Nghiên cứu và giải pháp giảm thiểu tác động của việc tích hợp năng lượng mặt trời vào lưới điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯƠNG HUỲNH ANH KHOA NGHIÊN CỨU VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LƯỚI ĐIỆN RESEARCH AND MINIMIZE SOLUTIONS FOR THE IMPACT OF INTEGRATING SOLAR ENERGY IN ELECTRICAL SYSTEM Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã ngành : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Nguyễn Hữu Phúc (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Thị Tịnh Minh (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Vũ Phan Tú (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 22 tháng 08 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS Lê Kỷ TS Nguyễn Nhật Nam TS Lê Thị Tịnh Minh PGS TS Vũ Phan Tú TS Lê Văn Đại Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… PĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trương Huỳnh Anh Khoa .MSHV:1870391 Ngày, tháng, năm sinh: 02/10/1995 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LƯỚI ĐIỆN RESEARCH AND MINIMIZE SOLUTIONS FOR THE IMPACT OF INTEGRATING SOLAR ENERGY IN ELECTRICAL SYSTEM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Phân tích, đánh giá, tính tốn chế độ xác lập độ hệ thống điện xuất xâm nhập nguồn lượng mặt trời tăng cao, từ đưa phương án tốt biện pháp khắc phục III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo QĐ giao đề tài) 10/02/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài) V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS TS Nguyễn Hữu Phúc Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) Lời cảm ơn! Trường đại học BÁCH KHOA Tp.Hồ Chí Minh nơi đào tạo nguồn nhân lực quan trọng công xây dựng phát triển đất nước Thường xuyên cập nhật kiến thức công nghệ tiên tiến, đưa thành tựu khoa học, kỹ thuật tiên tiến vào giảng dạy Để đề tài “Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu tác động việc tích hợp lượng mặt trời vào lưới điện” hồn thành kết tháng miệt mài nghiên cứu học tập Hơn nữa, kết bảo tận tình q thầy Để có kết hơm nay, ngồi nổ lực thân cịn phải kể đến cơng sức to lớn q Thầy Cơ Em xin chân thành cảm ơn: - Nhà trường, q Thầy Cơ, người trực tiếp giảng dạy em suốt thời gian theo học tập trường - Thầy Nguyễn Hữu Phúc nhiệt tình hướng dẫn em thực đề tài - Các anh chị trước bạn bè tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng hết sức, xong cịn nhiều khuyết điểm sai sót Rất mong nhận góp ý chân thành Quý Thầy Cơ Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng Học viên Trương Huỳnh Anh Khoa năm 2020 Tóm tắt Năng lượng tái tạo ngày phát triển mạnh mẽ dần trở thành phận quan trọng hệ thống điện quốc gia Chính phủ Việt Nam ngày quan tâm loại hình lượng này, lượng mặt trời với nhiều dự án phê duyệt Hiện nay, dự án điện mặt trời nước, quy hoạch xây dựng dự kiến kết nối với lưới điện tính đến tương lai Nhưng nguồn lượng tái tạo thực quy mô lớn mà khơng có biện pháp kiểm sốt chun biệt tìm thấy ảnh hưởng đến tính tồn vẹn, độ tin cậy, an ninh ổn định lưới điện Điều ảnh hưởng đến chế độ vận hành lưới điện khu vực Luận án tập trung trình bày nghiên cứu tác động nhà máy điện mặt trời đến trào lưu công suất chế độ ổn định tĩnh ổn định động Các tác động tiêu cực lợi ích nhà máy điện mặt trời đến lưới điện hữu thể kết mô Renewable energy is growing strongly and is gradually becoming an important part of the national electrical system The Government of Vietnam is increasingly concerned with this type of energy, especially in solar energy with many approved projects Currently, the country's first solar power projects, are under construction planning and expected to connect to the grid as of now and in the future But these renewable energies, when implemented on a large scale without any specialized controls found, will affect grid integrity, reliability, security and stability of electricity This will affect the operating modes in the regional grid This thesis focuses on presenting research on the impact of solar power plants on the power flow in static and dynamic stability modes The negative impacts as well as the benefits of solar power plants on the existing grid are shown on the simulation results LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn đề tài “Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu tác động việc tích hợp lượng mặt trời vào lưới điện” cơng trình nghiên cứu cá nhân thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích luận văn kết nghiên cứu tơi tự tìm hiểu, phân tích cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng chưa công bố hình thức Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm có khơng trung thực thơng tin sử dụng cơng trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng Học viên Trương Huỳnh Anh Khoa năm 2020 MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 10 1.1 Giới thiệu chung 10 1.2 Lý chọn đề tài 10 1.3 Mục tiêu luận văn 11 1.4 Nhiệm vụ luận văn 12 1.5 Phạm vi luận văn 13 1.6 Cấu trúc luận văn 13 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Tổng quan lượng mặt trời 15 2.1.1 Lý thuyết tạo thành lượng mặt trời 15 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống lượng mặt trời hòa lưới 16 2.2 Lý thuyết tính tốn phân bố cơng suất chế độ xác lập 16 2.3 Lý thuyết tính tốn q độ ổn định hệ thống điện 23 2.4 Tổng quan phần mềm ETAP 25 2.5 Tiêu chuẩn điện áp, tổn hao phương pháp sàng lọc lựa chọn để giảm thiểu số tính tốn 42 CHƯƠNG III: HIỆN TRẠNG & NGHIÊN CỨU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM 43 3.1 Điều kiện thực tế 43 3.2 Các khía cạnh lượng mặt trời 49 3.3 Nghiên cứu lượng mặt trời Việt Nam 49 CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP 53 4.1 Mơ hình hóa hệ thống 53 4.1.1 Thiết kế nguồn lượng mặt trời (PV ARRAY) 53 4.1.2 Thiết kế kết nối dãy pin vào lưới điện 53 4.2 Tính tốn, phân tích đánh giá hệ thống IEEE-9BUS 54 4.2.1 Tổng quan hệ thống IEEE-9BUS 54 4.2.2 Kết mơ chưa tích hợp lượng mặt trời 56 4.2.3 Kết mô tích hợp lượng mặt trời 56 4.2.4 Quá trình thu thập phân tích liệu có áp dụng phương pháp sàng lọc nhanh 57 4.2.5 Kết luận chung 60 4.3 Tính tốn, phân tích đánh giá hệ thống IEEE-30BUS 63 4.3.1 Tổng quan hệ thống IEEE-30BUS 63 4.3.2 Kết mơ chưa tích hợp lượng mặt trời 64 4.3.3 Kết mô tích hợp lượng mặt trời 65 4.3.4 Quá trình thu thập phân tích liệu có áp dụng phương pháp sàng lọc nhanh 68 4.3.5 Kết luận chung 81 CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ TRÊN HỆ THỐNG 83 5.1 Tổng quan quy trình xây dựng trường hợp khảo sát 83 5.1.1 Khái quát quy trình 83 5.1.2 Xây dựng trường hợp khảo sát sử dụng ETAP 83 5.2 Tính tốn, phân tích đánh giá hệ thống IEEE-9BUS 83 5.2.1 Ảnh hưởng ngắn mạch 83 5.2.2 Ảnh hưởng phụ tải đột ngột 89 5.2.3 Ảnh hưởng cố đường dây 94 5.2.4 Kết luận chung 99 CHƯƠNG VI: GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 100 6.1 Giaỉ pháp chế độ xác lập 100 6.1.1 Sử dụng điều áp tải (On load tap changer) 100 6.1.2 Sử dụng thiết bị bù tĩnh SVC – Static Var Compensator 102 6.1.3 Sử dụng điều chỉnh điện áp (AVR) 103 6.1.4 Sử dụng hệ thống tích trữ lượng BESS 106 6.2 Giải pháp chế độ độ 109 6.2.1 Sử dụng ổn định hệ thống điện (PSS) tụ bù SVC 109 6.2.2 Sử dụng dự trữ lượng BESS 115 6.2.3 Cung cấp quán tính ảo cho hệ thống 116 6.3 Kết luận chung 118 CHƯƠNG VII: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TÍCH HỢP VÀO LƯỚI ĐIỆN THỰC TẾ 123 7.1 Tổng quan lưới điện trực thuộc Điện lực Cà Mau 123 7.2 Mơ hình hóa lưới điện 127 7.3 Tính tốn, phân tích đánh giá tác động chế độ xác lập có áp dụng phương pháp sàng lọc nhanh 129 7.3.1 Tính tốn trào lưu cơng suất 129 7.3.2 Phân tích, đánh giá điện áp & tổn thất 131 7.3.3 Kết luận chế độ xác lập 140 7.4 Tính tốn, phân tích đánh giá tác động chế độ độ 140 7.4.1 Ảnh hưởng ngắn mạch 140 7.4.2 Ảnh hưởng phụ tải đột ngột 145 7.4.3 Ảnh hưởng cố đường dây 148 7.4.4 Kết luận chung 152 CHƯƠNG VIII: TỔNG KẾT LUẬN VĂN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI 153 8.1 Tổng kết luận văn 153 8.2 Liên hệ thân công việc 155 8.3 Mục tiêu, hướng nghiên cứu mở rộng tương lai 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC  CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung Luận văn trình bày q trình phân tích, đánh giá, tính tốn nêu giải pháp nhằm giải khó khăn chung lượng tái tạo việc xác định vị trí mức xâm nhập cần thiết hịa vào lưới điện quốc gia Căn vào số liệu tính tốn tổng hợp kết điện áp, cơng suất tổn hao chế độ xác lập chế độ độ cho hệ thống điện cụ thể, luận văn đút kết kinh nghiệm cho việc khảo sát đưa mức xâm nhập lượng tái tạo cho phù hợp yêu cầu đảm bảo an toàn kỹ thuật 1.2 Lý chọn đề tài Hiện nay, EVN đơn vị thành viên triển khai chuẩn bị đầu tư 23 dự án điện mặt trời, tổng cơng suất khoảng 3.100MW Hình 1.1 Phân bố dự án NLTT địa bàn nước tính đến ngày 13/12/2019 10 Kết tổng kết: Dao động điện áp trường hợp sở 0% mức thâm nhập đồng hội tụ đến giá trị Đồ thị góc pha dao động từ -35 độ đến -55 độ Trên 20% mức thâm nhập lượng mặt trời, hệ thống tương đối không khác nhiều, nhiên điện áp bắt đầu dao động mạnh Các dao động cho trường hợp 40% thâm nhập nhiều điện áp góc pha máy phát thay đổi độ lớn chênh lệnh  10 độ so với trường hợp sở Các dao động không hội tụ vượt khỏi giá trị trường hợp sở Do đó, hệ thống trở nên ổn định xảy cố đường dây truyền tải mức độ thâm nhập lượng mặt trời tăng cao 40% 7.4.4 Kết luận chung Trong tất trường hợp xem xét đây, hệ thống trở nên ổn định cố thoáng qua mức độ thâm nhập PV tăng lên nặng so với lúc trước có lượng mặt trời Độ lớn điện áp góc pha tương đối tính đồng thơng số hệ thống bị ảnh hưởng nhiều xảy độ hệ thống có độ thâm nhập cao lượng mặt trời PV Quan sát thấy hệ thống có mức độ thâm nhập PV cao đạt mức dao động điện áp lớn sau hầu hết độ Do đó, quan trọng việc tính tốn đến hiệu suất thời hệ thống với mức độ thâm nhập cao PV để trì ổn định tính tồn vẹn hệ thống sau cố thoáng qua Qn tính roto máy phát điện có mặt máy phát đồng đóng vai trị việc cung cấp khả đồng hóa hệ thống sau độ gây không khớp đầu vào công suất đầu lượng điện máy phát Tổng quán tính hệ thống nhỏ hệ thống có độ thâm nhập PV cao dẫn đến cố nghiêm trọng độ hệ thống khác 152 CHƯƠNG VIII : TỔNG KẾT LUẬN VĂN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG LAI 8.1 Tổng kết luận văn Sau ứng dụng phần mềm ETAP vào thiết kế hệ thống điện tính tốn thấy ETAP cơng cụ thật hữu ích, vơ thuận tiện suốt q trình thực luận văn Phần mềm cho phép người dùng tạo thư viện để mô tả rõ ràng điều kiện hệ thống vấn đề cần khảo sát Khả thực chức giúp người dùng đạt kết mong muốn việc xem xét lượng mặt trời hịa lưới lưới điện, mơ tính tốn trào lưu cong suất q độ Chính ưu điểm giúp ta giải cơng việc thời gian ngắn tăng độ tin cậy chất lượng cho phương án nghiên cứu Tuy nhiên phủ nhận lợi phương pháp tính tay thủ cơng quy trình tính toán thể rõ ràng cụ thể qua cơng thức, phép tính Điều giúp ích cho việc kiểm tra, sửa chữa đồng thời người xem dễ dàng hiểu liên quan đại lượng tính tốn chất cơng việc thực Nhưng ưu điểm phương pháp tính tay truyền thống dẫn đến nhược điểm chúng Do thực bước tính cụ thể khối lượng tính tốn nhiều Mặt khác tồn phép tính lặp lặp lại nhiều lần gây hao phí nhiều thời gian Qua kết tính tốn ta thấy có sai số phần mềm tính tay Sai số chủ yếu phương pháp tính, sơ đồ tương đương mạch điện phần mềm khác với phương pháp tính tay, mặt khác sai số cịn phát sinh q trình làm trịn giá trị tương đối để nhập vào phần mềm ETAP q trình bấm máy tính tính tay Tuy nhiên sai số nằm phạm vi cho phép nên áp dụng kết để kiểm tra đánh giá tính hợp lý phương án, làm sở tính tốn tốn khác lựa chọn khí cụ điện mạng điện v,v… Kết đạt được: Việc đưa vào vận hành dự án ĐMT góp phần bảo đảm cấp điện Tuy nhiên hệ thống điện gặp khơng khó khăn phải bố trí cơng tác cắt điện đấu nối cao điểm mùa nắng nóng Cùng với hệ thống điện bắt đầu phải đối mặt với thách thức vận hành với tỷ trọng lượng tái tạo tăng cao tính bất định, chất lượng điện năng, tải… Ngành công nghiệp lượng mặt trời phát triển với tốc độ theo cấp số nhân Các sách khung pháp lý nước ta thúc đẩy lượng tái tạo hết, đặc biệt PV mặt trời Do đó, thâm nhập điện mặt trời vào lưới điện thiết lập để tăng trưởng nhà máy quy mô lớn xuất Những nhược điểm điện mặt trời thâm nhập cao vào hệ thống điện xác định Nghiên cứu nhà máy điện thơng thường giúp xác định điều khiển phía hệ yêu cầu từ nhà máy điện mặt trời tới để quản lý ổn định lưới điện, thiếu Do đó, ban đầu, cần 153 thiết tầm quan trọng việc phân tích tác động điện mặt trời thâm nhập cao vào lưới điện xác định rõ ràng Sự thâm nhập PV mặt trời vào lưới điện mà khơng có điều khiển chun dụng chứng minh ảnh hưởng đến hiệu suất trạng thái ổn định độ ổn định thoáng qua lưới điện Các điện áp trạng thái ổn định bị ảnh hưởng bất lợi với vị trí mức độ thâm nhập Các tác động từ việc cố điện hệ thống cố cái, đường dây… nghiên cứu Một số trường hợp thảo luận vị trí thích hợp mức độ thâm nhập tối đa cho hệ thống xem xét xác định Một số trường hợp độ thoáng qua xử lý xét tính ổn định thống qua lưới sau tác động thâm nhập tăng lên phân tích Trong trường hợp, cường độ điện áp cái, góc rơto tương đối tính đồng tham số hệ thống bị ảnh hưởng bất lợi độ hệ thống có độ thâm nhập cao PV Do đó, chế kiểm sốt phù hợp u cầu từ nhà máy lượng mặt trời lớn tới để giải vấn đề để giảm thiểu vấn đề phát sinh từ thâm nhập PV mặt trời Luận văn ứng dụng kiến thức học tập kinh nghiệm từ nghiên cứu vào q trình tính tốn thiết kế vị trí hịa lưới nhà máy điện mặt trời vào lưới điện truyền tải thực tế địa bàn Cà Mau Sau đó, kết điện áp, tổn hao… chế độ mức thâm nhập khác tính tốn đưa đề xuất vị trí hịa lưới tốt Tuy nhiên theo thực tiễn, nhiều nhà máy điện mặt trời hòa lưới chưa kiểm soát tốt chất lượng điện yếu tố chủ quan khách quan Hệ thống điện mặt trời nối lưới điện quốc gia cần phải tuân thủ theo quy định yêu cầu vận hành hệ thống điện: - Yêu cầu kỹ thuật: Tần số, điện áp, cân pha, sóng hài điện áp, … - Độ tin cậy cấp điện tổn thất điện năng: Các số độ tin cậy cung cấp điện, số tính tốn độ tin cậy lưới điện - Yêu cầu dịch vụ khách hàng: Các tiêu, yêu cầu chất lượng dịch vụ khách hàng Các chi tiết, phận hệ thống điện mặt trời nối lưới điện quốc gia Hãng sản xuất chế tạo phù hợp với tiêu chuẩn điện gới, Việt Nam Hệ thống điện mặt trời nối lưới thiết kế chế tạo tự động hòa vào lưới điện, nhiên lựa chọn thiết bị cần phải có đặc tính kỹ thuật phải phù hợp với thơng số kỹ thuật vị trí đấu nối vào lưới điện Trong trình thực khảo sát thực tế, luận văn có trình bày đầy đủ bước đo đạt chất lượng điện nhà máy điện mặt trời địa bàn Bà Rịa-Vũng Tàu, theo thông tư quy định nhà nước Đánh giá phân tích đưa biện pháp khắc phục tối ưu giúp nhà máy nắm rõ tầm quan trọng vấn đề chất lượng điện đấu nối lưới Các khó khăn tồn đọng: 154 Các cố ngắn mạch số hệ thống khác với thực tế đảm bảo phương pháp tính tốn xác Lý khơng thể thu thập đủ liệu hệ thống Phương pháp xây dựng mạng lớn (hơn 50 Bus) chưa áp dụng Vấn đề liên kết liệu ETAP phần mềm khác (PSS/ADEPT…) dừng lại hoạt động lưu trữ / dán nhớ cache máy tính khơng thể trao đổi tự động Nếu điều thực hiện, PSS / ADEPT kết hợp với phần mềm ETAP để cung cấp hiệu suất ứng dụng tốt Hệ thống điện mặt trời hịa lưới có dàn acquy lưu trữ giải pháp cải thiện chất lượng điện đầu pin mặt trời giới thiệu ngắn gọn chưa tìm phương thức mơ cho mơ hình nhà máy đặc trưng Mơ hình này, thành cơng, hữu ích 8.2 Liên hệ thân công việc Điện mặt trời phát triển năm gần cịn q trình thử nghiệm xây dựng quy trình, quy định Tập đồn Điện lực Việt Nam Bản thân em sau thực nghiên cứu đề tài phần nhiều hiểu rõ khó khăn, vấn đề phát sinh nguồn lượng nắm bắt cách thức tính tốn phân tích đánh giá chất lượng điện nhà máy số khía cạnh định Nhận thấy ảnh hưởng đề tài công việc – kỹ sư quản lý kỹ thuật lưới điện 22kV-220kV lớn, có nhìn khái qt tầm quan trọng việc điều độ hệ thống điện nhà máy điện ngày tăng mong muốn hòa lưới thu lại lợi nhuận cao 8.3 Mục tiêu, hướng nghiên cứu mở rộng tương lai Trong luận văn thời gian hạn hẹp nên em chưa nghiên cứu sâu chưa nghiên cứu hết Module có phần mềm nhằm phân tích chất lượng điện Nhưng tương lai, học tập đơn vị công tác em tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, kỹ triển khai mạnh mẽ việc ứng dụng vào thực tế quản lý kỹ thuật, quản lý vận hành dụng Module lại : - Bài toán phối hợp bảo vệ (Protection and Coordination) - Bài tốn phân tích sóng hài (Hamornics) - Bài tốn phân tích độ tin cậy (DRA – Distribution Reliability Analysis) Tìm kiếm hội đo đạc khảo sát nhà máy điện mặt trời phía Nam khu vực vùng miền khác, qua nâng cao kinh nghiệm đánh giá đề xuất giải pháp góp phần giải vấn đề khó khăn nhà máy, lưới điện Quốc gia bối cảnh nhà máy lượng tăng trưởng nhanh chóng 155 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI Ajit Kumar K, Dr M P Selvan and K Rajapandiyan “Grid Stability Analysis for High Penetration Solar Photovoltaics”, New Delhi, India, September 2017 Natthanon Phannil, Chaiyan Jettanasen Atthapol Ngaopitakkul, “Power quality analysis of grid connected solar power inverter”, IEEE conference 2017 Kaveh Rahimi, Saeed Mohajeryami Alizera Majzoobi, “Effects of Photovoltaic Systems on Power Quality”, Conference: North American Power Symposium (NAPS), 2016 E Munkhchuluun, L Meegahapola, A Vahidnia, “Impact on rotor angle stability with high solar-PV generation in power networks” IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe, 2017 M Azharuddin, SR Gaigowal, “Voltage regulation by grid connected PV-STATCOM”, International Conference on Power and Embedded Drive Control, 2017 S Devassy B Singh, “Enhancement of power quality using solar PV integrated UPQC”, Conference: 2015 39th National Systems, 2015 R N Tripathi T Hanamoto, “Improvement in power quality using Fryze conductance algorithm controlled grid connected solar PV system”, International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) 2015 Tran Cong Binh, Mai Tuan Dat, Ngo Manh Dung, Phan Quang An, Pham Dinh Truc and Nguyen Huu Phuc “Active and Reactive power controller for single-phase Gridconnected photovoltaic syntems” Department of Electrical- Electronics EngineeringHo Chi Minh City University of Technology, 12–13 Mar 2009 Hadi Saadat, “POWER SYSTEM ANALYSIS” – Chapter 9-10 10 Duncan Glover, “POWER SYSTEM ANALYSIS AND DESIGN” – Fifth edition Chapter 7-8-9, Accessed Stamford, CT 06902 USA 2012 TÀI LIỆU TRONG NƯỚC 11 Ths Nguyễn Hữu Khoa - Trường Cao Đẳng Điện Lực TPHCM, “Phân tích hiệu kinh tế, xã hội điện mặt trời mái nhà”, Diễn đàn lượng Việt Nam đăng ngày 02/06/2020 12 TS Nguyễn Anh Tuấn – Viện Năng Lượng, “Đánh giá tiềm phát triển dự án điện mặt trời nối lưới quốc gia việt nam tới năm 2020 tầm nhìn 2030”, hội thảo GIZ Hà Nội, 24.01.2018 13 Tác giả Tạ Văn Toàn – Đại Học Bách Khoa Hà Nội, “Phân tích hoạt động hệ thống lượng mặt trời kết nối vào lưới phân phối có tượng sụt áp”, Viện sau đại học năm 2012 14 Tác giả Trương Việt Anh – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM Nguyễn Bá Thuận – Đại Học Lạc Hồng, “Phương pháp hòa nguồn lượng mặt trời vào lưới điện phân phối”, Khoa Cơ Điện, Trường Đại Học Lạc Hồng – Biên Hòa - Đồng Nai, 2019 15 Thầy Võ Ngọc Điều (chủ biên) , “ETAP ứng dụng phân tích hệ thống điện”,, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TPHCM, 2017 Và số tài liệu, sách giáo trình liên quan… - - PHỤ LỤC A Phụ lục hình ảnh Hình 1.1 Ảnh phân bố dự án NLTT địa bàn nước tính đến ngày 13/12/2019 10 Hình 1.2 Phân bố dự án NLTT địa bàn nước tính đến ngày 13/12/2019 11 Hình 2.1 Cấu tạo pin quang điện 15 Hình 2.2 Sơ đồ bốn nút 17 Hình 2.3 Sơ đồ mạng điện ba 20 Hình 2.4 Sơ đồ thay hình  22 Hình 2.5 Quá độ hệ thống điện 23 Hình 2.6 Giao diện ETAP 28 Hình 2.7 Các chức tính tốn 28 Hình 2.8 Info page of power grid 29 Hình 2.9 Rating page of power grid 30 Hình 2.10 Short Circuit Page of Power Grid 31 Hình 2.11 Rating page of generator 32 Hình 2.12 Imp/Model Page of generator 33 Hình 2.13 Info page of Bus 34 Hình 2.14 Rating page of Bus 35 Hình 2.15 Phase V page of Bus 36 Hình 2.16 Info page of transmission line 37 Hình 2.17 Parameter Page of transmission line 38 Hình 2.18 Info Page of Load 39 Hình 2.19 Nameplate Page of load 40 Hình 2.20 Information when creating new project 41 Hình 2.21 Connecting elements 41 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý phương pháp nghiên cứu tính tốn tiềm kỹ thuật tiềm kinh tế điện mặt trời 44 Hình 3.2 Công suất tiềm kỹ thuật theo tỉnh 44 Hình 3.3 Giá trị LCOE giá trị LACE theo miền 45 Hình 3.4 Bản đồ tiềm kinh tế theo kịch thấp 45 Hình 3.5 Bản đồ bảng diện tích đất tiềm kinh tế theo kịch cao 46 Hình 4.1 Các pin ghép nối hồn chỉnh để hịa lưới 53 Hình 4.2 Kết nối dãy pin PV vào số 54 Hình 4.3 Hệ thống IEEE-9BUS 55 Hình 4.4 Hệ thống IEEE-9BUS phần mềm ETAP 55 Hình 4.5 Kết mơ chưa tích hợp lượng mặt trời 56 Hình 4.6 Kết ETAP chưa tích hợp lượng mặt trời 56 Hình 4.7 Kết mơ tích hợp lượng mặt trời 15% 57 Hình 4.8 Kết ETAP tích hợp lượng mặt trời 15% 57 Hình 4.9 Đồ thị phần trăm điện áp số 59 Hình 4.10 Đồ thị phần trăm điện áp số 59 Hình 4.11 Đồ thị phần trăm điện áp số 60 Hình 4.12 Đồ thị tổn hao cơng suất trường hợp 61 Hình 4.13 Hệ thống IEEE-30BUS 63 Hình 4.14 Kết nối lượng mặt trời vào hệ thống IEEE-30BUS 66 Hình 4.15 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 14 3_14 69 Hình 4.16 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 15 3_15 70 Hình 4.17 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 16 3_16 71 Hình 4.18 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 17 3_17 72 Hình 4.19 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 18 3_18 73 Hình 4.20 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 19 3_19 75 Hình 4.21 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 21 3_21 76 Hình 4.22 Đồ thị điện áp thâm nhập Bus 24 3_24 77 Hình 4.23 Đồ thị điện áp thâm nhập Hancock 3_12 78 Hình 4.24 Đồ thị điện áp thâm nhập Roanoke 1._9 79 Hình 4.25 Đồ thị điện áp thâm nhập Roanoke 3_10 80 Hình 4.26 Tổn hao trường hợp mạch IEEE 30 BUS 81 Hình 5.1 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 0% 83 Hình 5.2 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 0% 84 Hình 5.3 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 0% 84 Hình 5.4 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 10% (31.5 MW) 84 Hình 5.5 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 10% (31.5 MW) 85 Hình 5.6 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 10% (31.5 MW) 85 Hình 5.7 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 30% (94.5 MW) 85 Hình 5.8 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 30% (94.5 MW) 86 Hình 5.9 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 30% (94.5 MW) 86 Hình 5.10 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp thâm nhập PV tăng cao 87 Hình 5.11 Đồ thị điện áp số trường hợp thâm nhập PV tăng cao 87 Hình 5.12 Đồ thị điện áp số trường hợp thâm nhập PV tăng cao 88 Hình 5.13 Kết mơ ETAP phụ tải LOAD_A đột ngột chưa có thâm nhập PV 89 Hình 5.14 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 0% 89 Hình 5.15 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 0% 90 Hình 5.16 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 0% 90 Hình 5.17 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 10% (31.5 MW) 90 Hình 5.18 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 10% (31.5 MW) 91 Hình 5.19 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 10% (31.5 MW) 91 Hình 5.20 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 30% (94.5 MW) 91 Hình 5.21 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 30% (94.5 MW) 92 Hình 5.22 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 30% (94.5 MW) 92 Hình 5.23 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp thâm nhập PV tăng cao 93 Hình 5.24 Đồ thị điện áp số trường hợp thâm nhập PV tăng cao 93 Hình 5.25 Đồ thị điện áp số trường hợp thâm nhập PV tăng cao 94 Hình 5.26 Kết mô ETAP xảy cố đường dây chưa có thâm nhập PV 94 Hình 5.27 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 0% 95 Hình 5.28 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 0% 95 Hình 5.29 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 0% 95 Hình 5.30 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 10% (31.5 MW) 96 Hình 5.31 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 10% (31.5 MW) 96 Hình 5.32 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 10% (31.5 MW) 96 Hình 5.33 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 30% (94.5 MW) 97 Hình 5.34 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 30% (94.5 MW) 97 Hình 5.35 Đồ thị điện áp số trường hợp PV 30% (94.5 MW) 97 Hình 5.36 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp thâm nhập PV tăng cao 98 Hình 5.37 Đồ thị điện áp số trường hợp thâm nhập PV tăng cao 98 Hình 5.38 Đồ thị điện áp số trường hợp thâm nhập PV tăng cao 99 Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động điều chỉnh điện áp tải OLTC 101 Hình 6.2 Cấu tạo SVC 102 Hình 6.3 Sơ đồ diều khiển tần số - công suất thực BESS 107 Hình 6.4 Tính tốn cơng suất phụ trợ PAuxiliary từ độ lệch tần số 109 Hình 6.5 Bộ kích từ với mơ hình sử dụng PSS 109 Hình 6.6 Mối liên hệ thành phần chuyển động quay rotor 111 Hình 6.7 Dao động với góc rotor ổn định theo thời gian 111 Hình 6.8 Dao động với góc rotor ổn định theo thời gian 112 Hình 6.9 Cải thiện momen điện trường hợp ổn định nhờ momen hỗ trợ PSS 112 Hình 6.10 Cấu tạo tụ bù SVC 113 Hình 6.11 Đặc tính V-A SVC 113 Hình 6.12 Sơ đồ kết nối SVC vào hệ thống 114 Hình 6.13 Minh họa dao động tắt dần cơng suất trường hợp có khơng có SVC 114 Hình 6.14 Đáp ứng cơng suất phản kháng SVC 115 Hình 6.15 Sơ đồ thể cách hoạt động phương pháp line interactive 115 Hình 6.16 Phân loại phương pháp khác dùng để cung cấp quán tính ảo 117 Hình 6.17 Mơ hình động hệ cung cấp quán tính ảo 117 Hình 6.18 Nhà máy lưu trữ điện 200MW Úc thuộc tập đoàn GE 119 Hình 6.19 Dàn ắc quy lưu trữ điện 120 Hình 7.1 Trụ sở Điện Lực Cà Mau 123 Hình 7.2 Đô thị Cà Mau 124 Hình 7.3 Mơ hình hóa ETAP chưa có xâm nhập NLMT 128 Hình 7.4 Mơ ETAP có lượng mặt trời hòa lưới 131 Hình 7.5 Hịa lưới CAI NUOC 133 Hình 7.6 Hịa lưới DAM DOI 134 Hình 7.7 Hịa lưới BUS 12 136 Hình 7.8 Hịa lưới BUS 21 137 Hình 7.9 Hịa lưới BUS 20 139 Hình 7.10 Tổn thất lưới điện thực tế 140 Hình 7.11 Khảo sát ngắn mạch 141 Hình 7.12 Đồ thị điện áp Bus 20 trường hợp PV 0% 142 Hình 7.13 Đồ thị góc pha máy phát G7 trường hợp PV 0% 142 Hình 7.14 Đồ thị góc pha máy phát G8 trường hợp PV 0% 142 Hình 7.15 Đồ thị điện áp Bus 20 trường hợp PV 20% 143 Hình 7.16 Đồ thị góc pha máy phát G7 trường hợp PV 20% 143 Hình 7.17 Đồ thị góc pha máy phát G8 trường hợp PV 20% 143 Hình 7.18 Đồ thị điện áp Bus 20 trường hợp PV 40% 144 Hình 7.19 Đồ thị góc pha máy phát G7 trường hợp PV 40% 144 Hình 7.20 Đồ thị góc pha máy phát G8 trường hợp PV 40% 144 Hình 7.21 Khảo sát phụ tải đột ngột 146 Hình 7.22 Đồ thị điện áp Bus 20 trường hợp PV 0% 146 Hình 7.23 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 0% 147 Hình 7.24 Đồ thị điện áp Bus 20 trường hợp PV 20% 147 Hình 7.25 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 20% 147 Hình 7.26 Đồ thị điện áp Bus 20 trường hợp PV 40% 148 Hình 7.27 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 40% 148 Hình 7.28 Khảo sát cố đường dây 149 Hình 7.29 Đồ thị điện áp Bus DG Khai Long trường hợp PV 0% 150 Hình 7.30 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 0% 150 Hình 7.31 Đồ thị điện áp Bus DG Khai Long trường hợp PV 20% 150 Hình 7.32 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 20% 151 Hình 7.33 Đồ thị điện áp Bus DG Khai Long trường hợp PV 40% 151 Hình 7.34 Đồ thị góc pha máy phát G2 trường hợp PV 40% 151 B Phụ lục bảng Bảng 3.1 Số liệu xạ mặt trời VN 48 Bảng 4.1 Thâm nhập bus số 58 Bảng 4.2 Thâm nhập bus số 58 Bảng 4.3 Thâm nhập bus số 59 Bảng 4.4 Kết điện áp mạch BUS 61 Bảng 4.5 Kết tổn hao công suất mạch BUS 61 Bảng 4.6 Kết luận chế độ xác lập mạch BUS 62 Bảng 4.7 Thâm nhập Bus 14 3_14 68 Bảng 4.8 Thâm nhập Bus 15 3_15 69 Bảng 4.9 Thâm nhập Bus 16 3_16 70 Bảng 4.10 Thâm nhập Bus 17 3_17 71 Bảng 4.11 Thâm nhập Bus 18 3_18 73 Bảng 4.12 Thâm nhập Bus 19 3_19 74 Bảng 4.13 Thâm nhập Bus 21 3_21 75 Bảng 4.14 Thâm nhập Bus 24 3_24 76 Bảng 4.15 Thâm nhập Hancock 3_12 77 Bảng 4.16 Thâm nhập Roanoke 1._9 78 Bảng 4.17 Thâm nhập Roanoke 3_10 80 Bảng 4.18 Tổn hao công suất mạch 30 BUS 81 Bảng 4.19 Điện áp lựa chọn mạch 30 BUS 82 Bảng 4.20 Kết luận chế độ xác lập mạch 30 BUS 82 Bảng 6.1 Một số nhà máy lưu trữ điện lớn giới 121 Bảng 7.1 Nhu cầu cơng suất điện tồn tỉnh cà mau giai đoạn đến 2020-2025-2030 127 Bảng 7.2 Áp dụng CAI NUOC 132 Bảng 7.3 Áp dụng DAM DOI 133 Bảng 7.4 Áp dụng BUS 12 135 Bảng 7.5 Áp dụng BUS 21 136 Bảng 7.6 Áp dụng BUS 20 137 Bảng 7.7 Tổn hao công suất lưới điện Cà Mau 139 Bảng 7.8 Kết lựa chọn hòa lưới lưới điện Cà Mau 140 C Phụ lục quy trình thiết lập dãy pin lượng mặt trời Chọn vẽ biểu tượng từ công cụ ETAP Sau nhập thơng số: Hình Trang PV Panel Tại tab “PV Panel”, chọn pin hãng Kyocera model KC50T công suất mong muốn PV nhỏ 53.6W Chọn Vmp, Imp để có biểu đồ P-V pin phù hợp Chuyển sang Tab “PV Array” để tạo dãy cho PV panel, chọn số pin nối tiếp 56, song song 3300 để có thơng số Array phù hợp Vdc ~1000V kW.dc ~ 10000kW Hình trang PV Array Chuyển sang Tab “Inverter” để cài đặt thông số cho biến tần, chọn DC đầu vào 10000kW, Vdc = 1000V AC đầu 10588kVA, V=11kV Hình trang Inverter D Phụ lục quy trình thiết lập tính tốn tốn q độ Tại hình giao diện chính, chọn chế độ tính tốn “Transient stability analysis” Sau đó, cơng cụ chọn “Edit Study Case” Tại trang “Info”, vùng Load flow chọn cách tính theo phương pháp “Gauss-Seidel” Hình trang Info – Transient Stability Study Case Bước chọn vào trang “Event” để tạo kiện giả lập đường dây, phụ tải… Hình trang Event – Transient Stability Study Case Tại vùng Events chọn “Add” để thêm kiện, giả sử kiện ngắn mạch số vào lúc 3.00 giây Hình cửa số Event Editor tạo kiện – Transient Stability Study Case Tại vùng Action chọn “Editor” để chỉnh sửa chi tiết cụ thể kiện, giả sử kiện ngắn mạch số ngắn mạch pha Hình cửa số Action Editor chỉnh sửa chi tiết kiện – Transient Stability Study Case Hoàn tất thiết lập cho trường hợp giả lập cố, tương tự cho trường hợp khác phục hồi cố, ngắn mạch đường dây, cái, tải … Hình vùng Events Actions sau thiết lập hồn tất – Transient Stability Study Case Hình tab Transient Stability Plot Selection Dựa vào trường hợp giả định, chọn “Run” sau q trình tính tốn kết thúc, khảo sát đồ thị cách sử dụng chức Plot ETAP để xem đồ thị góc pha, điện áp cái, máy phát, động cơ, tải… PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ♦♦♦ Họ tên : TRƯƠNG HUỲNH ANH KHOA Ngày, tháng, năm sinh : 02/10/1995 Nơi sinh : Tp Hồ Chí Minh Địa liên lạc : 363/22 Tân Kỳ Tân Quý, P Tân Quý, Q Tân Phú, TPHCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO (Bắt đầu từ Đại học đến nay) 2013-2018 : Tốt nghiệp ngành Kỹ thuật điện trường Đại học Bách Khoa TPHCM 2018-nay : Học viên thạc sỹ ngành Kỹ thuật điện trường Đại học Bách Khoa TPHCM Q TRÌNH CƠNG TÁC (Bắt đầu từ làm đến nay) 2018-2019 : Kỹ sư điện Công Ty CP Tổ Hợp Chuyển Giao Công Nghệ 2019-nay : Kỹ sư điện Công Ty Dịch Vụ Kỹ Thuật ADT ... đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu tác động việc tích hợp lượng mặt trời vào lưới điện? ?? cơng trình nghiên cứu cá nhân thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích luận văn kết nghiên cứu tơi... học, kỹ thuật tiên tiến vào giảng dạy Để đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu tác động việc tích hợp lượng mặt trời vào lưới điện? ?? hồn thành kết tháng miệt mài nghiên cứu học tập Hơn nữa, kết... Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO LƯỚI ĐIỆN RESEARCH AND MINIMIZE