Tổng quan về lưới điện Việt Nam
Dự báo nhu cầu điện đến năm 2030
1.1.1.1 Dự báo nhu cầu điện trước khi hiệu chỉnh
Trong Quy hoạch điện VII, nhu cầu phụ tải điện được phê duyệt với mức tăng trưởng bình quân 12,7% mỗi năm trong giai đoạn 2011-2020 và 7,8% mỗi năm cho giai đoạn 2021-2030 Dự báo nhu cầu điện chủ yếu dựa trên kịch bản tăng trưởng GDP trung bình 7,5% mỗi năm trong giai đoạn 2011-2015.
Dự báo cường độ điện/GDP sẽ đạt đỉnh khoảng 1,1-1,15 kWh/US$ trong giai đoạn công nghiệp hóa mở rộng từ 2011-2015, sau đó giảm dần xuống khoảng 0,51 kWh/US$ vào năm 2030 Xu hướng giảm cường độ điện là phổ biến ở các quốc gia khi chuyển từ thu nhập thấp sang trung bình và cao, khi các ngành kinh tế chuyển từ mở rộng sản xuất sang tăng năng suất và hiệu quả, đồng thời phát triển các ngành dịch vụ.
Dựa vào các yếu tố chính ảnh hưởng đến tăng trưởng GDP như khả năng huy động và hiệu quả sử dụng vốn đầu tư phát triển, quy mô dân số, lực lượng lao động và năng suất lao động, cùng với sự đóng góp của các vùng kinh tế, hai kịch bản tăng trưởng GDP đã được dự kiến.
Hình 1.1 Cường độ điện/GDP của Việt Nam và một số nước
Kịch bản GDP cơ sở dự báo rằng khả năng huy động vốn đầu tư trung bình trên GDP sẽ đạt 32% Việt Nam tiếp tục thu hút dòng vốn đầu tư trực tiếp (FDI) và gián tiếp (FII) từ nước ngoài nhờ vào nguồn lao động dồi dào và giá nhân công cạnh tranh Sự chuyển dịch đầu tư vào các nền kinh tế mới nổi cũng góp phần vào xu hướng này Bên cạnh đó, Việt Nam vẫn nhận được vốn vay ưu đãi ODA, mặc dù nguồn vốn này đang giảm dần.
Kịch bản GDP cao dựa trên giả thiết rằng hiệu quả sử dụng vốn đầu tư sẽ được cải thiện đáng kể so với các giai đoạn trước và kịch bản cơ sở Điều này cho thấy quá trình tái cơ cấu sẽ được thực hiện một cách quyết liệt, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng vốn đầu tư, với hệ số ICOR dự kiến giảm xuống còn 4,2 từ sau năm 2015 Hình 1.2 minh họa mối quan hệ giữa cường độ điện/GDP và GDP bình quân đầu người.
Hình 1.2 GDP bình quân đầu người và Cường độ điện/GDP của Việt Nam
1.1.1.2 Dự báo nhu cầu điện hiệu chỉnh
Dựa trên các giả thiết về tăng trưởng GDP và xu thế kinh tế, nhu cầu điện được dự báo thông qua phương pháp đa hồi quy kết hợp với các phương pháp trực tiếp và ý kiến chuyên gia Dự báo được xây dựng dựa trên hai kịch bản GDP với hai phương án cơ sở và cao Kết quả dự báo đã được tóm tắt rõ ràng.
Bảng 1.1 Kết quả dự báo nhu cầu điện toàn quốc đến năm 2030-PA cơ sở
Hạng mục Đơn vị 2015 2020 2025 2030 Điện thương phẩm GWh 140000 230924 346312 495853 Điện sản xuất GWh 158471 262414 393537 560285
Bảng 1.2 Tốc độ tăng trưởng các PA nhu cầu điện giai đoạn 2011 – 2030 Tăng trưởng điện thương phẩm
Tăng trưởng điện thương phẩm
Tăng trưởng điện sản xuất Tăng trưởng điện sản xuất
Kết quả điều chỉnh dự báo nhu cầu điện toàn quốc đến năm 2030 cho thấy cả hai phương án cao và cơ sở đều thấp hơn so với dự báo đã được phê duyệt trong Quy hoạch điện.
Phương án phụ tải cơ sở dự báo rằng nhu cầu điện toàn quốc sẽ thấp hơn kế hoạch điện VII, với mức giảm gần 30 tỷ kWh (khoảng 6000MW) vào năm 2015, 59 tỷ kWh (10400MW) vào năm 2020, và 119 tỷ kWh (21300MW) vào năm 2030.
Phương án phụ tải cao dự báo rằng nhu cầu điện toàn quốc trong giai đoạn đến năm 2020 sẽ giảm khoảng 47 tỷ kWh (tương đương 8300MW) so với Quy hoạch Điện VII, và đến năm 2030, nhu cầu sẽ thấp hơn 65 tỷ kWh (11600MW).
Hiện trạng nguồn điện
Theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, đến năm 2030, nhu cầu điện sản xuất dự kiến đạt khoảng 695 TWh với công suất tối đa 110 GW Tổng công suất các nguồn điện sẽ đạt khoảng 146,8 GW, bao gồm: thủy điện 11,8%, thủy điện tích năng 3,9%, nhiệt điện than 51,6%, nhiệt điện khí đốt 11,8% (trong đó LNG chiếm 4,1%), năng lượng tái tạo 9,4%, điện hạt nhân 6,6% và nhập khẩu điện 4,9% Trong cơ cấu năng lượng tái tạo, đến năm 2030 sẽ có khoảng 4800 MW thủy điện nhỏ, 6200 MW điện gió, 2000 MW điện sinh khối và khoảng 700 MW từ các nguồn năng lượng tái tạo khác như điện mặt trời, điện địa nhiệt, điện thủy triều và điện từ rác thải.
- Thủy điện nhỏ (TĐN): Hiện nay đã có 226 nhà máy TĐN công suất
>30MW đang vận hành với tổng công suất 1.635MW Dự kiến đến năm
Đến năm 2017, dự kiến sẽ có thêm 1000MW năng lượng tái tạo được hoàn thành và đưa vào vận hành Đến năm 2020, tổng công suất năng lượng tái tạo sẽ đạt trên 3500MW, và ước tính đến năm 2030, tổng công suất này sẽ vượt qua 5000MW.
Chính phủ Việt Nam đã triển khai các cơ chế hỗ trợ phát triển điện gió thông qua Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg, nhằm khuyến khích nguồn năng lượng này Mặc dù chỉ có 52MW điện gió được đưa vào vận hành từ năm 2011, dự án điện gió Bạc Liêu đang xây dựng giai đoạn 2 với tổng công suất 88MW Trong 5 năm tới, dự kiến sẽ có khoảng 300MW điện gió và nếu có các cơ chế hỗ trợ mạnh mẽ, đến năm 2030, tổng công suất điện gió có thể đạt khoảng 5.000MW.
Điện sinh khối (ĐSK) tại Việt Nam có tiềm năng lớn nhờ vào nguồn nguyên liệu phong phú từ nông nghiệp, đặc biệt là từ sản xuất lúa gạo Theo báo cáo của Viện Năng lượng, vùng đồng bằng sông Cửu Long có khả năng phát triển hơn 900MW điện từ trấu, rơm rạ và các phụ phẩm nông nghiệp Nếu được hỗ trợ đúng mức, dự kiến cả nước có thể đạt khoảng 300MW vào năm 2020 và 1.500MW vào năm 2030.
Điện mặt trời (ĐMT) tại Việt Nam có tiềm năng lớn với số giờ nắng trung bình lần lượt là 2588 giờ/năm ở miền Nam, 1980 giờ/năm ở miền Trung và 1681 giờ/năm ở miền Bắc Hiện nay, xu hướng phát triển ĐMT đang thuận lợi do giá thiết bị giảm nhanh và dự kiến sẽ tiếp tục giảm Trung bình, chi phí đầu tư cho 1 kW công suất ĐMT hiện nay chỉ khoảng
Giá điện mặt trời tại Thái Lan hiện chỉ còn 2.500 USD, giảm 1/3 so với 5 năm trước Một ví dụ điển hình về sự phát triển năng lượng tái tạo này là vào năm 2009, Thái Lan chỉ có khoảng 30MW điện mặt trời Tuy nhiên, nhờ vào cơ chế giá cố định (fit-in-tariff) của Chính phủ, đến năm 2013, tổng công suất điện mặt trời của nước này đã tăng đáng kể.
Theo Quy hoạch điện quốc gia năm 2014, Việt Nam đặt mục tiêu đạt 3.000MW năng lượng mặt trời (ĐMT) vào năm 2030 Chúng tôi hy vọng sẽ học hỏi kinh nghiệm từ Thái Lan để có thể đạt khoảng 1.500MW ĐMT vào thời điểm này.
Việt Nam có tiềm năng phát triển nhiều nguồn năng lượng tái tạo khác ngoài các dạng đã đề cập, bao gồm điện từ rác thải đô thị và rác công nghiệp, điện từ khí sinh học và điện địa nhiệt Dự kiến, tổng công suất từ những nguồn năng lượng này sẽ đạt khoảng 700MW vào năm 2030.
Hiện trạng về lưới truyền tải
1.1.3.1 Truyền tải miền Bắc – miền Trung
Hệ thống điện Việt Nam hiện nay được kết nối từ Bắc vào Nam thông qua các đường truyền tải 500kV, bao gồm 2 mạch đường dây 500kV miền Bắc liên kết với miền Trung và 3 mạch đường dây 500kV kết nối miền Trung với miền Nam Sắp tới, hệ thống sẽ hoàn chỉnh với 4 mạch Trung Nam, bao gồm 2 mạch 500kV Pleiku – Cầu Bông.
Trong ba năm qua, phụ tải điện tại Miền Nam đã tăng cao, vượt quá khả năng cung cấp nguồn điện tại chỗ, dẫn đến việc thiếu hụt điện chủ yếu phải được bổ sung từ các nguồn thủy điện ở Miền Trung và nguồn điện từ Miền Bắc qua đường dây 500 kV Sản lượng truyền tải điện từ Trung đến Nam đã gia tăng, đạt mức kỷ lục khoảng 9,8 tỷ kWh vào năm 2013, chiếm 17% nhu cầu điện của Miền Nam Đồng thời, lượng điện truyền tải từ Bắc sang Trung cũng có xu hướng tăng mạnh.
Năm 2013, sản lượng điện đạt 5,3 tỷ kWh Để chuẩn bị cho kịch bản truyền tải cao trên đường dây 500 kV liên kết miền, vào ngày 20 tháng 5 năm 2014, EVN đã thành công trong việc đóng điện thêm mạch kép đường dây liên kết Trung – Nam: Pleiku – Mỹ Phước - Cầu Bông Trong thời gian tới, EVN sẽ hoàn thành nâng cấp toàn bộ dàn tụ bù dọc trên đường dây 500 kV Bắc Nam từ dòng định mức 1000 A lên 2000 A.
Khu vực miền Trung hiện có nhu cầu phụ tải chỉ chiếm hơn 10% toàn quốc, nhưng đã có trên 4.400MW thủy điện hoạt động Theo quy hoạch điện VII, dự kiến đến năm 2020 sẽ có thêm 1.200MW điện than ở Quảng Trị và khoảng 1.350MW tuabin khí ở Quảng Ngãi vào năm 2024 Chính phủ cũng đã cho phép nhà đầu tư Singapore nghiên cứu phát triển nhà máy điện than 1.200MW tại Dung Quất, Quảng Ngãi, dự kiến đưa vào vận hành sau năm 2020 Với việc đưa khí Cá Voi xanh vào cung cấp cho khoảng 2.500MW vào năm 2022 và 5.000MW vào năm 2029, miền Trung sẽ dư thừa điện và có khả năng chuyển điện vào miền Nam Nếu có thêm tổ máy điện hạt nhân thứ ba ở miền Trung, xu hướng dòng điện từ Trung vào Nam sẽ gia tăng Tuy nhiên, với 4 mạch đường dây 500kV hiện tại, không thể truyền tải hết sản lượng điện này, do đó giai đoạn 2021-2025 cần nâng cấp lưới truyền tải và xem xét đầu tư thêm các đường dây 500kV mới từ miền Trung vào miền Nam, dài khoảng 520 km.
Khoảng cách truyền tải 520km có thể xem xét phương án truyền tải bằng đường dây HVDC +/- 500 kV
Đến năm 2030, sẽ có tổng cộng 6 mạch điện 500kV kết nối giữa Trung và Nam Hình ảnh dưới đây thể hiện phương án đề xuất nhằm tăng cường hệ thống điện 500kV miền Trung và miền Nam.
Hình 1.3 Sơ đồ lưới 500kV liên kết Trung – Nam g/đ đến 2030
Hiện trạng hệ thống điện tỉnh Bình Định
Hiện trạng hệ thống
Bình Định là tỉnh nằm trong vùng duyên hải Nam Trung Bộ của Việt Nam Hệ thống điện tại Bình Định được cung cấp từ lưới điện Quốc gia miền Trung, bao gồm cả mạng lưới truyền tải và phân phối điện, kết nối chặt chẽ với lưới điện khu vực.
Hệ thống điện Bình Định bao gồm 13 trạm nguồn 110kV và 7 nguồn thủy điện hoạt động theo phương thức kết lưới linh hoạt và ổn định Các phân đoạn của hệ thống được thao tác khép kín và có khả năng tách mạch vòng, đảm bảo cung cấp điện an toàn và liên tục cho các phụ tải trong mọi tình huống.
Năm 2018, công suất cực đại (Pmax) đạt 324 MW, với sản lượng ngày cực đại (Amax) là 6.363.490 kWh vào ngày 03/7 Tổng sản lượng điện thương phẩm trong năm 2018 đạt 1.845.734.008 kWh, tăng 11,04% so với năm 2017 Dự báo Pmax cho năm 2019 là 370 MW.
Các nguồn cung cấp điện
Tỉnh Bình Định hiện có 4 nhà máy thủy điện lớn, chủ yếu tập trung tại hai huyện Tây Sơn và Vĩnh Thạnh, với khả năng phát điện lên lưới điện cao áp.
Nhà máy thủy điện Vĩnh Sơn có công suất 2x33MW, cung cấp điện cho hệ thống 110kV qua các đường dây Vĩnh Sơn – Hoài Nhơn – Tam Quan – Đức Phổ và Vĩnh Sơn – Vĩnh Sơn 5 – Trà Xom – Đồn Phó.
- Nhà máy thủy điện An Khê công suất (2x80)MW đưa vào hoạt động năm
2011, phát lên hệ thống 220kV thông qua đường dây 220kV An Khê - Quy Nhơn
Nhà máy thủy điện Vĩnh Sơn 5 có công suất 2x14MW, đã chính thức đi vào vận hành vào cuối năm 2013 Nhà máy này phát điện lên hệ thống 110kV qua các đường dây 110kV Vĩnh Sơn 5 – Phù Mỹ, Vĩnh Sơn 5 – Trà Xom – Đồn Phó và Vĩnh Sơn 5 – Vĩnh Sơn.
Nhà máy thủy điện Trà Xom có công suất 20MW (2x10MW) đã chính thức đi vào hoạt động từ đầu năm 2015, cung cấp điện cho hệ thống 110kV qua các đường dây 110kV Trà Xom - Vĩnh Sơn 5 và Trà Xom - Đồn Phó - Nhơn Tân - Quy Nhơn.
Ngoài ra, khu vực còn có bốn nhà máy thủy điện nhỏ nối vào lưới điện trung áp, bao gồm NMTĐ Định Bình với công suất 3x3,3MW, NMTĐ Tiên Thuận với công suất 2x4,75MW, và NMTĐ Văn Phong với công suất 3x2MW, tất cả đều phát điện vào lưới điện trung áp 22kV sau trạm.
110kV Đồn Phó; NMTĐ Nước Xáng (3x6,25MW) phát vào lưới điện trung áp 35kV sau trạm 110kV Hoài Nhơn
Tỉnh hiện có tổng cộng 13 trạm biến áp 110kV với 22 máy và tổng công suất 670MVA Hầu hết các trạm 110kV đều đáp ứng đủ nhu cầu phụ tải, ngoại trừ trạm 110kV Quy Nhơn 2, nơi mà các máy biến áp T3 và T4 tại trạm 220kV Quy Nhơn đang hoạt động với công suất tối đa.
Bảng 1.3 Thông số, tình hình vận hành các trạm biến áp 110kV, năm 2018 Trạm
Hoài Nhơn 50 27 60.0% + Thủy điện Nước Xáng Đồn Phó 25 16 71.1% + Thủy điện Định Bình,
Hệ thống điện 110kV của tỉnh hoạt động an toàn và ổn định, đáp ứng tiêu chí N-1 Mỗi trạm 110kV được trang bị hai nguồn cấp hoặc hai đường dây kết nối, đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy.
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến dây 110kV
STT Tên đường dây 110kV Số mạch Tiết diện
1 171/Tam Quan - 171/Đức Phổ 1 AC
2 173/Đồn Phó - 171/An Khê 1 AC
3 171/Sông Cầu - 172/Long Mỹ 1 AC
4 172/Đồn Phó - 172/Trà Xom 1 AC
5 171/Trà Xom - 172/Vĩnh sơn 5 1 AC
6 171/Vĩnh Sơn 5 - 171/Vĩnh Sơn 1 AC
7 173/Vĩnh Sơn 5 – 178/Phù Mỹ 220 1 AC
8 176/Phù Mỹ 220 – 172/Phù Mỹ 110 1 AC
9 173/ Phù Mỹ 220– 171/Mỹ Thành 1 AC
10 174/Phù Mỹ 220 – 171/Phù Mỹ 110 1 AC
11 175/ Phù Mỹ 220– 174/Phù Mỹ 110 1 AC
12 177/Phù Mỹ 220 – 173/Hoài Nhơn 1 AC
13 172/TĐ Vĩnh Sơn - 171/Hoài Nhơn 1 AC
14 172/Tam Quan - 172/Hoài Nhơn 1 AC
15 171/Quy Nhơn 220 - 172/An Nhơn 1 AC
16 171/An Nhơn - 171/Phù Cát 1 AC
17 172/Phù Cát - 172/Mỹ Thành 1 AC
18 171/Mỹ Thành - 171/Phù Mỹ 1 AC
19 174/Phù Mỹ - 173/Hoài Nhơn 1 AC
20 173/NMTĐ Vĩnh Sơn 5 - 172/Phù Mỹ 1 ACSR
21 171/Vĩnh Sơn - 172/Đồn Phó 1 AC
22 171/Đồn Phó - 171 Nhơn Tân 1 AC
23 172/Quy Nhơn 220 - 172Nhơn Tân 1 AC
24 174/Quy Nhơn 220 - 172/Quy Nhơn 2 1 AC
25 175/Quy Nhơn 220 - 171/Quy Nhơn 2 1 AC
26 173/Quy Nhơn 220 - 171/Long Mỹ 1 AC
27 171/Phước Sơn - 131/Nhơn Hội 1 AC
29 171/Tam Quan - 172/Hoài Nhơn 1 AC
30 171/Qui Nhơn 220 - 172/An Nhơn 1 AC
31 171/Đồn Phó - 171/Nhơn Tân 1 AC
32 172/Qui Nhơn 220 - 172/Nhơn Tân 1 AC
33 172/Tam Quan - 172/Mộ Đức 1 AC
34 177/Quy Nhơn 220 - 172/Phước Sơn 1 AC
Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý lưới điện 110kV tỉnh Bình Định năm 2019
RANH GI? I QU? NG NGÃI
6,3kV TBA 110kV Vĩnh sơn 5
06 ÐZ 110kV Vinh Son - Hoài Nhon vu?t qua ÐZ 110kV Vinh Son 5 - Phù M?
A B C ÐI Ð.P HÓ ÐI A.N HO N Ð I P.S ON ÐI P SO N ÐI A.N HO N
Dự báo nhu cầu điện tỉnh Bình Định đến năm 2035
Dựa trên tình hình thực tế và dữ liệu điều tra nhu cầu điện tại tỉnh Bình Định, dự báo nhu cầu điện được thực hiện bằng hai phương pháp khác nhau.
Phương án tính trực tiếp cho giai đoạn tới năm 2025 dự kiến tốc độ tăng trưởng bình quân điện thương phẩm đạt 10,43%/năm, với sự phân chia cụ thể: Công nghiệp - Xây dựng tăng 12,04%/năm, Nông - Lâm - Thủy sản tăng 10,2%/năm, Thương mại - Dịch vụ tăng 13,2%/năm, Quản lý - Tiêu dùng dân cư tăng 7,26%/năm, và các hoạt động khác tăng 11,4%/năm Những chỉ tiêu này được xây dựng dựa trên sự tăng trưởng bình quân giai đoạn 2016-2020, trong đó Công nghiệp - Xây dựng tăng 19,19%/năm, Nông - Lâm - Thủy sản tăng 15,9%/năm, Thương mại - Dịch vụ tăng 20,2%/năm, Quản lý - Tiêu dùng dân cư tăng 7,76%/năm, và các hoạt động khác tăng 16%/năm Các chỉ tiêu này nhằm đáp ứng nhu cầu điện cho phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Bình Định theo mục tiêu quy hoạch tổng thể đến năm 2025.
- Phương pháp tính Simple-E được sử dụng để xác định tầm nhìn đến năm
2035 Tổng hợp kết quả dự báo nhu cầu tiêu thụ điện tỉnh Bình Định từ năm
2015 đến năm 2035 được tổng hợp lại theo bảng sau:
Bảng 1.5 Tổng hợp dự báo nhu cầu điện năng tỉnh Bình Định đến năm 2035
Năm 2020 Năm 2025 Năm 2030 Năm 2035 Tốc độ tăng trưởng
2 Nông lâm nghiệp, thủy sản 70,4 2,6 114,4 2,6 163,5 2,6 231,8 2,8 15,90 10,20 7,40 7,24
4 Quản lý & Tiêu dùng dân cư 950,6 35,5 1.349,8 30,7 1.794,4 29,0 2.325,5 28,2 7,76 7,26 5,86 5,32
Nguồn: Quyết định số 322/QĐ-BCT ngày 03/02/2017 của Bộ Bộ Công Thương
Điện thương phẩm tỉnh Bình Định hiện chiếm 0,91% toàn quốc, dự kiến sẽ tăng lên 1,006% vào năm 2025 và 1,007% vào năm 2030 Sự gia tăng này đi kèm với mức tiêu thụ điện bình quân trên đầu người cũng có xu hướng tăng, đạt 716kWh/người vào năm 2020, tương đương 56,8% bình quân toàn quốc Dự báo đến năm 2025, con số này sẽ đạt 2,708kWh/người (61,1% bình quân toàn quốc) và đến năm 2030 sẽ là 3,690kWh/người (61,4% bình quân toàn quốc).
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN
Phương pháp gauss - seidel sử dụng ma trận Y Nut
Để hiểu rõ phương pháp này, ta giả định rằng tất cả các nút đều là nút P-Q, ngoại trừ nút hệ thống V-q Bởi vì điện áp của nút hệ thống đã được xác định hoàn toàn, không cần tính toán vòng lặp cho nút này Chúng ta chọn nút hệ thống làm nút cân bằng.
Áp suất Vq (với q khác s) được xác định là áp suất của nút q so với nút s, trong đó nút s được coi là nút hệ thống Từ công thức (2.1), chúng ta có thể rút ra các thông tin liên quan đến tất cả các nút, ngoại trừ nút s.
Tách Y pq , V q trong ∑ ra rồi chuyển vế ta được:
Các vòng lặp của phương trình Gauss - Seidel được thành lập như sau:
* k 1 p p k k k k p (k ) p1 1 PP 1 P 1 PP 1 P 1 ps s pn n pp p
Hay viết dưới dạng tổng quát là:
Ma trận YNút là ma trận thu đượ c khi ta xóa đi hàng s và cột s ở ma trận
YNut Và V Nut ,I Nut cũng có được bằng cách xóa đi phần tử s Ta viết lại ma trận
YNut bao gồm các phần tử đường chéo, ma trận có các phần tử tam giác dưới đường chéo và ma trận có các phần tử tam giác trên đường chéo.
Vậy các vòng lặp được viết gọn lại như sau:
Nut Nut Nut Nut Nut S
Kiểm tra hội tụ như sau: Max V p k 1 V p k C V (2.7)
Trong bước đầu tiên của thuật toán lặp Gauss, chúng ta sử dụng trị số ban đầu Vp(0) bằng điện áp định mức của mạng điện, chỉ bao gồm phần thực.
- Seidel đối với (2.4) được mô tả như sau
+ Xác định Ypq,Yqp, với p = 1 n; q = 1 n
+ Chọn giá trị ban đầu tại các nút: Vp (0) (p = 1 n) Thường lấy Vp (0)
Để tính giá trị tại bước 1 theo công thức (2.4), quá trình này diễn ra theo vòng tròn Cụ thể, giá trị điện áp tại nút p ở bước k+1 được xác định dựa trên giá trị điện áp tại bước k+1 của tất cả các nút còn lại từ p - 1, p - 2, , 1, cùng với điện áp tại bước k của các nút từ p + 1, p + 2, đến n.
+ Tính lặp với k tăng dần
+ Kiểm tra điều kiện dừng Max|∆Vp (k+1)| < Cv Nếu sai thì trở về bước
3, nếu đúng thì tiếp tục tính toán các đại lượng khác như công suất trên đường dây, điện áp, và dừng
Phương pháp Gauss - Seidel hội tụ khi modul trị riêng lớn nhất của ma trận Y Nut nhỏ hơn 1, theo lý thuyết Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là tính đơn giản, dễ lập trình và tiết kiệm bộ nhớ nhờ vào việc dễ dàng thành lập ma trận Y Nut, cùng với khối lượng tính toán thấp tại mỗi bước lặp.
Nhược điểm của phương pháp là tốc độ hội tụ chậm, do đó cần có phương pháp nâng cao tốc độ hội tụ.
Tính toán nút P-V
Tại nút P-V, việc tính toán công suất phản kháng Q là khác biệt do độ lớn điện áp được duy trì ở mức Y p sp Thiết bị chỉ có khả năng phát công suất phản kháng trong khoảng từ Q min p đến Q max p, và công suất Q sp p tại nút P-V sẽ được thay thế bằng Q cal p.
2 2 p pp p pq p q pq q pq p q pq q pq q 1 q 1 q p q p
Phía bên phải (2.8) là giá trị mới nhất của điện áp tính toán và tính được cal
Khi thay giá trị vào công thức (2.4), ta có thể tính được giá trị mới của điện áp Vp(k+1) Để đảm bảo điện áp tại nút này có độ lớn không đổi |Vp|sp, phần thực và ảo của Vp(k+1) cần được điều chỉnh phù hợp, đồng thời giữ nguyên góc pha.
Các giá trị này được dùng cho các tính toán tiếp theo So sánh công suất phản kháng tính được và giới hạn của nó.
Tính toán dòng chạy trên đường dây và công suất nút hệ thống
Sau khi các phép tính về vòng lặp hội tụ Dòng chạy trên đường dây và công suất nút hệ thống được tính như sau:
Hình 2.2 Sơ đồ π của đường dây truyền tải
Xét đường dây nối từ nút p đến nút q có tổng dẫn nối tiếp và Ypq và tổng dẫn rò là Y ’ pq, dòng điện đường dây được xác định:
Dòng công suất chảy từ p đến q là:
P pq jQ pq V p V p V q * Y pq * V Y / 2 p * pq * (2.10) Dòng công suất chảy từ q đến p là:
P qp jQ qp V q V q V p * Y pq * V Y / 2 q * pq * (2.11)
Tổn thất công suất đường dây sẽ bằng tổng đại số của Ppq +jQpq và Pqp
Công suất nút hệ thống được tính bằng tổng các dòng công suất chảy trên các đường dây có đầu nối với nút hệ thống:
Phương pháp này sử dụng phương pháp nổi tiếng của Newton - Raphson để giải phương trình phi tuyến một biến:
Nhắc lại tinh thần chủ yếu của phương pháp newton như sau :
Nếu f(x) = 0 là phương trình phi tuyến thì khai triển f(x) theo giá trị đầu x (0) như sau:
Bỏ qua số hạng bậc cao chỉ giữ lại phần tuyến tính ta có: f x 0 x x 0 f x ' 0 0 (2.13)
Giải (2.13) bằng phương pháp lặp như sau: x x 1 ta được
Tiếp tục khai triển tại x (1) rồi tính x (1) cứ nhu thế x (k+ 1)
Phương pháp Newton - Raphson là một mở rộng của công thức lặp Newton cho hàm nhiều biến Phương pháp này sử dụng ma trận và được ứng dụng trong giải tích mạng Khi có n phương trình phi tuyến với n biến, ta có thể thiết lập các phương trình tương ứng để giải quyết bài toán.
Trong đó F’(x) là ma trận Jacobien của F(x):
Các vòng lặp của (2.17) được chia ra làm hai phần: Phần hiệu chỉnh và phần gồm khối các phương trình tuyến tính
Phương pháp Newton nổi bật với đặc tính hội tụ bậc 2, mang lại sự khác biệt so với các phương pháp khác Tuy nhiên, một trong những thách thức của phương pháp này là yêu cầu phỏng đoán ban đầu phải gần với nghiệm thực tế để đảm bảo hội tụ Đối với hệ thống điện, điều này không phải là vấn đề lớn, vì kinh nghiệm cho phép chúng ta đưa ra những phỏng đoán chính xác hơn.
Giải quyết trào lưu công suất
Xét phương trình hệ thống (2.1) dưới dạng mở rộng: n p pq q q 1
Liên hợp hóa và nhân (2.19) với Vp ta có: n
Tách phần thực và phần ảo ra: n
2.3.2 Phương pháp độ lệch công suất ở trong tọa độ cực
Phương pháp Newton áp dụng độ lệch công suất trong tọa độ cực đã trở thành một công cụ phổ biến trong tính toán trào lưu công suất Trong khi đó, phương pháp tọa độ vuông góc ít hiệu quả hơn và sẽ không được đề cập trong phần này.
V Vp pq p q q q q pq pq pq
Do đó (2.21) và (2.22) biểu diễn trong tọa độ cực như sau: p p n pq pq pq pq q q 1
Giả thiết n là tổng số nút của mạng đ iện, nút thứ n+1 là nút cân bằng, số nút P-Q là n1, P-V là n2 và 1 nút hệ thống vì vậy n = n1+n2+1
Nhiệm vụ của chúng ta là xác định độ lớn điện áp |V| tại nút P-Q và góc pha chưa biết tại cả nút P-V và P-Q Đặt X là vectơ biến bao gồm các ẩn |V| và q, trong khi Y là vectơ các biến đã biết Vectơ X sẽ có 2(n1 + n2) phần tử, còn vectơ Y sẽ có 2n1 + 2n2 + 2 phần tử.
Từ hệ phương trình (2.23) và (2.24), chúng ta có thể chọn số phương trình tương ứng với số biến của X Nhờ đó, ta có thể chuyển đổi phương trình trào lưu công suất phi tuyến F(X,Y) = 0 thành dạng F(X) = 0 bằng cách loại bỏ các biến đã biết của Y.
Chúng ta có dạng F(x) như sau:
Cuối cùng ta có 2n1 + 1n2 phương trình vừa bằng số biến của X
Các phương trình này viết lại dưới dạng ma trận:
Viết dưới dạng công thức Newton p p sp p n pq pq pq pq q q 1
(2.27a) p sp p p n pq pq pq pq q q 1
∆q là vectơ con gia số của góc pha tại các nút P-Q và P-V
Sơ đồ khối thuật toán Newton - Raphson trong tọa độ cực được trình bày trong hình đưới đây
Các phần mềm tính toán mô phỏng trong hệ thống điện
Dựa trên các phương pháp tính toán giải tích mạng điện, nhiều phần mềm tính toán đã được phát triển, mỗi phần mềm có chức năng và ưu nhược điểm riêng Dưới đây là một số phần mềm tiêu biểu đang được nhiều quốc gia trên thế giới sử dụng và quan tâm.
Chương trình PSS/E (Power system simulation/engineering)
PSS/E - là chương trình được lập trình bằng ngôn ngữ Fortrant của hãng
Power Technologies (Mỹ) phát triển chương trình PSS/E, có khả năng tính toán cho hệ thống điện với tối đa 50.000 nút, 100.000 tải, 100.000 nhánh, 12.000 máy phát, 20.000 máy biến áp và 4.000 thiết bị bù Phương pháp tính toán chế độ xác lập trong PSS/E sử dụng là Gauss-Seider và Newton-Raphson Chương trình cũng bao gồm tính năng tối ưu hóa hệ thống truyền tải thông qua PSS OPF, hoàn toàn tương thích với chế độ xác lập.
Hình 2.3 Giao diện chương trình PSS/E
Chương trình được EVN lựa chọn cho công tác điều độ, vận hành, nghiên cứu và quy hoạch toàn bộ hệ thống điện Việt Nam, có khả năng thực hiện các nhiệm vụ như tính toán ổn định, trào lưu công suất, ngắn mạch và lưới DC Những ưu điểm nổi bật của chương trình này bao gồm tính chính xác cao và khả năng xử lý nhanh chóng các thông số kỹ thuật.
- Có thể thể hiện kết quả tính toán dưới dạng bảng hoặc dưới dạng sơ đồ lưới điện
Mô hình kết nối cho phép kiểm tra và điều chỉnh các thông số của từng phần tử một cách dễ dàng Người dùng có thể thay đổi công suất cho các phần tử và điều chỉnh mức độ tải cho một số hoặc tất cả các phụ tải theo tỷ lệ, áp dụng cho từng xuất tuyến hoặc toàn bộ lưới điện.
- Cách xuất dữ liệu khá đơn giản và thuận lợi cho việc tổng hợp
Sơ đồ có thể được mở rộng một cách dễ dàng theo sự phát triển của lưới điện, cho phép kết nối nhiều lưới điện và hệ thống điện với nhau một cách đơn giản.
Tuy nhiên, chương trình còn có những hạn chế sau :
Chương trình thiết kế chủ yếu tập trung vào lưới truyền tải, sử dụng đơn vị đo lường như MW, MVA, MVAr, với đơn vị nhỏ nhất là 0,1M Điều này khiến cho việc áp dụng vào lưới phân phối trở nên không thuận tiện.
- Sử dụng nhiều mã, lệnh
Trước khi nhập vào chương trình tính toán, các số liệu cần được xử lý và quy đổi về cùng một hệ đơn vị tương đối Sau khi hoàn tất quy trình này, tất cả các thông số đã được chuyển đổi sẽ được đưa vào bảng dữ liệu của chương trình.
Do chương trình có tính tổng quát cho hệ thống lưới truyền tải lớn, cần chú ý đến nhiều thông số và mã hiệu không cần thiết khi nhập liệu cho lưới phân phối.
Chương trình POWERWORLD
Phần mềm PowerWorld, sản phẩm của tập đoàn PowerWorld có trụ sở tại Canada, đang được sử dụng rộng rãi trong ngành điện lực và các trường đại học chuyên ngành điện Chương trình này có khả năng phân tích chính xác hệ thống điện và minh họa qua đồ thị, giúp giải thích hoạt động của hệ thống điện Phương pháp tính toán của PowerWorld tương tự như PSS/E, sử dụng phương pháp lặp để giải bài toán mạng điện.
Power World cho phép người dùng hình dung hệ thống điện thông qua sơ đồ một sợi và cung cấp khả năng tạo ra hoặc chỉnh sửa mô hình hệ thống dựa trên file dữ liệu có sẵn Phần mềm này sử dụng hình ảnh và mô phỏng sinh động để nâng cao hiểu biết của người dùng về các đặc tính, bài toán và quy định của hệ thống Người dùng có thể thực hiện thay đổi công suất phụ tải, máy phát và trạng thái thiết bị trực tiếp trên chương trình mô phỏng động của hệ thống điện Power World cũng rất tiện lợi cho việc mô phỏng sự phát triển của hệ thống điện.
Hình 2.4 Giao diện chương trình PowerWorld
Để truy cập dữ liệu trong PowerWorld, người dùng cần chuyển đổi thông số về hệ đơn vị tương đối (pu) giống như trong PSS/E Tuy nhiên, PowerWorld cho phép nhập liệu song song với quá trình mô phỏng, tức là thông số kỹ thuật của thiết bị sẽ được truy cập ngay khi mô phỏng đến thiết bị đó Phần mềm này nổi bật với khả năng tính toán giá thành điện năng và hiển thị trực tiếp giá thành tại các thanh cái và đường dây tải điện, giúp hỗ trợ thiết kế và điều hành hệ thống điện, đồng thời hướng tới mục tiêu phát triển thị trường điện tại Việt Nam.
Chương trình CONUS
Conus là phần mềm tính toán chế độ xác lập hệ thống điện của Nga, được phát triển và nâng cấp bởi các cán bộ tại bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội từ năm 1985 Chương trình này liên tục được cải tiến với các chức năng và thuật toán mới nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế trong tính toán hệ thống điện và sự tiến bộ của công nghệ máy tính.
Chương trình Conus được phát triển bằng ngôn ngữ Fortran, tương tự như PSS/E và PowerWorld, với khả năng giải bài toán phân tích mạng điện thông qua phương pháp lặp Newton-Raphson Conus có thể thực hiện các phân tích tính toán như trào lưu công suất và đánh giá độ dự trữ ổn định, cung cấp những thông tin quan trọng cho việc quản lý và tối ưu hóa hệ thống điện.
Hình 2.5 Giao diện chương trình Conus
Chương trình cung cấp các bảng số liệu cập nhật, bao gồm thông tin chính về nút, nhánh chuẩn, đường dây, đường dây siêu cao áp, nhánh MBA, thông số MBA và tham số điều khiển.
- Vẽ sơ đồ: Sơ đồ hệ thống điện được vẽ trực tiếp bằng các lệnh trong chương trình
Chức năng UpdateLink cho phép truyền thông tin từ các bảng đã soạn thảo sang hình vẽ, giúp liên kết các đường dây tải điện và các nút trên hình ảnh với số liệu tương ứng Người sử dụng cần cung cấp thông tin về nút đầu và nút cuối, với định dạng 9-số liệu nút đầu-số liệu nút cuối (ví dụ: 9001002 cho nút đầu là 1 và nút cuối là 2), và phân loại vào layer "Duong day" Chương trình cũng hỗ trợ giới hạn dòng điện và cho phép thêm thuộc tính cho văn bản nếu liên quan đến số liệu nút hay nhánh.
Người dùng có khả năng cập nhật trực tiếp thông số hệ thống điện vào bảng dữ liệu của chương trình mà không cần phải qua quá trình gia công hay xử lý số liệu.
Thể hiện kết quả tính toán chi tiết, thuận lợi cho việc tổng hợp
Liên kết, mở rộng được với các môđun chương trình do người sử dụng tạo ra phục vụ tính toán theo yêu cầu người sử dụng
Với Conus phiên bản 2.0, người dùng có thể xem kết quả hiển thị trực tiếp trên sơ đồ Tuy nhiên, chương trình vẫn còn hạn chế do chưa tích hợp module tính toán tối ưu hệ thống điện.
Phân tích lựa chọn chương trình tính toán
Hiện nay, có nhiều phần mềm tính toán và phân tích hệ thống điện như PSS/E, POWERWORLD và CONUS, mỗi phần mềm đều có những ưu và nhược điểm riêng cũng như phạm vi sử dụng khác nhau POWERWORLD rất phù hợp cho việc xây dựng các hệ thống mô phỏng và đào tạo vận hành hệ thống điện Trong khi đó, PSS/E cung cấp nhiều chức năng như mô phỏng hệ thống, tính toán trào lưu công suất và tính toán ngắn mạch CONUS chủ yếu được sử dụng để tính toán trào lưu công suất và đánh giá ổn định hệ thống.
Để sử dụng các chương trình PSS/E và POWERWORLD, người dùng cần có khóa cứng (bản quyền) Người dùng chỉ có thể sử dụng các chức năng để thực hiện tính toán và phân tích hệ thống, mà không thể can thiệp vào mã nguồn của chương trình.
Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành tính toán trào lưu công suất và điện áp tại các nút trong hệ thống điện Việt Nam, đặc biệt là khu vực tỉnh Bình Định đến năm 2025, ở các chế độ vận hành khác nhau Mục tiêu là xác định các nút có điện áp biến động lớn để lắp đặt thiết bị bù, nhằm ổn định điện áp và nâng cao độ dự trữ ổn định của hệ thống Để đảm bảo độ chính xác và tin cậy cao, nghiên cứu sẽ sử dụng chương trình PSS/E.
Tính toán mô phỏng lưới điện ở chế độ xác lập khi chưa có sự tham gia của nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp
Tính toán thông số của các phần tử trong lưới điện cho mô phỏng
Dựa trên dữ liệu về tình trạng mang tải của các trạm biến áp năm 2018, lượng công suất tiêu thụ trong mười hai tháng đã được xác định, với tháng 8 ghi nhận công suất tiêu thụ cao nhất Do đó, trong luận văn này, chúng tôi sẽ sử dụng số liệu về công suất tác dụng và công suất phản kháng trong tháng 8 để tiến hành mô phỏng, phân tích và đánh giá.
Hình 2.6 Công suất tiêu thụ của các trạm biến áp trong mười hai tháng
2.5.1.2 Tính trở kháng đường dây
Các thông số cần thiết:
Bảng 2.1 Thông số trở kháng đường dây ĐIỂM ĐẦU ĐIỂM CUỐI
POSITIVE SEQUENCE ZERO SEQUENCE Per unit (Positive Sequence) Per unit (Zero Sequence )
R X B Ro Xo Bo pu pu pu pu pu pu
Bảng dữ liệu trên bao gồm các cặp địa điểm và các giá trị tương ứng, thể hiện mối quan hệ giữa chúng Ví dụ, DUCPHO_171 và TAMQUAN_171 có giá trị 0,027045, trong khi HOAINHON_171 và VINHSON_172 có giá trị cao nhất là 0,074315 Các cặp khác như TRAXOM_172 và DONPHO_172 cũng cho thấy mối liên hệ đáng chú ý với giá trị 0,058831 Hơn nữa, PHUMY_172 và VINHSON5_173 có giá trị 0,050852, cho thấy sự tương đồng giữa các địa điểm này Cuối cùng, các cặp như QUYNHON_174 và QUYNHON2_172-7, cùng với QUYNHON_175 và QUYNHON2_171-7, đều có giá trị tương tự là 0,010849, cho thấy sự nhất quán trong dữ liệu.
Chiều dài đường dây: l (km)
Điện trở và điện kháng của đường dây được xác định bằng các đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không, với điện trở là r1 và ro (Ohm/km) cùng với điện kháng là x1 và xo (Ohm/km) Ngoài ra, điện dẫn cũng được phân loại thành hai đơn vị thứ tự thuận và thứ tự không, được ký hiệu là b1 và b0 (S/km) Khả năng mang tải của đường dây được tính bằng S (MVA).
Công thức tính trở kháng đường dây cho cả hai thông số thứ tự thuận và thứ tự không như sau:
BASE MVA pu ohm pu
Điện trở thứ tự thuận của đường dây có thể được quy đổi về nhiệt độ 50 o C bằng công thức R(50 o C) = 1.07272 * R(20 o C) Áp dụng cho lưới điện Bình Định, bảng số liệu trở kháng đường dây được trình bày trong bảng 2.1.
2.5.1.3 Tính toán máy biến áp hai cuộn dây
Các thông số yêu cầu:
Công suất định mức: S (MVA)
Điện áp định mức cuộn cao: Uh (kV)
Điện áp định mức cuộn hạ: Ul (kV)
Phía điều áp và số nấc điều áp
Khả năng điều chỉnh điện áp của mỗi nấc: step (%)
Tổn thất không tải: Pkt (kW)
Công suất ngắn mạch: Pnm (kW)
Điện áp ngắn mạch: Uk (%)
Tổ đấu dây Điện trở thứ tự thuận (pu):
1000. nm base dm base dm
(2.30) Điện kháng thứ tự thuận (pu):
(2.31) Điện trở và điện kháng thứ tự không (pu) có thể được lấy bằng 0.8 lần điện trở và điện kháng thứ tự thuận (pu):
Điện dẫn tác dụng GT (pu) được xác định bằng công thức X0 (pu) = 0.8*X1 (pu), trong khi điện dẫn phản kháng BT (pu) cũng được tính toán tương tự Trong trường hợp không có số liệu cụ thể, có thể bỏ qua một số thông tin mà không ảnh hưởng nhiều đến kết quả tính toán.
Uh (kV) : Điện áp định mức của cuộn cao áp máy biến áp
Ul (kV) : Điện áp định mức của cuộn hạ áp máy biến áp
Sdm (MVA): Công suất định mức của máy biến áp
Ubase-h (kV): Điện áp cơ bản ứng với điện áp cuộn cao áp máy biến áp
Bảng 2.2 Thông số MBA tại các nhà máy
Rh Xh Rm Xm G B ohm ohm ohm ohm ohm ohm pu pu pu pu pu pu
Các số liệu cần thiết để mô phỏng máy phát điện:
Công suất định mức của máy phát: Pđm (MW), Qđm (MVAr), Sđm
Điện áp định mức của máy phát: Uf (kV)
Công suất phát cực đại và cực tiểu: Pmax (MW), Pmin (MW), Qmax
Các điện kháng: Xd", X0 và Xneg
Kết quả mô phỏng trào lưu công suất
Phần mềm PSS/E 33.4 được sử dụng để mô phỏng lưới điện cao áp tỉnh Bình Định, trong điều kiện chưa có sự tham gia của nhà máy điện mặt trời Mục đích của việc này là đánh giá sơ bộ tình trạng lưới điện Các kết quả thu được về điện áp, công suất truyền tải trên đường dây và tổn thất được trình bày chi tiết trong hình 2.7.
Hình 2.7 Kết quả điện áp tại các nút
Kết quả từ hình 2.7 cho thấy rằng điện áp tại hầu hết các nút đều nằm trong phạm vi cho phép, tuy nhiên, những nút ở xa có giá trị điện áp thấp hơn 1 pu.
TAM QUAN HOA INH ON PHUM Y MY THA NH PHUC AT ANN HON QUY NHON 2 DON PHO L ONGM Y PH UOCS ON B D NHO NHOI NHO NT AN DON G DA HOA I AN B IN HDUO NG C ANGQ UY NHON T AY SO N T D VI NHSO N T D VI NHSO N5 TD TR AX OM QUY NHON 2 2 0 PH U MY 2 2 0 Điện áp (pu).
Tam Quan, Hoài Nhơn, Hoài Ân Đối với các nút ở gần nguồn thì điện áp luôn lớn hơn 1 pu
Hình 2.8 Công suất truyền tải và khả năng mang tải trên đường dây
Kết quả mô phỏng trào lưu công suất bằng phần mềm PSS/E 33.4 cho thấy đường dây từ Quy Nhơn 220kV đi An Nhơn đạt công suất tác dụng lớn nhất là 103,7164 MW, với khả năng mang tải lên tới 84% Trong khi đó, đường dây từ Quy Nhơn 220 đi Nhơn Tân có công suất tác dụng 23,0821 MW nhưng lại truyền tải lượng công suất phản kháng lớn nhất là 25,86 MVAr Hầu hết các tuyến đường dây từ Quy Nhơn 220, Phù Mỹ 220 đến các trạm đều có phần trăm mang tải vượt quá 50%, như tuyến Phù Mỹ 220 - Phù Mỹ và Quy Nhơn 220 - Quy Nhơn 2.
TAM QUAN - Hòa In Hòa N - Bình Dương Hòa In Hòa N - Phú Mỹ Hòa In Hòa N - Hòa I An Phú Mỹ - Phú Mỹ 220 Mý Thạnh - Phú Cát Phú Mỹ 220 - Mý Thạnh Phú Cát - An N Hòa N An N Hòa N - Quy Nhơn 220 An N Hòa N - Quy Nhơn 220 Quy Nhơn 2 - Quy Nhơn 220 Quy Nhơn 2 - Quy Nhơn 220 Đôn Phố - Nhơn Tân Đôn Phố - Tây Sơn Long Mý - Quy Nhơn 220 Phú Quốc Sơn - BĐ-N Hòa N Hòa I Phú Quốc Sơn - Quy Nhơn 220 Nhơn Nhơn OI - Đôn G Đà Nhơn Tân - Quy Nhơn 220 Đôn G Đà - Cần G Quy Nhơn Đôn G Đà - Quy Nhơn 220 Hòa I An - TD_Vinh Sơn Bình Dương - Phú Mỹ 220 Tây Sơn - TD_TraXo M TD_Vinh Sơn - TD_Vinh Sơn 5 TD_Vinh Sơn 5 - TD_TraXo M TD_Vinh Sơn 5 - Phú Mỹ 220.
Đường dây An Nhơn - Phù Cát có khả năng mang tải 74%, nhưng theo kết quả từ hình 2.9, tổn thất công suất trên đường dây này đạt mức cao nhất là 0.524 MW Tiếp theo là đường dây Quy Nhơn 220 - An Nhơn, với tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây đều nhỏ hơn 0.6 MW và tổn thất công suất phản kháng nhỏ hơn 1.4 MVAr.
Chương 2 của luận văn trình bày các phương pháp tính toán chế độ xác lập của hệ thống, bao gồm việc thiết lập công thức giải tích để xây dựng ma trận nút, dòng điện, công suất trên đường dây và điện áp tại các nút Hai phương pháp cơ bản được đề cập để tính toán chế độ xác lập là phương pháp Gauss-Seidel và phương pháp Newton.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu tổng quan về các phần mềm tính toán mô phỏng hệ thống điện, bao gồm PSS/E, Powerworld và Conus Bên cạnh đó, chúng tôi sẽ phân tích ưu nhược điểm của từng phần mềm Cuối cùng, luận văn đã chọn phần mềm PSS/E để thực hiện quá trình tính toán mô phỏng cho hệ thống điện 110kV tại Bình Định.
Tâm Quán - Hòa In Hòn, Tâm Quán - Bình Dương Hòa In Hòn, Phú Mỹ Hòa In Hòn, Phú Mỹ 220, Mỹ Thạnh - Phú Cát Phú Mỹ 220, Mỹ Thạnh Phú Cát - An N Hòn, Quy Nhơn 220 An N Hòn, Quy Nhơn 220 Quy Nhơn 220, Quy Nhơn 220 Quy Nhơn 220, Đôn Phó - Nhơn Tân Đôn Phó - Tây Sơn Long Mỹ - Quy Nhơn 220 Phú Ốc Sơn, Đôn Hòn Hòa Ốc Sơn, Nhơn Hòa Đôn G Đà Nhơn Tân - Quy Nhơn 220 Đôn G Đà - Cảng Quy Nhơn Đôn G Đà - Quy Nhơn 220 Hòa In - TĐ Vin H Sơn Bình Dương - Phú Mỹ 220 Tây Sơn - TĐ Traxo M TĐ Vin H Sơn - TĐ Vĩnh Sơn 5 TĐ Vin H Sơn 5 - TĐ Traxo M TĐ Vin H Sơn 5 - Phú Mỹ 220.
Dựa trên số liệu từ chương 1, chương này đã thực hiện tính toán và chuyển đổi các giá trị về phần mềm PSS/E để mô phỏng và đánh giá trạng thái vận hành của lưới điện, bao gồm điện áp, phần trăm mang tải, và tổn hao công suất tác dụng cũng như công suất phản kháng Kết quả này sẽ được so sánh với sự thay đổi của các thông số khi có sự tham gia của nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp trong chương 3.
ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI CÁT HIỆP ĐẾN LƯỚI ĐIỆN BÌNH ĐỊNH
Tổng quan nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp
3.1.1 Khái quát về vị trí dự án
Dự án Công viên năng lượng điện mặt trời TTP Bình Định tọa lạc tại thôn Hội Vân, xã Cát Hiệp, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định, Việt Nam Dự án cách quốc lộ QL1A khoảng 7km về phía Tây, cách UBND xã Cát Hiệp 3km về phía Đông và cách trung tâm thành phố Quy Nhơn khoảng 40km về phía Tây Bắc Tổng diện tích khu vực dự án là 82,95ha, được chia thành 2 khu đất.
Khu đất 1 có diện tích 42,87 ha và khu đất 2 có diện tích 40,08 ha Cả hai khu đất này đều không có công trình kiến trúc hay công trình kiên cố nào thuộc sở hữu của cá nhân hoặc nhà nước.
Hình 3.1 Bản đồ ranh giới dự án công viên năng lượng điện mặt trời
Tọa độ khu vực dự án công viên năng lượng điện mặt trời:
Bảng 3.1 Tọa độ ranh giới lô đất khu vực 1
TT Tọa độ (Hệ tọa độ VN 2000-Múi chiếu 3 o )
Bảng 3.2 Tọa độ ranh giới lô đất khu vực 2
Tọa độ (Hệ tọa độ VN 2000-Múi chiếu
3.1.2 Tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời
Dự án Công viên Năng lượng điện mặt trời tại xã Cát Hiệp, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định, tọa lạc tại tọa độ 14°01'2.94" Bắc và 109°01'3.59" Đông, sở hữu tiềm năng bức xạ mặt trời cao cùng số giờ nắng trung bình năm dồi dào, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển bền vững của dự án.
Vùng ven biển tỉnh Bình Định sở hữu khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ không khí trung bình năm dao động từ 22°C đến 31°C, đạt khoảng 27°C Nhiệt độ có xu hướng tăng dần từ bắc xuống nam, với mức cao nhất thường xảy ra vào giữa tháng.
Tháng 7 và tháng 8 có nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất là 22,2 oC Khu vực ven biển nhận tổng lượng bức xạ mặt trời đạt 1.911 kWh/m²/năm, với mức cao nhất vào tháng 4, tháng 5 và tháng 6 (~ 200 kWh/m²/tháng) và thấp nhất vào tháng 11-12 (~100 kWh/m²/tháng đến 110 kWh/m²/tháng) Nơi đây có nhiều nắng, với tổng giờ nắng bình quân trong năm đạt 2.569 giờ.
Hình 3.2 Phân vùng bức xạ mặt trời của Việt Nam và tỉnh bình định
Mùa mưa tại khu vực diễn ra từ tháng 9 đến tháng 12, trong khi mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8, với tổng lượng mưa trung bình hàng năm đạt khoảng 1.600 ÷ 1.700 mm Mùa mưa chiếm 70% ÷ 75% tổng lượng mưa hàng năm, đặc biệt hai tháng 10 và 11 đóng góp khoảng 45% ÷ 50% Lượng mưa trong mùa khô chỉ chiếm 2,5% ÷ 5%, dẫn đến tình trạng úng lụt thường xảy ra vào tháng 10 và 11 Vào tháng 5 và 6, có thể xảy ra mưa tiểu mãn với lượng mưa vượt 100 mm, gây lũ tiểu mãn Sự chênh lệch lượng mưa tháng có thể dao động từ 450 mm đến 600 mm Ở thượng nguồn sông Kôn và sông An Lão, lượng mưa trung bình hàng năm có thể đạt 2.600 mm ÷ 2.800 mm, trong khi vùng ven biển ghi nhận từ 1.600 mm đến 1.800 mm Các vùng trong tỉnh có sự khác biệt lớn về lượng mưa, với Quy Nhơn có thời gian mưa kéo dài tối đa 5 ngày và không mưa lên đến 11 ngày.
Bảng 3.3 Bức xạ mặt trời khu vực Công viên Năng lượng điện mặt trời
Tốc độ gió ở độ cao
3.1.3 Lựa chọn sơ đồ công nghệ
Năng lượng mặt trời có thể chuyển đổi thành điện năng qua hai phương pháp chính: thứ nhất là sử dụng pin năng lượng mặt trời (PV) với các vật liệu bán dẫn hấp thụ photon và phát ra electron thông qua hiệu ứng quang điện; thứ hai là sử dụng tua-bin nhiệt, trong đó nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời làm nước bốc hơi, quay tua-bin và tạo ra điện Đây là nguyên lý hoạt động của các nhà máy điện sử dụng công nghệ nhiệt mặt trời hội tụ với nhiệt độ cao.
Nhà máy điện mặt trời sử dụng công nghệ quang điện (SPV) có hiệu suất chuyển đổi từ 15% đến 18% cho các hệ thống thương mại Mặc dù hiệu suất không cao, nhưng hệ thống này có cấu trúc đơn giản, hoạt động đáng tin cậy và bền bỉ Công tác vận hành và bảo trì cũng dễ dàng và chi phí thấp, làm cho nó trở thành lựa chọn hợp lý cho nguồn năng lượng tái tạo.
Nhà máy điện mặt trời công nghệ CSP (concentrated solar power) đạt hiệu suất khoảng 25%, nhưng chỉ hoạt động hiệu quả tại những khu vực có bức xạ mặt trời vượt quá 5,5 kWh/m²/ngày và công suất nhà máy phải đảm bảo không nhỏ hơn mức tối thiểu.
Hệ thống điện mặt trời CSP 5 MW có cấu trúc phức tạp, yêu cầu thiết bị điều khiển theo dõi chuyển động của mặt trời, dẫn đến việc vận hành và bảo trì khó khăn cùng chi phí cao Do đó, công nghệ này hiện chưa phù hợp với điều kiện tại Việt Nam.
Sau đây là sơ đồ nguyên lý Công viên NL ĐMT nối lưới sử dụng công nghệ quang điện SPV
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý Công viên Năng lượng Điện mặt trời
3.1.4.1 Lựa chọn tấm pin mặt trời
Pin năng lượng mặt trời là thiết bị bán dẫn chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện Mặc dù phần lớn tế bào pin quang điện được sản xuất từ tinh thể silicon, nhưng còn nhiều loại vật liệu và phương pháp khác cũng có thể được sử dụng để chế tạo pin năng lượng mặt trời.
Công nghệ tế bào pin quang điện (PV) được chia thành hai loại chính: tinh thể và màng mỏng Tế bào tinh thể silicon (c-Si) mang lại hiệu suất cao, với các loại pin như đơn tinh thể (mono c-Si) và đa tinh thể (poly c-Si) Pin đơn tinh thể có hiệu suất tối ưu nhưng giá thành cao hơn, trong khi pin đa tinh thể có giá rẻ hơn nhưng hiệu suất thấp hơn Ngược lại, pin dạng màng mỏng có chi phí thấp hơn nhưng cũng kém hiệu suất so với pin tinh thể.
Bảng 3.4 Hiệu suất các loại pin quang điện PV
Màng mỏng công nghệ mới
Loại C-Si HIT a-Si CdTe CIGS/CIS
Hệ số suy giảm công suất (%/ 0 C) -0.45 0.29 -0.21 -0.25 -0.35
Hình 3.4 Các dạng pin quang điện PV
Theo Điều 12 của Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11 tháng 4 năm 2017, các dự án điện mặt trời tại Việt Nam yêu cầu các nhà máy điện mặt trời nối lưới phải sử dụng tấm pin mặt trời có hiệu suất tế bào quang điện lớn hơn 16% hoặc tấm pin lớn hơn 15% Do đó, dự án đề xuất sử dụng loại pin tinh thể Silicon C-Si Bên cạnh đó, khi tấm pin hết tuổi thọ, phế thải từ tấm pin này không gây độc hại và có thể được tái chế.
Tấm pin mặt trời là nguồn năng lượng chính trong nhà máy điện mặt trời, đặc biệt trong các hệ thống nối lưới Việc chọn lựa tấm pin có công suất lớn, điện áp cao và dòng thấp giúp tối ưu hóa hiệu suất, đồng thời giảm kích thước dây dẫn Hệ thống điện áp cao cho phép kết nối nhiều tấm pin hơn trong một dãy, từ đó giảm chi phí dây dẫn và số lượng mối nối, dẫn đến tiết kiệm chi phí lắp đặt.
Việc lựa chọn tấm pin mặt trời phụ thuộc vào kết cấu mặt bằng lắp đặt và loại công suất đã được sử dụng phổ biến Khi tổ hợp thành dãy, các tấm pin cần phù hợp với thông số bộ biến đổi đã chọn theo công suất lắp đặt Chúng tôi đã quyết định sử dụng loại dàn pin có công suất 300Wp với điện áp tối đa đạt 36,6V trong điều kiện tiêu chuẩn (1000W/m²; 25°C).
AM 1,5) Pin mặt trời dùng loại đa tinh thể, hiệu suất cao, tuổi thọ trên 20 năm
3.1.4.2 Hệ thống máy Biến tần (Inverter)
Phân tích ảnh hưởng của lưới điện Bình Định khi có sự tham gia của nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp
Hệ thống pin quang điện (PV-Photovoltaic) tạo ra điện một chiều từ năng lượng mặt trời, có khả năng cấp điện cho phụ tải độc lập hoặc kết nối với lưới điện công cộng thông qua bộ chuyển đổi Inverter DC/AC Hệ thống này bao gồm các thành phần chính như tấm pin mặt trời, khối chuyển đổi nguồn điện (DC/DC, DC/AC) và các thiết bị hỗ trợ như bảo vệ, đo đếm và nối đất Mục tiêu của hệ thống PV nối lưới là tối ưu hóa công suất phát và truyền tải tối đa dòng điện vào lưới điện xoay chiều AC Quá trình chuyển đổi công suất từ tấm PV lên lưới điện diễn ra qua hai bộ chuyển đổi: DC/DC và DC/AC, trong đó bộ chuyển đổi DC/DC "Boost" giúp duy trì và tối ưu hóa công suất phát.
PV (MPPT-Maximum Power Point Tracking) trong điều kiện các thông số
B ức x ạ mặt trời hà ng ng ày (kW h/m 2/ng ày )
Bộ nghịch lưu Inverter DC/AC chuyển đổi nguồn điện DC thành AC để bơm vào lưới điện, điều khiển hệ số công suất phát của hệ thống điện mặt trời Trong hệ thống điện mặt trời nối lưới, cần lưu ý rằng PV chỉ cung cấp công suất tác dụng mà không cấp công suất phản kháng, điều này có thể ảnh hưởng đến hệ số công suất của lưới điện.
3.2.1 Đánh giá đến khả năng mang tải
Phần mềm PSS/E 33.4 được sử dụng để mô phỏng lưới điện cao áp tỉnh Bình Định năm 2019, với sự tham gia của Nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp có công suất 43MW trong chế độ phụ tải tối đa Khả năng mang tải của các đường dây trước và sau khi kết nối nhà máy vào lưới điện được thể hiện rõ trong hình 3.7.
Hình 3.7 Tình trạng mang tải của các đường dây trong trường hợp có và không có nhà máy
Kết quả mô phỏng cho thấy tình trạng mang tải của các đường dây khi kết nối nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp vào lưới điện Bình Định tại điểm đấu nối thanh cái 110kV Phù Cát ảnh hưởng đến dòng điện mang.
Tam Quan, Hoa Inh On, Phu My, Hoai An, Quy Nhon, và các địa điểm như Phuc At, Nho Nhoi, Dong Da là những khu vực nổi bật trong khu vực này Những nơi này không chỉ mang lại vẻ đẹp thiên nhiên mà còn là điểm đến hấp dẫn cho du khách Các hoạt động văn hóa và lịch sử phong phú tại đây tạo nên sức hút đặc biệt, góp phần vào sự phát triển du lịch của Quy Nhon.
%I KHÔNG CÓ CÁT HIỆP %I CÓ CÁT HIỆP tải của một số đường dây 100kV lân cận như Mỹ Thành - Phù Cát, Mỹ Thành
Tại Phù Mỹ 220, các lộ đường dây kết nối với An Nhơn đã giảm tải do sự phân bổ lại công suất trong hệ thống Ngược lại, tỷ lệ mang tải của các tuyến đường dây khác vẫn giữ ổn định.
3.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của nhà máy đến tổn thất điện áp
Kết quả mô phỏng cho thấy, sau khi kết nối nhà máy điện mặt trời, chất lượng điện áp tại các nút trên lưới điện Bình Định được cải thiện rõ rệt Việc bổ sung nguồn cấp này đã giúp giảm tổn thất điện áp tại hầu hết các nút, đặc biệt là những nút gần điểm đấu nối với hệ thống điện Chi tiết về sự thay đổi điện áp được minh họa trong hình 3.8.
Hình 3.8 Điện áp tại các nút khi chưa có và có sự tham gia của nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp
Kết quả từ hình 3.8 cho thấy điện áp tại các nút gần khu vực nhà máy như Mỹ Thành, Phù Cát và An Nhơn đã được nâng cao, với hầu hết các nút không vượt quá giới hạn cho phép Điều này góp phần đảm bảo tiêu chí độ lệch điện áp trong quá trình vận hành.
Mặc dù nhà máy có quy mô công suất đặt không lớn, nhưng nó đã góp phần quan trọng trong việc cải thiện chất lượng điện áp, đặc biệt là tại các nút gần khu vực nhà máy Việc này không chỉ giúp giảm tổn thất điện áp mà còn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật vận hành lưới điện.
Tam Quan Hoa, một địa điểm nổi bật tại thành phố Quy Nhơn, đang thu hút sự chú ý với hai dự án lớn là Long Mỹ và Phước Sơn Khu vực này không chỉ có tiềm năng phát triển mạnh mẽ mà còn mang đến cơ hội đầu tư hấp dẫn cho các nhà đầu tư Với vị trí đắc địa và hạ tầng hoàn thiện, Tam Quan Hoa hứa hẹn sẽ là điểm đến lý tưởng cho những ai tìm kiếm một không gian sống chất lượng và thuận tiện.
Điện áp không có cát hiệp và điện áp có cát hiệp đều có khả năng cung cấp điện cho các phụ tải ở xa trung tâm lưới điện, nhờ vào việc giảm bán kính cung cấp điện.
Việc phát triển nguồn điện mặt trời tại các khu vực sâu vùng xa là rất cần thiết để cải thiện chất lượng điện năng cho lưới điện Nguồn điện mặt trời không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn nâng cao khả năng cung cấp điện cho lưới điện phân phối, mang lại lợi ích kép cho cộng đồng và môi trường.
3.2.3 Đánh giá ảnh hưởng của nhà máy đến tổn thất công suất
Kết quả từ mô phỏng cho thấy sự tham gia của Nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp sẽ làm thay đổi mức tổn thất trên một số đường dây 110kV gần điểm kết nối với hệ thống điện, như thể hiện trong hình 3.9.
Hình 3.9 Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây 110kV tỉnh Bình Định khi có xét đến sự tham gia của nhà máy
Tổng tổn thất công suất trên lưới điện 110kV trước khi đấu nối Nhà máy là 4,2935MW, trong khi sau khi đấu nối, tổn thất này giảm xuống còn 3,2498MW.
Tổng tổn thất công suất đã giảm xuống còn 1,0437MW Hình 3.9 cho thấy rõ rệt tổn thất công suất tác dụng tại các khu vực xung quanh nhà máy.
Khái niệm về ổn định điện áp trong hệ thống điện
3.3.1 Định nghĩa Ổn định điện áp là khả năng duy trì điện áp tại tất cả các nút trong hệ thống nằm trong một phạm vi cho phép (tuỳ thuộc vào tính chất mỗi nút mà phạm vi dao động cho phép của điện áp sẽ khác nhau) ở điều kiện vận hành bình thường
Tâm Quán - Hòa Bình Dương là một khu vực nổi bật tại Hòa Bình với nhiều địa điểm hấp dẫn Tại đây, du khách có thể khám phá những cảnh quan thiên nhiên tuyệt đẹp và trải nghiệm văn hóa địa phương phong phú Hòa Bình Dương không chỉ thu hút khách du lịch mà còn là nơi lý tưởng cho các hoạt động giải trí và thư giãn Khu vực này cũng nổi tiếng với các món ăn đặc sản, mang đậm hương vị truyền thống Đến với Hòa Bình Dương, bạn sẽ có cơ hội tìm hiểu thêm về lịch sử và con người nơi đây, tạo nên những kỷ niệm khó quên.
MVARLOSS xảy ra khi không có cát hiệp, đặc biệt sau các kích động như tăng tải đột ngột hoặc thay đổi điều kiện mạng Những thay đổi này có thể dẫn đến giảm điện áp và thậm chí gây ra tình trạng không thể điều khiển, gọi là sụp đổ điện áp Nguyên nhân chính của sự mất ổn định là do hệ thống không đáp ứng đủ nhu cầu công suất phản kháng Các thông số liên quan đến hiện tượng rơi điện áp bao gồm dòng công suất tác dụng, công suất phản kháng, cùng với điện dung và điện kháng của mạng lưới truyền tải.
Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp V tại một nút sẽ tăng lên khi có thêm công suất phản kháng Q được cung cấp Hệ thống được coi là ổn định về điện áp khi dV/dQ > 0 (độ nhạy V-Q dương) tại mọi nút, trong khi đó, nếu dV/dQ < 0 (độ nhạy V-Q âm) tại bất kỳ nút nào, hệ thống sẽ không ổn định.
Mất ổn định điện áp là một vấn đề cục bộ nhưng có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống điện Sụp đổ điện áp là hiện tượng phức tạp, xảy ra do một chuỗi sự kiện không ổn định dẫn đến điện áp giảm tại các phần của hệ thống, từ đó gây ra sụp đổ điện áp từng phần hoặc toàn cục.
Trạng thái vận hành tới hạn phản ánh công suất truyền tải tối đa mà hệ thống có thể đạt được Việc sụt giảm điện áp có thể xảy ra mà không gây mất ổn định cho hệ thống, hoặc ngược lại, sự ổn định sẽ bị ảnh hưởng tùy thuộc vào đặc tính của tải.
3.3.2 Giới thiệu các đặc tính đường cong để nghiên cứu ổn định điện áp
Mất ổn định điện áp có thể tác động nghiêm trọng đến toàn bộ hệ thống điện, do sự phụ thuộc vào mối quan hệ giữa công suất tác dụng truyền tải P và công suất phản kháng.
Q bơm vào nút và điện áp cuối đường dây V là hai yếu tố quan trọng trong phân tích ổn định điện áp Các mối quan hệ này thường được thể hiện qua các đường cong trên đồ thị, giúp hiểu rõ hơn về sự ổn định của hệ thống điện.
Để phân tích sự ổn định của hệ thống, chúng ta sẽ sử dụng các đường cong Trong phân tích ổn định điện áp, hai loại đường cong cơ bản thường được áp dụng là đường cong.
P-V và đường cong Q-V Để xây dựng đường cong, ta xét ở mạng đơn giản 2 nút như hình 3.11.
Hình 3.11 Mạng điện hai nút
Lúc đó E S được biểu diễn dưới dạng:
E S E S E S (cos jsin ) (3.2) trong đó: θ là góc lệnh pha giữa V R và E S
Có thể biển diển quan hệ V R và E S bằng công thức như sau:
E S V R I Z LN V R I R.( jX) (3.3) Công suất biểu kiến được cung cấp từ nguồn đến điểm tải là:
Phân tích SR trên ra phần thực và phần ảo:
P 2 1 2 ( RV E R S cos XV E R S sin RV R )
Q 2 1 2 ( XV E R S cos RV E R S sin XV R )
Ta rút cosθ và sinθ từ các phương trình trên:
Khử θ bằng cách cho sin 2 θ + cos 2 θ = 1, ta có :
Biến đổi phương trình trên ta được:
V R 4 2 PR 2 QX E S 2 V R 2 PX QR 2 PR QX 2 0 (3.10) Phương trình trên chính là phương trình biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng
V, P ,Q trên mặt phẳng tọa độ 3 chiều (V,P,Q) như hình 3.13
Hình 3.12 Không gian (V,P,Q) biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng
Từ hình 3.13, có thể chiếu các họ đường cong lên các mặt phẳng tương ứng để nhận được các đường cong P-V và Q-V Đường C thể hiện quỹ tích các điểm tới hạn của đường cong Biểu đồ này mô tả mối liên hệ chung giữa các đại lượng V, P, Q, nhưng trong thực tế, chúng ta thường phân tích riêng từng loại đường cong để đánh giá ổn định Dựa trên đó, từng loại đường cong sẽ được xem xét để phục vụ cho việc phân tích ổn định điện áp sau này.
Khi chiếu đường cong trong không gian (V,P,Q) xuống mặt phẳng (V,P), ta thu được đường cong P-V, trong đó mối quan hệ giữa công suất tác dụng P và điện áp cuối V là rất quan trọng trong phân tích ổn định điện áp Quá trình này bao gồm việc giải quyết bài toán phân bố công suất trong hệ thống, từ đó xác định sự phân bố công suất tác dụng P và giám sát ảnh hưởng của nó đến điện áp tại các nút trong hệ thống.
Hình 3.13 Dạng đường cong P-V cơ bản
Đường cong P-V là biểu đồ quan trọng thể hiện sự thay đổi điện áp tại từng nút dựa trên tổng công suất tác dụng Tại điểm "đầu gối" của đường cong, điện áp giảm nhanh chóng khi phụ tải tăng lên, và nếu công suất vượt quá điểm này, hệ thống sẽ trở nên không ổn định Điểm này được gọi là điểm giới hạn hay điểm tới hạn, và nó giúp xác định ngưỡng làm việc an toàn của hệ thống, ngăn ngừa mất ổn định hoặc sụp đổ điện áp Tóm lại, nếu điểm làm việc nằm trên điểm tới hạn, hệ thống sẽ ổn định; ngược lại, nếu nằm dưới, hệ thống sẽ mất ổn định.
Sự ổn định điện áp phụ thuộc vào cách mà công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q ảnh hưởng đến điện áp tại các nút Đặc tính công suất phản kháng của thiết bị nhận cuối, như phụ tải hoặc thiết bị bù, được thể hiện qua đường cong Q-V, cho thấy độ nhạy và biến thiên của điện áp tại nút khi có sự thay đổi công suất phản kháng Hình 3.14 minh họa dạng tiêu biểu của đường cong Q-V, trong đó giới hạn ổn định điện áp được xác định tại điểm có đạo hàm dQ/dV bằng không, tương ứng với lượng công suất phản kháng tối thiểu cần thiết để duy trì hoạt động ổn định.
Trong điều kiện hệ thống vận hành ổn định, việc tăng công suất phản kháng Q bơm vào nút sẽ dẫn đến sự gia tăng điện áp tại nút đó, nằm ở phần bên phải của điểm tới hạn Ngược lại, nếu công suất phản kháng bơm vào tăng nhưng điện áp nút lại giảm, điều này cho thấy trạng thái không ổn định, với điểm vận hành nằm bên trái điểm tới hạn.
Hình 3.14 Dạng đường cong Q-V điển hình
3.3.3 Đánh giá ổn định của hệ thống dựa trên đường cong PV
Sau khi chạy mô phỏng ta có được kết quả đường cong PV tại các nút như hình 3.15
Hình 3.15 Đường cong PV tại các nút trong lưới điện 110kV Bình Định
Các nút được đánh dấu màu đỏ trong hình 3.15, bao gồm Tây Sơn, Đồn Phó, Hoài Ân và Hoài Nhơn, là những khu vực dễ xảy ra sụp đổ điện áp khi công suất tăng Trong khi đó, các nút khác trong hệ thống điện vẫn duy trì mức điện áp nằm trong phạm vi cho phép.
Hình 3.16 Kết quả mô phỏng đường cong PV trong PSS/E
TAMQUANHOAINHONPHUMYMYTHANHPHUCATANNHONQUYNHON2DONPHO
Kết luận chương 3
Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp, bao gồm vị trí dự án, công nghệ năng lượng mặt trời được áp dụng, đường dây kết nối từ nhà máy đến hệ thống điện, cùng với quy mô công suất tương ứng với bức xạ mặt trời tại khu vực.
Khi Nhà máy điện mặt trời Cát Hiệp hòa lưới, chất lượng điện áp tại các khu vực lân cận như Mỹ Thành, Phù Cát và An Nhơn sẽ được cải thiện Sự phân bố lại trào lưu công suất giúp giảm tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng của hệ thống, cụ thể là giảm 1,0437MW và 2,6831MVAr.
Chương này của luận văn phân tích sự ổn định của nhà máy điện với và không có sự tham gia của nhà máy, cho thấy rằng độ dự trữ hệ thống tăng lên và các nút gần nhà máy dễ bị sụp đổ điện áp khi công suất đạt giới hạn Đồng thời, chương cũng đánh giá các sự cố N-1, N-2 để kiểm tra sự ổn định điện áp và khả năng mang tải của đường dây Kết quả cho thấy, trong các sự cố ngẫu nhiên, điện áp tại các nút vẫn nằm trong giới hạn cho phép, mặc dù một số đường dây bị quá tải đến 150% trong sự cố N-2 Để đánh giá khả năng ổn định tại vị trí đấu nối, chương đã mô phỏng và đánh giá điện áp cũng như tần số khi xảy ra sự cố ngắn mạch, cho thấy rằng điều kiện vận hành của lưới điện sau khi giải trừ sự cố là đảm bảo.
