LÊ KIM ANH
Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, ngành công nghiệp điện đang có những bước tiến cải tiến vượt bậc và tăng trưởng đồng nhất từ những khâu : sản xuất, truyền tải và phân phối, cũng như đưa ra những phương pháp quản lý và vận hành và sử dụng điện sao cho hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí. Đặc biệt với hiệu ứng nóng lên của toàn cầu, sự hết sạch của những nguồn nguồn năng lượng hóa thạch, sự bùng nổ tăng trưởng của những nước đang tăng trưởng. Bên cạnh đó dân số ngày càng tăng, ước tính đến năm 2050 khoảng chừng 9.5 tỷ người, nhiệt độ trung bình của toàn cầu hoàn toàn có thể tăng lên 600C. Điều này dẫn đến nhu yếu bức thiết phải có những phương pháp mới trong việc phân phối và sử dụng nguồn nguồn năng lượng sao cho giảm thiểu sự phát thải khí CO2 .
Để có thể đạt được các mục tiêu trên, chúng ta phải xây dựng một hệ thống điện và phương thức vận hành, cũng như trong kinh doanh có khả năng cho phép chỉ ra những nhà máy điện phải nâng cao hiệu suất, các loại nguồn năng lượng mới được khuyến khích phát triển như năng lượng mặt trời, gió, khí sinh học.v.v..ở những địa điểm thích hợp. Hệ thống mà chúng ta đang đề cập và phân tích đến là xây dựng mô hình và công nghệ điều khiển nối lưới cho lưới điện siêu nhỏ với các nguồn phát điện phân tán (DG), đây cũng là một phần trong mục tiêu phát triển hệ thống điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid). Hiện nay, ở một số quốc gia phát triển như: Đức, Hoa Kỳ, Singapore..v.v đã triển khai và vận hành lưới điện siêu nhỏ với các nguồn phát điện phân tán.
2. Công nghệ điều khiển nối lưới cho các lưới điện siêu nhỏ
2.1. Khái niệm về lưới điện siêu nhỏ
Lưới điện siêu nhỏ ( Microgrid – MG ) là một mạng lưới hệ thống gồm có những nguồn nguồn năng lượng có hiệu suất nhỏ và phát điện phân tán ( Distributed Energy Resources – DER ) như : nguồn pin mặt trời, pin nguyên vật liệu, turbine gió, microturbine .. vv. Ngoài ra còn có những mạng lưới hệ thống đo lường và thống kê và những phụ tải. Công nghệ tinh chỉnh và điều khiển cho lưới điện siêu nhỏ hoàn toàn có thể hoạt động giải trí độc lập hoặc tích hợp chúng vào lưới điện phân phối, trải qua mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển và giám sát như hình 1 và hình 2, nhằm mục đích hướng đến tăng trưởng lưới điện mưu trí và tinh chỉnh và điều khiển nối lưới linh động .
2.2. Mô hình pin mặt trời tích hợp nguồn ắc quy
Pin mặt trời ( Photovoltaic cell ) gồm những lớp bán dẫn chịu công dụng của quang học để biến hóa những nguồn năng lượng phôton bức xạ mặt trời thành nguồn năng lượng điện. Hiệu suất của tấm pin mặt trời sẽ lớn nhất khi pin mặt trời phân phối cho ta hiệu suất cực lớn. Công nghệ lúc bấy giờ để điều khiển và tinh chỉnh pin mặt trời là sử dụng giải pháp hệ bám điểm hiệu suất cực lớn ( Maximum Point Power Tracking – MPPT ) và bảo vệ rằng pin mặt trời sẽ luôn luôn thao tác ở điểm MPP mặc kệ tải được nối vào pin. Mô hình pin mặt trời phối hợp nguồn ắc quy được thiết kế xây dựng trên matlab / simulink như hình 4 .
2.3. Mô hình pin nguyên vật liệu
Pin nguyên vật liệu là một loại thiết bị sử dụng nguyên vật liệu giàu hydro và oxy để tạo ra điện thông qua những phản ứng điện hóa. Pin nhiên liệu gồm có 2 cực âm và dương và được bao quanh bởi chất điện phân. Nhiên liệu được đưa đến cực âm và oxy được đưa đến cực dương để tạo những phản ứng. Ở bài báo này pin nguyên vật liệu được sử dụng là pin nguyên vật liệu có màng trao đổi proton ( Proton Exchange Membrane Fuel Cell – PEMFC ) được cung ứng khí hydro trực tiếp từ quy trình điện phân. Mô hình pin nguyên vật liệu được kiến thiết xây dựng trên matlab / simulink như hình 5 .
2.4. Mô hình turbine gió
Mô hình tinh chỉnh và điều khiển tuarbine gió sử dụng máy phát điện đồng nhất nam châm từ vĩnh cửu ( Permanent Magnetic Synchronous Generator – PMSG ). Vì vận tốc gió luôn đổi khác theo thời hạn, để turbine quản lý và vận hành tối ưu với tốc độ gió nhất định thì mạng lưới hệ thống rotor phải có công dụng tự kiểm soát và điều chỉnh theo sự biến hóa của tốc độ và hướng gió. Máy phát điện đồng điệu nam châm hút vĩnh cửu trọn vẹn cung ứng được điều này, vì từ thông luôn sống sót sẵn nhờ mạng lưới hệ thống nam châm từ vĩnh cửu dán trên mặt phẳng rotor. Ngoài ra để điều khiển và tinh chỉnh cho turbine gió, ta sử dụng bộ chỉnh lưu ( AC / DC ) phía máy phát điện PMSG dùng để hòa đồng nhất với lưới và cũng như tách máy phát điện ra khỏi lưới khi thiết yếu, nghịch lưu phía lưới ( DC / AC ) nhằm mục đích giữ không thay đổi điện áp mạch một chiều trung gian ( Udc ). Mô hình turbine gió được thiết kế xây dựng trên matlab / simulink như hình 7 .
2.5. Mô hình microturbine
Mô hình microturbine sử dụng turbine khí phối hợp với máy phát điện đồng điệu nam châm hút vĩnh cửu ( Permanent Magnetic Synchronous Generator – PMSG ), tạo ra điện áp xoay chiều ( AC ). Điện áp AC này qua bộ chỉnh lưu ( AC / DC ) phía máy phát điện PMSG dùng để hòa đồng nhất với lưới và cũng như tách máy phát điện ra khỏi lưới khi thiết yếu, nghịch lưu phía lưới ( DC / AC ) nhằm mục đích giữ không thay đổi điện áp mạch một chiều trung gian ( Udc ). Rt, Lt : điện trở và điện cảm của đường dây ; θL : góc điện áp lưới ; Pmt, Qmt : Công suất tính năng và hiệu suất phản kháng của microturbine ; αđk : góc tinh chỉnh và điều khiển, ω : vận tốc quay máy phát điện .. v.v.
3. Kết quả mô phỏng trên matlab/simulink
Theo tiêu chuẩn IEEE 1545, quy trình thử nghiệm tinh chỉnh và điều khiển ( CERTS ) cho lưới điện siêu nhỏ ( microgird ) được thực thi tại Hoa kỳ, hiệu quả mô phỏng thực nghiệm trên DSP như sau :
4. Kết luận
Công nghệ tinh chỉnh và điều khiển nối lưới cho lưới điện nhỏ với những nguồn phát điện phân tán đã phát huy đối đa hiệu suất phát ra của mạng lưới hệ thống mặc kệ tải nối với mạng lưới hệ thống. Nối lưới trải qua những bộ biến hóa AC / DC, DC / DC và DC / AC với ưu điểm như : bộ đổi khác DC / DC tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh hiệu suất phân phối cho bộ DC / AC, những bộ biến hóa có năng lực truyền nguồn năng lượng theo cả 2 hướng, với góc điều khiển và tinh chỉnh được biến hóa được, dung tích sóng hài thấp .. v.v. Mặt khác sử dụng công nghệ tiên tiến tinh chỉnh và điều khiển nối lưới cho lưới điện siêu nhỏ mang lại hiệu suất cao cao về tính kinh tế tài chính so với tinh chỉnh và điều khiển những nguồn điện độc lập. Công nghệ tinh chỉnh và điều khiển lưới điện siêu nhỏ nhằm mục đích hướng đến việc tăng trưởng lưới điện mưu trí và tinh chỉnh và điều khiển nối lưới linh động cho những nguồn nguồn năng lượng tái tạo .
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[ 1 ] Lê Kim Anh, Võ Như Tiến, Đặng Ngọc Huy, Mô hình điều khiển và tinh chỉnh nối lưới cho nguồn điện mặt trời, Tạp chí khoa học và công nghệ tiên tiến, Đại Học Thành Phố Đà Nẵng, số ( 11 ), 2012 .
[ 2 ] Đặng Ngọc Huy, Lê Kim Anh, Nghiên cứu quy mô turbine gió sử dụng máy phát điện đồng nhất nam châm hút vĩnh cửu, Tạp san khoa học và công nghệ tiên tiến, Đại Học Công Nghiệp Quảng Ninh, 2012 .
[3] Lê Kim Anh, Xây dựng mô hình điều khiển nối lưới sử dụng nguồn pin nhiên liệu, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại Học Công nghiệp Hà Nội, số (12), 2012.
[ 4 ] Lê Kim Anh, Võ Như Tiến, Xin Ai, Điều khiển những nguồn phân tán theo quy mô xí nghiệp sản xuất điện ảo, Tạp chí khoa học và công nghệ tiên tiến, Đại Học TP. Đà Nẵng, số ( 3 ), 2013 .
[ 5 ] Noroozian R, Abedi M, Gharehpetian G. B, Hosseini S. H, Modelling and Simulation of Microturbine Generation System for on-grid and off – grid Operation Modes, Valencia ( Spain ), 15 th to 17 th April, 2009 .
NangluongVietnam. vn
Source: https://final-blade.com
Category : Tiền Điện Tử – Tiền Ảo
