Điều khiển hệ thống lai năng lượng gió và mặt trời trong lưới điện thông minh

Lại Khắc Lãi và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 118(04): 15 - 21

15

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LAI NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ MẶT TRỜI

TRONG LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH

Lại Khắc Lãi1,*, Vũ Nguyên Hải

2

, Trần Gia Khánh3

1Đại học Thái Nguyên; 2

Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật – ĐH Thái Nguyên

3

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định

TÓM TẮT

Lưới điện thông minh là một hệ thống cho phép sử dụng lồng ghép các nguồn năng lượng tái tạo

và nguồn nhiên liệu hóa thạch trong một lưới điện thống nhất, quản lý linh hoạt hệ thống điện và

tự động duy trì sự cân bằng giữa cung và cầu năng lượng điện. Bài báo trình bày việc xây dựng

mô hình điều khiển hệ thống lai năng lượng gió và mặt trời (Wind/Solar Energy system - W/S)

trong lưới điện thông minh. Đồng thời đưa ra một số kết quả mô phỏng được thực hiện trong phần

mềm Matlab để kiểm tra tính khả thi của hệ thống.

Từ khóa: Lưới điện thông minh, tuabin gió, năng lượng mặt trời, MPPT, quang điện.

MỞ ĐẦU

*

Nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng

hóa thạch) trên toàn cầu ngày càng cạn kiệt,

đòi hỏi con người cần tìm kiếm nguồn năng

lượng mới thay thế. Các nguồn năng lượng tái

tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời,

năng lượng địa nhiệt,... là một giải pháp bù đắp

sự thiếu hụt của điện năng. Các nguồn năng

lượng tái tạo có đặc điểm là trữ lượng lớn

nhưng phân bố phân tán không tập trung, cần

phải có sự can thiệp của các giải pháp kỹ thuật

để thu gom chúng, hòa vào lưới điện thống

nhất và quản lý giám sát điện năng một cách

linh hoạt, đảm duy trì sự cân bằng giữa cung

và cầu. Lưới điện thông minh là một hệ thống

cho phép lồng ghép các nguồn năng lượng tái

tạo và nguồn nhiên liệu hóa thạch trong một

lưới điện thống nhất, quản lý linh hoạt hệ

thống điện và tự động duy trì sự cân bằng giữa

cung và cầu năng lượng điện. Lưới điện thông

minh có các tính năng cơ bản sau [1]:

Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi

có sự cố xảy ra mất điện đối với khách hàng;

Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống

cả về mặt vật lý và mạng máy tính;

Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân

tán (phát điện, dự trữ năng lượng, cắt giảm

nhu cầu…);

Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng

tái tạo;

*

Tel: 0913507464; Email: [email protected]

Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện

năng và độ tin cậy cung cấp điện;

Tối ưu hóa vận hành hệ thống điện để giảm

chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối, kể

cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ

thống điện.

Cấu trúc tổng quát của lưới điện thông minh

bao gồm ba lớp: Lớp nguồn vật lý, lớp điều

khiển và lớp ứng dụng. Theo Katherine

Hamilton [1], lưới điện thông minh có tính

động và liên tục có thông tin hai chiều như

chỉ ra trên hình 1. Ví dụ, các tấm pin quang

điện (PV) trên mái của tòa nhà thông minh sẽ

tạo ra, lưu trữ và sử dụng năng lượng của

mình. Khi đó hoạt động của tòa nhà trở thành

một thành phần của lưới điện thông minh.

Hình 1. Cấu trúc chung của lưới thông minh

Nhà máy điện phân

tán (gió, mặt trời...)

Tạo ra, lưu giữ

và sử dụng

năng lượng

Chuyển đổi năng

lượng sơ cấp thành

điện năng hoặc

nhiệt năng

Xe điện có thể nạp

năng lượng di động