Thông tin tài liệu
TRƯỜ CT U C T U TC - U Ễ U Ì BÌ CỨU Ả ƯỞ CỦA UỒ T Ủ Ỏ TỚ C C C Ỉ T U TẾ T U T CỦA LƯỚ TRU BÌNH GIA Ngành: ỹ thuật điện Mã số: 52 02 01 LU VĂ T C SĨ OA - 2020 C TRƯỜ CT U C T U TC - U Ễ U Ì BÌ CỨU Ả ƯỞ CỦA UỒ T Ủ Ỏ TỚ C C C Ỉ T U TẾ T U T CỦA LƯỚ TRU BÌNH GIA Ngành: ỹ thuật điện Mã số: 52 02 01 LU VĂ T C SĨ OA C GƯỜI HƯỚ G DẪ KHOA HỌC S Vũ Vă - 2020 ắ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, nội dung nghiên cứu kết đƣợc trình bày luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố trƣớc Tác giả luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu VI Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƢƠNG LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 10 1.1 Tổng quan lƣới điện trung áp 10 1.1.1 Định nghĩa lƣới điện trung áp 10 1.1.2 Phân loại lƣới điện trung áp 10 1.1.3 Vai trò lƣới điện trung áp 10 1.1.4 Các phần tử lƣới điện trung áp 11 1.1.5 Cấu trúc lƣới điện trung áp 12 1.1.6 Đặc điểm lƣới điện trung áp 16 1.2 Nguồn điện phân tán 17 1.2.1 Định nghĩa nguồn điện phân tán 17 1.2.2 Phân loại nguồn điện phân tán 17 1.2.3 Công nghệ nguồn điện phân tán 19 1.2.3.1 1.2.3.2 1.2.3.3 1.2.3.4 1.2.3.5 1.2.3.6 1.2.3.7 1.2.3.8 1.2.3.9 Máy phát điện Diesel (Diesel Generators) 19 Máy phát điện tua-bin khí (Gas turbine Generator) 20 Pin nhiên liệu (Fuel Cells) 21 Nguồn điện mặt trời (Solar Power) 22 Máy phát điện tua-bin gió (Wind Turbine Generator) 24 Thủy điện nhỏ (Small Hydro Turbines) 27 Năng lượng điện thủy triều (Tidal Energy) 29 Năng lượng sinh khối (Biomass Energy) 31 Năng lượng địa nhiệt (Geothermal Energy) 32 1.3 Hiện trạng lƣới điện trung áp nguồn phân tán Việt Nam 34 1.3.1 Tình hình phát triển lƣới điện trung áp nƣớc ta 34 1.3.2 Tình hình phát triển phụ tải điện 34 1.3.3 Hiện trạng phát triển nguồn phân tán Việt Nam 35 1.3.4 Tiềm phát triển nguồn phân tán Việt Nam 35 1.3.4.1 1.3.4.2 1.3.4.3 1.3.4.4 1.3.4.5 Năng lượng gió 35 Năng lượng mặt trời 36 Thủy điện nhỏ 37 Năng lượng sinh khối 38 Kế hoạch phát triển nguồn phân tán nước ta 39 1.3.5 Nhận xét 40 1.4 Kết luận chƣơng 40 CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LĐTA 42 2.1 Đặt vấn đề 42 2.2 Ảnh hƣởng tới tổn thất công suất 43 2.3 Ảnh hƣởng tới chất lƣợng điện áp 45 2.3.1 Chỉ tiêu chất lƣợng điện áp 45 2.3.2 Ảnh hƣởng DG tới chất lƣợng điện áp 47 2.3.2.1 Gia tăng điện áp 47 2.3.2.2 Suy giảm nhanh điện áp 47 2.3.2.3 Dao động điện áp 47 2.4 Ảnh hƣởng gây sóng hài 48 2.5 Ảnh hƣởng đến dòng ngắn mạch làm việc thiết bị bảo vệ 48 2.5.1 Dòng điện tăng cao trƣờng hợp cố 49 2.5.2 Ảnh hƣởng DG đến phối hợp thiết bị bảo vệ 49 2.5.3 Ảnh hƣởng DG đến làm việc thiết bị tự động đóng lại 50 2.5.4 Biện pháp hạn chế ảnh hƣởng DG chế độ cố lƣới điện 51 2.6 Ảnh hƣởng đến độ tin cậy cung cấp điện 51 2.6.1 Độ tin cậy cung cấp điện 51 2.6.2 Các hệ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện 52 2.7 Ảnh hƣởng đến tiêu kinh tế 54 2.7.1 Những lợi ích kinh tế 54 2.7.2 Những hạn chế 55 2.8 Ảnh hƣởng đến vấn đề ô nhiễm môi trƣờng 55 2.8.1 Những lợi ích mơi trƣờng 55 2.8.2 Những hạn chế 56 2.9 Đánh giá ảnh hƣởng DG hệ số đa mục tiêu 56 2.9.1 Các hệ số ảnh hƣởng DG tới lƣới điện trung áp 56 2.9.2 Tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng 56 2.9.3 Chất lƣợng điện áp lƣới điện 57 2.9.4 Khả tải dây dẫn 58 2.9.5 Ngắn mạch 58 2.9.6 Đánh giá hệ số đa mục tiêu 59 2.10Kết luận chƣơng 60 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA DG TỚI CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP VÀ TỔN THẤT CƠNG SUẤT TRONG LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP BÌNH GIA 61 3.1 Đặt vấn đề 61 3.2 Phƣơng pháp cơng cụ tính tốn 61 3.2.1 Phƣơng pháp tính tốn 61 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.1.3 3.2.1.4 Ma trận tổng dẫn nút 62 Các loại nút lưới điện 62 Phương trình cân cơng suất nút có kết nối DG 63 Phương pháp Newton-Raphson (NR) 64 3.2.2 Giới thiệu phần mềm mô LĐPP PSS/Adept 66 3.2.2.1 Chức PSS/Adept 66 3.2.2.2 Các bước thực 66 3.3 Ảnh hƣởng DG đến chất lƣợng điện áp tổn thất công suất LĐTA Bình Gia 70 3.3.1 Nguồn cung cấp 70 3.3.2 Sơ đồ thông số lƣới điện 70 3.3.3 Thông số DG khu vực 77 3.3.4 Kết mô 78 3.3.4.1 Chế độ tính tốn 78 3.3.4.2 Đánh giá chất lượng điện áp 79 3.3.4.3 Đánh giá tổn thất công suất 85 3.3.5 Kết luận 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 KẾT LUẬN: 87 HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO: 87 KIẾN NGHỊ: 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DG: Nguồn điện phân tán ĐD: Đƣờng dây FCL: Thiết bị hạn chế dòng cố LĐPP: LĐPP LĐTA: Lƣới điện trung áp LI: Hệ số giảm tổn thất công suất MC: Máy cắt NLSK: Năng lƣợng sinh khối PCC: Điểm kết nối PQ: Nút phụ tải PV: Nút nguồn phát TBPĐ: Thiết bị phân đoạn TĐN: Thuỷ điện nhỏ TĐL: Thiết bị tự động đóng lặp lại đƣờng dây tải điện VP: Hệ số cải thiện chất lƣợng điện áp lƣới điện VI: Đại lƣợng đặc trƣng cho chất lƣợng điện áp xuất tuyến DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Dải công suất tƣơng ứng công nghệ DG 18 Bảng 1.2: Kế hoạch phát triển nguồn điện sử dụng lƣợng tái tạo giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 40 Bảng 3.1: Thông số phụ tải lƣới điện 71 Bảng 3.2: Thông số đƣờng dây 74 Bảng 3.3: Kết tính tốn tổn thất công suất 86 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ lƣới phân phối hình tia 14 Hình 1.2: Sơ đồ lƣới phân phối hình tia có phân đoạn 14 Hình 1.3: Sơ đồ lƣới kín vận hành hở nguồn cung cấp 14 Hình 1.4: Sơ đồ lƣới kín vận hành hở nguồn cung cấp độc lập 15 Hình 1.5: Sơ đồ lƣới điện kiểu đƣờng trục 15 Hình 1.6: Sơ đồ lƣới điện có đƣờng dây dự phòng chung 15 Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống phân phối điện 16 Hình 1.8: Điểm kết nối (CP) điểm kết nối chung (PCC) 18 Hình 1.9: Máy phát điện Diesel 19 Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện tua-bin khí 20 Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động pin nhiên liệu 22 Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời 22 Hình 1.13: Hệ thống điện mặt trời Việt Nam 23 Hình 1.14: Hình ảnh nhà máy điện gió 24 Hình 1.15: Nguyên lý cấu tạo tổ hợp tua-bin – máy phát điện gió 25 Hình 1.16: Cơng trình xây dựng nhà máy thủy điện nhỏ 28 Hình 1.17: Nhà máy điện thủy triều kiểu đập cửa sông Rance (Pháp) 29 Hình 1.18: Hệ thống máy phát tua-bin thủy triều 30 Hình 1.19: Mơ hình phát điện sử dụng khí Biogass 31 Hình 1.20: Nhà máy điện sử dụng dạng lƣợng sinh khối 31 Hình 1.21: Nguyên lý sản xuất điện từ lƣợng địa nhiệt 32 Hình 1.22: Nhà máy địa nhiệt điện 33 Hình 1.23: Dự báo cơng suất nguồn phân tán Việt Nam đến năm 2030 39 Hình 2.1: Phân bố hợp lý DG lƣới để giảm tổn thất 44 Hình 3.1: Sơ đồ bƣớc thực tính tốn PSS/Adept 67 Hình 3.2: Giao diện xác định thƣ viện dây dẫn 67 Hình 3.3: Giao diện xác định thuộc tính lƣới điện 68 Hình 3.4: Giao diện thiết lập thông số phần tử lƣới điện 68 Hình 3.5: Giao diện hộp tùy chọn chƣơng trình tính tốn 68 Hình 3.6: Hiển thị kết tính tốn sơ đồ 69 Hình 3.7: Hiển thị kết tính tốn số progress view 69 Hình 3.8: Hiển thị kết tính tốn cửa sổ report 70 Hình 3.9: Sơ đồ lƣới điện huyện Bình Gia 73 Hình 3.10: Đồ thị phụ tải ngày điển hình 76 Hình 3.11: Đặc tính cơng suất phát TĐN 78 Hình 3.12: Kết tính tốn điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa hè (TH1- khơng có TĐN) 80 Hình 3.13: Kết tính tốn điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa hè (TH2- có TĐN) 81 Hình 3.14: So sánh điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa hè 82 Hình 3.15: So sánh điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu - 3h mùa hè 82 Hình 3.16: So sánh điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa đông 83 Hình 3.17: Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu - 1h mùa đông 84 MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài DG nguồn điện đƣợc kết nối trực tiếp với LĐPP cung cấp trực tiếp cho khách hàng sử dụng nguồn lƣợng tái tạo với công nghệ nhƣ điện mặt trời, điện gió, điện địa nhiệt, tuabin khí, pin nhiên liệu hay nhà máy điện-nhiệt kết hợp máy phát diesel thủy điện nhỏ [3] [27][30] Nguồn đƣợc lắp đặt gần nơi tiêu thụ nên loại trừ đƣợc chi phí đầu tƣ lƣới điện, chi phí truyền tải phân phối, tăng cƣờng linh hoạt độ tin cậy LĐPP, giảm tổn thất công suất tổn thất điện năng, cải thiện độ lệch điện áp nút giảm ô nhiễm môi trƣờng Những năm gần đây, công nghệ DG phát triển nhanh với tiêu kinh tế kỹ thuật ngày nâng cao đồng thời vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đƣợc quan tâm Do đó, DG sử dụng nguồn lƣợng tái tạo đƣợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu bƣớc đƣợc ứng dụng thành công nhiều nƣớc giới Trong thập kỷ qua, tổng nguồn lƣợng tái tạo toàn giới tăng từ 1226.8GW năm 2010 tới 2536.8GW vào năm 2019, tốc độ tăng trƣởng đạt tốc độ tăng 10.7% năm [5][20][24][25][26] Ngoài ra, thủy điện nhỏ DG sử dụng lƣợng hóa thạch nhƣ máy phát tuabin khí, máy phát diesel, pin nhiên liệu đƣợc nghiên cứu phát triển mạnh mẽ [3][10][23][30] DG nói chung DG sử dụng nguồn tái tạo nói riêng đƣợc sử dụng có vai trò ngày quan trọng hệ thống điện Việt Nam Hiện nay, nhiều dự án sử dụng DG đƣợc triển khai phạm vi nƣớc [14] Nƣớc ta có nguồn lƣợng tái tạo phong phú, năm 2010 có cơng suất 8814MW tăng tới 24519MW năm 2019, tốc độ tăng trƣởng đạt 17.8% năm Trong đó, DG sử dụng lƣợng tái tạo chiếm phần nhỏ, năm 2010 tổng công suất nguồn đạt 3,5% dự báo đến năm 2020 đạt 4,5% tƣơng ứng 3375,0MW [14] Trong năm trƣớc đây, phần lớn DG nguồn thủy điện nhỏ cịn lƣợng mặt trời với cơng nghệ pin mặt trời tăng trƣởng vƣợt bậc vài năm gần đây, năm 2017 đạt công suất 106MW nhƣng tới năm 2019 lắp đặt đƣợc tới 5695MW, chiếm tỷ trọng lớn nguồn lƣợng tái tạo [25][26] Tuy nhiên, xuất DG hệ thống điện đặt nhiều vấn đề kỹ thuật cần đƣợc quan tâm nghiên cứu, LĐTA Nguyên nhân vấn đề việc LĐTA vốn không đƣợc thiết kế tích hợp DG với cơng suất phụ thuộc nhiều vào yếu tố mơi trƣờng Do đó, DG tham gia vào LĐTA làm nảy sinh vấn đề kỹ 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 157 157 158 179 179 179 127a 127 127 11 127 128 128 127 127 127 128 127 31 47 375E13 75 46 46 46 157 158 158 179 179 179 127 127 127 128 128 128 128 127 127 93a 31 31 46 3,70 1,35 3,40 0,40 3,64 3,60 0,80 3,30 2,64 1,22 1,04 9,25 0,30 3,30 1,07 1,24 2,70 0,15 2,40 4,40 AC50 AC50 AC50 AC50 AC50 AC50 AC70 AC70 AC70 AC50 AC70 AC70 AC70 AC70 AC70 AC50 AC50 AC50 AC50 AC50 0,638 0,638 0,638 0,638 0,638 0,638 0,425 0,425 0,425 0,638 0,425 0,425 0,425 0,425 0,425 0,638 0,638 0,638 0,638 0,638 0,397 0,397 0,397 0,397 0,397 0,397 0,385 0,385 0,385 0,397 0,385 0,385 0,385 0,385 0,385 0,397 0,397 0,397 0,397 0,397 2,359 0,861 2,168 0,255 2,321 2,295 0,340 1,403 1,122 0,776 0,440 3,931 0,128 1,403 0,455 0,791 1,721 0,092 1,530 2,805 1,470 0,536 1,351 0,159 1,446 1,430 0,308 1,270 1,016 0,484 0,398 3,561 0,115 1,270 0,412 0,493 1,073 0,058 0,954 1,748 23 60 46 46 127 0,92 2,16 1,43 1,95 3,35 AC95 AC70 AC50 AC50 AC50 0,338 0,425 0,638 0,638 0,638 0,378 0,385 0,397 0,397 0,397 0,311 0,918 0,912 1,246 2,136 0,348 0,831 0,568 0,776 1,331 Hình 3.10: Đồ thị phụ tải ngày điển hình Đồ thị phụ tải ngày điển hình khu vực tính tốn cho ngày điển hình Mùa Hè Mùa Đơng nhƣ Hình 3.10 Từ hình cho thấy, giá trị phụ tải dao động lớn ngày với cao điểm (19h) đạt cực đại 100% thấp điểm đạt 20,4% vào thời điểm 1h ngày mùa Đông Tƣơng 76 tự, ngày điển hình năm có dao động lớn, đạt lớn vào 18h ngày mùa hè với phụ tải đạt 100% thấp vào 1h ngày mùa đông đạt 20,4% 3.3.3 Thông số DG khu vực LĐTA huyện Bình Gia ngồi nhận điện từ E13.6, tƣơng lai đƣợc đấu nối nhận điện từ thủy điện Bắc Giang, công suất MW đấu nối trực tiếp vào lƣới điện 35kV huyện Bình Gia vị trí nhánh Hoa Thám – Bắc Giang Thông số chế độ hệ thống bị tác động thủy điện Bắc Giang cần đánh giá thông số chế độ phƣơng thức vận hành LĐTA Bình Gia điều kiện đấu nối thủy điện Bắc Giang Cơng suất phát TĐN có thay đổi lớn ngày mùa năm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nguồn có khả điều tiết (khơng có hồ tích trữ điều tiết) Cơng suất phát phụ thuộc trực tiếp vào lƣu lƣợng dòng chảy mà lƣu lƣợng dòng chảy vào mùa lũ lớn khoảng 20 lần lƣu lƣợng mùa cạn [16] Do đó, để đảm bảo tiêu kinh tế kỹ thuật, công suất TĐN thƣờng đƣợc chọn theo lƣu lƣợng năm hạn thiết kế với mục tiêu tận dụng tối đa lƣợng dòng chảy nhƣng phải đảm bảo tiêu kinh tế Lƣu lƣợng nƣớc dòng chảy hàm thời gian, xét chu ngắn (một ngày đêm) lƣu lƣợng nƣớc hầu nhƣ không thay đổi Tuy nhiên, TĐN kiểu đƣờng dẫn có hồ chứa với dung tích nhỏ nên khả điều tiết yếu, công suất phát thời gian mùa mƣa thƣờng không thay đổi công suất định mức Trong tháng mùa khô, nhà máy tập trung phát vào cao điểm để tận dụng giá bán cao Do đó, đặc tính cơng suất phát TĐN hàm thời gian ngày mùa năm Ngoài ra, giá bán điện Việt Nam phụ thuộc vào thời gian ngày [2], giá bán điện cao vào cao điểm giá bán điện thấp vào thấp điểm, nên TĐN đƣợc vận hành với mục tiêu cực đại lợi nhuận bán điện (tập trung phát vào có giá bán điện cao - cao điểm) Với đặc điểm trên, đặc tính cơng suất phát TĐN theo ngày điển hình Mùa Hè Mùa Đơng thƣờng nhƣ Hình 3.11 Trong ngày mùa hè, lƣu lƣợng nƣớc dịng chảy lớn, TĐN vận hành phần lớn thời gian với công suất định mức Ngƣợc lại, vào mùa đông (mùa cạn) lƣu lƣợng nƣớc thấp nên phần lớn lƣu lƣợng đƣợc sử dụng để phát điện vào cao điểm, thời điểm giá điện thấp TĐN dừng làm việc chế độ phát cơng suất tác dụng nhƣng đƣợc kết nối để làm nhiệm vụ bù - phát công suất phản kháng 77 Hệ số công suất phát 1.2 0.8 0.6 Mùa Hè 0.4 Mùa Đông 0.2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Thời gian, Hình 3.11: Đặc tính cơng suất phát TĐN 3.3.4 Kết mơ 3.3.4.1 Chế độ tính tốn Đặc tính cơng suất phát TĐN đồ thị phụ tải thay đổi lớn theo thời gian ngày mùa năm nhƣ trình bày mục 3.3.3 Do đó, để đánh giá đƣợc đầy đủ ảnh hƣởng TĐN tới tiêu kinh tế kỹ thuật LĐTA cần tính tốn chế độ vận hành lƣới Tuy nhiên, để đánh giá ảnh hƣởng tới tiêu chất lƣợng điện áp tổn thất cơng suất TĐN cần tính tốn chế độ giới hạn hệ thống Trong nghiên cứu tính tốn chế độ giới hạn sau: - Chế độ phụ tải cực đại mùa hè: 19h - mùa hè - Chế độ phụ tải cực tiểu mùa hè: 3h - mùa hè - Chế độ phụ tải cực đại mùa đông: 19h - mùa đông - Chế độ phụ tải cực tiểu mùa đông: 1h - mùa đơng Trong chế độ tính tốn hai trƣờng hợp: - Trường hợp 1: Khơng có TĐN - Trường hợp 2: Có TĐN Từ đó, so sánh đánh giá ảnh hƣởng TĐN tới tiêu chất lƣợng điện áp tổn thất công suất LĐTA LĐTA huyện Bình Gia với thơng số đƣờng dây, phụ tải thông số nhà máy thủy điện Bắc Giang (đã trình bày phần 3.3.2 3.3.3) đƣợc tính tốn phần mềm PSS/Adept (đã giới thiệu phần 3.2) Kết tính tốn nhƣ trình bày dƣới 78 3.3.4.2 Đánh giá chất lượng điện áp Nhƣ phân tích chƣơng 2, chất lƣợng điện áp lƣới điện đƣợc đánh giá qua nhiều tiêu, nghiên cứu sử dụng tiêu độ lệch điện áp nút để đánh giá ảnh hƣởng TĐN tới chất lƣợng cung cấp điện LĐTA huyện Bình Gia Kết tính tốn chế độ cụ thể nhƣ sau: - Chế độ phụ tải cực đại mùa hè: 19h - mùa hè Kết tính tốn điện áp nút chế độ khơng có TĐN (TH1) trình bày Hình 3.12 có TĐN (TH2) Hình 3.13 Ngồi ra, để đánh giá ảnh hƣởng TĐN Bắc Giang tới điện áp LĐPP kết nối với LĐTA Bình Gia, so sánh độ lệch điện áp nút tổn thất điện áp hai trƣờng hợp (có khơng có TĐN) đƣợc trình bày Hình 3.14 (chi tiết phần phụ lục) Từ đặc tính vận hành hình 3.11 cho thấy, TĐN ln làm việc với cơng suất cực đại vào cao điểm mùa mƣa, tƣơng ứng với công suất 8MW Điện áp nút nhận nguồn bị suy giảm truyền tải từ TBA 110kV tới DCL377E13.6-7/27, giả thiết điện áp điểm nhận công suất 1.05pu Kết cho thấy, với thông số trạng, chất lƣợng điện áp LĐTA huyện Bình Gia tốt trƣờng hợp khơng có TĐN kết nối Điện áp thấp TH1 nút xa nguồn đạt từ 32,2kV hay 0,92pu tƣơng ứng độ lệch điện áp 8% Trong chế độ phụ tải cực đại vào mùa hè TĐN có cơng suất lớn nên tham gia LĐTA có ảnh hƣởng lớn tới việc giảm tổn thất điện áp việc giảm công suất truyền tải đƣờng dây Điện áp nút xa nguồn đạt từ 0,94pu tƣơng ứng độ lệch điện áp 6% Điện áp cao nút kết nối TĐN đạt 38,3kV TĐN có tác dụng làm giảm công suất truyền tải hệ thống dẫn đến giảm tổn thất điện áp toàn LĐPP Kết so sánh hai trƣờng hợp hình Hình 3.14 cho thấy, điện áp tất nút đƣợc cải thiện, từ 1,53% hầu hết nút tải đến 7,46% nút gần TĐN Ảnh hƣởng lớn nút đấu nối TĐN (nút 7a) điện áp đạt giá trị giới hạn 1.1pu Kết cho thấy, TĐN đƣợc đấu nối chế độ tải cực đại mùa hè, điện áp nút đƣợc cải thiện đáng kể khơng có nút bị q áp, đảm bảo u cầu vận hành 79 Hình 3.12: Kết tính toán điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa hè (TH1- khơng có TĐN) 80 Hình 3.13: Kết tính tốn điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa hè (TH2- có TĐN) 81 Hình 3.14: So sánh điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa hè - Chế độ phụ tải cực tiểu mùa hè: 3h - mùa hè Tính tốn tƣơng tự nhƣ hai trƣờng hợp khơng đấu nối có đấu nối TĐN, kết so sánh chất lƣợng điện áp tất nút trình bày Hình 3.15 Phụ tải cực tiểu mùa hè có hệ số phụ tải thấp 0,3 công suất TĐN mùa lũ tƣơng đối cao, khoảng 80% cơng suất định mức Do đó, tổn thất điện áp TH1 nhỏ, điện áp nút lớn điện áp định mức, lớn 1,02pu, tƣơng ứng lớn điện áp định mức từ 2% đến 5% Hình 3.15: So sánh điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu - 3h mùa hè Trong TH2, công suất phát TĐN lớn công suất phụ tải nhánh đấu nối nên TĐN phát ngƣợc công suất nguồn cung cấp cho LĐPP khu vực cịn lại Do đó, điện áp tất nút phụ tải tăng cao TH2 từ 1,17% đến 5,8% so với TH1 lớn giá trị định mức Đặc biệt, nút đấu nối TĐN điện áp tăng cao tới 10% so với điện áp định mức đạt điện áp giới hạn 82 Kết tính tốn cho thấy, chất lƣợng điện áp thấp điểm mùa hè (3h) có TĐN tham gia tăng cao vƣợt điện định mức tất nút LĐPP Điện áp nút đảm bảo giới hạn cho phép đảm bảo truyền tải đƣợc công suất nhà máy thủy điện lên LĐPP Tuy nhiên, TĐN phát cơng suất phản kháng điện áp nút đấu nối vƣợt giá trị cho phép: - Tại giá trị công suất phản kháng 2629kVAr tƣơng ứng cos 0,95 điện áp nút đấu nối 1,11pu - Tại giá trị công suất phản kháng 3874kVAr tƣơng ứng cos 0,9 điện áp nút đấu nối 1,12pu - Tại giá trị công suất phản kháng 6000kVAr tƣơng ứng cos 0,8 điện áp nút đấu nối 1,13pu Một biện pháp áp dụng trƣờng hợp mà đầu tƣ thêm thiết bị giảm điện áp nguồn cung cấp Kết tính tốn cho thấy, cần điều chỉnh điện áp nguồn, DCL377E13.6-7/27, nhỏ 1.03pu độ lệch điện áp tất nút đảm bảo yêu cầu, nhỏ 10% - Chế độ phụ tải cực đại mùa đơng: 19h - mùa đơng Tính tốn tƣơng tự nhƣ với phụ tải cực đại vào mùa đông (19h), hệ số tải đạt 0.67 công suất TĐN cao điểm đƣợc tập trung phát với công suất 80% công suất định mức Kết tính tốn đƣợc trình bày Hình 3.16 cho thấy, điện áp tất nút lƣới điện có độ lệch điện áp nhỏ, đảm bảo yêu cầu cung cấp điện Điện áp nhỏ nút nút xa nguồn đạt lớn 1,0pu với độ lệch lớn 0% Hình 3.16: So sánh điện áp nút chế độ phụ tải cực đại - 19h mùa đông 83 Tuy nhiên, TĐN đƣợc đấu nối cung cấp điện ngƣợc lại nguồn làm giảm công suất truyền tải, giảm tổn thất điện áp hỗ trợ điện áp nút Điện áp nút tải xa nguồn đƣợc hỗ trợ khoảng 1% nút nằm đƣờng dây nối nguồn với nhánh rẽ TĐN đƣợc hỗ trợ tới 3% Nút thay đổi lớn nút đấu nối, chịu tác động lớn TĐN với lƣợng thay đổi tới 5,19% Hơn nữa, điện áp tất nút đƣợc nâng cao nhƣng nằm giới hạn cho phép (nhỏ 10%), điều giúp giảm tổn thất công suất, tổn thất điện mà đảm bảo yêu cầu vận hành LĐTA - Chế độ phụ tải cực tiểu mùa đông: 1h - mùa đông Công suất chế độ cực tiểu mùa đông (3h) phụ tải nhỏ, đạt 19% công suất cực đại nên tổn thất LĐPPTA nhỏ Do đó, kết tính tốn nhƣ Hình 3.17 với tất nút điện áp lớn định mức gần với điện áp nguồn cung cấp 1,05pu Tại thời điểm công suất TĐN tập trung phát vào cao điểm, TĐN không tham gia chế nên khơng có tác động đến tiêu kinh tế kỹ thuật lƣới điện nhƣ điện áp nút Hình 3.17: Điện áp nút chế độ phụ tải cực tiểu - 1h mùa đông * Nhận xét: Kết tính tốn chế độ giới hạn LĐTA TĐN huyện Bình Gia cho thấy, TĐN có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng điện áp lƣới điện đặc biệt nút xa nguồn Trong chế độ phụ tải cực đại vào mùa hè mùa đơng (giờ cao điểm) TĐN có tác động tích cực tới chất lƣợng điện áp lƣới làm giảm công suất truyền tải, nâng cao điện áp tất nút Hơn nữa, điện áp nút toàn lƣới điện nằm giới hạn cho phép đảm bảo vận hành an toàn đồng thời điện áp đƣợc nâng cao làm giảm tổn thất công suất tổn thất điện 84 Trong chế độ phụ tải cực tiểu mùa đông TĐN không vận hành nên khơng có ảnh hƣởng tới chất lƣợng điện áp lƣới Ngƣợc lại, chế độ phụ tải cực tiểu mùa hè TĐN có cơng suất tƣơng đối lớn gây tƣợng dƣ thừa công suất truyền tải ngƣợc nguồn Dẫn đến điện áp số nút tải tăng cao vƣợt giá trị cho phép Điều địi hỏi phải có chế độ vận hành thích hợp để đảm bảo chất lƣợng điện áp an toàn vận hành LĐTA Giải pháp đề xuất điều chỉnh giảm điện áp nguồn xuống dƣới 1.03pu đảm bảo đƣợc chất lƣợng điện áp tồn lƣới Hoặc giảm phát cơng suất phản kháng TĐN với hệ số công suất phát lớn 0,97 3.3.4.3 Đánh giá tổn thất công suất Nhƣ phân tích chƣơng 3, TĐN tham gia LĐTA làm thay đổi trào lƣu công suất phần tử lƣới điện dẫn đến thay tổn thất công suất Trong chế độ làm việc, tổn thất công suất tổn thất điện có DG LĐTA tăng giảm phụ thuộc vào thông số lƣới điện: - Công suất LĐTA thƣờng nhỏ, vị trí đấu nối công suất DG nhỏ làm giảm công suất truyền tải đƣờng dây lƣới điện tổn thất công suất giảm - Ngƣợc lại, điểm đấu nối công suất DG lớn cơng suất tải ví trí đầu nối dẫn đến tƣợng truyền tải ngƣợc đƣờng dây, công suất từ DG truyền tải ngƣợc nguồn Hơn nữa, đƣờng dây phụ tải cuối thƣờng có tiết diện nhỏ, tổng trở lớn nên tổn thất tăng cao tải Do đó, nghiên cứu tính tốn chế độ vận hành TĐN chế độ giới hạn nhƣ giới thiệu 3.3.3.1 Kết tính tốn xem phụ lục tổng hợp Bảng 3.3 cho thấy, chế độ phụ tải lớn (cực đại mùa hè, cực đại mùa đơng) TĐN có tác động tích cực tới việc giảm tổn thất cơng suất LĐTA Tại chế độ phụ tải cực đại mùa hè, lƣợng tổn thất công suất giảm từ 987kW xuống 928kW tƣơng đƣơng lƣợng tổn thất giảm đƣợc đạt 0,59% Tƣơng tự, chế độ phụ tải cực đại mùa đông, lƣợng tổn thất công suất giảm từ 228kW xuống 179kW tƣơng đƣơng lƣợng tổn thất giảm đƣợc đạt 0,49% 85 Bảng 3.3: Kết tính tốn tổn thất cơng suất TT Chế độ Cực đại mùa hè Cực tiểu mùa hè Cực đại mùa đông Cực tiểu mùa đông Khơng TĐN Tổn thất cơng suất Có TĐN So sánh P Q P Q P Q P (kW) (kVAr) (kW) (kVAr) 987 189 928 164 (kW) 59 (kVAr) 25 (%) 0,59 363 154 410 195 47 41 -0,47 228 510 179 464 49 46 0,49 152 113 152 113 0 Tuy nhiên, chế độ phụ tải cực tiểu mùa hè, công suất phụ tải giảm thấp thấp điểm nhƣng lƣu lƣợng nƣớc mùa hè lớn, công suất TĐN tƣơng đối lớn nên xuất hiện tƣợng công suất truyền tải ngƣợc từ TĐN nguồn Do đó, tổn thất cơng suất tăng từ 363kW lên 410kW tƣơng đƣơng lƣợng tổn thất công suất tăng lên 0.47% Đây chế độ mà TĐN nhỏ tác động tiêu cực tổn thất công suất LĐTA cần lƣu ý vận hành TĐN chế độ Ngoài ra, chế độ vận hành tất đƣờng dây với thông số không bị tải đảm bảo làm việc an toàn 3.3.5 Kết luận Từ kết tính tốn áp dụng cho LĐTA huyện Bình Gia với việc đấu nối TĐN có cơng suất 8MW vị trí nhánh rẽ số cho thấy tác động lớn nguồn tới tiêu chất lƣợng điện áp tổn thất công suất lƣới điện Trong chế độ phụ tải lớn (công suất tải lớn công suất TĐN), tham gia TĐN làm giảm công suất truyền tải lƣới dẫn đến giảm tổn thất công suất nâng cao điện áp toàn lƣới Tuy nhiên, chế độ phụ tải nhỏ (cơng suất tải tồn lƣới nhỏ công suất TĐN), xuất hiện tƣợng công suất truyền tải ngƣợc từ lƣới điện nguồn Tổn thất công suất trƣờng hợp tăng cao tiết diện đƣờng dây xa nguồn thƣờng nhỏ, tổng trở lớn Hơn nữa, điện áp phụ tải tăng cao vƣợt giá trị cho phép, khơng đảm bảo an tồn cho thiết bị vận hành lƣới điện Trong trƣờng hợp này, cần sử dụng giải pháp vận hành 86 nhằm giảm điện áp nút đảm bảo an toàn cho vận hành nhƣ giảm phát công suất phản kháng giảm điện áp nguồn cung cấp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Luận văn tổng hợp, nghiên cứu tiềm DG giới nói chung Việt Nam nói riêng Đánh giá đặc điểm cơng nghệ, ƣu nhƣợc điểm khả ứng dụng công nghệ DG LĐTA Nghiên cứu ảnh hƣởng, tác động DG kết nối vào LĐTA nhƣ ảnh hƣởng đến chất lƣợng điện lƣới điện, đến dòng điện cố, đến hệ thống bảo vệ rơ le, vấn đề độ tin cậy cung cấp điện, công suất tổn thất điện năng, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nhƣ tiêu kinh tế… Từ đó, tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng DG đến chất lƣợng điện áp tổn thất công suất chế độ làm việc lƣới điện phụ tải biến thiên theo thời gian công suất DG thay đổi phụ thuộc vào điều kiện khí hậu Những ảnh hƣởng DG đến chất lƣợng điện áp tổn thất công suất đƣợc nghiên cứu, tính tốn ứng dụng lƣới điện trung áp thực tế, lƣới điện 35kV, huyện Bình Gia, tỉnh Lạng Sơn Sử dụng phần mềm PSS/Adept tính tốn mơ chế độ lƣới điện Kết cho thấy, DG nói chung TĐN nói riêng có ảnh hƣởng lớn tới tiêu chất lƣợng điện áp tổn thất công suất LĐTA Những tác động tích cực hay tiêu cực phụ thuộc thơng số chế độ làm việc lƣới điện Với LĐTA huyện Bình Gia, TĐN có tác động tốt nâng cao điện áp phụ tải, giảm đƣợc tổn thất công suất tổn thất điện chế độ phụ tải cực đại Tuy nhiên, chế độ phụ tải cực tiểu mùa hè, TĐN gây tƣợng áp nút tải làm tăng tổn thất cơng suất Vì vậy, cần phải có biện pháp điều chỉnh để đảm bảo chất lƣợng điện áp vận hành an toàn lƣới điện chế độ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO: Nghiên cứu ảnh hƣởng nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ rơ le LĐPP Ngoài ra, nghiên cứu ảnh hƣởng nguồn điện phân tán đến độ tin cậy LĐPP KIẾN NGHỊ: TĐN nhƣ điện gió điện mặt trời đƣợc khai thác sử dụng LĐTA nhiều địa phƣơng với tỷ trọng ngày lớn Nguồn này, chịu ảnh hƣởng lớn điều kiện khí hậu nên có nhiều tác động đến tiêu kinh tế kỹ 87 thuật LĐTA Vì vậy, cần đánh giá đầy đủ tác động nguồn lƣợng tái tạo tới lƣới điện nhằm vận hành LĐTA an toàn hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bộ Công Thƣơng (2010), Quy định hệ thống điện phân phối, Thông tƣ 32/2010/TT-BCT ngày 30 tháng năm 2010, Hà Nội [2] Bộ Công Thƣơng (2011), Quy định giá bán điện hướng dẫn thực hiện, Thông tƣ số 42/2011/TT-BCT, Hà Nội [3] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên (2006), Cơ sở lượng tái tạo, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Đỗ Xn Khơi (1998), Tính tốn phân tích hệ thống điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] GIZ wind energy project (2011), Thông tin lượng gió Việt Nam, Dự án Năng lƣợng gió, GIZ/MoIT 2011 [6] Hồ Sỹ Dự, Nguyễn Duy Hạnh, Huỳnh Tấn Lƣợng, Phan Kỳ Nam (2003), Cơng trình trạm thủy điện, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội [7] Nguyễn Đức Hạnh (2011), Nghiên cứu nâng cao hiệu kinh tế, chất lượng điện áp độ tin cậy qui hoạch lưới điện trung áp, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội [8] Nguyễn Lân Tráng (2005), Qui hoạch phát triển hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [9] Nguyễn Văn Đạm (2005), Thiết kế mạng hệ thống điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [10] Trần Đình Long (1999), Qui hoạch phát triển lượng điện lực, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [11] Trần Quang Khánh (2012), Cung cấp điện theo tiêu chuẩn IEC, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [12] Trịnh Trọng Chƣởng (2012), Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến chế độ vận hành lưới điện trung áp, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội [13] Viện Năng lƣợng (2010), Qui hoạch phát triển điện lực tỉnh Lạng Sơn giai đoạn 2010-2015 có xét đến năm 2020, Hà Nội [14] Viện Năng lƣợng (2011), Qui hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030, Hà Nội [15] Vũ Minh Pháp, Bùi Bảo Hƣng (2012), Tiềm năng lượng mặt trời ứng dụng công nghệ điện mặt trời tỉnh Tây Bắc, Hội nghị KH&CN phục vụ phát triển kinh tế-xã hội tỉnh thuộc khu vực Tây Bắc 88 [16] Ngô Đức Minh, Vũ Văn Thắng, Nguyễn Đức Tƣờng (2009), Nhà máy điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [17] Tạp chí lƣợng Việt Nam, http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-tai-tao/daco-2300-mw-dien-mat-troi-dau-noi-vao-luoi-dien-quoc-gia.html Tiếng Anh [18] A.Kazemi, and M.Sadeghi (2009), Sitting and Sizing of Distributed Generation for Loss Reduction, Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, APPEEC2009 [19] Anthony J Pansini (2007), Electrical distribution engineering, The Fairmont Press, Inc [20] Asia Alternative Energy Program (2001), Wind energy resource atlat of southearst Asia, The World Bank [21] Gilbert M Masters (2004), Renewable and efficient electric power systems, John Wiley & Sons, Inc 2004, pp 319 [22] H Zareipour, K Bhattacharya, and C Caizares (2004), Distributed generation: Current status and challenges, North American Power Symposium [23] International Energy Agency (2010), Hydropower, Technology Brief, Energy Technology Systems Analysis Program (ETSAP), France [24] International Energy Agency (2010), Trends in Photovoltaic Applications - Survey report of selected IEA countries between 1992 and 2009, Report IEA-PVPS, France [25] IRENA (2019), Renewable Power Generation Costs in 2018, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi [26] IRENA (2020), Renewable capacity statistics 2020 International Renewable Energy Agency (IRENA), Abu Dhabi [27] Fracisco M.González-Longatt, Impact of Distributed Generation over Power Losses on Distribution Systems, 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation, Barcelona, Octorber 2007 [28] Leon Freis, David Infield (2008), Renewable Energy in Power System, John Wiley & Sons, Inc [29] P G Harris (2000), Impacts of deregulation on the electric power industry, IEEE Power Eng Rev., vol 20, no 10, pp 4-6 [30] K.S Sambaiah A Review on Optimal Allocation and Sizing Techniques for DG in Distribution Systems International journal of Renewable Energy Research 2018; 8(3): 1236-1256 [31] Thomas Nippert, Kathrin Steinke, Martin Schorors (2007), Loss Reduction in High Voltage Urban Distribution Systems, 19th International Conference on Electricity Distribution, Vienna 89 [32] PSS/Adept™ 5, Users Manual, Shaw Power Technologies, Inc 2004 [33] Nhà máy điện việt nam (https://vi.wikipedia.org/wiki/Danh_s%C3%A1ch_c%C3%A1c_nh%C3% A0_m%C3%A1y_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BA%A1i_Vi%E1% BB%87t_Nam, 6/2020 90 ... loại lưới điện trung áp Lƣới điện trung áp chủ yếu cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV phân phối điện cho trạm biến áp trung áp/ hạ áp phụ tải cấp điện áp trung áp [1][11][13] Phân loại LĐTA trung áp. .. với thủy điện nhỏ LĐPP khu vực Bình Gia CHƢƠNG LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN Chương 1, Equation Chapter Section 1.1 Tổng quan lƣới điện trung áp 1.1.1 Định nghĩa lưới điện trung áp. .. tổn thất điện chất lƣợng điện áp thay đổi dƣới tác động nguồn điện phân tán Do đó, cần nghiên cứu ảnh hƣởng nguồn tới tiêu kinh tế kỹ thuật LĐTA 1.2.1 Định nghĩa nguồn điện phân tán Trong năm
Ngày đăng: 16/03/2021, 22:55
Xem thêm:
