Nghiên cứu ảnh hưởng của điện gió đối với lưới điện
Trong những năm gần đây nền kinh tế nước ta đã chuyển mình và có tốc độ tăng trưởng tương đối cao. Chính điều này đã thúc đẩy các ngành công nghiệp mũi nhọn và là tiền đề cho nền kinh tế phải liên tục thay đổi công nghệ và kĩ thuật để theo kịp tốc độ tăng trưởng mạnh đó. Trong đó ngành công nghiệp năng lượng đóng một vai trò đặc biệt quan trọng đã và đang được quan tâm đầu tư phát triển.
Tình hình năng lượng điện tại Việt Nam theo dự báo của viện năng lượng quốc gia, nhu cầu điện tiêu dùng của Việt Nam tăng hơn 10%/năm cho đến năm 2020 [1]. Hiện tại Việt Nam phải nhập khẩu điện từ Trung Quốc để chống việc thiếu điện ở Miền Bắc. Để cơ bản đáp ứng được nhu cầu về tiêu dùng năng lượng nội bộ, Việt Nam đã có kế hoạch xây dựng thêm 32 nhà máy điện. Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) có kế hoạch đưa vào hoạt động 16 nhà máy thuỷ điện, tăng công suất phát điện đối với nhà máy điện chạy than. Dự kiến đến năm 2020, khi nhà máy điện nguyên tử đi vào hoạt động, sản lượng điện cả nước mới đáp ứng được 80% nhu cầu.
Sau khi gia nhập WTO, nền kinh tế VN đứng trước những thử thách lớn. Để vượt qua được những thử thách đó cần có một nền công nghiệp điện năng phát triển. Xây dựng điện bằng sức gió là một giải pháp hiện thực, có hiệu quả cao, có thể nhanh chóng đáp ứng nhu cầu điện năng của cả nước. Năng lượng gió thật sự là một kho báu vô tận đang chờ người mở!
Hiện nay các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và các nguồn năng lượng có thể sản xuất công suất lớn như năng lượng nguyên tử lại tiềm ẩn một hiểm họa khôn lường. Trong khi đó nguồn thủy điện được coi là rẻ hơn cả lại đang gặp nhiều khó khăn như: ảnh hưởng lớn đến môi trường, phụ thuộc quá nhiều vào lượng mưa hàng năm, các vị trí có độ cao để xây đập chứa có rất ít….Vì vậy đòi hỏi chúng ta cần phải xây dựng các phương án tìm thêm những nguồn năng lượng mới để cung cấp thêm và đa dạng hóa nguồn năng lượng. Chính vì vậy, việc xem xét khai thác nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai sẽ có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Việt Nam là một trong số rất nhiều quốc gia có tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo nói chung, năng lượng điện gió và điện mặt trời nói riêng, đây sẽ là nguồn năng lượng lớn có thể khai thác bổ sung cho nguồn điện lưới quốc gia, thay thế các nguồn năng lượng truyền thống.
Cường độ bức xạ mặt trời cũng như vận tốc gió là không liên tục do đó năng lượng sinh ra từ chúng cũng không ổn định. Điều này sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng điện năng, công tác vận hành, thị trường điện….Đây là khó khăn và thách thức lớn khi vận hành các nhà máy điện mặt trời và điện gió nối lưới.
Với lí do ở trên cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của điện gió đối với lưới điện” là một yêu cầu mang tính cấp thiết trong bối cảnh nguồn năng lượng tái tạo đang là xu hướng hiện nay.
Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá phân tích ảnh hưởng của điện gió và điện mặt trời khi nối lưới đến chất lượng điện áp từ đó đưa ra giải pháp vận hành hiệu quả cho lưới điện khi vận tốc gió và cường độ mặt trời thay đổi, hay trong trường hợp sự cố các nhà máy điện gió và điện mặt trời.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu các ảnh hưởng của điện gió và điện mặt trời với quy mô lớn khi nối lưới, đối với điện áp lưới khi vận tốc gió và cường độ bức xạ mặt trời thay đổi.
b. Phạm vi nghiên cứu
Ảnh hưởng của việc tích hợp điện gió và điện mặt trời đến chất lượng điện áp của lưới điện.
Phương pháp nghiên cứu tài liệu: thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến vấn đề chất lượng điện năng, độ ổn định điện áp, nguyên tắc làm việc của điện gió, điện mặt trời nối lưới quy mô lớn.
Phương pháp xử lý thông tin: thu thập và xử lý thông tin định lượng về lưới điện Ninh Thuận có tích hợp điện gió, điện mặt trời giai đoạn 2020 – 2025.
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng bằng phần mềm, so sánh và phân tích để đánh giá ảnh hưởng của việc tích hợp điện gió và điện mặt trời vào lưới điện.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Qua kết quả của luận văn này cho thấy lưới điện có tích hợp điện gió và điện mặt trời với quy mô lớn, khi vận tốc gió và cường độ bức xạ mặt trời thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng điện áp lưới và giải pháp được đề cập đến trong luận văn này cơ bản đã giải quyết được vấn đề nêu trên.
Đề tài có thể được dùng để tham khảo trong việc thiết kế, vận hành nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời nối lưới
6. Cấu trúc của luận văn
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TỈNH QUẢNG TRỊ
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƯƠNG 1
1.1. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI
Thị trường điện gió ở Việt nam đang được hình thành với hơn 30 dự án có tổng công suất lên tới hơn 3GW đang trong giai đoạn chuẩn bị, một số dự án đã được cấp phép đầu tư.
Trong tưong lai, công nghiệp điện gió sẽ còn phát triển mạnh mẽ nhờ vào các yếu tố sau:
– Vật liệu composite mới cho phép cấu tạo cánh rotor có độ bền cao, kích thước lớn và giá rẻ.
– Tiến bộ trong kỹ thuật điện tử công suất khiến các thiết bị này ứng dụng trong công nghiệp điện gió ngày càng có chất lượng cao hơn và giá thành rẻ hơn.
– Các máy phát điện có thể điều chỉnh tốc độ để đạt hiệu suất hệ thống là tối đa trong các điều kiện làm việc khác nhau.
– Tuabin gió được chế tạo với công suất cao hơn nên các wind farm trở nên kinh tế hơn.
1.2. TIỀM NĂNG VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM
1.2.1. Khả năng khai thác năng lượng gió tại Việt Nam
Khả năng khai thác gió phụ thuộc vào hai yếu tố:
– Tiềm năng năng lượng gió của địa điểm.
– Khả năng khai thác của thiết bị.
Để đánh giá khả năng khai thác năng lượng gió của một khu vực nào đó, phải đánh giá được tiềm năng năng lượng gió trong khu vực và đánh giá được dải tốc độ gió tối ưu phù hợp với từng loại động cơ gió, xác định được những vị trí có khả năng khai thác đảm bảo thu được sản lượng điện tối ưu trong khu vực.
1.2.2. Tại độ cao 20m trên mặt đất
1.2.3. Tại độ cao 40m trên mặt đất
1.2.4. Tại độ cao 60m trên mặt đất
1.2.5. Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam
1.3. CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ CÓ KẾT NỐI LƯỚI ĐIỆN Ở VIỆT NAM HIỆN NAY
Theo thống kê, đến năm 2014 có tổng cộng 77 dự án điện gió quy mô công nghiệp đã được đăng ký tại 18 tỉnh thành với tổng công suất đăng ký là 7.234MWW(công suất giai đoạn 1 là 1.488MW). Khu vực tập trung chủ yếu là ở các tỉnh miền Nam Trung Bộ và Nam Bộ, với tổng công suất đăng ký gần 5.000MW, quy mô công suất của mỗi dự án từ 6MW đến 250MW. Nhìn chung, các dự án và các nhà đầu tư điện gió tập trung nhiều nhất trên địa bàn 2 tỉnh Bình Thuận và Quảng Trị, đây cũng là 2 tỉnh được đánh giá có tiềm năng gió dồi dào nhất Việt Nam.
Tỉnh Bình Thuận hiện có đến 18 nhà đầu tư, đăng ký 22 dự án điện gió với tổng công suất đăng ký gần 1.7000MW. Ngày 16/8/2012 Bộ Công Thương đã có Quyết định số 4715/QĐ-BCT về việc phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2011-2020, tầm nhìn đến năm 2030” với các nội dung: đến năm 2020, tổng công suất lắp đặt đạt xấp xỉ 700MW với sản lượng điện gió tương ứng 1.500 triệu kWh; đến năm 2030, dự kiến công suất lắp đặt tích lũy đạt khoảng 2.500MW với sản lượng điện gió tương ứng là 5.475 triệu kWh.
Tỉnh Quảng Trị hiện có 13 nhà đầu tư, đăng ký 16 dự án điện gió với tổng công suất đăng ký hơn 1.100MW. Ngày 23/4/2013, Bộ Công Thương đã phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2011-2020, tầm nhìn đến 2030” tai quyết định số 2574/QĐ-BCT với các nội dung: đến năm 2015, dự kiến công suất lắp đặt khoảng 90MW với sản lượng điện gió tương ứng là 197 triệu kWh; đến năm 2020, dự kiến công suất lắp đặt tích lũy đạt khoảng 220 MW với sản lượng điện gió tương ứng là 482 triệu kWh.
1.4.1. Các bộ phận chính trong tuarbine gió (trục ngang)
1.5. HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TUABIN GIÓ
Bắt đầu từ những cối xay gió xa xưa, hiện nay với sự phát triển nhanh chóng về công nghệ và vật liệu, trên thế giới đã xuất hiện nhiều loại tuabin khác nhau, về cơ bản có thể chia chúng thành 2 loại chính: loại trục đứng và loại trục ngang dựa và định hướng trục quay của cánh quạt.
1.5.2. Công suất các loại tuabin gió
CHƯƠNG 2
2.1. GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ
2.1.1. Tổng quan phần thiết bị nhà máy
Hình 2.1. Đường công công suất của tuabin V100
Thiết bị tuabin gió bao gồm các phần chính sau:
- Rotor (phần quay)
- Nacelle (thân máy)
- Tower (tháp đỡ)
2.1.2. Trạm biến áp 110kV Hướng Linh
2.2. HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC
Hiện nay tỉnh Quảng Trị được cấp điện từ các nguồn chính như sau:
Nguồn điện trên địa bàn tỉnh: NMTĐ Quảng Trị 2×32 MW vận hành năm 2007,TĐ Đakrông 2 2×9 MW và nhà máy điện gió Hướng Linh2 15 tuabin gió với công suất 30 MW.
Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Quảng Trị có nhiều cấp điện áp khác nhau: lưới truyền tải 500kV, 220kV, 110kV; lưới phân phối trung áp có 3 cấp điện áp 35, 22 và 10kV. Trong đó đường dây 500kV Bắc – Nam chỉ đi qua địa bàn tỉnh, không đóng vai trò cấp điện cho phụ tải hay đấu nối nguồn điện trong khu vực.
Biểu đồ phụ tải điển hình lưới điện tỉnh Quảng Trị theo 3 chế độ trung bình, cao điểm, thấp điểm như sau:
+ Pcđ = (130.85 → 143,04) MW
Thời gian: 9h – 11h và 20h – 23h (5 giờ)
+ Pbt = (128.24 → 134,2) MW
Thời gian: 11h – 20h (9 giờ)
+ Ptđ = (117.87→ 129,18) MW
Thời gian: 23h – 9h (10 giờ)
CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA
NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ
3.1.1. Các khả năng tính toán của etap
3.2. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN KHI CÓ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ KẾT NỐI
| 15 (WT 1 đến WT5) | 22 | 21,804 |
| 16 (WT 6 đến WT10) | 22 | 21,804 |
| 17 (WT 11 đến WT15) | 22 | 21,804 |
| 18(TBA HL2 phía 22kV) | 22 | 21,804 |
| 19(TBA HL2 phía 110kV) | 110 | 110,4 |
| 23(TĐ ĐK2 1 và 2) | 110 | 110,1 |
| 24(Lao Bảo) | 110 | 111,3 |
| 26(Đông Hà) | 110 | 110 |
| 30( TĐ QT 2) | 110 | 111,5 |
| 31 (TĐ QT1) | 110 | 111,5 |
| 34 (Khe Sanh) | 110 | 109,3 |
| 37( Tà Rụt) | 110 | 109,3 |
Bảng 3.1. Số liệu phụ tải cực đại
| Tải | P (MW) | Q (MVAr) | S (MVA) |
| Lao Bảo | 10,1 | 6,2 | 12 |
| Tà Rụt | 16,6 | 10,3 | 20 |
| Khe Sanh | 18,2 | 11,3 | 22 |
| Đông Hà | 86,6 | 53,7 | 105 |
Sau khi mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Etap ta có:
Công suất phát là: 149 MW 112 MVar
Công suất tiêu thụ là: 137 MW 102 MVar
Tổn thất công suất là: 12 MW 10 MVar
Nhận xét: điện áp các nút nằm trong phạm vi cho phép.
Hình 3.6. Kết quả tính toán chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực đại
3.2.2. Chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực tiểu
Tương tự như trường hợp chế độ phụ tải cực đại nhưng các máy phát điện gió chỉ phát 50% công suất định mức.
| Nút | Điện áp định mức(kV) | Điện áp thực tế (kV) |
|---|---|---|
| 15 (WT 1 đến WT5) | 22 | 21,824 |
| 16 (WT 6 đến WT10) | 22 | 21,824 |
| 17 (WT 11 đến WT15) | 22 | 21,824 |
| 18(TBA HL2 phía 22kV) | 22 | 21,824 |
| 19(TBA HL2 phía 110kV) | 110 | 110,3 |
| 23(TĐ ĐK2 1 và 2) | 110 | 110 |
| 24(Lao Bảo) | 110 | 111,2 |
| 26(Đông Hà) | 110 | 110 |
| 30( TĐ QT 2) | 110 | 111,6 |
| 31 (TĐ QT1) | 110 | 111,6 |
| 34 (Khe Sanh) | 110 | 109,6 |
| 37( Tà Rụt) | 110 | 109,6 |
Sau khi mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Etap ta có:
Công suất phát là: 135 MW 102 MVar
Công suất tiêu thụ là: 124 MW 93 MVar
Tổn thất công suất là: 11 MW 9 MVar
Hình 3.7. Kết quả tính toán chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực tiểu
3.2.3. Chế độ phụ tải cực đại, sự cố 5 tuabin gió
Tải lấy 100% công suất định mức, các máy phát điện gió phát 100% công suất định mức, sự cố TB 1, 2, 3, 4, 5
| Nút | Điện áp định mức(kV) | Điện áp thực tế (kV) |
|---|---|---|
| 15 (WT 1 đến WT5) | 22 | 22,117 |
| 16 (WT 6 đến WT10) | 22 | 22,117 |
| 17 (WT 11 đến WT15) | 22 | 22,117 |
| 18(TBA HL2 phía 22kV) | 22 | 22,117 |
| 19(TBA HL2 phía 110kV) | 110 | 110,5 |
| 23(TĐ ĐK2 1 và 2) | 110 | 113,1 |
| 24(Lao Bảo) | 110 | 114,6 |
| 26(Đông Hà) | 110 | 110 |
| 30( TĐ QT 2) | 110 | 112,7 |
| 31 (TĐ QT1) | 110 | 112,7 |
| 34 (Khe Sanh) | 110 | 112,9 |
| 37( Tà Rụt) | 110 | 112,9 |
Sau khi mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Etap ta có:
Công suất phát là: 140 MW 106 MVar
Công suất tiêu thụ là: 125 MW 94 MVar
Tổn thất công suất là: 15 MW 12 MVar
Hình 3.8. Kết quả tính toán chế độ phụ tải cực đại, 5 tuabin gió bị sự cố
3.3. PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN QUẢNG TRỊ DỰ BÁO CHO GIAI ĐOẠN 2
Ở phần này tập trung phân tích các chế độ vận hành lưới điện Tỉnh Quảng Trị dự báo cho giai đoạn 2. Ta mô phỏng 3 chế độ làm việc:
1. Chế độ phụ tải cực đại.
2. Chế độ phụ tải cực tiểu.
3. Chế độ phụ tải bình thường.
Dự báo giai đoạn 2 tại Quảng Trị sẽ xây dựng lắp đặt mới 4 nhà máy điện gió nâng tổng công suất phát của các nhà máy điện gió lên lưới là 150 MW.
Giả sử dự báo nhu cầu phụ tải điện tăng 50% trong giai đoạn 2, ta có nhu cầu phụ tải điện Tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2 trong bảng sau:
Bảng 3.2. Số liệu phụ tải cực đại giai đoạn 2
| Tải | P (MW) | Q (MVAr) | S (MVA) |
| Lao Bảo | 10,1 | 6,2 | 18 |
| Tà Rụt | 16,6 | 10,3 | 30 |
| Khe Sanh | 18,2 | 11,3 | 33 |
| Đông Hà | 105 | 86,6 | 153 |
Tương ứng với việc nhu cầu phụ tải điện tăng thì cùng với đó là việc nâng cấp các trạm biến áp hạ áp 110/22 kV sau:
Bảng 3.3. Số liệu các trạm biến áp hạ 110/22 kV giai đoạn 2
| TBA | Công suất nâng cấp (MVA) |
| Lao Bảo | 25 |
| Tà Rụt | 40 |
| Khe Sanh | 40 |
| Đông Hà | 200 |
| TBA NMĐG | 40 |
| Nút | Điện áp định mức(kV) | Điện áp thực tế (kV) |
| 17 | 22 | 22,134 |
| 18(TBA HL2 phía 22kV) | 22 | 22,134 |
| 19(TBA HL2 phía 110kV) | 110 | 110,7 |
| 23(TĐ ĐK2 1 và 2) | 110 | 110,1 |
| 24(Lao Bảo) | 110 | 107,8 |
| 26(Đông Hà) | 110 | 110 |
| 30( TĐ QT 2) | 110 | 110,4 |
| 31 (TĐ QT1) | 110 | 110,5 |
| 34 (Khe Sanh) | 110 | 107,4 |
| 37( Tà Rụt) | 110 | 106,5 |
Sau khi mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Etap ta có:
Công suất phát là: 164 MW 126 MVar
Công suất tiêu thụ là: 150 MW 114 MVar
Tổn thất công suất là: 14 MW 12 MVar
Nhận xét: điện áp các nút nằm trong phạm vi cho phép.
Hình 3.9. Kết quả tính toán lưới điện giai đoạn 2 ở chế độ phụ tải cực đại
3.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu
| Nút | Điện áp định mức(kV) | Điện áp thực tế (kV) |
| 17 | 22 | 22,182 |
| 18(TBA HL2 phía 22kV) | 22 | 22,182 |
| 19(TBA HL2 phía 110kV) | 110 | 110,9 |
| 23(TĐ ĐK2 1 và 2) | 110 | 110,1 |
| 24(Lao Bảo) | 110 | 109,5 |
| 26(Đông Hà) | 110 | 110 |
| 30( TĐ QT 2) | 110 | 111,3 |
| 31 (TĐ QT1) | 110 | 111,3 |
| 34 (Khe Sanh) | 110 | 108,7 |
| 37( Tà Rụt) | 110 | 107,8 |
Tương tự như trường hợp chế độ phụ tải cực đại nhưng tải chỉ lấy khoảng 50% công suất cực đại.
Bảng 3.4. Số liệu phụ tải cực tiểu sau 5 năm
| Tải | P (MW) | Q (MVAr) | S (MVA) |
| Lao Bảo | 5.05 | 3.1 | 9 |
| Tà Rụt | 8.3 | 5.15 | 15 |
| Khe Sanh | 9.1 | 5.65 | 16.5 |
| Đông Hà | 52.5 | 43.3 | 76.5 |
Sau khi mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Etap ta có:
Công suất phát là: 84 MW 64 MVar
Công suất tiêu thụ là: 75 MW 57 MVar
Tổn thất công suất là: 9 MW 7 MVar
Hình 3.10. Kết quả tính toán lưới điện giai đoạn 2 ở chế độ phụ tải cực tiểu
3.3.3. Chế độ phụ tải bình thường
Tương tự như trường hợp chế độ phụ tải cực đại nhưng tải chỉ lấy khoảng 70% công suất cực đại.
Bảng 3.5. Số liệu phụ tải cực tiểu giai đoạn 2
| Tải | P (MW) | Q (MVAr) | S (MVA) |
| Lao Bảo | 7.07 | 4.34 | 12.6 |
| Tà Rụt | 11.62 | 7.21 | 21 |
| Khe Sanh | 12.74 | 7.91 | 23.1 |
| Đông Hà | 73.5 | 60.62 | 107.1 |
| Nút | Điện áp định mức(kV) | Điện áp thực tế (kV) |
|---|---|---|
| 17 | 22 | 22,2 |
| 18(TBA HL2 phía 22kV) | 22 | 22,2 |
| 19(TBA HL2 phía 110kV) | 110 | 111 |
| 23(TĐ ĐK2 1 và 2) | 110 | 110,2 |
| 24(Lao Bảo) | 110 | 110,6 |
| 26(Đông Hà) | 110 | 110 |
| 30( TĐ QT 2) | 110 | 111,9 |
| 31 (TĐ QT1) | 110 | 111,9 |
| 34 (Khe Sanh) | 110 | 110,4 |
| 37( Tà Rụt) | 110 | 109,8 |
Sau khi mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Etap ta có:
Công suất phát là: 117 MW 85 MVar
Công suất tiêu thụ là: 105 MW 76 MVar
Tổn thất công suất là: 12 MW 9 MVar
Hình 3.11. Kết quả tính toán lưới điện giai đoạn 2 ở chế độ phụ tải bình thường
Hệ thống điện là tập hợp các phần tử phát, dẫn, phân phối có mối quan hệ tương tác lẫn nhau rất phức tạp, tồn tại vô số các nhiễu tác động lên hệ thống. Hệ thống phải đảm bảo được tính ổn định khi có tác động của những nhiễu động này.
3.4.2. Module khảo ổn định trong etap
3.5. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2
3.5.1. Ảnh hưởng của tự động đóng lặp lại đến góc lệch rotor máy phát
Giả thiết xảy ra sự cố ngắn mạch trên đường dây L2(Bus 19 đến Bus 24), tiến hành cắt máy cắt, sau đó đóng lặp lại thành công.
Kết quả khảo sát trong 2 truờng hợp có và không có NMÐG như sau:
Hình 3.24. Góc lệch rotor của hai NMÐ khi không có NMÐG
Hình 3.25. Góc lệch rotor của hai NMÐ khi có NMÐG
Khi có NMÐG, góc lệch rotor lớn nhất tại một thời diểm của máy phát TĐ Quảng Trị T1 là 28,96 độ, của TĐ Đakrông 2 T1 là 11,46 độ. Còn khi không có NMÐG trong luới, góc lệch rotor lớn nhất của máy phát TĐ Quảng Trị T1, TĐ Đakrông 2 T1 lần luợt là 26,85 độ và 14,15 độ.
Tại cùng một thời diểm của quá trình quá độ của hai truờng hợp có và không có kết nối NMÐG vào lưới, góc lệch tương đối của các máy phát của hai NMÐ không có sự chênh lệch nhiều. Nói cách khác, tự dộng đóng lặp lại trong hai trường hợp có và không có NMÐG tương đương giống nhau, và các máy phát vẫn ở trạng thái ổn dịnh.
3.5.2. Ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch đến tần số lưới
Giả thiết sự cố ngắn mạch 1 pha chạm đất trên thanh góp nhóm 5 WTG 1,2,3,4,5 của NMÐG, tiến hành cho dừng phát các WTG nối với thanh góp đó và cô lập sự cố. Biên độ dao động lớn nhất chỉ bằng 0,063%(0,0315Hz), vẫn nằm trong giá trị cho phép vận hành liên tục[1],[2]. Thời gian tắt dao động sau khi cô lập sự cố khoảng 5,6s,
Kết quả thể hiện ở Hình 3.18
Hình 3.26. Tần số đo được tại các nút Bus 18, Bus 23 và Bus 30 khi có sự cố nhóm 5WTG
3.5.3. Ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch đến ổn định điện áp lưới
Giả thiết sự cố ngắn mạch 3 pha trên thanh góp nhóm 5 WTG 1,2,3,4,5 của NMÐG, tiến hành cho dừng phát các WTG nối với thanh góp đó và cô lập sự cố. Trên các thanh cái của các nút lân cận, dao động diện áp không lớn và tắt khá nhanh từ 4s đến 6s (xem Hình 3,19). Ðiện áp thiết lập sau sự cố vẫn nằm trong khoảng diện áp vận hành cho phép.
Hình 3.27. Điện áp đo được tại các nút Bus 18, Bus 23 và Bus 30 khi có sự cố nhóm 5WTG
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng gió để dần thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thống là xu thế tất yếu trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Nhiều nghiên cứu trong nước và quốc tế, cho thấy tiềm năng phát triển điện gió ở Việt Nam được đánh giá khá tốt. Nếu có chiến lược phát triển hợp lý thì trong vòng 15 – 20 năm đến, điện gió có thể chiếm tỷ trọng đáng kể trong cân bằng điện năng toàn quốc. Sau nhiều năm bàn luận, nghiên cứu, gần đây các dự án điện gió quy mô công nghiệp đầu tiên đã được đưa vào vận hành, đấu nối với lưới điện Việt Nam và hàng loạt dự án xây dựng NMĐG trên toàn quốc gia. Việc nghiên cứu các thông số, chế độ làm việc cũng như ảnh hưởng của các NMĐG đến lưới điện địa phương cho phép rút ra được những kết luận bổ ích phục vụ cho việc phát triển điện gió trong tương lai ở Việt Nam.
Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo TS. Lưu Ngọc An và các thầy giáo trong khoa Điện trường Đại học bách Khoa Đà Nẵng đến nay luận văn đã hoàn thành đúng thời hạn và giải quyết được các nội dung và kết quả ban đầu gồm:
Một số kết quả đạt được của luận văn:
Giới thiệu lịch sử phát triển năng lượng gió, tình hình sử dụng điện gió hiện nay và những triển vọng trong tương lai, tiềm năng và tình hình khai thác điện gió tại Việt Nam.
Luận văn đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết nối NMĐG Hướng Linh 2 tỉnh Quảng Trị dùng tuabin DFIG vào lưới điện. Khi nối NMĐG vào lưới sẽ không ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của lưới điện ngược lại còn làm tăng khả năng ổn định động bằng việc tăng thời gian cắt tới hạn. Tuy nhiên việc nghiên cứu chỉ giới hạn, với khả năng có hạn và thời gian hạn chế, em chỉ mới giải quyết được vấn đề đặt ra mức độ đơn giản về thông số vận hành và khả năng ổn định động của lưới.
Để có thể đưa một lượng công suất điện gió lớn vào vận hành trong HTĐ cần xây dựng Quy chuẩn đấu nối điện gió vào HTĐ trong đó quy định những tiêu chuẩn cụ thể về cấp điện áp đấu nối, độ lệch điện áp và tần số cho phép trong điều kiện vận hành, các chỉ tiêu về chất lượng điện năng cũng như ảnh hưởng của NMĐG đến lưới điện ở khu vực được kết nối. Trong luận văn này, sau phần tổng quan về phát triển điện gió trên thế giới và giới thiệu tiềm năng điện gió ở Việt Nam, đã nghiên cứu những vấn đề liên quan đến việc đấu nối điện gió vào HTĐ, những ảnh hưởng của NMĐG đến lưới điện địa phương được mô phỏng và minh họa cho lưới điện giả định. Những nghiên cứu và đề xuất này có thể được tham khảo để xây dựng quy chuẩn đấu nối các NMĐG vào HTĐ Việt Nam
Luận văn sử dụng phần mềm Etap mô phỏng hệ thống điện tỉnh Quảng Trị khi có kết nối NMĐG ở hai giai đoạn. Giai đoạn 1 kết nối 1 NMĐG Hướng Linh 2 công suất 30 MW, giai đoạn 2 nâng tổng công suất kết nối lưới của các nhà máy lên 150 MW. Ở cả 2 giai đoạn đều cho kết quả điện áp nằm trong phạm vi cho phép.
Hướng phát triển đề tài trong tương lai:
– Nghiên cứu giải pháp vận hành hệ thống điện có kết nối điện gió áp dụng tại Tỉnh Quảng Trị.
– Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng cho lưới điện có kết nối điện gió áp dụng tại huyện Hướng Hóa, Tỉnh Quảng Trị.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT DIEN\LE QUOC BAO
