6. Kết cấu của đề tài
3.3.3 Chi phí vận hành của hệ thống HVDC
Chủ yếu là chi phí do tổn thất điện năng. Trong truyền tải điện DC theo thống kê thì tổn thất trên đường DC chỉ bằng 70 – 85% lượng tổn thất trên đường truyền tải AC có cùng công suất truyền tải.
3.3.3.1 Tổn thất của đường dây
Do truyền tải HVDC không tải công suất phản kháng trên đường dây nên tổn thất trên đường dây DC thấp hơn đường dây AC. Theo thống kê khi xét một số đường dây truyền tải 1200MW với chiều dài từ 500km đến 1000km thì nhận thấy
đường dây HVDC tổn thất ít hơn đường dây HVAC từ 14% đến 24%. Tuy nhiên khi khoảng cách này khoảng 250km thì độ lợi này chỉ đủ bù cho tổn thất của trạm biến đổi điện.
Tổn thất trên đường dây DC gồm tổn thất điện trở đường dây và tổn thất vầng quang. Dù vậy tổn thất vầng quang trong nhiều trường hợp khá bé có thể bỏ qua. Không xét đến hiệu ứng bề mặt và mật độ dòng điện đưa ra để tính toán cũng cao hơn so với đường dây AC. Một giá trị kinh tế thông dụng cho dây nhôm là khoảng 0.75 đến 0.9 A/mm2, phụ thuộc vào chi phí tổn thất cho đường dây.
Không có tiêu chuẩn nhất định để đạt được giá trị tối ưu chính xác, bởi vì một sự giảm xuống trong chi phí lắp đặt sẽ bị kéo lại do tăng chi phí tổn thất trên đường dây. Như vậy tổn thất trạm biến đổi mới là giá trị quan trọng trong tính toán kinh tế.
3.3.3.2 Tổn thất trạm
Khi trạm HVDC vận hành tại những điều kiện định mức, chúng ta sẽ chịu một lượng tổn thất tổng cộng tiêu biểu là từ 0.6 đến 0.7% giá trị định mức của trạm. Đối với một trạm HVDC được bù hoàn toàn, với một hiệu suất cao có thể được, với một qui mô lớn, bị ảnh hưởng bởi thiết kế của thiết bị.
Như vậy sự thiết kế, là một chức năng của đánh giá tổn thất có ý nghĩa là thiết kế tốt thì tổn thất cũng sẽ giảm. Đối với một trạm HVDC hiện tại, tỉ lệ tổn thất 0.65 đến 1% cho mỗi trạm là giá trị tiêu biểu chấp nhận được[5].
Hình 3.12 Chi phí tổn thất (%) cho trạm theo mức độ tải
0 50 100 50 100 10 Tổn thất trạm % Phần tăm tải Máy biến áp bộ biến đổi van Công suất phụ tải Bộ lọc AC Cuộn kháng DC
Tổn thất không tải là kiểu tổn thất thứ hai của trạm biến đổi HVDC, được sinh ra khi bộ biến đổi đã có điện vào nhưng các van đang bị khóa, bộ lọc AC và các thiết bị bù cách ly và tất cả thiết bị phía DC đều không có điện. Hay là những thiết bị phụ được nối kết vào như yêu cầu để dự phòng tức thời cho tải. Tổng số tổn thất không tải này chiếm khoảng 10% trong tổng số tổn thất vận hành.
Đối với van thyristor thì độ sụt giảm điện áp thuận đặc trưng chủ yếu cho tổn thất của nó. Như vậy cùng với tổn thất máy biến áp, tổn thất van sẽ chiếm phần lớn trong tổng số tổng thất của trạm. Trên hình 3.12 là tổn thất xấp xỉ của các thành phần được cho như một hàm số quan hệ theo công suất tải qua nó.
3.3.3.3 Tính toán tổn thất công suất trạm
Các hệ số định giá được gán bằng $US cho mỗi kW tổn thất thông thường được thành lập để ước lượng cả chi phí không tải và có tải của một trạm biến áp HVDC. Hệ số định giá là chi phí vốn bỏ ra cho các tổn thất của thiết bị đang xét bao gồm cả phí tổn cho công suất cộng cho chi phí tổn cho năng lượng.
Phí tổn cho công suất đặt biểu thị cho một lượng vốn bỏ ra để thêm vào hệ thống một lượng công suất bù lại cho lượng công suất bị tổn thất.
Các phí tổn năng lượng là giá trị hiện tại của năng lượng được điều chỉnh và giải thích cho sự khác biệt về tải mong muốn và các điều kiện vận hành đối với trạm và các chế độ vận hành mà tại đó lượng tổn thất công suất được xác định một cách thực tế.
Hệ số định giá ($/kW) = Phí tổn công suất ($/kW) + Phí tổn năng lượng ($/kW)
Phí tổn năng lượng = Phí tổn nhiên liệu ($/kWh) × số giờ tương đương × suất phí tổn cố định
Phí tổn nhiên liệu tiêu biểu cho các chi phí nhiên liệu trung bình của hệ thống theo $US mỗi một kWh như nhau trong suất thời kỳ tính toán của sử dụng trạm HVDC.
Suất phí tổn cố định cùng với phí tổn công suất đặt và phí tổn nhiên liệu sẽ phụ thuộc vào các điều kiện, các yêu cầu và sự thừa nhận được đưa ra của nhà phân
phối quốc tế. Chúng sẽ thay đổi một cách khác biệt hẳn giữa những nhà phân phối khác nhau.
Số giờ tương đương trong một năm cũng được xác định theo đường cong đặc tính tải hằng năm, các điều kiện vận hành phù hợp với đường cong này.
Bởi vì hệ số công suất ($US/kW) được đặc trưng bởi mỗi nhà phân phối đối với hệ thống của họ trong suốt quá trình tính toán thiết kế máy biến áp, các cân nhắc về kinh tế để dẫn đến sự ra quyết định nên đầu tư nhiều tiền hơn vào cho thiết kế tối ưu về tổn thất hay tối ưu về chi phí đầu tư.
Các cách ước lượng tổn thất biến đổi khác nhau ở từng quốc gia. Bảng 3.4 sau đây sẽ liệt kê những giá trị tiêu biểu lấy ra trong khoảng 8 năm gần đây nhất và có thể được dùng để tham khảo.
Bảng 3.4 Ước lượng tổn thất công suất khác nhau của từng quốc gia Các Châu Lục Tổn thất không tải (USD/kW) Tổn thất có tải (USD/kW)
Châu Âu 4000 3500
Châu Mỹ 3400 2000
Châu Á 3000 2000