ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
NGUYỄN VĂN QUỲNH TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VẬN HÀNH LƯỚI
PHÂN PHỐI ĐIỆN CÓ CÁC NGUỒN PHÂN TÁN Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & Nhà máy điện
Mã số : 60.52.50

Có thể tìm hiểu Luận văn tại Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên và
Thư viện Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
1

MỞ ĐẦU
Với xu thế phát triển nguồn điện như hiện nay, trong lưới điện phân
phối ngày càng xuất hiện nhiều các nguồn điện phân tán công suất nhỏ kết
nối vào. Tỷ trọng điện năng từ các nguồn phân tán trong tổng điện năng
của toàn hệ thống điện ngày càng lớn. Hệ thống điện Việt Nam cũng không
nằm ngoài xu thế đó, với tiềm năng về thủy điện nhỏ, năng lượng gió, năng
lượng mặt trời cao, việc tích hợp các nguồn phân tán vào hệ thống điện
hiện có đã nhận được nhiều sự quan tâm sâu sắc.
Tuy nhiên, sự xuất hiện của các nguồn phân tán có công suất nhỏ
trong hệ thống điện hiện có cũng đặt ra nhiều vấn đề kỹ thuật cần được
quan tâm nghiên cứu, nhất là trong lưới điện phân phối. Nguyên nhân
chính của các vấn đề này là việc lưới điện phân phối hiện có vốn không
được thiết kế tích hợp các nguồn phân tán với công suất phụ thuộc nhiều
vào yếu tố môi trường. Trên lưới điện phân phối khi thiết kế chỉ bao gồm
các phụ tải điện, không có các nguồn điện kết nối vào. Nếu có nhiều nguồn
phân tán được kết nối vào có thể dẫn đến các chế độ vận hành không cho
phép cũng như có thể gây hư hỏng cho các thiết bị làm việc trên lưới điện
phân phối cũng như hư hỏng chính nguồn điện. Đối với những lưới điện cụ
thể, khi tích hợp nguồn phân tán cần phải thực hiện những nghiên cứu mô
phỏng để nhận biết và đề ra các giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề kỹ
thuật có thể nảy sinh nhằm đảm bảo kết nối một cách tốt nhất nguồn phân
tán vào lưới điên phân phối.
Nguồn phân tán khi đấu nối vào lưới điện hiện tại có thể làm nảy
sinh các vấn đề kỹ thuật liên quan đến chất lượng điện năng được cung cấp

1.1.5. Cấu trúc của Lưới điện phân phối
Cấu trúc của LPP bao gồm cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành.
1.1.6. Đặc điểm của Lưới điện phân phối
LPP được phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối xứng
và có tổn thất lớn. Qua nghiên cứu cho thấy tổn thất thấp nhất trên LPP vào
khoảng 4%.
1.1.7. Hệ thống phân phối điện tại Việt Nam
1.1.7.1. Tình hình phát triển lưới điện phân phối ở nước ta
Cùng với sự đổi mới và phát triển kinh tế, quá trình phát triển và điện
khí hoá của nước ta đã có những thay đổi quan trọng, góp phần thúc đẩy
sự phát triển của các ngành kinh tế, cải thiện mức sống về vật chất và tinh
thần cho nhân dân, đặc biệt là nông dân. Hiện nay 100% số huyện trong cả
nước đã có điện lưới quốc gia và hầu hết các xã đã có điện.

3

1.1.7.2. Tình hình phát triển phụ tải điện
Theo kết quả nghiên cứu của đề tài KHCN – 0907, “Dự báo nhu cầu
phụ tải trong giai đoạn 2000 – 2020” do Viện Chiến lược phát triển, Bộ Kế
hoạch và Đầu tư xây dựng với 2 phương án: phương án cao và phương án
cơ sở. Trong đó lấy nhịp độ phát triển dân số trong 25 năm (1996 - 2020)
được dự báo bình quân là 1,72%/năm.
1.1.8. Kết luận
1.2. TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN (DG)
1.2.1. Định nghĩa nguồn điện phân tán
Trong luận văn này, tác giả sử dụng định nghĩa nguồn phân tán như
định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 1547: “Nguồn phân tán là loại nguồn kết
nối trực tiếp tới hệ thống phân phối. Nguồn phân tán bao gồm máy phát
điện và các công nghệ dự trữ năng lượng – Distributed Resource: sources
of electric power that are not directly connected to a bulk power

* Tiềm năng năng lượng thủy điện nhỏ.
* Tiềm năng năng lượng sinh khối.
1.2.4.3. Kế hoạc phát triển nguồn phân tán ở nước ta
Dự báo công suất của các nguồn phân tán có tiềm năng ở nước ta
tính đến năm 2030 (hình 1.23)
Hình 1.23: Dự báo công suất các nguồn phân tán tại Việt Nam
đến năm 2030.

5

1.2.5. Kết luận
Nguồn điện phân tán đã và đang cho thấy những ưu điểm và những
lợi ích thiết thực. Trong đó, những nguồn năng lượng tái tạo được đặc biệt
chú trọng do có tiềm năng to lớn và thân thiện với môi trường.
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Sự phát triển và hoàn thiện không ngừng của Hệ thống điện Việt
Nam trong những năm gần đây đã đạt được nhiều kết quả đáng khích lệ,
góp phần to lớn vào công cuộc Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước.
Chất lượng điện năng cũng như độ tin cậy về cung cấp điện không ngừng
được cải thiện. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của phụ tải điện đã
khiến cho hệ thống điện vẫn chưa đáp ứng được hoàn toàn nhu cầu của phụ
tải. Nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống đang dần cạn kiệt.
Trước thực trạng đó, việc phát triển các nguồn điện phân tán đang
được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Tuy nhiên, việc phát
triển nguồn điện phân tán sẽ gặp rất nhiều khó khăn về kỹ thuật, đặc biệt
việc làm ảnh hưởng tới chất lượng điện năng của hệ thống điện hiện có,
vấn đề về công nghệ và kỹ thuật trong việc kết nối DG với lưới điện hiện
có cũng cần được quan tâm.
Trong phạm vi của Luận văn, Tác giả đề cập đến vấn đề chính đó là kết nối
các DG với lưới điện phân phối. Các yêu cầu kỹ thuật và những ảnh hưởng

quan trọng. Việc giữ độ lệch điện áp trong phạm vi cho phép đối với mỗi
khách hàng của hệ thống điện cũng là một trong những yêu cầu bắt buộc
đối với việc vận hành lưới điện.
2.1.2.2. Độ dao động điện áp
Tốc độ biến thiên từ U
min
đến U
max
không nhỏ hơn 1%/s. Dao động
điện áp gây dao động ánh sáng, làm hại mắt ngưới lao động, gây nhiễu
radio, ti vi và các thiết bị điện tử, … Vì vậy độ dao động điện áp được hạn
chế trong miền cho phép.
2.1.2.3. Độ không đối xứng
Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của
các thiết bị dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và gây tổn thất điện
năng. 7

2.1.2.4. Độ không sin
Các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như: máy biến áp không
tải, bộ chỉnh lưu, thyristor, … làm biến dạng đường đồ thị điện áp, khiến
nó không còn là hình sin nữa, xuất hiện các sóng hài điện áp và dòng điện
bậc cao U
j
, I
j
.
2.1.2.5. Sụt giảm điện áp ngắn hạn

2.2.6. Nhấp nháy điện áp
2.2.6.1. Mức nhấp nháy điện áp
2.2.6.2. Mức nhấp nháy tại điểm đấu nối
2.3. MỘT SỐ QUY ĐỊNH KỸ THUẬT TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA CÁC
QUỐC GIA TRÊN THẾ GIỚI
2.3.1. Tiêu chuẩn kết nối và yêu cầu kỹ thuật của các nước trên Thế
Giới
2.3.1.1. Công suất đặt
Khả năng tải của máy biến áp, cáp, dây dẫn, thiết bị chuyển mạch
được sử dụng để xác định mức công suất cực đại của DG mà có thể lắp đặt.
2.3.1.2. Cấp điện áp kết nối DG
Do công suất phát hạn chế, DG thường được kết nối với mạng trung
áp và hạ áp. Tuy nhiên không có mức giới hạn điện áp cực đại khi kết nối
DG.
2.3.1.3. Chất lượng điện năng
*Sóng hài
* Chập chờn
* Hệ số công suất
* Điều khiển dòng điện
* Bảo vệ
* Tự động đóng lại
2.3.1.4. Hoà đồng bộ
Để có thể hoà đồng bộ DG với lưới điện, điện áp ra của DG và điện
áp vào của lưới phải có cùng điện áp, tần số, thứ tự pha và góc pha. Nếu
hội tụ đủ những điều kiện này DG có thể được đưa vào để hoà đồng bô với
lưới với mức điện áp dao động nằm trong phạm vi ±5% tại PCC.
2.3.2. Quy định đấu nối của hệ thống điện các nước Bắc Âu
Tài liệu tham khảo [19].
2.3.3. Quy định đấu nối DG vào hệ thống điện Bang Texas – Hoa Kỳ


Khi DG được kết nối vào lưới phân phối điện nó sẽ đem lại một số
ảnh hưởng tích cực đến lưới:
- Giảm tổn thất điện năng;
- Nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện;
- Nâng cao chất lượng điện áp;
- Giải phóng khả năng tải của lưới phân phối điện;
- Trì hoãn thời gian nâng cấp lưới điện;
- Lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng do sản xuất các phần tử theo mô
đun;
- Giảm được chi phí do không phải tải điện xa, điện áp cao;
- Thân thiện với môi trường nếu năng lượng tái tạo được sử dụng;
- Dễ vận hành do độ phức tạp thấp.
3.2. VẤN ĐỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRÊN LƯỚI ĐIỆN
Tuỳ vào vị trí, công suất đặt của DG và cấu trúc của lưới điện mà DG
có tác dụng làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất. Vị trí đặt của DG được
xác định sao cho khi đó tổn thất trên lưới phải nhỏ hơn trước khi có DG.
Việc xác định tối ưu vị trí đặt và công suất DG, có xét đến điều kiện vận
hành khác nhau của lưới điện, sẽ đem lại kết quả tốt hơn cho bài toán giảm
thiểu tổn thất công suất trên lưới. Tổn thất sẽ được giảm nhiều hơn khi kết
nối các DG ở các khu vực có mật độ phụ tải cao hơn [25].
3.3. CÁC VẤN ĐỀ VỀ ĐIỆN ÁP
DG không điều chỉnh trực tiếp điện áp của LPP nhưng nó có thể làm
cho điện áp trên lưới tăng lên hoặc giảm đi phụ thuộc vào loại DG, phương
pháp điều chỉnh DG, công suất phát và các thông số của lưới và tải. Ảnh
hưởng của DG lên sự thay đổi điện áp khi DG chỉ phát công suất tác dụng
(cosϕ=1) nhỏ hơn so với khi DG phát hoặc tiêu thụ cả công suất phản kháng.
3.3.1. Vấn đề gia tăng điện áp
3.3.2. Mức độ suy giảm nhanh điện áp
3.3.3. Sự dao động điện áp
3.3.4. Mức độ không sin sóng điện áp

3.7. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA DG BẰNG HỆ SỐ ĐA MỤC
TIÊU
3.7.1. Các hệ số ảnh hưởng của DG tới lưới phân phối điện
3.7.1.1. Tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng

{
}
{ }
0
k
k
lossesRe
lossesRe
1ILp −=
(3.25)

{
}
{ }
0
k
k
lossesIm
lossesIm
1ILq −=
(3.26) 12


UU
max
1IVR
1NN
1i
mink
i
mink
i
k
i
k
−








−
−=
∑
−
=
φ
φφ
(3.28)
3.7.1.3. Khả năng tải của dây dẫn

0
SCabc
k
SCabc
0
SCabci
k
SCabci
k
*
*
I
I
I
I
max
13ISC








−=
(3.30)
0
SC
k

IMO
k
= w
1
ILp
k
+ w
2
ILq
k
+ w
3
IVD
k
+ w
3
IVR
k
+ w
5
IC
k
+ w
6
ISC3
k
+
+w
7
ISC1

&&&
==
(4.1)
4.1.1. Ma trận tổng dẫn nút
Các phần tử ngoài đường chéo Y
km
là âm của tổng dẫn đường dây j
nối nút k và nút m. Do đó, Y
km
≠ 0 khi có sự kết nối trực tiếp giữa hai nút k
và m:
Y
km
= -Y
dj
=
dj
Z
1
− (4.2)
Các phần tử trên đường chéo Y
kk
là tổng dẫn các đường dây nối vào
nút k, kể cả tổng dẫn của các phần tử nối shunt (Y
sh.k
), tổng dẫn với đất
(Y
C.k
=
2

∑∑
≠∈
∗
≠∈
∗
≠∈
∗
≠∈
−+=
−+=
mk,Cm
Ckm
2
k
k.sh
2
k
mk,Cm
km
Ckm
mk,Cm
k
k.sh
k
mk,Cm
kmk
kk
kk
2
B

mk,Cm
Ckm
2
kkmkmkmmkm
mk,Cm
km
2
kk
k.sh
mk,Cm
2
kkmkmkmmkm
mk,Cm
km
2
kk
YImU
2
B
.Uj)sin(YUUsinYUQ
YReU)cos(YUUoscYUP
k kk
kk

(4.11)
4.1.4. Phương pháp Newton – Raphson
4.1.5. Giới thiệu về chương trình tính toán Matpower 4.0
Luận văn sử dụng chương trình tính toán lưới điện MATPOWER
chạy trong môi trường MATLAB để nghiên cứu ảnh hưởng của DG đến
chất lượng điện áp và tổn thất công suất trong lưới phân phối điện. Chương

LL
LL
LLI = (4.18)
∑
=
=
M
1i
i
2
DGiDG
D.R.I3LL (4.19)

∑
=
=
M
1i
i
2
KDGiKDG
D.R.I3LL (4.20)

15

4.3. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN THỰC TẾ
4.3.1. Giới thiệu về lưới điện tính toán
Lưới điện có 82 nút và 82 đoạn đường dây. Trong số các nút, chỉ có
44 nút có phụ tải, còn lại là các nút nhánh rẽ.
Thông số của lưới điện (các số liệu được cung cấp bởi Điện lực tỉnh


Bảng 4.4: Mức độ cải thiện điện áp khi thay đổi vị trí đặt của DG
Vị trí kết nối
của DG
VI VP Mức tăng
(%)
Không có DG
0.192603

DG nút 12 0.192675 1.000375 0.04
DG nút 14 0.193880 1.006629 0.66
DG nút 16 0.194778 1.011291 1.13
DG nút 18 0.195602 1.015573 1.56
DG nút 20 0.196299 1.019191 1.92
DG nút 22 0.196686 1.021198 2.12
DG nút 24 0.196907 1.022345 2.23
DG nút 26 0.197001 1.022832 2.28
DG nút 28 0.196917 1.022399 2.24
DG nút 30 0.196811 1.021846 2.18
DG nút 32 0.196669 1.021108 2.11

- Biểu đồ:

Hình 4.14: Biểu đồ mức độ cải thiện điện áp khi thay đổi vị trí kết nối DG.
* Mức độ giảm tổn thất công suất khi thay đổi vị trí kết nối của DG:

17

Bảng 4.5: Tổng tổn thất công suất các phương án.
Vị trí kết nối


4.3.3.2. Tính toán các chỉ tiêu để xác định công suất phát tối ưu của DG
Kết quả tính toán chỉ tiêu cải thiện chất lượng điện áp khi thay đổi
mức độ thâm nhập của DG được tổng hợp trong bảng 4.5:
Bảng 4.6: Độ cải thiện điện áp khi thay đổi mức độ thâm nhập của DG
Trường hợp VI VP Mức tăng (%)
Không có DG
0.192603

TH 1 0.197001 1.022832 2.28
TH 2 0.197001 1.022835 2.28
TH 3 0.197018 1.022922 2.29
TH 4 0.197018 1.022925 2.29
TH 5 0.197016 1.022913 2.29
TH 6 0.196973 1.022687 2.27
TH 7 0.196866 1.022135 2.21

Biểu đồ:

Hình 4.24: Biểu đồ mức độ cải thiện điện áp theo các trường hợp.

Theo kết quả như trên bảng 4.5 và biểu đồ 4.24 thì tất cả các phương
án đều cải thiện được điện áp của lưới điện, nhưng mức độ chênh lệch là
không nhiều. Khi kết nối DG ở nút 26 và cho tăng dần công suất phát của
DG lên (tăng từ 15% đến 50%) thì thấy rằng mức độ cải thiện chất lượng
điện áp sẽ tăng dần theo mức thâm nhập của DG vào lưới điện. Tuy nhiên,
nếu tiếp tục tăng cao (lên 70% và 100%) thì mức độ cải thiện điện áp lại

19


giảm tổn thất công suất là lớn nhất, TH6 (P
DG
= 70%P
LĐ
) có mức giảm tổn

20

thất công suất thấp nhất, riêng TH7 (P
DG
= 100%P
LĐ
) thì DG không những
không có tác dụng giảm tổn thất công suất mà nó còn làm tăng tổn thất
công suất trên lưới điện lên rất lớn 49% .

4.3.4. Kết luận
Như vậy, đối với cấu hình lưới điện 22kV lộ 479 E28.7 của Hưng
Yên, khi có một nguồn DG nào đó kết nối vào lưới thì vị trí kết nối tốt nhất
là nút 26 và mức độ thâm nhập của DG 40% là hiệu quả nhất vì mức tăng
chỉ tiêu chất lượng điện áp và mức giảm chỉ tiêu tổn thất công suất của
phương án này là lớn nhất.
Có thể thấy rằng DG chỉ có hiệu quả cải thiện các chỉ tiêu chất lượng
điện năng khi hệ số VP > 1 và càng lớn càng tốt, còn hệ số LLI < 1 và càng
nhỏ càng tốt. 21

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

tốt nhất.

22

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến các hệ thống
bảo vệ rơ le của lưới điện phân phối.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến độ tin cậy của
lưới điện phân phối.
KIẾN NGHỊ:
Ở Việt Nam, tiềm năng để phát triển các DG là rất lớn, khi khai thác
hết các nguồn DG này thì công suất có thể lên đến hàng chục nghìn MW.
Tuy nhiên, do những khó khăn về công nghệ và vốn đầu tư nên việc phát
triển của DG còn chậm. Vì vậy Nhà nước cần khuyến khích nhiều thành
phần tham gia đầu tư vào phát triển DG, nhằm mục tiêu khai thác hiệu quả
hơn nữa các nguồn năng lượng sạch và dồi dào vốn có này.
Đối với những DG hiện có, đặc biệt là nguồn thuỷ điện nhỏ, cần đầu
tư nâng cấp cơ sở hạ tầng cũng như đào tạo tốt nguồn nhân lực con người
để vận hành, khai thác tối ưu.
Cần đầu tư nhiều hơn nữa cho những nghiên cứu về các chế độ vận
hành của lưới điện khi có sự tham gia của DG. 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Bách (2008), Lưới điện và Hệ thống điện, tập 1, 2, 3, NXB Khoa học
Kỹ thuật, Hà Nội.
[2] Trần Bách (1999), Tối ưu hoá chế độ của Hệ thống điện, Khoa Đại học Tại
chức – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội.

th
International Conference on
Electrical Power Quality and Utilisation, Barcelona, Octorber 2007.
[16] Federico Milano, Manual book for PSAT Tool box
http://www.power.uwaterloo.ca/~fmilano/psat.htm