(Luận văn thạc sĩ) tính toán phân bổ công suất cho các tổ máy phát điện để thực hiện điều chỉnh tần số hệ thống điện việt nam qua hệ thống SCADA EMS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN QUỐC VIỆT TÍNH TỐN PHÂN BỔ CƠNG SUẤT CHO CÁC TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỂ THỰC HIỆN ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM QUA HỆ THỐNG SCADA/EMS C C R L T DU Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS LÊ KIM HÙNG Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Quốc Việt C C DU R L T MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa của đề tài Các mục tiêu đề tài Các nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn C C CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM VÀ VẤN ĐỀ TẦN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN R L T VIỆT NAM 1.1 CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN, LƯỚI ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI ĐIỆN HỆ THỐNG DU ĐIỆN VIỆT NAM 1.1.1 Nguồn điện HTĐ Việt Nam 1.1.2 Lưới điện HTĐ Việt Nam 1.1.3 Phụ tải HTĐ Việt Nam 1.1.4 Thuận lợi khó khăn cơng tác vận hành HTĐ Việt Nam 1.2 TẦN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ VẤN ĐỀ ĐẶT RA 11 1.2.1 Mức độ thay đổi tần số hệ thống điện Việt Nam 11 1.2.2 Khó khăn điều chỉnh tần số HTĐ Việt Nam 14 1.3 KẾT LUẬN 16 CHƯƠNG HỆ THỐNG SCADA/EMS Ở TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA .17 2.1 HỆ THỐNG SCADA 17 2.2 HỆ THỐNG EMS 19 2.2.1 Các ứng dụng lưới điện 19 2.2.2 Các ứng dụng nguồn điện 22 2.3 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG OPENAGC 23 2.3.1 Các chế độ hoạt động hệ thống AGC Trung tâm điều độ HTĐ Quốc Gia .25 2.3.2 Các khai báo chế độ vận hành tổ máy AGC 26 2.3.3 Nguyên tắc vận hành hệ thống AGC cho HTĐ Quốc gia .27 2.4 KẾT LUẬN 28 CHƯƠNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ QUA ỨNG DỤNG OPENAGC 29 3.1 QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .29 3.1.1 Điều chỉnh tần số sơ cấp 30 C C 3.1.2 Điều chỉnh tần số thứ cấp 41 R L T 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN GIÁ TRỊ HỆ SỐ HÃM VÀ ĐỘ LỆCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG .45 DU 3.2.1 Hệ số hãm hệ thống điện 45 3.2.2 Độ lệch điều khiển hệ thống (ACE) .49 3.3 QUY TRÌNH THỰC HIỆN ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ QUA ỨNG DỤNG OPENAGC 50 3.3.1 Phương pháp tính tốn phân bổ cơng suất tổ máy OpenAGC50 3.3.2 Quy trình thực điều chỉnh tần số ứng dụng OpenAGC .53 3.4 THỰC HIỆN ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ HTĐ QUỐC GIA BẰNG OPENAGC 56 3.4.1 Tính tốn lượng điều chỉnh cơng suất tổ máy tham gia OpenAGC để điều chỉnh tần số HTĐ Quốc gia 57 3.4.2 Thử nghiệm NMTĐ Sơn La điều tần HTĐ Quốc gia OpenAGC 60 3.4.3 Thử nghiệm NMTĐ Sơn La, Bản Chát điều tần HTĐ Quốc gia OpenAGC 62 3.4.4 Thử nghiệm nhiều NMTĐ điều tần HTĐ Quốc gia OpenAGC 64 3.4.5 Đánh giá tình hình vận hành nhà máy OpenAGC 65 3.5 KẾT LUẬN 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) C C DU R L T TĨM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TỐN PHÂN BỔ CÔNG SUẤT CHO CÁC TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỂ THỰC HIỆN ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM QUA HỆ THỐNG SCADA/EMS Học viên: Nguyễn Quốc Việt Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số: Khóa: 36 Trường: Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt – Hệ thống điện Việt Nam ngày phát triển nhanh chóng nguồn lưới điện Các nhà máy điện gió, mặt trời ngày chiếm tỷ trọng cao cấu nguồn, thay đổi cơng suất phát nhà máy diễn tích tắc, làm cho tần số thay đổi nhanh chóng Do đó, cần phải có biện pháp điều chỉnh tức thời để đưa tần số giá trị cho phép, khơng dễ dẫn đến việc ổn định hệ thống Trong phạm vi luận văn, tác giả sử dụng ứng dụng OpenAGC – ứng dụng hệ thống SCADA/EMS Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia để thực theo dõi, tính tốn lệnh điều khiển thay đổi công suất tổ máy hệ thống điện Việt Nam để đưa tần số hệ thống giá trị cho phép có thay đổi đột ngột phụ tải nguồn điện, đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn kinh tế C C DU R L T Từ khóa – Hệ thống điện, Điều khiển tần số, OpenAGC, Điều độ viên, Tự động thay đổi công suất CALCULATION OF DISTRIBUTION OF CAPACITY FOR GENERATOR SETS FOR IMPROVING VIETNAM ELECTRICITY SYSTEM FREQUENCY THROUGH SCADA/EMS SYSTEM Abstract – Vietnam's power system is growing rapidly in terms of power and grid Wind and solar power plants are increasingly taking up a high proportion in the source structure, the change of generation capacity of these plants can happen in a snap, making the frequency change rapidly Therefore, it is necessary to take immediate corrective measures to bring the frequency to the permissible value, otherwise it could easily lead to system instability Within the scope of the thesis, the author uses the OpenAGC application - one of the applications of the SCADA/EMS system in the National Load Dispatch Center to perform monitoring, calculation and order to control the change of capacity of generating sets in Vietnam's electricity system to bring the system frequency to the permitted value when there is a sudden change in load and power source, ensuring safe operation of the electricity system safe and economical Key words – Power System, Frequency control, OpenAGC, Operator, Automatically change capacity DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: ACE Độ lệch điều khiển hệ thống B Hệ số hãm hệ thống F81 Bảo vệ tần số FDI Độ lệch tần số Các chữ viết tắt: AGC (viết tắt theo tiếng Anh: Automatic Generation Control) hệ thống thiết bị tự động điều chỉnh tăng giảm công suất tác dụng tổ máy phát điện nhằm trì tần số hệ thống điện ổn định phạm vi cho phép theo nguyên tắc vận hành kinh tế tổ máy phát điện BCT Bộ Công Thương CF (viết tắt theo tiếng Anh: Constant Frequency) chế độ điều chỉnh ACE nhằm điều chỉnh tần số hệ thống điện nằm giới hạn cho phép CNI (viết tắt theo tiếng Anh: Constant Net Interchange) chế độ điều chỉnh ACE nhằm điều chỉnh công suất tác dụng truyền tải đường dây 500kV liên kết hệ thống điện miền nằm giới hạn cho phép EMS (viết tắt theo tiếng Anh: Energy Management System) hệ thống phần mềm tự động quản lý lượng để vận hành tối ưu hệ thống điện HTĐ Hệ thống điện MBA Máy biến áp NMĐ Nhà máy điện SCADA (viết tắt theo tiếng Anh: Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống thu thập số liệu để phục vụ việc giám sát, điều khiển vận hành hệ thống điện TBA Trạm biến áp TLB (viết tắt theo tiếng Anh: Tieline Bias) chế độ điều chỉnh ACE kết hợp điều chỉnh tần số hệ thống điện điều chỉnh công suất tác dụng truyền tải đường dây 500kV liên kết hệ thống điện miền nằm giới hạn cho phép C C R L T DU DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Cơ cấu nguồn điện HTĐ Việt Nam 1.2 Sản lượng năm 2018 theo loại hình nguồn điện 1.3 Sản lượng công suất phụ tải HTĐ Việt Nam năm 2018 1.4 Thống kê hệ số K1 = Ptb/Pmax năm 2018 1.5 Thống kê hệ số K2 = Pmin/Pmax năm 2018 1.6 Thống kê số FDI năm 2017-2018 12 1.7 Dự phòng khả điều tần hệ thống điện 13 3.1 Tính tốn hệ số B NMTĐ Hịa Bình f50Hz 48 3.3 Thông số nhà máy tham gia điều tần 58 3.4 Giá trị công suất tổ máy sau trình điều chỉnh 60 3.5 Thông số tổ máy NMTĐ Sơn La 60 3.6 Thông số tổ máy NMTĐ Sơn La, Bản Chát 63 3.7 Thông số nhà máy tham gia điều tần 64 C C R L T DU DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 17 2.3 Cấu trúc hệ thống SCADA Các thành phần hệ thống SCADA trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia Giao diện OpenNet hệ thống SCADA/EMS 2.4 Giao diện OpenSOM hệ thống SCADA/EMS 22 2.5 Sơ đồ hệ thống AGC cho HTĐ Việt Nam 24 2.6 Giao diện OpenAGC hệ thống SCADA/EMS 25 3.1 30 3.4 Máy phát cấp cho tải độc lập Sơ đồ khối hàm truyền mô tả mối quan hệ moment, độ lệch công suất tốc độ Sơ đồ khối hàm truyền mô tả đáp ứng phụ tải độ lệch tần số Sơ đồ điều tốc có tốc độ cố định 3.5 Đặc tính điều chỉnh điều tốc có tốc độ cố định 33 3.6 Sơ đồ điều tốc tuabin có đặc tính điều chỉnh dốc 33 3.7 Đặc tính điều chỉnh điều tốc điều chỉnh với độ dốc 34 3.8 Phân bổ công suất máy phát làm việc song song 35 3.9 Tác động việc thay đổi đặc tính điều chỉnh 36 3.10 Sơ đồ khối hàm truyền quan hệ thay đổi tải với tần số 36 3.11 Đáp ứng tần số tổng hợp hệ thống 38 3.12 38 3.14 Tác động thay đổi tải hệ thống điện Sơ đồ khối logic điều khiển tần số cho tổ máy tham gia AGC Thay đổi phụ tải khu vực 3.15 Thay đổi tần số cố tổ máy phát 46 3.16 Vùng điều chỉnh xác định theo giá trị ACE 54 3.17 Sơ đồ quy trình thực điều chỉnh tần số OpenAGC 56 3.18 Tần số HTĐ Việt Nam ngày thử nghiệm thứ 61 2.1 2.2 3.2 3.3 3.13 C C R L T DU 19 21 31 32 33 42 43 3.19 3.20 3.21 Tần số HTĐ Việt Nam ngày thử nghiệm thứ hai Tần số HTĐ Việt Nam ngày thử nghiệm Sơn La, Bản Chát điều tần Tần số HTĐ Việt Nam ngày thử nghiệm nhiều nhà máy tham gia điều tần C C DU R L T 62 63 65 73 Tổ máy cố Thời điểm cố Tần số sau cố (Hz) 49.65 Pgen (MW) Giờ Ngày Tháng Năm S2 Duyên Hải 300 23:59 3 2017 Frequency Bias (MW/0.1 Hz) 85.71 S2 Vĩnh Tân 500 0:53 2017 73.53 49.32 S2 Mông Dương 600 17:54 17 2017 86.96 49.31 S1 Duyên Hải 400 17:15 23 2017 78.43 49.49 H2 Lai Châu 350 22:30 26 2017 59.32 49.41 S2 Vĩnh Tân 610 16:01 2017 101.67 49.4 S2 Hải Phòng 275 18:55 13 2017 70.51 49.61 S2 Duyên Hải 600 7:31 15 2017 88.24 49.32 S2 Vĩnh Tân 460 16:47 27 2017 86.79 49.47 S2 Hải Phòng 230 23:05 31 2017 104.55 49.78 S1 Mông Dương 368 6:25 2017 126.90 49.71 S2 Duyên Hải 430 1:43 2017 110.26 49.61 S1 Duyên Hải 400 16:57 11 2017 78.43 49.49 4H Sơn La 1400 7:36 2017 140.00 49 Tên F81 Bắc Nam C C 212 R L T DU Trung 74.6 540.9 74 Phụ lục 3: Danh sách nhà máy kết nối AGC thành công STT Đơn vị phát điện Nhà máy Tham gia TTĐ C C R L T Công suất (MW) Tốc độ tăng/giảm tải cho tổ máy (MW/phút) Sơn La Bản Chát Tổng công suất kết nối AGC: 18 800 MW Công ty thủy điện Sơn La Chưa tham gia x 400 Công ty thủy điện Huội Quảng–Bản Chát Chưa tham gia x 110 A Vương Sông Ba Hạ Buôn Kuốp Bản Vẽ Công ty cổ phần thủy điện A Vương Công ty cổ phần thủy điện Sông Ba Hạ Công ty thủy điện Buôn Kuốp Cơng ty thủy điện Bản Vẽ Có Có Có Có x 95 x 110 x 140 x 160 24.6 20.1 17.4 3.9 Srepok Công ty thủy điện Bn Kuốp Có x 110 7.3 Mông Dương Vĩnh Tân Công ty nhiệt điện Mông Dương Công ty nhiệt điện Vĩnh Tân Có Chưa tham gia x 560 x 622.5 0.5 2.8 10 Ơ Mơn Cơng ty nhiệt điện Cần Thơ Chưa tham gia x 330 6.8 11 Mông Dương BOT AES-Mong Duong Chưa tham gia x 560 3.1 12 Hủa Na PVN Có x 90 8.5 13 Phú Mỹ 21 Công ty nhiệt điện Phú Mỹ Có x 150 12.3 (CS tổng) 14 Phú Mỹ 21MR Cơng ty nhiệt điện Phú Mỹ Có x 150 12.3 (CS tổng) 15 Đồng Nai Công ty thủy điện Đồng Nai Có x 90 28.7 16 Vĩnh Sơn Công ty CP thủy điện Vĩnh Sơn – Sơng Hinh Có x 33 15.7 17 Đa Nhim Cơng ty CP thủy điện DHD Có x 40 11.2 DU 55.1 15.1 75 STT Nhà máy Đơn vị phát điện Tham gia TTĐ Công suất (MW) Tốc độ tăng/giảm tải cho tổ máy (MW/phút) Chưa tham gia x 400 50.3 Chưa tham gia x 114 15.3 Có x 150 41.2 Có x 170 26.0 Có x 78 9.3 Chưa tham gia x 26 2.1 Chưa tham gia x 75 10.5 18 Lai Châu Công ty thủy điện Sơn La 19 Tuyên Quang Công ty thủy điện Tuyên Quang 20 Đại Ninh Công ty thủy điện Đại Ninh 21 Đồng Nai Công ty thủy điện Đồng Nai 22 Sông Bung Công ty thủy điện Sông Bung 23 Nho Quế Công ty CP ĐT&PT Điện Nho Quế 24 Đồng Nai Công ty TĐ Đồng Nai Vinacomin 25 Duyên Hải Công ty nhiệt điện Duyên Hải Chưa tham gia x 600 3.1 26 Nậm Na Tập đoàn Hưng Hải Chưa tham gia x 28 10.5 27 Phú Mỹ Công ty nhiệt điện Phú Mỹ Có 1092 8.3 (CS tổng) 28 Đăk R’tih Cơng ty CP thủy điện Đăk R’tih Có x 41 8.7 29 Đăk R’tih Công ty CP thủy điện Đăk R’tih Có x 31 5.3 30 Nghi Sơn Công ty nhiệt điện Nghi Sơn Chưa tham gia x 300 1.5 31 Xekaman Công ty TNHH điện Xekaman Chưa tham gia x 145 9.2 32 Huội Quảng Công ty thủy điện Huội Quảng–Bản Chát Chưa tham gia x 260 9.7 33 Duyên Hải Công ty nhiệt điện Duyên Hải Có x 622 3.8 34 Đồng Nai Tập đoàn Trung Nam Chưa tham gia x 33 2.6 35 Phú Mỹ Công ty nhiệt điện Phú Mỹ Có x 150 13.5 C C R L T DU 76 STT Nhà máy Đơn vị phát điện Tham gia TTĐ Công suất (MW) Tốc độ tăng/giảm tải cho tổ máy (MW/phút) Chưa tham gia x 50 9.7 Có x 80 3.8 Chưa tham gia x 15 2.5 Có x 27 7.8 Có x 40 10.9 Có x 95 3.1 Chưa tham gia x 130 6.8 36 Pleikrong Công ty thủy điện Ialy 37 An Khê Công ty thủy điện An khê - Kanak 38 Bá Thước Công ty CP thủy điện Hồng Anh Thanh Hóa 39 Hương Điền 40 Srepok 41 Sông Tranh Công ty CP đầu tư HD Chi nhánh Công ty CP đầu tư phát triển điện Đại Hải, nhà máy thủy điện Srepok Công ty thủy điện Sông Tranh 42 Sê san Công ty thủy điện Ialy 43 Buôn Tua Srah Cơng ty thủy điện Bn Kuốp Có x 43 6.6 44 Krong H’nang Công ty CP thủy điện Sơng Ba Có x 32 5.7 45 Sơng Bung Nhà máy thủy điện Sơng Bung Có x 28 45 DU C C R L T U D L T C C R C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T ... PHÂN BỔ CƠNG SUẤT CHO CÁC TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỂ THỰC HIỆN ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM QUA HỆ THỐNG SCADA/ EMS Học viên: Nguyễn Quốc Việt Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Mã số: Khóa: 36... dụng hệ thống SCADA/ EMS Trung tâm điều độ hệ thống điện Quốc gia để thực theo dõi, tính tốn lệnh điều khiển thay đổi công suất tổ máy hệ thống điện Việt Nam để đưa tần số hệ thống giá trị cho. .. TẦN SỐ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1 CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN, LƯỚI ĐIỆN VÀ PHỤ TẢI ĐIỆN HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Hệ thống điện Quốc gia Việt Nam hình thành sở liên kết hệ thống điện miền Bắc – Trung – Nam