Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 22kV Điện lực Phú Vang khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Điện lực Phú Vang là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế, có nhiệm vụ quản lý vận hành, sản xuất kinh doanh bán điện khu vực huyện Phú Vang, phía Nam thành phố Huế. Do đặc điểm địa lý cũng như sự phân bố dân cư của tỉnh Thừa Thiên Huế, lưới điện của Điện lực Phú Vang trải dài dọc theo bờ biển nên đặc điểm của lưới điện phân phối 22kV phân bố trên diện rộng, bán kính cấp điện lớn, phụ tải không tập trung,… và tập trung phần lớn là khách hàng sinh hoạt. Với khối lượng lưới điện, sản lượng điện thương phẩm và khách hàng là một trong những Điện lực lớn trong địa bàn tỉnh.
Phát triển các nguồn điện dùng năng lượng tái tạo, nhất là nguồn Điện mặt trời ở Việt Nam đang được Nhà nước khuyến khích mạnh bằng nhiều chính sách, cơ chế hỗ trợ. Đây là định hướng đúng đắn, phù hợp cho phát triển bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện.
Song hành với những lợi ích không thể phủ nhận của nguồn Điên mặt trời, chúng cũng để lại những ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống lưới điện: Tổn thất, quá điện áp, sóng hài…. Trong đó, chỉ tiêu tổn thất điện năng là một chỉ tiêu quan trọng của Ngành điện trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Nên công tác giảm tổn thất điện năng luôn là vấn đề trọng tâm trong công tác quản lý kỹ thuật. Trong đó việc tính toán tổn thất điện năng từ đó để xuất các giải pháp xử lý luôn đặt lên hàng đấu. Ngày nay, với việc xâm nhập của nguồn năng lượng tái tạo nói chung và Điện mặt trời nói riêng vào lưới điện phân phối đã gây ảnh hưởng đến việc tính toán tổn thất điện năng.
Vì vậy việc “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 22kV Điện lực Phú Vang khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán” là rất cần thiết.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện trung áp Điện lực Phú Vang;
Phạm vi nghiên cứu: Tính toán TTĐN của lưới điện trung áp Điện lực Phú Vang dưới sự ảnh hưởng của nguồn năng lượng mặt trời. Phân tích năng lực của lưới điện, xác định các điểm yếu của lưới điện và đưa ra các giải pháp về quản lý và kỹ thuật để nâng cao hiệu quả vận hành.
– Phân tích đặc điểm lưới điện trung áp Điện lực Phú Vang. Tính toán, phân tích tổn thất điện năng dưới sự ảnh hưởng của nguồn năng lượng mặt trời.
– Đề xuất các giải pháp về quản lý và kỹ thuật để giảm TTĐN, nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện.
4. Phương pháp nghiên cứu:
– Mô phỏng sơ đồ lưới điện trung áp Điện lực Phú Vang;
– Tính toán TTĐN theo từng xuất tuyến, phân tích năng lực của lưới điện, sự ảnh hưởng của nguồn năng lượng mặt trời;
– Đưa ra giải pháp để nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành theo 02 nhóm giải pháp:
- Nhóm giải pháp về quản lý;
- Nhóm giải pháp về kỹ thuật.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
– Với định hướng phát triển của ngành Điện Việt Nam trong thời gian tới, việc nâng cao hiệu quả vận hành, kinh doanh điện là yêu cầu cấp thiết, đặc biệt là trong tình hình có sự xâm nhập ngày càng sâu và rộng của các nguồn điện phân tán. Các Điện lực cần phải xây dựng lộ trình và chiến lược phát triển trong từng giai đoạn để đáp ứng định hướng này.
– Với các tính toán và phân tích đối với lưới điện Điện lực Phú Vang, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý để tối ưu công tác quản lý vận hành, sau đó mới tiến hành các giải pháp kỹ thuật để khắc phục những điểm chưa đảm bảo yêu cầu. Kết quả này sẽ giúp Điện lực Phú Vang xây dựng được lộ trình giảm TTĐN, nâng cao ĐTC với nguồn vốn đầu tư bố trí từng giai đoạn hợp lý nhất, thỏa mãn tiêu chí nâng cao hiệu quả kinh tế với nguồn vốn đầu tư thấp nhất.
– Về lâu dài, đây là phương pháp tiếp cận khoa học, bài bản trong quản lý vận hành lưới điện, với các công cụ tính toán ngày càng tốt hơn, sẽ cho những kết quả tính toán, phân tích chính xác hơn. Phương pháp hoàn toàn có thể áp dụng cho các lưới điện khác nhau.
6. Cấu trúc luận văn:
Mở đầu.
Chương 1: Tổng quan các bài toán nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện.
Chương 2: Tính toán và phân tích lưới điện trung áp Điện lực Phú Vang khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán.
Chương 3: Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 22kV Điện lực Phú Vang khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán.
Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC BÀI TOÁN NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ TRONG VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN
1.2 Vai trò, đặc điểm, sơ đồ của lưới điện phân phối
1.2.1 Vai trò của lưới điện phân phối
1.2.2 Đặc điểm lưới điện phân phối
1.2.3 Sơ đồ cấp điện của lưới điện phân phối
1.3 Tổn thất công suất và phương pháp tính
1.3.2 Phương pháp tính tổn thất công suất
– Tổn thất công suất trên đường dây tải điện;
– Tổn thất công suất qua máy biến áp;
– Tổn thất công suất đối với thiết bị bù.
Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hao cho quá trình truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện.
Trong hệ thống điện, TTĐN phụ thuộc vào sản lượng điện truyền tải, khả năng của hệ thống, đặc điểm vật lý của lưới điện và ảnh hưởng của công tác quản lý. Tổn thất điện năng được chia thành 2 loại: TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật (còn gọi là TTĐN thương mại).
1.4.1 Tổn thất điện năng kỹ thuật
Tổn thất kỹ thuật do các nguyên nhân chủ yếu sau:
– Đường dây dài, bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đã lâu không được đầu tư cải tạo, trong quá trình vận hành làm tăng nhiệt độ dây dẫn, điện áp giảm thấp và tăng TTĐN.
– Máy biến áp vận hành không tải, non tải hoặc quá tải;
– Do thiết bị cũ, lạc hậu, có hiệu suất thấp;
– Thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các cuộn dây máy biến áp làm tăng TTĐN;
– Tổn thất dòng rò: Sứ cách điện, chống sét van và các thiết bị không được kiểm tra, bảo dưỡng hợp lý.
– Hệ thống nối đất trực tiếp, lặp lại không tốt, trị số lớn dẫn đến TTĐN cao.
– Hành lang tuyến không đảm bảo: cây cối chạm vào đường dây gây TTĐN hoặc sự cố.
– Hiện tượng quá bù, vị trí đặt bù, dung lượng bù không hợp lý làm tăng TTĐN.
– Vận hành với sơ đồ kết dây không tối ưu hoặc khi sự cố phải vận hành với phương thức bất lợi làm tăng TTĐN.
– Công tác cân pha, san tải không đúng, dòng Io tăng cao làm tăng tổn thất trên dây trung tính, dây pha và cả trong MBA, gây quá tải ở pha có dòng điện lớn.
– Phụ tải có hệ số Cosφ thấp, bù thiếu, công suất phản kháng truyền tải trên hệ thống cao và tăng TTĐN.
– Các điểm tiếp xúc, các mối nối tiếp xúc kém làm tăng nhiệt độ, tăng TTĐN.
– Các đường dây điện áp cao từ 110kV trở lên có thể có hiện tượng vầng quang điện gây TTĐN.
1.4.2 Tổn thất phi kỹ thuật
Tổn thất phi kỹ thuật do các nguyên nhân sau:
– Các thiết bị đo đếm như: công tơ, TU, TI có thông số định mức quá lớn hay quá nhỏ so với phụ tải hoặc không đạt cấp chính xác.
– Do các tác động có chủ định làm hư hỏng, sai lệch cho hệ thống đo đếm, can thiệp làm tăng sai số công tơ, câu móc trực tiếp vào lưới điện nhằm sử dụng điện không qua đo đếm, sử dụng nguội ngoài; sử dụng nguội công tơ khác…vv
– Sai sót trong khâu quản lý: TU mất pha, TI ngược cực tính, công tơ cháy hỏng không thay thế, truy thu; không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của Pháp lệnh đo lường;
– Lắp đặt sai dòng, sai áp, thiếu dòng, thiếu áp, đảo dòng, đảo áp, lắp đặt sai hệ số nhân hệ thống đo đếm…vv.
– Sai sót trong nghiệp vụ kinh doanh: đọc sai chỉ số, chốt chỉ số công tơ không đúng ngày quy định, cập nhật sai mã lộ, mã TBA, tổng hợp không chính xác; Sai hệ số nhân hệ thống đo đếm như: cập nhật sai tỷ số biến, cập nhật sai hệ số nhân vào chương trình tính toán hóa đơn…vv.
– Khách hàng phát sinh mới, không đưa vào khai thác, tính toán hóa đơn.
– Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.
1.5. Các phương pháp tính toán TTĐN trong LĐPP
1.5.1 Phương pháp tích phân đồ thị
1.5.2 Phương pháp dòng điện trung bình bình phương
1.5.3 Phương pháp thời gian tổn thất
1.5.4 Phương pháp đường cong tổn thất
1.5.5 Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương 1 đã đề cập đến đặc điểm, vai trò của lưới điện phân phối, các yếu tố ảnh hưởng, các phương pháp lý thuyết tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng của lưới điện phân phối và quy định hiện hành của Tập đoàn Điện lực Việt Nam về việc tính toán TTĐN lưới điện.
Các nguyên nhân gây ra TTĐN bao gồm 2 dạng:
+ Tổn thất kỹ thuật: là tổn thất điện năng do kỹ thuật công nghệ gây ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng.
+ Tổn thất phi kỹ thuật: là tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối do sự không hoàn thiện của hệ thống đo đếm điện năng, do công tác quản lý của Điện lực, do khách hàng vi phạm quy chế sử dụng điện.
Vấn đề nghiên cứu, áp dụng các giải pháp để giảm tỷ lệ TTĐN xuống mức hợp lý có ý nghĩa rất lớn trong vận hành lưới điện, bao gồm các biện pháp cần đầu tư và không cần đầu tư. Trong luận văn này tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu các giải pháp giảm TTĐN nhằm thực hiện mục tiêu quản lý năng lượng có hiệu quả, đáp ứng việc cung cấp điện liên tục, đảm bảo chất lượng cho mọi nhu cầu sử dụng điện năng trên lưới điện Điện lực Phú Vang.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP ĐIỆN LỰC PHÚ VANG KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA CÁC NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
2.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối khu vực Điện lực Phú Vang
2.1.1. Khái quát về Điện lực Phú Vang
2.1.2 Đặc điểm lưới điện phân phối Điện lực Phú Vang
2.1.3 Tình hình phát triển nguồn điện phân tán tại điện lực Phú Vang
Tổng công suất điện mặt trời mái nhà tại khu vực lưới điện Phú Vang là 9077 kWp với tổng số khách hàng tham gia phát điện mặt trời là 49 khách hàng, trong đó có 8 khách hàng có công suất lắp đặt >990kWp với tổng công suất lắp đặt 8585kWp. Tổng sản lượng điện mặt trời mái nhà phát trên lưới trong 06 tháng đầu năm 2022: 5,5 triệu kWh, đạt 6,63% so với sản lượng điện thương phẩm trong 06 tháng đầu năm trên lưới điện khu vực Phú Vang (Sản lượng điện thương phẩm trong 06 tháng đầu năm đạt 82,9 triệu kWh).
2.1.4 Đánh giá chung
Hầu hết các xuất tuyến 22kV thuộc Điện lực Phú Vang đều đang vận hành với kết cấu mạch vòng vận hành hở.
Lưới điện được cấp nguồn từ các xuất tuyến trạm 110kV Phú Bài, 110kV Huế 3. Cơ bản đáp ứng được nhu cầu phụ tải và tiêu chí N-1. Tuy nhiên, với mức độ mang tải và tốc độ tăng trưởng khá cao của khu vực này (12%), khả năng đáp ứng tiêu chí N-1 trong thời gian tới sẽ gặp nhiều khó khăn. Phụ tải quan trọng KCN Phú Đa thuộc Điện lực Phú Vang đã đáp ứng được tiêu chí N-1
Hiện nay, trên lưới điện Điện lực Phú Vang đang có 45 thiết bị đóng cắt, bảo vệ các loại (không tính FCO, LBFCO, DCL). Với mật độ bình quân 6,9km/1 thiết bị là khá tốt nên đã tạo thuận lợi trong công tác phân vùng sự cố, hạn chế mất điện trên diện rộng, cô lập phục vụ sửa chữa BTBD và linh hoạt trong chuyển đổi phương thức vận hành;
Tuy nhiên vẫn còn tồn tại:
– Mật độ phân bố thiết bị chưa đồng đều giữa khu vực trung tâm huyện Phú Vang và các khu vực còn lại;
– Một số tuyến đường dây có số lượng thiết bị bảo vệ lớn, gây khó khăn trong công tác tính toán, phối hợp bảo vệ rơle.
– Còn tồn tại một số thiết bị đóng cắt vận hành lâu năm, làm việc kém tin cậy cần được thay thế.
Hiện nay, trên lưới điện Điện lực Phú Vang vẫn còn tồn tại một số tuyến trung thế có bán kính cấp điện lớn (>20km). Các xuất tuyến này có TTĐN cao, chất lượng điện áp cuối nguồn không đảm bảo, ĐTC CCĐ thấp.
– Lưới 22kV: tuyến 472 Phú Bài (30,75km), 478 Huế 3 (23,1km), 480 Huế 3 (22,4km).
2.2 Tình hình thực hiện TTĐN
2.3.1 Khái niệm về tổn thất theo phiên ghi (phiên ghi thông thường)
2.3.2 Khái niệm TTĐN theo cấp điện áp (phiên ghi Ngày 01)
2.3.3 Kết quả thực hiện TTĐN
Tổn thất điện năng năm 2021 của lưới điện Điện lực Phú Vang đang ở mức 4,65%, trong đó tổn thất trung thế là 2,11% và tổn thất hạ thế ở mức 3,55%.
Theo lộ trình đến năm 2023, tổn thất điện năng của Điện lực Phú Vang sẽ giảm về mức 4,25%, tương ứng tổn thất trung thế giảm xuống dưới 1,90%.
2.3.4 Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng
F:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\LUẬN VĂN\Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện 22kV Điện lực Phú Vang khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán
