Tính toán, phân tích và để xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế lưới điện 110kv do công ty lưới điện cao thế miền trung quản lý

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ PHÚ HỊA TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ PHÚ HỊA TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN VINH TỊNH Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Phú Hịa TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ Học viên: LÊ PHÚ HỊA Chun ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: ………Khóa: K31.KTĐ Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Chƣơng trình PSS/E chƣơng trình mơ hệ thống điện máy tính nhằm mục đích tính tốn nghiên cứu phục vụ cho vận hành nhƣ qui hoạch hệ thống điện Áp dụng chƣơng trình PSS/E để phân tích chế độ làm việc lƣới điện 110kV khu vực miền Trung, từ tác giả đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu kinh tế lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý, cụ thể: Giải pháp phân pha đƣờng dây 110kV Krông Buk – Buôn Ma Thuột nâng công suất truyền tải lên gần hai lần, hiệu kinh tế chi phí đầu tƣ thấp so với giải pháp xây dựng đƣờng dây cải tạo lại đƣờng dây hữu bổ sung thêm dây dẫn phụ kiện Giải pháp lập kế hoạch đầu tƣ xây dựng lựa chọn thời điểm thích hợp đƣa vào vận hành cơng trình lƣới điện 110kV Cơng ty Lƣới điện cao miền Trung Quản lý đến năm 2020 đem lại hiệu kinh tế cao, giảm thiểu trạm biến áp vận hành non tải, giảm tổn thất điện lƣới điện đồng thời chủ động đƣợc kế hoạch vốn đầu tƣ xây dựng cơng trình Từ khóa – PSS/E; nâng cao khả truyền tải đƣờng dây 110kV; kế hoạch đầu tƣ xây dựng cơng trình lƣới điện 110kV; trào lƣu công suất; chế độ vận hành hệ thống điện CALCULATION, ANALYSIS AND PROPOSE SOME SOLUTIONS TO IMPROVE THE ECONOMIC EFFICIENCY FOR 110KV GRID MANAGED BY CENTRAL GRID COMPANY Student: LE PHU HOA Major: ELECTRICAL TECHNOLOGY Code: ………Course: K31 - University of Science and Technology - The University of Da Nang Abstract - The PSS/E program is the program simulating electrical systems on computers for the purpose of calculation, research to serve operation as well as plan of electrical systems Applying the PSS/E program to analyze the working regime of the 110kV grid in the Central region, and from that, the author will propose some solutions to improve the economic efficiency of the 110kV grid managed by Central Grid company, specifically: The solution on division of phase for the Krong Buk - Buon Ma Thuot 110kV line has doubled the transmission capacity About economic efficiency, the investment cost is lower than the solution of new building line because it only refurbishes the existing lines and supplement wires and accessories The solution for preparing the construction investment plan and choosing suitable time for putting the 110kV grid managed by Central Grid company up to 2020 into operation brings high economic efficiency, minimizes the under loaded substation, reduces power losses on the grid simultaneously takes the initiative the capital plan for construction investment Key words – PSS/E; Improvement of transmission capacity of the 110kV line; Plan of construction investment of 110kV power grid; power flow; Operation mode of the electrical system MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÊN ĐỀ TÀI BỐ CỤC VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG VÀ LƢỚI ĐIỆN 110KV CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG .3 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN TRUNG 1.1.1 Phụ tải Hệ thống điện miền Trung 1.1.2 Nguồn lƣới hệ thống điện miền Trung 1.2 TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN THUỘC CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG 1.2.1 Giới thiệu chung .8 1.2.2 Chức nhiệm vụ 1.2.3 Mơ hình tổ chức quản lý sản xuất 1.2.4 Nguồn lực có 1.3 KẾT LUẬN 10 CHƢƠNG TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN, TÌM HIỂU PHẦN MỀM PSS/E .11 2.1 TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN MẠNG ĐIỆN .11 2.1.1 Định nghĩa toán 11 2.1.2 Phƣơng pháp lặp Gauss-Seidel giải tích lƣới điện: 14 2.1.3 Phƣơng pháp Newton-Raphson: .16 2.2 TÌM HIỂU PHẦN MỀM TÍNH TỐN PSS/E 19 2.2.1 Giới thiệu chung .19 2.2.2 Nghiên cứu tính phần mềm PSS/E 20 2.3 KẾT LUẬN 26 CHƢƠNG TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƢỚI ĐIỆN 110KV CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ 27 3.1 MỞ ĐẦU 27 3.2 TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 110kV KHU VỰC MIỀN TRUNG 27 3.2.1 Số liệu sơ đồ tính tốn: 27 3.2.2 Điều kiện tính tốn 28 3.2.3 Tính tốn phân tích, đánh giá chế độ vận hành hệ thống điện 110kV khu vực miền Trung (kết tính tốn nhƣ phụ lục 3) 28 3.3 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ KẾT LUẬN .36 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ 37 4.1 MỞ ĐẦU 37 4.2 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG .37 4.2.1 Lựa chọn giải pháp 37 4.2.2 Tính tốn lựa chọn phƣơng án tối ƣu đề nâng cơng suất truyền tải đƣờng dây 110kV Krông Buk – Buôn Ma Thuột 38 4.2.3 Lập kế hoạch đầu tƣ xây dựng lựa chon thời điểm thích hợp đƣa vào vận hành cơng trình lƣới điện 110kV Cơng ty Lƣới điện cao miền Trung Quản lý đến năm 2020 48 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng 1.1 Thống kê công suất max ngày sản lƣợng tổng ngày khu vực miền Trung năm 2016 Trang 1.2 Phân bố công suất dƣới rõ nguồn cấp khu vực nhận HTĐ miền Trung 3.1 Các nút có điện áp lớn 1.05pu chế độ 29 3.2 Các phần tử mang tải lớn 70% chế độ 29 3.3 Các nút có điện áp dƣới 0.9pu chế độ 32 3.4 Các phần tử mang tải lớn 70% chế độ 32 3.5 Các phần tử mang tải lớn 70% chế độ 34 4.1 Bảng cân đối nguồn phụ tải khu vực đƣờng dây 110kV Krông Buk - Buôn Ma Thuột cung cấp xét trƣờng hợp cố mạch đƣờng dây (Chế độ N-1) 39 4.2 Bảng dự báo phụ tải lƣới điện 110kV khu vực tỉnh tỉnh Đăk Lăk đến năm 2020 39 4.3 Tính tốn chế độ cố đƣờng dây 110kV K rông Buk – Buôn Ma Thuột thời điểm 2017, 2020, 2025 40 4.4 Độ tin cậy cung cấp điện trƣớc sau có dự án 43 4.5 Tỷ lệ tổn thất điện trƣớc sau có dự án 43 4.6 So sánh phƣơng án tuyến đƣờng dây 46 4.7 Đánh giá phƣơng án 47 4.8 Tổng mức đầu tƣ 47 4.9 Kết phân tích kinh tế - tài 48 4.10 Dự báo phụ tải khu vực miền Trung đến năm 2025 49 4.11 Dự báo phụ tải TBA 110kV khu vực Quảng Bình giai đoạn 2017-2020 51 4.12 Kế hoạch thời điểm đƣa vào vận hành Lƣới điện 110kV khu vực Quảng Bình giai đoạn 2017-2020 54 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Biểu đồ phụ tải HTĐ miền Trung năm 2016 1.2 Sơ đồ HTĐ Lƣới điện 110kV khu vực miền Trung cập nhật đến ngày 31/12/2016 2.1 Đồ thị minh họa trình giải cho trƣờng hợp phƣơng trình f(x)=0 16 2.2 Sơ đồ tổ chức chƣơng trình 21 2.3 Phân hệ Power Flow 23 2.4 Hộp thoại “Build New Case” 24 2.5 Chọn “Launch Grid Editor” giao diện “Power Flow” 24 2.6 Phân hệ “Grid Editor” 25 2.7 Màn hình vẽ sơ đồ đơn tuyến “Grid Editor” 25 3.1 Trào lƣu công suất điện áp chế độ bình thƣờng (Bắc miền Trung) 30 3.2 Trào lƣu cơng suất điện áp chế độ bình thƣờng (Nam miền Trung) 31 4.1 Mức mang tải TBA 110kV khu vực Quảng Bình 50 4.2 Dự báo nguồn cung cầp giai đoạn 2017 đến 2020 khu vực Quảng Bình theo phƣơng án dự phịng 20% cơng suất 51 4.3 Dự báo nguồn cung cầp giai đoạn 2017 đến 2020 khu vực Quảng Bình theo phƣơng án khơng dự phịng cơng suất: 52 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cùng với nhịp độ tăng trƣởng kinh tế gia tăng dân số toàn cầu, nhu cầu tiêu thụ lƣợng khơng ngừng tăng lên lƣợng điện đóng vai trò then chốt Trong năm qua, sản lƣợng điện cung cấp cho ngành kinh tế sinh hoạt nhân dân tồn quốc khơng ngừng tăng lên Điện thƣơng phẩm năm 2010 159,3 tỷ kWh, cơng suất cực đại 8.284 MW Trong năm 2016, tổng sản lƣợng điện thƣơng phẩm 159,3 tỷ kWh, công suất cực đại khoảng 26,65 MW Dự kiến năm 2015, sản lƣợng điện thƣơng phẩm khoảng 165.000 tỷ kWh, công suất cực đại khoảng 32.500MW Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho phát triển kinh tế xã hội đất nƣớc, Thủ tƣớng Chính phủ có Quyết định số 428/2016/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 việc Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 6] Đến có nhiều cơng trình nguồn lƣới điện xây dựng đƣa vào vận hành hệ thống Để đáp ứng cung cấp điện cho phụ tải, hệ thống điện đƣợc mở rộng phát triển, nhiều nguồn điện đƣợc đƣa vào vận hành, liên kết lƣới điện tăng, dẫn đến nhiều vấn đề vận hành cần đƣợc quan tâm phân tích, đánh giá: làm việc tin cậy hệ thống chế độ vận hành, vấn đề ổn định hệ thống, chất lƣợng điện năng, tổn thất điện năng, hệ thống bảo vệ rơle, hiệu kinh tế vận hành… Trong thực tế nay, việc quy hoạch trung dài hạn hệ thống điện Quốc gia đề cập đến nguồn lƣới điện từ cấp điện áp 220kV trở lên, Quy hoạch phát triển Điện lực tỉnh thành phố đề cập đến nguồn lƣới điện có cấp điện áp ≤ 110kV Do cách phân chia phạm vi quy hoạch, nên công tác tính tốn phân tích đánh giá lƣới điện 110kV phạm vi liên kết miền chƣa đƣợc đề cập cụ thể; việc tính tốn kiểm tra khả truyền tải lƣới điện đấu nối, liên kết nhà máy điện với hệ thống điện miền, tìm giải pháp thích hợp để đáp ứng nhu cầu truyền tải chế độ khác cần thiết Đề tài sâu tìm hiểu phƣơng pháp tính tốn, phân tích đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu kinh tế lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Tìm hiểu phƣơng pháp tính tốn, phân tích chế độ làm việc hệ thống điện nói chung, hệ thống điện 110kV nói riêng chế độ vận hành - Nghiên cứu tính tốn ảnh hƣởng chế độ cố đến độ tin cậy vận hành hệ thống - Nghiên cứu phần mềm tính tốn để sử dụng cho đề tài - Áp dụng tính tốn, phân tích đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu kinh tế lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Các phƣơng pháp tính tốn, phân tích chế độ làm việc hệ thống điện - Các phƣơng pháp tính tốn chế độ xác lập hệ thống điện - Phần mềm tính tốn mơ hệ thống điện PSS/E - Lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu phƣơng pháp tính tốn phân tích chế độ làm việc hệ thống điện, lựa chọn phƣơng pháp phù hợp để tính tốn cho mạng điện khu vực - Tìm hiểu phƣơng pháp phần mềm tính tốn cho hệ thống điện, phân tích lựa chọn phần mềm để sử dụng - Thu thập số liệu hệ thống điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý, tính tốn phân tích chế độ vận hành để tìm trạng thái nguy hiểm - Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu kinh tế lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý TÊN ĐỀ TÀI - Căn vào mục tiêu nghiên cứu, đề tài đƣợc đặt tên nhƣ sau: “Tính tốn, phân tích đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu kinh tế lưới điện 110kV công ty lưới điện cao miền Trung quản lý” BỐ CỤC VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI - Bố cục đề tài dự kiến chia làm phần gồm: Phần mở đầu, nội dung đề tài phần kết luận, kiến nghị - Nội dung đề tài gồm chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan hệ thống điện miền Trung lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung Chƣơng 2: Tìm hiểu phƣơng pháp tính tốn, tìm hiểu phần mềm PSS/E Chƣơng 3: Tính tốn, phân tích chế độ vận hành lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung Chƣơng 4: Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu kinh tế lƣới điện 110kV Công ty Lƣới điện cao miền Trung quản lý ... LÊ PHÚ HỊA TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02... TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ Học viên: LÊ PHÚ HÒA Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: ... CAO THẾ MIỀN TRUNG QUẢN LÝ 37 4.1 MỞ ĐẦU 37 4.2 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN 110KV DO CÔNG TY LƢỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN TRUNG