Tóm tắt: Nghiên cứu sử dụng và khai thác hiệu quả các nhà máy điện sử dụng nguồn năng lượng tái tạo có công suất nhỏ và phát điện phân tán (Distributed Generation – DG) với số lượng lớn như điện gió, pin mặt trời, pin nhiên liệu, thủy điện nhỏ, khí sinh học…đã bắt đầu xuất hiện với số lượng lớn trong hệ thống cung cấp điện. Để đảm bảo nhu cầu cung cấp 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. Ưu điểm khi sử dụng các DG có thể giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy điện truyền thống, tuy nhiên việc kết hợp DG vào hệ thống cung cấp điện là một vấn đề lớn, vì các DG có quy mô quá nhỏ so với công suất lưới điện.
Bài báo đã đưa ra được kết quả mô phỏng điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán theo mô hình nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants – VPP), đây là một phương pháp để kết hợp các DG vào lưới điện.
Từ khóa: Nhà máy điện; nhà máy điện ảo; năng lượng tái tạo; nguồn công suất nhỏ; nguồn phân tán.
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, ngành điện đang từng bước phát triển đồng bộ từ các khâu như: sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Theo [1], khi hiệu ứng nóng lên của trái đất, sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hóa thạch và sự bùng nổ tăng trưởng của các nước đang phát triển. Bên cạnh đó dân số ngày càng tăng, ước tính đến năm 2050 khoảng 9.5 tỷ người, nhiệt độ trung bình của trái đất có thể tăng lên 600C. Điều này dẫn đến yêu cầu cấp thiết phải có những phương thức mới trong việc cung cấp và sử dụng nguồn năng năng lượng sao cho giảm thiểu sự phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường, như nitrogen oxit (NOx), sunfua oxit (SOx), và đặc biệt là carbon dioxit (CO2). Để đạt được các mục tiêu đã nêu ở trên theo [2], chúng ta phải xây dựng một hệ thống điện với phương thức vận hành và kinh doanh có khả năng cho phép các nhà máy điện nâng cao hiệu suất, các nguồn điện phân tán (DG) được khuyến khích phát triển ở những địa điểm thích hợp.
Nối lưới các DG trong hệ thống điện sẽ thúc đẩy sự thay đổi phương thức sử dụng điện và cải thiện được đồ thị phụ tải. Bên cạnh việc khuyến khích các ngành công nghiệp phát triển và sử dụng các thiết bị tiết kiệm điện. Nghiên cứu mô hình nhà máy điện ảo (Virtual Power Plants – VPP) và ứng dụng trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán, đây cũng là một phần trong hệ thống điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid). Hiện nay, ở các nước phát triển như: Đức, Italia, Anh và Hoa Kỳ đã bắt đầu triển khai và lắp đặt hệ thống lưới điện thông minh về đến tận các hộ gia đình với hy vọng sẽ tạo được sự linh hoạt trong sử dụng điện cho người tiêu dùng, thậm chí cho phép giảm giá thành đối với các khách hàng sử dụng năng lượng tiết kiệm.
NHÀ MÁY ĐIỆN ẢO
2. Nghiên cứu mô hình nhà máy điện ảo 2.1. Khái niệm nhà máy điện ảo
Mô hình nhà máy điện ảo (VPP) theo [3], là sự kết hợp của các nguồn điện phân tán có công suất nhỏ như: nhà máy điện gió, điện - nhiệt kết hợp, nhà máy điện mặt trời, các thủy điện nhỏ và nhà máy điện chạy khí sinh học,..Hệ thống điện điều khiển theo mô hình 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. Mô hình VPP ứng dụng trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán bao gồm các thành phần cơ bản, như hình 1.
2.2. Phân loại nhà máy điện ảo
Theo [4], hiện nay mô hình VPP trong điều khiển các nhà máy điện bao gồm 2 loại: Loại VPP thương mại (Commercial - CVPP) và VPP kỹ thuật (Technical - TVPP).
2.3. Các cấu trúc điều khiển VPP
Hình 1. Mô hình VPP ứng dụng trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán Khu công nghiệp
Trang trại gió Lưới điện
CO2 NOx
Trung tâm Điều khiển(VPP)
Pin mặt trời
Điện – Nhiệt kết hợp (CHP)
Hộ tiêu thụ điện
Pin nhiên liệu
Ngõ vào DER - Các tham số làm việc - Giới hạn về giá thành - Số liệu đo lường - Dự đoán số liệu phụ tải
Ngõ vào khác - Thị trường thông minh - Dữ liệu khu vực - Mô hình mạng
CVPP
Tối ưu hóa các nguồn DER để cung cấp cho các nhà quản lý
Ngõ ra Là các mối quan hệ với bên ngoài về các họp đồng DER, các tham số và giá thành TVPP
Ngõ vào DER
(Thông qua CVPP cung cấp) - Các tham số làm việc - Giới hạn giá thành - Số liệu đo lường - Dự đoán số liệu phụ tải Ngõ vào khác
- Các trạng thái thời gian thực của lưới điện khu vực - Điều kiện của phụ tải - Điều kiện hạn chế mạng
TVPP
Kết hợp tất cả các đầu vào của DER
Ngõ ra Hình thành các đặc
tính của nhà máy điện ảo (VPP)
Hình 3. Các ngõ vào và ra của TVPP Hình 2. Các ngõ vào và ngõ ra của CVPP
NHÀ MÁY ĐIỆN ẢO
2.3.1. 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, mô hình điều khiển VPP loại này thì yêu cầu các nhà máy điện cùng một lúc phải nắm bắt tất cả các thông tin liên quan và thiết lập các chế độ làm việc sao cho đáp ứng được các nhu cầu khác nhau của hệ thống điện.
2.3.2.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, mô hình điều khiển VPP được chia thành một số cấp điều khiển 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 tổng thể của hệ thống và đảm bảo hệ thống luôn làm việc liên tục hơn.
2.3.3.Cấu trúc điều khiển VPP phân cấp toàn bộ
Nhà máy điện ảo dựa theo cấu trúc điều khiển này được gọi là điều khiển phân cấp Thông tin 2 chiều
Các nguồn năng lượng phân tán (Distributed Energy Resources –
DER)
Hình 4. Sơ đồ cấu trúc điều khiển VPP tập trung
Hình 5. Sơ đồ cấu trúc điều khiển VPP phân cấp (VPP) điều khiển
trung tâm Điều khiển
cấp cao Điều khiển
cấp thấp
LÊ KIM ANH báo thời tiết,...cũng như dữ liệu đăng nhập và các thông tin có giá trị khác của hệ thống.
So với hai cấu trúc điều khiển trên, ở cấu trúc điều khiển này hiệu quả mang lại cao hơn.
3. Ứng dụng mô hình VPP trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán 3.1. Tiêu chuẩn kết nối các DG vào lưới
Khi kết nối các DG vào lưới phải tuân thủ các tiêu chuẩn kết nối và sự ràng buộc về kỹ thuật và tính kinh tế, tùy thuộc vào các dạng cấu trúc của lưới điện mà các tiêu chuẩn kết nối sẽ khác nhau như: Đối với các dạng sóng hài sinh ra bởi các DG theo tiêu chuẩn IEEE 519 - 1992, không vượt quá 5% so với tổng độ méo toàn phần (Total Harmonic Distortion - THD). Theo [6], tiêu chuẩn IEEE 1547, dòng điện một chiều đưa vào lưới từ các DG phải nhỏ hơn 0,5% dòng định mức của máy phát tại điểm kết nối. Theo [7], tiêu chuẩn IEC 6140 - 21, để hạn chế hiện tượng chập chờn, nhiều nước đã đưa ra yêu cầu công suất lắp đặt cực đại của các DG phải nhỏ hơn vài lần công suất ngắn mạch tại điểm kết nối chung. Theo [8], tiêu chuẩn IEEE 1547 việc xem xét các DG có công suất nhỏ ít làm thay đổi đến hệ thống. Tuy nhiên đối với những DG có công suất trên 30 kW có thể sẽ có những tác động đáng kể đến hệ thống, vì vậy yêu cầu người vận hành phải thiết lập và chỉnh định rơle ở tần số thấp.
3.2. Quan hệ giữa điện áp và công suất khi nối lưới các DG Sự phân bố công suất khi
các DG nối vào lưới theo [9], phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng như: Vị trí đặt các DG, tổn thất công suất trên đường dây, các vấn đề về điện áp, nhu cầu của phụ tải điện,.. Hình 7, sơ đồ mối quan hệ giữa điện áp và công suất của các DG khi cung cấp cho các tải và kết nối
với lưới. Hình 7. Sơ đồ mối quan hệ giữa điện áp
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 tổng thể của hệ thống và đảm bảo hệ thống luôn làm việc liên tục hơn.
2.3.3.Cấu trúc điều khiển VPP phân cấp toàn bộ
Nhà máy điện ảo dựa theo cấu trúc điều khiển này được gọi là điều khiển phân cấp toàn bộ (Fully Distributed Controlled Virtual Power Plant - FDCVPP) như hình 6, cấu trúc điều khiển này có thể được coi là một phần mở rộng của hệ thống điều khiển phân cấp. Hệ thống điều khiển trung tâm dùng để trao đổi thông tin dữ liệu thông qua các bộ vi xử lý. VPP điều khiển phân cấp toàn bộ sẽ cho ta biết được dữ liệu về thị trường điện, dự báo thời tiết,...cũng như dữ liệu đăng nhập và các thông tin có giá trị khác của hệ thống. So với hai cấu trúc điều khiển trên, ở cấu trúc điều khiển này hiệu quả mang lại cao hơn.
3.Ứng dụng mô hình VPP trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán 3.1. Tiêu chuẩn kết nối các DG vào lưới
(VPP) điều khiển
t tâ
Điều khiển
cấp cao Điều khiển
cấp thấp Hình 5. Sơ đồ cấu trúc điều khiển VPP phân cấp
DER Agent DER Agent DER Agent
Phục vụ việc theo dõi Thời tiết, thị trường điện..v.v
Hình 6. Sơ đồ cấu trúc điều khiển VPP phân cấp toàn bộ
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 tổng thể của hệ thống và đảm bảo hệ thống luôn làm việc liên tục hơn.
2.3.3.Cấu trúc điều khiển VPP phân cấp toàn bộ
Nhà máy điện ảo dựa theo cấu trúc điều khiển này được gọi là điều khiển phân cấp toàn bộ (Fully Distributed Controlled Virtual Power Plant - FDCVPP) như hình 6, cấu trúc điều khiển này có thể được coi là một phần mở rộng của hệ thống điều khiển phân cấp. Hệ thống điều khiển trung tâm dùng để trao đổi thông tin dữ liệu thông qua các bộ vi xử lý. VPP điều khiển phân cấp toàn bộ sẽ cho ta biết được dữ liệu về thị trường điện, dự báo thời tiết,...cũng như dữ liệu đăng nhập và các thông tin có giá trị khác của hệ thống. So với hai cấu trúc điều khiển trên, ở cấu trúc điều khiển này hiệu quả mang lại cao hơn.
3.Ứng dụng mô hình VPP trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán 3.1. Tiêu chuẩn kết nối các DG vào lưới
(VPP) điều khiển
t tâ
Điều khiển
cấp cao Điều khiển
cấp thấp Hình 5. Sơ đồ cấu trúc điều khiển VPP phân cấp
DER Agent DER Agent DER Agent
Phục vụ việc theo dõi Thời tiết, thị trường điện..v.v
Hình 6. Sơ đồ cấu trúc điều khiển VPP phân cấp toàn bộ
NHÀ MÁY ĐIỆN ẢO
Từ sơ đồ hình 7, ta thấy: Tổng trở của đường dây Zij = Rij + jXij; các giá trị Ui và Uj là các điện áp tại nút nguồn và nút cuối.
Công suất phát tại điểm kết nối sẽ là :
SI = PI + jQI = (PDG + j QDG) - ( PLj + j QLj) (1) Trong đó:
PDG, QDG, PLj , QLj : lần lượt là công suất tác dụng, công suất phản kháng của DG và của phụ tải.
Từ SI = Uj.ÝI và II = (PI - j QI)/U*j suy ra:
(2)
Thông thường góc lệch ä giữa Uj và Ui là rất nhỏ, và j(PI .Xịj – QI .Rij)/U*j = 0 như vậy giá trị ÄU = |Uj – Ui| xấp xỉ bằng:
(3)
Từ biểu thức đã phân tích ở trên ta thấy rằng, công suất của các DG khi tham gia nối lưới, có thể làm tăng hoặc giảm điện áp tại nút kết nối và các nút lân cận. Do đó, việc kết hợp với tỷ số R/X của hệ thống hoặc đặc tính của lưới kết nối DG với đặc tính của tải (hình dáng đồ thị phụ tải) để xác định được mức độ điện áp ở điểm kết nối tăng lên hay giảm xuống khi công suất phát của DG tăng lên.
3.3. Tính toán các thông số
3.3.1.Tính toán thông số của đường dây
Để điều khiển nối lưới các DG theo mô hình VPP theo [10], ta sử dụng cấu trúc điều khiển VPP tập trung bao gồm 3 nguồn điện phân tán ( là tuabin thủy lực, tuabin hơi, máy phát điện diesel) có sơ đồ đường dây và tải như hình 8. Ở đây: DG1: là Tuabin thủy lực, DG2: Tuabin hơi, DG3: Máy phát điện diesel.
Theo [10], điện trở và điện kháng trên các đoạn đường dây ở hình 8, được tính như sau:
* Đoạn đường dây (L) có chiều dài 0.5km. Điện trở trên đường dây (R) =
*
*
*
) . .
( ) . .
(
) )(
(
j ij I ij I j
ij I ij I i
j
I I ij ij i ij I i j
U R Q X P j U
X Q R U P
U
jQ P jX U R
Z I U U
+ − + +
=
− + +
= +
=
*
*
) (
) (
) . .
(
j
ij Lj D G ij Lj DG j
ij I ij I
U
X Q Q R P P U
X Q R
U P − + −
+ =
=
∆
19 LÊ KIM ANH
0.2426Ω/km x 0.4km = 0.09704Ω; điện kháng trên đường dây (X2) = 0.3614Ω/km x 0.4km = 0.14456Ω.
* Đoạn đường dây (L3, L4, L5) có chiều dài 0.2km, sử dụng cùng loại dây dẫn và tiết diện dây bằng nhau, nên điện trở trên đường dây (R3= R4 = R5) = 0.437Ω/km x 0.2km
= 0.0874Ω; điện kháng trên đường dây (X3 = X4 = X5) = 0.302Ω/km x 0.2km = 0.0602Ω.
3.3.2. Điện trở và điện kháng của máy biến áp tính theo đơn vị tương đối (per unit – p.u)
Theo [10], điện trở và điện kháng của máy biến áp (MBA) được tính như sau:
*
* j
ij Lj DG ij
Lj DG j
ij I ij I
U
U U
(3)
Từ biểu thức đã phân tích ở trên ta thấy rằng, công suất của các DG khi tham gia nối lưới, có thể làm tăng hoặc giảm điện áp tại nút kết nối và các nút lân cận. Do đó, việc kết hợp với tỷ số R/X của hệ thống hoặc đặc tính của lưới kết nối DG với đặc tính của tải (hình dáng đồ thị phụ tải) để xác định được mức độ điện áp ở điểm kết nối tăng lên hay giảm xuống khi công suất phát của DG tăng lên.
3.3. Tính toán các thông số
3.3.1.Tính toán thông số của đường dây
Để điều khiển nối lưới các DG theo mô hình VPP theo [10], ta sử dụng cấu trúc điều khiển VPP tập trung bao gồm 3 nguồn điện phân tán ( là tuabin thủy lực, tuabin hơi, máy phát điện diesel) có sơ đồ đường dây và tải như hình 8. Ở đây: DG1: là Tuabin thủy lực, DG2: Tuabin hơi, DG3: Máy phát điện diesel.
Theo [10], điện trở và điện kháng trên các đoạn đường dây ở hình 8, được tính như sau:
* Đoạn đường dây (L1) có chiều dài 0.5km. Điện trở trên đường dây (R1) = 0.356Ω/km x 0.5km = 0.178Ω; điện kháng trên đường dây (X1) = 0.3226Ω/km x 0.5km = 0.1613Ω.
* Đoạn đường dây (L2) có chiều dài 0.4km. Điện trở trên đường dây (R2) = 0.2426Ω/km x 0.4km
= 0.09704Ω; điện kháng trên đường dây (X2) = 0.3614Ω/km x 0.4km = 0.14456Ω.
* Đoạn đường dây (L3, L4, L5) có chiều dài 0.2km, sử dụng cùng loại dây dẫn và tiết diện dây bằng nhau, nên điện trở trên đường dây (R3= R4 = R5) = 0.437Ω/km x 0.2km = 0.0874Ω; điện kháng trên đường dây (X3 = X4 = X5) = 0.302Ω/km x 0.2km = 0.0602Ω.
3.3.2. Điện trở và điện kháng của máy biến áp tính theo đơn vị tương đối (per unit – p.u) Theo [10], điện trở và điện kháng của máy biến áp (MBA) được tính như sau:
Lưới điện
22/0.4kV MBA L1 = 0.5km
L2 = 0.4km
L3 = 0.2km
L4 = 0.2km
DG1
Bus 1
Tải (1) 160k
Bus 2
DG2
DG3
400V,150kVA
400V,150kVA
400V,150kVA Tải (2)
100k
Tải (3) 100kW Hình 8. Sơ đồ đường dây và tải điều khiển theo cấu trúc VPP
Trung tâmđiều khiển (VPP)
L5 = 0.2km
Rbase
u R p
R( . ) () (1) ;
Lbase
H u L
p
L( . ) ( ) (2) Trong đó:
n
base Pn
R (V )2 ;
n
base basef
L R
2
Đối với mạch từ hóa điện trở Rm và điện kháng Lm, để quy đổi sang đơn vị tương đối ta dựa trên các thông số định mức của cuộn dây sơ cấp
367.82
000 . 450
000 3 .
22 2
Rbase ; H
x x f
Lbase Rbase 1.171 50
14 . 3 2
82 . 367 .
.
2
Điện trở và điện kháng của lưới điện (phía trước đoạn đường dây L1) là: R = 16Ω; X
= 94.7Ω, như vậy điện cảm được tính như sau:
x H x
f
L X 0.3
50 14 . 3 2
7 . 94 .
.
2
để quy đổi sang đơn vị tương đối (p.u) ta tính như sau:
p u
R R R
base
. 0434 . 82 0 . 367
16
1
u L p
L L
base
. 256 . 171 0 . 1
3 . 0
1
4. Xây dựng mô hình và mô phỏng trên matlab/simulink 4.1. Xây dựng mô hình trên matlab/simulink
Mô hình được xây dựng trên cơ sở phân tích cấu trúc điều khiển VPP tập trung, bao gồm 3 nguồn điện phân tán là các tuabin thủy lực, tuabin hơi và máy phát điện diesel, sơ đồ điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán xây dựng trên matlab/simulink như hình 9.
Hình 9. Sơ đồ điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán theo mô hình VPP tập trung
20
NHÀ MÁY ĐIỆN ẢO
4. Xây dựng mô hình và mô phỏng trên matlab/simulink 4.1. Xây dựng mô hình trên matlab/simulink
Mô hình được xây dựng trên cơ sở phân tích cấu trúc điều khiển VPP tập trung, bao gồm 3 nguồn điện phân tán là các tuabin thủy lực, tuabin hơi và máy phát điện diesel, sơ đồ điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán xây dựng trên matlab/simulink như hình 9.
4.2. Kết quả mô phỏng
Rbase
u R p
R( . ) () (1) ;
Lbase
H u L
p
L( . ) ( ) (2) Trong đó:
n
base Pn
R (V )2 ;
n
base basef
L R
2
Đối với mạch từ hóa điện trở Rm và điện kháng Lm, để quy đổi sang đơn vị tương đối ta dựa trên các thông số định mức của cuộn dây sơ cấp
367.82
000 . 450
000 3 .
22 2
Rbase ; H
x x f
Lbase Rbase 1.171 50
14 . 3 2
82 . 367 .
.
2
Điện trở và điện kháng của lưới điện (phía trước đoạn đường dây L1) là: R = 16Ω; X
= 94.7Ω, như vậy điện cảm được tính như sau:
x H x
f
L X 0.3
50 14 . 3 2
7 . 94 .
.
2
để quy đổi sang đơn vị tương đối (p.u) ta tính như sau:
p u
R R R
base
. 0434 . 82 0 . 367
16
1
u L p
L L
base
. 256 . 171 0 . 1
3 . 0
1
4. Xây dựng mô hình và mô phỏng trên matlab/simulink 4.1. Xây dựng mô hình trên matlab/simulink
Mô hình được xây dựng trên cơ sở phân tích cấu trúc điều khiển VPP tập trung, bao gồm 3 nguồn điện phân tán là các tuabin thủy lực, tuabin hơi và máy phát điện diesel, sơ đồ điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán xây dựng trên matlab/simulink như hình 9.
4.2. Kết quả mô phỏng
Hình 9. Sơ đồ điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán theo mô hình VPP tập trung
Hình 9. Sơ đồ điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán theo mô hình VPP tập trung
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-400 -200 0 200 400
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-600 -400 -200 0 200 400 600
-15 -10 -5 0 5 10 15
-1 0 1 2 x 104
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0.98 0.99 1 1.01 1.02 1.03 1.04
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-200 -100 0 100 200
Hình 10. Công suất DG1 tính theo ( p.u) Hình 11. Công suất DG2 (kW)
Hình 12. Công suất DG3 tính theo (p.u)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-10 -5 0 5 10 15
Hình 13. Điện áp kích từ tính theo( p.u)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5
0 x 105
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 x 105
Hình 14. Công suất tác dụng nối lưới (W) Hình 15. Công suất phản kháng nối lưới (Var)
Hình 16. Dòng điện ngõ ra Iabc (A) Hình 17. Điện áp ngõ ra Uabc (V)
LÊ KIM ANH
hận xét: Qua kết quả mô phỏng ta thấy tại thời điểm [t = 0.05÷0.15s] thực hiện đóng tải nên các giá trị dòng, áp cũng như công suất bị dao động, nhưng khi qua 0.15s hệ thống làm việc ổn định.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-400 -200 0 200 400
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-600 -400 -200 0 200 400 600
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-15 -10 -5 0 5 10 15
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-2 -1 0 1 2 x 104
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
0.98 0.99 1
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-200 -100
Hình 10. Công suất DG1 tính theo ( p.u) Hình 11. Công suất DG2 (kW)
Hình 12. Công suất DG3 tính theo (p.u)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-10 -5 0 5 10 15
Hình 13. Điện áp kích từ tính theo( p.u)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5
0 x 105
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 x 105
Hình 14. Công suất tác dụng nối lưới (W) Hình 15. Công suất phản kháng nối lưới (Var)
Hình 16. Dòng điện ngõ ra Iabc (A)
Hình 18. Dòng điện nối lưới Iabc (A)
Hình 17. Điện áp ngõ ra Uabc (V)
Hình 19. Điện áp nối lưới Uabc (V)
Nhận xét: Qua kết quả mô phỏng ta thấy tại thời điểm [t = 0.05÷0.15s] thực hiện đóng tải nên các giá trị dòng, áp cũng như công suất bị dao động, nhưng khi qua 0.15s hệ thống làm việc ổn định.
5. Kết luận
Nghiên cứu mô hình nhà máy điện ảo và ứng dụng trong điều khiển nối lưới các nguồn điện phân tán đã mang lại hiệu quả cao kinh tế cao hơn so với điều khiển các nguồn điện độc lập, đồng thời phân bố được công suất phát ra trên hệ thống. Các nguồn điện phân tán (là tuabin thủy lực, tuabin hơi, máy phát điện diesel) được điều khiển theo mô hình 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, hệ thống thực hiện nối lưới thông qua máy biến áp 22/0.4kV. Các nguồn điện phân tán được điều khiển theo mô hình VPP nhằm hướng đến việc phát triển lưới điện thông minh và điều khiển nối lưới linh hoạt cho các nguồn năng lượng tái tạo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Markus Bayegan (2002), “ABB´s vision of the future electricity”, Carnegie Mellon
NHÀ MÁY ĐIỆN ẢO
Electricity Industry Center March (20).
[2] http://www.planktos.com/educational/carbon.
[3] P. Lombardi, M. Powalko, K. Rudion (2009), “Optimal operation of a Virtual Power Plant”, PES General Meeting (GM) ,26 – 30.
[4] Shi You (2010), “Developing Virtual Power Plant for Optimized DER Operation and Integration”, Department of Electrical Engineering Centre for Electric Technology (CET) Technical University of Denmark.
[5] Łukasz Nikonowicz, Jarosław Milewski (2012), “Virtual Power Plants – general review: structure, application and optimization”, Journal of Power Technologies 92(3), 135 – 149.
[6] IEEE 1547 (2003), “Standard for interconnection distributed resources with electric power system”.
[7] CIE/IEC 6140-21 (2001), “Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines”, IEC Standard.
[8] The NRECA Guide to IEEE 1547 (2006), “Application guide for distributed generation interconnection”.
[9] Scott, N. C.; Atkinson, D. J.; Morrell, J.E (2002) “Use of load control to regulate voltage on distribution networks with embedded generation”IEEE Trans. on Power Systems, pp.510 –515.
[10] C. K.Das, N. K.Das, M. M.Islam and S. M.Sazzad Hossain (2011) “Virtual power plant as a remedy to the power crisis of banglaesh: a case study-cuet”, Department. Of Electrical & Electronic Engineering, Chittagong University of Engineering & Technology.
Title: VIRTUAL POWER PLANTS
LE KIM ANH MienTrung Industry and Trade College Abstract: The research on effectively using and exploiting of small and scattered capacity renewable energy sources (named Distributed Generation - DG) such as wind turbines, solar cells, fuel cells, small hydro and biogas etc., has appeared with a large number in power supply systems. To ensure continuously supply of energy demand, these systems must give estimates of power output with appropriate reliability. The using of DGs has an advantage of reducing power demand dependence on traditional power plants.
However, the integration of DGs into power supply systems is a major issue because they have too small scales compared to those of the systems. The article gives the result of modulating grid-connected control system for DGs based on virtual power plant (Virtual
