Phân loại theo dòng điện Theo dòng điện, lưới điện bao gồm 2 loại: + Lưới điện xoay chiều là lưới điện mà nguồn điện được sử dụng trong các khâu chính như phát điện, truyền tải, phân ph
Trang 1LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Trần Bách, người đã tận tính hướng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Bộ môn Hệ thống điện, Viện Điện, trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và giúp
đỡ tôi hoàn thành tốt khóa học cao học
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè những người luôn kề vai sát cánh với tôi, động viên tôi trong suốt khóa học và trong quá trình làm luận văn
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là
những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản Tôi xin hoàn toàn
chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác
Tác giả
Nguyễn Thục Uyên
Trang 3MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ··· 1
LỜI CAM ĐOAN ··· 2
MỤC LỤC ··· 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ··· 6
DANH MỤC CÁC BẢNG ··· 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ··· 8
MỞ ĐẦU ··· 10
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP ··· 11
1.1 Tổng quát về lưới điện [1] ··· 11
1.1.1 Định nghĩa ··· 11
1.1.2 Phân loại lưới điện ··· 11
1.2 Giới thiệu về lưới điện phân phối trung áp ··· 12
1.2.1 Tổng quan ··· 12
1.2.2 Lưới phân phối trung áp 3 pha 3 dây ··· 13
1.2.3 Lưới phân phối trung áp 3 pha 4 dây ··· 14
1.2.4 Các loại sơ đồ sử dụng trong lưới phân phối trung áp ··· 15
1.2.5 Các chế độ làm việc của lưới điện phân phối trung áp ··· 19
1.2.6 Các yêu cầu đối với lưới phân phối trung áp ··· 20
1.2.7 Phụ tải của lưới phân phối trung áp ··· 21
CHƯƠNG 2: NGUỒN ĐIỆN GIÓ ··· 22
2.1 Định nghĩa-phân loại nguồn điện phân tán-DG ··· 22
2.1.1.Nguồn điện phân tán ··· 22
2.1.2 Phân loại và đặc điểm ··· 23
HV Nguyễn Thục Uyên 3 13BKTĐHTĐ
Trang 42.1.3 Các lợi ích của DG··· 25
2.2 Nhà máy điện gió ··· 25
2.2.1 Tổng quát ··· 25
2.2.2 Phân loại máy phát điện gió ··· 28
2.2.3.Nguyên lý hoạt động của máy phát cảm ứng nguồn kép-DFIG ···· 32
2.2.4 Tình hình phát triển điện gió tại Việt Nam ··· 34
CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN GIÓ TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA LƯỚI TRUNG ÁP [17] ··· 38
3.1 Tổng quan··· 38
3.2 Ảnh hưởng của NĐG đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng ···· 38
3.3 Ảnh hưởng của NĐG tới điện áp ··· 42
3.3.1 Ảnh hưởng của NĐG đến sự biên độ điện áp ··· 44
3.3.2 Ảnh hưởng của NĐG đến sự suy giảm nhanh điện áp ··· 45
3.3.3 Ảnh hưởng của NĐG đến sự dao động điện áp ··· 46
3.3.4 Ảnh hưởng của NDG đến độ không sin sóng điện áp ··· 46
3.4 Ảnh hưởng của NĐG đến dòng điện sự cố và các thiết bị bảo vệ ··· 49
3.4.1 Ảnh hưởng của NĐG đến việc dòng điện tăng cao trong các trường hợp sự cố ··· 49
3.4.2 Ảnh hưởng của NĐG đến sự phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ ··· 50
3.4.3 Ảnh hưởng của NĐG đến việc máy cắt cắt không mong muốn ··· 52
3.4.4 Ảnh hưởng của NĐG đến sự làm việc của tự động đóng lại ··· 52
3.4.5 Ảnh hưởng của NĐG đến sự thay đổi vùng tác động của rơle bảo vệ··· 54
3.4.6 Các biện pháp hạn chế ảnh hưởng của NĐG trong chế độ sự cố lưới điện ··· 55
3.5 Ảnh hưởng của NĐG đến độ tin cậy cung cấp điện ··· 56
HV Nguyễn Thục Uyên 4 13BKTĐHTĐ
Trang 53.5.1 Tổng quan ··· 56
3.5.2 Tính toán độ tin cậy cung cấp điện ··· 58
3.6 Ảnh hưởng của NĐG đến các vấn đề về kinh tế và môi trường ··· 61
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ÁP DỤNG, PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NĐG ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN ··· 62
4.1 Phương pháp Newton-Raphson (N-R) ··· 62
4.1.1 Hệ phương trình cân bằng công suất nút ··· 62
4.1.2.Ma trận tổng dẫn: ··· 63
4.1.3 Thuật toán giải Newton-Raphson ··· 64
4.1.4 Áp dụng tính toán lưới phân phối ··· 67
4.1.5.Chương trình tính toán MATPOWER ··· 67
4.2 Tính hiệu quả của NDG trong việc cải thiện chất lượng điện áp và giảm tổn thất diện năng trên đường dây ··· 68
4.2.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả cải thiện điện áp ··· 68
4.2.2 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả giảm tổn thất công suất ··· 69
4 3 Tính toán áp dụng cho lưới điện thực tế ··· 69
4.3.1.Lưới điện nghiên cứu ··· 69
4.3.2.Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất khi chưa có NDG 78 4.3.3.Tính toán khi có NDG ··· 86
4.4 Kết luận chương 4 ··· 92
KẾT LUẬN CHUNG ··· 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO ··· 95
PHỤ LỤC ··· 97
HV Nguyễn Thục Uyên 5 13BKTĐHTĐ
Trang 6DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu, chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt
FCL Thiết bị hạn chế dòng sự cố
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2 1 các loại DG thông dụng 23
Bảng 2 2 Thông số máy phát DFIG 33
Bảng 4 1 Số liệu nút 72
Bảng 4 2 Số liệu đường dây điện 75
Bảng 4 3 Số liệu dây dẫn 78
Bảng 4 4 Kết quả tính DG 87
Bảng 4 5 Thông số độ giảm tổn thất công suất 92
HV Nguyễn Thục Uyên 7 13BKTĐHTĐ
Trang 8DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1 1 Sơ đồ lưới phân phối trung áp 3 pha 3 dây 13
Hình 1 2 Sơ đồ lưới phân phối trung áp 3 pha 4 dây 15
Hình 1 3 Sơ đồ lưới phân phối trung áp hình tia 15
Hình 1 4 Sơ đồ lưới phân phối trung áp hình tia phân đoạn 15
Hình 1 5 Sơ đồ lưới phân phối trung áp dạng dín vận hành hở do một nguồn cung cấp 16
Hình 1 6 Sơ đồ lưới phân phối trung áp dạng kín vận hành hở cấp điện từ 2 nguồn độc lập 16
Hình 1 7 Sơ đồ lưới phân phối trung áp kiểu đường trục 17
Hình 1 8 S ơ đồ lưới phân phối trung áp sử dụng đường dây dự phòng chung 18 Hình 1 9 Sơ đồ lưới phân phối lưới trung áp có dạng hệ thống phân phối điện 18
Hình 2 1 HTĐ có nguồn điện phân tán 22
Hình 2 2 Sơ đồ tổng quát trong kết nối DG vào lưới điện trung áp 24
Hình 2 3a Hình ảnh tổng quát về cấu tạo tổ hợp tuabin - máy phát điện gió 26
Hình 2 4 Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió tốc độ không đổi 29
Hình 2 5 Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió DFIG 30
Hình 2 6 Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió kết nối trực tiếp 31
Hình 2 7 Sơ đồ điều khiển nguồn điện gió 32
Hình 2 8 đường cong công suất gió 33
Hình 2 9.Sơ đồ hệ thống điều khiển turbine gió 34
Hình 2 10 Các trụ điện gió tại nhà máy Tuy Phong – Bình Thuận 35
Hình 2 11 Nhà máy điện gió Bạc Liêu 36
Hình 3 1 NĐG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới 39
Hình 3 2 Phân bố hợp lý các NĐG trên lưới 41
Hình 3 3 Điện áp nút tăng lên tại nút có đấu nối DG 44
Hình 3 4 Ảnh hưởng của NĐG tới sự phối hợp giữa các bảo vệ 50
Hình 3 5 Sự phối hợp giữa TĐL và CC trên lưới điện hình tia 52
HV Nguyễn Thục Uyên 8 13BKTĐHTĐ
Trang 9Hình 3 6 NĐG làm việc song song với lưới 57 Hình 3 7 Chế độ vận hành cô lập của NĐG làm tăng độ tin cậy CCĐ 57 Hình 3 8.Cách thức đặt TĐL có thể làm tăng độ tin cậy của lưới điện bằng cách giảm số lượng khách hàng bị mất điện khi có sự cố trên lưới 58
Hình 4 1 Sơ đồ thuật toán phương pháp N-R 65 Hình 4 2 71
HV Nguyễn Thục Uyên 9 13BKTĐHTĐ
Trang 10M Ở ĐẦU
1- Lý do chọn đề tài:
- Hiện nay năng lượng gió đang được sử sụng rộng rãi trên toàn thế giới và ở Việt nam cũng bắt đầu vận hành các nhà máy điện gió đầu tiên, các nhà máy điện gió khác đang được xây dựng tương lai của nhà máy điện gió rất sáng lạn
vì nó là nguồn năng lượng tái sinh sạch
- Do đó tôi chọn đề tài nghiên cứu là:
Nghiên cứu nguồn điện gió và phân tích ảnh hưởng của nguồn điện gió đến lưới phân phối điện
2- Nội dung nghiên cứu:
- Trình bày cấu trúc và vận hành nguồn điện gió
- Phân tích ảnh hưởng của NĐG tới các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới điện trung áp
- Đi sâu tính toán và phân tích ảnh hưởng của NĐG trong việc cải thiện chất luợng điện áp và giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng trên lưới
- Sử dụng phần mềm Matpower trong tính toán
HV Nguyễn Thục Uyên 10 13BKTĐHTĐ
Trang 11CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP
1.1 Tổng quát về lưới điện [1]
- Lưới điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây tải điện
và các thiết bị khác (như thiết bị điều khiển, tụ bù, thiết bị bảo vệ…) được nối liền với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất truyền tải và phân phối điện năng
Có nhiều cách phân loại lưới điện, sau đây là một số cách phân loại thường gặp:
1.1.2.1 Phân loại theo dòng điện
Theo dòng điện, lưới điện bao gồm 2 loại:
+ Lưới điện xoay chiều là lưới điện mà nguồn điện được sử dụng trong các khâu chính như phát điện, truyền tải, phân phối, tiêu thụ là nguồn xoay chiều + Lưới điện một chiều là lưới điện mà nguồn điện được sử dụng trong hầu hết các khâu là điện một chiều
1.1.2.2 Phân loại theo chức năng
Theo chức năng, lưới điện được phân loại thành: Lưới hệ thống, lưới truyền tải và lưới phân phối
+ Lưới hệ thống là lưới điện, làm nhiệm vụ nối liền các nhà máy điện và các trạm trung gian khu vực
+ Lưới truyền tải là lưới điện, làm nhiệm vụ truyền tải điện từ các nhà máy điện hoặc các trạm khu vực đến các trạm trung gian địa phương
+ Lưới phân phối là lưới điện, có nhiệm vụ đưa điện năng từ các nguồn điện hay các trạm trung gian đến các trạm phân phối phụ tải
1.1.2.3 Phân loại theo điện áp
Theo mức điện áp, lưới điện được chia thành:
HV Nguyễn Thục Uyên 11 13BKTĐHTĐ
Trang 12+ Lưới điện cao và siêu cao áp;
+ Lưới điện trung áp;
+ Lưới điện hạ áp
1.1.2.4 Phân loại theo khu vực
Theo khu vực, lưới điện được chia thành:
+ Lưới điện đô thị;
+ Lưới điện nông thôn;
+ Lưới điện xí nghiệp và dân dụng
1.1.2.5 Phân loại theo phương án đi dây
Theo phương án đi dây, lưới điện được chia thành:
+ Lưới sử dụng đường dây trên không;
Mang đặc điểm của Lưới phân phối, Lưới phân phối trung áp cũng có cấu trúc kín nhưng vận hành hở Khi có sự cố, phần lưới phân phối sau máy cắt gần điểm sự cố nhất về phía nguồn bị cắt điện để tách sự cố ra khỏi hệ thống, phần lưới không có điểm bị sự cố vẫn được đóng điện để tiếp tục vận hành Chỉ có đoạn lưới sự cố bị mất điện cho đến khi sửa chữa xong Do đặc điểm của lưới phân phối là trải rộng trên khắp các khu vực, vùng miền nên phụ tải của lưới phân phối có độ đồng thời thấp
Các thành phần cơ bản của LPP trung áp là:
HV Nguyễn Thục Uyên 12 13BKTĐHTĐ
Trang 13+ Trạm biến áp trung gian, biến đổi điện năng sơ cấp máy biến áp (MBA) ở các cấp điện áp cao (110 kV, 220 kV) cấp cho các LPP địa phương
+ Lưới phân phối trung áp cấp điện cho các trạm biến áp phân phối hạ áp
Có hai loại lưới phân phối điện trung áp là lưới phân phối trung áp 3 pha 3 dây và lưới phân phối trung áp 3 pha 4 dây
1.2.2 Lưới phân phối trung áp 3 pha 3 dây
1.2.2.1 Tổng quan
Lưới phân phối trung áp 3 pha 3 dây là lưới phân phối trung áp chỉ sử dụng
3 dây pha để truyền tải điện xoay chiều 3 pha, các máy biến áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây
Sơ đồ lưới phân phối 3 pha 3 dây:
1.2.2.2 Đặc điểm
Đối với lưới điện này, khi không nối đất phía trung áp nếu xảy ra sự cố một pha chạm đất thì dòng điện sự cố sẽ là dòng chạm đất Dòng điện này có độ lớn, nhỏ tùy thuộc vào dòng điện dung của các pha so với đất Nếu dòng điện dung của các pha là đủ nhỏ và rất nhỏ thì không đủ xảy ra hiện tượng phát sinh hồ
MBA nguồn
có trung tính
không nối
đất
Đường dây 3 pha 3
Đường dây 3 pha 3
MBA nguồn
có trung tính nối đất
HV Nguyễn Thục Uyên 13 13BKTĐHTĐ
Trang 14quang, nếu dòng điện chạm đất do điện dung của các pha đối với đất lớn sẽ xảy
ra phát sinh hồ quang, việc tính toán thiết bị bảo vệ trong trường hợp này là không kinh tế, do đó sẽ dẫn đến hiện tượng phát sinh hồ quang lặp lại, hoặc chập chờn lúc có lúc không tùy thuộc vào vị trí chạm đất, hiện tượng này sẽ làm hỏng cách điện của đường dây hoặc máy biến áp Để khắc phục người ta phải nối đất trung tính của các cuộn dây phía trung áp, khi đó nếu 1 pha chạm đất thì dòng sự
cố sẽ là dòng điện ngắn mạch, dòng điện này là rất lớn nên các thiết bị bảo vệ sẽ phát hiện kịp thời và ngắt sự cố ra khỏi hệ thống trong thời gian sớm nhất
Trung tính của phía trung áp được sẽ có các trường hợp sau:
+ Trung tính không nối đất;
+ Trung tính nối đất: nối đất trực tiếp, nối đất qua điện trở hoặc điện kháng, nối đất qua cuộn dập hồ quang Petersen
Dựa trên tính toán lý thuyết và thực tế:
+ Lưới phân phối trung áp có trung tính không phải nối đất: Lưới phân trung
áp 6-10kV sự dụng đường dây trên không;
+ Lưới phân phối trung áp có trung tính có thể được nối đất hoặc không nối đất: Lưới phân phối 6 – 10 kV sự dụng cáp;
+ Lưới phân phối trung áp có trung tính luôn luôn được nối đất: Lưới điện có điện áp 22 kV trở lên
1.2.3.1 Tổng quan
Lưới phân phối trung áp 3 pha 4 dây là lưới phân phối trung áp sử dụng 3 dây pha và 1 dây trung tính để truyền tải điện xoay chiều 3 pha, trung tính của các cuộn dây trung áp được nối đất trực tiếp
Sơ đồ lưới phân phối trung áp 3 pha 4 dây:
HV Nguyễn Thục Uyên 14 13BKTĐHTĐ
Trang 15Hình 1 2 Sơ đồ lưới phân phối trung áp 3 pha 4 dây
1.2.3.2 Đặc điểm
Lưới điện phân phối trung áp sử dụng sơ đồ 3 pha 4 dây có đặc điểm: Dây trung tính sẽ được nối đất lặp lại ở các vị trí cách nhau một khoảng cách nhất định; Không có dòng chạm đất khi có sự cố chạm đất của các dây pha; Chi phí đầu tư, xây dựng tốn kém hơn so với sơ đồ sử dụng đường dây 3 pha 3 dây; Điện áp cung cấp cho phụ tải có thể dùng điện áp dây hoặc điện áp pha
1.2.4 Các loại sơ đồ sử dụng trong lưới phân phối trung áp
1.2.4.1 Sơ đồ hình tia
Sơ đồ:
Đặc điểm: Sơ đồ lưới phân phối trung áp sử dụng sơ đồ hình tia có ưu điểm
là đơn giản, chi phí đầu tư thấp nhưng độ tin cậy không cao do bất kỳ sự cố tại nhánh nào cũng ảnh hưởng tới các nhánh còn lại Trường hợp có sự cố tại một nhánh bất kỳ, toàn bộ lưới sẽ được cách ly khỏi nguồn để sửa chữa, khắc phục
sự cố cho đến khi sửa chữa xong mới được đóng điện trở lại
1.2.4.2 Sơ đồ hình tia phân đoạn
Sơ đồ:
Trong đó: + ĐD: Đường dây;
+ TBPĐ: Thiết bị phân đoạn
Nguồn MBA nguồn Đường dây 3 pha 4
HV Nguyễn Thục Uyên 15 13BKTĐHTĐ
Trang 16Đặc điểm: Lưới phân phối trung áp sử dụng sơ đồ hình tia phân đoạn có đặc điểm là độ tin cậy cung cấp điện cao, khi có sự cố tại phân đoạn nào thì máy cắt phân đoạn sẽ tác động và cắt đoạn đó ra khỏi lưới Nếu thiết bị phân đoạn là dao cách ly thì sẽ mất một khoảng thời gian để nhân viên vận hành thực hiện công việc phân đoạn bằng tay
1.2.4.3 Sơ đồ lưới phân phối kín vận hành hở do một nguồn cung cấp
hở có độ tin cậy thấp do phải thao tác khi sự cố nhưng rẻ tiền, có thể dùng dao cách
ly tự động hay điều khiển từ xa Việc sử dụng một nguồn để cung cấp cho toàn hệ thống có nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào nguồn cấp
1.2.4.4 Sơ đồ lưới phân phối kín vận hành hở cấp điện từ 2 nguồn độc lập
Trang 17Đặc điểm: Lưới phân phối trung áp sử dụng sơ đồ dạng kín vận hành hở cấp điện từ 2 nguồn độc lập sẽ phải vận hành hở vì không đảm bảo điều kiện vận hành song song lưới điện ở các điểm phân đoạn, khi thao tác có thể gây ngắn mạch Nếu hòa đồng bộ được 2 nguồn cấp với nhau thì độ tin cậy cung cấp điện
sẽ cao hơn, nhưng công việc này đòi hỏi sự ổn định của cả hai nguồn và trình độ của nhân viên vận hành cũng được yêu cầu rất cao
1.2.4.5 Sơ đồ lưới điện kiểu đường trục
Sơ đồ:
Đặc điểm: Lưới phân phối trung áp sử dụng sơ đồ kiểu đường trục sẽ cấp điện cho một trạm cắt hay một trạm biến áp, từ đó có các đường dây cấp điện cho các trạm biến áp phụ tải Trên các đường dây cấp điện không có nhánh rẽ, loại này có độ tin cậy cao Loại này hay dùng để cấp điện cho các xí nghiệp hay các nhóm phụ tải xa trạm nguồn và có yêu cầu công suất lớn Kiểu sơ đồ này được hiểu như sử dụng một đường dây kép cung cấp nguồn cho phụ tải, hai đường dây có tác dụng tương hỗ nhau trong truyền tải công suất từ nguồn tới tải
1.2.4.6 Sơ đồ lưới điện có đường dây dự phòng chung
Trang 18Hình 1 8 Sơ đồ lưới phân phối trung áp sử dụng đường dây dự phòng chung
Đặc điểm: Lưới phân phối trung áp sử dụng sơ đồ có đường dây dự phòng chung có độ tin cậy cao và rẻ hơn là kiểu một đường dây dự phòng cho một đường dây, tuy nhiên, vẫn còn hạn chế của sơ đồ này là trường hợp hai đường dây trở lên bị sự cố cùng một lúc, khi đó sẽ chỉ có đường dây đầu tiên bị sự cố hoặc đường dây có phụ tải ưu tiên được ưu tiên cấp điện, các đường dây còn lại
Trang 19thống SCADA Các điểm cắt được chọn theo điều kiện tổn thất điện năng nhỏ nhất cho chế độ bình thường, chọn loại theo mùa trong năm và chọn theo điều kiện an toàn cao nhất khi sự cố Lưới điện sử dụng dạng sơ đồ này có chi phí đầu tư rất cao, đòi hỏi trình độ công nghệ cao, đòi hỏi tất cả các nguồn tham gia vào hệ thống phải tuân thủ các yêu cầu khắt khe trong hòa đồng bộ nguồn – lưới
1.2.5 Các chế độ làm việc của lưới điện phân phối trung áp
Tập hợp các quá trình điện xảy ra trong một thời điểm hoặc một khoảng thời gian vận hành gọi là chế độ của hệ thống điện Đặc trưng của chế độ là các thông số chế độ U, I, P, Q, δ… Các thông số này luôn biến đổi theo thời gian, là hàm số của thời gian Dựa trên sự biến đổi của các thông số chế độ theo thời gian, người ta phân loại chế độ làm việc của lưới điện như sau:
Bên cạnh sự khác nhau trong thực tế vận hành, việc tính toán lưới trong chế
độ xác lập không đối xứng cũng khó khăn hơn nhiều so với lưới đối xứng Đối với Lưới phân phối trung áp, chế độ làm việc thường là chế độ làm việc không đối xứng, rất ít khi hệ thống làm việc trong chế độ đối xứng; nhưng do có sự tính toán, chia phụ tải cho các pha trong quá trình vận hành nên sự mất cân bằng
HV Nguyễn Thục Uyên 19 13BKTĐHTĐ
Trang 20giữa các pha là không lớn, để dễ dàng trong tính toán chế độ, Lưới phân phối trung áp được coi là có chế độ làm việc chủ yếu là chế độ đối xứng
Một cách phân chia khác dựa theo thời điểm xuất hiện chế độ xác lập:
là một trường hợp của chế độ min
1.2.5.2 Chế độ quá độ
Chế độ quá độ là chế độ của lưới điện không phải là chế độ xác lập, đây là chế độ mà các thông số chế độ biến đổi liên tục, rất nhanh theo thời gian, chế độ trước và sau của chế độ quá độ là chế độ xác lập
Chế độ quá độ xuất hiện tại bất cứ thời điểm nào, mỗi khi bật/tắt một thiết bị phụ tải hoặc xảy ra sự cố như ngắn mạch, sự cố do mất cân bằng pha, khiến cấu trúc của hệ thống thay đổi, các thông số chế độ sẽ thay đổi và mất một thời gian
để đưa hệ thống về xác lập Tùy thuộc vào tác nhân tạo ra sự thay đổi của các thông số chế độ mà thời gian tồn tại chế độ quá độ là khác nhau Nếu tác nhân là nhỏ thì chế độ quá độ tồn tại trong thời gian ngắn, ngược lại, chế độ quá độ sẽ xuất hiện trong thời gian dài
- Chất lượng điện năng tốt;
- An toàn điện cao;
- Độ tin cậy cung cấp điện cao;
HV Nguyễn Thục Uyên 20 13BKTĐHTĐ
Trang 21- Tổn thất điện năng trên lưới là nhỏ nhất;
- Đảm bảo khả năng tải của lưới điện theo công suất thiết kế
1.2.7 Phụ tải của lưới phân phối trung áp
Phụ tải của lưới phân phối trung áp được coi là các thiết bị nằm ở phía đầu
ra của lưới phân phối trung áp, là các thiết bị sử dụng nguồn điện trung áp mà lưới phân phối trung áp truyền tải Như vậy, phụ tải của lưới phân phối trung áp
sẽ là:
+ Lưới hạ áp có đầu vào là nguồn điện trung áp:
+ Các phụ tải sử dụng nguồn cấp trung áp: Các động cơ trung áp, các máy
móc thiết bị sử dụng nguồn điện trung áp
HV Nguyễn Thục Uyên 21 13BKTĐHTĐ
Trang 22CHƯƠNG 2: NGUỒN ĐIỆN GIÓ
2.1 Định nghĩa-phân loại nguồn điện phân tán-DG
Nguồn điện phân tán - Distributed Generation (gọi tắt là DG) là nguồn điện công suất nhỏ (dưới 30MW) được lắp đặt ở chủ yếu ở lưới phân phối trung áp,
vị trí lắp đặt DG thường là tại các địa điểm có nguồn năng lượng đầu vào là các nguồn năng lượng tái tạo (gió, địa nhiệt, nhiệt, quang năng, thủy triều, …) hoặc tại nơi thuận tiện cho việc vận chuyển nguồn năng lượng đầu vào Điểm đấu nối các DG vào lưới phân phối được lựa chọn sao cho ảnh hưởng tốt nhất đến hoạt động của lưới điện
DG cũng có thể sử dụng ở những nơi vùng xâu, vùng xa, biên giới, hải đảo chưa có nguồn điện lưới quốc gia để cung cấp điện cho các nhu cầu dân sinh
HV Nguyễn Thục Uyên 22 13BKTĐHTĐ
Trang 232.1.2 Phân loại và đặc điểm
- Loại có công suất biến đổi không điều khiển được (variable, non contronable), là loại DG dùng nhiên liệu tái sinh, 2 loại được sử dụng rộng rãi là pin mặt trời(PV) và phong điện Loại này có đặc điểm là ánh sáng và gió biến đổi liên tục và ngẫu nhiên, và năng lượng này luôn được tận dụng cho nên các
DG đượ ưu tiên phát hết khả năng có thể
- Loại có công suất điều khiển được (dispachable) sử dụng nhiên liệu hóa thạch Công suất loại này có thể điều tiết một cách chủ động
Bảng sau đây là các loại DG thông dụng:
Bảng 2 1 các loại DG thông dụng
Công nghệ Công suất thông
Pin mặt trời-PV 20W - 100kW Không điều khiển
Điều khiển một phần(theo công nghệ) Thủy điện nhỏ Đến hàng chục MW Không điều khiển&
Điều khiển một phần(theo hồ chứa) Microturrbin
Fuel cell Đến hàng chục MW Điều khiển được
Diezen Đến hàng chục MW Điều khiển được
Chu trình hỗn
hợp ga turbin
chục đến hàng 100
Ngoài ra còn một số loại nguồn tái sinh khác như:
HV Nguyễn Thục Uyên 23 13BKTĐHTĐ
Trang 24Mục đích chính của các DG là cung cấp nguồn năng lượng điện thân thiện với môi trường, tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo để tạo ra năng lượng điện
DG phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính thấp (DG nguồn không tái tạo) hoặc không phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính (DG nguồn tái tạo)
Không sử dụng nhiên liệu hóa thạch ở các DG nguồn không tái tạo do đó chi phí nhiên liệu rất nhỏ, điều này sẽ giảm bớt được chi phí vận hành và rủi ro khi vận hành
Vốn đầu tư ban đầu của DG nguồn tái tạo thường rất lớn so với các DG nguồn không tái tạo Ví dụ đối với nhiệt điện khí, chi phí xây dựng hệ thống là 500EUR/MW, tuy nhiên với điện gió thì giá trị này là 900EUR/MW [14]
Công suất của DG là không lớn (xem bảng 2.1)
Các DG được kết nối vào lưới điện phân phối trung áp từ 35kV trở xuống
Trang 252.1.3 Các lợi ích của DG
- Tăng khả năng an toàn trong các trường hợp phụ tải tăng đến mức giới hạn;
- Giảm nhẹ nghẽn mạch trên lưới truyền tải và lưới phân phối;
- Giảm ảnh hưởng của các tấn công vật lý và tấn công mạng;
- Giảm độ tán xạ của nguồn phát
- Giảm chi phí cho tổn thất điện năng;
- Giảm chi phí vốn cho nâng cấp nguồn điện, lưới truyền tải và phân phối;
- Chi phí vận hành thấp hơn do giảm được công suất đỉnh;
- Giảm chi phí nhiên liệu do nâng được hiệu suất chung;
- Giảm diện tích đất cho nguồn điện
- Giảm tổn thất điện năng trên đường dây điện;
- Giảm khí thải ô nhiễm
- Cải thiện đồ thị điện áp;
- Giảm dao động điện áp;
- Giảm độ không sin của điện áp
2.2 Nhà máy điện gió
HV Nguyễn Thục Uyên 25 13BKTĐHTĐ
Trang 26Công suất của một cụm tuabin gió – máy phát hiện nay khoảng 4 MW và sẽ tăng trong tương lai do công nghệ chế tạo ngày càng phát triển Các tuabin lớn hơn 1MW được trang bị hệ thống điều chỉnh tốc độ để đáp ứng được ứng lực cơ khí tăng lên Các tuabin đơn lẻ thường được kết nối vào lưới phân phối trung áp Đối với các nhà máy điện gió có công suất lớn, nếu được phép có thể được nối
lên lưới truyền tải
Các thành phần chính của hộp tổ hợp tuabin-máy phát bao gồm (hình 2.3): + 1 - Bánh răng chính – main bearing;
+ 2 - Hộp số truyền động – gear box;
+ 3 - Máy phát điện – generator;
+ 4 - Đồng hồ đo gió
+ 5 - Mô tơ điện
+ 6 - Tủ điện điều khiển
Trên hình.2.3a là các bộ phận của nguồn điện gió
HV Nguyễn Thục Uyên 26 13BKTĐHTĐ
Trang 27Hình 2.3b các bộ phận của nguồn điện gió
Công suất cơ lấy ra từ tuabin được tính theo công thức:
P: Công suất cơ của tuabin gió (kG/s);
Cp: Hệ số công suất cơ của tuabin gió (Cp = 0,2÷0,5);
Do tốc độ gió thường xuyên thay đổi nên thông
thường người ta tính công suất máy phát theo công thức: (2.2)
HV Nguyễn Thục Uyên 27 13BKTĐHTĐ
Trang 28Pwi: công suất máy phát tại thời điểm i (kW);
Pn: công suất đặt của máy phát (kW);
νi:vận tốc gió tại thời điểm i (m/s);
νmax: vận tốc gió cực đại (m/s)
Đặc điểm của nhà máy điện gió:
+ Ưu điểm: sử dụng năng lượng tái tạo làm năng lượng sơ cấp nên không
mất chi phí mua nguyên liệu đầu vào, đồng thời cũng không phát thải các chất khí ra môi trường, thân thiện với môi trường nên được nhiều quốc gia, các tổ chức phi chính phủ khuyến khích đầu tư, xây dựng; cấu tạo của nhà máy điện gió không quá phức tạp, kích thước tùy thuộc vào sức gió và nhu cầu điện tại nơi đặt nhà máy nên có thể dễ dàng trong vận chuyển thiết bị, máy móc phục vụ lắp đặt nhà máy, phù hợp với việc đặt tại các nơi xa xôi, chưa có điện lưới quốc gia
+ Nhược điểm: Chi phí xây dựng nhà máy điện gió cao do trang thiết bị đều
phải nhập ngoại dẫn đến giá điện cao; hiệu suất của nhà máy chỉ cao khi đặt tại những địa điểm có nguồn gió nhiều và ổn định; phát thải tiếng ồn lớn
Dựa trên sự khác nhau của tuabin gió, các máy phát điện gió có các loại sau:
Trang 29+ 01 máy phát điện không đồng bộ biến đổi cơ năng của trục quay thành điện năng
Hình 2 4 Sơ đồ nguyên lý của loại tuabin gió tốc độ không đổi
- Đặc điểm:
+ Do tuabin gió có tốc độ không đổi nên nguồn điện đầu ra tương đối ổn định;
+ Cấu tạo đơn giản nhưng công nghệ chế tạo ra thiết bị thì phức tạp;
+ Không thể điều chỉnh được công suất tối ưu;
+ Ứng lực tác động lên trục của cánh quạt lớn khi tốc độ gió thay đổi đột ngột nên yêu cầu chất liệu chế tạo cánh quạt và trục quay là chất liệu tốt, đắt tiền;
+ Không có khả năng điều chỉnh tích cực do tần số và điện áp stato cố định theo lưới
- Sơ đồ (hình 2.5):
- Cấu tạo:
+ 01 cánh quạt đón gió không được điều chỉnh tốc độ quay;
+ 01 hộp bánh răng (hộp số) làm nhiệm vụ chuyển đổi chuyển động quay của tuabin gió sang chuyển động quay của trục máy phát;
HV Nguyễn Thục Uyên 29 13BKTĐHTĐ
Trang 30+ 01 máy phát điện không đồng bộ biến đổi cơ năng của trục quay thành điện năng
- Đặc điểm:
+ Mô hình loại này có một máy phát không đồng bộ có cuộn dây stator của máy phát điện được nối trực tiếp với lưới điện, còn cuộn dây roto máy phát điện được nối với bộ biến đổi công suất, sử dụng cấu hình Back-to-Back tạo thành mạch vòng điều khiển dòng Bộ biến đổi công suất bù lại sự sai lệch giữa tần số
cơ và điện bằng cách bơm vào một dòng roto có tần số thay đổi do đó tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi Điều đó có nghĩa là tốc độ cơ của roto có thể được điều chỉnh theo hàm mục tiêu cụ thể, như là đạt tối đa công suất nhận được và tối thiểu hóa tiếng ồn Tốc độ của roto được điều chỉnh bằng cách thay đổi công suất phát có được từ hàm mục tiêu
+ Việc phát công suất phản kháng có thể được điều khiển bằng dòng roto Trong trường hợp này, không tồn tại một quan hệ duy nhất giữa công suất phản kháng và các đại lượng khác như tốc độ roto và công suất tác dụng phát Thay vào đó, ứng với một tốc độ roto cụ thể và mức phát công suất tác dụng tương ứng là lượng công suất phản kháng có thể được phát hoặc tiêu thụ trong một phạm vi thay đổi rộng
HV Nguyễn Thục Uyên 30 13BKTĐHTĐ
Trang 31+ Tuy không phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ roto và công suất phát P nhưng công suất phản kháng Q vẫn bị ảnh hưởng bởi các đại lượng đó Điều đó là do
cả mômen quay MPKĐB và việc phát Q phụ thuộc trực tiếp vào dòng điện mà
bộ điều khiển tốc độ roto nhận được từ tốc độ thực roto Dòng điện cần để tạo ra mômen mong muốn lại quyết định dung lượng bộ biến đổi cho khép vòng dòng điện để phát hay tiêu thụ công suất phản kháng
2.2.2.3 Máy phát có tuabin gió được điều khiển trực tiếp – Direct Drive Wind Turbine
+ Loại này không sử dụng hộp bánh răng truyền động Đầu dây ra từ stato nối trực tiếp với lưới thông qua bộ biến đổi công suất Bộ biến đổi sử dụng loại Back-to-Back biến đổi nguồn điện áp hoặc bộ chỉnh lưu đi-ốt với bộ biến đổi nguồn điện áp đơn pha;
HV Nguyễn Thục Uyên 31 13BKTĐHTĐ
Trang 32+ Sự trao đổi công suất phản kháng giữa MPĐB với lưới điện không phụ thuộc vào đặc tính của MPĐB mà được xác định bởi đặc tính phía lưới điện của
bộ biến đổi MPĐB được tách biệt hoàn toàn khỏi lưới điện Do vậy, việc trao đổi công suất phản kháng giữa bản thân MPĐB và phía máy phát điện của bộ biến đổi cũng như là giữa phía lưới điện của bộ biến đổi với lưới điện là hoàn toàn tách biệt Điều này có nghĩa là hệ số công suất cosϕ của MPĐB và hệ số công suất cosϕ phía lưới điện của bộ biến đổi có thể được điều chỉnh độc lập với nhau Thông thường, máy phát điện trong trường hợp này được thiết kế và vận hành với cosϕ = 1
VSC - voltage source converter: bộ chuyển đổi nguồn áp
AC - xoay chiều; DC-một chiều
Sơ đồ này cho phép turbine gió tháy đổi tốc độ đến ±30% tốc độ định mức, nhờ đó nhận được công suất cơ do gió tối ưu
HV Nguyễn Thục Uyên 32 13BKTĐHTĐ
Trang 33Khi tốc độ từ trường quay của rotor ωr (do gió) nhỏ hơn tốc độ từ trường quay của stator ωs thì rotor nhận công suất từ lưới điện, ngược lại nó phát công suất vào lưới điện
Bảng 2 2 Thông số máy phát DFIG
Hệ số trượt S(%) Tốc độ rotor(pu) Công suất rotor-P r Công suất stator P s
Pmcông suất cơ của turbin gió
máy phát có thể phát công suất phản kháng vào lưới điện
pu - per unit:đơn vị tương đối
Thông thường turbine gió bắt đầu hoạt động khi tốc độ gió đạt 3-4 m/s, gọi
là tốc độ khởi động Vkđ Sau đó công suất tăng theo lập phương của tốc độ gió cho đến khi đạt tốc độ danh định Vdđ Khi tốc độ gió trong khoảng 12-25 m/s, công suất phát đạt định mức, khi tốc độ gió quá 25m/s, turbine gióc ngừng hoạt
độ vì an toàn, tốc độ ngừng họa động ký hiệu Vng
HV Nguyễn Thục Uyên 33 13BKTĐHTĐ
Trang 34Vùng I trên hình là vùng tốc độ thấp, công suất phát nhỏ hơn định mức Sử dụng hết năng lượng gió Vùng III là vùng tốc độ gió cao, công suất phát đến định mức Không sử dụng hết năng lượng gió
Vùng II là vùng chuyển tiếp Trong vùng này tốc độ turbine gió đươơợc giới hạn để hạn chế tiếng ồn dưới mức cho phép và giữ lực ly tâm ở dưới giá trị chịu đựng của rotor
Công suất nhà máy điện gió được điều khiển bằng cách điều khiển tốc độ
rotor bằng hộp số và điều khiển bộ chuyển đổi nguồn nhằm điều khiển dòng rotor, dòng này làm thay đổi công suất tác dụng và công suất phản kháng phát
ra Có thể điều khiển riêng biệt công suất tác dụng và công suất phản kháng
Hình 2 9.Sơ đồ hệ thống điều khiển turbine gió
- Nước ta là đất nước có bờ biển dài hơn 2000 km có nhiều vùng có lượng gió mạnh và đều cả năm, có nhiều tiềm năng trong phát triển điện gió Do vậy, trong các năm gần đây đã có một số nhà máy phong điện được xây dựng cung cấp điện lên lưới điện quốc gia Sau đây là một số nhà máy phong điện điển hình tại Việt Nam:
HV Nguyễn Thục Uyên 34 13BKTĐHTĐ
Trang 352.2.4.1 Nhà máy điện gió tại tỉnh Bình Thuận
Với điều kiện địa lý thuận lợi của một địa phương có bờ biển dài, lượng gió nhiều và phân bổ khá đều quanh năm, trên địa bàn tỉnh Bình Thuận đã xây dựng
16 dự án điện gió với tổng công suất dự tính khoảng 1.300 MW
Trong số 16 dự án nói trên, Dự án Nhà máy điện gió Tuy Phong, đặt tại xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận do Công ty cổ phần Năng lượng tái tạo Việt Nam (REVN) đầu tư được triển khai đầu tiên
Toàn bộ dự án, sẽ có 80 tuabin với tổng công suất 120 MW, sử dụng công nghệ hiện đại của Cộng hòa liên bang Đức
Giai đoạn 1 của dự án gồm 20 trụ điện gió (tuabin) chiều cao cột 85 m, đường kính cánh quạt 77 m, công suất 1,5 MW/tuabin; tức tổng công suất của giai đoạn này là 30 MW Và mỗi năm dự tính sản xuất khoảng gần 100 triệu kWh điện Nhà máy điện gió Tuy Phong 1 đã chính thức được khánh thành, đi vào hoạt động từ ngày 18/4/2012 Đây cũng là nhà máy điện gió đầu tiên của cả nước chính thức đi vào hoạt động
Giai đoạn 2 của dự án xây dựng và lắp đặt 60 trụ điện gió (hay tuabin), nâng tổng công suất của toàn bộ Nhà máy Phong điện Tuy Phong lên 120 MW
HV Nguyễn Thục Uyên 35 13BKTĐHTĐ
Trang 36Ở tỉnh Bình Thuận, còn có dự án điện gió ở đảo Phú Quý với 3 tuabin, tổng công suất 6 MW
Toàn bộ Nhà máy điện gió Bạc Liêu được đặt dọc theo đê biển Đông, kéo dài từ phường Nhà Mát đến ranh giới tỉnh Sóc Trăng và chiểm tổng diện tích gần 500 ha
Ở đây, các tuabin gió được sản xuất tại Mỹ, làm bằng thép đặc biệt không
gỉ, cao 80m, đường kính 4m, mỗi tuabin có 3 cánh quạt, mỗi cánh dài 42 m, làm bằng nhựa đặc biệt, có hệ thống điều khiển giúp cánh quạt tự gập lại khi gặp thời tiết xấu, bão lớn
Dự án có vốn đầu tư khoảng 5.200 tỷ đồng do Công ty TNHH Xây dựng - Thương mại và Du lịch Công Lý (Cà Mau) làm chủ đầu tư Dự án được khởi công năm 2010 và dự kiến hoàn thành vào năm 2013
Trong giai đoạn 1 đã hoàn thành lắp đặt 10 cột (hay tuabin), công suất tổng cộng của giai đoạn này là 16 MW và điện năng sản xuất dự tính khoảng 56 triệu kWh/năm
Giai đoạn 2 của dự án xây lắp 52 tuabin gió Sau khi hoàn thành, Nhà máy điện gió Bạc Liêu sẽ có tổng số 62 tuabin với tổng công suất trên 99 MW và điện năng sản xuất ra khoảng 320 triệu kWh/năm
HV Nguyễn Thục Uyên 36 13BKTĐHTĐ
Trang 37Nhà máy điện gió Bạc Liêu là một điển hình về việc thu hút doanh nghiệp tư nhân đầu tư vào ngành điện nói chung và đầu tư vào các nguồn năng lượng tái tạo nói riêng
UBND tỉnh Trà Vinh, Tập đoàn EAB (Đức) và Công ty CP Thương mại Sản xuất và Dịch vụ tổng hợp Trasesco đã phối hợp thực hiện dự án đầu tư năng lượng gió tại Duyên Hải – Trà Vinh với 20 tổ máy, tổng công suất 30 MW, sản xuất bình quân 75 triệu kWh/năm
HV Nguyễn Thục Uyên 37 13BKTĐHTĐ
Trang 38C HƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN GIÓ TỚI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA LƯỚI TRUNG ÁP [17]
3.1 Tổng quan
Các nguồn phân tán (DG) trong đó có NĐG công suất nhỏ thường được kết
nối chủ yếu là ở lưới điện phân phối trung áp với cấp điện áp từ 6kV đến 35kV Những nghiên cứu trước đây cho thấy, với mức độ thâm nhập từ 10-15% của các nguồn phân tán vào lưới sẽ không có những thay đổi đáng kể nào đối với cấu trúc lưới và hệ thống điện Tuy nhiên khi mức độ thâm nhập của DG càng tăng thì mức độ ảnh hưởng lên lưới là càng lớn Khi đó, ngoài những ảnh hưởng tới tính kinh tế của lưới điện, những lợi ích và bất lợi, và những vấn đề liên quan đến môi trường và biến đổi khí hậu, sự thâm nhập của DG vào lưới còn làm phát sinh những vấn đề kỹ thuật
3.2 Ảnh hưởng của NĐG đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng
Nếu NĐG đặt ở nguồn điện thì không ảnh hưởng đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên lưới điện
Nhưng khi NĐG đặt ở cuối lưới điện hoặc ở điểm nào đó khác trên lưới điện thì sẽ giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng, vì nó làm cho dòng công suất trên lưới điện hài hòa hơn, dòng công suất trên các nhánh từ nút nguồn điện sẽ giảm đi nên I2R sẽ giảm
Nếu NĐG không thể đặt ở gần lưới điện thì phải kéo dây đấu nối vào lưới điện, điểm đấu nối này rất quan trọng vì nó làm cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng giẳm được nhiều hay ít
Mức độ giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng phụ thuộc vào điểm đấu nối, số NĐG và công suất mỗi NĐG
NĐG xuất hiện sẽ làm thay đổi dòng công suất trên lưới Nếu NĐG đặt giữa
nguồn cấp điện và phụ tải sẽ làm giảm công suất truyền tải từ nguồn tới vị trí
HV Nguyễn Thục Uyên 38 13BKTĐHTĐ
Trang 39đấu nối NĐG do đó làm giảm tổn thất công suất trên đoạn lưới này Hoặc khi phụ tải tăng cao thì sự xuất hiện của NĐG cục bộ gần phụ tải đó sẽ cấp công
suất bù vào lượng tăng thêm đó, điều này đồng nghĩa với việc giảm được lượng công suất từ nguồn truyền thống tới phụ tải, trong lưới phân phối thì nguồn đó thường là các trạm biến áp trung gian Mặt khác, khi phụ tải giảm thấp thì nguồn phân tán lúc đó có thể cung cấp điện cho lưới điện Mức độ đóng góp của
NĐG còn tùy thuộc vào công suất của nó so với nhu cầu tăng thêm của phụ tải
NĐG có thể làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất trên lưới phụ thuộc vào
vị trí của nó trên lưới và cấu hình của lưới Trong thực tế thì vị trí đấu nối của
NĐG được xác định để cho khi đó tổn thất trên lưới là nhỏ hơn trước khi có NĐG Việc xác định tối ưu vị trí đặt và công suất NĐG, có xét đến điều kiện
vận hành khác nhau của lưới điện, sẽ đem lại kết quả tốt hơn cho bài toán giảm thiểu tổn thất công suất trên lưới Tổn thất sẽ được giảm nhiều hơn khi kết nối các NĐG ở các khu vực có mật độ phụ tải cao hơn
Xét lưới đơn giản như trong hình 3.1, để cấp cho phụ tải tại nút 3, khi chưa
có NĐG thì hệ thống sẽ phải cấp tới một lượng công suất: S 1 =S 3 +∆S 13 Tuy
nhiên, khi có NĐG thì lượng công suất đó sẽ giảm đi một lượng chính là công
suất của NĐG (S ' =S3 +∆S13 −SDG
1 ) nếu như NĐG không cấp đủ cho phụ tải tại
nút 3 Trong trường hợp này, dòng công suất trên đoạn 12 sẽ giảm và kéo theo là giảm tổn thất công suất trên đoạn này và vị trí kết nối là có lợi
Khi có DG, tổn thất công suất trên đường dây của LPP có thể được điều chỉnh
và có thể được đánh giá thông qua hệ số tổn thất công suất trên đường dây:
Trang 40ΔP: hệ số tổn thất công suất trên đường dây;
ΔPDG: là tổng tổn thất công suất trên đường dây khi có DG;
ΔPKDG: là khi không có NĐG
Tổn thất công suất trên lưới điện còn phụ thuộc chặt chẽ với công nghệ
NĐG được sử dụng, mức độ thâm nhập NDGpen(liên quan về công suất) và mức
độ phân tán NDGdis (liên quan tới vị trí kết nối) của NĐG trên lưới Mức độ thâm nhập có thể được tính toán theo hàm của tổng công suất phát của NĐG:
PDG và tổng công suất phụ tải đỉnh của lưới: PL
% 100
x P
P NDG
Mức độ phân tán của NĐG trên lưới là tỉ số giữa số nút kết nối NDG (NDG)
so với số nút phụ tải (NL) trên lưới điện
.100%
DG dis
L
N NDG
N
Với NDG + NL + 1 = N là số nút của lưới điện
Mức độ phân tán của NDG < 30% (NDG < 0,3.NL) được coi là thấp và lý tưởng là 100% (NDG = NL) Khi NDGdis = 0% thì trên lưới chỉ có nguồn phát điện tập trung truyền thống
Tổn thất công suất trên lưới có thể được tăng lên khi mức độ thâm nhập của
NĐG vào lưới là lớn Điều này có thể khắc phục được nếu như NĐG được phân
bố hợp lý trên lưới và cung cấp đủ công suất phản kháng trên lưới (hình 3.2)
HV Nguyễn Thục Uyên 40 13BKTĐHTĐ