Tóm tắt:Với biến đổi khí hậu toàn cầu và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, năng lượng sạch đã trở thành một phần quan trọng trong chính sách năng lượng và chiến lược phát triển của các quốc gia. Tuy nhiên, yêu cầu về chất lượng điện trong hệ thống điện là rất cao. Chất lượng điện năng được chia thành chất lượng điện áp và chất lượng tần số, sự thay đổi điện áp và tần số của hệ thống điện, tất cả đều có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho nhà máy điện và người dùng liên quan. Để đảm bảo sự an toàn của quang điện, cần phải áp dụng một chương trình bảo vệ có thể đảm bảo sự an toàn của sản xuất điện và chất lượng của sản xuất điện.
Từ khóa:năng lượng sạch; tần số; An toàn phát điện;
Năng lượng mặt trời PV là một công nghệ năng lượng sạch sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển đổi trực tiếp thành năng lượng điện với những ưu điểm như tái tạo, không gây ô nhiễm, bền vững, v.v. Trong những năm gần đây, với sự nhấn mạnh toàn cầu về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, năng lượng mặt trời PV ngày càng được ứng dụng và thúc đẩy rộng rãi. [1] Trong hệ thống điện, chất lượng năng lượng điện được yêu cầu cao, đặc biệt là chất lượng tần số. Tần số định mức trong hệ thống điện trong nước là 50Hz và độ lệch tần số là ± 0,2Hz. Theo công suất của hệ thống điện, độ lệch tần số được nới lỏng đến ± 0,5Hz; độ lệch tần số do tác động của người dùng nói chung không được vượt quá ± 0,2Hz. [1] Do đó, điều đặc biệt quan trọng là phải cấu hình một bộ các phương án bảo vệ có thể đảm bảo sự an toàn của việc tạo ra điện và chất lượng của nó.Dự án phát điện quang điện đường cao tốc Daetang-Pubei (sau đây gọi tắt là "Dự án này") là một dự án trình diễn ứng dụng phát điện quang điện phân tán để đáp lại lời kêu gọi của nhà nước "tối ưu hóa cấu trúc năng lượng và cung cấp năng lượng sạch và đáng tin cậy hơn".Dự án này nằm ở đoạn làng Zhangpo, huyện Pubei, đường cao tốc Daetang-Pubei, thành phố Qinzhou, sử dụng các sườn dọc theo đường cao tốc để xây dựng các nhà máy điện quang điện phân tán. Dự án sử dụng mô hình "truy cập Internet đầy đủ" để xây dựng các dự án điện quang điện phân tán bằng cách sử dụng các sườn dọc theo đường cao tốc với tổng quy mô xây dựng khoảng 2,43 MWp. Hệ thống truy cập vào lưới điện thông qua cột số 24 chi nhánh liên lạc Phoenix Head 10KV ban đầu, thuộc phạm vi quản lý của Công ty cung cấp điện thành phố Khâm Châu.Giai đoạn này của dự án sử dụng mô-đun PV hiệu quả cao, tổng công suất là 2,43MW, nguyên tắc thanh toán điện của dự án là: Internet đầy đủ. Dự án dự kiến hoàn thành đưa vào sản xuất vào cuối tháng 4 năm 2025. Thiết kế thứ cấp của dự án này chọn giải pháp hệ thống giám sát quang điện phân tán Acrel-1000DP của ANCORI, nền tảng giám sát quang điện hoạt động dưới hệ điều hành hỗ trợ, làm cho giải pháp bảo vệ và giám sát cục bộ ổn định và đáng tin cậy hơn. Thông qua việc xây dựng và triển khai quang điện phân tán này, người dùng được cung cấp năng lượng sạch, tái tạo, giúp giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống và giảm lượng khí thải carbon.Hình 1: Video tổng hợp báo cáo tin tức dựa trên luật sử dụng hợp lý – Fair use for news reporting ((Bài viết này giới thiệu lập luận của chương trình hệ thống truy cập nhà máy điện quang điện, bảo vệ rơle hệ thống và thiết bị tự động an toàn, thông tin liên lạc hệ thống, nghiên cứu chương trình tự động hóa lập kế hoạch hệ thống, v.v.Sơ đồ 2 Sơ đồ trang web dự ánDự án này là dự án quang điện phân tán trên mái nhà, giai đoạn này dự án có công suất 2,43 MW, dự án áp dụng phương pháp tiêu thụ Internet đầy đủ. Thêm và điểm mạng thiết lập tủ ra vào quang phục, tủ đo lường, tủ PT, tủ vào quang phục. Hệ thống PV mới được cấu hình với một hệ thống tự động, thu thập thông tin trên mạng trong thời gian thực và thông tin được tải lên hệ thống DMS của trung tâm điều hành địa phương. Điện áp cung cấp biến tần PV là 800V, sau khi tăng áp lên 10kV thông qua hộp, truy cập vào tủ nạp PV 10kV mới bằng cáp điện áp cao, kết hợp với dây cát 10KV ban đầu bằng tủ nối lưới. Dự án sử dụng nền tảng giám sát quang điện Acrel-1000DP. Các mặt bằng giám sát có chức năng quan sát thời gian thực về dữ liệu toàn bộ trạm, nhắc nhở cảnh báo sự cố, v. v.Sơ đồ 3 Sơ đồ số trạm điện dự ánQuy mô của dự án này là khoảng 2,43MWp, sử dụng không gian mở dọc theo đường cao tốc để xây dựng hệ thống phát điện quang điện và các sản phẩm trong nước được sử dụng cho các thiết bị chính như mô-đun quang điện, biến tần, máy biến áp, v.v. Lượng điện phát ra từ hệ thống quang điện phân tán áp dụng toàn bộ mạng lưới. Dòng điện DC được sản xuất bởi hệ thống phát điện quang điện của dự án này được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều sau khi biến tần chuỗi thành dòng điện xoay chiều, tăng áp tại chỗ lên 10KV. Tủ chuyển mạch được kết nối với một thùng 10KV chính thông qua một dây chuyền 1 lần. Tủ lưới truyền tải điện quang điện đến công tắc cột để nối lưới. Công suất lắp đặt được đề xuất trong quy hoạch dự án này là 2.9162MWp, công suất bên AC là 2.43MW, tính theo tuổi thọ của nhà máy điện PV 25 năm, công suất phát điện trung bình hàng năm của dự án là 2.838.100 KWh, tổng công suất phát điện trong 25 năm là 70.9531.000 KWh, thời gian đưa vào sản xuất dự kiến là năm 2025, mô hình "truy cập Internet đầy đủ" được đề xuất.3.1 Máy biến áp tăng áp và thiết bị phân phối điện áp cao và thấpDự án này được trang bị một máy biến áp khô 3 pha AC 1000KVA, một máy biến áp khô 3 pha AC 800KVA, một máy biến áp khô 3 pha AC 400KVA. Điện áp định mức 10,5 ± 2 × 2,5%/0,8kV với Dy11 trong nhóm dây. Tần số AC là 50Hz, có thể được sử dụng ngoài trời, mức hiệu quả năng lượng đáp ứng yêu cầu mã quốc gia.Sơ đồ 4 Sơ đồ quang điện mới3.2 Thiết bị tự động bảo vệ rơle và an toànCác thiết bị điện chính trong nhà máy PV này được bảo vệ bằng máy vi tính để đáp ứng việc cung cấp thông tin. Bảo vệ thành phần được cấu hình theo Quy định kỹ thuật về bảo vệ rơle và thiết bị tự động an toàn (GB14285-2006).Nguồn điện phân tán phải có khả năng giám sát nhanh các silo và ngắt kết nối ngay lập tức với lưới điện, thời gian hoạt động bảo vệ chống silo không lớn hơn 2S, và bảo vệ chống silo của nó phải được kết hợp với cổng trùng khớp bên mạng phân phối và thời gian hoạt động của thiết bị tự động an toàn. Lắp đặt các thiết bị bảo vệ đảo kiên cố tại nhà máy điện quang điện này và các cửa hàng để ngăn chặn việc tạo ra các đảo không có kế hoạch.2) Thiết bị điều khiển khẩn cấp điện áp tần sốThiết bị điều khiển khẩn cấp điện áp tần số là thiết bị an toàn quan trọng trong hệ thống điện để đảm bảo tần số và điện áp. Nó chủ yếu được sử dụng trong các tình huống khẩn cấp khi tần số hoặc điện áp vượt quá phạm vi an toàn khi hệ thống bị xáo trộn nghiêm trọng. Theo yêu cầu của tài liệu phê duyệt lập kế hoạch lưới điện phía Nam, nhà máy điện quang điện phải có khả năng chịu được sự bất thường của tần số hệ thống nhất định, có thể ở điện áp thấp 48Hz theo tần số thấp zui hoặc yêu cầu lưới điện cho phép hoạt động của biến tần nhà máy điện quang điện, tần số 48Hz-49,5Hz yêu cầu hoạt động ít nhất 10 phút. Tần số ở 49,5Hz-50,2Hz đòi hỏi hệ thống phải hoạt động liên tục. Tần số ở 50,2Hz-50,5Hz yêu cầu mỗi lần tần số cao hơn 50,2Hz, nhà máy điện quang điện phải có khả năng hoạt động liên tục trong hai phút, đồng thời có khả năng ngừng cung cấp điện cho đường dây lưới điện trong vòng 0,2 giây, thời gian hoạt động thực tế do bộ phận điều phối điện quyết định: tại thời điểm này không cho phép các nhà máy điện quang điện ở trạng thái ngừng hoạt động được kết nối với lưới. Tần số trên 50,5Hz yêu cầu ngừng cung cấp điện đến đường dây lưới điện trong vòng 0,2 giây và không cho phép các nhà máy quang điện ở trạng thái ngừng hoạt động được kết nối với lưới điện.3) Thiết bị giám sát chất lượng năng lượng điệnDự án quang điện phân tán có yêu cầu tương ứng đối với chất lượng điện năng kết nối với mạng lưới quốc gia. Theo tiêu chuẩn quốc gia, chất lượng điện của các dự án phát điện quang điện phải phù hợp với các tiêu chuẩn liên quan như "GB/T 15543-2008 quy định kỹ thuật cho hệ thống phát điện quang điện để truy cập vào lưới điện". Các tiêu chuẩn này quy định các thông số chất lượng điện năng mà hệ thống PV kết nối với lưới điện, bao gồm điện áp, dòng điện, tần số, hàm lượng hài hòa, v.v., để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống PV với lưới điện và độ tin cậy của chất lượng điện.Theo yêu cầu thiết kế của bộ phận điều phối mạng lưới phía Nam của dự án quang điện phân tán để truy cập vào mạng lưới phía Nam cần phải đáp ứng "Quy định kỹ thuật về mạng lưới phân phối truy cập hệ thống điện quang điện (GB/T 29319-2024)". Cấu hình thiết bị AGC/AVC có thể đạt được điều chỉnh công suất hoạt động và phản ứng của biến tần, đáp ứng "bốn khả năng (đáng kể, có thể đo lường, có thể kiểm soát và điều chỉnh)" theo yêu cầu của thiết kế.5) Thiết bị nhận thức tình huốngCăn cứ vào "Phương án phòng chống chụp ảnh an ninh mạng lưới phân tán năng lượng mới trên lưới điện miền Nam" (Phụ lục 1, Văn phòng Tổng điều hành (2022) 7) phân phối trạm năng lượng mới cấu hình thiết bị bảo vệ an ninh mạng, đồng thời thực hiện giám sát và kiểm toán thời gian thực các mối đe dọa an ninh mạng, hệ thống giám sát an ninh mạng hệ thống nhận thức tình huống. Cấu hình thiết bị nhận thức tình huống có thể kịp thời giám sát ra rủi ro tiềm tàng, có thể kịp thời phát ra cảnh báo khi gặp phải rủi ro tấn công.Hình 6 Biểu đồ giám sát nhận thức tình huốngDự án nhà máy điện quang điện này được cấu hình với một bộ hệ thống tự động hóa tích hợp, sử dụng hệ thống giám sát điện quang điện phân tán Acrel-1000DP do Công ty Cổ phần Điện Anchory cung cấp có chức năng bảo vệ, điều khiển, truyền thông, đo lường và các chức năng khác, có thể thực hiện quản lý tự động hóa toàn diện chức năng của hệ thống điện quang điện, trạm chuyển mạch. Các tín hiệu trạng thái như biến tần, thiết bị điện áp cao và thấp của dự án này đều được truy cập vào hệ thống giám sát này.Hệ thống giám sát nhà máy điện PV của dự án này bao gồm hai phần: tầng điều khiển trạm và tầng liền kề, cấu trúc mạng là cấu trúc phân tầng mở, phân tán.Hệ thống giám sát được kết nối thông qua Ethernet với sự hình thành, sự hình thành theo các chức năng khác nhau, sự phân chia hệ thống, phân tán theo cách tương đối độc lập trong khu vực biến tần hoặc biến hộp, trong trường hợp tầng điều khiển trạm và mạng thất bại, sự hình thành vẫn có thể hoàn thành độc lập việc giám sát các thiết bị điện khác nhau tại chỗ. Hệ thống giám sát máy tính thực hiện giao tiếp dữ liệu với Công ty Điện lực Thành phố Chin thông qua mạng công cộng GPRS của trạm làm việc viễn động.Lớp điều khiển trạm bao gồm các máy chủ kết nối mạng máy tính, trạm điều khiển, trạm di chuyển xa, v.v., cung cấp giao diện người-máy hoạt động trong trạm, để thực hiện kiểm soát quản lý đối với các chức năng của thiết bị hình thành, hình thành toàn bộ trạm giám sát, trung tâm quản lý và có giao diện với trung tâm điều khiển từ xa.Về thiết bị hình thành bao gồm bộ phận đo lường và điều khiển thông minh, bộ phận truyền thông hệ thống mạng, bộ thu thập dữ liệu biến tần, đồng hồ đo năng lượng đa chức năng, v.v. Các thiết bị điện chính bao gồm biến tần, biến hộp, công tắc trên lưới. Nó trực tiếp thu thập dữ liệu gốc của trang web xử lý, truyền đến lớp điều khiển trạm để giám sát trạm chính thông qua mạng, đồng thời nhận lệnh hoạt động điều khiển từ lớp điều khiển trạm, sau khi phán đoán hiệu quả, phát hiện khóa, phát hiện đồng bộ, v.v., thiết bị sau đó được kiểm soát hoạt động.Mạng truyền thông không dây GPRS được sử dụng giữa các tầng điều khiển trạm và các tầng liên quan.Mỗi đơn vị phát điện quang điện được trang bị thiết bị thu thập dữ liệu với chức năng phát xạ không dây, thu thập dữ liệu của từng nhóm mô-đun PV, thông số biến tần, dữ liệu của thiết bị đo lường và điều khiển, đồng hồ đo thông minh, sau khi đóng gói được truyền đến hệ thống giám sát thông qua mạng không dây để thực hiện giám sát.Hình 7 Hệ thống giám sát Cấu trúc mạng Sơ đồ chức năng hệ thống4.1. Giám sát thời gian thựcHệ thống giám sát quang điện phân tán Acrel-1000DP giao diện người-máy thân thiện, trong giao diện chính có thể xem thông tin trang web của hệ thống PV, cũng như thông tin cài đặt, đồng thời cũng có thể xem trực quan tổng công suất phát điện, công suất phát điện hàng ngày, công suất phát điện tích lũy, đồng thời có giao diện đường cong công suất phát điện và biểu đồ công suất tích lũy, thuận tiện cho người dùng giám sát trực quan hơn thông tin phát điện.Hình 8 Giám sát thời gian thực Sơ đồ chức năng giao diện chính4.2. Giám sát chất lượng năng lượng điệnTrong biểu đồ giám sát chất lượng năng lượng điện, bạn có thể xem trực tiếp tổng giá trị hiệu quả điện áp hiện tại, dao động điện áp, tổng biến dạng điện áp, năng lượng điện hoạt động tích cực và ngược lại, năng lượng hoạt động, công suất phản ứng và thông tin chất lượng điện khác. Bạn có thể theo dõi chất lượng điện năng hiện trường theo những thông tin này, kịp thời đưa ra phương án ứng phó.B5-09=giá trị thông số Kd, (cài 2)4.3. Giám sát báo cáo thời gian thựcTrong giao diện giám sát báo cáo thời gian thực, người dùng có thể trực tiếp chọn thiết bị mà họ muốn xem dữ liệu theo nhu cầu, có thể truy vấn các vòng lặp hoặc thông số hoạt động thời gian thực của thiết bị, thông tin tham số điện được hiển thị trong báo cáo nên bao gồm: mỗi pha hiện tại, điện áp ba pha, hệ số công suất tổng thể, tổng công suất hoạt động, tổng công suất phản kháng, điện năng, viễn tín, v.v. Các phép đo từ xa bao gồm các giá trị thời gian thực (nên được phân biệt bằng các màu khác nhau khi ở các trạng thái khác nhau), trạng thái điểm đo (vượt quá giới hạn, đặt vào, bất thường trong giao tiếp, v.v.), giá trị zui hàng ngày và thời gian xảy ra, trung bình hàng ngày, v.v. Khối lượng viễn tín bao gồm các giá trị thời gian thực (nên được phân biệt bằng các màu khác nhau khi ở các trạng thái khác nhau), trạng thái đo điểm (đặt, truyền thông bất thường, v.v.), số lần thay đổi hàng ngày, v.v., báo cáo có thể được xuất và in.
Hình 10 Biểu đồ chức năng giám sát báo cáo thời gian thực4.4. Giám sát đường cong lịch sửĐường cong lịch sử là công cụ trực quan hóa dữ liệu chuỗi thời gian, cung cấp hỗ trợ cốt lõi cho hoạt động lưới điện, quản lý thiết bị, chẩn đoán sự cố và ra quyết định tối ưu bằng cách ghi lại quỹ đạo thay đổi theo thời gian của các thông số quan trọng như điện áp, dòng điện, công suất, tần số, trạng thái thiết bị và các thông số khác. Sau khi hệ thống điện bị hỏng, có thể xác định nguồn gốc của sự cố, phân tích quá trình phát triển thông qua đường cong lịch sử. Sự cố của các thiết bị điện (chẳng hạn như máy biến áp, bộ ngắt mạch, cáp) thường có "thời gian ủ bệnh". Đường cong lịch sử bằng cách ghi lại những thay đổi xu hướng dài hạn trong các thông số hoạt động của thiết bị, có thể xác định sự bất thường trước và tránh thời gian chết đột ngột. Các chỉ số chất lượng năng lượng điện (chẳng hạn như độ lệch điện áp, biến động tần số, biến dạng hài hòa) ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của thiết bị sử dụng điện và sự ổn định của lưới điện, đường cong lịch sử là cơ sở cốt lõi để xác định nguồn ô nhiễm và đánh giá hiệu quả quản trị. Tổn thất dây của hệ thống điện (tổn thất truyền tải năng lượng điện), tổn thất phản kháng, v.v., có liên quan chặt chẽ đến cách vận hành. Đường cong lịch sử có thể giúp khai thác tiềm năng tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.
Hình 11 Biểu đồ chức năng giám sát đường cong thời gian thựcTrong bối cảnh lớn của trung hòa carbon, quang điện và xe năng lượng mới là không thể tách rời, ý tưởng tổng thể là sản xuất điện quang điện, năng lượng mới xe điện, xây dựng một chuỗi công nghiệp phong phú và hoàn chỉnh, cả hai để đạt được mức tiêu thụ carbon liên tục giảm, nhưng cũng có thể mở rộng con đường phát triển của ngành công nghiệp năng lượng mới cho tăng trưởng kinh tế liên tục. [3] Đồng thời có một hệ thống có thể đảm bảo an toàn điện là cần thiết. Chương trình hệ thống giám sát điện do công ty chúng tôi cung cấp có thể hỗ trợ người dùng, lưới điện hỗ trợ tỷ lệ cao và có trật tự quang điện phân tán, tăng cường kiểm soát thống nhất quang điện phân tán, có thể thúc đẩy hoạt động phối hợp của quang điện phân tán và lưới điện lớn, xây dựng hệ thống quản lý điều phối năng lượng mới phân tán mới minh bạch dữ liệu, điều tiết thuận tiện và tương tác năng lượng.[1] Hà Nội. Phân tích xu hướng hiện tại và tương lai của PV Power [J] Nguồn gốc, 2019 (03): 154.[2] Trương Tiểu Bái. Ứng dụng của thiết bị điều khiển khẩn cấp tần số điện áp trong trạm biến áp [J]. Công nghệ thực tế, 2012, 21 (08): 25-27[3] Tiểu Lâm. Nghiên cứu xu hướng phát triển quang điện phân tán hiện đại ở nước ta [J]. Năng lượng điện, 2023, (24): 28-32.
