Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến chế độ vận hành lưới điện phân phối722

Nghiên cứu ảnh hưởng MBA điều chỉnh dưới tải OLTC và thiết bị bù công suất phản kháng đến các giới hạn ổn định điện áp nút kết nối DG không đồng bộ 116 4.5.3.. ANĐ: Điện năng mất do ngừn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Trịnh Trọng Chưởng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống điện

Mã số: 60.52.50.05

Hà Nội, 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nêu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Nghiên cứu sinh

Trịnh Trọng Chưởng

Để hoàn thành bản luận án này, ngoài sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, ghiên ncứu sinh đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

sinh sẽ không hoàn thành được luận án

quý báu, cũng như những lời động viên chân thành ở những thời điểm khó khăn nhất để nghiên cứu sinh có thể hoàn thành được luận án

Nghiên cứu sinh chân thành cám ơn sự giúp đỡ của TS Trương Việt Anh - Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh và TS Nguyễn Đức Hạnh - Viện Năng lượng đã cung cấp nhiều số liệu, đồng thời cùng nghiên cứu sinh tham gia các đề tài khoa học để phục vụ công tác nghiên cứu

điện, trường Đại học Bách khoa Hà Nội vì sự ủng hộ và góp ý học thuật trong quá trình nghiên cứu và làm luận án

gian học tập vừa qua

Cuối cùng, nghiên cứu sinh vô cùng biết ơn sự quan tâm, giúp đỡ, động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian qua, nhờ đó tác giả có thêm nhiều nghị lực để hoàn thành luận án

Trang

MỞ ĐẦU

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN VÀ CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1

1.1.1 Nguồn điện phân tán (Distributed Generation - DG) 1 1.1.2 Xu hướng phát triển DG trong các lưới điện phân phối (LĐPP) ở Việt Nam 2

1.2 Đặc tính công suất của nguồn điện phân tán 4 1.3 Bài toán vận hành lưới điện phân phối có nguồn phân tán 4

1.3.1 Bài toán đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến các LĐPP 6 1.3.2 Bài toán tái cấu hình L PP Đ có nguồn DG 9 1.3.3 Bài toán đảm bảo chất lượng điện áp và ổn định điện áp của ĐL PP có DG 12

1.4 Các nội dung nghiên cứu trong Luận án 15

Chương 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA L - ƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 18

2.2 Đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến chất lượng điện năng LĐPP 21

2.2.1 Đánh giá ảnh hưởng của DG đến chất lượng điện áp 21 2.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của DG đến tổn thất công suất trong LĐPP 25 2.2.3 Đánh giá ảnh hưởng của DG đến độ tin cậy của LĐPP 28

2.3 Ứng dụng chỉ tiêu phân tích chi phí vòng đời đánh giá hiệu quả kinh tế của nguồn điện phân tán trong lưới điện phân phối 30

2.3.1 Phương pháp phân tích chi phí vòng đời công trình năng lượng 30 2.3.2 Chi phí vòng đời đối với các dạng nguồn cung cấp điện 32 2.3.3 Lựa chọn công suất đặt của nguồn DG để cung cấp điện cho phụ tải 34 2.3.4 Lựa chọn phương án cung cấp điện theo chi phí vòng đời 36 2.3.5 Kết quả tính toán 37

) 52 3.2.5 Nhận xét chung 52

3.3 Phương pháp tái cấu hình LĐPP có xét đến ảnh hưởng của nguồn điện phân

3.3.1 Mô tả lưới điện và các qui ước 53 3.3.2 Mô tả toán học thao tác phân bố lại phụ tải 55 3.3.3 Điều kiện để tổn thất công suất tác dụng bé nhất sau khi phân bố lại phụ tải nhánh 55

Chương 4 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN

PHỐI CÓ KẾT NỐI NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 83

4.2 Các bài toán p hân tích ổn định điện áp khi có các DG 83

4.2.1 Ổn định điện áp nút có các động cơ không đồng bộ (KĐB) 83 4.2.2 Ổn định điện áp nút phụ tải tổng hợp 85 4.2.3 Ổn định điện áp nút có các máy phát đồng bộ công suất nhỏ 86 4.2.4 Ổn định điện áp nút có các máy phát không đồng bộ 87 4.2.5 Nhận xét chung 88

4.3 Mô hình máy điện không đồng bộ tuabin gió 88

4.5 Phương pháp xác định các giới hạn ổn định điện áp tại nút kết nối DG không đồng bộ trong LĐPP theo đặc tính PU 113

4.5.1 Nội dung phương pháp 113 4.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng MBA điều chỉnh dưới tải (OLTC) và thiết bị bù công suất phản kháng đến các giới hạn ổn định điện áp nút kết nối DG không đồng bộ 116 4.5.3 Ứng dụng tính toán 118

5.3 Phân tích ổn định điện áp lưới điện Ninh Thuận 2015 có kết nối nguồn điện gió 134

5.3.1 Đặc điểm hiện trạng lưới điện Ninh Thuận 134 5.3.2 Phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP với máy điện IM 136 5.3.3 Phân tích ổn định điện áp nút kết nối WP với máy điện DFIM 141

Các công trình đã công bố 147 Phụ lục

ANĐ: Điện năng mất do ngừng cung cấp điện

B/C: Tỷ số lợi nhuận so với chi phí

DA: Đại lượng đặc trưng cho chất lượng điện áp của xuất tuyến

DG (Distributed Generation): Nguồn điện phân tán

DFIM (Doubly Fed Induction Machine): máy điện không đồng bộ nguồn kép

DCL: Dao cách ly

ĐTC: Độ tin cậy

ĐC: Động cơ

FCO (Fuse Cut Out): Cầu chì tự rơi

GE (Grid extension): Mở rộng lưới điện

HTĐ: Hệ thống điện

IEC (International Electrotechnical Commission): Uỷ ban Kỹ thuật Điện Quốc tế

KĐB: Không đồng bộ

KCN: Khu công nghiệp

IM (Induction Machine): Máy điện không đồng bộ tốc độ cố định

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers: Viện Kỹ thuật điện điện tử Quốc tế- IRR: Tỷ lệ hoàn vốn nội tại

LBFCO (Load Break Fuse Cut Out): Cầu chì tự rơi kết hợp cắt có tải

LCC (Life Cycle Cost): Chi phí vòng đời

LCCA (Life Cycle Cost Analysis): Phân tích chi phí vòng đời

LRMC (Long Run Marginal Cost): Chi phí biên dài hạn

LĐPP: Lưới điện phân phối

MBA: Máy biến áp

MC: Máy cắt

Mgh: Mômen giới hạn

OLTC (On Load Tap Changer B): ộ điều chỉnh điện áp dưới tải

PCC (Point of Common Coupling): Điểm kết nối chung

NPV (Net present value): iá trị lãi ròng quy về hiện tại G

PA: Phương án

PBCS: Phân bố công suất

PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool): Phần mềm tính toán và phân tích lưới điện phân phối

PTVP: Phương trình vi phân

PU: Đường đặc tính ổn định điện áp công suất tác dụng điện áp-

QU: Đường đặc tính ổn định điện áp công suất phản kháng điện áp-

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập

xử lý dữ liệu

TC: Tổng chi phí

TĐĐC: Tự động điều chỉnh

TĐN: Thuỷ điện nhỏ

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

WP (Wind power): nguồn điện gió

WT (Wind turbine): tuabin gió

Trang

Bảng 2.1 Kết quả tính toán ĐTC cho các khu vực khi có DG1 vận hành cực đại

(1400 kW) khi DG 2 và 3 không vận hành 29 Bảng 2.2 Kết quả tính toán ĐTC cho các khu vực khi các DG vận hành cực tiểu

DG1 (500 kW) khi DG 2, 3 (6500 kW) 29 Bảng 2.3 Bảng 2 Kết quả tính toán ĐTC cho các khu vực khi các DG vận hành 4

Bảng 2 Kết quả tính toán ĐTC cho các khu vực khi không có DG4 29 Bảng 2 Đặc điểm tiêu thụ điện của phụ tải ở Phú Cương 5 - Kỳ Sơn 38 Bảng 2 Chi phí các phương án sử dụng DG 6 40 Bảng 2 Giá trị của các hệ số kinh tế cố định, thay đổi của mạng điện 7 40 Bảng 3.1 So sánh hiệu quả các thuật toán tái cấu trúc cơ bản 52 Bảng 3 Quá trình phân bố lại phụ tải ở giai đoạn 1 của LĐPP 16 nút khi không có 2

Bảng 4.3 Kết quả tính toán PBCS và trị số giới hạn ổn định điện áp khi UHT =

Bảng 4.4 Thông số giới hạn nút kết nối WT trong chế độ cơ bản, vận tốc gió 15 m/s 119 Bảng 4.5 Giá trị công suất, điện áp của nút kết nối khi vận tốc gió 15m/s 119 Bảng 4.6 Thông số giới hạn nút kết nối WT trong chế độ cơ bản, vận tốc gió 10 m/s 119 Bảng 4.7 Giá trị công suất, điện áp của nút kết nối khi vận tốc gió 10m/s 119 Bảng 4.8 Thông số giới hạn nút kết nối khi điện áp suy giảm 120 Bảng 4.9 Giá trị công suất, điện áp tại nút kết nối khi điện áp suy giảm 120 Bảng 4.10 Thông số giới hạn nút kết nối khi có tụ bù 121 Bảng 4.11 Giá trị công suất, điện áp tại nút kết nối khi có tụ bù 121 Bảng 4.1 Thông số giới hạn nút kết nối khi có OLTC2 122 Bảng 4.1 Giá trị công suất, điện áp tại nút kết nối khi có OLTC3 122

- 124 Bảng5.2 Đồ thị phụ tải đặc trưng của xuất tuyến 376, Lào Cai 125 Bảng 5.3 Kết quả chọn điểm mở và tổn thất công suất phương án 1, phụ tải cực tiểu 127 Bảng 5.4 Kết quả chọn điểm mở và tổn thất công suất phương án 1, phụ tải cực đại 128 Bảng 5.5 Kết quả chọn điểm mở và tổn thất công suất phương án 1, tải trung bình 128 Bảng 5.6 So sánh ∆P trong các phương án trong mùa khô, tải cực tiểu 128 Bảng 5.7 Tổn thất công suất trong 2 trạng thái khoá điện 129 Bảng 5.8 Tổn thất công suất phương án 2 130

B ng 5.9 T n th t công suả ổ ấ ất phương án 3 130 Bảng 5.10 Tổn thất công suất của phương án 4 131

B ng 5.11 T ng h p k t qu ả ổ ợ ế ả các phương án vận hành 132 Bảng 5.12 Chi phí phân bố lại phụ tải khi thay đổi lượng công suất tải công nghiệp

Bảng 5.13 Thông số máy phát, đường dây 22 kV khu vực kết nối WP Ninh Thuận 136 Bảng 5.14 Thông số giới hạn của nút kết nối trong trường hợp cơ bản với IM 137 Bảng 5.15 Kết quả xác định đặc tính PU trong trường hợp cơ bản với IM 137 Bảng 5.16 Thông số giới hạn tại nút kết nối IM khi đặt thiết bị bù 138 Bảng 5.17 Kết quả xác định đặc tính PU với IM khi có thiết bị bù 138 Bảng 5.18 Thông số giới hạn khi tái cấu hình lưới điện khu vực kết nối WP 139 Bảng 5.19 Kết quả xác định đặc tính PU với IM khi tái cấu hình lưới điện 139 Bảng 5.20 Thông số giới hạn nút kết nối với DFIM 141 Bảng 5.21 Kết quả xác định đặc tính PU với DFIM 141 Bảng 5.22 Thông số giới hạn nút kết nối với DFIM khi tái cấu hình lưới điện 142 Bảng 5.23 Kết quả xác định đặc tính PU với DFIM khi tái cấu hình lưới điện 142 Bảng 5.24 Thông số giới hạn nút kết nối với DFIM khi điện áp nút kết nối suy giảm 143 Bảng 5.25 Kết quả xác định đặc tính PU với DFIM khi điện áp nút kết nối suy giảm 143

Trang

Hình 1.1 Công suất đặt của DG trong sản xuất điện ở Việt Nam từ 2003-2010 3 Hình 1.2 Dự báo phát triển các nguồn phân tán ở Việt Nam đến 2030 3 Hình 1.3 C u trúc bài toán nghiên c u ấ ứ ảnh hưởng của DG đến các HTCCĐ 5 Hình 1.4 Cấu trúc bài toán phân tích hiệu quả cấp điện cho phụ tải từ DG 8 Hình 1.5 Lưới điện kín vận hành hở không kết nối DG (a) và có kết nối DG (b) 9 Hình 1.6 Các phương pháp nghiên cứu ổn định điện áp 13 Hình 1.7 Sơ đồ lưới điện phân ph i ố có kết nối nguồn điện phân tán 13 Hình 2.1 Ranh giới cung cấp điện cho phụ tải xa lưới bằng nguồn phân tán và mở

rộng lưới điện theo nhu cầu phụ tải và khoảng cách đến lưới điện 19 Hình 2.2 Phân bố điện áp các nút khi tải cực đại, công suất DG thay đổi 22 Hình 2.3 Kết quả so sánh phân bố điện áp nút trong 2 trường hợp: DG không phát

công suất phản kháng và khi DG tiêu thụ công suất phản kháng 22 Hình 2.4 Phân bố điện áp các nút khi công suất DG và tải thay đổi 23 Hình 2.5 K t qu so sánh phân bế ả ố điện áp nút giữa DG đồng b và DG không ộ

đồng b khi t i c c ti u và DG c c ti u ộ ả ự ể ự ể 23 Hình 2.6 Phân bố điện áp các nút khi thay đổi vị trí DG, tải cực đại, DG cực tiểu 24 Hình 2.7 Quan h giệ ữa công suất của DG và tổn thất trên lưới khi DG cực tiểu 25 Hình 2.8 Quan hệ ữ gi a công suất của DG và tổn thất công suất trên lưới khi tải cực

đại và c c ti u ự ể 26 Hình 2.9 Kết quả so sánh tổn thất công suất trong chế độ tải cực đại khi DG phát

công suất phản kháng và DG tiêu thụ công suất phản kháng 27 Hình 2.10 Sơ đồ đẳng trị xuất tuyến 376 - Lào Cai có DG 28 Hình 2.11 Biểu đồ chi phí xây dựng và khai thác công trình năng lượng 31 Hình 2.12 Đặc tính công suất của tuabin gió 34 Hình 2.13 Các bước lựa chọn phương án cung cấp điện giữa GE và DG 37 Hình 2.14a, b Đặc tính công suất tuabin gió và xác suất xuất hiện tốc độ gió ở Kỳ

Hình 2.14c Điện năng sản xuất của tuabin gió 30 kW 39 Hình 2.15 LCC các phương án khi thay đổi khoảng cách đến lưới điện 35 kV 41 Hình 2.16 LCC của các phương án khi thay đổi Tmax(ở khoảng cách 4km, 35kV) 41 Hình 2.17 LCC các phương án khi thay đổi công suất phụ tải (ở khoảng cách 4km) 41 Hình 2.18 LCC các phương án khi thay đổi công suất tải (ở khoảng cách 10km) 41 Hình 2.19 Suất chi phí các phương án khi thay đổi công suất tải ( ởkhoảng cách

Hình 2.20 Kết quả tính toán LCC các phương án bằng chương trình REST ở

khoảng cách 4 km (a) và 10 km (b), Tmax = 4h/ngày 42

48 Hình 3.2 Phương pháp tìm kiếm Heuristic 50 Hình 3.3 Lưới điện phân phối tổng quát 54 Hình 3.4a LĐPP một nguồn và một vòng đơn 55 Hình 3.4b Hai thành phần của dòng điện nhánh 55 Hình 3.5 LĐPP có 2 vòng lồng nhau không kết nối DG 57 Hình 3.6 LĐPP có B máy phát điện phân tán DG 58 Hình 3.7 Lưu đồ thuật toán tái cấu hình LĐPP có DG tìm P bé nhất∆ 64 Hình 3.8 LĐPP 16 nút có 2 DG 66 Hình 3.9 Bài toán vận hành trực tuyến LĐPP có DG 73 Hình 3.10 Đồ thị lựa chọn phương án vận hành trực tuyến LĐPP 74 Hình 3.11 Thuật toán tái cấu hình lưới điện chống quá tải sau sự cố 79 Hình 4.1 Sơ đồ thay thế động cơ và quan hệ Pm(s) 84 Hình 4.2 Đặc điểm sơ đồ lưới điện trung áp 85 Hình 4.3 Hệ thống điện có các máy phát đồng bộ công suất nhỏ 86 Hình 4.4a Máy phát KĐB rôto lồng sóc 87 Hình 4.4b Máy phát KĐB rôto dây quấn 87 Hình 4.5 Mạch điện thay thế máy điện KĐB rôto lồng sóc 89 Hình 4.6 Quan hệ mômen và hệ số trượt của máy điện KĐB rôto lồng sóc 89 Hình 4.7 Mạch điện tương đương máy điện không đồng bộ 90 Hình 4.8 Mô hình và mạch điện tương đương máy điện DFIM 91 Hình 4.9 Đặc tính mômen tốc độ và phân bố công suất trong máy điện DFIM 91 Hình 4.10 Sơ đồ tương đương hình T và sơ đồ đơn giản của DFIM 92 Hình 4.11 Mô hình mạng 2 cửa tương đương của DFIM 93 Hình 4.12 Sơ đồ lưới điện phân phối kết nối tuabin gió KĐB 96 Hình 4.13 Mô hình xây dựng tiêu chuẩn ổn định cho máy điện KĐB kết nối LĐPP 97

Hì h 4 14 Đặ tí h ô th hệ ố t t ủ á điệ KĐB t bi ió 98Hình 4.15 Tiêu chuẩn thực dụng phân tích ổn định 99 Hình 4.16 Quan hệ điện áp theo hệ số trượt của DG 101 Hình 4.17 Sơ đồ LĐPP có kết nối tuabin gió 102 Hình 4.18 Đặc tính công suất của tuabin gió 1,3 MW 102 Hình 4.19 Quan hệ giữa công suất tác dụng, phản kháng của tuabin gió trong

Hình 4.20 Sơ đồ hệ thống điện đơn giản 108 Hình 4.21 Đặc tính PU nút tải khi cosφ2= 1 109

TUT với cosφ2 110 Hình 4.23 Quy trình chính của phương pháp CPF qua đặc tính PU 111 Hình 4.24 Sơ đồ LĐPP kết nối máy điện KĐB (a) và mô hình tương đương (b) 113 Hình 4.25 Biểu đồ pha điện áp 114 Hình 4.26 Biểu đồ vectơ trên mặt phẳng công suất 114 Hình 4.27 Mô hình khảo sát chế độ giới hạn ổn định điện áp nút có DG trong

Hình 4.28 Mô hình nghiên cứu ổn định điện áp có xét đến OLTC và thiết bị bù 117 Hình 4.29 Đặc tính PU nút kết nối trong khi tốc độ gió thay đổi 120 Hình 4.30 Đặc tính PU nút kết nối khi điện áp suy giảm 120 Hình 4.31 Đặc tính PU nút kết nối khi có tụ bù 121 Hình 4.32 Đặc tính PU nút kết nối khi có OLTC 122 Hình 5.1 Đồ thị phát mùa khô và mùa mưa các TĐN trên xuất tuyến 376 125 Hình 5.2 Sơ đồ lưới điện Ninh Thuận năm 2015 kết nối WP 134 Hình 5.3 Cấu trúc nguồn điện gió Phước Ninh 20 MW và đặc tính công suất máy

điện KĐB rôto lồng sóc công suất 2MW 135 Hình 5.4 Sơ đồ tương đương lưới điện Ninh Thuận 136 Hình 5.5 Đặc tính PU nút kết nối WP trong trường hợp cơ bản 137 Hình 5.6 Đặc tính PU nút kết nối WP khi có thiết bị bù 138 Hình 5.7 Tái cấu hình lưới điện khu vực có kết nối WP 139 Hình 5.8 Đặc tính PU nút kết nối khi tái cấu hình lưới điện khu vực WP 140 Hình 5.9 Tổng hợp các phương án tính toán ổn định tại nút kết nối WP Ninh

Hình 5.10 Đặc tính PU tại nút kết nối với DFIM 141 Hình 5.11 So sánh đặc tính PU giữa IM và DFIM 142 Hình 5.12 Đặc tính PU khi tái cấu hình lưới điện khu vực có WP 142 Hình 5.13 Đặc tính PU nút kết nối DFIM và IM khi điện áp suy giảm 143

M Ở ĐẦU

1 M ục đích và lý do lựa ọn t ch đề ài

triển mạnh mẽ Khối lượng ác đường dây t c ải điện, ác trc ạm ến bi áp và c ácnguồn đ ện i

cầu của phụ t ải Tuy nhiên trong quá trình ph át triển, các LĐPP ở ước cũng ã và n ta đđang gặp phải những thách thức nhất định:

i) ẫn òn ột ố khu vực đang gặp kh khăn về nguồn cung cấp đ ện do nằmV c m s ó i

xa lưới iện Quốc đ gia; trong khi hầu hết cở áckhu vực kh phụ tải lại đang gia tăng ácnhanh chóng, các lưới điện hiện hữu chưa đáp ứng ốtt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật;-

phụ tải chưa được đảm bảo;

điện hiện c ònở mức thấp

điện cần phải được tăng cường công suất nguồn và khả năng tải của đường dây Điều

đó có nghĩa là phải cải tạo, đầu tư xây dựng thêm các nguồn điện mới và các đường dây tải điện mới C vấn đề đặt ra n khó giải quyết triệt để do vốn đầu tư cao, thời ác àygian thu hồi vốn lớn, việc xây dựng hay kéo dài đường dây truyền tải để cung cấp điện cho ác c khu vực có mật độ phụ ải t nhỏ sẽ khó đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế và chất lượng điện áp Do đó, hướng giải quyết được đánh giá là có nhiều hiệu quả và

cũng là xu thế hiện nay là phát triển các nguồn đ ện ph n tán (Distributed Generation i â -

phụ tải, góp phầ giảm áp lựcn v ề ngu cho lưới iồn đ ện Quốc gia

Ở ư n ớc ta trong t ời h gian ần âyg đ , DG ã và ang phát đ đ triển ạnh m , m t s l ợng m ẽ ộ ố ư

l c ớn ác nguồn DG đ đi vào ận ành như: thuỷ điện nhỏ, điện gió Nhưng qua thực ã v h

t ế vận hành c Lác ĐPP với những DG n cày ũng ã đ đặt ra nhiều ấn c v đề ần giải quy : ết

- C tòn hiếu ác chỉ ti u kinh tế ỹ thuật phc ê k ù h có ợp để thể đánh gi á m cột áchđầy đủvai trò và ảnh hưởng củanguồn ph n tán đ với các L â ối ĐPP;

- Các LĐPP được thiết kế kín, vận hành hở (có các điểm mở trên lưới điện) Khi

nối, do đó các vị trí điểm mở hiện tại trên lưới điện có thể sẽ không còn phù hợp Nếu

chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật khi vận hành

- V s ới ự đa dạng ủa c công nghệ áy phát đ ện ph n tán, và ự phụ thuộc nhiều m i â s

v i ào đ ều kiện ự nhi t ên c ủa chúng đ ã gây ra một ố ảnh ưởng nhất định đến chất ượng s h l

điện và máp ức ổn ịnh iện đ đ áp ở khu vực có DG kết nối l ới iện Bối cảnh n ư đ ày ặt ra đnhi b ều ài toán ần quan t m nghi n c c â ê ứu như: ảnh ưởng ủa h c nguồn phân tán đến chất

lượng đ ện áp, giới ạn ổn định đ ện áp ủa nguồn ph n tán trong các ĐPP, giải pháp i h i c â L

để nâng cao ổn ịnh iện đ đ áp ở các vị trí kết nối nguồn phân tán với lưới điện

Đề t luài ận án ã chọn nhằm đ nghi n cứu giải quyết một s vấn êê ố đềli n quan ến c nđ ác ội dung nói trên

Trong th tực ế, công tác thiết ế, quy hoạch k và v hận ành ác ĐPP c L có k n ết ối nguồn

phân tán ã đ đặt ra h g loạt c yêàn ác u cầu ên li quan như: vấn ánh á ảnh hưởng đến đề đ gicác chỉ tiêu kinh tế ỹ thu k ật khi DG tham gia vào quá trình cung cấp điện; v ề ảnhhưởng của DG đến cấu hình ưới đ l iện hay m ức độ ổn ịnh đ c các nút kết nối DG ủatrong LĐPP Bởi vì, khi lưới điệnngày àng c phát triển và s ự tham gia ngày àng a c đ

dạng ủa nguồn đ ện ph n tán th ác c i â ì c yêu cầu ề v nâng cao chất ượng đ ện ăng, ải l i n c thiện độ tin cậy cung cấp iđ ện và nâng cao mức ổn định chung của lưới đ ện cũng luôn i

được quan tâm ú ý ch Chúng ta c thểó phân chia các nghi n ê cứu v ề ảnh hưởng của

nguồn âph n tán đến ác LĐPP li n quan đến c n c ê ác ội dung n u tr n theo ức ê ê m độ pháttriển và yêu cầu ực t th ế theo 5 nhóm bài toán như sau:

Bài toán 1 Đánh á gi vai trò và hiệu qu kinh t - k thuật của ả ế ỹ nguồn ph n tán âtrong ácc hệ thống phân phối điện,

c ủa LĐPP, các giải pháp nâng cao chất ượng đ ện ăng, l i n

hình LĐPP khi có nguồn âph n tán, yêu cầ thực ế ày được đặt ra thường u t n được ết k

h v c rợp ới ác àng buộc ề chất ượng đ ện ăng v ối v l i n à t thi á t ểu ho ổn thất công suất, Bài toán 4 Nghi n cứuê m ức độ ổn định điện áp ủa LĐPP khi c nguồn ph n c ó â

t ; c án ác khả ăng áp ụng ác thiết ị điều khiển, điều chỉnh hay cải ạo ưới đ ện để n d c b t l i nâng cao mức độ ổn định ủa nguồn ph n tán trong ĐPP c â L ,

Bài toán 5 Các phương pháp đánh gi á mức độ tin cậy trong lưới iđ ện có ngu ồn

phân tán Yêu cầu n ày được thiết lập do đặc ính t công suất ủa c chúng phụ thuộcnhiều

v c y t t ào ác ếu ố ự nhiên,

Trong phạm vi ận án ẽ chủ ếu ập trung nghi n cứu ài toán 1, bài toán 3lu s y t ê b và b àitoán v m c 4 ới ụ đích ứng ụng ụ ể d c th cho các LĐPP có kết n m s ối ột ố nguồn ph n t â án

đang phát triển ạnh m n ớc m ẽ ở ư ta

Các nội dung của bài toán thứ nhất, thực chất là lựa chọn và ứng ụng d các ch ỉ tiêu kinh tế - k ỹ thuật nhằm ánh gi hiđ á ệu quả ủa c chúng trong việc l ựa chọn nguồn ấp c điện cho các khu vực có tiềm ăng nguồn ph n tán khi so s n â ánh v ới việc ấp đ ện ừ c i t

lưới đ ện Quốc gia Các chỉ ti u này òn được ử ụng để đánh gi ảnh hưởng ủai ê c s d á c nguồn ân tán đến chất lượng i nph đ ện ăng và độ tin cậy cung cấp iđ ện Trong lu s ận án ẽ

đề cập chi tiết về c ác ch êỉ ti u tr n vê à đề xuất lựa chọn ch êỉti u phù hợp, với mục ích đ

vai trò và ý nghĩa c ủa chúng trong các nghi n cứu tiếp ê sau

Việc nghiên cứu bài toán tái cấu hình ới iện lư đ là một trong những nội dung chính của

lu ận án Vấn đề ày được đặt ra đối ới ác LĐPP ết ối DG, bởi trong qu trình ận n v c k n á v

hành, nguồn DG gây ảnh ưởng đáng ể đến ph n bố h k â công suất tr n lưới đ ện nhất là ê i ,

hiện nay các nghiên cứu v v n ề ấn đề ày chưa được xem xét chi tiết và đầy đủ để thiết

l m ập ột chế độ ận ành với một cấu hình hợp lý nhất với tổn thất công suất bé nhất v h

mục tiêu giảm tổn thất công suất Tuy nhiên, thay vì giảm trực tiếp hàm tổn thất công

tiêu giảm suất tăng tổn thất công suất tác dụng (hàm G)

Hàm G mô tả đầy đủ mối quan hệ giữa các khoá điện và dòng điện các nhánh trên

nhất Việc xây dựng hàm G còn làm tiền đề cho việc xây dựng thuật toán tái cấu hình

Liên quan đến nội dung ánh giá mức ộ ổn ịnh iện áp, lu s đ đ đ đ ận án ẽ đánh giá mức độ

thể nhận biết được các ình t huống "nguy hiểm" có thể xảy ra với LĐPP có kết nối DG không đồng bộ

ổn định điện áp dựa trên phép phân tích đặc tính ổn định PU trong LĐPP có kết nối

DG Kết quả của điện áp và công suất giới hạn khi đó là một hàm số phụ thuộc thông

dựng, luận án đề xuất các giải pháp nâng cao ổn định điện áp nút kết nối DG không đồng bộ dựa trên các kịch bản quan tâm

Phát triển kết ả đqu ạt được nêu tr n, ận án ẽ tín toán áp ụng cho các LĐPP ê lu s h d có k ết

n ối nguồn đ ện ph n tán đang vận hành phổ biến ở ước ta những năm gần đây như: i â n

Lào Cai, Ninh Thuận Số li thực t ệu ế của lưới điện được l t cấy ừ ác iđ ện lực đ ịaphương và Trung tâm đ ều h i độ ệ thống i đ ện Quốc gia (A0)

Đề t ài nghi n cứu xuất ê phát nhu cầu thực t c l từ ế ác ư đới iện ịa phương, đ cho c dạng ácnguồn DG đang phát triển mạnh ở ước ta; do vậy n nghiên cứu có nhiều ý nghĩa thực

tiễn khi ứng ụng ong ực tế C n d tr th ác ội dung ứng ụng bao gồm d :

- Đề xuất phương pháp ph n tích, lựa chọn chỉ ti u đánh gi hiệu quả kinh tế â ê á và

k ỹ thuật trong LĐPP có nguồn ph n tán ác chỉ ti u lựa chọn â C ê ph ản ánh được những

y t ếu ố ảnh ưởng đến qu trình ựa chọn nguồn ph h á l ân t án cung cấp đ ện cho các khu i

v ực ngoài ưới, chứa đựng nhiều th ng tin giúp người ận ành đánh gi được hiệu quả l ô v h á

c ải thiện chất ượng đ ện ăng khi c nguồn ph n tán l i n ó â

tìm kiếm cấu hình LĐPP nhanh, thoả mãn mục tiêu tối thiểu tổn thất công suất nhờ bổ sung hàm G (hàm độ lệch suất tăng tổn thất) Các công cụ trên được thành ập ựa ê l d tr n

gian giải bài toán nhanh nhất

DG Dựa trên cơ sở có thông tin về dự báo phụ tải, công suất nguồn DG, tỷ lệ % phụ

định thay đổi cấu hình LĐPP hay không ở thời điểm tiếp theo của đồ thị phụ tải

Phát tri ển kết quả nghi n cứu n , lu bê ày ận án ước đầu đ ã tính toán áp ụng d cho các LĐPP phức tạp và lưới điện thực tế ở Bát Xát - L ào Cai có k nối ết DG huỷ đ t iệnnhỏ Theo đó công suất TĐN và công suất phụ tải biến thiên theo thời gian, một cấu hình được tìm theo hàm G đã cho mức giảm tổn thất công suất tốt nhất, đạt chỉ tiêu kinh tế trong vận hành LĐPP có DG C kác ết quả đ ạt ợc đư cũng cho thấy ấu: c hình hiện trạng

chư đa ạt được các ch ti ỉ êu kinh tế - k ỹ thuật ố nhất giải ph tái cấu hình l t t , áp ưới đ ện i

khi DG là r c ất ần thiết để ảm tổn gi thất đ ện ă i n ng, đồng thời lại có t dác ụng ảm gi áp

l vực ốn đầu ư do tận ụng được ác thiết ị t d c b có s êẵn tr n lưới đ ện và khai thác triệt để i nguồn năng lượng tái tạo

tiêu phân tích sụt áp nút, luận án đã đánh giá và xác định các nút yếu trong LĐPP có

DG không đồng bộ và đề xuất giải pháp nâng cao mức ổn định

C k ác ết quả nghi n cứu êê tr n đây ã b ớc ầu được ánh giá đ ư đ đ qua các ài áo đ b b ã công

b êố tr n các ạp ch t í Khoa học và Công nghệ ũng như ột ố Đề ài nghi n cứu khoa c m s t ê

h c B Côọc ấp ộ ng ương mà ghiêth n n cứu sinh chủ trì

4 Cấu trúc của uận ánl

C ấu trúc luận án bao gồm phần M ở đầu, nội dung các chương và k ết luận chung:

chế độ vận hành lưới iện đ phân phối

hình lưới điện phân phối

Chương 4: Nghiên cứu ổn định điện áp trong lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện phân tán

Cuối cùng là kết luận ủa ận án; các c lu công trình đ ã công bố và ph l ụ ục

Chương 1

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG

1.1.1 Nguồn iđ ện âph n tán (Distributed eneration G - DG)

máy phát tuabin khí công suất bé, pin nhiên liệu và các nguồn năng lượng tái tạo Nguồn

nối trực tiếp với lưới điện phân phối (LĐPP) hoặc thông qua các bộ biến đổi công suất

loại của chúng Sau đây là định nghĩa của một số Quốc gia t và ổ chức về DG [41], [ ], 42[53]:

- Viện nghiên cứu Gas (Mỹ) các nguồ điện có công suất từ 25 kW đến 25 MW : n

- Trong thị trường điện nước Anh và xứ Wales: một nguồn điện có công suất nhỏ hơn

là các nguồn phát có công suất nhỏ hơn 100 MW;

- Tiêu chuẩn IEEE 1547 quy định: G là những nguồn phát đặt gần phụ tải có công Dsuất thiết kế không lớn hơn 10MW

công suất đối với DG Ở nước ta mới chỉ có quy định cụ thể về ngưỡng công suất đối với

thuỷ điện nhỏ [12 ]

DG còn có thể sẽ mang lại nhiều ợi l ích ỹ thuật k và kinh tế 21 [ ]:

phản kháng), ;

• Có thể ăng cường độ tin cậy cung cấp đ ện t i ;

• Trì hoãn sự đầu tư trong việc nâng cấp các thiết bị; iảm chi phí vận hành g ;

• Tăng độ an toàn cho những tải quan trọng trong LĐPP và góp phần i n í đ ệ kh hoá c áckhu vực ph t i n m xa l i; ụ ả ằ ướ

Chính vì c l ác ợi ích to lớn mà DG mang lại ất, r nhiều ước tr n thế giới, trong đ n ê ó có

nước ta đ , ã và đang x y dựng những chiến ược ổng thể để phát triển nguồn đ ện ày â l t i n

nhất, tiếp đến là các nguồn: ệnđi sinh khối, điện ặt trờim

vực Tây Nguyên hiện cũng nhiều thuỷ điện nhỏ đang vận hành (Gia Lai; Đắc kLắ ) Một

Nguồn điện phân tán

0 500 1000 1500 2000 2500

Hình 1.1 Công suất đặt của DG trong sản xuất

Hình 1.2 Dự báo khả năng phát điện của các nguồn phân tán ở Việt Nam đến 2030 Cũng theo đề án quy hoạch và phát tri ển iđ ện lực Qu ốc gia đến ăm 2025 (tổng s n ơ đồ

hợp với các kết quả nghiên cứu về tiềm năng nguồn DG trong cân bằng năng lượng tổng

Như vậy, với hiện trạng và chiến lược phát triển tổng thể của DGở nước ta thì cả hiện tại

- Khi có DG, các vấn đề về đảm bảo chất lượng điện năng (trong đó có vấn đề

hành LĐPP luôn được quan tâm hàng đầu

1.2 ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT ỦA NGUỒN Đ ỆN PH N TÁN C I Â

V ới đặc ính phụ thuộc ự nhi n n n c ng nghệ phát đ ện ủa ác DG cũng khác nhau và t t ê ê ô i c c

- Loại ứ nhất: c ỉ phát th h công suất ác ụng , chẳng ạn ác ấm pin quang đ ện; t d P h c t i

- Loại ứ hai: chỉ phát th công suất phản kháng, àm việc giống như áyl m bù ng b đồ ộ

- Loại ứ ba: phát th công suất ác ụng t d P nhưng kh ng phátô công suất phản kháng , Q

thậm í êu thụ công suất ch ti phản kháng (các tuabin gió) Trong trường hợp n côày ng suất phản kháng QDG (n êếu ti u thụ ừ phía ưới đ ện) được cho ởi biể thức t l i b u [47]:

QDG =−0,5+0,04 2 ,

- Loại ứ ư: át th t ph đồng thời ả c công suất ác ụng t d P và công suất phản kháng Q (các

DG sử dụng m áy phát iện ồng b như: thuỷ điện nh , Điezel, Biomass ) đ đ ộ ỏ

V c ới ác đặc ính tr t ên dễ thấy: DG sẽ có những ảnh hưởng khác nhau đối ới LĐPP v

1.3 BÀI TOÁN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ NGUỒN PHÂN TÁN

s ố DG (tốc độ gi , cường độ ức ạ ặt tr ó b x m ời, chế độ thuỷ văn ) nên trong quá trình vận

(1.1)

điện yếu [50] Do vậy, cho đến nay các nghiên cứu cũng chủ yếu tập trung xem xét các

công suất của DG thường nhỏ hơn nhiều so với công suất chung của hệ thống điện Do

công nghệ và chủng loại

Đồng thời phải kết hợp chặt chẽ việc phát triển DG với chính sách tổng thể hệ thống năng lượng Quốc gia

Kết quả các nghiên cứu này đã được công bố trong nhiều tài liệu [14], [ ], [ ], [ ], 32 37 47[53] Ở đây tính tổng quát của bài toán đã được xét trên nhiều phương diện khác nhau:

sử dụng mô hình toán học, tính khả thực của lời giải nhằm mục tiêu để giải quyết và

1.3.1.1 Bài toán đánh giá hiệu quả kinh tế

Ở một mức độ nào đó của nhu cầu điện năng việc liên kết các phụ tải trong cấu trúc sơ

đồ vào lưới điện Quốc gia có thể chưa thật cần thiết Chẳng hạn đối với khu vực nông thôn có mật độ phụ tải bé, nằm xa các hệ thống tập trung thì việc cấp điện từ các DG lại

bất cập :

dẫn đến chất lượng điện áp kém

- Tình trạng vận hành non tải ở nhiều trạm trung gian và trạm phân phối trên

khả năng thu hồi vốn Nhiều khu vực xa lưới có địa hình rất phức tạp, việc mở rộng lưới điện gần như không khả thi cả về mặt kinh tế và kỹ thuật [ ]20 , [25], [26]

DG sẽ là giải pháp có tính khả thi cả về trước mắt và lâu dài với một số lý do sau:

không mất chi phí nhiên liệu nên chi phí tính toán hàng năm giảm đáng kể

có vai trò lớn trong việc giảm bán kính cấp điện để nâng cao chất lượng điện áp

Là nguồn có công suất kh ng l , su ô ớn ất đầu ư ban đầu một số DG tuy cao hơn so với t nguồn truyền thống, lại nằm phân tán ở những khu vực xa trung tâm phụ ải, n n việc t ê

trái chiều nhau Tuy nhi n trêê n quan đ ểm i kinh tế và l ợiích v môĩ , nếu so sánh ới việc v

k d éo ài đường dâ t i y ải đ ện đến khu vực ày th qua c ng tác ậ n ì ô v n hành ở nhiều địa

năng tải cực đại ủa chúng, trong khi thiết kế thì tiết diện dây dẫn ẫn phải tuân theo ti u c v êchuẩn hiện ành h [1]

Ngoài ra do nhu cầu phụ ải ấp nên thời gian ho vốn lâu t th àn ; nếu ét tr n cả x ê vòng đời

c d ủa ự án, với ợi thế kh ng mất chi ph nhi n li , kh l ô í ê ệu ô ô ng nhiễm môi trường th ì m s ột ố

DG có thể ẽ s có nhiều ưu thế để ạnh tranh khi so sánh ới c v nguồn đ ện ưới ở những điều i lkiện nhất định

tải không lớn, cần nghiên cứu giải pháp cấp điện trước mắt và lâu dài đảm bảo các chỉ

điện Quốc gia đến khu vực cần cấp điện,

nguồn điện lưới với nguồn DG

Trong trường hợp có định hướng lựa chọn sử dụng DG làm nguồn cấp thì cấu trúc tổng quát của bài toán đánh giá hiệu quả kinh tế của việc cấp điện từ DG được cho trong hình 1.4 Trong cấu trúc này, nhận diện khu vực chính là nhận diện và liệt kê các khu vực

đặc điểm địa lý, khoảng cách đến các nguồn điện lưới gần nhất cũng như cấu trúc kinh tế

xã hội và hạ tầng cơ sở có liên quan đến năng lượng của khu vực Công việc đánh giá

sản xuất điện năng

Hình 1.4 Cấu trúc bài toán phân tích hiệu quả cấp điện cho phụ tải từ DG

Hiện có nhiều chỉ tiêu được sử dụng để lựa chọn giải pháp CCĐ cho các phụ tải này

phát triển phụ tải trong tương lai

Mục đích nghiên cứu của uận án l là: lựa chọn chỉ tiêu kinh tế phù hợp, xây dựng mô

sánh với nguồn điện lưới Các phương án phát triển nhu cầu phụ tải hay khoảng cách đến

1.3.1.2 Bài toán đánh giá ảnh hưởng của DG đến chất lượng điện năng LĐPP

Bài toán này thường được xem xét bằng cách phân tích các chỉ tiêu về chất lượng điện

DG, rất cần thiết phải có những kết quả mô phỏng thực tế

Với các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng nói chung, nếu gọi X và Xk_DG lần lượt là

100

%

DG k

DG

X

X X

−

=

Dựa vào giá trị và dấu của X% cho phép đánh giá được ảnh hưởng của DG khi tham gia

chất lượng điện năng khá đơn giản và hiệu quả, tuy nhiên với từng trường hợp cụ thể khi

phù hợp

Chỉ tiêu đánh giá mức độ ổn định điện áp cũng thuộc nội dung bài toán này, tuy nhiên do tính chất phức tạp của bài toán ổn định nên nó thường được nghiên cứu riêng biệt với các

hoặc phân tích dựa trên tiêu chuẩn ổn định thực dụng [11]

hướng duy nhất từ nguồn (hình 1.5)

Khi có DG, do đặc điểm của DG là công suất phát thay đổi mạnh theo mùa (các thuỷ điện nhỏ), biến thiên theo điều kiện tự nhiên (điện gió, pin mặt trời ) nên phân bố dòng

(1.2)

điện trên các nhánh của LĐPP có thể sẽ thay đổi liên tục, điều này làm cho cấu hình LĐPP khi có DG cũng cần phải có những thay đổi lại tương ứng nhằm đạt mục tiêu tổn

hàm mục tiêu N công suất DG và phụ tải luôn thay đổiếu thì cấu hình có thể cũng thường xuyên phải thay đổi cho phù hợp, có nghĩa là trên lưới điện cần đặt khá nhiều điểm mở và cần thường xuyên thay đổi vị trí để cực trị hàm mục tiêu

0 ) (

min(max) )

(

h x h h

x g

x f

ở đây:

x là vectơ biến trạng thái và biến iều khiển; đ

f(x) là hàm mục tiêu;

g(x) là các phương trình ràng buộc cân bằng;

h là các phương trình ràng buộc không cân bằng

hệ ph ng trình cân bằng công suất l ới.ươ ư

(1.3)

( ) min)

G i gi i

tx

f

trong đó:

N là số khoảng thời gian; G là số máy phát DG;

Ci(Pgi) là hàm chi phí vận hành của máy phát thứ i

hàm mục tiêu có dạng:

min)

dd i

Px

f

( ) min )

( x =∑ ∆ P ij + ∆ P ji → f

Các hàm mục tiêu (1.4) đến (1.6) đều thể hiện rõ mục tiêu giảm ∆P trong LĐPP, tuy

không thể hiện được ảnh hưởng của DG đến công suất (hay dòng điện) các nhánh khác

(1.4)

(1.5)

(1.6)

máy điện không đồng bộ thông thường, chúng thường được xem là nút PQ (Pin mặt trời,

Trong bài toán tái cấu hình, để lựa chọn được một cấu hình LĐPP tối ưu thì mỗi hi k

công suất có thể sẽ không lớn, vì vậy có thể chỉ cần xác định cho một số thời điểm điển hình Việc xác định cấu hình tối ưu theo từng thời điểm của đồ thị phụ tải luôn là nhiệm

vụ khó khăn ở các LĐPP phức tạp kết nối DG công suất lớn Tuy nhiên trong thực tế cũng có những thuận lợi nhất định, nhất là đối với LĐPP có DG ổn định trong khoảng thời đủ lớn, chẳng hạn các DG là thuỷ điện nhỏ; công suất của chúng thường khá ổn định trong mùa

Đặc điểm chung trong các ứng dụng của các thuật toán này là xuất phát từ lưới kín, sau

LĐPP phức tạp để có ∆P bé nhất mất quá nhiều thời gian do có nhiều tổ hợp các cấu hình khác nhau Khi đó việc mở khoá điện sẽ có tác động đến toàn bộ dòng điện trên các nhánh còn lại của LĐPP Thực tế này dẫn đến việc phải tìm một kỹ thuật tối ưu, mà

Các phương pháp nghiên cứu liên quan đến ổn định điện áp trong LĐPP được tổng kết như trong hình 1.6 Cùng với bài toán tái cấu hình, bài toán này được đặt ra với nhiệm vụ

đảm bảo chất lượng điện áp cho các phụ tải trong LĐPP khi có DG Sự khác biệt cơ bản

ở đây là bài toán phân tích ổn định điện áp thường được đặt ra với các DG sử dụng máy

Hình 1.6 Các phương pháp nghiên cứu ổn định điện áp

không đồng bộ (hình 1 7)

Ở hình 1.7 thì T là nút kết nối chung các DG; HT là nút hệ thống; δ1 và δ2 lần lượt là góc pha điện áp giữa nút HT và nút T Mục đích ở đây là xác định giới hạn ổn định điện áp tại nút T để tìm hướng cải thiện mức ổn định điện áp nút Hiện có 2 hướng chính để giải quyết bài toán này:

LĐPP và các phụ tải tổng hợp, cho biến thiên thông số phía hệ thống theo hướng mất ổn

-có xét đến mô hình các thiết bị như: máy phát, thiết bị bù, kích từ

Cách tiếp cận này thường gặp ở các nghiên cứu về lưới điện cao áp [50], 97[ ] có kết nối nguồn DG công suất lớn Kịch bản hay đặt ra ở đây là đảm bảo ổn định điện áp và ổn định động cho DG khi xuất hiện các kích động lớn ngẫu nhiên xảy ra trong HTĐ Hướng

những hệ phương trình trạng thái xác lập hệ thống liên quan đến thông số của máy điện

nhiều nghiên cứu đề cập theo cách tiếp cận này

xác định giới hạn ổn định điện áp ở nút quan tâm Thực chất của phép biến đổi này là sử

định điện áp và công su t giới hạn khi ấ mô hình phụ tải thay đổi

nguồn phát thiếu tính ổn định, công suất thường khá nhỏ nên hầu hết các nghiên cứu về

DG trong các HTĐ đều coi chúng như một nút PQ Điều này cho phép có thể làm đơn

và có thể của chính bản thân DG

điện phân phối có DG, hay các bài toán phân tích chất lượng điện áp, trong khi sai số so với mô hình chi tiết không đáng kể [70] Mặc dù còn một nhược điểm cần được khắc

cho từng thời điểm của đặc tính công suất các nguồn DG và đồ thị phụ tải

Có một hướng khác, đó là kết hợp ưu điểm của 2 cách tiếp cận trên Điều này cho phép

hơn khi coi DG là các nút PQ hay PV Luận án sẽ kết hơp ưu điểm của 2 hướng trên để thiết lập mô hình nghiên cứu ổn định tại nút kết nối DG

1.4 CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN

Quy mô, công suất DG và LĐPP ở Việt Nam trong thời gian qua phát triển nhanh ở

mật độ phụ tải nhỏ;

điện phân phối để giảm tổn thất công suất tác dụng;

Với nội dung thứ nhất: DG ảnh hưởng chủ yếu đến chất lượng điện năng của LĐPP được đánh giá qua chỉ tiêu: chất lượng điện áp, tổn thất công suất và độ tin cậy Công suất DG

có thể biến thiên mạnh theo mùa, trong khi phụ tải cũng không phải là cố định, do đó sự kết hợp 2 yếu tố này sẽ tạo nên các tình huống thực tế khi vận hành, mà theo đó sẽ có những ảnh hưởng tích cực lẫn tiêu cực Cần có những tính toán cụ thể để đưa ra đề xuất phù hợp

Về đánh giá chỉ tiêu kinh tế: khâu chủ yếu trong bài toán phân tích các chỉ tiêu kinh tế để lựa chọn nguồn cung cấp điện cho khu vực có mật độ phụ tải nhỏ là lựa chọn một chỉ

Hiện có nhiều chỉ ti u, phương pháp đánh gi vai tr ê á ò và ảnh ưởng ủa DG trong việc h c

l ựa chọn nguồn ấp cho khu vực xa lưới c Tuy nhi n với ột ố chỉ ti u đơn giảnê m s ê và nếu

không xét đến c chi phí tương lai cảác vòng ời d ánđ ự có ể ẽth s dẫn đếnnhững k ết luận

án sẽ lựa chọn chỉ tiêu phù hợp để đánh gi vai tr á ò và hiệu quả ủa nguồn DG đối với c c áckhu vực có m ật độ ph tải béụ , các khu vực xa lưới điện Quốc gia

quanh nội dung này), nhưng hi n vẫệ n còn các khó khăn nh t đ nh: ấ ị

• Khó tìm được c c tr toàn c c trên toàn b LĐPP ph c t p có k t n i nhi u DG ự ị ụ ộ ứ ạ ế ố ề

• Việc xác đ nh c u hình cu i cùng gi m P còn mất nhiều thời gian do số ầị ấ ố ả ∆ l n lặp

hình sau mỗi lần đóng/mở ặ c p khoá đi n Đi u này dẫệ ề n đ n việc không chắc chắế n

có được m t giá tr P ộ ị∆ bé nh t ấ trên LĐPP phứ ạc t p

được xem xét m t cách chi ti t ộ ế

Vì vậy, những bài toán dẫn xuất a củ tái cấu hình LĐPP: tái cấu hìnhsau sự ố c khi có DG; tái cấu hình chống quá tải và cân bằng tải chưa được giải quyết trọn vẹn Cũng chính các khó khăn trên đã và đang mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới nhằm cải thiện

luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu ướng nghiên cứu trong H luận án

là xây dựng một thuật toán tái cấu hình LĐPP có DG dựa trên việc xây hàm suất tăng tổn

sẽ xem xét được ảnh hưởng của DG đến tất cả các vòng độc lập cùng một lúc, số lần thao

toán ứng dụng sẽ được luận án đề cập cho các LĐPP mẫu và lưới điện thực tế ở Việt

sử dụng máy phát không đồng bộ (loại DG tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây mất ổn định điện

trên lưới khi DG thay đổi công suất phát Sự thay đổi này được thể hiện qua hệ số trượt

đảm bảo ổn định tại nút kết nối DG lúc này sẽ mang ý nghĩa đảm bảo ổn định điện áp chung cho LĐPP

đòi hỏi độ chính xác cao, có những điều kiện đã biết trước Đó cũng là những nội dung

pháp, chỉ tiêu đánh giá giới hạn ổn định điện áp nút kết nối DG trong LĐPP;

phụ tải một cách liên tục, ổn định, đảm bảo chất lượng điện năng và thoả mãn các chỉ

Có 2 phương pháp chủ yếu khi giải quyết nhóm bài toán thứ nhất, đó là: phương pháp thực nghiệm [35] và ph ng pháp mô hình hoá [ươ 41] Có một khó khăn của việc áp

đối với các bài toán thiết kế, quy hoạch cần có những mô hình mẫu, tuy nhiên không

hợp để phân tích đánh giá

tiêu thụ điện không cao (nơi tập trung nhiều tiềm năng nguồn DG) Có 2 phương pháp

(Grid extension GE)-

- Hai là, sử dụng các nguồn DG, hoặc phối hợp giữa điện l ới với nguồn DG.ư

được xem xét một cách tổng thể dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế Sau khi đã thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật: chất lượng điện áp, khả năng tải (có xét đến nhu cầu phụ tải trong tương lai) thì chỉ tiêu kinh tế là một tiêu chí vô cùng quan trọng khi lựa

nằm cách trung tâm nguồn điện một khoảng cách là L (km), thì ranh giới cấp điện bằng

rất rõ trong việc lựa chọn phương án cung cấp điện giữa DG và nguồn điện lưới Ở một

chọn phù hợp về nguồn cấp để đem lại chỉ tiêu kinh tế tốt nhất

Hình 2.1 Ranh giới cung cấp điện cho phụ tải xa lưới bằng nguồn phân tán và mở rộng

Hiện có rất nhiều chỉ tiêu ể ánh giá hiệu quả của DG khi áp dụng các phđ đ ương án CCĐ khác nhau, các chỉ tiêu thường sử dụng bao gồm: chỉ tiêu giá trị quy đổi về hiện tại của lãi ròng (NPV ; hệ số hoàn vốn nội tại (IRR)) ; tỷ số lợi nhuận so với chi phí (B/C ; thời gian hoàn vốn Tp)) ( ; chi phí biên dài hạn LRMC chi phí vòng đời ( ); (LCC) Mỗi chỉ tiêu đều có những u đư iểm và nh ợc iểm riêng, iều ó còn tuỳ ư đ đ đthuộc vào vị trí ịa lý, tiềm nđ ăng từng dạng DG, đặc điểm lưới điện hiện hành, nhu cầu

Tp, IRR, NPV) được xem là khá hiệu quả khi đánh giá cho những dự án riêng lẻ Tuy nhiên cũng có một số nhược điểm:

A , kW h

L, km

GE

DG

- Không thể hiện dưới dạng tỷ số nên không toàn diện, việc xác định mức thu lợi tối thiểu phức tạp và mang tính chủ quan, kết quả tính toán phụ thuộc vào suất chiết khấu

biệt xét đến chi phí tương lai Ở đây chỉ tiêu kinh tế ợc ặt ra do liên quan là đư đ đến:

trong các giai đoạn ối với suốt vòng ời dự án, đ đ

khai thác của nguồn phân tán và nhu cầu phụ tải trong tương lai

Qua so sánh các ưu nhược điểm của các chỉ tiêu trên cho thấy: LCC đặc biệt thích hợp cho việc đánh giá những công trình có chi phí đầu tư ban đầu lớn nhưng được bù lại có các chi phí trong tương lai nhỏ Điều này đặc biệt quan trọng và được xem là rất phù hợp đối với các dự án điện khí hoá nông thôn, đặc biệt khi có sự tham gia của DG Bản thân chỉ tiêu LCC gần như không có nhược điểm gì đáng kể nếu như các thông tin về dòng tiền (cash flow) chi phí và dòng tiền lợi nhuận là xác định Đối với dự án phát điện có DG, dòng tiền lợi nhuận phụ thuộc vào giá bán điện vào hệ thống điện (thường

trong các nghiên cứu về lợi ích kinh tế của các dự án năng lượng tái tạo trong các LĐPP [49]

Trong nội dung chương này, ngoài việc đánh giá ảnh hưởng của các DG đến chất