Ứng dụng thiết bị Facts để nâng cao chất lượng điện áp của lưới điện 220kV khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Ngày nay, dân số thế giới tăng nhanh, nền công nghiệp phát triển kéo theo đó là nhu cầu về năng lượng ngày càng lớn. Tuy nhiên, các loại nguyên nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, môi trường ô nhiễm, các hiện tượng hiệu ứng nhà kính diễn ra mạnh mẽ… Vậy nên, năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, sinh khối, …) với tiềm năng vô tận đã trở thành xu thế phát triển tất yếu của mọi quốc gia, thống kê từ năm 2007 đến nay, tổng công suất các nhà máy năng lượng tái tạo ngày càng tăng cao, và trở thành một xu thế tất yếu của nhân loại.
Bên cạnh việc phát triển mạnh mẽ của nguồn năng lượng tái tạo hiện nay cùng với những ưu điểm của của chúng thì bên cạnh đó cũng gây ra không ít vấn đề ảnh hưởng đến khâu vận hành lưới điện. Một trong những ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến với lưới điện hiện nay đó là ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và một trong những yếu tố của chất lượng điện năng đó chính là ảnh hưởng đến chất lượng điện áp gây ra nhiều khó trong trong khâu vận hành hệ thống điện.
Trong phạm vi đề tài này, ta sẽ tập trung nghiên cứu “Ứng dụng thiết bị Facts để nâng cao chất lượng điện áp của lưới điện 220kV khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận”.
Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu các ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến chất lượng điện áp của lưới điện khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận để đưa ra các phương án phù hợp để giúp cho lưới điện khu vực vận hành ổn định.
Đánh giá tính ứng dụng của thiết bị FACTS đối với chất lượng điện năng đặc biệt là chất lượng điện áp
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Phương pháp tính toán ảnh hưởng của NLTT đến chất lượng điện áp trên lưới điện và đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng này đối với lưới điện 220kV khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Ảnh hưởng của nguồn NLTT đến chất lượng điện áp trên lưới điện 220kV khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận.
Giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng của các nguồn NLTT đến chất lượng điện áp trên lưới điện 220kV khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp lý thuyết: Đánh giá tổng quan về các nguồn năng lượng tái tạo và các ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến chất lượng điện năng đặc biệt là chất lượng điện áp.
Trên cơ sở phân tích lý thuyết và số liệu phân tích, đánh giá ảnh hưởng của thiết bị FACTS đến chất lượng điện áp bằng phần mềm DigSilient PowerFactory và đưa ra kết luận.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Về mặt khoa học
Phân tích, đánh giá số liệu trong thời kỳ phát triển kinh tế với sự bùng nổ của năng lượng tái tạo.
Chỉ ra các yếu tố ảnh hưởng và đề ra các giải pháp giúp hạn chế ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến lưới điện.
Về mặt thực tiễn
Chỉ ra ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến chất lượng điện năng khu vực.
Đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp và ứng dụng của giải pháp trên lưới điện phòng các trưởng hợp xấu xảy ra.
Đặt tên đề tài
Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nêu trên đề tài được đặt tên: ‘Ứng dụng thiết bị Facts để nâng cao chất lượng điện áp của lưới điện 220kV khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận.
Bố cục luận văn
Nội dung luận văn gồm các phần chính:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về nguồn năng lượng tái tạo.
Chương 2: Tính toán ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến chất lượng điện áp trên lưới điện.
Chương 3: Tính toán ảnh hưởng của nguồn năng lượng tái tạo đến chất lượng điện áp trên lưới điện khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận.
Chương 4: Đề xuất các giải pháp hạn chế ảnh hưởng của các nhà máy năng lượng tái tạo đến dao động điện áp trên lưới điện Ninh Thuận – Bình Thuận.
Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Tình hình phát triển nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam và khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận
Nhiệt điện gây ô nhiễm, thủy điện đến hạn, điện hạt nhân đứng trước những cảnh báo về thảm hoạ đã đưa tới nhu cầu tất yếu trong việc nghiên cứu, bổ sung và dần thay thế nguồn nhiệt điện, thuỷ điện bằng năng lượng tái tạo từ gió, mặt trời, sinh khối… Thực tiễn phát triển năng lượng tại các nước phát triển cũng cho thấy đây là con đường tất yếu. Nhiều quốc gia đã đặc biệt quan tâm đến lĩnh vực này từ khá sớm, như tại Thụy Điển, Đan Mạch, Áo, Pháp, năm 2014 năng lượng tái tạo (NLTT) được sử dụng chiếm khoảng 13,4% trên tổng năng lượng tiêu thụ.
Việt Nam là một trong các nước có tiềm năng lớn về phát triển năng lượng tái tạo như thủy điện, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối, năng lượng địa nhiệt… Cụ thể, nước ta nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa, với bờ biển dài hơn 3000 km.
Việt Nam cũng được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền Trung và miền Nam của đất nước với tổng số giờ nắng trong năm dao động trong khoảng 1400-3000 giờ, cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 4-5 kWh/m2/ngày. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước. Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền Trung và miền Nam là khoảng 300 ngày/năm.
Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa và bờ biển dài hơn 3200 km, hơn nữa còn có cả gió mùa Tây Nam thổi vào mùa hè, tốc độ gió trung bình ở biển Đông Việt Nam khá mạnh. Vì vậy, nhờ vào vị trí địa lý mà tiềm năng về năng lượng gió ở Việt Nam là rất triển vọng.
Cấu trúc, phân loại và nguyên lý hoạt động nguồn NLMT
- Cấu trúc
1.2.1.1. Hệ thống Pin năng lượng mặt trời: Thành phần chính trong pin mặt trời là silic tinh khiết – có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang có nhiệm vụ thu nhận và chuyển hóa năng lượng mặt trời thành điện năng.
1.2.1.2. Bộ biến tần Inverter:
Điện năng do hệ thống điện mặt trời tạo ra là điện một chiều (DC). Điện năng từ lưới điện phân phối là điện xoay chiều (AC) điện áp cao. Muốn sử dụng điện mặt trời để vận hành trang thiết bị vốn hoạt động từ nguồn điện lưới phân phối, cần có bộ biến tần để chuyển đổi dòng điện từ DC sang AC và tăng điện áp đến giá trị điện áp lưới.
1.2.1.3. Sạc năng lượng mặt trời:
Có nhiệm vụ đảm bảo sạc năng lượng từ pin mặt trời sang hệ thống ắc quy, giúp cho ắc quy cũng như hệ thống hoạt động tốt hơn và nâng cao tuổi thọ.
1.2.1.4. Hệ thông ắc quy lưu trữ:
Vì điện mặt trời không được sản xuất liên tục do thời gian chiếu sáng cố định, bởi vậy các bình ắc quy khi này được sử dụng để lưu trữ nguồn điện. Khi điện lưới bị mất hoặc hệ thống điện mặt trời không sản xuất ra điện thì các bình ắc quy lưu trữ này sẽ cung cấp cho các tải tiêu thụ từ hệ thống điện lưới.
Cấu trúc, phân loại và nguyên lý hoạt động của nguồn năng lượng gió
- Cấu trúc
- Rotor: Gồm các cánh quạt và trục rotor
- Bộ truyền động
- Các bộ phận khác
- Phân loại
- Loại 1: Tốc độ cố định
- Loại 2: Tốc độ thay đổi
- Loại 3: Tốc độ thay đổi với máy phát điện cảm ứng kép (DFIG)
- Loại 4: Tốc độ thay đổi với bộ biến đổi đầy đủ (FCWT)
- Cấu trúc
Ảnh hưởng nguồn NLTT đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện
Kết luận
Chương này đã giới thiệu tình hình phát triển nguồn điện năng lượng tái tạo đặc biệt là các tỉnh khu vực phía Ninh Thuận – Bình Thuận, nội dung chương cũng tập trung nghiên cứu những khái niệm về cấu trúc và nguyên lý làm việc, mô hình hai loại nhà máy chính là gió và mặt trời. Bên cạnh đó ta cũng không thể không đề cập đến tác động của các nhà máy điện NLTT tới chất lượng điện năng của hệ thống điện, bao gồm những thông số liên quan về điện áp, tần số, sóng hài… Nếu không có các giải pháp phù hợp thì các ảnh hưởng trên có thể mang tới những tác động tiêu cực đến chất lượng vận hành và tính ổn định của hệ thống điện. Ở các chương tiếp theo ta sẽ từng bước đi vào nghiên cứu và tìm ra hướng giải quyết đối với ảnh hưởng của nguồn NLTT đến dao động điện áp trên lưới điện
CHƯƠNG 2
ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN NLTT ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN
Chất lượng điện năng
Theo bộ Công Thương, Thông tư 30/2019/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2019 của Bộ Công Thương về việc sửa đổi, bổ sung một số điều của Thông tư 25/2016/TT-BCT ngày 30 tháng 11 năm 2016 của Bộ trưởng Bộ Công Thương quy định hệ thống điện truyền tải:
- Về tần số
- Về điện áp
- Về sóng hài
Chất lượng điện áp
Chất lượng điện áp được đánh giá bởi mức độ nhiễu loạn và sai lệch của biên độ điện áp hoặc dạng sóng điện áp so với giá trị vận hành tối ưu. Những nhiễu loạn này thường xuất hiện do chế độ vận hành của lưới điện và/hoặc các phần tử được kết nối vào lưới điện; có thể kể đến một số ví dụ như mức tải trong HTĐ thay đổi, ngắn mạch trên lưới, các phụ tải đặc thù như lò hồ quang và các thiết bị điện tử công suất…
- Biến thiên điện áp dài hạn (BĐD)
- Biến thiên điện áp ngắn hạn (BĐN)
- Dao động điện áp (DĐĐA)
- Quá điện áp (QĐA)
Nội dung, phạm vi và phương pháp tính toán
-Nội dung: Phân tích ảnh hưởng nguồn NLTT đến điện áp ở chế độ xác lập và sự cố.
– Phạm vi: Lưới điện khảo sát tại khu vực Ninh Thuận – Bình Thuận.
– Phương pháp tính toán: Sử dụng các phần mềm thương mại DIgSILENT PowerFactory để tính toán (sẽ được giới thiệu ở mục tiếp theo). Trong phạm vi luận văn này ta sẽ đánh giá độ lệch điện áp trong các trường hợp đề ra.
F:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\LUẬN VĂN\ỨNG DỤNG THIẾT BỊ FACTS ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA LƯỚI ĐIỆN 220kV KHU VỰC NINH THUẬN – BÌNH THUẬN\TOM TAT
