1 .2Các thành phần trong MicroGrid
Hình 1 .6 Mơ hình ESS tổng hợp sử dụng trong Microgrid
1.2.3 Tải khu vực
Trong hệ thống điện phân phối hiện đại, chia làm 3 phụ tải:
-Phụ tải loại 1 là những phụ tải mà khi bị sự cố ngừng cung cấp điện sẽ gây ra những thiệt hại lớn về kinh tế, đe dọa tính mạng con người, hoặc ảnh hưởng có hại lớn về chính trị. Phụ tải loại 1 phải được thiết kế cung cấp điện với độ tin cậy cao. Thường dùng hai nguồn đến, đường dây hai lộ hoặc có nguồn dự phịng... nhằm giảm xác suất mất điện xuống rất nhỏ, thường xem bằng thời gian tự động đóng nguồn dự phịng.
-Phụ tải loại 2 là những phụ tải tuy có tầm quan trong lớn, nhưng nếu bị ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến những thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản xuất,
hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động...Phương án cung cấp điện cho phụ tải loại 2 có hoặc
khơng có nguồn dự phịng; đường dây đơn hoặc kép...phải dựa trên kết quả so sánh giữa vốn đầu tư phải tăng thêm và giá trị thiệt hại kinh tế khi ngừng cung cấp điện. Đối với phụ tải loại 2 cho phép ngừng cung cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay.
- Phụ tải loại 3 là những phụ tải cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, nghĩa là cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị bị sự cố nhưng thường không quá 1 ngày đêm. Phương án cung cấp điện cho phụ tải loại 3 có thể dùng một nguồn, đường dây một lộ...
Khác với hệ thống cung cấp điện hiện đại, hệ thống cung cấp điện trong microgrid có thể kết nối hoặc ngắt kết nối phụ thuộc vào công suất và dung lượng dự trữ hiện có của hệ thống nên trong hệ thống cung cấp điện microgird được chia làm 2 loại phụ tải:
- Phụ tải loại 1 là những phụ tải có tầm quan trọng lớn, yêu cầu đảm bảo về độ tin cậy và chất lượng điện năng. Việc ngừng cung cấp điện có thể làm gián đoạn sản xuất, lãng phí nhân cơng lao động,…
- Phụ tải loại 2 là loại phụ tải cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế các thiết bị hư hỏng và bảo trì.
1.2.4 Thiết bị đóng cắt kết nối lưới
Bộ ngắt mạch thơng minh được sử dụng để quản lý sự kết nối của các máy phát phân tán, tải cục bộ và lưới. Bộ ngắt mạch chính, được gọi là Cơng tắc tĩnh, được đặt tại điểm khớp nối chung (PCC) của microgrid và quản lý chế độ vận hành được kết nối lưới, chế độ đảo và chuyển đổi giữa cả hai chế độ vận hành. Hơn nữa, có thể sử dụng các bộ ngắt mạch bổ sung để quản lý kết nối của một số nguồn cấp dữ liệu hoặc tải như hình 2.3 để kết nối tải khơng quan trọng, tải quan trọng.
Hình 1.7 Cấu trúc Microgrid AC sử dụng static switch [10]
Dựa vào công nghệ chuyển đổi lưới, gián đoạn nhất thời có thể xảy ra trong quá trình chuyển đổi từ chế độ kết nối (grid-connected mode) lưới sang chế độ đảo lưới (islanded mode). Nếu tải yêu cầu ngắt chuyển đổi với tốc độ cao thì phải chọn cơng nghệ của cơng tắc tĩnh phù hợp với yêu cầu.
Công tắc tĩnh là một thiết bị điện tử công suất thường được lựa chọn cho ứng dụng đảo lưới tự động và nhanh và chỉ dử dụng cho lưới đồng bộ. Nó có khả năng cơ lập tải nhạy và nguồn micro ( microsource ) từ hệ thống phân phối ít hơn 1/15 chu kỳ nếu hệ thống bị lỗi hoặc bị nhiễu.
Có 2 cơng nghệ chính được sử dụng trong công tắc tĩnh [11]:
+ SCRs( Silicon controlled rectifiers )
+IGBTs( Insulated Gate Bipolar Transistors )
Sự khác biệt giữa các công nghệ công tắc tĩnh phụ thuộc tốc độ phản hồi của thiết bị.
+ SCR là cơng tắc có thể phản hồi và thực hiện trong khoảng từ ½ - 1 chu kỳ.
+ IGBT là cơng tắc có thể phản hồi và thực hiện trong khoảng100 µ và có thể
ngắt dịng ngay tức thời trong thời gian rất ngắn.
Có 2 vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết trong khi sử dụng công tắc tĩnh trong microgrid:
+ Phối hợp giữa bộ điều khiển nguồn phân tấn ( microsource control) với công tắc tĩnh ( đặc biệt là trong trường hợp đồng bộ hóa hoạt động).
+ Phối hợp với các thiết bị bảo vệ khác ( điều chỉnh, đánh giá đường cong và sự liên tục của tải trọng).
1.3 Cấu trúc của MicroGrid [10]
Nhu cầu về sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo ở các thành phố lớn ngày càng tăng và tích hợp chúng vào lưới điện hiện đại đã trở thành những thách thức hấp dẫn. Sự tích hợp ổn định và đáng tin cậy của các nhà máy phát phân tán tái tạo vào lưới điện và các tải cục bộ là điều đáng quan tâm.
Hầu hết các nhà máy phát điện hiện đại có hệ thống điều khiển tập trung và vị trí phát điện xa so với tải, trong khi đó hều hết các nguồn phân tán DG được phân phối và kết nối với các mạng điện áp thấp hoặc trung bình và gần tải. Khi nhu cầu năng lượng tăng, sự cố mất điện và thiếu năng lượng cũng tăng, để các nguồn phân tán có thể sử dụng các nguồn năng lượng để cung cấp năng lượng liên tục và bền vững. Trong phần này sẽ trình bày cái nhìn tổng quan hồn chỉnh về cấu trúc hệ thống microgrid.
1.3.1 Cấu trúc MicroGrid AC
Cấu trúc microgrid AC có thể gồm 1 hoặc nhiều bus AC và các thiết bị được nối trực tiếp với bus phải giao tiếp AC. Điều đó cũng có nghĩa rằng, các nguồn phân tán cũng giao tiếp AC với bus thông qua bộ chuyển đổi công suất DC/AC. Microgrid được kết nối với lưới tại điểm khớp nối chung (PCC). Do đó, tồn bộ microgrid có thể được xem là một trạm từ hệ thống phân phối của lưới hiện đại.