Điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – Diesel trong lưới cô lập theo hướng tối đa hóa mức thâm nhập điện gió

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 0
download

Điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – Diesel trong lưới cô lập theo hướng tối đa hóa mức thâm nhập điện gió

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết đề xuất một cấu trúc điều khiển chung cho hai trạm điện nhằm sử dụng tối đa khả năng của trạm điện gió, mà vẫn đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và vận hành ổn định. Đây cũng là nền tảng cho phép ứng dụng rộng rãi hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel cho các đảo ở Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – Diesel trong lưới cô lập theo hướng tối đa hóa mức thâm nhập điện gió

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 2 53 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP GIÓ – DIESEL TRONG LƯỚI CÔ LẬP THEO HƯỚNG TỐI ĐA HÓA MỨC THÂM NHẬP ĐIỆN GIÓ CONTROLLING THE WIND – DIESEL POWER HYBRID SYSTEM IN ISOLATED GRID TO MAXIMIZE THE PENETRATION OF WIND POWER Lê Thái Hiệp1, Đoàn Đức Tùng1, Nguyễn Thế Công2, Lê Văn Doanh2 1 Trường Đại học Quy Nhơn; thaihiepalpha@gmail.com;ddtung@ftt.edu.vn 2 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; cong.nguyenthe@hust.edu.vn; ledoanhbk@yahoo.com Tóm tắt - Thực tế có nhiều hệ thống phát điện hỗn hợp gió – Abstract - In fact, there are many wind – diesel hybrid power systems diesel ở các vùng cô lập vận hành chưa hiệu quả, vì sự phối hợp which operate ineffectively in isolated regions because the coordination giữa trạm điện gió và trạm điện diesel chưa phù hợp. Bài báo đề between wind power station and diesel power station is not appropriate. xuất cấu trúc điều khiển chung cho cả hệ thống hỗn hợp gió – In this paper, a common control structure of wind – diesel hybrid power diesl trong lưới cô lập không có thiết bị phụ trợ. Thuật toán điều system in isolated grid without auxiliary devices is proposed. The control khiển tính toán số lượng máy phát và công suất của các máy cho algorithm calculates the number and power of generators in both power cả hai trạm điện, và điều khiển hệ thống bám theo các giá trị tính stations, and drives the system according to the calculated value. toán. Đồng thời việc điều khiển tần số cũng được thực hiện theo Simultaneously, the frequency is also controlled toward maximizing hướng cực đại hóa công suất phát của trạm điện gió nhằm giảm generating capacity of wind power stations in order to minimize the tối đa sự tiêu thụ nhiên liệu diesel. Kết quả áp dụng đối với hệ consumption of diesel fuel. This control structure is applied to the hybrid thống phát điện hỗn hợp ở đảo Phú Quý cho thấy sự phù hợp power system on Phu Quy Island and the result shows the của cấu trúc đã đề xuất, qua đó khuyến nghị áp dụng cho các hệ appropriateness of the proposed structure. Therefore, this paper thống tương tự. recommends applying this control structure to similar systems. Từ khóa - Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel; lưới cô lập; Key words - Wind – diesel hybrid power system; isolated grid; công suất; tần số; mức thâm nhập điện gió. power; frequency; the penetration of wind power. 1. Đặt vấn đề tuabin gió. Ngoài ra có nghiên cứu [6] cũng tiến hành điều Có nhiều vùng cô lập trên thế giới đã từng được cấp khiển tần số cho hệ thống hỗn hợp kiểu này, nghiên cứu [7] nguồn từ các hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel điều khiển tần số và điện áp cho hệ thống hỗn hợp có thiết không có thiết bị phụ trợ. Điển hình như: đảo Sal và đảo bị phụ trợ. Các nghiên cứu [6] và [7] không quan tâm đến Mindelo ở Cape Verde; đảo La Désirade ở Guadeloupe; mục tiêu nâng cao mức thâm nhập điện gió. đảo Denham ở Australia. Hiện nay ở Việt Nam có hệ Do vậy, mục tiêu của bài báo là đề xuất một cấu trúc thống phát điện hỗn hợp kiểu này ở đảo Phú Quý, và có điều khiển chung cho hai trạm điện nhằm sử dụng tối đa kế hoạch lắp đặt ở Côn Đảo. khả năng của trạm điện gió, mà vẫn đảm bảo các điều Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel được lắp đặt kiện kỹ thuật và vận hành ổn định. Đây cũng là nền tảng ở Phú Quý với mục đích sử dụng nguồn năng lượng gió tự cho phép ứng dụng rộng rãi hệ thống phát điện hỗn hợp nhiên và giảm chi phí sản xuất điện. Tuy nhiên, do sự gió – diesel cho các đảo ở Việt Nam. phối hợp vận hành giữa hai trạm điện chưa tốt, nên trạm 2. Đối tượng áp dụng điện gió thường chỉ phát công suất hạn chế trong phạm vi khoảng 50% tổng công suất của cả đảo (Pt) [1-3]. Nguyên Bài báo chọn hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel nhân: Trạm điện diesel do Điện lực đầu tư, nhưng trạm ở đảo Phú Quý làm đối tượng khảo sát. điện gió lại do Công ty Năng lượng tái tạo Dầu khí Việt Trạm phát điện diesel đã có từ năm 1999, bao gồm 6 Nam đầu tư nên thực hiện vận hành theo tỷ lệ phân chia máy phát loại VTA-28 của hãng Cummin, công suất phát lợi nhuận; thêm vào đó tốc độ gió luôn luôn thay đổi, để định mức 500kW (625kVA), điện áp đầu cực 0,4kV, hệ giảm ảnh hưởng xấu của những biến động này đến chất số công suất 0,8. Hệ thống 0.4kV này kết nối lưới 22kV lượng điện năng một cách chủ quan, các nhà quản lý chọn thông qua 03 máy biến áp làm việc song song loại lựa vận hành trạm điện gió bám theo mức đặt công suất 1600kVA, 22±2x2.5/0,4kV [1, 2]. phát thấp hoặc mức thâm nhập điện gió thấp. Chính vì các Từ năm 2011, trạm điện gió được đưa vào vận hành lý do này mà hệ thống phát điện hỗn hợp ở đây không kết hợp với trạm điện diesel. Trạm điện gió gồm 3 tuabin khai thác tốt nguồn năng lượng gió của tự nhiên. loại V80-2MW sử dụng máy phát không đồng bộ, nguồn Để giải quyết các vấn đề trên, nghiên cứu [4, 5] đã đề kép (DFIG) của Tập đoàn Vestas. Mỗi tuabin có công xuất mô hình điều khiển tần số của hệ thống theo hướng sử suất phát định mức 2.0 MW và điện áp phát 690V, được dụng tối đa năng lượng gió. Tuy nhiên, nghiên cứu [4] chỉ nối lưới 22kV thông qua máy biến áp khô công suất 2.1 khảo sát với trạm điện gió có một tuabin, chưa quan tâm MVA, 22/0,69kV, YN/yn-0 [1, 2]. đến phân bố công suất phản kháng cho hai trạm điện, cũng Lưới điện 22kV có tổng chiều dài khoảng 21,5 km như chưa kể đến giới hạn làm việc của từng máy phát, chưa gồm hai phát tuyến 471 và 472 [1, 2]. xác định tỷ lệ thâm nhập điện gió ở mức nào là phù hợp. Phụ tải trên đảo Phú Quý thường khoảng 1MW ÷ 2MW. Nghiên cứu [5] chỉ tập trung điều khiển máy phát trong
54 Lê Thái Hiệp, Đoàn Đức Tùng, Nguyễn Thế Công, Lê Văn Doanh 3. Đề xuất cấu trúc điều khiển Đo gió Điều khiển Tính toán Nw , Nds , Đo Máy phát Pw, Qw, Pds, Qds thông số Hình 1. Sơ đồ tổng quát hệ thống điện hỗn hợp gió – diesel điện gió trên đảo Phú Quý hệ thống Điều chỉnh công Máy phát U, I, f, Quá trình tính toán vận hành ở Phú Quý phải thỏa mãn P t… suất đặt trên máy điện diesel các điều kiện trong Bảng 1. phát điện gió và Bảng 1. Điều kiện vận hành [1, 3, 8, 9] diesel Điều khiển Điều kiện Ghi chú Cân bằng công suất Hình 2. Sơ đồ thể hiện mối liên hệ giữa việc tính toán P1+P2=Pt 1- điện gió; 2 – điện diesel; t – tổng và quá trình điều chỉnh hệ thống [9] Q1+Q2=Qt phụ tải của lưới. Giới hạn phát công suất Pwmax Pwtt min(Pwmax-Pw,Pds-Pdsmin) V ∆Pw 165kW≤ Pds ≤ 420kW Pds – công suất của máy phát điện Tính toán PI Tốc độ gió Sds ≤ 625kVA diesel Pwmin Đo Pw Pw -min(Pw-Pwmin,Pdsmax-Pds) Pwmin ≤ Pw ≤ 2000kW Pw – công suất của máy phát điện Khối huy Thông số gió; min – cực tiểu. động máy trạng thái hệ Pwmin = 500kW Khi tốc độ gió từ 7.2m/s đến Dữ liệu Kích hoạt Pwmin = 500 ÷ 800 kW 17.8m/s; Pregmax=(Pwmax-Pw)Nw+(Pdsmax-Pds)Nds Khâu trễ Pregmin=-(Pw-Pwmin)Nw-(Pds-Pdsmin)Nds Pwreg1 Khi tốc độ gió từ 17.8m/s đến 25m/s. Đo tần số Pwreg2 Đặt công suất dự trữ quay cho hệ thống f ∆fcp Pregf Pregmax Khối phân Tần số Preg Pwreg Pdp = Pdp1+ Pdp2 Pdp, Pdp1, Pdp2 – lần lượt là công suất danh định PI phối công fN ∆f suất Pdsreg2 Pdp2min ≤ Pdp dự trữ quay của cả hệ thống, của –∆fcp Pregmin Pdsreg trạm điện gió, của trạm điện diesel. ∆f* Pdsreg1 PI Pdp2min = 150 kW Khi tốc độ gió lớn hơn 7.2 m/s; Pdp2min = 250 kW Khi tốc độ gió nhỏ hơn 7.2 m/s. Hình 3. Cấu trúc khối điều chỉnh công suất đặt trên máy phát Đảm bảo ổn định trong vận hành. điện gió và diesel Bắt đầu Bắt đầu Đúng Đọc các thông số: Pregf, Pwmin, Pwmax, Pw, Qw, Nw, Pds,Qds, Nds Không phát điện Pt < Pdsmin Sai Sai Đúng Tra tìm Pwmin , Pwmax Pregf>0 theo vận tốc gió Không phát điện ∆Pds=Pds – Pdsmin ∆Pw=Pwmax – Pw gió. Tính số máy Đúng ∆Pw=Pw – Pwmin ∆Pds=Pdsmax – Pds phát diesel thỏa Pt < Pwmin+Pdsmin Pdp ≥ Pdpmin Sai k w  roundup  Pt / Pw min  |P regf|≥∆PdsNds+∆P wNw Pregf≥∆PdsNds+∆PwNw Sai Đúng Đúng Đúng Sai kw = Số tuabin kw > Số tuabin Đúng Nds≥2 Đúng Sai Nw0 Sai Sai Đúng Đúng P1 ≥ Pt kw < 0 Q1 ≥ Qt Pdp ≥ Pdpmin Đúng Kw = (Nw–1)/Nw ∆Preg= Pregf–∆PwNw Sai Pw= PwKw Sai Qdsmax(Nds-1)≥Qt-QwNw ∆Preg= Pregf+∆PdsNds  Q  Q1  Qw= QwKw N ds  roundup  t   Q ds m ax  Đúng Sai Sai ∆Preg≥∆PdsNds kw = kw - 1 |∆Preg|≥∆PwNw Nds0 Sai Sai Kds = (Nds–1)/Nds Nw ≥ 1 Qds= QdsKds Đúng Đúng Pds= PdsKds Kw = (Nw+1)/Nw Qds= QdsKds Sai Pwmin≤ Pw≤ Pwmax Pw= PwKw Nds*Pdsmin+Nw*Pwmin ≤Pt Qw= QwKw Đảm bảo ổn định Đúng Nhận kết quả lần tính thứ kw Kết thúc Kết thúc Hình 4. Thuật toán khối tính toán [9] Hình 5. Thuật toán khối huy động máy
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 2 55 như công suất phát điện của các máy trong hai trạm điện Bắt đầu nhờ khối tính toán trên Hình 4. Hệ thống điều khiển sẽ Đọc các thông số: Preg, Pwmin, Pwmax, Pw, Nw, Pdsmax, Psdmin Pds, Nds tiến hành thay đổi điểm đặt công suất từ từ tiến đến thông số đã tính, cũng như thêm hoặc giảm số máy phát nhờ Sai Đúng khối Điều chỉnh công suất đặt trên Hình 2 và được cụ thể 0≤Preg hóa trên Hình 3. Như vậy, sau một khoảng thời gian ngắn hệ thống sẽ tiến đến điểm làm việc mới với lượng phát ∆Pds=Pds – Pdsmin ∆Pw=Pwmax – Pw công suất của trạm điện gió là cực đại. Sự tăng tốc độ gió nhanh và có nhiều thay đổi theo |Preg|≤∆PdsNds Preg≤∆PwNw Sai Sai kiểu gió giật sẽ bị hệ thống điều khiển cũng như tính toán Đúng Đúng lọc bỏ. Khi có một quá trình thay đổi tốc độ gió thì hệ Pwreg2= 0 Pwreg2= Preg/Nw thống điều khiển cũng như tính toán sẽ tiến hành tính toán Pdsreg2= Preg/Nds Pdsreg2= 0 lại và bám theo. Pdsreg2= –∆Pds Pwreg2= ∆Pw Quá trình điều chỉnh công suất của toàn hệ thống được Preg   Pds N ds Preg –  Pw N w Pwreg2  Pdsreg2  thực hiện theo hướng phát tối đa công suất của trạm điện Nw N ds gió như Hình 3. Khi tốc độ gió tăng thì hệ thống sẽ tăng công suất phát của trạm điện gió và giảm công suất phát Kết thúc của trạm diesel nhờ phần điều chỉnh theo sai lệch công suất. Khi tần số trên lưới có biến động không quá lớn, Hình 6. Thuật toán khối phân phối công suất thông qua phần điều chỉnh theo tần số sẽ ưu tiên tăng công suất trạm điện gió và giảm công suất trạm diesel. Cụ Qwreg i*dr u'dr u*dr u*abcr thể, việc thay đổi cho từng máy phát được định hướng PI PI dq nhờ khối phân phối công suất được thể hiện trên Hình 6. u*qr PWM Pwreg i*qr u'qr Khi lượng công suất điều chỉnh liên tục nằm ngoài giới PI PI abc RSC hạn từ Pregmin đến Pregmax thì sau một khoảng thời gian, ∆t ωslipσLriqr idr dq iabcr sẽ thực hiện quá trình huy động thêm máy phát hoặc giảm iqr abc máy phát. Cụ thể, quá trình huy động thêm máy phát hoặc ωslip(Lmmims+σLridr) giảm máy phát được điều khiển nhờ khối huy động máy ở θs-θr ωr DFIG Hình 5. Khi tần số có biến động lớn hơn giới hạn cho idr ωslip θr ∫dt phép (∆fcp) thì bổ sung phần điều chỉnh tác động trực tiếp ism 1/Lm ωr Tính góc vào công suất trạm diesel trên sơ đồ Hình 3. ωslip ωs θs u αβ uabcs ψds d/dt quay từ αβs iabcs GSC i Lsids+Lmidr trường stato αβs abc 4. Kết quả và thảo luận idr ids ids udqs dq 4.1. Mô phỏng quá trình điều khiển chung cho cả hệ Pw Tính công i Qw dqw iabcw suất abc thống [Vdc] [T m] He thong phat dien hon hop gio diesel trong luoi co lap Hình 7. Sơ đồ bộ điều khiển cho khối chuyển đổi phía khong co thiet bi phu tro [PQw_ref] T m (pu) Tm Qref_pu Qref (pu) [wr] B380 3.2 M VA 22 kV/ 690 V roto của DFIG m Pm Pm m A (0.4 kV) Aa 22 kV/0.4 kV A a aA A A A A aA 3x2.2 M VA A a aA A m [P_pu] B Bb B b bB B B B B bB B b bB B [Q_pu] PQref Vf E ωr βmax Dieu khien C Tam dien diesel Cc C c cC B22ds C 6 km C C 6 km C cC B22w C c cC B690 C [Pitch] Aa Bb Cc (22 kV) B_T ai (22 kV) β diesel (6 x 500 kW) a A A (690 V) Tram dien gio 3 DFIG PI C A B [PQds_ref] b B B (3 x 2 MW) Pw ωref 0 β 10 kW c C C Discrete, max ωmeas 1,5 MW C Ts = 0.0001 s. A B 500 kW +j 0,85 M VAr Bộ Pdsm PI 0 Pdsreg ωref điều tốc Pwref PI Hình 9. Mô hình hệ thống hỗn hợp gió - diesel (a) (b) V (m/s) 10 Hình 8. (a) Sơ đồ điều khiển góc nghiêng cánh; 9.5 (b) Sơ đồ điều khiển công suất cơ trên máy diesel 9 Sơ đồ khối thể hiện quá trình thu thập số liệu, tính 8.5 0 2 4 6 8 10 12 toán số máy phát điện gió, số máy phát điện diesel và Thzøi gian (s) công suất tương ứng, cũng như thiết lập lại cho hệ thống như Hình 2. Trong sơ đồ Hình 2, w và ds là các ký hiệu Hình 10. Biểu đồ tốc độ gió trong mô phỏng thể hiện các thông số của máy phát điện gió và máy phát N N N (maùy) w ds điện diesel; ký hiệu N là số máy phát tham gia vận hành. 4 3 Khi trên lưới có biến động công suất hoặc sự sụt giảm 2 1 tốc độ gió đột ngột thì các máy phát điện diesel sẽ đáp 0 0 2 4 6 8 10 12 ứng để cân bằng công suất. Sau đó các kết quả đo sẽ được Thzøi gian (s) đưa vào tính toán công suất thực trên lưới, khả năng phát của trạm điện gió và xác định số lượng máy phát cũng Hình 11. Số lượng máy phát tham gia vận hành
56 Lê Thái Hiệp, Đoàn Đức Tùng, Nguyễn Thế Công, Lê Văn Doanh P1 P2 Pt P (MW) bổ sung công suất phản kháng, còn trạm điện diesel đóng 2 vai trò chính trong việc phát công suất phản kháng. 1.5 1 Kết quả khảo sát cho thấy mức thâm nhập điện gió 0.5 trung bình khoảng 80 %Pt (như Hình 14). Với mức thâm 0 0 2 4 6 8 10 12 nhập này, chỉ tiêu về chất lượng tần số hoàn toàn tốt so Thzø i gian (s) với tiêu chuẩn vận hành hiện nay (như Hình 15). Hình 12. Biểu đồ phát công suất tác dụng của hai trạm điện 4.2. Áp dụng cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – Q Q Q Q (MVAr) 1 2 t diesel trên đảo Phú Quý 1 14 V (m/s) 0.5 12 0 10 8 -0.5 0 2 4 6 8 10 12 6 Thzø i gian (s) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Thzø i gian (gizø ) Hình 13. Biểu đồ phát công suất phản kháng của hai trạm Hình 16. Biểu đồ tốc độ gió trên đảo Phú Quý ngày 13/7/2014 P1/Pt, P2/Pt (%) P1/Pt P2/Pt N N 100 N (maùy) w ds 4 80 3 60 2 1 40 0 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Thzø i gian (gizø ) 0 0 2 4 6 8 10 12 Thzøi gian (s) Hình 17. Số lượng máy phát tham gia vận hành Pdp (kW) P P Hình 14. Biểu đồ biểu diễn tỷ lệ phát công suất tác dụng của 3000 dp2 dp hai trạm điện 2000 Ff (Hz) 1000 50.1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 50 Thzø i gian (gizø ) 49.9 Hình 18. Biểu đồ công suất dự trữ quay trong hệ thống 0 2 4 6 8 10 12 Thzøi gian (s) P (kW) P 1 P 2 P t 2000 Hình 15. Biểu đồ tần số trên lưới 1500 Trong mô phỏng quá trình điều khiển chung cho cả hệ 1000 thống, tốc độ gió biến đổi theo hàm ngẫu nhiên có tốc độ 500 0 trung bình khoảng 9 m/s, sự dao động được trung bình 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 hóa trong một khoảng thời gian 2s được thể hiện trên Thzø i gian (gizø ) Hình 10. Việc lựa chọn này nhằm mục đích để các kết Hình 19. Biểu đồ phát công suất tác dụng của hai trạm điện quả mô phỏng thể hiện rõ hơn quá trình điều khiển bám Q (kVAr) Q1 Q2 Qt 1250 theo phụ tải và ổn định tần số theo xu hướng tối đa hóa 1000 750 khả năng phát điện của trạm điện gió. Các mô phỏng với 500 tốc độ gió dao động mạnh thì cấu trúc điều khiển đã đề 250 0 xuất hoàn toàn đáp ứng tốt, tuy nhiên kết quả bị ảnh 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Thzø i gian (gizø ) hưởng mạnh của dao động này (sẽ trình bày ở mục 4.2). Hình 20. Biểu đồ phát công suất phản kháng của hai trạm điện Trên Hình 12 xuất hiện một số điểm nhấp nháy về công P /P , P /P (%) P /P 2 t P /P 1 t suất do hiện tượng huy động thêm hoặc cắt giảm máy phát 100 1 t 2 t trong hai trạm điện (như Hình 11). Các dao động về tần số 80 60 cũng xảy ra vào thời điểm này (Hình 15). Khi đó, hệ thống 40 20 điều khiển chung sẽ điều chỉnh để công suất các máy tham 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 gia vận hành trong vùng giới hạn của mỗi máy. Sau đó, Thzø i gian (gizø ) thuật toán điều khiển sẽ điều chỉnh để các máy phát điện Hình 21. Biểu đồ biểu diễn tỷ lệ phát công suất tác dụng diesel bám lấy mức công suất thấp nhất, các tuabin gió bám của hai trạm điện theo mức công suất cao nhất có thể. Việc áp dụng cấu trúc điều khiển đã đề xuất cho hệ Trong quá trình vận hành, các tuabin gió được huy thống phát điện hỗn hợp trên đảo Phú Quý được thực hiện động với số lượng nhiều nhất có thể. Ngược lại, huy động với ngày điển hình - ngày 13/7/2014. Biểu đồ phụ tải thực số máy phát trong trạm điện diesel ít nhất có thể để vừa đủ tế trong ngày thể hiện trên Hình 19 tương tự với rất nhiều đảm bảo dự trữ quay và cung cấp công suất phản kháng. ngày trong mùa nắng nóng, mùa có phụ tải cao nhất. Tốc Trong quá trình khởi động, tuabin gió sử dụng máy độ gió được lựa chọn trong tháng này không phải tháng có phát không đồng bộ nguồn kép nhận nhiều công suất phản tốc độ gió tốt. Biểu đồ gió tức thời trong ngày 13/7/2014 kháng để thành lập điện áp (như Hình 13). Tuy nhiên, được đo trên Hình 16 có giá trị trung bình gần với tốc độ trong quá trình làm việc thì các máy phát này có thể phát gió trung bình trong năm trên đảo (khoảng 9 m/s [3]).
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 2 57 Công suất trạm điện gió có thể nhận được từ nguồn có thiết bị phụ trợ. Cấu trúc này điều chỉnh hệ thống theo năng lượng gió thông qua các tuabin gió đang vận hành hướng khai thác tối đa khả năng của trạm điện gió, mà bằng lượng công suất thực phát P1 (trên Hình 19) cộng vẫn thỏa mãn các điều kiện vận hành. với dự trữ quay của trạm điện gió Pdp1 (Pdp1=Pdp-Pdp2, trên Kết quả nghiên cứu với đối tượng là hệ thống phát Hình 18). Có thể thấy rằng hệ thống điều khiển đã khai điện hỗn hợp gió – diesel ở đảo Phú Quý cho thấy, mức thác gần hết khả năng phát điện của trạm điện gió vào thâm nhập điện gió trung bình khoảng 80% Pt. Như vậy, những giờ có tốc độ gió không quá 9 m/s. Trong thời gian vận hành nhờ cấu trúc điều khiển đã đề xuất sẽ tối đa hóa này toàn bộ dự trữ quay của hệ thống do trạm điện diesel lợi ích kinh tế của hệ thống. đáp ứng. Còn vào các giờ năng lượng gió thừa so với nhu Hướng nghiên cứu tiếp theo là triển khai ứng dụng cụ cầu phụ tải (trước 3 giờ, từ 7 giờ đến 9 giờ, sau 21 giờ) thì thể cấu trúc điều khiển đã đề xuất cho lưới điện trên đảo chỉ vận hành một máy phát điện diesel để đảm bảo mức Phú Quý nhằm khai thác tối đa hiệu quả của hệ thống đã dự trữ quay tối thiểu. Riêng trường hợp từ 20 giờ đến 21 lắp đặt ở đây. Điều này cho phép khuyến nghị sử cấu trúc giờ cũng thừa năng lượng gió, nhưng không thể cắt giảm điều khiển này cho quá trình điều khiển toàn hệ thống hỗn số máy phát điện diesel xuống còn một máy vì nhu cầu hợp gió – diesel trong lưới cô lập tương tự nhằm tận dụng công suất phản kháng của phụ tải lớn (Hình 20). tối đa nguồn năng lượng gió. Từ kết quả khảo sát cho thấy, vào thời điểm gió có tốc độ cao, trạm điện gió cung cấp phần lớn công suất cho TÀI LIỆU THAM KHẢO phụ tải, chỉ phải huy động công suất từ trạm diesel nhiều vào thời điểm gió thấp (Hình 19). Vào các giờ gió có tốc [1] Cty TNHH 1TV năng lượng tái tạo Điện lực Dầu khí Việt Nam, Cty điện lực Bình Thuận, Qui trình vận hành hỗn hợp gió – diesel độ cao các máy phát diesel chỉ vận hành ở mức công suất trên đảo Phú Quý, Bình Thuận, 2012. tối thiểu để tiêu thụ ít nhiên liệu diesel nhất có thể. [2] Tổng công ty Điện lực miền Nam, Tình hình đấu nối dự án nhà Vào thời điểm sau 23 giờ vì phụ tải giảm thấp, mặc máy phong điện đảo Phú Quý, thành phố Hồ Chí Minh, 2012. dù gió có tốc độ cao, nhưng phải cắt giảm số tuabin gió [3] Nguyen Duc Huy, Tran Nam Trung, Tran Khanh Viet Dung, Nguyen Phung Quang, Vo Hong Thai, “Solutions for local isolated xuống còn một tuabin vận hành chung với một máy phát grid with hybrid system”, PetroVietnam – journal, vol. 10, 2013, trong trạm điện diesel (Hình 17). Trong trường hợp này pp. 62–67. không thể tạm ngừng vận hành trạm điện diesel vì một số [4] Dinh Chung Phan and Anh Tuan Doan, “Maximum Utilization of lý do sau: các máy phát điện diesel được trang bị ở đây có Wind Energy in a Wind Farm and Diesel Generator-Based Isolated chức năng thích ứng với sự thay đổi của phụ tải tốt, trong Grid without Energy Storage System”, International Journal of Energy, Information and Communications, vol. 4, no. 1, 2013, pp. 23–36. khi các tuabin gió thì ngược lại vì có quán tính lớn; trạm [5] Mustafa Kayikçi and Jovica V. Milanovic´, “Dynamic contribution điện diesel được vận hành để đảm bảo dự trữ quay tối of DFIG-based wind plants to system frequency disturbances”, thiểu cho hệ thống và đảm nhiệm vai trò chính trong việc IEEE Transactions on Power Systems, vol. 24, no. 2, may 2009, cung cấp công suất phản kháng cho phụ tải vì không có pp. 859-867. thiết bị bù trên lưới. Vào thời điểm trước 3 giờ cũng vận [6] Olivare Dzune Mipoung, Luiz A. C. Lopes and Pragasen Pillay, hành tương tự. “Frequency support from a fixed-pitch type-2 wind turbine in a diesel hybrid mini-grid”, IEEE Transactions on Sustainable Nhìn chung, kết quả khảo sát cho thấy mức thâm nhập Energy, vol. 5, no. 1, january 2014, pp. 110-118. điện gió trung bình khoảng 80% Pt như trên Hình 21. Theo [7] R. Sebastián, R. Peña-Alzola, J. Quesada, “Peak shaving simulation kết quả khảo sát ngày 13/7/2014, trạm điện gió cung cấp in a wind diesel power system with battery energy storage”, Industrial Electronics Society, IECON 2013 - 39th Annual 79.88 % tổng điện năng tiêu thụ cả đảo. Trong khi đó theo Conference of the IEEE, 10-13 Nov. 2013, pp. 7642 – 7647. số liệu thực tế cùng ngày, trạm điện diesel đã phát 82.3 % [8] Võ Hồng Thái, Nguyễn Đức Huy, Trần Nam Trung, “Giải pháp tổng điện năng tiêu thụ trên đảo. Đây là một lợi ích đáng hoạt động hỗn hợp gió - diesel đảo Phú Quý”, Tạp chí Dầu Khí, số kể, nếu áp dụng giải pháp bài báo đã đề xuất vào thực tế. 3, 2014, trang 55–64. [9] Lê Thái Hiệp, Nguyễn Duy Khiêm, Nguyễn Thế Công, Lê Văn 5. Kết luận Doanh, “Tính toán lượng công suất phát cực đại của trạm điện gió trong hệ thống điện hỗn hợp gió – diesel trên đảo Phú Quý”, Tạp Bài báo đã xây dựng thuật toán và cấu trúc điều khiển chí Khoa học & Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, số 104, chung cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel không 2015, trang 6-10. (BBT nhận bài: 26/07/2015, phản biện xong: 04/09/2015)