1 .2Các thành phần trong MicroGrid
1.3 .1Cấu trúc MicroGrid AC
3.1.3 Các chế độ vận hành
3.1.3.1 Mô phỏng lưới điện MicroGrid ở chế độ độc lập và chế độ nối lưới
Hình 4.4 Dạng sóng ngõ ra cơng suất
- Thời gian từ 20h (ô 7.2) đến 4h (ô 1.44):
+ PV chưa tạo được năng lượng nên công suất tạo được là 0 W
+ Bộ điều khiển pin điều khiển battery chạy vào hệ thống điện cung cấp cho tải, đồng thời làm cho công suất chạy vào hệ thống điện cung cấp cho tải từ phía thứ cấp của máy biến áp bằng 0. Nên cơng suất của phía thứ cấp của máy biến áp ln giữ bằng
1 tại thời điểm này và cơng suất tiêu thụ của tải hồn tồn lấy từ battery (giả thuyết là batery cung cấp là luôn đủ).
+ SOC ( state of charge_mức độ năng lượng của pin so với công suất ) sẽ giảm xuống
vì năng lượng battery bị tiêu thụ
+ Biểu đồ Power Load thể hiện thay đổi tải trong mơ hình nhà điển hình
Kết luận: Trong khoảng thời gian này, cơng suất tải tiêu thụ phụ thuộc hồn tồn được từ battery.
- Thời gian từ 4h đến 10h(ô 3.6):
+ PV bắt đầu tạo năng lượng nên đường công suất của PV bắt đầu thay đổi, nhưng lượng công suất tạo ra nhỏ hơn cơng suất cần dùng của tải. Do đó cơng suất tiêu thụ của tải được lấy từ PV và battery. Lượng năng lượng được lấy từ PV được ưu tiên hơn, nghĩa là khi PV không cung cấp đủ cho tải thì Battery sẽ được bù vào.
+ Bộ điều khiển pin vẫn tiếp tục điều khiển làm cho công suất chạy vào hệ thống điện cung cấp cho tải từ phía thứ cấp của máy biến áp bằng 0. Nên cơng suất của phía thứ
cấp của máy biến áp ln giữ bằng 0 tại thời điểm này
+ SOC (state of charge_mức độ năng lượng của pin so với công suất ) sẽ vẫn tiếp tục giảm xuống vì năng lượng battery vẫn đang bị tiêu thụ.
+ Biểu đồ Power Load thể hiện thay đổi tải trong mơ hình nhà điển hình, tại thời gian
cao điểm 9h lượng điện tiêu thụ cao nhất đạt 6.500 W.
Kết luận: Trong khoảng thời gian này, công suất tải tiêu thụ được lấy từ năng lượng PV tạo ra và vì khơng đáp ứng đủ cho cơng suất tải, nên năng lượng từ battery sẽ cung cấp song song phần năng lượng thiếu của tải tiêu thụ.
- Thời gian từ 10h đến 12h (ô 4.32) :
+ Lượng năng lượng tạo ra từ PV tăng cao, công suất tạo ra từ PV lớn hơn công suất tiêu thụ của tải. Nên lượng điện tiêu thụ của tải hoàn toàn được cung cấp từ PV, lượng
năng lượng dư từ hệ thống PV sẽ được đưa vào Baterry lưu trữ.
+ Ta thấy biểu đồ công suất của Battery đi xuống âm( nhỏ hơn 0) điều này cho thấy Battery đang được nạp.
+ SOC (state of charge_mức độ sạc của pin so với công suất ) được tăng lên.
+ Bộ điều khiển pin vẫn tiếp tục điều khiển làm cho công suất chạy vào hệ thống điện cung cấp cho tải từ phía thứ cấp của máy biến áp bằng 0. Nên cơng suất của phía thứ
Kết luận: Trong khoảng thời gian này, cơng suất tiêu thụ của tải hoàn toàn được lấy từ năng lượng được tạo ra của PV. Năng lượng dư thừa được tạo ra từ PV, sẽ được nạp cho battery.
- Thời gian từ 12 h đến 18h (ô 6.48)
+ Bộ điều khiển pin giữ cho battery ở trang thái vơ hiệu hóa (khơng được sạc cũng như khơng được xả pin) mục đích cho battery được nghỉ nghơi để kéo dài tuổi thọ sử
dụng.
+ Do đó, SOC của pin lưu trữ được cố định ở mức không đổi trong thời gian này.
+ Khi thiếu điện trong lưới microgrid, nguồn điện hệ thống (phía thứ cấp của máy biến áp_secondary) sẽ cung cấp đủ năng lượng cho tải. Khi có một nguồn điện dư trong lưới microgrid, năng lượng dư được trả lại cho nguồn điện hệ thống.
Thời gian từ 12h-17h: PV có nguồn điện dư trong microgrid. Thời gian từ 17h-18h:
Thiếu điện trong microgrid. Ta thấy biểu đồ công suất Power_Secondary đi xuống, lượng công suất đi xuống biểu thị cho lượng điện lưới microgrid thiếu mà phía thứ cấp máy biến áp cung cấp cho tải.
Kết luận: Trong khoảng thời gian này, microgrid vận hành ở chế độ nối lưới. Khi năng lượng được tạo ra từ PV dư sẽ được bán lại cho lưới điện, và ngược lại, nếu thiếu năng lượng thì sẽ được bổ sung từ lưới điện chính.
* Thời gian từ 18h đến 20h(ô 7.2):
+ Bộ điều khiển pin điều khiển làm cho công suất chạy vào hệ thống điện cung cấp cho tải từ phía thứ cấp của máy biến áp bằng 0. Nên cơng suất của phía thứ cấp của máy biến áp luôn giữ bằng 0 tại thời điểm này.
+ Lượng điện năng tiêu thụ của tải được lấy từ PV và Battery.
+ SOC sẽ giảm xuống vì năng lượng battery bị tiêu thụ
Kết luận: Trong khoảng thời gian này, bộ điều khiển pin sẽ ưu tiên battery hơn là từ lưới điện chính. Cơng suất tải tiêu thụ được lấy từ năng lượng PV tạo ra và vì khơng đáp ứng đủ cho công suất tải, nên năng lượng từ battery sẽ cung cấp song song phần năng lượng thiếu của tải tiêu thụ.
TÓM TẮT QUY TRÌNH VẬN HÀNH MƠ HÌNH Thời gian
4h00-10h00 10h00- 12h00 12h00- 18h00 18h00- 20h00 3.1.3.2 Mơ phỏng chế độ vận hành khi sự cố
* Vào lúc 8h, tải điện số 3 của một ngơi nhà bình thường được đặt thành TẮT trong 10 giây bởi máy cắt. Một đột biến được quan sát thấy trong năng lượng hoạt động ở phía thứ cấp của máy biến áp cực và năng lượng điện của pin lưu trữ.
Hình 4.5 Đặt tín hiệu cắt cho tải nhà số 3
Tín hiệu cắt tải đột ngột cho tải của nhà số được đặt vào lúc 8h00, và thời gian cắt kéo dài trong 10s.
Hình 4.6 Sự dao động trong khoảng thời gian cắt tải
Theo như quan sát, ta thấy khi sự thay đổi đột ngột của tải tác động trực tiếp đến công suất battery và cơng suất lưới điện chính. Khoảng thời gian 8h, nằm trong khoảng thời gian từ 4h00-10h00, khi đó PV bắt đầu tạo năng lượng nhưng không đáp ứng đủ công suất tải tiêu thụ nên sẽ cung cấp năng lượng song song cùng với battery. Khi có sự thay đổi đột ngột của tải, một sự dao động xuất hiện ở lưới điện chính và một sự dao động đột ngột trong cơng suất cung cung cấp năng lượng của battery cho tải. Hai điều này chính là nhược điểm của microgrid, vì nó ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của lưới điện chính và tuổi thọ của battery.
* Dao động lúc 11h : Dao động do sự hạ áp đột ngột của lưới microgrid, ta thấy sự đợt biến điện áp ở phía thứ cấp máy biến áp, và battery.
Hình 4.7 Dao động của các dạng sóng lúc 11h00
Đây là một ví dụ điển hình mơ phỏng cho hiện tượng “ hệ thống PV bị che khuất bởi mây ”. Khi đó năng lượng PV sẽ giảm đi một cách đột ngột
Hình 4.8 Đặt tín hiệu giảm cơng suất PV trên Matlab
Giá trị công suất do PV tạo ra tại thời điểm 11h00 khoảng 4100 kW. Việc đặt tín hiệu mơ phỏng giảm cơng suất đột ngột sẽ diễn ra trong vòng 20s và cơng suất cịn lại bằng 30% thời điểm bình thường. Điều đó có nghĩa, năng lượng thực tế lúc đó sẽ bằng 4100 kW x 30% = 1230 kW.
Theo như quan sát, tại thời điểm đó cơng suất tải tiêu thụ cần đáp ứng là gần 2000 kW. Trước đó, năng lượng do PV tạo ra đã đáp ứng đủ và ổn định cho tải tiêu thụ nhưng vì sự thay đổi đột ngột năng lượng tạo ra nên tác động đến công suất battery và điện lưới chính. Ta thấy sự đột ngột đó, đã tạo ra một dao động rất lớn ở lưới điện chính và cơng suất đáp ứng của battery.
Sự thay đột ngột đó sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện năng của lưới điện chính và tuổi thọ của battery.