- Tổn thất công suất trên lưới . - Bài toán phân bố dòng công suất . - Dãy công suất tương ứng của các công nghệ nguồn phân tán Bảng 1.3. - Số liệu lưới thử nghiệm Bảng 4.2 - Mức độ cải thiện điện áp sau khi kết nối DG Bảng 4.3 Mức giảm tổn thất công suất sau khi kết nối DG Bảng 4.4 Hệ số đánh giá phương án (IMO Bảng 4.5. - Hệ số giảm tổn thất công suất (LLIimp Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 10 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. - Đặc tính công suất của động cơ gió Hình 1.8 . - DG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới Hình 2.2. - Mức giảm tổn thất công suất tác khi khi có DG tham gia nối lưới .....107 Hình 4.16. - Tổn thất công suất trên lưới khi thay đổi mức DGdis (PDG = 30% PL) 107 Hình 4.17. - Tổn thất công suất trên lưới khi thay đổi mức độ thâm nhập của DG (PDG PL Hình 4.18 – Áp dụng hệ số đa mục tiêu để lựa chọn phương án Hình 4.19. - Tổn thất công suất trên các nhánh đường dây trong các trường hợp kết nối DG, PDG=30%PL Hình 4.23. - Tổn thất công suất trên các nhánh đường dây trong các trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL Hình 4.25. - Hệ số giảm tổn thất công suất trên các nhánh đường dây trong các trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ NGUỒN PHÂN TÁN 1.1. - Phụ tải của lưới điện phân phối Phụ tải điện là công suất tác dụng (P) và phản kháng (Q) yêu cầu đối với lưới điện ở điện áp và tần số danh định tại một điểm nào đó trên lưới điện (gọi là điểm tải) và trong một khoảng thời gian nào đó. - Đây chính là giá trị công suất gây lên tổn thất điện áp lớn nhất trên lưới phân phối. - (1.1) Trong (1.1) a=0,6÷1,4 và b=1,5÷3,2, giá trị trung bình của a = 1 và b = 2 có thể được sử dụng trong những trường hợp trung, có nghĩa là công suất tác dụng tiêu 21 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 thụ tỉ lệ bậc nhất với điện áp trong khi công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải lại thay đổi theo bình phương điện áp. - Khi số lượng DG tham gia nhiều trong lưới điện sẽ có thể nâng cao chất lượng điện áp vận hành, cung cấp công suất trong quá trình sự cố để cải thiện độ võng điện áp trên đường dây. - Công suất của máy phát điện Diesel từ 3-1500kVA. - Thông thường một dẫy pin cung cấp khoảng 12V, công suất 20W-100kW. - Công suất thấp. - Cp = hệ số công suất cơ của tuabin gió (Cp . - PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell - trao đổi hạt nhân qua mạng lọc), công suất vào khoảng 3-250kW. - PAFC (Phosphoric acid fuel cell - tế bào nhiên liệu axit phosphoric), công suất vào khoảng từ 100-200kW. - MCFC (Molten carbonate fuel cell - tế bào nhiên liệu carbonat nóng chảy), công suất vào khoảng 250kW-10MW. - SOFC (Solid oxide fuel cell - tế bào nhiên liệu oxit rắn), công suất vào khoảng 1kW-10MW. - DMFC (Direct methanol fuel cell - tế bào nhiên liệu methanol trực tiếp), có công suất vào khoảng từ 300kW-2,8MW. - Ước tính Việt Nam có khoảng 480 trạm 32 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 thuỷ điện nhỏ với tổng công suất lắp đặt là 300MW, phục vụ hơn 1 triệu người tại 20 tỉnh. - Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy mía đường trong đó 33 nhà máy sử dụng hệ thống đồng phát nhiệt điện bằng bã mía với 34 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 tổng công suất lắp đặt 130MW. - Bảng 1.1 các công nghệ và gam công suất khác nhau của DG. - TT Công nghệ Dung lượng công suất 1. - Kho ắc quy 500 kW - 5 MW Bảng 1.1: Các gam công suất ứng với các công nghệ DG khác nhau 37 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 1.2.6. - Đặc tính điện áp thay đổi trên toàn lưới phụ thuộc vào công suất tiêu thụ. - Tổn thất công suất thay đổi theo các cấp độ phụ tải. - TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI DG xuất hiện sẽ làm thay đổi dòng công suất trên lưới. - Mức độ đóng góp của DG còn tùy thuộc vào công suất của nó so với nhu cầu tăng thêm của phụ tải. - Hình 2.1 - DG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới DG có thể làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất trên lưới phụ thuộc vào vị trí của nó trên lưới và cấu hình của lưới (cấp điện áp, sơ đồ lưới. - HT DG MC 2 3 P3+jQ3 1 41 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 Trong trường hợp này, dòng công suất trên đoạn 12 sẽ giảm và kéo theo là giảm tổn thất công suất trên đoạn này, và vị trí kết nối là có lợi. - Mức độ thâm nhập có thể được tính toán theo hàm của tổng công suất phát của DG (DGP) và tổng công suất phụ tải đỉnh của lưới (LP). - Từ GhMV , giới hạn méo điện áp iUhE cho từng khối riêng lẻ có thể được xác định như sau: aihMVati,nhMVUsGSSGEhi (2.20) trong đó St là tổng công suất của lưới (ví dụ = tổng công suất định mức của máy biến áp cấp cho lưới). - St cũng có thể được hiểu là tổng công suất của các thiết bị gây méo trên lưới. - Công suất của nguồn DG càng lớn, mức độ ảnh hưởng càng tăng. - Bảo vệ cô lập được xem là gặp vấn đề trong trường hợp các máy phát đồng bộ công suất lớn. - Trong trường hợp phụ tải của phần lưới bị cô lập phù hợp với công suất phát tạm thời của DG thì tình trạng vận hành cô lập có thể không bị phát hiện. - Điều đó phụ thuộc vào cấu trúc của lưới điện, vị trí đấu nối và công suất lắp đặt của DG. - Phụ thuộc vào các rằng buộc về điện áp và dòng điện, DG thậm chí có thể tăng khả năng tải của đường dây lớn hơn so với công suất định mức của DG. - Trong trường hợp này, phụ tải phải nhỏ hơn công suất phát của DG.[7] 60 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 Hình 2.7 - Chế độ vận hành cô lập của DG làm tăng độ tin cậy CCĐ Trên hình 2.7 nếu sự cố xảy ra trên phân đoạn lưới 2 thì sau khi được cô lập, phụ tải tại điểm A sẽ được khôi phục cấp điện từ nguồn (Supply) và phụ tải tại điểm C vẫn sẽ được cấp điện từ nguồn DG. - Vị trí và công suất của DG đấu nối vào lưới điện sẽ có thể cải thiện độ tin cậy cung cấp điện của lưới. - Tuy nhiên, 64 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 khi phân bố rải rác nhiều DG công suất nhỏ thì tác dụng nâng cao độ tin cậy sẽ kém hơn so với đặt DG công suất lớn ở cuối đường dây. - Tổn thất công suất tác dụng và phản kháng. - Tương ứng, hai hệ số đầu tiên (ILp và ILq) mô tả các tổn thất công suất tác dụng và phản kháng. - Điện áp. - Một lợi ích của việc đặc vị trí và công suất phù hợp của DG là nâng cao đặc tính điện áp. - Phân bố dòng công suất mở rộng - Continuation power flow. - Phân bố dòng công suất tối ưu - Optimal power flow. - Trước hết, dòng công suất được tính, các giá trị điện áp được ghi lại trong file dữ liệu sử dụng lệnh File/Save/Append Voltages. - Pg: công suất tác dụng bơm vào lưới từ máy phát 5. - Qg: công suất phản kháng bơm vào lưới từ máy phát 6. - PL: công suất tác dụng của tải tiêu thụ từ lưới 7. - QL: công suất phản kháng của tải tiêu thụ từ lưới 8. - Giới hạn công suất 15 Smax Apparent power limit p.u. - Giới hạn công suất biểu kiến 16 u Connection status {0,1} Trạng thái kết nối 1. - Giới hạn công suất biểu kiến 16 u Connection status {0,1} Trạng thái kết nối 3.3.4 V. - Công suất phản kháng max 7 Qmin Minimum reactive power p.u. - Công suất phản kháng min 87 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 8 Vmax Maximum Voltage p.u. - Công suất phản kháng min 8 Vmax Maximum Voltage p.u. - (3.9) Trong đó V0 là giá trị điện áp nhận được từ kết quả tính dòng công suất. - P0: công suất tác dụng ban đầu(sử dụng với các tải không là truyền thống non-conventional loads) 6. - Q0: công suất phản kháng ban đầu 7. - Định dạng dữ liệu tải PQ (PQ.con) Column Variable Description Unit Nghĩa Vn 1 - Bus number Int Số nút 2 Sn Power rating MVA Công suất biểu kiến định mức 90 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 3 Vn Voltage rating kV Điện áp định mức 4 PL Active Power p.u. - Công suất tác dụng 5 QL Reactive Power p.u. - Công suất phản kháng 6 Vmax Maximum Voltage p.u. - Định dạng dữ liệu máy phát PQ (PQgen.con) Column Variable Description Unit Nghĩa Vn 1 - Bus number Int Số nút 2 Sn Power rating MVA Công suất biểu kiến định mức 91 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 3 Vn Voltage rating kV Điện áp định mức 4 Pg Active Power p.u. - Công suất tác dụng 5 Qg Reactive Power p.u. - 5 %P Annual growth rate % 93 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA DG TRONG VIỆC NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI Chương này tập trung vào việc sử dụng chương trình PSAT để tính toán, đánh giá ảnh hưởng của vị trí và công suất DG đối với vấn đề điện áp và tổn thất công suất trên lưới điện. - b) Nút PV - Nút PV là nút máy phát với công suất tác dụng P và biên độ điện áp V đã xác định trước. - Trong thực tế vận hành lưới, công suất tác dụng P và độ lớn điện áp V được giữ không đổi nhờ hệ thống điều chỉnh máy phát. - 95 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 c) Nút cân bằng - Nút cân bằng là nút có góc điện áp = 0 được chọn làm tham chiếu khi tính toán phân bố dòng công suất. - Mô hình cân bằng công suất nút khi có kết nối DG Công suất ngoài bơm vào nút k là kkkjQPS. - (4.4) DGkDGkQ,P là công suất nguồn phát tại nút k và LkLkQ,P là công suất phụ tải tại nút k. - Công suất đi từ k đến m là. - kkkUPU 8 Thuật toán giải phân bố dòng công suất theo NR 1. - Sử dụng (4.11) để có được công suất tác dụng và phản kháng bơm vào nút. - Sử dụng công suất từ bước 3 để tính độ lệch công suất. - 4.2.4 Tính toán lưới điện hình tia đơn giản Từ các hệ số như trên, ta tiến hành tính toán phân bố dòng công suất ứng với các trường hợp khác nhau phù thuộc vào vị trí và mức độ thâm nhập của DG để đánh giá ảnh hưởng của chúng tới các chỉ tiêu chất lượng điện năng. - Số liệu lưới thử nghiệm Từ nút Tới nút R (p.u) X(p.u) PL (p.u) QL (p.u Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B Tổng Điện áp cơ sở Ucs = 11.432 kV, công suất cơ sở Scs=30MVA Đầu tiên ta xét trường hợp cơ sở khi lưới điện chưa có kết nối DG và giả thiết nút kết nối DG là nút PV. - NiiNiiiiKDGk.u.p.kPUVI và tổng tổn thất công suất trên lưới điện là. - Biểu đồ mô tả mức độ cải thiện điện áp khi lưới có kết nối DG 2) Giảm tổn thất công suất Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của DG đến tổn thất công suất trên lưới điện khi có DG kết nối như trong bảng 4.3. - Bảng 4.3 Mức giảm tổn thất công suất sau khi kết nối DG Tổn thất khi không có DG: LLIKDG = 0.07922 p.u Trường hợp LL LLI Mức giảm. - Ta có thể nhận thấy rằng TH2 (DG=50% PL tại nút 11) có được mức giảm tổn thất công suất là lớn nhất và TH5 (DG=30% PL tại nút 6&11&14) có mức giảm tổn thất công suất là kém nhất. - Cũng trong bảng 4.3 ta thấy rằng trong các nhóm trường hợp tăng dần công suất phát và tăng dần mức độ phân tán, nhóm trường hợp 110 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 (TH1, TH2, TH6, TH8) là có mức cải thiện lớn nhất. - Mức giảm tổn thất công suất tác khi khi có DG tham gia nối lưới Tổn thất (p.u.)TH.1TH.4TH.5 Hình 4.16. - Tổn thất công suất trên lưới khi thay đổi mức phân tán của DG (PDG = 30% PL) 111 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B Tổn thất (p.u.)TH.2TH.6TH.8 Hình 4.17. - Tổn thất công suất trên lưới khi thay đổi mức độ thâm nhập của DG (PDG PL) 3) Kết luận Từ những nhận xét như trên có thể thấy rằng, với cùng một phương án đấu nối DG (công suất và vị trí kết nối) thì kết quả thu được là những lợi ích về điện áp và giảm tổn thất công suất là khác nhau cho từng phương án. - Ví dụ trong trường hợp 5 (PDG = 30%PL, phân đều cho nút có lợi ích cải thiện điện áp tốt nhất, nhưng trường hợp 2 (PDG = 50%PL, đấu vào nút 11) lại có lợi ích về giảm tổn thất công suất tốt nhất. - Tổn thất công suất trên các nhánh đường dây trong các trường hợp kết nối DG, PDG=30%PL 117 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 Tổn thất trong trường hợp kết nối DG rõ ràng là giảm so với trường hợp khi chưa có kết nối. - Tổn thất công suất trên các nhánh đường dây trong các trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL 118 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 Bảng 4.7. - Hệ số giảm tổn thất công suất (LLIimp) TH1 TH2 TH3 PDG=10%PL PDG=30%PL PDG=50%PL Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 Hệ số giảm tổn thất công suất (LLIimp - p.u DG14 DG4 DG14_4DG10%DG30%DG50% Hình 4.26. - Hệ số giảm tổn thất công suất trên các nhánh đường dây trong các trường hợp kết nối DG, PDG=50%PL Từ hình 4.26 ta có thể thấy được, đối với trường hợp 2 (DG4) và trường hợp 3 (DG14_4) thì mức độ giảm tổn thất công suất ứng với PDG=50%PL là tốt nhất, còn với trường hợp 1 (DG14) cùng với mức thâm nhập đó thì thậm chí còn làm tăng tổn thất trên lưới. - Độ tin cậy cung cấp điện của 121 Trịnh Minh Tuấn Luận văn KTĐ11B - 54 lưới điện có thể tăng lên nhờ việc xác định vị trí và công suất của DG thích hợp cũng như việc bố trí hợp lý các thiết bị bảo vệ và phối hợp chúng. - Trong trường hợp DG ảnh hưởng tới chất lượng điện năng, luận văn đã chỉ ra rằng khi mức độ thâm nhập và mức độ phân tán của DG vào lưới, nó có thể đem lại những ảnh hưởng khác nhau, thậm chí ngược nhau về chất lượng điện áp và vấn đề giảm tổn thất công suất
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt