7. Bố cục luận văn
2.2.2. Ảnh hưởng của hệ thống điện mặt trời ỏp mỏi nối lưới đến lưới điện phõn phố
phõn phối
Nhỡn vào bảng 2.4. ta thấy, tỷ lệ khỏch hàng cú cụng suất lắp đặt dưới 10kWp vẫn là lớn nhất, với hơn 88% tổng cụng suất đặt lờn lưới điện phõn phối toàn tỉnh.
Bảng 2.4. Thống kờ cỏc hệ thống điện mặt trời nối lưới lắp đặt trờn địa bàn
STT Cụng suất lắp đặt(kWp) Số khỏch hàng Tỷ lệ
1 <10 479 88.7%
2 >10 và <100 51 9.59%
3 >100 10 0.38%
Cú thể thấy rằng số lượng khỏch hàng lắp đặt cỏc hệ thống nhỏ dưới 10kWp là khỏ lớn, hơn nữa, cỏc hệ thống này lại bố trớ rải rỏc, phõn tỏn, mỗi khu vực thường chỉ chiếm từ 1/20 đến 1/10 dung lượng cỏc mỏy biến ỏp trung gian (xem phụ lục 1). Do vậy, ảnh hưởng của cỏc hệ thống này đến lưới điện phõn phối trong khu vực là khụng đỏng kể. Mục tiờu của luận văn này là nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc hệ thống điện mặt trời ỏp mỏi nối lưới đến hệ thống điện phõn phối trung ỏp 22kV. Tỏc giả đề ra cỏc tiờu chớ đỏnh giỏ ảnh hưởng của hệ thống điện mặt trời đến lưới điện phõn phối như sau:
a.Trào lưu cụng suất đảo ngược:
Trong hệ thống phõn phối, dũng điện thường đi từ hệ thống 110kV đến trung thế và đến hạ thế. Tuy nhiờn, ở mức độ thõm nhập cao của cỏc hệ thống điện mặt trời, cú những thời điểm khi điện mặt trời sản xuất nhiều hơn nhu cầu tiờu thụ, đặc biệt là tại buổi trưa và kết quả là hướng của dũng điện là đảo ngược và dũng điện từ phớa hạ thế sang phớa trung thế và cấp ngược lờn mạng 110kV.
Dũng điện ngược cũng đó được ghi nhận cú thể ảnh hưởng đến hoạt động của bộ điều chỉnh điện ỏp tự động (AVR) được cài đặt dọc theo tuyến lưới điện phõn phối do cài đặt của cỏc thiết bị đú cần được thay đổi phự hợp với sự thay đổi về phõn bổ trung tõm phụ tải.
b. Quỏ điện ỏp:
Dũng điện ngược cú thể dẫn đến quỏ điện ỏp dọc theo tuyến đường dõy phõn phối. Bộ điều chỉnh điện ỏp và cỏc tụ bự được sử dụng để tăng điện ỏp bõy giờ cú thể đẩy điện ỏp hơn nữa, trờn giới hạn chấp nhận được 5%. Quỏ điện ỏp trờn cỏc lưới điện trung ỏp thường là một yếu tố hạn chế cho ỏp dụng đấu nối cỏc nhà mỏy điện mặt trời vào lưới điện trung ỏp địa phương. Tăng điện ỏp ở mạng hạ ỏp cú thể ỏp đặt một ràng buộc tương tự đối với lắp đặt hệ thống PV cỡ nhỏ. Ngoài ra, sự khỏc biệt biểu đồ phụ tải ngày trong tuần và ngày nghỉ của cỏc hộ phụ tải trung ỏp và hạ ỏp cú thể thay đổi điện ỏp thanh cỏi từ 1,5% đến 2% trờn mức tối đa giới hạn. Qua nghiờn cứu thực tế cho thấy, quỏ điện ỏp dọc theo tuyến đường dõy cú mối liờn hệ giữa mức độ thõm nhập của cỏc hệ thống điện mặt trời, vị trớ đấu nối của cụm PV và quỏ điện ỏp tuyến đường dõy; Ở mức độ thõm nhập cao, trong điều kiện phụ tải thấp, điện ỏp tại điểm kết nối cú thể tăng 2% -3% so với ngưỡng điện ỏp cho phộp lỳc khụng tải, đặc biệt là khi điểm đấu nối nằm cuối đường dõy.
c.Tổn thất :
Cỏc hệ thống nguồn phõn tỏn (DG Distributed Generation) nhỡn chung cú tỏc dụng giảm tổn thất hệ thống khi chỳng đưa nguồn phỏt đến gần phụ tải. Tuy nhiờn nhận xột này là đỳng cho đến khi trào lưu cụng suất ngược bắt đầu xảy ra. Một nghiờn cứu cho thấy hệ thống phõn phối tổn thất đạt đến giỏ trị tối thiểu ở mức độ thõm nhập của DG khoảng 5%, nhưng khi mức độ thõm nhập tăng lờn, tổn thất cũng tăng và cú thể vượt quỏ trường hợp hệ thống khụng cú DG.
d.Tăng cụng suất phản khỏng:
Biến tần hoặc hệ thống biến tần của cỏc hệ thống điện mặt trời thụng thường hoạt động với hệ số cụng suất phản khỏng là 1. Lý do là tiờu chuẩn IEEE 929-2000 khụng cho phộp biến tần hệ thống quang điện hoạt động trong chế độ điều chỉnh điện ỏp. Lý do thứ hai là chủ sở hữu của cỏc hệ thống PV trong cỏc chương trỡnh khuyến khớch của chớnh phủ cú doanh thu theo chỉ số kWh bỏn lờn lưới, khụng tớnh theo sản lượng kilovolt-ampere. Vỡ vậy, cỏc hệ thống điện mặt trời thường vận hành biến tần ở hệ số cụng suất bằng 1 để tối
đa húa sản lượng điện năng kWh được tạo ra và theo đú, là tối đa doanh thu. Kết quả là, cụng suất P được đỏp ứng một phần bởi cỏc hệ thống PV, làm giảm nhu cầu được cung cấp điện từ cỏc trạm biến ỏp nguồn của EVN. Tuy nhiờn, cụng suất phản khỏng Q yờu cầu vẫn như nhau và phải được cung cấp bởi cỏc trạm biến ỏp nguồn. Tỷ lệ cụng suất phản khỏng cao phải cung cấp cần phải được xem xột lại bởi cỏc cụng ty điện lực do trong trường hợp này mỏy biến ỏp phõn phối sẽ hoạt động ở hệ số cụng suất rất thấp. Hiệu suất của mỏy biến ỏp sẽ giảm khi hệ số cụng suất giảm, gõy ra tổn thất chung trong mỏy biến ỏp phõn phối tăng lờn, giảm hiệu quả hệ thống.
Vớ dụ, ta sẽ xem xột hệ thống điện của Cụng ty Mỹ Nghệ Bỡnh Định qua hỡnh 2.5. Bởi vỡ, hệ thống điện mặt trời chỉ tạo ra cụng suất hữu cụng (P), do vậy sẽ làm hệ số cụng suất nhỏ hơn 0.9 theo yờu cầu thụng tư 39/2015-BCT quy định về hệ thống điện phõn phối. Như vậy, khỏch hàng sẽ phải chi thờm ngõn sỏch để mua cụng suất phản khỏng hoặc lắp đặt thờm tụ bự điện.
Hỡnh 2.5. Sơ đồ lưới điện Cụng ty Mỹ Nghệ Bỡnh Định
Nhỡn vào hỡnh 2.5 ta cú thể thấy, ban đầu giả sử cụng suất tỏc dụng cực đại của nhà mỏy lỳc nhà mỏy hoạt động đầy tải là 320kW tương ứng với cụng suất phản khỏng cần là Q=64.8kVAr.
Khi lắp hệ thống điện mặt trời cú cụng suất 286kWp cosφ là:
os = i i P c S [2.1]
S1 là: cụng suất tổng 2 2 i i i S P Q [2.2] Thay số vào ta cú: c 2 2 320 286 os 0.72 (320 286) 64.8 c
Hỡnh 2.6. Sơ đồ lưới điện Cụng ty Mỹ Nghệ Bỡnh Định sau khi đó cú hệ thống điện mặt trời ỏp mỏi nối lưới
Căn cứ điều 35 thụng tư 39/2015-BCT thỡ yờu cầu đối với khỏch hàng sử dụng từ 40kW trở lờn, hệ số cụng suất tại điểm đo đếm chớnh phải đạt từ 0.9 trở lờn. Như vậy, nếu khụng cải thiện hệ số cụng suất thỡ điểm đo tại cụng tơ của Cụng ty Mỹ Nghệ Bỡnh Định khụng đạt yờu cầu. Do đú, chủ đầu tư phải lắp đặt thờm hệ thống tụ bự để đảm bảo yờu cầu. Lựa chọn hệ số cụng suất sau cải thiện là 0.95. Dũ bảng ở hỡnh 2.7, ta tỡm được hệ số 0.457.
Lấy hệ số vừa chọn được nhõn với lượng cụng suất nhận từ lưới vào lỳc cao điểm là 34kW. Ta cú cụng suất phản khỏng cần lắp đặt thờm là:
Vậy để đảm bảo hệ số cụng suất lớn hơn 0.9, khỏch hàng cần lắp đặt thờm tủ tụ bự cú dung lượng 15.5kVAr.
Hỡnh 2.7. Bảng tra hệ số cụng suất
e.Chất lượng và súng hài:
Với hệ thống phõn phối DG, độ tin cậy lưới điện phõn phối được cải thiện hơn. Cỏc chỉ số SAIDI, SAIFI, MAIFI là cỏc chỉ số thụng dụng được ỏp dụng trong EVN để đỏnh giỏ độ tin cậy cung cấp điện. Ngoài ra vấn đề chất lượng điện là một trong những ảnh hưởng đỏng kể ở mức độ thõm nhập điện mặt trời cao trong lưới phõn phối; biến tần được sử dụng trong điện mặt trời tạo ra súng hài; do đú, cú thể làm tăng tổng mộo hài của cả hai điện ỏp và dũng điện tại điểm nối chung. Tuy nhiờn, súng hài điện ỏp thường nằm trong giới hạn nếu mạng đủ mạnh với trở khỏng đấu song song thấp. Mặt khỏc, súng hài dũng được sản xuất bởi Biến tần điện tử xung cao và thường xuất hiện tại súng hài bậc cao với cường độ nhỏ. Đề tài sẽ đỏnh giỏ tổng độ mộo súng hài tại khu vực xung quanh hệ thống điện mặt trời và trong trường hợp cần thiết đề xuất giải phỏp lắp đặt bộ lọc. Ngoài bộ tiờu chớ được tổng hợp nờu trờn đõy, cú thể cú một số ảnh hưởng khỏc của điện mặt trời tới lưới điện phõn phối như ảnh hưởng cõn bằng pha, ảnh hưởng điện từ trường, khú khăn trong điều chỉnh điện ỏp…Tuy nhiờn đõy phần lớn là cỏc vấn đề của lưới phõn phối hạ ỏp hoặc liờn quan đến phương thức vận hành nờn sẽ khụng xem xột trong luận văn này. Vấn đề ảnh hưởng đến tần số và ổn định cũng khụng được đặt ra trong nghiờn cứu
này do nghiờn cứu tập trung vào lưới điện địa phương, cú cụng suất tương đối nhỏ.
f. Vấn đề mất cõn bằng pha
Biến tần được sử dụng trong cỏc lắp đặt ở khu vực dõn dụng nhỏ chủ yếu là biến tần một pha. Nếu cỏc bộ biến tần này khụng được phõn bố đồng đều giữa cỏc pha khỏc nhau, sự mất cõn bằng pha cú thể xảy ra làm thay đổi điện ỏp trung tớnh đến cỏc giỏ trị khụng an toàn và làm tăng sự mất cõn bằng điện ỏp. Việc này gia tăng chi phớ đối với đơn vị điện lực, do phải phõn bổ nhõn cụng để cõn bằng pha tại cỏc tủ hạ thế.
g. Cỏc vấn đề về nhiễu điện từ
Hiện nay, cỏc biến tần nối lưới được thiết kế làm việc theo điện ỏp của chuỗi tấm pin năng lượng mặt trời, do vậy chỳng cú tần suất chuyển mạch cao cú thể dẫn đến nhiễu điện từ với cỏc mạch lõn cận như tủ tụ điện, thiết bị bảo vệ…dẫn đến hoạt động sai của cỏc thiết bị này.
h. Yờu cầu khi mất kết nối lưới
Trong hướng dẫn, đúng điện nghiệm thu đối với cỏc cụng trỡnh hệ thống điện mặt trời Tập đoàn Điện lực Việt Nam yờu cầu ngắt hệ thống này sau khi mất kết nối với lưới điện, nếu khụng sẽ gõy nguy hiểm cho nhõn viờn và thiết bị. Tương tự, theo tiờu chuẩn IEEE 929-2000 khuyến cỏo rằng nờn ngắt kết nối bộ biến tần trong vũng 6 chu kỳ nếu phỏt hiện mất kết nối với lưới. Nhiều kỹ thuật cú thể được sử dụng để mất lưới. Hiện nay, hầu hết cỏc hóng sản xuất biến tần quang điện đều đỏp ứng được yờu cầu về việc ngắt kết nối giữa biến tần và lưới khi lưới điện đang dừng làm việc. Vỡ vậy, vấn đề này hiện nay đó được giải quyết triệt để.