Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ HVDC tại Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI ĐIỆN CAO ÁP MỘT CHIỀU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài

1.3. Giới hạn của luận văn

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Lịch sử phát triển công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều

1.6. Một số hệ thống truyền tải HVDC điển hình trên thế giới

1.6.1. Itaipu, hệ thống truyền tải HVDC lớn nhất trên thế giới

1.6.2. Hệ thống HVDC Leyte-Luzon, Philipine

1.6.3. Hệ thống HVDC Rihand – Delhi, India

1.6.4. Hệ thống liên kết HVDC “back to back” giữa Argentina và Brazil

1.6.5. Ưu -Nhược điểm của hệ thống truyền tải HVDC và ứng dụng. Nhược điểm

1.6.6. Một số ứng dụng phổ biến của hệ thống truyền tải HVDC

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU

2.1. Nguyên lý của hệ thống HVDC

2.2. Cấu tạo của hệ thống HVDC

2.2.1. Bộ biến đổi

2.2.2. Các bộ lọc xoay chiều

2.2.3. Các bộ lọc một chiều

2.2.4. Cuộn san dòng

2.2.5. Nguồn công suất phản kháng

2.2.6. Đường dây truyền tải của hệ thống HVDC

2.2.7. Hệ thống nối đất

2.2.8. Hệ thống điều khiển và bảo vệ

2.2.9. Một số sơ đồ truyền tải điện cao áp một chiều

2.2.9.1. Hệ thống truyền tải HVDC liên kết đơn cực (Monopolar link)

2.2.9.2. Hệ thống truyền tải HVDC lưỡng cực (Bipolar link)

2.2.9.3. Hệ thống truyền tải HVDC cùng cực tính (Hamopolar link)

2.2.9.4. Hệ thống truyền tải HVDC đối lưng (Back to Back)

2.2.9.5. Hệ thống truyền tải HVDC nhiều điểm đấu

2.2.9.6. Một số sơ đồ khác

2.2.10. Bộ biến đổi và sơ đồ thay thế tương đương

2.2.10.1. Bộ biến đổi

2.2.10.2. Đấu ghép các mạch bộ biến đổi với nhau

2.2.10.3. Sơ đồ thay thế tương đương

2.2.11. Điều khiển của bộ biến đổi

2.2.11.1. Nguyên lý phát xung điều khiển

2.2.11.2. Mô hình điều khiển của bộ biến đổi

2.2.11.3. Bù công suất phản kháng

2.2.11.4. Yêu cầu công suất phản kháng trong chế độ ổn định

2.2.12. Các nguồn công suất phản kháng

2.2.13. Vấn đề sóng hài

2.2.14. Hệ thống điều khiển

2.2.14.1. Chức năng của hệ thống điều khiển

2.2.14.2. Cơ sở điều khiển cho hệ thống HVDC hai cực

2.2.14.3. Phương pháp điều khiển cận biên dòng (Current margin control method)

2.2.14.4. Chế độ vận hành chỉnh lưu

2.2.14.5. Chế độ vận hành nghịch lưu

2.2.14.6. Phân cấp hệ thống điều khiển

2.2.15. Hệ thống bảo vệ của hệ thống HVDC

2.2.15.1. Bảo vệ chống quá dòng

2.2.15.2. Bảo vệ chống quá điện áp

2.2.16. Công suất truyền tải của bộ chỉnh lưu

2.2.17. So sánh truyền tải điện giữa đường dây truyền tải HVDC và HVAC

2.2.17.1. Công suất truyền tải

2.2.17.2. Tổn thất công suất

2.2.17.3. Vốn đầu tư xây dựng hệ thống

3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN CAO ÁP MỘT CHIỀU TUYẾN BẮC NAM VIỆT NAM

3.1. Đề xuất phương án truyền tải HVDC Bắc Nam Việt Nam

3.2. Lựa chọn sơ đồ liên kết và cấp điện áp

3.3. Lựa chọn sơ đồ cho bộ biến đổi

3.4. Tính chọn các thông số cơ bản của đường dây tải điện

3.5. Tính chọn MBA cho bộ biến đổi

3.6. Tính chọn thristor cho bộ biến đổi

3.7. Tính chọn bộ lọc xoay chiều và một chiều

3.8. Tính toán lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng cho phía đường dây HVDC Bắc Nam Việt Nam

3.9. Tính toán sơ bộ

3.10. Trường hợp vận hành với điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (Sơn La) không đổi, điện áp xoay chiều phía nghịch lưu (Phú Lâm) thay đổi

3.11. Trường hợp vận hành với điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (Sơn La) thay đổi, điện áp xoay chiều nghịch lưu (Phú Lâm) không đổi

3.12. Bù công suất phản kháng cho đầu Phú Lâm và Sơn La xét đến điều chỉnh đầu phân áp

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN MỘT CHIỀU TUYẾN BẮC NAM VIỆT NAM

4.1. Mô phỏng thiết kế

4.2. Mô phỏng thiết kế đường dây

4.3. Mô phỏng thiết kế máy biến áp

4.4. Mô phỏng thiết kế Thyristor

4.5. Mô phỏng thiết kế bộ lọc

4.6. Mô phỏng bù công suất phản kháng cho đường dây HVDC

4.6.1. Trường hợp vận hành điện áp xoay chiều phía chỉnh lưu (Sơn La) thay đổi, điện áp xoay chiều nghịch lưu (Phú Lâm) không đổi

4.6.2. Lựa chọn dung lượng tụ bù cho đầu chỉnh lưu và nghịch lưu

5. CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ HVDC tại Việt Nam

Công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều (HVDC) đang trở thành một phần quan trọng trong hệ thống điện của nhiều quốc gia, bao gồm cả Việt Nam. Với khả năng truyền tải công suất lớn qua khoảng cách xa mà không bị tổn thất nhiều, HVDC hứa hẹn sẽ là giải pháp tối ưu cho nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của đất nước. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ HVDC không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất điện năng mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Việt Nam, với địa hình phức tạp và nhu cầu điện năng cao, cần phải xem xét nghiêm túc việc triển khai công nghệ này.

1.1. Lịch sử phát triển công nghệ HVDC trên thế giới

Công nghệ HVDC đã được phát triển từ những năm 1930 và đã có nhiều ứng dụng thành công trên toàn cầu. Hệ thống HVDC đầu tiên được triển khai giữa đất liền của Thụy Điển và đảo Gotland vào năm 1954. Kể từ đó, nhiều quốc gia đã áp dụng công nghệ này để cải thiện hiệu quả truyền tải điện năng.

1.2. Tình hình ứng dụng HVDC tại Việt Nam

Mặc dù Việt Nam chưa có dự án HVDC nào được triển khai, nhưng Viện Năng Lượng đã nghiên cứu và đề xuất các phương án phát triển từ năm 2009. Việc mua điện từ Trung Quốc nhằm đáp ứng nhu cầu điện của miền Nam là một trong những lý do thúc đẩy nghiên cứu này.

II. Những thách thức trong việc triển khai công nghệ HVDC tại Việt Nam

Việc triển khai công nghệ HVDC tại Việt Nam gặp phải nhiều thách thức, bao gồm vấn đề về chi phí đầu tư, công nghệ và hạ tầng. Đặc biệt, việc xây dựng các trạm biến áp và đường dây truyền tải HVDC đòi hỏi nguồn vốn lớn và công nghệ tiên tiến. Ngoài ra, việc thiếu hụt nhân lực có chuyên môn cao trong lĩnh vực này cũng là một rào cản lớn.

2.1. Chi phí đầu tư và hạ tầng

Chi phí đầu tư cho hệ thống HVDC thường cao hơn so với hệ thống truyền tải điện xoay chiều (HVAC). Việc xây dựng hạ tầng cần thiết cho HVDC, bao gồm các trạm biến áp và đường dây, cũng đòi hỏi nguồn vốn lớn và thời gian dài để hoàn thành.

2.2. Thiếu hụt nhân lực chuyên môn

Việt Nam hiện đang thiếu hụt nhân lực có chuyên môn cao trong lĩnh vực công nghệ HVDC. Điều này gây khó khăn trong việc triển khai và vận hành các hệ thống HVDC một cách hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu và giải pháp cho công nghệ HVDC

Để triển khai công nghệ HVDC tại Việt Nam, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại và giải pháp kỹ thuật tiên tiến. Việc sử dụng mô hình mô phỏng và các công cụ phân tích sẽ giúp đánh giá hiệu quả của hệ thống HVDC trước khi triển khai thực tế. Ngoài ra, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các cơ quan nghiên cứu và các nhà đầu tư để đảm bảo tính khả thi của dự án.

3.1. Mô hình mô phỏng hệ thống HVDC

Sử dụng các phần mềm mô phỏng như MATLAB/Simulink để xây dựng mô hình hệ thống HVDC sẽ giúp đánh giá hiệu quả và tối ưu hóa thiết kế trước khi triển khai thực tế. Mô hình này có thể giúp dự đoán các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình vận hành.

3.2. Hợp tác giữa các cơ quan và nhà đầu tư

Sự hợp tác giữa các cơ quan nghiên cứu, chính phủ và các nhà đầu tư là rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của các dự án HVDC. Việc chia sẻ thông tin và kinh nghiệm sẽ giúp giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa quy trình triển khai.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về HVDC

Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ HVDC đã cho thấy nhiều kết quả khả quan trong việc cải thiện hiệu quả truyền tải điện năng. Các dự án HVDC trên thế giới đã chứng minh rằng công nghệ này có thể giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Tại Việt Nam, việc áp dụng HVDC có thể giúp giải quyết vấn đề thiếu hụt điện năng, đặc biệt là ở miền Nam.

4.1. Kết quả từ các dự án HVDC trên thế giới

Nhiều dự án HVDC trên thế giới đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Ví dụ, hệ thống HVDC Itaipu tại Brazil đã truyền tải công suất lên tới 12600MW qua khoảng cách 800km với hiệu suất cao.

4.2. Tiềm năng ứng dụng HVDC tại Việt Nam

Việc áp dụng công nghệ HVDC tại Việt Nam có thể giúp giải quyết vấn đề thiếu hụt điện năng, đặc biệt là trong bối cảnh nhu cầu điện năng ngày càng tăng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc triển khai HVDC có thể giúp giảm thiểu tổn thất điện năng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

V. Kết luận và tương lai của công nghệ HVDC tại Việt Nam

Công nghệ HVDC có tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu quả truyền tải điện năng tại Việt Nam. Mặc dù còn nhiều thách thức trong việc triển khai, nhưng với sự phát triển của công nghệ và sự hợp tác giữa các bên liên quan, việc ứng dụng HVDC có thể trở thành hiện thực trong tương lai gần. Cần có các chính sách hỗ trợ và đầu tư hợp lý để thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này.

5.1. Tầm quan trọng của HVDC trong tương lai

Công nghệ HVDC sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng của Việt Nam. Việc triển khai HVDC không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

5.2. Các chính sách hỗ trợ cần thiết

Để thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng công nghệ HVDC, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ và các cơ quan chức năng. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ sẽ giúp Việt Nam bắt kịp với xu thế phát triển của thế giới.

Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ truyền tải điện cao áp một chiều tại Việt Nam