NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỆN GIÓ ĐỐI VỚI LƢỚI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Việt Nam là một trong số rất nhiều quốc gia có tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo nói chung, năng lượng điện gió và điện mặt trời nói riêng, đây sẽ là nguồn năng lượng lớn có thể

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ QUỐC BẢO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN GIÓ

ĐỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ QUỐC BẢO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN GIÓ

ĐỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên: Lê Quốc Bảo Chuyên nghành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02 Khóa: 2016-2017 (K31.KTĐ) Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt - Trong luận văn này tác giả đã nghiên cứu những vấn đề liên quan đến việc đấu

nối điện gió vào HTĐ, những ảnh hưởng của NMĐG đến lưới điện địa phương được mô phỏng và minh họa Những nghiên cứu và đề xuất này có thể được tham khảo để xây dựng quy chuẩn đấu nối các NMĐG vào HTĐ Việt Nam

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết nối NMĐG Hướng Linh 2 tỉnh Quảng Trị dùng tuabin DFIG vào lưới điện Khi nối NMĐG vào lưới sẽ không ảnh hưởng nhiều đến tính

ổn định của lưới điện ngược lại còn làm tăng khả năng ổn định động bằng việc tăng thời gian cắt tới hạn Công suất phát của trang trại gió phụ thuộc rất lớn vào vận tốc gió Việc tích hợp điện gió khi ở mức vận tốc gió lớn sẽ góp phần làm ổn định điện áp lưới, giữ cho điện áp tại các nút ít chênh lệch Khi vận tốc gió ở một mức thấp hoặc trường hợp sự

cố trang trại gió, điện áp lưới giảm thấp đặc biệt ở những nút tập trung phụ tải nằm xa nguồn Các mô phỏng được thực hiện bằng phần mềm ETAP

Từ khóa - điện gió, chất lượng điện năng, đánh giá ảnh hưởng, năng lượng tái tạo,

ETAP

STUDY ON THE EFFICIENCY OF WIND POWER ON ELECTRICITY

Abstract - In this master thesis, the author has studied the issues related to the

connection of wind power to the power system, the effects of the wind farm on the local grid are simulated and illustrated These studies and proposals can be consulted to develop a standard for connection of the wind farm to the power system in Viet Nam Study on the impact of connecting the Huong Linh Wind power Plant 2 in Quang Tri using DFIG turbines to the grid When the grid is connected to the grid, it does not affect the stability of the grid, but increases the stability of the grid by increasing the critical cutting time The wind power of the wind farm depends greatly on the wind speed The integration of wind power at high wind speeds contributes to stabilizing the grid voltage, keeping the voltage at the node less volatile When the wind speed is low or

in the case of a wind farm incident, the grid voltage decreases particularly at the load centers located far from the source Simulations are made using ETAP software

Keywords - wind power, power quality, impact assessment, renewable energy, ETAP

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

6 Cấu trúc của luận văn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 4

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI 4

1.2 TIỀM NĂNG VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM 7

1.2.1 Khả năng khai thác năng lượng gió tại Việt Nam 7

1.2.2 Tại độ cao 20m trên mặt đất 8

1.2.3 Tại độ cao 40m trên mặt đất 9

1.2.4 Tại độ cao 60m trên mặt đất 9

1.2.5 Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam 10

1.3 CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ CÓ KẾT NỐI LƯỚI ĐIỆN Ở VIỆT NAM HIỆN NAY 11

1.4 CẤU TẠO TUABIN GIÓ 13

1.5 HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TUABIN GIÓ 15

1.5.1 Phân loại tuabin gió 15

1.5.2 Công suất các loại tuabin gió 16

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TỈNH QUẢNG TRỊ 17

2.1 GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ 17

2.1.1 Tổng quan phần thiết bị nhà máy 18

2.1.1.1 Rotor 19

2.1.1.2 Bộ phận truyền lực 20

2.1.1.3 Cấp điện áp 21

2.1.2 Trạm biến áp 110kV Hướng Linh 22

2.1.2.1 Đặc điểm chính của phần trạm biến áp 22

2.1.2.2 Các thông số chính của máy biến áp lực 40MVA 22

2.2 HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC 23

2.2.1 Nguồn điện 23

2.2.2 Lưới điện 23

2.3 PHỤ TẢI 24

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ 27

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP 27

3.1.1 Các khả năng tính toán của etap 27

3.1.2 Giao diện ETAP 28

3.2 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN KHI CÓ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ KẾT NỐI 30

3.2.1 Chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực đại 31

3.2.2 Chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực tiểu 34

3.2.3 Chế độ phụ tải cực đại, sự cố 5 tuabin gió 36

3.3 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN QUẢNG TRỊ DỰ BÁO CHO GIAI ĐOẠN 2 38

3.3.1 Chế độ phụ tải cực đại 38

3.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 41

3.3.3 Chế độ phụ tải bình thường 43

3.4 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG 45

3.4.1 Tổng quan 45

3.4.2 Module khảo ổn định trong etap 45

3.5 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐỘNG CHO NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2 53

3.5.1 Ảnh hưởng của tự động đóng lặp lại đến góc lệch rotor máy phát 53

3.5.2 Ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch đến tần số lưới 56

3.5.3 Ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch đến ổn định điện áp lưới 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

2.1 Danh sách NMĐ trên địa bàn tỉnh Quảng Trị năm 2015 23 2.2 Danh sách các ĐZ 110kV của tỉnh Quảng Trị năm 2015 24 2.3 Thông số phụ tải lưới điện phân phối tỉnh Quảng Trị 24

3.3 Số liệu các trạm biến áp hạ 110/22 kV giai đoạn 2 38

2.3 Đồ thị phụ tải điển hình trong ngày của tỉnh Quảng Trị (MW) 25

3.5 Sơ đồ lưới điện tiến hành mô phỏng và phân tích 30

3.6 Kết quả tính toán chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công

3.11 Kết quả tính toán lưới điện giai đoạn 2 ở chế độ phụ tải bình

3.20 Xem diễn biến của hệ thống trên sơ đồ theo thời gian 50

3.25 Góc lệch rotor của hai NMÐ khi không có NMÐG 54

3.27 Điểm sự cố ngắn mạch1 pha chạm đất trên thanh góp nhóm 5

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây nền kinh tế nước ta đã chuyển mình và có tốc độ tăng trưởng tương đối cao Chính điều này đã thúc đẩy các ngành công nghiệp mũi nhọn và là tiền đề cho nền kinh tế phải liên tục thay đổi công nghệ và kĩ thuật để theo kịp tốc độ tăng trưởng mạnh đó Trong đó ngành công nghiệp năng lượng đóng một vai trò đặc biệt quan trọng đã và đang được quan tâm đầu tư phát triển

Tình hình năng lượng điện tại Việt Nam theo dự báo của viện năng lượng quốc gia, nhu cầu điện tiêu dùng của Việt Nam tăng hơn 10%/năm cho đến năm 2020 [1] Hiện tại Việt Nam phải nhập khẩu điện từ Trung Quốc để chống việc thiếu điện ở Miền Bắc Để cơ bản đáp ứng được nhu cầu về tiêu dùng năng lượng nội bộ, Việt Nam

đã có kế hoạch xây dựng thêm 32 nhà máy điện Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN)

có kế hoạch đưa vào hoạt động 16 nhà máy thuỷ điện, tăng công suất phát điện đối với nhà máy điện chạy than Dự kiến đến năm 2020, khi nhà máy điện nguyên tử đi vào hoạt động, sản lượng điện cả nước mới đáp ứng được 80% nhu cầu

Sau khi gia nhập WTO, nền kinh tế VN đứng trước những thử thách lớn Để vượt qua được những thử thách đó cần có một nền công nghiệp điện năng phát triển Xây dựng điện bằng sức gió là một giải pháp hiện thực, có hiệu quả cao, có thể nhanh chóng đáp ứng nhu cầu điện năng của cả nước Năng lượng gió thật sự là một kho báu

vô tận đang chờ người mở!

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và các nguồn năng lượng có thể sản xuất công suất lớn như năng lượng nguyên tử lại tiềm ẩn một hiểm họa khôn lường Trong khi đó nguồn thủy điện được coi là rẻ hơn cả lại đang gặp nhiều khó khăn như: ảnh hưởng lớn đến môi trường, phụ thuộc quá nhiều vào lượng mưa hàng năm, các vị trí có độ cao để xây đập chứa có rất ít….Vì vậy đòi hỏi chúng ta cần phải xây dựng các phương án tìm thêm những nguồn năng lượng mới

để cung cấp thêm và đa dạng hóa nguồn năng lượng Chính vì vậy, việc xem xét khai thác nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai sẽ có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường

Việt Nam là một trong số rất nhiều quốc gia có tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo nói chung, năng lượng điện gió và điện mặt trời nói riêng, đây sẽ là nguồn năng lượng lớn có thể khai thác bổ sung cho nguồn điện lưới quốc gia, thay thế các nguồn năng lượng truyền thống

Cường độ bức xạ mặt trời cũng như vận tốc gió là không liên tục do đó năng lượng sinh ra từ chúng cũng không ổn định Điều này sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng điện năng, công tác vận hành, thị trường điện….Đây là khó khăn và thách thức lớn khi vận hành các nhà máy điện mặt trời và điện gió nối lưới

Với lí do ở trên cho thấy việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của

điện gió đối với lưới điện” là một yêu cầu mang tính cấp thiết trong bối cảnh nguồn

năng lượng tái tạo đang là xu hướng hiện nay

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá phân tích ảnh hưởng của điện gió và điện mặt trời khi nối lưới đến chất lượng điện áp từ đó đưa ra giải pháp vận hành hiệu quả cho lưới điện khi vận tốc gió và cường độ mặt trời thay đổi, hay trong trường hợp sự

cố các nhà máy điện gió và điện mặt trời

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu các ảnh hưởng của điện gió và điện mặt trời với quy mô lớn khi nối lưới, đối với điện áp lưới khi vận tốc gió và cường độ bức xạ mặt trời thay đổi

b Phạm vi nghiên cứu

Ảnh hưởng của việc tích hợp điện gió và điện mặt trời đến chất lượng điện áp của lưới điện

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu tài liệu: thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến vấn đề chất lượng điện năng, độ ổn định điện áp, nguyên tắc làm việc của điện gió, điện mặt trời nối lưới quy mô lớn

Phương pháp xử lý thông tin: thu thập và xử lý thông tin định lượng về lưới điện Ninh Thuận có tích hợp điện gió, điện mặt trời giai đoạn 2020 – 2025

Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng bằng phần mềm, so sánh và phân tích

để đánh giá ảnh hưởng của việc tích hợp điện gió và điện mặt trời vào lưới điện

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Qua kết quả của luận văn này cho thấy lưới điện có tích hợp điện gió và điện mặt trời với quy mô lớn, khi vận tốc gió và cường độ bức xạ mặt trời thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng điện áp lưới và giải pháp được đề cập đến trong luận văn này cơ bản đã giải quyết được vấn đề nêu trên

Đề tài có thể được dùng để tham khảo trong việc thiết kế, vận hành nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời nối lưới

6 Cấu trúc của luận văn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TỈNH QUẢNG TRỊ

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI

Năng lượng gió đã đựơc sử dụng từ rất sớm trên trái đất: người Ai Cập đã sử dụng sức gió để chạy thuyền trên sông Nile từ 5000 năm trước Tại châu Âu, năng lượng gió được sử dụng với các nhà máy xay hạt (cối xay gió – windmill) và bơm nước thủy lợi trong thế kỷ 18 và 19 (Hình 1.1 và hình 1.2)

Hình 1.1 Cối xay gió (Hà Lan)

Hình 1.2 Máy bơm chạy sức gió (Mỹ)

Tuy nhiên, các tuabin gió dùng để phát điện ngày nay mới được phát triển từ cuối thế kỷ 19, và có nhiều đổi mới so với các cối xay gió trước kia Tại Mỹ, máy phát điện gió đầu tiên được lắp đặt ở một vùng quê vào năm 1890

Trong khoảng 1920 đến 1926, Albert Bertz đưa ra tính toán về hiệu suất cực đại của tuabin gió (gọi là hiệu suất Bertz) và tính toán dạng hình học tối ưu của cánh quạt tuabin

Năm 1950, Giáo sư Ulrich Hutter ứng dụng khí động học và sợi thủy tinh vào thiết kế và thực nghiệm cánh quạt tuabin gió Poul la Cour (Đan Mạch) đưa ra tuabin gió sử dụng máy phát một chiều Năm 1958, một trong những học trò của ông ta, Johannes Juul lần đầu tiên đưa ra ý tưởng tuabin kiểu Đan mạch, cho phép sử dụng máy phát xoay chiều và hoà vào lưới điện

Công suất lắp đặt các tuabin gió cũng tăng lên nhanh chóng Cho đến đầu những năm 1990, công suất trung bình của tuabin gió là 300kW Tuy nhiên, hiện nay, công suất trung bình của tuabin gió trong khoảng 1-3 MW

Tuarbine gió là một hệ thống có tác dụng chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng hay cơ quan năng lượng điện Những cải tiến kỹ thuật đáng kể trong việc chế tạo tuabin gió dã khiến giá thành sản xuất diện gió giảm đáng kể, từ 35 cents/kWh trong 1980 xuống còn 3-4 cents/kWh nam 2005 và còn có thể giảm nữa Với mức giá như vậy, điện gió trở thành có giá thành thấp nhất so với điện sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo khác

Hình 1.3 Giá thành sản xuất diện gió theo thời gian

Do điện gíó trở nên kinh tế, tốc độ tăng trưởng của ngành này trung bình khoảng 30%/năm từ 1993 đến nay

Theo Tài liệu “Bản đồ Năng Lượng Gió Khu Vực Ðông Nam Á” công bố vào năm 2001 và các nghiên cứu gần đây, tiềm năng điện gió qui mô lớn ở Việt Nam được đánh giá có công suất lý thuyết lên đến 120-160 GW, với phần lớn các vùng có thể khai thác nằm dọc ở khu vực bờ biển Ðông - Ðông Nam

Thị trường điện gió ở Việt nam đang được hình thành với hơn 30 dự án có tổng công suất lên tới hơn 3GW đang trong giai đoạn chuẩn bị, một số dự án đã được cấp phép đầu tư

Trong tưong lai, công nghiệp điện gió sẽ còn phát triển mạnh mẽ nhờ vào các yếu

tố sau:

- Vật liệu composite mới cho phép cấu tạo cánh rotor có độ bền cao, kích thước lớn và giá rẻ

- Tiến bộ trong kỹ thuật điện tử công suất khiến các thiết bị này ứng dụng trong công nghiệp điện gió ngày càng có chất lượng cao hơn và giá thành rẻ hơn

- Các máy phát điện có thể điều chỉnh tốc độ để đạt hiệu suất hệ thống là tối đa trong các điều kiện làm việc khác nhau

- Tuabin gió được chế tạo với công suất cao hơn nên các wind farm trở nên kinh

tế hơn

1.2 TIỀM NĂNG VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM 1.2.1 Khả năng khai thác năng lượng gió tại Việt Nam

Khả năng khai thác gió phụ thuộc vào hai yếu tố:

- Tiềm năng năng lượng gió của địa điểm

- Khả năng khai thác của thiết bị

Để đánh giá khả năng khai thác năng lượng gió của một khu vực nào đó, phải đánh giá được tiềm năng năng lượng gió trong khu vực và đánh giá được dải tốc độ gió tối ưu phù hợp với từng loại động cơ gió, xác định được những vị trí có khả năng khai thác đảm bảo thu được sản lượng điện tối ưu trong khu vực

Hiện nay người ta đã chế tạo và sản xuất được các loại máy phát điện có công suất khác nhau theo nhu cầu của các loại phụ tải với những thông số kỹ thuật phù hợp với đặc điểm của chế độ gió ở từng vùng nhằm khai thác tối đa nguồn năng lượng gió với chi phí thiết bị thấp nhất

Trong việc khai thác tiềm năng năng lượng gió, nhận thấy rằng:

- Những vùng có tổng năng lượng gió năm lớn hơn 1000kWh/m2 tương ứng với tốc độ gió trung bình năm từ 4m/s trở lên là nơi có tiềm năng năng lượng lớn, việc khai thác năng lượng rất tốt, có thể sử dụng loại máy phát có công suất lớn

- Những vùng có tổng năng lượng gió năm từ 600 đến 1000kWh/m2là nơi có tiềm năng phong phú, việc khai thác năng lượng gió có hiệu quả, có thể sử dụng loại máy phát có công suất trung bình

- Những vùng có tổng năng lượng gió nhỏ hơn 600kWh/m2 tương ứng với tốc độ gió trung bình năm nhỏ hơn 3,5m/s là nơi có tiềm năng yếu, việc khai thác chỉ nên sử dụng loại máy phát có công suất nhỏ

- Theo bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của tổ chức Khí tượng thế giới và bản

đồ phân bố các cấp tốc độ gió của khu vực Đông Nam Á, do tổ chức True Wind Solutions LLC (Mỹ) lập theo yêu cầu của ngân hang Thế giới xuất bản năm 2001, cho thấy: khu vực ven biển từ Bình Định đến Bình Thuận, Tây Nguyên, dãy Trường Sơn phía Bắc Trung Bộ, nhiều nơi có tốc độ gió đạt tới 7,0; 8,0 và 9,0 m/s, có thể phát điện với công suất lớn (nối lưới điện quốc gia), hầu hết ven biển còn lại trên lãnh thổ, một

số nơi, vùng núi trong đất liền, hải đảo, tốc độ gió đạt từ 5,0 đến 6,0 m/s, có thể khai

thác gió kết nối diezen để tạo nguồn điện độc lập cung cấp cho hải đảo, vùng sâu, vùng

xa

Bảng 1.1 Thống kê tiểm năng gió theo tỉnh (km2)

1.2.2 Tại độ cao 20m trên mặt đất

Nhiều nơi có tiềm năng phong phú, có thể sử dụng loại động cơ có công suất trung bình Đó là vùng duyên hải Bắc Bộ từ Hải Phòng đến Ninh Bình, duyên hải Nam

Bộ Đặc biệt vùng cao nguyên và vùng núi Tây Nguyên nối liền với Khánh Hòa, Phú yên, Quảng Trị, Bình Thuận là nơi có tiềm năng đáng kể

Ngay trên các đảo ở gần bờ phía Đông lãnh thổ, tiềm năng gió đã khá lớn thích hợp với việc sử dụng các loại động cơ có công suất lớn

Ở các vùng núi thấp, trung du và phần đồng bằng nối tiếp với trung du Bắc Bộ, vùng đồng bằng nằm sâu trong đất liền của đồng bằng Nam Bộ, tiềm năng năng lƣợng gió tại độ cao 20m vẫn rất hạn chế Ở những vùng này, việc khai thác năng lƣợng gió không có hiệu quả

1.2.3 Tại độ cao 40m trên mặt đất

Tại độ cao này nhiều nơi thích hợp cho việc sử dụng các loại động cơ có công suất trung bình và lớn Trên đất liền, vùng núi và cao nguyên Tây Nguyên nối với duyên hải Nam Trung Bộ có tiềm năng phong phú nhất Tiếp đến là vùng duyên hải Nam Bộ

Bắc Bộ là nơi có tiềm năng hạn chế nhất, trừ vùng núi Hoàng Liên Sơn, vùng núi biên giới phía Đông Bắc và vùng đồng bằng nối tiếp với duyên hải

Trung Bộ, khu vực Thanh Hóa và Nghệ An (trừ dải hẹp ven biển Nghệ An) việc khai thác năng lượng gió tại độ cao này vẫn ít hiệu quả Vùng đồng bằng Nam Bộ nằm sâu trong đất liền, tiềm năng còn khá thấp

1.2.4 Tại độ cao 60m trên mặt đất

Đối với độ cao này tiềm năng năng lượng gió trên lãnh thổ nhìn chung rất phong phú Nhiều nơi, tổng năng lượng gió cả năm đạt hơn 1000kWh/m2

Trong đất liền, Tây Nguyên là khu vực giàu tiềm năng nhất Chỉ trừ vùng đất thấp phía Tây giáp với Campuchia tiềm năng vẫn thấp, còn các nơi khác việc khai thác năng lượng gió tại độ cao này đều cho hiệu quả khả quan

Ở Bắc Bộ, nhiều nơi có thể khai thác tốt như khu vực Đông Bắc, các vùng cao phía Bắc, khu vực Hoàng Liên Sơn tiếp liền với vùng thấp phía Đông và kéo dài về phía Đông Nam tới duyên hải Bắc Bộ Ở Tây Bắc, tại các địa điểm cao và trên cao nguyên Mộc Châu, năng lượng rất khả quan

Các vùng duyên hải đều có tiềm năng lớn, đặc biệt là duyên hải từ Tuy Hòa đến Phan Thiết và vùng duyên hải nối khá sâu với đồng bằng phía Tây Nam Bộ

Trên các hải đảo phía Đông lãnh thổ có tiềm năng rất lớn Tại các đảo gần bờ, tổng năng lượng gió cả năm đạt xấp xỉ 2000kWh/m2, các đảo xa bờ đạt tới 3000÷7000kWh/m2 Tại các hải đảo phía Nam, tổng năng lượng gió cả năm chỉ đạt 1000kWh/m2

Đối với mục đích đánh giá tài nguyên, khai thác và sử dụng tối ưu nguồn năng lượng gió, chỉ riêng các số liệu quan trắc gió của mạng lưới trạm khí tượng cơ bản không đáp ứng được Do vậy cần có những khảo sát chi tiết hơn để phục vụ cho việc phát triển năng lượng gió

Ở Việt Nam, các khu vực có thể phát triển năng lượng gió không trải đều trên toàn bộ lãnh thổ Với ảnh hưởng của gió mùa thì chế độ gió cũng khác nhau Nếu ở phía Bắc đèo Hải Vân thì mùa gió mạnh chủ yếu trùng với mùa gió đông bắc, trong đó các khu vực giàu tiềm năng nhất là Quảng Ninh, Quảng Bình và Quảng Trị Ở phía Nam đèo Hải Vân, mùa gió mạnh trùng với mùa gió Tây Nam, các vùng tiềm năng

nhất thuộc cao nguyên tây Nguyên, các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long và đặc biệt là khu vực ven biển của hai tỉnh Bình Thuận, Quảng Trị

1.2.5 Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam

Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam trên đất liền

Hình 1.1 Tiềm năng năng lượng gió trong đất liền ở độ cao 80 m.(năm 2010)

Nguồn Ngân hàng Thế giới

Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á, Ngân hàng Thế giới đã

có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó Việt Nam

có tiềm năng gió lớn nhất với tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam đạt 513.360 MW tức bằng 200 lần công suất của thủy điện Sơn La

Theo nghiên cứu hai vùng giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió là Sơn Hải- Quảng Trị và vùng đồi cát ở độ cao 60-100 m phía tây Hàm Tiến đến Mũi

Né – Bình Thuận Gió vùng này không những có vận tốc trung bình lớn, mà còn có một thuận lợi khác, đó là số lượng các cơn bão khu vực ít và có xu thế ổn định Đây là những điều kiện rất thuận lợi để phát triển năng lượng gió Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió Nam và Đông Nam lên đến 98% với vận tốc trung bình 8-9m/s, tức là vận tốc có thể xây dựng trạm điện gió công suất trên 10MW

1.3 CÁC DỰ ÁN ĐIỆN GIÓ CÓ KẾT NỐI LƯỚI ĐIỆN Ở VIỆT NAM HIỆN NAY

Theo thống kê, đến năm 2014 có tổng cộng 77 dự án điện gió quy mô công nghiệp đã được đăng ký tại 18 tỉnh thành với tổng công suất đăng ký là 7.234MWW(công suất giai đoạn 1 là 1.488MW) Khu vực tập trung chủ yếu là ở các tỉnh miền Nam Trung Bộ và Nam Bộ, với tổng công suất đăng ký gần 5.000MW, quy

mô công suất của mỗi dự án từ 6MW đến 250MW Nhìn chung, các dự án và các nhà đầu tư điện gió tập trung nhiều nhất trên địa bàn 2 tỉnh Bình Thuận và Quảng Trị, đây cũng là 2 tỉnh được đánh giá có tiềm năng gió dồi dào nhất Việt Nam

Tỉnh Bình Thuận hiện có đến 18 nhà đầu tư, đăng ký 22 dự án điện gió với tổng công suất đăng ký gần 1.7000MW Ngày 16/8/2012 Bộ Công Thương đã có Quyết định số 4715/QĐ-BCT về việc phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2011-2020, tầm nhìn đến năm 2030” với các nội dung: đến năm 2020, tổng công suất lắp đặt đạt xấp xỉ 700MW với sản lượng điện gió tương ứng 1.500 triệu kWh; đến năm 2030, dự kiến công suất lắp đặt tích lũy đạt khoảng 2.500MW với sản lượng điện gió tương ứng là 5.475 triệu kWh

Tỉnh Quảng Trị hiện có 13 nhà đầu tư, đăng ký 16 dự án điện gió với tổng công suất đăng ký hơn 1.100MW Ngày 23/4/2013, Bộ Công Thương đã phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2011-2020, tầm nhìn đến 2030” tai quyết định số 2574/QĐ-BCT với các nội dung: đến năm 2015, dự kiến công suất lắp đặt khoảng 90MW với sản lượng điện gió tương ứng là 197 triệu kWh; đến năm 2020,

dự kiến công suất lắp đặt tích lũy đạt khoảng 220 MW với sản lượng điện gió tương ứng là 482 triệu kWh

Tuy nhiên đến thời điểm này, Việt Nam mới chỉ có 3 dự án điện gió nối lưới vào vận hành với tổng công suất đặt trên 153 MW, dù Việt Nam là quốc gia có tiềm năng năng lượng tái tạo khá lớn gồm các nguồn thủy điện nhỏ, gió, sinh khối, mặt trời… Với hơn 3.200 km bờ biển, diện tích tiềm năng điện gió tốt và khá tốt tại Việt Nam vào khoảng 2.700 km², tương đương khoảng 10.000 MW điện gió trong đất liền

* Dự án điện gió số 1 Bình Thuận

Dự án điện gió số 1 Bình Thuận do Công ty Cổ phần Tái tạo Năng lượng Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư, xây dựng ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình

Thuận Toàn bộ dự án, khi hoàn thành, sẽ có 80 tuabin với tổng công suất 120MW, sử dụng công nghệ hãng Furlaender (Đức) Giai đoạn 1 của dự án gồm 20tuabin gió, chiều cao cột tháp là 85m, đường kính cánh quạt 77m, công suất 1,5 MW/tuabin, tổng công suất 30MW Hàng năm dự tính sản xuất khoảng gần 100 triệu kWh điện Hiện nay, nhà máy đã hoàn thành giai đoạn 1 và chính thức đi vào hoạt động từ ngày 18/2/2012 Tổng mức đầu tư trong giai đoạn này là 1.500 tỷ đồng Đây cũng là nhà máy điện gió có kết nối lưới điện đầu tiên chính thức đi vào hoạt động ở Việt Nam Theo kế hoạch, giai đoạn 2 của dự án chuẩn bị khởi công xây dựng và lắp đặt thêm 60 tuabin gió, nâng tổng công suất của toàn bộ nhà máy lên 120 MW

* Dự án điện gió Bạc Liêu

Với công suất gần 100 MW, mỗi tháng, 62 trụ turbine gió hòa vào lưới điện quốc gia hơn 16.000 MWh điện sạch, vượt hơn dự kiến ban đầu gần 20% Tính từ trụ turbine gió đầu tiên được hòa vào lưới điện quốc gia vào tháng 5/2013, dự án điện gió Bạc Liêu đã hòa vào lưới điện hơn 300 triệu kWh điện sạch

Nhà máy Điện gió tỉnh Bạc Liêu được khởi công xây dựng vào ngày 9/9/2010,

do Công ty TNHH Xây dựng - Thương mại và Du lịch Công Lý (Cà Mau) làm chủ đầu

tư Dự án có quy mô công suất là 99,2 MW, điện năng sản xuất khoảng 320 triệu kWh/năm, vốn đầu tư 5.217 tỷ đồng

Theo chủ đầu tư, con số này sẽ còn tăng bởi sức gió trên vùng biển Bạc Liêu luôn

ở mức cao hơn dự tính Hiện nay, đơn vị này cũng đang hoàn tất các thủ tục để chuẩn

bị khởi công thêm giai đoạn 3 với gần 200 turbine gió tại tỉnh Bạc Liêu và vùng biển Đất Mũi, Cà Mau

Theo tính toán, việc hòa vào lưới điện quốc gia nguồn năng lượng sạch này sẽ góp phần giảm phát khí thải nhà kính khoảng gần 200.000 tấn CO2 mỗi năm, hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả Đồng thời, giúp nguồn điện gió đạt được tỷ trọng 0,7% tổng nguồn điện quốc gia trong sơ đồ điện 7 đến năm 2020

* Dự án phong điện Phú Lạc

Chiều 1/9/2016, tại huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận, Nhà máy Điện gió Phú Lạc đã hòa thành công dòng điện đầu tiên vào hệ thống điện lưới quốc gia, đánh dấu thành công của dự án sau gần 14 tháng thi công

Nhà máy điện gió Phú Lạc giai đoạn 1 có tổng công suất 24 MW; sử dụng công nghệ tua bin gió của hãng Vestas - Đan Mạch với 12 trụ điện gió Dự án có tổng mức đầu tư gần 1.100 tỷ đồng, trong đó 85% là vốn vay của Ngân hàng Tái Thiết Đức Đây

là dự án đầu tiên Công ty Cổ phần Phong điện Thuận Bình vay vốn từ Chính phủ Cộng hòa Liên bang Đức

1.4 CẤU TẠO TUABIN GIÓ

Các bộ phận chính trong tuarbine gió (trục ngang)

Hình 1.2 Cấu tạo tuarbine gió

- Một roto, các cánh quạt : Có tác dụng chuyển năng lƣợng gió thành năng lƣợng

cơ năng

- Vỏ máy : bảo vệ hộp số và máy phát

- Tháp đỡ : nâng rotor và các thiết bị điện : bộ điều khiển, cáp điện, thiết bị hỗ trợ Các tháp đỡ hầu hết có hình ống và đƣợc làm bằng sắt, các cánh quạt đƣợc chế tạo bằng sợi thủy tinh và đƣợc làm cứng thêm với polyester hay wood-epoxy Tháp càng cao thì turbine càng nhận đƣợc nhiều năng lƣợng hơn và sinh ra nhiều điện năng hơn

Hình 1.3 Tháp đỡ tuarbine gió

- Cánh quạt : hầu hết tuarbine có 2 hoặc 3 cánh, chúng nhận lực nâng của gió bằng cách tạo ra các áp lực khác nhau lên bề mặt vì vậy khi có gió thổi qua các cánh này làm cho các cánh chuyển động quay Loại 3 cánh quạt có hiệu suất cao hơn các loại còn lại

Hình 1.4 Cánh quạt

- Hệ thống hãm : khi tốc độ gió cao làm công suất gió rất lớn làm ảnh hưởng đến

độ bền cơ hoặc hư hỏng tuarbine gió hoặc trong trường hợp khẩn cấp, để hạn chế vấn

đề này tuarbine có bộ phận hãm Hệ thống hãm có thể điều khiển bằng cơ, bằng điện hay bằng thủy lực để dừng rotor

- Trục cánh quạt: dùng để kết nối các cánh quạt lại với nhau và nối với trục chính

Vỏ tuarbine đặt ở đinht tháp, thường làm bằng thép và được thiết kế lớn để công nhân có thể làm việc được ở bên trong và chứa các bộ phận như: hộp bánh rang, các trục tốc độ, máy phát, hệ thống hãm, điều khiển…

Động cơ điều chỉnh hướng (Yaw): động cơ sẽ điều chỉnh tuarbine đúng theo hướng gió khi gió thay đổi, bằng cách điều chỉnh rotor đối diện với hướng gió khi gió thay đổi

- Hệ thống hộp số: có các nguyên tắc giống như hộp số xe hơi, có mục đích làm tăng vận tốc quay của gió từ 30 đến 60 vòng/phút lên 1200 đến 1500 vòng /phút để có khả năng phát ra điện

- Trục tốc độ cao: trục này có tác dụng truyền động máy phát điện

- Trục tốc độ thấp: rotor quay tốc độ thấp khoảng 30 đến 60 vòng/phút

- Bộ điều khiển: khởi động máy ở tốc độ 3.5m/s đến 7 m/s và ngừng máy ở tốc

độ 29m/s Turbine không thể hoạt động ở tốc độ gió trên 29m/s bởi vì máy phát điện

có thể bị quá nhiệt

- Bộ phận điều chỉnh cánh quạt: bộ này dùng để điều chỉnh góc đón gió của cánh quạt bằng cách xoay quanh trục của nó, việc điều chỉnh này để giữ rotor quay cố định

ở vận tốc gió cao hoặc thấp mà vẫn có thể phát điện

- Máy phát: chuyển hóa cơ năng thành điện năng

- Ngoài ra còn có thiết bị đo hướng gió để định hướng turbine đúng với hướng của gió và thiết bị đo vận tốc gió để truyền dữ liệu tốc độ gió đo được vào bộ điều khiển

1.5 HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TUABIN GIÓ

1.5.1 Phân loại tuabin gió

Bắt đầu từ những cối xay gió xa xưa, hiện nay với sự phát triển nhanh chóng về công nghệ và vật liệu, trên thế giới đã xuất hiện nhiều loại tuabin khác nhau, về cơ bản

có thể chia chúng thành 2 loại chính: loại trục đứng và loại trục ngang dựa và định hướng trục quay của cánh quạt

* Tuabin gió trục đứng có thể đón gió từ mọi hướng nên hiệu quả cao hơn, cùng với cấu tạo đơn giản, các bộ phận đều có kích thước không quá lớn nên vận chuyển và lắp ráp dễ dàng, độ bền cao, duy tu bảo dưỡng đơn giản Tuy nhiên, loại tuabin này cũng có nhiều hạn chế nên không được phổ biến rộng rãi, chẳng hạn như:

- Khó có thể đặt tuabin thẳng đứng trên tháp cao, chỉ đặt được ở các vị trí thấp như mặt đất hoặc nóc các tòa nhà nơi có độ cao thấp, tuabin phải hoạt động trong dòng không khí xáo động nhiều hơn, ở gần mặt đất có tốc độ thấp hơn nên năng lượng thu được rất thấp Do đó công suất hoạt động của tuabin trục đứng thấp hơn

- Tuabin trục đứng phải sử dụng dây chằng để giữ cho hệ thống đứng yên, đáy chịu toàn bộ trọng lượng của rotor nằm trên trụ Các dây chằng được nối với đỉnh trụ làm giảm áp lực hướng xuống mỗi khi gió giật Với rotor đặt gần mặt đất là nơi tốc độ gió thấp hơn do cản trở bề mặt địa hình, tuabin trục đứng không sản xuất được nhiều điện như tuabin trục ngang ở cùng độ cao

* Tuabin gió trục ngang:

Đây là loại tuabin gió đang được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi hiện nay Loại này thường có 3 cánh, đôi khi cũng có 2 cánh và có cả loại 1 cánh Tuabin gió 3 cánh hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều gió đang thổi Tuabin gió trục ngang có ưu điểm là có bệ tháp cao cho phép tuabin gió trục ngang tiếp cận gió mạnh hơn khi hướng gió hoặc tốc độ gió thay đổi

1.5.2 Công suất các loại tuabin gió

Hiện nay có nhiều loại tuabin gió với công suất lớn nhỏ khác nhau, theo công suất có thể chia tuabin gió thành các loại như sau:

Bảng 1.2 Phân loại tuabin gió theo công suất

Các tuabin gió loại nhỏ có công suất dưới 50kW có thể tự điều chỉnh theo hướng gió, hoạt động được với tốc độ gió thấp thường được sử dụng cho hộ gia đình, viễn thông hoặc bơm nước, đôi khi cũng dùng để nối với máy phát diezen, pin và hệ thống quang điện Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai ghép và điển hình là sử dụng ở vùng sâu vùng xa, những địa phương chưa có điện lưới

Các tuabin gió phát điện thường có công suất lớn từ 0,5 đến 10 MW Tuy nhiên, cho đến nay loại tuabin gió phát điện có công suất vừa từ 0,8 MW đến 2,5 MW được ứng dụng phổ biến nhất Để có dãy công suất tuabin gió lớn hơn, các tuabin gió thường được xây dựng thành cụm, tạo thành các trang trại điện gió phát điện với quy

mô công suất thường từ 2 MW đến 100 MW và có khả năng cung cấp năng lượng lớn hơn cho lưới điện Các tuabin gió có công suất lớn thường được kết nối lưới điện quốc gia

Do nhiều hạn chế, hiệu suất năng lượng của tuabin chỉ đạt tối đa khoảng 59% so với tiềm năng gió tự nhiên Tuy nhiên, sau 20 năm do những tiến bộ trong thiết kế, hiệu suất ngày nay đã có thể lên tới 80 % do kỹ thuật cánh quạt máy bay đã được áp dụng trong thiết kế cánh quạt tuabin

CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC TỈNH QUẢNG TRỊ

2.1 GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ

Sơ đồ nối lưới NMĐ Gió Hướng Linh 2 vào hệ thông điện miền Trung

2.1.1 Tổng quan phần thiết bị nhà máy

Thông số kỹ thuật chính tua bin V100 2MW:

+ Rotor bắt đầu khởi động khi vận tốc gió : 3 m/s

+ Vận tốc gió đạt công suất định mức : 12,5 m/s

+ Rotor ngừng (sau 10 phút) khi vận tốc gió: 22 m/s

Hình 2.1 Đường công công suất của tuabin V100

Thiết bị tuabin gió bao gồm các phần chính sau:

+ Rotor (phần quay)

+ Nacelle (thân máy)

+ Chi phí cho cánh quạt cũng là một trong những yếu tố chi phí quyết định liên quan đến chi phí đầu tư cũng như chi phí vận hành Đối với loại tuabin có 3 cánh quạt thì chi phi đầu tư cho cánh quạt chiếm khoảng 20% đến 30% chi phí cho toàn bộ thiết

bị Vì vậy các loại tua bin với 3 cánh quạt là một sự kết hợp tối ưu giữa hiệu suất tác động và chi phí

+ Đối với các đặc tính về tải cũng như khí động học của các loại tua bin có 3 cánh quạt thì các thiết bị này có một sự phân bố đồng đều hơn về trọng lực cũng như lực khí động học trên toàn bộ chu vi của rotor

+ Cánh quạt của một tuabin có V100 có chiều dài 65 m Các cánh quạt này ở mỗi vòng quay sẽ chịu những tải trọng rất khác nhau phụ thuộc vào vận tốc gió Cánh quạt được làm từ nhựa tổng hợp với sợi thuỷ tinh hoặc sợi carbon, chịu lực tốt

+ Cấu trúc của cánh quạt cho tuabin gió V100 là Pitch (điều khiển xoay góc hứng gió)

+ Điều khiển cánh quạt:

Đối với các Rotor có cánh quạt điều khiển theo kiểu “Pitch“ thì vị trí của các cánh quạt có thể được điều khiển nhờ vào một động cơ điện ở trục quay Bộ điều khiển điện tử sẽ đo thường xuyên công suất đầu ra của thiết bị ở một tải trọng danh nghĩa Nếu như giá trị đo quá cao hoặc quá thấp thì các cánh quạt sẽ được điều khiển quay hướng vào hoặc hướng ra khỏi hướng gió một cách tương ứng (Tốc độ điều chỉnh góc của cánh là 50/s )

+ Thông qua việc điều chỉnh cánh quạt này có thể đảm bảo được rằng các cánh quạt luôn nằm ở một góc đúng đắn hợp lý nhất và do đó có thể đạt được một sự tối ưu

về lượng điện năng tạo ra

+ Khi vận tốc gió vượt giới hạn theo thiết kế thì bộ phận điều khiển cánh tự động điều chỉnh góc của cánh trở về bằng 900

(song song với hướng gió) đồng thời kết hợp với hệ thống phanh để rotor ngừng quay Rotor sẽ tự động ngừng quay với 2 mức: Nếu vận tốc gió tăng lên khoảng 25 m/s không quá 10 phút hoặc 35 m/s không quá 2 giây

+ Bộ phận đèn chiếu sáng cảnh báo không lưu

+ Bộ phận ngăn ngừa hiệu ứng “Bóng râm chuyển động”

+ Bộ phận giám sát từ xa

2.1.1.3 Cấp điện áp

Nguồn phát của trang trại phong điện được xây dựng mới sẽ hòa vào lưới điện Quốc gia Do đó, nhà máy phong điện được thiết kế nâng áp từ 0,69 kV (điện áp ra của tua bin) lên 22kV và kết nối với trạm nâng áp 22/110kV để đấu nối vào lưới điện 110kV khu vực

Hình 2.2 Đấu nối theo vị trí địa lý tuabin

Hệ thống điện đấu nối chung của nhà máy như sau: các máy phát của từng tuabin gió sẽ phát điện 3 pha xoay chiều 0,5 – 1kV, từ đây điện được đưa qua máy biến áp nâng áp lên 22kV-2.500kVA đặt ngay trên đỉnh tháp Các máy nâng áp này sẽ được kết nối với nhau bằng đường dây trên không 22kV và đấu nối vào thanh cái 22kV trạm 22/110kV Hướng Linh, sau đó được nâng áp lên điện áp 110kV và đấu nối vào hệ thống điện 110kV của khu vực

2.1.2 Trạm biến áp 110kV Hướng Linh

2.1.2.1 Đặc điểm chính của phần trạm biến áp

Trạm biến áp 22/110kV Hướng Linh được xây dựng để đấu nối các tubin gió của NMĐG Hướng Linh 1 và NMĐG Hướng Linh 2 lên hệ thống lưới điện 110kV của tỉnh Quảng Trị

Trạm biến áp 22/110kV Hướng Linh là trạm nâng áp, loại nửa ngoài trời có người trực Trong đó, các thiết bị 22kV loại hợp bộ lắp đặt trong nhà và thiết bị 110kV được lắp đặt ngoài trời

Các thông số chính của máy biến áp 22/110kV đặt tại Trạm biến áp Hướng Linh :

Cấp điện áp: 22/115+9x1,78%kV

Công suất: 2 x 40MVA

Sơ đồ đấu nối:

+ Phía 22kV: Có dạng sơ đồ thanh cái đơn, gồm có 2 tủ lộ tổng, 2 tủ biến điện

áp, 1 tủ cho máy biến áp tự dùng, 6 tủ lộ ra và 1 tủ máy cắt nối, có dự phòng vị trí cho việc lắp đặt các tủ 22kV

+ Phía 110kV: Đấu theo sơ đồ một thanh cái có máy cắt phân đoạn, có 2 ngăn lộ tổng 110kV máy biến áp lực và 2 ngăn lộ ra 110kV

Hệ thống thông tin liên lạc TBA 22/110kV Hướng Linh 1 bao gồm các mục tiêu

cụ thể sau:

Truyền/nhận các tín hiệu SCADA/EMS giữa TBA 22/110kV Hướng Linh và Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Trung (A3), Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0) thông qua mạng cáp quang hiện có

Liên lạc điều hành sản xuất trực tiếp thông qua kênh hotline của A3, A0 đối với TBA 22/110kV Hướng Linh

Liên lạc quản lý hành chính trong nội bộ TBA 22/110kV Hướng Linh nói riêng, điện gió vùng Hướng Linh nói chung và liên lạc ra bên ngoài với các đơn vị trong và ngoài ngành điện

2.1.2.2 Các thông số chính của máy biến áp lực 40MVA

Công suất định mức: 40MVA

Chế độ làm mát: ONAN/ONAF

Loại ngoài trời, 3 pha, 3 cuộn dây

Tổ đấu dây: YNyn-0-d11

Cuộn trung thế: điện áp 22 kV, đấu nối sao, trung tính tiếp đất

Cuộn cao thế: điện áp 115+9x1,78% kV, 50 Hz có điều chỉnh điện áp dưới tải (OLTC), đấu nối sao, trung tính tiếp đất

Cuộn hạ áp: điện áp 11kV, đấu nối tam giác

Trọn bộ cùng biến dòng trong sứ ở tất cả các cấp điện áp

2.2 HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC

2.2.1 Nguồn điện

Hiện nay tỉnh Quảng Trị được cấp điện từ các nguồn chính như sau:

Nguồn điện trên địa bàn tỉnh: NMTĐ Quảng Trị 2x32 MW vận hành năm 2007,TĐ Đakrông 2 2x9 MW và nhà máy điện gió Hướng Linh2 15 tuabin gió với công suất 30 MW

Bảng 2.1 Danh sách NMĐ trên địa bàn tỉnh Quảng Trị năm 2015

(MW)

Điện áp đấu nối nhà máy

Nguồn điện từ các tỉnh lân cận: tỉnh Quảng Trị còn có thể nhận điện từ TBA 220kV Đồng Hới 2x125 MVA (Quảng Bình) qua ĐZ 110kV mạch kép Đồng Hới – Đông Hà, TBA 220kV Huế 2x125MVA (Thừa Thiên Huế) qua ĐZ 110kV Huế - Đông

Hà và các nhà máy thủy điện Hương Điền 3x27MW, Bình Điền 2x22 MW

2.2.2 Lưới điện

Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Quảng Trị có nhiều cấp điện áp khác nhau: lưới truyền tải 500kV, 220kV, 110kV; lưới phân phối trung áp có 3 cấp điện áp 35, 22 và 10kV Trong đó đường dây 500kV Bắc – Nam chỉ đi qua địa bàn tỉnh, không đóng vai trò cấp điện cho phụ tải hay đấu nối nguồn điện trong khu vực

Lưới điện 220kV

Tỉnh Quảng Trị có khoảng trên 70km đường dây 220kV (dây ACSR400) thuộc

ĐZ 220kV mạch đơn Đồng Hới – Đông Hà – Huế, cấp điện cho TBA 220kV Đông Hà 1x125 MVA

Lưới điện 110kV

Danh sách các ĐZ 110kV trên địa bàn tỉnh được liệt kê trong bảng dưới đây

Bảng 2.2 Danh sách các ĐZ 110kV của tỉnh Quảng Trị năm 2015

2 Đông Hà 220kV - TĐ Quảng Trị AC185 52.94

5 Đông Hà 220kV - Diên Sanh ACSR196 21.7

12 NMĐG Hướng Linh 2-ĐZ 110kV

Các ĐZ 110kV trên địa bàn tỉnh sử dụng dây AC 185 và dây ACSR196 Hiện tại các ĐZ này đều mang tải bình thường và vận hành ổn định

Biểu đồ phụ tải điển hình lưới điện tỉnh Quảng Trị theo 3 chế độ trung bình, cao điểm, thấp điểm như sau:

CHƯƠNG 3

MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 2, TỈNH QUẢNG TRỊ

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP

3.1.1 Các khả năng tính toán của etap

- Tính trào lưu công suất tải cân bằng

- Tính trào lưu công suất tải không cân bằng

- Tính ngắn mạch

- Đóng ngắt động cơ, máy điện quay

- Phân tích sóng hài

- Khảo sát ổn định hệ thống

- Phối hợp các thiết bị bảo vệ

- Tối ưu trào lưu công suất

- Tính độ tin cậy hệ thống

- Bù tối ưu công suất phản kháng

- Tính lưới nối đất

- Tính toán cáp ngầm

- Thiết kế mạch điều khiển

- Quảng lý hệ thống theo thời gian thực (Real time)

- Quảng lý lưới điện trên sơ đồ đia lý GIS

3.1.2 Giao diện ETAP

Các phần tử AC

Hình 3.3 Các phần tử AC

Các thiết bị đo lường bảo vệ

Hình 3.4 Các thiết bị đo lường bảo vệ

3.2 PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN KHI CÓ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ KẾT NỐI

Hình 3.5 Sơ đồ lưới điện tiến hành mô phỏng và phân tích

Trong chương này sẽ sử dụng chương trình ETAP để phân tích phụ tải lưới điện tỉnh Quảng Trị khi có sự tham gia của nhà máy điện gió Hướng Linh 2 ở các chế độ sau:

1 Chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực đại

2 Chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực tiểu

3 Chế độ phụ tải cực đại, sự cố 5 tuabin gió

Tính toán trào lưu công suất, điện áp tại các nút và tổn thất trên lưới

Thông số đường dây các tuyến trên lưới điện tỉnh Quảng Trị như trong (Error!

Reference source not found.) trên

Phụ tải lưới điện tỉnh Quảng Trị theo 3 chế độ trung bình, cao điểm, thấp điểm như sau:

Thời gian: 23h - 9h (10 giờ)

Dựa vào đồ thị phụ tải, ta chọn các chế độ vận hành ở các thời điểm đặc trưng của lưới điện tỉnh Quảng Trị làm chế độ vận hành chính khi mô phỏng, tính toán lưới điện Cụ thể như sau:

3.2.1 Chế độ phụ tải cực đại, tuabin gió phát công suất cực đại

mức(kV)

Điện áp thực tế (kV)