Tài liệu đánh giá khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng mặt trời trên lưới điện phân phối thuộc công ty điện lực kon tum (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  LÊ QUANG KHÁNH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC KON TUM C C R UT.L D Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 8520201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2020 Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hữu Hiếu Phản biện 1: TS. Phan Đình Chung Phản biện 2: TS. Trần Vinh Tịnh Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng 07 năm 2020 C C R UT.L D Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu và Truyền thông, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN  Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN 1 MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với xu thế của các nước trên thế giới về đầu tư phát triển năng lượng tái tạo, Việt Nam đã đưa ra quan điểm ưu tiên phát triển nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo. Điều này góp phần đảm bảo an ninh năng lượng Quốc gia, bảo tồn tài nguyên năng lượng, giảm các tác động tiêu cực đến môi trường. Theo quy hoạch điện VII hiệu chỉnh tính đến năm 2025 cơ cấu nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo rất lớn chiếm đến 12.5%, trong đó điện mặt trời chiếm tỷ trọng cao nhất. Hiện nay trong lưới phân phối các hộ khác hàng nhìn thấy lợi ích của các hệ thống mặt trời áp mái đem lại như: tiết kiệm điện C C R UT.L tiền điện hàng tháng, sản xuất bán ngược lại lên lưới… đem lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường. D Vì vậy hiện nay chính phủ cũng có nhiều chính sách ưu đãi thúc đẩy lắp đặt và sử dụng các hệ thống mặt trời áp mái. Một khi các hệ thống áp mái phát công suất lên lưới quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng, có thể gây quá điện áp ảnh hưởng đến các thiết bị điện, quá dòng điện ảnh hưởng đến khả năng truyền tải của lưới điện. Có hai phương pháp để khắc phục đó là đầu tư nâng cấp lưới hoặc giới hạn dung lượng công suất điện mặt trời phát lên lưới. Phương pháp thứ nhất đòi hỏi một số vốn đầu tư rất cao, tuy nhiên trong điều kiện của Việt Nam hiện nay thì khó có thể thực hiện đồng bộ. Vì vậy việc xác định dung lượng tiếp nhận công suất năng lượng mặt trời áp mái của lưới phân phối được xác định trong luận văn này. Với lý do đó thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng tiếp nhận nguồn năng lượng mặt trời trên lưới điện phân phối thuộc Công 2 ty Điện lực Kon Tum”. Trong luận văn này sẽ xác định dung lượng tiếp nhận của lưới phân phối và tính toán về giới hạn công suất phát lên lưới ở con số báo động cho trạm thuộc khu vực tỉnh Kon Tum. II. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài là phân tích các tác động của mặt trời áp mái lên lưới phân phối tại các trạm 22/0.4 kV và phát triển mô hình thuật toán nhằm xác định giới hạn khả năng thâm nhập nguồn phân tán tối ưu lên lưới phân phối khi có tích hợp các hệ thống áp mái. Kết quả của đề tài là các giới hạn về chỉ số báo động khi lưới được nhận công suất từ các hệ thống PV lên quá nhiều. Từ các con số báo động người vận hành lưới sẽ đưa ra giải pháp để nâng cao độ ổn định của lưới điện. Hiện nay trên thế giới đã sử dụng nhiều phương C C R UT.L pháp để xác định dung lượng thâm nhập khác nhau và đem lại kết quả. III. a. D Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Để thực hiện nghiên cứu có chiều sâu và có thể phát triển đề tài trong tương lai, nhóm tác giả lựa chọn một trạm điển hình trong lưới điện tỉnh Kon Tum là trạm Trung tâm huyện Kon Plong, loại trạm 22/0.4kV thuộc điện lực Kon Plong, điện lực tỉnh Kon Tum. Sau đó đưa ra kết luận và áp dụng cho các trạm khác. b. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tác động của các hệ thống mặt trời áp mái và lượng công suất phát lên lưới phân phối từ các hệ thống. Xác định chỉ số công suất nằm trong phạm vi an toàn khi phát lên lưới đảm bảo các vấn đề về kĩ thuật, ổn định cho lưới điện. 3 IV. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu về lý thuyết, áp dụng mô hình toán và phát triển mô hình bằng phần mềm MATLAB lập trình đưa ra kết quả. Phương pháp xử lý thông tin: Thu thập và xử lý thông tin của trạm trung tâm Kon Plong. V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài này có thể áp dụng để xây dựng giá trị con số báo động tại mỗi trạm phục vụ công tác giám sát ổn định lưới khi nhận công suất từ các hệ thống mặt trời áp mái lên lưới. VI. Cấu trúc của luận văn tốt nghiệp Nội dung của luận văn gồm những phần chính sau: Chương 1: Cấu trúc của các hệ thống mặt trời áp mái. Các chính C C R UT.L sách và nhu cầu lắp đặt của hệ thống năng lượng mặt trời áp mái Chương 2: Phân tích các ảnh hưởng khi lắp đặt hệ thống năng lượng D mặt trời áp mái lên lưới phân phối và khả năng tiếp nhận công suất mặt trời áp mái của lưới phân phối Chương 3: Xác định dung lượng tiếp nhận công suất năng lượng mặt trời áp mái lên lưới bằng thuật toán Monte Carlo Chương 4: Xác định dung lượng tiếp nhận của nguồn công suất từ hệ thống năng lượng mặt trời áp mái. Áp dụng cho mạng lưới thử nghiệm trung tâm Kon Plong - tỉnh Kon Tum 4 Chương 1 - CẤU TRÚC CỦA CÁC HỆ THỐNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CÁC CHÍNH SÁCH VÀ NHU CẦU LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI 1.1 Mở đầu 1.1.1 Cấu trúc của các hệ thống mặt trời áp mái Hệ thống năng lượng mặt trời áp mái là hệ thống các tấm pin được lắp đặt trên mái nhà gắn với công trình xây dựng của tổ chức hoặc cá nhân làm chủ đầu tư có đấu nối và bán điện cho. Các dự án điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất, mặt nước … không gắn với công trình mái nhà hoặc công trình xây dựng thì không được xét là các hệ thống năng lượng mặt trời áp mái. 1.1.2 Các kiểu mô hình áp mái hiện nay C C R UT.L Có 3 mô hình hệ thống điện mặt trời áp mái đang được sử dụng hiện nay: D  Hệ thống điện mặt trời lắp mái độc lập  Hệ thống điện mặt trời lắp mái nối lưới trực tiếp  Hệ thống kiểu kết hợp, vừa lưu trữ vừa hòa lưới 1.1.3 Hoạt động của các hệ thống mặt trời áp mái Hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ nhận bức xạ của mặt trời và chuyển hóa thành các nguồn điện một chiều DC; Nguồn điện một chiều DC này sẽ được tối ưu hiệu suất chuyển hóa DC/AC thông qua thiết bị Inverter với công nghệ MTTP nhằm tối ưu hóa nguồn năng lượng từ hệ pin năng lượng mặt trời và cung cấp cho phụ tải ngôi nhà; 1.1.4 Lợi ích của hệ thống điện mặt trời áp mái Lợi ích cho xã hội: - Khách hàng sẽ cắt giảm được chi phí và có thêm thu nhập. 5 - Góp phần bảo vệ môi trường, đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng; Lợi ích cho ngành điện: - Có thêm nguồn điện là nguồn điện phân tán tại chỗ giải quyết một phần tình trạng quá tải có thể xảy ra ở các giờ cao điểm; 1.2 Các quy định về đấu nối của các công trình mặt trời áp mái Thực hiện Quyết định, Thông tư quy định về phát triển dự án và Hợp đồng mua bán điện. 1.3 Nhu cầu lắp đặt các hệ thống mặt trời áp mái 1.3.1 Tác động của giá điện Giá điện tăng cao và suất đầu tư hệ thống điện năng lượng mặt trời giảm là trong nguyên nhân thúc đẩy các hộ gia đình lựa chọn lắp C C R UT.L đặt hệ thống năng lượng mặt trời áp mái cho hộ gia đình 1.3.2 Tác động của tình hình kinh tế kĩ thuật. D Khoa học kỹ thuật phát triển làm nâng cao hiệu suất của các tấm pin mặt trời cũng là một yếu tố tố tác động đến nhu cầu lắp đặt hệ thống mặt trời áp mái. 1.3.3 Tác động của chiến lược bảo vệ môi trường Mặt trời là một nguồn năng lượng khổng lồ vừa mới được khai thác tại Việt Nam. Nó cung cấp nguồn năng lượng to lớn không gây ô nhiễm môi trường và là nguồn năng lượng bền vững; 1.3.4 Tác động về an ninh năng lượng Đứng trước yêu cầu của công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước nhu cầu sử dụng năng lượng điện của Việt Nam không ngừng gia tăng trong khi nguồn cung cấp ngày càng cạn kiệt. Do vậy việc phát triển và sử dụng các nguồn năng lượng sạch và bền vững đang là vấn đề được ưu tiên. 6 Chương 2 - PHÂN TÍCH CÁC ẢNH HƯỞNG KHI LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI LÊN LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ KHẢ NĂNG TIẾP NHẬN TỐI ƯU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI Khái niệm về dung lượng tiếp nhận NLMTAM 2.1 Quá trình thâm nhập nguồn năng lượng từ hệ thống năng lượng phân tán lên lưới có ba giai đoạn: - Giai đoạn đầu tiên: Mức tiêu thụ cao hơn so với mức sản xuất NLMTAM. Giai đoạn này hầu như không có ảnh hưởng nào đến lưới phân phối. - Giai đoạn thứ hai: Mức sản xuất PV bắt đầu vượt quá mức C C R UT.L tiêu thụ năng lượng của hộ phụ tải, lúc này có hiện tượng dòng công suất chảy ngược về trạm biến áp, bắt đầu có D những ảnh hưởng đáng kể xuất hiện. - Gia đoạn thứ ba: Mức sản xuất PV cao, lượng công suất phát ngược lên lưới vào lưới là rất cao, gây đến những ảnh hưởng đến lưới điện: Quá dòng dây dẫn, quá điện áp nút, quá tải máy biến áp. Vì vậy, để lưới điện vận hành bình thường, cần xác định dung lượng giới hạn của NLMTAM phát vào lưới phân phối gọi là khả năng tiếp nhận nguồn phân tán vào lưới. 2.2 Ảnh hưởng của NLMT áp mái đối với lưới điện phân phối 2.3.1 Ảnh hưởng về điện áp Điện áp là chỉ số quan trọng để đánh giá về chất lượng điện năng. Việc tích hợp các hệ thống năng lượng áp mái lên lưới phân phối có thể làm mất cân bằng điện áp của hệ thống dẫn đến việc hệ 7 thống bị mất ổn định. Điện áp của hệ thống bị mất cân bằng nguyên do là các hệ thống mặt trời áp mái được lắp đặt tại các vị trí ngẫu nhiên dẫn đến không cân bằng trở kháng trong lưới điện. 2.3.2 Ảnh hưởng đến máy biến áp Khi một lượng lớn PV thâm nhập vào lưới phân phối, tải tại mỗi nút sẽ tiêu thụ một phần công suất mà PV đã tạo ra. Phần lớn lượng công suất còn lại sẽ được truyền ngược lên lưới phân phối. Hầu hết các mạng phân phối đang phục vụ trong hệ thống điện không được thiết kế để phục vụ cho việc nhận công suất ở cấp phân phối. Lưới phân phối chỉ được thiết kế để phân phối năng lượng từ nguồn phát đến tải. Vì vậy, máy biến áp hiện tại có thể bị quá tải khi một lượng lớn PV thâm nhập vào lưới. 2.3.3 C C R UT.L Ảnh hưởng đến kết cấu lưới Một số đường dây sẽ bị quá tải do thiết kế ban đầu của nó chỉ D để phục vụ cho tải tiêu thụ. Nhưng khi đưa một lương lớn PV vào hệ thống, dòng điện truyền ngược từ tải vào lưới sẽ lớn hơn so với giá trị định mức ban đầu mà các đoạn cáp có thể chịu được. 8 Chương 3 - MÔ HÌNH TOÁN XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG TIẾP NHẬN TỐI ƯU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI KHI CÓ QUAN TÂM ĐẾN CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN CỦA LƯỚI 3.1 Phương pháp Đề tài xây dựng thuật toán xác định dung lượng tiếp nhận tối ưu năng lượng mặt trời áp mái của lưới phân phối khi có quan tâm đến các yếu tố ngẫu nhiên của lưới. Trong thực tế, có hai hướng để phát triển thuật toán: - Sử dụng vòng lặp - Sử dụng các mô hình toán tối ưu. C C R UT.L Tuy nhiên, các yếu tố ngẫu nhiên của NLMTAM và lưới phân phối sẽ dẫn đến khó khăn trong việc phát triển và lựa chọn thuật D toán. Do đó, đề tài tập trung sử dụng mô hình toán xác định dung lượng tiếp nhận NLMTAM của lưới phân phối. Sử dụng thuật toán vòng lặp Monte Carlo để giải quyết các vấn đề ngẫu nhiên của lưới và phát triển mô hình toán trên phần mềm MATLAB. 3.2 Thuật toán Monte Carlo 3.2.1 Lịch sử phát triển Thuật toán Monte Carlo là thuật toán được lấy tên từ một sòng bài nổi tiếng. Là phương pháp xử lý những bài toán phân bổ phức tạp không thể lý giải một cách chính xác bằng giải tích toán học. Phương pháp gắn liền với việc tạo ra lịch sử tồn tại điển hình của hệ thống biểu thị bài toán cần giải và các quy tắc vận hành của nó. Việc lặp đi lặp lại nhiều sự mô phỏng, mỗi lần thay đổi quy tắc 9 vận hành một chút, cho phép chúng ta tiến hành thực nghiệm với mục đích khám phá ra phương pháp mô cải thiện các kết quả hoạt động. 3.2.2 Phạm vi ứng dụng Trong toán học, thuật toán Monte Carlo là phương pháp tính bằng số hiệu quả cho nhiều bài toán liên quan đến nhiều biến số mà không dễ dàng giải được bằng phương pháp khác, chẳng hạn bằng tính tích phân. Hiệu quả của phương pháp này so với các phương pháp khác là tính chính xác sẽ tăng lên khi tăng lên khi số chiều của bài toán tăng. Monte Carlo cũng được ứng dụng cho nhiều lớp bài toán tối ưu. 3.2.3 Ưu điểm, nhược điểm của thuật toán Ưu điểm: Phương pháp Monte Carlo thường thực hiện lặp lại C C R UT.L một số lượng rất lớn các bước đơn giản, song song với nhau; một phương pháp phù hợp cho máy tính. Kết quả của phương pháp này D càng chính xác (tiệm cận về kết quả đúng) khi số lượng lặp các bước tăng. Nhược điểm: Tuy có nhiều ưu điểm trong việc tính toán nhưng thuật toán này có nhược điểm là mất thời gian tính toán cho các vòng lặp quá lớn. 3.3 Các phầm mềm và Modul ứng dụng cho thuật toán 3.3.1 Phần mềm MATLAB Nghiên cứu được thực hiện bằng cách xây dựng các mô hình máy tính của lưới được nghiên cứu, và sau đó chạy thuật toán được đề cập trước đó trên mô hình. 3.3.2 MATPOWER trong MATLAB Việc tính toán dòng điện sẽ được thực hiện bằng, đây là gói các tệp MATLAB để giải quyết các vấn đề về dòng điện và dòng điện tối ưu. MATPOWER cho phép sử dụng các phương pháp lặp để 10 tiến hành tính toán dòng điện trên lưới, bao gồm cả phương pháp Newton-Raphson được chọn cho dự án này. 3.3.3 Xử lý dữ liệu đầu vào bằng tệp Excel Dữ liệu đầu vào sẽ được nhập vào MATLAB từ các tệp Excel với dữ liệu đã được xử lí. Sau đó ta xác định số trường hợp thâm nhập có thể xảy ra của lưới bằng cách ngẫu nhiên các khách hàng và công suất lắp đặt của các hệ thống mặt trời áp. Tất cả dữ liệu được thu thập và xử lí trên Excel để làm sạch dữ liệu đưa về quy chuẩn để ứng dụng cho thuật toán. Thuật toán xác định dung lượng tiếp nhận nguồn 3.4 NLMTAM của lưới phân phối Trên thế giới, có nhiều nghiên cứu về khả năng thâm nhập C C R UT.L nguồn phân tán lên lưới phân phối đã được tiến hành. Có 3 phương pháp được sử dụng là phương pháp xác định; phương pháp ngẫu D nhiên và phương pháp chuỗi thời gian. Trong luận văn này, phương pháp xác định kết hợp quan tâm đến các yếu tố ngẫu nhiên của lưới là phương pháp được sử dụng đến. 3.5 Xây dựng mô hình toán trên MATLAB 3.5.1 Dữ liệu đầu vào Dữ liệu đầu vào được cung cấp cần thiết bao gồm các thông số trạm, các thông số thiết bị của trạm, thông số về phụ tải của trạm Tất cả những dữ liệu sẽ được đưa vào excel và làm sách đưa về các file tổng quát bao gồm: - Phụ tải của trạm tại thời điểm nhỏ nhất - Thông số các cột của trạm - Thông số khách hàng của trạm - Dữ liệu về máy phát, nhánh, và nút theo mô hình data của Matpower trong Matlab 11 3.5.2 Kết quả đưa ra từ mô hình toán Các thông số kết quả được xuất ra tệp Excel bao gồm: -“kichban_output” là số kịch bản được thực hiện từ việc ngẫu nhiên các thông số ngẫu nhiên của lưới; -“pvthamnhap_output” là lượng công suất PV phát lên lưới (MW) ; -“Stba_output” là công suất của trạm biến áp (MVA); -“voltagemax_output” là điện áp cực đại trong mỗi kịch bản (pu) ; -“percentMBA_output” là phần trăm công suất của PV được phát lên so với máy biến áp; -“nhanhso_output” là nhánh xảy ra sự cố về dòng điện; -“suco_output” là loại sự cố xảy ra “1” là sự cố quá tải máy biến áp, “2” là sự cố về điện áp, “3” là sự cố về dòng điện và “0” là không C C R UT.L có sự cố xảy ra; -“Stbamax_output” là công suất cực đại của máy biến áp (MVA) ; D -“dongdien_output” là dòng điện lớn nhất khi vi phạm các giới hạn về dòng điện (kA); -“vmax_output” là điện áp lớn nhất cho phép theo quy định (1.05pu) ; -“busmax_output” là nút có điện áp lớn nhất trong mỗi kịch bản (pu). Kết quả của mô hình toán là tất cả các trường hợp xảy ra đối với lưới khi có sự thâm nhập của các hệ thống PV. Ở Hình 3.1 thể hiện mô hình toán để xác định mức thâm nhập tối đa của hệ thống nguồn NLMTAM vào lưới phân phối. 12 C C R UT.L D Hình 3.1: Thuật toán thể hiện toàn bộ quá trình xác định dung lượng lưu trữ trên lưới phân phối 13 Các bước của thuật toán được thực hiện như sau: - Bước 1: Xử lí số liệu trên Excel. Nhập số liệu từ Excel vào Matlab. Số liệu từ Excel bao gồm dữ liệu về trạm, số khách hàng, số cột, và các dữ liệu cho việc chạy phân bố công suất; - Bước 2: Tính toán tất cả các kịch bản có thể xảy ra đối với lưới khi có sự thâm nhập của các hệ thống mặt trời áp mái. Nếu có n khách hàng và p loại kích cỡ lắp đặt của PV thì sẽ có np kịch bản xảy ra với lưới; - Bước 3: Thực hiện ngẫu nhiên các mức công suất lắp đặt cho tất cả các khánh hàng trong trạm; - Bước 4: Tăng mức thâm nhập tổng của tất cả các khách hàng từ 1 đến 100%; - C C R UT.L Bước 5: Thực hiện tính toán phân bố công suất bằng Power Flow trong MATLAB; - D Bước 6: Kiểm tra các giới hạn về công suất máy biến áp, điện áp và dòng điện, nếu vi phạm 3 điều kiện trên sẽ in ra dữa liệu phân trăm thâm nhập ngay trước lúc xảy ra sự cố và tiếp tục quay về bước 3. Nếu không xảy ra sự cố đến mức 100% công suất thâm nhập thì in ra dữ liệu của kịch bản và quay lại bước 3; - Bước 7: Quay lại bước 3 và tiếp tục thực hiện cho đến khi tất cả các kịch bản đã xảy ra hết và in ra kết quả; Dữ liệu đầu vào của thuật toán bao gồm các dữ liệu sau: -Dữ liệu khách hàng: Dữ liệu khách hàng thu thập bao gồm lượng khách hàng, tên khách hàng, điểm đấu nối và khoảng cách đến trạm biến áp của khách hàng được tính từ điểm đấu nối; -Dữ liệu cột: Dữ liệu cột gồm số cột, mã cột và khoảng cách từ các cột đến trạm biến áp; 14 -Dữ liệu nhánh: Là dữ liệu về loại dây, chiều dài của dây, các thông số của dây dẫn và các thiết bị trong trạm; -Dữ liệu hỗ trợ cho việc chạy phân bố công suất theo tiêu chuẩn của Power Flow như sau: Mẫu dữ liệu đầu vào của nhánh đường dây trong MATPOWER fr o t rat rat rat Ra an sta ang ang m o r X b eA eB eC tio gel tus min max Mẫu dữ liệu đầu vào của thanh cái trong Matpower typ P Q G B are V V base zo Vm Vm e d d s s a m a KV ne ax in C C R UT.L Mẫu dữ liệu của máy phát trong Matpower Qmin Vg D mBase status Pmax Pmin Pc1 Q1 Qc2 Qc2 Ramp_ Ramp Ramp Ramp_ max min max agc _10 _30 q Pc2 Qc1 min apf Sau khi xử lí dữ liệu đầu vào ở tệp Excel, chương trình MATLAB được xây dựng để nhập những dữ liệu này vào phục vụ tính toán theo mô hình toán đã xây dựng. 15 Chương 4 - ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG TIẾP NHẬN TỐI ƯU NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ÁP MÁI CHO LƯỚI ĐIỆN KON TUM 4.1 Giới thiệu đặc điểm 4.1.1 Đặc điểm tự nhiên Kon Tum là tỉnh miền núi vùng cao, biên giới, nằm ở phía bắc Tây Nguyên trong toạ độ địa lý từ 107020 15 đến 108032 30 kinh độ đông và từ 13055 10 đến 15027 15 vĩ độ bắc. 4.1.2 Khối lượng quản lý lưới điện Quy mô hệ thống lưới điện thuộc quyền quản lý: - Lưới điện 110kV 06 TBA với 249MVA và 152,5km đường dây C C R UT.L (Trong đó: 83,064km ĐZ mạch đơn, 34,706 ĐZ mạch kép). Đường dây 110kV từ huyện ranh giới Gia lai - Kon Tum đến huyện Ngọc D Hồi - tỉnh Kon Tum và nhánh còn lại chạy từ thành phố Kon Tum đi huyện Kon Plong. Ngoài ra còn có 82.822km đường dây 110kV thuộc tài sản của các khách hàng NMTĐ đấu nối. - Lưới điện trung áp gồm 2.088,57 km đường dây trung áp; 3 trạm biến áp trung gian thuộc tài sản khách hàng với tổng dung lượng 28,500 MVA và 1897 trạm biến áp phân phối với tổng dung lượng 316,961 MVA. - Đường dây hạ áp thuộc tài sản của Công ty có khối lượng 1.524,73km. - Tổng số khách hàng dùng điện (đến 31/5/2020): 149.330 khách hàng. 4.1.3 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời 16 Tỉnh Kon Tum: Giá trị nhỏ nhất đạt 4 kWh/m2/ngày và lớn nhất là 5,5 kWh/m2/ngày Lưới điện Kon Tum trải dài trên các địa hình, đường giao thông nên việc đấu nối lưới điện, giải tỏa công suất thuận lợi. Áp dụng tính toán cho một lưới thử nghiệm 4.2 Lưới được chọn làm lưới thử nghiệm trong đề tài này là lưới phân phối Trạm Trung tâm Kon Plong thuộc điện lực Kon Plong, Công ty Điện lực Kon Tum. Trạm biến áp Trung tâm Kon Plong là trạm biến áp cấp 22/04 kV thuộc tuyến đường dây 22kV - XT477TBA 110kV Kon Plong – tỉnh Kon Tum. Trạm gồm có các thiết bị như sau: 4.2.1 C C R UT.L Máy biến áp: công suất S đm = 250 kVA - 22/0,4kV Dữ liệu đầu vào của trạm Trung tâm Kon Plong D Dữ liệu đầu vào cho thuật toán gồm các số liệu được lấy từ Công ty Điện lực Kon Tum và các phụ tải phục vụ cho đề tài gồm: Dữ liệu phụ tải, dữ liệu khách hàng, các thông số của trạm, các thông số khác hàng, đường dây và các cột trụ. Các dữ liệu được lấy từ các phần mềm được cung cấp như RF-Spider (https://spider.cpc.vn/), (https://ttht.cpc.vn:8080/) kênh thu thập hiện trường của EVN CPC. 4.2.2 Dữ liệu khách hàng Dữ liệu khách hàng gồm tổng số lượng 145 khách hàng đấu nối ở 21 điểm 4.2.3 Dữ liệu các nút của lưới Lưới điện TBA trung tâm Kon Plong gồm có 38 nút 4.2.4 mái Công suất lắp đặt ngẫu nhiên của các hệ thống mặt trời áp 17 Đối với dữ liệu đầu vào ban đầu của trạm Trung tâm Kon Plong là 4 loại công suất thâm nhập 0; 3; 6; 10 kWp với tổng tất cả 131 khách hàng thì tổng tất cả các kịch bản xảy ra có thể thâm nhập lên lưới là 4131. Trong đề tài này, do thời gian nghiên cứu có hạn nên để rút ngắn thời gian tính toán, đề tài bỏ qua việc tính toán cho các trường hợp có dưới 50% khách hàng có lắp đặt PV. Vì dưới 50% khách hàng lắp đặt PV ảnh hưởng đến lưới ít xảy ra và ảnh hưởng không nghiêm trọng. 4.2.5 Xác định số liệu phụ tải của trạm Số liệu về phụ tải được xác định tại thời điểm phụ tải nhỏ nhất trong tháng nắng nhất trong năm. Mục đích của việc chọn thời điểm lấy số liệu phụ tải này là để các hệ thống năng lượng áp mái C C R UT.L phát công suất một cách tối đa trong khi phụ tải là nhỏ nhất. Khi đó, nguồn năng lượng phân tán thâm nhập vào lưới là tối đa, do đó kết D quả khả năng tiếp nhận nguồn NLMTAM của lưới là tối ưu. Dữ liệu phụ tải của lưới nghiên cứu được lấy vào tháng 2/2020 - tháng nắng của năm, từ đồ thị phụ tải của tháng tìm ra ngày có điểm phụ tải nhỏ nhất trong khung giờ nắng từ 11:00 AM – 15:00PM. Số liệu phụ tải cũng được xuất từ phần mềm http://spider.cpc.vn cho tất cả các ngày trong tháng 2, tổng công suất của cả trạm được cập nhật 30 phút một lần. Phụ tải nhỏ nhất được liệt kê của tất cả các ngày trong tháng 2 tại thời điểm xét từ 11:00AM15:00PM Tổng phụ tải tại thời điểm được chọn của trạm là: S = 86,1 kW + j26,8 kVAr Dữ liệu nhánh, nút, máy phát của lưới nghiên cứu được xử lí ở tệp Excel, sau đó sẽ được nhập vào chương trình MATLAB. 18 4.2.6 Kết quả bài toán Kết quả chỉ số báo động về công suất thâm nhập của PV lên lưới phân phối Dòng điện max Điện áp nút Công suất qua dây dẫn (pu) (kA) Công suất MBA NLMTAM (%) thâm nhập vào lưới (MW) 0.3129 4.3 1.008 -1.012 58.48 % 0.22 Đánh giá kết quả và đưa ra kết luận Kết quả đưa ra một chỉ số báo động về mức công suất PV C C R UT.L thâm nhập lên lưới phân phối. Để tránh được những ảnh hưởng xấu lên lưới, mức báo động này sẽ được đưa ra và chỉ số này được đo đạc D tại mỗi trạm. Khi công suất PV thâm nhập lên lưới đạt đến chỉ số báo động, các kĩ sư vận hành điều độ sẽ có các biện pháp nhằm nâng cao sự ổn định của lưới điện. 4.4 Phương pháp nâng cao dung lượng tiếp nhận năng lượng mặt trời áp mái của lưới nghiên cứu Trung tâm Kon Plong Trong nghiên cứu này, gia cố cáp đề cập đến việc thay thế lưới điện phân phối bằng cáp tiết diện lớn hơn. Có thể cần gia cố cáp để tăng cường độ khuếch đại của cáp khi các phương pháp khác để tăng dung lượng lưu trữ được sử dụng. Tăng khả năng lưu trữ sẽ dẫn đến sự thâm nhập DG cao hơn trong phân phối hệ thống, dẫn đến dòng điện cao hơn đi qua các dây cáp.