Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn năng lượng tái tạo trung nam đến lưới điện tỉnh bình thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN HOÀNG NHÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM ĐẾN LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Bình Định - Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN HOÀNG NHÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM ĐẾN LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Lê Tuấn Hộ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn này là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài và chƣa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt đƣợc là chính xác và trung thực. Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Nhân LỜI CẢM ƠN Kính thƣa các thầy cô giáo! Lời đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong Khoa KT&CN Trƣờng Đại Học Quy Nhơn đã nhiệt tình giảng dạy, chỉ dẫn và tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt tôi xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến Thầy TS.Trƣơng Minh Tấn và Thầy TS.Lê Tuấn Hộ đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Trong thời gian đƣợc thầy hƣớng dẫn, tôi không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học đƣợc tinh thần làm việc cũng nhƣ thái độ nghiên cứu đề tài nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều cần thiết cho tôi trong quá trình học tập và công tác sau này. Tôi xin trận trọng cảm ơn Lãnh đạo Trƣờng Đại học Quy Nhơn, phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa kỹ thuật & Công nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho học viên trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn! Bình Định, ngày…..tháng…..năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Nhân MỤC LỤC MỤC LỤC .................................................................................................................. 1 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... 1 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU............................................................................... 1 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .................................................................................. 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN, NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM VÀ PHẦN MỀM ETAP ....................... 5 1.1. Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận ............................................................ 5 1.1.1. Phƣơng thức vận hành lƣới điện tỉnh Bình Thuận ....................................... 5 1.1.2. Nguồn điện ................................................................................................... 5 1.1.3. Lƣới điện truyền tải ...................................................................................... 6 1.2. Tổng quan về NNLTT Trung Nam ................................................................... 11 1.2.1. Giới thiệu về NMĐMT Trung Nam ........................................................... 11 1.2.2. Giới thiệu NMĐG Trung Nam ................................................................... 13 1.3. Tổng quan về phần mềm Etap ........................................................................... 15 1.3.1. Giao diện phần mềm Etap .......................................................................... 15 1.3.2. Các chức năng tính toán trong Etap ........................................................... 17 1.3.3. Các dạng bài toán trong Etap ..................................................................... 17 1.4. Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................. 18 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN TRÀO LƢU CÔNG SUẤT, NGẮN MẠCH, PHÂN TÍCH SÓNG HÀI VÀ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................................................................... 19 2.1. Tổng quan về phƣơng pháp tính toán trào lƣu công suất .................................. 19 2.1.1. Khái niệm trào lƣu công suất ..................................................................... 19 2.1.2. Các phƣơng pháp tính toán trào lƣu công suất .......................................... 19 2.2. Tổng quan về sóng hài trong hệ thống điện ...................................................... 22 2.2.1. Khái niệm về sóng hài ................................................................................ 22 2.2.2. Tiêu chuẩn kỹ thuật về giới hạn sóng hài .................................................. 23 2.2.3. Nguyên nhân gây ra sóng hài. .................................................................... 26 2.2.4. Ảnh hƣởng của sóng hài đến HTĐ............................................................. 27 2.2.5. Các giải pháp hạn chế ảnh hƣởng sóng hài ................................................ 28 2.3. Tổng quan về dòng ngắn mạch trong HTĐ ....................................................... 29 2.3.1. Khái niệm về dòng ngắn mạch trong HTĐ ................................................ 29 2.3.2. Tiêu chí kỹ thuật về dòng ngắn mạch trong HTĐ...................................... 29 2.3.3. Ảnh hƣởng của dòng ngắn mạch trong HTĐ ............................................. 30 2.3.4. Giải pháp hạn chế dòng ngắn mạch trong HTĐ......................................... 30 2.4. Tổng quan về ổn định điện áp trong HTĐ ......................................................... 31 2.4.1. Khái niệm về ổn định điện áp trong HTĐ .................................................. 31 2.4.2. Những nguyên nhân gây mất ổn định điện áp trong HTĐ. ........................ 32 2.4.3. Tiêu chuẩn ổn định điện áp để xác định giới hạn ổn định điện áp trong HTĐ………………………………………………………………………………..33 2.4.4. Các phƣơng pháp phân tích ổn định điện áp trong HTĐ ........................... 33 2.4.5. Giải pháp nâng cao ổn định điện áp trong HTĐ ........................................ 35 2.5. Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................. 36 CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM ĐẾN LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN ...................... 38 3.1. Tính Toán trào lƣu công suất của lƣới điện tỉnh Bình Thuận ........................... 38 3.1.1. Khi chƣa kết nối các NNLTT Trung Nam ................................................. 40 3.1.2. Khi kết nối các NNLTT Trung Nam .......................................................... 47 3.2. Tính toán sóng hài ảnh hƣởng đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận.......................... 55 3.2.1. Khi chƣa kết nối các NNLTT Trung Nam ................................................. 55 3.2.2. Khi kết nối NNLTT Trung Nam ................................................................ 58 3.3. Tính toán ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận ........................................ 62 3.3.1. Khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam ....................................................... 62 3.3.2. Khi kết nối NNLTT Trung Nam ................................................................ 66 3.4. Tính toán ổn định điện áp trong lƣới điện tỉnh Bình Thuận .............................. 70 3.4.1. Khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam ....................................................... 70 3.4.2. Khi kết nối NNLTT Trung Nam ................................................................ 74 3.5. Kết luận chƣơng 3 ............................................................................................. 78 CHƢƠNG 4. GIẢI PHÁP LÀM GIẢM SÓNG HÀI VÀ HẠN CHẾ DÒNG NGẮN MẠCH TRONG LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN.............................................. 81 4.1. Sử dụng bộ lọc thụ động đơn để hạn chế sóng hài ............................................ 81 4.2. Sử dụng bộ hạn chế dòng ngắn mạch FCL để hạn chế dòng ngắn mạch .......... 86 4.3. Kết luận chƣơng 4 ............................................................................................. 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 91 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 91 KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 92 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 93 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Số thứ tự 1 Tên gọi Từ viết tắt Nguồn năng lƣợng tai tạo NNLTT 2 Hệ thống điện HTĐ 3 Nhà máy nhiệt điện NMNĐ 4 Nhà máy điện mặt trời NMĐMT 5 Nhà máy điện gió NMĐG 6 Trạm biến áp TBA 7 Máy biến áp MBA 8 Đƣờng dây DZ 9 Máy biến áp tự ngẫu AT 10 Tổng độ méo dạng sóng hài (Total Harmonic Distortion) THD 11 Điểm nối chung (Point of Common Coupling) PCC 12 Công suất tác dụng CSTD 13 Công suất phản kháng CSPK 14 Bộ hạn chế dòng ngắn mạch thụ động (Fault Current Limit) FCL DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 2.5 Bảng 2.6 Bảng 2.7 Bảng 2.8 Bảng 2.9 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Tên bảng Thông số, tình hình vận hành các TBA trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận Thông số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 500kV Thông số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 220kV Thông số phụ tải cấp điện áp 110kV trên lƣới điện truyền tải Thông số kỹ thuật của tấm Pin mặt trời Các thông số kỹ thuật trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (1000 W/m2; 25°C; AM 1,5) Thông số kỹ thuật của turbine E92 – 2,35 MW Giới hạn méo dạng điện áp Giới hạn méo dạng dòng điện cho hệ thống điện áp 120V đến 69 kV Giới hạn méo dạng dòng điện cho hệ thống điện áp 69 kV đến 161 kV Giới hạn méo dạng dòng điện cho hệ thống điện áp >161 kV Độ biến dạng sóng hài điện áp theo quy định đấu nối vào hệ thống Độ biến dạng sóng hài điện áp tối đa cho phép Dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố Quy định điện áp tại thanh cái cho phép vận hành Quy định độ nhấp nháy điện áp Công suất các nguồn phát trên địa bàn tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Thống kê điện áp tại các nút của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Thống kê khả năng mang tải và tổn thất công suất trên các DZ & MBA của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Công suất các nguồn phát của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Số trang 7 7 8 9 12 13 14 24 24 24 25 26 26 29 31 31 42 43 45 49 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Thống kê điện áp tại các nút của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Thống kê khả năng mang tải và tổn thất công suất trên DZ & MBA khi kết nối NNLTT Trung Nam. Tỉ số méo dạng điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Tỉ số méo dạng điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Thể hiện kết quả tính toán dòng ngắn mạch các dạng của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Thể hiện kết quả tính toán dòng ngắn mạch các dạng của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Kết quả phân tích độ nhạy Q-V của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Kết quả tính toán trào lƣu công suất liên tục theo phụ tải tại Bus 500kV Vĩnh Tân khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Kết quả phân tích độ nhạy Q-V của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Kết quả phân tích trào lƣu công suất liên tục theo phụ tải tại Bus 500kV Vĩnh Tân khi kết nối NNLTT Trung Nam Tỉ số méo dạng điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ lọc sóng hài thụ động đơn sóng Kết quả dòng ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ hạn chế dòng ngắn mạch FCL 50 52 57 60 64 68 72 73 76 77 84 88 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Tên hình vẽ Sơ đồ nguyên lý lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận Phân vùng bức xạ mặt trời của Việt Nam Giao diện phần mềm ETAP 12.6 Những chức năng tính toán trong ETAP 12.6 Thiết bị bảo vệ và đo lƣờng trong ETAP 12.6 Thiết bị kết nối mạch AC trong ETAP 12.6 Đồ thị biểu hiện sóng hài khi tải phi tuyến tính Đồ thị điện áp phụ tải theo CSTD &CSPK Đồ thị quan hệ P2V2 với khác nhau Đƣờng cong QV ứng với các chế độ vận hành khác nhau Sơ đồ lƣới điện tỉnh Bình Thuận đƣợc mô phỏng trên phần mềm Etap Sơ đồ phân tích trào lƣu công suất của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ điện áp tại tất cả các nút của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ tổn thất công suất P trên DZ &MBA của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ tổn thất công suất Q trên các DZ & MBA khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích trào lƣu công suất của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ so sánh điện áp tại các nút của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ so sánh tổn thất công suất P trên DZ & MBA của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối và kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ so sánh tổn thất công suất Q trên DZ & MBA của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối và kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích sự ảnh hƣởng sóng hài của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Na Số trang 10 11 15 15 16 16 23 32 34 35 39 41 44 46 47 48 51 53 54 56 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện tỉ số méo dạng sóng hài điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích sự ảnh hƣởng sóng hài của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ so sánh tỉ số méo dạng sóng hài điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ thể hiện dòng ngắn mạch các dạng của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ so sánh dòng ngắn mạch các dạng của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kêt nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích tính toán độ ổn định điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Đồ thị thể hiện phần trăm điện áp tại các nút không ổn định trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ thể hiện đƣờng cong P-V và Q-V tại Bus 500kV Vĩnh Tân khi lƣới điện tỉnh Bình Thuận chƣa kết nối NNLTT Trung Nam Sơ đồ phân tích tính toán độ ổn định điện áp của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Đồ thị thể hiện phần trăm điện áp tại các nút không ổn định trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam Biểu đồ thể hiện đƣờng cong P-V và Q-V tại Bus 500kV Vĩnh Tân khi lƣới điện tỉnh Bình Thuận kết nối NNLTT Trung Nam Tham số cài đặt cho lọc thụ động đơn sóng Sơ đồ mô phỏng hạn chế sóng hài của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam sử dụng bộ lọc sóng hài thụ động đơn sóng Biểu đồ so sánh tỉ số méo dạng sóng hài điện áp khi sử dụng bộ lọc thụ động đơn sóng 58 59 61 63 65 67 69 71 72 74 75 76 78 81 83 85 Hình 4.4 Sơ đồ phân tích mô phỏng dòng ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ hạn chế dòng ngắn mạch FCL 87 Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện dòng ngắn mạch của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi kết nối NNLTT Trung Nam có sử dụng bộ giới hạn dòng ngắn mạch FCL 89 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Năng lƣợng là một trong những nhu cầu thiết yếu của con ngƣời và là một yếu tố không thể thiếu trong hoạt động kinh tế. Sự phát triển của nền kinh tế kéo theo nhu cầu năng lƣợng ngày càng tăng cao, việc đáp ứng nhu cầu năng lƣợng thực sự là một thách thức đối với hầu hết mọi quốc gia. Các nguồn năng lƣợng truyền thống đang ngày càng bị cạn kiệt. Nhu cầu tìm ra các dạng năng lƣợng mới, xanh sạch và có thể tái tạo đƣợc đang là thiết yếu. Hiện nay, trƣớc thách thức về biến đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn tài nguyên khoáng sản, các nguồn năng lƣợng tái tạo và năng lƣợng sạch dần đƣợc đƣa vào để thay thế cho các nguồn năng lƣợng truyền thống. Một trong các nguồn năng lƣợng đó là nguồn năng lƣợng mặt trời và nguồn năng lƣợng gió. Năng lƣợng mặt trời và nguồn năng lƣợng gió đƣợc xem nhƣ là một dạng năng lƣợng tốt trong tƣơng lai. Có thể thấy với sự phát triển mạnh mẽ này, các nguồn năng lƣợng tái tạo dần trở thành một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện Quốc gia. Tuy nhiên, ngoài mặt tích cực mà nguồn năng lƣợng tái tạo mang lại cùng với việc ứng dụng nguồn năng lƣợng tái tạo nhƣ nguồn năng lƣợng mặt trời và năng lƣợng gió với quy mô lớn có thể ảnh hƣởng đến hệ thống điện và gây ra các vấn đề nghiêm trọng cần đƣợc xem xét. Vì điều đó lý do sự kết nối của các hệ thống năng lƣợng tái tạo hiện nay đã trở thành một trong những chủ đề nóng nhất của kỹ thuật điện. Bản chất biến đổi của các nguồn năng lƣợng tái tạo này có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng đến chất lƣợng điện năng trong hệ thống Quốc gia. Những vấn đề bất lợi này nhƣ: gây ra sóng hài bậc cao do sử dụng các bộ biến đổi điện tử công suất (chỉnh lƣu, inverter…), sự gián đoạn của việc phát năng lƣợng do ảnh hƣởng thời tiết, gây quá điện áp hệ thống, gây ra thách thức về các thiết bị bảo vệ… Kết luận: Trong những năm vừa qua đã thực đấu nối các nhà máy điện mặt trời, nhà máy điện gió Trung Nam có công suất lớn vào lƣới điện tỉnh Bình Thuận. Do đó, nhằm đánh giá ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo này đến lƣới điện 2 tỉnh Bình Thuận, em đã chọn đề tài của luận văn là: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận”. 2. Tổng quan tài liệu và tình hình nghiên cứu Tổng quan về tài liệu: + Nguồn tài liệu vận hành hệ thống điện Việt Nam. + Nguồn tài liệu lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận. Tình hình nghiên cứu: + Thế giới: Ngày nay, các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt nhu cầu về sản lƣợng điện năng ngày một tăng cao, đồng thời các vấn đề về môi trƣờng diễn biến ngày một xấu đi. Điều này làm tăng gánh nặng cho các hệ thống điện truyền thống, do đó việc phát triển các nguồn năng lƣợng tái tạo ngày càng trở nên cần thiết. Theo Cơ quan Năng lƣợng tái tạo quốc tế (IRENA), số lƣợng quốc gia phê chuẩn các mục tiêu sử dụng năng lƣợng tái tạo đã tăng đến 154 cho thấy sự quan tâm của các quốc gia về loại hình năng lƣợng này. Năng lƣợng mặt trời và năng lƣợng gió đƣợc xem là một lựa chọn thích hợp hiện nay. Ngày càng có nhiều nhà máy điện mặt trời (PV) và nhà máy điện gió đƣợc đề xuất quy hoạch, chủ yếu dƣới dạng các nguồn phân tán (DG). Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng tùy thuộc vào mức độ xâm nhập của NMĐMT và NMĐG dƣới dạng nguồn phân tán sẽ gây ra một số ảnh hƣởng đến lƣới điện. Ảnh hƣởng của NMĐMT và NMĐG lên hệ thống điện đang là đề tài của nhiều cuộc điều tra. Những nghiên cứu này tập trung vào vị trí kết nối và các chiến lƣợc để kiểm soát nhằm nâng cao hiệu suất nguồn năng lƣợng mặt trời và nguồn năng lƣợng gió, nhƣng chƣa cho thấy tác động rõ nét đến lƣới điện kết nối hay chỉ sử dụng các mô hình lƣới điển hình. Ngày nay, tỉ lệ NMĐMT và NMĐG xâm nhập vào lƣới điện có chiều hƣớng ngày càng gia tăng, điều này ảnh hƣởng đến quá trình vận hành ở trạng thái xác lập và quá độ của hệ thống điện. + Trong nƣớc: Tại Việt Nam, với chính sách khuyến khích năng lƣợng mặt trời và nguồn năng lƣợng gió, các dự án ngày một phát triển trên nhiều tỉnh thành: Quảng Ngãi; 3 Khánh Hòa, Bình Thuận, ...Tại tỉnh Bình Thuận, dự án NNLTT Trung Nam có công suất lắp đặt lớn chiếm gần 20% công suất truyền tải. Tuy nhiên, những tác động của nó đến lƣới điện chƣa đƣợc xem xét. Trong luận này, tác giả trình bày nghiên cứu về sự ảnh hƣởng của NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. 3. Mục đ ch nghiên cứu Nghiên cứu tính toán và đánh giá ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: + Lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận. + Các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam: Nhà máy điện mặt trời Trung Nam (NMĐMT Trung Nam) có công suất 450MWp, nhà máy điện mặt trời Quán Thẻ (NMĐMT Quán Thẻ) với công suất 300MWp và nhà máy điện gió Trung Nam (NMĐG Trung Nam) với công suất 150MW. Phạm vi nghiên cứu: + Mô hình hóa mô phỏng lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận khi kết nối các NNLTT Trung Nam. + Phân tích tính toán trào lƣu công suất của lƣới điện tỉnh Bình Thuận khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. + Phân tích ảnh hƣởng của sóng hài khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. + Phân tích tính toán ngắn mạch khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. + Phân tích ổn định điện áp khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết cùng với các tiêu chuẩn ban hành, xây dựng mô hình thực tế của lƣới điện tỉnh Bình Thuận có sự tham gia của NNLTT Trung Nam để phục vụ phân tích và tính toán minh họa. Sử dụng phần mềm Etap để mô phỏng 4 tính toán trào lƣu công suất, tính toán ảnh hƣởng sóng hài, tính toán ngắn mạch và phân tích ổn định điện áp thông qua độ nhạy Q-V khi chƣa kết nối và khi kết nối NNLTT Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. 6. Cấu trúc của luận văn Trên cơ sở mục đích nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu, ngoài phần mở đầu và kết luận, đề tài đƣợc phân thành 4 chƣơng với các nội dung luận văn bao gồm: - Chƣơng 1: Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận, nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam và phần mềm Etap. - Chƣơng 2: Tổng quan về các phƣơng pháp tính toán cùng các chỉ tiêu đánh giá kỹ thuật trong hệ thống điện. - Chƣơng 3: Phân tích ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. - Chƣơng 4: Các giải pháp làm giảm sóng hài và hạn chế dòng ngắn mạch trong lƣới điện tỉnh Bình Thuận. - Kết luận và kiến nghị. 5 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN, NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM VÀ PHẦN MỀM ETAP 1.1. Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận 1.1.1. Phương thức vận hành lưới điện tỉnh Bình Thuận Lƣới điện Truyền tải điện Bình Thuận đƣợc truyền tải qua các trạm biến áp trung gian gồm 3 TBA 220 kV: Phan Thiết, Phan Rí và Hàm Tân; 1 TBA 500 kV Vĩnh Tân. Chế độ vận hành bình thƣờng của lƣới điện Truyền tải tỉnh Bình Thuận là vận hành theo mạch vòng với nhiều đƣờng dây liên kết để tăng độ tin cậy, ổn định và liên tục trên lƣới điện truyền tải của tỉnh Bình Thuận. Do đặc thù truyền tải điện tỉnh Bình Thuận là nơi nhận nguồn trực tiếp từ các nhà máy nhiệt điện và các nhà máy điện năng lƣợng tái tạo nên có phƣơng thức kết dây của từng trạm và giữa các xuất tuyến nhƣ sau: Đối với TBA 500 kV Vĩnh Tân đƣợc vận hành theo sơ đồ kết lƣới 3/2, ngoài ra đối với các TBA 220 kV Phan Thiết, Phan Rí, Hàm Tân vận hành theo sơ đồ kết lƣới 2 thanh cái và 2 thanh cái có thanh cái vòng. 1.1.2. Nguồn điện Trên địa bàn tỉnh Bình Thuận hiện có những nhà máy điện lớn, đƣợc đấu nối vào lƣới điện truyền tải trên địa bàn tỉnh đƣợc thể hiện cụ thể dƣới đây: - Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 1, Vĩnh Tân 2 và Vĩnh Tân 4 có công suất (2x642 MW), trong đó đối với NMNĐ Vĩnh tân 1 và NMNĐ Vĩnh Tân 2 đƣợc đấu nối vào hệ thống 220kV thông qua thanh cái 220kV tại TBA 500kV Vĩnh Tân. - Nhà máy thủy điện Hàm Thuận công suất (2x150 MW), đƣợc đấu nối vào hệ thống 220kV thông qua các đƣờng dây 220kV Hàm Thuận – Xuân Lộc, Hàm Thuận – Bảo Lộc và Hàm Thuận – Phan Thiết. 6 - Nhà máy thủy điện Đa Mi công suất (2x87,5 MW), đƣợc kết nối vào hệ thống 220kV thông qua các đƣờng dây 220kV Đa Mi – Hàm Thuận và Đa Mi – Xuân Lộc. - Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Trung Nam có công suất lắp đặt 450 MWp, đƣợc kết nối vào hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Trung Nam – Thuận Nam và đƣợc kết nối vào thanh cái 220kV tại TBA 500kV Thuận Nam. - Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Quán thẻ có công suất lắp đặt 300 MWp, đƣợc phát lên trạm cắt 220kV Quan Thẻ và đƣợc kết nối lên hệ thống 220kV qua đƣờng dây 220kV Quán Thẻ - Vĩnh Tân. - Nhà máy điện gió (NMĐG) Trung Nam có công suất lắp đặt 150 MW, đƣợc phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Thuận Nam – Vĩnh Tân. - Ngoài ra trên lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận còn có các nguồn năng lƣợng tái tạo nhỏ phát lên lƣới nhƣ: NMĐMT Hồng Phong có công suất lắp đặt 150 MWp thông qua đƣờng dây Hồng Phong – Phan Thiết, NMĐMT Đá Bạc công suất 50 MWp phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Đá Bạc – Hàm Tân và NMĐG Thái Hòa công suất 90 MW phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Thái Hòa – Phan Rí. 1.1.3. Lưới điện truyền tải Trạm biến áp: Trạm biến áp 500kV: Trên địa bàn tỉnh Bình Thuận gồm có 1 TBA 500kV với công suất đạt 1800 MVA. Hầu nhƣ TBA 500kV này đều mang tải đáp ứng đủ nhu cầu truyền tải giải tỏa công suất cho các nguồn phát lên hệ thống truyền tải, riêng MBA AT1 và AT2 tại TBA 500kV Vĩnh Tân vận hành với tải cao khi vận hành vào ban ngày do thời điểm này có sự tham gia của các nguồn năng lƣợng tái tạo cùng với các nguồn truyền thống hiện có phát lên hệ thống. Trạm biến 220kV: Trên địa bàn tỉnh có 3 TBA 220kV gồm 6 MBA với tổng công suất 1500 MVA. Tất cả các MBA 220kV đều mang tải đáp ứng nhu cầu phụ tải. 7 Bảng 1.1. Thông số, tình hình vận hành các TBA trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận STT TBA 1 TBA 500kV Vĩnh Tân 2 MBA Sđm (MVA) Điện áp (kV) Pmax (MW) AT1 900 500/220/35 308,64 AT2 900 500/220/35 314,61 AT1 500 220/110/22 72,27 AT2 500 220/110/22 73,51 AT1 500 220/110/22 201,84 AT2 500 220/110/22 203,56 AT1 500 220/110/22 99,41 AT2 500 220/110/22 95,29 TBA 220kV Hàm Tân 3 TBA 220kV Phan Rí 4 TBA 220kV Phan Thiết Đƣờng dây 500kV: Các tuyến đƣờng dây 500kV trên địa bàn tỉnh Bình Thuận trong giai đoạn quy hoạch điện đến nay gồm: Đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – Sông Mây với chiều dài đƣờng dây 159,625 km, đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – rẽ Sông Mây – Tân Uyên có chiều dài 159,737 km, đƣờng dây Vĩnh Tân – NMNĐ Vĩnh Tân 4 với chều dài 1,293 km và đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – NNLTT Trung Nam với chiều dài 15,417 km. Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 500kV Tiết diện STT Danh mục Đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân - Sông Mây Icp (A) Số Chiều dài mạch (km) ACSR 400/51 3 159,625 882,78 ACSR 400/51 1 159,737 811,04 ACSR 400/51 2 1,293 307,68 ACSR 400/51 2 15,417 576 Hiện có 1 Quy mô (mm2) Đƣờng dây 500kV 2 3 4 Vĩnh Tân - rẽ Sông Mây - Tân Uyên Đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân - NMNĐ Vĩnh Tân 4 Đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân - NNLTT Trung Nam Đƣờng dây 220kV: Phần lớn các đƣờng dây 220kV trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận vận hành an toàn, đảm bảo cung cấp điện ổn định. Lƣới điện 220kV của tỉnh cơ bản đã đảm bảo