LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH 1.1. ĐỊNH NGHĨA VỀ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH Trong vài năm qua, năng lượng điện tiêu thụ đã liên tục phát triển và, đồng thời, đầu tư cơ sở hạ tầng T & D (kiểm tra và chẩn đoán) do đó bị suy sụp. Các giải pháp truyền thống để nâng cấp cơ sở hạ tầng hệ thống điện đã chủ yếu được thực hiện theo hình thức nhà máy điện mới, đường dây truyền tải mới, trạm biến áp, và thiết bị liên quan. Tuy nhiên, như kinh nghiệm đã chứng minh, các quá trình cho phép, định vị, và xây dựng đường dây truyền tải mới trở nên vô cùng khó khăn, tốn kém và mất thời gian. Kết quả là, lưới điện là bị suy giảm, dẫn đến độ tin cậy bị giảm và chi phí năng lượng cao hơn. Bất chấp những vấn đề trên, độ tin cậy của hệ thống là quan trọng và không thể bị ảnh hưởng. Để khắc phục vấn đề này, các nhà khai thác mạng lưới đã di chuyển từ hệ thống hình tia tới mạng lưới. Tuy nhiên điều này làm giảm khả năng kiểm soát của mạng vì dòng điện chạy dọc theo các đường dây cụ thể mà không dễ dàng được kiểm soát. Tình hình thậm chí còn tồi tệ hơn nếu một sự cố như quá tải xảy ra, tăng khả năng mất điện lưới. Thêm vào đó, việc tăng trưởng phụ tải nhanh chóng dẫn đến tắc nghẽn trên các đường dây trọng điểm, do đó, dẫn đến các hoạt động không hiệu quả của thị trường năng lượng. Câu trả lời dường như nằm trong việc biến dòng EPS vào mạng năng lượng điện thông minh (SEEN).Hệ thống lưới điện thông minh trong tương lai sẽ phát triển mạnh mẽ hơn, đáng tin cậy hơn,linh hoạt hơn và có khă năng tự phục hồi, hoàn toàn kiểm soát được, có khả năng sở hữu và sẽ là một nền tảng đẻ làm cho sự cùng tồn tại của hệ thống lưới điện thông minh với một số lượng lớn của DGS và các nhà máy điện quy mô lớn tập trung. Sự cần thiết phải sửa đổi, yêu cầu để loại bỏ các rào cản đối với việc khai thác quy mô lớn và hội nhập của DGS và các vấn đề khác, sẽ đòi hỏi phải nghiên cứu sáng tạo và phát triển công nghệ mới từ truyền tải và phân phối cho các công cụ truyền thông, với số lượng cảm biến nhiều hơn so với hiện nay. Vì vậy, dự kiến rằng các hệ thống FACTS, CUPS, ESS, DG thông minh cho người dùng trực tiếp với các thiết bị thông tin liên lạc sẽ được đặt tại trung tâm của các hệ thống lưới điện thông minh trong tương lai, xem hình 1.1. 1 Hệ thống lưới điện thông minh (SEEN ) sẽ cho phép các khách hàng có một vai trò tích cực trong việc cung cấp điện, để có thể giúp hệ thống điện đáp ứng với sự cố thiết bị hay các điều kiện thời tiết liên quan đến trường hợp khẩn cấp, và các điều kiện khác. Hiện nay, các nhà điều hành hệ thống phải duy trì đủ dư thừa công suất phát điện trực tuyến hoặc nhanh chóng có sẵn để tiếp tục cung cấp hệ thống nạp nếu phát sinh một đơn vị tiêu thụ lớn hoặc đường dây truyền tải bị sự cố. Trong mạng lưới điện thông minh, phần lớn năng lượng dự trữ có thể được cung cấp bởi các đơn vị EPS hoặc DG nhỏ, ESS nằm ở gần các vị trí của người sử dụng trực tiếp. Hình 1.1: Định nghĩa mạng năng lượng điện thông minh Tóm lại, một lưới điện thông minh hiện đại sẽ tạo ra EPS là : • Sẽ giảm các tải đỉnh và tạo ra các phần dự trữ; • Sẽ loại trừ các chi phí cơ bản của cơ sở hạ tầng (kiểm tra và chẩn đoán) mới cũng như tạo ra các nhà máy; • Sẽ giảm tổn thất đường dây cùng với chi phí vận hành và bảo dưỡng; • Sẽ chuyển hướng dòng năng lượng chảy, thay đổi mô hình tải, cải thiện bên dạng điện áp và độ ổn định; • Sẽ cho phép tải ESS và DG để tham gia vào hoạt động hệ thống; 2 • Thông qua giám sát rộng rãi, thông tin liên lạc nhanh chóng, và kiểm soát thông tin phản hồi của các hoạt động, sẽ có nhiều thông tin hơn về các vấn đề phát sinh của hệ thống trước khi chúng ảnh hưởng đến dịch vụ; • Cung cấp các tiện ích hệ thống với các công cụ trực quan tiên tiến để nâng cao khả năng giám sát hệ thống. 1.2. CÁC VẤN ĐỀ CHÁT LƯỢNG TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN THÔNG MINH 1.2.1. Chất lượng điện và EMC Một trong những khái niệm cơ bản liên quan đến sử dụng năng lượng điện là sự tương thích điện từ (EMC) - giữa các thiết bị điện và môi trường của nó, hoặc giữa thiết bị này và các thiết bị khác.Đó là, theo định nghĩa của Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (IEC) : "khả năng của một thiết bị hoặc hệ thống hoạt động tốt trong môi trường điện từ của nó mà không cần quan tâm đến các nhiễu điện từ phân bố tại bất cứ nơi nào trong môi trường đó" . Sự tương tác lẫn nhau giữa môi trường điện từ và tải có thể qua dây dẫn hoặc bức xạ. . Hiện nay, không giống như trong quá khứ, các khái niệm về tính tương thích điện từ không chỉ liên quan đến các vấn đề của truyền thông tin. Nó cũng bao gồm các vấn đề của sự tương tác lẫn nhau giữa các thiết bị và các hệ thống sử dụng hiện tượng điện từ năng lượng truyền tải và mục đích chuyển đổi, cũng như tác động của thiết bị này và các hệ thống trong môi trường điện từ tự nhiên và sinh quyển, do đó, nó bao gồm tất cả các trường hợp của mọi sự không tương thích điện từ. Điện là kết quả của một quá trình sản xuất và là một sản phẩm được thẩm định và tiêu chuẩn hóa. Nó cũng là một vấn đề của kim ngạch thương mại thị trường, do đó giá trị tiện ích của nó có phải là một sự đánh giá mô tả trong một thỏa thuận giữa các bên trong giao dịch thương mại. Trong ý nghĩa thông qua bởi Hội đồng châu Âu điều tiết năng lượng (CEER) chất lượng cung cấp điện bao gồm ba lĩnh vực chính, xem hình 1.2: 3 Hình 1.2: Sự phân loại các vấn đề cung cấp năng lượng điện Ở đó : -, Quality of power delivery : Chất lượng của cung cấp năng lượng điện -, Commercial quality : Đặc tính thương mại -, Continuity of supply : Sự liên tục cung cấp -, Voltage quality : Chất lượng điện áp -, Frequency : Tần số -, Level : Mức -, Waveform shape : hình dạng sóng -, Asymmetry : Sự không đối xứng • Chất lượng thương mại được hiểu là chất lượng của các mối quan hệ thương mại giữa các nhà cung cấp điện và khách hàng; • Liên tục cung cấp thường được đo trong điều kiện của số lượng sự gián đoạn cung cấp, khoảng thời gian của một sự gián đoạn, thời gian tích tụ của các gián đoạn cung cấp điện trong một khoảng thời gian nhất định. • Chất lượng điện áp đo lường trong điều kiện của sự khác biệt giữa dạng sóng thực tế và dạng sóng điện áp và dòng ba pha sin cân bằng về giá trị danh định. Phần lớn, các ngành công nghiệp chấp nhận định nghĩa của vấn đề chất lượng điện như sau : "Chất lượng cung cấp năng lượng điện là một tập hợp các thông số trong đó mô tả quá trình phân phối năng lượng điện tới người sử dụng trong điều kiện hoạt động bình thường, xác định sự cung cấp liên tục (cung cấp gián đoạn 4 ngắn hạn và dài) và đặc trưng của các điện áp cung cấp (độ lớn, không đối xứng, tần số, và hình dạng sóng) ". 1.2.2. Các vấn đề về chất lượng điện a, Biên độ của các điện áp cung cấp Lý do chính làm thay đổi giá trị hiệu dụng của điên áp trong mạng điện là sự biến đổi của tải. Như hình 1.3, điện áp thay đổi trong mạng điện cung cấp vượt quá giới hạn cho phép, có ảnh hưởng xấu đến tải và có thể dẫn tới hỏng hóc các thiết bị hoặ trong trường hợp tồi tệ nhất có thể dẫn tới sự phá hủy chúng. Điện áp giảm làm tăng tổn hao trong đường dây truyền tải , máy biến áp... Trong khi việc tăng biên độ điện áp sẽ làm tăng dòng từ hóa ở các máy biến áp và động cơ, làm giảm tuổi thọ hay phá hủy cách điện và làm tăng sự tiêu tán năng lượng trong tải (quá nóng). Hình 1.3 Ví dụ vê sự thay đổi theo tuần trong điện áp pha và dòng pha b, Dao động điện áp Điện áp biến động là một loạt các sự thay đổi giá trị hiệu dụng của điện áp hoặc sự thay đổi đường bao điện áp, xem hình 1.4. Các nguồn chính của sự dao động điện áp trong mạng lưới điện là nhiễu của các tải công nghiệp năng lượng cao (hàn điện, ổ đĩa máy cán, máy cẩu, lò hồ quang, vv) và hoạt động chuyển mạch trong hệ thống điện để làm thay đổi cấu hình mạng hay gây ra bởi hệ thống điều chỉnh điện áp. 5 ... - tailieumienphi.vn