Phân tích lan truyền sóng hài trong lưới điện phân phối có tích hợp điện mặt trời phân tán

Bài viết đã phân tích nguy cơ xuất hiện các điểm cộng hưởng tần số bậc cao trong lưới điện phân phối trung áp có tích hợp các nguồn điện mặt trời (PV). Mô hình mô phỏng và tính toán lưới điện phân phối đã được xây dựng cho một lưới điện cụ thể trên phần mềm ETAP.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích lan truyền sóng hài trong lưới điện phân phối có tích hợp điện mặt trời phân tánTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC(ISSN: 1859 - 4557) PHÂN TÍCH LAN TRUYỀN SÓNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ TÍCH HỢP ĐIỆN MẶT TRỜI PHÂN TÁN ANALYSIS OF HARMONIC PROPAGATION IN MEDIUM VOLTAGE DISTRIBUTION NETWORKS WITH INTEGRATION OF DISTRIBUTED SOLAR PHOTOVOLTAICS Nguyễn Phúc Huy Trường Đại học Điện lực Ngày nhận bài: 16/02/2024, Ngày chấp nhận đăng: 08/4/2024, Phản biện: PGS. TS. Phạm Văn HòaTóm tắt:Bài báo đã phân tích nguy cơ xuất hiện các điểm cộng hưởng tần số bậc cao trong lưới điện phânphối trung áp có tích hợp các nguồn điện mặt trời (PV). Mô hình mô phỏng và tính toán lưới điệnphân phối đã được xây dựng cho một lưới điện cụ thể trên phần mềm ETAP. Sử dụng công cụHarmonic analysis phân tích một số trường hợp vận hành cụ thể cho thấy sóng hài đặc tính củadòng điện phát sinh từ các inverter của các PV lan truyền khắp lưới điện làm tăng cao biên độ điệnáp hài bậc 5 và 7. Ảnh hưởng lan truyền sóng hài lớn hơn khi PV kết nối về phía cuối lưới, và đặcbiệt là trong chế độ PV phát lớn mà phụ tải tiêu thụ thấp điểm thì lan truyền sóng hài gây ảnhhưởng càng lớn hơn.Từ khóa:Điện mặt trời, sóng hài, lan truyền sóng hài, lưới điện phân phối, ETAP.Abstract:The paper conducted an analysis of the risk of high-order frequency resonance in the medium-voltage distribution network with integration of solar photovoltaics (PV). The model of an identifieddistribution network was simulated and calculated in ETAP. Applying Harmonic analysis tool in ETAPto analyse specific operational cases showed that characteristic harmonic current generated from thePVs’ inverters propagating throughout the grid caused harmonic voltages to rise in amplitude at 5thand 7th order. The harmonic propagation effect is greater when the PV is connected towards theend of the grid, and especially in PVs’ high power generation mode where the load is lowconsumption, harmonic propagation has a much greater effect.Keywords:Solar photovoltaics, harmonic, harmonic propagation, distribution networks, ETAP.1. MỞ ĐẦU theo Quy hoạch điện VIII tỉ trọng nguồnPhát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo năng lượng tái tạo (gió, mặt trời, sinhđang là xu hướng chủ đạo trên thế giới, khối) tăng 30,9-39,2% vào năm 2030 [1].tiến tới giảm thiểu sự phụ thuộc vào các Sự phát triển các nguồn điện mới từ năngnguồn năng lượng hóa thạch. Ở Việt Nam lượng tái tạo đem lại nhiều lợi ích bền66 Số 34 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)vững về môi trường, giảm áp lực đối với nghiên cứu với tỉ lệ tích hợp PV nhấtcác nguồn điện truyền thống (thủy điện, định, các vấn đề về lan truyền sóng hài vànhiệt điện,…) cũng kéo theo nhiều ảnh điện áp hài tại các nút trên lưới điện sẽhưởng tới hệ thống điện. được phân tích kỹ.Trong phân khúc lưới điện phân phối, các 2. SÓNG HÀI TỪ PV VÀ LAN TRUYỀNnguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo SÓNG HÀI TRONG LƯỚI ĐIỆNnhư điện gió, điện mặt trời, điện sinh 2.1. Mô hình hóa trong mô phỏngkhối… có công suất nhỏ được kết nối gầnhơn với phụ tải điện, chúng được gọi 2.1.1. Mô hình hóa lưới điệnchung là nguồn điện phân tán (DG) [2]. Lưới điện phân phối trong nghiên cứu baoSự phân bố rải rác của các nguồn này gồm nguồn hệ thống điện, đường dâytrong lưới điện dẫn tới sự phân bố và phân phối, trạm biến áp phân phối, phụ tảichiều công suất thay đổi, kéo theo những điện... Sơ đồ thay thế của nguồn hệ thốngthay đổi về tổn thất, khả năng tải và các là sơ đồ Thevenin nguồn áp nối tiếp tổngvấn đề về chất lượng điện năng [2]-[4]. trở tương đương. Đường dây và máy biếnĐối với các DG kết nối qua các bộ biến áp được thay thế bằng các sơ đồ thông sốđổi điện tử công suất như điện gió, điện tập trung hình π, trong khi đối với phụ tảimặt trời sẽ bơm sóng hài dòng điện vào điện, đa số các nghiên cứu đều chỉ ra môtrong lưới điện [5]. Giới hạn về mức phát hình phụ tải tuyến tính của CIGRE là phùsinh sóng hài tại các nút trên lưới điện sẽ hợp nhất cho bài toán phân tích sóng hàidẫn tới sự giới hạn về công suất phát của [10], [11]. Các phần tử trong sơ đồ là điệnDG [6], và do đó mức độ nhiễu sóng hài trở đặc trưng cho quá trình phát nóng, thấtthường được quy định trong các tiêu thoát dưới dạng nhiệt do hiệu ứng Joule,chuẩn và qui định cụ thể [7], [8]. Ngoài điện cảm và điện dung đặc trưng cho quá trình từ hóa và trao đổi điện năng. Điệnra, sóng hài lan truyền trong lưới điện có trở được mô tả là không đổi theo tần số,thể tăng cao ở nhiều vị trí, đặc biệt khi tuy nhiên với máy phát điện hoặc máylưới điện có kết nối các bộ tụ bù công suất biến áp vẫn có thể xét tới sự thay đổi theophản kháng thì mức tăng có thể lớn do tần số theo quan hệ R h ( g /T )  R h với R làxuất hiện cộng hưởng ở nhiều tần số [9]. giá trị điện trở ở tần số cơ bản. Trong khiBài báo sẽ trình bày phương pháp mô đó cảm kháng và dung kháng cóhình hóa lưới điện trong nghiên cứu sóng thay đổi theo tần số như XhL  h ...