Tính toán lựa chọn điện áp vận hành tối ưu để giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện miền trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HOÀNG MINH TUẤN TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG Đà Nẵng – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HOÀNG MINH TUẤN TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật Điện : 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƢỠNG Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Hồng Minh Tuấn TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG Học viên: Hoàng Minh Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 Khóa: 31 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Hệ thống điện Việt Nam có bước phát triển nhanh quy mô lưới điện, đa dạng nguồn điện để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải Nhiệm vụ quan điều hành hệ thống điện vận hành an toàn, tin cậy, ổn định, đảm bảo chất lượng điện kinh tế Trong trình vận hành, hệ thống điện miền Trung cịn tồn số vấn đề điện áp cao lúc thấp điểm đặc biệt vào mùa mưa điện áp thấp lúc cao điểm đặc biệt vào mùa khô, tổn thất điện cịn tương đối cao Do u cầu đặt đơn vị điều độ phải vận hành hệ thống điện cách tối ưu để đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật giảm tổn thất Trong luận văn, tác giả sử dụng phần mềm PSS/E để tính tốn phân tích chế độ vận hành hệ thống điện miền Trung Qua lựa chọn điện áp vận hành tối ưu giúp tổn thất điện năm hệ thống điện miền Trung giảm 18.266.400 kWh điện áp nút nằm phạm vi cho phép Từ khóa – Hệ thống điện, điện áp, tổn thất điện năng, tối ưu, chế độ vận hành CALCULATION OF OPTICAL OPTIMIZATION OPTIMIZATION TO REDUCE ELECTRICITY LOSS IN THE CENTRAL ELECTRICITY SYSTEM Abstract: Vietnam's power system has developed rapidly in terms of power grid size and variety of power sources to meet the demand for load development The task of the power system operator is to operate safely, reliably, stably, to ensure the quality of power and economic efficiency In the process of operation, the central power system still has some problems such as high voltage at low load hour especially in rainy season and low voltage at rush hour, especially in dry season, power loss is relatively high Therefore, the requirement for a operation agency is to operate the electrical system in the optimal way to ensure technical standards and to reduce the power loss In the thesis, the author uses PSS/E software to calculate the analysis of operating modes of the central power system It has selected the optimal operating voltage that will cause electricity losses in the year of the central power system to decrease to 18,266,400 kWh and the voltage at the buses within the allowed range Keywords - Power System, Voltage, Power Loss, Optimal, Power System Operation Modes MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Nguồn điện 1.3 Phụ tải 1.4 Lưới điện 1.5 Kết dây HTĐ miền Trung 1.6 Đặc điểm vận hành HTĐ miền Trung 1.7 Kết luận 10 CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ PHẦN MỀM PSS/E 11 2.1 Ảnh hưởng điện áp đến hoạt động hệ thống điện 11 2.2 Mục đích điều chỉnh điện áp 11 2.3 Quan hệ công suất phản kháng điện áp 11 2.4 Các nguồn phát tiêu thụ công suất phản kháng 12 2.5 Thiết bị điều chỉnh điện áp 14 2.6 Phương pháp điều chỉnh điện áp 18 2.6.1 Đặt vấn đề 18 2.6.2 Các phương pháp điều chỉnh điện áp 18 2.7 Thực trạng điện áp quy định điều chỉnh điện áp HTĐ miền Trung 20 2.7.1 Thực trạng điện áp 20 2.7.2 Quy định điều chỉnh điện áp HTĐ Việt Nam 21 2.7.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành hệ thống điện phân phối [3] 21 2.7.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành hệ thống điện truyền tải [2] 22 2.8 Giới thiệu phần mềm PSS/E 22 2.8.1 Các công dụng PSS/E 22 2.8.2 Phân tích trào lưu cơng suất 22 2.8.3 Các thông số đầu vào 24 2.8.4 Tối ưu hóa trào lưu cơng suất 26 2.9 Kết luận 31 CHƢƠNG TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HTĐ MIỀN TRUNG 32 3.1 Giới thiệu chế độ vận hành 32 3.2 Tính tốn phân tích chế độ vận hành bình thường HTĐ miền Trung 32 3.2.1 Chế độ vận hành vào mùa mưa 32 3.2.2 Chế độ vận hành vào mùa khô 37 3.3 Tính tốn phân tích chế độ vận hành cố N-1 40 3.3.1 Tính tốn vào mùa mưa 41 3.3.2 Tính tốn vào mùa khơ 45 3.4 Kết luận 50 CHƢƠNG TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HTĐ MIỀN TRUNG 51 4.1 Các tiêu chí để lựa chọn điện áp vận hành tối ưu HTĐ miền Trung quy định thời gian sử dụng điện ngày 51 4.1.1 Các tiêu chí lựa chọn điện áp vận hành tối ưu 51 4.1.2 Quy định thời gian sử dụng điện ngày [4] 51 4.2 Tính tốn lựa chọn điện áp vận hành tối ưu 51 4.2.1 Tính tốn mùa mưa 52 4.2.2 Tính tốn mùa khô 56 4.3 Kết luận 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Kết luận 61 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: N-1 Sự cố đơn lẻ phần tử Các chữ viết tắt: HTĐ3 Hệ thống điện miền Trung BCT Bộ Công Thương ĐD Đường dây HTĐ Hệ thống điện MBA Máy biến áp NMĐ Nhà máy điện PSS/E Power System Simulator for Engineering OPF Optimal Power Flow - Tối ưu hóa trào lưu cơng suất TBA Trạm biến áp TTĐK Trung tâm điều khiển DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thống kê phụ tải tỉnh thành phố năm 2016 1.2 Phụ tải HTĐQG miền năm 2015-2016 1.3 Phân bố công suất rõ nguồn cấp khu vực nhận điện HTĐ miền Trung 3.1 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ cực đại vào mùa mưa (theo thông số thực tế) 33 3.2 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ cực tiểu vào mùa mưa (theo thông số thực tế) 34 3.3 3.4 3.5 3.6 Kết tính tốn điện áp TBA/NMĐ chế độ vận hành cực tiểu vào mùa mưa (trích từ phụ lục 4) Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành trung bình vào mùa mưa (theo thơng số thực tế) Kết tính tốn điện áp TBA/NMĐ chế độ vận hành trung bình vào mùa mưa Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực đại vào mùa khô (theo thông số thực tế) 34 36 36 37 3.7 Kết tính tốn điện áp TBA/NMĐ chế độ vận hành cực đại vào mùa khô 37 3.8 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực tiểu vào mùa khô (theo thông số thực tế) 39 3.9 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành trung bình vào mùa khơ (theo thơng số thực 40 tế) 3.10 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ cực đại vào mùa mưa (theo thơng số thực tế) 41 3.11 Kết tính tốn điện áp nút khu vực ảnh hưởng sau cố ĐD 220kV Quy Nhơn – An Khê chế độ cực đại mùa mưa 42 3.12 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ cực tiểu vào mùa mưa (theo thông số thực tế) 43 3.13 Kết tính tốn điện áp nút khu vực 43 Số hiệu bảng Tên bảng Trang ảnh hưởng sau cố ĐD 220kV Quy Nhơn – An Khê chế độ cực tiểu mùa mưa 3.14 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ trung bình vào mùa mưa (theo thơng số thực tế) 44 3.15 Kết tính tốn điện áp nút khu vực ảnh hưởng sau cố ĐD 220kV Quy Nhơn – An Khê chế độ trung bình mùa mưa 44 3.16 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực đại vào mùa khô (theo thông số thực tế) 45 Kết tính tốn điện áp nút khu vực ảnh 3.17 3.18 3.19 hưởng sau cố ĐD 220kV Quy Nhơn – An Khê chế độ cực đại mùa khô Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực tiểu vào mùa khô (theo thông số thực tế) Kết tính tốn điện áp nút khu vực ảnh hưởng sau cố ĐD 220kV Quy Nhơn – An Khê 46 47 47 chế độ cực tiểu mùa khô 3.20 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành trung bình vào mùa khơ (theo thơng số thực tế) 48 3.21 Kết tính tốn điện áp nút khu vực ảnh hưởng sau cố ĐD 220kV Quy Nhơn – An Khê chế độ trung bình mùa khơ 49 3.22 Tổng hợp tổn thất công suất tác dụng chế độ vận hành (MW) 50 4.1 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực tiểu vào mùa mưa sau tối ưu (theo kết tính toán) 52 4.2 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành trung bình vào mùa mưa sau tối ưu (theo kết tính toán) 53 4.3 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực đại vào mùa mưa sau tối ưu (theo kết tính toán) 54 Số hiệu bảng 4.4 4.5 Tên bảng Tổng hợp kết tính tốn trước sau tối ưu vào mùa mưa (kèm theo phụ lục 4) Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành cực tiểu vào mùa khô sau tối ưu (theo kết Trang 55 56 tính toán) 4.6 Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ vận hành trung bình vào mùa khơ sau tối ưu (theo 57 kết tính toán) Thống kê NPA đặt TBA 220kV chế độ 4.7 4.8 vận hành cực đại vào mùa khơ sau tối ưu (theo kết tính tốn) Tổng hợp kết tính tốn trước sau tối ưu vào mùa khô (kèm theo phụ lục 6) 58 59 78 Phụ lục – Sơ đồ hệ thống điện miền Trung 79 80 81 82 Phụ lục – Trào lƣu công suất qua MBA 220kV chế độ vận hành mùa mƣa trƣớc tối ƣu Chế độ mùa mƣa Max Min Trung Bình STT MBA 220kV P (MW) Q (Mvar) P (MW) Q (Mvar) P (MW) Q (Mvar) AT2/ Ba Đồn 53 44 -6 50 -4 AT2/ Đồng Hới 41 -7 37 39 -4 AT1/ Đồng Hới 41 -7 36 39 -4 AT2/ Đông Hà 46 20 41 41 19 AT4/ Huế 79 31 55 11 63 AT3/ Huế 37 15 26 30 AT3/ Hòa Khánh 65 36 57 50 64 47 AT4/ Hòa Khánh 65 36 56 49 63 46 AT3/ Đà Nẵng 116 56 67 96 29 10 AT4/ Đà Nẵng 122 59 71 101 30 11 AT1/ Tam Kỳ 49 20 30 14 41 25 12 AT2/ Thạnh Mỹ -73 -82 10 -81 11 13 AT3/ Dốc Sỏi 30 32 22 -14 17 13 14 AT4/ Dốc Sỏi 28 28 22 -13 18 11 15 AT1/ Dung Quất 24 -40 21 16 -12 16 AT2/ Quảng Ngãi 37 16 22 27 12 17 AT2/ Quy Nhơn 52 30 -2 32 -1 18 AT1/ Quy Nhơn 107 62 -5 66 -2 19 AT2/ Tuy Hòa 44 23 -3 35 20 AT1/ Tuy Hòa 45 24 -3 38 21 AT1/ Nha Trang 64 43 -4 59 -7 22 AT2/ Nha Trang 141 96 -6 132 -12 23 AT1/ Krông Buk 24 10 -5 11 24 AT2/ Krông Buk 52 20 -10 21 12 25 AT3/ Pleiku -22 -38 -3 -25 26 AT4/ Pleiku -22 10 -38 -2 -25 27 AT1/ Kon Tum -32 -44 17 -37 12 28 AT3/ Buôn Kuôp -25 -61 26 -47 20 83 Phụ lục – Trào lƣu công suất qua MBA 220kV chế độ vận hành mùa mƣa sau tối ƣu Chế độ mùa mƣa - OPF Max Min Trung Bình STT MBA 220kV P (MW) Q (MVar) P (MW) Q (MVar) P (MW) Q (MVar) AT2/ Ba Đồn 53 44 51 AT2/ Đồng Hới 42 -5 36 39 -6 AT1/ Đồng Hới 42 -5 36 39 -6 AT2/ Đông Hà 45 16 42 40 10 AT4/ Huế 78 23 60 24 65 10 AT3/ Huế 36 10 28 10 30 AT3/ Hòa Khánh 66 39 53 30 62 38 AT4/ Hòa Khánh 66 42 53 31 61 36 AT3/ Đà Nẵng 118 47 68 99 30 10 AT4/ Đà Nẵng 118 47 71 100 32 11 AT1/ Tam Kỳ 52 31 29 40 18 12 AT2/ Thạnh Mỹ -73 -82 -81 13 AT3/ Dốc Sỏi 30 33 23 -8 18 14 AT4/ Dốc Sỏi 29 32 23 -8 19 15 AT1/ Dung Quất 24 -42 21 16 -18 16 AT2/ Quảng Ngãi 37 16 21 29 17 17 AT2/ Quy Nhơn 51 29 -5 31 -3 18 AT1/ Quy Nhơn 106 60 -10 64 -8 19 AT2/ Tuy Hòa 45 26 -13 36 20 AT1/ Tuy Hòa 46 25 -12 38 21 AT1/ Nha Trang 64 42 -4 60 -4 22 AT2/ Nha Trang 141 96 -9 133 -8 23 AT1/ Krông Buk 23 11 -13 10 24 AT2/ Krông Buk 53 21 -11 22 10 25 AT3/ Pleiku -22 23 -37 16 -24 20 26 AT4/ Pleiku -21 23 -36 15 -24 20 27 AT1/ Kon Tum -34 -24 -47 -18 -39 -23 28 AT3/ Buôn Kuôp -25 -61 23 -47 20 84 Phụ lục 10 – Trào lƣu công suất qua MBA 220kV chế độ vận hành mùa khô trƣớc tối ƣu Chế độ mùa khô STT MBA 220kV AT2/ Ba Đồn AT2/ Đồng Hới AT1/ Đồng Hới AT2/ Đông Hà AT4/ Huế AT3/ Huế AT3/ Hòa Khánh AT4/ Hòa Khánh AT3/ Đà Nẵng 10 AT4/ Đà Nẵng 11 AT1/ Tam Kỳ 12 AT2/ Thạnh Mỹ 13 AT3/ Dốc Sỏi 14 AT4/ Dốc Sỏi 15 AT1/ Dung Quất 16 AT2/ Quảng Ngãi 17 AT2/ Quy Nhơn 18 AT1/ Quy Nhơn 19 AT2/ Tuy Hòa 20 AT1/ Tuy Hòa 21 AT1/ Nha Trang 22 AT2/ Nha Trang 23 AT1/ Krông Buk 24 AT2/ Krông Buk 25 AT3/ Pleiku 26 AT4/ Pleiku 27 AT1/ Kon Tum 28 AT3/ Buôn Kuôp Max Min Trung Bình P (MW) Q (MVar) P (MW) Q (MVar) P (MW) Q (MVar) 73 39 -7 58 60 -6 32 -12 47 -7 59 -5 32 -12 46 -6 80 27 40 61 20 127 45 58 96 30 59 21 27 45 14 95 48 47 32 72 35 94 47 47 31 72 35 180 81 81 20 136 53 181 82 83 21 138 55 74 33 39 12 58 21 -71 -2 -51 -61 50 38 19 11 35 20 46 32 19 11 34 20 41 -33 17 -24 29 -33 53 22 27 42 17 73 12 28 52 149 24 58 15 108 60 28 44 -2 62 30 45 -2 77 34 10 57 171 16 75 22 127 31 17 11 22 10 67 35 23 14 47 20 -15 10 -15 -15 -15 10 -14 -15 -26 -23 -15 -24 -2 -21 -17 -2 -19 85 Phụ lục 11 – Trào lƣu công suất qua MBA 220kV chế độ vận hành mùa khô sau tối ƣu Chế độ mùa khô - OPF Max Min Trung Bình STT MBA 220kV P (MW) Q (MVar) P (MW) Q (MVar) P (MW) Q (MVar) AT2/ Ba Đồn 73 11 40 59 11 AT2/ Đồng Hới 60 31 -17 46 -11 AT1/ Đồng Hới 60 31 -17 46 -11 AT2/ Đông Hà 80 30 40 61 20 AT4/ Huế 127 54 57 92 18 AT3/ Huế 61 27 27 43 AT3/ Hòa Khánh 96 55 46 25 73 38 AT4/ Hòa Khánh 94 53 46 27 72 36 AT3/ Đà Nẵng 185 90 82 20 138 59 10 AT4/ Đà Nẵng 185 91 83 21 140 60 11 AT1/ Tam Kỳ 76 46 40 18 58 22 12 AT2/ Thạnh Mỹ -76 -20 -51 -61 13 AT3/ Dốc Sỏi 45 50 20 35 20 14 AT4/ Dốc Sỏi 45 50 20 35 20 15 AT1/ Dung Quất 40 -23 17 -24 38 -33 16 AT2/ Quảng Ngãi 53 19 27 42 17 17 AT2/ Quy Nhơn 75 17 28 52 27 18 AT1/ Quy Nhơn 147 34 58 12 107 54 19 AT2/ Tuy Hòa 60 28 44 33 20 AT1/ Tuy Hòa 62 30 45 35 21 AT1/ Nha Trang 71 45 34 12 58 22 AT2/ Nha Trang 153 95 75 25 128 13 23 AT1/ Krông Buk 31 18 10 21 10 24 AT2/ Krông Buk 67 40 24 10 48 19 25 AT3/ Pleiku -16 15 -14 13 -14 15 26 AT4/ Pleiku -16 15 -14 12 -14 14 27 AT1/ Kon Tum -27 -23 -16 -25 -14 28 AT3/ Buôn Kuôp -22 -17 -2 -19 ... CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HTĐ MIỀN TRUNG 51 4.1 Các tiêu chí để lựa chọn điện áp vận hành tối ưu HTĐ miền Trung quy định thời gian sử dụng điện ngày ... đến việc điều chỉnh tối ưu Về tối ưu công suất phản kháng cần phân biệt loại toán: + Lập kế hoạch bù tối ưu: mục tiêu tối ưu vốn đầu tư vào trang bị bù + Điều chỉnh tối ưu công suất phản kháng... nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Hồng Minh Tuấn TÍNH TỐN LỰA CHỌN ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH TỐI ƢU ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG Học viên: