Điều khiển trao đổi điện qua biên giới việt trung bằng liên kết điện một chiều cao áp sử dụng bộ biến đổi đa mức kiểu Module

Bài viết Điều khiển trao đổi điện qua biên giới việt trung bằng liên kết điện một chiều cao áp sử dụng bộ biến đổi đa mức kiểu Module trình bày liên kết HVDC là một giải pháp cầ n được tính đến trong lập kế hoạch xây dựng liên kết lưới điện với các quốc gia láng giềng, khai thác và sử dụng hiệu quả mạng điện, cũng như sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên đất nước,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển trao đổi điện qua biên giới việt trung bằng liên kết điện một chiều cao áp sử dụng bộ biến đổi đa mức kiểu ModuleTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557)ĐIỀU KHIỂN TRAO ĐỔI ĐIỆN QUA BIÊN GIỚI VIỆT - TRUNGBẰNG LIÊN KẾT ĐIỆN MỘT CHIỀU CAO ÁPSỬ DỤNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐA MỨC KIỂU MODULEVIETNAM-CHINA BORDER POWER EXCHANGE CONTROLLINGBY MODULAR MULTILEVEL CONVERTER BASED HVDC INTERCONNECTIONNguyễn Phúc HuyTrường Đại học Điện lựcTóm tắt:Kết nối truyền tải điện một chiều (HVDC) là một giải pháp tốt để trao đổi công suất giữa hai mạngđiện khác nhau nhờ những ưu việt của nó. Bài báo tiến hành nghiên cứu xây dựng mô hình môphỏng hệ thống kết nối HVDC sử dụng các bộ biến đổi đa mức điện áp kiểu module, mô phỏng vàph n tích các trường hợp trao đổi công suất theo thực tế vận hành giữa Việt Nam và Trung Quốc.Bên cạnh ưu điểm về chất lượng sóng dòng điện và điện áp đầu ra tốt, vấn đề điều khiển công suấttác dụng và phản kháng độc lập là một ưu thế rõ rệt trong vận hành linh hoạt hệ thống. Liên kếtHVDC là một giải pháp cần được tính đến trong lập kế hoạch xây dựng liên kết lưới điện với cácquốc gia láng giềng, khai thác và sử dụng hiệu quả mạng điện, cũng như sử dụng hợp lý các nguồntài nguyên đất nước.Từ khóa:Bộ biến đổi đa mức module, MMC, HVDC, điều khiển công suất, mạng điện liên kết.Abstract:High voltage direct current (HVDC) interconnection is a suitable solution for exchanging powerbetween two separate power networks because of its benefits. This paper deals with the simulationmodel of Modular Multilevel Converter (MMC)-based HVDC system. Case studies based on powerexchange situation between Vietnam and China are simulated and analysed. Beside the high qualityoutput voltage and current waves, the independent control of active and reactive power is anobvious advantage in the flexible operation of the connected networks. Consequently, HVDCinterconnetion should be taken into account in planning and designing networks connecting betweenneighbour countries, effectively exploiting power grids and national resources as well.Key words: 8Modular Multilevel Converter, MMC, HVDC, power control, interconnection8Ngày nhận bài: 28/11/2017, ngày chấp nhận đăng: 8/12/2017, phản biện: TS. Phạm Thị Thùy Linh.60Số 14 tháng 12-2017TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557)1. MỞ ĐẦUHiện tại, Việt Nam và Trung Quốc đangcó liên kết lưới điện xoay chiều 220 kV từGuman - Lào Cai và Malutang - HàGiang. Tổng sản lượng điện Việt Nammua của Trung Quốc năm 2016 là 1.500GWh với mức công suất khoảng 300 MW[1]. Liên kết lưới điện xoay chiều giữa haihệ thống có một số khó khăn về kỹ thuậtnhư việc điều khiển dòng công suất, ổnđịnh hệ thống, ảnh hưởng qua lại lớn khicó sự cố một phía... Trong khi đó, liên kếtbằng hệ thống truyền tải điện cao áp mộtchiều (HVDC) là một lựa chọn khả dĩngay cả khi hai hệ thống khác tần số [2].So với các cấu hình HVDC sử dụng cácbộ biến đổi nguồn dòng (LCC-HVDC) đãsớm phát triển, các cấu hình liên kết sửdụng bộ biến đổi nguồn áp (VSC-HVDC)có nhiều ưu điểm vượt trội như độc lậpđiều khiển công suất tác dụng và phảnkháng, các van bán dẫn IGBT có khảnăng tự chuyển mạch, dễ dàng kết nối vớilưới điện xoay chiều... Trong hệ VSCHVDC, bộ biến đổi đa mức nguồn áp(MMC) là thế hệ mới nhất trong côngnghệ bộ biến đổi, linh hoạt trong điềukhiển điện áp đầu ra với mức sóng hài rấtthấp [2-4]. Cấu hình cơ bản của hệ thốngHVDC sử dụng bộ biến đổi MMC (sauđây gọi tắt là MMC-HVDC) được thểhiện trong hình 1.Hình 1. Cấu hình cơ bản của MMC-HVDCTrong các phần tiếp theo của bài báo, cácnội dung chính sẽ được trình bày là cấuSố 14 tháng 12-2017tạo và phương pháp điều chế của MMC,các vòng điều khiển tương ứng của hệđiều khiển MMC-HVDC phù hợp với kếtnối giữa hai lưới điện xoay chiều. Phầnmô phỏng tập trung vào các trường hợptrao đổi công suất, phân tích một sốtrường hợp vận hành thực tế trong liên kếttrao đổi điện năng giữa Việt Nam vàTrung Quốc.2. BỘ BIẾN ĐỔI ĐA MỨC NGUỒN ÁPKIỂU MODULE2.1. Cấu tạoBộ biến đổi đa mức nguồn áp kiểumodule (MMC) sử dụng nhiều modulethành phần (SM) nối tiếp với nhau tạothành (hình 2). Mỗi một cầu pha sẽ có sốSM là 2N bố trí thành hai nửa cầu đốixứng nối tiếp với một kháng điện.Hình 2. Cấu trúc của MMC (a),module thành phần (b)2.2. Phương pháp điều chế NLM choMMCMMC làm việc dựa trên nguyên tắc cộngdồn điện áp của từng SM có được do sựkết hợp trạng thái làm việc giữa các van61TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557)bán dẫn. Tại mỗi thời điểm số lượng SMcủa mỗi cầu pha được đưa vào hoạt độngluôn là N, và khi số lượng SM ở hai nửacầu bằng nhau thì điện áp ra sẽ bằng 0[2-5]. Việc điều chế xung đóng cắt củacác SM có thể được thực hiện bằngphương pháp NLM (Nearest LevelModulation) phổ biến hiện nay dành choMMC [2,4]. Trong b ...