Xem mẫu
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE
TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI
Nguyễn Trung Tuyên, Nguyễn Thế Anh, Vũ Quang Hải, TS. Lê Thị Minh Châu
Bộ môn Hệ thống Điện - Viện Điện - Trường Đai Học Bách khoa Hà Nội
Tác giả liên hệ: tuyen.nt181302@sis.hust.edu.vn
TÓM TẮT
Ngày nay, việc sử dụng năng lượng hóa ra ngoài khoảng giới hạn điện áp cho phép,
thạch đang ngày càng cạn kiệt và gây ra hệ thống PV sẽ bị ngắt kết nối với lưới. Bên
nhiều vấn đề ảnh hưởng nặng nề đến môi cạnh đó, sự nhiễu loạn điện áp có thể gây
trường. Sự phát triển của xã hội đòi hỏi gắn ảnh hưởng lớn tới vấn đề chất lượng điện
liền với sự phát triển của các nguồn năng năng. Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu
lượng sạch. Trong đó, năng lượng mặt trời đề xuất phương pháp giúp hệ thống PV có
là nguồn năng lượng đang trở nên phổ thể tự động điều chỉnh điện áp tại điểm kết
biến với số lượng lắp đặt hệ thống điện mặt nối tùy theo công suất phát của hệ thống
trời (PV) áp mái tăng theo cấp số nhân. Việc PV, góp phần tăng độ ổn định điện áp tại vị
kết nối hệ thống PV vào lưới điện quốc gia trí kết nối. Tính hiệu quả của phương pháp
thường gặp một số vấn đề về điện áp. Khi đề xuất sẽ được đánh giá qua kết quả mô
những giá trị điện áp tại điểm kết nối vượt phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink.
Từ khóa: hệ thống PV, chất lượng điện áp, tự động điều chỉnh điện áp.
1. GIỚI THIỆU năng lượng tái tạo được phát triển rộng rãi
Năng lượng hóa thạch vẫn đang là nguồn hiện nay đó chính là năng lượng mặt trời
cung cấp năng lượng chính cho nhu cầu của (PV), nguồn năng lượng này có thể được
thế giới, và càng ngày chúng ta càng nhận khai thác ở nhiều quy mô, nhiều địa điểm
thấy được ảnh hưởng rõ ràng của việc sử khác nhau làm cho nguồn năng lượng này
dụng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch. trở nên phổ biến hơn bao giờ hết. Hai mô
Nó không còn chỉ dừng lại ở vấn đề phát hình điện mặt trời được sử dụng rộng rãi
thải khí CO2 mà là ảnh hưởng tới sự biến hiện nay phải kể đến đó là mô hình điện
đổi khí hậu với hàng loạt những thiên tai, mặt trời áp mái và cánh đồng mặt trời.
cháy rừng,… xảy ra khắp nơi trên thế giới. Trong phạm vi nghiên cứu này, các tác giả
Năng lượng tái tạo trở thành một hướng đi quan tâm đến vấn đề điện áp cho mô hình
mới cho thế giới. Một trong những nguồn điện mặt trời áp mái.
68 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE
Việc kết nối hệ thống điện mặt trời áp mái nhiều năng lượng mặt trời vào hệ thống
cũng có thể gây ảnh hưởng rất lớn tới lưới điện, cần có một bộ điều khiển nhằm giữ
điện quốc gia nếu gặp phải một số vấn đề điện áp của các hệ thống PV tại vị trí kết nối
kỹ thuật như mất cân bằng pha, xâm nhập để tránh trường hợp có thể gây ra sự ngắt
dòng một chiều, nhấp nháy điện áp, tính kết nối không cần thiết các hệ thống PV khi
chọn lọc của hệ thống bảo vệ rơle...v.v. có hiện tượng dao động điện áp trên lưới.
. Quyết định 13/2020/QĐ-TTg của Thủ
[2]
tướng Chính phủ quy định giá mua điện Các hệ thống PV hiện nay đang sử dụng
(chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) áp hệ thống điều khiển P/Q thông thường
dụng cho hệ thống điện mặt trời áp mái [4,5] và chưa được tham gia vào việc điều
trong năm 2020 là 1.940 đồng/kWh, cao chỉnh điện áp trên lưới điện. Chính vì vậy,
hơn so với các loại hình điện mặt trời khác. nếu điện áp tăng lên quá cao hoặc giảm
Theo EVN, tính đến đầu tháng 9/2020, cả xuống quá sâu thì theo các tiêu chuẩn
nước đã có gần 50.000 hệ thống điện mặt kết nối, hệ thống không thể duy trì kết
trời áp mái với tổng công suất gần 1.200 nối trong trạng thái như vậy, dẫn tới ngắt
MWp được lắp đặt và đưa vào vận hành, kết nối với lưới điện, gây ra gián đoạn hệ
làm cho sự tương tác và ảnh hưởng qua lại thống. Nghiên cứu này đề xuất giải pháp
giữa hai hệ thống điện này trở nên mạnh sử dụng phương pháp tự động điều chỉnh
mẽ. Việc kết nối hệ thống PV với lưới đang điện áp tùy theo lượng công suất phát của
gặp nhiều vấn đề do điện áp không ổn định hệ thống PV, vì lượng bức xạ của mặt trời
. Khi có sự biến thiên điện áp hệ thống PV
[3]
trong mỗi khung giờ trong ngày là khác
có thể bị ngắt kết nối với lưới điện. Quá áp nhau. Hệ thống sẽ tự điều chỉnh điện áp
được coi là một nhiễu loạn điện áp, giá trị trong khoảng giá trị cho phép bằng cách
điện áp tại điểm kết nối tăng lên có thể gây thay đổi (hấp thụ hoặc phát ra) công
ra sự cố quá điện áp trong trường hợp non suất phản kháng, tăng tính ổn định cho
tải và hệ thống PV phát công suất lớn. Với hệ thống và tăng thêm khả năng kết nối
mục đích nhằm tăng cường thâm nhập nhiều hệ thống PV vào hệ thống điện.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mô hình đề xuất
Tích hợp bộ ‘tự động điều khiển điện thống PV nối lưới để đảm bảo điện áp
áp bằng cách thay đổi công suất phản nằm trong khoảng giá trị cho phép tại vị
kháng’ vào biến tần (inverter) của hệ trí kết nối với lưới điện.
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 69
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE
thống điện mặt trời áp mái kết nối lưới
bằng Matlab/Simulink. Hiệu quả của thuật
toán đề xuất được đánh giá thông qua kết
quả mô phỏng.
2.2.3 Dự kiến nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu các ảnh hưởng của hệ thống
điện mặt trời đến lưới điện.
Hình 1. Mô hình của hệ thống PV kết nối lưới.
Nghiên cứu về các thuật toán điều khiển
theo chế độ hoạt động của hệ thống PV
2.2 Phương pháp (P/Q control, P/PF control, P/V control, V/f
2.2.1 Dữ liệu thu thập control) Mô hình hóa lưới điện phân phối
Các dữ liệu cần thiết cho nghiên cứu cần và hệ thống điện mặt trời bằng phần mềm
thu thập và xây dựng bao gồm: Matlab/Simulink.
• Biểu đồ lượng bức xạ mặt trời các Mô phỏng công suất của hệ thống điện
khung giờ trong ngày. mặt trời theo lượng bức xạ mặt trời đã thu
• Thông số lưới điện phân phối thực tế. thập được (theo chương trình điều khiển
• Hiệu suất của hệ thống PV, giới hạn P/Q thông thường) Xây dựng thuật toán
công suất Q của hệ thống PV tự động điều chỉnh điện áp bằng cách thay
đổi công suất phản kháng dựa trên việc
đưa ra góc điều khiển tối ưu cho IGBT.
Áp dụng thuật toán tự động điều chỉnh
điện áp tích hợp cho biến tần của hệ thống
PV áp mái nối lưới và đánh giá tính hiệu quả
của hệ thống tự động điều chỉnh điện áp.
Hình 2. Ví dụ về cường độ bức xạ mặt trời trong 24h.
3. KẾT LUẬN
2.2.2 Phần mềm tính toán Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng
MATLAB là một bộ phần mềm dùng để tính thuật toán tự động điều khiển điện áp (tích
toán các bài toán kỹ thuật, hiện được sử hợp trong inverter) cho hệ thống PV. Thuật
dụng phổ biến để tính toán và mô phỏng toán điều chỉnh này không chỉ có khả năng
các bài toán thuộc chuyên ngành hệ thống giữ điện áp trong phạm vi cho phép tại
điện. Nhóm tác giả sẽ xây dựng thuật toán điểm kết nối mà còn tại mọi điểm trên lưới.
trên giao diện Matlab và mô hình hóa hệ Việc đánh giá hiệu quả của thuật toán tự
70 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
- CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION THREE
động điều chỉnh trong việc ổn giữ điện áp TÁC GIẢ Ý TƯỞNG
trong phạm vi cho phép tại điểm kết nối Nguyễn Thế Anh
được thực hiện bằng việc mô phỏng kết MSSV: 20181081, sinh năm 2000, là sinh
nối các nguồn phân tán vào lưới phân phối viên ngành Kỹ thuật điện, K63 Viện Điện,
bằng Matlab Simulink. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Hướng
nghiên cứu về Năng Lượng điện mặt trời và
Khi sử dụng bộ tự động điều chỉnh điện áp
điện gió.
cũng sẽ góp phần là giảm chi phí kết nối,
nâng cao chất lượng điện năng, tăng khả
Nguyễn Trung Tuyên
năng kết nối nhiều hệ thống PV với nhau
MSSV: 20181302, sinh năm 2000, là sinh
và thực hiện nối lưới. Giảm sự tác động từ
viên ngành Kỹ thuật điện, K63 Viện Điện,
hệ thống PV gặp sự cố gây ảnh hưởng tới
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Hướng
lưới điện.
nghiên cứu về Năng Lượng tái tạo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Quang Hải
[1] Le Duc Tung, Le Thi Minh Chau, June 2020, “Control MSSV: 20181145, sinh năm 2000, là sinh
voltage of grid-connected PV system facing
viên ngành Kỹ thuật điện, K63 Viện Điện,
voltage sags”, Journal of Science & Technology 144
(2020) 001-005. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Hướng
[2] F. Shahnia, R. Majumder, A. Ghosh, G. Ledwich, nghiên cứu về Năng lượng tái tạo.
F. Zare, 2010 “Sensitivity analysis of voltage
imbalance in distribution networks with rooftop
PVs”, IEEE PES General Meeting. GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
[3] Topic, Danijel, Zovko, Nikolina, Knezevic, Goran,
TS. Lê Minh Châu
Perko, Jurica, Raff, Rebeka, Golub, Velimir
“Influence of PV Systems on Distribution Network Sinh năm 1984, Đà Nẵng, Việt Nam. Cô
Voltage Values and Power Losses: Case Study”, Novi nhận bằng Kỹ sư ngành Kỹ thuật điện tại
Sad, Serbia (2019.7.1-2019.7.4) IEEE EUROCON
Đại học Bách Khoa Đà Nẵng năm 2007;
2019 -18th International Conference on Smart
Technologies
bằng Thạc sĩ năm 2008 và Tiến sỹ năm 2012
[4] Kinal Kachiya, Makarand Lokhande, Mukesh Patel, chuyên ngành Kỹ thuật điện tại Trường Đại
13-14 May 2011 “MATLAB/Simulink Model of học Bách khoa Quốc gia Grenoble (thuộc
Solar PV module and MPPT Algorithm”, National
nhóm Grandes Ecoles), Pháp. Cô hiện là
Conference on Recent Trends in Engineering &
Technology. Giảng viên thuộc bộ môn Hệ thống điện,
[5] Tshewang Lhendup, Sonam Wangchuk, Lungten Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà
Norbu, Chimi Rinzin, Saten Lhundup “Simulated Nội. Lĩnh vực nghiên cứu của cô là phân
Performance of a Grid-Connected and Standalone
tích tính toán và tối ưu hóa chế độ hệ thống
Photovoltaic Power System”, International Journal
of Scientific & Engineering Research, Volume 7, điện, tích hợp các nguồn năng lượng tái
Issue 11, November 2016. tạo vào lưới điện, năng lượng điện mặt trời.
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 71
nguon tai.lieu . vn
