Tài liệu Phân tích đánh giá ổn định động của hệ thống điện khi có tác động của nguồn năng lượng điện gió (2)

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HӖ CHÍ MINH 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ------------------------- ĈҺNG THӎ CҬM HӖNG 3+Æ17Ë&+ĈÈ1+*,ÈӘ1Ĉӎ1+ĈӜNG CӪA Hӊ THӔ1*Ĉ,ӊN KHI CÓ 7È&ĈӜNG CӪA NGUӖ11Ă1*/ѬӦ1*Ĉ,ӊN GIÓ DYNAMIC STABILITY ASSESSMENT OF POWER SYSTEM WITH THE IMPACTS OF WIND ENERGY Chuyên ngành: QuҧQOêQăQJOѭӧng Mã sӕ: 8510602 LUҰ19Ă1THҤ&6Ƭ TP. HӖ CHÍ MINH, tKiQJQăP i &Ð1*75Î1+ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ± Ĉ+4*-HCM Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS. TS. Võ NgӑFĈLӅu Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: TS. HuǤnh Quang Minh Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: PGS. TS HuǤnh Chung Duy LuұQ YăQ WKҥF Vƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥL 7UѭӡQJ Ĉҥi hӑF %iFK .KRD Ĉ+4* 7S +&0 ngày 23 tháng 01 QăP2021. Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm: 1. Chӫ tӏch: PGS. TS Phan Thӏ Thanh Bình 2. Phҧn biӋn 1: TS. HuǤnh Quang Minh 3. Phҧn biӋn 2: PGS. TS HuǤnh Chung Duy 4. Uӹ viên: 76'ѭѫQJ7KDQK/RQJ 5. 7KѭNê TS. NguyӉn Ngӑc Phúc DiӉm Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝL ÿӗQJ ÿiQK JLi /9 Yj 7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có). CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA Ĉ,ӊN ± Ĉ,ӊN TӰ ii ĈҤ,+Ӑ&48Ӕ&*,$73+&0 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&%È&+.+2$ &Ӝ1*+Ñ$;­+Ӝ,&+Ӫ1*+Ƭ$9,ӊ71$0 ĈӝFOұS- 7ӵGR- +ҥQKSK~F 1+,ӊ09Ө/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ƭ +ӑWrQKӑFYLrQĈҺ1*7+ӎ&Ҭ0+Ӗ1* MSHV: 1970305 1Jj\WKiQJQăPVLQK10/09/1995 1ѫLVLQKAn Giang Chuyên ngành: 4XҧQOêQăQJOѭӧQJ 0mVӕ: 8510602 I. 7Ç1Ĉӄ7¬, 3KkQWtFKÿiQKJLiәQÿӏQKÿӝQJFӫDKӋWKӕQJÿLӋQNKLFyWiFÿӝQJFӫDQJXӗQQăQJOѭӧQJ ÿLӋQJLy(Dynamic stability assessment of power system with the impacts of wind energy) II. 1+,ӊ09Ө9¬1Ӝ,'81* 7uPKLӇXOêWKX\ӃWYӅFiFNKiLQLӋPYjQJX\rQWҳF KRҥWÿӝQJ FӫDWXDELQJLyWuPKLӇXFiF P{KuQKKӋWKӕQJQăQJOѭӧQJÿLӋQJLyQӕLOѭӟLWuPKLӇXFiF\rXFҫXYjWLrXFKXҭQOѭӟLÿLӋQ ÿӇWKӵFKLӋQNӃWQӕLPӝWQKjPi\ÿLӋQJLyYjRKӋWKӕQJ ÿLӋQ. 6ӱGөQJSKҫQPӅPPSS/E (Power System Similator for Engineering) ÿӇWtQKWoán әQÿӏQK ÿӝQJ khi KӋWKӕQJÿLӋQKҩSWKө PӝWOѭӧQJOӟQF{QJVXҩWWӯFiFQJXӗQÿLӋQJLy. III. 1*¬<*,$21+,ӊ09Ө : 21/09/2020 IV. 1*¬<+2¬17+¬1+1+,ӊ09Ө : 03/01/2021 V. &È1%Ӝ+ѬӞ1*'Ү1 : 3*6769}1JӑFĈLӅX Tp. HCM, ngj\WKiQJQăP. &È1%Ӝ+ѬӞ1*'Ү1 &+Ӫ1+,ӊ0%Ӝ0Ð1Ĉ¬27Ҥ2 3*6769}1JӑFĈLӅX 75ѬӢ1*.+2$ Ĉ,ӊ1± Ĉ,ӊN TӰ iii LӠI CҦ0Ѫ1 %iFK.KRDOjQѫLÿmcho tôi nӅn tҧng kiӃn thӭc cùng nhӳQJFѫKӝLTXêEiXÿӇ hӑc tұp và làm viӋFWURQJOƭQKYӵc hӋ thӕQJÿLӋn. Tӯ nhӳQJWKiQJQJj\FzQOjVLQKYLrQFKRÿӃn khi sҳSKRjQWKjQKFKѭѫQJWUuQKFDRKӑFW{LÿmUҩt may mҳn khi luôn nhұQÿѭӧc sӵ TXDQWkPJL~Sÿӥ tӯ nhӳQJQJѭӡi Thҫ\QJѭӡi Cô tұn tâm ӣ QJ{LWUѭӡQJQj\ĈyFNJQJ FKtQKOjÿLӅu khiӃn tôi trân quý và tӵ hào nhҩWFKRÿӃn bây giӡ. Nhӳng kiӃn thӭc, nhӳng sӵ JL~Sÿӥ tұn tình tӯ các Thҫy Cô chính là hành trang giúp tôi tӵ tin vӳQJEѭӟc trong công viӋc sau này. Vӟi lòng biӃWѫQVkXVҳc nhҩt, tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn quý Thҫy Cô giҧQJYLrQ7Uѭӡng Ĉҥi hӑF%iFK.KRD73+&0ÿһc biӋt là các Thҫy Cô Bӝ môn HӋ thӕQJÿLӋn, Khoa ĈLӋn - ĈLӋn tӱ ÿmWUX\ӅQÿҥt cho tôi nhӳng kiӃn thӭFFKX\rQP{QFNJQJQKѭNLQKQJKLӋm thӵc tiӉn quý báu trong suӕWFKѭѫQJWUuQK&DRKӑc tҥLWUѭӡng. Nhӳng kiӃn thӭc chuyên sâu vӅ kӻ thuұWFNJQJQKѭQKӳng kiӃn thӭc mӟi giao thoa giӳa kӻ thuұt và kinh tӃ ÿmJL~S tôi mӣ rӝQJWѭGX\YjGҫn khҳc phөFÿѭӧc nhiӅu thiӃu sót trong hӑc tұp, nghiên cӭu và trong công viӋF7{LFNJQJ[LQJӱi lӡi cҧPѫQÿһc biӋWÿӃQQJѭӡLÿmViQJOұp ra ngành QuҧQ/ê1ăQJ/ѭӧQJFKѭѫQJWUuQKKӑFÿmEә trӧ cho tôi rҩt nhiӅu kiӃn thӭc mӟi mҿ và thú vӏ, giúp tôi có nhӳng cái nhìn rӝng mӣ KѫQFyÿѭӧc tҫPQKuQYjÿӏQKKѭӟng WURQJFiFQJjQKQăQJOѭӧng trên thӃ giӟi nói chung và ViӋW1DPQyLULrQJĈk\FNJQJ chính nguӗn cҧm hӭQJJL~SW{LKuQKWKjQKêWѭӣng, quyӃWÿӏnh nghiên cӭXYjÿѭDQKӳng êWѭӣng này vào luұQYăQFӫa mình. Ĉһc biӋt, tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKQKҩWÿӃn PGS. TS Võ NgӑFĈLӅXQJѭӡLÿm tұQWuQKKѭӟng dүQJL~Sÿӥ tôi tӯ nhӳQJEѭӟFÿҫXWLrQKuQKWKjQKÿӅ FѭѫQJFKRÿӃn suӕt quá trình thӵc hiӋn luұQYăQWӕt nghiӋp. Xin chân thành cҧPѫQÿӃQ3KzQJ1ăQJ /ѭӧng, Trung tâm 1ăQJ /ѭӧng Tái Tҥo, Công ty Cә phҫQ Wѭ Yҩn xây dӵQJ ĈLӋn 5 3(&&ÿmOX{QWҥo mӑLÿLӅu kiӋn tӕt nhҩt cho tôi trong suӕt quá trình hӑc tұp và nghiên cӭX7{LFNJQJ[LQJӱi lӡi cҧPѫQÿӃn nhӳQJQJѭӡi Thҫ\QJѭӡi bҥQÿmWUX\Ӆn cҧm hӭng, hӛ trӧ tôi vӅ kiӃn thӭc, vӅ sӕ liӋu tӯ nhӳng dӵ án thӵc tӃ lүn thӡLJLDQÿӇ Kѭӟng dүn tôi trong viӋc nghiên cӭu vӅ QăQJOѭӧQJÿLӋQJLyÿӇ tôi có thӇ hoàn thành tӕt bài luұn này. Xin gӱi lӡi cҧPѫQÿӃQJLDÿuQK0ҽ tôi và các bҥQÿmOX{QErQFҥQKJL~Sÿӥÿӗng hành cùng tôi trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQYjWURQJVXӕt quãng thӡLJLDQWѭѫLÿҽp nhҩt trên ghӃ giҧQJÿѭӡng. Sau cùng tôi xin kính chúc quý Thҫ\&{WUjQÿҫy sӭc khӓe, niӅm vui và thành công trong công tác nghiên cӭu và giҧng dҥy. 73+&0QJj\WKiQJQăP H͕c viên th͹c hi͏n Ĉһng Thӏ Cҭm Hӗng iv TÓM TҲT LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Phát triӇQQăQJOѭӧng tái tҥo có thӇ giúp cho các quӕc gia WURQJÿyFy9LӋt Nam ÿҥt ÿѭӧc các mөc tiêu phát triӇn bӅn vӳng bҵng viӋc cung cҩp khҧ QăQJWLӃp cұQQăQJOѭӧng sҥch, an toàn và tin cұy vӟi giá cҧ phҧLFKăQJ1ăQJOѭӧng tái tҥRÿmWUӣ WKjQK[XKѭӟng, chiӃm phҫn lӟn công suҩt bә sung trong nguӗn sҧn xuҩWÿLӋn nhӳQJQăPJҫQÿk\. Cùng vӟi xu thӃ phát triӇn trên thӃ giӟi và sӵ quyӃt tâm cӫa Chính phӫQJjQKQăQJOѭӧng ViӋW1DPÿDQJFyVӵ chuyӇn dӏch nhanh chóng vӟi sӵ WăQJWUѭӣQJYѭӧt trӝi cӫDQăQJ Oѭӧng tái tҥRWURQJFѫFҩu nguӗQÿLӋn. Có thӇ thҩ\ÿѭӧFQJjQKQăQJOѭӧng ViӋt Nam ÿang ӣ thӡLÿLӇm quan trӑng quyӃWÿӏnh chiӃQOѭӧc phát triӇn trong thұp kӹ tiӃp theo. Là mӝt nӅn kinh tӃ mӟi nәi, ViӋW1DPÿDQJWuPNLӃm các lӵa chӑQNKiFQKDXÿӇ ÿiS ӭng nhu cҫXÿLӋQQJj\FjQJJLDWăQJFӫa nӅn kinh tӃ. 7URQJÿyQăQJOѭӧQJJLyÿѭӧc ÿiQKJLiOjQJXӗn tài nguyên dӗi dào và phát triӇn bӅn vӳQJWURQJWѭѫQJODL4X\KRҥch phát triӇQÿLӋn lӵc quӕFJLD9,,,3'3PDQJÿӃQFѫKӝLWăQJWӹ lӋ ÿLӋQQăQJOѭӧng tái tҥo và cө thӇ hóa mөc tiêu công suҩt lҳSÿһWÿӕi vӟLÿLӋQJLyQJRjLNKѫLKjQJ*:ÿӃn QăP 1ăQJOѭӧng gió là mӝt nguӗQQăQJOѭӧng biӃQÿәi vì nó phө thuӝc vào tӕFÿӝ gió cӫa tӯng khu vӵc. MӭFÿӝ thâm nhұp cӫa nguӗQQăQJOѭӧng gió vào hӋ thӕQJÿLӋQWUѭӟc ÿk\OjNK{QJÿiQJNӇ do công suҩt lҳSÿһWWѭѫQJÿӕi thҩp. Tuy nhiên, vӟLOѭӧng công suҩt lҳSÿһWQJj\FjQJWăQJFDR QKѭKLӋQQD\ÿmÿһt ra mӝt sӕ vҩQÿӅ trong viӋc vұn hành hӋ thӕQJÿLӋQ'RÿyÿӇ ÿҧm bҧo cho viӋc giҧi tӓa công suҩWOrQOѭӟLÿLӋn mӝt cách an toàn và tin cұy trong suӕt quá trình vұQKjQKÿzLKӓi các nhà máy phҧLÿiSӭng mӝt sӕ tiêu chuҭn nhҩWÿӏnh khi thӵc hiӋQÿҩu nӕi. Vӟi sӵ phát triӇn nhanh chóng và mӭFÿӝ thâm nhұp ngày càng nhiӅu cӫDQăQJOѭӧQJÿLӋn gió thì viӋFSKkQWtFKÿiQKJLiәQÿӏnh hӋ thӕQJÿLӋn sӁ là vҩQÿӅ hӃt sӭc quan trӑng và cҩp thiӃt nhҩt hiӋQQD\'RÿyQӝi dung luұQYăQVӁ làm rõ vӅ vҩQÿӅ này, vӟLFiFP{KuQKWѭѫQJÿѭѫQJFӫDWXDELQJLyÿѭӧc tham khҧo tӯ tài liӋu thiӃt bӏ cӫa nhà sҧn xuҩt GE, các mô hình này sӁ ÿѭӧFÿѭDYjR phҫn mӅm PSS/E (Power System Simulator for EngineeringÿӇ thӵc hiӋn tính toán. KӃt quҧ cӫa viӋFSKkQWtFKÿiQKJLiәQÿӏQKÿӝng trên hӋ thӕQJÿLӋQFNJQJÿmSKҫn nào chӭng PLQKÿѭӧc FiFѭXÿLӇPFNJQJQKѭKLӋu quҧ trong viӋc sӱ dөng phҫn mӅm PSS/E tính toán phân bӕ công suҩWYjÿiQKJLiWtQKÿiSӭng cӫa hӋ thӕQJÿLӋQNKLFyWiFÿӝng hay ҧQKKѭӣng cӫa nguӗQQăQJOѭӧQJÿLӋn gió. v ABSTRACT The development of the renewable energy sector could help achieve sustainable development goals in various countries by providing access to clean, secure, reliable and affordable energy. Renewable energy now makes up a significant share of the capacity added to the generation mix in recent years. Following these international trends and thanks to government support, Vietnam has made significant progress in DGGLQJ UHQHZDEOH HQHUJ\ WR LWV HOHFWULFLW\ PL[ 9LHWQDP¶V HQHUJ\ VHFWRU LV QRZ DW D critical point in determining its development strategy for the next decade. As an emerging economy, Vietnam is looking for different options to meet the economy's growing electricity demand. In which, wind energy is considered an abundant resource and sustainable development in the future. National Power Development Master Plan VIII (PDP8) offers an opportunity to increase the share of renewable energy and concretize the installed capacity target for offshore wind power with a value of GW by 2030. Wind energy is a variable energy source because it depends on the wind speed of each area. The penetration of wind energy into the power system was previously negligible due to the relatively low installed capacity. However, with the current increasing amount of injection capacity, problems have emerged in the operation of electrical systems. Therefore, to ensure the release of capacity to the grid safely and reliably during the operation period requires wind power plants have to meet certain standards when making connections. With the rapid development and increasing penetration of wind power, the analysis and assessment of the stability of the power system will be the most important and urgent issue today. Therefore, the content of the thesis will clarify this issue, with equivalent models of wind turbines referenced from the equipment documentation of the manufacturer GE, these models will be added to the PSS/E software (Power System Similator for Engineering) to perform calculations. The results of analyzing and evaluating dynamic stability on the power system have also demonstrated the advantages and effectiveness in using PSS/E software to calculate power distribution and evaluate the responsiveness of power system when there is the impact or influence of wind power energy sources. vi LӠI &$0Ĉ2$1 7{LWrQOjĈһng Thӏ Cҭm HӗQJ[LQFDPÿRDQOXұQYăQWKҥFVƭÿӅ tài ³Phân tích ÿiQKJLiәQÿӏQKÿӝng cӫa hӋ thӕQJÿLӋQNKLFyWiFÿӝng cӫa nguӗQQăQJOѭӧQJÿLӋn gió´Oj công trình nghiên cӭu cӫa chính bҧQWKkQW{LGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn khoa hӑc cӫa PGS.TS Võ NgӑFĈLӅu. Các sӕ liӋu, kӃt quҧ mô phӓng tính toán trong luұQYăQQj\OjWUXQJWKӵc. Tôi FDPÿRDQNK{QJVDRFKpSEҩt kǤ công trình khoa hӑc nào cӫDQJѭӡi khác, mӑi sӵ tham khҧRÿӅu có trích dүn rõ ràng. TP.HCM, ngày ... tháng QăP 1Jѭӡi FDPÿRDQ Ĉһng Thӏ Cҭm Hӗng MỤC LỤC MỤC LỤC ---------------------------------------------------------------------------------------------------- vii DANH MỤC HÌNH ẢNH ---------------------------------------------------------------------------------- ix DANH MỤC BẢNG BIỂU ------------------------------------------------------------------------------- xii DANH MỤC BIỂU ĐỒ ----------------------------------------------------------------------------------- xiii Phần 1 THUYẾT MINH ------------------------------------------------------------------------------- xv Chương 1 GIỚI THIỆU ------------------------------------------------------------------------------ 1 Chương 2 TỔNG QUAN------------------------------------------------------------------------------ 4 2.1. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ Ở VIỆT NAM ------------------------------- 4 2.1.1. Tiềm năng phát triển điện gió trên đất liền -------------------------------------------- 4 2.1.2. Tiềm năng phát triển điện gió ngoài khơi --------------------------------------------- 6 2.2. TÌNH HÌNH THỊ TRƯỜNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ NĂM 2019 -------------- 7 2.2.1. Thị trường điện gió trên đất liền -------------------------------------------------------- 8 2.2.2. Thị trường điện gió ngoài khơi ---------------------------------------------------------- 8 2.2.3. Thị trường năng lượng điện gió ở Việt Nam ----------------------------------------- 10 2.3. ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY TRONG VIỆC TÍCH HỢP NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀO HTĐ--------------------------------- 11 2.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC KHÁI NIỆM TUABIN GIÓ --------------------------------- 13 2.4.1. Khái niệm tuabin gió tốc độ cố định --------------------------------------------------- 13 2.4.2. Khái niệm tuabin gió loại tốc độ biến thiên bị giới hạn (rôto được nối với một biến trở)---------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.4.3. Khái niệm tuabin gió loại tốc độ biến thiên với bộ chuyển đổi điện tử công suất một phần (DFIG) ----------------------------------------------------------------------------------- 15 2.4.4. Khái niệm tuabin gió loại tốc độ biến thiên với bộ truyền động trực tiếp và bộ chuyển đổi công suất toàn phần------------------------------------------------------------------ 16 2.5. CÁC THÀNH PHẦN ĐIỂN HÌNH TRONG TUABIN GIÓ ------------------------- 17 2.6. CÁC LOẠI TUABIN GIÓ THƯƠNG MẠI --------------------------------------------- 23 2.7. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HAI KIỂU TUABIN ĐIỂN HÌNH LOẠI TỐC ĐỘ BIẾN THIÊN------------------------------------------------------------------------------- 28 2.7.1. Nguyên tắc hoạt động của tuabin gió Type-3 ---------------------------------------- 28 2.7.2. Nguyên tắc hoạt động của tuabin gió Type-4 ---------------------------------------- 35 2.8. TIÊU CHUẨN KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ VÀO LƯỚI ĐIỆN -------------- 42 2.8.1. Khả năng vượt qua sự cố (FRT)-------------------------------------------------------- 42 2.8.2. Điện áp và dải tần số hoạt động ------------------------------------------------------- 45 2.8.3. Điều chỉnh công suất phản kháng và điện áp ---------------------------------------- 46 2.8.4. Điều khiển công suất tác dụng và tần số ---------------------------------------------- 48 2.8.5. Hiện tượng nhấp nháy điện áp --------------------------------------------------------- 49 2.8.6. Hiện tượng phát sóng hài --------------------------------------------------------------- 49 2.9. TÍCH HỢP THIẾT BỊ FACTS TRONG TRANG TRẠI ĐIỆN GIÓ ---------------- 49 2.9.1. Tổng quan về các thiết bị FACTS ------------------------------------------------------ 50 Chương 3 TÍCH HỢP NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN --------- 53 3.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ TIÊU CHUẨN ĐẤU NỐI ------------------------------ 53 vii 3.2. TÁC ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN GIÓ ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ---- 56 3.2.1. Biến thiên điện áp ------------------------------------------------------------------------ 56 3.2.2. Điện áp ở trạng thái ổn định------------------------------------------------------------ 56 3.2.3. Dao động điện áp------------------------------------------------------------------------- 57 3.2.4. Nhiễu sóng hài ---------------------------------------------------------------------------- 57 3.3. MÔ HÌNH HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ NỐI LƯỚI ------------------- 57 3.3.1. Mô hình động của một trang trại điện gió -------------------------------------------- 57 3.4. CÁC MÔ HÌNH TUABIN GIÓ ĐIỂN HÌNH CỦA GE ------------------------------- 60 3.4.1. Mô hình động của máy phát điện không đồng bộ nguồn kép DFIG -------------- 60 3.4.2. Mô hình động cho tuabin gió FSC ----------------------------------------------------- 72 Chương 4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO MỘT HỆ THỐNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN CÓ TÍCH HỢP NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ -------------------------------------------- 76 4.1. MÔ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ ĐƯỢC SỬ DỤNG ĐỂ MÔ PHỎNG ---------- 76 4.1.1. Khối GEWTA2 ---------------------------------------------------------------------------- 78 4.1.2. Khối GEWTE2 ---------------------------------------------------------------------------- 79 4.1.3. Khối GEWTG2 ---------------------------------------------------------------------------- 85 4.1.4. Khối GEWTP2 ---------------------------------------------------------------------------- 87 4.1.5. Khối GEWTT1 ---------------------------------------------------------------------------- 89 4.1.6. Khối GEWPLT2 -------------------------------------------------------------------------- 91 4.1.7. Khối GEWGD1 --------------------------------------------------------------------------- 93 4.2. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN ---------------------------------- 94 4.2.1. Mục tiêu của tính toán ổn định động hệ thống --------------------------------------- 94 4.2.2. Phương pháp tính toán ------------------------------------------------------------------ 94 4.2.3. Thông số đầu vào thực hiện tính toán ------------------------------------------------- 95 4.2.4. Trình tự mô phỏng tính toán ổn định động ------------------------------------------- 96 4.2.5. Tiêu chuẩn đánh giá --------------------------------------------------------------------- 96 4.2.6. Sơ đồ đơn tuyến của lưới điện được xem xét ----------------------------------------- 97 4.2.7. Kết quả tính toán ổn định hệ thống ---------------------------------------------------- 97 4.2.8. Ứng dụng nghiên cứu vào hệ thống điện thực tế ở Việt Nam -------------------- 117 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN -----------------------------------------5.1. KẾT LUẬN--------------------------------------------------------------------------------5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI -------------------------------------TÀI LIỆU THAM KHẢO -----------------------------------------------------------------------------Phần 2 BẢN VẼ---------------------------------------------------------------------------------------- viii 133 133 133 135 137 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2-1 Tiềm năng điện gió trong đất liền [2] .................................................................. 4 Hình 2-2 Bản đồ tốc độ gió của Việt Nam ở độ cao 100m [1]............................................ 5 Hình 2-3 Hình ảnh minh họa tuabin gió ngoài khơi ............................................................ 6 Hình 2-4 Tiềm năng kỹ thuật ở các vùng nước có độ sâu khác nhau [3] ............................ 7 Hình 2-5 Tốc độ gió tương ứng với từng vùng trên lãnh thổ Việt Nam [2]........................ 7 Hình 2-6 Công suất lắp đặt toàn cầu năm 2019 theo vùng và theo quốc gia [4] ................ 7 Hình 2-7 Công suất lắp đặt điện gió toàn cầu [4] ................................................................ 8 Hình 2-8 Công suất lắp đặt điện gió trên đất liền năm 2019 theo vùng và theo quốc gia [4]......................................................................................................................................... 8 Hình 2-9 Tốc độ tăng trưởng của ngành năng lượng điện gió ngoài khơi [4] .................... 9 Hình 2-10 Công suất lắp đặt điện gió ngoài khơi năm 2019 theo vùng và theo quốc gia [4]......................................................................................................................................... 9 Hình 2-11 Công suất lắp đặt mới điện gió toàn cầu qua từng năm [4] ............................... 9 Hình 2-12 Tổng công suất lắp đặt điện gió toàn cầu qua từng năm [4] .............................. 9 Hình 2-13 Bản đồ tiềm năng gió tại Việt Nam [5] ............................................................ 10 Hình 2-14 Cấu hình cơ bản của tuabin gió SCIG .............................................................. 14 Hình 2-15 Cấu hình cơ bản của tuabin gió loại tốc độ biến thiên bị giới hạn ................... 14 Hình 2-16 Cấu hình cơ bản của máy phát điện cảm ứng được cấp nguồn kép ................. 15 Hình 2-17 Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu với bộ chuyển đổi PWM ........... 16 Hình 2-18 Các bộ phận cấu thành nên tuabin gió ............................................................. 17 Hình 2-19 Bộ phận cột tháp của tuabin gió ....................................................................... 18 Hình 2-20 Bộ phận máy phát của tuabin gió ..................................................................... 18 Hình 2-21 Bộ phận trục truyền tốc độ cao ........................................................................ 18 Hình 2-22 Bộ phận vỏ bọc của tuabin gió ......................................................................... 18 Hình 2-23 Bộ phận mũi tên gió của tuabin gió ................................................................. 19 Hình 2-24 Bộ phận phong tốc kế của tuabin gió ............................................................... 19 Hình 2-25 Bộ phận bộ điều khiển của tuabin gió .............................................................. 19 Hình 2-26 Bộ phận hộp số của tuabin gió ......................................................................... 19 Hình 2-27 Bộ phận trục truyền tốc độ thấp của tuabin gió ............................................... 20 Hình 2-28 Bộ phận rôto của tuabin gió ............................................................................. 20 Hình 2-29 Bộ phận cánh quạt của tuabin gió .................................................................... 20 Hình 2-30 Bộ phận hệ thống điều khiển độ nghiêng cánh của tuabin gió ........................ 20 Hình 2-31 Bộ phận phanh của tuabin gió .......................................................................... 21 Hình 2-32 Bộ phận hệ truyền động phương vị của tuabin gió .......................................... 21 Hình 2-33 Bộ phận động cơ lái phương vị của tuabin gió ................................................ 21 Hình 2-34 Bộ phận hướng gió của tuabin gió ................................................................... 21 Hình 2-35 Chức năng của các thành phần chính cấu thành nên tuabin gió ...................... 23 Hình 2-36 Hệ thống tuabin gió tốc độ cố định (Type-1) ................................................... 23 Hình 2-37 Hệ thống tuabia gió loại tốc độ biến thiên bị giới hạn (Type-2) ...................... 24 Hình 2-38 Hệ thống tuabin gió loại tốc độ biến thiên một phần (Type-3) ........................ 25 Hình 2-39 Hệ thống tuabin gió loại tốc độ biến thiên toàn phần (Type-4) ....................... 26 Hình 2-40 Hệ thống tuabin gió loại tốc độ biến thiên toàn phần bỏ qua MBA nâng (Type5) ........................................................................................................................................ 27 Hình 2-41 Thành phần chính của hệ thống DFIG ............................................................. 29 ix Hình 2-42 Cấu trúc điều khiển tổng thể của tuabin gió DFIG [10] .................................. 30 Hình 2-43 Hệ thống năng lượng gió với đòn bẩy (crowbar) [11] ..................................... 31 Hình 2-44 Mô hình hai khối của bộ truyền động .............................................................. 32 Hình 2-45 Mô hình điều khiển dao động xoắn hai khối .................................................... 34 Hình 2-46 Mô hình điều khiển góc nghiêng cánh ............................................................. 34 Hình 2-47 Sơ đồ điều khiển của hệ thống tuabin gió PMSG [12] .................................... 35 Hình 2-48 Đường cong hiệu suất tuabin gió ..................................................................... 37 Hình 2-49 Đường cong miêu tả mối quan hệ giữa công suất và tốc độ gió ...................... 37 Hình 2-50 Khung tọa độ dq của máy phát điện PMSG ..................................................... 37 Hình 2-51 Phương pháp điều khiển MPPT trong hệ thống chuyển đổi NL gió [13] ........ 38 Hình 2-52 Sơ đồ điều khiển biến tần phía máy phát điện [12].......................................... 39 Hình 2-53 Sơ đồ điều khiển biến tần phía lưới [12] .......................................................... 40 Hình 2-54 Mô hình bộ điều khiển góc nghiêng cánh ........................................................ 41 Hình 2-55 Đường cong công suất của tuabin gió ở các tốc độ gió khác nhau .................. 41 Hình 2-56 Khả năng vượt qua sự cố điển hình của máy phát điện gió ............................. 43 Hình 2-57 Hệ thống năng lượng gió DFIG với đòn bẩy (crowbar) .................................. 44 Hình 2-58 Đo độ lớn điện áp và tần số điển hình cho máy phát điện gió ......................... 46 Hình 2-59 Đường cong giới hạn công suất phản kháng điển hình cho máy phát điện gió47 Hình 2-60 Điều khiển tần số theo công suất tác dụng điển hình ....................................... 48 Hình 3-1 Sơ đồ PQ của nhà máy điện gió tại điểm đấu nối chung PCC [19] ................... 55 Hình 3-2 U/pu và Q/Pmax tại điểm đấu nối PCC ............................................................. 55 Hình 3-3 Sơ đồ kết nối mô hình động GE WTG ............................................................... 58 Hình 3-4 Mô hình dòng công suất đơn giản cho một nhà máy điện gió ........................... 59 Hình 3-5 Khởi tạo điều kiện ban đầu để chạy ổn định động ............................................. 60 Hình 3-6 Mô hình máy phát điện/ bộ chuyển đổi của DFIG ............................................. 60 Hình 3-7 Tổng thể về công suất phản kháng và mô hình điều khiển điện ........................ 63 Hình 3-8 Mô hình điều khiển công suất phản kháng ........................................................ 64 Hình 3-9 Mô hình chức năng Q droop .............................................................................. 65 Hình 3-10 Mô hình điều khiển điện của DFIG ................................................................. 66 Hình 3-11 Sơ đồ khối cho mô hình tuabin gió .................................................................. 68 Hình 3-12 Sơ đồ khối điều khiển góc nghiêng cánh và bù góc nghiêng cánh .................. 69 Hình 3-13 Mô hình rôto hai khối của tuabin gió loại DFIG.............................................. 70 Hình 3-14 Thành phần tạo nên hệ số biến đổi năng lượng Cp .......................................... 71 Hình 3-15 Đường cong hệ số biến đổi năng lượng Cp...................................................... 72 Hình 3-16 Mô hình máy phát điện/ bộ chuyển đổi của WTG loại chuyển đổi toàn phần 72 Hình 3-17 Mô hình điều khiển điện của WTG chuyển đổi toàn phần .............................. 73 Hình 3-18 Mô hình giới hạn dòng của bộ chuyển đổi ....................................................... 74 Hình 4-1 Sơ đồ kết nối của mô hình GEWT ..................................................................... 76 Hình 4-2 Sơ đồ điều khiển của mô hình GEWTA2 .......................................................... 79 Hình 4-3 Khai báo thông số của mô hình GEWTA2 trong PSS/E ................................... 79 Hình 4-4 Mô hình khối điều khiển điện GEWTE2 cho tuabin GE-1.5/1.6 MW .............. 84 Hình 4-5 Khai báo thông số của mô hình GEWTE2 trong PSS/E .................................... 84 Hình 4-6 Mô hình khối điều khiển điện GEWTE2 cho tuabin GE-2.5/2.75/4.0 MW ...... 85 Hình 4-7 Mô hình máy phát điện/ bộ biến đổi GEWTG2 cho GE-1.5/1.6 MW ............... 87 Hình 4-8 Mô hình máy phát điện/ bộ biến đổi GEWTG2 cho GE-2.5/2.75/4.0 MW....... 87 x Hình 4-9 Mô hình điều khiển góc nghiêng cánh GEWTP1 cho GE-1.5/1.6/2.5/2.75/4.0 MW .................................................................................................................................... 89 Hình 4-10 Mô hình trục truyền hai khối GEWTTT1 cho GE-1.5/2.5/2.75/4.0 MW ........ 91 Hình 4-11 Công suất ngắn mạch tại Bus vô cùng ............................................................. 95 Hình 4-12 Đặc tính tốc độ gió thay đổi ............................................................................. 98 Hình 4-13 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 220kV từ Bus 5 đến Bus 7 ....................... 101 Hình 4-14 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 220kV từ Bus 8 đến Bus 9 ....................... 103 Hình 4-15 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 220kV từ Bus 6 đến Bus 4 ....................... 105 Hình 4-16 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 220kV từ Bus 4 đến Bus 5 ....................... 107 Hình 4-17 Ngắn mạch 3 pha tại thanh cái 220kV vị trí Bus 7 ........................................ 109 Hình 4-18 Ngắn mạch 3 pha tại điểm đấu nối nhà máy GE-1.7 GEN2 và GE-2.8 GEN3 ......................................................................................................................................... 111 Hình 4-19 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 220kV từ Bus 5 đến Bus 7 ....................... 113 Hình 4-20 Phân bố công suất tỉnh Bên Tre đến năm 2025.............................................. 118 Hình 4-21 Ứng dụng các mô hình năng lượng gió của GE tính toán cho lưới điện thực tế ......................................................................................................................................... 119 Hình 4-22 Khai báo thông số cho mô hình khảo sát biến đổi thời tiết ............................ 119 Hình 4-23 Khối chức năng giám sát điện áp và tần số vượt ra khỏi giới hạn cho phép . 120 Hình 4-24 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 110kV ĐG Thanh Hải 1,2 – ĐG Nexif Bến Tre 1,2,3 ........................................................................................................................... 123 Hình 4-25 Ngắn mạch 3 pha trên đường dây 110kV Trạm cắt Bình Thạnh –TBA 110kV Bình Thạnh ...................................................................................................................... 126 Hình 4-26 Ngắn mạch 3 pha trên thanh cái 110kV TBA Bình Thạnh ............................ 129 xi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Tiềm năng điện gió trên đất liền ở Việt Nam [1] ................................................ 4 Bảng 2-2 Quy mô công suất lắp đăt điện gió trên đất liền của từng vùng [2]..................... 5 Bảng 2-3 Loại móng đối với tuabin gió ngoài khơi ............................................................ 6 Bảng 2-4 Ưu và nhược điểm của tuabin gió sử dụng SCIG .............................................. 14 Bảng 2-5 Ưu và nhược điểm của tuabin gió loại tốc độ biến thiên bị giới hạn................. 15 Bảng 2-6 Ưu và nhược điểm của tuabin gió loại tốc độ biến thiên ................................... 15 Bảng 2-7 Ưu và nhược điểm của tuabin gió loại tốc độ biến thiên với bộ chuyển đổi công suất toàn phần .................................................................................................................... 17 Bảng 2-8 Ưu và nhược điểm của tuabin gió Type-1 ......................................................... 24 Bảng 2-9 Ưu và nhược điểm của tuabin gió Type-2 ......................................................... 24 Bảng 2-10 Ưu và nhược điểm của tuabin gió Type-3 ....................................................... 25 Bảng 2-11 Ưu và nhược điểm của tuabin gió Type-4 ....................................................... 26 Bảng 2-12 Ưu và nhược điểm của tuabin gió Type-5 ....................................................... 27 Bảng 2-13 Khả năng vận hành của máy phát điện gió ...................................................... 46 Bảng 2-14 Tổng quan về các bộ điều khiển FACTS chính ............................................... 52 Bảng 3-1 Thời gian tối thiểu duy trì vận hành phát điện tương ứng với các dải tần số của hệ thống điện ..................................................................................................................... 53 Bảng 3-2 Thông số kỹ thuật cho tuabin gió loại DFIG (1 đơn vị) .................................... 62 Bảng 3-3 Thông số kỹ thuật cho tuabin gió loại DFIG (1 đơn vị) .................................... 62 Bảng 3-4 Thông số điều khiển công suất phản kháng ....................................................... 65 Bảng 3-5 Thông số của chức năng Q Droop ..................................................................... 66 Bảng 3-6 Thông số mô hình điều khiển điện của tuabin DFIG ........................................ 67 Bảng 3-7 Thông số khối điều khiển tuabin gió DFIG ....................................................... 69 Bảng 3-8 Thông số mô hình động cơ rôto cho tuabin gió DFIG ...................................... 70 Bảng 3-9 Hệ số năng lượng gió đối với loại tuabin DFIG ................................................ 71 Bảng 3-10 Khối điều khiển điện cho WTG loại biến đổi toàn phần ................................. 74 Bảng 3-11 Thông số trình giả lập WindCONTROL cho tuabin loại biến đổi toàn phần.. 74 Bảng 3-12 Thông số điều khiển tuabin loại biến đổi công suất toàn phần ....................... 75 Bảng 3-13 Thông số mô hình rôto tuabin loại biến đổi công suất toàn phần.................... 75 Bảng 3-14 Thông số hiệu suất tuabin gió loại FSC ........................................................... 75 Bảng 4-1 Thông số đường dây truyền tải của lưới được xem xét ..................................... 96 xii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4-1 Công suất phát của NMĐG GE-2.8 GEN1 khi tốc độ gió thay đổi .............. 99 Biểu đồ 4-2 Công suất phát của NMĐG GE-1.7 GEN2 khi tốc độ gió thay đổi .............. 99 Biểu đồ 4-3 Công suất phát của NMĐG GE-2.8 GEN3 khi tốc độ gió thay đổi .............. 99 Biểu đồ 4-4 Dao động điện áp đầu cực máy phát điện khi tốc độ gió thay đổi ................ 99 Biểu đồ 4-5 Dao động góc rôto của các tổ máy phát điện gió khi tốc độ gió thay đổi ... 100 Biểu đồ 4-6 Dao động tần số trên thanh cái 220kV khi tốc độ gió thay đổi ................... 100 Biểu đồ 4-7 Dao động điện áp tại các thanh cái 220kV .................................................. 102 Biểu đồ 4-8 Dao động tần số trên Bus 5, Bus 8 và điểm đấu nối nhà máy GE-2.8 GEN3 ......................................................................................................................................... 102 Biểu đồ 4-9 Biểu đồ phát công suất tác dụng của các nhà máy điện gió trong khu vực . 102 Biểu đồ 4-10 Biểu đồ phát công suất phản kháng của các nhà máy điện gió trong khu vực ......................................................................................................................................... 102 Biểu đồ 4-11 Dao động góc rôto của các nhà máy điện gió trong khu vực .................... 103 Biểu đồ 4-12 Biểu đồ phát công suất tác dụng của các NMĐG ...................................... 104 Biểu đồ 4-13 Biểu đồ phát công suất phản kháng của các NMĐG ................................. 104 Biểu đồ 4-14 Dao động tần số trên các thanh cái 220kV ................................................ 104 Biểu đồ 4-15 Dao động điện áp trên các thanh cái 220kV .............................................. 104 Biểu đồ 4-16 Dao động góc rôto của các nhà máy điện gió trong khu vực .................... 105 Biểu đồ 4-17 Biểu đồ phát công suất tác dụng của các NMĐG ...................................... 106 Biểu đồ 4-18 Biểu đồ phát công suất phản kháng của các NMĐG ................................. 106 Biểu đồ 4-19 Dao động điện áp trên các thanh cái 220kV .............................................. 106 Biểu đồ 4-20 Dao động tần số trên các thanh cái 220kV ................................................ 106 Biểu đồ 4-21 Dao động góc rôto của các máy phát điện gió........................................... 107 Biểu đồ 4-22 Dao động tần số trên các thanh cái 220kV ................................................ 108 Biểu đồ 4-23 Dao động điện áp trên các thanh cái 220kV .............................................. 108 Biểu đồ 4-24 Biểu đồ phát công suất tác dụng của các NMĐG ...................................... 108 Biểu đồ 4-25 Biểu đồ phát công suất phản kháng của các NMĐG ................................. 108 Biểu đồ 4-26 Dao động góc rôto của các máy phát điện gió........................................... 109 Biểu đồ 4-27 Dao động điện áp trên các thanh cái 220kV .............................................. 110 Biểu đồ 4-28 Dao động tần số trên các thanh cái 220kV ................................................ 110 Biểu đồ 4-29 Biểu đồ phát công suất tác dụng các NMĐG ............................................ 110 Biểu đồ 4-30 Biểu đồ phát công suất phản kháng các NMĐG ....................................... 110 Biểu đồ 4-31 Dao động góc roto của các máy phát điện gió........................................... 111 Biểu đồ 4-32 Dao động điện áp trên các thanh cái 220kV .............................................. 112 Biểu đồ 4-33 Dao động tần số trên các thanh cái 220kV ................................................ 112 Biểu đồ 4-34 Biểu đồ phát công suất phản kháng của các NMĐG ................................. 112 Biểu đồ 4-35 Biểu đồ phát công suất tác dụng của các nhà máy điện gió trong khu vực ......................................................................................................................................... 114 Biểu đồ 4-36 Biểu đồ phát công suất phản kháng của các nhà máy điện gió trong khu vực ......................................................................................................................................... 114 Biểu đồ 4-37 Dao động điện áp tại Bus 8, Bus 5, Bus 7 ................................................. 114 Biểu đồ 4-38 Dao động tần số trên các Bus 8, Bus 5, Bus 7 ........................................... 114 Biểu đồ 4-39 Dao động góc rôto của các máy phát điện gió........................................... 115 Biểu đồ 4-40 Dao động tần số trên các thanh cái 220kV ................................................ 115 xiii Biểu đồ 4-41 Dao động điện áp trên các thanh cái 220kV .............................................. 116 Biểu đồ 4-42 Biểu đồ phát công suất của nhà máy GE-2.8 GEN1 ................................. 116 Biểu đồ 4-43 Biểu đồ phát công suất của nhà máy GE-1.7 GEN2 ................................. 116 Biểu đồ 4-44 Biểu đồ phát công suất của nhà máy GE-2.8 GEN3 ................................. 116 Biểu đồ 4-45 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thanh Hải 1,2 ................................... 121 Biểu đồ 4-46 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Nexif Bến Tre 1, 2, 3 ....................... 121 Biểu đồ 4-47 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thanh Phong .................................... 121 Biểu đồ 4-48 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thạnh Phú ........................................ 121 Biểu đồ 4-49 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thiên Phú 1,2 ................................... 122 Biểu đồ 4-50 Dao động tần số trên các thanh cái 110kV ................................................ 122 Biểu đồ 4-51 Dao động điện áp trên các thanh cái 110kV .............................................. 122 Biểu đồ 4-52 Dao động góc rôto máy phát của tiabin gió ............................................... 122 Biểu đồ 4-53 Dao động điện áp trên thanh cái 110kV của các NMĐG và các TBA 110kV trong khu vực ................................................................................................................... 123 Biểu đồ 4-54 Dao động tần số trên thanh cái 110kV của các NMĐG và các TBA 110kV trong khu vực ................................................................................................................... 124 Biểu đồ 4-55 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thanh Hải 1,2 ................................... 124 Biểu đồ 4-56 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Nexif Bến Tre 1,2,3 ......................... 125 Biểu đồ 4-57 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thanh Phong .................................... 125 Biểu đồ 4-58 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thạnh Phú ........................................ 125 Biểu đồ 4-59 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thiên Phú 1,2 ................................... 125 Biểu đồ 4-60 Dao động tần số trên thanh cái 110kV của các NMĐG và các TBA 110kV trong khu vực ................................................................................................................... 126 Biểu đồ 4-61 Dao động tần số trên thanh cái 110kV của các NMĐG và các TBA 110kV trong khu vực ................................................................................................................... 127 Biểu đồ 4-62 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thanh Hải 1,2 ................................... 127 Biểu đồ 4-63 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thanh Phong .................................... 128 Biểu đồ 4-64 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Nexif Bến Tre 1,2,3 ......................... 128 Biểu đồ 4-65 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thạnh Phú ........................................ 128 Biểu đồ 4-66 Biểu đồ phát công suất của NMĐG Thiên Phú ......................................... 128 Biểu đồ 4-67 Dao động tần số trên thanh cái 110kV của các NMĐG và các TBA 110kV trong khu vực ................................................................................................................... 129 Biểu đồ 4-68 Dao động điện áp trên thanh cái 110kV của các NMĐG và các TBA 110kV trong khu vực ................................................................................................................... 130 xiv Phần 1 THUYẾT MINH xv Phân tích đánh giá ổn định động của HTĐ khi có tác động của nguồn năng lượng điện gió Chương 1 GVHD: PGS. TS Võ Ngọc Điều GIỚI THIỆU Phần lớn các nước ở Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam đang phụ thuộc khá nhiều vào các nguồn nhiệt điện, thủy điện. Tuy nhiên, tồn tại một thực trạng đó là nguồn nước dần khan hiếm, chặt cây phá rừng đầu nguồn gây ra lũ lụt thiên tai, vấn đề ô nhiễm môi trường từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện trong khi nhu cầu năng lượng ở các quốc gia trong khu vực này ngày càng gia tăng, điển hình là Việt Nam dự báo đến năm 2025 sẽ bị thiếu hụt nguồn cung cấp. Hiện nay, thị trường năng lượng tái tạo đang nhận được sự quan tâm ngày càng đông đảo từ các nhà đầu tư trong nước và quốc tế, trong đó năng lượng điện gió là một trong những ngành mới nổi và phát triển nhanh nhất trên thế giới. Ngành năng lượng gió là một thành phần quan trọng trong chiến lược phát triển nguồn năng lượng bền vững và là động lực chính cho quá trình chuyển dịch cơ cấu nguồn cung ứng. Theo sau sự phát triển của ngành năng lượng gió là các chính sách khuyến khích của chính phủ Việt Nam. Tuy nhiên, mức độ thâm nhập của điện gió sẽ phụ thuộc rất nhiều vào khả năng đáp ứng của hệ thống điện Việt Nam. Lượng công suất giải tỏa từ các nhà máy điện gió vào lưới điện ngày càng chiếm tỷ trọng đáng kể trong cơ cấu nguồn điện. Đây được xem là nguồn năng lượng có tiềm năng rất lớn và không gây ra ô nhiễm môi trường. Nhưng hạn chế lớn nhất đó là các nhà máy điện gió thường phát công suất không liên tục, độ biến thiên sản lượng điện đầu ra khá lớn và không phụ thuộc vào nhu cầu tiêu thụ của phụ tải hay mùa trong năm. Trước đây, ảnh hưởng của nguồn năng lượng gió vào hệ thống điện có thể được bỏ qua do lượng công suất lắp đặt tương đối thấp. Tuy nhiên, với lượng công suất lắp đặt ngày càng tăng cao dẫn đến sự phân bố công suất trên đường dây truyền tải và quán tính của toàn hệ thống sẽ bị thay đổi khá nhiều sau khi các trang trại gió được kết nối. Ngoài ra, những nơi có vận tốc gió cao thường khá xa trung tâm phụ tải và khu thương mại, dẫn đến việc bắt buộc truyền tải công suất đi xa gây ra một số vấn đề về chất lượng điện áp, tần số và khả năng phục hồi của nhà máy khi hệ thống điện xảy ra biến động. Theo truyền thống, nguồn điện gió được xem là nguồn phát điện nhỏ, các tuabin gió được phép ngắt khỏi trang trại gió khi hệ thống điện gặp sự cố, điều này không yêu cầu tuabin gió tham gia vào việc kiểm soát tần số và việc ngắt kết nối của tuabin được xem là không đáng kể đến tổn thất công suất phát và độ ổn định hệ thống điện. Thời gian gần đây, sự thâm nhập của năng lượng gió đã tăng lên đáng kể, đặc biệt ở một số quốc gia như Đan Mạch, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Đức, v.v. Khi sự hiện diện của nguồn điện gió ngày càng trở nên quan trọng đối với hệ thống điện thì tất cả các yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng cũng như an ninh vận hành hệ thống điện phải được xem xét. Do đó, việc sản xuất điện từ nguồn năng lượng gió bắt buộc phải có độ tin cậy trong việc cung cấp và mức độ ổn định. Điều đó đòi hỏi các nhà vận hành lưới điện bắt đầu đưa ra các “grid code” cho nguồn năng lượng gió. Để đáp ứng các “grid code” này, nhà sản xuất tuabin gió phải cung Luận văn thạc sĩ Trang 1 Phân tích đánh giá ổn định động của HTĐ khi có tác động của nguồn năng lượng điện gió GVHD: PGS. TS Võ Ngọc Điều cấp các sản phẩm có tính năng đáp ứng yêu cầu của lưới điện. Những yêu cầu cơ bản liên quan mật thiết đến grid code, đó là khả năng vượt qua sự cố (Fault ride through) và khả năng vượt qua điện áp thấp (Low voltage ride through) của tuabin gió. LVRT là yêu cầu để đảm bảo cho các tuabin gió ở trạng thái “stay online”, các trang trại gió phải duy trì kết nối khi hệ thống điện bị xáo trộn, đồng thời cung cấp ngược lại công suất phản kháng và công suất tác dụng trong điều kiện quá độ điện áp. Các nguồn điện gió cần đáp ứng các yêu cầu này để được phép đấu nối vào lưới điện. Nếu hệ thống điện không được đáp ứng đủ lượng công suất phản kháng trong suốt quá trình sự cố hoặc sự gia tăng của phụ tải sẽ gây mất ổn định điện áp. Trong trường hợp các trang trại điện gió được kết nối vào một lưới điện mạnh tức công suất ngắn mạch (MVA) tại điểm đấu nối lớn hơn nhiều so với lượng công suất nhà máy bơm vào, khi đó điện áp và tần số có thể nhanh chóng được thiết lập lại sau sự cố với sự hỗ trợ của chính lưới điện. Mặc khác, việc kết nối vào lưới điện yếu sẽ không đáng tin cậy vì luôn tiềm ẩn nguy cơ gây mất ổn định điện áp do các xáo trộn trên lưới điện gây ra. Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Phân tích đánh giá ổn định động của hệ thống điện khi có tác động của nguồn năng lượng điện gió” được thực hiện với mục tiêu chính là tìm kiếm và nghiên cứu các mô hình toán học của tuabin gió cho việc tính toán ổn định được thực hiện trên phần mềm PSS/E. Quá trình tính toán sẽ đi từng bước từ việc phân tích đánh giá ổn định động của một hệ thống điện đơn giản gồm 11 bus được giả định trước đến một hệ thống điện thực tế ở Việt Nam khi được tích hợp một lượng lớn công suất từ nguồn điện gió, cụ thể là lưới điện khu vực tỉnh Bến Tre. Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở và công cụ cho việc xây dựng, phát họa những viễn cảnh cho một hệ thống điện trong tương lai về tính đáp ứng, mức độ bị ảnh hưởng và khả năng tích hợp đối với nguồn năng lượng điện gió. Từ đó, đưa ra các kế hoạch vận hành ngắn hạn, dài hạn cho hệ thống điện. Tất cả vấn đề nghiên cứu xuất phát từ xu hướng chuyển dịch cơ cấu các ngành năng lượng, tầm quan trọng của ngành năng lượng mới thay thế cho các ngành năng lượng truyền thống sử dụng nguyên liệu hóa thạch và chiến lược phát triển năng lượng tái tạo Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050. Nội dung của luận văn gồm có 5 chương với bố cục như sau: Chương 2 thảo luận ngắn gọn về tiềm năng phát triển điện gió ở Việt Nam, sơ lược về tình hình thị trường năng lượng điện gió trong năm 2019 và trình bày về các khái niệm ổn định, các nghiên cứu trước đây trong việc tích hợp nguồn năng lượng điện gió vào lưới điện, phần tiếp theo sẽ trình bày tổng quan về các khái niệm tuabin gió và đi vào phân tích chi tiết thành phần cũng như nguyên tắc hoạt động của các loại tuabin gió thương mại thông dụng nhất hiện nay, nội dung tiếp theo sẽ trình bày sơ lược các tiêu chuẩn kết nối trang trại điện gió vào lưới điện, và cuối cùng là đưa ra một số ưu điểm của các thiết bị FACTS trong việc đáp ứng các yêu cầu của lưới điện một cách nhanh chóng, tăng cường độ ổn định và linh hoạt trong vận hành. Chương 3 sẽ trình bày về các Luận văn thạc sĩ Trang 2 Phân tích đánh giá ổn định động của HTĐ khi có tác động của nguồn năng lượng điện gió GVHD: PGS. TS Võ Ngọc Điều yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn đấu nối theo tiêu chuẩn lưới điện Việt Nam, các tác động của nguồn điện gió đến chất lượng điện năng, giới thiệu các mô hình hệ thống năng lượng điện gió nối lưới của GE. Chương 4 sẽ đưa các mô hình điện gió của GE vào chạy mô phỏng trên phần mềm PSS/E version 33.4, quá trình chạy mô phỏng được thực hiện lần lượt trên một hệ thống điện giả định đơn giản đến hệ thống điện thực tế ở tỉnh Bến Tre tương ứng với các kịch bản vận hành ở năm 2025 và từ đó đưa ra các đánh giá về mức độ ổn định của lưới điện sau sự cố hoặc biến đổi thời tiết. Cuối cùng là phần kết luận và hướng phát triển trong tương lai sẽ được trình bày trong chương 5. Luận văn thạc sĩ Trang 3 Phân tích đánh giá ổn định động của HTĐ khi có tác động của nguồn năng lượng điện gió GVHD: PGS. TS Võ Ngọc Điều Chương 2 TỔNG QUAN 2.1. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ Ở VIỆT NAM 2.1.1. Tiềm năng phát triển điện gió trên đất liền Dựa trên bản đồ tài nguyên gió mới, AWS Truepower đã cập nhật các ước tính về tiềm năng tài nguyên gió có thể phát triển của Việt Nam. Diện tích có thể phát triển trong từng ngưỡng tốc độ được ước tính với mật độ trung bình khoảng 10MW/km2. Bảng 2-1 Tiềm năng điện gió trên đất liền ở Việt Nam [1] Tốc độ gió ở độ cao 80m (m/s) Dự kiến diện tích đất phát triển (km2) Tỷ lệ phần trăm Ước lượng tiềm năng Megawatt <4 95,916 45.7% 959,161 4-5 70,868 33.8 708,678 5-6 40,473 19.3 404,732 6-7 2,435 1.2% 24,351 7-8 220 0.1% 2,202 8-9 20 0.01% 200 >9 1 0.00% 10 Tổng 209,933 100.00% 2,099,333 Hình 2-1 Tiềm năng điện gió trong đất liền [2] Tổng tiềm năng kỹ thuật: 217GW, trong đó:  Gió cao (>6m/s) là 24GW  Gió trung bình (5.5-6m/s) là 30GW.  Gió thấp (4.5-5.5m/s) ~ 163GW. Luận văn thạc sĩ Trang 4