Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điện mặt trời tại thành phố sơn la

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỖ VĂN PU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI THÀNH PHỐ SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỖ VĂN PU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI THÀNH PHỐ SƠN LA Ngành: Kỹ thuật điện Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN XUÂN MINH THÁI NGUYÊN - 2020 i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Đỗ Văn Pu Đề tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điện mặt trời tại thành phố Sơn La Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số SV: 8520201 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 10/10/2020 với các nội dung sau: - Sửa lỗi chế bản như góp ý của phản biện và hội đồng. - Bổ sung các bình luận kết quả tính toán mô phỏng, kết luận. Thái Nguyên, ngày 26 tháng 10 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn PGS.TS. Trần Xuân Minh Tác giả luận văn Đỗ Văn Pu CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS. Nguyễn Duy Cương i LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Đỗ Văn Pu Học viên: Lớp cao học K21, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Nơi công tác: Công ty Điện lực Sơn La Tên đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điện mặt trời tại thành phố Sơn La”. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Xuân Minh và sự giúp đỡ của các cán bộ Khoa Điện, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Mọi thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng 8 năm 2020 Học viên thực hiện Đỗ Văn Pu ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này tôi luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS. Trần Xuân Minh, người trực tiếp hướng dẫn luận văn cho tôi. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, kỹ thuật viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những đóng góp quý báu của các bạn cùng lớp động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ quan xí nghiệp đã giúp tôi khảo sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận văn. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng 8 năm 2020 Học viên Đỗ Văn Pu iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. iii MỤC LỤC ........................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT ....................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................. viii DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ ................................................ ix MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 1 3. Kết quả dự kiến ............................................................................................. 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 2 5. Công cụ, thiết bị nghiên cứu ......................................................................... 2 6. Bố cục luận văn ............................................................................................. 2 7. Kế hoạch thực hiện........................................................................................ 2 Chương 1: TỔNG QUAN THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI THÀNH PHỐ SƠN LA ............................................ 4 1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Sơn La .................................................... 4 1.1.1. Đặc điểm địa bàn quản lý vận hành .................................................. 4 1.1.2. Phần nguồn điện................................................................................ 4 1.1.3. Hiện trạng đường dây 110 kV .......................................................... 5 1.1.4. Lưới điện trung áp............................................................................. 6 1.2. Giới thiệu khái quát về mạng điện thành phố Sơn La ............................... 6 1.2.1. Nguồn điện ........................................................................................ 6 1.2.2. Lưới điện ........................................................................................... 7 1.3. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc ................. 7 1.3.1. Vai trò và đặc điểm ........................................................................... 7 1.3.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc........................................ 8 1.3.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc ..................... 10 iv 1.4. Các điều kiện về phát triển năng lượng mặt trời của thành phố Sơn La . 13 1.5. Kết luận chương 1 .................................................................................... 14 Chương 2: LỰA CHỌN CẤU TRÚC ĐIỆN MẶT TRỜI ỨNG DỤNG TẠI THÀNH PHỐ SƠN LA .................................................................................. 15 2.1. Giới thiệu .................................................................................................. 15 2.1.1. Nguyên lý hoạt động ....................................................................... 15 2.1.2. Các mô hình lắp đặt ........................................................................ 16 2.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời ......................................................... 18 2.2.1. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời nối lưới ....................................... 18 2.2.2. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời độc lập ........................................ 19 2.2.3. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời lai ................................................ 20 2.3. Lựa chọn cấu trúc điện mặt trời ứng dụng cho thành phố Sơn La .......... 21 2.3.1. Các đặc điểm cơ bản của các cấu trúc điện mặt trời ...................... 21 2.3.2. Lựa chọn cấu trúc điện mặt trời ứng dụng cho thành phố Sơn La . 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI TRỰC TIẾP .......................................................................................... 22 3.1. Các khâu của hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới trực tiếp ............ 23 3.1.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic) ..................................................... 23 3.1.2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC).................................. 28 3.1.3. Nghịch lưu nối lưới (Grid Tie Inverter).......................................... 33 3.1.4. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp .............................. 36 3.1.5. Lọc sóng hài .................................................................................... 39 3.2. Thiết kế điều khiển hệ thống điện mặt trời nối lưới một pha .................. 43 3.2.1. Vấn đề cần điều khiển trong hệ thống ............................................ 43 3.2.2. Hệ thống điều khiển ........................................................................ 43 3.3. Mô phỏng điều khiển hệ thống năng lượng pin mặt trời nối lưới một pha [6] .................................................................................................................... 47 3.3.1. Chương trình mô phỏng hệ thống trong Matlab - Simulink ........... 47 3.3.2. Kết quả mô phỏng ........................................................................... 49 v 3.4. Kết luận chương 3 .................................................................................... 52 Chương 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ SƠN LA.................................................................................................................... 53 4.1. Đặt vấn đề................................................................................................. 53 4.1.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời ....................................... 54 4.1.2. So sánh về ưu nhược điểm một số hệ thống năng lượng mặt trời .. 56 4.1.3. Các văn bản pháp quy về điện mặt trời mái nhà............................. 58 4.2. Quan điểm và định hướng phát triển NL tái tạo ở VN đến 2030 và tầm nhìn đến 2050 .......................................................................................................... 60 4.2.1. Giai đoạn từ nay đến 2030 .............................................................. 60 4.2.2. Định hướng đến 2050 ..................................................................... 60 4.3. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam và thành phố Sơn La...... 63 4.3.1. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam............................... 63 4.3.2. Tình hình phát triển điện mặt trời ở thành phố Sơn La .................. 68 4.4. Đề xuất một số giải pháp QL và KD NLMT ở thành phố Sơn La .......... 70 4.4.1. Công tác tuyên truyền ..................................................................... 70 4.4.2. Việc thực hiện thủ tục của ngành Điện ........................................... 73 4.4.3. Công tác kinh doanh, cung cấp thiết bị, phụ kiện, giá cả ............... 74 4.4.4. Giải pháp hỗ trợ về tài chính .......................................................... 76 4.4.5. Công tác quản lý vận hành điện mặt trời ........................................ 77 4.5. Kết luận chương 4 .................................................................................... 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 81 vi DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT Thuật ngữ đầy đủ Chữ viết tắt ĐMT Điện mặt trời AC Dòng điện xoay chiều (Alternating Current) DC Dòng điện một chiều (Direct Current) NLTT Năng lượng tái tạo ĐMTMN Điện mặt trời mái nhà ĐMTMN Điện mặt trời mái nhà KD Kinh doanh DN Doanh nghiệp NLMT Năng lượng mặt trời QL Quản lý vii Chú thích DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Cơ cấu thành phần phụ tải điện thành phố Sơn La năm 2019 .......... 7 Bảng 1.2. Tiềm năng năng lượng mặt trời của Việt Nam ............................... 11 Bảng 1.3. Số liệu năm về năng lượng mặt trời của thành phố Sơn La (2019) 14 viii DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam .................... 12 Hình 2.1: Mô hình điện mặt trời nối lưới trực tiếp ......................................... 16 Hình 2.2: Mô hình năng lượng mặt trời độc lập ............................................. 17 Hình 2.3: Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid)................................ 18 Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới ..................................... 18 Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập ...................................... 19 Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời lai (hybrid) ............................... 20 Hình 3.1: Các tấm pin mặt trời........................................................................ 23 Hình 3.2: Mô hình tương đương của module PV ........................................... 26 Hình 3.3: Các họ đặc tính của PV ................................................................... 27 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý phần lực bộ giảm áp Buck ................................... 29 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý phần lực bộ tăng áp Boost ................................... 30 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý phần lực bộ biến đổi DC/DC kiểu Buck-Boost ... 31 Hình 3.7: Bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly ................................................... 32 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn dòng S1, S2 đóng: iL > 0; S3, S4 đóng: iL < 0 ......................................................................................... 34 Hình 3.9: Sơ đồ nghịch lưu môt pha có điểm giữa ......................................... 35 Hình 3.10: Sơ đồ nghịch lưu áp một pha dạng cầu ......................................... 36 Hình 3.11: Sóng sin mô phỏng (MODIRED SINE WAVE), thuần sin (SINE WAVE) và xung vuông (SQUARE WAVE) .................................................. 37 Hình 3.12: Sơ đồ cách tạo ra tín hiệu sin SPWM ........................................... 38 Hình 3.13: Mô tả dạng tín hiệu méo gây bởi sóng hài .................................... 40 Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán tìm điểm công suất cực đại .............................. 44 Hình 3.15: Cấu trúc điều khiển điện áp một chiều sử dụng bộ điều khiển PI 45 Hình 3.16: Sơ đồ khối nghịch lưu nối lưới ..................................................... 45 Hình 3.17: Cấu trúc điều khiển mạch vòng dòng điện ................................... 46 ix Hình 3.18: Cấu trúc điều khiển mạch vòng công suất .................................... 46 Hình 3.19: Cấu trúc điều khiển hệ thống pin mặt trời nối lưới....................... 47 Hình 3.20: Sơ đồ hệ thống pin mặt trời nối lưới trong Matlab - Simulink ..... 47 Hình 3.21: Sơ đồ mô phỏng khối lọc và điều khiển dòng .............................. 48 Hình 3.22: Sơ đồ mô phỏng khối lọc và điều khiển dòng .............................. 48 Hình 3.23: Các thông số của tế bào quang điện .............................................. 49 Hình 3.24: Đáp ứng điện áp ra của pin mặt trời.............................................. 50 Hình 3.25: Đáp ứng điện áp một chiều đầu ra bộ biến đổi DC/DC ................ 50 Hình 3.26: Đáp ứng công suất tác dụng .......................................................... 50 Hình 3.27: Đáp ứng công suất phản kháng ..................................................... 50 Hình 3.28: Đáp ứng điện áp, dòng điện nối lưới ............................................ 51 x MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Với sự phát triển mạnh của các ngành kinh tế, đặc biệt là lĩnh vực công nghiệp thì nhu cầu năng lượng ngày càng lớn, năng lượng phục vụ cho hầu hết các lĩnh vực chủ yếu là điện năng. Trước đây năng lượng điện phần lớn được tạo ra bởi các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Nhưng các hệ thống phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch đang gặp nhiều vấn đề như: các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần bị cạn kiệt, sử dụng các nhiên liệu hóa thạch gây ra nhiều tác động xấu đến môi trường sống và tạo ra nhiều nguy cơ đối với trái đất và toàn bộ hệ sinh vật sống trên trái đất, … Trước tình hình đó, nhiều nguồn năng lượng sạch, năng lượng tái tạo đã được khai thác như năng lượng mặt trời, thủy năng, thủy triều, năng lượng gió, … Một trong những dạng năng lượng tái tạo mà Việt Nam có tiềm năng lớn nhưng việc khai thác còn hạn chế đó là đó là năng lượng mặt trời. Thành phố Sơn La là khu vực mà nguồn năng lượng mặt trời khá dồi dào, nhưng địa hình lại không thuận lợi cho việc xây dựng các nhà máy điện mặt trời như các tỉnh miền Nam Trung bộ. Mặc dù vậy nhưng việc phát triển ứng dụng các hệ thống phát điện mặt trời công suất nhỏ là điều hoàn toàn có thể, nó sẽ góp phần bổ sung công suất điện vào mạng điện của thành phố, vào hệ thống điện, giảm thiếu ô nhiễm môi trường khi có thể giảm công suất của các hệ thống phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Với các lý do trên, việc nghiên cứu để ứng dụng năng lượng mặt trời mà đặc biệt là các trạm phát điện mặt trời áp mái (bố trí trên mái nhà dân, nhà các công sở tại thành phố Sơn La nhằm tăng nguồn năng lượng cho tương lai là rất cần thiết và có nhiều triển vọng. Vì vậy, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điện mặt trời tại thành phố Sơn La”. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu về tiềm năng phát triển năng mặt trời tại địa bàn thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La. 1 - Lựa chọn loại hệ thống phát điện mặt trời có thể triển khai tại địa bàn thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La. - Thiết kế cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện mặt trời có thể triển khai tại địa bàn thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La. - Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh điện mặt trời tại thành phố Sơn La. 3. Kết quả dự kiến - Mô hình hệ thống điện mặt trời lai ứng dụng tại địa bàn tỉnh Sơn La. - Một số giải pháp quản lý, kinh doanh điện mặt trời tại địa bàn thành phố Sơn La. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Tiềm năng năng lượng mặt trời tại thành phố Sơn La; - Hệ thống phát điện mặt trời. 5. Công cụ, thiết bị nghiên cứu Máy tính. 6. Bố cục luận văn Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và hướng phát triển, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận văn bao gồm 4 chương sau: Chương 1: Tổng quan thực trạng sử dụng nguồn năng lượng tái tạo tại thành phố Sơn La. Chương 2: Lựa chọn cấu trúc điện mặt trời ứng dụng tại thành phố Sơn La. Chương 3: Thiết kế điều khiển hệ thống điện mặt trời nối lưới trực tiếp. Chương 4: Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh điện mặt trời cho thành phố Sơn La. 7. Kế hoạch thực hiện Toàn bộ nội dung của luận văn được thực hiện trong 6 tháng kể từ ngày có quyết định. Kế hoạch thực hiện được cụ thể như sau: 2 STT 1 2 3 4 5 Nội dung nghiêncứu Nghiên cứu tổng quan về tiềm năng năng lượng tái tạo tại thành phố Sơn La Tìm hiểu về tiềm năng năng mặt trời tại thành phố Sơn La Tìm hiểu về các hệ thống phát điện mặt trời và lựa chọn loại hệ thống ứng dụng Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý và kinh doanh điện mặt trời tại thành phố Sơn La Hoàn thiện luận văn Thời gian Ghi thực hiện 1 tháng 1 tháng 1,5 tháng 1,5 tháng 1 tháng 3 chú Chương 1 TỔNG QUAN THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI THÀNH PHỐ SƠN LA 1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Sơn La 1.1.1. Đặc điểm địa bàn quản lý vận hành Thành phố Sơn La là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, giáo dục, y tế của tỉnh Sơn La. Với tổng diện tích tự nhiên 323,51 km², dân số 106.052 người, thành phố có 12 đơn vị hành chính gồm 7 phường: Quyết Tâm, Quyết Thắng, Tô Hiệu, Chiềng Lề, Chiềng Sinh, Chiềng An, Chiềng Cơi và 5 xã gồm Chiềng Cọ, Chiềng Đen, Chiềng Ngần, Chiềng Xôm, Hua La. Với tổng số 169 tổ, bản, tiểu khu (7 bản tái định cư Thủy điện Sơn La mới được thành lập). Thành phố có hệ thống giao thông đường bộ khá thuận lợi tạo điều kiện cho thành phố trong việc lưu thông hàng hóa, trao đổi thông tin kỹ thuật, tiếp thu các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến và khả năng thu hút vốn đầu tư của các tổ chức, cá nhân trong và ngoài tỉnh. Về điều kiện khí hậu: Nhiệt độ không khí: Trung bình 22 °C. Cao nhất 37 °C. Thấp nhất 2 °C. Độ ẩm không khí: Trung bình: 81%. Thấp nhất: 25%. Nắng: Tổng số giờ nắng là 1885 giờ. Lượng bốc hơi bình quân 800 mm/năm. Mưa: Lượng mưa bình quân: 1.299 mm/năm, số ngày mưa: 137 ngày. Thành phố đang trong giai đoạn đầu tư và xây dựng, quá trình đô thị hóa diễn ra rất mạnh. 1.1.2. Phần nguồn điện Khu vực Sơn La được cấp nguồn từ trạm 220kV là TBA 220kV Sơn La, Yên Bái và đường dây 110kV liên lạc với khu vực Hòa Bình, Điện Biên và 47 NMTĐ nhỏ đấu nối lưới trung áp, lưới 110kV với tổng công suất đặt 526,9MW 4 (trong đó có 30 NMĐ đấu nối lưới 110kV với tổng công suất 420,5MW; 17 NMĐ đấu nối lưới trung áp với tổng công suất 106,4MW). Cấp điện cho 17TBA/23MBA – công suất đặt 507MVA trong đó có 6TBA/9MBA với tổng dung lượng 243MVA thuộc tài sản ngành điện. Trạm biến áp 110KV E17.2 Sơn La được cấp nguồn từ đường dây 110kV lộ 174, 176 sau trạm 220kV E17.6 Sơn La và liên lạc từ trạm biến áp 110kV E17.4 Thuận Châu, đường dây 110kV liên lạc với trạm biến áp 110kV E21.1 Điện Biên. 1.1.3. Hiện trạng đường dây 110 kV - Đường dây 110 kV Công ty Điện lực Sơn La quản lý có tổng chiều dài 479,28 km; gồm 17 lộ đường dây, kết cấu các tuyến đường dây 110kV chủ yếu là các dường dây mạch đơn, sử dụng tiết diện dây dẫn AC 185 và 240 mm2. - Các đường dây mạch kép có tổng chiều dài 76,53km, gồm các đường dây Sơn La – Tuần Giáo, Trạm 220kV Sơn La – Trạm 110kV Sơn La, nhánh rẽ thủy điện To Buông, nhánh rẽ thủy điện Pá Chiến. - Đường dây 110kV cấp điện trạm biến áp 110kV E17.2 Sơn La do Công ty Điện lực Sơn La quản lý có tổng chiều dài 159,5 km. Trong đó 94,7km dây dẫn AC185mm2; 64,8km dây dẫn AC240mm2 (gồm các lộ 174, 176 sau trạm 220kV E17.6 Sơn La và liên lạc từ trạm biến áp 110kV E17.4 Thuận Châu, đường dây 110kV liên lạc với trạm biến áp 110kV E21.1 Điện Biên.) - Giữa các trạm E17.1, E17.2, E17.3, E17.4 đã có đường dây 110kV liên kết mạch vòng. Riêng Trạm 110kV Phù Yên và Trạm 110kV Sông Mã, Trạm Mường La được cấp từ 01 đường dây 110kV không đảm bảo tiêu chí N-1. - Lưới điện 110kV Sơn La liên kết với các tỉnh khác như sau: + Liên kết với lưới điện 110kV tỉnh Hòa Bình qua tuyến đường dây 110kV từ trạm 110kV Mộc Châu (lộ 172-E17.1) đi trạm 110kV Mai Châu(172-E19.6) dây dẫn AC185mm2 dài khoảng 70,8km 5 + Liên kết với lưới điện 110kV tỉnh Điện Biên qua tuyến đường dây 110kV từ trạm 220kV Sơn La (lộ 171-E17.2) đi trạm 110kV Tuần Giáo( 176 E21.1) dây dẫn AC240mm2 dài khoảng 64,8km và đường dây 110kV Thuận Châu (172 E17.4) - Tuần Giáo(171E21.1 Tuần Giáo) dây dẫn AC185 mm2 dài khoảng 34km + Liên kết với lưới điện 110kV tỉnh Yên Bái qua tuyến nhánh rẽ đường dây 110kV từ trạm 110kV Phù Yên (lộ 171- E17.5) trên đường dây Yên Bái Nghĩa Lộ dây dẫn AC185mm2 dài khoảng 51,84km Bên cạnh đó, trên địa bàn tỉnh Sơn La hiện có 47 NMTĐ nhỏ - tổng công suất đặt 528,3MW đang vận hành phát điện, trong đó 29 NMĐ đấu nối lưới 110kV với tổng công suất 417,4MW; 18 NMĐ đấu nối lưới trung áp với tổng công suất 110,9 MW. 1.1.4. Lưới điện trung áp Tính đến thời điểm hiện nay, lưới điện trung áp cấp điện cho tỉnh Sơn La qua 45 lộ đường dây trung áp với tổng chiều dài 4.441,28km. Trong đó lưới điện trung áp cấp điện khu vực thành phố Sơn La gồm 13 lộ đường dây trung áp với tổng chiều dài 229,43 km 1.2. Giới thiệu khái quát về mạng điện thành phố Sơn La 1.2.1. Nguồn điện Thành phố Sơn La hiện đang được cấp điện trực tiếp từ lưới điện Quốc Gia thông qua trạm biến áp Trạm 110kV E17.2 Sơn La. Đây là nguồn cung cấp chính cho toàn bộ các phụ tải khu vực Thành phố Sơn La. Nguồn dự phòng gồm 02 TBA: 110KV E17.3 Mường La thông qua đường dây 35kV lộ 371 và 110kV E17.4 Thuận Châu thông qua đường dây 35kV lộ 371. Nguồn điện khác đấu nối lên lưới trung thế gồm: thủy điện Nậm Chanh 2,1MW đấu nối vào đường dây 22kV lộ 473 E17.2 6 1.2.2. Lưới điện + Lưới điện trung áp cấp điện khu vực Thành phố Sơn La gồm 13 lộ đường dây trung áp với tổng chiều dài 229,43 km; Trong đó 05 lộ đường dây 35kV và 05 lộ đường dây 22kV được cấp từ TBA 110kV E17.2 Sơn La; 03 lộ đường dây 22kV được cấp từ TBA Trung gian 2/9 Sơn La. + Lưới điện hạ thế 0,4KV có tổng chiều dài 218,77 được cấp điện qua 241 TBA công cộng. Nhu cầu sử dụng điện trong thành phố đạt 100%, tiêu chuẩn cấp điện sinh hoạt khu vực nội thị đạt khoảng 350kWh/người/năm, khu vực các xã đạt khoảng 110kWh/ người/năm. Bảng 1.1. Cơ cấu thành phần phụ tải điện thành phố Sơn La năm 2019 TT Tên thành phần phụ tải Sản lượng (kWh) 1 Nông, lâm nghiệp, thủy sản 2 Công nghiệp, xây dựng 15.136.430 3 Thương nghiệp, khách sạn, nhà hàng 15.949.307 4 Quản lý, tiêu dùng 69.462.160 5 Hoạt động khác 14.054.703 Ghi chú 932.457 Tổng 115.535.057 1.3. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc 1.3.1. Vai trò và đặc điểm Các tỉnh thuộc Tây Bắc (trong đó có tỉnh Sơn La) chiếm một vùng rộng lớn, có rất nhiều tiềm năng, lợi thế về khí hậu, diện tích đất đai rộng, giàu khóang sản và nhiều loại tài nguyên quí trữ lượng lớn, tiềm năng rừng, thủy điện phong phú, các di tích lịch sử và nhiều dân tộc có truyền thống văn hóa dân tộc đặc sắc rất thuận lợi cho phát triển du lịch. Nằm ở khu vực giáp biên giới 3 nước Việt Nam – Lào – Trung Quốc, các tỉnh Tây Bắc có thế mạnh kinh tế biên mậu với cả Lào và Trung Quốc, đồng thời là tâm điểm giao thương và 7 khu vực hợp tác giữa các nước thuộc Tiểu vùng sông Mê Công mở rộng. Chính phủ Việt Nam cũng đã có chính sách đầu tư riêng cho Tây Bắc, nhưng với những bất lợi như địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng thiếu và yếu kém, dân cư phân tán với nhiều dân tộc thiểu số, trình độ dân trí thấp, kinh tế chậm phát triển, đời sống nhân dân còn nhiều khó khăn, Tây Bắc vẫn là vùng kinh tế khó khăn và tỷ lệ hộ đói nghèo thuộc diện cao nhất cả nước. Các tỉnh thuộc Tây Bắc (trong đó có tỉnh Sơn La) là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc phòng và là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khóang sản, du lịch, kinh tế cửa khẩu, và năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời,... Do dân cư khu vực Tây Bắc tập trung nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng còn thiếu nên việc cấp điện cho phụ tải khu vực này còn gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu vực Tây Bắc là một nhu cầu có tính cấp thiết cao. Là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc phòng và là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khóang sản, du lịch, kinh tế cửa khẩu, và năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời,... Do dân cư khu vực Tây Bắc tập trung nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng còn thiếu nên việc cấp điện cho phụ tải khu vực này còn gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu vực Tây Bắc là một nhu cầu có tính cấp thiết cao. 1.3.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc Theo đặc điểm cung cấp năng lượng, các tỉnh Tây Bắc phân chia thành 2 khu vực là khu vực có điện lưới, tập trung ở các xã thuộc vùng thấp, gần trung tâm các huyện, thành phố thuận tiện giao thông và khu vực vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới, có đặc điểm dân cư sống phân tán, nhu cầu năng lượng thấp, chưa có hoặc đầu tư đấu nối với lưới điện quốc gia gặp khó khăn và không kinh tế. 8