Phân tích, đánh giá và giảm thiểu sóng hài trong lưới điện khi có kết nối hệ thống pin năng lượng mặt trời

Hệ thống pin năng lượng mặt trời đang ngày càng phổ biến do những ưu điểm của nó so với các nguồn năng lượng truyền thống. Nhưng bên cạnh đó, hệ thống này cũng gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng điện năng của hệ thống điện. Trong bài báo này, tác giả tập trung nghiên cứu, đánh giá chỉ số méo sóng điện áp THDv trong lưới điện phân phối khi kết nối hệ thống pin năng lượng mặt trời và đề xuất giải pháp sử dụng bộ lọc để giảm thiểu ảnh hưởng sóng điều hoà bậc cao. Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình hệ thống pin năng lượng mặt trời, lưới điện mẫu IEEE-13 nút được xây dựng trên phần mềm Matlab/Simulink. Các kết quả mô phỏng tính toán đã chỉ ra được tính đúng đắn và thiết thực của nghiên cứu.

Nghiên cứu khoa học cơng nghệ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ GIẢM THIỂU SÓNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆN KHI CÓ KẾT NỐI HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Lê Đức Tùng*, Nguyễn Quốc Minh Tóm tắt: Hệ thống pin lượng mặt trời ngày phổ biến ưu điểm so với nguồn lượng truyền thống Nhưng bên cạnh đó, hệ thống gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng điện hệ thống điện Trong báo này, tác giả tập trung nghiên cứu, đánh giá số méo sóng điện áp THDv lưới điện phân phối kết nối hệ thống pin lượng mặt trời đề xuất giải pháp sử dụng lọc để giảm thiểu ảnh hưởng sóng điều hồ bậc cao Nghiên cứu thực mơ hình hệ thống pin lượng mặt trời, lưới điện mẫu IEEE-13 nút xây dựng phần mềm Matlab/Simulink Các kết mơ tính tốn tính đắn thiết thực nghiên cứu Từ khóa: Kỹ thuật điện-điện tử; Kỹ thuật điện; Hệ thống pin lượng mặt trời; Sóng hài hệ thống điện ĐẶT VẤN ĐỀ Với cạn kiệt nguồn lượng hoá thạch, lượng tái tạo ngày quan tâm đầu tư, hướng đến phát triển bền vững, hài hồ kinh tế mơi trường sống Nằm gần đường xích đạo có bờ biển trải dài, vị trí địa lý ưu cho Việt Nam có nguồn lượng tái tạo vơ lớn, đặc biệt lượng mặt trời lượng gió Cường độ xạ mặt trời nước ta mức cao, trung bình đạt từ đến 5kWh/m2 ngày [1] Trong bối cảnh nguồn thuỷ điện đạt giới hạn dừng phát triển lượng nguyên tử, hệ thống pin lượng mặt trời PV (Photovoltaic) giải pháp tốt để đảm bảo an ninh lượng, phát triển bền vững đất nước Tuy nhiên, ứng dụng hệ thống PV việc cung cấp điện gặp khó khăn rào cản định mặt kỹ thuật Một vấn đề phát sinh sóng hài Khi hệ thống PV kết nối lưới điện có hai nguồn gây sóng hài: thứ thiết bị phi tuyến mạch kết nối (Diode, IGBT, Thyristor, …) thứ hai việc biến đổi từ dòng chiều thành dịng xoay chiều thơng qua DC/DC, DC/AC Sự tồn sóng điều hịa bậc cao gây ảnh hưởng tới tất thiết bị lưới điện Chúng gây áp, méo điện áp lưới, giảm chất lượng điện năng, làm tăng tổn thất giảm tuổi thọ thiết bị điện-điện tử [2] Hiện nay, có nhiều nghiên cứu sóng hài hệ thống PV kết nối lưới điện Trong [3, 4], tác giả trình bày ảnh hưởng của nguồn phân tán (gió, mặt trời) đến số sóng hài lưới điện Tuy nhiên, nghiên cứu chưa đề cập đến giải pháp giảm sóng hài Trong [5-8], tác giả nghiên cứu thiết kế lọc ứng dụng để lọc sóng hài biến đổi điện tử công suất gây nên Các nghiên cứu khơng đề cập đến tính chất hệ thống kết nối PV vào lưới điện Trong nội dung báo này, tác giả nghiên cứu đánh giá số méo dạng sóng hài THDv (Total Harmonic Distortion of the Voltage) lưới điện kết nối hệ thống PV Hai vấn đề tập trung: đánh giá số sóng hài THDv theo mức độ xâm nhập hệ thống PV (lượng công suất PV nối lưới), theo cấp điện áp điểm đấu nối; hai đánh giá hiệu lọc sóng hài với đến số THDv lưới điện Phần báo giới thiệu mơ hình tốn học mơ tả hệ thống PV Mơ hình hố hệ thống xây dựng phần mềm Matlab/simulink kết mô với Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 67, - 2020 85 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử lưới điện đơn giản lưới điện chuẩn IEEE – 13 nút trình bày mục Cuối kết luận định hướng nghiên cứu trình bày mục MƠ HÌNH HỆ THỐNG PV NỐI LƯỚI Hình Cấu trúc hệ thống PV Một hệ thống PV bao gồm hai phần chính: PV cấu thành từ tế bào quang điện, biến đổi điện tử công suất DC-DC tìm điểm cơng cuất cực đại MPPT (Maximum Power Point Tracker) mơ tả hình Để kết nối hệ thống PV vào lưới điện, phải sử dụng biến đổi điện tử cơng suất DC/AC [3, 4, 9] 2.1 Mơ hình pin lượng mặt trời Pin mặt trời hay gọi pin quang điện thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện lớp bán dẫn (thường gọi tượng quang dẫn) để tạo dòng điện chiều chiếu sáng [3, 9] Hình Mạch tương đương tế bào pin mặt trời Khi chiếu sáng tế bào pin mặt trời phát dịng quang điện Iph, vậy, pin mặt trời xem nguồn dịng sơ đồ hình Phương trình đặc tính I – V tế bào pin mặt trời viết: ( ) V + I R (1) I =I −I −I =I −I e −1 − , R đó: ID: Dịng qua diode (A); Is: Dòng bão hòa qua diode (A); 86 L Đ Tùng, N Q Minh, “Phân tích, đánh giá … hệ thống pin lượng mặt trời.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ q: Điện tích electron(q = 1,602.10-19 (C)); k: Hằng số Boltzman, k = 1,381.10-23 (J/K); T: Nhiệt độ lớp tiếp xúc (K); n: Hệ số lý tưởng diode; VD: Điện áp nhiệt (V); IPV: Dòng điện pin mặt trời (A); VPV: Điện áp pin mặt trời (V); Rsh: Điện trở shunt Rsh, đặc trưng cho dòng diện rò qua lớp tiếp xúc p – n; Rs: Ðặc trưng cho tổng điện trở lớp bán dẫn Dòng điện Iph hàm số cường độ ánh sáng mặt tế bào quang điện G nhiệt độ T: G [1 + (T − T )], I =I (2) G với IphR dòng điện ngắn mạch cường độ ánh sáng GR nhiệt độ TR quy chuẩn; T hệ số nhiệt độ dòng quang điện Xét pin quang điện xây dựng từ việc ghép nối tiếp Ns tế bào pin mặt trời thành module và ghép song song Np module lại lại, phương trình đặc tính I – V tổng qt sau: I = I − I − I ( ) V + I R (3) = I − I e −1 − R Sử dụng hệ số thiết bị phương trình tốn học trên, dễ dàng mơ hình hố tế bào quang điện xây dựng mơ hình PV phục vụ cho nghiên cứu đánh giá hoạt động chúng Điện áp chiều PV nâng lên mức mong muốn xác định cách sử dụng tăng áp DC-DC Ngoài ra, MPPT sử dụng kết hợp chuyển đổi DC-DC để tối ưu công suất PV [3, 4] 2.2 Mơ hình biến đổi DC-DC (Boost converter) điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPPT) Trong hệ thống PV, biến đổi Boost sử dụng yêu cầu điện áp cao điện áp vào Nguyên lý hoạt động biến đổi dựa vào đặc tính trữ phóng lượng cuộn dây Mơ hình biến đổi Boost có cấu hình đầy đủ trình bày hình Hình Mơ hình biến đổi Boost DC-DC Mối quan hệ điện áp, dòng điện đầu vào đầu biến đổi Boost: V I = ; = − D, V 1−D I với D đặc trưng cho thời điểm chuyến khóa Diode, 0 − / , ê để ∆I/∆V < − / , ê ℎả đ ể + - - (8) + Hình Lưu đồ thuật toán IC Phương pháp IC điều khiển trực tiếp hệ số D để tìm điểm cơng suất cực đại theo sơ đồ thuật tốn (hình 6) [10, 11] Bằng cách so sánh giá trị điện dẫn tức thời (I/V) với giá trị điện dẫn gia tăng (∆I/∆V), thuật toán tìm điểm làm việc có cơng suất lớn Tại điểm MPP, điện áp chuẩn Vref = VMPP Mỗi điểm MPP tìm ra, hoạt động pin lại trì điểm làm việc trừ có thay đổi dịng điện ∆I, thay đổi dòng điện ∆I thể thay đổi điều kiện môi trường (nhiệt độ, cường độ ánh sáng) Với thuật toán này, điểm hoạt động điểm MPP (điều kiện ΔV = 0) điều kiện xạ không thay đổi (ΔI = 0) khơng phải điều chỉnh dịng điện hoạt động Nếu xạ tăng (ΔI > 0) dịng điện MPP tăng, nên thuật tốn INC phải tăng hệ số D để tăng điện áp nhằm bám điểm MPP Ngược lại, xạ giảm (ΔI < 0) giảm hệ số D Sau qua DC-DC, tín hiệu tiếp tục đưa qua nghịch lưu nguồn áp pha để kết nối với lưới điện xoay chiều Hệ thống điều khiển nghịch lưu sử dụng hai mạch vòng điều khiển Thứ mạch vịng điều khiển phía ngồi để điều chỉnh điện áp xoay chiều dựa tín hiệu chiều đưa vào Trong đó, mạch vịng điều khiển thứ hai để Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 67, - 2020 89 K Kỹỹ thuật điều khiển & Điện tử điều ều khiển đáp ứng theo tín hiệu phản hồi từ llư ưới ới điện để kết nối hệ thống PV cách đđồng ồng [3, 4, 9] 2.3 L Lọc ọc sóng hài hài Hình Bộ ộ lọc thơng thấp LC [6] [6] Đểể nâng cao chất llư ượng ợng điện th thìì vi việc ệc áp dụng bbiện ện pháp để giới hạn sóng hhài ài tiêu chu chuẩn ẩn llàà vvấn ấn đề tất yếu Sử dụng lọc sóng hhài ài th thụ ụ động llàà một ph ương pháp phương đơn gi giản ản và cho hi hiệu ệu cao [5 [5 7] Bộ ộ lọc llàà thiết thiết bị tạo đặc tuyến tần số định tr trư ước ớc mà mà ch chức ức llàà cho m ột dải tần ần định qua đđồng ồng thời loại bỏ dải tần khác Khi phải lọc dải nhiều tần số ố điều hhòa òa dễ dễ xuất llư ưới ới điện có kết nối hệ thống PV, lọc thông thấp LC llàà ột giải pháp lý ttưởng ởng thiết kế đđơn ơn gi giản ản vvàà khả khả lọc hiệu Trong nghiên ccứu ứu này, tác gi giảả đề xuất sử dụng lọc thông thấp LC để giảm sóng hhài ài hhệệ thống PV gây Cấu trúc lọc LC bao gồm cuộn cảm nối tiếp với nghịch llưu ưu DC AC ttụ DC-AC ụ điện lắp song song với nghịch llưu ưu Bộ Bộ lọc nnày ày ch chỉỉ cho phép sóng hhài ài có tần ần số nhỏ hhơn ơn ttần ần số cắt qua (h (hình ình 7) Đểể thiết kế lọc thông thấp cho hệ thống PV, giá trị cuộn cảm L đđược ợc lựa chọn theo mối ối ttương ương quan vvới ới độ nhấp nhơ ddịng ịng điện ện iir (current ripple); gi ữa tổn thất chuyển mạch ạch vvàà dẫn dẫn điện van điều khiển bán dẫn vvàà tổn tổn thất cu cuộn ộn dây ir nh ỏ, tổn thất nhỏ, chuyển mạch vvàà ddẫn chuyển ẫn điện van ccàng àng th thấp, ấp, nhưng cuộn cuộn cảm ccàng àng lớn, lớn, dẫn đến tổn thất cuộn dây tăng llên cuộn ên Thông thư thường, ờng, độ nhấp nhơ tối đa đđược ợc chọn khoảng (15% - 25%) dòng điện ện định mức Giá trị cuộn cảm L đđược ợc xác định công thức [5 [5-7]: 7]: V L= (9) 8∆ với ới VDC điện điện áp chiều đầu vvào của DC/AC, fsw tần tần số chuyển mạch van điều ều khiển bán dẫn Việc lựa chọn giá trị tụ điện dựa vvào Việc ssự ự ttương ương quan gi ữa công suất phản kháng điện ện dung C vvàà điện ện cảm L Giá trị điện dung ccàng àng llớn, ớn, công suất phản kháng chảy vào ttụ ụ càng nhiều nhiều vvàà nhu ccầu ầu dòng điện ện từ điện cảm L vvàà chuyển chuyển mạch ccàng àng nhi nhiều ều dòng Kết ết llàà hiệu hiệu suất giảm Điện dung nhỏ Nếu không, độ tự cảm phải lớn để đáp ứng yyêu phải cầu ên cu ộn cảm L cầu độ suy giảm, dẫn đến sụt áp tăng cao tr cuộn Điện dung C đđược Điện ợc xác định dựa vvào công th thức ức sau [5 [5 7]: 7]: Pđ C= (10) Vđ với ới hệ số  thường thường đđược ợc chọn ddưới ới 15%, f0 tần tần số định mức llư ưới ới điện, Pđm công su suất ất định ịnh mức hệ thống PV vvàà Vđm điện ện áp định mức điểm đặt tụ 90 L Đ Tùng Tùng,, N N Q Minh, “Phân “Phân tích, đánh giá … hệệ thốống ng pin lư lượ ng mặ trời.” Q Minh, ợng mặtt trời.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG PV NỐI LƯỚI Mơ hình hệ thống PV kết nối lưới phần mềm Matlab/Simulink giới thiệu hình Đây mơ hình thiết kế dựa sở lý thuyết trình bày phần báo với công suất hệ thống PV 100 kW, điện áp đầu DC-DC 500V, điện áp đầu DC-AC 260V Hình Mơ hình hệ thống PV nối lưới điện đơn giản Để đánh giá ảnh hưởng sóng hài hệ thống PV nối lưới, tác giả xem xét hai trường hợp với hai lưới điện khác Trường hợp thứ kết nối hệ thống PV vào nguồn công suất vơ lớn (hình 8) Trường hợp thứ hai kết nối hệ thống PV vào lưới điện IEEE-13 nút hình [12] Với trường hợp, tác giả tiến hành mơ khơng có lọc có lọc so sánh số THDv Tác giả mơ hình hố phần tử lưới điện phần mềm Matlab/Simulink Sau đó, mơ với nhiều kịch xâm nhập PV khác thực Hình Lưới điện IEEE-13 nút 3.1 Đánh giá ảnh hưởng hệ thống PV đến số THDv lưới điện 3.1.1 Trường hợp 1: Kết nối hệ thống PV vào lưới điện đơn giản Trong trường hợp này, lưới cịn có thành phần sóng hài bậc cao với tổng độ biến dạng sóng hài điện áp 5,01% (hình 10), vượt giới hạn cho phép [2-4] Điều kết nối nguồn PV vào lưới, hệ thống PV có biến độ điện tử cơng suất tạo sóng hài làm cho tăng độ méo sóng hài lưới Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 67, - 2020 91 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Fundamental (60Hz) = 1.129e+04 , THD= 5.01% M a g (% o f F u n d a m e n t a l) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 Hình 10 Phân tích biến đổi Fourier FFT ( Fast Fourier Transform) điện áp lưới điện (trường hợp 1) 3.1.2 Trường hợp 2: Kết nối hệ thống PV vào lưới điện IEEE-13 nút Hình 11 Mơ hình hố lưới điện IEEE-13 nút nguồn PV Matlab/Simulink Lưới điện IEEE- 13 nút gồm: nút nguồn, phụ tải với cấp điện 13,8kV, tổng cơng suất phụ tải 9280 kW (hình 9) Đây lưới điện chuẩn IEEE nghiên cứu xây dựng, dùng để chuyên nghiên cứu tác động nguồn gây sóng hài [12] Căn vào số liệu [12], tác giả xây dựng lưới điện IEEE-13 nút phần mềm Matlab/Simulink (hình 11) 92 L Đ Tùng, N Q Minh, “Phân tích, đánh giá … hệ thống pin lượng mặt trời.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Trong nghiên cứu này, nguồn PV xem xét đặt nút điện áp cao 13,8kV nút 6, 11 nút điện áp thấp 0,4kV (nút 2) Nguồn PV kết nối vào nút mô hệ thống PV đặt nhà dân, phục vụ cho nhu cầu lượng hộ gia đình Kết nối lưới cho phép mơ hình lượng hoạt động linh hoạt (có thể bán điện lại cho công ty điện thừa), thúc đẩy thị trường đầu tư, sử dụng PV tư nhân, hộ gia đình Để nghiên cứu đánh giá tác động sóng hài kết nối PV vào lưới IEEE 13 nút cách toàn diện, tác giả đề xuất kịch sau: - Kịch 1: Không kết nối PV vào lưới điện - Kịch 2: Một nguồn PV 100kW lắp nút - Kịch 3: Một nguồn PV 100kW lắp đặt nút 6, nguồn PV 100kW lắp nút 11 - Kịch 4: Một nguồn PV 100kW lắp tại nút 6, nguồn PV 100kW lắp nút 11, nguồn PV 100kW lắp nút - Kịch 5: Một nguồn PV 100kW lắp nút 6, nguồn PV 100kW lắp nút 11, nguồn PV 100kW lắp nút 9, nguồn PV 100kW lắp nút (hình 12) Kết THDv nút 3, 6, cho trường hợp thể bảng Fundamental (60Hz) = 1.099e+04 , THD= 3.40% Fundamental (60Hz) = 1.057e+04 , THD= 4.16% 2.5 M a g ( % o f F u n d a m e n t a l) M a g ( % o f F u n d a m e n t a l) 2.5 1.5 1.5 0.5 0.5 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 100 200 300 Fundamental (60Hz) = 1.099e+04 , THD= 3.41% 600 700 800 900 1000 Fundamental (60Hz) = 1.099e+04 , THD= 3.41% 2.5 2 M a g (% o f F u n d a m e n t a l) 2.5 M a g (% o f F u n d a m e n t a l) 500 Frequency (Hz) b) Nút 3: THDv = 3,4% a) Nút 2: THDv = 4,16% 1.5 1.5 0.5 400 0.5 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 c) Nút 6: THDv = 3,41% 0 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 d) Nút 9: THDv = 3,41% Hình 12 Phân tích biến đổi Fourier FFT sóng điện áp kịch (trường hợp 2) Kết bảng cho thấy tỷ trọng công suất PV tăng lên, số THDv nút lưới điện tăng lên đáng kể Cấp điện áp vị trí đặt nguồn PV có tác động đến biến dạng sóng hài điện áp Khi nguồn PV đặt cấp điện áp cao nút 6, 11, kết cho thấy biến dạng sóng hài điện áp nút xấp xỉ Tuy nhiên, có nguồn PV đặt nút điện áp thấp, chẳng hạn nút 2, giá trị THDv nút tăng nhiều sơn so với nút điện áp cao Các kết Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 67, - 2020 93 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử chứng minh vị trí nguồn PV nút điện áp cao giảm thiểu tác động biến dạng sóng hài điện áp hệ thống điện [3, 4] Bảng Kết tính tốn THDv cho kịch (trường hợp 2) Kịch Nút Nút Nút Nút Nút 11 mô Kịch 0.04% 0.04% 0.04% 0.04% 0.04% Kịch 0,93% 0,94% 0,94% 0,94% 0,94% Kịch 1,83% 1,85% 1,85% 1,85% 1,85% Kịch Kịch 2,69% 4,16% 2,72% 3,4% 2,72% 3,41% 2,72% 3,41% 2,72% 3,41% 3.2 Đánh giá số THDv có lọc sóng hài Áp dụng công thức (9) (10), ta xác định thông số lọc LC: Cuộn cảm L = 0,5mH, điện dung C=140,72 F tần số cộng hưởng fr=600Hz Bộ lọc thông thấp đặt đầu DC/AC kết nối hệ thống PV vào lưới điện Fundamental (60Hz) = 1.128e+04 , THD= 1.45% 0.8 0.7 Mag (% of Fundamental) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 Hình 13 Phân tích biến đổi Fourier FFT điện áp lưới điện có lọc (Trường hợp 1) Hình 13 kết phân tích biến đổi Fourier FFT điện áp lưới có lọc trường hợp kết nối hệ thống PV vào lưới điện đơn giản (trường hợp 1) Chúng ta nhận thấy số THDv 1,45% Như vậy, việc sử dụng lọc có tác dụng thực cần thiết xem xét dự án phát triển nguồn lượng mặt trời sử dụng pin quang điện Tiếp tục nghiên cứu với lưới điện IEEE-13 nút, kịch mô thực mục 3.1.2 Kết phân tích biến đổi Fourier (FFT) sóng điện áp nút quan trọng thể hình 14 Bảng kết THDv cho kịch Bảng Kết tính tốn THDv cho kịch (Khi có lọc) Kịch Nút Nút Nút Nút Nút 11 Kịch 0,15% 0,15% 0,15% 0,15% 0,15% Kịch 0,29% 0,29% 0,29% 0,29% 0,29% Kịch 0,43% 0,43% 0,43% 0,43% 0,43% Kịch 1,34% 0,56% 0,56% 0,56% 0,56% So sánh kết số THDv bảng bảng cho thấy hiệu việc sử dụng lọc sóng hài Bộ lọc giúp giảm thiểu nhiều độ méo sóng hài hệ thống điện có kết nối hệ thống PV 94 L Đ Tùng, N Q Minh, “Phân tích, đánh giá … hệ thống pin lượng mặt trời.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Fundamental (60Hz) = 1.099e+04 , THD= 0.56% Fundamental (60Hz) = 1.055e+04 , THD= 1.34% 0.3 0.8 0.7 0.25 M a g ( % o f F u n d a m e n t a l) M a g ( % o f F u n d a m e n t a l) 0.6 0.5 0.4 0.2 0.15 0.3 0.1 0.2 0.05 0.1 0 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 a) Nút 2: THDv = 1,34% 100 200 300 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 b) Nút 3: THDv = 0,56% Fundamental (60Hz) = 1.099e+04 , THD= 0.56% Fundamental (60Hz) = 1.099e+04 , THD= 0.56% 0.3 0.3 0.25 M a g (% o f F u n d a m e n t a l) 0.25 M a g ( % o f F u n d a m e n t a l) 400 0.2 0.15 0.2 0.15 0.1 0.1 0.05 0.05 0 100 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 100 1000 200 300 400 500 Frequency (Hz) 600 700 800 900 1000 d) Nút 9: THDv = 0,56% c) Nút 6: THDv = 0,56% Hình 14 Phân tích biến đổi Fourier FFT sóng điện áp kịch (Khi có lọc) Ở kịch 5, nguồn PV chiếm tới 4% tổng cơng suất phụ tải có nguồn kết nối điện áp thấp, độ méo sóng hài hạn chế giá trị thấp (hình 14) Trong tương lai, cơng nghệ điện lượng mặt trời phổ biến hơn, nguồn PV sử dụng rộng rãi, công suất phát tăng cao lọc góp phần quan trọng việc hạn chế độ méo sóng hài điện áp hệ thống điện KẾT LUẬN Bài báo giới thiệu mơ hình hệ thống PV kết nối lưới điện Các phần tử hệ thống: tế bào quang điện, biến đổi DC-DC, tìm điểm cơng suất cực đại MPPT, nghịch lưu lọc thông thấp LC nghiên cứu trình bày mơ hình toán học cụ thể Để đánh giá số THDv lưới điện kết nối nguồn PV, mô hình lưới điện chuẩn IEEE-13 nút xây dựng phần mềm Matlab/Simulink Kết mô với nhiều kịch bản, với mức độ thâm nhập PV khác nhau, nhiều cấp điện áp minh chứng ảnh hưởng gây sóng hài, làm méo sóng điện áp hệ thống PV lớn, đặc biệt kết nối vào cấp điện áp thấp Ngoài ra, báo đề xuất sử dụng lọc thông thấp LC minh chứng tác dụng khả Phân tích, đánh giá ảnh hưởng sóng hài lưới điện hệ thống kết nối nhiều nguồn lượng tái tạo khác (pin mặt trời, điện gió) tiếp tục đầu tư nghiên cứu Lời cảm ơn: Tác giả cảm ơn hỗ trợ mơ phỏng, tính tốn sinh viên Đổng Q Cường sinh viên Nguyễn Quang Thắng (trường ĐHBK Hà Nội) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyết định số 1208/QĐ – TTg ngày 21/7/2011 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt quy hoạch phát triển điện lực quốc gia gia đoạn 2011 – 2020 có xét đến 2030 [2] IEEE Std 519-1992, "IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems," IEEE, New York, 1993 [3] A F Abdul Kadir, A Mohamed and H Shareef, “Harmonic impact of Different Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 67, - 2020 95 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Distributed Generation Units on Low Voltage Distribution System,” IEEE International Electric Machines & Drives Conference, (2011), pp.1201-1206 [4] Farhoodnea, Masoud & Mohamed, Azah & Shareef, Hussain & Zayandehroodi, Hadi, “Power quality impact of grid-connected photovoltaic generation system in distribution networks,” IEEE Student Conference on Research and Development (2012), pp 1-6 [5] M Azri and N A Rahim, "Design analysis of low-pass passive filter in single-phase grid-connected transformerless inverter," 2011 IEEE Conference on Clean Energy and Technology (CET), Kuala Lumpur, 2011, pp 348-353 [6] Hyosung Kim and Kyoung-Hwan Kim, "Filter design for grid connected PV inverters," 2008 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies, Singapore, (2008), pp 1070-1075 [7] Wang, T.C.Y, Zhihong, Y., Sinha, G., and Yuan, X, “Output Filter Design for a Grid-interconnected Three- Phase Inverter,” Power Electronics Specialist Conference (2003), pp 779-784 [8] Đoàn Đức Tùng, Nguyễn Minh Nhất, “Hạn chế sóng hài từ nguồn lượng mặt trời qua việc sử dụng lọc ứng dụng lý thuyết cơng suất tức thời kép,” Tạp chí KHCN – Đại học Đà Nẵng, 11(132), (2018), trang: 92-96 [9] F Zheng, M Ding and J Zhang, "Modelling and simulation of grid-connected PV system in DIgSILENT/powerfactory," 2nd IET Renewable Power Generation Conference (RPG 2013), Beijing, 2013, pp 1-6 [10] M A G de Brito, L P Sampaio, G Luigi, G A e Melo and C A Canesin, "Comparative analysis of MPPT techniques for PV applications," 2011 International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP), Ischia, 2011, pp 99-104 [11] A Safari and S Mekhilef, "Simulation and Hardware Implementation of Incremental Conductance MPPT With Direct Control Method Using Cuk Converter," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 58, no 4, pp 1154-1161, April 2011 [12] IEEE Task Force on Harmonics Modeling and Simulation, “Test systems for harmonics modeling and simulation”, IEEE Trans on Power Delivery, Vol 14, No (1999), pp 579-587 ABSTRACT ANALYSIS, ASSESSMENT AND MITIGATION OF HARMONIC DISTORTION IN THE GRID-CONNECTED PV SYSTEM Photovoltaic power systems are becoming increasingly popular due to their advantages compared to traditional energy sources But besides that, this system also causes negative effects on the electrical power system quality In this paper, the author focuses on researching and evaluating the total voltage harmonic distortion THDv in the distribution grid connected PV system Furthermore, the paper presents a solution for eliminating high harmonic waves, by the LC filter The study has carried out by the model of the PV system and the grid of the IEEE-13 node built on the Matlab/Simulink software The simulated results show the accuracy and practicality of the research Keywords: Electrical and electronic engineering; Electrical engineering; Grid-connected PV system; Harmonics in the electrical power system Nhận ngày 16 tháng 08 năm 2019 Hoàn thiện ngày 06 tháng 11 năm 2019 Chấp nhận đăng ngày 12 tháng năm 2020 Địa chỉ: Bộ môn hệ thống điện, viện Điện, trường ĐHBK Hà Nội * Email: tung.leduc1@hust.edu.vn 96 L Đ Tùng, N Q Minh, “Phân tích, đánh giá … hệ thống pin lượng mặt trời.” ... kết số THDv bảng bảng cho thấy hiệu việc sử dụng lọc sóng hài Bộ lọc giúp giảm thiểu nhiều độ méo sóng hài hệ thống điện có kết nối hệ thống PV 94 L Đ Tùng, N Q Minh, ? ?Phân tích, đánh giá … hệ. .. hệ thống PV đến số THDv lưới điện 3.1.1 Trường hợp 1: Kết nối hệ thống PV vào lưới điện đơn giản Trong trường hợp này, lưới cịn có thành phần sóng hài bậc cao với tổng độ biến dạng sóng hài điện. .. Hình 13 Phân tích biến đổi Fourier FFT điện áp lưới điện có lọc (Trường hợp 1) Hình 13 kết phân tích biến đổi Fourier FFT điện áp lưới có lọc trường hợp kết nối hệ thống PV vào lưới điện đơn