Phân tích, tính toán các chế độ vận hành khi kết nối nhà máy điện gió mũi dinh vào lưới điện phân phối tỉnh ninh thuận

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN MINH SƠN PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ MŨI DINH VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH NINH THUẬN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN MINH SƠN PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ MŨI DINH VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH NINH THUẬN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Thành Việt Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, hướng dẫn PGS.TS Đinh Thành Việt Các kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Minh Sơn TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ MŨI DINH VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH NINH THUẬH Học viên: Trần Minh Sơn Mã số: 60520202 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Khóa: K33.KTĐ.KH Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Ngày nay, nguồn lượng nói chung lượng gió nói riêng ngày thu hút quan tâm nhà nghiên cứu đơn vị khai thác sử dụng lượng gió lợi ích to lớn mang lại từ nguồn lượng đặc biệt vấn đề môi trường Việt Nam nước có nhiều tiềm để phát triển điện gió Theo Quy hoạch Điện lực quốc gia đến năm 2020 Việt Nam phát triển lắp đặt 6.000 MW từ điện gió Vì vậy, nguồn điện từ dạng lượng hòa lưới điện quốc gia Tuy nhiên, nguồn lượng hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết tự nhiên có tính ổn định khơng cao Do đó, đấu nối vào hệ thống điện quốc gia có ảnh hưởng định đến lưới điện địa phương Luận văn trình bày việc sử dụng cơng cụ phần mềm Etap để mơ phỏng, phân tích, tính tốn chế độ vận hành kết nối Nhà máy điện gió (NMĐG) Mũi Dinh vào lưới điện phân phối tỉnh Ninh Thuận từ đề giải pháp vận hành hiệu lưới điện phân phối tỉnh Ninh Thuận Từ khóa – lượng gió; phân tích chế độ vận hành lưới điện; trang trại lượng gió; yêu cầu kết nối lưới điện, kết nối lưới điện ANALYSIS AND CALCULATION OF OPERATION REGULATIONS WHEN CONNECTING THE WIND POWER FACTORY TO ELECTRICITY DISTRIBUTION NINH THUAN PROVINCE Abstract - Today, renewable energy sources, and wind energy in particular, are increasingly attracting researchers as well as companies that exploit and use wind energy because of great benefits from this energy source, especially environmental benefits Vietnam has a lot of potential for developing wind power According to the National Power Plan up to 2020, Vietnam will develop and install 6,000 MW of wind power Therefore, electricity from these forms of energy will be connected to the national grid However, this source of energy completely depends on natural weather conditions and stability is not high Therefore, when connected to the national grid, there will be certain impacts on the local grid This thesis presents the use of the Etap software tool to simulate, analyze and calculate operating modes when connecting Mui Dinh wind power plant to the distribution grid of Ninh Thuan province Solutions for efficient operation of the distribution network of Ninh Thuan province Key words - wind energy; Analysis of grid operating modes; wind farm energy, wind grid code requirements , grid code MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC .5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG 10 DANH MỤC CÁC HÌNH .12 MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: .1 Mục đích nghiên cứu: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: .2 Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Cấu trúc luận văn: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN SẢN XUẤT TỪ NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ TỈNH NINH THUẬN 1.1 Tổng quan điện gió 1.1.1 Mô hình hệ thống chuyển đổi lượng gió 1.1.2 Kỹ thuật công nghệ khai thác lượng gió 1.1.3 Hệ số cơng suất Turbine gió 1.1.4 Sự ảnh hưởng cấu trúc hình học đến hế số công suất Cp 1.1.5 Thành phần cấu tạo hệ máy phát điện sử dụng sức gió 1.1.5.1 Cấu tạo hệ máy phát điện sức gió .9 1.1.5.2 Các loại turbine gió 10 1.1.6 Máy phát hệ thống turbine gió 11 1.1.6.1 Máy phát đồng 12 1.1.6.2 Máy phát không đồng 12 1.1.7 Các thành phần khác 13 1.1.7.1 Bộ phận điện tử công suất 13 1.1.7.2 Bộ Soft-starter 13 1.1.7.3 Bộ Capacitor bank (Tụ điện) 13 1.1.8 Các phương pháp điều khiển máy phát tuabin gió 13 1.1.8.1 Điều khiển cực đại hóa cơng suất 13 1.1.8.2 Điều khiển tốc độ 16 1.1.8.3 Điều khiển Pitch 17 1.1.8.4 Điều khiển stall-control (điều khiển cố định) .17 1.1.8.5 Điều khiển active stall control 18 1.1.9 Các mơ hình kết nối tổ máy turbine gió với lưới điện 18 1.1.9.1 Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện (loại 1) 18 1.1.9.2 Mơ hình máy phát kết nối lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor (loại 2) .19 1.1.9.3 Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện (loại 3) 20 1.1.9.4 Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thông qua biến đổi tỉ lệ đầy đủ (loại 4) 21 1.2 Khái quát tình hình sử dụng lượng gió để phát điện giới Việt Nam .22 1.2.1 Tình hình phát triển điện gió giới 22 1.2.2 Hiện trạng phát triển điện gió Việt Nam 23 1.3 Tiềm phát triển điện Gió tỉnh Ninh Thuận 24 1.3.1 Đặc điểm khí hậu tỉnh Ninh Thuận .24 1.3.2 Tiềm phát triển điện Gió tỉnh Ninh Thuận 24 1.4 Giới thiệu nhà máy điện gió Mũi Dinh 26 1.4.1 Quy mô 26 1.4.2 Phân tích liệu đo gió địa điểm đặt Nhà máy điện Gió 27 1.4.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất nhà máy điện gió 28 1.4.4 Thông số kỹ thuật turbine E.92-2,35MW, hãng Enercon .29 1.4.5 Sơ đồ nguyên lý tuabin gió Nhà máy điện gió Mũi Dinh 30 1.4.6 Kết nối với hệ thống điện quốc gia trạm 110kV 30 1.4.7 Hệ thống đường dây cáp 22 kV 30 1.5 Kết luận chương 1: .31 CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG .32 2.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm Etap 32 2.1.1 Giao diện ETAP 32 2.1.2 Tính tốn trào lưu cơng suất Etap 33 2.1.3 Module tính tốn trào lưu cơng suất Etap 34 2.1.4 Giới thiệu chức cửa sổ Edit Study Case .34 2.1.4.1 Trang Infor 34 2.1.4.2 Trang loading : .35 2.1.4.3 Trang Alert 35 2.2 Ứng dụng phần mềm Etap để tính tốn, phân tích chế độ vận hành lưới điện mẫu có kết nối với nhà máy điện gió 36 2.2.1 Các kịch bản, trường hợp phân tích, đánh giá .36 2.2.1.1 Trường hợp 1: Khi chưa tích hợp WF 38 2.2.1.2 Trường hợp 2: Khi WF phát công suất lớn nhất, phụ tải cực đại (max-max) 38 2.2.1.3 Trường hợp 3: Khi WF phát công suất lớn nhất, phụ tải cực tiểu (max-min) 39 2.2.1.4 Trường hợp 4: Khi WF phát công suất cực tiểu, phụ tải cực đại (min_max) 40 2.2.2 Phân tích, nhận xét trường hợp mô nêu trên: .41 2.3 Kết luận chương 42 CHƯƠNG TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHI KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ MŨI DINH VÀO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH NINH THUẬN 43 3.1 Các chế độ vận hành lưới điện phân phối tỉnh Ninh Thuận chưa có kết nối nhà máy điện gió Mũi Dinh 45 3.1.1 Đặc điểm phụ tải tỉnh Ninh Thuận 45 3.1.2 Chế độ vận hành tải bình thường .46 3.1.3 Chế độ vận hành tải cực tiểu .49 3.1.4 Chế độ vận hành tải cực đại 52 3.1.5 Phân tích, nhận xét chế độ vận hành lưới điện phân phối tỉnh Ninh Thuận chưa có tham gia điện gió .54 3.2 Phân tích chế độ phát nhà máy điện gió Mũi Dinh chế độ phụ tải lưới điện phân phối tỉnh Ninh Thuận 56 3.2.1 Phân tích, nhận xét trường hợp .57 3.2.1.1 WF phát cực đại 57 3.2.1.2 WF phát cực tiểu: 59 3.2.1.3 Phân tích tổn thất cơng suất lưới điện, điện áp nút 110 kV tương ứng với kịch mơ có tham gia NMĐG Mũi Dinh 60 3.3 Phân tích trường hợp bị cố 62 3.3.1 Yêu cầu giới hạn điện áp tần số 62 3.3.2 Sự cố 110 kV trạm Ninh Thuận 63 3.4 Các giải pháp kỹ thuật đảm bảo chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối tỉnh Ninh Thuận có kết nối nhà máy điện gió Mũi Dinh .68 3.5 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .72 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU f Tần số dòng điện điện áp (Hz) U điện áp (V) I Dòng điện (A) P Cơng suất tác dụng (W) Q Công suất phản kháng (VAr) DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT AC Alternating Curent Dòng điện xoay chiều DC Direct Curent Dòng điện chiều DFIG Doubly Feb Induction Gennerrator Máy phát cảm ứng nguồn kép HAWT Horizontal Axis Wind Turbine Tuabin gió trục ngang DFIM Doubly-Fed Induction Machine Máy phát không đồng nguồn kép FSIG Fixed Speed Induction Generator Máy phát cảm ứng vận tốc cố định pu Per unit Đơn vị tương đối WECS Wind Energy Conversion Systems Hệ thống chuyển đổi lượng gió WTG Wind Turbine Generator Máy phát tuabin gió VAWT Vertical Axis Wind Turbine Tuabin gió trục đứng VSC Voltage Source Converter Bộ chuyển đổi nguồn áp WRSG Wound Rotor Synchronous Máy phát đồng rotor dây quấn WRIG Wound Rotor Induction Gennerrator Máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn WF Wind Farms Trang trại gió CĐPT Chế độ phụ tải TTCS Tổn thất công suất NMĐG Nhà máy điện gió DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 2.5 Bảng 2.6 Bảng 2.7 Bảng 2.8 Bảng 2.9 Bảng 2.10 Bảng 2.11 Bảng 2.12 Bảng 2.13 Bảng 2.14 Bảng 2.15 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Tên bảng Trang Tiềm năng lượng gió lý thuyết Ninh Thuận 24 Vận tốc gió trung bình, đơn vị m/s 27 Thông số kỹ thuật turbine E.92-2,35MW, hãng Enercon 29 Các trường hợp để phân tích 36 Thông số tải lưới điện giả định nút 37 Thông số nguồn lưới điện giả định nút 37 Thông số hệ thống điện 37 Kết phân tích nút chưa có tham gia trang 38 trại gió Kết phân tích đường dây/trạm biến áp chưa có 38 tham gia trang trại gió Kết phân tích có tham gia trang trại gió (TH2) 39 Công suất nguồn phát (TH2) 39 Kết phân tích đường dây/trạm biến áp có 39 tham gia trang trại gió (TH2) Kết phân tích có tham gia trang trại gió (TH3) 40 Cơng suất nguồn phát (TH3) 40 Kết phân tích đường dây/trạm biến áp có 40 tham gia trang trại gió (TH3) Kết phân tích có tham gia trang trại gió (TH4) 40 Cơng suất nguồn phát (TH4) 40 Kết phân tích đường dây/trạm biến áp có 41 tham gia trang trại gió (TH4) Thơng số đường dây trạm 44 Thơng số nguồn 45 Bảng số liệu phụ tải ngày đặc trưng điển hình tỉnh Ninh Thuận 46 ngày 19/6/2017 Kết số liệu đường dây trạm biến áp 47 Kết số liệu thu nút 47 Kết số liệu nút chế độ phụ tải bình thường 48 chưa có kết nối nhà máy điện gió Thơng số phụ tải chế độ vận hành bình thường chưa kết 48 nối điện gió Số liệu tổng quan chế độ phụ tải bình thường chưa có kết 48 nối nhà máy điện gió CONG UOA xA HOI cuu NGlIiA VIeT NAM H