Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Nguồn Năng Lượng Tái Tạo Trung Nam Đến Lưới Điện Tỉnh Bình Thuận

Nghiên cứu ảnh hưởng của năng lượng tái tạo trung nam đến lưới điện tỉnh Bình Thuận, đánh giá tiềm năng và giải pháp phát triển bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Nhân
• Người hướng dẫn: TS. Lê Tuấn Hộ
• Trường học: Trường Đại Học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Nguồn Năng Lượng Tái Tạo Đến Lưới Điện Tỉnh Bình Thuận
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bình Định

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nguồn Năng Lượng Tái Tạo Tại Bình Thuận

Năng lượng tái tạo đang trở thành một phần quan trọng trong hệ thống điện của tỉnh Bình Thuận. Với sự phát triển mạnh mẽ của các nhà máy điện mặt trời và điện gió, nguồn năng lượng này không chỉ đáp ứng nhu cầu điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu cho thấy, năng lượng mặt trời và gió có tiềm năng lớn trong việc giảm thiểu ô nhiễm và phát triển bền vững.

1.1. Tình Hình Phát Triển Năng Lượng Tái Tạo Tại Bình Thuận

Bình Thuận hiện có nhiều dự án năng lượng tái tạo lớn, như nhà máy điện mặt trời Trung Nam với công suất 450 MWp. Các dự án này không chỉ cung cấp điện cho lưới điện mà còn tạo ra nhiều việc làm cho người dân địa phương.

1.2. Lợi Ích Của Năng Lượng Tái Tạo Đối Với Môi Trường

Năng lượng tái tạo giúp giảm thiểu khí thải carbon, bảo vệ môi trường và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Việc sử dụng năng lượng mặt trời và gió là một giải pháp hiệu quả cho vấn đề ô nhiễm không khí.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Khi Kết Nối Nguồn Năng Lượng Tái Tạo

Mặc dù năng lượng tái tạo mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc kết nối các nguồn này vào lưới điện cũng đặt ra nhiều thách thức. Các vấn đề như sóng hài, ổn định điện áp và dòng ngắn mạch cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Tác Động Của Sóng Hài Đến Lưới Điện

Sóng hài phát sinh từ các bộ biến đổi điện tử có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho lưới điện, làm giảm hiệu suất và gây hư hỏng thiết bị. Việc phân tích và kiểm soát sóng hài là rất cần thiết.

2.2. Ổn Định Điện Áp Trong Hệ Thống Điện

Sự biến động của nguồn năng lượng tái tạo có thể gây ra tình trạng quá điện áp hoặc thiếu điện áp trong lưới điện. Cần có các giải pháp để đảm bảo ổn định điện áp trong quá trình vận hành.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Nguồn Năng Lượng Tái Tạo

Nghiên cứu này sử dụng phần mềm ETAP để mô phỏng và phân tích ảnh hưởng của các nguồn năng lượng tái tạo đến lưới điện tỉnh Bình Thuận. Các phương pháp tính toán trào lưu công suất, sóng hài và ngắn mạch sẽ được áp dụng.

3.1. Mô Hình Hóa Lưới Điện Tỉnh Bình Thuận

Mô hình hóa lưới điện giúp xác định các thông số kỹ thuật và đánh giá hiệu suất của lưới điện khi kết nối với các nguồn năng lượng tái tạo. Điều này giúp đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc vận hành.

3.2. Phân Tích Tác Động Của NNLTT Đến Lưới Điện

Phân tích sẽ tập trung vào việc đánh giá các tác động của nhà máy điện mặt trời và điện gió đến lưới điện, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Năng Lượng Tái Tạo

Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin hữu ích cho các nhà quản lý và kỹ sư trong việc phát triển và vận hành lưới điện tỉnh Bình Thuận. Các ứng dụng thực tiễn sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo.

4.1. Giải Pháp Tối Ưu Hóa Lưới Điện

Các giải pháp tối ưu hóa lưới điện sẽ bao gồm việc sử dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình vận hành để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng

Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng vào thực tiễn để cải thiện chất lượng điện năng và giảm thiểu các vấn đề phát sinh từ việc kết nối nguồn năng lượng tái tạo.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Năng Lượng Tái Tạo Tại Bình Thuận

Năng lượng tái tạo sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển bền vững của tỉnh Bình Thuận. Các chính sách và chiến lược cần được điều chỉnh để tối ưu hóa việc sử dụng nguồn năng lượng này.

5.1. Triển Vọng Phát Triển Năng Lượng Tái Tạo

Với tiềm năng lớn, năng lượng tái tạo sẽ là lựa chọn hàng đầu cho tương lai. Cần có các chính sách hỗ trợ để khuyến khích đầu tư vào lĩnh vực này.

5.2. Đề Xuất Chính Sách Hỗ Trợ NNLTT

Các chính sách cần tập trung vào việc phát triển công nghệ, nâng cao nhận thức cộng đồng và tạo điều kiện thuận lợi cho các dự án năng lượng tái tạo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và kết luận, đề tài đƣợc phân thành 4 chƣơng với các nội dung luận văn bao gồm: - Chƣơng 1: Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận, nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam và phần mềm Etap. - Chƣơng 2: Tổng quan về các phƣơng pháp tính toán cùng các chỉ tiêu đánh giá kỹ thuật trong hệ thống điện. - Chƣơng 3: Phân tích ảnh hƣởng của các nguồn năng lƣợng tái tạo Trung Nam đến lƣới điện tỉnh Bình Thuận. - Chƣơng 4: Các giải pháp làm giảm sóng hài và hạn chế dòng ngắn mạch trong lƣới điện tỉnh Bình Thuận.

- Kết luận và kiến nghị. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TỈNH BÌNH THUẬN, NGUỒN NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TRUNG NAM VÀ PHẦN MỀM ETAP 1. Tổng quan về lƣới điện tỉnh Bình Thuận 1. Phương thức vận hành lưới điện tỉnh Bình Thuận Lƣới điện Truyền tải điện Bình Thuận đƣợc truyền tải qua các trạm biến áp trung gian gồm 3 TBA 220 kV: Phan Thiết, Phan Rí và Hàm Tân; 1 TBA 500 kV Vĩnh Tân.

Chế độ vận hành bình thƣờng của lƣới điện Truyền tải tỉnh Bình Thuận là vận hành theo mạch vòng với nhiều đƣờng dây liên kết để tăng độ tin cậy, ổn định và liên tục trên lƣới điện truyền tải của tỉnh Bình Thuận. Do đặc thù truyền tải điện tỉnh Bình Thuận là nơi nhận nguồn trực tiếp từ các nhà máy nhiệt điện và các nhà máy điện năng lƣợng tái tạo nên có phƣơng thức kết dây của từng trạm và giữa các xuất tuyến nhƣ sau: Đối với TBA 500 kV Vĩnh Tân đƣợc vận hành theo sơ đồ kết lƣới 3/2, ngoài ra đối với các TBA 220 kV Phan Thiết, Phan Rí, Hàm Tân vận hành theo sơ đồ kết lƣới 2 thanh cái và 2 thanh cái có thanh cái vòng. Nguồn điện Trên địa bàn tỉnh Bình Thuận hiện có những nhà máy điện lớn, đƣợc đấu nối vào lƣới điện truyền tải trên địa bàn tỉnh đƣợc thể hiện cụ thể dƣới đây: - Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 1, Vĩnh Tân 2 và Vĩnh Tân 4 có công suất (2x642 MW), trong đó đối với NMNĐ Vĩnh tân 1 và NMNĐ Vĩnh Tân 2 đƣợc đấu nối vào hệ thống 220kV thông qua thanh cái 220kV tại TBA 500kV Vĩnh Tân. - Nhà máy thủy điện Hàm Thuận công suất (2x150 MW), đƣợc đấu nối vào hệ thống 220kV thông qua các đƣờng dây 220kV Hàm Thuận – Xuân Lộc, Hàm Thuận – Bảo Lộc và Hàm Thuận – Phan Thiết.

6 - Nhà máy thủy điện Đa Mi công suất (2x87,5 MW), đƣợc kết nối vào hệ thống 220kV thông qua các đƣờng dây 220kV Đa Mi – Hàm Thuận và Đa Mi – Xuân Lộc. - Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Trung Nam có công suất lắp đặt 450 MWp, đƣợc kết nối vào hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Trung Nam – Thuận Nam và đƣợc kết nối vào thanh cái 220kV tại TBA 500kV Thuận Nam. - Nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Quán thẻ có công suất lắp đặt 300 MWp, đƣợc phát lên trạm cắt 220kV Quan Thẻ và đƣợc kết nối lên hệ thống 220kV qua đƣờng dây 220kV Quán Thẻ - Vĩnh Tân. - Nhà máy điện gió (NMĐG) Trung Nam có công suất lắp đặt 150 MW, đƣợc phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Thuận Nam – Vĩnh Tân.

- Ngoài ra trên lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận còn có các nguồn năng lƣợng tái tạo nhỏ phát lên lƣới nhƣ: NMĐMT Hồng Phong có công suất lắp đặt 150 MWp thông qua đƣờng dây Hồng Phong – Phan Thiết, NMĐMT Đá Bạc công suất 50 MWp phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Đá Bạc – Hàm Tân và NMĐG Thái Hòa công suất 90 MW phát lên hệ thống 220kV thông qua đƣờng dây Thái Hòa – Phan Rí. Lưới điện truyền tải Trạm biến áp: Trạm biến áp 500kV: Trên địa bàn tỉnh Bình Thuận gồm có 1 TBA 500kV với công suất đạt 1800 MVA. Hầu nhƣ TBA 500kV này đều mang tải đáp ứng đủ nhu cầu truyền tải giải tỏa công suất cho các nguồn phát lên hệ thống truyền tải, riêng MBA AT1 và AT2 tại TBA 500kV Vĩnh Tân vận hành với tải cao khi vận hành vào ban ngày do thời điểm này có sự tham gia của các nguồn năng lƣợng tái tạo cùng với các nguồn truyền thống hiện có phát lên hệ thống. Trạm biến 220kV: Trên địa bàn tỉnh có 3 TBA 220kV gồm 6 MBA với tổng công suất 1500 MVA.

Tất cả các MBA 220kV đều mang tải đáp ứng nhu cầu phụ tải. Thông số, tình hình vận hành các TBA trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận Sđm STT TBA MBA Điện áp (kV) Pmax (MW) (MVA) AT1 900 500/220/35 308,64 1 TBA 500kV Vĩnh Tân AT2 900 500/220/35 314,61 AT1 500 220/110/22 72,27 2 TBA 220kV Hàm Tân AT2 500 220/110/22 73,51 AT1 500 220/110/22 201,84 3 TBA 220kV Phan Rí AT2 500 220/110/22 203,56 AT1 500 220/110/22 99,41 4 TBA 220kV Phan Thiết AT2 500 220/110/22 95,29 Đƣờng dây 500kV: Các tuyến đƣờng dây 500kV trên địa bàn tỉnh Bình Thuận trong giai đoạn quy hoạch điện đến nay gồm: Đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – Sông Mây với chiều dài đƣờng dây 159,625 km, đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – rẽ Sông Mây – Tân Uyên có chiều dài 159,737 km, đƣờng dây Vĩnh Tân – NMNĐ Vĩnh Tân 4 với chều dài 1,293 km và đƣờng dây 500kV Vĩnh Tân – NNLTT Trung Nam với chiều dài 15,417 km. Thông số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 500kV Tiết diện Quy mô (mm2) STT Danh mục Icp (A) Số Chiều dài Hiện có mạch (km) Đƣờng dây 500kV 1 ACSR 400/51 3 159,625 882,78 Vĩnh Tân - Sông Mây Đƣờng dây 500kV 2 Vĩnh Tân - rẽ Sông Mây - Tân ACSR 400/51 1 159,737 811,04 Uyên Đƣờng dây 500kV 3 ACSR 400/51 2 1,293 307,68 Vĩnh Tân - NMNĐ Vĩnh Tân 4 Đƣờng dây 500kV 4 ACSR 400/51 2 15,417 576 Vĩnh Tân - NNLTT Trung Nam Đƣờng dây 220kV: Phần lớn các đƣờng dây 220kV trên lƣới điện tỉnh Bình Thuận vận hành an toàn, đảm bảo cung cấp điện ổn định. Lƣới điện 220kV của tỉnh cơ bản đã đảm bảo 8 tiêu chí N-1.

Thông qua việc phê duyệt quy hoạch phát triển lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận giai đoạn đến năm 2030 đƣợc thể hiện qua Bảng 1.3 dƣới đây: Bảng 1. Thông số kỹ thuật và tình hình vận hành các tuyến đƣờng dây 220kV Tiết diện Quy mô (mm2) STT Danh mục Icp (A) Số Chiều dài Hiện có mạch (km) Đƣờng dây 220kV Vĩnh Tân - Phan 1 ACSR 400/51 2 29,672 506,84 Rí Đƣờng dây 220kV 271/Phan Rí - 2 ACSR 400/52 1 31,314 613 273/Trạm cắt Thái Hòa Đƣờng dây 220kV 274/Trạm cắt 3 ACSR 400/53 1 11,115 784 Thái Hòa - 273/Hồng Phong Đƣờng dây 220kV 272/Hồng Phong 4 ACSR 400/54 1 23,756 783,87 1A - 276/Phan Thiết Đƣờng dây 220kV 272 Phan Rí - 5 ACSR 400/55 1 67,076 600 275/Phan Thiết Đƣờng dây 220kV 271/Phan Thiết - 6 ACSR 400/56 1 64,5 600,59 276/Hàm Tân Đƣờng dây 220kV 273/Phan Thiết - 7 ACSR 400/57 1 64,5 554,69 275/Hàm Tân Đƣờng dây 220kV 271/Hàm Tân - 8 ACSR 400/58 1 23,3 596 276/Tân Thành Đƣờng dây 220kV 272/Hàm Thuận - 9 ACSR 400/59 1 56,589 815 273/Xuân Lộc Đƣờng dây 220kV 272/Hàm Tân - 10 ACSR 400/60 1 23,3 516 272/Đá Bạc Đƣờng dây 220kV 271/Hàm Thuận - 11 ACSR 400/61 1 11,038 210 271/Đa Mi Đƣờng dây 220kV 272/Đa Mi - 12 ACSR 400/62 1 55,459 825 274/Xuân Lộc Đƣờng dây 220kV 272/Phan Thiết - 13 ACSR 400/63 1 54,545 485,11 273/Hàm Thuận Đƣờng dây 220kV 274/Phan Thiết - 14 ACSR 400/64 1 54,374 261,39 273/Bảo Lộc Đƣờng dây 220kV 271/Vĩnh Tân - 15 ACSR 330/43 1 15,123 735,21 273/Quán Thẻ Đƣờng dây 220kV 272/Vĩnh Tân - 16 ACSR 330/44 1 22,936 904,77 273/Thuận Nam 9 Phụ tải 110kV: Bảng 1. Thông số phụ tải cấp điện áp 110kV trên lƣới điện truyền tải Iđm Imin Imax Imax% Tên nút phụ tải 110kV Imin% (A) (A) (A) (A) 172 Hàm Tân 1020 22 2,2 873 85,6 171 Phan Rí 800 24 3,0 485 60,6 172 Phan Rí 800 24 3,0 685 85,6 171 Lƣơng Sơn 510 0 0,0 542 106,2 172 Phan Thiết 1020 36 3,5 649 63,6 173 Phan Thiết 1020 36 3,5 682 66,9 176 Phan Thiết 2 480 0 0,0 0 0,0 171 Ma Lâm 480 24 5,0 489 102,0 171 Bình An 810 6 0,8 450 55,6 Nhƣ trên đã mô tả và thống kê thông số kỹ thuật về nguồn phát, TBA, đƣờng dây và phụ tải trên lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận, sau đây là sơ đồ lƣới điện tỉnh Bình Thuận đƣợc thể hiện qua Hình 1.1 dƣới đây: 10 Hình 1. Sơ đồ nguyên lý lƣới điện truyền tải tỉnh Bình Thuận 11 1.

Tổng quan về NNLTT Trung Nam 1. Giới thiệu về NMĐMT Trung Nam Vùng quen biển tỉnh Bình Thuận ó nền nhiệt độ không khí cao và có xu hƣớng tăng dần từ Bắc vào Nam. Bình Thuận có khí hậu nhiệt đơi gió mùa, nhiệt đô trung bình năm khá cao, dao động từ 26°C - 32°C. Nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 30°C.

Nhiệt độ cao nhất trong năm là vào các tháng mùa hè. Nhiệt độ không khí nhỏ nhất là 25°C. Ở khu vực này, quanh năm dồi dào nắng. Vào các tháng 1, 3, 4 nắng thƣờng bắt đầu từ 7h sáng đến 17h.

Cƣờng độ bức xạ mặt rời rung bình thƣờng lớn hơn 3,489 kWh/m2/ngày. Đặc biệt là các khu vực xung quanh tỉnh Bình Thuận có cƣờng độ bức xạ lớn hơn 5,815 kWh/m2/ngày trong thƣời gian 8 tháng /năm. Phân vùng bức xạ mặt trời của Việt Nam 12 Vì điều kiện về khí hậu và bức xạ nhiệt hang năm cao đƣợc thể hiện trên Hình 1. Từ đó nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) Trung Nam đã đƣợc lắp đặt với công suất 450 MWp sử dụng 1.000 tấm Pin năng lƣợng mặt trời với công suất từng tấm Pin 330Wp.

Phƣơng án đấu nối: Nhà máy điện mặt trời Trung Nam, tỉnh Bình Thuận đƣợc đấu nối nhƣ sau: Theo Điều 12 giá điện của các dự án điện mặt trời của Quyết định số: 11/2017/QĐ-TTg ngày 11 tháng 4 năm 2017 quy định về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam quy định các NMĐMT nối lƣới phải sử dụng tấm pin mặt trời loại có hiệu suất của tế bào quang điện (Solar cell) lớn hơn 16% hoặc tấm pin (Module) lớn hơn 15%, vì vậy trong dự án có đề xuất sử dụng loại Pin tinh thể Silicon C-Si. Việc lựa chọn các tấm Pin còn dựa trên cơ sở kết cấu mặt bằng lắp đặt, chủng loại công suất tấm Pin đã đƣợc sử dụng nhiều, khi tổ hợp thành dãy phù hợp với các thống số bộ biến đổi Inverter đã đƣợc lựa chọn theo công suất lắp đặt. Chính vì thế ở đây chúng tôi đã lựa chọn loại Pin có công suất 330Wp và điện áp tại thời điểm công suất lớn nhất là 37,8 V trong điều kiện tiêu chuẩn (1000 W/m2; 25°C; AM 1,5).