Nghiên cứu và đánh giá các ảnh hưởng của nguồn điện phân tán với mạng lưới phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRỊNH MINH TUẤN NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN VỚI MẠNG LƯỚI PHÂN PHỐI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã đề tài: KTĐ11B-54 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Việt Tiến HÀ NỘI, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trịnh Minh Tuấn Sinh ngày 12 tháng 11 năm 1982 Học viên lớp đào tạo sau đại học Hệ thống điện - Khoá 2011B - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hiện công tác Trường Đại Học Điện Lực Xin cam đoan Đề tài “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nguồn điện phân tán với mạng lưới phân phối” giảng viên, TS Lê Việt Tiến hướng dẫn nghiên cứu riêng Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Trịnh Minh Tuấn MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 07 Danh mục bảng biểu 08 Danh mục hình vẽ, đồ thị 09 Mở đầu 11 Chương Tổng quan lưới điện phân phối nguồn phân tán 1.1 Giới thiệu chung lưới phân phối 13 1.2 Các nguồn phát điện phân tán 21 Chương Các ảnh hưởng nguồn phân tán tới lưới điện phân phối 2.1 Khái quát chung 36 2.2 Tổn thất công suất lưới 37 2.3 Các vấn đề điện áp .40 2.4 Vấn đề dòng cố bảo vệ rơ le .48 2.5 Độ tin cậy cung cấp điện 55 2.6 Vấn đề kinh tế môi trường 61 2.7 Đánh giá ảnh hưởng DG hệ số đa mục tiêu 63 Chương Chương trình phân tích hệ thống điện PSAT 3.1 Giới thiệu chung PSAT 68 3.2 Làm việc với PSAT 71 3.3 Tổ chức liệu PSAT 78 Chương Đánh giá hiệu DG việc nâng cao chất lượng điện lưới phân phối 4.1 Bài tốn phân bố dịng cơng suất 90 4.2 Hiệu DG việc cải thiện chất lượng điện áp giảm tổn thất đường dây 95 Kết luận 117 Phụ lục Dữ liệu kết tính tốn 119 Tài liệu tham khảo 164 DANH MỤC CÁC KỸ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, chữ viết tắt CC CHP DG ĐSK FCL GA LPP MBA MPĐ MPĐB MPKĐB TBA TĐL TĐN WF WT Trịnh Minh Tuấn Nghĩa tiếng Việt Cầu chì Đồng phát nhiệt điện Nguồn phát phân tán Điện sinh khối Thiết bị hạn chế dòng cố Thuật toán di truyền Lưới điện phân phối Máy biến áp Máy phát điện Máy phát điện đồng Máy phát điện khơng đồng Trạm biến áp Tự đóng lặp lại Thủy điện nhỏ Trang trại gió Tuabin gió Luận văn KTĐ11B - 54 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Hệ số thống kê cho số phụ tải thông dụng 20 Bảng 1.2 Dãy công suất tương ứng công nghệ nguồn phân tán .32 Bảng 1.3 Công suất đặt nhà máy địa nhiệt giới 33 Bảng 2.1 - Giới hạn méo sóng hài cho phép theo IEC-61000-3-6 47 Bảng 2.2 Ví vụ hệ số đa mục tiêu 67 Bảng 3.1 Một số Toolbox môi trường Matlab 71 Bảng 3.2 Định dạng liệu nút (Bus.con) 78 Bảng 3.3 Định dạng liệu đường dây (Line.con) 80 Bảng 3.4 Định dạng liệu đường dây phụ (Lines.con) 81 Bảng 3.5 Định dạng liệu máy biến áp (Line.con) .82 Bảng 3.6 Định dạng máy phát nút cân (SW.con) 83 Bảng 3.7 Định dạng liệu máy phát PV (PV.con) .85 Bảng 3.8 Định dạng liệu tải PQ (PQ.con) 86 Bảng 3.9 Định dạng liệu máy phát PQ (PQgen.con) 87 Bảng 3.10 Định dạng liệu tổng dẫn shunt (Shunt.con) 88 Bảng 3.11 Định dạng liệu vùng miền (Area.con Region.con) 89 Bảng 4.1 Số liệu lưới thử nghiệm 97 Bảng 4.2 - Mức độ cải thiện điện áp sau kết nối DG .103 Bảng 4.3 Mức giảm tổn thất công suất sau kết nối DG 106 Bảng 4.4 Hệ số đánh giá phương án (IMO) .109 Bảng 4.5 Số liệu lưới thử nghiệm IEEE-14 110 Bảng 4.6 Số liệu phụ tải nút lưới thử nghiệm IEEE-14 111 Bảng 4.7 Hệ số cải thiện chất lượng điện áp (VIimp) 115 Bảng 4.8 Hệ số giảm tổn thất công suất (LLIimp) 115 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Lưới điện phân phối hình tia khơng phân đoạn 16 Hình 1.2 Lưới điện phân phối hình tia có phân đoạn 16 Hình 1.3 Lưới điện phân phối kín vận hành hở .16 Hình 1.4 Sơ đồ lưới cung cấp điện tương lai có tham gia DG 23 Hình 1.5 Điểm kết nối (CP) điểm kết nối chung (PCC) 23 Hình 1.6 Mặt cắt dọc hộp tổ hợp tuabin – máy phát điện gió 24 Hình 1.7 Đặc tính cơng suất động gió 25 Hình 1.8 Sơ đồ ngun lý loại tuabin gió tốc độ khơng đổi 26 Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý loại tuabin gió DFIG 27 Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý loại tuabin gió kết nối trực tiếp 28 Hình 1.11 Sơ đồ trạm thủy điện nhỏ 31 Hình 1.12.Sơ đồ mơ hình cung cấp điện khí Biogass 32 Hình 2.1 DG làm giảm cơng suất đoạn lưới từ hệ thống tới .37 Hình 2.2 Phân bố hợp lý DG lưới giảm tổn thất .39 so với đặt tập trung Hình 2.3 – Điện áp nút tăng lên nút có đấu nối DG 42 Hình 2.4 Ảnh hưởng DG tới phối hợp bảo vệ 50 Hình 2.5 – Sự phối hợp TĐL CC lưới điện hình tia 52 Hình 2.6 - DG làm việc song song với lưới .56 Hình 2.7 - Chế độ vận hành cô lập DG làm tăng độ tin cậy CCĐ 57 Hình 2.8 - Cách thức đặt TĐL làm tăng độ tin cậy lưới 58 Hình 2.9 - Lưới hình tia đơn giản khơng có dao phân đoạn trục 59 Hình 2.10 - Phân chia phân đoạn điểm tải lưới hình tia 59 Hình 3.1 – Cấu trúc chung PSAT 70 Hình 3.2 – Giao diện PSAT 72 Hình 3.3 – Màn hình thư viện SIMULINK 73 Hình 3.4 – Thư viện kết nối 74 Hình 3.5 – Các phần tử thiết bị tĩnh 74 Hình 3.6 – Dữ kiện cho toán CPF OPF .75 Hình 3.7 – Máy cắt điểm cố .75 Hình 3.8 – Các khối đo đếm 75 Hình 3.9 – Các mơ hình phụ tải điện 75 Hình 3.10 – Các mơ hình máy điện .76 Hình 3.11 – Các cấu trúc điều khiển .76 Hình 3.12 – Mơ hình máy biến áp có điều chỉnh 76 Hình 3.13 – Các mơ hình thiết bị FACT 77 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 11 Hình 3.14 – Các mơ hình tuabin gió 77 Hình 3.15 – Các mơ hình khác 78 Hình 4.1 – Sơ đồ lưới điện tính tốn 97 Hình 4.2 – Biểu đồ điện áp nút lưới điện .98 Hình 4.3 TH1: PDG = 30%PL, đấu vào nút 11 .99 Hình 4.4 TH2: PDG = 50%PL, đấu vào nút 11 .100 Hình 4.5 TH3: PDG = 100%PL, đấu vào nút 11 100 Hình 4.6 TH4: PDG = 30%PL, phân cho nút 6, 11 101 Hình 4.7 TH5: PDG = 30%PL, phân cho nút 6, 11, 14 101 Hình 4.8 TH6: PDG = 50%PL, phân cho nút 6, 11 102 Hình 4.9 TH7: PDG = 50%PL, phân cho nút 6, 11, 14 102 Hình 4.10 TH8: PDG = 100%PL, phân cho nút 6, 11 103 Hình 4.11 TH9: PDG = 100%PL, phân cho nút 6, 11, 14 103 Hình 4.12 Điện áp nút tăng dần mức độ thâm nhập DG 105 Hình 4.13 Điện áp nút tăng dần mức độ phân tán DG 106 Hình 4.14 Biểu đồ mô tả mức độ cải thiện điện áp lưới có kết nối DG 106 Hình 4.15 Mức giảm tổn thất cơng suất tác khi có DG tham gia nối lưới .107 Hình 4.16 Tổn thất cơng suất lưới thay đổi mức DGdis (PDG = 30% PL) 107 Hình 4.17 Tổn thất cơng suất lưới thay đổi mức độ thâm nhập DG (P DG = (30;50;100)% PL) 108 Hình 4.18 – Áp dụng hệ số đa mục tiêu để lựa chọn phương án 109 Hình 4.19 Sơ đồ lưới điện thử nghiệm IEEE-14 110 Hình 4.20 Điện áp nút trường hợp chưa có DG .112 Hình 4.21 Quan hệ điện áp nút trường hợp kết nối DG, P DG=30%PL 113 Hình 4.22 Tổn thất cơng suất nhánh đường dây trường hợp kết nối DG, PDG=30%PL 113 Hình 4.23 Quan hệ điện áp nút trường hợp kết nối DG, P DG=50%PL 114 Hình 4.24 Tổn thất cơng suất nhánh đường dây trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL 114 Hình 4.25 Hệ số cải thiện điện áp nút theo mức độ thâm nhập DG .115 Hình 4.26 Hệ số giảm tổn thất cơng suất nhánh đường dây trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL 116 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 14 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ NGUỒN PHÂN TÁN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Lưới điện tập hợp toàn đường dây trạm biến áp kết nối với theo nguyên tắc định có chức truyền tải điện từ nơi sản xuất tới nơi tiêu thụ Mỗi loại lưới lại có tính chất vật lý quy luật hoạt động khác [1] Trên hệ thống điện Việt Nam, lưới điện chia thành loại lưới chính: - Lưới truyền tải 200kV ÷ 500kV nối liền nhà máy điện với với nút phụ tải khu vực – trạm biến áp trung gian khu vực, tạo hệ thống điện lớn - Lưới cung cấp khu vực 110kV, phần lưới điện từ trạm trung gian khu vực từ cao áp nhà máy điện cung cấp điện cho trạm trung gian địa phương - Lưới phân phối phần lưới điện sau trạm biến áp trung gian địa phương, kết nối trực tiếp với lưới truyền tải để cấp điện tới phụ tải tiêu thụ điện Lưới phân phối phân chia thành lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35kV) lưới phân phối hạ áp (0,4/0,22kV) Lưới điện phân phối trung áp (phạm vi nghiên cứu đề tài-sau gọi tắt Lưới điện phân phối - LPP) làm nhiệm vụ phân phối điện từ trạm trung gian (hoặc trạm khu vực nhà máy điện) cho phụ tải Lưới phân phối có nhiệm vụ việc đảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải, bao gồm chất lượng điện áp độ tin cậy cung cấp điện Các khối LPP là: - Trạm biến áp trung gian, biến đổi điện sơ cấp máy biến áp (MBA) cấp điện áp cao (110kV, 220kV) cấp cho LPP địa phương, thường nâng cao khả điều chỉnh điện áp cho lưới cao áp phía sơ cấp MBA 15 - Lưới phân phối trung áp thường thiết kế dạng đường dây khơng cáp ngầm, có cấp điện áp 6,10,15,22 35kV, thiết kế phù hợp với địa hình khu vực cấp điện cho trạm biến áp phân phối hạ áp - Trạm biến áp phân phối hạ áp, với mật độ dày đặc LPP, biến đổi điện từ cấp điện áp trung áp xuống cấp điện áp 0,4kV cấp điện trực tiếp cho phụ tải 1.1.1 Đặc điểm công nghệ lưới phân phối điện trung áp Công nghệ LPP thường tồn hai dạng pha dây, pha dây điều liên quan trực tiếp tới phương thức nối đất trung tính MBA nguồn (MBA trạm trung gian) Đối với cấu hình dây pha, MBA trạm trung gian có trung tính nối đất qua tổng trở Z khơng có dây trung tính học theo lưới điện Cấu hình pha dây với dây trung tính dọc theo lưới điện trung tính MBA trung gian nối đất trực tiếp Các phương thức nối đất trung tính MBA trung gian là: Trung tính cách đất (Z=∞), trung tính nối đất trực tiếp (Z=0); trung tính nối đất qua điện kháng (Z=R Z=R+jX); nối đất qua cuộn dập hồ quang (Petersen) [1] Trung tính cách đất (Z=∞) thực dòng điện chạm đất điện dung sinh lưới nhỏ giá trị giới hạn cho phép, lưới điện tiếp tục vận hành, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Tuy nhiên, chạm đất pha có nghĩa pha lại phải chịu điện áp dây, khiến cho thiết bị lưới bị áp cộng hưởng điện gây nguy hiểm Đồng thời, cách điện lưới phải tính theo điện áp dây gây tốn vốn đầu tư Với phương thức trung tính nối đất trực tiếp (Z=0) giá thành lưới điện đảm bảo cách điện lưới phải chịu điện áp pha Tuy nhiên, bất lợi kéo theo độ tin cậy cung cấp điện giảm chạm đất pha tương đương ngắn mạch pha, lưới bị cắt điện để đảm bảo an toàn cho thiết bị lưới Tuy nhiên, dòng điện chạm đất tăng cao dẫn tới già hóa MBA Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 16 nguồn cáp điện, gây điện áp cảm ứng lớn tới đường dây bên cạnh đường dây điện thoại Phương thức trung tính nối đất qua tổng trở bổ sung cho trường hợp trung tính nối đất trực tiếp dòng điện chạm đất pha cao thường sử dụng cho lưới điện 22kV Tổng trở nối đất tính tốn lựa chọn để đảm bảo hiệu tối ưu mặt kinh tế kỹ thuật Phương thức trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang lựa chọn mang lại lợi ích như: Dập nhanh hồ quang chạm đất pha, dòng chạm đất nhỏ có bị triệt tiêu, độ sụt áp nhỏ, không gây nhiễu đường dây điện thoại Tuy vậy, có nhược điểm như: chạm đất pha lành chịu điện áp dây, cố hồ quang dao động gây điện áp cách điện, cuộn dập hồ quang phải điều chỉnh để thích nghi với cấu trúc vận hành lưới, sơ đồ bảo vệ phức tạp khó tìm chỗ chạm đất, giá thành cao Mỗi phương thức nối đất có ưu nhược điểm riêng trường hợp cụ thể phương thức chọn Đối với lưới điện 22kV phổ biến lưới điện Việt Nam lựa chọn cho tương lai LPP Việt Nam, phương thức nối đất nối đất trực tiếp nối đất qua tổng trở lựa chọn cho trường hợp cụ thể 1.1.2 Sơ đồ lưới điện phân phối Lưới điện phân phối với mật độ dày đặc, lưới trung gian kết nối trạm biến áp trung gian (nguồn) khách hàng tiêu thụ điện (phụ tải) Cấu trúc LPP chia làm ba loại là: cấu trúc hình tia khơng phân đoạn (hình 1.1), cấu trúc hình tia có phân đoạn (hình 1.2) cấu trúc mạch vịng kín vận hành hở (hình 1.3) Ở thị lớn, LPP thường lưới cáp điện ngầm với mật độ phụ tải cao, độ tin cậy cung cấp điện yêu cầu cao nên cấu trúc thường gặp lưới cấu trúc mạch vịng kín vận hành hở Ở vùng nơng thơn LPP lại lưới khơng với mật độ phụ tải khơng cao, khơng có đòi hỏi cao độ tin cậy cung cấp điện cao lưới thành phố Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 110 (TH1, TH2, TH6, TH8) có mức cải thiện lớn Từ kết trường hợp ta thấy, cấu hình lưới mức độ thâm nhập tốt DG = 50% Mức giảm tổn thất (%) PL, vị trí tốt đấu vào nút thứ 11 nhánh yếu 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 TH TH TH TH TH TH TH TH TH Hình 4.15 Mức giảm tổn thất cơng suất tác khi có DG tham gia nối lưới 0.012 0.01 Tổn thất (p.u.) 0.008 TH.1 0.006 TH.4 0.004 TH.5 0.002 0 10 15 -0.002 Hình 4.16 Tổn thất công suất lưới thay đổi mức phân tán DG (PDG = 30% PL) Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 111 0.014 0.012 Tổn thất (p.u.) 0.01 0.008 TH.2 0.006 TH.6 TH.8 0.004 0.002 0 10 15 -0.002 Hình 4.17 Tổn thất cơng suất lưới thay đổi mức độ thâm nhập DG (PDG = (30;50;100)% PL) 3) Kết luận Từ nhận xét thấy rằng, với phương án đấu nối DG (công suất vị trí kết nối) kết thu lợi ích điện áp giảm tổn thất cơng suất khác cho phương án Ví dụ trường hợp (PDG = 30%PL, phân cho nút 6, 11, 14) có lợi ích cải thiện điện áp tốt nhất, trường hợp (PDG = 50%PL, đấu vào nút 11) lại có lợi ích giảm tổn thất công suất tốt Tùy theo quan điểm mức độ ưu tiên đơn vị thiết kế, vận hành khai thác lưới điện xác định lựa chọn phương án phù hợp Ta thấy VP > lớn tốt, LLI < nhỏ tốt Nếu ta đặt: hệ số cải thiện điện áp VIimp = (VP – 1) (4.20) hệ số giảm tổn thất công suất LLIimp = (1- LLI) (4.21) hệ số gần ảnh hưởng DG tới lưới tốt Gọi IMO hệ số đa mục tiêu (chỉ xét trường hợp có hai mục tiêu điện áp tổn thất cơng suất) ta có: IMO  pVP  VPimp  pLL  LLIimp pVP  pLL  1.0 Trịnh Minh Tuấn (4.22) Luận văn KTĐ11B - 54 112 PVP pLL hai trọng số đánh giá mức độ quan trọng tiêu với lưới Phương án có IMO lớn gần tốt Bảng 4.4 Hệ số đánh giá phương án (IMO) Nếu lấy pVP=0.6 pLL=0.4 ta có: Trường hợp VPimp 0.09974 0.10021 0.09484 0.10267 0.10349 0.10259 0.10331 0.10043 0.10147 LLIimp 0.737146 0.879914 0.579781 0.576620 0.471222 0.715489 0.561919 0.774595 0.473331 IMO 0.354705 0.41209 0.288813 0.292249 0.250581 0.347751 0.286756 0.370095 0.250217 Hệ số đa mục tiêu theo phương án, (p.u.) 1.00000 0.90000 0.80000 0.70000 0.60000 0.50000 0.40000 0.30000 0.20000 0.10000 0.00000 VPimp LLIimp IMO TH TH TH TH TH TH TH TH TH Hình 4.18 – Áp dụng hệ số đa mục tiêu để lựa chọn phương án Từ bảng 4.4 hình 4.16 thấy trường hợp (TH2) ưu việt Tuy nhiên trường hợp khác TH1, TH6 TH8 nên lưu tâm để chọn phương án phù hợp với thực tế Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 113 4.2.5 Tính toán lưới điện IEEE 14 nút Sơ đồ lưới điện IEEE-14 hình 4.19: Hình 4.19 Sơ đồ lưới điện thử nghiệm IEEE-14 Số liệu cho lưới thử nghiệm bảng 4.5 4.6 Bảng 4.5 Số liệu lưới thử nghiệm IEEE-14 Từ nút 12 6 11 Trịnh Minh Tuấn Tới nút 12 13 13 11 10 R (p.u) 0.05695 0.12291 0.22092 0.06615 0.09498 0.08205 X(p.u) 0.17388 0.25581 0.19988 0.13027 0.1989 0.19207 B (p.u) 0.034 0 0 Luận văn KTĐ11B - 54 114 9 14 3 5 10 14 13 2 4 7 0.03181 0.12711 0.17093 0.01938 0.04699 0.06701 0.05403 0.01335 0.05811 0.005 0 0.0845 0.27038 0.34802 0.11001 0.05917 0.19797 0.17103 0.22304 0.04211 0.17632 0.55618 0.25202 0.20912 0.17615 0 0 0.0528 0.0438 0.0346 0.0492 0.0128 0.037 0 0 Bảng 4.6 Số liệu phụ tải nút lưới thử nghiệm IEEE-14 Nút 10 11 12 13 14 Tổng Trịnh Minh Tuấn V (kV) 69 69 69 69 69 13.8 13.8 18 13.8 13.8 13.8 13.8 13.8 13.8 PL (p.u) 0.3038 1.3188 0.6692 0.1064 0.1568 0 0.413 0.126 0.049 0.0854 0.189 0.2086 3.626 QL (p.u) 0.1778 0.266 0.056 0.0224 0.105 0 0.2324 0.0812 0.0252 0.0224 0.0812 0.07 1.1396 PG (p.u) 0.4 0 0 0 0 0 0 QG (p.u) 0 0 0 0 0 0 Luận văn KTĐ11B - 54 115 Cũng phần 4.1.4 ta tiến hành tính tốn cho trường hợp chưa kết nối DG, kết điện áp nút có hình 4.20 1.1 1.08 Điện áp (p.u.) 1.06 1.04 1.02 0.98 0.96 0.94 Bus 01 Bus 02 Bus 03 Bus 04 Bus 05 Bus 06 Bus 07 Bus 08 Bus 09 Bus 10 Bus 11 Bus 12 Bus 13 Bus 14 Hình 4.20 Điện áp nút trường hợp chưa có DG Thấy điện áp nút 14 (0.995676), (0.997724) thấp Để thấy ảnh hưởng DG tới lưới, ta xét trường hợp với mức độ thâm nhập DG 10%, 30% 50% sau: TH1: DG đấu vào nút 14 TH2: DG đấu vào nút TH3: DG đấu phân vào nút 14 Kết tính tốn cho thấy với mức thâm nhập 10% 30% ảnh hưởng DG tới lưới điện tương đương Tuy nhiên, mức độ thâm nhập 50% ảnh hưởng có chút thay đổi tổn thất lưới Từ hình 4.21 tới 4.26 cho ta thấy rõ điều Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 116 PDG=30% PL 1.10000 Điện áp (p.u.) 1.08000 Cơ sở 1.06000 DG30_14 1.04000 DG30_4 1.02000 DG30_14_4 1.00000 0.98000 10 15 Hình 4.21 Quan hệ điện áp nút trường hợp kết nối DG, P DG=30%PL Có thể nhận thấy trường hợp trên, trường hợp thứ 3, kết nối DG với lượng công suất phân cho nút nút 14 hiệu nâng cao điện áp tốt so với trường hợp khác PDG=30% PL 0.12 0.1 Ploss (p.u.) 0.08 Cơ sở 0.06 DG30_14 0.04 DG30_4 DG30_14_4 0.02 -0.02 10 15 20 25 Hình 4.22 Tổn thất công suất nhánh đường dây trường hợp kết nối DG, PDG=30%PL Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 117 Tổn thất trường hợp kết nối DG rõ ràng giảm so với trường hợp chưa có kết nối Tuy nhiên, tùy trường hợp, mức độ giảm khác cho vị trí kết nối trường hợp trường hợp trường hợp tương đương PDG=50% PL 1.10000 Điện áp (p.u.) 1.08000 1.06000 Cơ sở 1.04000 DG50_14 1.02000 DG50_4 DG50_14_4 1.00000 0.98000 0.96000 10 15 Hình 4.23 Quan hệ điện áp nút trường hợp kết nối DG, P DG=50%PL PDG=50% PL 0.12 0.1 Ploss (p.u.) 0.08 Cơ sở 0.06 DG50_14 0.04 DG50_4 DG50_14_4 0.02 -0.02 10 15 20 25 Hình 4.24 Tổn thất cơng suất nhánh đường dây trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 118 Bảng 4.7 Hệ số cải thiện chất lượng điện áp (VIimp) PDG=10%PL PDG=30%PL PDG=50%PL TH1 0.00758 0.007048 0.004076 TH2 0.01489 0.015082 0.015293 TH3 0.01904 0.018244 0.016932 Hệ số cải thiện điện áp (VPim p - p.u.) 0.02000 0.01800 0.01600 0.01400 0.01200 0.01000 0.00800 0.00600 0.00400 0.00200 0.00000 DG10% DG30% DG50% DG14 DG4 DG14_4 Hình 4.25 Hệ số cải thiện điện áp nút theo mức độ thâm nhập DG Từ hình 4.25 ta thấy được, trường hợp (DG14) trường hợp (DG14_4) mức độ cải thiện điện áp ứng với PDG=10%PL tốt nhất, cịn với trường hợp (DG4) mức cải thiện điện áp ứng với P DG=50%PL lớn khác biệt không nhiều Bảng 4.8 Hệ số giảm tổn thất công suất (LLIimp) PDG=10%PL PDG=30%PL PDG=50%PL Trịnh Minh Tuấn TH1 0.21504 0.46709 -0.0128 TH2 0.19271 0.303972 0.678032 TH3 0.21220 0.465032 0.573307 Luận văn KTĐ11B - 54 119 Hệ số giảm tổn thất công suất (LLIim p - p.u.) 0.80000 0.70000 0.60000 0.50000 DG10% 0.40000 DG30% 0.30000 DG50% 0.20000 0.10000 0.00000 -0.10000 DG14 DG4 DG14_4 Hình 4.26 Hệ số giảm tổn thất cơng suất nhánh đường dây trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL Từ hình 4.26 ta thấy được, trường hợp (DG4) trường hợp (DG14_4) mức độ giảm tổn thất cơng suất ứng với PDG=50%PL tốt nhất, với trường hợp (DG14) với mức thâm nhập chí cịn làm tăng tổn thất lưới Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 120 KẾT LUẬN Luận văn tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nguồn phát điện phân tán (DG) đến lưới điện phân phối với kết rút ngắn gọn sau: - Các ảnh hưởng DG lên lưới điện phân phối Các ảnh hưởng tích cực tiêu cực, tùy thuộc vào cơng suất vị trí kết nối DG lưới, ảnh hưởng là: o Sự xuất DG làm tăng giảm tổng tổn thất công suất lưới; o Sự xuất DG làm tăng điện áp điểm kết nối; suy giảm điện áp lưới có khởi động DG ảnh hưởng tới chế độ làm việc rơ le bảo vệ; dao động điện áp trường hợp dao động nguồn sơ cấp trường hợp điện gió; nhiều trường hợp DG có sử dụng biến đổi công suất bơm vào lưới sóng hài bậc cao làm cho sóng điện áp bị méo làm tăng tổn thất công suất điện mạng điện o Khi kết nối với lưới điện phân phối, DG có đóng góp định tới dịng cố lưới Dịng điện cố tăng cao làm thay đổi phối hợp bảo vệ gây nguy hiểm cho thiết bị lưới người vận hành; Sự xuất DG làm cho máy cắt đầu nhánh đường dây tác động không mong muốn nhận định sai cố; tác động tới làm việc thiết bị tự động đóng lại (TĐL) o Độ tin cậy số trường hợp lưới có kết nối DG tăng lên Sự xuất DG làm giảm thời gian điện trung bình hàng năm hệ thống tức làm giảm thời gian điện trung bình hàng năm hệ thống Độ tin cậy cung cấp điện Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 121 lưới điện tăng lên nhờ việc xác định vị trí cơng suất DG thích hợp việc bố trí hợp lý thiết bị bảo vệ phối hợp chúng o Bên cạnh ảnh hưởng tới mơi trường tính kinh tế lưới điện Sự xuất DG hợp lý làm giảm vốn đầu tư cải tạo nâng cấp lưới điện - Trong trường hợp DG ảnh hưởng tới chất lượng điện năng, luận văn mức độ thâm nhập mức độ phân tán DG vào lưới, đem lại ảnh hưởng khác nhau, chí ngược chất lượng điện áp vấn đề giảm tổn thất cơng suất Chính vậy, để xác định vị trí công suất hợp lý DG, cần đứng quan điểm đối tượng có quan niệm ứng xử riêng với lưới điện Chẳng hạn đơn vị vận hành lưới, yêu cầu cung cấp điện cho khách hàng điện áp tần số ổn định, an tồn tin cậy u cầu tổn thất công suất kéo theo tổn thất điện ưu tiên - Giới hiệu cơng cụ phân tích lưới điện mơ trường MATLAB (PSAT) áp dụng với số liệu lưới thử nghiệm IEEE Đây tham khảo hữu ích cho đối tượng sinh viên, kỹ sư NCS nghiên cứu chuyên ngành hệ thống điện Hướng nghiên cứu tiếp theo: - Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến vấn đề ổn định điện áp lưới điện phân phối - Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến hệ thống điều khiển điện áp lưới điện phân phối - Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy lưới phân phối có kết nối DG Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Bách, Lưới điện Hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội – 2000 [2] Rob van Gerwen, Distributed Generation and Renewable – 8.1 Introduction, KEMA Nederland B.V., 2006 [3] Jan Bloem, Distributed Generation-Integration and Interconnection, KEMA Consulting, 2006 [4] Pyon Punjad, G.W.Ault, J.R.McDonald, Impacts and management arrangments for high penetration distributed generation, 19th Internation Conference on Electricity Distribution, Viena, 21-24 May 2007 [5] Francisco M.Gonzalez-Longatt, Impact of Distributed Generation over Power Losses on Distribution System, 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation, Barcelona, 9-11 October 2007 [6] Natthaphob Nimpitiwan, Gerald T.Heydt, Fault Current Issues for Market Driven Power Systems with Distributed Generation, IEEE, 2006 [7] Kari Maki, Sami Repo, and Pertti Jarventausta, Network Protection Impacts of Distributed Generation - A Case Study on Wind Power Integration, Nordic Wind Power Conference, Espoo, Finland, 2006 [8] Stavros A.Papathanassiou, A technical evaluation framework for the connection of DG to the distribution network, Electric Power Systems Research Vol.77, 2007 [9] Stefania Conti, Analysis of Distribution network protection issues in presence of dispersed generation, Electric Power Systems Research Vol.79, 2009 [10] Glen Tang, M.R.Iravani, Application of a Fault Current Limiter to Minimize Distributed Generation Impact on Co-ordinated Relay Protection, IEEE, 2006 [11] N.I.Voropai, Distributed Generation in Electric Power Systems, The DIGESEC CRIS Workshop, Magdeburg, Germany, 2006 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 167 [12] E.Vidya Sagar, P.V.N.Prasad, Impact of DG on Radial Distribution Systems Reliability, 15th National Power Systems Conference, IIT Bombay, December 2008 [13] G.Celli, S.Mocci and F.Pilo, A Multi-Objective Approach to Maximize the Penetration of Distributed Generation in Distribution Networks, 9th International Conference on Probabilistic Method Applied to Power Systems, KTH, Stockholm, Sweden - June 11-15, 2006 [14] Luis F.Ochoa, Antonio Padilha-Feltrin and Gareth P.Harrison, Evaluating Distributed Generation Impacts with a Multiobjective Index, IEEE Transactions on Power Delivery, 2006 [15] M.Sedighizadeh, and A.Rezazadeh, Using Genetic Algorithm for Distributed Generation Allocation to Reduce Losses and Improve Voltage Profile, Processing of world academy of science, Engineering and Technology Vol.27, Feb 2008 [16] Deependra Singh, Devender Singh, and K.S.Verma, GA based Optimal Sizing & Placement of Distributed Generation for Loss Minimazation, International Journal of Intelligent Systems and Technologies 2, 2007 [17] A.Pregelj, M.Begovic, A.Rohatgi and D.Novosel, On optimization of Reliability of Distributed Generation-Enhanced Feeders, Proceeding of the 36th Hawaii International Conference on System Sciences, 2002 [18] Loo Chin Koon, Abdul Aziz Abdul Majid, Technical issues on Distribution Generation (DG) Connection and Guidelines, 19th International Conference on Electricity Distribution, 2007 [19] Nasser G.A.Hemdan, and Michael Kurrat, Distributed Generation Location and Capacity Effect on Voltage Stability of Distribution Networks, [20] Vu Van Thong, Johan Driesen, Ronnie Belmans, Power Quality and Voltage Stability of Distribution System with Distributed Energy Resources, International Journal of Distributed Energy Resources, Vol.1, number 3, 2005 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 168 [21] Carson W.Taylor, (Book) Power System Voltage Stability, McGraw-Hill,Inc, 1992 [22] Fracisco M González-Longatt, Impact of Distributed Generation over Power Losses on Distribution Systems, 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation, Barcelona, October 2007 [23] Trinh Trong Chuong, Voltage Stability Investigation of Grid Connected Wind Farm, PWASET Volume 32, August 2008 [24] A.S.Pabla, Electric Power Distribution, McGraw-Hill Professional Engineering, 2004 [25] Smarijit Ghosh, Karma Sonam Sherpa, An Efficient method for Load-Flow Solution of Radial Distribution Networks, International Journal of Electrical Power and Energy Systems Engineering 1, Spring 2008 [26] Sujatha Kotamarty, Impact of Distributed Generation on Distribution Contingency Analysis, PhD thesis,Mississippi State University, May 2006 [27] Irfan Waseem, Impacts of Distributed Generation on the Residential Distribution Network Operation, Thesis, Virginia Polytechnic Institue and State University, December 2008 [28] Federico Milano, Manual book for PSAT Tool box http://www.power.uwaterloo.ca/~fmilano/psat.htm Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 ... quan lưới điện phân phối nguồn phân tán 1.1 Giới thiệu chung lưới phân phối 13 1.2 Các nguồn phát điện phân tán 21 Chương Các ảnh hưởng nguồn phân tán tới lưới điện phân phối 2.1... tiếp với lưới truyền tải để cấp điện tới phụ tải tiêu thụ điện Lưới phân phối phân chia thành lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35kV) lưới phân phối hạ áp (0,4/0,22kV) Lưới điện phân phối. .. thống điện - Khoá 2011B - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hiện công tác Trường Đại Học Điện Lực Xin cam đoan Đề tài ? ?Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nguồn điện phân tán với mạng lưới phân phối? ??