Việt Nam đã và đang huy động những nguồn lực trong nước và quốc tế nhằm hỗ trợ cho phát triển điện lực, đảm bảo cung cấp đủ điện với chất lượng ngày càng cao, giá điện hợp lí cho phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Trong đó tập trung tối ưu hóa việc sử dụng hệu quả các nguồn tài nguyên năng lượng cũng như thúc đẩy việc sử dụng năng lượng sạch, năng lượng tái tạo.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành:Kỹ thuật điện-điện tử TÍNH TỐN ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ TẦN SỐ HTĐ VN Ở CHẾ ĐỘ T1-13 LỜI MỞ ĐẦU Trường Đại học Thủy Lợi trường lớn nước với sơ vật chất đầy đủ khang trang Hàng năm đào tạo hàng nghìn kỹ sư, cử nhân có chất lượng cao Khoa Năng Lượng trường phát triển, với đội ngũ cán bộ, giảng viên giỏi nỗ lực cố gắng để đào tạo lớp sinh viên có chất lượng tốt nhất, có kiến thức vững vàng trước trường Trong phần đồ án tốt nghiệp có vai trị quan trọng, giúp chúng em củng cố lại kiến thức chuyên ngành trải nghiệm với thực tế Là sinh viên khoa Năng Lượng chúng em thầy cô môn tạo điều kiện tham quan, thực tập nhà máy thủy điện Hịa Bình, học tập thực hành phòng chức trường Đây hội tốt để chúng em học hỏi, tiếp thu thêm kiến thức dễ dàng hơn, qua giúp ích nhiều việc hồn thành đồ án tốt nghiệp chúng em Đề tài đồ án tôt nghiệp em là: Tính tốn điều khiển cơng suất tác dụng tần số HTĐ VN chế độ T1-13 Đồ án tốt nghiệp em gồm chương: Chương 1: Đánh giá tổng quan hệ thống điện Việt Nam Chương 2: Điều chỉnh tự động công suất phát Chương 3: Tính tốn hoạt động AGC HTĐ Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy cô khoa Năng Lượng Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo trực tiếp thầy giáo PGS.TS Lê Công Thành hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Vì điều kiện thời gian, kiến thức cần phải học hỏi, trau dồi thêm nên đồ án cịn hạn chế thiếu sót Em kính mong thầy cô cho em nhận xét đánh giá, đóng góp ý kiến từ bạn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Em xin chân thành cảm ơn! Trang Ngành:Kỹ thuật điện-điện tử Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC2 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1 Đặc điểm 1.1.1 Nhu cầu lượng 1.1.2 Nguồn lưới điện 1.1.3 Phụ tải điện 1.2 Hiện trạng 1.2.1 Cân đối Nguồn - Tải 1.2.2 Lưới điện 1.2.3 Tình hình thực quy hoạch điện lực 1.3 Quy hoạch phát triển 1.3.1 Nguồn điện : 1.3.2 Lưới điện 1.4 Nhận xét CHƯƠNG 2: ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CƠNG SUẤT PHÁT 2.1 Quy mơ nhà máy điện 2.1.1 Mơ hình thành phần tham gia AGC 2.1.2 Chế độ phát điện (độc lập, nối hệ thống) 2.2 Quy mô HTĐ 2.2.1 AGC đơn vùng 2.2.2 AGC liên vùng 2.3 Quy trình vận hành HTĐ quốc gia 2.3.1 Phân cấp, công việc 2.3.2 Nhiệm vụ phận 2.4 Nhận xét CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN HOẠT ĐỘNG AGC HTĐ 3.1 Xây dựng mơ hình Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử 3.1.1 Tính tốn thơng số mơ hình I TH1: Thay đổi tải xét điều tốc Tính tốn giá trị độ điều chỉnh Tính tốn giá trị độ nhậy tần số - tải Tính tốn sai lệch tần số vùng tồn hệ thống Tính tốn cơng suất phát, công suất tải vùng công suất liên kết II TH2: Thay đổi tải xét thêm điều tần Tính tốn giá trị độ điều chỉnh Tính tốn giá trị độ nhậy tần số - tải Tính tốn sai lệch tần số vùng tồn hệ thống Tính tốn cơng suất phát, công suất tải vùng công suất liên kết III TH3: Thay đổi nguồn thủy điện điều tốc Tính tốn giá trị độ điều chỉnh Tính tốn giá trị độ nhậy tần số - tải Tính tốn sai lệch tần số vùng tồn hệ thống Tính tốn cơng suất phát, công suất tải vùng công suất liên kết IV TH4: Thay đổi nguồn thủy điện điều tần Tính tốn giá trị độ điều chỉnh Tính toán giá trị độ nhậy tần số - tải Tính tốn sai lệch tần số vùng tồn hệ thống Tính tốn cơng suất phát, cơng suất tải vùng công suất liên kết V TH5: Thay đổi nguồn nhiệt điện Tính tốn giá trị độ điều chỉnh Tính tốn giá trị độ nhậy tần số - tải Tính tốn sai lệch tần số vùng toàn hệ thống Tính tốn cơng suất phát, cơng suất tải vùng công suất liên kết VI TH6: Mất đường liên kết Mất đường dây liên kết, giữ với cơng suất liên kết định trước Tính toán giá trị độ điều chỉnh Mất đường dây liên kết, đưa P12 = Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử Tính tốn giá trị độ điều chỉnh 3.2 Nhận xét TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 83 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử VIẾT TẮT Hệ thống điện HTĐ Trung tâm điều độ HTĐ quốc gia ĐĐOG Trung tâm điều độ HTĐ miền ĐMĐ Công ty điện lực CTĐL Công ty truyền tải điện CTTTĐ Kỹ sư điều hành KSĐH Điều độ viên ĐĐV Hệ thống điện HTĐ Nhà máy điện NMĐ Trạm biến áp 500KV T500 Trạm biến áp khác , trạm cắt Trạm điện Hệ thống giám sát điều khiển thu thập số liệu SCADA Hệ thống quản lý lượng EMS Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1 Đặc điểm 1.1.1 Nhu cầu lượng Do đất nước giai đoạn phát triển mạnh mẽ mặt kinh tế xã hội trị Chính nhu cầu lượng điện yếu tố quan trọng để định đến việc phát triển đất nước Việt Nam huy động nguồn lực nước quốc tế nhằm hỗ trợ cho phát triển điện lực, đảm bảo cung cấp đủ điện với chất lượng ngày cao, giá điện hợp lí cho phát triển kinh tế - xã hội đất nước Trong tập trung tối ưu hóa việc sử dụng hệu nguồn tài nguyên lượng thúc đẩy việc sử dụng lượng sạch, lượng tái tạo Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức: Nhu cầu lượng Việt Nam phát triển không ngừng, để phát triển hiệu đảm bảo nguồn lượng này, cần cung cấp lượng tin cậy, giá hợp lý, bảo vệ môi trường, sử dụng hiệu tài nguyên Để đảm bảo cung cấp lượng tin cậy tối ưu hóa việc sử dụng hiệu nguồn tài nguyên lượng Việt Nam cần phát huy cao mức độ sử dụng lượng hiệu bao gồm lượng tái tạo, lưới điện thông minh Việc điều chỉnh giá điện hợp lý động lực quan trọng thu hút nhà đầu tư phát triển nguồn điện mới, phục vụ nhu cầu sử dụng lượng ngày cao tương lai Do tốc độ tăng trưởng phụ tải cao nên HTĐ quốc gia thường xuyên phải đối mặt với khả thiếu lượng vào mùa khô thiếu công suất phủ đỉnh vào mùa lũ Trước đòi hỏi thực tế, ngành điện đầu tư, nâng cấp, cải tạo, xây dựng nhiều cơng trình nguồn điện, lưới truyền tải lưới phân phối bên cạnh đa dạng hóa hình thức đầu tư mở rộng thành phần kinh tế tham gia sản xuất điện nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải ngày tăng HTĐ quốc gia Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử Mặc dù nhiều khó khăn tạm thời nguồn lưới điện Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) áp dụng kịp thời biện pháp cần thiết để đảm bảo ổn định cung cấp điện cho phát triển kinh tế cuốc dân nhu cầu sinh hoạt thiết yếu đồng bào nước, đạo Trung tâm Điều độ HTĐ quốc gia tính tốn lập phương thức vận hành an toàn HTĐ khai thác tối ưu nguồn điện, giảm thiểu thời gian cắt điện, đáp ứng nhu cầu cấp điện liên tục dự báo khả thiếu điện để Tập đồn có kế hoạch ứng phó Do yếu tố lịch sử địa lí, hệ thống điện(HTĐ) Việt Nam chia thành HTĐ miền: miền bắc, miền trung, miền nam Miền bắc: bao gồm 28 tỉnh, thành phố phía bắc trải dài từ Quảng Ninh đến Hà Tĩnh, liên kết với HTĐ miền trung qua đường dây 220kV Hà Tĩnh – Đồng Hới Miền trung: bao gồm tỉnh, thành phố trải dài từ Quảng Bình đến Khánh Hịa tỉnh Tây Nguyên HTĐ miền trung liên kết với HTĐ quốc gia qua trạm biến áp 500kV Đà Nẵng Pleiku, liên kết với HTĐ miền bắc qua đường dây Đồng Hới – Hà Tĩnh, với HTĐ miền nam qua đường dây 220kV Nha Trang – Đa Nhim đường dây 110kV Cam Ranh – Ninh Hải, Cam Ranh – Đa Nhim Miền nam: bao gồm 23 tỉnh, thành phố phía Nam từ Ninh Thuận đến Cà Mau HTĐ miền nam liên kết với HTĐ quốc gia qua TBA 500kV Di Linh (1x450 MVA), Tân Định (1x450 MVA), Phú Lâm ( 2x450 MVA), Nhà Bè (2x600 MVA), Phú Mỹ (2x450 MVA), liên kết với HTĐ miền trung qua đường dây 220kV Đa Nhim – Nha Trang đường dây 110kV Ninh Hải – Cam Ranh, Đa Nhim – Cam Ranh Ngoài ra, toàn phụ tải tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái, Phú Thọ phần phụ tải tỉnh Vĩnh Phúc, Cao Bằng, Thái Nguyên, Quảng Ninh thuộc HTĐ miền bắc nhận điện từ Trung Quốc với công suất lớn vào khoảng 570MW nhằm giảm thiểu nguy thiếu điện khu vực miền bắc nói riêng nước nói chung Đường dây 500kV tạo bước phát triển cho ngành điện Việt Nam, từ HTĐ Việt Nam trở thành HTĐ thống tồn quốc Thời kì đầu đường dây 500kV truyền tải lượng công suất lớn từ miền bắc cung cấp cho miền nam Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục, ổn định phục vụ sản xuất nhu cầu sinh hoạt toàn dân Lưới điện 500kV thực trở thành hệ thống liên kết xương sống HTĐ quốc gia, đóng vai trị quan trọng việc phối hợp vận hành nguồn điện toàn hệ thống, giảm thiểu chi phí vận hành, hỗ trợ dự phịng cơng suẩt HTĐ miền, tăng độ tin cậy an toàn cung cấp điện đảm bảo chất lượng điện năng, tạo điều kiện đưa nhà máy điện vào vận hành tiến độ đảm bảo cân cơng suất lượng cho tồn hệ thống Do tốc độ tăng trưởng phụ tải cao nên HTĐ quốc gia thường xuyên phải đối mặt với khả thiếu lượng vào mùa khô thiếu cơng suất phủ đỉnh vào mùa lũ Trước địi hỏi thực tế, ngành điện đầu tư, nâng cấp, cải tạo, xây dựng nhiều cơng trình nguồn điện, lưới truyền tải lưới phân phối bên cạnh đa dạng hóa hình thức đầu tư mở rộng thành phần kinh tế tham gia sản xuất điện nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải ngày tăng HTĐ quốc gia Mặc dù nhiều khó khăn tạm thời nguồn lưới điện Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) áp dụng kịp thời biện pháp cần thiết để đảm bảo ổn định cung cấp điện cho phát triển kinh tế cuốc dân nhu cầu sinh hoạt thiết yếu đồng bào nước, đạo Trung tâm Điều độ HTĐ quốc gia tính tốn lập phương thức vận hành an toàn HTĐ khai thác tối ưu nguồn điện, giảm thiểu thời gian cắt điện, đáp ứng nhu cầu cấp điện liên tục dự báo khả thiếu điện để Tập đồn có kế hoạch ứng phó 1.1.2 Nguồn lưới điện Trong năm 2013, tình hình sản xuất cung ứng điện tồn hệ thống đạt số thành tựu: hệ thống điện vận hành an tồn,liên tục,khơng phải tiết giảm phụ tải, đảm bảo cung cấp điện cho toàn hệ thống, đảm bảo nước phục vụ tưới tiêu phục vụ nông nghiệp, khơng có chủ quan cơng tác điều hành,sản lượng khai thác từ nhà máy thuỷ điện lớn từ trước đến nay,vận hành thành công thị trường phát điện cạnh tranh thức Về thuận lợi: xét tổng thể tình hình thuỷ văn năm 2013 tốt năm 2012, đặc biệt thời kỳ lũ đổ hồ nước miền Trung hồ Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử miền, nhu cầu điện tang khơng cao dự kiến, cịn yếu tồ khác loạt nhà máy đưa vào hoạt động với tổng công suất đưa thêm 3103.5 MW, nhà máy nhiệt điện than miền Bắc hoạt động tốt năm 2012 Về khó khăn: Truyền tải công suất HTĐ 500kV Bắc-Nam theo xu hướng chủ yếu theo chiều từ miền Bắc, Trung vào Nam Trong năm 2013, HTĐ miền Nam nhận điện từ HTĐ 500kV Để đảm bảo cấp điện cho HTĐ miền Nam, đường dây 500kV Pleiku-Di Linh – Tân Định Đăk Nông –Phú Lâm Nho Quan-Hà Tĩnh-Đà Nẵng thường xuyên phải truyền tải công suất cao (Đăk Nông – Phú Lâm 1465MW; Pleiku-Di Linh 1374 MW; Nho Quan – Hà Tĩnh 2219 MW; Hà Tĩnh – Đà Nẵng 1962MW) Trong năm 2013 có biến động phức tạp thời tiết nắng nóng kèo dài, mùa mưa bão thường xảy lũ lụt, đặc biệt bão số 10,11,14,15 gây thiệt hại nặng nề tài sản nhân dân khu vực miền Trung gây thiệt hại lớn cho hệ thống điện khu vực miền Trung,trong có cố đường dây trạm điện tang cao bão Tổng nguồn vào vận hành năm 2013 3103.5 MW nâng tổng công suất đặt nguồn điện 30473 MW tăng 15,1% so với năm 2012 Về lưới điện, nhiều cơng trình đường dây trạm thức đưa vào vận hành góp phần đáng kể việc đảm bảo cung cấp điện, cải thiện chất lượng điện áp, giảm tổn thất,chống tải nâng cao độ ổn định vận hành hệ thống Về HTĐ 500kV đóng 05 máy biến áp với tổng dung lượng 2760 MVA gồm: MBA AT1, AT2 sông Mây (2x600MVA), MBA T4 NMĐ Quảng Ninh (360 MVA), MBA AT1 AT2 Vĩnh Tân(2x600 MVA); thay nâng cấp MBA AT1 AT2 Phú Lâm (2x900 MVA) với dung lượng tổng 1800MVA; đóng 03 đoạn đường dây 500kV với tổng chiều dài 130 km; nâng cấp 09 tụ bù dọc lên 1500-2000A Lưới điện truyền tải 220, 110kV: có hang loạt cơng trình mới, nâng cấp,cải tạo để đáp ứng nhu cầu gia tang phụ tải Đã đưa 43 đường dây vào vận hành, có 18 đường dây 220KV với tổng chiều dài 638 km 25 đường dây 110kV với tổng chiều dài 356km.Đối với MBA 220,110kV Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 71 Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử D3 [MW/Hz]= (3.6.2.23) * Độ cứng: [ MW ] D Hz R (3.6.2.24) - Vùng 1: β (3.6.2.25) - Vùng 2: β (3.6.2.26) - Vùng 3: β (3.6.2.27) Tính tốn sai lệch tần số vùng tồn hệ thống - Vùng có: >0 (3.6.2.28) => Vùng cân nguồn tải: (3.6.2.29) (3.6.2.30) - Vùng có: (3.6.2.31) => Vùng khơng cân nguồn tải nên tính hệ thống lập: (3.6.2.32) Vùng có: (3.6.2.33) => Vùng cân nguồn tải: (3.6.2.34) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 72 Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử => (3.6.2.35) Tính tốn cơng suất phát, công suất tải vùng công suất liên kết * Cơng suất liên kết: Có: =0,=0 =0, = =0, =0 * Vùng 1: - Công suất tải: (3.6.2.36) - Công suất phát: (3.6.2.37) * Vùng 2: - Công suất tải: (3.6.2.38) - Công suất phát: (3.6.2.39) * Vùng 3: - Công suất tải: (3.6.2.40) - Công suất phát: (3.6.2.41) Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 73 Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử Kết luận: + Khi đường dây liên kết vùng hoạt động hệ thống điện độc lập + Ở vùng vùng 3, công suất nguồn đáp ứng cơng suất phụ tải giá trị công suất phát, công suất tải tần số giữ nguyên không thay đổi + Ở vùng 2, công suất nguồn không đáp ứng cơng suất phụ tải cơng suất tải tần số vùng giảm xuống để đảm bảo cân nguồn tải 3.2 Nhận xét - Khi xét với điều tốc: + tất máy phát vùng phản ứng phụ tải sụt giảm, cơng suất phát vùng giảm + tần số chung toàn hệ thống tăng lên + công suất liên kết vùng bị bất tải tăng lên để bù lên hệ thống cịn cơng suất liên kết vùng lại giảm - Khi có điều khiển bổ sung: + Đối với việc vùng tải nguồn lượng công suất nhỏ công suất trữ quay vùng đó, hệ thống tiếp tục hoạt động khoảng thời gian cho phép sau đó, với tần số công suất suất phát, công suất tải công suất liên kết giữ nguyên + Đối với vùng mà nguồn thêm tải lượng công suất lớn công suất dự trữ quay vùng sai lêch cơng suất điều khiển vùng (ACE) khác 0, cơng suất liên kết công suất tải phải thay đổi để đưa ACE ( lúc công suất tải thay đổi dựa độ nhậy tần số - tải D) + Khi bị đường dây liên kết vùng hoạt động mọt hệ thống điện độc lập Nếu công suất phát đáp ứng nhu cầu phụ tải hệ thống hoạt động bình thường với tần số định mức, công suất phát công suất tải, vùng mà công suất phát khơng đáp ứng tải tần số giảm Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 74 Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử + trường hợp đường liên kết mà giữ công suất liên kết tần số tăng vùng có nguồn đáp ứng tải, tần số giảm vùng nguồn không đáp ứng tải Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 75 Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử TỔNG HỢP KẾT QUẢ TÍNH ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HTĐ SV: Trần Lưu Võ Công suất khả phát, MW Công suất tải tần số đm, MW Cân nguồn tải, MW TH1: Chỉ xét điều tốc, Tải 1: -500 M Vùng Vùng Vùng 12430 6319 4148 8581 8658 2271 1887 500 1000 TH2: Xét thêm điều tần, Tải 2: - 300 M Vùng Vùng Vùng 12430 6319 4148 9081 8358 2271 1387 800 1000 243.37 223.99 TH3: Nguồn thủy điện đ.tốc: Vùng 3: -300 M Vùng Vùng Vùng 12430 6319 3848 9081 TH4: Nguồn thủy điện điều tần: Vùng 1: -800 M Vùng Vùng Vùng 11430 6319 4148 TH5: Nguồn nhiệt điện: Vùng 2: -700 M Vùng Vùng Vùng 12430 5619 4148 Giữ PTi đặt Vùng TH 6: Mất liên kết Đưa PTi đặt Vùng Vùng Vùng Vùng 12430 6319 4148 12430 6319 9081 8658 8658 2271 9081 8658 2271 9081 8658 2271 2271 1387 500 2454 4311 500 1000 1387 -200 1000 3349 -2339 60.86 243.37 232.03 60.86 243.37 232.03 60.86 243.37 232.03 60.86 243.37 232.03 60.86 Vùng 4148 9081 8658 2271 3349 -2039 1877 243.37 232.03 60.86 1877 Độ nhậy tần số tải, MW/Hz 229.97 123.04 17.21 Độ điều chỉnh MW 6286.67 2988.4 2594.13 6286 2988.4 2594.1 6286.7 2988.4 2394.1 5486.7 2988.4 2594.1 6286.7 2788.4 2594.1 6286.7 2988.4 2594.1 6286.7 2988.4 2594.1 Độ cứng đặc tính, MW/Hz 6516.64 3111.44 2611.34 6530 3211.8 2654.9 6530.1 3220.4 2454.9 5730 3220.4 2654.9 6530 2940.4 2654.9 6530.1 3220.4 2654.9 6530.1 3220.4 2654.9 Sai lệch tần số, Hz 0.0408 0,0408 0.0408 0 0 0 0 -0.021 -0.021 -0.021 -0.3 -8.456 0.33 -10.03 Công suất phát, MW 10786.5 5769.07 3042.16 11043 5519 3148 11430 5819 3148 5819 3148 11176 5618.9 3202.4 9154 6659.9 2291.1 9081 6319.1 2271 Công suất tải MW 8590.38 8663.02 2271.7 9081 8358 2271 8658 2271 8658 2271 9075.9 8653.1 2269.7 9154 6659.9 2291.1 9081 6319.1 2271 Công suất liên kết PTi, MW Sai lệch công suất liên kết, MW 2196.13 -289.95 1962 -2839 877 1962 -2839 877 877 138.68 -195.13 55.753 0 0 0 234.13 -59.95 0 2100.7 -3034.2 32.7 0 Ghi chú: Kết làm tròn với sai số tương đối