LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 23
3.2 Pin nhiên li u H2 3.2.1 T ng quan 3.2.1 T ng quan
Trong b iăcácăcácăn căđangăh ngăđ n m t n n kinh t khơng carbon, th c hi n q trình chuy n dchăn ngăl ng t s d ng các ngu năn ngăl ng truy n th ng sang ngu năn ngăl ng xanh thân thi n v iămơiătr ng thì H2 đ c nhi u qu c gia quan tâm, và tr thƠnhăđíchănh măđ n trong quá trình chuy n d chăn ngăl ng c a nhi u qu c gia trên th gi i.
Hi n nay có nhi uăph ngăphápăđ s n xu t khí H2, d aăvƠoăl ng carbon phát th i ra trong q trình s n xu t H2 thì có th phơnăthƠnhă3ănhómănh ăsau:ăHydroă
ắXám”,ăHydroăắLamăắvƠăHydroăắXanh”ă[2].
HydroăắXám”:ăPh ngăphápăs n xu t H2 th c hi n quá trình nhi t quá t các
h p ch tăhydrocarbonănh ămetanăt ngu n khí thiên nhiên ho c sau khi khí hóa nhiên li u than, ho c d u. Quá trình này th c hi n thì t oăraăl ng l n CO2 th i ra mơi
tr ng. Ví d nh ăquáătrìnhănhi t quá t các h p ch t hydroăcarbonănh ămetanăt
ngu n khí thiên nhiên phát th i CO2 v i t l 10kg/1kgăhydroăđ c t o ra.
HydroăắLamăắ:ăQătrìnhăs n xu tănh ăHydroăắXám” tuy nhiên có thêm s k t
h p công ngh thu gom vƠăl uătr CO2,ădoăđóăgiáăthƠnhăs n xu t hydro cơng ngh
nƠyăchiăphíăcaoăh năHydroăắăXám”
HydroăắXanhăắ:ăăS d ng ngu năn ngăl ng tái t i ( G,ă MT)ăth c hi n quá
trình tách Hydrogen t nguyên li uăđ uăvƠoălƠăn c. Quá trình th c hi n s n xu t Hydro công ngh này hịa tồn khơng t o ra khí CO2.
3.2.2 Các cơng ngh s n xu t khí H2.
Hi n nay có ba cơng ngh chính s n xu t H2 [17] t NLTT s d ng t ngu n
đi n m t tr i ho c ngu năđi năđ c t ra t MT, G tham gia vào quá trình v n hành nhà máy tách hydro.
3.2.2.1 Ph ngăphápăhóaănhi t:
Quá trình này th c hi n b ng cách thu nhi t t p trung t ngu năn ngăl ng m t tr iăthôngăquaăđ aăparabol,ăh th ngălòăvƠăthápăn ngăl ng m t tr i. Th c hi n
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 24 quá trình nhi tăphơnăn c nhi tăđ cao, tách H2 tr c ti p t n c, có th k t h p thêm m t s ch t ph tr khácăđ t ngăhi u su t. Hi u su t có th đ t g n 50% v i
nhi tăđ 2500ăđ C.
Hình 3.3: S ăđ s n xu t H2 b ngăph ngăphápăhóaănhi t
Nh căđi m c aăph ngăphápănƠyălƠăth c hi n các q trình nhi tăđơăcaoănênă
các thi t b s d ngăđ xây d ng th c hi năquáătrìnhănƠyăc ngăph i ch uăđ c nhi t
đ t ngă ng,ăđ uăđóălƠăr t khó trong th c t . Có th t o giá thành th c hi n lên quá
cao ho c tìm v t li u khó phù h p.
3.2.2.2 Ph ngăphápăquangăđi n hóa
Q trình này s d ng ánh sáng m t tr i th c hi n quá trình th y phân tr c ti p
n c s d ngăhaiăđi n c c đ tătrongăn c. M t ho c c haiăđi n c căđ u có ho t tính
quangăvƠăkhiăđ c chi u b i ánh sáng m t tr i có th phân h yăn c thành H2, và
O2.
i n c căđ c s d ng trong q trìnhăquangăđi n hóa v t li u bán d năt ngă
t nh ăv t li uăđ c s d ngătrongăquangăđi n. Các v t li uăđ c s d ng là hai v t
li u bán d n có pha t p ch t, m t lo i p và m t lo iăn,ăđ c k t h p v i nhau t o thành m t ti p giáp p ậ n.ă i nătr ngăv nhăc u đ căhìnhăthƠnhăkhiăcácăđi n tích trong lo i p và lo i n c a v t li u t o ra t i ch ti păgiáp.ăQătrìnhăquangăđi n hóa
đ c th c hi n khi ít nh t m tăđi n c c h p th ánh sáng.
Hi u su t tách hydrogen c aăph ngăphápănƠyăt 12.7% -18.2%, ph thu c vào b c x m t tr i và kho ngăcáchăhaiăđi n c c.ăPh ngăphápăth c hi n m c qui mơ nh và v a. Có th ng d ngăđ các tr m ti p nhiên li u hydrogen.
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 25 Hình 3.4: S ăđ s n xu t H2 b ngăph ngăphápăquangăđi n hóa
3.2.2.3 Ph ngăphápăđi n hóa
Ph ngă phápă nƠyă th c hi nă quáă trìnhă đi nă phơnă n c b ngă máyă đi n phân,
ngu năđi n có th s d ng là ngu năn ngăl ng tái t oă( G,ă MT).ăHi u su t h th ng t 56% - 73% (70,1ậ53,4 kWh / kg H2 1 atm và 25oC).
H2Oă+ă i n NLTT => H2 + (1/2) O2
uăđi m c aăph ngăphápănƠyăcóăth th c hi năquáătrìnhăđi n phân t NLTT
đ t o ra H2 , có th s d ng các ngu năNLTTăđangăb c t gi m ho c nh ng nên
vùngăsơuăvùngăxa,ăch aăk t n iăđ căl iăđi nănh ngăcóăti măn ngăNLTTăcao.ă
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 26
3.2.3 Tình hình s d ng H2 trên th gi i
Ngày nay, có kho ng 120 tri u t n H2 đ c s n xu t m iăn mătrênăth gi i,
trongăđóă2/3ălƠănguyênăch t H2 và 1/3 là h n h p v i các ch t khí khác. Theo th ng
k c ăquanăn ngăl ng qu c t đ năn mă2019,ă95%ăH2 đ c t o ra t khí thiên nhiên
vƠăthanăđá,ăd u, ch cóă5%ăkhíăH2ăđ c t o ra t s n ph m ph trong qua trình s n
xu t, b ngăcácăph ngăphápăđi năphơn,ăvƠăch aăcóăs n ph m H2ăđ c s n xu t t
ngu năn ngăl ng tái t o [18].
Ngoài nh ng ng d ng truy n th ng s d ngăH2ănh :ăs n xu tăAmoniacăđ c
s d ngălƠmăphơnăbónănit ăvƠăcácăhóaăch t khác, H2 đ c thêm vào d u n ngăh năđ
s n xu t nhiên li u v n t i trong cơng ngh l c hóa d uầCácă ng d ng s d ng H2
trongăn ngăl ngăngƠyăcƠngăđ c nghiên c u và ng d ng th c t đêmăl i l i ích v
kinh t vƠămôiătr ngănh ăxeăđi n ch y b ng pin nhiên li u H2, s d ng nhiên li u
choănhƠămáyăđi n quay có cơng ngh phù h p.
Giaiăđo n t n mă2018ăđ n nay công ngh s n xu t H2 b ngăph ngăphápăđi n
phân s d ng ngu năđi năn ngăl ng tái t oăđ c nhi uăn c trên th gi i tri n khai nghiên c u ho căđ c duy t tri năkhaiănh [18]:
+ăNhƠăđi u hành h th ng truy n t iăAmprionăvƠănhƠăđi u hành m ngăl i khí
OGE căđưătrìnhăbƠyăk ho ch s năsƠngăđ uăt ăchoăd ánăđi n phân 100 MW khu v c tây b căn că c, h th ng này s k t h p v i trang tr iăđi n gió 40MW.
+ T i Fukushima ậ Nh t B n, m tămáyăđi năphơnă10ăMWăđưăđ c Toshiba
đ tăhƠngăđ cung c p 900 t n m iăn măhydroăt n ngăl ng tái t o, ngu năđi năđ c
s d ng cho các ng d ng v n t i. H2 đ c s n xu t t m t d ánăđi n m t tr i 20 MW.
+ T i vùng Pilbara Úc 15 GW công su tăn ngăl ng m t tr iăvƠăgióăđangă đ c phát tri n nh m m căđíchăcungăc p cho ngành cơng nghi păkhaiăthácăđ aăph ngă
và cung c păđi n cho s n xu tăhƠngăhóaăhydroăthơngăquaăđi n phân. M tămáyăđi n phân ch y b ngăn ngăl ng m t tr i và gió 50 MWăđ c lên k ho ch b i Trung tâm
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 27 k t h p v iăamoniacăc ăs v i công su t 50 t n m iăngƠyăc ngăđ c lên k ho ch t i Port Lincoln, Nam Úc.
3.3 NhƠămáyăđi n o
3.3.1 Khái ni mănhƠămáyăđi n o
Tr căđơyăth tr ngăđi năđ c xây d ng trên c u trúc phân ph iăđi n t p trung,
ngu năđi n t cácănhƠămáyăđi n trung tâm có cơng su t l n, thông qua h th ng truy n t i, phân ph iăđ n v iăđ năv s d ng. V i c uătrúcănƠyăđ năv qu n lý v n hành s
n mărõăđ c các công su t phát và nhu c u ph t i nên vi c cân b ng cung ậ c u s
d ngăđi n, vi c v n hành h th ngărõărƠngăvƠăcóăđ tin c y cao.
Tuy nhiên hi n nay s xu t hi n các ngu năđi n phân tán xu t hi n trên kh p các h th ng truy n t i và phân ph iăđi n v i qui mô công su t v a, nh . Bên c nh
đóăthƠnhăph n các ngu năđi năphơnătánăNLTTă( G,ă MT)ăph thu c r t nhi u vào
đi u ki n th i ti t nên v năhƠnhăcácănhƠămáyăđi nănƠyăt ngăđ iăkhóăkh năh nătr c.
ThêmăvƠoăđóăcácăh th ngăđi n m t tr i áp mái các nhà máy s n xu t, h giaăđình,ă
đi n gió qui mơ nh v a tiêu th v aăphátăng călênăl iăđi n. Có th th y c u trúc c a h th ngăđi n hi n nay vi c v n hành h th ngăđi n tr nên ph c t păh nătr c
đơyăr t nhi u.ăBƠiătoánăđ t ra làm th nƠoăđ t iă uăhóaăv n hành c uătrúcăđi n hi n
t i, cân b ng cung - c u trong c u trúc h th ngăđi n hi n t i.
v n hành hi u qu l iăđi n hi n này c n có nh ngăph ngăth c có tính ch tăđ c
tr ngănh ăsau:
+ă năv v n hành h th ng có th giámăsátăđi n khi n m t cách tr c ti p ho c gián
ti p thông qua m tăđ năv khác các ngu năđi n phân tán.
+ Nâng cao d báo th i ti tăđ vi c d báo s năl ngăđi n các ngu năđi n phân tán
cóăđ tin c y cao.
+ Kh n ngăcungăc p công su t d phòng c a các ngu năđi n phân tán. Hi n nay các ngu năđi n phân tán t i Vi t Nam h uănh ăkhơng có cơng su t d phịng.
+ Kh n ngăcungăc p h tr , v năhƠnhăl iăđi n m t cách nhanh chóng, k p th i.
NhƠămáyăđi n o là m t gi i pháp có th đápă ngăđ căcácăđi u ki n trên.
Thu t ng nhƠămáyăđi n oăđưăb tăđ uăđ c s d ng vào cu i nh ngăn mă1990.ăTuyă
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 28 th c t và nhi uăđ năv v n hành, qu nălỦăn ngăl ngăđưăv n hành thành công, s
d ngăvƠăth ngăm i hóa trên th tr ngăđi n
Hi nănayăch aăcóăm t qui chu năđ nhăngh aănƠoăc th nào v khái ni m nhà
máyăđi n o (VPP), trong nhi u nghiên c u có nhi uăcácăđ nhăngh aăkhácănhau.ăM t
khái ni măđ năgi năđ căđ aăraăphùăh p v i xu th phát tri n khoa h c công ngh hi n nay.
ắNhƠămáyăđi n o là m t n n t ng k thu t s d a trên các ph n m m qu n lý d li u,
các thu t toán t iă uănh măgiámăsátăvƠăđi u khi n t xa các ngu năđi n phân tán và các t i linh ho t. T p h p các ngu năđi n phân tán, t i linh ho t thành m tăđ năv
cung c p, s d ngăđi n duy nh t có kh n ngăgiaoădch trên th tr ngăđi n và cung c p các d ch v ph tr choăđ năv v năhƠnhăl iăđi n” [19].
C u trúc m tănhƠămáyăđi n o [20]:
- Các thành ph n tham gia: Các ngu năđi năphơnătán:ăđi năgió,ăđi n m t tr i, xe
đi n, các t i linh ho t (thi t b thông minh, t iălƠmămátăvƠăs i m linh ho t, máy phát
đi n t i ch ,ăầ),ăh th ngăpinăl uătr .
- H th ng công ngh thông tin, truy năthông:ăcácăcôngăt ăđi n thông minh, các c ng thông tin hai chi u.
- Trungătơmăđi u hành: Bao g m h th ngăc ăs d li u l n v t i s d ng, d
li u ngu n t i các tr măđo,ăd li u v giáăđi n, qu n lý h păđ ng,ầăvƠăđ t biêt là
trungătơmăđi u khi nătrungătơmăđ đi u khi n các thành ph năthamăgiaănhƠămáyăđi n
o thông qua h th ng thông tin và truy n thông.
D a vào nhi m v c a VPP chia thành 2 lo i là K thu t VPP (TVPP) và
th ngăm i VPP (CVPP).
- TVPP bao g m các ngu năn ngăl ng phân tán t cùng m t v tríăđa lý,
nh ngătácăđ ng c c b theo th i gian th c lên các ngu năđi n phân tán. Bên c nhăđóă
có th hi năchiăphíăvƠăđ căđi m ho tăđ ng c a danh m căđ uăt .
- Các d ch v và ch căn ngăt TVPP bao g m qu n lý h th ng c c b cho
Ng i v n hành h th ng phân ph iă(DSO),ăc ngănh ăcungăc p các d ch v ph tr và cân b ng h th ngăNg i v n hành h th ng truy n t iă(TSO).ăNg iăđi u hành TVPP yêu c u thông tin chi ti t v m ng c c b th ng là DSO.
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 29 Hình 3.6 : S ăđ nhƠămáyăđi n o TVPP
CVPPăcóăh ăs ăvƠăđ uăraăt ngăh păth ăhi năchiăphíăvƠăđ căđi măho tăđ ngăchoă danhăm căcácăngu năn ngăl ngăphơnătán.ăTácăđ ngăc aăm ngăl iăphơnăph iăkhôngă đ căxemăxétătrongăh ăs ăCVPPăt ngăh p.
Cácăd chăv , ch căn ngăt ăCVPPăbaoăg măkinhădoanhătrênăth ătr ngăn ngă
l ngăbánăbuôn,ăcơnăđ iădanhăm căđ uăt ăgiaoăd chăvƠăcungăc păd chăv ă(thôngăquaă vi căn păh ăs ăd ăth uăvƠăchƠoăhƠng)ăchoănhƠăđi uăhƠnhăh ăth ng.ăNg iăđi uăhƠnhă CVPPăcóăth ălƠăb tăk ăcơngătyăt ngăh păbênăth ăbaănƠoăho căBênăcóătráchănhi măcơnă b ngă(BRP)ăcóăkh ăn ngăti păc năth ătr ng;ăvíăd .ăm tănhƠăcungăc păn ngăl ng.
Hình 3.7 : S ăđ nhƠămáyăđi n o CVPP
V m t c uătrúcănhƠămáyăđi n oăcóăđi m t ngăđ ngăl iăđi n siêu nh là t p h p các ngu năđi n phân tán ph c v cho nhu c u ph t iăthơngăquaătrungătơmăđi u khi n, v n hành. Tuy nhiên có m t s đi măđ tătr ngăkhácăbi tă2ămơăhìnhănƠyănh ă
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 30 B ng 3. 2: So sánh gi a VPP vƠl iăđi n siêu nh
H ng m c VPP L iăđi n siêu nh Ghi chú
C s ăh t ng S d ng h t ng s n
có c aăl iăđi n.
Cóăc ăs ăh ăt ngăriêng.
i m k t n i
l i
Có th k t n iăl i nhi uăđi m khác nhau, thông qua các giao th c truy n thông hai chi u m .
căk tăn iăv iăl iă b ngăt ăđơngăho căth ă cơngăquaăm tăv ătríăk tă n i. Cách th c v n hành Luônăluônăđ c k t n i v iăl iăđi n. Không th ho tăđ ng khiăkhơngăcóăđi n l i.
Cóăth ăk tăn iăv iăl iă ho căkhơngătrongăqă trìnhăv năhƠnh.ăDoăđó khiăkhơngăđ căk tăn iă thìăl iăđi n,ăl iăsiêuă nh ăv năcóăth ăho tă đ ng.
Ph m v
Ph m v ho tăđ ng có th r t r ng.
Ch ăph căv ănhuăc uă n ngăl ngăt iăch ă ăm tă vùngăho căkhuăv cănh tă đ nh.
3.3.2 ng d ng c a VPP trong th tr ngăđi n [20] 3.3.2.1 L i đi n
T ngăkh n ngăquanăsátăvƠăđi u khi n các ngu năđi năn ngăl ng tái t o phân
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 31 H tr ki m soát t n s vƠăđi n áp h th ngăl iăđi n truy n t i, h tr c n b ng cung c u l iăđi n phân ph iăquaăđóăgiúpăt ngătínhă năđ nh c a h th ng và ch t
l ng d ch v h th ngăđi n.
3.3.2.2 D ch v n ngăl ng
Tùy thu c vào quy mô và thành ph n c a nhà máy VPP, VPP có th tham gia trong các ho tăđ ng d ch v n ngăl ng khác nhau.VPP có th h tr trong các ho t
đ ng qu n lý danh m căđ uăt ,ăcóăth ho tăđ ng nh ăm tăđ năv đ năl trên th tr ng
đi n ho c h tr .
Hi nănayăđưăcóănhi u qu căgia,ăv ngălưnhăth đưăđ uăt ăv năhƠnhănhƠămáyăđi n o.
B ng 3. 3 M t s d ánăđi n hình VPP [19]
D án Th i
gian aăđi m Thành ph n
tham gia M c tiêu d án
FENIX 2005 ậ 2009 Châu Âu (Anh, Tây Ban Nha,Pháp, v.v.) CácăN PTă nh ( MT,ă G,ăCHPs, Sinh Kh i)
Phát tri năđ nhăngh aăvƠă
c u trúc c aăNM Aătheoăă
ch căn ngăho tăđ ng
Cho phép cácăngu năn ngă
l ngăphơnătántr ăthƠnhă
gi iăphápăcungăc păđi nă đángătinăc y,ăti tăki măchiă
phíă ăEU. WEB2 ENERGY 2010 - 2015 Châu Âu ( c, Ba Lan, v.v.) N PTă (CHPs, MT,ă G,ă Th yăđi n nh , BESS) Phát tri n h th ng CNTT- TT và t đ ng hóa nh m nâng cao hi u qu v n hành h th ng và t iă uă hóa vi c s d ng ngu n đi n phân tán
LVThs GVHD: TS. Hu nh Qu c Vi t
HVTT: Nguy n H u D ng Trang 32 T i (T iăđi u
khi năđ c, t i dân sinh)
Phát tri n s tham gia vào
th tr ngăđi n c a nhi u d ng khách hàng. AGL SA 2017 ậ now Nam Úc H th ng pin l uătr c a MTăápămái
Nâng cao kh n ngăthamă
gia c a khách hàng vào ho tăđ ng ti t ki măđi n n ngăvƠădch v ph tr CON EDISON VPP 2016- 2018 M ă H ăth ngăpină l uătr ,ăPV
Tíchăh păn ngăl ngăm tă tr iăvƠăpinăl uătr ăvƠoăh ă th ngăl i. VPP Demonstration 2017 ậ now Nh t B n H th ng pin