29590 ban_at_semiconductor_540x150

Công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo

Email In PDF.

Các nhà máy điện sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (Renewable Energy sources - RES) có công suất nhỏ và phát điện phân tán (Distributed generation - DG) đã phát tiển ở một số quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam hiện nay đang khuyến khích và phát triển các nguồn năng lượng tái tạo thay thế dần các nguồn điện truyền thống. Mặc dù sử dụng các DG có thể giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy điện truyền thống, việc kết hợp chúng vào hệ thống cung cấp điện sao cho hiệu quả vẫn là mục tiêu nghiên cứu của các nhà quản lý. Bài báo đã giới thiệu mô hình và công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants - VPP) đây là một phương pháp để kết hợp các DG vào lưới điện. VPP được tạo ra nhờ tổng hợp một số lượng lớn các DG, cho phép chúng đạt được quy mô tương đương và mức độ cung cấp điện ổn định như các nhà máy điện truyền thống. 

LÊ KIM ANH
Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa

Ngày nay, cùng với sự phát mạnh mẽ của thế giới, nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày càng tăng. Nguồn năng lượng tái tạo (Renewable Energy sources - RES) nói chung, nguồn năng lượng phân tán (Distributed Energy Resources - DER) nói riêng như: nguồn năng lượng gió, pin mặt trời, pin nhiên liệu..v.v. là các dạng nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường, đồng thời tiềm năng về trữ lượng của các nguồn năng lượng phân tán này ở Việt Nam rất lớn. Tuy nhiên, để khai thác và sử dụng các nguồn DER này sao cho hiệu quả, giảm phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường, như nitrogen oxit (NOx), sunfua oxit (SOx), và đặc biệt là carbon dioxit (CO2) đang là mục tiêu nghiên cứu của nhiều quốc gia. Hiện nay các DG đã bắt đầu xuất hiện với số lượng lớn trong hệ thống cung cấp điện. Do đó để đảm bảo nhu cầu năng lượng một cách liên tục, những hệ thống này phải đưa ra được ước tính về sản lượng điện và mức độ tin cậy, việc kết hợp chúng vào hệ thống cung cấp điện là một vấn đề lớn vì DG có quy mô quá nhỏ so với mạng lưới. Công nghệ mà chúng ta đang đề cập và phân tích ở đây là mô hình và công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants - VPP) đây là một phương pháp để kết hợp các DG vào lưới điện.

Công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo

Khái niệm về nhà máy điện ảo

Nhà máy điện ảo (VPP) là một phần trong hệ thống điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid) nhằm liên kết một cách chặt chẽ theo nhiều nguồn phát điện phân tán (DG) có công suất nhỏ như: nhà máy điện gió, điện - nhiệt kết hợp, nhà máy điện mặt trời, các thủy điện nhỏ, diesel và nhà máy điện chạy khí sinh học.v.v. Khi kết hợp các nguồn DG vào lưới thì VPP cho phép chúng đạt được quy mô tương đương và mức độ tin cậy cung cấp điện ổn định như các nhà máy điện truyền thống, đồng thời mang lại hiệu quả cao về tính kinh tế so với điều khiển các nguồn điện độc lập. Công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo bao gồm các thành phần cơ bản, như hình 1.

congnghedieukhiendienao1

Hiện nay công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo bao gồm 2 loại, loại VPP thương mại (Commercial, CVPP) và VPP kỹ thuật (Technical, TVPP).

congnghedieukhiendienao2

Cấu trúc điều khiển VPP tập trung

Nhà máy điện ảo dựa theo cấu trúc điều khiển này được gọi là điều khiển tập trung (Centralized Controlled Virtual Power Plant - CCVPP) như hình 4, công nghệ điều khiển VPP loại này thì yêu cầu các nhà máy điện cùng một lúc phải nắm bắt hết các thông tin liên quan và thiết lập các chế độ làm việc sao cho đáp ứng các nhu cầu khác nhau của hệ thống điện.

congnghedieukhiendienao3

Cấu trúc điều khiển VPP phân cấp

Nhà máy điện ảo dựa theo cấu trúc điều khiển này được gọi là điều khiển phân cấp (Distributed Controlled Virtual Power Plant - DCVPP) như hình 5, công nghệ điều khiển VPP được chia thành một số cấp khác nhau. Ở cấp thấp các VPP điều khiển trước đối với các khu vực bị hạn chế thông tin về DER. So với cấu trúc VPP điều khiển tập trung thì cấu trúc này việc thu thập thông tin có hiệu quả cải thiện được những khuyết điểm. Sau cùng đến hệ thống điều khiển trung tâm hoạt động, quá trình phân cấp sẽ giám sát được toàn bộ hệ thống và đảm bảo hệ thống luôn làm việc liên tục hơn.

Mô phỏng trên matlab/simulink

Hệ thống được xây dựng và mô phỏng các nguồn phân tán (DG) cho 3 turbine thủy lực (Hydraulic turbine governor -HTG) thường được sử dụng trong các nhà máy điện.

congnghedieukhiendienao4

congnghedieukhiendienao5

Theo dự án (FENIX/2009) tại Châu Âu, kết quả mô phỏng công nghệ điều khiển VPP trên mô hình thực nghiệm như sau:

congnghedieukhiendienao6

Kết luận

Công nghệ điều khiển nhà máy điện ảo (VPP) mang lại hiệu quả cao về tính kinh tế so với điều khiển các nguồn điện độc lập, đồng thời phân bố được công suất phát ra trên hệ thống. Tích hợp các nguồn phát điện phân tán (cho ba tuarbine thủy lực) theo công nghệ nhà máy điện ảo cho phép chúng đạt được quy mô tương đương và mức độ tin cậy cung cấp điện ổn định như các nhà máy điện truyền thống.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Kim Anh, Võ Như Tiến, Xin Ai, Điều khiển các nguồn phân tán theo mô hình nhà máy điện ảo, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại Học Đà Nẵng, số (3), 2013.

[2] Łukasz Nikonowicz, Jarosław Milewski, Virtual Power Plants – general review: structure, application and optimization, Journal of Power Technologies 92(3), 135 – 149 (2012).

[3] Results from Laboratory Demonstrations, FENIX National Seminar, Kassel, 2009.

(theo: nangluongvietnam)


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: