I. Tính cấp thiết của đề tài
Nhu cầu về quản lý năng lượng ngày càng trở nên cấp thiết trong bối cảnh các nguồn điện truyền thống như nhiên liệu hóa thạch và thủy năng đang gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Hệ thống điện truyền thống (EPS) hiện nay gặp phải nhiều vấn đề như tổn thất công suất lớn do chỉ truyền công suất theo một hướng duy nhất từ nguồn đến tải. Các quốc gia, bao gồm Việt Nam, đang triển khai các chương trình nhằm phát triển các nguồn năng lượng tái tạo. Điều này đã tạo động lực cho các nhà đầu tư và nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo, chủ yếu là nguồn pin mặt trời (PVG) và nguồn điện gió (WG). Việc lắp đặt PVG trên mái nhà và WG ít tạo tiếng ồn đã trở thành xu hướng, nhằm đáp ứng nhu cầu trực tiếp cho các phụ tải trước khi bán điện về EPS. Chương trình quản lý nhu cầu năng lượng (DSM) cũng là một trong những trọng tâm nghiên cứu nhằm đề ra các chiến lược vận hành khác nhau theo yêu cầu của EPS ở mỗi quốc gia. Tuy nhiên, hiện tại chưa có nghiên cứu nào giải quyết trọn vẹn hệ thống khai thác PVG và WG trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.
1.1. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng chiến lược cho chương trình DSM nhằm vận hành hệ thống khai thác PVG và WG trong EPS Việt Nam. Chiến lược này sẽ phân tích biểu đồ giá bán và giá mua điện tại Việt Nam, đồng thời xây dựng các bộ điều khiển để đáp ứng được các yêu cầu của chương trình DSM. Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa năng lượng mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam.
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là cấu trúc hệ thống khai thác PVG và WG trong mạng điện phân tán một pha, với đủ cơ sở dữ liệu về công tác dự báo đồ thị phụ tải và các thông số đầu vào trong một giai đoạn tương lai nhất định. Mạng điện này có sự tham gia của kho điện (ES) với vai trò cân bằng công suất giữa các nguồn và phụ tải. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các panel của PVG và tốc độ gió đồng đều tại mọi vị trí trên cánh quạt của turbine. Luận án không xét đến chủng loại và khả năng phóng nạp của kho điện cũng như điều khiển kho điện. Việc xác định rõ đối tượng và phạm vi nghiên cứu sẽ giúp tối ưu hóa các chiến lược vận hành cho chương trình DSM, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý nhu cầu năng lượng.
III. Trọng tâm nghiên cứu của luận án
Trọng tâm nghiên cứu của luận án là xây dựng các chiến lược vận hành cho chương trình DSM trong hệ thống khai thác PVG, WG, và ES để đáp ứng cho yêu cầu của phụ tải. Các chiến lược này sẽ được thiết kế riêng cho EPS Việt Nam, nhằm đáp ứng yêu cầu chỉ mua điện từ EPS vào giờ thấp điểm. Đồng thời, luận án cũng sẽ xây dựng các bộ điều khiển có khả năng đáp ứng các yêu cầu của chương trình DSM, giúp khai thác tối đa công suất từ PVG và WG ở mọi điều kiện vận hành. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu lượng điện năng cần mua từ EPS mà còn tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý nhu cầu năng lượng.
IV. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích lý thuyết về các yêu cầu của chương trình DSM nói chung, yêu cầu của EPS Việt Nam và đặc điểm của mỗi loại nguồn. Nghiên cứu sẽ xây dựng chiến lược đề ra cho toàn hệ thống và mô phỏng kiểm chứng. Các bộ điều khiển sẽ được xây dựng để thực hiện các yêu cầu của chương trình DSM và mô phỏng kiểm chứng khả năng khai thác tối đa công suất tại MPP cho PVG. Mô hình thực nghiệm sẽ giúp đánh giá khả năng điều tiết luồng công suất tự nhiên hoặc theo yêu cầu, từ đó cung cấp những thông tin hữu ích cho việc phát triển các giải pháp quản lý nhu cầu năng lượng hiệu quả hơn.
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học của đề tài là xây dựng mô hình hệ thống khai thác PVG và WG vận hành theo các yêu cầu của chương trình DSM trong điều kiện thực tế EPS Việt Nam. Đồng thời, đề tài cũng sẽ xây dựng các bộ điều khiển có thể đáp ứng được các yêu cầu của chương trình DSM đã đề ra. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là đề xuất một phương pháp vận hành có khả năng đem lại hiệu quả năng lượng, giúp thay đổi luồng công suất trong toàn hệ thống, hạn chế lượng điện năng cần mua từ EPS cho hệ thống khai thác có sự tham gia của ES dung lượng lớn và đem lại những kinh nghiệm về lắp đặt thực nghiệm.
