Chương I : Giới thiệu luận văn. Chương II : Nghiên cứu tổng quan. Chương III : Phương pháp tiếp cận. Chương IV : Kiểm chứng giải thuật đề nghị.
Chương V : Kết luận và đề xuất. Tài liệu tham khảo và Phụ lục. Học viên: Trần Trung Thuận Trang 5 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Học viên: Trần Trung Thuận Trang 6 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan 1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Lưới điện phân phối là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến thế trung gian (thường là các trạm: 110/22 kV, 110/35/22 kV, 35/22 kV) đến các trạm khách hàng.
Chế độ vận hành bình thường của lưới điện phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, mạng điện phân phối thường được thiết kế mạch vòng nhưng vận hành hở. Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng dao cách ly, hoặc thiết bị nối mạch vòng (Ring Main Unit). Các thiết bị này vận hành ở trạng thái mở.
Trong trường hợp cần sửa chữa hoặc sự cố đường dây điện thì việc cung cấp điện không bị gián đoạn lâu dài, nhờ việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao tác đóng cắt dao cách ly phân đoạn hay tự động chuyển đổi nhờ các thiết bị nối mách vòng. Một đường dây phân phối luôn có hai loại phụ tải là phụ tải dân dụng và phụ tải phi dân dụng. Các phụ tải này được phân bố không đồng đều trên đường dây. Mỗi loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong tháng.
Vì vậy, đồ thị phụ tải của chúng không bằng phẳng và luôn có sự chênh lệch công suất tiêu thụ. Điều này gây ra quá tải đường dây, ảnh hưởng tuổi thọ thiết bị và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối.1: Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN. Công nghiệp, Thương nghiệp, Nhà Quản lý, Hoạt động Nông, lâm Xây dựng hàng, Khách sạn tiêu dùng khác nghiệp, thủy sản 52,67 % 4,61 % 37,78 % 3,28 % 1,12 % Qua kết quả nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành đã đưa đến kết luận nên vận hành lưới điện phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do: - Vận hành và bảo vệ mạng đơn giản. - Trình tự phục hồi lại kết cấu lưới sau sự cố dễ dàng hơn.
Học viên: Trần Trung Thuận Trang 7 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan - Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ. - Vấn đề kinh tế: chi phí cho các thiết bị bảo vệ thấp hơn. Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể. Tuy nhiên, các điều kiện vận hành lưới phân phối luôn phải thoả mãn các điều kiện sau: - Cấu trúc vận hành là hình tia và hở.
- Tất cả các phụ tải đều phải được cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép. - Các hệ thống bảo vệ relay, thiết bị đóng cắt phải thay đổi phù hợp với thực tế. - Các phát tuyến đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải.1 Ảnh hưởng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đến hệ thống điện Tổn thất điện năng chiếm tỷ lệ lớn trong tổn thất của hệ thống bao gồm: tổn thất lưới truyền tải, phân phối, hạ áp.1: Biểu đồ tổn thất điện năng của EVN. Vốn đầu tư cho mạng phân phối cũng chiếm tỷ trọng lớn: nếu chia theo tỷ lệ vốn đầu tư theo thống kê cho thấy nếu đầu tư cho mạng cao áp là 1, thì mạng trung áp từ 1.5 ÷ 2 lần, hạ áp từ 2 ÷ 2.
Học viên: Trần Trung Thuận Trang 8 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan Xác suất ngừng cung cấp do sự cố , sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch cải tạo, lắp đặt trạm mới trên lưới điện trung áp cũng nhiều hơn so với lưới truyền tải. Là khu vực khó xác định phương áp vận hành so với lưới truyền tải, và là nơi chịu tác động nhiều nhất từ các điều kiện môi trường, thiết bị, nguồn dự phòng, v…v… 1.2 Cấu trúc lưới điện phân phối Chế độ vận hành lưới điện phân phối bình thường là vận hành hở. Các sơ đồ lưới điện thường gặp là: hình tia, hình tia có nguồn dự phòng (lưới điện kín vận hành hở).2a: Sơ đồ lưới điện hình tia.2b: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở. Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới điện phân phối rất phức tạp, đòi hỏi phương pháp, mô hình nghiên cứu phù hợp để giải quyết bài toán kinh tế - kỹ thuật.
Học viên: Trần Trung Thuận Trang 9 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan 2. HIỆN TRẠNG VÀ ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Ở VIỆT NAM Lưới điện phân phối Việt Nam tồn tại 3 cấp điện áp (35, 22, 15)kV, trong đó lưới 35kV có khối lượng rất nhỏ mà chủ yếu là lưới (15, 22)kV. Đối với miền Nam trong thời gian vừa qua lưới 22kV các tỉnh phát triển mạnh mẽ, nếu không tính hai khu vực TP.Hồ Chí Minh và tỉnh Đồng Nai, lưới 22kV khu vực Tổng công ty điện lực Miền Nam quản lý chiếm 87,9% (theo dung lượng TBA), 81,9% (theo khối lượng đường dây). Mặt khác ở khu vực này lưới 15kV hầu hết được thiết kế theo tiêu chuẩn 22kV, do vậy ở khu vực này việc chuyển đổi lưới 15->22kV cơ bản là rất thuận lợi.
Trong một vài năm tới lưới 15kV cơ bản chuyển thành lưới 22kV. 35kV 1% 15kV 9% 15kV 40.8% 90% 35kV 0% Đường dây Trạm biến áp Hình 2.3: Biểu đồ tỷ trọng các cấp điện áp lưới điện phân phối khu vực miền Nam. Trong những năm gần đây, Tổng Công ty điện lực Miền Nam đã đẩy mạnh phát triển lưới điện phân phối, bình quân trong giai đoạn 5 năm từ 2007 đến 2011 phát triển trung bình hơn 1.500 km đường dây phân phối và công suất hơn 2.2: Khối lượng LĐPP và tổng dung lượng trạm của EVN Năm 2007 2008 2009 2010 2011 Đường dây phân phối (km) 44.694 Dung lượng trạm (MVA) 8.697 Học viên: Trần Trung Thuận Trang 10 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan 3. HỆ THỐNG PHÁ T ĐIỆN PHÂN BỐ (DG) 3.1 Hệ thống DG là gì? Máy phát phân bố là máy phát công suất nhỏ (từ vài kW đế n dưới 10MW) được đặt gần nơi tiêu thụ, để đáp ứng một nhu cầu đặc biệt của khách hàng, để vận hành kinh tế lưới điện phân phối hiện hữu hoặc cả hai trường hợp trên.
Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng đến với khách hàng, hiệu suất sử dụng nhiên liệu tăng nhờ tận dụng nhiệt năng từ các máy phát Máy phát phân bố có khả năng kết nối với hệ thống điện hiện hữu hoặc cung cấp trực tiếp tại nơi tiêu thụ của khách hàng. Các nguồn phát tập trung theo kiểu truyền thống được thiết kế với công suất nhất định, rất khó thay đổi để đáp ứng với nhu cầu phụ tải thay đổi. Nguồn tập trung truyền thống bao gồm nhà mát điện công suất rất lớn kết hợp với lưới truyền tải và lưới phân phối để phân phối điện năng. Cả hai đòi hỏi vốn đầu tư lớn và mất nhiều thời gian khi muốn tăng khả năng tải.
Nguồn phát phân bố có những ưu điểm so với nguồn phát tập trung như sau: + Sự lựa chọn vốn đầu tư thấp để đáp ứng nhu cầu tăng cường phụ tải. + Không cần nâng cấp mạng truyền tải cũng như mạng phân phối bằng cách đặt nguồn phát tại nơi có nhu cầu. + Một số dạng nguồn phát có thể nâng thêm công suất một cách dễ dàng. + Rất linh hoạt trong việc chuyển công suất thừa từ người sử dụng lên lưới điện để hỗ trợ công suất nhất là trong giờ cao điểm.
Ngoài các ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế, máy phát phân bố còn ảnh hưởng rất ít đến môi trường, một số dạng nguồn phát sử dụng năng lượng sạch, hoàn toàn không có khí thải. Máy phát phân bố đem đến cho các công ty cung cấp điện và khách hàng tiêu thụ một giải pháp cung cấp điện sạch, hiệu quả, tin cậy, linh hoạt và một quan điểm mới về năng lượng điện. Máy phát phân bố có khả năng nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng đến khách hàng bằ ng cách giảm thiể u th ời gian ngừng cung cấp điê ̣n đế n khách hàng do sự cố về điê ̣n cũng như tăng khả năng đáp ứng công suấ t cho hê ̣ thố ng do thiế u điê ̣n. Học viên: Trần Trung Thuận Trang 11 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan NL sinh học Máy phát điện NL mặt trời NL gió Pin nhiên liệu Hình 2.4: Các dạng phát điện phân bố 3.2 Các dạng của DG a) Năng lượng mặt trời Có hai hướng nghiên cứu khác nhau để sản xuất điện từ năng lượng mặt trời đó là sử dụng: + Động cơ sử dụng nhiệt năng của mặt trời: Động cơ sử dụng năng lượng nhiệt năng sử dụng các bộ tập trung nhiệt năng lên một bề mặt để làm bốc hơi nước và làm quay tuabin máy phát.
Loại này có công suất từ vài KW đến vài chục KW. + Pin quang điện (photo cell): Pin quang điện chuyển đổi trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Đây là một giải pháp lý tưởng cho việc cấp điện đến những vùng xa lưới điện phân phối cũng như dễ dàng phát triển tại nhiều chỗ. Tuy nhiên, giá thành trên 1KW điện tạo thành khá đắt tiền.
Các pin mặt trời được sắp xếp với nhau tạo thành khối pin quang điện và nhiều khối kết hợp với nhau tạo thành dãy pin quang điện. Một số dãy pin quang điện được điều chỉnh bởi các thiết bị điều chỉnh tùy thuộc vào ánh sáng mặt trời trong ngày. Học viên: Trần Trung Thuận Trang 12 Chương II: Nghiên cứu tổ ng quan Hình 2.5: Cánh đồng pin năng lượng mặt trời Thực tế hiê ̣n nay ở Viê ̣t Nam mô ̣t mă ̣t do ha ̣n chế về kỹ thuâ ̣t , nguồ n lực tài chính cũng như còn ỷ lại nhiều vào nguồn năng lượng thủy điện cũng là một dạng năng lươ ̣ng sa ̣ch nên năng lươ ̣ng mă ̣t trời hầ u như rấ t it́ đươ ̣c quan tâm .