Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá ổn định cho hệ thống điện 500kV Việt Nam có xét đến các yếu tố bất định của phụ tải

Bài viết trình bày phương pháp và chương trình đánh giá ổn định cho HTĐ 500kV Việt Nam giai đoạn đến 2025 có xét đến các yếu tố bất định của phụ tải. Chương trình cho phép đánh giá được mức độ nguy hiểm của hệ thống điện do mất ổn định gây ra.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá ổn định cho hệ thống điện 500kV Việt Nam có xét đến các yếu tố bất định của phụ tải Phạm Văn Kiên, Ngô Văn Dưỡng, Lê Kim Hùng, Lê Đình Dương 38 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 500kV VIỆT NAM CÓ XÉT ĐẾN CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH CỦA PHỤ TẢI A STUDY ON BUILDING A COMPUTER PROGRAM FOR ASSESSING STABILITY OF THE 500KV POWER SYSTEM OF VIETNAM CONSIDERING LOAD UNCERTAINTY Phạm Văn Kiên1, Ngô Văn Dưỡng2, Lê Kim Hùng1, Lê Đình Dương1 1 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; pvkien@dut.udn.vn, lekimhung@dut.udn.vn, ldduong@dut.udn.vn 2 Đại học Đà Nẵng; nvduong@ac.udn.vn Tóm tắt - Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, hệ thống điện (HTĐ) ngày càng phát triển nhanh chóng cả về quy mô lẫn công nghệ. Đối với các HTĐ lớn, vấn đề ổn định thường được đặc biệt quan tâm. Trong quá trình vận hành HTĐ, một trong những nguyên nhân phổ biến gây sụp đổ điện áp dẫn đến mất ổn định hệ thống là sự thay đổi công suất phụ tải hệ thống. Hơn nữa, phụ tải trong HTĐ luôn biến đổi theo các quy luật ngẫu nhiên của nó. Do đó, đối với mỗi HTĐ cần phải có giải pháp tính toán đánh giá ổn định phù hợp trong đó có xét đến yếu tố bất định của phụ tải. Bài báo trình bày phương pháp và chương trình đánh giá ổn định cho HTĐ 500kV Việt Nam giai đoạn đến 2025 có xét đến các yếu tố bất định của phụ tải. Chương trình cho phép đánh giá được mức độ nguy hiểm của hệ thống điện do mất ổn định gây ra. Abstract - Along with the development of the economy, power systems have been growing rapidly in both size and technology. For a large power system, stability issues are often of particular concern. During the operation of the power system, one of the most common causes of voltage collapse leading to instability of the system is system load changes. In addition, nodal loads in the system always change according to their random characteristics. Therefore, for each system, there must be an appropriate measure for calculating and assessing stability, taking into account the uncertainty of the load. This article presents a methodology and computer program for stability assessment for the 500kV power system of Vietnam in the period up to 2025 considering load uncertainty. The program allows us to evaluate risk level of the power system due to instability. Từ khóa - hệ thống điện; ổn định; yếu tố bất định; giới hạn ổn định; mặt phẳng công suất Key words - power system; stability; uncertainty; stability boundary; power plane 1. Đặt vấn đề Do những đặc điểm địa lý, phân bố nguồn tài nguyên và phân vùng nhu cầu tiêu thụ điện, HTĐ Việt Nam từ Bắc tới Nam hiện nay được liên kết bằng các đường truyền tải 500kV, gồm hai mạch đường dây (ĐD) 500kV miền Bắc liên kết với miền Trung, ba mạch ĐD 500kV liên kết giữa miền Trung với miền Nam. Những năm gần đây, phụ tải tiêu thụ điện của miền Nam tăng cao đã vượt quá khả năng cấp nguồn tại chỗ, lượng điện thiếu hụt phải nhận chủ yếu từ các nguồn thủy điện miền Trung và nguồn điện miền Bắc thông qua đường dây 500 kV liên kết. Trong giai đoạn từ 2016 đến 2025, nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải tăng cao (Hình 1), đồng thời với sự xuất hiện hàng loạt trung tâm nhiệt điện ở cả ba miền đất nước, kế hoạch triển khai xây dựng mở rộng lưới điện 500kV được Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) tăng cường đẩy mạnh [1, 2]. Ngoài ra, trong giai đoạn này, với dự kiến xuất hiện các trung tâm nhiệt điện than ven biển cũng sẽ tiến hành xây dựng các mạch đường dây truyền tải 500kV như Vĩnh Tân - Sông Mây, Duyên Hải - Mỹ Tho, Long Phú - Ô Môn [2, 3]. Theo thống kê của EVN, giai đoạn từ năm 2000 đến 2016, lượng điện tiêu thụ tăng trưởng cao với tốc độ bình quân 13,29%/năm. Sản lượng điện thương phẩm năm 2016 tăng gấp 5,73 lần so với nhu cầu ở năm 2000, đạt 180,17 tỷ kWh [1]. Như vậy, sự gia tăng liên tục về nhu cầu phụ tải cùng với những hạn chế về mặt đầu tư kinh tế và môi trường đối với việc xây dựng các nhà máy điện mới đã khiến cho các HTĐ vận hành gần hơn với giới hạn công suất cực đại và tần suất mất ổn định thường xảy ra nhiều hơn. Đối với các đường dây tương đối ngắn (cấp điện áp thấp), giới hạn công suất truyền tải thường được xác định theo điều kiện phát nóng. Khi chiều dài tăng lên, điện áp tương đối lớn thì độ lệch điện áp là yếu tố cần được quan tâm. Với các đường dây dài truyền tải điện đi xa siêu cao áp và cực cao áp, khả năng tải được quyết định bởi điều kiện giới hạn ổn định tĩnh [4, 5]. Trong quá trình vận hành, trào lưu công suất trên các đường dây truyền tải thường xuyên thay đổi theo sự thay đổi của phụ tải tiêu thụ và công suất phát của các nhà máy điện. Khi công suất truyền tải vượt quá giới hạn cho phép sẽ dẫn đến sụp đổ điện áp, nặng nề hơn sẽ gây mất ổn định và tan rã HTĐ [5, 6]. Trên thế giới có rất nhiều nước đã xảy ra sự cố tan rã HTĐ liên quan đến ổn định của hệ thống, ví dụ gần đây về vấn đề ổn định điện áp, đã xảy ra các sự cố được đánh giá rất nghiêm trọng vào năm 2003 tại Mỹ, Canada và Ý. Sự cố mất điện tại Mỹ vàCanada ảnh hưởng đến một khu vực khoảng 50 triệu người với sản lượng công suất bị cắt là khoảng 61,8 MW trong gần hai ngày. Ước tính tổng chi phí khoảng từ 4 đến 10 tỷ đô-la Mỹ. Ở Việt Nam, theo thống kê trong thời gian qua, trên HTĐ 500kV Việt Nam đã có nhiều sự cố mất điện lớn, diện rộng, có liên quan hiện tượng dao động công suất lớn, mất ổn định điện áp hoặc sụp đổ điện áp, xảy ra vào các ngày 17/05/2005, 27/12/2006, 04/09/2007, 29/03/2009, 18/06/2009, 25/07/2009, 08/07/2010 và 22/5/2013 [2, 3, 7, 8]. Như vậy, các sự cố sụp đổ HTĐ đều gây ra các vấn đề xã hội và tổn thất kinh tế nghiêm trọng với chi phí rất lớn. ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018 Hình 1. Tình hình nguồn cung điện tại Việt Nam giai đoạn 2001-2016 và dự phòng theo quy hoạch điện VII đến 2025 Để đảm bảo cho HTĐ vận hành an toàn, trong quá trình vận hành cần phải tính toán kiểm tra HTĐ, đặc biệt là đánh giá khả năng ổn định của HTĐ. Trong lĩnh vực này đã có nhiều côn ...