Khảo Sát Ảnh Hưởng Của Nhà Máy Điện Mặt Trời Công Suất Lớn Khi Đấu Nối Vào Hệ Thống Điện

• Tác giả: Nguyen Tan Quang
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Ngọc Điều
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Khảo Sát Ảnh Hưởng Của Nhà Máy Điện Mặt Trời Công Suất Lớn Đến Hệ Thống Điện
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM KẾT CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Giới thiệu khái quát và hướng tiếp cận của đề tài
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 2.1. Tổng quan hệ thống điện phân phối
• 2.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đấu nối
• 2.3. Công nghệ điện năng lượng mặt trời
• 2.4. Công nghệ pin quang điện
• 2.5. Công nghệ biến áp trung thế
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI KHI ĐẤU NỐI VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN
• 3.1. Cơ sở phát triển của bài toán
• 3.2. Mô hình tích hợp nhà máy điện mặt trời trong tính toán hệ thống điện
• 3.3. Mô phỏng ổn định PV trong phần mềm PSS/E
• 3.4. Các kịch bản phân tích ổn định hệ thống điện điển hình
• 3.5. Tác động của nhà máy điện mặt trời khi thay đổi thời tiết
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KẾT LUẬN
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Tổng Quan Về Ảnh Hưởng Nhà Máy Điện Mặt Trời Lớn

Năng lượng mặt trời ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng và bảo vệ môi trường. Theo báo cáo từ Đại học Bách Khoa TP.HCM, Việt Nam có tiềm năng bức xạ mặt trời lớn, đặc biệt ở khu vực miền Trung và miền Nam. Tuy nhiên, việc phát triển các nhà máy điện mặt trời công suất lớn đặt ra nhiều thách thức về ổn định hệ thống điện và điều khiển hệ thống điện. Việc tích hợp điện mặt trời vào hệ thống điện quốc gia đòi hỏi nghiên cứu kỹ lưỡng về tác động nhà máy điện mặt trời đến điện áp lưới điện và tần số lưới điện. Sự biến động của công suất phản kháng do yếu tố thời tiết cũng cần được xem xét. Nghiên cứu này tập trung vào phân tích ảnh hưởng điện mặt trời quy mô lớn đến hệ thống điện nhằm đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả. Điều này phù hợp với Quyết định số 2068/QĐ-TTg và Quyết định số 428/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về phát triển năng lượng tái tạo.

1.1. Tiềm Năng và Thực Trạng Phát Triển Điện Mặt Trời ở Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn về điện mặt trời, nhưng việc ứng dụng còn hạn chế, chủ yếu ở quy mô nhỏ. Các dự án lớn đang trong giai đoạn đầu tư xây dựng. Báo cáo đánh giá tác động cho thấy, việc đẩy mạnh phát triển công nghệ điện mặt trời là cần thiết để đáp ứng cam kết quốc tế về giảm phát thải. Tuy nhiên, cần có quy hoạch và giải pháp kỹ thuật phù hợp để đảm bảo ổn định hệ thống điện.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu và Phạm Vi Khảo Sát Ảnh Hưởng Điện Mặt Trời

Nghiên cứu này tập trung vào khảo sát tác động nhà máy điện mặt trời công suất lớn khi đấu nối vào hệ thống điện, đặc biệt là ảnh hưởng đến điện áp lưới điện và tần số lưới điện. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các tiêu chuẩn kỹ thuật điện và quy định hiện hành về đấu nối điện mặt trời vào hệ thống điện phân phối theo Thông tư 39/2015/TT-BCT. Mục tiêu là đưa ra đánh giá khách quan và đề xuất giải pháp phù hợp.

II. Thách Thức Rủi Ro Khi Tích Hợp Điện Mặt Trời vào Lưới

Việc tích hợp điện mặt trời công suất lớn vào hệ thống điện quốc gia không tránh khỏi những thách thức và rủi ro. Sự biến động của điện mặt trời do yếu tố thời tiết gây khó khăn cho việc điều độ hệ thống điện và duy trì ổn định hệ thống điện. Ngoài ra, việc đảm bảo chất lượng điện áp lưới điện và tần số lưới điện trong điều kiện điện mặt trời chiếm tỷ trọng cao cũng là một vấn đề lớn. Theo nghiên cứu khoa học điện mặt trời, cần có các giải pháp lưu trữ năng lượng hoặc dự báo điện mặt trời chính xác để giảm thiểu tác động điện mặt trời đến hệ thống điện. Các vấn đề liên quan đến công suất phản kháng và sóng hài cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Ảnh Hưởng của Điện Mặt Trời Đến Ổn Định Hệ Thống Điện

Sự biến động của điện mặt trời có thể gây ra dao động điện áp lưới điện và tần số lưới điện, ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện. Để giải quyết vấn đề này, cần có các hệ thống điều khiển hệ thống điện tiên tiến và các giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả. Việc mô hình hóa hệ thống điện và phân tích lưới điện là rất quan trọng để đánh giá chính xác tác động điện mặt trời.

2.2. Quản Lý Công Suất Phản Kháng và Sóng Hài từ Nhà Máy Điện Mặt Trời

Nhà máy điện mặt trời có thể tạo ra công suất phản kháng và sóng hài, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện. Cần có các thiết bị bù công suất phản kháng và bộ lọc sóng hài để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật điện. Việc phân tích lưới điện và mô phỏng hệ thống điện giúp xác định vị trí và dung lượng thiết bị bù cần thiết.

III. Cách Mô Phỏng và Phân Tích Ảnh Hưởng Nhà Máy Điện Mặt Trời

Để đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện mặt trời, cần sử dụng các phần mềm mô phỏng hệ thống điện như PSS/E. Việc mô hình hóa hệ thống điện phải chính xác, bao gồm cả các thành phần hệ thống truyền tải điện và hệ thống phân phối điện. Các kịch bản mô phỏng cần xem xét đến các yếu tố như dự báo điện mặt trời, điều kiện thời tiết và sự cố hệ thống điện. Kết quả phân tích lưới điện sẽ giúp đưa ra các giải pháp điều độ hệ thống điện và đảm bảo ổn định hệ thống điện.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm PSS E Để Mô Hình Hóa Hệ Thống Điện

Phần mềm PSS/E là công cụ mạnh mẽ để mô hình hóa hệ thống điện và phân tích lưới điện. Cần xây dựng mô hình hệ thống điện chi tiết, bao gồm các đường dây, máy biến áp, nhà máy điện mặt trời và các tải. Việc mô hình hóa phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật điện và sử dụng dữ liệu chính xác.

3.2. Xây Dựng Các Kịch Bản Mô Phỏng và Phân Tích Lưới Điện

Cần xây dựng các kịch bản mô phỏng khác nhau để đánh giá ảnh hưởng điện mặt trời đến hệ thống điện. Các kịch bản này cần xem xét đến các yếu tố như dự báo điện mặt trời, điều kiện thời tiết (mây che, bức xạ mặt trời thay đổi) và sự cố hệ thống điện (ngắn mạch). Phân tích lưới điện sẽ giúp xác định các điểm yếu trong hệ thống điện và đưa ra các giải pháp khắc phục.

3.3. Các Thông Số Cần Quan Tâm Trong Quá Trình Mô Phỏng

Trong quá trình mô phỏng ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời, cần đặc biệt quan tâm đến một số thông số quan trọng như điện áp lưới điện, tần số lưới điện, công suất phản kháng, và sóng hài. Báo cáo đánh giá tác động cho thấy sự thay đổi lớn của các thông số này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến ổn định hệ thống điện. Việc theo dõi và kiểm soát chặt chẽ các thông số này là rất quan trọng.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Đánh Giá Ảnh Hưởng Điện Mặt Trời ở Bình Thuận

Luận văn Đại học Bách Khoa TP.HCM đã thực hiện nghiên cứu khoa học điện mặt trời tại khu vực Bình Thuận, nơi có nhiều dự án điện mặt trời đang được triển khai. Nghiên cứu đã sử dụng phần mềm PSS/E để mô phỏng hệ thống điện 110kV khu vực này và đánh giá tác động điện mặt trời đến điện áp lưới điện và tần số lưới điện. Kết quả cho thấy, điện mặt trời có thể gây ra dao động điện áp lưới điện và tần số lưới điện khi có sự thay đổi đột ngột về dự báo điện mặt trời hoặc khi xảy ra sự cố. Cần có các giải pháp điều độ hệ thống điện phù hợp để đảm bảo ổn định hệ thống điện.

4.1. Mô Hình Hệ Thống Điện 110kV Khu Vực Bình Thuận

Nghiên cứu đã xây dựng mô hình hệ thống điện 110kV khu vực Bình Thuận trong phần mềm PSS/E. Mô hình bao gồm các đường dây, máy biến áp, nhà máy điện mặt trời và các tải. Dữ liệu đầu vào được thu thập từ Công ty Điện lực và các đơn vị liên quan. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm tra độ chính xác trước khi sử dụng cho mô phỏng.

4.2. Kết Quả Mô Phỏng và Phân Tích Ảnh Hưởng Điện Mặt Trời

Kết quả mô phỏng cho thấy, điện mặt trời có thể gây ra dao động điện áp lưới điện và tần số lưới điện khi có sự thay đổi đột ngột về dự báo điện mặt trời hoặc khi xảy ra sự cố. Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào công suất của nhà máy điện mặt trời và cấu trúc hệ thống điện. Cần có các giải pháp điều độ hệ thống điện phù hợp để đảm bảo ổn định hệ thống điện.

V. Giải Pháp Nâng Cao Ổn Định Hệ Thống Điện Khi Có Điện Mặt Trời

Để giảm thiểu tác động điện mặt trời đến hệ thống điện, cần có các giải pháp đồng bộ về dự báo điện mặt trời, lưu trữ năng lượng, điều khiển hệ thống điện và chính sách năng lượng. Việc dự báo điện mặt trời chính xác giúp điều độ hệ thống điện chủ động hơn. Lưu trữ năng lượng giúp giảm thiểu sự biến động của điện mặt trời. Điều khiển hệ thống điện tiên tiến giúp duy trì ổn định hệ thống điện trong điều kiện điện mặt trời chiếm tỷ trọng cao.

5.1. Nâng Cao Độ Chính Xác Của Dự Báo Điện Mặt Trời

Dự báo điện mặt trời chính xác là yếu tố quan trọng để điều độ hệ thống điện hiệu quả. Cần sử dụng các mô hình dự báo tiên tiến, kết hợp dữ liệu thời tiết và dữ liệu hệ thống điện. Việc chia sẻ thông tin dự báo điện mặt trời giữa các đơn vị liên quan giúp điều độ hệ thống điện chủ động hơn.

5.2. Ứng Dụng Lưu Trữ Năng Lượng Để Ổn Định Điện Áp Lưới Điện

Lưu trữ năng lượng là giải pháp hiệu quả để giảm thiểu sự biến động của điện mặt trời. Các hệ thống lưu trữ năng lượng như ắc quy và pin năng lượng mặt trời có thể cung cấp công suất phản kháng và giúp duy trì ổn định hệ thống điện. Cần có chính sách năng lượng khuyến khích đầu tư vào lưu trữ năng lượng.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Về Điện Mặt Trời

Nghiên cứu này đã khảo sát ảnh hưởng điện mặt trời công suất lớn đến hệ thống điện. Kết quả cho thấy, điện mặt trời có thể gây ra dao động điện áp lưới điện và tần số lưới điện. Tuy nhiên, với các giải pháp dự báo điện mặt trời, lưu trữ năng lượng và điều khiển hệ thống điện phù hợp, tác động điện mặt trời có thể được giảm thiểu. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về các vấn đề như lưới điện thông minh, điện mặt trời mái nhà, và điện mặt trời nổi để khai thác tối đa tiềm năng của điện mặt trời.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính Về Ảnh Hưởng Điện Mặt Trời

Các kết quả nghiên cứu chính cho thấy rằng việc tích hợp điện mặt trời vào hệ thống điện đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng và các giải pháp kỹ thuật phù hợp. Dự báo điện mặt trời chính xác, lưu trữ năng lượng hiệu quả và điều khiển hệ thống điện tiên tiến là những yếu tố then chốt để đảm bảo ổn định hệ thống điện.

6.2. Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Tích Hợp Điện Mặt Trời

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về các vấn đề như lưới điện thông minh, điện mặt trời mái nhà, điện mặt trời trang trại và điện mặt trời nổi. Nghiên cứu về mô hình hóa hệ thống điện và phân tích lưới điện cũng cần được đẩy mạnh để đánh giá chính xác tác động điện mặt trời và đưa ra các giải pháp tối ưu. Đồng thời, cần xem xét đến các khía cạnh kinh tế và chính sách năng lượng để thúc đẩy phát triển điện mặt trời bền vững.