Điều khiển lưới điện thông minh

Bài viết trình bày điều khiển hệ thống lưới điện thông minh dựa trên mô hình nhà máy điện ảo (VPP), ứng dụng mô hình nhà máy điện ảo trong điều khiển lưới điện thông minh.

TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG 26 KHOA HỌC KỸ THUẬT Điều khiển lưới điện thơng minh LÊ KIM ANH Trường Cao đẳng Công Thương miền Trung N gày nay, nước phát triển Đặt vấn đề giới xu hướng đưa lưới điện thông Thuật ngữ hệ thống điện thông minh minh (Smart Grid) vào vận hành tối ưu (Smart Grid) xuất vào năm 1998 hóa hệ thống điện thay dần lưới điện truyền mơ hình bắt đầu áp dụng từ năm 2005 thống Với ưu điểm bậc nhiều nước phát triển Theo [1], lưới điện thông minh như: dễ dàng kết nối nâng cấp cập nhật từ hệ thống điện có phát huy tối đa công suất nguồn cung công nghệ đo lường, điều khiển bảo cấp, cho phép hộ tiêu thụ có vai trị vệ kỹ thuật số với hệ thống truyền thơng việc tối ưu hóa vận hành lưới điện, cung cấp cho đại nhằm đáp ứng nhu cầu độ tin cậy, an hộ tiêu thụ nhiều thơng tin nhiều phương tồn, chất lượng điện, tiết kiệm lượng án lựa chọn nguồn cung cấp Ứng dụng Hệ thống điện thông minh phải có khả mơ hình nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants - VPP) điều khiển lưới điện thông minh hướng nghiên cứu VPP sử dụng nguồn lượng tái tạo có cơng suất nhỏ phân tán (Distributed Energy Resources - DER) để tích hợp chúng vào lưới điện thông minh vấn đề lớn, DER có quy mơ q nhỏ so với mạng lưới Bài báo đưa kết mô điều khiển lưới điện thông minh theo mơ hình VPP phương pháp để kết hợp Hình1 thống điều khiển lướiminh điệntheo thơng minh mơảo[2] DER vào lưới điện Hình Hệ Hệ thống điều khiển lưới điện thơng mơ hình nhà theo máy điện tự trì hoạt động trước thay đổi bất thường lưới điện (Bao gồm hệ thống lưới truyền tải siêu cao áp 500 kV, 220 kV, lưới địa phương qua đường dây 110 kV thấp ) Các kỹ thuật điều khiển cho lưới điện thơng minh dựa sở trí tuệ nhân tạo phát triển đem lại cho hệ thống điện tính trội Các ưu điểm hệ thống điện thông minh là: Dễ dàng kết nối đảm bảo vận hành cho tất nguồn điện với kích cỡ cơng nghệ khác nhau, kể nguồn lượng tái tạo (Renewable Energy sources - RES) nói chung nguồn điện phân tán (Distributed Energy Resources - DER) nói riêng, làm cho toàn hệ thống vận hành hiệu Cho phép hộ tiệu thụ điện chủ động tham gia vào việc vận hành tối ưu hệ thống, làm cho thị trường điện cạnh tranh phát triển Cung cấp cho hộ dùng điện đầy đủ thông tin lựa chọn nguồn cung cấp Giảm thách thức môi trường hệ thống điện cách đáng kể, nâng cao độ tin cậy, chất lượng an toàn hệ thống cung cấp điện Duy trì cải tiến dịch vụ hành cách hiệu Bài báo ứng dụng mơ hình điều khiển nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants - VPP) điều khiển lưới điện thông minh, phần hệ thống điều khiển lưới điện thông minh Điều khiển hệ thống lưới điện thông minh dựa mô hình nhà máy điện ảo (VPP) Hệ thống điều khiển lưới điện thơng minh theo mơ hình nhà máy điện ảo (VPP) bao gồm thành phần bản, hình Theo [2], nguồn phân tán lưới điện thơng minh (điện gió, pin mặt trời, pin nhiên liệu, thủy điện nhỏ, khí sinh học…) cảm biến 22kV thông minh tốc độ cao (PowerManagement Unit - PMU) phân bố mạng sử dụng để thị chất lượng điện số đáp ứng cách tự động, cảm biến đưa dạng sóng dịng điện Từ năm 1980, xung nhịp đồng hồ từ hệ thống định vị tồn cầu (Global Positioning System - GPS) sử dụng để đo xác thời gian lưới, có khả quản lý hệ thống điện đáp ứng điều kiện tác động nhanh Ứng dụng mơ hình nhà máy điện ảo điều khiển lưới điện minh 3.1 Khả ứng dụng lưới điện thông minh Việt Nam 27 SỐ 05 NĂM 2018 KHOA HỌC KỸ THUẬT Theo [3], ngày 08/11/2012, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải ký định số 1670/ QĐ-TTg phê duyệt đề án phát triển lưới điện thông minh Việt Nam nhằm nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện; góp phần cơng tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả; tạo điều kiện nâng cao suất lao động, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn lưới điện; tăng cường khai thác hợp lý nguồn tài nguyên lượng, đảm bảo an ninh lượng quốc gia, góp phần bảo vệ môi trường phát triển kinh tế - xã hội bền vững (Đề án chia làm giai đoạn thực hiện, giai đoạn (2012 - 2016), giai đoạn ( 2017 - 2022) giai đoạn sau năm 2022) 3.2.Ứng dụng mơ hình nhà máy điện ảo điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid) 3.2.1.Công nghệ điều khiển lưới điện thông minh Cho đến nay, [4] chưa có tác giả tổ chức khẳng định chắn công nghệTrung sử dụng tâm điều khiển tương lai lưới điện thông minh, nhiên đặc tính 110 - 220kV 35kV Điện áp trung bình (MV) Trung tâm điều khiển Điện áp thấp (LV) 35kV 110 - 220kV Điện áp trung bình (MV) Điện áp thấp (LV) 22kV Thiết bị điều khiển thông minh Thiết bị điều khiển thông minh Tạm biến áp Tạm biến áp thông minh thơng minh Hình Sơ đồ lưới điện thơng minh điều khiển theo VPP [5] Hình Sơ đồ lưới điện thông minh điều khiển theo VPP [5] TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ VÀ MƠI TRƯỜNG 28 KHOA HỌC KỸ THUẬT lưới điện thơng minh bao gồm thành phần như: việc thu thập liệu, phân tích dự báo, điều khiển giám sát quản lý, phát triển hệ thống cho phép trao đổi thông tin hai chiều nhà cung cấp điện khách hàng sử dụng điện 3.2.2 Lưới điện thơng minh điều khiển theo Hình Tốc độ máy phát tính theo (p.u) Hình Điện áp kích từ máy phát tính theo (p.u) Hình Dịng điện ngõ Iabc tính theo(p.u) Hình Điện áp ngõ Uabc tính theo(p.u) Hình Cơng suất tác dụng nối lưới (p.u) Hình Cơng suất phản kháng nối lưới(p.u) VPP Điều khiển nguồn phân tán (DER) nguồn lượng tái tạo (RES) tích hợp vào lưới điện thơng minh theo mơ hình VPP, hình [5] Các trạm biến áp thông minh, thiết bị thông minh lắp đặt hệ thống điện, cấp điện áp khác như: điện áp trung bình (MV), điện áp thấp (LV) Tuy nhiên cịn phải nỗ lực để biến hệ thống điện truyền thống thành hệ thống điện thông minh (Smart Grid) thực Bởi hệ thống khơng đơn phần cứng phần mềm Xây dựng mô hình mơ Matlab - Simulink Hình Mơ hình ứng dụng nhà máy điện ảo (VPP) điều khiển lưới điện thông minh 4.1 Xây dựng mô hình Matlab Simulink Các nguồn phân tán (DER) tích hợp lưới điện thông minh điều khiển theo mơ hình nhà máy điện ảo xây dựng Matlab - Simulink hình 3, sử dụng nguồn phân tán máy phát điện diesel Hệ thống điều khiển trung tâm VPP nhận tín hiệu phản hồi từ tải, đồng thời đưa tín hiệu điều khiển đến nguồn phân tán 4.2 Kết mô Matlab Simulink Nhận xét: Qua kết mô ta thấy thời điểm t < 0.1s t > 0.4s hệ thống làm Hình 10 Dịng điện nối lưới Iabc tính theo (p.u) Hình 11 Điện áp nối lưới Uabc tính theo (p.u) việc khơng tải Ở thời điểm [t = 0.1÷0.4s] thực đóng tải, giá trị dịng điện, điện áp cơng suất ln làm việc trạng thái ổn định Kết luận Điều khiển lưới điện thơng minh ứng dụng mơ hình nhà máy điện ảo (VPP) điều khiển lưới điện thông minh phát huy tối đa công suất nguồn phân tán tích hợp vào lưới, đồng thời mang lại hiệu cao tính kinh tế so với điều khiển nguồn độc lâp Điều khiển lưới điện thơng minh theo mơ hình VPP nhằm hướng đến phát triển tối ưu hóa vận hành hệ thống điện, thông qua hệ thống cáp quang điện thoại Internet người tiêu dùng lựa chọn nguồn cung cấp , kiểm tra chất lượng điện năng, lượng điện tiêu thụ hóa đơn tiền điện trực tuyến, chí điều khiển thiết bị dùng điện từ xa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thị Nguyệt, Hệ thống điện thơng minh Smart Grid, Tạp chí tự động hóa ngày nay, số 128 (7/2011) [2] P.Lombardi, M.Powalko, K.Rudion, Optimal operation of a Virtual Power Plant, PES General Meeting (GM) ,26 - 30 (2009) [3] http://thuvienphapluat.vn, Quyết định phê duyệt đề án phát triển lưới điện thông minh Việt Nam, Số: 1670/ QĐ-TTg (2012) [4] http://www.ats.com.vn [5] K El Bakari, W.L Kling, Smart Grids: combination of ‘Virtual Power Plant’- concept and ‘smart network’- design, IEEE (2010)  ... điều khiển thông minh Thiết bị điều khiển thông minh Tạm biến áp Tạm biến áp thông minh thơng minh Hình Sơ đồ lưới điện thơng minh điều khiển theo VPP [5] Hình Sơ đồ lưới điện thông minh điều khiển. .. điện ảo điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid) 3.2.1.Công nghệ điều khiển lưới điện thông minh Cho đến nay, [4] chưa có tác giả tổ chức khẳng định chắn công nghệTrung sử dụng tâm điều khiển. .. điều khiển lưới điện thông minh Điều khiển hệ thống lưới điện thông minh dựa mô hình nhà máy điện ảo (VPP) Hệ thống điều khiển lưới điện thơng minh theo mơ hình nhà máy điện ảo (VPP) bao gồm