85 Hình Sai số nút phụ tải công suất 1100 kW 85 Hình Đi n áp nút phụ tải công suất 2200 kW 86 Hình Sai số nút phụ tải công suất 2200 kW 87 Hình Đi n áp nút phụ tải công suất 4000 kW 88 Hình 10 Sai số nút phụ tải công suất 4000 kW 88 Hình 11 Đi n áp nút phụ tải theo th i gian có SVC 88 xiv Hình 12 Đi n áp nút gặp cố ng n mạch ba pha có bù SVC 91 Hình 13 Đi n áp nút gặp cố ng n mạch ba pha có bù SVC 92 Hình 14 Đi n áp 36 bus phụ tải 94 Hình 15 Công suất tác dụng c a máy phát n (dương) tải (âm) 94 Hình 16 Biên dạng n áp 36 bus với m c độ thâm nh p lượng gió khác 95 xv DANH SÁCH CÁC B NG B NG TRANG B ng 1 Bảng thống kê sản lượng n năm 2010 10 B ng Bảng phân loại h thống gió ậ diesel c a Manwell & McGowan 22 B ng 2 Yêu cầu tần số làm vi c c a nhà máy n gió số quốc gia, khu vực 30 B ng Yêu cầu h số công suất n gió c a số quốc gia 32 B ng Bảng thông số c a kiểu dây dẫn h thống truyền tải n 71 B ng Bảng thông số phụ tải Phú Quý 74 B ng Bảng thông số điều ki n mô 75 xvi GVHD: TS.Trương Đình Nhơn (V) Lu n văn thạc sĩ Bus Hình Sai số nút phụ tải công suất 2200 kW 5.2.3 Mô ph ng t ng công suất ph t i đ t 4000 kW Khi t ng công suất phụ tải đạt 4000 kW kết thu thể hi n Hình 5.9 Hình 5.9 thể hi n n áp nút phụ tải công suất phụ tải đạt 4000 kW v n tốc gió đạt 10 m/s Qua kết mô phỏng, nh n thấy có SVC n áp nút cải thi n so với SVC Sự cải thi n đáng kể, nguyên nhân công suất tăng lên ngu n cung công suất phản kháng đ d n cho máy phát n diesel máy phát n gió phát công suất tác dụng không phát công suất phản kháng (h số công suất vào khoảng 0,98) Vi c làm cho máy phát diesel hoạt động không hi u quả, làm tụt áp lớn lưới n Qua kết mô phỏng, nh n thấy vi c nâng cao n áp nút phụ tải n áp danh định c a lưới n SVC cải thi n chất lượng n áp cách giảm thiểu độ sụt áp nút phụ tải nhánh có g n SVC Sự cải thi n thể hi n r̃ ràng hình 5.10 độ sai l ch nút nút có n áp thấp lưới HVTH: Nguy n Khánh An 87 GVHD: TS.Trương Đình Nhơn (V) Lu n văn thạc sĩ Bus (V) Hình Điện áp nút phụ tải công suất 4000 kW Bus (V) Hình 10 Sai số nút phụ tải công suất 4000 kW Time (s) Hình 11 Điện áp nút phụ tải theo thời gian có SVω HVTH: Nguy n Khánh An 88 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn Kết mô n áp nút c a phụ tải Hình 5.11 thấy sau khoảng th i gian độ n áp ban đầu khoảng 20s kh i động h thống n áp phụ tải n định nguyên suốt trình v n hành bình thư ng Giá trị n áp nút khác có thay đ i khác giá trị (được thể hi n hình so sánh giá trị n áp nút hình trên) hình dạng chung nút phụ tải Giá trị n áp cao hay thấp phụ thuộc vào vị trí c a nút phụ tải, t ng công suất c a phụ tải lớn hay nhỏ điều ki n v n hành c a h thống Tuy nhiên, điều ki n v n hành thực tế c a h thống n đảo Phú Quý, với công suất phụ tải nhỏ nên thay đ i n áp giao động công suất nhỏ Sự thay đ i n áp không tác động nhiều đến chất lượng n áp lưới n Khi so sánh hai dạng sóng n áp nút phụ tải có SVC ta thấy độ gợn sóng n áp SVC cao có SVC Điều ch ng tỏ có SVC khả n áp c a lưới n tốt có độ h thống n 5.2.4 Nh n xét Thông qua trình mô so sánh n áp nút phụ tải h thống n c a đảo Phú Quý, số nh n xét t ng hợp đưa sau: - Qua mô phỏng, với tham gia c a SVC đem lại h thống n có tính n định cao với vi c giảm độ sụt áp nút phụ tải H thống hoạt động gần với giá trị n áp danh định c a lưới n hơn, điều không tác động tiêu cực đến hoạt động c a phụ tải tiêu thụ n - Về lâu dài, góp mặt c a SVC cần thiết nhu cầu phụ tải ngày tăng lên nhanh chóng, lúc muốn nâng cao chất lượng n không sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng, mà chi phí rẻ SVC - Qua dạng sóng n áp thu được, nh n thấy lưới n v n hành n định Sau trình độ kh i động h thống n, n áp c a h thống n n định tr lại giữ nguyên suốt trình hoạt động bình thư ng HVTH: Nguy n Khánh An 89 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn - Khi có tham gia c a SVC n áp phụ tải có n định nhanh Đây ch c định sử dụng SVC lưới n Với vi c cung cấp công suất phản kháng cho lưới n, SVC tham gia n định cho lưới vi c bơm vào hay rút lượng công suất phản kháng để n định n áp cho lưới 5.3 Mô ph ng có xuất hi n c ng n m ch ba pha l i n Trong trình hoạt động c a h thống n, tác động c a yếu tố môi trư ng bên nên thư ng xuất hi n cố n, cố thư ng gặp ng n mạch lưới n gió bão, hư hỏng cách n, đ Trong mô lưới n Phú Quý, cố ng n mạch đưa vào để đánh giá ảnh hư ng c a SVC có cố ng n mạch xảy Th i gian xuất hi n cố ng n mạch 0,1s (5 chu kì sóng sin) Đây loại cố ng n mạch thoáng qua, tạo để kiểm tra khả n định lưới n sau cố ng n mạch Quá trình mô thực hi n v n tốc gió 10 m/s công suất phụ tải 2200 kW 4000 kW để kiểm tra tác động c a SVC lên h thống có cố ng n mạch 5.3.1 Khi công suất t ng ph t i đ t 2200 kW Khi v n tốc gió đạt 10 m/s t ng công suất phụ tải đạt 2200 kW, khối tạo cố ng n mạch ba pha đặt nút số 12 c a h thống n để mô trư ng hợp lưới có cố ng n mạch xảy Kết mô thu được đưa bên Qua Hình 5.12 ta nh n thấy sau cố qua lưới n phục h i lại trạng thái trước cố Sau cố ng n mạch ba pha qua, biên độ dòng n lưới phục h i sau th i gian ng n giao động khoảng giây n áp quay lại trạng thái n định HVTH: Nguy n Khánh An 90 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn DIEN AP TAI NUT GAP SU CO NGAN MACH PHA KHI KHONG CO VA CO SVC x 10 KHONG CO BU SVC CO BU SVC ( V ) 1.5 0.5 24,9 25.0 25.1 25.2 25.3 Time (s) 25.4 25.5 25.6 25.7 Hình 12 Điện áp nút gặp cố ngắn mạch ba pha có bù SVC Đi n áp nút ng n mạch n định nhanh chóng công suất c a mạch không lớn (chỉ khoảng MW) nên m c độ nguy hiểm gặp cố không cao, tác động qua lại thành phần thiết bị n mối quan h dòng n, n áp không lớn, chiều dài đư ng dây truyền tải đảo ng n nên có cố ng n mạch xảy trình độ di n nhanh n kháng h thống nhỏ Qua Hình 5.12 ta nh n thấy có tham gia c a SVC biến thiên c a n áp lúc phục h i sau cố giảm đáng kể Điều ch ng tỏ SVC có vai trò đáng kể vi c khôi phục n áp cho h thống n không trình v n hành bình thư ng mà trình phục h i sau cố lưới n 5.3.2 Khi công suất t ng ph t i đ t 4000 kW Khi v n tốc gió đạt 10 m/s t ng công suất phụ tải đạt 4000 kW, khối tạo cố ng n mạch ba pha đặt nút số 12 c a h thống n để mô trư ng hợp lưới có cố ng n mạch xảy Kết mô thu được đưa bên Qua Hình 5.13 ta nh n thấy sau cố qua lưới n phục h i lại trạng thái trước cố Sau HVTH: Nguy n Khánh An 91 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn cố ng n mạch ba pha qua, biên độ dòng n lưới phục h i sau th i gian ng n giao động khoảng giây n áp quay lại trạng thái n định DIEN AP TAI NUT GAP SU CO NGAN MACH PHA KHI KHONG CO VA CO SVC x 10 KHONG CO BU SVC CO BU SVC ( V ) 1.5 0.5 22.4 24.6 24.8 25.0 25.1 Time (s) 25.4 25.6 25.8 26.0 Hình 13 Điện áp nút gặp cố ngắn mạch ba pha có bù SVC Đi n áp nút ng n mạch n định nhanh chóng công suất c a mạch không lớn (chỉ khoảng MW) nên m c độ nguy hiểm gặp cố không cao, tác động qua lại thành phần thiết bị n mối quan h dòng n, n áp không lớn, chiều dài đư ng dây truyền tải đảo ng n nên có cố ng n mạch xảy trình độ di n nhanh n kháng h thống nhỏ Qua Hình 5.13 ta nh n thấy có tham gia c a SVC biến thiên c a n áp lúc phục h i sau cố giảm đáng kể Điều ch ng tỏ SVC có vai trò đáng kể vi c khôi phục n áp cho h thống n không trình v n hành bình thư ng mà trình phục h i sau cố lưới n 5.3.3 Nh n xét Theo kết mô thu tạo cố ng n mạch để xác định khả n định sau cố c a SVC lưới n hi n đảo Phú Quý, lưới HVTH: Nguy n Khánh An 92 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn n đảo có khả n định tr lại trạng thái ban đầu th i gian ng n khoảng giây Nguyên nhân c a n định nhanh chóng sau cố ng n mạch công suất lưới nhỏ h thống đư ng dây truyền dẫn ng n (khoảng 10 km) nên h thống có khả n định nhanh chóng sau xuất hi n cố thoáng qua Ngoài ra, lưới n m c theo dạng mạch vòng nên có bất c cố lưới n xuất hi n h thống thiết bị bảo v kích hoạt để ng t toàn lưới n Lưới n v n hành tr lại cố cách ly khỏi lưới n 5.4 K t qu tham chi u dùng PSAT đ xác đ nh đ 5.4.1 S l n đ nh n áp c PSAT PSAT ( Power system analysis Toolbox ậ công cụ phân tích h thống n) công cụ mã ngu n m c a Matlab, sử dụng cho phân tích điều khiển h thống n PSAT xử lý nhiều mô hình h thống có quy mô khác nhau: từ mạng lưới nhỏ phục vụ đào tạo đến h thống n thực có kích cỡ trung bình Là phần mềm mã ngu n m , PSAT phù hợp cho vi c nghiên c u cho phép thay đ i mô hình hay tính hi n mô hình hay tính Với giao di n đ họa (GUIs) Thư vi n mô (simulink library), PSAT thân thi n d sử dụng, phù hợp với mục đích đào tạo giảng dạy hay tự nghiên c u Ngoài ra, PSAT phần mềm mi n phí PSAT hỗ trợ sử dụng đầy đ tính toán véc tơ hóa hàm ma tr n, giúp tối ưu kết tính toán PSAT công cụ hỗ trợ tốt cho h thống tĩnh vấn đề mô phân bố dòng công suất, phân tích n áp c a lưới n vừa nhỏ 5.4.2 Mô hình hóa mô ph ng l i n đ o Phú Quý PSAT Lưới n đảo Phú Quý Hình 4.11 mô hình hóa mô nhằm mục đích xác định độ n định n áp thay đ i độ thâm nh p c a máy phát n gió h thống n độc l p kết hợp n gió ậ diesel Với chế độ hoạt động nêu phần t ng quan trên, tải lớn 1100 kW vi c chia sẻ công suất máy phát n diesel gió tương ng 50% 50% Có thể thấy công suất n tạo c a trang trại gió nhỏ so HVTH: Nguy n Khánh An 93 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn với công suất đặt MW Vì v y, báo nghiên c u vi c tăng m c độ thâm nh p c a lượng gió lưới n cô l p đảo Phú Quý Kết mô thực hi n công cụ PSAT để kiểm tra đáp ng c a h thống 5.4.3 K t qu mô ph ng Theo giá trị c a nhu cầu lượng thể hi n thực tế c a Phú Quý hi n nay, ta chọn công suất c a h thống phụ tải 2,2 MW ( công suất phụ tải tháng 6) M c lượng lựa chọn để thực hi n mô với m c độ thâm nh p lượng gió khác Voltage Profile 1.05 V [p.u.] 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 10 15 20 25 30 35 Bus number Hình 14 Điện áp 36 bus phụ tải Real Power Profile 1.25 0.75 0.5 P G - P L [MW] 0.25 -0.25 10 15 20 25 30 35 Bus # Hình 15 ωông suất tác dụng máy phát điện (dương) tải (âm) Qua Hình 5.14 cho thấy n áp tất bus Hình 5.15 cho thấy công suất tác dụng c a máy phát n (bus máy phát n turbine gió bus cho máy phát n diesel) tải Với công suất n tạo c a máy phát n diesel 50% máy phát n turbine gió 50% Có thể thấy n áp bus đáp ng yêu cầu n áp biên (± 5%) HVTH: Nguy n Khánh An 94 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn Để kiểm tra m c độ thâm nh p c a lượng gió vào h thống n, trư ng hợp nghiên c u này, công suất n từ máy phát n turbine gió tăng lên từ 1,1 MW đến 1,8 MW công suất n từ máy phát n diesel giảm từ 1,1 MW đến 0,4 MW tương ng với bước thay đ i 0,1 MW Kết mô vẽ Hình 5.16 Voltage Profile 1.05 V [p.u.] 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 10 16 17 18 19 20 26 27 28 29 30 Bus number Voltage Profile 1.05 V [p.u.] 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 11 12 13 14 15 Bus number Voltage Profile 1.05 V [p.u.] 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 21 22 23 24 25 Bus number Voltage Profile V [p.u.] 1.05 Pw = 1.1-MW 0.95 Pw = 1.2-MW Pw = 1.3-MW 0.9 Pw = 1.4-MW 0.85 Pw = 1.5-MW 0.8 0.75 Pw = 1.6-MW 31 32 33 34 Bus number 35 36 37 Pw = 1.7-MW Pw = 1.8-MW Hình 16 ψiên dạng điện áp 36 bus với mức độ thâm nhập lượng gió khác HVTH: Nguy n Khánh An 95 Lu n văn thạc sĩ Qua kết mô GVHD: TS.Trương Đình Nhơn Hình 5.16 n áp bus trư ng hợp nghiên c u trình bày Tuy nhiên, trư ng hợp cuối lượng gió tăng lên đến 1,8 MW, n áp bus 26 27 bus giảm 0,95 pu Để giải tình trạng này, thiết bị dãy tụ n cố định FACTS sử dụng để bù n áp bus để nâng cao biên độ n áp Từ kết mô thấy nhu cầu phụ tải cao 1,1 MW, m c độ thâm nh p c a lượng gió cải thi n lên đến 77% (ví dụ 1,7 MW c a 2,2 MW) 5.4.4 Nh n xét Mô độ n định n áp h thống n độc l p hỗn hợp gió ậ diesel công cụ PSAT trình bày nghiên c u n định n áp c a h thống máy phát n cô l p hỗn hợp diesel gió cách tăng cư ng thâm nh p c a lượng gió vào h thống Nó nhìn thấy từ kết mô cho tất tình v n hành, thâm nh p c a lượng gió cải thi n lên đến 70% để cung cấp n cho lưới n Có thể kết lu n h thống n áp trì n định với điều ki n tốc độ gió khác 5.5 Nh n xét Qua mô thực hi n trên, số nh n xét đưa sau: - Mô hình hóa mô đáp ng yêu cầu mô c a h thống xác định n áp nút phụ tải gần với thông số v n hành thu qua trình đo đạt thực tế - Qua giá trị n áp nút phụ tải thu qua mô phỏng, vị trí để đặt SVC xác định cách trực quan, mang tính khoa học có tính thuyết phục cao Đây c quang trọng để đề xuất vị trí l p đặt SVC có nhu cầu nâng cao chất lượng n áp lưới n Phú Quý tương lai - Qua mô ch ng minh tính hi u sử dụng SVC cho nhi m vụ nâng cao độ n định n áp lưới n đảo Phú Quý Từ kết này, đề xuất với quan quản lý giải pháp nâng cao chất lượng n áp lưới n công suất phụ tải tăng lên tương lai gần HVTH: Nguy n Khánh An 96 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn Ch ng K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 6.1 Các vấn đ c b n đư thực hi n lu n văn - Khái quát tình trạng nhà máy phong n Thế giới Vi t Nam th i điểm hi n - Khảo sát t ng quan h thống nhà máy phong n đảo Phú Quý - Xác định nguyên lý quy định, tiêu chuẩn nối lưới hoạt động hỗn hợp turbine gió diesel Thế giới nói chung theo tiêu chuẩn TCVN - Xây dựng mô hình hóa mô lưới n phân phối Phú Quý phần mềm Matlab/Simulink - Qua mô hình hóa mô ch ng minh khả đáp ng tốt ưu cầu nâng cao n định áp sử dụng thiết bị bù ngang tĩnh SVC cho lưới n đảo Phú Quý Thông qua công suất mô thực tế họat động c a lưới n đảo Phú Quý hi n tại(1100 kW, 2200 kW) công suất dự kiến tương lai gần (4000 kW) Từ kết đó, tham mưu cho cấp quản lý sử dụng thiết bị bù SVC n định n áp cho lưới n Phú Quý hi n tại, có tính đến khả phát triển thêm phụ tải tương lai 6.2 Nh ng h n ch c a lu n văn - Chưa có khả c p nh t thông số v n hành điều ki n khách quan không cho phép (yêu cầu bảo m t thông tin c a Công ty n lực Bình Thu n, n lực Phú Quý Công ty TNHH thành viên lượng tái tạo n lực dầu khí Vi t Nam,…) - Do yêu cầu mô h thống lưới n nhiều phụ tải thiết bị n nhiều đoạn dây truyền tải (32 phụ tải, 34 đoạn dây dẫn, thông số hình π…) nên SVC máy phát n gió diesel không xây dựng mô hình đầy đ mà xây dựng mô hình tương đương, đó, đánh giá xác t ng nhi u hài (THD) bơm từ máy phát n gió Từ chưa thể đánh giá xác khả kết nối lưới n xét điều ki n THD c a lưới n HVTH: Nguy n Khánh An 97 Lu n văn thạc sĩ 6.3 H GVHD: TS.Trương Đình Nhơn ng phát tri n vƠ ki n ngh - Tiếp tục thu th p tài li u nhất, để làm s hoàn thi n mô hình hóa mô hi n - Xây dựng mô hình hóa mô đầy đ chi tiết để tiếp tục sử dụng có nhu cầu - Tiếp tục nghiên c u với thiết bị bù công suất phản kháng khác (STATCOM, UPFC,…) để có nhiều lựa chọn vấn đề nâng cao n định n áp lưới Phú Quý nói chung h thống tương tự gặp tương lai - Triển khai thực tế vi c l p đặt SVC h thống lưới n Phú Quý để nâng cao chất lượng n áp cho nút phụ tải Qua thu th p số li u thực tế để đánh giá hi u c a mô hình hóa mô thực hi n lu n văn HVTH: Nguy n Khánh An 98 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn TÀI LI U THAM KH O TI NG VI T [1] T p đoàn dầu khí Vi t Nam Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp nối lưới hoạt động hỗn hợp turbine gió ậ nguồn phụ trợ vào lưới điện quốc gia độc lập nhằm đảm bảo hoạt động ổn định, hiệu dự án EVN Hà Nội, 2013 [2] Công ty c phần tư vấn xây dựng n Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy phong điện huyện đảo Phú Qúy ậ tỉnh ψình Thuận TP HCM, 2010 [3] Công ty n lực Bình Thu n, Công ty TNHH thành viên lượng tái tạo n lực dầu khí Vi t Nam Quy trình phối hợp vận hành hỗn hợp gió – diesel đảo Phú Quý Bình Thu n, 2012, tr ậ 30 [4] Nguy n Thế Vĩnh Điều khiển thiết bị bù tĩnh SVω ứng dụng việc nâng cao chất lượng điện hệ thống điện Đại học Kỹ Thu t Công nghi p Thái Nguyên, 2007, tr 29 [5] Nguy n Hữu Phúc, Châu Minh Đạo, Nguy n Chí Hiếu Nghiên cứu ảnh hưởng việc đấu nối nhà máy điện gió vào lưới điện Tổng công ty Điện lực miền nam (EVN SPω) quản lý TP HCM, 2013, tr 26 ậ 30 [6] Nguy n Thành Trung Khảo sát máy phát điện 330 MW làm mát Hydro, mô phần mềm Matlab chế độ vận hành ĐHSPKT, 2012, tr 34 ậ 40 TI NG N [7] C NGOÀI Wind hybrid power system Internet: http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_hybrid_power_systems,11/12/2014 [8] R Hunter, G Elliot Wind – Diesel systems: A guide to the technology and its implementation Cambridge University Press, New York, 2004 [9] Best Practices in Implementation of wind – diesel system Alaska Center for Energy and Power (ACEP) 2011 HVTH: Nguy n Khánh An 99 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn [10] J Machowski, J W Bialek, J R Bumby Power System Dynamics and Stability 1997 [11] PSERC publication Impact of increased DFIG wind penetration on power systems and markets Tech Rep, 2009 [12] P Tielens, D.V Her tem Grid inertia and frequency control in power systems with high penetration of renewables In Young Researchers Symposium in Electrical Power Engineering edition, 2012 [13] J Brisebois Wind farm inertia emulation to fulfill hydro ậ quebec’s specific need In IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2011 [14] T Ackerman, R Kuwahata Lessions learned from international wind integration studies Electricity statement of opportunities: Executies Briefing.s.l.: AEMO, 2011 [15] W Chistiansen and D.T Johnsen Analysis of requirements in selected grid codes Technical university of Denmark, 2006 [16] W Quiwei, X Zhao, J Ostegaard Grid integration issues for large scale wind power plants In IEEE Power and Energy Society General Meeting, 2010 [17] Vestas Technical documents V80 ậ 944653 ậ Control system Technology R & D of Danmark, 2011,Tr 1ậ75 [18] M Tsili, S Papathanassiou Review of grid code technical requirements IET Reậnewable Power Generation, pp 1ậ25, 2009 [19] C Carrillo, A.F Obando Montano, J Cidras, E Diaz ậ Dorado Response of fixed speed wind generators under low voltage ride through requirements In SAAEI ậ Annual seminar on automation, industrial electronics and instrumentation, 2012 [20] Vestas Technical documents V80 ậ 944905 ậ Vcs frequency converter Technology R & D of Danmark, 2011, Tr 1ậ30 [21] EnerNex Corporation Eastern wind integration and transmission study Report to NREL, 2011 [22] Dietmar Holzer Static var compensator for reduction of wind power outages In institute of electric power systems graz university of technology, 2006 HVTH: Nguy n Khánh An 100 S K L 0 [...]... t đối với h thống hỗn hợp gió/ diesel và tình hình khai thác sử dụng ngu n năng lượng đi n gió trên thế giới và Vi t Nam; khảo sát và mơ phỏng h thống) nhằm nâng cao đảm bảo dự án hoạt động n định, an tồn và hi u quả Xuất phát từ lý do trên, tác giả chọn đề tài Nghiên cứu nâng cao ổn định điện áp sử dụng thiết bị SVC cho hệ thống hỗn hợp gió ậ diesel Phú Q Đề tài có thể là cơ s tham khảo cho vi c quy... khả năng nâng cao độ n định đi n áp bằng các thiết bị bù cơng suất phản kháng trên đư ng dây phân phối 5 Đi m m i c a lu n văn - Mơ hình hóa mơ phỏng h thống hỗn hợp gió ậ diesel hòa đ ng bộ lưới đi n trên đảo Phú Q - Qua mơ hình hóa mơ phỏng đánh giá khả năng ng dụng thiết bị SVC trong vấn đề n định đi n áp cho h thống lưới đi n Phú Q, từ đó tham mưu cho cấp quản lý đưa ra quyết định sử dụng SVC trong... đảo Phú Q - Nghiên c u nâng cao n định h thống khi sử dụng thết bị SVC trong h thống phong đi n Phú Q - Dùng phần mềm Matlab/simulink mơ phỏng khi hòa năng lượng gió và máy phát diesel vào lưới đi n phân phối Phú Q từ đó phân tích và đánh giá tính n định cho h thống đi n Phú Q 3 Ph m vi nghiên c u - Nghiên c u khái qt về tình hình phát triển đi n gió trên thế giới và Vi t Nam - Tìm hiểu t ng quan h thống. .. đi u khi n hỗn h p: - H thống điều khiển hỗn hợp (HTĐKHH) được l p đặt tại trạm diesel Phú Q H thống điều khiển hỗn hợp gió ậ diesel được kết nối với: + Trung tâm điều khiển Nhà máy phong đi n đặt tại turbine gió T1; + Trung tâm điều khiển MC200 c a trạm diesel - H thống điều khiển hỗn hợp được kết nối với các Trung tâm điều khiển với vai trò là ắmáy ch ” H thống điều khiển hỗn hợp được thiết kế 02... quy hoạch, xây dựng các h thống đi n độc l p có sử dụng nhiều ngu n năng lượng kết hợp 2 M c tiêu vƠ nhi m v c a lu n văn - Khảo sát tình trạng nối lưới độc l p c a h thống phát đi n hỗn hợp turbine gió ậ diesel nhà máy Phong đi n Phú Q - Khảo sát và tìm hiểu các ngun lý quy định, tiêu chuẩn nối lưới và hoạt động h thống hỗn hợp turbine gió và diesel - Đề xuất giải pháp nâng cao hi u quả hoạt động c... gió độc lập cung cấp cho phụ tải nhỏ, cục bộ HVTH: Nguy n Khánh An 19 Lu n văn thạc sĩ GVHD: TS.Trương Đình Nhơn Hình 2 2 Hệ thống gió ghép với diesel Hình 2 3 Sơ đồ hệ thống điện gió – diesel lớn điển hình Đặc đi m: - H thống gió ghép với diesel áp ng nhu cầu phụ tải tại mọi th i điểm một cách liên tục b i vì h thống sẽ sử dụng nhiều hơn một ngu n cơng suất để cấp cho lưới đi n - Diesel sẽ cung cấp... đến quy định đối với h thống hỗn hợp gió ậ diesel đấu nối vào h thống đi n độc l p - Vi t Nam cũng chưa có nghiên c u nào liên quan - Áp dụng các điều ki n, quy định nối lưới c a trang trại gió đấu nối vào h thống đi n Quốc gia trong trư ng hợp này Tuy nhiên, khi lựa chọn mơ hình h thống điều khiển hỗn hợp, thì ch đầu tư dự án cần ch ng minh được khả năng v n hành liên tục n định lâu dài c a h thống. .. tối thiểu c a diesel thì sau 3 phút h thống điều khiển tự động sẽ phát l nh kh i động b sung các t máy diesel khác và dừng turbine gió Lúc này chỉ có các t máy diesel phát đi n - Trư ng hợp gió thấp, phụ tải cao: Trong trư ng hợp khả năng phát cơng suất c a turbine gió khơng áp ng đ 50% cơng suất phụ tải H thống điều khiển hỗn hợp sẽ tự động ra l nh kh i động thêm các t máy diesel để áp ng u cầu phụ... phong đi n Phú Q 6 MW ( đảo Phú Q ậ tỉnh Bình Thu n) và đã đưa vào v n hành Tuy nhiên, h thống hỗn hợp turbine gió ậ diesel (g m 3 cột turbine gió, mỗi cột 2 MW và 6 máy phát diesel, mỗi máy 500 kW) vẫn hoạt động chưa n định, chưa an tồn và chưa khai thác được tối đa cơng suất c a các turbine gió Vi c kết hợp các ngu n năng lượng khác với ngu n năng lượng gió nhằm mục đích nâng cao vi c sử dụng hi u... biến áp vào thanh cái và đư ng dây 22 kV - 03 máy biến áp nâng áp 1600 kVA, đi n áp 22 ± 2x2,5%/0,4 kV - H thống tự dùng: 02 máy biến áp 75 kVA, đi n áp 22/0,4 kV cấp đi n tự dùng cho Nhà máy diesel Phú Q (4) H th ng đi u khi n trung tơm: Tại trạm diesel sử dụng Trung tâm điều khiển MC200 để điều khiển tồn bộ các hoạt động c a trạm diesel Trung tâm điều khiển MC200 được kết nối với H thống điều khiển hỗn