acecook

Phân tích, đánh giá hệ thống điện gió nối lưới tỉnh Bình Thuận

Công nghiệp năng lượng
02/11/2022 10:14
Phân tích vận hành hệ thống điện gió nối lưới (ĐGNL) là cần thiết trong bối cảnh năng lượng gió (NLG) là rất cao và ngày càng được phép tham gia nhiều vào cơ cấu nguồn điện của hệ thống điện. Bài báo "Phân tích, đánh giá hệ thống điện gió nối lưới" được khái quát từ kết quả nghiên cứu thực tế tại tỉnh Bình Thuận, là cơ sở cho công tác vận hành hệ thống điện, đặc biệt trong trường hợp hệ thống điện có xem xét các nguồn năng lượng tái tạo như nguồn năng lượng điện gió.
aa

GIỚI THIỆU

Đối với hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cô lập hai chỉ tiêu quan trọng là chất lượng điện năng và tỷ lệ xâm nhập điện gió. Hai tiêu chí này tỷ lệ nghịch với nhau trong vùng có tỷ lệ xâm nhập điện gió cao. Do vậy, cần có phương pháp vận hành phù hợp để tối đa hóa tỷ lệ xâm nhập điện gió mà vẫn đảm bảo chất lượng điện năng. Đây chính là mục đích bài báo này.

• Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện gió
• Xây dựng giải pháp lưới điện thông minh cho hệ thống điện Bình Định

Trong quá trình vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel thì cần phải thỏa mãn các điều kiện ràng buộc liên quan đến các giới hạn kỹ thuật. Hai điều kiện ràng buộc quan trọng là vận hành ổn định và đảm bảo chất lượng điện năng. Việc phân tích chất lượng điện năng thường được đánh giá thông qua các kết quả mô phỏng, thực nghiệm, thực tế. Còn việc đánh giá tính ổn định của hệ thống thì hiện nay có nhiều phương pháp cho phép phân tích và đánh giá trên mô hình toán. Do vậy, Bài báo này sẽ xác định vùng làm việc theo giới hạn ổn định, sau đó kiểm tra chất lượng điện năng tại các điều kiện cụ thể.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1. Mô hình toán các nguồn điện

1.1 Mô hình DFIG

1.1.1 Mô hình DFIG ở trạng thái xác lập

Sơ đồ mạch thay thế tương đương một pha cho DFIG như Hình 1.

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 1. Sơ đồ mạch tương đương dạng một pha của DFIG.

Phương trình cân bằng điện áp:

Us = RsIs + jX + sIs +jXmI0

Trong đó:

Us – điện áp stato

Is – dòng điện stato

U’r – điện áp roto quy đổi về phía stato

I’r – dòng điện roto quy đổi về phía stato

Rs – điện trở dây quấn stato

R’r – điện trở dây quấn roto

Xσs – điện kháng tản trên stato

X’σr – điện kháng tản trên roto quy đổi về phía stato Xm – điện kháng hỗ cảm giữa stato và roto

s – hệ số trượt.

1.1.2 Mô hình trạm phát điện gió

Trong chế độ làm việc thông thường dòng điện từ hóa máy biến áp nhỏ hơn nhiều so với dòng điện sơ cấp cũng như dòng thứ cấp quy đổi về sơ cấp. Khi đó ta có thể đơn giản hóa sơ đồ thay thế trạm điện gió như Hình 2.

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 2. Sơ đồ mạch tương đương trạm điện gió ở chế độ xác lập.

Khi xảy ra ngắn mạch trên đường dây phía trạm điện gió thì bộ phận bảo vệ phía roto của DFIG sẽ nối các cuộn dây roto với bộ điện trở phụ Rcrowbar như Hình 3.a. Khi đó DFIG chuyển thành WRIG có roto nối với điện trở phụ. Đồng thời máy phát sẽ vận hành theo đặc tính mới của WRIG như Hình 3.b.

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 3. Sơ đồ mô tả chế độ hoạt động của DFIG khi lưới bị sự cố. (a) Sơ đồ điều khiển; (b) Đặc tính công suất theo tốc độ.

2. Mô phỏng, phân tích thực tế vận hành hệ thống điện gió nối lưới khi kết hợp với diesel tỉnh Bình Thuận

Hệ thống phát điện gió kết hợp diesel thích hợp cho các vùng cô lập là những nơi mà sự mở rộng lưới điện quốc gia đến đó sẽ rất tốn kém. Hiện nay, chi phí cho lắp đặt một hệ thống các tấm quang điện có công suất lớn là rất lớn. Kèm theo đó việc lưu trữ điện năng trong một thời gian dài trên acqui sẽ làm cho chi phí bảo dưỡng và vận hành của hệ thống quang điện cũng khá cao. Chính yếu tố này mà lựa chọn hệ thống phát điện gió kết hợp với diesel cho các khu vực này là phù hợp.

Hệ thống phát điện gió kết hợp diesel hoạt động như một lưới nhỏ, cô lập. Hệ thống phát điện gió kết hợp diesel phổ biến có cấu trúc như Hình 5 bao gồm trạm điện gió, trạm điện diesel, hệ thống lưu trữ, tải giả kết nối với nhau qua lưới phân phối và truyền tải điện năng tới các hộ tiêu thụ.

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 4. Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel.

Trong hệ thống phát điện gió kết hợp diesel trên Hình 5, bộ phận bộ chuyển đổi quay (rotary converter) có thể thay thế bằng bộ chuyển đổi điện tử công suất (power electronic converter). Các hệ thống phát điện gió kết hợp diesel đã xây dựng ở nước ta như bảng dưới đây. Ngoài ra, còn có máy phát điện gió 30 kW (công nghệ Nhật Bản) tại Hải Hậu – Nam Định. Đây là trạm phát điện hỗn hợp điện gió và diesel thử nghiệm, nhưng hiện nay hệ thống này đã ngừng hoạt động.

Bảng so sánh các dự án phát điện gió nối lưới cô lập

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan

3. Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ở Phú Quý

Ở Việt Nam đã có một số hệ thống phát điện sử dụng năng gió kết hợp với điện diesel. Trong số đó chỉ còn hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ở đảo Phú Quý đang vận hành và có tính chất tiêu biểu hơn (quy mô lớn nhất và hiệu quả nhất), nên bài báo chọn làm đối tượng chính cho các tính toán và phân tích cũng như so sánh.

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 5 (a) Lưới điện 22kV trên đảo Phú Quý; (b) Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trên đảo Phú Quý.

Trạm phát điện diesel đã có từ năm 1999 bao gồm 6 máy phát loại VTA-28 của hãng Cummin, công suất danh định 500 kW (625 kVA), công suất tối thiểu 165 kW, điện áp đầu cực 0,4 kV, hệ số công suất 0,8. Hệ thống 0,4 kV này kết nối lưới 22 kV thông qua 03 máy biến áp làm việc song song loại 1600 kVA, 22±2×2,5/0,4 kV. Lưới điện 22 kV có tổng chiều dài khoảng 21,5 km gồm hai phát tuyến 471 và 472.

Từ năm 2011, trạm điện gió được đưa vào vận hành kết hợp với trạm điện diesel. Trạm điện gió gồm 3 tuabin gió loại V80-2MW sử dụng DFIG của Tập đoàn Vestas. Mỗi tuabin gió có công suất danh định 2,0 MW và điện áp danh định 690 V, được nối lưới 22 kV thông qua máy biến áp khô công suất 2,1 MVA, 22/0,69 kV, YN/yn–0. Công suất tối thiểu của 01 tuabin gió là 500 kW khi tốc độ gió từ 7,2 m/s đến 17,8 m/s; là 550 kW đến 800 kW khi tốc độ gió từ 17,8 m/s đến 25 m/s.

3.1. Thuật toán tính toán công suất và số máy phát

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 6. Lưu đồ tính toán phát cực đại công suất trạm điện gió.

Lưu đồ thuật toán để tính toán thông số vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel theo hướng phát cực đại công suất trạm điện gió như Hình 6. Trong đó hàm roundup () là hàm làm tròn lên giá trị nguyên lớn hơn kề giá trị thực đang có.

Thuật toán đề xuất (Hình 6) sẽ phân tích công suất phụ tải hiện tại để quyết định có tiếp tục phát điện hay phải tạm ngừng nếu phụ tải quá thấp (dưới công suất tối thiểu của máy phát diesel). Trường hợp tiếp tục phát điện, nếu công suất phụ tải nhỏ hơn tổng công suất tối thiểu của một tuabin gió và một máy phát diesel thì chỉ vận hành trạm điện diesel, còn ngược lại thì tính toán vận hành theo hướng cực đại hóa lượng công suất phát của trạm điện gió. Quá trình tính toán để cực đại hóa lượng công suất phát của trạm điện gió cơ bản bao gồm các bước sau: ước lượng số tuabin gió tối đa có thể vận hành; tính toán số máy phát điện diesel tối thiểu có thể vận hành; tính toán kiểm tra dự trữ quay để quyết định số lượng máy phát điện diesel tối thiểu phải vận hành.

3.2. Kiểm tra kết quả trên phần mềm PSS/adept

Phần mềm PSS/adept đã được ứng dụng cho tính toán và phân tích hệ thống điện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới và cũng được Tập đoàn Điện lực Việt Nam ứng dụng. Trên cơ sở cấu trúc lưới điện thực tế ở Phú Quý, bài báo đã mô phỏng trên phần mềm PSS/adept với đầy đủ các thông số của hệ thống. Từ đó tiến hành mô phỏng kiểm tra tất cả các chế độ với phụ tải cực đại, cực tiểu, gió mạnh, gió yếu, số lượng tuabin gió tham gia kết nối nhiều nhất, ít nhất. Tất cả các kết quả tính toán được kiểm tra trên phần mềm PSS/adept cho thấy hoàn toàn đảm bảo các tiêu chuẩn về cung cấp điện. Không có sự sụt áp đáng kể tại các nút tải.

phan tich danh gia he thong dien gio noi luoi tinh binh thuan
Hình 7. Kết quả khảo sát trên phần mềm PSS/adept cho trường hợp có tỷ lệ xâm nhập điện gió lớn và vận hành nhiều tuabin gió nhất.

4. Kết luận

Bài báo hướng đến mục tiêu nâng cao mức xâm nhập điện gió của hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cô lập, cụ thể là: bắt đầu từ tổng quát về hệ thống phát điện hỗn hợp này, khái quát lý thuyết và đề xuất giải pháp nâng cao mức xâm nhập điện gió có xét đến các điều kiện ràng buộc trong vận hành, xây dựng mô hình đánh giá về khả năng vận hành ổn định, xây dựng mô hình đánh giá hiệu quả của giải pháp đề xuất; từ bài học kinh nghiệm đối với các hệ thống đã có, bài báo đề xuất phương pháp tính toán xác định trạm điện gió phù hợp với trạm điện diesel đã có ở vùng cô lập nhằm tối đa lợi ích kinh tế trong vận hành nhưng lại giảm thấp chi phí đầu tư.

Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Bảo Anh, Điều khiển trực tiếp công suất tác dụng và công suất phản kháng của máy phát điện năng lượng gió (DFIG) dùng mạng nơ-rôn nhân tạo, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM, 2013.
[2] Lữ Thái Hòa, Mô hình hóa và điều khiển độc lập công suất tác dụng và công suất phản kháng máy phát điện gió nguồn kép, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM, 2014.
[3] Nguyễn Tri Nhân, Mô hình hóa và mô phỏng máy phát điện DFIG, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM, 2016.
[4] Đỗ Hoàng Ngân Mi, “Ứng dụng thuật toán trượt – thích nghi điều khiển DFIG trong máy phát điện gió”, Tạp chí khoa học, Trường Đại học Đông Á, 2015.
[5] Nguyễn Anh Nam, Mô hình hóa và xây dựng giải thuật điều khiển máy phát điện không đồng bộ cấp nguồn từ hai phía, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM, 2015.
[6] N. A. Janssens, G. Lambin, N. Bragard, “Active power control strategies of DFIG wind turbines”, IEEE Power Tech, 2007.
[7] B. Babypriya and N. Devarajan, “Simulation and analysis of a DFIG wind energy conversion with genetic fuzzy controller”, International Journal of Soft Computing and Engineering, IJSCE, pp. 176 – 182, vol. 2, no. 2, 2012.
[8] F. K. A. Lima, A. Luna, P. Rodríguez, E. H. Watanabe and M. Aredes, “Study of a simplified model for DFIG-based wind turbines”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE, 2009.
[9] Y. H. Yuan and F. Wu, “Short-circuit current analysis for DFIG wind farm considering the action of a crowbar”, Energies Journal, vol. 11, no. 425, pp. 1 – 15, 2018.
[10] M. K. Dosoglu and A. B. Arsoy, “Analysis of reduced order model based on doubly-fed induction generators during different fault times”, 8th International Conference on Electrical and Electronics Engineering, ELECO 2013.

Ngô Đăng Lưu (Công ty Anh Minh Global)
Nguyễn Đình Long (Trường Đại học Đồng Nai)
Nguyễn Hùng (Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh)
Nguyễn Hữu Khoa (Trường Cao đẳng Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh)

vaa
Tin bài khác
5 dự báo then chốt về vận hành hệ thống OT và an ninh mạng công nghiệp năm 2026

5 dự báo then chốt về vận hành hệ thống OT và an ninh mạng công nghiệp năm 2026

Hoạt động công nghiệp toàn cầu đang bước vào giai đoạn chuyển mình mạnh mẽ, khi tự động hóa, kết nối tốc độ cao và truy cập từ xa trở thành nền tảng vận hành cốt lõi. Cùng với việc trí tuệ nhân tạo (AI) ngày càng được tích hợp sâu vào sản xuất và bảo trì, ranh giới truyền thống giữa công nghệ thông tin (IT) và công nghệ vận hành (OT) đang mờ dần. Điều này mở ra cơ hội tối ưu hiệu suất, nhưng đồng thời cũng làm gia tăng đáng kể rủi ro an ninh và gián đoạn hoạt động. Dưới đây là 5 dự báo quan trọng về vận hành OT và an ninh mạng công nghiệp trong năm 2026.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/1: Thị trường giằng co quanh vùng đỉnh mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/1: Thị trường giằng co quanh vùng đỉnh mới

Thị trường chứng khoán đang bước vào giai đoạn giằng co khi VN-Index vận động quanh vùng đỉnh mới 1.850–1.880 điểm. Dòng tiền tiếp tục tập trung vào nhóm cổ phiếu vốn nhà nước, trong khi phần còn lại phân hóa mạnh. Các tín hiệu kỹ thuật cho thấy xu hướng tăng chưa kết thúc nhưng áp lực cung đang gia tăng, khiến khả năng dao động biên độ rộng trong các phiên tới được đánh giá cao.
Luật Công nghệ cao (sửa đổi): Đặt công nghệ chiến lược vào nhóm ưu đãi cao nhất

Luật Công nghệ cao (sửa đổi): Đặt công nghệ chiến lược vào nhóm ưu đãi cao nhất

Luật Công nghệ cao (sửa đổi) lần đầu tiên luật hóa khái niệm "Công nghệ chiến lược" và "Doanh nghiệp công nghệ chiến lược". Các đối tượng này được hưởng mức ưu đãi, hỗ trợ cao nhất theo quy định của pháp luật về đầu tư, thuế và đất đai.
AI trở thành động lực mới của chẩn đoán hình ảnh ung thư

AI trở thành động lực mới của chẩn đoán hình ảnh ung thư

Hội thảo “Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong sàng lọc và phát hiện sớm ung thư vú và tuyến giáp” tổ chức ngày 10/1 đã thu hút hơn 200 bác sĩ, chuyên gia đến từ Việt Nam và Hàn Quốc, làm rõ vai trò ngày càng quan trọng của trí tuệ nhân tạo (AI) trong chẩn đoán hình ảnh, hỗ trợ phát hiện sớm và điều trị hiệu quả ung thư vú, ung thư tuyến giáp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/1/2026: Tuổi Thìn gặt hái thành tích, tuổi Dần nhiều điều bất trắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/1/2026: Tuổi Thìn gặt hái thành tích, tuổi Dần nhiều điều bất trắc

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 12/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
[E-Magazine] Smartphone - Khúc giao hưởng trong lòng bàn tay

[E-Magazine] Smartphone - Khúc giao hưởng trong lòng bàn tay

Chỉ một cú chạm khẽ lên mặt kính, nhưng phía sau lại là cả một vũ trụ công nghệ đang lặng thinh vận hành. Điện trường biến dạng, tín hiệu lan như sóng, chipset bật nhịp, thuật toán tỉnh dậy, giao diện đổi hình. Tất cả hoàn thành trong chưa tới một cái chớp mắt, như thể dưới đầu ngón tay con người ẩn giấu cả thiên hà trí tuệ, nơi công nghệ và sáng tạo hòa thành một bản giao hưởng của thời đại.
Trường THPT Trần Nhân Tông: 65 năm bền bỉ vun đắp tri thức, khẳng định vị thế giáo dục Thủ đô

Trường THPT Trần Nhân Tông: 65 năm bền bỉ vun đắp tri thức, khẳng định vị thế giáo dục Thủ đô

Ra đời từ năm 1960, đi qua nhiều giai đoạn lịch sử với không ít thách thức, Trường THPT Trần Nhân Tông hôm nay không chỉ là nơi lưu giữ những giá trị giáo dục truyền thống mà còn là môi trường học tập hiện đại, năng động, nơi thầy và trò cùng chung khát vọng đổi mới, sáng tạo và vươn lên trong kỷ nguyên số.
"AI thực chiến" bước ra đời sống: Vinh danh những giải pháp Made in Vietnam

"AI thực chiến" bước ra đời sống: Vinh danh những giải pháp Made in Vietnam

Ngày 10/1/2026, tại Đài Truyền hình Việt Nam, Cuộc thi “AI Thực chiến” 2025 chính thức công bố kết quả và trao giải, khép lại một hành trình tìm kiếm những giải pháp trí tuệ nhân tạo không dừng ở ý tưởng mà sẵn sàng triển khai trong thực tiễn, đóng góp trực tiếp cho tiến trình chuyển đổi số quốc gia.
Đổi mới tư duy phát triển văn học từ sáng tác đến quảng bá trong môi trường số

Đổi mới tư duy phát triển văn học từ sáng tác đến quảng bá trong môi trường số

Nghị định số 350/2025/NĐ-CP vừa được ban hành đã bổ sung và hoàn thiện các chính sách khuyến khích phát triển văn học, từ hỗ trợ sáng tác theo các đề tài trọng tâm, tôn vinh tác phẩm giá trị cao, đến giới thiệu, quảng bá văn học Việt Nam trong nước và trên trường quốc tế.
AI đang tái định hình ngành sản xuất tiên tiến: Điều gì sẽ đến tiếp theo?

AI đang tái định hình ngành sản xuất tiên tiến: Điều gì sẽ đến tiếp theo?

Sau nhiều năm bàn luận về chuyển đổi số, ngành sản xuất toàn cầu đang bước vào một giai đoạn tăng tốc mới khi trí tuệ nhân tạo (AI) trở thành chất xúc tác mạnh mẽ cho tự động hóa và đổi mới vận hành. Nếu trước đây, số hóa thường diễn ra chậm chạp và phân mảnh, thì AI đang thúc đẩy quá trình này theo cách nhanh hơn, sâu hơn và mang tính đột phá hơn bao giờ hết.
song-gia-tri