Nghiên cứu ảnh hưởng của nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 110 kV tỉnh Quảng Bình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HOÀNG MINH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG Phản biện 1: TS LƯU NGỌC AN Phản biện 2: TS LÊ HỮU HÙNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật điện họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 22 tháng 12 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hệ thống điện Việt Nam gồm có nhà máy điện, lưới điện, hộ tiêu thụ liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Trong năm gần đây, việc khuyến khích đầu tư vào khâu sản xuất điện Nhà nước quan tâm đặc biệt tập trung vào nguồn lượng tái tạo có lượng gió Năng lượng gió nước ta lại có tiềm cao so với nước khu vực có lợi đường bờ biển trải dài, địa hình thuận lợi Tiềm năng lượng gió 513.360 MW với 8,6% diện tích đất liền Việt Nam có khả lắp đặt turbin gió lớn Là tỉnh ven biển miền Trung với nhiều tiềm đất đai, tốc độ gió… Để phát triển dự án điện gió, Quảng Bình quy hoạch diện tích gần 1.620 với tổng công suất 500 MW vùng đất cát ven biển thuộc xã Gia Ninh, Hải Ninh huyện Quảng Ninh, xã Ngư Thủy Bắc, Ngư Thủy Nam, Hưng Thủy, Sen Thủy Huyện Lệ Thủy Việc phát triển nguồn điện gió có nhiều ưu điểm không gây ô nhiễm diện rộng loại nhiên liệu hóa thạch, khơng chiếm nhiều diện tích đất đai… nhiên thấy nhà máy điện gió loại nguồn có cơng suất phát phụ thuộc vào tốc độ gió biến thiên khơng ổn định Nhiều địa phương có Quảng Bình có chế độ gió biến đổi theo thời gian giới hạn rộng, nhiều thời điểm gió lớn sau vài phút tốc độ gió gần khơng Ngồi lượng gió thời gian tồn gió theo hướng ln thay đổi Do cần phải nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đấu nối vào lưới điện khu vực Vì việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình” vừa giải pháp mang tính thực tiễn, vừa mang lại hiệu kinh tế cao vận hành nhằm nâng cao sản lượng điện đóng góp vào hệ thống điện Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Bình 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy điện gió Hải Ninh; Hệ thống lưới điện tỉnh Quảng Bình (khu vực có nhà máy đấu nối vào) vấn đề liên quan vận hành nhà máy điện gió lưới điện Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu sở lý thuyết nhà máy điện gió, sở lý thuyết số liệu thực tế, sử dụng công cụ thích hợp (phần mềm) để phân tích, đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Bình Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết tìm hiểu, áp dụng thực tế: nghiên cứu lý thuyết nhà máy điện gió; vấn đề liên quan kết nối nhà máy điện gió với lưới điện; thu thập số liệu thực tế nhà máy điện gió Hải Ninh lưới điện 110 kV khu vực tỉnh Quảng Bình; phân tích, đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện khu vực tỉnh Quảng Bình Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài đưa sở phân tích, đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió đến lưới điện, sau hồn thiện dùng làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực đề tài Đề tài áp dụng thực tế cho nhà máy điện gió Hải Ninh nhà máy điện gió khác Cấu trúc luận văn MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG GIĨ, ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG GIĨ, ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ HẢI NINH 1.1 Tổng quan tình hình phát triển điện gió Việt Nam Thế giới 1.1.1 Tình hình phát triển lượng gió Thế giới 1.1.2 Tình hình phát triển lượng gió Việt Nam 1.2 Tổng quan lưới điện khu vực tỉnh Quảng Bình 1.2.1 Nhu cầu phụ tải khu vực 1.2.2 Khả đáp ứng nhu cầu phụ tải lưới điện tỉnh Quảng Bình 1.2.3 Các nguồn cung cấp điện tỉnh Quảng Bình 1.3 Tổng quan nhà máy điện gió Hải Ninh 1.3.1 Tiềm điện gió địa bàn tỉnh Quảng Bình Theo khảo sát bước đầu chuyên gia xác định số địa điểm vùng tỉnh Quảng Bình có nguồn lượng gió phong phú, có khả xây dựng trạm phát điện gió với quy mơ cơng nghiệp Quảng Bình tỉnh có nhiều tiềm phát triển điện gió Với khảo sát này, vận tốc gió vùng ven biển địa phương bình quân từ 5,5 - 6,0m/s, vùng núi thuộc huyện Minh Hóa từ 6,2 - 7m/s Hiện tỉnh lập Quy hoạch điện gió đến năm 2025, có xét đến năm 2035, hồn thành trình Bộ Cơng Thương phê duyệt vào cuối năm 2018, với tổng công suất khoảng 800 - 1.000MW địa bàn xã: Gia Ninh, Hải Ninh (huyện Quảng Ninh - khoảng 250MW); xã Ngư Thủy Bắc, Ngư Thủy Nam, Sen Thủy, Hưng Thủy (huyện Lệ Thủy - khoảng 200MW); xã Dân Hóa (huyện Minh Hóa - khoảng 300MW); xã Quảng Đông (huyện Quảng Trạch) xã Trung Trạch (huyện Bố Trạch) khoảng 150MW Hiện tại, lắp hai cột đo gió xã Hải Ninh (huyện Quảng Ninh) xã Dân Hóa (huyện Minh Hóa) Tỉnh Quảng Bình quy hoạch với tổng cơng suất 500 MW địa bàn xã Gia Ninh, Hải Ninh huyện Quảng Ninh, xã Sen Thủy huyện Lệ Thủy xã Dân Hóa huyện Minh Hóa Theo chương trình “Đo gió số địa điểm để phục vụ việc lập Quy hoạch phát triển điện gió phát triển dự án Điện gió” Việt Nam Chính phủ Đức tài trợ Vị trí cột đo gió lắp đặt địa phận xã Hải Ninh huyện Quảng Ninh thuộc Trang trại Điện gió B&T, khu vực cột đo gió có vận tốc gió bình qn độ cao 80m từ 5,5 – 6,0m/s 1.3.2 Địa điểm xây dựng nhà máy Địa điểm xây dựng nhà máy điện gió dự kiến xây dựng xã Hải Ninh, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình Toạ độ địa lý hệ VN2000 múi 1920350.58; 573553.17 Hiện trạng khu vực trạm đo gió đất trống có bụi thấp, khu vực có tiềm gió lớn khu vực Trên sở tài liệu báo cáo khảo sát, đánh giá điều kiện địa hình khu vực dự án phẳng Thực vật chủ yếu bụi Giao thông khu vực chủ yếu đường rộng 1.3.3 Quy mô dự án Trang trại điện gió B&T cơng ty CP điện gió B&T làm chủ đầu tư với tổng cơng suất lắp đặt trang trại gió 252MW diện tích khảo sát khoảng 2620 gồm khoảng 60 tổ máy, tổ máy có cơng suất 4,2 MW Dự án triển khai địa bàn xã Hải Ninh Võ Ninh huyện Quảng Ninh xã Ngư Thủy Bắc huyện Lê Thủy có tổng mức đầu tư dự kiến 8.684 tỉ đồng Trong giai đoạn đầu nhà máy điện gió Hải Ninh thuộc khu vực trang trại điện gió B&T dự kiến có cơng suất lắp đặt khoảng 42 MW bao gồm 10 tua bin, tổng diện tích khoảng 1258 Tổng mức đầu tư khoảng 1.447 tỉ đồng Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Điện gió B&T Dự kiến khởi cơng vào tháng 10.2019 [2] 1.3.4 Phương án lựa chọn tuabin kết lưới nhà máy Dự kiến bố trí trạm nâng áp 22/110kV để thu gom điện sản xuất nâng áp gọi Trạm 110kV Hải Ninh, công suất 2x40MVA Trạm có nhiệm vụ thu gom điện 22kV từ trạm nâng áp tua bin để phát lên lưới điện quốc gia thông qua dàn 110kV trạm Xây dựng đường dây mạch kép 110kV đấu nối chuyển tiếp công suất từ trạm 110kV Hải Ninh vào TBA 110kV Tây Bắc Quán Hàu, dây dẫn ACSR-185/29, chiều dài 4,8 km Với công suất tổng dự kiến 42MW, dự kiến chọn loại tuabin DFIG (được trình bày mục 2.1.3 2.3.3) ký hiệu SG 4,2-145 hãng Siemen 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ 2.1 Máy phát điện gió 2.1.1 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi 2.1.2 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi 2.1.3 Máy phát điện không đồng nguồn đôi DFIG 2.2 Tiêu chuẩn kết nối nhà máy điện gió với lưới điện 2.2.1 Các chế độ phát 2.2.2 Tần số phát 2.2.3 Công suất phát 2.2.4 Điện áp phát 2.2.5 Các tiêu chuẩn khác 2.3 Mơ hình kết nối nhà máy điện gió vào lưới điện 2.3.1 Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện Mơ hình sử dụng kết nối tuabin gió vận tốc cố định dùng máy phát khơng đồng rotor lồng sóc, kết nối trực tiếp với lưới điện thông qua máy biến áp Do máy phát không đồng tạo cơng suất phản kháng phát lên lưới nên mơ hình cần sử dụng tụ bù công suất phản kháng để tiêu thụ triệt tiêu công suất phản kháng phát lên lưới điện Bộ tụ bù tự động thường bao gồm từ 5-25 tụ bù điều khiển phụ thuộc vào công suất phát tuabin Để mơ hình nối lưới trực tiếp hoạt động thuận lợi, người ta thường sử dụng khởi động Hình 2.1:Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện Các chuyển động gió ln thay đổi chuyển thành chuyển động học thành xung động điện Chúng gây dao động điện áp điểm đấu nối tuabin gió với lưới điện Do dao động điện áp này, tuabin gió tốc độ cố định tạo công suất phản kháng dao động từ lưới điện (trong trường hợp tụ bù), làm tăng dao động điện áp tổn thất đường dây Các hệ thống tốc độ cố định có lợi tính đơn giản chi phí thấp Tuy nhiên, nhược điểm khái niệm bao gồm yêu cầu lưới cứng (điện áp cố định tần số), cần thiết cấu trúc khí mạnh mẽ để hỗ trợ ứng suất học cao gió gây 2.3.2 Mơ hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor Mơ hình sử dụng máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn (WRIG) sử dụng từ năm chín mươi kỉ trước Mơ hình tương tự mơ hình kết nối trực tiếp máy phát điện gió với lưới điện Tuy nhiên, cuộn dây rotor máy phát kết nối theo chuỗi với điện trở điều khiển, có kích thước xác định phạm vi tốc độ thay đổi (thường cao 0-10% so với tốc độ đồng bộ) Mơ hình sử dụng khởi động tụ bù có điều khiển để vận hành kết nối mượt mà Có thêm tính đặc biệt mơ hình có điện trở rotor thay đổi được, thay đổi điều khiển quang học điều khiển gắn trục rotor Bằng cách thay đổi điện trở mạch rotor, điều khiển tác động gió lên turbin Phạm vi điều khiển tốc độ động thay đổi theo kích thước điện trở rotor biến phổ biến lên đến 10% so với tốc độ đồng Mơ hình có lợi mơ hình kết nối trực tiếp kết cấu khí bị tác động hơn, phải bảo dưỡng, nên giá thành sản xuất vận hành thấp 7 Hình 2.2: Mơ hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor 2.3.3 Mô hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện Mơ hình gọi máy phát điện cảm ứng kép (DFIG), tương ứng với tuabin gió điều khiển tốc độ biến đổi với tạo cảm ứng rotor dây quấn (WRIG) chuyển đổi lượng phần (đánh giá khoảng 30% công suất danh định) mạch rôto Việc sử dụng chuyển đổi lượng cho phép tuabin gió hoạt động tốc độ biến thiên điều chỉnh, cho phép chúng cung cấp lượng hiệu so với mơ hình sử dụng máy phát tốc độ cố định Ngồi ra, lợi ích đáng kể khác sử dụng hệ thống tốc độ thay đổi bao gồm giảm tổn thất học, làm cho thiết kế khí nhẹ điều khiển cơng suất lớn hơn, phụ thuộc vào thay đổi lượng gió, hiệu chi phí, điều khiển góc pitch đơn giản, cải thiện chất lượng điện hiệu quả, giảm tiếng ồn… Như thể hình bên dưới, stator kết nối trực tiếp với lưới điện, chuyển đổi lượng quy mô phần điều khiển tần số rotor tốc độ rotor Bộ chuyển đổi lượng phần bao gồm chuyển đổi AC/DC/AC, công suất xác định phạm vi tốc độ (thường khoảng ± 30% tốc độ đồng bộ) Hơn nữa, chuyển đổi cho phép điều khiển công suất phản kháng kết nối lưới mịn Bộ chuyển đổi lượng nhỏ làm cho mơ hình trở nên hấp dẫn từ quan điểm kinh tế Tuy nhiên, nhược điểm sử dụng vòng trượt, chổi than, cần thường xuyên bảo trì, phương án bảo vệ phức tạp trường hợp cố lưới điện 8 Hình 2.3: Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện 2.3.4 Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thơng qua biến đổi tồn diện Mơ hình tương ứng với tuabin gió điều khiển tốc độ biến thiên trực tiếp, với máy phát điện kết nối với lưới điện thông qua chuyển đổi cơng suất tồn diện Máy phát đồng sử dụng để tạo dòng điện AC Bộ chuyển đổi điện kết nối theo chuỗi với máy phát điện để biến đổi tần số Bộ chuyển đổi lượng cho phép điều khiển bù công suất phản kháng cục tạo có kết nối lưới mịn cho tồn phạm vi tốc độ Máy phát điện sử dụng máy phát điện đồng rơto dây quấn (WRSG) hay máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu (PMSG) Gần đây, phát triển công nghệ điện tử công suất, máy phát cảm ứng rotor lồng sóc (SCIG) bắt đầu sử dụng cho mơ hình Một số hệ thống tuabin gió có tốc độ biến đổi hồn tồn khơng có hộp số sử dụng máy phát đa cực điều khiển trực tiếp Tua bin gió tốc độ thay đổi trực tiếp có số hạn chế khái niệm DFIG tốc độ biến đổi, chủ yếu bao gồm chuyển đổi công suất lọc đầu khoảng p.u tổng cơng suất hệ thống Tính làm giảm hiệu hệ thống tổng thể dẫn đến thiết bị đắt tiền Tuy nhiên, với chuyển đổi lượng với tỉ lệ đầy đủ, máy phát điện gió chuyển đổi lượng đến lưới cách hiệu hơn, đáp ứng u cầu ứng dụng đại Ngồi ra, hệ thống trực tiếp hoạt động tốc độ thấp, hộp số bỏ qua (hướng trực tiếp) Do đó, mơ hình khơng hộp số giải pháp hiệu mạnh mẽ mang lại lợi ích, đặc biệt cho mơ hình điện gió ngồi khơi, nơi u cầu bảo trì thấp điều cần thiết Hơn nữa, sử dụng máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu, hệ thống kích từ DC loại bỏ giảm chi phí, tổn thất, chi phí u cầu bảo trì (khơng u cầu phải có vành trượt) Thậm chí hệ thống tuabin gió PMSG hướng trực tiếp ưu tiên sử dụng tương lai so với mơ hình tuabin gió DFIG [5] Hình 2.4: Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thông qua biến đổi tồn diện 10 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH 3.1 Chế độ vận hành 3.1.1 Nhu cầu phụ tải khu vực nguồn cấp 3.1.2 Đặc điểm phụ tải lưới điện khu vực Sơ đồ mô thể sau: Sơ đồ sử dụng mô chế độ vận hành lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình điều kiện bình thường chế độ cố để đánh giá khả hoạt động nhà máy điện gió Hải Ninh 11 3.2 Chế độ vận hành lưới điện 110kV khu vực chưa kết nối nhà máy điện gió 3.2.1 Chế độ lưới điện vận hành tải cực đại 3.2.2 Chế độ lưới điện vận hành tải cực tiểu 3.2.3 So sánh chế độ vận chưa kết nối nhà máy điện gió So sánh tổn thất cơng suất Chế độ cực đại Chế độ cực tiểu Tổn STT Đường dây/TBA Công thất Công Tổn thất suất công suất công suất (kW) suất (kW) (kW) (kW) 220BaDon-BaDon 6503,1 2,43 3737,4 0,808 220BaDon-HonLa 6880 5,35 3041 1,04 220BaDon-SongGianh 27269,4 234,4 14346 63,71 220BaDon-VanHoa 23634 188,4 12994,3 55,51 220DongHoi-AngSon 17790 133,5 12100 59,43 11336,9 12,26 6794,6 4,4 220DongHoiBacDongHoi 220DongHoi-BaDon 712,7 0,266 409,6 0,0885 220DongHoi-DongHoi 18850 7,62 10120 2,18 220DongHoi-LeThuy 10830 63,31 6009,4 19,4 10 BacDongHoi-BaDon1 1553,1 1,1 950,2 0,411 11 BacDongHoi-BaDon2 6533,6 2,44 3754,9 0,812 12 SongGianh-VanHoa 5370,6 3,37 1064 0,31 137.263,4 654,45 75.321,4 208,10 Tổng Tỉ lệ tổn thất công suất (%) 0,48% 0,28% 12 So sánh điện áp nút STT Bus ID Cấp điện áp Chế độ cực Chế độ cực kV đại (%) tiểu (%) Ang Son 110 98,9 99,37 Ba Don 110 99,97 99,98 Ba Don 220 110 100 100 Bac Dong Hoi 110 99,88 99,94 Dong Hoi 110 99,95 99,97 Dong Hoi 220 110 100 100 Hon La 110 99,91 99,97 Le Thuy 110 99,41 99,75 Song Gianh 110 98,66 99,31 10 Van Hoa 110 98,77 99,36 So sánh điện áp nút chế độ vận hành 100.5 100 99.5 99 98.5 98 97.5 Ang Son Ba Don Ba Don Bac Dong Dong Hoi Dong Hoi 220 Hoi 220 Chế độ cực đại Hon La Le Thuy Song Gianh Van Hoa Chế độ cực tiểu Hình 3.1: So sánh điện áp nút chế độ vận hành Nhận xét: Từ bảng ta thấy chưa có tham gia nhà máy điện gió Hải Ninh tổn thất cơng suất đường dây 110 kV tỉnh Quảng Bình chế độ vận hành phụ tải cực đại ∆P = 654,45 kW, chiếm tỷ lệ 0,48%; chế độ vận hành phụ tải cực tiểu ∆P = 208,10 kW, chiếm tỷ lệ 0,28% Như chế độ vận hành phụ tải 13 cực đại tỷ lệ tổn thất công suất lớn chế độ lại chế độ vận hành nhu cầu phụ tải lớn kéo theo công suất truyền tải đường dây tăng lên, phần lớn công suất phát hai nguồn phát khu vực Ba Đồn, Đồng Hới với đường dây dài nên trào lưu công suất phân bổ lại theo hướng bất lợi tổn thất công suất Từ bảng biểu đồ ta thấy điện áp nút hệ thống phạm vi cho phép ±5% Uđm Tuy nhiên chế độ tải cực tiểu điện áp nút cao chế độ tải cực đại lượng bé vần đề tổn hao 3.3 Đánh giá chế độ phát nhà máy điện gió Hải Ninh ứng với chế độ tải lưới điện Quảng Bình 3.3.1 Trường hợp nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực đại 3.3.2 Trường hợp nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực tiểu 3.3.3 Phân tích tổn thất cơng suất, điện áp nút 110kV ứng với chế độ mô So sánh tổn thất công suất chế độ Các chế độ vận hành TH1 TH2 TH3 TH4 42 42 8,4 8,4 131,598 74,102 131,011 73,515 Tổng thất công suất (MW) 0,97 0,52 0,67 0,22 ΔP (%) 0,74 0,71 0,51 0,30 Công suất NMĐG Chế độ (MW) Công suất phụ tải (MW) So sánh điện áp nút chế độ Bảng 3.20: So sánh điện áp nút chế độ phát Các chế độ vận hành TH1 TH2 TH3 TH4 98,9 99,37 98,9 99,37 99,97 99,98 99,97 99,98 100 100 100 100 Bac Dong Hoi 99,88 99,94 99,88 99,94 Dong Hoi 99,95 99,97 99,95 99,97 Ang Son Điện áp Ba Don nút 110kV (%) Ba Don 220 14 100 100 100 100 Hai Ninh 100,77 100,77 100,26 100,26 Hon La 99,91 99,97 99,91 99,97 Le Thuy 99,41 99,75 99,41 99,75 Song Gianh 98,66 99,31 98,66 99,31 100,64 100,64 100,21 100,21 98,77 99,36 98,77 99,36 Dong Hoi 220 Tay Bac Quan Hau Van Hoa Điện áp nút 110kV (%) 101 100.5 100 99.5 99 98.5 98 97.5 Ang Son Ba Don Ba Don 220 Bac Dong Hoi TH1 Dong Dong Hai Ninh Hon La Le Thuy Song Tay Bac Van Hoa Hoi Hoi 220 Gianh Quan Hau TH2 TH3 TH4 Hình 3.2: Điện áp nút chế độ phát Đánh giá trình vận hành chế độ tĩnh: Trong chế độ phụ tải lưới điện cực đại đường dây từ TBA 220kV Ba Đồn đến TBA 110kV Sông Gianh mang tải lớn với khoảng cách truyền tải dài tổn thất công suất đường dây lớn Trong với P = 27.269 kW; ΔP = 234,4 kW Các đường dây lại ứng với chế độ phát khác NMĐG Hải Ninh, hầu hết đường dây dư khả tải, hoạt động 50% khả tải đường dây Trong chế độ vận hành NMĐG Hải Ninh NMĐG phát cơng suất cực đại điện áp nút lưới điện 110 kV tỉnh Quảng Bình cải thiện có giá trị cao trường hợp NMĐG Hải Ninh phát công suất cực 15 tiểu, đồng thời chế độ phụ tải lưới cực tiểu điện áp hệ thống cao so với chế độ lưới điện có phụ tải cực đại Tuy nhiên chênh lệch điện áp nút chế độ không đáng kể, tất chế độ phụ tải có nhà máy điện gió tham gia phát cơng suất vận hành trì giới hạn cho phép từ 95% đến 105% Uđm, độ lệch điện áp nút 110 kV lưới điện tỉnh Quảng Bình nằm phạm vi cho phép ±5% Uđm Trong mơ NMĐG Hải Ninh phát cơng suất cực đại phụ tải lưới điện chế độ cực đại tổn thất cơng suất lưới điện phân phối 110 kV tỉnh Quảng Bình có ∆P =1,268 MW, chiếm tỷ lệ 0,96% cơng suất phát tồn lưới, cao tất trường hợp mơ lại Trong chế độ NMĐG Hải Ninh phát công suất cực tiểu phụ tải lưới điện chế độ cực tiểu tổn thất cơng suất lưới phân phối 110 kV tỉnh Quảng Bình có ∆P =0,235 MW, chiếm tỷ lệ 0,32% cơng suất phát tồn lưới thấp tất trường hợp mơ lại 3.4 Phân tích trường hợp cố lưới điện có nhà máy điện gió Hải Ninh 3.4.1 Xét trường hợp cố ngắn mạch 22kV NMĐG Hải Ninh kết nối lưới điện 3.4.2 Xét trường hợp cố ngắn mạch mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG Hải Ninh với lưới điện 3.4.3 Xét trường hợp cố ngắn mạch đầu cực máy phát điện NMĐG Hải Ninh kết nối với lưới điện Cho cố xảy 0,69kV gần đầu cực máy phát điện TM1 NMĐG Hải Ninh Mô cố diễn thời gian 200ms Mô cho thấy kết trước xảy cố, trình trì cố sau cố giải trừ Ta nhận xét tượng xảy điện áp, tốc độ turbin, dòng điện, công suất phản kháng, công suất tác dụng phát ra… Kịch cố diễn sau: TT Thời gian (s) Sự kiện 0÷1 Vận hành bình thường Ngắn mạch 1÷1,2 Sự cố trì 1,2 Sự cố giải trừ 16 Khi cố diễn trì thời gian 200ms, điện áp đầu cực máy phát TM1 giảm từ 102,5% Uđm 0% Uđm thời gian trì cố cố ngắn mạch diễn gần đầu cực máy phát Sau khoảng 200ms điện áp phục hồi giá trị 112% Uđm lớn giá trị điện áp trước diễn cố Sau thời gian khoảng 60ms, điện áp có giá trị 103,47 Uđm tiếp tục giảm nhẹ 101,55 Uđm 60ms Khoảng 200ms kể từ cố giải trừ, điện áp đầu cực máy phát TM1 NMĐG Hải Ninh có giá trị 102,4% Uđm tiếp tục vận hành ổn định bình thường Xem hình Biểu đồ điện áp so sánh với điện áp đầu cực máy phát khác Để nâng điện áp đầu cực máy phát TM1 sau cố turbin gió phải phát lượng cơng suất phản kháng, ta thấy trước xảy cố turbin gió phát lượng cơng suất phản kháng khoảng 0,6 MVAr, trình xảy cố lượng công suất phản kháng giảm MVAr, sau lúc cố bị giải trừ turbin gió đột ngột phát lượng công suất phản kháng tăng với giá trị lớn lên khoảng 2,89 MVAr, giảm dần giá trị trước có cố để ổn định điện áp kết nối với NMĐG trì độ lệch điện áp nằm giới hạn cho phép sau loại trừ cố Không thế, tổ máy khác nhà máy cho thấy việc phát công suất phản kháng lớn trình trì cố nhằm trì độ lệch điện áp Biểu đồ cơng suất phản kháng so sánh công suất phản kháng tổ máy NMĐG Hải Ninh 17 Công suất tác dụng nhà máy trước cố phát công suất tối đa, q trình cố lượng cơng xuất gần không Ngay sau cố loại trừ, lượng công suất phát nhà máy có giá trị -1,02 MW, tức tuabin tiêu thụ công suất lưới điện Điều lúc bắt đầu phục hồi, máy phát tuabin hoạt động chế độ kích thích, phải tiêu thụ lượng công suất tác dụng nâng cao lượng cơng suất phản kháng với mục đích khơi phục điện áp đầu cực máy phát nhanh Sau lượng cơng suất tác dụng từ máy phát tăng trở lại, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định Biểu đồ công suất tác dụng so sánh công suất tác dụng tổ máy 18 Trước xảy cố dòng máy phát làm việc khoảng 3462A, xảy cố dòng điện làm việc turbin gió tăng lên lớn từ 5879A đến 8010A khoảng thời gian trì cố 200ms, sau cố giải trừ, dòng điện làm việc turbine gió giảm xuống vào khoảng 2271A, sau khoảng 40ms turbine NMĐG làm việc ổn định với dòng điện xấp xỉ 3447A lúc chưa xảy cố Biểu đồ dòng điện so sánh dòng điện tổ máy Tại thời diểm xảy cố, công suất điện không tốc độ tua bin tăng khoảng 1602v/p cách không đáng kế so với tốc độ định mức giảm dần tốc độ định mức sau 4,2s 19 Quá độ điện áp 110kV Trong thời gian từ 0s đến 1s, điện áp ổn định khoảng giá trị cho phép ±5%Uđm Vào thời gian t=1s tương ứng với lúc cố xảy ra, điện áp đột ngột bị giảm sâu Có thể thấy rõ nét nhất, điện áp gần khu vực cố có mức giảm sâu, tương ứng: Hải Ninh giảm 94%Uđm Sau t=200ms, cố qua loại trừ cố, điện áp nút tăng nhẹ khoảng 5% khu vực gần NMĐG giảm dần với khu vực xa NMĐG Điều điện áp đầu cực máy phát tăng trình bày trên, sau phục hồi lại ban đầu sau cố loại trừ khoảng 0,1s Quá độ tần số 110kV 20 Khi xảy cố, khơng có dao động xảy với tần số TBA 110kV khu vực Qua trường hợp mô cố nêu trên, nhận thấy trường hợp cố ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG với lưới điện có mức độ sút giảm điện áp TBA 110kV lớn Trong trường hợp tần số dòng điện trì ổn định Tồn kết thu với nhiều trường hợp cố mơ phân tích cho thấy vận hành ổn định lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình có NMĐG Hải Ninh tham gia vòa nhiệm vụ cung ứng điện Việc đưa nhà máy vào vận hành cà điều cần thiết thời kì lượng tái tạo ngày phát triển, đồng thời đáp ứng nhu cầu phụ tải ngày tăng thực trạng Quảng Bình chưa có nguồn điện phân phối hữu lưới 3.4.4 Xét trường hợp cố ngắn 110kV Ba Đồn TT Thời gian (s) Sự kiện Vận hành bình thường 0÷1 Ngắn mạch 1÷1,2 Sự cố trì 1,2 Sự cố giải trừ 21 Cho cố xảy 110kV Ba Đồn Mô cố diễn thời gian 200ms Mô cho thấy kết trước xảy cố, trình trì cố sau cố giải trừ Ta nhận xét tượng xảy điện áp nút 110kV lưới trước sau có NMĐG Hải Ninh - Trường hợp chưa có tham gia NMĐG Hải Ninh Trong thời gian từ 0s đến 1s, điện áp ổn định khoảng giá trị cho phép ±5%Uđm Vào thời gian t=1s tương ứng với lúc cố xảy ra, điện áp đột ngột bị giảm sâu Có thể thấy rõ nét nhất, điện áp gần khu vực cố có mức giảm sâu, tương ứng: Áng Sơn, Lệ Thủy, Đồng Hới giảm khoảng 27%Uđm, Áng Sơn, Bắc Đồng Hới khoảng 22%Uđm, Sơng Gianh, Văn Hóa, Hòn La giảm khoảng 2,5%Uđm Sau t=200ms, cố qua loại trừ cố, điện áp nút tăng lại gần Uđm, sau phục hồi lại ban đầu - Trường hợp có tham gia NMĐG Hải Ninh Trong thời gian từ 0s đến 1s, điện áp ổn định khoảng giá trị cho phép ±5%Uđm Vào thời gian t=1s tương ứng với lúc cố xảy ra, điện áp đột ngột bị giảm sâu Áng Sơn, Lệ Thủy, Đồng Hới giảm khoảng 29%Uđm, Áng Sơn, Bắc Đồng Hới khoảng 24%Uđm, Sơng Gianh, Văn Hóa, Hòn La giảm khoảng 2,5%Uđm Sau t=200ms, cố qua loại trừ cố, điện áp nút tăng nhẹ khoảng 5% khu vực gần NMĐG giảm dần với khu vực xa NMĐG Điều điện áp đầu cực máy 22 phát tăng trình bày trên, sau phục hồi lại ban đầu với thời gian nhanh trường hợp chưa có tham gia NMĐG Hải Ninh 3.5 Kết luận Các chế độ vận hành bình thường lưới điện tỉnh Quảng Bình khơng có NMĐG có NMĐG Hải Ninh nối vào phân tích Trong chế độ, luới điện 110 kV chưa có kết nối với NMÐG có kết nối với NMÐG điện áp nút trì phạm vi cho phép, độ lệch điện áp nút nằm phạm vi cho phép ±5% Uđm vận hành ổn định NMĐG Hải Ninh tham gia vào lưới điện giải phần toán thiếu nguồn địa bàn đồng thời không làm gia tăng đáng kế tổn thất cơng suất tồn lưới điện, phục hồi sau cố phân tích Đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kết lưới theo quy định Trong chế độ vận hành cố khu vực NMĐG điện áp nút trì phạm vi cho phép, độ lệch điện áp nút nằm phạm vi cho phép ±5% Uđm vận hành ổn định phục hồi sau cố phân tích Trong chế độ vận hành cố ngồi khu vực NMĐG có xét tới hai trường hợp khơng có NMĐG có NMĐG Hải Ninh nối vào lưới điện áp nút trì phạm vi cho phép, độ lệch điện áp nút nằm phạm vi cho phép ±5% Uđm vận hành ổn định phục hồi sau cố đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kết lưới theo quy định Ngồi có tham gia NMĐG Hải Ninh thời gian phục hồi điện áp sau cố nhanh 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn trình bày tổng quan tiềm phát triển lượng gió tỉnh Quảng Bình nói chung khu vực NMĐG Hải Ninh nói riêng Tác giả trình bày hệ thống tuabin gió thơng dụng phương án, mơ hình nối lưới quy định tiêu chuẩn kết nối NMĐG với lưới điện Luận văn tiến hành nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng NMĐG Hải Ninh đến lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình chế độ vận hành NMĐG phụ tải Trong chương tính tốn, luận văn đưa trường hợp cố lưới điện cho thấy khả ổn định NMĐG xảy cố khả phục hồi điện áp tần số lưới điện sau cố giải trừ Kiến nghị Do thời gian hạn chế nên tác giả chưa đưa trường hợp ảnh hưởng khác NMĐG đến lưới điện chưa mô theo thời gian thực ảnh hưởng tốc độ gió đến lưới điện 110kV Quảng Bình Hướng phát triển đề tài đưa nhiều trường hợp mô khác, đặc biệt nghiên cứu phản ứng lưới điện nhà NMĐG thay đổi công suất phát phụ thuộc vào tốc độ gió nhiều thời điểm ngày mùa năm nhằm đưa thuật tốn điều khiển cơng suất cho nhà máy để tối ưu chế độ phát  ... thống điện Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 11 0kV khu vực tỉnh Quảng Bình 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy điện. .. ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 11 0KV. .. giá ảnh hưởng nhà máy điện gió Hải Ninh đến lưới điện 11 0kV khu vực tỉnh Quảng Bình Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết tìm hiểu, áp dụng thực tế: nghiên cứu lý thuyết nhà máy điện