NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN NAM ĐÔNG
Nguồn điện phân tán sẽ ngày càng được áp dụng nhiều trong hệ thống lưới phân phối do thị trường có xu hướng mở cửa cho các nhà đầu tư tham gia ở tất cả các dạng nguồn năng lượng sơ cấp. Nguồn năng lượng hoá thạch đang ngày càng cạn kiệt trong khi ý thức bảo vệ môi trường của người dân ngày càng tăng lên. Nhu cầu của phụ tải phát triển rất nhanh trong khi việc xây dựng các nguồn phát truyền thống công suất lớn cần nhiều thời gian. Nhà cung cấp sử dụng nguồn phân tán để giảm áp lực về đầu tư tái tạo lưới điện, giảm chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành. Khách hàng sử dụng nguồn phân tán để giảm bớt gánh nặng công suất vào giờ cao điểm, giảm tổn hao trong mạng, cải thiện chất lượng điện năng, tăng cường độ tin cậy và thân thiện với môi trường.
Nguồn điện phân tán có thường có công suất nhỏ nên được nối trực tiếp vào lưới phân phối. Với việc nguồn phân tán phát triển ngày càng nhiều nên tích hợp nguồn vào hệ thống phân phối cần được quan tâm. Tuy nhiên hiện nay, các lưới phân phối có dạng hình tia (hoặc mạch kín vận hành hở) vì vậy sẽ có nhiều vấn đề khi nhiều nguồn phân tán được kết nối vào lưới:
+ Quá điện áp tại các phụ tải.
+ Thay đổi đột ngột dòng công suất chạy trên các nhánh gây ra hiện tượng phát nóng tại các mối nối, có nguy cơ cao xảy ra sự cố phóng điện hồ quang, thậm chí đứt dây
+ Bảo vệ rơle sẽ không đo lường đúng dòng điện sự cố trên đường dây, dòng sự cố qua MBA. Ngoài ra, việc kết nối các nguồn phân tán phải thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật của Bộ Công Thương đặt ra. Việc tích hợp tối đa nhiều nguồn phân tán vào hệ thống lưới phân phối có nhiều ảnh hưởng đến lưới điện. Việc tận dụng tối đa nguồn phân tán sẽ giúp giảm bớt áp lực về nguồn năng lượng của các nhà máy điện hiện có. Tuy nhiên khi tích hợp nhiều nguồn phân tán vào hệ thống sẽ xảy ra những hiện tượng như đã nêu trên. Hiện nay, ở Việt Nam, đặc biệt là khu vực miền Trung, nhiều thủy điện vừa và nhỏ đã và sẽ đưa vào vận hành đồng thời các nguồn điện mặt trời, điện gió cũng tham gia. Với lượng công suất phát thừa lên lưới, phụ tải tiêu thụ tại chổ không tiêu thụ hết dẫn đến hiện tượng quá tải cục bộ. Việc điều tiết công suất phát tối ưu để đảm bảo an toàn lưới điện cũng như giải quyết hài hòa lợi ích trong hoạt động mua bán điện là vấn đề nan giải.
Đối với đặc thù lưới điện phân phối khu vực huyện Nam Đông, phụ tải tại khu vực huyện miền núi thấp, bán kính truyền tải lớn, vẫn duy trì trạm trung gian kết nối với 2 nhà máy thuỷ điện công suất nhỏ (<11 MW). Phương thức vận hành thường xuyên biến động dẫn đến các biến động trên lưới thường xuyên xảy ra ảnh hưởng trực tiếp đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng. Trong những năm vừa qua được đầu tư, nâng cấp đồng thời áp dụng công nghệ mới trong việc cập nhật chỉ số điện năng và quản lý hệ thống đo đếm điện năng các trạm biến áp từ xa. Việc tính toán tổn thất vẫn dựa vào yếu tố chủ quan-con người là chính và được thực hiện định kỳ theo từng tháng, từng quí dẫn đến việc số liệu tính toán chưa phục vụ hiệu quả cho công tác đánh giá, và phân tích tình hình tổn thất điện năng của khu vực.
3. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Luận văn này được thực hiện với mục đích nhằm kiểm chứng kết quả mô phỏng, phân tích hệ thống điện kết hợp việc đánh giá thực tế tình hình vận hành lưới điện, các số liệu vận hành lưới điện của huyện Nam Đông
Đề tài giới thiệu các phân tích, đánh giá hệ thống điện huyện Nam Đông có xét đến ảnh hưởng của các nguồn điện phân tán hiện có, định hướng cho việc phát triển năng lượng tái tạo trong thời gian tới.
3.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu hướng tới của việc nghiên cứu là đánh giá so sánh từng phương thức vận hành hiện có, đề xuất phương thức vận hành tối ưu đảm cũng như đưa ra các khuyến cáo nguy hiểm ảnh hưởng đến lưới điện khi có sự xâm nhập của các nguồn phân tán hiện tại và tương lai.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Lưới điện phân phối cấp 22/35kV huyện Nam Đông và các nguồn năng lượng phân tán hiện tại và dự báo các nguồn phát triển trong tương lai
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Luận văn thực hiện trên số liệu hệ thống điện thực tế lưới điện phân phối của huyện Nam Đông. Dữ liệu thu thập đưa vào phần mềm là mô hình hệ thống điện thực tế đang vận hành ở cấp 35kV/22kV của huyện Nam Đông ở các chế độ vận hành.
Lý thuyết phân tích an toàn HTĐ; Giải tích mạng điện.
Lý thuyết bảo vệ rơ le và tự động hóa HTĐ.
Luật Điện lực (28/2004/QH11 ngày 03/12/2004) và Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Điện lực (24/2012/QH13 ngày 20/11/2012).
Các Thông tư của Bộ Công Thương: Thông tư quy định HTĐ truyền tải (25/2016/TT-BCT ngày 30/11/2016), Thông tư quy định HTĐ phân phối (39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015), Thông tư quy định quy trình điều độ HTĐ quốc gia (40/2014/TT-BCT ngày 05/11/2014), Thông tư quy định quy trình xử lý sự cố trong HTĐ quốc gia (28/2014/TT-BCT ngày 15/9/2014), Thông tư quy định quy trình thao tác trong HTĐ quốc gia (44/2014/TT-BCT ngày 28/11/2014).
Các quy trình, quy phạm, quy định về vận hành HTĐ do các cơ quan Nhà nước, Ngành điện có thẩm quyền ban hành.
+ Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối và nguồn năng lượng phân tán tại huyện Nam Đông-Thừa Thiên Huế
+ Chương 2: Xây dựng mô hình tính toán lưới điện và các phương thức vận hành cơ bản có sự tham gia của các nguồn điện phân tán
+ Chương 3: Tác động của các nguồn điện phân tán đến trào lưu công suất trong lưới điện phân phối huyện nam đông-thừa thiên huế
+ Chương 4: Khả năng vận hành của lưới điện phân phối huyện nam đông trong chế độ sự cố khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán.
Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1–TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG PHÂN TÁN TẠI HUYỆN NAM ĐÔNG-THỪA THIÊN HUẾ
1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối tại huyện Nam Đông
Nam Đông là huyện miền núi cách thành phố Huế 50 km về phía tây nam, có vị trí địa lý:
- Phía đông giáp huyện Phú Lộc và huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng; Phía tây giáp huyện A Lưới
- Phía nam giáp huyện Tây Giang và huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam; Phía bắc giáp thị xã Hương Thủy.
- Lưới điện phân phối thuộc huyện Nam Đông được xây dựng vượt qua nhiều dạng địa hình
- Lưới điện phân phối tại huyện Nam Đông là mạch phân phối hình tia, gồm có 01 xuất tuyến 35kV, 373-La Sơn Nam Đông cấp điện cho trạm Trung Gian Nam Đông. Từ trạm trung gian Nam Đông cấp điện cho 3 xuất tuyến 22 kV gồm xuất tuyến 471, 472, 473 trung Gian Nam Đông.
1.1.3. Đặc điểm phụ tải lưới điện phân phối tại huyện Nam Đông
+ Đối với lưới điện phân phối 22 kV: Là một huyện miền núi thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, không có các khu chế xuất, khu công nghiệp trọng điểm nên phụ tải tiêu thụ điện thuộc huyện Nam Đông hầu hết là phụ tải sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh nhỏ lẽ. Công suất tải tiêu thụ Pmax tại huyện Nam Đông khi 2 NMĐ Thượng Nhật (11MW) và NMĐ Thượng Lộ (6 KW) phát đồng thời chỉ đạt 3,365MW/17 MW (chiếm 19,79% công suất phát của thuỷ điện). Lượng công suất thừa truyền tải ngược về phía nguồn thông qua tuyến đường dây 35kV xuất tuyến-373 Nam Đông-La Sơn
+ Đối với lưới điện phân phối 35kV: Ngoài các phụ tải sinh hoạt công suất nhỏ cấp điện qua các trạm biến áp phân phối 35/0.4 kV thuộc các xã Xuân Lộc, Lộc Bổn, Phúc Lộc, Bến Ván thuộc huyện Phú Lộc (Pmax xấp xĩ 0.88 MW, 0.283 MVar).
1.1.4. Hệ thống nguồn điện cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Nam Đông
1.1.4.1. Nguồn hệ thống và thuỷ điện
+ Nguồn hệ thống: XT 373-trạm 110kV La Sơn-Nam Đông
+ Nguồn thủy điện vừa và nhỏ:
NMTĐ Thượng Lộ: 1 máy = 7 MW ( Có khả năng phát độc lập);
NMTĐ Thượng Nhật: 1 máy = 11 MW (Không có khả năng phát độc lập)
Điện mặt trời cụm công nghiệp La Sơn-Nam Đông với tổng công suất 2.822 KWp
1.2. Đánh giá chung về tiềm năng và thách thức
1.2.1. Tiềm năng
– Với lợi thế địa hình và lượng mưa lớn nên tiềm năng về thuỷ điện là một lợi thế. Bên cạnh đó, lưới điện phân phối huyện Nam Đông kết nối với các cụm công nghiệp phân bố ở đầu nguồn hệ thống, các nguồn điện mặt trời áp mái được bố trị tại xưởng sản xuất giúp giảm áp lực cung cấp điện và truyền tải điện năng đi xa.
1.2.2. Những thách thức khi đồng thời có sự tham gia của các nguồn điện phân tán vào lưới điện phân phối huyện Nam Đông
1.2.2.1. Dao động điện áp tại các nút khi các nguồn phân tán tham gia đồng thời
1.2.2.2. Mất cân bằng pha
1.2.2.3. Giảm hiệu suất máy biến áp trung gian
1.2.2.4. Chất lượng điện năng
1.2.2.5. Tác động đến trào lưu công suất trong chế độ xác lập
1.2.2.6. Tác động đến quá trình ổn định động
1.2.2.7. Tác động đến tần số
Chương này đã trình bày tổng quan về lưới điện phân phối và nguồn năng lượng phân tán hiện hữu tại huyện Nam Đông-Thừa Thiên Huế, các đặc điểm về địa hình, đặc điểm đặc thù của lưới điện huyện miền núi. Đồng thời, căn cứ vào lịch sử thông số vận hành ghi nhận được đã phân tích tiềm năng cũng như thách thức khi có sự tham gia của các nguồn điện phân tán vào lưới điện phân phối hình tia.
Năng lượng phân tán mang đến nhiều lợi ích lớn, đặc biệt đối với hệ thống điện trong khu vực. Nhưng bên cạnh đó nó cũng có nhiều nhược điểm trong quá trình vận hành và điểm yếu lớn nhất đó là sự phụ thuộc vào thời tiết (mây mù, che khuất mặt trời) và đặc biệt phương thức huy động không tối ưu (thuỷ điện và mặt trời cùng phát ở giờ cao điểm nắng, Thuỷ điện vận hành ở các chế độ không tối ưu). Những điều này sẽ gây nên các ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống điện về mức độ ổn định của điện áp, tần số, trào lưu công suất trong các chế độ vận hành xác lập và sự cố và tiềm ẩn nguy cơ tăng cao suất sự cố.
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN CÓ SỰ THAM GIA CỦA CÁC NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
ETAP là sản phẩm của công ty Operation Technology, Inc (OTI). Chuyên cung cấp các giải pháp để phân tích hệ thống điện, mô phỏng, thiết kế, vận hành, kiểm soát, tối ưu hóa, và tự động hóa. Phiên bản mới nhất hiện nay là ETAP 16. Điểm nổi bật nhất của Etap là Real-Time: kiểm soát và điều khiển hệ thống trực tiếp theo thời gian thực nhằm tăng cường độ tin cậy, và vận hành hệ thống một cách tối ưu và tiết kiệm.
2.2. Các khả năng tính toán của ETAP
– Khảo sát và phân tích một hệ thống điện liên kết với nhiều nguồn cung cấp;
– Phân tích phân bố công suất trong của hệ thống điện: tính toán phân bố công suất, tổn thất trên đường dây, quá tải trên đường dây, tối ưu trào lưu công suất;
– Hệ số công suất trên tải;
– Phân tích ngắn mạch hệ thống điện: chế độ ngắn mạch đối xứng, không đối xứng;
– Tính toán dòng ngắn mạch, phối hợp các thiết bị bảo vệ …
– Sử dụng phần mềm để tính toán phân bố công suất hệ thống điện (Load Flow Analysis);
2.3. Khái niệm sơ lược về tỷ lệ xâm nhập (HC-Hosting Capacity)
– Tỷ lệ phần trăm của công suất phát từ các nguồn điện phân tán mà một lưới phân phối nhất định có thể chấp nhận mà không gây ra sự cố kỹ thuật hoặc không yêu cầu cải tạo hạ tầng được định nghĩa là tỷ lệ xâm nhập (HC). Các ảnh hưởng chính của HC được tìm thấy là độ lệch điện áp, mất cân bằng pha, quá tải nhiệt.
2.4. Mô hình hoá lưới điện phân phối huyện Nam Đông-Thừa Thiên Huế và các phương thức vận hành cơ bản
F:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\LUẬN VĂN\NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN NAM ĐÔNG\TOM TAT
