Phân tích ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đến lưới điện 110kV tỉnh Đắk Lắk
MỞ ĐẦU
Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo. Việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lượng và phát triển bền vững. Bên cạnh đó, Việt Nam có vị trí địa lý, đường bờ biển dài, đặc thù khí hậu nhiệt đới gió mùa và nền kinh tế nông nghiệp, có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào và đa dạng, cho nên có thể khai thác cho sản xuất năng lượng như thủy điện, điện gió, điện mặt trời, sinh khối, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học…
Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo nhận được sự quan tâm của Chính phủ Việt Nam từ rất sớm. Đến nay số lượng dự án điện gió được phát triển tăng rất nhanh, đặc biệt là khi Chính phủ ban hành cơ chế khuyến khích phát triển điện gió (Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg ngày 29/6/2011 và Quyết định số 39/2018/QĐ-TTg ngày 10/9/2018). Tính đến hết ngày 31/10/2021, đã có 84 dự án điện gió với tổng công suất khoảng, 3980MW và còn 62 dự án điện gió với tổng công suất khoảng 3479MW đã đăng ký chương trình đóng điện hòa lưới, thử nghiệm, đề nghị công nhận vận hành thương mại (COD). Ngoài ra còn có rất nhiều các dự án điện gió đang trình bổ sung vào Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kì 2021-2030 tầm nhìn đến năm 2045 (Quy hoạch Điện VIII).
Tuy nhiên, công suất phát của các nguồn điện gió có tính chất bất định phụ thuộc vào nguồn ngăng lượng sơ cấp (gió), sự biến thiên lớn công suất của các nhà máy điện gió do tốc độ gió thay đổi có nguy cơ gây dao động công suất, gây mất ổn định hệ thống. Do vậy, nhằm đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện gió đến trào lưu công suất trong khu vực và mức độ đóng góp dòng ngắn mạch của nhà máy, dao dộng về tần số, điện áp tại các thanh cái 110kV trong khu vực lân cận khi tốc độ gió thay đổi hay khi xảy ra sự cố trên lưới điện, tác giả chọn đề tài “Phân tích ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đến lưới điện 110kV tỉnh Đắk Lắk” làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích nghiên cứu của đề tài là: Phân tích, đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đấu nối lên lưới điện 110kV tỉnh Đắk Lắk tới trào lưu công suất, dòng ngắn mạch và sự thay đổi về tần số, điện áp tại thanh cái 110kV trong khu vực khi tốc độ gió thay đổi hay khi xảy ra sự cố thoáng qua trên thanh cái 110kV nhà máy điện gió BETA VNM.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy điện gió BETA VNM và hệ thống điện 110kV tỉnh Đắk Lắk.
Phạm vi nghiên cứu: Phân tích ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM khi kết nối vào lưới điện tới trào lưu công suất, dòng ngắn mạch và sự thay đổi về tần số, điện áp tại thanh cái 110kV trong khu vực khi tốc độ gió thay đổi hay khi xảy ra sự cố thoáng qua trên thanh cái 110kV nhà máy điện gió BETA VNM.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn là thu thập số liệu về hiện trạng, kế hoạch phát triển nguồn và lưới điện tỉnh Đắk Lắk, tiến hành tính toán trào lưu công suất, dòng ngắn mạch, dao động tần số và điện áp của các thanh cái 110kV trong khu vực khi tốc độ gió thay đổi hay khi xảy ra sự cố trên lưới. Qua đó đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đến lưới điện 110kV tỉnh Đắk Lắk trong các chế độ vận hành
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài có ý nghĩa khoa học thiết thực trong việc đảm bảo chất lượng điện năng và ổn định hệ thống điện khi kết nối nhà máy điện gió BETA VNM vào hệ thống điện qua đó chủ động được các kịch bản ứng với các chế độ vận hành của các nhà máy điện gió đấu nối vào hệ thống điện.
BỐ CỤC ĐỀ TÀI
Nội dung của đề tài được tổ chức thành 3 chương. Bố cục của nội dung chính của luận văn gồm:
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH ĐẮK LẮK
- Giới thiệu khu vực dự án
- Hiện trạng hệ thống điện tỉnh Đắk Lắk
- Dự báo nhu cầu phụ tải tỉnh Đắk Lắk
- Kế hoạch phát triển hệ thống điện tỉnh Đắk Lắk.
- Kết luận chương
CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ KHI KẾT NỐI ĐIỆN GIÓ VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN
- Tiềm năng năng lượng gió Việt Nam và tỉnh Đắk Lắk
- Giới thiệu về công nghệ, đặc tính của tuabin gió
- Yêu cầu kỹ thuật đối với các nhà máy điện gió đấu nối vào lưới điện phân phối từ cấp điện áp trung áp trở lên
- Thông tin chung về nhà máy điện gió BETA VNM
- Kết luận chương
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ BETA VNM ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110kV TỈNH ĐẮK LẮK
- Giới thiệu về phần mềm PSS/E ver 33
- Mô hình nhà máy điện gió trong tính toán
- Ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đến trào lưu công suất hệ thống điện 220/110kV tỉnh Đắk Lắk
- Ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đến dòng ngắn mạch tại các thanh cái 110kV trong khu vực
- Ảnh hưởng của nhà máy điện gió BETA VNM đến dao động tần số và điện áp trên lưới điện 110kV tỉnh Đắk Lắk
- Kết luận chương
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
HIỆN TRẠNG VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TỈNH ĐẮK LẮK
Giới thiệu khu vực dự án
Theo thống kế của các chuyên gia năng lượng, Đắk Lắk có tiềm năng lớn về phát triển năng lượng tái tạo đặc biệt là điện gió (tổng công suất dự kiến khoảng 1.400 MW). Với những điều kiện địa lý, tiềm năng tự nhiên, tỉnh Đắk Lắk được định hướng trở thành Trung tâm năng lượng tái tạo của vùng Tây Nguyên.
Hiện trạng hệ thống điện tỉnh Đắk Lắk
Hiện tại trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk gồm có 14 nhà máy thủy điện với tổng công suất đặt là 787,5MW, 6 nhà máy điện gió với công suất 628MW, 6 nhà máy ĐMT hòa lưới với công suất 960MWp.
Dự báo nhu cầu phụ tải tỉnh Đắk Lắk
Tỉnh Đắk Lắk được phân chia thành 03 vùng phụ tải với dự báo nhu cầu công suất đến năm 2025 là 758MW, đến năm 2030 là 1125,6MW và đến năm 2035 đạt 1593,9MW.
Kế hoạch phát triển hệ thống điện tỉnh Đắk Lắk
Trong giai đoạn tới, tỉnh Đắk Lắk sẽ mở rộng 02 nhà máy thủy điện với tổng công suất 250MW, về điện gió hiện trên địa bàn tỉnh có 06 nhà máy điện gió tổng công suất 137MW đã được bổ sung quy hoạch và 39 nhà máy điện gió đang trình bổ sung quy hoạch với tổng công suất hơn 3500MW; về điện mặt trời, có 04 nhà máy điên mặt trời tổng công suất 500MWp đã được bổ sung quy hoạch và 16 nhà máy đang trình bổ sung quy hoạch với tổng công suất hơn 4000MWp.
Kết luận chương
Chương này giới thiệu khu vực dự án và nêu lên tổng quan về hiện trạng nguồn, lưới điện của khu vực dự án (tỉnh Đắk Lắk) và dự báo nhu cầu phụ tải, kế hoạch phát triển nguồn và lưới điện tỉnh Đắk Lắk giai đoạn đến năm 2035. Trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk sẽ phát triển nhiều nhà máy năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời), trong đó có nhà máy điện gió BETA VNM công suất 110kV đang tiến hành đầu tư xây dựng chuẩn bị đi vào vận hành kết nối với hệ thống điện quốc gia bằng cấp điện áp 110kV.
CÁC VẤN ĐỀ KHI KẾT NỐI ĐIỆN GIÓ VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN
Tiềm năng năng lượng gió Việt Nam và tỉnh Đắk Lắk
Theo báo cáo của Bộ Công thương phối hợp với Ngân hàng Thế giới, Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm năng gió tốt nhất trong khu vực Đông Nam Á. Nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với đường bờ biển dài trên 3000km, tiềm năng gió có thể phát điện của Việt Nam (tốc độ gió trên 6m/s) được đánh giá công suất dự kiến lên tới 24GW.
Trong những năm qua tỉnh Đắk Lắk có nhiều chương trình nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió của nhà nước cũng như các tổ chức quốc tế như WB, GIZ…, ngoài ra các nhà đầu tư cũng xây dựng nhiều cột đo gió để quang trắc thu thập số liệu gió. Các nghiên cứu và số liệu đo gió cho thấy tỉnh có tiềm năng gió lớn và có khả năng khai thác ở quy mô công nghiệp.
Ngoài ra tỉnh Đắk Lắk đã được phê duyệt Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Đắk Lắk giai đoạn đến năm 2020 có xét đến 2030 theo QĐ số 234/QĐ-BCT ngày 18/01/2018 của Bộ Công Thương theo đó công suất QH đến năm 2030 là 1382.9MW tương ứng với diện tích khảo sát nghiên cứu là 41484ha.
Giới thiệu về công nghệ, đặc tính của tuabin gió
Có hai loại máy phát chính cho turbine gió: tốc độ cố định hoặc tốc độ thay đổi và có 4 loại cấu hình turbine khác nhau:
- Loại 1: Turbine gió tốc độ cố định
- Loại 2: Turbine gió tốc độ thay đổi từng phần
- Loại 3: Turbine gió có tốc độ thay đổi với bộ chuyển đổi tỷ lệ riêng phần
- Loại 4: Turbine gió tốc độ thay đổi với bộ chuyển đổi tỷ lệ toàn phần.
Đối với turbine gió loại 4 sử dụng công nghệ Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) với ưu điểm thay đổi được tốc độ vận hành trên toàn bộ dải tốc độ, công suất được khai thác tối ưu bất kể tốc độ gió do sử dụng bộ chuyển đổi công suất toàn phần, có thể không sử dụng hộp số nên khó hỏng hóc, bảo trì bảo dưỡng. So với loại 3 thì tuabine gió loại 4 có nhiều lợi ích hơn nên trong các dự án tuabine gió loại 4 vẫn được ưa chuộng hơn.
Yêu cầu kỹ thuật đối với các nhà máy điện gió đấu nối vào lưới điện phân phối từ cấp điện áp trung áp trở lên
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\NGUYEN HUU CHUONG
