STT Tỉnh Công trình Công suất (MVA)
1 Cao Bằng Cao Bằng 125
2 Bắc Kạn Bắc Kạn Trạm cắt
3 Hà Giang Hà Giang 125
4 Yên Bái Yên Bái 125
5 Tuyên Quang
Na Hang 125
Tuyên Quang 125
6 Lào Cai Lào Cai 250
Bảo Thắng 250
7 Lai Châu Than Uyên 250
8 Sơn La Sơn La 2x250
9 Vĩnh Phúc Vĩnh Yên 250+125
10 Phú Thọ Việt Trì 250+125
11 Thái Nguyên Thái Nguyên 2x250
Phú Bình 250
12 Hòa Bình Hòa Bình 2x63
13 Bắc Giang Bắc Giang 2x250
Hiệp Hoà 250
STT Tỉnh Công trình Công suất (MVA) Tiên Sơn (BN2) 250 15 Quảng Ninh Tràng Bạch 250+125 Hoành Bồ 2x125 Cẩm Phả 2x125 Uông Bí 125 Quảng Ninh 125 Hải Hà 250 16 Hải Phòng Đồng Hòa 250+125 Vật Cách 2x125 Đình Vũ 250 NĐ Hải Phòng 2x125 17 Hải Dương Hải Dương 1 250+125 Hải Dương 2 250 Phả Lại 2x250
18 Hưng Yên Phố Nối 2x250
Kim Động 250 19 Hà Nam Phủ Lý 250+125 20 Thái Bình Thái Bình 2x250 21 Nam Định Nam Định 2x250 22 Ninh Bình Ninh Bình 2x250 Nho Quan 125 23 Hà Nội Chèm 3x250 Mai Động 3x250 Sóc Sơn 2x250 Thành Công 2x250 Vân Trì 2x250 Tây Hồ 250
STT Tỉnh Công trình Công suất (MVA) Hà Đông 3x250 Xuân Mai 250+125 Sơn Tây 250 Thường Tín 250 24 Thanh Hóa Ba Chè 250+125 Nghi Sơn 250+125 Bỉm Sơn 125 25 Nghệ An Vinh 250+125 Đô lương 125 26 Hà Tĩnh Hà Tĩnh 2x125 Tổng 18001 Kết luận
Lưới điện truyền tải khu vực miền Bắc với nhiều đặc điểm khó khăn trong công tác điều chỉnh điện áp vận hành: truyền tải xa do khoảng cách lớn giữa nguồn điện và trung tâm phụ tải, chế độ vận hành phụ thuộc tình hình thời tiết, hệ số phụ tải Pmin/Pmax thấp...Trong phần tiếp theo, luận văn sẽ tiến hành mô phỏng hệ thống điện Việt Nam bằng phần mềm PSS/E ver.29, áp dụng tính toán các chế độ vận hành lưới truyền tải miền Bắc năm 2017, qua đó đề xuất các biện pháp đảm bảo điện áp vận hành tại các khu vực.
3.2. Mô phỏng hệ thống điện Việt Nam bằng phần mềm PSS/E ver.29
3.2.1. Phương pháp luận
Mục tiêu nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là mô phỏng các chế độ vận hành năm 2017 của hệ thống điện Việt Nam nói chung và miền Bắc nói riêng, đánh giá tình hình điện trên lưới điện truyền tải miền Bắc, qua đó đề xuất các phương án cần thiết để điều chỉnh điện áp các nút trong giới hạn cho phép.
Dữ liệu đầu vào là yếu tố vô cùng quan trọng trong tính toán hệ thống điện. Để mô phỏng hệ thống điện Việt Nam năm 2017 bằng phần mềm PSS/E (Powper
System Simulator for Engineering) của hãng PTI (Mỹ), luận văn tiến hành theo các bước như sau:
- Nghiên cứu hiện trạng và quy hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam, thu thập dữ liệu thông tin về tình hình triển khai và tiến độ các dự án truyền tải, qua đó đưa ra sơ đồ lưới điện truyền tải điện Việt Nam dự kiến vận hành trong năm 2017.
- Mô phỏng hệ thống điện Việt Nam bằng phần mềm PSS/E dựa trên sơ đồ lưới điện đã thành lập.
- Tính toán trào lưu công suất hệ thống điện Việt Nam tương ứng với các chế độ vận hành:
Mùa: mùa mưa, mùa khô.
Phụ tải: cao điểm, thấp điểm.
- Đánh giá tình trạng điện áp trên lưới truyền tải miền Bắc, xem xét ảnh hưởng của kháng/tụ bù đến tác dụng điều chỉnh điện áp tại các khu vực vi phạm giới hạn điện áp vận hành.
- Mô phỏng phân bố sự cố trên lưới Truyền tải điện Quốc gia.
- Tổng hợp giá trị điện áp, tần suất sụt giảm điện áp trên lưới Truyền tải điện Quốc gia theo các kịch bản tính toán. Đánh giá hiện tượng suy giảm điện áp ngắn hạn theo yếu tố ảnh hưởng của phân bố nguồn.
Hệ thống điện được mô phỏng chi tiết từ cấp 500kV đến cấp 110kV trên phạm vi toàn miền bắc. Cơ sở dữ liệu lưới điện (đường dây, trạm biến áp và các thiết bị bù) được xây dựng trên cơ sở lưới điện hiện trạng thu thập được từ các đơn vị quản lý vận hành HTĐ truyền tải. Lưới điện năm 2017 được thu thập từ các đơn vị tư vấn xây dựng điện, các quy hoạch điện điều chỉnh, tiến độ đóng điện các công trình cập nhật theo tiến độ khả thi nhất.
3.2.2. Giới thiệu phần mềm PSS/E mô phỏng HTĐ Việt Nam
Chương trình PSS/E (Power System Simulator for Engineering) là phần mềm phân tích, tính toán hệ thống điện của tập đoàn PTI (Power Technologies International) của Mỹ. Các modul tính toán chính của chương trình có thể thực hiện được gồm có: tính toán trào lưu công suất; tối ưu hoá trào lưu công suất; nghiên cứu
các loại sự cố đối xứng và không đối xứng; mô phỏng quá trình quá độ điện cơ. PSS/E là một công cụ hữu dụng trong các bài toán tính toán, phân tích lưới điện kinh điển.
Các điểm nút, các nguồn, tải lần lượt được thêm vào trong file theo một số nguyên tắc chung sau đây:
- Hệ thống điện Việt Nam được chia thành nhiều vùng, khu vực với các đặc trưng về truyền tải, cung cấp điện khác nhau, bao gồm các tỉnh cụ thể như sau:
Khu vực Đông Bắc: Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phòng, Bắc Giang, Lạng Sơn.
Khu vực miền núi phía Bắc: Bắc Kạn, Tuyên Quang, Cao Bằng, Thái Nguyên, Phú Thọ, Thái Nguyên, Hà Giang.
Khu vực Tây Bắc: Lào Cai, Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Yên Bái, Hòa Bình.
Khu vực Hà Nội và phụ cận: Hà Nội, Hà Nam, Bắc Ninh, Hưng Yên, Vĩnh Phúc.
Khu vực Nam Hà Nội: Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình.
Khu vực Bắc Trung Bộ: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình.
Khu vực Trung Trung Bộ: Quảng Ngãi, Quảng Trị, Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng.
Khu vực Tây Nguyên: Đăk Nông, Đăk Lắc, Kontum, Gia Lai.
Khu vực Nam Trung Bộ: Bình Thuận, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Lâm Đồng, Ninh Thuận.
Khu vực Đông Nam Bộ: Vũng Tàu, Bình Dương, Đồng Nai, Bình Phước, TP. Hồ Chí Minh, Tây Ninh.
Khu vực Tây Nam Bộ: Kiên Giang, Cà Mau, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre, Bạc Liêu, An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ, Vĩnh Long, Hậu Giang, Long An, Tiền Giang.
- Các tỉnh, thành trong nước được đánh số bởi chỉ số “Zone” và các khu vực được đánh số bởi chỉ số “Area”. Mỗi trạm biến áp thuộc khu vực và tỉnh thành nào
thì điểm nút mô phỏng nó trong file PSS/E có chỉ số Zone và Area tương ứng. Mỗi điểm nút trong file PSS/E ver.29 được đặc trưng bởi một mã hiệu nút đánh số trong khoảng 00001÷99999. Để dễ làm việc, ta thường đánh số mã hiệu nút theo quy tắc: hai chữ số đầu của mã hiệu nút trùng với chỉ số Zone của nút, chữ số cuối đại diện cho cấp điện áp (VD: nút 500kV trạm Hiệp Hòa được đánh số “24255”, trong đó “24” là chỉ số Zone của tỉnh Bắc Giang, chữ số “5” cuối cùng thể hiện cấp điện áp 500kV).
- Trên thư viện cơ sở dữ liệu thông số các phần tử lưới điện: máy biến áp, đường dây, máy phát, các điểm nút 500/220/110kV trong hệ thống điện được cập nhật dần dần vào file mô phỏng và đấu nối lên lưới theo các đường dây, máy biến áp, máy phát tương ứng như trên sơ đồ lưới điện Việt Nam.
- Mô hình của lưới điện là mô hình cân bằng công suất nút. Bởi vậy, quá trình cập nhật lưới điện luôn luôn phải đảm bảo cân bằng công suất giữa nguồn và tải: khi thêm một máy phát mới vào trong hệ thống, ta phải bổ sung một lượng phụ tải tương ứng trên lưới. Chính vì vậy, hệ thống điện cần được cập nhật một cách dần dần vào trong file PSS/E mô phỏng và luôn kiểm tra tính hội tụ của các phương pháp lặp (Gauss-Seidel hoặc Newton-Raphson) tính toán trào lưu công suất trong quá trình làm việc.
3.3.1. Đánh giá diễn biến điện áp lưới truyền tải miền Bắc năm 2017.
Trên cơ sở file mô phỏng hệ thống điện Việt Nam năm 2017 bằng phần mềm PSS/E, luận văn tiến hành tính toán trào lưu công suất lưới điện truyền tải miền Bắc năm 2017 trong các chế độ vận hành, qua đó đánh giá tình trạng điện áp khu vực miền Bắc trong tương lai gần. Các chế độ vận hành tính toán bao gồm:
Chế độ vận hành mùa mưa- phụ tải cực đại Chế độ vận hành mùa khô- phụ tải cực đại Chế độ vận hành mùa mưa- phụ tải cực tiểu Chế độ vận hành mùa khô- phụ tải cực tiểu
Nút cân bằng: Nút tổ máy số 1 Nhà máy thủy điện Hòa Bình (số hiệu 23010 trong file mô phỏng PSS/E).
Công suất cơ bản: 100MVA.
Cấu hình lưới: được xây dựng theo hiện trạng lưới điện truyền tải miền Bắc và cập nhật tiến độ các dự án công trình điện đang triển khai sẽ vận hành năm 2017. Sơ đồ kết lưới cùng quy mô các trạm biến áp, đường dây truyền tải được thể hiện chi tiết trong phụ lục của luận văn.
Phụ tải: số liệu phụ tải các tỉnh miền Bắc trong chế độ cực đại năm 2017 được cập nhật theo dự báo dựa trên nhu cầu tiêu thụ điện hiện trạng và các quy hoạch phát triển điện lực mới nhất của Quốc gia, các tỉnh, vùng miền đã được phê duyệt. Phụ tải các tỉnh trong chế độ cực tiểu được lấy theo hệ số phụ tải trong những năm gần đây: Kpt=Pmin/Pmax≈0.52. Nhu cầu phụ tải từng tỉnh năm 2017 được trình bày cụ thể trong bảng sau: