BỘ CÔNG THƯƠNG VI N NĔNG L NG

1

H I NGH KHOA H C CÔNG NGH ĐI N L C TOÀN QU C NĔM 2017

Hà N i, tháng 11/2017

GI I PHÁP XÂY D NG H TH NG ĐI N TRUY N T I LINH HO T

Nội dung trình bày

2

Sự cần thiết xây dựng Hệ thống điện truyền tải linh hoạt 1

Lưới truyền tải linh hoạt bắt đầu từ khâu quy hoạch 2

Linh hoạt trong thiết kế trạm biến áp và đư ng dây truyền tải 3

4

5

6

Sử dụng các thiết bị FACTS

Xây dựng hệ thống điện truyền tải thông minh

Kết luận

Sự cần thiết xây dựng Hệ thống điện (HTĐ) truyền tải linh hoạt

3

No. 1:

HTĐ Việt Nam đã phát triển tới quy mô khá lớn trên thế giới

4

Giai đoạn (G/Đ) 2000-2016:

tiêu thụ điện c a Việt Nam tăng trung bình 12,8%/năm, Là m c tăng cao nhất trong các nước TOP50 thế giới về sản lượng tiêu thụ.

Ghi chú: Đồ họa: Viện Năng lượng 0

50

100

150

200

250 Hồ g Kô g

Singapore

Bangladesh

Israel

Kuwait

Iraq

Philippines

Pakistan

United Arab Emirates

Malaysia

Việt a

Thái Lan

Indonesia

Đài Loa

Việt Na

Việt Na

0

1,0

00

2,0

00

3,0

00

4,0

00

5,0

00

East Timor

Maldives

Bhutan

Laos

Nepal

Afghanistan

Cambodia

Brunei

Mongolia

Yemen

Burma

Sri Lanka

Bahrain

Jordan

Oman

Triều TiLebanon

Qatar

Libya

Syria

Hồ g Kô gSingapore

Bangladesh

Israel

Kuwait

Iraq

Philippines

Pakistan

United Arab Emirates

Malaysia

Việt aThái Lan

Indonesia

Đài LoaIran

Saudi Arabia

Hà QuốcNhật Bả

Ấ ĐộTru g Quốc

Đi n tiêu thụ các n ớc Châu Á nĕm 2016 (TWh)

5 0

1000

2000

3000

4000

5000

New Zealand

Hồ g Kô gSingapore

Bồ Đào NhaUzbekistan

Bangladesh

Israel

Romania

Colombia

Kuwait

Iraq

Hy LạpThụy SĩAlgeria

Philippines

Cộ g Hòa S c Áo

Chi Lê

Pakistan

Kazakhstan

BỉVenezuela

Phầ LaHà Lan

United Arab Emirates

Na uy

Ukraine

Argentina

Thụy ĐiểBa Lan

Malaysia

Ai CậpViệt aThái Lan

Nam Phi

Indonesia

Australia

Thổ Nhĩ KỳTây Ban Nha

Đài LoaIran

Mexico

Italy

Saudi Arabia

Anh

Pháp

Canada

Brazil

Hà QuốcĐứcNga

Nhật BảẤ Độ

MỹTru g Quốc

Điệ tiêu thụ 6 TWh

Xếp thứ 10 Châu Á Xếp thứ

thế giới

Xếp hạng quy mô sản lượng tiêu thụ điện c a Việt Nam so với quốc tế năm 2016

X p h ng TOP 50 th giới v quy mô HTĐ

X p h ng Châu Á v quy mô HTĐ

6

Các vấn đề c a HTĐ truyền tải Việt Nam khi quy mô ngày một tăng cao

(i) Hệ thống truyền tải vận hành nặng nề, chưa đáp ng tiêu chí N-1; (ii) Dòng ngắn mạch ngày càng có xu hướng gia tăng, có thể vượt quá

khả năng chịu đựng c a thiết bị mà chưa có hướng khắc phục. (iii) Điện áp cao và điện áp thấp ngoài ngưỡng cho phép. (iv) Sự đa ch ng loại về thiết bị dẫn tới khó khăn cho công tác vận

hành sửa chữa bảo dưỡng; (v) Khả năng kết nối thông tin SCADA/EMS, bảo vệ, điều khiển tự

động còn nhiều hạn chế

(vi) Bị động khi có sự thay đổi đột xuất c a phụ tải và nguồn điện, nhất là các nguồn Năng lượng tái tạo

Gi i pháp: xây d ng h th ng đi n truy n t i có tính linh ho t cao

Tính linh hoạt là khả năng của lưới truyền tải (LTT) có thể đáp ứng được những sự thay đổi của phương thức vận hành và đối phó được với sự không chắc chắn của nguồn điện – phụ tải mà vẫn đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật với mức chi phí hợp lý, trong các khung thời gian khác nhau

Lưới truyền tải linh hoạt bắt đầu từ khâu quy hoạch

7

No. 2:

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

GWh

QHĐ

QHĐ

QHĐ

QHĐ ĐC

Thực tế

Khâu dự báo phụ tải c a quy hoạch phát triển điện lực

8

Dự báo phụ tải c a các Quy hoạch điện (QHĐ) quốc gia là tương đối sát với thực tế => là đầu vào thuận lợi để xây dựng chương trình phát triển nguồn và lưới điện truyền tải

9

Sự phát triển nguồn mất cân đối làm hư ng nghiêm trọng đến tính linh hoạt c a LTT

G/đ 2000-2016, nguồn Miền Bắc tăng 18,9 GW, Miền Trung tăng 6,2 GW còn Miền Nam chỉ tăng 8,8 GW. Trong khi, phụ tải ba miền Bắc, Trung, Nam tăng tương ng là 10,9 GW, 2,6 GW và 11,2 GW. H qu : s vận hành nặng n của l ới 500 kV liên k t Bắc Nam, gây ra mức rủi ro cao đ i với anh ninh cung cấp đi n.

10

Tiêu chí mang tải trong các quy hoạch điện có còn phù hợp?

QHĐ thư ng đưa ra tiêu chí mang tải c a các Trạm biến áp (TBA) khoảng 75%. Thực tế, hệ số tải trung bình c a các TBA 220/110 kV luôn đạt trong khoảng 70-80%. Tuy nhiên, nhiều TBA không đáp ng tiêu chí N-1.

Ki n ngh : Cần xem xét lại tiêu chí mang tải TBA trong các Quy hoạch điện, chỉ nên m c 50% công suất định m c. Thiết kế TBA tiêu chuẩn 4 máy biến áp (MBA), với các gam công suất lớn (375 MVA, 450 MVA cho MBA 220 kV, và tới 1500 MVA cho MBA 500 kV).

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

H s t i trung bình tr m 220/110 kV

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

MV

A

Công suất trung bình / tr m 220 kV

11

Tiêu chí lựa chọn tiết diện dây dẫn

Hiện nay, tiết diện dây dẫn c a đư ng dây truyền tải (ĐZ) được chọn theo phương pháp mật độ dòng điện kinh tế Jkt. Thực tế đã ch ng minh các đư ng dây tải điện 220 kV sau 10 năm vận hành đa số bị đầy và quá tải. Bất cập khung th i gian tính toán: 10 năm; trong khi tuổi thọ ĐZ là 40 năm. QH PTĐL cấp tỉnh ấn định tiết diện c a các đư ng dây truyền tải 220 kV, mặc dù cơ s khoa học để chỉ ra tiết diện ĐZ 220 kV là hoàn toàn thiếu. Việc lựa chọn tiết diện dây không đ lớn đối với các xuất tuyến quan trọng là nguyên nhân cơ bản gây suy giảm tính linh hoạt c a lưới truyền tải. Sự bùng nổ c a năng lượng tái tạo (NLTT) như điện Gió, Mặt tr i, có thể làm thay đổi phương pháp lựa chọn quy mô và tiết diện ĐZ cũng như phương pháp tính chỉ tiêu kinh tế ĐZ. Đ xuất: Cần thay đổi tri t lý l a ch n dây dẫn ĐZ truy n t i, đ a thêm h s phát triển của phụ t i trong t ơng lai (30-40 nĕm).

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.2020

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

MW

Mật đ công suất/km ĐZ

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

GW

h

Mật đ nĕng l ng/km ĐZ

12

Hiểu đúng tiêu chí N-1 sẽ nâng cao được độ linh hoạt c a LTT

Trên hệ thống truyền tải luôn tồn tại một số phần tử đang sửa chữa, bảo dưỡng. Tiêu chí N-1 cần phải xem xét ngay cả trong trư ng hợp này, gọi là tiêu chí N-M-1 (hay N-1-1).

Tiêu chí N-1 có thể là sự cố mất 1 phân đoạn thanh cái c a TBA truyền tải.

Nếu lưới truyền tải được quy hoạch thiết kế theo tiêu chí N-M-1, có xét đến sự cố mất 1 phân đoạn thanh cái, nhất là tại những trung tâm phụ tải quan trọng, thì tính linh hoạt c a lưới chắc chắn sẽ được cải thiện đáng kể.

Linh hoạt trong thiết kế trạm biến áp và đư ng dây truyền tải

13

No. 3:

14

Sự linh hoạt c a sơ đồ thanh cái là chìa khóa cho sự linh hoạt c a LTT

Sơ đồ với 2 thanh cái, hoặc sơ đồ 3/2, 4/3 c a Việt Nam sẽ khó đảm bảo tiêu chí N-1 nếu sự cố 1 thanh cái. Ngoài ra, khó có thể tách lưới để giảm dòng điện ngắn mạch hoặc xây dựng các phương th c vận hành khác nhau.

Nếu sơ đồ thanh cái chuẩn c a các TBA truyền tải Việt Nam lấy theo sơ đồ c a Nhật Bản hoặc Châu Âu (như các hình vẽ trên) thì dòng ngắn mạch không phải là vấn đề lớn như hiện nay.

Đ xuất: cần sớm c i t o các sơ đồ thanh cái TBA Truy n t i theo h ớng t o s linh ho t hơn trong vận hành (nh Châu Âu hoặc Nhật B n).

500k V

500k V

220k V

MBA 500/220 k VM¸ y c ¾t

Sơ đồ thanh cái kiểu Nhật Bản

Sơ đồ thanh cái kiểu Anh

400 kV 400 kV

15

Việc bố trí thiết bị TBA thiếu hợp lý sẽ ảnh hư ng đến tính linh hoạt c a lưới điện

Nếu rơ le báo sự cố máy cắt 530, 220, 230 thì toàn bộ 02 MBA 500 kV c a trạm sẽ bị tách ra khỏi vận hành, có khả năng gây mất điện diện rộng.

Đ xuất: Các nguyên tắc đấu n i của các l xuất tuy n ĐZ và MBA trong TBA truy n t i cũng cần đ c quy đ nh m t cách rõ ràng, thậm chí có thể trở thành các tiêu chuẩn n i b , tiêu chuẩn ngành

Sơ đồ đấu nối MBA 500 kV Ô Môn Sơ đồ đấu nối MBA 500 kV Vĩnh Tân

16

Chuẩn hóa thiết kế đư ng dây truyền tải và lựa chọn các loại tiết diện dây dẫn lớn

Tiết diện dây dẫn các ĐZ truyền tải hiện nay khá nhỏ, là nguyên nhân chính gây ra sự kém linh hoạt c a lưới truyền tải, trong bối cảnh tốc độ tăng trư ng phụ tải c a Việt Nam đang m c cao.

Đ xuất: xem xét gi i pháp xây d ng các c t chuẩn hóa, có kh nĕng treo đ c lo i dây có ti t di n phân pha lớn, mặc dù ở thời điểm vận hành ban đầu ch cần treo tr ớc dây có ti t di n nh hơn

Điện áp (kV)

Nhật Bản (Dây ACSR hoặc TACSR)

Việt Nam (chủ yếu là dây ACSR)

500 4x410, 6x410, 4x610, 6x610, 4x810, 6x810, 4x1520

4x330, 4x400

275; 220 2x410, 4x410, 2x610, 4x610, 2x810, 4x810, 2x1520, 4x1520

1x300, 1x400, 1x500, 2x330, 2x400, 3x400

154; 110 1x610, 2x610, 1x810, 2x810, 1x240, 1x410, 1x1520

1x185, 1x240, 1x300, 2x185

Xây dựng hệ thống điện truyền tải thông minh

17

No. 4:

18

Sự đa ch ng loại thiết bị ảnh hư ng đến sự “thông minh” c a lưới truyền tải

Nâng cao chất lượng thiết bị, đặt biệt là các máy biến áp, đồng th i chuẩn hóa hệ thống điều khiển tự động hóa sẽ giúp đẩy nhanh tiến trình xây dựng các TBA truyền tải không ngư i trực và cải thiện độ tin cậy cung cấp điện. Gi i pháp: ti n hành nghiên cứu khách quan, khoa h c v chất l ng các lo i thi t b hi n nay trên l ới, công b danh sách “đen” các hãng cung cấp thi t b có chất l ng kém; h ớng tới n i đ a hóa các thi t b chính trên l ới đi n (nh MBA, máy cắt, dao cách ly, …).

Sử dụng các thiết bị FACTS

19

No. 5:

ng dụng thiết bị FACTS trong lưới truyền tải

20

MBA dịch pha 400 kV

MBA dịch pha 400 kV

MBA dịch pha 275 kV

Tác dụng c a các thiết bị FACTS là giúp cải thiện điện áp, tần số HTĐ, tăng độ an toàn - tin cậy cung cấp điện, điều khiển được dòng công suất tác dụng trên hệ thống.

Một số thiết bị FACTS có tiềm năng áp dụng cho LTT Việt Nam là:

Thiết bị bù tĩnh SVC (Static Var Compensator),

Thiết bị bù dọc có điều khiển TCSC (Thyristor Controlled Series

Capacitor),

Máy biến áp dịch pha (phase-

shifting transformer theo cách gọi c a Mỹ, Châu Âu hoặc quadrature booster theo cách gọi c a Anh)

Kết luận

21

No. 6:

Kết luận về đề xuất các giải pháp xây dựng HTĐ truyền tải linh hoạt

22

1. khâu quy hoạch, cần xem xét lại tiêu chí mang tải theo hướng cho phép thiết kế với m c tải tính toán là 50% công suất định m c MVA, sử dụng các TBA với quy mô 4 MBA, gam máy lớn và sơ đồ thanh cái linh hoạt (có từ 3 thanh cái tr lên).

2. Đối với đư ng dây tải điện, sử dụng các loại dây dẫn tiết diện lớn được chuẩn hóa, có xét đến hệ số phát triển phụ tải 30-40 năm tới và khả năng phát triển năng lượng tái tạo.

3. Tiêu chí thiết kế N-1 cần được hiểu đầy đ hơn và có thể được thay thế bằng tiêu chí N-1-1.

4. Về mặt thiết bị, cần lựa chọn thiết bị nhất th , nhị th có chất lượng tốt, hạn chế việc có quá nhiều ch ng loại nguồn gốc xuất x gây khó khăn trong việc sửa chữa, bảo dưỡng vận hành, tự động hóa.

5. Lập danh sách “đen” các nhà sản xuất cung cấp thiết bị kém chất lượng. 6. Có thể xem xét sử dụng một số thiết bị FACTS trên lưới truyền tải 500-

220 kV để nâng cao chất lượng điện năng như sử dụng SVC, TCSC và máy biến áp dịch pha.

23

Thông tin cần trao đổi: Nguyễn Mạnh Cư ng Phòng Phát triển HTĐ – Viện Năng lượng Email: Cuongnm@ievn.com.vn Tel: 0904375527