KS. Nguyễn Mạnh Cường, Viện Năng lượng, Bộ Công Thương
Nhà máy điện hạt nhân (ĐHN) Ninh Thuận I và II đã được Quốc hội Việt Nam phê chuẩn chủ trương đầu tư năm 2009 với quy mô công suất của 2 nhà máy ĐHN giai đoạn một 4000 MW, giai đoạn hai 8000 MW.
Cùng với các nhà máy thủy điện tích năng và nhiệt điện chạy than, khu vực Nam Trung Bộ sẽ trở thành trung tâm nguồn lớn nhất cả nước [1]. Khoảng cách truyền tải 250-300 km về miền Đông nam bộ sẽ là một thách thức lớn đối với sự vận hành an toàn, tin cậy của cụm nhà máy. Để đưa nhà máy ĐHN vận hành an toàn trong lưới điện, cần rất nhiều nghiên cứu chuyên sâu. Bài viết này phân tích, đánh giá khả năng truyền tải cũng như khả năng hấp thụ tổ máy ĐHN cỡ 1000 MW của lưới điện trên quan điểm ổn định hệ thống điện. Các giới hạn ổn định cũng sẽ được tính toán nhằm đánh giá mức độ ổn định khi truyền tải cao. Nghiên cứu này sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích trong quá trình thiết kế, đầu tư, xây dựng nhà máy ĐHN đầu tiên ở Việt Nam.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống điện Việt Nam trong những năm trở lại đây có sự phát triển mạnh mẽ. Sản lượng điện thương phẩm năm 2000 chỉ đạt 22 tỷ kWh, đến năm 2013 đã đạt 115 tỷ kWh, tốc độ tăng trưởng trung bình 13,5%/năm. Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện cho nhu cầu phát triển kinh tế – xã hội, các nguồn điện mới liên tục được đầu tư xây dựng.
Trong 13 năm, ngành điện đã đưa vào thêm 21 GW nguồn điện, nâng tổng công suất đặt nguồn điện từ 9 GW năm 2000 lên 30 GW năm 2013. Đóng góp chủ yếu cho sự gia tăng công suất nguồn là các nhà máy thủy điện với công suất tăng thêm 11 GW, nhà máy điện đốt than 6 GW, nhà máy điện chạy khí 3 GW [1], [2]. Công suất đặt các loại nguồn điện giai đoạn 2000-2013 được thể hiện trong hình 1-1.
Hình 1.1 Công suất đặt nguồn điện giai đoạn 2000-2013
Theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030 (QHĐ7), và dự thảo QHĐ 7 hiệu chỉnh (lập năm 2014), dự kiến nhu cầu tiêu thụ điện trong nước vẫn tiếp tục tăng trưởng cao trong những năm sắp tới. Tương ứng với sự tăng trưởng phụ tải, các nguồn điện vẫn sẽ tiếp tục được xây mới trên cả 3 miền Bắc – Trung Nam. Dự báo nhu cầu công suất hệ thống và công suất đặt nguồn điện toàn quốc giai đoạn 2013-2030 như hình 1-2.
Hình 1.2 Dự báo công suất max và công suất đặt nguồn điện toàn quốc giai đoạn 2013-2030
Nhu cầu phụ tải Miền Nam luôn chiếm khoảng ½ tổng nhu cầu toàn quốc, nhưng xây dựng đủ nguồn cho Miền Nam luôn là vấn đề thách thức lớn đối với ngành điện. Nguồn cấp khí và cấp than cho Miền Nam vẫn còn nhiều bất định. Do đó, nhà máy điện hạt nhân sẽ là lựa chọn có tính khả thi cao với nguồn nhiên liệu ổn định giá thành thấp.
Hình 1.3 Cơ cấu nguồn điện Miền Nam g/đ 2013-2030
Khu vực Nam Trung bộ được lựa chọn là cụm nguồn điện quan trọng cấp điện cho Miền Nam với công suất nguồn lên đến 20 GW, với sự tham gia của NM ĐHN Ninh Thuận I, II (8000 MW), trung tâm điện lực (TTĐL) Vĩnh Tân 5580 MW, TTĐL Vân Phong 2640 MW và ba nhà máy thủy điện (NMTĐ) Tích Năng 3600 MW.
Sự tập trung nguồn lớn tại 2 tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận đã gây ra áp lực cho hệ thống truyền tải. Theo QHĐ 7 và quy hoạch đấu nối các trung tâm điện lực vào HTĐ, nguồn Nam Trung bộ sẽ sử dụng cấp điện áp 500 kV truyền tải trên khoảng cách 250-300 km về Miền Đông nam bộ (hình 1-4)
Khoảng cách truyền tải 300 km được coi là khá dài, ảnh hưởng đến giới hạn truyền tải theo điều kiện ổn định. Theo IAEA [3], JAPC [4], ở cấp điện áp 500 kV, khoảng cách truyền tải 300 km thì mức mang tải lâu dài không nên vượt quá khoảng 1200 MW. QHĐ 7 và QH đấu nối các nhà máy ĐHN Ninh Thuận I, II cũng đưa đến kết luận cần xây dựng từ 8 đến 14 mạch ĐZ 500 kV để truyền tải cụm nguồn điện, tùy theo sự gia tăng công suất nguồn giai đoạn 2020-2030.
Có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu trong quá trình thiết kế, đầu tư xây dựng một nhà máy điện vào HTĐ quốc gia như: vấn đề phân bố trào lưu công suất hệ thống, điện áp lưới điện, độ tin cậy, ổn định HTĐ, …. Ở khoảng cách truyền tải lớn (300 km), công suất tải cao thì vấn đề ổn định HTĐ cần được quan tâm hàng đầu. NM ĐHN là nhà máy điện rất đặc biệt nên càng phải cần có những nghiên cứu chuyên sâu để đảm bảo cho sự vận hành an toàn, lâu dài của nhà máy.
Hình 1.4 Sơ đồ Hệ thống điện 500 kV khu vực Miền Nam năm 2024
Phần sau đây sẽ trình bày kết quả nghiên cứu về ổn định động và ổn định tĩnh của HTĐ trong bối cảnh có thêm 02 nhà máy ĐHN Ninh Thuận I và Ninh Thuận II đấu nối vào HTĐ quốc gia. Năm tính toán 2024, mô phỏng lưới điện 500-220 kV toàn quốc, phần mềm mô phỏng: PSS/E V33.4
