Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nhà máy điện mặt trời nối lưới đến lưới điện phân phối của địa phương

ẩn IEEE 929-2000 không cho phép biến tần hệ thống 
quang điện hoạt động trong chế độ điều chỉnh điện áp. Lý do thứ hai là chủ sở hữu của các hệ thống PV 
trong các chương trình khuyến khích của chính phủ có doanh thu theo chỉ số kWh bán lên lưới, không 
tính theo sản lượng kilovolt-ampere. Vì vậy, các nhà máy ĐMT thường vận hành biến tần ở hệ số công 
suất bằng 1 để tối đa hóa sản lượng điện năng kWh được tạo ra và theo đó, là tối đa doanh thu. Kết quả 
là, công suất P được đáp ứng một phần bởi các hệ thống PV, làm giảm nhu cầu được cung cấp điện từ 
các TBA nguồn của EVN. Tuy nhiên, công suất phản kháng Q yêu cầu vẫn như nhau và phải được cung 
cấp bởi các TBA nguồn. Tỷ lệ công suất phản kháng cao phải cung cấp không được ưa thích bởi các công 
ty điện lực do trong trường hợp này máy biến áp phân phối sẽ hoạt động ở hệ số công suất rất thấp. Hiệu 
suất của máy biến áp sẽ giảm khi hệ số công suất giảm, gây ra tổn thất chung trong máy biến áp phân 
phối tăng lên, giảm hiệu quả hệ thống4. 
5. Chất lượng và sóng hài: Với hệ thống phân phối DG, độ tin cậy lưới điện phân phối được cải thiện hơn. 
Các chỉ số SAIDI, SAIFI, MAIFI là các chỉ số thông dụng được áp dụng trong EVN để đánh giá độ tin 
cậy cung cấp điện. 
Ngoài ra vấn đề chất lượng điện là một trong những ảnh hưởng đáng kể ở mức độ thâm nhập ĐMT cao 
trong lưới phân phối; biến tần được sử dụng trong ĐMT tạo ra sóng hài; do đó, họ có thể làm tăng tổng 
méo hài của cả hai điện áp và dòng điện tại điểm nối chung. Tuy nhiên, sóng hài điện áp thường nằm 
trong giới hạn nếu mạng là đủ mạnh với trở kháng đấu song song thấp. Mặt khác, sóng hài dòng được sản 
xuất bởi Biến tần điện tử xung cao và thường xuất hiện tại sóng hài bậc cao với cường độ nhỏ. Đề tài sẽ 
đánh giá tổng độ méo sóng hài tại khu vực xung quanh NM ĐMT VT1 và trong trường hợp cần thiết đề 
xuất giải pháp lắp đặt bộ lọc. 
Ngoài bộ tiêu chí được tổng hợp nêu trên đây, có thể có một số ảnh hưởng khác của ĐMT tới lưới điện phân phối 
như ảnh hưởng cân bằng pha, ảnh hưởng điện từ trường, khó khăn trong điều chỉnh điện áptuy nhiên đây phần 
lớn là các vấn đề của lưới phân phối hạ áp hoặc liên quan đến phương thức vận hành nên sẽ không xem xét trong 
nghiên cứu này. Vấn đề ảnh hưởng đến tần số và ổn định cũng không được đặt ra trong nghiên cứu này do nghiên 
cứu tập trung vào lưới điện địa phương, có công suất tương đối nhỏ. 
Sau khi xây dựng các chỉ tiêu tiêu chí đánh giá, nhóm nghiên cứu đã tiến hành xây dựng mô hình lưới điện khu 
vực cho trục cấp điện 477 và 475 của lưới điện địa phương có điện áp 22kV. 
Trục cấp điện 477 và 475 có mật độ phụ tải cao, tuyến kéo dài hơn 40km, gồm nhiều TBA và các hệ thống bù dọc 
tuyến đường dây. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng sơ đồ lưới điện đơn giản hóa hơn bằng cách gộp các phụ tải 
nhánh rẽ vào chung theo cụm. Sau khi dựng xong lưới, tiến hành mô phỏng thử để đảm bảo là mô hình đưa ra kết 
quả sát với hiện trạng vận hành lưới của khu vực. Hình dưới đây là mô hình sau khi đã được xây dựng và hoàn 
chỉnh. 
2 Whitaker C., Newmiller J., M. Ropp, and Norris B., 2008. Distributed PV systems design and technology requirements. Sandia Laboratories. 
3 Miller N., Z. Ye. 2003. Distributed generation penetration study. National Renewable Energy Laboratory. 
4 Cobben S., B. Gaiddon and H. Laukamp. 2008. Impact of PV generation on power quality in urban areas with high PV population. PV 
Upscale. 
5 
Hình 02 - Mô hình lưới điện đơn giản hóa MNĐMT VT1 và hệ thống lưới điện địa phương và kết quả 
mô phỏng các ảnh hưởng của nhà máy ĐMT tới lưới điện phân phối địa phương. 
Theo kịch bản cơ sở, là kịch bản hiện trạng thực tế vận hành của lưới điện khu vực, dùng để so sánh đánh giá kết 
quả ảnh hưởng của NM ĐMT, cho kết quả sau: 
- Tổng phụ tải khu vực là Pmax = 25MW, được cấp từ TBA 110kV/22 là 19,5MW, và từ NM ĐMT là 
5,5MW (cao điểm trưa). 
- Tổn thất điện năng của lưới điện khu vực trong mô hình tính toán: 1,096MW; 3,103MVAr 
- Hệ số công suất tại xuất tuyến 22kV của TBA 110kV : 0,978 
I.1.1. Tác động tích cực của NM ĐMT khi đấu nối vào lưới 22kV địa phương 
Trước hết nhóm nghiên cứu tiến hành đánh giá ảnh hưởng của lưới điện khi không có và khi xuất hiện NM ĐMT 
VT1. 
Qua kết quả đánh giá cho thấy NM ĐMT khi vào vận hành có những đóng góp tích cực cho lưới 22kV khu vực 
như: giảm tổn thất trên lưới điện, tăng điện áp cuối nguồn, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, ít đóng góp vào 
dòng ngắn mạch trên lưới 22kV. 
Hình 03 - Điện áp tại vị trí thanh cái trước và sau khi có nhà máy 
I.1.2. Tác động của trào lưu ngược 
Với hiện trạng lưới điện khu vực thì công suất phát của NM ĐMT đạt tối đa là 5,5MW vào cao điểm trưa, và kết 
86
88
90
92
94
96
98
100
102
104
106
%
Thanh cái
So sánh điện áp thanh cái trước và sau khi có nhà máy ĐMT VT 1
% Mag. % Mag.VT 1
6 
quả khảo sát phụ tải của toàn tuyến 475 và 477 cho thấy phụ tải vào buổi trưa thấp nhất cũng đạt 10MW vào ngày 
nghỉ, do vậy tỷ lệ cung cấp từ NM ĐMT tối đa cũng chỉ đạt chưa đến 50% phụ tải vào giờ cao điểm trưa ngày thấp 
điểm. Còn ngày làm việc bình thường thì tỷ lệ chỉ khoảng 20%. Do vậy ảnh hưởng của trào lưu ngược không xẩy 
ra và trên thực tế không có ảnh hưởng đến phương thức vận hành lưới điện khu vực. 
Tuy nhiên, để nghiên cứu ảnh hưởng này sâu hơn, nhóm nghiên cứu đã tiến hành một một số kịch bản khác để 
đánh giá ảnh hưởng: i) công suất của NM ĐMT lên đủ đáp ứng phụ tải với mức phụ tải giữ ở mức như kịch bản 
cơ sở (25MW), và nguồn cấp từ TBA 110kVgiảm xuống bằng không (0) để đánh giá mức độ ảnh hưởng của trào 
lưu công suất ngược lại phía nguồn TBA110kV; 
Kết quả mô phỏng kịch bản này cho thấy các điều kiện kỹ thuật về tổn thất điện áp, mang tải của đường dây đều 
đảm bảo, không có ảnh hưởng nhiều đến tổn thất. 
Hình 04 – Mô phỏng tính toán trào lưu công suất tuyến đướng dây 477 và 475 
Hình 05 – Mô phỏng công suất phản kháng tuyến đướng dây 477 và 475 
I.1.3. Quá điện áp. 
Kết quả tính toán cho thấy hiện tượng quá điện áp không xảy ra đối với tuyến đường dây 477 và 475 (xem phụ 
lục). Các tính toán cho thấy khi có NM ĐMT đưa vào hoạt động thì vấn đề sụt điện áp cuối đường dây được cải 
thiện đáng kể so với khi không có ĐMT vào hoạt động. 
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
F
ee
d
er
F
ee
d
er
40
03
40
05
40
07
40
09
40
11
40
13
40
15
40
17
T
47
7
.3
/2
79
47
5-
4
77
40
22
T
47
4
N
P
/3
67
40
02
B
u
sN
47
7.
3
B
u
s2
2
B
u
s2
4
B
u
s2
6
B
u
s2
9
40
18
40
01
 B
us
2
8
 B
us
2
9
40
18
kW
 (
Tr
ào
 lư
u
 c
ô
n
g 
su
ất
)
Thanh cái
So sánh trào lưu công suất trước và sau khi có nhà máy ĐMT VT1
kW kW VT1
-6000
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
8000
F
ee
d
er
F
ee
d
er
40
03
40
05
40
07
40
09
40
11
40
13
40
15
40
17
T
47
7
.3
/2
79
47
5-
4
77
40
22
T
47
4
N
P
/3
67
40
02
B
u
sN
47
7.
3
B
u
s2
2
B
u
s2
4
B
u
s2
6
B
u
s2
9
40
18
40
01
 B
us
2
8
 B
us
2
9
40
18
kv
ar
 (
C
ô
n
g 
su
ất
 p
h
ản
 k
h
án
g)
Thanh cái
So sánh công suất phản kháng trước và sau khi có nhà máy 
ĐMT VT1kvar kvar VT1
7 
Hình 06 - Mô phỏng tổn thất điện áp 
I.1.4. Thay đổi phương thức vận hành đặt tụ bù kinh tế 
Để chứng minh ảnh hưởng của NM ĐMT VT1 vào việc lựa chọn tụ bù tối ưu, nhóm nghiên cứu triển khai bài toán 
đặt tụ bù tối ưu cho cuối tuyến đường dây 477. Bài toán đặt ra là đảm bảo ổn định điện áp cuối đường dây với các 
chi phí giả định và các thông số đầu vào cho hai kịch bản: i) trước khi ĐMT VT1 vào vận hành, và ii) sau khi Qua 
phân tích đánh giá so sánh bài toán đặt tụ bù tối ưu, việc đưa vào vận hành NM ĐMT VT1 làm thay đổi vị trí cũng 
như dung lượng bù tối ưu kinh tế như trong bảng sau (chi tiết kết quả tính toán xem phụ lục), giảm đáng kể chi phí 
lắp đặt và vận hành bảo dưỡng các tụ bù: 
 NM ĐMT VT1 chưa vào 
vận hành 
NM ĐMT VT1 vào 
vận hành 
Dung lượng bù KT tối ưu cho tuyến 477 và 475 6000 kVAr 1600 kVAr 
Chi phí đầu tư 100% 30% 
Chi phí vận hành 100% 26% 
I.1.5. Đánh giá ảnh hưởng sóng hài khi có NMĐ MT VT1 vào vận hành 
Trong nhà máy ĐMT VT1, các phần tử biến tần sinh ra các dạng sóng hài bậc 5 và cao hơn, làm cho dòng điện và 
điện áp bị méo dạng. 
Theo quy định của Việt Nam về sóng hài (TT 39/2015/TT-BCT), tổng độ biến dạng sóng hài (THD) của điện áp 
tại mọi điểm đấu nối không được vượt quá giới hạn quy định: 
Cấp điện áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ 
110 kV 3,0% 1,5% 
Trung và hạ áp 6,5% 3,0% 
Theo tiêu chuẩn IEEE-519/2014 quy định giới hạn về độ biến dạng sóng hài như sau: 
Cấp điện áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ 
V ≤ 1 kV 8% 5,0% 
1 kV < V ≤ 69 kV 5% 3,0% 
69 kV < V ≤ 161 kV 2,5% 1,5% 
Để tiến hành đánh giá ảnh hưởng THD của NMĐ MT VT1, nhóm nghiên cứu tiến hành xây dựng kịch bản tính 
toán với các giả thiết và đầu vào cho nguồn phát sóng hài IEEE 6 pulse 2 với đồ thị dạng sóng và phổ của nguồn 
sóng hài như dưới đây: 
Sau khi chạy phân tích sóng hài hoàn tất, chúng ta nhận thấy tổng biến dạng song hài tại 3 điểm (thanh cái) khu 
vực gần nguồn phát sóng hài là vượt quá ngưỡng 6.5% THD theo quy định, tuy không lớn. 
80
85
90
95
100
105
47
5
.1
40
0
1
40
0
3
40
0
5
40
0
7
40
0
9
40
1
1
40
1
3
40
1
5
40
1
7
40
1
9
40
2
1
40
2
3
B
us
18
B
us
20
B
us
22
B
us
24
B
us
26
B
us
28
B
us
30
F
ee
de
r
P
H
A
N
R
I1
1
T
47
4N
P
/3
67
T
47
7.
3/
27
9
T
B
A
 P
ha
nR
i~
3
%
M
ag
 (
đ
iệ
n
 á
p
)
Thanh Cái
So sánh Điện áp trước và sau khi có nhà máy ĐMT VT1
% Mag % Mag VT1
8 
Hình 07 - Kết quả chạy phân tích sóng hài 
ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU CÁC TÁC ĐỘNG TỚI LƯỚI ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG. 
Sau khi xây dựng các kịch bản để đánh giá ảnh hưởng thực tế của việc đấu nối và vận hành của NM ĐMT VT1 
vào lưới điện 22kV của khu vực, so sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước. Nhóm nghiên cứu đưa ra các 
nhận định và đề xuất như sau: 
- Cần có một nghiên cứu chi tiết hơn về mức độ xâm nhập (tỷ lệ) của ĐMT đấu nối vào lưới điện phân phối. 
Nghiên cứu chỉ ra với tỷ lệ xâm nhập của ĐMT VT1 đấu nối vào nhánh 477 chiếm hơn 21% (5,3MW so với 
phụ tải của nhánh là 25MW) thì vấn đề trào lưu công suất ngược không xảy ra, không có ảnh hưởng đến 
phương thức vận hành của lưới phân phối 22kV. Số liệu vận hành TBA 110kVcũng không ghi nhận sự thay 
đổi đáng kể nào trong phương thức vận hành trạm 110kV. Mô phỏng trường hợp tăng công suất của NM 
ĐMT VT1 lên 25MW không ghi nhận sự thay đổi đáng kể nào trong vận hành lưới điện 22kV. Tuy nhiên tỷ 
lệ thâm nhập nào là tối ưu cho việc giảm tổn thất, sụt điện áp cần có tiếp tục được nghiên cứu, nằm ngoài 
phạm vị và mục tiêu của đề tài này. 
- Ảnh hưởng đóng góp của NM ĐMT vào dòng ngắn mạch 3 pha của lưới phân phối là không đáng kể. Tuy 
nhiên khi tỷ lệ xâm nhập lớn hơn, có thể cần lưu ý tới giá trị tới hạn của các máy cắt trên lưới 22kV. 
- Khi NM ĐMT VT1 vào vận hành, vấn đề sụt giảm điện áp cuối đường dây được cải thiện đáng kể, không có 
hiện tượng quá điện áp xảy ra. Tuy nhiên khi số lượng tụ bù lớn, và khi tỷ lệ xâm nhập đạt 100% (kịch bản 
NM ĐMT VT1 lên 25MW), hiện tượng quá điện áp đã xẩy ra do ĐMT VT1 đặt cuối đường dây. Nhóm 
nghiên cứu đề xuất cho phép đấu nối vào một số vị trí lượng công suất ĐMT cao hơn phụ tải trên tuyến đường 
dây, thì cần phân bổ công suất ĐMT dọc theo tuyến đường dây. 
- Vấn đề bù tối ưu kinh tế, vị trí đặt và số công suất bù thay đổi khi NM ĐMT vào vận hành. Cần thiết phải 
tính toán lại và lựa chọn lại vị trí cũng như lượng công suất bù kinh tế tối ưu. 
- Mặc dù ảnh hưởng của sóng hài trên lưới phân phối của NM ĐMT là vượt quá trong phạm vi cho phép trong 
nghiên cứu sơ bộ này, vấn đề này thường không được chỉ ra khi cho phép đấu nối NM ĐMT vào lưới phân 
phối. Nhóm nghiên cứu đề xuất cần phải có nghiên cứu tiếp tục để có thể xác định sự cần thiết phải lắp đặt 
bộ lọc sóng hài khi ĐMT đạt một ngưỡng lớn hơn. Về lâu dài, đề xuất các báo cáo đấu nối cần thiết phải có 
tính toán ảnh hưởng sóng hài của NM ĐMT tới lưới điện phân phối, và phải có đề xuất lắp đặt bộ lọc sóng 
hài để đảm bảo tuân thủ ngưỡng cho phép theo quy định. 
9 
- Lưới điện phân phối của tuyến 477 và 475 là tương đối tốt và linh hoạt, các tuyến trục chính đều là các dây 
có tiết diện lớn, khả năng truyền tải công suất cao, được kết nối linh hoạt qua kết nối hình tia, đấu mạch vòng 
và liên kết với tuyến khác nên trong phạm vi phát của NM ĐMT VT1 khoảng 5,3MW không có ảnh hưởng 
lớn đến phương thức vận hành của HTĐ phân phối. Tuy nhiên khi tỷ lệ thâm nhập công suất của điện mặt 
trời tăng lên cao hơn nữa cần thiết phải nghiên cứu phân bố lại cấu trúc của lưới để đảm bảo khả năng tiếp 
nhận công suất điện mặt trời cao hơn. 
- Nhóm nghiên cứu cũng đề xuất cần thiết phải có các nghiên cứu những giải pháp khả thi khác hoạt động dựa 
trên nguyên tắc công suất phản kháng và điều khiển điện áp trong lưới điện. Ví dụ, SVC hoặc STACOM có 
khả năng tiêu thụ hoặc sản xuất công suất phản kháng để điều khiển điện áp của lưới trong điều kiện hoạt 
động bình thường hoặc trong một điều kiện bị lỗi. Sử dụng biến tần tiên tiến có khả năng tham gia điều khiển 
điện áp, và công suất phản kháng có thể giải quyết các tác động trong các điều kiện hoạt động khác nhau cho 
nhà máy PV5,6. 
Tóm lại, ảnh hưởng của NM ĐMT nối lưới điện phân phối trung áp có thể được tổ chức lại (thay đổi liên kết lưới, 
thay đổi bù, trào lưu công suất tối ưu, lắp các bộ lọc sóng hài) để giải quyết các tác động một tỷ lệ xác định sự 
xâm nhập (%) của ĐMT. Các hệ thống biến tần có khả năng tham gia vào điều khiển điện áp và công suất phản 
kháng cần phải dần được đưa vào yêu cầu bắt buộc khi đấu nối điện mặt trời. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Thomson M. and Infield D. G. 2007. Impact of widespread photovoltaics generation on distribution 
systems. IET Renewable Power Gener. 1:33-40. 
2. Whitaker C., Newmiller J., M. Ropp, and Norris B., 2008. Distributed PV systems design and technology 
requirements. Sandia Laboratories. 
3. Miller N., Z. Ye. 2003. Distributed generation penetration study. National Renewable Energy Laboratory. 
4. Cobben S., B. Gaiddon and H. Laukamp. 2008. Impact of PV generation on power quality in urban areas 
with high PV population. PV Upscale. 
5. M. Bollen och H. Fainan, "Integration of Distributed Generation in the Power System", Hoboken, New 
Jersey: John Wiley and Sons, Inc, 2011. 
6. L. Xu, “Case Studies of Experiences with Distributed Resource Interconnections on Distribution 
Systems,” in IEEE PES General Meeting, MD, 2014 
5 M. Bollen och H. Fainan, "Integration of Distributed Generation in the Power System", Hoboken, New Jersey: 
John Wiley and Sons, Inc, 2011. 
6 L. Xu, “Case Studies of Experiences with Distributed Resource Interconnections on Distribution Systems,” in 
IEEE PES General Meeting, MD, 2014