Tự động điều chỉnh điện áp của hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới

Nghiên cứu đề xuất phương pháp giúp hệ thống PV có thể tự động điều chỉnh điện áp tại điểm kết nối tùy theo công suất phát của hệ thống PV, góp phần tăng độ ổn định điện áp tại vị trí kết nối. Tính hiệu quả của phương pháp đề xuất sẽ được đánh giá qua kết quả mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink.

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI Nguyễn Trung Tuyên, Nguyễn Thế Anh, Vũ Quang Hải, TS Lê Thị Minh Châu Bộ môn Hệ thống Điện - Viện Điện - Trường Đai Học Bách khoa Hà Nội Tác giả liên hệ: tuyen.nt181302@sis.hust.edu.vn TÓM TẮT Ngày nay, việc sử dụng lượng hóa ngồi khoảng giới hạn điện áp cho phép, thạch ngày cạn kiệt gây hệ thống PV bị ngắt kết nối với lưới Bên nhiều vấn đề ảnh hưởng nặng nề đến môi cạnh đó, nhiễu loạn điện áp gây trường Sự phát triển xã hội đòi hỏi gắn ảnh hưởng lớn tới vấn đề chất lượng điện liền với phát triển nguồn năng Để giải vấn đề này, nghiên cứu lượng Trong đó, lượng mặt trời đề xuất phương pháp giúp hệ thống PV có nguồn lượng trở nên phổ thể tự động điều chỉnh điện áp điểm kết biến với số lượng lắp đặt hệ thống điện mặt nối tùy theo công suất phát hệ thống trời (PV) áp mái tăng theo cấp số nhân Việc PV, góp phần tăng độ ổn định điện áp vị kết nối hệ thống PV vào lưới điện quốc gia trí kết nối Tính hiệu phương pháp thường gặp số vấn đề điện áp Khi đề xuất đánh giá qua kết mô giá trị điện áp điểm kết nối vượt phần mềm Matlab/Simulink Từ khóa: hệ thống PV, chất lượng điện áp, tự động điều chỉnh điện áp GIỚI THIỆU lượng tái tạo phát triển rộng rãi Năng lượng hóa thạch nguồn lượng mặt trời cung cấp lượng cho nhu cầu (PV), nguồn lượng giới, ngày nhận khai thác nhiều quy mô, nhiều địa điểm thấy ảnh hưởng rõ ràng việc sử khác làm cho nguồn lượng dụng lượng từ nhiên liệu hóa thạch trở nên phổ biến hết Hai mơ Nó khơng cịn dừng lại vấn đề phát hình điện mặt trời sử dụng rộng rãi thải khí CO2 mà ảnh hưởng tới biến phải kể đến mơ hình điện đổi khí hậu với hàng loạt thiên tai, mặt trời áp mái cánh đồng mặt trời cháy rừng,… xảy khắp nơi giới Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả Năng lượng tái tạo trở thành hướng quan tâm đến vấn đề điện áp cho mơ hình cho giới Một nguồn điện mặt trời áp mái 68 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE Việc kết nối hệ thống điện mặt trời áp mái nhiều lượng mặt trời vào hệ thống gây ảnh hưởng lớn tới lưới điện, cần có điều khiển nhằm giữ điện quốc gia gặp phải số vấn đề điện áp hệ thống PV vị trí kết nối kỹ thuật cân pha, xâm nhập để tránh trường hợp gây ngắt dịng chiều, nhấp nháy điện áp, tính kết nối khơng cần thiết hệ thống PV chọn lọc hệ thống bảo vệ rơle v.v có tượng dao động điện áp lưới Quyết định 13/2020/QĐ-TTg Thủ [2] tướng Chính phủ quy định giá mua điện Các hệ thống PV sử dụng (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) áp hệ thống điều khiển P/Q thông thường dụng cho hệ thống điện mặt trời áp mái [4,5] chưa tham gia vào việc điều năm 2020 1.940 đồng/kWh, cao chỉnh điện áp lưới điện Chính vậy, so với loại hình điện mặt trời khác điện áp tăng lên cao giảm Theo EVN, tính đến đầu tháng 9/2020, xuống sâu theo tiêu chuẩn nước có gần 50.000 hệ thống điện mặt kết nối, hệ thống khơng thể trì kết trời áp mái với tổng công suất gần 1.200 nối trạng thái vậy, dẫn tới ngắt MWp lắp đặt đưa vào vận hành, kết nối với lưới điện, gây gián đoạn hệ làm cho tương tác ảnh hưởng qua lại thống Nghiên cứu đề xuất giải pháp hai hệ thống điện trở nên mạnh sử dụng phương pháp tự động điều chỉnh mẽ Việc kết nối hệ thống PV với lưới điện áp tùy theo lượng công suất phát gặp nhiều vấn đề điện áp không ổn định hệ thống PV, lượng xạ mặt trời [3] Khi có biến thiên điện áp hệ thống PV khung ngày khác bị ngắt kết nối với lưới điện Quá áp Hệ thống tự điều chỉnh điện áp coi nhiễu loạn điện áp, giá trị khoảng giá trị cho phép cách điện áp điểm kết nối tăng lên gây thay đổi (hấp thụ phát ra) công cố điện áp trường hợp non suất phản kháng, tăng tính ổn định cho tải hệ thống PV phát công suất lớn Với hệ thống tăng thêm khả kết nối mục đích nhằm tăng cường thâm nhập nhiều hệ thống PV vào hệ thống điện PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mơ hình đề xuất Tích hợp ‘tự động điều khiển điện thống PV nối lưới để đảm bảo điện áp áp cách thay đổi công suất phản nằm khoảng giá trị cho phép vị kháng’ vào biến tần (inverter) hệ trí kết nối với lưới điện DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 69 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE thống điện mặt trời áp mái kết nối lưới Matlab/Simulink Hiệu thuật tốn đề xuất đánh giá thơng qua kết mô 2.2.3 Dự kiến nội dung nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng hệ thống điện mặt trời đến lưới điện Hình Mơ hình hệ thống PV kết nối lưới 2.2 Phương pháp 2.2.1 Dữ liệu thu thập Các liệu cần thiết cho nghiên cứu cần thu thập xây dựng bao gồm: • • • Nghiên cứu thuật tốn điều khiển theo chế độ hoạt động hệ thống PV (P/Q control, P/PF control, P/V control, V/f control) Mô hình hóa lưới điện phân phối hệ thống điện mặt trời phần mềm Matlab/Simulink Biểu đồ lượng xạ mặt trời Mô công suất hệ thống điện khung ngày mặt trời theo lượng xạ mặt trời thu Thông số lưới điện phân phối thực tế thập (theo chương trình điều khiển Hiệu suất hệ thống PV, giới hạn P/Q thơng thường) Xây dựng thuật tốn cơng suất Q hệ thống PV tự động điều chỉnh điện áp cách thay đổi công suất phản kháng dựa việc đưa góc điều khiển tối ưu cho IGBT Áp dụng thuật tốn tự động điều chỉnh điện áp tích hợp cho biến tần hệ thống PV áp mái nối lưới đánh giá tính hiệu hệ thống tự động điều chỉnh điện áp Hình Ví dụ cường độ xạ mặt trời 24h KẾT LUẬN 2.2.2 Phần mềm tính tốn Mục đích nghiên cứu xây dựng MATLAB phần mềm dùng để tính thuật tốn tự động điều khiển điện áp (tích tốn tốn kỹ thuật, sử hợp inverter) cho hệ thống PV Thuật dụng phổ biến để tính tốn mơ tốn điều chỉnh khơng có khả toán thuộc chuyên ngành hệ thống giữ điện áp phạm vi cho phép điện Nhóm tác giả xây dựng thuật toán điểm kết nối mà điểm lưới giao diện Matlab mơ hình hóa hệ Việc đánh giá hiệu thuật toán tự 70 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE động điều chỉnh việc ổn giữ điện áp TÁC GIẢ Ý TƯỞNG phạm vi cho phép điểm kết nối Nguyễn Thế Anh thực việc mô kết MSSV: 20181081, sinh năm 2000, sinh nối nguồn phân tán vào lưới phân phối viên ngành Kỹ thuật điện, K63 Viện Điện, Matlab Simulink Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng Khi sử dụng tự động điều chỉnh điện áp góp phần giảm chi phí kết nối, nâng cao chất lượng điện năng, tăng khả kết nối nhiều hệ thống PV với thực nối lưới Giảm tác động từ hệ thống PV gặp cố gây ảnh hưởng tới lưới điện nghiên cứu Năng Lượng điện mặt trời điện gió Nguyễn Trung Tuyên MSSV: 20181302, sinh năm 2000, sinh viên ngành Kỹ thuật điện, K63 Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu Năng Lượng tái tạo TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Quang Hải [1] Le Duc Tung, Le Thi Minh Chau, June 2020, “Control MSSV: 20181145, sinh năm 2000, sinh voltage of grid-connected PV system facing voltage sags”, Journal of Science & Technology 144 (2020) 001-005 [2] F Shahnia, R Majumder, A Ghosh, G Ledwich, viên ngành Kỹ thuật điện, K63 Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng nghiên cứu Năng lượng tái tạo F Zare, 2010 “Sensitivity analysis of voltage imbalance in distribution networks with rooftop PVs”, IEEE PES General Meeting [3] Topic, Danijel, Zovko, Nikolina, Knezevic, Goran, Perko, Jurica, Raff, Rebeka, Golub, Velimir GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Lê Minh Châu “Influence of PV Systems on Distribution Network Sinh năm 1984, Đà Nẵng, Việt Nam Cô Voltage Values and Power Losses: Case Study”, Novi nhận Kỹ sư ngành Kỹ thuật điện Sad, Serbia (2019.7.1-2019.7.4) IEEE EUROCON Đại học Bách Khoa Đà Nẵng năm 2007; 2019 -18th International Conference on Smart Technologies Thạc sĩ năm 2008 Tiến sỹ năm 2012 [4] Kinal Kachiya, Makarand Lokhande, Mukesh Patel, chuyên ngành Kỹ thuật điện Trường Đại 13-14 May 2011 “MATLAB/Simulink Model of học Bách khoa Quốc gia Grenoble (thuộc Solar PV module and MPPT Algorithm”, National Conference on Recent Trends in Engineering & Technology nhóm Grandes Ecoles), Pháp Cơ Giảng viên thuộc môn Hệ thống điện, [5] Tshewang Lhendup, Sonam Wangchuk, Lungten Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Norbu, Chimi Rinzin, Saten Lhundup “Simulated Nội Lĩnh vực nghiên cứu cô phân Performance of a Grid-Connected and Standalone Photovoltaic Power System”, International Journal tích tính tốn tối ưu hóa chế độ hệ thống of Scientific & Engineering Research, Volume 7, điện, tích hợp nguồn lượng tái Issue 11, November 2016 tạo vào lưới điện, lượng điện mặt trời DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 71 ... vấn đề điện áp không ổn định hệ thống PV, lượng xạ mặt trời [3] Khi có biến thiên điện áp hệ thống PV khung ngày khác bị ngắt kết nối với lưới điện Quá áp Hệ thống tự điều chỉnh điện áp coi... Việc kết nối hệ thống điện mặt trời áp mái nhiều lượng mặt trời vào hệ thống gây ảnh hưởng lớn tới lưới điện, cần có điều khiển nhằm giữ điện quốc gia gặp phải số vấn đề điện áp hệ thống PV vị... Q hệ thống PV tự động điều chỉnh điện áp cách thay đổi công suất phản kháng dựa việc đưa góc điều khiển tối ưu cho IGBT Áp dụng thuật toán tự động điều chỉnh điện áp tích hợp cho biến tần hệ thống