- Trang Chủ
- Năng lượng
- Ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời Solar PV công suất lớn đối với hệ thống điện và giải pháp ngăn ngừa
Xem mẫu
- 210 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI SOLAR PV
CÔNG SUẤT LỚN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN
VÀ GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA
Lê Cao Quyền [1], Lê Văn Đại [2], Trần Viết Thành [1]
[1]
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 4,
[2]
Khoa Công nghệ điện, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Tóm tắt: Theo QHĐ VII điều chỉnh, tính đến năm 2025 cơ cấu nguồn điện sử dụng năng
lượng tái tạo rất lớn chiếm đến 12,5%, trong đó điện mặt trời chiếm tỷ trọng cao nhất.
Khác với các nguồn điện khác, tác động của nguồn điện mặt trời có công suất lớn lên
hệ thống điện do ảnh hưởng bởi gián đoạn bức xạ mặt trời rất lớn, đặc biệt nó làm ảnh
hưởng đến tần số của khu vực lưới điện đấu nối gây ra sa thải phụ tải các khu vực liên
quan. Ngoài ra, sự cố ngắn mạch đối với lưới điện có đấu nối với nguồn điện mặt trời
Solar PV có công suất lớn cũng gây ra những vấn đề ảnh hưởng đến tần số, ổn định hệ
thống điện cần được quan tâm. Để giải quyết vấn đề này bài viết xem xét sử dụng BESS
(hệ thống Pin tích năng) so sánh với việc sử dụng STATCOM thông qua đánh giá tính ưu
việt của từng loại thiết bị đối với các tác động phục hồi tần số cũng như ổn định hệ
thống. Phần mềm PSS/E-33 dùng để mô phỏng phân tích vấn đề này.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh, tính đến năm 2025 cơ cấu nguồn điện sử
dụng năng lượng tái rất lớn chiếm đến 12,5%, trong đó điện mặt trời chiếm tỷ trọng cao
nhất. Ngoài ra, ngày 11/4/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số
11/2017/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt
Nam. Với cơ chế khuyến khích các dự án điện mặt trời thì hiện tại các chủ đầu tư đang
chạy đua để triển khai làm thủ tục đầu tư xây dựng các dự án điện mặt trời nhằm đưa
vào vận hành trước ngày 30/6/2019 để hưởng các cơ chế theo Quyết định số
11/2017/QĐ-TTg nêu trên. Với quy hoạch của tỉnh Ninh Thuận đến năm 2025 tổng
công suất lắp đặt dự kiến tăng thêm từ 2100 MW lên đến trên 4200 MW. Với lượng
công suất nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) lớn như vậy không tránh khỏi những ảnh
hưởng đến tần số gây ra sa thải phụ tải của khu vực lưới điện đấu nối khi bị gián đoạn
bởi bức xạ mặt trời. Ngoài ra, khi sự cố ngắn mạch trên lưới điện có đấu nối với nguồn
điện mặt trời công suất lớn cũng gây ra những vấn đề ảnh hưởng đến tần số, ổn định hệ
thống điện phải quan tâm. Đây là một vấn đề phức tạp hết sức khó khăn trong quá trình
vận hành hệ thống điện có tỷ trọng điện mặt trời cao. Để xem xét các ảnh hưởng của các
nhà máy điện mặt trời công suất lớn bài viết tiến hành phân tích sự ảnh hưởng của nhà
máy điện mặt trời… Đưa ra các giải pháp hạn chế sự dao động ảnh hưởng đến hệ thống
điện từ các nhà máy điện mặt trời công suất lớn.
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 211
2. TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI VÀ CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
Các tấm pin mặt trời chuyển đổi trực tiếp ánh sáng thành điện năng, chúng được
làm từ các vật liệu bán dẫn, một khi ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi các vật liệu này,
năng lượng mặt trời sẽ đánh bật các hạt điện tích (electron) năng lượng thấp trong
nguyên tử của vật liệu bán dẫn, cho phép các hạt tích điện này di chuyển trong vật liệu
và tạo thành điện. Quá trình chuyển đổi photon thành điện này gọi là hiệu ứng quang
điện.
2.1. Mô hình của Photovoltaic (PV) Arrays
2.1.1. Pin mặt trời
Pin mặt trời (viết tắt là PV cell) có đặc tính V-I đặc biệt, chịu ảnh hưởng khi
thay đổi trở kháng tải, cường độ bức xạ và nhiệt độ. Khi cường độ bức xạ tăng dòng
điện ngắn mạch của PV cell tăng theo sóng điện áp hở mạch thay đổi không lớn lắm.
Khi nhiệt độ tăng làm tăng dòng ngắn mạch một ít kèm theo là sự suy giảm điện áp hở
mạch. Các PV cell có công suất cực đại khi nó vận hành tại điểm nối giữa đặc tính
nguồn dòng và nguồn áp. Thuật toán chọn điểm làm việc cực đại (Maximum Power
Point Tracking - MPPT) đảm bảo được cell luôn luôn vận hành ở điểm có công suất
cực đại.
Hình 1: Mô hình tế bào PV
PV cell là mô hình nguồn dòng, Iph phát ra dòng điện do hiệu ứng quang điện và
dòng điện bão hòa ngược. I0 là dòng qua diode. Trong mô hình còn có Rs là điện trở nối
tiếp chính là điện trở của cell, điện trở dây dẫn, điện trở bề mặt; Rsh là điện trở song
song tạo ra hiện tượng dòng rò theo rìa của PV cell và dòng rò dọc theo vết nứt nhỏ và
các hạt. Mối quan hệ vật lý giữa dòng điện và điện áp được thể hiện theo công thức bên
dưới [4]:
( ) +
= − −1 − (1)
Trong đó:
I dòng điện ra của cell;
V là điện áp của cell;
- 212 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
Iph là dòng điện phát ra từ hiện tượng quang điện;
I0 là dòng điện bão hòa của diode;
q là điện tích của electron;
k là hằng số Boltzman;
T là nhiệt độ môi trường, n là hệ số lý tưởng.
Để tạo ra hệ thống PV có dòng điện và điện áp định mức thích hợp, một số cell
được kết nối song song và nối tiếp. Mặc dù đã có các mô hình toán học dựa trên lý
thuyết vật lý để mô phỏng PV cell, nhưng vì lý do thực tiễn nên bài viết dựa trên dữ liệu
sẵn có của nhà sản xuất, một mô hình toán học được mô tả tại [5].
= (1 − −1 ) (2)
= (1 − ) (3)
= ( − 1)[ln 1 − ] (4)
Trong đó:
Voc là điện áp hở mạch;
Isc là dòng điện ngắn mạch;
Vm điện áp tại điểm làm việc cực đại;
Im là dòng điện tại điểm làm việc cực đại.
Các thông số được đưa ra theo điều kiện tiêu chuẩn. Để có kết quả chính xác
thông số đầu ra cần xét đến sự thay đổi của cường độ bức xạ và nhiệt độ đầu vào của
cell PV. V’oc, I’sc, V’m and I’m là các giá trị mới phụ thuộc vào sự thay đổi của cường độ
bức xạ và nhiệt độ đầu vào được thể hiện như sau:
∆T = T − T (5)
S (6)
∆S = − 1
S
(7)
= (1 + ∆ )
V = V (1 − c∆T [ln(1 + b∆S)]) (8)
S (9)
I = I (1 + a∆T)
S
Trong đó:
S là cường độ bức xạ, Sref = 1000 W/m2;
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 213
T là nhiệt độ và Tref = 25 oC;
V’0c là điện áp hở mạch mới;
I’sc là dòng điện ngắn mạch mới;
V’m điện áp tại điểm làm việc cực đại mới;
I’m là dòng điện tại điểm làm việc cực đại mới.
Các thông số được tính với giá trị tiêu chuẩn của cường độ bức xạ, S = 1000 W/m2
và T = 25 oC.
2.1.2. Thuật toán chọn điểm làm việc cực đại (Maximun Power Point Tracking -
MPPT)
Mục tiêu của việc dùng MPPT trong nhà máy PV là để tối đa hóa công suất đầu ra
của pin PV và nâng cao hiệu suất làm việc của việc biến đổi năng lượng. Các công nghệ
MPPT được giới thiệu trong tài liệu [4] và cả 2 thuật toán xác định điểm làm việc có
công suất lớn nhất Incremental Conductance (INC - thuật toán điện dẫn gia tăng) và
Perturbation & Observation (P&O - thuật toán nhiễu loạn và quan sát) cũng đã được mô
hình hóa, tuy nhiên [5] mô hình INC dùng để mô phỏng động vì đây là phương pháp
khắc phục những nhược điểm của phương pháp P&O. Vì vậy, bài báo sử dụng thuật
toán INC để mô phỏng. Nguyên lý làm việc của thuật toán là so sánh giá trị điện dẫn tức
thời (I/V) với giá trị điện dẫn gia tăng INC (dI/dV). Tại điểm công suất cực đại INC
(dI/dV) bằng với điện dẫn tức thời (I/V) nghĩa rằng độ dốc của đường cong công suất là
bằng không. Khi điện dẫn gia tăng bé hơn hoặc lớn hơn điện dẫn tức thời thì điện áp đầu
ra của PV hoặc tăng lên hoặc giảm xuống.
2.1.3. Tích hợp mô hình động PV
Một mô hình động cho PV với thuật toán MPPT đã được xây dựng. Trong PSS/E,
mô hình PV được sử dụng thay thế là mô hình nhà máy gió loại WT4 đồng thời kết hợp
thêm mô hình tuyến tính đường cong đầu ra PV Panel và model điều khiển như bộ
converter PVGU, điều khiển điện PVEU. Thông số cường độ bức xạ mặt trời là đầu vào
cho mô hình Panel [8].
Mô hình PV được sử dụng mô phỏng là mô hình nhà máy gió loại WT4 do 2 loại
thiết bị này sử dụng cùng 1 loại công nghệ. Cả hai công nghệ PV và turbine gió loại
WT4 đều dùng công nghệ điều khiển và inverter để đẩy công suất vào lưới.
Theo hình 2 trong mô hình converter, tính hiệu dòng điện tác dụng và dòng điện
phản kháng được dùng để tính toán dòng điện bơm vào hệ thống. Công suất từ PV thay
đổi phù hợp với điều kiện thời tiết. Điều kiện về sự thay đổi nhiệt độ là điều kiện tiên
quyết nhưng trong nghiên cứu này nhiệt độ được giả định là hằng số không đổi
(t = 25 oC) và cường độ bức xạ mặt trời là đầu vào.
- 214 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
Hình 2: Mô hình điều khiển trong PSS/E [8]
2.2. Mô hình thiết bị STATCOM
Nguyên lý tạo công suất bù bằng bộ nghịch lưu điện áp được thể hiện trên hình 3.
X là điện kháng của máy biến áp. Bộ nghịch lưu áp sẽ được điều khiển để tạo điện áp 3
pha cùng tần số của điện áp hệ thống. Mỗi áp pha tạo nên bởi bộ nghịch lưu áp sẽ cùng
pha với điện áp hệ thống và điện áp tạo thành đó mắc liên kết vào hệ thống lưới điện
nhờ máy biến áp liên kết, điện kháng X thường có giá trị nhỏ.
Hình 3: Mô hình STATCOM và sơ đồ tương đương
Mô hình hàm truyền điều khiển STATCOM được thể hiện bên dưới:
Hình 4: Sơ đồ khối hàm truyền của STATCOM
Tín hiệu điện áp tại thanh cái lắp đặt STATCOM liên tục đưa về để so sánh với tín
hiệu đặt VT. Nếu điện áp VT cùng pha với điện áp hệ thống V, nhưng có biên độ lớn
hơn, dòng công suất phản kháng chạy từ STATCOM vào hệ thống ICMAX, để nâng điện
áp lên. Ngược lại, nếu điều khiển điện áp VT thấp hơn điện áp hệ thống, thì dòng điện
ILMAX chạy từ lưới vào STATCOM, do vậy hạn chế quá điện áp trên lưới điện.
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 215
2.3. Mô hình Battery Energy Storege System – BESS
Thiết bị BESS có thể dùng để nâng cao ổn định hệ thống khi cần thiết, vì nó có
thể hấp thụ công suất từ lưới hoặc đẩy công suất lên hệ thống trong trường hợp khẩn
cấp. Nếu công suất thiết bị BESS là đủ để hấp thụ hoặc đẩy toàn bộ công suất cần thiết
của hệ thống trong trường hợp khẩn cấp sẽ giảm thiểu sự mất ổn định về tần số.
Hình 5: Mô hình thiết bị BESS
Mô hình điều khiển BESS
Điều khiển BESS dựa trên tín hiệu phụ trợ là tần số hệ thống Paux thông qua thiết
bị PAUX1. Trong trường hợp này, chức năng của BESS là hạn chế dao động tần số. Mô
hình PAUX1 (hình 6) về cơ bản là một bộ điều khiển tỷ lệ với hằng số Kc yêu cầu. Ngõ
vào lấy tín hiệu dao động tần số, ngõ ra điều khiển công suất, được gửi đến mô hình
BESS. Đáp ứng công suất ra của BESS tỷ lệ với độ lệch tần số tại nút, nơi pin được nối.
Ngoài ra, nó có bộ lọc thông thấp (hằng số thời gian TR), một bộ lấy mẫu hoặc thiết bị
chuyển đổi có độ trễ (hằng số thời gian TD) và một khối giới hạn đầu ra, để giới hạn
công suất tác dụng của pin.
Hình 6: Mô hình thiết bị điều khiển BESS
- 216 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
2.4. Các kịch bản mô phỏng
Bài viết mô hình hóa và xây dựng hệ thống lưới điện 500 kV, 220 kV Việt Nam,
tỉnh Ninh Thuận phù hợp với QHĐ VII điều chỉnh có xem xét đến quy hoạch nguồn
năng lượng tái tạo tỉnh Ninh Thuận đến năm 2025. Trong đó các NM ĐMT khu vực
huyện Thuận Nam được mô phỏng như là 1 nhà máy ĐMT (Solar T.N 24) có công suất
tổng là 1.187 MW (Cos = ±0,95) được đấu nối với trạm biến áp 220 kV Thuận Nam
qua đường dây mạch kép 220 kV dài khoảng 15 km. Hình 7 là phân bố công suất trên
lưới điện 500 kV, 220 kV khu vực kết nối giữa tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận tại thời
điểm lúc 11h am. Hình 8 là hoạt động trong 1 ngày của Solar T.N 24, trong đó thời gian
tính toán được phân tích trong 24h với thời gian lấy mẫu theo 60 phút/lần.
Hình 7: Phân bố công suất trên lưới điện 500 kV, 220 kV khu vực Ninh Thuận và Bình Thuận
Để đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời công suất lớn đến lưới điện, bài
viết trình bày các kịch bản mô phỏng như sau:
Kịch bản 1: Ảnh hưởng bởi mây che gây ảnh hưởng đến cường độ bức xạ;
Kịch bản 2: Sự cố ngắn mạch trên cung đường dây 220 kV Thuận Nam – 220 kV
Solar T.N24 với thời gian tồn tại sự cố 0,2 sec.
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 217
80.00 1.084
60.00 1.082
40.00 1.080
20.00 1.078
0.00 1.076
-20.00 1.074
00:00:00 04:36:00 09:12:00 13:48:00 18:24:00 [s] 23:00:00
220THUANNAM220_THUANAM24_1: Loading in % 859672 THUANAM24: u, Magnitude in p.u.
1600.00
11:00:00
1180.000 MW
1200.00
800.00
400.00
11:00:00
171.695 Mvar
0.00
-400.00
00:00:00 04:36:00 09:12:00 13:48:00 18:24:00 23:00
THUANAM24: Total Active Power in MW
THUANAM24: Total Reactive Power in Mvar
Hình 8: Hoạt động của NMĐMT Solar T.N24, công suất trên 1 mạch đường dây 220 kV Thuận Nam 24-
TBA 220 kV Thuận Nam và dao động điện áp trên thanh cái 220 kV T.N24 trong 1 ngày
2.4.1. Ảnh hưởng bởi mây che gây ảnh hưởng đến cường độ bức xạ
Một đám mây che phủ lớn có thể thay đổi độ rọi năng lượng mặt trời và làm thay
đổi lớn về công suất ra của Solar T.N24. Việc mất một lượng lớn công suất PV trong
một thời gian ngắn có thể có tác động đáng kể đến hệ thống gây ra các dao động tần số
và điện áp trên lưới. Mặc dù không có ghi nhận được từ dữ liệu quá khứ về hiện tượng
này, tuy nhiên bài viết cũng xem xét tính toán đối với các trường hợp này theo các
hướng tiêu cực nhất. Trong đó xem xét thời gian đám mây che phủ duy trì trong thời
gian đến 1 phút. Với thời gian mây che lượng bức xạ mặt trời giảm mạnh từ 1000 W/m2
xuống 0 W/m2 và phục hồi trở lại sau đó.
Hình 9: Cường độ bức xạ mặt trời thay đổi trong 1 phút do tác động của mây che tương ứng
với công suất phát của Solar Thuận Nam
- 218 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
Hình 10: Dao động tần số tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
Hình 10 trình bày về dao động tần số trên thanh cái 220 kV Thuận Nam. Tần số
giảm gần 1,5 Hz khi mất đi lượng công suất hơn 1000 MW và phục hồi dần khi đám mây
đi qua, tuy nhiên tần số sau đó có xu hướng tăng lên trước khi trở về giá trị định mức.
240.5
Without-FACTS
240
239.5
239
Voltage (kV)
238.5
238
237.5
237
236.5
236
0 10 20 30 40 50 60 70
Time (sec)
Hình 11: Dao động điện áp tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
Hình 11 thể hiện biên độ dạng sóng điện áp tại thanh cái 220 kV trạm biến áp
220 kV Thuận Nam. Nhận thấy rằng biên độ điện áp ngay tại thời điểm cường độ bức xạ
mặt trời giảm có dao động lớn tăng vọt đột ngột. Sau thời gian dao động điện dần phục
hồi về ổn định ở chế độ vận hành bình thường. Với các kết quả mô phỏng trên nhận
thấy rằng trường hợp cường độ bức xạ mặt trời thay đổi đột ngột đã gây ra sự gián đoạn
về phát công suất của nhà máy điện mặt trời. Kéo theo sự giảm bức xạ mặt trời từ 1000
W/m2 xuống 0 W/m2 là sự dao động điện áp và tần số tại các nút, tuy nhiên so với yêu
cầu về quy định [9] thì sự dao động này vẫn còn nằm trong phạm vi cho phép vận hành.
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 219
2.4.2. Sự cố ngắn mạch 1 mạch đường dây 220 kV Thuận Nam – 220 kV Solar
T.N24 với thời gian tồn tại sự cố 0,2s
Trường hợp này, bài báo giả định trường hợp sự cố trên 1 mạch đường dây 220
kV Thuận Nam – 220 kV Solar T.N24 tại thời gian t = 1s và sự cố được loại trừ sau
0,2s. Đường dây vận hành 1 mạch. Trường hợp này bức xạ mặt trời đang tính toán ở
mức 1000 W/m2.
Hình 12: Đáp ứng công suất phát của nhà máy Solar T.N24
Hình 13: Dao động điện áp tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
Hình 14: Dao động tần số tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
- 220 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
Hình 13, 14 trình bày dao động điện áp và tần số trên thanh cái 220 kV Thuận
Nam. Tần số tăng khoảng gần 0,5 Hz trong khoảng thời gian sự cố và dao động về giá
trị định mức sau khoảng 4 sec.
2.5. Các giải pháp nâng cao ổn định
Tương ứng với các kịch bản nghiên cứu, các kết quả phân tích thấy rằng nhà máy
Solar T.N24 tạo ra các ảnh hưởng về điện áp cũng như tần số đến hệ thống, tuy nhiên sự
dao động này vẫn nằm trong phạm vi cho phép của thông tư 25/2016/TT - BCT [9].
Nhưng với mục tiêu nâng cao hơn về chất lượng điện năng, tăng độ ổn định của
hệ thống điện, bài báo xem xét 2 giải pháp tích hợp vào hệ thống lưới điện là đưa vào
vận hành thiết bị STATCOM (công suất ±500 MVAr) hoặc BESS (P = 500 MW,
Q = ±500 MVAr). Ba trường hợp được đưa ra xem xét là trường hợp lưới không trang
bị thiết bị FACTS, lưới trang bị STATCOM và lưới trang bị BESS như hình 15. So sánh
ưu điểm các thiết bị thông qua đánh giá dao động tần số và điện áp qua phân tích ổn định
hệ thống.
Hình 15: Sơ đồ đấu nối nhà máy điện mặt trời T.N24 và các giải pháp
2.5.1. Ảnh hưởng bởi mây che gây ảnh hưởng đến cường độ bức xạ
Hình 16: Dao động tần số tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 221
Hình 16, 17 là các kết quả so sánh của 3 trường hợp có và không có lắp đặt thiết
bị hỗ trợ. Kết quả cho thấy đối với trường hợp ảnh hưởng bởi mây che, STATCOM
không tham gia hỗ trợ duy trì tần số của lưới điện. STATCOM với chức năng phát/thu
công suất phản kháng và không tham gia điều phối công suất tác dụng, do đó cũng như
trường hợp không trang bị thiết bị FACTS, tần số lưới điện đối với hệ thống có lắp đặt
STATCOM vẫn giảm thấp đến 1,5 Hz khi có hiện tượng mây che.
Ngược lại, BESS lại đóng vai trò rất lớn trong việc duy trì tần số. Hình 17 cho
thấy đối với trường hợp lưới điện trang bị STATCOM, tần số vẫn giảm đến 1,5 Hz tại
thời điểm hơn 10 sec, trong khi đó đối với lưới điện có trang bị thiết bị BESS, tần số chỉ
giảm khoảng 0,6 Hz. Ưu điểm này là do khi mất đi một lượng công suất lớn từ
NMĐMT, BESS tham gia cung cấp một phần công suất tác dụng ra lưới nhằm duy trì
tần số đảm bảo không cho tần số giảm nhiều.
Hình 17: Đáp ứng công suất phản kháng của STATCOM và vận hành của BESS (xả)
Hình 18: Dao động điện áp tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
Đối với ổn định điện áp, tại thời điểm bức xạ giảm về 0, STACOM giữ điện áp
khá tốt khi cho độ vọt lố điện áp thấp hơn so với BESS. Tuy nhiên, giai đoạn trở về xác
- 222 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
lập, BESS điều khiển biên độ điện áp trở về xác lập với đáp ứng thời gian nhanh hơn so
với STATCOM.
2.5.2. Sự cố ngắn mạch
Xem xét trường hợp cắt loại trừ sự cố 3 pha trên 1 mạch đường dây 220 kV Thuận
Nam – Solar T.N24 với thời gian tồn tại sự cố 0,2s. Điểm sự cố nằm gần TBA 220 kV
Solar T.N24. Trường hợp này bức xạ mặt trời đang tính toán ở mức 1000 W/m2.
Hình 19, 20 trình bày các kết quả so sánh của 3 trường hợp có và không có lắp đặt
thiết bị hỗ trợ đối với sự cố lưới điện có đấu nối với NMĐMT. Kết quả cho thấy, xét về
chất lượng điện áp, STATCOM duy trì điện áp tốt hơn ở giai đoạn sau sự cố, trong khi
đó BESS lại cho độ vọt lố điện áp cao hơn. Tuy nhiên, xét về tần số có thể thấy BESS
chiếm ưu thế hơn khi duy trì tần số trong dải yêu cầu tốt hơn. Hình 21 trình bày hoạt
động nạp, xả của thiết bị BESS cũng như đáp ứng công suất phản kháng đầu ra của
STATCOM trong quá trình quá độ.
Hình 19: Dao động điện áp tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
Hình 20: Dao động tần số tại thanh cái 220 kV Thuận Nam
- PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 223
600
STATCOM-Qout(MVAr)
BESS-Charging(MW)
STATCOM and BESS Output
400
BESS-Qout(MVAr)
200
0
-200
-400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Time (sec)
Hình 21: Đáp ứng công suất phản kháng của STATCOM và vận hành của BESS (nạp)
2.6. Kết luận
Bài viết thực hiện xây dựng các mô hình thiết bị PV, STATCOM, BESS trên phần
mềm PSS/E-33 với khảo sát phân tích ổn định hệ thống qua các trường hợp tiêu cực
nhất trong quá trình vận hành. Các kết quả phân tích thấy rằng nhà máy Solar T.N24 tạo
ra các ảnh hưởng về điện áp cũng như tần số đến hệ thống, tuy nhiên sự dao động này
vẫn nằm trong phạm vi cho phép theo Thông tư số 25/2016/TT-BCT [9]. Với mục tiêu
nâng cao hơn về chất lượng điện năng, tăng độ ổn định của hệ thống điện, bài viết xem
xét 2 giải pháp tích hợp vào hệ thống PV là sử dụng thiết bị STATCOM hoặc BESS.
Để nâng cao ổn định về tần số và điện áp khi tích hợp nguồn điện mặt trời công
suất lớn thiết bị BESS phù hợp hơn so với STATCOM. Do đó, bài viết kiến nghị ứng
dụng thiết bị BESS cho việc hỗ trợ ổn định tần số và điện áp cho hệ thống điện có kết
nối NMĐ mặt trời công suất lớn.
Với đặc tính của thiết bị BESS có khả năng nạp và xả năng lượng khi cần thiết, vì
vậy BESS rất phù hợp với việc hỗ trợ nhà máy điện mặt trời công suất lớn cũng như hệ
thống. Ngoài sự ổn định, BESS có thể hỗ trợ về chạy phủ đỉnh (san bằng đồ thị phụ tải)
- giảm tổn thất truyền tải, tăng khả năng phát công suất (cung cấp dự phòng quay).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Rakibuzzaman Shah, Nadarajah Mithulananthan, Arthit- Sode-Yome and Kwang.Y.Lee
“Impact of Large-Scale PV Penetration on PowerSystem Oscillatory Stability” in Power
and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE.
[2] Daniel Noel, Felipe Sozinho, Dwight Wilson, Kenan Hatipoglu “Analysis of Large Scale
Photovoltaic Power System Integration into the Existing Utility Grid Using PSAT” in
SoutheastCon, 2016 IEEE.
[3] Quyết định số 428/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ: Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch
phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030.
- 224 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017
[4] JAGow, C.D.Manning; “Development of a photovoltaic array model for use in power-
electronics simulation studies”, IEE Proc.·Electr. Power Appl.. Vol. 146, No, 2. March
1999.
[5] Jinhui Xue, Zhongdong Yin, Bingbing Wu, Jun Peng; “Design of PV Array Model Based
On EMTDC/PSCAD” in Power and Energy Engineering Conference, 2009, Page(s): 1 – 5.
[6] Trishan Esram, Patrick L. Chapman;” Comparison of Photovoltaic Array Maximum
Power Point Tracking Techniques” in IEEE Transactions on Energy Conversion, VOL. 22,
NO. 2, JUNE 2007.
[7] Tae-Yeop Kim, Ho-Gyun Ahn; Seung-Kyu Park; Youn-Kyu Lee; “A Novel Maximum
Power Point Tracking Control For Photovoltaic Power Systems Under Rapidly Changing
Solar Radiation” in IEEE International Symposium on Industrial Electronics
Proceedings, 2001, VOL.2, Pages(s):1011-1014.
[8] PSS/E documentation, version 33.0.0
[9] Quyết định số 25/2016/TT – BCT ngày 30/11/2016 thông tư quy định hệ thống truyền
tải điện.
nguon tai.lieu . vn
