Nghiên cứu sa thải phụ tải trong lưới điện microgrid

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước

Hiện nay, việc sa thải phụ tải trong lưới điện MicroGrid chủ yếu dựa vào tần số, nhằm giải quyết các vấn đề như sa thải tải dưới tần số và sa thải phụ tải thích nghi để tăng cường ổn định tần số Quá trình này rất phức tạp và diễn ra nhanh chóng, do đó, thời gian thực hiện sa thải phụ tải cần phải ngắn để ngăn chặn tình trạng mất điện hoàn toàn Kỹ thuật sa thải dưới tần số thông thường không còn phù hợp cho các lưới điện MicroGrid hiện đại.

Trong hệ thống điện và microgrid, điện áp và tần số là hai thông số quan trọng nhất để đánh giá độ ổn định và chất lượng Khi có sự mất cân bằng công suất giữa phát và phụ tải, tần số hệ thống sẽ giảm so với giá trị cho phép, và để khôi phục tần số, cần áp dụng sa thải phụ tải Mặc dù có nhiều phương pháp tính toán lượng công suất sa thải như hoán vị tốc độ thay đổi của relay hoặc chiến lược sa thải thích nghi, nhưng chúng vẫn chưa tối ưu về mặt công suất Đề tài này đề xuất một phương pháp sa thải phụ tải trong microgrid, tính toán lượng công suất sa thải tối thiểu dựa vào khả năng điều chỉnh tần số của máy phát điện để đưa tần số về phạm vi cho phép và giảm thiểu lượng tải cần sa thải Phương pháp xác định hệ số tầm quan trọng của các phụ tải được thực hiện dựa trên thuật toán AHP, từ đó phân bố lượng công suất sa thải tối thiểu đến các bus tải nhằm giảm thiểu thiệt hại do việc sa thải phụ tải gây ra.

Liên quan đến đề tài nghiên cứu, cũng có nhiều các công trình nghiên cứu như: Trong nước:

Huỳnh Văn Dũng (2014) trong luận văn thạc sĩ "Kết hợp năng lượng gió và năng lượng mặt trời trong lưới điện Microgrid" đã nghiên cứu các bộ nghịch lưu kết nối với lưới điện xoay chiều từ nguồn phát phân tán như năng lượng mặt trời và gió Luận văn cũng giới thiệu giải thuật tối ưu hóa bầy đàn để xác định các hệ số điều khiển trong bộ điều khiển dòng điện.

Nguyễn Viết Sang (2016) trong luận văn thạc sĩ đã nghiên cứu về mô phỏng chất lượng điện trên lưới điện nhỏ (Microgrid) với sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời và máy phát Diesel Luận văn thảo luận về khái niệm, cấu hình, ưu nhược điểm của hệ thống Microgrid cùng các vấn đề liên quan đến chất lượng điện năng Tác giả đã xây dựng mô hình Microgrid để mô phỏng chất lượng điện năng, trong đó điện áp AC từ máy phát được chỉnh lưu thành DC và kết hợp với điện áp DC từ pin mặt trời, sau đó được chỉnh lưu thành điện áp AC Mô hình này được phát triển trong môi trường Simulink của Matlab 2015a, với kết quả chủ yếu tập trung vào ảnh hưởng của điện áp Microgrid khi hoạt động độc lập với lưới điện.

Phạm Minh Pha (2016) trong luận văn thạc sĩ "Sa thải phụ tải trong MicroGrid ở chế độ tách lưới" đã đề xuất các phương pháp hoạch định sa thải phụ tải nhằm duy trì công suất cho các tải quan trọng Luận văn chú trọng đến mức độ ưu tiên phụ tải và quy tắc phân bổ công suất theo Talmud, đặc biệt trong tình huống có sự nhiễu loạn trên lưới điện chính Chương trình hoạch định này được lập trình bằng Java, thực hiện khi tổng công suất phát khả dụng nhỏ hơn tổng nhu cầu phụ tải Công suất được phân bổ đầy đủ cho các tải quan trọng trước, sau đó là phân bổ công suất công bằng cho các phụ tải cùng mức độ ưu tiên Cuối cùng, các tải có mức độ ưu tiên thấp hơn sẽ bị cắt Các chương trình này đã được thử nghiệm thành công trên Microgrid ở chế độ tách lưới.

Bài viết của Nur Najihah Abu Bakar và các cộng sự trình bày Microgrid như một giải pháp hiệu quả để tích hợp nhiều nguồn năng lượng phân tán vào hệ thống phân phối điện Việc triển khai microgrid trong ngành năng lượng tiện ích có thể hỗ trợ mạng điện trong thời điểm cao điểm bằng cách cung cấp công suất cho lưới điện, đáp ứng nhu cầu năng lượng của khách hàng Khi ngắt kết nối khỏi lưới điện chính, microgrid hoạt động ở chế độ tách lưới, đòi hỏi các chiến lược quản lý năng lượng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện giữa nguồn phát và phụ tải Các sơ đồ sa thải tải có thể được áp dụng để giảm mức tiêu thụ công suất của phụ tải xuống mức mà các nguồn phân tán trong microgrid có thể cung cấp Bài viết cũng đánh giá các chiến lược sa thải tải khả thi cho hoạt động của microgrid khi ở chế độ tách lưới.

Mousa Marzband và các cộng sự (2015) đã chỉ ra rằng sự mất cân bằng giữa công suất phát và phụ tải là nguyên nhân chính gây ra sự mất ổn định tần số trong các hệ thống điện, đặc biệt là Microgrid hoạt động ở chế độ tách lưới Bài viết này giới thiệu một sơ đồ kiểm soát thích ứng hiệu quả nhằm xác định công suất của các tải cần sa thải và vị trí phù hợp trong hệ thống điện, qua đó duy trì tần số trong giới hạn cho phép Bộ điều khiển đề xuất thực hiện phương pháp sa thải tải từng bước, điều chỉnh tần số lưới trong khi vẫn cung cấp công suất thiếu hụt Bộ điều khiển này đo lường cục bộ các tham số như điện áp và tần số, sa thải tải tại những vị trí có sự sụt giảm điện áp và tần số cao nhất Các yếu tố như tốc độ sa thải, vị trí và giá trị tần số sẽ ảnh hưởng đến bước chuyển tải Phương pháp này loại bỏ các tải có thể điều chỉnh để đưa tần số về giá trị mong muốn, và kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ ổn định tần số so với bộ điều khiển PID thông thường.

Wei Gu và các cộng sự đã trình bày một phương pháp sa thải tải dưới tần số đa giai đoạn nhằm khôi phục tần số cho Microgrid hoạt động ở chế độ tách lưới Phương pháp này dựa trên việc ước tính cường độ thiếu hụt năng lượng và đưa ra các giai đoạn tải để điều chỉnh sa thải, từ đó đảm bảo cung cấp năng lượng liên tục cho các tải quan trọng Thông qua việc mô phỏng Microgrid, hằng số quán tính tương đương đã được xác định, chứng minh hiệu quả của phương pháp Kết quả mô phỏng cho thấy, phương pháp sa thải tải dưới tần số đa giai đoạn có khả năng khôi phục độ ổn định tần số của Microgrid hoạt động ở chế độ tách lưới một cách hiệu quả.

Quan Zhou và các cộng sự đã đề xuất một kế hoạch giảm tải hai giai đoạn nhằm ứng phó với tình trạng thiếu hụt năng lượng do Microgrid hoạt động tách lưới Phương pháp này kết hợp phản ứng nhanh từ các nguồn năng lượng phân tán để tạo ra mạng lưới điều chỉnh tần số, đồng thời ước tính mức độ sa thải tải và phân phối dòng điện Giai đoạn đầu tiên tập trung vào việc chấm dứt các suy giảm tần số nhanh, sử dụng độ lệch tần số đo cục bộ để xác định mức độ sa thải tải Sau khi đạt được trạng thái ổn định mới, giai đoạn thứ hai sẽ thực hiện sa thải tải dựa trên mức độ ưu tiên Hiệu quả của phương pháp này đã được xác minh qua các mô phỏng trong PSCAD/EMTDC trên hệ thống microgrid giảm quy mô.

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Gần đây, lưới điện MicroGrid ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào tính tiện lợi và khả năng ứng dụng cao Lưới điện này thường được triển khai ở những khu vực đặc biệt, nơi kết nối với lưới điện quốc gia bị hạn chế Nguồn điện cho MicroGrid chủ yếu đến từ các máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch và các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời Tuy nhiên, do sự phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên và chi phí nhiên liệu hóa thạch, việc thiếu hụt nguồn cung cấp điện là một thách thức lớn cần được giải quyết trong quá trình vận hành lưới điện MicroGrid.

Để giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn trong vận hành lưới điện, có nhiều biện pháp như đầu tư tăng công suất cho các nguồn năng lượng tái tạo và chấp nhận chi phí cao cho máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên, việc áp dụng các phương pháp này đòi hỏi chi phí lớn và không phải là giải pháp tối ưu, nhất là khi điều kiện tự nhiên thuận lợi có thể cung cấp đủ công suất từ nguồn năng lượng tái tạo cho các phụ tải kết nối với lưới điện.

Giải pháp sa thải phụ tải là một phương pháp hiệu quả để duy trì sự ổn định của lưới điện MicroGrid, đặc biệt trong điều kiện thời tiết không thuận lợi Vấn đề này đòi hỏi nghiên cứu chuyên sâu nhằm phối hợp các phương pháp và giải thuật công nghệ để xây dựng mô hình đánh giá nhanh tình trạng thiếu hụt nguồn Việc ra quyết định kịp thời và tối ưu giữa công suất phát tăng thêm từ các máy phát năng lượng hóa thạch và lượng công suất sa thải tại mỗi nút tải là yêu cầu cấp bách hiện nay.

1.3 Mục tiêu – Cách tiếp cận – Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các phương pháp sa thải nhằm phục hồi tần số hệ thống Microgrid khi mất kết nối với lưới điện chính là rất quan trọng Việc áp dụng các phương pháp này giúp đảm bảo tần số hoạt động của hệ thống Microgrid nằm trong phạm vi cho phép, từ đó duy trì sự ổn định và hiệu suất của toàn bộ hệ thống.

- Nghiên cứu quá trình điều khiển tần số sơ cấp và thứ cấp của hệ thống Microgrid

- Nghiên cứu phương pháp tính toán hệ số tầm quan trọng của các phụ tải

Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp sa thải phụ tải hiệu quả, chú trọng vào việc xác định lượng công suất sa thải tối thiểu cần thiết, đồng thời kết hợp với hệ số tầm quan trọng của các phụ tải Phương pháp này nhằm tối ưu hóa quá trình quản lý và phân phối năng lượng, đảm bảo hiệu suất hoạt động cao nhất cho hệ thống điện.

- Nghiên cứu tài liệu về các phương pháp sa thải phụ tải thực tế hiện đang áp dụng tại các lưới điện MicroGrid thực tế

- Tìm hiểu các giải thuật của các bài báo và đề xuất phương pháp sa thải

- Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp, phân tích, mô hình hóa và mô phỏng

- Ứng dụng phần mềm Powerworld, Matlab để mô phỏng kiểm nghiệm kết quả đề xuất

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Các đặc điểm của lưới điện MicroGrid

- Các thuật toán sa thải phụ tải

- Các phương pháp sa thải phụ tải trong lưới điện MicroGrid

- Mô hình Microgrid điển hình

- Nghiên cứu tổng quan các phương pháp sa thải phụ tải và ổn định lưới điện MicroGrid

- Nghiên cứu tìm hiểu các phương pháp sa thải phụ tải

- Nghiên cứu đề suất phương pháp sa thải

- Mô phỏng kiểm chứng phương pháp sa thải trên sơ đồ hệ thống MicroGrid điển hỉnh bằng phần mềm powerworld

Hướng nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp các kết quả nghiên cứu quốc tế, nhấn mạnh tính cấp thiết của vấn đề Mục tiêu là xác định các giải pháp hiệu quả để duy trì sự ổn định của hệ thống điện Phương pháp nghiên cứu được áp dụng bao gồm các cách tiếp cận đa dạng, với đối tượng và phạm vi nghiên cứu cụ thể Nội dung nghiên cứu sẽ đề cập đến việc đặt ra vấn đề và tìm kiếm các hướng giải quyết khả thi nhằm nâng cao tính ổn định trong hệ thống điện.

Chương mở đầu: Giới thiệu tổng quan về đề tài và các công trình nghiên cứu Chương 1: Tổng quan các đặc điểm lưới điện MicroGrid

Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp sa thải phụ tải

Chương 3: Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất

Chương 4: Tính toán, thực nghiệm trên sơ đồ hệ thống Microgrid điển hình Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển

Trình bày các kết quả đạt được trong đề tài, và hướng nghiên cứu phát triển của đề tài.

TỔNG QUAN CÁC ĐẶC ĐIỂM LƯỚI ĐIỆN MICROGRID

Đặc điểm và các chế độ vận hành của Microgrid

Microgrid đang trở thành lĩnh vực sáng tạo hàng đầu trong ngành công nghiệp điện, với tiềm năng lớn trong việc thúc đẩy tăng trưởng bền vững Trong tương lai, Microgrid có thể hoạt động như một phần của lưới điện hiện có hoặc như một mạng năng lượng độc lập cho các cộng đồng nhỏ Microgrid có khả năng hoạt động ở chế độ kết nối lưới hoặc tách lưới, cung cấp điện cho khu vực nông thôn với chi phí thấp và tổn thất điện năng tối thiểu trong chế độ tách lưới Ngược lại, trong chế độ kết nối lưới, Microgrid hỗ trợ lưới chính thông qua việc điều khiển điện áp, tần số và cung cấp sự linh hoạt, kiểm soát và độ tin cậy cao hơn Tuy nhiên, để vận hành thành công Microgrid, cần có kế hoạch phù hợp và giải quyết những thách thức lớn liên quan đến vận hành, kiểm soát và bảo vệ, với các chiến lược kiểm soát và kế hoạch bảo vệ cụ thể tùy thuộc vào chế độ hoạt động.

Microgrid là hệ thống lưới điện hiện đại, quy mô nhỏ, có khả năng hoạt động độc lập và ngắt kết nối khỏi lưới điện tập trung, từ đó nâng cao khả năng phục hồi và giảm thiểu nhiễu loạn Thường được lắp đặt bởi các cộng đồng và sử dụng máy phát điện diesel, microgrid ngày càng tích hợp nhiều nguồn năng lượng phân tán, như hệ thống năng lượng mặt trời, góp phần giảm lượng carbon phát thải đáng kể.

Hình 1.1: Tổng quan về Microgrid

Microgrid có hai chế độ vận hành: Chế độ kế nối lưới điện quốc gia và chế độ tách lưới

Chế độ kết nối lưới điện quốc gia cho phép trao đổi năng lượng giữa các nguồn điện, giảm phụ thuộc vào lưới điện chính Mục tiêu chính là kiểm soát công suất đầu ra bằng cách điều chỉnh công suất phát của các nguồn điện phân tán (DG), đặc biệt là những nguồn sử dụng công nghệ nghịch lưu nối lưới.

Chế độ tách lưới của Microgrid hoạt động độc lập với lưới điện chính, không có sự trao đổi năng lượng Mục tiêu chính là kiểm soát biên độ điện áp và tần số, đồng thời đảm bảo công suất máy phát của các nguồn phát phân tán (DG) trong Microgrid nằm trong giới hạn chấp nhận được Trong chế độ này, công suất của các nguồn năng lượng tái tạo thường xuyên thay đổi do ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài, dẫn đến tình trạng thiếu hụt và mất cân bằng giữa công suất phát và phụ tải Do đó, việc sa thải phụ tải trong Microgrid là cần thiết để duy trì sự ổn định của lưới điện.

Các thành phần của Microgrid

Máy phát điện phân tán (DG) là giải pháp sử dụng công nghệ quy mô nhỏ để sản xuất điện gần gũi với người tiêu dùng Các hệ thống DG thường bao gồm máy phát điện mô-đun, mang lại lợi ích về chi phí thấp hơn, độ tin cậy và bảo mật điện cao hơn Hơn nữa, máy phát điện phân tán cũng có ít tác động đến môi trường so với các phương pháp phát điện truyền thống.

Các nhà máy điện truyền thống như nhà máy đốt than, khí đốt, hạt nhân, đập thủy điện và nhà máy năng lượng mặt trời quy mô lớn thường tập trung hóa và yêu cầu truyền tải điện qua khoảng cách xa Ngược lại, hệ thống máy phát điện phân tán là công nghệ phi tập trung, linh hoạt hơn và nằm gần nơi tiêu thụ điện, với công suất chỉ 10 MW hoặc ít hơn Những hệ thống này có thể bao gồm nhiều thành phần sản xuất và lưu trữ năng lượng, được gọi là hệ thống năng lượng lai.

Hệ thống máy phát điện phân tán sử dụng nguồn năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, sinh khối, khí sinh học, năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng địa nhiệt, ngày càng trở nên quan trọng trong việc phân phối điện năng Các thiết bị kết nối lưới để lưu trữ điện cũng được xem là hệ thống phát điện phân tán, thường được gọi là hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán Thông qua giao diện, các hệ thống máy phát phân tán có thể được quản lý và phối hợp trong lưới điện thông minh Việc sản xuất và lưu trữ phân tán cho phép thu thập năng lượng từ nhiều nguồn, giúp giảm tác động môi trường và cải thiện an ninh nguồn cung.

1.2.2 Các hệ thống lưu trữ năng lượng

Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) ngày càng trở nên quan trọng trong thị trường năng lượng và hệ thống microgrid, giúp tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo và giảm phát thải CO2 ESS đóng vai trò then chốt trong công nghệ lưới điện thông minh, cung cấp nguồn điện liên tục và linh hoạt, duy trì ổn định cho hệ thống điện trong trường hợp tắc nghẽn hoặc gián đoạn Ngoài ra, ESS đảm bảo dịch vụ điện đáng tin cậy cho người tiêu dùng trong các sự cố do thiên tai và giảm giá điện bằng cách lưu trữ năng lượng trong giờ thấp điểm Trong những thập kỷ qua, năng lượng tái tạo đã hỗ trợ người tiêu dùng điện ngoài lưới nhờ vào ESS.

Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) được phân loại dựa trên nguồn năng lượng sơ cấp, bao gồm cơ năng, điện hóa học, hóa năng, điện năng, nhiệt năng và hệ thống lai giữa các nguồn năng lượng này Phân loại ESS còn phụ thuộc vào sự hình thành và vật liệu thành phần của các hệ thống Hình 1.2 cung cấp cái nhìn chi tiết về phân loại ESS.

Hình 1.2: Phân loại hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) theo sự hình thành năng lượng và vật liệu thành phần của chúng [9]

Phụ tải điện là các thiết bị hoặc hệ thống tiêu thụ điện năng và chuyển đổi nó thành các dạng năng lượng khác để phục vụ nhu cầu sử dụng của con người Trong hệ thống điện, phụ tải được phân loại thành ba nhóm chính dựa trên tầm quan trọng của chúng đối với xã hội, bao gồm các yếu tố chính trị, kinh tế và các mục đích khác.

Phụ tải loại 1: Đây là loại phụ tải được cung cấp điện liên tục nếu mất điện sẽ gây ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng

Phụ tải loại 2 là loại phụ tải mà khi mất điện sẽ gây thiệt hại kinh tế, bao gồm việc sản xuất sản phẩm bị thiếu hụt, tăng chi phí thứ phẩm, dẫn đến lãng phí công và không sử dụng hết công suất của thiết bị.

Phụ tải loại 3: Là loại phụ tải cho phép mất điện,đó là các công trình dân dụng,công trình phúc lợi,khu dân cư…

Trong Microgrid, việc kết nối hoặc ngắt kết nối tải cục bộ phụ thuộc vào công suất tối đa của máy phát điện và thiết bị lưu trữ Tải được chia thành hai nhóm: tải quan trọng, yêu cầu chất lượng điện năng và độ tin cậy cao, và tải không quan trọng, yêu cầu chất lượng dịch vụ thấp hơn Khách hàng thương mại và công nghiệp thường là tải trọng quan trọng, trong khi hầu hết khách hàng dân cư thuộc nhóm tải không quan trọng Để đảm bảo cung cấp năng lượng cho các tiêu dùng quan trọng, tải không quan trọng nên được ngắt kết nối khi công suất thấp hơn yêu cầu Hơn nữa, chi phí vận hành của microgrid cần được tối ưu hóa thông qua quản lý tải hiệu quả.

1.2.4 Thiết bị kết nối lưới điện chính

Microgrid được kết nối với lưới điện chính thông qua một công tắc chuyển tĩnh tại điểm gọi là điểm khớp nối chung (PCC) Bộ điều khiển của microgrid liên tục giám sát quá trình phát công suất, nhu cầu phụ tải và công suất dư thừa, đồng thời điều chỉnh điện năng xuất và nhập qua biến tần dựa trên điều kiện tải và nguồn Khi kết nối với lưới, microgrid không còn kiểm soát tần số và điện áp trong hệ thống, mà chuyển sang điều khiển P-Q để điều chỉnh công suất hoạt động và phản kháng.

Hình 1.3: Cấu trúc Microgird kết nối với lưới điện chính thông qua công tắc chuyển mạch tĩnh tại điểm PCC [10]

Trong quá trình chuyển đổi từ chế độ kết nối lưới sang chế độ tách lưới, có thể xảy ra gián đoạn tạm thời do công nghệ chuyển đổi lưới Để đảm bảo quá trình ngắt chuyển đổi diễn ra nhanh chóng, cần lựa chọn công nghệ của công tắc tĩnh phù hợp với yêu cầu tải.

Các cấu trúc của Microgrid

Cấu trúc của AC microgrid được minh họa trong Hình 1.4 Nguồn DC từ pin quang điện (PV) cần được chuyển đổi thành AC thông qua bộ biến tần DC-AC trước khi kết nối Để cung cấp năng lượng cho các tải DC, nguồn AC cũng phải được chuyển đổi trở lại thành DC.

Microgrid AC có thể kết nối trực tiếp với bus AC, tuy nhiên, để cung cấp điện cho các thiết bị như máy tính, TV và thiết bị âm thanh, cần sử dụng bộ chuyển đổi AC-DC để tạo ra điện áp DC Hệ thống phát điện gió cũng kết nối với bus AC thông qua bộ chuyển đổi điều khiển công suất tác dụng và phản kháng Việc kết nối microgrid AC với lưới chính trở nên dễ dàng khi đồng pha với lưới điện chính, và điện áp ổn định có thể đạt được bằng cách điều khiển công suất phản kháng độc lập Khi lưới chính gặp sự cố, microgrid AC sẽ tự cách ly để bảo vệ tải bên trong, giúp tải AC không bị ảnh hưởng Mặc dù phần lớn tải trong hệ thống hiện tại là tải AC có thể kết nối trực tiếp mà không cần chuyển đổi, microgrid AC vẫn gặp một số nhược điểm, đặc biệt là với các tải DC như máy tính và đèn huỳnh quang DC, vì cần phải chuyển đổi từ AC sang DC, dẫn đến giảm hiệu quả Thêm vào đó, việc tích hợp các nguồn tái tạo DC, như đầu ra PV, cũng gặp khó khăn do cần phải chuyển đổi sang AC bằng biến tần.

Hình 1.4: Cấu trúc AC microgrid [12]

Cấu trúc của microgrid DC bao gồm hai máy phát phân tán kết nối với bus DC, trong đó hệ thống tuabin gió cần bộ chuyển đổi AC-DC để tích hợp Hệ thống quang điện kết nối qua bộ chuyển đổi tăng cường DC-DC, giúp theo dõi điểm công suất cực đại Tất cả tải DC có thể kết nối trực tiếp với bus DC, tăng hiệu quả và giảm chi phí bộ chuyển đổi điện tử công suất, trong khi bộ biến tần DC-AC là cần thiết cho các tải AC Microgrid DC cho phép kết nối trực tiếp với hệ thống lưu trữ pin, cung cấp năng lượng dự phòng trong trường hợp mất điện hoặc thời gian tải cao điểm, rất quan trọng cho bệnh viện và các ngành công nghiệp cần cung cấp điện chất lượng cao Việc kết nối trực tiếp giúp loại bỏ chuyển đổi năng lượng, tăng hiệu quả và giảm chi phí vận hành Mặc dù có nhiều lợi ích như tích hợp dễ dàng các nguồn năng lượng tái tạo và giảm thiểu tổn thất bộ chuyển đổi, microgrid DC cũng gặp phải nhược điểm như phân phối điện hạn chế và yêu cầu nguồn điện xoay chiều cho hầu hết các tải Để tích hợp máy phát điện phân tán AC, cần thực hiện quá trình chỉnh lưu để chuyển đổi nguồn AC thành DC.

Hình 1.5: Cấu trúc DC microgrid [12]

C Cấu trúc lai AC-DC Microgrid

Microgrid lai kết hợp cả kiến trúc microgrid AC và DC, mang lại lợi ích từ cả hai loại microgrid riêng lẻ Một microgrid lai điển hình có các microgrid AC và DC kết nối thông qua bộ biến đổi AC-DC hai chiều Các nguồn phát điện DC như pin quang điện và pin nhiên liệu được kết nối với microgrid DC qua bộ chuyển đổi tăng áp DC-DC, trong khi tải DC như xe điện và đèn huỳnh quang cũng kết nối qua bộ chuyển đổi DC-DC Microgrid AC thường gắn với lưới điện chính, với các máy phát điện xoay chiều như tua bin gió và máy phát diesel nhỏ Tải AC như động cơ AC được kết nối với microgrid AC, với điện áp lưới xoay chiều là 230 hoặc 400 V Khi microgrid AC quá tải, nguồn điện sẽ chuyển từ microgrid DC sang microgrid AC thông qua bộ chuyển đổi chính hoạt động như biến tần Ngược lại, khi microgrid DC quá tải, bộ chuyển đổi chính sẽ hoạt động như bộ chỉnh lưu, cho phép nguồn điện truyền từ microgrid AC sang microgrid DC.

Hình 1.6: Cấu trúc lai AC-DC microgrid [12]

Các phương pháp sa thải trong Microgrid

Trong giai đoạn mất cân bằng công suất do thiếu nguồn cung, các nhà khai thác hệ thống sẽ phải đưa ra quyết định giảm tải, xem xét các yếu tố bảo mật hệ thống như điện áp, dòng điện, công suất và tần số Nhiều chiến lược sa thải tải đã được nghiên cứu, và trong Microgrid, vấn đề này thường được phân loại thành ba loại chính: sa thải phụ tải truyền thống, sa thải phụ tải bán thích nghi và sa thải phụ tải thích nghi.

Sa thải phụ tải truyền thống, hay còn gọi là phương pháp sa thải phụ tải thông thường, là phương pháp đơn giản nhất mà không yêu cầu rơle phức tạp Phương pháp này giảm một lượng tải cụ thể theo cài đặt sẵn khi tần số hoặc điện áp của hệ thống giảm xuống dưới ngưỡng cho phép Các phương pháp sa thải truyền thống bao gồm sa thải dưới tần số (UFLS) và sa thải dưới điện áp (UVLS).

Sa thải phụ tải bán thích nghi là phương pháp sử dụng tốc độ suy giảm tần số (df/dt) để đối phó với tình trạng thiếu công suất phát Phương pháp này khởi đầu bằng việc theo dõi tốc độ thay đổi tần số khi nó đạt ngưỡng cụ thể; khi (df/dt) thấp, lượng tải sa thải cũng ít, và ngược lại, tải sẽ bị sa thải nhiều hơn khi (df/dt) cao Mức độ suy giảm tần số thường được đánh giá ở các mức tần số tiếp theo, ưu tiên hơn so với các kỹ thuật thông thường trong trường hợp thâm hụt công suất nhỏ Tuy nhiên, trong các sự cố nghiêm trọng, đường cong vận hành tương tự như chiến lược truyền thống, dẫn đến không có sự khác biệt đáng kể so với phương pháp thông thường.

Sa thải phụ tải thích nghi là một kỹ thuật tiên tiến trong việc quản lý tải, dựa vào đạo hàm tần số và đáp ứng tần số của hệ thống Kỹ thuật này sử dụng thông tin từ sơ đồ khối của đơn vị phát điện và bộ điều khiển tần số để xác định chính xác tải cần sa thải, dựa trên sự thay đổi tần số trong thời gian thực Nhiều phương pháp sa thải phụ tải thích nghi như UFLS, luồng dữ liệu, thuật toán di truyền, tối ưu hóa bầy đàn và mạng nơ ron nhân tạo đã được áp dụng Để thực hiện việc giảm tải, một phương trình dao động công suất thường được sử dụng nhằm xác định lượng tải cần sa thải.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI

Ổn định tần số trong hệ thống điện

An ninh và ổn định của hệ thống điện là vấn đề cốt lõi trong quy hoạch và vận hành, với nhiệm vụ chính là phục vụ người sử dụng điện Để đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy, chất lượng năng lượng và khả năng cung cấp liên tục, tần số và điện áp của hệ thống cần duy trì ổn định Tuy nhiên, tải liên tục thay đổi dẫn đến sự không ổn định về tần số Để duy trì cân bằng, công suất phát phải luôn bằng với phụ tải tiêu thụ; nếu không, tần số sẽ giảm hoặc tăng tương ứng Máy phát điện thường được trang bị bộ điều tốc để kiểm soát tần số Trong trường hợp xảy ra sự cố nghiêm trọng như ngắn mạch ba pha, cần thực hiện hành động điều khiển ba giai đoạn để phục hồi tần số về mức 60Hz Trong 15 giây đầu tiên sau khi phát hiện độ lệch công suất, điều khiển sơ cấp sẽ cố gắng khôi phục sự cân bằng, sau đó điều khiển thứ cấp sẽ tiếp tục điều chỉnh để đưa các giá trị về mức định mức Khi có nhiễu loạn tạm thời, tần số có thể giảm nhanh chóng, do đó cần áp dụng kỹ thuật UFLS để khôi phục tần số và ngăn chặn mất điện toàn bộ hệ thống.

Hình 2.1: Điều khiển tần số trong hệ thống điện [17 ] 2.1.1 Sa thải phụ tải

Sa thải phụ tải là quá trình loại bỏ lượng tải ngay lập tức khỏi hệ thống điện để duy trì hoạt động ổn định của phần còn lại Hành động này thường diễn ra để ứng phó với các nhiễu loạn như sự cố đường dây, mất nguồn phát điện, hoặc sét đánh, dẫn đến tình trạng thiếu công suất hoặc quá tải Khi hệ thống điện gặp sự cố, phản ứng tức thời được điều khiển qua hai vòng lặp chính: vòng lặp kích từ (bao gồm AVR) kiểm soát công suất phản kháng và điện áp hệ thống, trong khi vòng lặp chính điều khiển công suất thực và tần số hệ thống.

Các kỹ thuật sa thải tải được phân loại thành ba nhóm chính: kỹ thuật tính toán sa thải phụ tải thông minh, kỹ thuật sa thải phụ tải thích nghi và kỹ thuật sa thải phụ tải thông thường Hình 2.2 minh họa các loại kỹ thuật sa thải tải phổ biến nhất hiện nay.

Hình 2.2: Các phương pháp sa thải phụ tải [17]

Chương trình sa thải tải dưới tần số (UFLS) nhằm bảo vệ hệ thống điện khỏi sự sụt giảm tần số và ngăn chặn sự sụp đổ toàn bộ hệ thống UFLS thực hiện việc sa thải tải một cách có kế hoạch và kiểm soát, đảm bảo tổng công suất phụ tải phù hợp với công suất phát còn lại Để duy trì sự ổn định của hệ thống điện, công suất phụ tải phải tương thích với công suất phát; nếu công suất phụ tải vượt quá, tần số sẽ giảm và có thể dẫn đến sự sụp đổ hệ thống nếu không có biện pháp can thiệp kịp thời UFLS là giải pháp hiệu quả để ngăn chặn tình trạng này.

Kế hoạch UFLS được xây dựng nhằm ứng phó với các nhiễu loạn trong hệ thống điện, như được ghi nhận trong tài liệu Điển hình, Hội đồng điều phối điện miền Tây (WECC) đã phát triển Kế hoạch sa thải tải tần số ngoại vi vào năm 1996 để xử lý ba sự cố lớn Kế hoạch này đã được cập nhật vào năm 2011, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý tần số nhằm ngăn chặn sự sụp đổ toàn hệ thống.

Một số mục tiêu chính của chương trình UFLS là:

• Giảm thiểu rủi ro sụp đổ toàn bộ hệ thống

• Bảo vệ thiết bị phát và phương tiện truyền tải chống lại thiệt hại

• Cung cấp sa thải tải hiệu quả trong hệ thống điện để duy trì giảm tần số

• Cải thiện độ tin cậy của hệ thống tổng thể

• Kết hợp máy phát tổng thể với phụ tải tổng thể

• Phối hợp sa thải tải với bảo vệ tần số của các đơn vị phát điện

• Phối hợp sa thải tải với bất kỳ hành động nào khác có thể xảy ra trong điều kiện giảm tần số

• Cơ sở sa thải cho các nghiên cứu về hiệu suất động của hệ thống, sử dụng các kỹ thuật phân tích máy tính tiên tiến nhất

• Giảm thiểu rủi ro khi tách thêm, mất máy phát hoặc sa thải tải quá mức kèm theo điều kiện quá tần số

• Vị trí tải được kiểm soát bởi rơle do khách hàng sở hữu trong đó tải được tính để đáp ứng các yêu cầu sa thải tải tối thiểu

Trong quá trình thiết kế sơ đồ UFLS, những điều sau đây phải được tính đến

• Phải sa thải tải đủ bởi sơ đồ UFLS để giữ tần số hệ thống trong phạm vi hoạt động liên tục của các đơn vị phát

• Tần số động tối thiểu và tối đa cho phép trong khi nhiễu được chỉ định

Trong sơ đồ truyền thống, các khối sa thải sẽ được chỉ định với khoảng cách tối thiểu giữa các bước là 0,1 Hz hoặc một giá trị thỏa thuận khác.

• Chỉ định thời gian hoạt động tối đa của rơle tần số cho tốc độ cắt cao

Sa thải tải dưới tần số được áp dụng khi có sự mất nguồn phát, dẫn đến tần số giảm nhanh, có thể do lỗi kỹ thuật hoặc lỗi con người Theo tiêu chuẩn của IEEE, việc sa thải tải phải diễn ra nhanh chóng để ngăn chặn sự suy giảm tần số hệ thống điện, bằng cách giảm tải để phù hợp với công suất phát có sẵn Các giá trị ngưỡng tần số tiêu chuẩn được thiết lập để thực hiện sa thải tải khi mất cân bằng công suất, với tần số tối thiểu chấp nhận được thay đổi tùy theo từng hệ thống Để ngăn ngừa sự cố toàn bộ hệ thống, rơle UFLS được kích hoạt để sa thải một lượng tải nhất định trước khi tần số giảm xuống dưới ngưỡng đã xác định Ví dụ về sa thải phụ tải dưới tần số của hội đồng điều độ Florida được trình bày trong Bảng 2.1.

Bảng 2.1: Sơ đồ sa thải phụ tải dưới tần số của hội đồng điều độ Florida [22]

Các bước sa thải dưới tần số Tần số (Hz)

Lượng công suất sa thải (phần trăm của tổng lương tải) (%)

Tổng lượng công suất sa thải(%)

Thuật toán AHP

AHP (Phương pháp phân tích thứ bậc) là một kỹ thuật tổ chức và phân tích các quyết định phức tạp, kết hợp toán học và tâm lý học, được phát triển bởi Thomas L Saaty vào những năm 1970 Ông đã hợp tác với Ernest Forman để tạo ra phần mềm Expert Choice vào năm 1983, và phương pháp này đã được cải tiến qua nhiều nghiên cứu AHP cung cấp một cách tiếp cận chính xác để định lượng trọng số của các tiêu chí quyết định, dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia Quy trình này yêu cầu người tham gia so sánh tầm quan trọng tương đối giữa các yếu tố thông qua bảng câu hỏi được thiết kế đặc biệt.

Phương pháp AHP không chỉ giúp người ra quyết định tìm ra lựa chọn phù hợp nhất với mục tiêu của họ mà còn cung cấp một khung toàn diện để cấu trúc và phân tích vấn đề Bằng cách phân tách vấn đề thành hệ thống phân cấp các yếu tố dễ hiểu, người dùng có thể đánh giá từng yếu tố một cách hệ thống qua việc so sánh chúng với nhau AHP cho phép người ra quyết định sử dụng cả dữ liệu cụ thể và phán đoán cá nhân để đánh giá tầm quan trọng của các yếu tố Những phán đoán này được chuyển đổi thành giá trị số, giúp xác định trọng số cho từng yếu tố và tạo điều kiện cho việc so sánh hợp lý giữa các yếu tố khác nhau Cuối cùng, AHP tính toán các ưu tiên số cho từng phương án, từ đó giúp người ra quyết định dễ dàng đánh giá khả năng của các lựa chọn để đạt được mục tiêu đề ra.

Các bước của thuật toán AHP có thể được viết như sau: [23]

Bước 1: Thiết lập mô hình phân cấp

Bước 2: Xây dựng ma trận phán đoán

Giá trị của các yếu tố trong ma trận phán đoán phản ánh kiến thức của người dùng về tầm quan trọng tương đối giữa mọi cặp yếu tố

Bước 3: Tính toán trị riêng lớn nhất và vector riêng tương ứng của ma trận phán đoán

Bước 4: Xếp hạng thứ bậc và kiểm tra tính nhất quán của kết quả

Việc sắp xếp phân cấp dựa trên giá trị của các thành phần trong vector riêng thể hiện tầm quan trọng của mối liên hệ giữa các hệ số tương ứng Để đánh giá độ chính xác của việc sắp xếp này, chỉ số nhất quán CI là một thông số quan trọng Chỉ số này đảm bảo rằng nếu tiêu chí A quan trọng hơn tiêu chí B và tiêu chí B quan trọng hơn tiêu chí C, thì tiêu chí A cũng phải quan trọng hơn tiêu chí C Khi đó, ma trận phán đoán sẽ thỏa mãn yêu cầu về chỉ số nhất quán.

Trong bài viết này, CI (Consistency Index) được định nghĩa là trị riêng lớn nhất (max) và cũng là nghiệm lớn nhất của phương trình đặc trưng của ma trận phán đoán, trong khi n đại diện cho hạng của ma trận phán đoán.

Tỷ lệ nhất quán ngẫu nhiên được định nghĩa là

RI là tập hợp các chỉ số nhất quán ngẫu nhiên trung bình, trong khi CR là tỷ lệ nhất quán ngẫu nhiên, cho thấy rằng mỗi ma trận cùng hạng có thể tương ứng với nhiều ma trận và chỉ số nhất quán khác nhau Tuy nhiên, chỉ số nhất quán ngẫu nhiên trung bình của các ma trận cùng hạng là giống nhau Do đó, Biểu thức 2.2 được sử dụng để tính toán tỷ lệ nhất quán ngẫu nhiên cho các ma trận Đối với ma trận có kích thước từ 1 đến 9, các giá trị của RI sẽ được xác định cụ thể.

Bảng 2.2: Chỉ số nhất quán được tạo ngẫu nhiên cho các kích thước khác nhau của ma trận n 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Đối với ma trận có kích thước một hoặc hai, việc kiểm tra tỷ lệ nhất quán ngẫu nhiên là không cần thiết Một ma trận phán đoán được coi là thỏa mãn khi tỷ lệ nhất quán ngẫu nhiên (CR) nhỏ hơn 0,10.

Muốn hình thành ma trận phán đoán ở bước 2 ta sẽ dựa vào các nguyên tắc cơ bản của AHP như sau:

Nguyên tắc cơ bản của AHP là tính toán trị riêng cho từng lựa chọn thay thế dựa trên các tiêu chí Đối với các yếu tố định tính như tầm quan trọng tương đối của các đơn vị và tiêu chí, các trị riêng tương ứng có thể được xác định thông qua việc xây dựng ma trận phán đoán Ma trận này có thể được tạo ra dựa trên một số phương pháp chia tỷ lệ, điển hình là phương pháp chia tỷ lệ 1-9 Mối quan hệ giữa hai chỉ số hiệu suất A và B có thể được biểu diễn bằng phương pháp chia tỷ lệ 1-9.

- Nếu cả hai chỉ số A và B quan trọng như nhau thì hệ số tỷ lệ sẽ là “1”

- Nếu chỉ số A quan trọng hơn một chút so với chỉ số B, thì hệ số tỷ lệ của A so với B sẽ là “3”

- Nếu chỉ số A quan trọng hơn chỉ số B, thì hệ số tỷ lệ của A đến B sẽ là “5”

- Nếu chỉ số A quan trọng hơn nhiều so với chỉ số B, thì hệ số tỷ lệ của A so với B sẽ là “7”

- Nếu chỉ số A cực kỳ quan trọng so với chỉ số B, thì hệ số tỷ lệ của A so với

- Các giá trị “2”; “4”;“6”; “8” lần lượt là trung vị của hai phán đoán lân cận

Các giá trị trị riêng lớn nhất và vector riêng tương ứng của ma trận phán đoán ở bước 3 được tính toán bằng 2 phương pháp sau:

(1) Nhân tất cả các phần tử trong mỗi hàng của ma trận phán đoán ij i i X

M =  , i = 1, …, n; j = 1, …, n (2.3) Ở đây: n là hạng của ma trận phán đoán A, Xij là phần tử của ma trận A

(2) Tính căn bậc n của Mi n i i M

Từ đó có được Vector W * :

Bằng cách này có được vector riêng của ma trận A như sau:

(4) Tính trị riêng cực đại 𝜆max của ma trận phán đoán

 ( ,j = 1,…, n (2.8) Ở đây: (AW)i đại diện cho thành phần thứ i của vector AW

(1) Chuẩn hóa mọi cột trong ma trận phán đoán

(2) Thêm tất cả các phần tử của mỗi hàng trong ma trận A*

Do đó, có được hàm riêng của ma trận phán đoán A

(4) Tính trị riêng cực đại 𝜆max của ma trận phán đoán max

Trong đó (AW)i đại diện cho phần tử thứ i trong vectơ AW.

PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI ĐỀ XUẤT

Xây dựng công thức tính toán lượng công suất sa thải tối thiểu

3.1.1 Đáp ứng của nguồn phát đối với sự thay đổi tần số

Khi xảy ra sự cố hoặc nhiễu loạn trong hệ thống, việc mất cân bằng công suất và suy giảm tần số sẽ xảy ra Để khắc phục tình trạng này, cần áp dụng điều khiển sơ cấp hoặc sử dụng các bộ điều khiển độ dốc nhằm duy trì sự ổn định cho hệ thống.

DG nối lưới sử dụng biến tần nhằm điều chỉnh công suất đầu vào của máy phát, từ đó thay đổi công suất đầu ra, giúp khôi phục sự cân bằng giữa công suất phát và phụ tải.

Khả năng điều chỉnh công suất của tua-bin máy phát theo tần số và khả năng ổn định tần số được xác định bởi độ dốc của đặc tính bộ điều tốc cho máy điện đồng bộ Đặc tính này thể hiện khả năng thay đổi công suất theo tần số, như được minh họa trong Hình 3.1 [24].

Hình 3.1: Đặc tính điều chỉnh công suất theo tần số Độ dốc của đặc tính điều chỉnh được xác định bằng biểu thức:

R là tỷ số giữa độ lệch tần số và độ lệch công suất phát ra, đặc trưng cho việc điều chỉnh tốc độ có độ trượt Trong đó, f biểu thị độ thay đổi tần số, còn P G là độ thay đổi công suất máy phát.

Biểu thức 3.1 mô tả mối quan hệ giữa sự thay đổi công suất và biến đổi tần số, trong khi Biểu thức 3.2 xác định cách thức này Đây chính là phản ứng tự nhiên của máy phát điện.

PG0 xảy ra khi có sự chênh lệch giữa công suất phát và công suất phụ tải, đồng thời phản ánh khả năng của máy phát trong việc điều chỉnh theo sự thay đổi tần số.

3.1.2 Đáp ứng của phụ tải đối với sự thay đổi tần số

Trong hệ thống MG, phụ tải được phân chia thành hai loại chính: thành phần tải không phụ thuộc vào tần số như tải nhiệt và chiếu sáng, và thành phần tải phụ thuộc vào sự thay đổi của tần số như động cơ và máy bơm Công suất tổng hợp của phụ tải có thể được biểu diễn bằng một biểu thức cụ thể.

Phương trình P L = P L feq ( ) + P L non feq ( − ) mô tả thành phần phụ tải tổng hợp (PL), trong đó PL(non-feq) đại diện cho các phụ tải không phụ thuộc vào tần số như tải nhiệt và chiếu sáng, trong khi PL(feq) phản ánh các phụ tải phụ thuộc vào sự thay đổi tần số, chẳng hạn như động cơ và máy bơm.

Tải động cơ đóng vai trò quan trọng trong tổng thể phụ tải, do đó việc mô hình hóa ảnh hưởng của sự thay đổi tần số đến công suất phụ tải là cần thiết Mối quan hệ giữa sự thay đổi tải và tần số cần được làm rõ để hiểu rõ hơn về tác động của nó.

Hệ số D biểu thị phần trăm thay đổi của tải theo phần trăm thay đổi tần số, với giá trị D dao động từ 1% đến 2%, được xác định thông qua các thí nghiệm trong hệ thống điện.

Ví dụ, giá trị D=2% có nghĩa là một sự thay đổi 1% của tần số sẽ gây ra sự thay đổi 2% ở tải [24]

3.1.3 Xác định lượng công suất sa thải tối thiểu trong hệ thống Microgrid có xét đến yếu tố điều khiển sơ cấp và thứ cấp máy phát điện

Hệ thống Microgrid bao gồm các nguồn phát và đơn vị phụ tải, trong đó có công suất phát nhận từ lưới điện chính Các thành phần nguồn phát bao gồm bộ điều tốc và các DG có bộ điều khiển độ dốc để điều chỉnh tần số, cùng với nguồn phát phân tán từ năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cũng như accu dự trữ năng lượng Trong điều kiện vận hành bình thường và khi bỏ qua tổn hao công suất của hệ thống, phương trình cân bằng công suất được thể hiện qua biểu thức: grid accu wind solar main Gi G G G Lj.

Pmain grid là công suất nhận từ lưới điện chính

PGi là công suất phát tối ưu khi hệ thống hoạt động bình thường của máy phát thứ i, thuộc thành phần nguồn phát có bộ điều tốc hoặc các máy phát điện (DG) sử dụng bộ điều khiển độ dốc để điều chỉnh tần số.

P P P là công suất nguồn phát thuộc thành phần ắc quy dự trữ, năng lượng gió, năng lượng mặt trời xem như phụ tải âm

P Lj là công suất thực của đơn vị tải thứ j tại thời điểm hệ thống vận hành bình thường

Khi hệ thống Microgrid mất kết nối với lưới điện chính, phản ứng đầu tiên đến từ các nguồn phát có khả năng điều chỉnh công suất, như máy phát có bộ điều tốc hoặc các DG với bộ điều khiển độ dốc Những nguồn phát này thực hiện quá trình điều chỉnh sơ cấp, giúp tăng công suất theo sự thay đổi tần số, được tính toán bằng biểu thức 3.2 Điều chỉnh tần số sơ cấp là quá trình điều chỉnh tức thời do nhiều tổ máy thực hiện, nhằm đảm bảo sự ổn định của hệ thống.

DG có bộ điều khiển độ dốc theo sự biến đổi của tần số

Quá trình điều khiển sơ cấp của tổ máy được thể hiện ở Hình 3.2

Hình 3.2: Quá trình điều chỉnh sơ cấp

Trong trường hợp máy phát không có bộ điều tốc, đường đặc tính công suất phát được biểu diễn bằng đặc tuyến (3), trong khi máy phát có bộ điều tốc sẽ có đặc tuyến (1) là đường đặc tính công suất phát Dù là trường hợp nào, giao điểm giữa đặc tuyến (1) và đường đặc tính tải (2) hoặc giữa đặc tuyến (3) và đường đặc tính tải (2) sẽ xác định tần số F0, được quy ước là tần số chuẩn 50Hz hoặc 60Hz tùy thuộc vào hệ thống điện.

Khi máy phát điện gặp sự cố hoặc nhiễu loạn, dẫn đến thiếu hụt công suất, đặc biệt trong hệ thống Microgrid khi mất kết nối với nguồn điện chính, tổng công suất phát giảm từ PG về PG-Island Sự thay đổi này được thể hiện qua đặc tuyến công suất phát, chuyển từ đặc tuyến (1) về đặc tuyến (5), với tần số làm việc mới F1, là giao điểm giữa đặc tuyến (5) và đặc tuyến tải (2) Điều này cho thấy sự liên hệ giữa công suất của tua-bin và tần số Trong trường hợp máy phát không có bộ điều tốc, đặc tính công suất phát sẽ thay đổi từ đặc tuyến (3) sang đặc tuyến (4), với tần số làm việc mới là F1’.

Xây dựng phương pháp sa thải phụ tải đề xuất

Phương pháp sa thải được đề xuất nhằm phân bổ công suất sa thải tối thiểu cho từng đơn vị phụ tải, với mục tiêu đưa các thông số của hệ thống về phạm vi cho phép.

Các bước để xây dựng phương pháp sa thải đề xuất bao gồm:

Bước 1: Thu thập thập dữ liệu hệ thống

Bước 2: Xác định trạng thái hệ thống có nguồn chính hay hoạt động ở chế độ tách lưới

Bước 3: Tính toán lượng công suất sa thải phụ tải tối thiểu PShed min

Bước 4: Xác định phương pháp phân bố lượng công suất sa thải tối thiểu cho từng bus tải và tính toán giá trị của phương pháp phân bố

Bước 5: Tiến hành sa thải

Bước 6: Kiểm tra kết quả

Trong luận văn này, tác giả trình bày phương pháp tổng hợp các tiêu chí quan trọng như hệ số tầm quan trọng của từng đơn vị tải, khoảng cách điện áp từ vị trí kết nối với lưới điện chính đến các bus tải, và chỉ số độ nhạy điện áp tại các bus Tất cả những yếu tố này được tổng hợp trong phương pháp phối hợp đa phương pháp, với lưu đồ thực hiện được minh họa trong Hình 3.4.

Hình 3.4: Lưu đồ phương pháp sa thải phụ tải theo phương pháp đề xuất

Hệ thống giám sát trong Microgrid sẽ kiểm tra trạng thái hoạt động và xử lý sự cố mất kết nối với nguồn điện chính, dẫn đến thiếu hụt công suất phát và suy giảm tần số Sa thải phụ tải được xem là giải pháp cuối cùng để khôi phục tần số về phạm vi cho phép, với lượng công suất sa thải tối thiểu được xác định Thuật toán AHP sẽ phân tích ý kiến chuyên gia về tầm quan trọng của các phụ tải, từ đó phân bổ công suất sa thải tối thiểu cho từng bus tải Giá trị tần số sau khi sa thải sẽ phản ánh hiệu quả của phương pháp sa thải được đề xuất.

TÍNH TOÁN, THỰC NGHIỆM TRÊN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG