NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIO HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HOÀNG MINH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, luận văn nội dung khoa học Tôi tự nghiên cứu không chép từ luận văn hay tài liệu khác Tơi cam đoan, tất trích dẫn, số liệu sử dụng luận văn có nguồn gốc rõ ràng, xác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam kết Người cam đoan Hồng Minh Thái MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH AN MỤC C C IỆ DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH C CC IẾ Ắ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn .2 C ƯƠNG 1: ỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG GIÓ, ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌN À N À M Y ĐIỆN GIĨ HẢI NINH .4 1.1 Tổng quan tình hình phát triển điện gió Việt Nam Thế giới .4 1.1.1 Tình hình phát triển lượng gió Thế giới .4 1.1.2 Tình hình phát triển lượng gió Việt Nam .6 1.2 Tổng quan lưới điện khu vực tỉnh Quảng Bình 10 1.2.1 Nhu cầu phụ tải khu vực 10 1.2.2 Khả đáp ứng nhu cầu phụ tải lưới điện tỉnh Quảng Bình 11 1.2.3 Các nguồn cung cấp điện tỉnh Quảng Bình 11 1.3 Tổng quan nhà máy điện gió Hải Ninh 17 1.3.1 Tiềm điện gió địa bàn tỉnh Quảng Bình 17 1.3.2 Địa điểm xây dựng nhà máy .20 1.3.3 Quy mô dự án 20 1.3.4 Phương án lựa chọn tuabin kết lưới nhà máy 20 C ƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ N À M Y ĐIỆN GIĨ .21 2.1 Máy phát điện gió 21 2.1.1 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi 21 2.1.2 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi 22 2.1.3 Máy phát điện không đồng nguồn đôi FIG .23 2.2 Tiêu chuẩn kết nối nhà máy điện gió với lưới điện 29 2.2.1 Các chế độ phát .29 2.2.2 Tần số phát 29 2.2.3 Công suất phát 30 2.2.4 Điện áp phát 31 2.2.5 Các tiêu chuẩn khác 31 2.3 Mơ hình kết nối nhà máy điện gió vào lưới điện 32 2.3.1 Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện .32 2.3.2 Mơ hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor 33 2.3.3 Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện 33 2.3.4 Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thông qua biến đổi toàn diện .34 2.4 Kết luận .35 C ƯƠNG 3: ÍN O N À Đ N GI ẢN ƯỞNG CỦA N À M Y ĐIỆN GIÓ HẢI NIN ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV TỈNH QUẢNG BÌNH .37 3.1 Chế độ vận hành .37 3.1.1 Nhu cầu phụ tải khu vực nguồn cấp 37 3.1.2 Đặc điểm phụ tải lưới điện khu vực 37 3.2 Chế độ vận hành lưới điện 110kV khu vực chưa kết nối nhà máy điện gió 40 3.2.1 Chế độ lưới điện vận hành tải cực đại 40 3.2.2 Chế độ lưới điện vận hành tải cực tiểu .43 3.2.3 So sánh chế độ vận chưa kết nối nhà máy điện gió 45 3.3 Đánh giá chế độ phát nhà máy điện gió Hải Ninh ứng với chế độ tải lưới điện Quảng Bình 47 3.3.1 rường hợp nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực đại 47 3.3.2 rường hợp nhà máy điện gió Hải Ninh phát cực tiểu .51 3.3.3 Phân tích tổn thất cơng suất điện áp nút 110kV ứng với chế độ mô 54 3.4 Phân tích trường hợp cố lưới điện có nhà máy điện gió Hải Ninh 56 3.4.1 Xét trường hợp cố ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh kết nối lưới điện .56 3.4.2 Xét trường hợp cố ngắn mạch mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG ải Ninh với lưới điện .61 3.4.3 Xét trường hợp cố ngắn mạch đầu cực máy phát điện NMĐG ải Ninh kết nối với lưới điện .67 3.4.4 Xét trường hợp cố ngắn 110k Ba Đồn 73 3.5 Kết luận .75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .76 TÀI LIỆU THAM KHẢO .77 QUYẾ ĐỊN GIAO ĐỀ TÀI LUẬN ĂN ẠC SĨ (BẢN SAO) PHỤ LỤC BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HẢI NINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110 KV TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Hoàng Minh Thái Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 - Khóa: 34 Đ.QB rường Đại học Bách khoa - Đ ĐN Tóm tắt: Năng lượng tái tạo vấn đề đặc biệt quan tâm tồn giới Việt nam quốc gia có nhiều tiềm vế lượng gió đặc biệt khu vực ven biển miền Trung Đầu tiên, luận văn trình bày xu hướng phát triển điện gió giới Việt Nam, đặc điểm lưới điện tỉnh Quảng Bình tiềm lượng gió nhà máy điện gió Hải Ninh Sau đó, luận văn đưa số lý thuyết nhà máy điện gió Cuối cùng, luận văn sử dụng phần mềm ETAP để mơ phỏng, phân tích, tính tốn chế độ vận hành kết nối Nhà máy điện gió Hải Ninh vào lưới điện 110 kV tỉnh Quảng Bình từ phân tích vai trị nhà máy việc ổn định lưới điện khu vực Từ khóa: Năng lượng gió, tiềm gió tỉnh Quảng Bình, u cầu kết nối lưới nhà máy điện gió, máy phát nguồn đôi RESEARCH ON THE IMPACT OF HAI NINH WIND POWER PLANT ON 110 KV POWER GRID OF QUANG BINH PROVINCE Abstract: Renewable energy is always a matter of particular concern on over the world Vietnam has a great potential for wind energy, especially in the Central Coastal region At first, this thesis presents the develoment trend of wind power on over the world and in Viet Nam, the feature of Quang Binh power grid and the wind power potential of the Hai Ninh wind power plant Then, it shows some theory of wind power plant Finally, this thesis uses ETAP software to simulate, analyze and calculate operating modes when connecting Hai Ninh wind power plant to Quang Binh 110 kV power grid then analyzes the role of the plant in stabilizing the power grid in this area Keywords: Wind power, wind potential in Quang Binh province, grid connection requirements of wind power plants, Doubly Fed Induction Gennerrator DANH MỤC CÁC K HIỆ Ký hiệu CÁC CH Giải thích F Tần số dòng điện điện áp (Hz) U điện áp (V) I ịng điện (A) P Cơng suất tác dụng (W) Q Công suất phản kháng (VAr) MBA VIẾT TẮT Transformer- Máy biến áp DC Direct Curent - òng điện chiều AC Alternating Current – òng điện xoay chiều DFIG NMĐG Doubly Fed Induction Gennerrator - Máy phát cảm ứng nguồn kép Nhà máy điện gió Pu Per Unit - Đơn vị tương đối PF Power Factor - Hệ số công suất Uđm Grid Normal Voltage - Điện áp lưới định mức F Grid frequency - Tần số lưới DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng công suất lắp đặt nước giới từ 2013-2017 Bảng 1.2: Tiềm gió Việt Nam độ cao 65m so với mặt đất Bảng 1.3: Tiềm kỹ thuật lượng gió Việt Nam Bảng 1.4: Tiềm gió Việt Nam độ cao 80m so với mặt đất Bảng 1.5: Thống kê lưới điện tỉnh Quảng Bình 11 Bảng 1.6: Thống kê mang tải trạm 220kV tỉnh Quảng Bình 12 Bảng 1.7: Thống kê mang tải đường dây 500kV 12 Bảng 1.8: Thống kê mang tải đường dây 220kV 13 Bảng 1.9: Thống kê khối lượng lưới điện 110kV 13 Bảng 1.10: Thống kê mang tải trạm biến áp 110kV .15 Bảng 1.11: Thống kê mang tải đường dây 110kV [1] 17 Bảng 1.12: Tốc độ gió trung bình tháng 19 Bảng 2.1: Thời gian tối thiểu trì vận hành phát điện tương ứng với dải tần số hệ thống điện .30 Bảng 2.2: Mức nhấp nháy cho phép 31 Bảng 3.1: Phụ tải trạm 110kV tỉnh Quảng Bình .38 Bảng 3.2: Nguồn cung cấp cho lưới điện Quảng Bình 38 Bảng 3.3: Thông số đường dây 110kV 38 Bảng 3.4: Thống kê điện áp nút chưa kết nối NMĐG 41 Bảng 3.5: Phân bố tải đường dây tải cực đại chưa kết nối NMĐG 42 Bảng 3.6: Thông số nguồn tải cực đại chưa kết nối NMĐG 42 Bảng 3.7: Thống kê điện áp nút chế độ cực tiểu chưa kết nối NMĐG 43 Bảng 3.8: Phân bố tải đường dây tải cực tiểu chưa kết nối NMĐG 44 Bảng 3.9: Thông số nguồn tải cực tiểu chưa kết nối NMĐG ải Ninh .44 Bảng 3.10: So sánh tổn thất công suất 45 Bảng 3.11: So sánh điện áp nút 46 Bảng 3.12: Các tình mơ 47 Bảng 3.13: So sánh phân bố công suất 49 Bảng 3.14: Điện áp nút .50 Bảng 3.15: Số liệu tổng quan 50 Bảng 3.16: So sánh phân bố công suất chế độ 52 Bảng 3.17: Điện áp nút chế độ phát 53 Bảng 3.18: Số liệu tổng quan chế độ phát 53 Bảng 3.19: So sánh tổn thất công suất chế độ phát 54 Bảng 3.20: So sánh điện áp nút chế độ phát .54 Bảng 3.21: Kịch cố ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh .56 Bảng 3.22: số liệu trường hợp cố ngắn mạch 22k NMĐG Hải Ninh .61 Bảng 3.23: Kịch cố ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG ải Ninh 62 Bảng 3.24: Số liệu trường hợp ngắn mạch đường dây 110kV kết nối NMĐG .67 Bảng 3.25: Kịch trường hợp cố ngắn mạch đầu cực TM1 NMĐG .68 Bảng 3.26: Bảng số liệu trường hợp cố ngắn mạch đầu cực TM1 NMĐG .71 Bảng 3.27: Kịch trường hợp cố ngắn mạch 110k Ba Đồn 73 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sự phát triển lượng điện gió (đơn vị: GW) Hình 1.2 Tổng cơng suất lắp đặt tuabin gió tồn giới từ 2013 đến 2017 Hình 1.3 Cơng suất điện gió dự đốn giới đến năm 2020 Hình 1.4 Các dự án điện gió phát triển thời gian qua [2] Hình 1.5 Tiềm phát triển điện gió địa phương [2] 10 Hình 1.6 oa gió hướng năm độ cao 80m .19 Hình 2.1 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ khơng đổi 22 Hình 2.2 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi 23 ình 2.3 Máy phát khơng đồng nguồn đôi FIG 23 ình 2.4 ướng công suất DFIG 24 ình 2.5 Lưu lượng công suất DFIG 25 Hình 2.6 Đường đặc tính cơng suất-tốc độ 26 Hình 2.7 Sơ đồ điều khiển chuyển đổi phía rotor 27 Hình 2.8 Đường đặc trưng -I .27 Hình 2.9 Sơ đồ điều khiển chuyển đổi phía lưới .28 Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển góc xoay cánh quạt gió 29 Hình 2.11 Mơ hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện 32 Hình 2.12 Mơ hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor 33 Hình 2.13 Mơ hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện .34 Hình 2.14 Mơ hình máy phát kết nối lưới điện thơng qua biến đổi tồn diện 35 Hình 3.1 Cơ cấu phụ tải tỉnh Quảng Bình 37 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý lưới điện 110kV tỉnh Quảng Bình 39 Hình 3.3 Sơ đồ mơ lưới điện 110kV Quảng Bình .40 Hình 3.4 Phân bố cơng suất chế độ phụ tải cực đại chưa kết nối NMĐG 41 Hình 3.5 Phân bố cơng suất lưới điện tải cực tiểu chưa kết nối NMĐG .43 Hình 3.6 So sánh điện áp nút chế độ vận hành .46 Hình 3.7 NMĐG phát cực đại phụ tải lưới chế độ cực đại 48 Hình 3.8 NMĐG phát cực đại phụ tải lưới chế độ cực tiểu 49 Hình 3.9 NMĐG phát cực tiểu phụ tải lưới chế độ cực đại 51 Hình 3.10 NMĐG phát cực tiểu phụ tải lưới chế độ cực tiểu 52 Hình 3.11 Điện áp nút chế độ phát .55 Hình 3.12 Biểu đồ điện áp trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh .56 Hình 3.13 Biểu đồ CSP trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh 57 Hình 3.14 Biểu đồ CS trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh 58 Hình 3.15 Biểu đồ CS trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh 58 Hình 3.16 Tốc độ tuabin trường hợp ngắn mạch 22k NMĐG ải Ninh 59 PHỤ LỤC 3: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT Ở CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU KHI CHƯA KẾT NỐI NMĐG PHỤ LỤC 4: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT NMĐG PHÁT CỰC ĐẠI VÀ CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI PHỤ LỤC 5: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT NMĐG PHÁT CỰC ĐẠI VÀ CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU PHỤ LỤC 6: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT NMĐG PHÁT CỰC TIỂU VÀ CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC ĐẠI PHỤ LỤC 7: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT NMĐG PHÁT CỰC TIỂU VÀ CHẾ ĐỘ PHỤ TẢI CỰC TIỂU DAI HOC DA NANG TRU'ONG DAI HQC BACH KHOA LONG HOA XA HOI CHU NIGHIA VI VI' NAM 00c lap - Tir - Ranh phtic Sty 9916' /QD-DHBK Da Niing, tharig 06 nam 20.'8 QUYET DINH Ve NT* giao de tai va trach nhiOn cita nguVi htroug din luau "an that sy HIEU TRUI7ING TRUtiNG DAI HOC BACH KHOA Can cur Nghi dinh s6 32/CP 04 thang nam 1994 oh Chinh phti ve viec lap Dai h9c Da Nang; Can dr Thong tu so 08/2014/TT-BGDDT 20 thang nam 2014 cila BO tnrang 130 Gido chic va Dao teo ve viec ban hanh Quy the to chirc va hoet dOng cua dei h9c vung va cac co sof gido chic dei h9c vien; Quyet dinh so 6950/QD-DHDN 01 thang 12 'tam 2014 cua Giarn doe Dai h9c Da Nang ye viec ban hanh Quy dinh nhiem vu, qu: en han cua Dai h9c Da Nang, cac co so' giao dpc dai h9c vien va cac don vi tivc thu0c; Can dr Thong tu so 15/2014/TT-BGD&DT 15 thang nam 2014 dm BO tnrong BO Giao chic va Dao tao ye viec ban hanh Quy che Dao tao trinh dO Thee sy; Quyet dinh so 598/QD-DHBK 27/12/2016 oh Hieu tnrOng truang Dai h9c Bach khoa ve viec ban hanh Quy dinh dao teo trinh dO that sy; Can dr Quyet dinh so 423/DHBK-DT 28/02/2017 dm Hieu tnc6ng tnftg Dai h9c Bach Khoa ve viec tong nh4n hoc vien cao h9c triing tuyen; Can dr TO trinh s6 33/KD cite khoa Dien ye viec Quyet dinh giao de tai va ngtayi huang clan Juan van thac sy cho h9c vien cao hoc chuyen nganh Ky thOt den; Xet de nghi cua Truong Phong Dao tao, QUYET DINH Ditu Giao cho h9c vien cao h9c Hoang Minh Thai, lop K34.KTD.QB, chuyen nganh 1(9 thuat dien, thuc hien de tai luan van "Nghien ceru anh htrang cva nha may dien gio Hai Ninh clen le& then 110 kV tinh Quang Binh", duai su huang dart cua TS Le Dinh arang, Trtrong Dai hoc Bach khoa - Dal hoc Da Nang Dieu FIQC Via cao h9c va nguai twang dan CO ten a Dieu citruc lurorig cac guyen BO Giac duc va lqi va thuc hien nhiem vu theo dung quy che dao tao thac sy hien hanh Dao tao, quy dinh ciao tao thac sy cua Truong Dai h9c Bach khoa Ditu Cac ong/ba Tnrong phong TO chirc — Hanh chinh, Tnrong phong Dao test), TnrOng phong Ke hoach — Tai chinh, True/11g khoa Dien, ngtrOi htrang dan Juan van va h9c vien co5 ten a Dieu can dr Quyet dinh thi hanh./ 410P TRIIONG f ' V'6 TRU(%NG Nai nh(m: - Ntur di6tr 3; - Ltru: Phong DT TS Phan Minh 1)fiv