Chương 1: Giới thiệu + Chương 2: Tổng quan bài toán vận hành hệ thống điện có xét nguồn điện năng lượng gió và thiết bị bù STATCOM + Chương 3: Cơ sở lý thuyết vận hành hệ thống điện có xét nguồn điện năng lượng gió và thiết bị bù STATCOM 4 + Chương 4: Mô phỏng vận hành hệ thống điện có xét nguồn điện năng lượng gió và thiết bị bù STATCOM + Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai 5 Chương 2 Tổng quan bài toán vận hành hệ thống điện có xét nguồn điện năng lượng gió và thiết bị bù STATCOM 2. Giới thiệu Để nâng cao chất lượng điện năng của một hệ thống điện truyền thống, cũng như một hệ thống điện có xét đến nguồn năng lượng gió, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về việc ứng dụng các thiết bị bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, các thiết bị bù đó chưa đáp ứng đủ những yêu cầu về độ nhạy khi hệ thống có sự thay đổi đột ngột về nhu cầu công suất phản kháng. Các hệ thống thiết bị truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS đã đáp ứng được yêu cầu về độ nhạy, cũng như dung lượng bù tối ưu cho hệ thống điện trong mọi chế độ làm việc.
Các nghiên cứu trong nước Tác giả Hấu Ngọc Thành nghiên cứu áp dụng các hệ thống thiết bị truyền tải xoay chiều linh hoạt cho bài toán điều khiển điện áp trong hệ thống điện, trong Luận văn Thạc sĩ, "Điều khiển điện áp cấp hai trong hệ thống có các thiết bị FACTS" [1]. Hai trong số các thiết bị truyền tải xoay chiều linh hoạt là SVC và STATCOM đã được tìm hiểu, nghiên cứu và phân tích. Tác giả đã phát triển một chiến lược phối hợp điều khiển dựa trên tối ưu hóa ràng buộc, áp dụng vào điều khiển điện áp cấp hai trong các hệ thống điện có các bộ điều khiển FACTS dạng mắc song song. Mục tiêu của chiến lược là áp dụng các thông tin có sẵn từ mạng diện rộng đo lường đại lượng phức.
Thông tin trong các bộ đo lường biên độ và góc pha của điện áp cho phép mô hình hệ thống tuyến tính được hình thành và sử dụng để phát triển chiến lược điều khiển. Biểu thức dưới dạng toàn phương có số lượng các biến điều khiển tương đối thấp và các ràng buộc bất đẳng thức dạng tuyến tính cho phép đưa ra các kết quả một cách nhanh chóng và hiệu quả, đáp ứng được yêu cầu của điều khiển điện áp cấp hai. Giải thuật trong chiến lược điều khiển đã được kiểm chứng bởi nhiều 6 nghiên cứu mô phỏng sử dụng hệ thống điện tiêu biểu. Lời giải của bài toán phân bố công suất đã được sử dụng để kiểm chứng độ chính xác của phương pháp phối hợp điều khiển được đề nghị.
Khả năng ứng dụng thực tế của phương pháp trong hệ thống quản lý năng lượng EMS cũng đã được nghiên cứu trong luận văn. Mặc dù, chiến lược phối hợp điều khiển phát triển có các ưu điểm về các ứng dụng trực tuyến, nó cũng có các nhược điểm. Mô hình điều khiển chỉ quan tâm đến một khía cạnh của an ninh hệ thống điện là biên độ điện áp. Khía cạnh anh ninh hệ thống điện khác là dòng công suất trong mạch truyền tải, yếu tố ngày càng đóng vai trò quan trọng trong môi trường thị trường điện cạnh tranh sau khi tư nhân hóa và tái cơ cấu lại nền công nghiệp cung cấp điện năng, vẫn chưa được tính đến trong mô hình điều khiển.
Ngoài ra, các thiết bị FACTS đóng vai trò quan trọng trong mô hình phối hợp điều khiển được phát triển trong phần này chỉ là các thiết bị bù mắc song song. Ở Việt Nam, hệ thống điện hiện tại chỉ có điều khiển sơ cấp, chưa có điều khiển cấp hai. Do vậy, điện áp hệ thống có thể chưa tối ưu. Nếu áp dụng điều khiển điện áp cấp hai sẽ đem lại kết quả tốt hơn về mặt điều khiển, đảm bảo được biên dạng điện áp hệ thống cũng như giảm tổn thất công suất trong toàn hệ thống điện.
Thêm vào đó, trong trường hợp nếu xét đến một hệ thống điện có sự tham gia của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời thì các kịch bản vận hành sẽ hoàn toàn khác. Tác giả Võ Tấn Lộc đã nghiên cứu và phân tích hệ thống điện trong trường hợp có xét đến thiết bị TCSC trong Luận văn Thạc sĩ, "Giải tích hệ thống điện phân phối hình tia có thiết bị FACTS - TSCS dùng giải thuật Line Flow-Based (LFB)" [2]. Phương pháp LFB có các đặc điểm sau: + Phù hợp với mạng điện hình tia. + Không cần thành lập ma trận Jacobi.
+ Tích hợp dễ dàng với các thiết bị FACTS như: TCSC, SVC, TCVR,. + Đối với cấu trúc hình tia và tính phân bố công suất thông thường không xét thiết bị FACTS và không có DG thi hoàn toàn có thể tính dòng công suất tác dụng và phản kháng trên các nhánh và điện áp tại các nút bằng phép 7 thế theo chiều tiến và lùi (backward and forward substitution) mà không cần phải nghịch đảo ma trận. + Trong khảo sát thiết bị TCSC mục đích là chứng tỏ sự thuận lợi của giải thuật LFB trong việc tích hợp thiết bị TCSC trong việc điều chỉnh điện áp tại nút cuối của đường dây có đặt TCSC. + Tác giả đã thực hiện kiểm tra kết quả bằng phương pháp phân bố công suất truyền thống Newton-Raphson.
Các kết quả cho thấy rằng độ sai lệch không cao như công suất nguồn, tổn thất công suất trên các nhánh, đặc biệt là điện áp tại các nút gần như trùng nhau. Tuy nhiên, hệ thống điện khảo sát trong nghiên cứu này là một hệ thống điện với các nguồn điện truyền thống và chưa có sự tích hợp của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời,. Thêm vào đó, nghiên cứu cũng chưa đề cập đến vị trí đặt TCSC sao cho hiệu quả. Cùng một hệ thống điện, nếu vị trí lắp đặt TCSC khác nhau thì sẽ cho các kết quả khác nhau.
Có những vị trí đặt cho kết quả rất tốt về kỹ thuật và trị số điều chỉnh TCSC lại rất bé. Trong khi đó, có những vị trí đặt TCSC cho kết quả ngược lại. Tác giả Vô Đôn Kim Quy cũng đã nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thiết bị bù SVC trong hệ thống điện trong Luận văn Thạc sĩ, "Giải tích hệ thống phân phối hình tia với thiết bị bù SVC dùng giải thuật LFB" [3]. Nhận thấy rằng, thiết bị bù có điều khiển SVC làm cho hệ thống điện vận hành linh hoạt trong các chế độ bình thường và sự cố; đồng thời làm tăng độ tin cậy và tính kinh tế trong vận hành của hệ thống điện lên rất nhiều.
Hơn nữa, việc sử dụng SVC trong hệ thống điện còn làm tăng chất lượng điện năng, đặc biệt tại các nút có phụ tải quan trọng cần yêu cầu cao về độ ổn định điện áp. Trong nghiên cứu này, tác giả đã xét đến thiết bị SVC trong hệ thống điện và thuật toán LFB đã được đề xuất áp dụng mà đã cho các kết quả có độ hội tụ tốt hơn các phương pháp phân bố công suất thông thường. Tác giả đang đề xuất và nghiên cứu phân tích mạng điện phân phối. Đây cũng là một trong những hạn chế của nghiên cứu.
8 Tác giả Trương Minh Nhật Thạnh đã nghiên cứu và khảo sát các chế độ làm việc của bộ UPFC trên hệ thống điện, trong Luận văn Thạc sĩ, “Khảo sát các chế độ làm việc của bộ UPFC trên hệ thống điện” [4]. Tác giả đã nghiên cứu ứng dụng các thiết bị FACTS vào trong hệ thống điện truyền tải mà đã mang lại những lợi ích hết sức to lớn, đặc biệt là các lợi ích về truyền tải điện năng một cách hiệu quả, tăng độ tin cậy cung cấp điện và giảm các giao động hệ thống. Các thiết bị FACTS đã được thiết kế, chế tạo và lắp đặt phổ biến trên thế giới với rất nhiều chủng loại tương ứng với các thông số điều khiển trong hệ thống điện. Việc lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào mục đích điều khiển, hiện trạng liên kết lưới điện và tính toán các chi phí đầu tư xây dựng và lợi ích về kinh tế mà thiết bị FACTS mang lại.
Tác giả đã thực hiện mô phỏng các chế độ làm việc của thiết bị UPFC phục vụ cho việc xây dựng các đường đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa các thông số của bộ UPFC. Thêm vào đó, tác giả cũng đã xây dựng được mô hình tính toán của thiết bị UPFC với các dòng công suất bơm vào các nút. Đây là cơ sở để đưa vào mô hình tính toán các bài toán giải tích mạng điện của các hệ thống điện có lắp đặt thiết bị UPFC trên các đường dây truyền tải. Kết quả cho thấy đối với các đường dây truyền tải có lắp đặt thiết bị UPFC, dòng công suất tác dụng, công suất phản kháng trên đường dây có thể được điều khiển một cách linh hoạt, ngay cả có thể khống chế được dòng công suất chạy trên đường dây cố định khi công suất phụ tải và nguồn thay đổi.
Tuy nhiên, có thể nhận thấy rằng vẫn còn các vấn đề khác mà cần được quan tâm hơn trong nghiên cứu này như: + Sử dụng bộ UPFC làm giảm giao động cho hệ thống; + Những tác động của UPFC khi đường dây vận hành bị sự cố; + Kết hợp UPFC với các thiết bị FACTS khác trong điều khiển tối ưu công suất truyền tải của hệ thống; + Lựa chọn vị trí tối ưu để lắp đặt các thiết bị FACTS. Tác giả Lê Minh Nhựt đã nghiên cứu ứng dụng UPFC trong điều khiển điện áp và dòng công suất trong Luận văn Thạc sĩ, “Ứng dụng UPFC trong điều khiển điện áp và dòng công suất” [5]. Tác giả đã trình bày nguyên lý, cấu tạo và hoạt động của thiết bị UPFC trong hệ thống điện và các mô hình của 9 UPFC ở chế độ xác lập. Trên cơ sở đó, tác giả đã đề xuất xây dựng một mô hình UPFC ở chế độ xác lập.
Ưu điểm chính của mô hình này là chỉ sử dụng điện áp nút như là biến trong việc hình thành các phương trình. Mô hình đề xuất biểu diễn dưới dạng một tập ràng buộc các đẳng thức và bất đẳng thức mà có thể được xem là một trong những mô hình toàn diện và linh hoạt phù hợp cho phân tích ở chế độ xác lập của hệ thống điện.