Nghiên cứu tính toán đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối khu vực Nam Sông Hương khi có sự tham gia của nguồn năng lượng mặt trời
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài
Điện lực Nam sông Hương là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế, có nhiệm vụ quản lý vận hành (QLVH), sản xuất kinh doanh bán điện khu vực phía Nam thành phố Huế và xã Thủy Thanh thị xã Hương Thủy. Trên địa bàn hoạt động của Điện lực gồm nhiều phụ tải có tính chất quan trọng của tỉnh và thành phố như: Tỉnh ủy, UB Tỉnh, Thành ủy, UB Thành Phố, Công An Tỉnh, Công An Thành phố, BCH Quân sự Thành phố, BCH Bộ đội BP tỉnh, Đài truyền Hình VTV8, Đài Phát thanh truyền hình TRT, Bệnh viện TW Huế, Đại học Huế,… và tập trung phần lớn khách hàng kinh doanh dịch vụ của thành phố. Với khối lượng lớn nhất, sản lượng điện thương phẩm và khách hàng đứng đầu trong địa bàn tỉnh.
Phát triển các nguồn điện dùng năng lượng tái tạo, nhất là nguồn Điện mặt trời ở Việt Nam đang được Nhà nước khuyến khích mạnh bằng nhiều chính sách, cơ chế hỗ trợ. Đây là định hướng đúng đắn, phù hợp cho phát triển bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện.
Song hành với những lợi ích không thể phủ nhận của nguồn Điên mặt trời, chúng cũng để lại những ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống lưới điện: Tổn thất, quá điện áp, song hài….
Chỉ tiêu tổn thất điện năng là một chỉ tiêu quan trọng của Ngành điện trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Nên công tác giảm tổn thất điện năng luôn là vấn đề trọng tâm trong công tác quản lý kỹ thuật. Trong đó việc tính toán tổn thất điện năng từ đó để xuất các giải pháp xử lý luôn đặt lên hàng đấu. Ngày nay, với việc xâm nhập của nguồn năng lượng tái tạo nói chung và Điện mặt trời nói riêng vào lưới điện phân phối đã gây ảnh hưởng đến việc tính toán tổn thất điện năng.
Vì vậy việc “Nghiên cứu tính toán, đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối khu vực Nam Sông Hương khi có sự tham gia của nguồn năng lượng mặt trời” là rất cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu phương pháp tính toán tổn thất điện năng dưới sự ảnh hưởng của nguồn năng lượng mặt trời. Từ đó, đề xuất các biện pháp để giảm tổn thất, ban hành phương thức vận hành và điều tiết công suất phát của điện mặt trời trong lưới điện phân phối.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3.1 Đối tượng nghiên cứu:
– Tổn thất điện năng trên lưới điện trung áp Điện lực Nam Sông Hương.
3.2 Phạm vi nghiên cứu:
– Phạm vi nghiên cứu là ảnh hưởng của nguồn năng lượng điện mặt trời đối với việc tính toán tổn thất điện năng.
4. Phương pháp nghiên cứu:
– Tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu, các quy định, sách báo,… có liên quan đến đồ thị phụ tải và các hệ thống quản lý đo đếm từ xa.
– Phân tích điện năng và công suất các phụ tải từ cơ sở dữ liệu có sẵn của chương trình quản lý đo đếm từ xa DSPM và hệ thống RF-Spider.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
– Xây dựng được phương pháp tính toán tổn thất điện năng khi có sự xâm nhập của nguồn năng lượng mặt trời vào lưới điện mặt.
– Hỗ trợ cho việc thực hiện tính toán phương thức huy động cũng như cô lập trong công tác vận hành cũng như khi bước vào thị trường điện sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất. Qua việc dự báo dài hạn, có thể đưa ra các phương án đầu tư đường dây cũng như TBA một cách hợp lý.
– Phù hợp với chủ trương của ngành điện và xu thế phát triển chung trong bối cảnh thị trường điện bán lẻ cạnh tranh đang hình thành.
6. Tên và bố cục đề tài:
6.1. Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, ĐỂ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC NAM SÔNG HƯƠNG KHI CÓ SỰ THAM GIA CỦA NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI”.
6.2. Bố cục đề tài:
Luận văn gồm các chương sau:
Chương 1: Tổng quan về lưới điện trung áp và tình hình tổn thất điện năng của Điện lực Nam Sông Hương – Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về tổn thất điện năng.
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng và ảnh hưởng của nguồn điện mặt trời mái nhà đến tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối khu vực Nam Sông Hương và đề xuất giải pháp.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ TÌNH HÌNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA ĐIỆN LỰC NAM SÔNG HƯƠNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỪA THIÊN HUẾ
1.1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP ĐIỆN LỰC NAM SÔNG HƯƠNG
Đặc điểm lưới điện trung áp Điện lực Nam Sông Hương
Thành phố Huế là đô thị cấp quốc gia của Việt Nam. Hiện nay, thành phố là trung tâm về nhiều mặt của miền Trung như văn hoá, chính trị, y tế, giáo dục, du lịch, khoa học…
Phía Bắc thành phố và phía Tây giáp thị xã Hương Trà, phía Nam giáp thị xã Hương Thuỷ, phía Đông giáp thị xã Hương Thuỷ và huyện Phú Vang. Thành phố nằm hai bên bờ hạ lưu sông Hương, về phía Bắc đèo Hải Vân, cách Đà Nẵng 105 km, cách cửa biển Thuận An 14 km, cách sân bay quốc tế Phú Bài 14 km và cách Cảng nước sâu Chân Mây 50 km.
Nằm gần dãy núi Trường Sơn, khu vực thành phố Huế là đồng bằng thuộc vùng hạ lưu sông Hương và sông Bồ, có độ cao trung bình khoảng 3 – 4 m so với mực nước biển và thường bị ngập lụt khi đầu nguồn của sông Hương (trên Dãy Trường Sơn) xảy ra mưa vừa và lớn. Khu vực đồng bằng này tương đối bằng phẳng, tuy trong đó có xen kẽ một số đồi, núi thấp như núi Ngự Bình, Đồi Vọng Cảnh…
Địa bàn ĐLNSH quản lý gồm 14 phường, 02 xã thuộc thành phố Huế và 1 xã thuộc thị xã Hương Thủy. Khối lượng quản lý lưới điện trên địa bàn tính đến ngày 30/06/2022 như sau:
+ Đường dây trung áp 35 kV: 8,90 km;
+ Đường dây trung áp 22 kV: 119,72 km;
+ Cáp ngầm trung thế 22kV: 70,2 km;
+ Đường dây hạ áp 0,4kV: 442,07 km;
+ Trạm biến áp phân phối: 447 trạm với tổng công suất: 189.707kVA;
+ Recloser: 19 bộ;
+ LBS: 36 bộ;
+ DCL: 43 bộ;
+ RMU: 39 tủ RMU;
Số liệu về phụ tải và số lượng khách hàng đến 30/06/2022 như sau:
+ Sản lượng điện thương phẩm: 152,71 triệu kWh
+ Giá bán bình quân: 2.152,13 đ/kWh
+ Số lượng khách hàng sử dụng điện: 62.309 khách hàng
+ Tỉ lệ tổn thất điện năng: 3,58 %.
Hiện tại, hệ thống lưới điện phân phối của ĐLNSH được cấp điện chủ yếu qua trạm 220kV Huế 1 (E6) có tổng công suất 2x40MVA, thông qua 09 xuất tuyến 22kV và 01 xuất tuyến 35kV. Ngoài nhận nguồn điện từ trạm 220kV Huế 1 thì các xuất tuyến trung áp 22kV đều có liên lạc với các TBA 110kV lân cận như Huế 2, Huế 3 và Phú Bài. Các xuất tuyến hầu hết đều đã có kết nối mạch vòng với nhau (vận hành ở chế độ hở). Tuy nhiên do phụ tải tập trung ở khu vực trung tâm thành phố, các xuất tuyến có tiết diện dây dẫn đầu nguồn chưa đáp ứng nên hạn chế khả năng truyền tải. Có nhiều đường dây có công suất lớn vẫn chưa có liên kết, thiết bị đóng cắt phân đoạn còn thiếu, chưa đáp ứng tiêu chí vận hành N-1.
Bảng 1.1 : Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện ĐLNSH
| TT | XT | Khối lượng quản lý | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MC | REC | RMU | DCL | LBS | FCO | MBA | ĐZ | ||
| Cái | Cái | Tủ | Bộ | Cái | Bộ | Máy | Km | ||
| 1 | 472 E6 | 1 | 3 | 18 | 2 | 0 | 1 | 32 | 5,9 |
| 2 | 474 E6 | 1 | 0 | 1 | 2 | 2 | 2 | 30 | 7,075 |
| 3 | 476 E6 | 1 | 1 | 24 | 1 | 0 | 0 | 40 | 10,206 |
| 4 | 478 E6 | 1 | 1 | 8 | 3 | 2 | 5 | 56 | 16,16 |
| 5 | 475 E6 | 1 | 0 | 6 | 3 | 3 | 1 | 30 | 9,931 |
| 6 | 477 E6 | 1 | 2 | 15 | 4 | 2 | 7 | 58 | 18,152 |
| 7 | 479 E6 | 1 | 5 | 0 | 10 | 4 | 8 | 54 | 37,394 |
| 8 | 481 E6 | 1 | 0 | 2 | 5 | 2 | 3 | 14 | 9,633 |
| 9 | 482 E6 | 1 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 24 | 8,018 |
| 10 | 372 E6 | 1 | 1 | 0 | 4 | 1 | 3 | 3 | 9,61 |
1.1.2. Giới thiệu các xuất tuyến Trạm 220kV Huế 1 (E6)
1.1.3. Tình hình phát triển điện mặt trời mái nhà tại khu vực Nam Sông Hương, thành phố Huế.
Tổng công suất điện mặt trời mái nhà tại khu vực lưới điện Nam Sông Hương là 2.060,93 kWp với tổng số khách hàng tham gia phát điện mặt trời là 219 khách hàng. Tổng sản lượng điện mặt trời mái nhà phát trên lưới trong 06 tháng đầu năm 2022: 557,01 MWh, đạt 0,36% so với sản lượng điện thương phẩm trong 06 tháng đầu năm trên lưới điện khu vực Nam Sông Hương (Sản lượng điện thương phẩm trong 06 tháng đầu năm đạt 152.710 MWh).
1.2. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN CÁC CHỈ TIÊU TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA ĐIỆN LỰC NAM SÔNG HƯƠNG TRONG GIAI ĐOẠN 2020 ĐẾN 06 THÁNG ĐẦU NĂM 2022
Tình hình thực hiện các chỉ tiêu ĐTCCĐ được lấy từ số liệu thống kê trong chương trình quản lý Kinh doanh của Tổng Công ty Điện lực miền Trung CMIS – Content Management Interoperability Services như sau:
Bảng 1.3 : Tình hình thực hiện chỉ số TTĐN trong giai đoạn 2020 đến 6T năm 2022
| STT | THỜI GIAN | TTĐN PHIÊN GHI THÔNG THƯỜNG | TTĐN PHIÊN GHI NGÀY 01 | |
| 1 | NĂM 2020 | KẾ HOẠCH | 4,07 | 4,25 |
| THỰC HIỆN | 3,90 | 3,36 | ||
| % THỰC HIỆN | 95,8% | 79,1% | ||
| 2 | NĂM 2021 | KẾ HOẠCH | 3,86 | 3,88 |
| THỰC HIỆN | 4,20 | 3,61 | ||
| % THỰC HIỆN | 108,8% | 93,1% | ||
| 3 | NĂM 2022 | KẾ HOẠCH | 4,02 | |
| THỰC HIỆN | 7,86 | 3,58 | ||
| % THỰC HIỆN | 89,1% | |||
Bảng 1.4 : TTĐN các TBA Công cộng trong giai đoạn 2020 đến 6T năm 2022
| TT | Mức TTĐN | NĂM 2020 | NĂM 2021 | LK 6T | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| năm 2022 | |||||||
| SL | (%) | SL | (%) | SL | (%) | ||
| I. | Các TBA <5% | 263 | 100 | 282 | 100 | 292 | 100 |
| 1 | < 3% | 257 | 97,72 | 282 | 100 | 284 | 97,3 |
| 2 | >= 3% và < 3,5% | 4 | 1,52 | 0 | 0 | 8 | 2,7 |
| 3 | >= 3,5% và < 4% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 4 | >= 4% và < 4,5% | 2 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | >= 4,5% và < 5% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| II. | >= 5% và < 6% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | >= 5% và < 5,5% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | >= 5,5% và < 6% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| III. | >=6% và < 6,5% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| IV. | >=6,5% | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Tổng cộng | 263 | 100 | 282 | 100 | 292 | 100 | |
Trong 06 tháng đầu năm, tổn thất điện năng theo phiên ghi thông thường đạt 7,86%. Tổn thất phiên ghi ngày 01: trung thế đạt 2,20%, hạ thế 2,07% và toàn đơn vị đạt 3,58% chiếm 89,5% so với kế hoạch giao (Kế hoạch giao 4,02%).
Điện lực Nam Sông Hương có 292 TBA công cộng, trong đó có có 284 TBA có tổn thất điện năng dưới 3% và 08 TBA có tổn thất điện năng đạt từ 03 đến 3,5%.
1.3. KẾT LUẬN
Tình hình thực hiện tổn thất điện năng của Điện lực Nam Sông luôn đạt so với kế hoạch giao. Tuy nhiên, giá trị tổn thất điện năng lại có xu hướng gia tăng theo từng năm. Điện lực Nam Sông Hương là đơn vị quản lý khu vực trung tâm thành phố, với số lượng khách hàng lớn, sản lượng điện thương phẩm cao và có giá bán điện cao. Việc gia tăng gia trị tổn thất điện năng sẽ gây ảnh hưởng đến việc kinh doanh, sản xuất của Đơn vị nói riêng và Công ty nói chung.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
2.1. GIỚI THIỆU VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
Tổn thất điện năng (TTĐN) trong hệ thống điện (HTĐ) nói chung là chênh lệch giữa lượng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lượng điện năng được tiêu thụ tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong thị trường điện, TTĐN trên một lưới điện là sự chênh lệch giữa lượng điện năng đi vào lưới điện (bao gồm từ các nguồn điện và từ các lưới điện lân cận) và lượng điện năng đi ra khỏi lưới điện (bao gồm cấp cho phụ tải của lưới điện đó hoặc đi sang các khu vực lưới điện lân cận) trong một khoảng thời gian nhất định.
(2.1)
Trong đó: ΔP(t) – là hàm theo thời gian của tổn thất công suất trên phần tử. ΔA – là TTĐN trên phần tử trong thời gian T.
- Phân loại tổn thất
Tổn thất điện năng kỹ thuật
Tổn thất điện năng thương mại
- Ý nghĩa của tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện
Vì mạng điện phân phối có nhiệm vụ phân phối và cung cấp điện đến từng hộ tiêu thụ điện nên bao gồm rất nhiều phụ tải, tổng chiều dài dây rất lớn dẫn đến tổn thất công suất bao gồm công suất tác dụng ΔP và công suất phản kháng ΔQ và khối lượng kim loại màu dùng trong mạng điện phân phối chiếm tỉ trọng lớn trong toàn hệ thống điện. Lượng điện năng tổn thất ΔA sẽ làm nóng dây dẫn và máy biến áp, và tỏa nhiệt vô ích ra môi trường dẫn đến việc sử dụng năng lượng điện không đạt hiệu quả cao. Tổn thất điện năng trong mạng điện bao gồm tổn thất điện năng trong trạm biến áp, tổn thất điện năng trên điện trở dây dẫn, và các tổn hao phụ khác như tổn hao trong điện kế… Trong các thành phần trên thì tổn thất điện năng trên dây dẫn là đáng kể nhất.
Trong các hệ thống điện nhỏ thì tổn thất ΔP và ΔA không thành vấn đề lớn nhưng đối với hệ thống điện lớn mỗi năm tổn thất điện năng của toàn hệ thống vào khoảng 10 – 15% điện năng sản xuất ra. Lượng điện tổn thất đó sẽ có giá trị rất lớn.
Bên cạnh đó, tổn thất ΔQ tuy không ảnh hưởng trực tiếp đến mức chi phí về nhiên liệu cho nhà máy, nhưng lại gây ra tình trạng không đủ công suất phản kháng cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện. Như vậy phải trang bị thiết bị để phát thêm công suất phản kháng vào hệ thống như máy bù đồng bộ, tụ bù… Kết quả là chi phí đầu tư cho thiết bị tăng, làm giá thành điện năng cũng tăng lên.
F:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\LUẬN VĂN\Nghiên cứu tính toán, đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối khu vực Nam Sông Hương khi có sự tham gia của nguồn năng lượng mặt trời\TOM TAT
