PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜI ĐẾN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM
Ngày nay, việc sử dụng năng lượng là một trong những nhu cầu thiết yếu của con người và là một yếu tố không thể thiếu được của hoạt động kinh tế. Sự phát triển của nền kinh tế kéo theo nhu cầu năng lượng ngày càng tăng mạnh, việc đáp ứng nhu cầu năng lượng thực sự là một thách thức đối với hầu hết mọi quốc gia và nó đang trở thành một vấn đề bức thiết toàn cầu. Nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng bị cạn kiệt, đồng thời ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng. Nhu cầu tìm ra loại năng lượng mới, xanh sạch và có thể tái tạo được,…thay thế nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống là bài toán đặt ra từ lâu đối với các quốc gia phát triển như Anh, Mỹ, Pháp và các quốc gia đang phát triển như Việt Nam.Với tình hình kinh tế, xã hội ngày càng phát triển ở Việt Nam dẫn đến nhu cầu sử dụng điện ngày càng gia tăng mạnh mẽ, việc sử dụng điện đã trở thành một nhu cầu thiết yếu trong đời sống xã hội. Trước thách thức về thay đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn tài nguyên khoáng sản, các nguồn năng lượng tái tạo và năng lượng sạch dần được đưa vào để thay thế cho các nguồn năng lượng khoáng sản. Một trong các nguồn năng lượng đó là nguồn năng lượng mặt trời. Việc nghiên cứu sử dụng điện năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm, nhất là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay. Năng lượng mặt trời được xem như là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai, đó là nguồn năng lượng sạch, sẵn có trong thiên nhiên. Do vậy năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới.
Để thực hiện định hướng phát triển nguồn năng lượng tái tạo, Chính phủ cũng có nhiều chính sách ưu đãi để thúc đẩy lắp đặt và sử dụng các hệ thống điện mặt trời, đặc biệt là hệ thống điện mặt trời . Chính vì vậy mà tốc độ phát triển điện mặt trời ngày càng tăng một cách nhanh chóng và rất khó kiểm soát, kèm theo các ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và các thiết bị lắp đặt trên lưới.
Dưới đây là thống kê công suất lắp đặt điện mặt trời tại tỉnh Quảng Nam từ năm 2019 đến tháng 12/2020.
Nhằm có thể phân tích, đánh giá các tác động của hệ thống điện mặt trời đến chế độ làm việc lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam; từ đó đề xuất các giải pháp cải thiện là một trong những vấn đề có tính thời sự, cấp thiết và đón đầu xu hướng phát triển trong khu vực tỉnh Quảng Nam.
- Nghiên cứu các tác động của hệ thống điện mặt trời áp mái lên lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam theo giai đoạn năm 2022 – 2025;
- Xây dựng mô hình phát triển lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam theo giai đoạn 2022 – 2025;
- Từ kết quả tính toán trên mô hình sẽ đưa ra các phân tích đánh giá ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo, cảnh báo các yếu tố bất thường của lưới điện; đề xuất các giải pháp cải thiện nhằm đảm bảo lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam vận hành tin cậy, đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp điện cho khách hàng trong khu vực trong giai đoạn sắp đến.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống điện và các nguồn năng lượng tái tạo khu vực tỉnh Quảng Nam.
- Các phương pháp tính toán, phân tích hệ thống lưới điện 110kV Quảng Nam.
- Tìm hiểu về tình hình phát triển năng lượng tái tạo tại tỉnh Quảng Nam và ảnh hưởng đến hệ thống lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam;
- Xây dựng sơ đồ lưới điện hệ thống lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam bằng phần mềm DIgSILENT PowerFactory;
- Thu thập số liệu thực tế và phân tích đánh giá về điện áp và trào lưu công suất trên hệ thống lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2022 – 2025;
- Tính toán độ ổn định của hệ thống lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam trong các chế độ làm việc có sự tham gia của nguồn năng lượng tái tạo;
- Đề xuất các giải pháp khắc phục và phát triển lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam trong thời gian đến.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
- Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, với việc phân tích những ảnh hưởng của nguồn điện mặt trời đến chế độ làm việc lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam, từ đó đề xuất các biện pháp cụ thể, xây dựng kế hoạch đầu tư trong tương lai nhằm đảm bảo hệ thống lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam vận hình ổn định, kinh tế và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
Luận văn dự kiến được bố cục thành 05 chương, gồm các phần chính như sau:
MỞ ĐẦU
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
- Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam
- Các chính sách phát triển năng lượng mặt trời và tác động tại Việt Nam
- Tổng quan về hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà
Chương 2. TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TỈNH QUẢNG NAM
- Tình hình phát triền điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Quảng Ngãi
- Tình hình phát triển điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Quảng Nam
Chương 3. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN
DIGSILENT POWERFACTORY
- Giới thiệu tổng quan chương trình tính toán DIgSilent Power Factor
- Giao diện chương trình tính toán DIgsilent Power Factory Một số mô hình và phương pháp dự báo thông dụng
- Giới thiệu tổng quan về chức năng của các thanh công cụ trong phần mềm DigSilent PowerFatory
- Giới thiệu một số chức năng tính toán của DIgSilent PowerFatory
- Lý do chọn phần mềm
Chương 4. TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐIỆN MẶT TRỜI ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM NĂM 2022
- Tình hình vận hành lưới điện hiện trạng trong năm 2021
- Tính toán lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2022 bằng phần mềm DIgSILENT PowerFactory
Chương 5. TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐIỆN MẶT TRỜI ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM NĂM 2025
- Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Quảng Nam năm 2025
- Tính toán lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam năm 2025 bằng phần mềm DIgSILENT PowerFactory
KẾT LUẬN
HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam
1.2 Các chính sách phát triển năng lượng mặt trời và tác động tại Việt Nam
1.2.1. Các chính sách phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam
1.2.1.1. Các chính sách của chính phủ Việt Nam
1.2.1.2 Các Quyết định thúc đẩy đầu tư Năng lượng mặt trời
1.2.2. Tác động của giá điện đến nhu cầu lắp đặt các hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà
1.2.3. Tác động của tình hình phát triển kinh tế, kỹ thuật
1.2.4. Tác động của chiến lược bảo vệ môi trường
1.2.5. Tác động về an ninh năng lượng
1.3 Tổng quan về hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà
1.3.1. Giới thiệu
Hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà được cấu thành chính từ các tấm pin mặt trời (pin quang điện). Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ hấp thụ năng lượng ánh nắng mặt trời để chuyển hóa thành điện năng. Điện năng sinh ra từ các tấm pin mặt trời được đưa lên điện lưới hoặc lưu trữ trực tiếp trên ắc quy để hoạt động độc lập. Hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà sẽ cấp điện cho phụ tải điện xoay chiều (AC) thông qua bộ chuyển đổi điện nối lưới (Inverter).
- Hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà bao gồm:
- Tấm pin năng lượng mặt trời.
- Inverter (Bộ chuyển đổi điện).
- Ắc quy (nếu có).
- Cáp điện và các thiết bị phụ trợ.
Ưu điểm khi sử dụng hệ thống điện mặt trời mái nhà:
- Điện mặt trời mái nhà có thể lắp đặt linh hoạt và dễ dàng ở mọi nơi có ánh nắng.
- Pin mặt trời hoạt động an toàn, không lo xảy ra sự cố chập điện hay cháy nổ.
- Có thể vận hành độc lập, không phụ thuộc vào lưới điện của Nhà nước.
- Điện mặt trời mái nhà là nguồn năng lượng xanh sạch, không gây tiếng ồn, góp phần bảo vệ và cải thiện môi trường.
1.3.2. Cấu trúc chung của hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà
1.3.2.1 Tấm pin mặt trời (Solar panel)
Tấm pin mặt trời (solar panel) gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) – là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là diode quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng. Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành tấm pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời). Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo. Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.
Hình 1.5. Tế bào pin mặt trời
1.3.2.2 Bộ biến tần (Inverter)
Điện năng do hệ thống điện mặt trời tạo ra là điện một chiều (DC). Để cung cấp điện cho phụ tải xoay chiều hoặc kết nối lưới điện xoay chiều (AC) điện áp cao, cần có bộ biến tần để chuyển đổi dòng điện từ DC sang AC và tăng điện áp đến giá trị điện áp phù hợp.
Theo truyền thống, thường có một bộ biến tần trung tâm trong hệ thống điện mặt trời, mắc trực tiếp với mảng panel trong hệ thống nối với điện lưới hoặc nối vào dãy ắc quy trong hệ thống điện mặt trời độc lập.
Hiện nay trên thị trường có 2 loại biến tần hòa lưới điện năng lượng mặt trời. Đó chính là bộ biến tần hòa lưới có lưu trữ và bộ hòa lưới không lưu trữ:
Bộ biến tần hòa lưới có lưu trữ: đi kèm với hệ thống là bình ắc quy dự trữ. Khi pin mặt trời hoạt động và tạo ra năng lượng sẽ được ưu tiên nạp đầy ắc quy dự trữ. Sau đó mới hòa vào điện lưới và cung cấp điện bình thường. Khi mất điện tất cả các tải điện ưu tiên sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện từ ắc quy dự trữ. Lúc này hệ thống pin mặt trời sẽ cung cấp điện để sạc ắc quy tạo ra nguồn điện liên tục. Khi có điện trở lại pin mặt trời sẽ sạc đầy ắc quy và hòa vào điện lưới như bình thường.
Bộ biến tần hòa lưới không lưu trữ: Không có hệ thống ắc quy đi kèm. Khi pin mặt trời tạo ra nguồn điện dư nó sẽ chuyển thẳng lên điện lưới mà không được lưu trữ. Chính vì vậy mà khi điện lưới bị cắt hệ thống cũng sẽ ngừng cung cấp điện cho các tải.
1.3.3 Các mô hình chung của hệ thống, dự án điện mặt trời mái nhà hiện nay
1.3.3.1 Mô hình hệ thống điện mặt trời mái nhà độc lập
1.3.3.2 Mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời mái nhà có kết nối lưới
1.3.3.3 Mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời mái nhà kết nối lưới có dự phòng
1.3.4 Lợi ích của hệ thống điện mặt trời mái nhà
1.3.5 Các ảnh hưởng của nguồn năng lượng mặt trời
1.3.5.1 Các ảnh hưởng về mặt kỹ thuật
1.3.5.2 Các ảnh hưởng về mặt kinh tế lên lưới điện phân phối
1.3.5.3 Các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối khi có sự thâm nhập của nguồn năng lượng điện mặt trời áp mái
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN 110KV KHU VỰC TỈNH QUẢNG NAM VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TỈNH QUẢNG NAM
2.1 Tổng quan lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam
2.1.1 Hiện trạng nguồn và lưới điện 110kV khu vực tỉnh Quảng Nam
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\LOP QUANG NAM 39+40\LOP QUANG NAM 39+40\R.NGO MINH KY\New folder
