Quy định đấu nối các nhà máy điện năng lượng mặt trời vào hệ thống điện

Trong bài viết sẽ trình bày các quy định đấu nối của các nhà máy điện mặt trời vào hệ thống tại các nước, cũng như Việt Nam, cùng với các đặc điểm kĩ thuật liên quan. Các quy định đấu nối đều có điểm chung ở việc phản ánh mức xâm nhập ngày càng tăng của các nguồn phát năng lượng tái tạo vào hệ thống điện, và tập trung vào các vấn đề tần số, điều khiển công suất tác dụng, điện áp, điều khiển công suất phản kháng, chất lượng điện (họa tần, mức nhấp nháy điện áp), và đặc biệt về yêu cầu lướt qua sự cố.

QUI ĐỊNH ĐẤU NỐI CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN PGS.TS NGUYỂN HỮU PHÚC Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP HCM TÓM TẮT – Trong năm qua xâm nhập nguồn phát từ lượng tái tạo vào hệ thống điện không ngừng tăng lên tổng thể nguồn phát điện nước Mức độ thâm nhập ngày cao nhà máy điện mặt trời, nhà máy lượng gió đặt vấn đề, với nguy đến ổn định hệ thống điện tính không ổn định nguồn công suất phát phụ thuộc nhiều vào thời tiết, đặc biệt trường hợp xảy cố lưới điện Từ nhiều năm trước, nước ban hành qui định kĩ thuật cho việc đấu nối nhà máy điện lượng mặt trời với lưới điện, mức điện áp đấu nối trung áp hay hạ áp Trong báo trình bày qui định đấu nối nhà máy điện mặt trời vào hệ thống nước, Việt Nam, với đặc điểm kĩ thuật liên quan Các qui định đấu nối có điểm chung việc phản ánh mức xâm nhập ngày tăng nguồn phát lượng tái tạo vào hệ thống điện, tập trung vào vấn đề tần số, điều khiển công suất tác dụng, điện áp, điều khiển công suất phản kháng, chất lượng điện (họa tần, mức nhấp nháy điện áp), đặc biệt yêu cầu lướt qua cố Từ khóa: lượng tái tạo, mức xâm nhập, qui định đấu nối, nhà máy điện mặt trời, khả lướt qua cố GIỚI THIỆU Các nhà máy phát điện mặt trời (NMĐMT) theo kĩ thuật quang điện (biến đổi trực tiếp lượng mặt trời thành lượng điện) (photovoltaic power plants) đóng vai trị ngày tăng, số nguồn phát lượng tái tạo phân tán tích hợp vào nguồn phát điện truyền thống hệ thống điện Đặc điểm NMĐMT hầu hết điện sản xuất đấu nối cấp điện áp hạ áp hay trung áp, gần với hộ tiêu thụ, không gây tải đường dây truyền tải Mặt khác, nguồn điện từ NMĐMT sản xuất ban ngày, nhu cầu tải tăng cao, sản lượng điện sản xuất có giá trị cao Tuy vậy, mức độ xâm nhập (penetration level) ngày cao NMĐMT đặt vấn đề, nguy đến ổn định hệ thống điện, đặc biệt trường hợp có cố lưới điện Các qui định đấu nối (grid codes) (QĐĐN) thường yêu cầu việc đấu nối NMĐMT vào lưới điện trung áp tương tự việc đấu nối nhà máy điện truyền thống vào cấp điện áp cao Điều qui định NMĐMT đấu nối vào mạng trung áp phải có khả giúp vào việc ổn định lưới không cắt NMĐMT khỏi lưới điện thời gian xảy cố lưới điện Yêu cầu khác biệt lớn so với qui định đấu nối trước tình hình nguồn phát từ lượng tái tạo vào hệ thống cịn chiếm tỉ trọng khơng đáng kể, cho phép NMĐMT cắt đấu nối trường hợp xảy cố lưới Qui định có ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế NMĐMT [1] Thực tế cho thấy việc đấu nối NMĐMT với lưới điện đặt nhiều thách thức điều khiển vận hành, việc đấu nối cần tuân thủ QĐĐN quốc gia Theo SANDIA (Sandia National Laboratories- Hoa Kì) [4] hệ thống phát quang điện (HTPQĐ) thường phân loại theo qui mô: dân dụng (residential), phi dân dụng (non-residential) qui mô lớn nhà máy điện (large/ utility scale) Với qui mô dân dụng HTPQĐ lắp đặt mái nhà ở, thường có cơng suất nhỏ 10 kW HTPQĐ qui mô phi dân dụng lắp trên cơng trình lớn với cơng suất từ vài chục kW đến vài MW, với HTPQĐ qui mô lớn nhà máy điện thường có cơng suất từ vài chục MW đến vài trăm MW [6] Các NMĐMT đấu nối với hệ thống điện cấp hạ áp trung áp tùy thuộc vào công suất nhà máy Các QĐĐN Đức nước Tây Âu [7] SANDIA [4] đề cập đến yêu cầu kĩ thuật để đấu nối NMĐMT vào điện áp trung áp, IEEE 929-2000 [5] chủ yếu với quy định đấu nối NMĐMT với lưới điện hạ áp, điều chỉnh thích hợp trường hợp đấu nối vào lưới điện trung áp Bài báo trình bày vấn đề yêu cầu liên quan đến việc đấu nối NMĐMT BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 vào lưới điện theo QĐĐN khác nhau, chủ yếu quốc gia Tây Âu Hoa Kỳ, quốc gia NMĐMT tích hợp ngày nhiều vào hệ thống điện, theo tiêu chuẩn quốc tế IEC hay IEEE Bài báo xem xét tác động mức điện áp lên QĐĐN, yêu cầu vận hành điều khiển điều kiện làm việc bình thường điều kiện cố, yêu cầu truyền thông, liên lạc SCADA NMĐMT II QUI ĐỊNH ĐẤU NỐI Sau nét QĐĐN hiệu lực số quốc gia đấu nối NMĐMT với lưới điện hạ áp hay trung áp Thông thường, QĐĐN bao gồm yêu cầu kĩ thuật hai điều kiện vận hành: lưới điện làm việc bình thường xảy cố A Trong điều kiện làm việc bình thường Khi lưới điện làm việc bình thường yêu cầu QĐĐN thể qua mục: độ lệch tần số, độ lệch điện áp, điều khiển công suất tác dụng điều khiển cơng suất phản kháng, dịng ngắn mạch giới hạn, chất lượng điện (họa tần, nhấp nháy điện áp) A.1 Độ lệch tần số Theo IEEE 929-2000, NMĐMT công suất nhỏ (< MW) đấu nối vào lưới điện hạ áp phải làm việc bình thường dải tần số từ 59.3 Hz (98.83%) đến 60.5 Hz (100.83%), tần số danh định 60 Hz Điều có nghĩa NMĐMT phải cắt khỏi lưới tần số giảm xuống 59.2 Hz (98,66%) hay tăng cao lên 60.6 Hz (101%) Khi tần số nằm dải giới hạn trên, biến tần NMĐMT phải cắt khỏi lưới điện vịng chu kì (100 ms) Trong đó, IEC 61727 [6] qui định dải tần số từ 49 Hz (98%) đến 51 Hz (102%), tần số danh định 50 Hz, tần số hệ thống nằm dải giới hạn trên, biến tần phải cắt khỏi lưới điện vòng 10 chu kì (200 ms) Khi NMĐMT đấu nối vào lưới điện trung áp, độ lệch tần số cho phép cho Bảng 1, theo QĐĐN Đức, Pháp, Tây Ban Nha [1] BẢNG Dải tần số làm việc theo QĐĐN Đức, Pháp, Tây Ban Nha đấu nối NMĐMT vào lưới điện trung áp Quốc gia Đức Pháp BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 Tây Ban Nha Dải tần số Thời gian cắt vượt tần số (overfrequency trip time) Thời gian cắt tần số (underfrequency trip time) 47.5 59.4 60 đến < 60.6 Không áp dụng (liên tục) < 59.4 > 60.6 phút < 58.4 > 61.6 30 sec < 57.8 - 7.5 sec < 57.3 - 45 chu kì < 57 > 61.7 Tức thời Theo trên, rõ ràng có khác biệt nhiều qui định độ lệch tần số QĐĐN quốc gia khác A.2 Độ lệch điện áp Theo IEEE 929-2000, NMĐMT công suất nhỏ đấu nối với lưới điện cấp hạ áp phải làm việc bình thường dải điện áp 106-132V điểm nối chung (PCC= point of common coupling), tức 88% đến 110% điện áp danh định 120 V Điều có nghĩa NMĐMT cắt khỏi hệ thống, điện áp làm việc nằm giới hạn này, với thời gian cắt đấu nối cho Bảng Đối với cấp điện áp hạ áp khác với 120 V, tỉ lệ 88% - 110% điện áp danh định áp dụng Theo IEC 61727 dải điện áp cho NMĐMT đấu nối với lưới hạ áp từ 85% đến 110% điện áp hạ áp danh định, với thời gian cắt khỏi lưới điện cho Bảng điện áp làm việc lệch khỏi giới hạn điện áp cho phép Bảng Dải điện áp làm việc QĐĐN theo IEEE 929-2000 cấp hạ áp 120 V, tần số 60 Hz Điện áp PCC (điện áp 120 V) V < 50% Thời gian cắt lớn (chu kì) 50% < V < 88.33% 110% < V < 137.5% 120 Làm việc bình thường 120 V 137.5 % 88.33% < V < 110% Ở nước với mức xâm nhập NMĐMT cao hệ thống điện, theo QĐĐN giới hạn điện áp Bảng 5, NMĐMT đấu nối vào lưới điện hạ áp Trong Bảng 5, mức tăng điện áp tối đa cho phép gây HTQĐ cần nhỏ 3% tính tốn dựa vào cơng suất ngắn mạch điểm PCC công suất biểu kiến NMĐMT [6] A.3 Điều khiển công suất tác dụng Các QĐĐN yêu cầu chế độ điều khiển công suất tác dụng đấu nối NMĐMT vào lưới trung áp Chế độ vận hành nhà máy hoạt động với công suất phát không đổi, chế độ nhà máy yêu cầu để tham gia vào việc điều khiển tần số lưới điện Trong chế độ cần điều khiển công suất phát NMĐMT cách giảm công suất với mức theo bội số 10% công suất định mức Thông thường, mức đặt công suất 100%, 60%, 30% 0% cơng suất đặt NMĐMT [1] Hình Hình cho thấy mức giảm công suất phát tác dụng nhà máy điện lượng gió NMĐNLG NMĐMT theo mức tăng tần số Bảng Dải điện áp làm việc QĐĐN theo IEC 61627 cấp điện áp hạ áp, tần số 60 Hz Điện áp làm việc Thời gian cắt nhỏ (chu kì) V < 50% 50% < V < 85% 110% < V < 135% 100 Làm việc bình thường 100 V > 135% 2.5 85% < V < 110% Hình Điều khiển cơng suất tác dụng-tần số NMĐNLG Bảng Dải điện áp làm việc quốc gia có mức xâm nhập cao NMĐMT Đức Tây Ban Nha Pháp 80% < V < 110% 85% < V < 110% 90% < V < 110% Hình Điều khiển cơng suất tác dụng-tần số NMĐMT BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 Về mặt vận hành, tần số hệ thống cao hay thấp tần số danh định có nghĩa cơng suất phát hệ thống lớn hay nhỏ hơn, so với công suất yêu cầu phụ tải Trong hệ thống điện làm việc với nhà máy điện từ nguồn lượng tái tạo, với NMĐNLG chẳng hạn, đứng quan điểm an ninh ổn định hệ thống điện, cần có nhà máy điện hệ thống với mức độ dự trữ quay (spinning reserve) ln sẵn sàng đáp ứng nhanh có thay đổi tần số hệ thống, cách giảm tăng sản lượng nhà máy cách tự động Hình Đường liền nét Hình QĐĐN cho NMNLG quan hệ công suất phát theo tần số NMNLG làm việc chế độ vận hành 1, nhà máy hoạt động với công suất phát không đổi theo giới hạn công suất nhà máy (capacity limit) tần số 50.2 Hz, sau cơng suất phát giảm xuống khoảng tần số 50.2 đến 51.2 Hz, hoàn toàn cắt khỏi lưới điện tần số lớn 51.3 Hz Đường đứt nét NMNLG làm việc chế độ vận hành theo mức đặt 50% công suất định mức dải chết (dead band) 49.7 đến 50.3 Hz, tần số ngồi dải cơng suất phát thay đổi theo tần số, bắt đầu dải tần từ 48.7 đến 51.3 Hz Các yêu cầu áp dụng tương tự cho NMĐMT Hình Hình cho thấy NMĐMT có cơng suất phát tác dụng điều khiển theo tần số, công suất phát NMĐMT phải giảm theo độ dốc 40%*Pm/ Hz tần số tăng cao 100.4% tần số danh định (50.2 Hz, tần số hệ thống 50 Hz), với Pm công suất phát vào lưới Công suất phát nhà máy điều khiển tăng tần số thấp 100.1% Khi tần số cao 103% thấp 95%, NMĐMT phải cắt khỏi lưới [1] A.4 Điều khiển công suất phản kháng Các NMĐMT đấu nối với lưới điện trung áp phải có khả phát cơng suất phản kháng vào lưới điện, điểm làm việc nào, nhằm đạt hệ số công suất khoảng 0.95 trễ 0.95 sớm [1,7], để hỗ trợ cho việc ổn định điện áp lưới điều kiện làm việc bình thường Theo QĐĐN công suất phản kháng phát thời gian NMĐMT làm việc, nghĩa nhà máy u cầu phải phát cơng suất phản kháng đêm Điểm đặt cơng suất phát phản kháng chế độ sau [4,7]: • hệ số cơng suất cố định • hệ số cơng suất thay đổi, tùy theo công suất BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 tác dụng (Hình 4) • cơng suất phản kháng MVAR khơng đổi • cơng suất phản kháng thay đổi tùy vào điện áp (Hình Hình 6) Thơng thường, nhà máy phải có khả phát cơng suất phản kháng vịng vài Hình Quan hệ cosφ theo công suất P NMĐMT đấu nối vào lưới trung áp Hình Quan hệ dịng phát phản kháng theo độ giảm điện áp phần trăm, theo QĐĐN Đức NMĐMT đấu nối vào lưới trung áp phút lặp lại, trường hợp cần thiết Để cải thiện điện áp trường hợp ngắn mạch đối xứng lưới, hay lưới mang tải lớn ổn định, QĐĐN Đức cho NMĐMT đấu nối vào lưới trung áp cần phát dòng phản kháng theo quan hệ dòng- độ giảm áp phần trăm, Hình [1] Đường màu đỏ Hình cho thấy, ngồi dải chết điện áp (voltage dead band) khoảng 0.9-1.1 Uđm, điện áp giảm nhiều 10% điện áp định mức, điều khiển phản ứng cho NMĐMT phải phát dịng phản kháng vào phía điện áp thấp (trung áp) máy biến áp với giá trị dịng 2% giá trị dịng định mức, cho phần trăm độ giảm điện áp [4, 7], nhà máy phải có khả phát dòng phản kháng theo yêu cầu vào lưới thời khoảng 20 ms Trường hợp cần thiết, nhà máy phải có khả cung cấp dịng phản kháng 100% dịng điện định mức Trong trường hợp cố khơng đối xứng, dịng phát phản kháng khơng vượt q giá trị gây điện áp cao 110% điện áp danh định, pha không bị cố Theo QĐĐN Tây Ban Nha, quan hệ dòng phát phản kháng theo thay đổi điện áp xác định đường gãy ABCD (Hình 6) Trong điều kiện áp dòng phản kháng xác định đoạn D’C’, đối xứng với đoạn CD đường ABCD Rơle điều khiển tác động cắt NMĐMT khỏi lưới điện áp làm việc vượt 1.3 p.u điện áp danh định Khi NMĐMT đấu nối với lưới điện hạ áp, nhà máy phải làm việc hệ số công suất cao 0.85 (trễ hay sớm) công suất phát tác dụng lớn hơn 10% công suất định mức Thông thường, biến tần NMĐMT thiết kế để làm việc với hệ số công suất gần Một số HTQĐ với thiết kế đặc biệt để phát cơng suất phản kháng nằm ngồi giới hạn cần đồng ý quan quản lí hệ thống điện [5] A.6.1 Họa tần Các thành phần họa tần dòng điện phát NMĐMT phải phù hợp với điều 10 IEEE Std 519-1992 [9] Các giới hạn họa tần tóm tắt sau: • Phần trăm tổng méo dạng dịng họa tần PCC phải nhỏ 5%, so với dịng họa tần cơng suất định mức biến tần • Giới hạn thành phần dịng họa tần riêng lẻ liệt kê Bảng 6, mức điện áp khác từ 120 V đến 69 kV lớn Thành phần dòng họa tần bậc chẵn phải nhỏ 25% giới hạn họa tần bậc lẻ cho Bảng Các giới hạn cho biến tần xung, Tiêu chuẩn IEEE [9] đưa công thức chuyển đổi cho biến tần có số xung lớn 6, cho giới hạn họa tần khác cho cấp điện áp khác điểm PCC (Bảng 7) Bảng Giới hạn dòng họa tần theo IEEE 9291992 biến tần xung Họa tần bậc lẻ Bậc – Bậc Bậc 11- Bậc 15 Bậc 17- Bậc 21 Bậc 23- Bậc 33 Bậc họa tần> 33 Hình Quan hệ dịng phản kháng NMĐMT phát vào lưới trung áp theo thay đổi điện áp, theo QĐĐN Tây Ban Nha A.5 Giới hạn dòng ngắn mạch Dịng điện ngắn mạch vượt q giới hạn qui định điểm đấu nối NMĐMT Với nhà máy điện thông thường với máy phát đồng bộ, dịng ngắn mạch lên đến lần dòng định mức, với NMĐMT, dòng điện ngắn mạch khơng khác nhiều với dịng định mức [6] Do đó, khơng cần đến thiết bị giới hạn dòng điện ngắn mạch cho NMĐMT A.6 Chất lượng điện Giới hạn méo dạng < 4.0% < 2.0% < 1.5% < 0.6% < 0.3% Bảng Giới hạn điện áp họa tần theo IEEE 519-1992 Giới hạn méo Tổng méo Điện áp dạng điện áp dạng điện áp PCC riêng lẻ (%) (THD %) 69 KV 3.0 5.0 69 kV 69.001 KV 1.5 2.5 đến 161 KV Lớn 1.0 1.5 161.001 KV A.6.2 Nhấp nháy điện áp Mức nhấp nháy điện áp (voltage flicker) biểu cho thay đổi có tính chu kì biên độ điện áp ảnh hưởng đến thay đổi cường độ sáng đèn sợi đốt, ảnh hưởng đến hoạt động số thiết bị điện máy tính, thiết bị đo lường thiết bị liên lạc Bất BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 kỳ mức nhấp nháy điện áp việc đấu nối biến tần vào hệ thống không phép vượt giới hạn cho phép Trong Hình [1], mức nhấp nháy NMĐMT làm việc với lưới điện không vượt q đường bao gây khó chịu cho việc nhìn (irritation border lines), nhằm giảm thiểu hiệu ứng gây hại cho người sử dụng hệ thống điện Trong điều kiện vận hành bình thường, mức nhấp nháy điện áp điểm đấu nối không vượt giới hạn quy định cho Bảng [2], đó: a) Mức nhấp nháy điện áp ngắn hạn (Pst) giá trị đo khoảng thời gian 10 phút thiết bị đo tiêu chuẩn theo IEC 868 Pst95% ngưỡng giá trị Pst cho khoảng 95 % thời gian đo (ít tuần) 95 % số vị trí đo Pst khơng vượt giá trị này; Hình Đường cong giới hạn mức nhấp nháy điện áp Bảng Mức nhấp nháy điện áp lưới phân phối Cấp điện áp Mức nhấp nháy cho phép 110 kV Pst95% = 0.80 Plt95% = 0.60 Pst95% = 1.00 Plt95% = 0.80 b) Mức nhấp nháy điện áp dài hạn (Plt) tính từ 12 kết đo Pst liên tiếp (trong khoảng thời gian 02 giờ), theo công thức: Trung áp hạ áp Plt = ∗ 2 ∑P stj j =1 Plt95% ngưỡng giá trị Plt cho BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 khoảng 95 % thời gian đo (ít 01 tuần) 95% số vị trí đo Plt khơng vượt q giá trị B Trong điều kiện xảy cố lưới Hiện QĐĐN yêu cầu khả lướt qua cố (fault ride-through capability= FRT) NMĐMT công suất lớn đấu nối vào lưới điện trung áp, với mục đích NMĐMT phải làm việc với lưới điện thời gian cố thoáng qua lưới, đồng thời hỗ trợ ổn định lưới Trước đây, mức độ xâm nhập nhà máy điện lượng tái tạo vào hệ thống điện chưa đáng kể, QĐĐN thường không đặt yêu cầu FRT Ngày nay, mà mức độ xâm nhập nhà máy điện lượng tái tạo vào hệ thống điện ngày tăng lên, việc NMĐMT công suất tương đối lớn lại bị cắt khỏi lưới có cố xảy ra, thay lẽ phải tiếp tục làm việc lưới giúp hệ thống quay điểm hoạt động trạng thái ổn định, rõ ràng dẫn đến ổn định lưới bị ảnh hưởng theo chiều hướng xấu Vì u cầu FRT có liên quan mật thiết đến cách thức NMĐMT phải tiếp tục làm việc trường hợp điện áp hệ thống điện giảm thấp cố nhằm trì tính ổn định lưới, độ tin cậy an ninh hệ thống điện Thường yêu cầu FRT mô tả qua đường cong cho QĐĐN, với dạng Hình [6]: với điểm làm việc nằm đường liền nét, NMĐMT đấu nối với lưới điện, với điểm làm việc nằm đường liền nét, NMĐMT phải cắt khỏi lưới điện Tuy vậy, quốc gia QĐĐN lại thêm ràng buộc khác cho đường cong FRT, cho việc đấu nối cắt khỏi lưới điện nhà máy Bốn tham số qui định yêu cầu FRT: điện áp nhỏ thời gian diễn cố (Vmin), thời gian diễn cố, thời gian phục hồi điện áp điện áp trạng thái ổn định (Vss) (Hình 8) Các yêu cầu FRT áp dụng cho NMĐNLG NMĐMT Đối với NMĐNLG, thông số FRT theo số QĐĐN đựợc cho Bảng 9, Hình thể giới hạn FRT NMĐMT theo QĐĐN quốc gia (Đức, Ý, Tây Ban Nha, Hoa Kì, Úc, Đan Mạch, Nhật Bản), Hình 10 cho QĐĐN Đức (hiện qui định có tính nghiêm ngặt nhất) Theo Hình 10, NMĐMT khơng cắt khỏi lưới điểm làm việc nằm đường biên 1, nghĩa nhà máy không cắt điện áp giảm xuống mức 0% điện áp danh định khoảng thời gian 150 ms sau thời điểm xảy cố (fault occurrence), tức 7.5 chu kỳ 50Hz Thời gian phục hồi điện áp không vượt 1500 ms (75 chu kỳ hệ thống 50Hz) với mức điện áp tối thiểu cho phép quay trạng thái ổn định 90% điện áp định mức Bên đường biên (liền nét, màu xanh biển) khơng có yêu cầu trì đấu nối với lưới điện Trong khu vực nằm đường đường 1, có tùy chọn sau tùy theo thỏa thuận với trung tâm điều độ hệ thống điện: tiếp tục phát điện có cố ngắn mạch, thực cắt mạch thời gian ngắn, tối đa giây, đường thay đổi, tùy vào quan điểm đấu nối Dưới đường biên chấp nhận cắt mạch NMĐMT thời gian ngắn hay kéo dài C Yêu cầu tích hợp SCADA QĐĐN yêu cầu đảm bảo thông tin liên lạc NMĐMT cơng ti quản lí lưới điện truyền tải nhằm bảo đảm độ tin cậy hệ thống Các liệu hệ thống SCADA chia sẻ với mục đích giám sát theo thời gian thực hoạt động điều khiển (đóng, cắt, điều phối cơng suất phát,…), đánh giá trạng thái nhằm xác định độ ổn định thời gian thực, sơ đồ ứng cứu cố, truyền thơng, vấn đề an tồn (đóng/cắt thiết bị) Hệ thống SCADA nội NMĐMT bao gồm thu thập liệu, RTU, truyền thông có khả đo lường thu thập liệu nhiệt độ pin, xạ mặt trời, điện áp dòng điện chiều, điện áp dòng điện xoay chiều biến tần, trạng thái rơle,… Bộ thu thập liệu bao gồm biến dòng (DCT ACT), biến điện áp phận truyền thơng RS485 hay Ethernet Hình 12 [10] Hình 11 cho thấy đường cong yêu cầu FRT theo QĐĐN NERC PRC-024-1 Hình Dạng tổng quát đường cong lướt qua cố (FRT) Hình So sánh đường cong FRT theo QĐĐN khác Bảng Các yêu cầu FRT NMĐNLG tùy theo QĐĐN quốc gia Thời gian Thời gian cố QĐĐN cố (ms) (chu kì, 50 Hz) Điện áp Thời nhỏ gian (% điện phục áp danh định hồi điện Vnom) áp (sec) Đức 150 7.5 1.5 Đan Mạch Tây Ban Nha 100 25 10 500 25 20 Hình 10 Các thơng số theo yêu cầu FRT theo QĐĐN Đức D Quy định kỹ thuật đấu nối nguồn phân tán vào hệ thống điện Việt Nam Hiện nay, Việt Nam chưa ban hành Quy trình hướng dẫn chi tiết yêu cầu kỹ thuật cho việc đấu nối nhà máy điện sử dụng nguồn lượng mặt trời nói riêng, nhà máy điện sử dụng nguồn lượng tái tạo nói chung Các tiêu kỹ thuật cho việc đấu nối điện mặt trời xác định theo Thông tư số 39/2015/ TT-BCT ban hành ngày 18/11/2015 Quy định hệ thống điện phân phối, Thông tư số 25/2016/TT-BCT ban hành ngày 30/11/2016 Quy định hệ thống điện truyền tải Sau trích dẫn Mục yêu cầu kỹ thuật nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời, Điều 42 Thông tư 39/2015/TT-BCT [2] BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 Mục YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ, NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI Điều 42 Yêu cầu kỹ thuật nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có khả trì vận hành phát cơng suất tác dụng dải tần số từ 49 Hz đến 51 Hz theo chế độ sau: a) Chế độ phát tự do: Vận hành phát điện cơng suất lớn theo biến đổi nguồn lượng sơ cấp (gió mặt trời); b) Chế độ điều khiển cơng suất phát Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có khả điều chỉnh phát cơng suất tác dụng theo lệnh Cấp điều độ có quyền điều Hình 11 Yêu cầu FRT theo QĐĐN (NERC) PRC-024-1 Hình 12 SCADA NMĐMT BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 khiển phù hợp với biến đổi nguồn lượng sơ cấp thời gian không 30 giây với độ sai số dải ± 1% công suất định mức, cụ thể sau: - Phát công suất theo lệnh điều độ trường hợp nguồn sơ cấp biến thiên lớn giá trị dự báo; - Phát cơng suất lớn trường hợp nguồn sơ cấp biến thiên thấp giá trị dự báo Trong chế độ vận hành bình thường, nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải có khả phát cơng suất tác dụng đảm bảo không bị ảnh hưởng điện áp điểm đấu nối thay đổi dải cho phép quy định Điều Thông tư Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời thời điểm nối lưới phải có khả trì vận hành phát điện thời gian tối thiểu tương ứng với dải tần số vận hành theo quy định Bảng 10 Khi tần số hệ thống điện lớn 51 Hz, nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải giảm công suất tác dụng với tốc độ không nhỏ 1% công suất định mức giây Mức giảm công suất tương ứng với tần số xác định theo công thức sau, đó: Bảng 10 Thời gian tối thiểu trì vận hành phát điện nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời tương ứng với dải tần số hệ thống điện Dải tần số hệ thống điện Từ 47.5 HZ đến 48,0 Hz Thời gian trì tối thiểu 10 phút Trên 48 Hz đến 49 Hz 30 phút Từ 49 Hz đến 51 Hz Phát liên tục Trên 51 Hz đến 51.5 Hz 30 phút Trên 51.5 Hz đến 52 Hz 01 phút - ΔP: Mức giảm công suất phát tác dụng (MW); - Pm: Công suất tác dụng tương ứng với thời điểm trước thực giảm công suất (MW); - fn: Tần số hệ thống điện trước thực giảm cơng suất (Hz) Nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải có khả điều chỉnh công suất phản kháng điện áp sau: a) Trường hợp nhà máy điện phát công suất tác dụng lớn 20 % công suất tác dụng định mức điện áp dải vận hành bình thường, nhà máy điện phải có khả điều chỉnh liên tục công suất phản kháng dải hệ số công suất 0.95 (ứng với chế độ phát công suất phản kháng) đến 0.95 (ứng với chế độ nhận công suất phản kháng) điểm đấu nối (PCC) ứng với công suất định mức; b) Trường hợp nhà máy điện phát công suất tác dụng nhỏ 20 % cơng suất định mức, nhà máy điện giảm khả nhận phát công suất phản kháng phù hợp với đặc tính tổ máy phát điện; c) Trường hợp điện áp điểm đấu nối dải ± 10 % điện áp định mức, nhà máy điện phải có khả điều chỉnh điện áp điểm đấu nối với độ sai lệch không ± 0.5 % điện áp định mức (so với giá trị đặt điện áp) toàn dải làm việc cho phép tổ máy phát điện hoàn thành thời gian không 02 phút; d) Trường hợp điện áp điểm đấu nối biến thiên dải ±10 % điện áp định mức, nhà máy điện phải có khả điều chỉnh công suất phản kháng mức tối thiểu % so với công suất phản kháng định mức tương ứng với % điện áp biến thiên điểm đấu nối Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời thời điểm nối lưới phải có khả trì vận hành phát điện tương ứng với dải điện áp điểm đấu nối thời gian sau: a) Điện áp 0.3 pu, thời gian trì tối thiểu 0.15 giây; b) Điện áp từ 0.3 pu đến 0.9 pu, thời gian trì tối thiểu tính theo cơng thức sau: Tmin = 4U – 0.6, đó: - Tmin (giây): Thời gian trì phát điện tối thiểu; - U (pu): Điện áp thực tế điểm đấu nối tính theo đơn vị pu c) Điện áp từ 0.9 pu đến 1.1 pu, nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải trì vận hành phát điện liên tục; d) Điện áp từ 1.1 pu đến 1.15 pu, nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải trì vận hành phát điện thời gian giây; e) Điện áp từ 1.15 pu đến 1.2 pu, nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải trì vận hành phát điện thời gian 0.5 giây Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải đảm bảo không gây thành phần thứ tự nghịch điện áp pha điểm đấu nối % điện áp danh định Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có khả chịu thành phần thứ tự nghịch điện áp pha điểm đấu nối tới % điện áp danh định cấp điện áp từ 220 kV trở lên Tổng mức biến dạng sóng hài nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời gây điểm đấu nối không vượt giá trị % Mức nhấp nháy điện áp nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời gây điểm đấu nối không vượt giá trị quy định Điều Thông tư Bảng 11 Mức nhấp nháy điện áp lưới truyền tải Cấp điện áp Plt95% Pst95% 220, 500 kV 0,6 0,8 Trong đó: Plt95% ngưỡng giá trị Plt cho khoảng 95 % thời gian đo (ít 01 tuần) 95 % số vị trí đo Plt khơng vượt q giá trị này; Pst95% ngưỡng giá trị Pst cho khoảng 95 % thời gian đo (ít tuần) 95 % số vị trí đo Pst không vượt giá trị III ĐÁNH GIÁ VỀ NHỮNG QUY ĐỊNH KĨ THUẬT ĐỐI VỚI NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN Về bản, quy định kĩ thuật nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện phân phối Việt Nam thể thông tư 39/2015/TT-BCT đáp ứng yêu cầu cần thiết đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới phân phối trung áp Đánh giá yêu cầu kĩ thuật đấu nối nguồn điện phân tán vào hệ thống điện Việt Nam số quốc gia giới trình bày sau [3]: Tiêu chuẩn tần số Thông tư 39/2015/TT-BCT quy định dải tần số làm việc bình thường nguồn điện phân tán rộng so với tiêu chuẩn Hoa Kì lại hẹp so với tiêu chuẩn số quốc gia Tây Bắc Âu BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 Tiêu chuẩn điện áp Thông tư 39/2015/TT-BCT quy định dải điện áp làm việc nguồn điện phân tán điểm đấu nối nhà máy điện với lưới điện +10% -5% Trong Hoa Kì, Anh quốc gia Bắc Âu quy định dải làm việc bình thường +5% -10% Như quy định dải điện áp làm việc nhà máy điện lưới phân phối không gây khó khăn cho vận hành nguồn điện phân tán đấu nối vào lưới điện trung áp (giới hạn cao) mà cịn ảnh hưởng đến chất lượng điện cung cấp cho khách hàng lưới trung áp ( giới hạn cao) Yêu cầu hệ thống bảo vệ Mặc dù yêu cầu hệ thống bảo vệ quốc gia khơng có thống quốc gia yêu cầu nguồn điện phân tán phải trang bị số loại bảo vệ với thông số cụ thể Trong thơng tư 39/2015/TT-BCT chưa đề cập đến u cầu Thông tư 39/2015/TT-BCT đưa việc trang bị hệ thống bảo vệ nguồn điện phân tán thỏa thuận đơn vị phân phối điện khách hàng Tiêu chuẩn chất lượng điện Các tiêu chuẩn chất lượng điện trình bày thơng tư 39/2015/TT-BCT bám sát với tiêu chuẩn quốc tế mà nhiều quốc gia áp dụng phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam IV KẾT LUẬN Hiện QĐĐN cho NMĐMT số quốc gia qui định yêu cầu chi tiết mặt kĩ thuật nhà máy điện từ nguồn lượng tái tạo đấu nối vào lưới điện trung hay hạ áp Các qui định phản ánh mức xâm nhập ngày tăng nguồn phát lượng tái tạo vào hệ thống điện Nhìn chung, QĐĐN tập trung vào vấn đề: điều khiển tần số/ công suất tác dụng, điện áp/ công suất phản kháng, chất lượng điện (họa tần, mức nhấp nháy điện áp), đặc biệt yêu cầu lướt qua cố FRT Các QĐĐN trình bày thông tư 39/2015/TT-BCT tương đối bám sát với tiêu chuẩn quốc tế mà nhiều quốc gia áp dụng phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam, bản, quy định kĩ thuật nguồn điện phân tán đấu nối vào 10 BẢN TIN HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 lưới điện phân phối Việt Nam thể thơng tư đáp ứng yêu cầu cần thiết đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới phân phối trung áp TÀI LỆU THAM KHẢO [1] Overview of Grid Code and Operational Requirements of Grid-Connected Solar PV Power Plants; H Khairy1, M EL-Shimy, G Hashem; Industry Academia Collaboration Conference (IAC), 2015, Energy and Sustainable Development Track, Apr 6-8, Cairo- Egypt, http://www.iacconf.com/ [2] Thông tư 39/2015/TT-BCT Bộ Công Thương [3] Đề Tài “Đánh Giá Ảnh Hưởng Nhà Máy Điện Mặt Trời Đầm An Khê Đến Lưới Điện Khu Vực Quảng Ngãi”; Trương Ngọc Trọng; tháng 04.2018, Đại Học Đà Nẵng [4] Utility-Scale Photovoltaic Procedures and Interconnection Requirements, A Ellis, et al., Sandia Report SANDIA 2012- 2090, February 2012 [5] IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic (PV) Systems- IEEE Std 929-2000 , [6] IEC 61727 Photovoltaic (PV) SystemsCharacteristics of the Utility Interface, International Electrotechnical Commission, 2004 [7] New German Grid Codes for Connecting PV Systems to the Medium Voltage Power Grid; E Troester; 2nd International Workshop on Concentrating Photovoltaic Power Plants: Optical Design, Production, Grid Connection, 2009 [8] Draft on Generator Frequency and Voltage Protective Relay Settings (2013), Std N.E.R.C PRC-024-1/Draft [9] IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems, IEEE Std 519-1992, pp.1- 112, 1993 [10] IEEE Guide for Monitoring, Information Exchange, and Control of Distributed Resources Interconnected with Electric Power Systems, IEEE Std 1547.3-2007, pp.1-158, 2007  ... HỘI ĐIỆN LỰC MIỀN NAM - THÁNG / 2019 Mục YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ, NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI Điều 42 Yêu cầu kỹ thuật nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời Nhà máy điện gió, nhà máy. .. gian 0.5 giây Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải đảm bảo không gây thành phần thứ tự nghịch điện áp pha điểm đấu nối % điện áp danh định Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có... 1.15 pu, nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải trì vận hành phát điện thời gian giây; e) Điện áp từ 1.15 pu đến 1.2 pu, nhà máy điện gió nhà máy điện mặt trời phải trì vận hành phát điện thời