- Ảnh hưởng của NĐG đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng. - 62 4.1.1 Hệ phương trình cân bằng công suất nút. - Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả giảm tổn thất công suất. - 69 4.3.2.Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất khi chưa có NDG 78 4.3.3.Tính toán khi có NDG. - Thông số độ giảm tổn thất công suất. - đường cong công suất gió. - NĐG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới. - Dựa trên giá trị công suất thực tế của phụ tải, các chế độ của lưới phân phối trung áp được quan tâm nhất là. - Đảm bảo khả năng tải của lưới điện theo công suất thiết kế. - Phân loại và đặc điểm - Loại có công suất biến đổi không điều khiển được (variable, non contronable), là loại DG dùng nhiên liệu tái sinh, 2 loại được sử dụng rộng rãi là pin mặt trời(PV) và phong điện. - Loại có công suất điều khiển được (dispachable) sử dụng nhiên liệu hóa thạch. - Công suất loại này có thể điều tiết một cách chủ động. - Chi phí vận hành thấp hơn do giảm được công suất đỉnh. - HV Nguyễn Thục Uyên 25 13BKTĐHTĐ Công suất của một cụm tuabin gió – máy phát hiện nay khoảng 4 MW và sẽ tăng trong tương lai do công nghệ chế tạo ngày càng phát triển. - Đối với các nhà máy điện gió có công suất lớn, nếu được phép có thể được nối lên lưới truyền tải. - Cp: Hệ số công suất cơ của tuabin gió (Cp = 0,2÷0,5). - Do tốc độ gió thường xuyên thay đổi nên thông thường người ta tính công suất máy phát theo công thức: (2.2) HV Nguyễn Thục Uyên 27 13BKTĐHTĐ max.ννinwiPP = Trong đó: Pwi: công suất máy phát tại thời điểm i (kW). - Pn: công suất đặt của máy phát (kW). - Không thể điều chỉnh được công suất tối ưu. - Tốc độ của roto được điều chỉnh bằng cách thay đổi công suất phát có được từ hàm mục tiêu. - Việc phát công suất phản kháng có thể được điều khiển bằng dòng roto. - HV Nguyễn Thục Uyên 30 13BKTĐHTĐ + Tuy không phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ roto và công suất phát P nhưng công suất phản kháng Q vẫn bị ảnh hưởng bởi các đại lượng đó. - Đầu dây ra từ stato nối trực tiếp với lưới thông qua bộ biến đổi công suất. - HV Nguyễn Thục Uyên 31 13BKTĐHTĐ + Sự trao đổi công suất phản kháng giữa MPĐB với lưới điện không phụ thuộc vào đặc tính của MPĐB mà được xác định bởi đặc tính phía lưới điện của bộ biến đổi. - HV Nguyễn Thục Uyên 32 13BKTĐHTĐ Khi tốc độ từ trường quay của rotor ωr (do gió) nhỏ hơn tốc độ từ trường quay của stator ωs thì rotor nhận công suất từ lưới điện, ngược lại nó phát công suất vào lưới điện. - máy phát có thể phát công suất phản kháng vào lưới điện. - Đường cong công suất lý tưởng của nguồn điện gió: Hình 2. - HV Nguyễn Thục Uyên 33 13BKTĐHTĐ Vùng I trên hình là vùng tốc độ thấp, công suất phát nhỏ hơn định mức. - Vùng III là vùng tốc độ gió cao, công suất phát đến định mức. - Có thể điều khiển riêng biệt công suất tác dụng và công suất phản kháng. - tức tổng công suất của giai đoạn này là 30 MW. - HV Nguyễn Thục Uyên 35 13BKTĐHTĐ Ở tỉnh Bình Thuận, còn có dự án điện gió ở đảo Phú Quý với 3 tuabin, tổng công suất 6 MW. - Tổng quan Các nguồn phân tán (DG) trong đó có NĐG công suất nhỏ thường được kết nối chủ yếu là ở lưới điện phân phối trung áp với cấp điện áp từ 6kV đến 35kV. - Ảnh hưởng của NĐG đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng Nếu NĐG đặt ở nguồn điện thì không ảnh hưởng đến tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên lưới điện. - Mức độ giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng phụ thuộc vào điểm đấu nối, số NĐG và công suất mỗi NĐG. - NĐG xuất hiện sẽ làm thay đổi dòng công suất trên lưới. - Nếu NĐG đặt giữa nguồn cấp điện và phụ tải sẽ làm giảm công suất truyền tải từ nguồn tới vị trí HV Nguyễn Thục Uyên 38 13BKTĐHTĐ đấu nối NĐG do đó làm giảm tổn thất công suất trên đoạn lưới này. - Mức độ đóng góp của NĐG còn tùy thuộc vào công suất của nó so với nhu cầu tăng thêm của phụ tải. - NĐG làm giảm công suất trên đoạn lưới từ hệ thống tới NĐG có thể làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất trên lưới phụ thuộc vào vị trí của nó trên lưới và cấu hình của lưới. - Khi có DG, tổn thất công suất trên đường dây của LPP có thể được điều chỉnh và có thể được đánh giá thông qua hệ số tổn thất công suất trên đường dây: HT ∼ M DG 1 2 3 P3+jQ3 HV Nguyễn Thục Uyên 39 13BKTĐHTĐ KDGDGPPP. - (3.1) Trong đó: ΔP: hệ số tổn thất công suất trên đường dây. - ΔPDG: là tổng tổn thất công suất trên đường dây khi có DG. - Tổn thất công suất trên lưới điện còn phụ thuộc chặt chẽ với công nghệ NĐG được sử dụng, mức độ thâm nhập NDGpen (liên quan về công suất) và mức độ phân tán NDGdis (liên quan tới vị trí kết nối) của NĐG trên lưới. - Mức độ thâm nhập có thể được tính toán theo hàm của tổng công suất phát của NĐG: PDG và tổng công suất phụ tải đỉnh của lưới: PL. - Tổn thất công suất trên lưới có thể được tăng lên khi mức độ thâm nhập của NĐG vào lưới là lớn. - Điều này có thể khắc phục được nếu như NĐG được phân bố hợp lý trên lưới và cung cấp đủ công suất phản kháng trên lưới (hình 3.2). - Phân bố hợp lý các NĐG trên lưới Trong trường hợp lưới điện gồm N nút, mục tiêu của việc đặt NĐG trên lưới là tổng tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất. - Tổn thất công suất trên toàn lưới khi có DG: ∑=∆=∆N1)j,i()j,i(DGiPP (3.5. - Tổn thất công suất nhánh lưới (i,j): ji)j,i(PPP. - Công suất tại nút i (i=1,2,3…n) là. - Công suất phụ tải tại nút i là LiLiLijQPS. - công suất phát của DG tại nút thứ i là DGiDGiDGijQPS. - Các vị trí và công suất của NĐG được xác định trong các trường hợp phải đảm bảo điều kiện ổn định về điện áp và yêu cầu kỹ thuật của lưới về tổn thất công suất: Uimin ≤ Ui ≤ Uimax (3.9) P(i,j. - Điều này được giải thích như là tác dụng ngăn cản sự điều chỉnh khép kín công suất phản kháng của NĐG khi có sự thay đổi điện áp. - Cho dù NĐG không điều khiển trực tiếp điện áp trên lưới nhưng NĐG có thể làm cho điện áp trên lưới tăng lên hoặc giảm đi phụ thuộc vào loại điểm đặt và Công Suất của NĐG. - Ảnh hưởng của NĐG lên sự thay đổi điện áp là nhỏ hơn khi NĐG chỉ phát công suất tác dụng (cosϕ=1) so với khi NĐG phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng. - Các máy phát không đồng bộ phát công suất tác dụng nhưng lại luôn tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ thống. - Các máy phát đồng bộ phát công suất tác dụng và có thể phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng. - Khi các máy phát HV Nguyễn Thục Uyên 42 13BKTĐHTĐ đồng bộ tiêu thụ công suất phản kháng từ hệ thống thì ảnh hưởng tới điện áp giống như trường hợp vận hành máy phát không đồng bộ tiêu thụ cùng lượng công suất phản kháng. - Nếu một NDG tiêu thụ công suất phản kháng, điện áp có thể giảm. - Nếu một NĐG phát công suất phản kháng, ảnh hưởng của NĐG là giống như các tụ điện tĩnh, điện áp có thể tăng lên. - Khi NĐG được kết nối có công suất xấp xỉ bằng phụ tải địa phương và được đặt gần phụ tải thì nó có thể giảm đáng kể tổn thất điện áp trên đường dây. - DG được kết nối chủ yếu với lưới phân phối điện trung áp với giới hạn công suất nhỏ. - Ảnh hưởng của NĐG đến sự biên độ điện áp Như đã đề cập, với các NĐG là các máy phát đồng bộ có thể phát công suất tác dụng, phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng có thể làm tăng điện áp ở vùng có điện áp thấp nhưng cũng có thể làm tăng điện áp cục bộ trên lưới điện. - Điện áp nút tăng lên tại nút có đấu nối DG Công suất bơm vào nút j là: )jQP()jQP(jQPSLjLjDGDGinjinjinj. - là công suất biểu kiến của NĐG bơm vào lưới. - PDG, QDG - là công suất tác dụng và công suất phản kháng của NĐG. - PLj, QLj - là công suất tác dụng và công suất phản kháng của phụ tải. - NĐG có bộ biến đổi có thể thay đổi công suất phản kháng đầu ra trong một phạm vi nhỏ. - Do đó, việc kết hợp tỷ số R/X của hệ thống hoặc đặc tính lưới phân phối với đặc tính tải để xác định xem mức điện áp ở điểm kết nối có tăng lên hay không khi công suất phát của NĐG tăng lên. - (ψk: là góc của tổng trở ngắn mạch của lưới), điện áp suy giảm đột ngột có thể được ước lượng như sau: HV Nguyễn Thục Uyên 45 13BKTĐHTĐ knkuSS)..(k.100d Ψ= (3.14) Trong đó: Sn - là công suất toàn phần định mức của tuabin gió. - Sk - là công suất ngắn mạch của lưới điện. - Sự biến đổi công suất phát của NĐG có tính ngẫu nhiên và có thể gây ra sự dao động điện áp. - )aiahihUU∑= (3.18) Từ GhMV, giới hạn méo điện áp hiUE cho từng khối riêng lẻ có thể được xác định như sau: HV Nguyễn Thục Uyên 47 13BKTĐHTĐ aihMVati,nhMVUSGSSGEhi== (3.19) Trong đó: St - là tổng công suất của lưới (ví dụ bằng 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 NĐG ngày cang lớn, mức độ ảnh hưởng ngày 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 vứi công suất phát tạm thời của NĐG 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 NĐG. - Phụ thuộc vào các ràng buộc về điện áp và dòng điện, NĐG thậm chí có thể tăng khả năng tải của đường dây lớn hơn so với công suất định mức của NĐG. - Trong trường hợp này, phụ tải phải nhỏ hơn công suất phát của NDG. - PFi, QFi - công suất nguồn điện tại nút i. - Pti, Qti - công suất phụ tải điện tại nút i. - công suất tải trên đường dây nối 2 nút i và j. - Thuật toán giải Newton-Raphson Mỗi nút của lưới điện có 4 thông số: modun điện áp Ui, góc điện áp δi so với nút quy chiếu, công suất tác dụng, công suất phản kháng. - Nút PV - là nút cho trước công suất P và modun điện áp U, tính góc điện áp δ và Q, thường là nút phát. - Các khối tính toán: Pi, Qi - là công suất từ nút i đi vào lưới điện ở bước k tính theo. - (4.9) Sau khi tính được góc δ và điện áp U ở các nút ta tính công suất nhánh: kmmkkmkmmkkmkmkkmkmmkkmkmmkkmkmkkmUUGUUBBUQUUBUUGGUPδδδδsincossincos22. - Tổn thất công suất trên nhánh là: mkkmkmmkkmkmQQQPPP. - Lưới phân phối có NĐG: NĐG là nút nguồn, có thể xem là nút PV: cho biết công suất tác dụng phát và điện áp U cần giữ = hằng số. - Nếu là nút có bù thì trừ công suất bù vào công suất phản kháng cúa nút. - 4.3.2.Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất khi chưa có NDG Dùng chương trình Matpower để tính lưới điện. - Tổn thất công suất =0.541 + j 0.48. - Tổn thất công suất 0,541 MW là khá cao = 6%. - Các kịch bản: và kết quả tính tổn thất công suất công suất, chỉ số chất lượng điện áp Kịch bản khảo sát như sau. - Đặt 1 NĐG ở các mức công suất 30% phụ tải, 60 và 70%. - Đặt 2 NĐG: cho các công suất như trong bảng 4.1. - Với mỗi phương án NĐG, tính các cặp nút đặt cho tổn thất công suất nhỏ nhất như trong bảng 4.1. - Phân tích độ giảm tổn thất công suất Bảng 4. - Kết luận chương 4 Qua tính toán trên đây cho một lộ lưới phân phối trung áp khi chưa đặt và sau khi đặt NĐG ta thấy: sau khi đặt NĐG điện áp và tổn thất công suất tổn thất điện năng giảm đi rất nhiều
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt