LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẤU NỐI VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI ĐẾN ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẤU NỐI VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI ĐẾN ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN

Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam với đường bờ biển dài tới 3.260 km và tổng diện tích biển khoảng 1 triệu km², được đánh giá là quốc gia có tiềm năng rất lớn về điện gió ngoài khơi. Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới, tiềm năng điện gió kỹ thuật Việt Nam vào khoảng 475GW trong vùng biển cách bờ 200km; hay theo nhóm nghiên cứu của Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản, tiềm năng điện gió ngoài khơi kỹ thuật nước ta trong vùng biển từ 0 – 185 km lên tới 600 GW. Những số liệu từ đánh giá của Ngân hàng thế giới đã chứng minh phần nào được tiềm năng rất lớn của điện gió ngoài khơi nước ta.Do đó, để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống điện cần có những công cụ nhằm tính toán đánh giá những phần tử, yếu tố có thể gây hại cho hệ thống nhằm đưa ra các biện pháp cải thiện và khắc phục tránh gây ảnh hưởng hoặc làm mất điện của khách hàng.

Theo đề án “Quy hoạch Phát triển Điện lực Quốc gia thời kỳ 2021-2030 tầm nhìn đến năm 2045” (Quy hoạch Điện VIII) đã thống kê điện gió offshore (tại khu vực có độ sâu đáy biển trên 20m), hiện đã có khá nhiều nhà đầu tư đăng ký nghiên cứu đầu tư tại khu vực Nam Trung Bộ với tổng quy mô đến tháng 12/2021 lên tới khoảng 53GW. Với dự báo sẽ phát triển trong tương lai gần, các nhà máy điện gió ngoài khơi sẽ phát triển hơn nữa và khoảng cách kết nối nhà máy đến hệ thống điện Quốc gia sẽ đủ lớn (trên 50 km). Do đó việc lựa chọn tối ưu hoá giải pháp đấu nối các nhà máy điện gió ngoài khơi với hệ thống điện Quốc gia (lựa chọn đấu nối bằng HVAC hoặc HVDC) và ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện Quốc gia khi các nhà máy ĐG ngoài khơi đấu nối lên hệ thống điện là một vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu tính toán trong giai đoạn sắp tới.

Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài là: Phân tích lựa chọn giải pháp đấu nối truyền tải công suất lên hệ thống điện cho các nhà máy điện gió ngoài khơi; Phân tích ảnh hưởng của các giải pháp đấu nối đến ổn định hệ thống điện.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Các nhà máy điện gió ngoài khơi khu vực Nam Trung Bộ (đặc biệt tập trung vào khu vực tỉnh Ninh Thuận), vì đây là khu vực trong giai đoạn đến 2030 dự kiến có nhiều nhà máy điện gió ngoài khơi đăng ký đấu nối lên hệ thống điện.

Phạm vi nghiên cứu: Giải pháp đấu nối của nhà máy điện gió ngoài khơi lên hệ thống điện và phân tích ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện đối với các giải pháp đấu nối.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Cập nhật số liệu về nguồn và lưới điện Việt Nam, quy mô các nhà máy điện gió ngoài khơi dự kiến đấu nối trong giai đoạn đến năm 2030. Thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến vấn đề điện gió ngoài khơi, các vấn đề về giải pháp đấu nối. Xác định các tiêu chí cần đánh giá trong việc đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện Quốc gia theo yêu cầu của EVN và Bộ Công Thương.

Phương pháp xử lý thông tin: Thu thập và xử lý thông tin nhằm đưa vào công cụ tính toán, qua đó xác định được các giải pháp tối ưu cho đấu nối các nhà máy điện gió ngoài khơi.

Phương pháp thực nghiệm mô phỏng: Thực hiện tính toán kiểm tra về các tiêu chí kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế đối với một dự án điện gió ngoài khơi hiện đang trong giai đoạn đăng ký đầu tư và vận hành trong giai đoạn đến năm 2030 tai khu vực Nam Trung Bộ.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

Thiết thực trong việc đảm bảo chất lượng điện năng và ổn định hệ thống điện khi đề xuất phương án lựa chọn đấu nối các nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện Quốc gia

Đưa ra các giải pháp hiệu quả trong việc bổ sung thêm nguồn điện vào hệ thống điện khi các nguồn điện gió ngoài khơi vận hành. Góp phần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và ổn định, đáp ứng cho nhu cầu phát triển của đất nước.

Ý nghĩa thực tiễn:

Chủ động đề xuất các phương án đấu nối cho Chủ đầu tư các dự án nhằm đảm bảo các tiêu chí về mặt kinh tế và kỹ thuật.

Có khả năng ứng dụng vào các nhà máy điện gió ngoài khơi nói chung tại khu vực Nam Trung bộ, cụ thể là nhà máy điện gió ngoài khơi Trung Nam với quy mô 800MW. Hiện nay nhà máy đang tiến hành hồ sơ xin Bổ sung quy hoạch.

Bố cục luận văn

Nội dung của luận văn được chia thành 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống điện Việt Nam và hệ thống điện tỉnh Khánh Hòa

Chương 2: Tổng qua về độ nhạy của hệ thống điện (sensivity factors): khái quát về cơ sở lý thuyết của các hệ số độ nhạy, đưa ra các giả thiết ban đầu và xây dựng mô hình tính toán.

Chương 3: Xây dựng công cụ tính toán, lựa chọn và phân tích các phần tử ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của lưới điện tỉnh Khánh Hòa: nghiên cứu về phần mềm sử dụng nhằm lập trình xây dựng công cụ tính toán, lựa chọn và áp dụng công cụ tính toán để tính toán các phần tử ảnh hưởng đến vận hành của lưới điện tỉnh Khánh Hòa

Chương 4: Đánh giá hiện trạng, tương lai của lưới điện tỉnh Khánh Hòa và đưa ra các biện pháp cải thiện: Dựa trên các kết quả của Chương 3 để đánh giá hiệu quả vận hành và đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả vận hành

Ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của đề tài được tổ chức thành 4 chương. Bố cục của nội dung chính của luận văn gồm:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan đấu nối các nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện: Giới thiệu về nguồn điện gió ngoài khơi các các giải pháp đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện

Chương 2: Lựa chọn giải pháp đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi lên hệ thống điện: Đưa ra các yêu cầu kỹ thuật đối với các nhà máy điện gió ngoài khơi khi thực hiện đấu nối vào hệ thống điện Việt Nam và các chỉ tiêu phân tích chi phí đầu tư xây dựng các giải pháp đấu nối cho các nhà máy điện gió ngoài khơi.

Chương 3: Tính toán đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện: Giới thiệu về phần mềm thực hiện tính toán là PSSE ver 34. Trình bày về mô hình hoá thiết bị trong phần mềm và phương pháp tính toán khảo sát ổn định động cho nhà máy điện gió ngoài khơi khi thực hiện đấu nối vào HTĐ Việt Nam.

Chương 4: Tính toán nhà máy điện gió ngoài khơi khu vực đấu nối lên hệ thống điện Nam Trung Bộ: Thực hiện tính toán lựa chọn giải pháp đấu nối và phân tích ảnh hưởng của các nhà máy điện gió ngoài khơi đến ổn định hệ thống điện, luận văn đã áp dụng tính toán cho nhà máy ĐGNK Trung Nam công suất 800MW

Kết luận và kiến nghị.

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP ĐẤU NỐI CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN

Giới thiệu về nguồn điện gió ngoài khơi

• • 1. . Tổng quan về nguyên lý vận hành của nhà máy điện gió ngoài khơi
    2. Các loại máy phát chính cho turbine gió

Giải pháp đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi

• • 1. Tổng quan về sơ đồ nối điện của nhà máy điện gió ngoài khơi
    2. Giải pháp đấu nối NMĐG ngoài khơi lên hệ thống điện
    3. Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều HVDC

Kết luận

Trong chương này tác giả đã trình bày tổng quan về nhà máy điện gió ngoài khơi, nguyên lý làm việc, biến đổi cơ năng thàng điện năng, các yếu tố mà ảnh hưởng trực tiếp đến công suất đầu ra của turbin điện gió. Đồng thời này tác giả cũng nêu được các dạng giải pháp đấu nối cho các nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện Quốc gia.

Ngoài ra, ở chương này đặc biệt trình bày về công nghệ truyền tải điện một chiều HVDC. Tác giả thể hiện chi tiết công nghệ truyền tải điện một chiều hiện nay đang được sử dụng trên thế giới gồm: HVDC Classic: Chuyển đổi nguồn dòng (LCC-Line commutated Converter) và HVDC plus: chuyển đổi nguồn áp (VSC-Voltage Source Converter).

Với các ưu điểm của công nghệ VSC như đã nêu trong chương 1, để truyền tải công suất cho các nhà máy điện gió ngoài khơi bằng công nghệ truyền tải điện một chiều sẽ sử dụng công nghệ VSC. Trong các chương sau, tác giả sẽ tập trung phân tích giải pháp sử dụng công nghệ truyền tải điện xoay chiều HVAC và truyền tải điện một chiều HVDC (với bộ chuyển đổi sử dụng công nghệ VSC).

CHƯƠNG 2 – LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẤU NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN

. Các yêu cầu kỹ thuật đấu nối nhà máy điện gió vào hệ thống điện

Luận văn đã đưa ra các tiêu chí kỹ thuật yêu cầu chung cho các nhà máy điện gió khi thực hiện đấu nối vào Hệ thống điện. Căn cứ vào Thông tư 25/2016/TT-BCT của Bộ Công Thương ngày 30/11/2016 và Thông tư số 30/2019/TT-BCT của Bộ Công Thương ngày 18/11/2019.

. Tối ưu hoá lựa chọn giải pháp đấu nối của một nhà máy điện gió ngoài khơi lên hệ thống điện

Chi phí tổng thể của hệ thống HVDC và HVAC được tách thành chi phí cho các thiết bị đầu – cuối (Terminal: Trạm chuyển đổi, MBA, thiết bị đóng cắt,…) và chi phí đường dây truyền tải (cáp ngầm AC/HVDC, thiết bị đi kèm,…). HVAC có lợi thế là chi phí đầu tư các thiết bị đầu cuối rẻ hơn trong khi HVDC có chi phí cho các trạm chuyển đổi rất đắt tiền. Mặt khác, chi phí đầu tư đường dây truyền tải AC lại đắt hơn nhiều so với đường dây HVDC và khoảng cách chênh lệch này càng tăng khi chiều dài đường dây càng lớn. Theo nhiều nghiên cứu với khoảng cách đấu nối ngắn thì HVAC là phương án tối ưu hơn vì chi phí đầu tư các thiết bị đầu cuối là thấp hơn.

Tổng chi phí đầu tư hệ thống truyền tải HVDC hoặc HVAC được xây dựng bởi công thức tổng thể sau:

Trong đó:

CC (Capital cost): chi phí vốn đầu tư

LC (Losses Cost): chi phí tổn thất hệ thống.

• Trong chi phí vốn đầu tư CC bao gồm: TCC (Terminal Capital Cost) là chi phí vốn đầu tư thiết bị đầu cuối như MBA hay bộ chuyển đổi…, và RCC (Route Capital Cost) là chi phí vốn đầu tư truyền tải:

CC = TCC + RCC

• Chi phí TCC lại được chia ra thành OPPC (Offshore platform and plant cost – chi phí đầu tư trạm và bệ platform ngoài khơi), và chi phí OPC (onshore plant cost – chi phí cho trạm trên bờ):

TCC = OPPC + OPC

• Chi phí RCC lại được chia ra CBC (Cable cost – chi phí cáp) và QC (compensation cost – chi phí bù):

RCC = CBC + QC

• Trong chi phí tổn thất LC bao gồm TLC (Terminal Losses Cost) là chi phí tổn thất các thiết bị đầu cuối và RLC (Route Losses Cost) là chi phí tổn thất truyền tải:

LC = TLC + RLC

Do đó việc so sánh chi phí đầu tư tổng thể giữa hệ thống HVAC và HVDC cần được tính toán chi tiết theo từng hạng mục thì mới đánh giá chính xác phương án có suất vốn đầu tư tối ưu nhất.

Theo [2-1], chi phí đầu tư cho từng hạng mục được xây dựng bởi các công thức sau:

• Chi phí đầu tư trạm và bệ platform ngoài khơi (OPPC) và chi phí đầu tư trạm trên bờ (OPC):

• Chi đầu tư hệ thống bù công suất phản kháng (QC):

• Chi phí đầu tư cáp ngầm truyền tải (CBC):

• Chi phí tổn thất hệ thống (LC):

Trong đó:

• S_T: Công suất truyền tải trên đường dây (MW)
• t_c: Chi phí đầu tư 1km cáp truyền tải (M£)
• l_c: chiều dài tuyến cáp (km)
• nc_c: Số lượng mạch cáp
• V_n: Điện áp AC/ DC vận hành (kV)
• f_n: Tần số lưới (Hz)
• C: Dung dẫn của cáp (F/km)
• r_c: Điện trở cáp (Ω/km)
• FC_HVDC, FC_HVAC: Chi phí cố định đầu tư trạm offshore HVDC, HVAC ((M£)
• dc: Hệ số chi phí biến đổi khi có trên 02 MBA/ Bộ chuyển đổi
• n_T, n_c: Số lượng máy MBA/ Bộ chuyển đổi trên mỗi platform
• fc_T: Chi phí biến đổi đầu tư bệ platform trạm biến áp ngoài khơi
• c_c: Chi phí biến đổi đầu tư bệ platform trạm chuyển đổi ngoài khơi
• pc_T: Chi phí biến đổi đầu tư trạm biến áp ngoài khơi
• S_ST, S_sc: Công suất máy biến áp, công suất bộ chuyển đổi

CHƯƠNG 3 – TÍNH TOÁN ĐẤU NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN

. Giới thiệu về phần mềm PSSE ver 34

Các bài toán mà phần mềm PSS/E có thể giải quyết

• Phân bố công suất – Power Flow, Xác định tổn thất
• Phân tích động – Dynamics.
• Phân bố công suất cải tiến – Load Flow Enhancement.
• Phân tích ngắn mạch bất đối xứng – Unbalanced Fault Analysis (Short Circuit).
• Phân bố công suất tối ưu – Optimal Power Flow (OPF).

Một số khả năng đặc biệt của chương trình PSS/E

Chương trình PSS/E có một số khả năng đặc biệt:

• Cho phép người dùng tạo ra các thư viện để mô tả rõ ràng các điều kiện của hệ thống và các vấn đề cần khảo sát.
• Khả năng thực hiện của từng chức năng giúp ta đạt được những kết quả mong muốn trong bài toán trào lưu công suất, mô phỏng và tính toán ngắn mạch.
• Cho ta biết tiến trình cài đặt mô hình động của hệ thống cần mô phỏng.

. Mô hình hoá thiết bị

Mô hình của nhà máy điện gió trong tính toán

. Mô hình của HVDC trong tính toán

. Tính toán ổn định động

Mục tiêu tính toán về ổn định động

Trong hệ thống điện thường xuyên xảy ra các dao động và thay đổi. Các dao động nhỏ có thể sinh ra trong quá trình phụ tải hệ thống thay đổi, sự thay đổi phân bố công suất giữa các tổ máy phát trong hệ thống, thay đổi các nấc biến áp trong TBA làm phân bố lại các dòng công suất phản kháng trong hệ thống… Các quá trình này thường xuyên xảy ra trong hệ thống điện nhưng hầu như tần số của hệ thống vẫn được giữ nguyên do hệ thống có thể tự lấy lại trạng thái cân bằng của mình. Khả năng tự ổn định này của hệ thống được đánh giá là ổn định tĩnh. Tuy nhiên trong hệ thống có thể tồn tại các dao động lớn hay đột biến lớn. Các nguyên nhân sinh ra dao động đột biến là phụ tải thay đổi đột biến, cắt đường dây, cắt máy cắt đang vận hành hoặc do hậu quả của các loại ngắn mạch… Việc nghiên cứu khả năng tự phục hồi của hệ thống điện trong các trường hợp này gọi là đánh giá ổn định động.

– Cắt hoặc đóng đột ngột các phụ tải lớn.

– Cắt đường dây tải điện hoặc máy biến áp đang mang tải.

– Cắt máy phát điện đang mang tải.

– Ngắn mạch các loại.

Trong các dạng vận hành nói trên thì ngắn mạch là nguy hiểm hơn cả, vì vậy ổn định của hệ thống điện thường được xét cho trường hợp xảy ra ngắn mạch.

Tính toán ổn định động hệ thống nhằm mục đích:

a) Xác định thời gian cắt sự cố cần thiết của các đường dây đấu nối với nguồn để lựa chọn cài đặt rơle bảo vệ và các trang thiết bị tự động.

b) Kiểm tra sơ đồ phát công suất các nguồn điện.

c) Xác định giới hạn truyền tải công suất của các đường dây dài.

. Phương pháp tính toán ổn định động

Trình tự mô phỏng tính toán ổn định động theo các bước sau:

• Mô phỏng chế độ xác lập trước khi xảy ra sự cố (chạy chế độ xác lập từ 0 giây đến 1 giây).
• Mô phỏng ngắn mạch ba pha xảy ra trên đường dây ở thời điểm t = 1 giây bằng cách thay điện dẫn tại điểm ngắn mạch bằng điện dẫn sự cố.
• Hệ thống rơ le bắt đầu hoạt động gây ra cắt các máy cắt ở hai đầu của đường dây ngắn mạch tách pha sự cố ra.
• Sự cố được giải trừ ở thời điểm t=1+t0 giây (t0 – thời gian giải trừ sự cố phụ thuộc vào cấp điện áp và tác động nhanh chậm của hệ thống rơ le bảo vệ và các máy cắt sử dụng). Thông thường trong các hệ thống điện hiện đại, thời gian loại trừ sự cố ở cấp điện áp 500kV thường < 80ms. Tuy nhiên trong đề án đề nghị sử dụng thời gian tồn tại sự cố đến 200ms để khảo sát khả năng duy trì ổn định của hệ thống cũng như giới hạn truyền tải của các đường dây 500kV đấu nối đến TBA với hàm ý cố gắng đánh nặng chế độ sự cố để xác định chắc chắn hệ thống luôn giữ được ổn định.
• Tính toán thêm đến thời điểm t = 20giây để đánh giá độ ổn định.

Tiêu chuẩn ổn định động được kiểm tra qua góc lệch tương đối giữa các sức điện động của tất cả các máy phát điện trong hệ thống theo yêu cầu :

• Góc lệch giữa roto máy phát và điện áp đầu cực không vượt quá 120⁰
• 20 giây sau khi sự cố được loại trừ, biên độ dao động của góc pha máy phát không vượt quá 15% biên độ của dao động đầu tiên.

5 giây sau khi sự cố được loại trừ, điện áp tại điểm sự cố phải được phục hồi đến giá trị 75% so với giá trị trước thời điểm sự cố.

Kết luận

Trong chương này tác giả trình bày tổng quan về phần mềm PSS/E, mô hình hóa các thiết bị lưới điện và thiết bị liên quan đến nhà máy điện gió. PSS/E là một chương trình tính toán, phân tích hệ thống điện của Siemen Mỹ, một phần mềm tích hợp đầy đủ các module của hệ thống điện cho phép tính toán ngắn mạch, phân bố công suất, phân tích sóng hài, bù tối ưu công suất phản kháng, ổn định tĩnh và ổn định động. Đặc biệt trong PSS/E có mô hình toán học giúp cho người dùng có thể tương tác tạo ra các mô hình thiết bị bằng các thuật toán. Chương này, tác giả trình bày chi tiết về một số mô hình thiết bị như turbin, HVDC để ứng dụng mô phỏng liên quan ở chương 4.

Ngoài ra, tác giả cũng đã trình bày về phương pháp tính toán ổn định động đối với nhà máy điện gió khi thực hiện đấu nối và hệ thống điện. Với các điều kiện về kỹ thuật và phương pháp tính toán ổn định động như ở trên, tác giả sẽ áp dụng thực hiện tính toán mô phỏng một nhà máy điện gió ngoài khơi đấu nối và hệ thống điện Việt Nam.

CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI KHU VỰC ĐẤU NỐI LÊN HỆ THỐNG ĐIỆN NAM TRUNG BỘ

Tổng quan về lưới điện Ninh Thuận

Hiện trạng nguồn và lưới điện điện tỉnh Ninh Thuận

Kế hoạch phát triển nguồn và lưới điện tỉnh Ninh Thuận

Giới thiệu quy mô dự án thực hiện tính toán

Luận văn đưa vào thực hiện tính toán với một dự án điện gió ngoài khơi đã trình hồ sơ Bổ sung quy hoạch.

• Tên dự án: Nhà máy điện gió ngoài khơi Trung Nam;
• Công suất: 800MW;
• Vị trí: Nằm ngoài khơi tỉnh Ninh Thuận (cách bờ khoảng 50 hải lý);
• Năm vận hành: 2030;
• Phương án đấu nối: Đấu nối truyền tải công suất về trạm biến áp 500kV Ninh Sơn (đường dây đấu nối dài khoảng 135km).

Bản đồ lưới điện 500/220kV tỉnh Ninh Thuận và phương án đấu nối NMĐG ngoài khơi Trung Nam

. Lựa chọn phương án đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi Trung Nam

Phương án đấu nối đề xuất

Phương án 1: Đấu nối bằng HVAC với cấp điện áp 500kV.

Phương án 2: Đấu nối bằng HVDC với cấp điện áp phù hợp để truyền tải 800MW là ±320kV và sử dụng công nghệ VSC (phù hợp truyền tải 1-1,2GW)

. Tính toán lựa chọn tiết diện cáp HVAC và HVDC

Luận văn sử dụng phần mềm CYMCAP để tính toán mô phỏng khả năng tải của cáp ngầm với các thông số mô phỏng của môi trường dưới đáy biển và căn cứ theo catologue cấu tạo cáp của các nhà sản xuất.

Kết quả mô phỏng dòng tải của cáp HVAC-3x2500mm²

Kết quả mô phỏng dòng tải của cáp HVDC-1x1800mm²

. Kết quả tính toán trào lưu công suất 02 phương án đấu nối

Kết quả tính toán:

• Kết quả tính toán trào lưu công suất được tổng hợp các tuyến đường dây và trạm biến áp với nhiệm vụ truyền tải giải phóng công suất khi nhà máy điện gió ngoài khơi Trung Nam đi vào vận hành. Lưới điện khu vực tỉnh Ninh Thuận đảm bảo tiếp nhận 800MW công suất của nhà máy điện gió ngoài khơi Trung Nam. Hệ thống điện không xảy ra tình trạng quá tải và điện áp đều đảm bảo trong mức vận hành cho phép theo các quy định hiện hành.
• Kết quả tính toán cho thấy tổn thất công suất trên đường dây truyền tải HVAC cao hơn so với đường dây truyền tải HVDC.

. Phân tích ổn định động của nhà máy điện gió ngoài khơi Trung Nam đến hệ thống điện

Vị trí sự cố 3 pha thực hiện khảo sát ổn định

Trường hợp sự cố liên quan đến thanh cái 500kV Ninh Sơn. Xem xét các tiêu chuẩn về độ lệch tần số, điện áp, mà Thông tư số 30 đưa ra được liệt kê ở chương 2 cho thấy tần số, điện áp tại NMĐG ngoài khơi Trung Nam hoặc tại các trạm biến áp trong khu vực đều trở về nằm trong giới hạn cho phép vận hành đối với phương án 2 đấu nối bằng HVDC. Đối với giải pháp đấu nối bằng HVAC, kết quả tính toán cho thấy tần số tại thanh cái 500kV trạm gom ngoài khơi cao nhất lên đến 52,7 Hz, vượt mức cho phép vận hành của Thông tư 30/2019 (mức cho phép là 52 Hz).

Biểu đồ dao động tần số tại thanh cái 500kV của trạm gom 500kV ngoài khơi (đối với phương án 1) và thanh cái 320kV của trạm gom HVDC ngoài khơi (đối với phương án 2) của 2 phương án đấu nối khi xảy ra sự cố

Tính toán tổng chi phí đầu tư các phương án

Ngoài các tính toán kiểm tra các tiêu chí về mặt kỹ thuật. Dựa vào các phương trình tính toán chi phí cho từng hạng mục tại mục 2.2, các số liệu chi phí đầu tư và thông số thiết bị được liệt kê ở phụ lục, luận văn tính toán tổng chi phí đầu tư cho các phương án HVAC và HVDC. Kết quả so sánh được thể hiện ở bảng dưới đây:

Kết quả tính toán chi phí đầu tư hệ thống HVAC và HVDC

Phụ lục các thông số trong tính toán chi phí đầu tư hệ thống:

• S_T = 800MW (Công suất cần truyền tải)
• t_cHVAC= 38,9 tỷ VNĐ/km (chi phí đầu tư cáp truyền tải AC 1 mạch/1 km)
• t_cHVDC= 19,6 tỷ VNĐ/km (chi phí đầu tư cáp truyền tải DC 1 mạch/1 km)
• l_c = 145 km (Chiều dài tuyến cáp)
• nc_cHVAC=2; nc_cHVDC=2 (số lượng mạch cáp cho tuyến đường dây đấu nối)
• V_nAC = 500kV; V_nHVDC = ±320kV (Cấp điện áp truyền tải)
• f_n = 50Hz (Tần số lưới)
• C = 0.23(uF/km) (Dung dẫn của cáp)
• r_cHVAC = 0.0112 (Ω/km); r_cHVDC = 0.0092 (Ω/km) (Điện trở của cáp)
• FC_HVAC = 135,6 (tỷ VNĐ); FC_HVDC = 813 (tỷ VNĐ) (Chi phí đầu tư trạm)
• dc = 0.1 (hệ số chi phí trên MBA/bộ chuyển đổi)
• n_T = 1, n_c = 1 (số lượng MBA/bộ chuyển đổi trên TBA gom công suất)
• fc_T = 0,54 (tỷ VNĐ/MVA) (Chi phí biến đổi đầu tư bệ TBA nổi AC)
• c_c = 3 (tỷ VNĐ/MVA) (Chi phí biến đổi đầu tư Bộ chuyển đổi AC/DC)
• pc_T = 6,78 (tỷ VNĐ/MVA) (Chi phí biến đổi đầu tư TBA nổi AC)
• S_ST = 900MVA (Công suất MBA)
• S_SC = 800MW (Công suất Bộ chuyển đổi)

Kết quả tính toán cho thấy tổng chi phí đầu tư hệ thống HVDC thấp hơn 3,3 nghìn tỷ VNĐ so với hệ thống HVAC. Với các kết quả tính toán trào lưu công suất và phân tích chi phí đầu tư cho thấy, NMĐG Ngoài khơi Trung Nam sử dụng giải pháp đấu nối bằng truyền tải điện một chiều HVDC sẽ đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và giảm chi phí đầu tư cho dự án.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trên cơ sở lý thuyết phân tích về mặt kỹ thuật và kinh tế nhằm kiến nghị lựa chọn giải pháp đấu nối và phân tích ảnh hưởng của các nhà máy điện gió ngoài khơi đến ổn định hệ thống điện. Luận văn đã giới thiệu về tổng quan về tiềm năng phát triển nhà máy điện gió tại Việt Nam, nguyên lý làm việc và các lý thuyết chung về truyền tải đấu nối nhà máy điện gió ngoài khơi vào hệ thống điện. Đối với các tiêu chí về mặt kỹ thuật, luận văn đã đưa ra các tiêu chí kỹ thuật và phương pháp luận khi thực hiện đấu nối nhà máy vào hệ thống điện dựa trên các văn bản pháp lý hiện hành (khả năng truyền tải giải phóng công suất và khảo sát ổn định hệ thống điện khi nhà máy đấu nối vào HTĐ).

Ngoài các tiêu chí kỹ thuật và phương pháp tính toán khi nhà máy điện gió ngoài khơi đấu nối vào hệ thống điện. Luận văn đã đưa ra tiêu chí phân tích chi phí đầu tư giải pháp đấu nối cho các nhà máy điện gió ngoài khơi. Thông qua các tiêu chí đảm bảo về mặt kỹ thuật và giảm thiểu chi phí đầu tư xây dựng, luận văn đã nêu lên phương pháp chung nhằm lựa chọn giải pháp đấu nối tối ưu có thể áp dụng thực hiện tính toán cho các nhà máy điện gió ngoài khơi dự kiến vận hành trong giai đoạn tới.

Với các tiêu chí và phương pháp luận đã được nêu ở chương 1, 2 và 3 đã tổng hợp các lý thuyết nhằm kiến nghị lựa chọn giải pháp đấu nối và phân tích ảnh hưởng của các nhà máy điện gió ngoài khơi đến ổn định hệ thống điện, luận văn đã áp dụng tính toán cho nhà máy ĐGNK Trung Nam công suất 800MW hiện đang tiến hành bổ sung quy hoạch dự án với vị trí nhà máy cách bờ 50 hải lý, tổng chiều dài tuyến cáp đấu nối là 135km với điểm tiếp nhận công suất là trạm biến áp 500kV Ninh Sơn. Với các kết quả tính toán trào lưu công suất và phân tích chi phí đầu tư cho thấy, NMĐG ngoài khơi Trung Nam sử dụng giải pháp đấu nối bằng truyền tải điện một chiều HVDC sẽ đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và giảm chi phí đầu tư cho dự án.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT DIEN\5ng\Luan van Le Hoang Viet