Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng cấu hình vận hành tự động và giám sát hệ thống pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kv mỹ xuân

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cấu hình vận hành tự động và giám sát hệ thống pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân.

• Tác giả: Hà Văn Nguyên
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trương Đình Nhơn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng cấu hình vận hành tự động và giám sát cho hệ thống pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Bà Rịa-Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Các bước thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Năng lượng mặt trời
• 2.1.1. Giới thiệu về năng lượng mặt trời
• 2.2. Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động pin mặt trời
• 2.2.1. Cấu tạo, phân loại pin mặt trời
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NLMT CHO TRẠM BIẾN ÁP 220KV MỸ XUÂN
• 3.1. Giới thiệu về trạm Mỹ Xuân
• 3.1.1. Vị trí và nhu cầu sử dụng nguồn điện tại Trạm 220kV Mỹ Xuân
• 3.1.2. Tiềm năng sử dụng năng lượng mặt trời tại Trạm 220kV Mỹ Xuân
• 3.2. Cấu trúc hệ thống nguồn AC trạm 220kV Mỹ Xuân
• 3.2.1. Hệ thống tự dùng AC
• 3.2.2. Thống kê các phụ tải AC và phân loại
• 3.2.3. Đặc điểm cấu hình theo chế độ vận hành trong hệ thống pin năng lượng mặt trời
• 3.2.4. Đặc điểm cấu hình vận hành
• 3.3. Thiết kế hệ thống Pin NLMT
• 3.3.1. Sơ đồ số lượng phụ tải cần thiết kế
• 3.3.2. Yêu cầu kỹ thuật chung
• 3.3.3. Phương pháp chung thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời
• 3.3.4. Các bước tính toán để lựa chọn Panel pin mặt trời và Inverter cho ba phụ tải
• 3.3.5. Vị trí và sơ đồ lắp đặt
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN NGUỒN NLMT
• 4.1. Mô tả và nguyên lý điều khiển
• 4.1.1. Mô tả hệ thống NLMT ứng dụng logic Fuzzy (logic mờ)
• 4.2. Lược đồ logic và nguyên lý điều khiển
• 4.2.1. Cấu trúc bộ điều khiển Logic mờ
• 4.2.2. Mô phỏng bộ điều khiển mờ trong MATLAB
• 4.2.3. Điều khiển PLC thông qua MATLAB
• 4.2.3.1. Khái niệm OPC
• 4.2.3.2. Thành phần OPC
• 4.2.3.3. Cách thức Server và Client làm việc với nhau
• 4.2.3.4. Kết nối PLC và MATLAB
• 4.2.4. Ảnh hưởng của việc chuyển đổi nguồn đến chất lượng điện dùng cho tải
• 5. CHƯƠNG 5: GIÁM SÁT HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 5.1. Giám sát hệ thống Pin NLMT
• 5.2. Sơ đồ kết nối hệ thống giám sát
• 5.2.1. Giới thiệu về PLC
• 5.2.2. PLC Allen Bradley Micro 850
• 5.2.3. Module IVCS-EPM
• 5.2.4. Thiết bị SW485GI
• 5.2.5. Các bước thực hiện sử dụng phần mềm VT Designer, Net – Config để cấu hình kết nối
• 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
• 6.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống giám sát năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân

Hệ thống giám sát và vận hành tự động cho pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân là một trong những giải pháp tiên tiến nhằm tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo. Trạm biến áp này được đặt tại KCN Mỹ Xuân A2, Bà Rịa-Vũng Tàu, nơi có tiềm năng bức xạ năng lượng mặt trời cao. Việc áp dụng công nghệ giám sát từ xa không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì và vận hành.

1.1. Tìm hiểu về năng lượng mặt trời và ứng dụng tại Việt Nam

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo dồi dào và bền vững. Tại Việt Nam, với vị trí địa lý thuận lợi, năng lượng mặt trời có thể được khai thác hiệu quả. Việc ứng dụng năng lượng mặt trời tại các trạm biến áp như 220kV Mỹ Xuân không chỉ giúp giảm tải cho lưới điện mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.2. Lợi ích của hệ thống giám sát tự động cho pin năng lượng mặt trời

Hệ thống giám sát tự động cho pin năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích như: theo dõi hiệu suất hoạt động, phát hiện sự cố kịp thời, và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng. Điều này giúp đảm bảo rằng hệ thống luôn hoạt động ở mức hiệu suất cao nhất.

II. Thách thức trong việc vận hành hệ thống năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc vận hành hệ thống năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như sự phức tạp trong cấu trúc hệ thống, yêu cầu về bảo trì và giám sát từ xa là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Các vấn đề kỹ thuật trong vận hành hệ thống

Hệ thống pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân có cấu trúc phức tạp, bao gồm nhiều thành phần khác nhau. Việc tích hợp các thiết bị và công nghệ mới vào hệ thống hiện tại có thể gây ra những khó khăn trong quá trình vận hành.

2.2. Yêu cầu về giám sát và bảo trì hệ thống

Để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, việc giám sát và bảo trì định kỳ là rất quan trọng. Các thiết bị cần được kiểm tra thường xuyên để phát hiện và khắc phục sự cố kịp thời, tránh gây gián đoạn trong quá trình cung cấp điện.

III. Phương pháp giám sát và vận hành tự động cho pin năng lượng mặt trời

Để giải quyết các thách thức trong việc vận hành hệ thống năng lượng mặt trời, một phương pháp giám sát và vận hành tự động đã được đề xuất. Phương pháp này sử dụng công nghệ điều khiển logic mờ để tối ưu hóa việc phân phối nguồn điện và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

3.1. Ứng dụng logic mờ trong điều khiển hệ thống

Logic mờ là một công nghệ tiên tiến giúp điều khiển hệ thống một cách linh hoạt và hiệu quả. Bằng cách áp dụng logic mờ, hệ thống có thể tự động điều chỉnh các thông số hoạt động dựa trên điều kiện thực tế, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy.

3.2. Thiết kế hệ thống giám sát từ xa

Hệ thống giám sát từ xa cho phép theo dõi tình trạng hoạt động của pin năng lượng mặt trời mọi lúc, mọi nơi. Điều này không chỉ giúp phát hiện sự cố nhanh chóng mà còn hỗ trợ trong việc phân tích dữ liệu để cải thiện hiệu suất hệ thống.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng hệ thống giám sát và vận hành tự động cho pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân đã mang lại nhiều lợi ích. Hệ thống không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.

4.1. Đánh giá hiệu suất hoạt động của hệ thống

Sau khi triển khai hệ thống, hiệu suất hoạt động của pin năng lượng mặt trời đã được cải thiện đáng kể. Các số liệu thu thập được cho thấy mức độ sản xuất điện năng ổn định và hiệu quả hơn so với trước đây.

4.2. Ứng dụng mô hình tại các trạm biến áp khác

Mô hình giám sát và vận hành tự động này có thể được áp dụng tại nhiều trạm biến áp khác trên toàn quốc. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững ngành điện lực.

V. Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai cho hệ thống năng lượng mặt trời

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng hệ thống giám sát và vận hành tự động cho pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân là một bước tiến quan trọng trong việc tối ưu hóa nguồn năng lượng tái tạo. Hướng nghiên cứu tương lai sẽ tập trung vào việc cải tiến công nghệ và mở rộng ứng dụng.

5.1. Đề xuất cải tiến công nghệ giám sát

Cần nghiên cứu và phát triển các công nghệ giám sát mới nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc theo dõi hoạt động của hệ thống. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo có thể là một hướng đi tiềm năng.

5.2. Mở rộng ứng dụng cho các dự án năng lượng tái tạo khác

Ngoài trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân, các dự án năng lượng tái tạo khác cũng có thể áp dụng mô hình này. Điều này sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành năng lượng tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong hệ thống lưới điện truyền tải quốc gia, việc đảm bảo nguồn điện tự dùng AC/DC ổn định tại các trạm biến áp 220kV đóng vai trò sống còn đối với độ tin cậy vận hành của các thiết bị đo lường, bảo vệ và điều khiển. Trước bối cảnh Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia đẩy mạnh chuyển đổi sang mô hình trạm biến áp không người trực từ tháng 6 năm 2018, việc phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn tự dùng trích từ cuộn tam giác 22kV của các máy biến áp chính (như AT1 và AT2 công suất 250kVA mỗi máy tự dùng TD41, TD42) đã bộc lộ nhiều hạn chế về tổn thất điện năng và nguy cơ biến dạng sóng hài trên lưới. Nhu cầu điện tự dùng ban ngày tại Trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân (KCN Mỹ Xuân A2, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu) ghi nhận ở mức 250 kWh/ngày, gây áp lực vận hành liên tục lên các máy biến áp truyền tải.

Xuất phát từ thực tiễn trên, nghiên cứu này được thực hiện nhằm xây dựng cấu hình hệ thống pin năng lượng mặt trời công suất đỉnh 42,57 kWp (lắp đặt 120 tấm pin công suất 360Wp), ứng dụng thuật toán Logic mờ (Fuzzy Logic) kết hợp bộ điều khiển lập trình PLC Allen-Bradley Micro850 và rơ le bán dẫn SCR để tự động lựa chọn nguồn cung cấp cho các phụ tải ưu tiên theo thời gian thực. Nghiên cứu giới hạn trong phạm vi hệ thống điện mặt trời không phát ngược lên lưới truyền tải, tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn kỹ thuật theo Quyết định số 2046/QĐ-EVNNPT. Ý nghĩa cốt lõi của công trình là tối ưu hóa 100% nguồn năng lượng bức xạ mặt trời tại chỗ (đạt 4,3 - 4,9 kWh/m²/ngày), cắt giảm ít nhất 60% điện năng tự dùng nhận từ lưới vào ban ngày, qua đó giảm tổn thất công suất, nâng cao tuổi thọ máy biến áp và hiện thực hóa mục tiêu tự động hóa giám sát từ xa cho trạm biến áp 220kV.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp giữa lý thuyết quang điện bán dẫn và lý thuyết điều khiển thông minh:

• Lý thuyết quang điện và đặc tính phi tuyến của pin năng lượng mặt trời: Phân tích cơ chế biến đổi quang năng thành điện năng dựa trên tiếp giáp P-N của tinh thể Silic. Nghiên cứu khảo sát đường đặc tính dòng điện - điện áp (I-V) và công suất - điện áp (P-V) phụ thuộc phi tuyến vào cường độ bức xạ và nhiệt độ làm việc, xác định điểm công suất cực đại (MPP) theo phương trình dòng quang điện $I_{sc}$ và điện áp hở mạch $V_{oc}$.
• Lý thuyết tập mờ và hệ suy diễn mờ Mamdani: Khác với logic nhị phân truyền thống, logic mờ thiết lập hàm liên thuộc trên đoạn [0, 1] nhằm mô hình hóa các trạng thái bất định của thời tiết. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp suy luận mờ Mamdani với quy tắc kéo theo Min-Max và giải mờ trọng tâm, áp dụng quy tắc suy diễn Modus Ponens để điều khiển lựa chọn mức công suất nguồn phát (50%, 80%, 100%).
• Khái niệm tự động hóa trạm biến áp và đóng cắt điện tử công suất: Ứng dụng các khái niệm về điều khiển vòng kín qua PLC, truyền thông công nghiệp chuẩn OPC (OLE for Process Control) và đặc tính chuyển mạch nhanh không tiếp điểm của linh kiện bán dẫn SCR (Solid State Relay) nhằm triệt tiêu hiện tượng sụt áp khi chuyển đổi nguồn AC.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu và cỡ mẫu nghiên cứu: Dữ liệu bức xạ mặt trời được trích xuất từ cơ sở dữ liệu quốc tế PVGIS và số liệu khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ với dải bức xạ trung bình đạt 4,58 kWh/m²/ngày và tổng số giờ nắng từ 2200 đến 2500 giờ/năm. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm toàn bộ hệ thống phụ tải tự dùng AC của Trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân được thống kê liên tục trong chu kỳ vận hành 12 giờ ban ngày với tổng tiêu thụ 250 kWh/ngày.
• Phương pháp chọn mẫu và phân nhóm phụ tải: Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu định lượng có chủ đích dựa trên hồ sơ hoàn công kỹ thuật của trạm, phân chia phụ tải thành 3 nhóm độc lập: Phụ tải 1 (khối nhà ở, sinh hoạt: 50 kWh/ngày), Phụ tải 2 (khối nhà điều khiển, rơ le bảo vệ nhà bay 110kV/220kV: 50 kWh/ngày), và Phụ tải 3 (hệ thống làm mát MBA AT1, AT2: 150 kWh/ngày).
• Phương pháp phân tích và mô phỏng: Thuật toán điều khiển mờ được thiết kế và kiểm chứng trên phần mềm MATLAB/Simulink, sau đó kết nối truyền thông thời gian thực với phần mềm máy chủ KEPServerEX qua giao thức OPC để truyền tham số điều khiển trực tiếp xuống phần cứng PLC Allen-Bradley Micro850. Lý do lựa chọn tổ hợp phương pháp này là nhằm đảm bảo tính phản hồi tức thời, loại bỏ rủi ro gián đoạn cấp điện cho các mạch bảo vệ rơ le nhạy cảm trong trạm truyền tải. Quá trình thu thập, phân tích và thực nghiệm được triển khai đồng bộ trong giai đoạn 2016 - 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Phân bố phụ tải tự dùng định lượng: Khảo sát thực tế xác định tổng nhu cầu điện tự dùng ban ngày của trạm là 250 kWh/ngày. Trong đó, Phụ tải 3 (động cơ quạt làm mát MBA và bộ điều áp dưới tải OLTC) chiếm tỷ trọng áp đảo với 60% (150 kWh/ngày), trong khi Phụ tải 1 (chiếu sáng, sinh hoạt) và Phụ tải 2 (sưởi tủ bảng điện, chiếu sáng nhà bay) mỗi nhóm chiếm 20% (50 kWh/ngày).
• Xác định quy mô cấu hình phần cứng tối ưu: Với hệ số phát điện 4,58 kWh/m²/ngày và hệ số bù suy hao tổn thất 1,3, tổng công suất đỉnh cần trang bị cho hệ thống pin quang điện là 42,57 kWp. Hệ thống sử dụng 120 tấm pin đơn tinh thể LG360N2W-3 (công suất 360 Wp, điện áp cực đại 38,4 VDC, dòng điện cực đại 9,39 A), chia thành các chuỗi 16 tấm mắc nối tiếp đạt điện áp danh định 614 VDC. Cấu hình này ghép nối tương thích với 3 bộ biến tần hòa lưới bám tải Growatt 40000TL3-S (công suất tối đa 50 kW, dải điện áp vào lên tới 1000 VDC). Tổng diện tích bề mặt lắp đặt chiếm 228 m² trên mái nhà điều khiển có diện tích 412,5 m² (chiếm tỷ lệ 55,27% diện tích mái khả dụng).
• Hiệu quả đóng cắt không gián đoạn bằng rơ le SCR: Việc ứng dụng thiết bị đóng cắt bán dẫn SCR HANYOUNG (dòng định mức 70 A, điện áp điều khiển 4 - 32 VDC) kết hợp PLC Micro850 cho phép chuyển đổi nhịp nhàng giữa 3 chế độ vận hành (Chế độ 50% cấp tải 1 hoặc 2; Chế độ 80% cấp tải 1 và 2; Chế độ 100% cấp tải 3) với thời gian chuyển mạch dưới 20 mili-giây, bảo vệ an toàn tuyệt đối cho các thiết bị điều khiển nhạy cảm.

Thảo luận kết quả

Cơ chế điều khiển thông minh dựa trên logic mờ đã giải quyết triệt để sự phụ thuộc của nguồn điện mặt trời vào biến động thời tiết. Khi bức xạ mặt trời suy giảm do mây che hoặc mưa dông, bộ điều khiển tự động hạ chế độ công suất từ 100% xuống 80% hoặc 50%, đồng thời huy động nguồn điện từ máy biến áp tự dùng TD41/TD42 bù đắp phần thiếu hụt mà không gây xung đột dòng điện.

Toàn bộ dữ liệu vận hành có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ phụ tải 24 giờ kết hợp biểu đồ phân bố bức xạ mặt trời theo tháng (dao động từ 3,3 kWh/m²/ngày trong mùa mưa đến 5,7 kWh/m²/ngày trong mùa khô), cùng bảng trạng thái ma trận chuyển mạch của các rơ le SCR. So với phương pháp đóng cắt bằng máy cắt hạ thế MCCB cơ khí truyền thống vốn có độ trễ lớn (thường từ 100 đến 300 mili-giây) dễ gây dao động điện áp và kích hoạt cảnh báo sai lệch tại các rơ le số, giải pháp kết hợp rơ le bán dẫn SCR với thuật toán mờ giúp triệt tiêu tia lửa điện, giữ ổn định độ lệch điện áp dưới ngưỡng 2% và tuân thủ chặt chẽ các chỉ tiêu kỹ thuật của Tập đoàn Điện lực Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

• Chuẩn hóa cấu hình đóng cắt bán dẫn SCR cho hệ thống tự dùng: Đề xuất Ban Kỹ thuật Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT) ban hành quy chuẩn tích hợp thiết bị chuyển mạch điện tử công suất SCR (dòng định mức tối thiểu 70 A) cho toàn bộ hệ thống nguồn tự dùng AC tại các trạm biến áp 220kV và 500kV. Mục tiêu loại bỏ 100% hiện tượng sụt áp khi chuyển nguồn, thời gian triển khai trong vòng 6 đến 12 tháng tới.
• Tận dụng diện tích mái để mở rộng hệ thống lưu trữ năng lượng: Khuyến nghị Công ty Truyền tải điện 4 (PTC4) phê duyệt phương án lắp đặt thêm tấm pin quang điện trên 184,5 m² diện tích mái nhà điều khiển còn trống (tương đương 44,73% diện tích khả dụng). Mục tiêu bổ sung khoảng 35 kWp công suất nguồn phát kết hợp hệ thống pin lưu trữ BESS dung lượng 100 kWh, hoàn thành trong lộ trình 1 đến 2 năm.
• Nâng cấp đồng bộ hạ tầng giám sát SCADA từ xa: Đội ngũ kỹ sư Trung tâm Vận hành trạm Mỹ Xuân cần phối hợp với các đơn vị tự động hóa nâng cấp phần mềm giám sát HMI/SCADA, tích hợp sâu giao thức OPC Server và module truyền thông IVCS-EPM qua mạng diện rộng WAN. Mục tiêu đạt tốc độ truyền dữ liệu giám sát thời gian thực dưới 50 mili-giây, thời gian thực hiện trong vòng 18 tháng.
• Xây dựng quy trình bảo dưỡng cơ học và kiểm chuẩn thuật toán định kỳ: Bộ phận kỹ thuật tại Trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân cần ban hành lịch vệ sinh bề mặt 120 tấm pin quang điện định kỳ 30 ngày/lần nhằm giảm thiểu tác động của bụi công nghiệp tại KCN Mỹ Xuân A2, đồng thời hiệu chỉnh trọng số hàm liên thuộc mờ 6 tháng/lần. Mục tiêu duy trì hiệu suất chuyển đổi quang năng trên 95% trong suốt vòng đời 20 năm của thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư thiết kế và quản lý vận hành trạm biến áp (EVNNPT, PTC1, PTC2, PTC3, PTC4): Cung cấp cẩm nang chi tiết về tính toán phụ tải tự dùng, lựa chọn dung lượng pin quang điện, bố trí chuỗi tấm pin và thiết kế hệ thống hòa lưới bám tải nội bộ an toàn cho trạm truyền tải.
• Kỹ sư tự động hóa và điều khiển hệ thống điện: Cung cấp giải pháp mẫu về xây dựng bộ điều khiển Logic mờ trên MATLAB, lập trình PLC Allen-Bradley Micro850 và thiết lập cầu truyền thông công nghiệp OPC (KEPServerEX) phục vụ đóng cắt công suất tải theo thời gian thực.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật Điện: Tài liệu tham khảo học thuật chuyên sâu về mô hình hóa nguồn năng lượng tái tạo phân tán, giải thuật điều khiển thích nghi và ứng dụng công nghệ trạm biến áp không người trực.
• Đơn vị tư vấn thiết kế cơ điện và tổng thầu EPC năng lượng mặt trời: Cung cấp phương pháp luận thực tiễn về khảo sát bức xạ (PVGIS), tính toán kết cấu tải trọng mái (228 m² trên mái 412,5 m²) và tiêu chuẩn hóa thiết bị theo quyết định của ngành điện lực.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao hệ thống pin năng lượng mặt trời trong luận văn không áp dụng chế độ phát điện hòa lưới thương mại?

Theo quy định an toàn truyền tải tại Quyết định số 2046/QĐ-EVNNPT, nguồn tự dùng trong trạm 220kV yêu cầu độ độc lập cao. Chế độ hòa lưới bám tải nội bộ giúp triệt tiêu hoàn toàn rủi ro công suất ngược gây mất ổn định cuộn tam giác 22kV của máy biến áp chính, đồng thời tận dụng 100% lượng điện 42,57 kWp sản xuất ra để cấp trực tiếp cho phụ tải nội bộ.

Thuật toán Logic mờ đem lại lợi ích gì so với các thuật toán điều khiển ON/OFF truyền thống?

Logic mờ cho phép xử lý các biến đầu vào liên tục và bất định như cường độ bức xạ và nhiệt độ môi trường. Thay vì chỉ đóng cắt cứng nhắc, hệ suy diễn mờ Mamdani linh hoạt điều chỉnh tỷ lệ cấp nguồn qua 3 chế độ (50%, 80%, 100%), giúp tối đa hóa sản lượng điện mặt trời mà không gây sốc điện áp cho phụ tải.

Vai trò cốt lõi của thiết bị đóng cắt bán dẫn SCR trong hệ thống là gì?

Rơ le bán dẫn SCR HANYOUNG (chịu dòng 70A) có tốc độ chuyển mạch cực nhanh tính bằng mili-giây và không tạo hồ quang điện. Thiết bị này đảm bảo việc hòa điện chuyển tiếp giữa nguồn pin mặt trời và lưới điện tự dùng diễn ra êm thuận, ngăn chặn hiện tượng mất điện thoáng qua tại các tủ bảo vệ rơ le.

Tiêu chí phân chia 3 nhóm phụ tải tự dùng trong trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân là gì?

Phụ tải được phân chia theo mức độ ưu tiên và công suất tiêu thụ: Phụ tải 1 (nhà ở sinh hoạt, 50 kWh/ngày) và Phụ tải 2 (thiết bị điều khiển bay, 50 kWh/ngày) yêu cầu tính ổn định vừa phải, trong khi Phụ tải 3 (quạt làm mát MBA, 150 kWh/ngày) tiêu thụ 60% tổng năng lượng nhưng có thể linh hoạt điều tiết theo nguồn phát năng lượng mặt trời.

Hệ thống thu thập và truyền dữ liệu giám sát từ xa về trung tâm điều hành qua cơ chế nào?

Hệ thống sử dụng PLC Allen-Bradley Micro850 làm hạt nhân xử lý, kết nối với công tơ đa năng và cảm biến qua bộ chuyển đổi SW485GI. Dữ liệu được đóng gói qua giao thức OPC bằng phần mềm KEPServerEX, sau đó truyền qua bộ định tuyến mạng WAN về Trung tâm Vận hành Mỹ Xuân với độ trễ dưới 50 mili-giây.

Kết luận

• Đã thiết kế hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời không phát ngược công suất đỉnh 42,57 kWp với 120 tấm pin LG 360Wp và 3 biến tần Growatt, tối ưu hóa cho diện tích mái 228 m² tại Trạm 220kV Mỹ Xuân.
• Xây dựng thành công bộ điều khiển Logic mờ Mamdani thích nghi hoàn hảo với biến động bức xạ mặt trời (4,3 - 4,9 kWh/m²/ngày), tự động phân phối điện năng cho 250 kWh phụ tải tự dùng hàng ngày.
• Ứng dụng đột phá rơ le bán dẫn SCR kết hợp PLC Allen-Bradley Micro850, đảm bảo quá trình chuyển đổi 3 chế độ nguồn phát diễn ra không gián đoạn với thời gian trễ dưới 20 mili-giây.
• Thiết lập hệ thống giám sát SCADA hoàn chỉnh qua máy chủ truyền thông OPC, đáp ứng tiêu chuẩn vận hành trạm biến áp không người trực theo Quyết định số 2046/QĐ-EVNNPT.
• Đóng góp giải pháp khoa học thực tiễn giúp giảm tải cho máy biến áp chính, cắt giảm tổn thất điện năng và nâng cao chỉ số độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống truyền tải điện quốc gia.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung nghiên cứu tích hợp hệ lưu trữ năng lượng pin Lithium BESS dung lượng 100 kWh trong vòng 12 đến 24 tháng tới để cung cấp điện tự dùng liên tục vào ban đêm. Các đơn vị truyền tải và trung tâm vận hành trạm biến áp được khuyến nghị nhanh chóng tiếp cận, áp dụng mô hình điều khiển mờ và cấu hình phần cứng của luận văn này nhằm nâng cao hiệu quả vận hành tự động hóa trên toàn hệ thống lưới điện 220kV - 500kV.