7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
3.5. Phân tích và đề xuất giải pháp nâng cao ổn định
Qua khảo sát, luận án xác định được các thơng số cĩ ảnh hưởng mạnh đến tính ổn định của hệ thống và tiến hành phân tích ảnh hưởng của chúng như trình bày ở Bảng 3.2.
Bảng 3.2 Phân tích các giải pháp kỹ thuật
Thơng số Giá trị lớn Giá trị bé
Thời gian cắt ngắn mạch tc
Thời gian cắt lớn ảnh hưởng xấu đến ổn định quá độ của hệ thống, nhưng thuận lợi cho thiết lập thơng số bảo vệ rơle để cắt chọn lọc theo vị trí sự cố.
Thời gian cắt nhanh cĩ tác dụng bảo vệ thiết bị, đồng thời tốt cho ổn định quá độ, nhưng khĩ thiết lập thơng số bảo vệ rơle để cắt chọn lọc theo vị trí sự cố.
5 Theo Quy định hệ thống điện phân phối của Bộ cơng thương, số 32 /2010/TT-BCT ngày 30 tháng 7 năm 2010. -1 -0.5 0 0.5 1 -4000 -2000 0 2000 4000 Real(p) Im a g (p ) Phần thực (p) Phầ n ảo (p)
Thiết bị phụ trợ Cĩ thiết bị phụ trợ Khơng cĩ thiết bị phụ trợ
Lắp đặt thêm bánh đà để tăng momen quán tính J cho máy diesel
Lắp đặt thêm bánh đà cĩ lợi cho ổn định quá độ của hệ thống. Nhưng làm ảnh hưởng xấu đến khả năng phát phụ tải đỉnh của máy phát điện diesel. Đặt tính phát phụ tải đỉnh là đặc tính cần thiết trong hệ thống điện giĩ – diesel, vì các tuabin giĩ cĩ quán tính lớn nên khơng thực hiện được chức năng này.
Giá trị J nhỏ ảnh hưởng xấu đến tính ổn định quá độ của hệ thống. Nếu J nhỏ quá cĩ khả năng mất ổn định khi ngắn mạch vì máy cắt tác dụng cĩ thời gian trễ.
Lắp đặt thêm kháng điện
Lắp đặt thêm kháng điện cĩ tác dụng làm giảm dịng ngắn mạch. Cuộn kháng điện phải được cắt ra c ng lúc với cắt ngắn mạch (hoặc cắt một đường dây để sửa chữa), nhằm đảm bảo ổn định khi vận hành một đường dây. Tuy nhiên việc lắp đặt thêm kháng điện ảnh hưởng xấu đến ổn định gĩc roto với nhiễu loạn nhỏ, giảm khả năng truyền tải của đường dây, nếu khơng cắt cuộn kháng điện khi vận hành một đường dây cĩ khả năng mất ổn định.
Giá trị điện kháng của lưới 22kV thường nhỏ, nên dịng ngắn mạch trên đường dây thường rất lớn, cĩ thể gây hư hỏng thiết bị truyền tải và máy phát.
Lắp đặt thêm tụ b cĩ điều khiển
Lắp đặt thêm tụ b sẽ gĩp phần nâng cao ổn định gĩc roto với nhiễu loạn nhỏ và cả ổn định quá độ của hệ thống. Đồng thời cũng giảm việc phát cơng suất phản kháng của trạm điện diesel.
Nếu cosφ phụ tải thấp sẽ gây sụt áp trên đường dây lớn, gây tổn thất trong truyền tải điện. Thực tế, trạm điện diesel thường phải phát cơng suất phản kháng lớn, làm tổn thất lớn trong truyền tải.
Qua so sánh như vậy thấy được khơng nên sử dụng bánh đà vì máy diesel ở đây cĩ momen quán tính cũng đủ để kéo dài thời gian cắt đến 173 ms. Điều này chứng tỏ nếu chọn phương pháp cắt nhanh trước thời gian này cĩ lợi hơn về kinh tế cũng như kỹ thuật, đồng thời lắp đặt thêm tụ b để giảm tổn thất điện năng cũng như giảm sụt áp trong truyền tải. Khơng nên lắp đặt thêm kháng điện vì cĩ nguy cơ làm mất ổn định hệ thống.
3.6. Tổng kết chƣơng
Các kết quả mới đạt được trong chương:
1. Qua các phân tích trong chương xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của hệ thống, bao gồm: điện kháng truyền tải cĩ vai trị quyết định; khả năng phát cơng suất phản kháng của các máy phát cĩ ảnh hưởng mạnh đến ổn định tĩnh; khả năng cắt nhanh của các máy cắt mang tính quyết định đến ổn định quá độ.
2. Khuyến nghị đối với hệ thống phát điện hỗn hợp giĩ – diesel ở đảo Phú Quý:
* Lắp đặt các thiết bị truyền tải sao cho tổng điện kháng từ nguồn đến tải nhỏ hơn 0,518 pu nhằm đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
* Khơng nên thiết lập trạm điện giĩ vận hành ở chế độ nhận cơng suất phản kháng nhiều hơn mức tương ứng với cosφS1 = 0,8. Ngược lại, nên vận hành trạm điện giĩ ở chế độ phát cơng suất phản kháng ph hợp với khả năng của loại tuabin giĩ (V80–2MW cho phép phát cơng suất phản kháng với cosφS1=0,98).
* Lắp đặt máy cắt cĩ khả năng cắt ngắn mạch nhanh và cài đặt thời gian cắt nhỏ hơn 173 ms đối với phía trạm điện diesel, nhỏ hơn 500 ms đối với phía trạm điện giĩ nhằm đảm bảo ổn định quá độ của hệ thống.
* Ngồi ra, nên lắp đặt thêm tụ b trên lưới để giảm cơng suất phản kháng mà trạm diesel phải phát và giảm tổn thất cơng suất cũng như giảm sụt áp trong truyền tải, đồng thời nâng cao tính ổn định của hệ thống.
3. Luận án cũng khuyến nghị sử dụng chương trình tính tốn trong chương này để xác định thời gian cắt tới hạn của các hệ thống điện cơ lập tương tự nhằm đảm bảo vận hành các hệ thống đĩ luơn ổn định.
Hệ thống cĩ thể vận hành ổn định là điều kiện cần thiết để cĩ thể nghiên cứu các chế độ và phương pháp vận hành nhằm nâng tối đa mức thâm nhập điện giĩ mà vẫn đảm bảo chất lượng điện năng trong giới hạn cho phép.
Chƣơng 4.
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP GIĨ – DIESEL TRONG
LƢỚI CƠ LẬP
4.1. Đặt vấn đề
Hệ thống vận hành ổn định là điều kiện tiên quyết để thực hiện các chế độ vận hành theo hướng phát tối đa cơng suất trạm điện giĩ, sử dụng tối thiểu nhiên liệu diesel. Như vậy cần xác định ranh giới cho phép thực hiện chế độ vận hành này mà vẫn ổn định cũng như đảm bảo chất lượng điện năng.
Hệ thống phát điện hỗn hợp giĩ – diesel lắp đặt ở các v ng cơ lập được mọi người mong đợi sẽ mang lại lợi ích nổi bật về kinh tế và tiết kiệm nhiên liệu diesel nhờ tận dụng tốt nguồn năng lượng giĩ của thiên nhiên. Tuy nhiên việc vận hành hệ thống này thường dựa trên kinh nghiệm của người vận hành, do đĩ chưa tận dụng được tối đa nguồn năng lượng giĩ. Thực tế vận hành hệ thống phát điện kiểu này ở đảo Phú Quý thì trạm điện giĩ thường chỉ phát cơng suất trong trong phạm vi hạn chế khoảng 50% tổng cơng suất của cả đảo (Pt) [5,19,60].
Như đã trình bày ở mục “2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam”, nghiên cứu [32] đã nghiên cứu mơ phỏng chế độ vận hành theo hướng sử dụng tối đa năng lượng giĩ cho hệ thống phát điện kiểu này. Tuy nhiên nghiên cứu này chưa quan tâm đến phân bố cơng suất phản kháng cho điện giĩ và điện diesel, cũng như chưa kể đến giới hạn làm việc của từng máy phát, chưa chỉ ra tỷ lệ thâm nhập điện giĩ ph hợp. Bên cạnh đĩ nghiên cứu này thực hiện với hệ thống chỉ cĩ 01 tuabin giĩ 1,5 MW kết hợp với 02 máy phát điện diesel 1,125 MVA, và chưa xét khi nào thì vận hành bao nhiêu máy phát, nên chưa ph hợp cho việc áp dụng nghiên cứu này cho hệ cĩ nhiều tuabin giĩ và nhiều máy phát điện diesel. Ngồi ra cịn rất nhiều nghiên cứu khác nhưng đều thực hiện với hệ thống cĩ thiết bị phụ trợ như [48,57,66,67,75]. Do vậy chưa cĩ nghiên cứu ph hợp với việc vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp giĩ – diesel trong lưới cơ lập mà khơng cĩ thiết bị phụ trợ.
Mục tiêu của chương này là nghiên cứu áp dụng các giải pháp nhằm khai thác tối đa năng lượng giĩ mà vẫn đảm bảo các điều kiện ràng buộc trong vận hành hệ thống hỗn hợp giĩ – diesel với lưới cơ lập. Đây cũng là nền tảng cho phép triển khai ứng dụng rộng rãi hệ thống phát điện kiểu này ở các v ng cơ lập.
Để tính tốn áp dụng, trong chương này chọn hệ thống phát điện hỗn hợp giĩ – diesel đã cĩ ở đảo Phú Quý làm đối tượng để phân tích, tính tốn.
68