Từ các mô hình tích hợp năng lượng được nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới và thực trạng cung cấp điện trên huyện đảo Phú Quý, bài viết đề xuất giải pháp tích hợp các nguồn điện và tự [r]
(1)TÍCH HỢP CÁC NGUỒN ĐIỆN
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ Nguyễn Đức Trung, Trưởng phòng Dự án & CNMT
Công ty Tư vấn điện miền Nam Tóm tắt: Tích hợp nguồn điện tự động hóa lưới điện giải pháp để cung cấp, phát triển nguồn lượng bền vững cho huyện đảo Phú Q Từ mơ hình tích hợp lượng nghiên cứu, ứng dụng giới thực trạng cung cấp điện huyện đảo Phú Quý, viết đề xuất giải pháp tích hợp nguồn điện tự động hóa lưới điện huyện đảo Phú Quý, bao gồm: phát triển nguồn điện đảo, cấu trúc
lại lưới điện đảo, xây dựng hệ thống điều khiển mini SCADA, tích hợp nguồn
điện với lưới điện, xây dựng biểu đồ công suất thu – phát đáp ứng phụ tải Từ khóa: lượng, nguồn điện, tích hợp, Phú Quý
Summary: The integration of power sources and automation of power grids is the solution to supply and develop sustainable energy sources for Phu Quy island district From the integrated energy models studied, applied in the world and the current situation of power supply in Phu Quy island district, the paper proposes solutions integrating electricity sources and automation of Phu Quy district island grid These include: developing island power, reconstructing the island grid, building a SCADA mini-control system, integrating the power sources with the power grid
Keywords: energy, power, integrated, Phu Quy 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Huyện đảo Phú Quý gồm 10 đảo lớn nhỏ, đảo đảo Phú Quý, diện tích tự nhiên 17,82 km2, cách Phan Thiết khoảng 120 km về hướng Đông Nam, dân số khoảng
(2)2 CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG VÀ MƠ HÌNH TÍCH HỢP NGUỒN ĐIỆN ĐƯỢC ỨNG
DỤNG TRÊN THẾ GIỚI
2.1 Một số dạng tích hợp lượng
Hiện giới, để giảm thiểu ảnh hưởng xấu (dao động tần số, điện áp) đến lưới điện tính khơng ổn định nguồn lượng tái tạo lượng gió lượng mặt trời, giải pháp phù hợp kết hợp chúng với nguồn lượng khác đủ lớn để có thểđiều tần trường hợp lượng gió, lượng mặt trời có biến động
Cụ thể, việc tích hợp diesel – gió – lượng mặt trời với dạng lượng khác Các dạng lượng khác bao gồm:
Thủy điện tích năng: nhà máy thủy điện kiểu bơm tích lũy, sử dụng điện nhà máy điện phát non tải hệ thống điện vào thấp điểm (ban đêm) để bơm nước từ bể nước thấp lên bể cao Vào thời điểm nhu cầu tiêu thụđiện lớn, nước sẽđược xả từ hồ chứa cao xuống hồ chứa thấp thông qua tua bin để phát điện lên lưới
Dump load: tải giả sử dụng để tải công suất thừa hệ thống, giúp cân lượng ổn định hệ thống;
Diesel tải thấp: loại máy phát điện diesel có khả phát điện liên tục với phụ tải 30% công suất tối đa máy;
Thiết bị lưu trữ điện như: ắc quy, pin sạc, flywhee (hệ thống bánh xe dự trữ lượng), flue cell (pin nhiên liệu), supper capacitor (siêu tụ)
2.2 Mô hình tích hợp nguồn lượng
Một số mơ hình tích hợp nguồn lượng vào hệ thống điện không nối lưới điện quốc gia vận hành có hiệu
a) Mơ hình thực tế 1: Mơ hình triển khai đảo El Hierro, Tây Ban Nha, với thơng số sau:
Gió: 11,5 MW gió; thủy điện tích năng; 11,3 MW; diesel: 10 MW
Pmax: 7,56 MW (số liệu năm 2011)
(3)b) Mơ hình thực tế 2: Mơ hình triển khai đảo Bonaire (vùng Caribbean), Hà Lan, với thông số sau:
Gió: 10,8 MW gió; diesel: 17 MW (3 MW diesel tải thấp); battery: MW
Pmax: 12 MW
Hình 2: Mơ hình thực tế
c) Mơ hình đề xuất Danvest: Mơ hình điều khiển điển hình giới thiệu Danvest, Denmark Giải pháp kết hợp nguồn lượng tái tạo, diesel tải thấp, tải giả
(4)Khuyến cáo NREL: Mô hình điều khiển NREL, USA (National Renewable Energy Laboratory) cho giải pháp tích hợp lượng tái tạo khơng nối lưới điện quốc gia với độ thâm nhập công suất > 50%
Hình 4: Khuyến cáo NREL
3 VỀ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN TRÊN HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ
Trước yêu cầu phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định phục vụ phát triển kinh tế - xã hội huyện đảo Phú Quý, góp phần giữ vững an ninh quốc phịng biển đảo, Tổng cơng ty Điện lực miền Nam triển khai thực đầu tư thí điểm cung cấp điện cho đảo Phú Quý hệ thống tích hợp nguồn điện tựđộng hóa lưới điện đảo Hiện trạng lưới điện, nguồn điện tình hình cung cấp điện huyện đảo Phú Quý sau:
a) Nguồn điện:
Hiện huyện đảo Phú Quý cấp điện qua 02 nguồn điện chính: 01 nguồn diesel 01 nguồn điện gió với công suất lắp đặt sau:
Nhà máy điện diesel gồm 08 máy phát với công suất đặt MW
Nhà máy điện gió gồm 03 turbin gió với tổng cơng suất lắp đặt MW b) Lưới điện:
Chiều dài đường dây trung áp 25,2 km;
Chiều dài đường dây hạ áp 37,2 km;
(5)c) Tình trạng vận hành:
Điện thương phẩm năm 2016 đạt 12.167.718 kWh;
Số khách hàng sử dụng điện 65.366 khách hàng, đạt tỉ lệ 99,59% hộ có điện; Tổn thất điện lưới điện 7,75%
d) Nhận xét chung hệ thống điện đảo:
Nguồn điện: không khai thác triệt để nguồn phát từđiện gió, khơng có nguồn phát
điện dự phịng
Lưới điện: tổn thất cao, độ tin cậy cung cấp điện thấp lưới điện chủ yếu hình tia, dây dẫn chủ yếu dây nhôm lõi thép trần, tiết diện nhỏ, chưa kết nối mạch vòng tuyến trục chính, thiết bịđóng cắt tựđộng lưới ít, thời gian xử lý
cố tái lập sau cố lâu
Với thời gian phát điện đảo 24 h/ngày giá điện giảm giá
điện lưới quốc gia đất liền, năm ngành điện phải bù lỗ 100 tỉ đồng năm
Theo dự báo nhu cầu phụ tải đảo Phú Quý đến năm 2030, khả đáp ứng lưới điện thấp
4 GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CÁC NGUỒN ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN
HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ
Để giải tình trạng cung cấp điện đảo Phú Quý nhằm tăng cường khả
năng đáp ứng nhu cầu phụ tải nâng cao độ tin cậy cung cấp điện góp phần phát triển kinh tế - xã hội đảo, việc cần thực tái cấu trúc lại lưới điện, tiến đến tựđộng hóa hệ thống lưới điện phân phối đảo Phú Quý, đồng thời điều khiển tích hợp nguồn điện có, nguồn lượng mới, lượng tái tạo đảo
Trên đảo Phú Quý có núi Cấm (cao 108 m) lợi dụng địa để làm nhà máy thủy điện tích Tuy nhiên vị trí đảo Phú Quý nên núi có cao
độ đảo Phú Quý núi Cấm, núi Cao Cát đồi Ơng Đụn vị trí chiến lược quốc phòng nên khả thực nhà máy thủy điện tích đảo Phú Quý
Sau xem xét giải pháp áp dụng tính tốn đến việc tận dụng tối đa
điện phát nguồn lượng tái tạo (gió lượng mặt trời), khả mở rộng lực cung cấp điện tương lai phụ tải đảo tăng, đề
nghị chọn giải pháp tích thiết bị lưu trữ điện (pin lithium) để tích trữđiện
Để làm điều này, cần triển khai giải pháp sau: 4.1 Phát triển nguồn điện đảo
(6)Hình 5: Hệ thống lưu trữđiện (Pin lithium) hãng AES 4.2 Cấu trúc lại lưới điện đảo
Hiện đại hóa hệ thống đo đếm phục vụ kinh doanh điện cách đầu tư công tơđiện tử, thay công tơđiện cho khách hàng sử dụng điện
Xây dựng cải tạo lưới điện nhằm đại hố, tựđộng hóa lưới điện phân phối đảm bảo vận hành tối ưu hệ thống, tăng độ tin cậy cung cấp điện như: (*) Bọc hóa kín hóa lưới điện, phát triển xây dựng mạch vòng liên kết lưới điện đảo nhằm giảm suất cố điện đảm bảo vận hành hệ thống lưới điện theo tiêu chuẩn N-1; (**) Lắp đặt thiết bị phân đoạn, đóng cắt có tính điều khiển xa
4.3 Xây dựng hệ thống điều khiển mini SCADA
Xây dựng hệ thống viễn thông chuyên ngành mini SCADA phục vụ giám sát, điều khiển đóng cắt từ xa thiết bị lưới nhằm tựđộng hóa lưới điện đảo
4.4 Tích hợp nguồn điện với lưới điện
(7) Kết hợp với hệ thống mini SCADA để tích hợp, điều khiển nguồn điện như: Pin lithium, Diesel Turbine gió hữu có xem xét mở rộng nguồn điện Diesel, turbin gió tích trữđiện khác tương lai
Tích hợp điều khiển nguồn phát điện lưới theo nhu cầu phụ tải 4.5 Xây dựng biểu đồ công suất thu - phát đáp ứng phụ tải
Xây dựng biểu đồ phụ tải ngày đặc trưng theo mùa, theo quý năm Trên sở lập bảng tính tốn cân cơng suất thu – phát với mức độưu tiên tận dụng nguồn lượng gió, thiết bị lưu trữ điện (Pin lithium đầu tư) cuối nguồn Diesel phát bù công suất trường hợp thiếu hụt nguồn, từđó xây dựng biểu đồđiều khiển nguồn phát điện có theo thực tế phụ tải đảo Phú Quý
Biểu đồ cân công suất phụ tải – điện gió – diesel điển hình (chưa điều khiển tích hợp), nguồn diesel phát nhằm ổn định dao động tần số, điện áp lưới
Hình 7: Đồ thị phụ tải ngày điển hình huyện đảo Phú Q (chưa tích hợp)