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 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 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
Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước ã công bố
1.1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu:
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng đã dẫn đến tình trạng cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch Để giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng, việc sử dụng nguồn năng lượng tái sinh, đặc biệt là năng lượng mặt trời, đang được nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam, chú trọng nghiên cứu và ứng dụng Việt Nam sở hữu tiềm năng lớn để khai thác năng lượng tái sinh, với nguồn năng lượng mặt trời phân bố đều từ Bắc đến Nam Mặc dù cường độ bức xạ và thời gian chiếu sáng có sự khác biệt ở một số vùng, nhưng không đáng kể, khiến người dân và doanh nghiệp đều mong muốn đầu tư vào nguồn năng lượng này Tuy nhiên, việc đầu tư vào hệ thống năng lượng mặt trời vẫn gặp khó khăn do vốn đầu tư cao và thiếu chủ động trong việc sử dụng hiệu quả, dẫn đến thời gian thu hồi vốn kéo dài.
Để đảm bảo hiệu quả trong việc ứng dụng mạng, cần có những người am hiểu về cơ sở hạ tầng hệ thống, đặc biệt là trong các cơ sở hạ tầng phức tạp về mặt kỹ thuật.
Trong những năm gần đây, Tập đoàn EVN đã có những bước đi mạnh dạn như triển khai ứng dụng hệ thống năng lượng mặt trời tại các trạm biến áp, xây dựng các trạm biến áp tự động không cần người trực và giám sát từ xa Tuy nhiên, các dự án lắp đặt vẫn chưa được triển khai và đang trong quá trình thực hiện.
Luân văn tập trung vào nghiên cứu và xây dựng cấu hình vận hành tự động cho hệ thống pin năng lượng mặt trời tại trạm biến áp Mục tiêu là đảm bảo trạm biến áp có khả năng chủ động và sử dụng hiệu quả nguồn điện tự dùng, từ đó nâng cao hiệu suất cung cấp điện.
1.1.2 Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố: Đề tài nghiên cứu xây dƣng cấu hình vận hành tự ộng cho hệ thống Pin NLMT là một ề tài không mới và ã c nhiều công trình áp dụng vào thực tiễn Tuy nhiên, việc nghiên cứu vận hành tự ộng và giám sát hệ thống pin NLMT cho trạm biến áp là một ề tài còn ang rất mới Trong suốt quá trình nghiên cứu chƣa thấy tài liệu nào ề cập ến việc thiết kế vận hành tự ộng và giám sát hệ thống pin năng lƣợng mặt trời cho trạm biến áp.
Tính cấp thiết của ề tài
Theo chỉ đạo của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia, các trạm biến áp 220kV thuộc Công ty Truyền tải điện 4 sẽ chuyển sang vận hành không người trực, được giám sát và điều khiển từ một trung tâm Cụ thể, trong tháng 6 năm 2018, các trạm biến áp như 220kV Mỹ Xuân, 220kV Tân Thành và 220kV Vũng Tàu đã chính thức vận hành không người trực và được quản lý từ xa bởi Trung tâm Vận hành Mỹ Xuân Do đó, khi lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời cho các trạm biến áp này, cần đảm bảo rằng các hệ thống này có khả năng vận hành tự động và giám sát từ xa.
Việc thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời được Tổng công ty truyền tải điện quốc gia yêu cầu nhằm cung cấp nguồn điện tự dùng cho trạm biến áp Điều này giúp các trạm biến áp giảm thiểu việc sử dụng nguồn điện dự phòng từ lưới truyền tải, đồng thời giải quyết các vấn đề cấp thiết của tổng công ty trong nhiều năm qua, như tiết kiệm và giảm tổn thất điện năng trên lưới, cũng như tránh các hiện tượng bất thường gây ra trên lưới.
Máy biến áp tự dùng mang lại nhiều lợi ích, nhưng điều quan trọng nhất là mở ra cơ hội nghiên cứu và áp dụng khoa học kỹ thuật vào việc vận hành hệ thống pin năng lượng mặt trời một cách thông minh trong trạm biến áp cấp điện áp 220kV.
Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài này nghiên cứu khả năng vận hành tự động của hệ thống pin năng lượng mặt trời (NLMT) bằng cách áp dụng logic mờ trong việc điều khiển tự động hệ thống.
Hệ thống nguồn điện tự dùng tại trạm biến áp hiện nay được lấy từ phía 22kV lưới của hai máy biến áp truyền tải 220kV Các điểm phụ tải được sử dụng với mức độ ưu tiên khác nhau, và trạm biến áp vận hành với các chế độ khác nhau Do đó, nghiên cứu về vận hành tự động một cách hợp lý nhằm phân bố nguồn điện là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tin cậy và hiệu quả.
1.4 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài
- Tính toán thiết kế việc lắp ặt hệ thống pin năng lƣợng mặt trời phù hợp với thực tế tại trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân
- Nghiên cứu ứng dụng logic mờ vào iều khiển
- Nghiên cứu cấu hình phù hợp nhằm sử dụng các phụ tải trong trạm biến áp hợp l
- Đề tài nghiên cứu ứng dụng hệ thống pin năng lƣợng mặt trời không hòa lưới
- Đọc, nghiên cứu và tra cứu các tài liệu qua sách báo và Internet
- Phương pháp mô hình hóa mô phỏng
- Phương pháp phân tích và tổng hợp
- Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, giới hạn ề tài
- Cơ sở lý thuyết về năng lƣợng mặt trời, logic fuzzy
- Thiết kế hệ thống pin năng lƣợng mặt trời cho trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân
- Ứng dụng logic mờ ể iều khiển lựa chọn nguồn năng lƣợng mặt trời
- Giám sát hệ thống pin năng lƣợng mặt trời
- Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển.
Phương pháp nghiên cứu
- Đọc, nghiên cứu và tra cứu các tài liệu qua sách báo và Internet
- Phương pháp mô hình hóa mô phỏng
- Phương pháp phân tích và tổng hợp.
Các bước thực hiện
- Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, giới hạn ề tài
- Cơ sở lý thuyết về năng lƣợng mặt trời, logic fuzzy
- Thiết kế hệ thống pin năng lƣợng mặt trời cho trạm biến áp 220kV Mỹ Xuân
- Ứng dụng logic mờ ể iều khiển lựa chọn nguồn năng lƣợng mặt trời
- Giám sát hệ thống pin năng lƣợng mặt trời
- Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển
Năng lƣợng mặt trời
2.1.1 Giới thiệu về năng lƣợng mặt trời:
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng phát ra từ Mặt Trời thông qua phản ứng tổng hợp nhiệt hạch, với tổng lượng năng lượng đạt 174 Petawatt, trong đó khoảng 30% bị phản xạ trở lại không gian Năng lượng này chủ yếu đến trái đất dưới dạng photon ánh sáng, bao gồm ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và một phần nhỏ cận tử ngoại Con người đã sử dụng năng lượng mặt trời cho nhiều mục đích, từ nấu ăn, sưởi ấm đến các ứng dụng phức tạp như sản xuất điện năng Hiện nay, công nghệ sản xuất điện mặt trời chủ yếu dựa vào hai phương pháp: Công nghệ hội tụ năng lượng mặt trời CSP và Công nghệ quang điện SPV.
- Bức xạ năng lượng mặt trời: Ở mặt ất nhận ƣợc hai thành ph n bức xạ:
Bức xạ trực tiếp, hay còn gọi là trực xạ, là các tia sáng mặt trời chiếu thẳng từ mặt trời đến mặt đất mà không bị thay đổi hướng khi đi qua lớp khí quyển.
Bức xạ nhiễu xạ, hay còn gọi là bức xạ khuếch tán, là thành phần của các tia mặt trời bị thay đổi hướng trong quá trình tán xạ và phản xạ.
Hướng của tia trực xạ phụ thuộc vào vị trí của mặt trời trên bầu trời, tức là phụ thuộc vào thời gian và địa điểm quan sát Ngược lại, bức xạ nhiễu xạ không có hướng xác định và đến điểm quan sát từ mọi hướng trên bầu trời.
Tổng hai thành ph n bức xạ này ƣợc gọi là tổng xạ, n chiếm khoảng 70% toàn bộ bức xạ mặt trời hướng về quả ất
Cường độ bức xạ mặt trời khi đến bề mặt trái đất phụ thuộc vào quá trình hấp thụ, tán xạ và phản xạ của tia mặt trời trong lớp khí quyển Độ dài đường đi của tia bức xạ này phụ thuộc vào độ cao của mặt trời trên bầu trời Khi mặt trời ở điểm Zenith, tia bức xạ đi qua lớp khí quyển với độ dài ngắn nhất, dẫn đến việc tán xạ và hấp thụ ít nhất Ngược lại, khi mặt trời ở gần chân trời, như khi mọc hoặc lặn, độ dài đường đi của tia bức xạ dài nhất, làm tăng mức độ tán xạ và hấp thụ.
Cấu tạo, phân loại và nguyên l hoạt ộng pin mặt trời
Hình 2.1: Quá trình truyền năng lƣợng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển 2.2 Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động pin mặt trời [6]:
2.2.1 Cấu tạo, phân loại pin mặt trời:
Tế bào năng lượng mặt trời được chế tạo từ vật liệu bán dẫn như silic, một chất có khả năng dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn và chất cách điện Mặc dù silic có mức dẫn điện hạn chế, nhưng cấu trúc tinh thể của nó rất phù hợp để tạo ra chất bán dẫn Nguyên tử silic có 4 electron để trung hòa điện tích, nhưng lớp vỏ bên ngoài chỉ chứa một nửa số electron cần thiết, do đó chúng sẽ bám chặt với các nguyên tử khác để tìm cách trung hòa điện tích.
Để cải thiện độ dẫn điện của silic, các nhà khoa học thực hiện quá trình "doping" bằng cách kết hợp silic với các vật liệu khác, tạo ra nhiều electron tự do và lỗ trống Silic được chia thành hai loại: loại N và loại P Silic loại N được tạo ra khi silic được pha tạp với phốt pho, nơi phốt pho cung cấp 5 electron, dẫn đến sự dư thừa electron và tạo ra điện tích âm Ngược lại, silic loại P được hình thành khi silic kết hợp với boron, với boron chỉ cần 3 electron để trung hòa điện tích, tạo ra các lỗ trống cần được lấp đầy bởi electron.
Hình 2.3: Cấu tr c pin quang iện
Khi chất bán dẫn silicon tiếp xúc với năng lượng, các electron tự do ở cực N di chuyển để lấp đầy các lỗ trống bên cực P Sau đó, electron từ cả hai cực N và P tạo ra một điện trường Các tế bào năng lượng mặt trời hoạt động như một diode, cho phép electron di chuyển từ cực P sang cực N, ngăn cản chúng di chuyển ngược lại.
Để kích hoạt quá trình chuyển đổi năng lượng, ánh sáng mặt trời chứa các photon, những hạt năng lượng nhỏ có khả năng tương tác với tế bào năng lượng mặt trời Sự tương tác này giúp nới lỏng liên kết của các electron trong tế bào silicon.
9 iện cực N Sự di chuyển của các elentron tự do từ iện cực N tới iện cực P tạo ra dòng iện
Loại pin mặt trời phổ biến nhất hiện nay là pin sử dụng silic tinh thể Silic tinh khiết là một chất bán dẫn có khả năng dẫn điện kém do các điện tử bị giam giữ bởi các liên kết mạng, dẫn đến không có điện tử tự do Khi bị kích thích bởi ánh sáng hoặc nhiệt độ, các điện tử này sẽ được bức ra khỏi liên kết, cho phép chất bán dẫn trở nên dẫn điện.
C 3 loại pin quang iện làm từ tinh thể Silic:
+ Pin quang iện ơn tinh thể
Hình 2.4: Pin quang iện loại ơn tinh thể
+ Pin quang iện a tinh thể
Hình 2.5: Pin quang iện loại a tinh thể
+ Pin quang iện cấu tr c vô ịnh hình
Hình 2.6: Pin quang iện loại vô ịnh hình
2.2.2 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời:
Hình 2.7: Nguyên l làm việc của pin quang iện
Pin quang điện là một loại iốt bán dẫn với diện tích bề mặt rộng và lớp N mỏng cho phép ánh sáng truyền qua Khi ánh sáng chiếu vào pin quang điện, một phần sẽ bị phản xạ nhờ lớp chống phản xạ trên bề mặt, trong khi phần còn lại sẽ được hấp thụ khi đi qua lớp này.
N Một ph n may mắn hơn ến ƣợc lớp chuyển tiếp, nơi c các cặp e và lỗ trống nằm trong iện trường của bề mặt giới hạn p-n Với các bước s ng thích hợp sẽ truyền cho e một năng lƣợng ủ lớn ể bật khỏi liên kết Sẽ không thể c chuyện gì nếu không c iện trường nhỏ tạo bởi lớp chuyển tiếp Đ là lí do giải thích vì sao nếu ta chiếu ánh sáng vào một vật bán dẫn thì không thể sinh ra dòng iện Nhƣng cặp e và lỗ trống này nằm trong tác dụng của iện trường do e sẽ bị k o về phía
Khi nối hai cực vào bán dẫn loại n và loại p, sẽ tạo ra một hiệu điện thế do sự chênh lệch giữa các loại bán dẫn Hiệu điện thế này phụ thuộc vào bản chất của chất bán dẫn và tạp chất được hấp phụ.
2.2.3 Đặc tính làm việc pin quang điện:
Đặc tính làm việc của pin quang được thể hiện qua hai thông số quan trọng: điện áp hở mạch lớn nhất (VOC) khi dòng điện bằng 0 và dòng điện ngắn mạch (ISC) khi điện áp bằng 0 Công suất của pin được tính toán theo công thức cụ thể.
- Tại thời iểm làm việc U = UOC /I = 0 và U = 0/I =ISC, công suất làm việc của pin quang iện cũng bằng 0
Hình 2.8: Đường ặc tính làm việc U-I của pin quang iện
Hình 2.9: Sơ ồ tương ương của pin quang iện
Từ sơ ồ tương ương, ta c phương trình ặc trưng Volt – Amper của pin nhƣ sau:
ISC là dòng quang iện (dòng ngắn mạch khi không c RS và Rsh) (A/m2)
I01 là dòng bảo hoà (A/m2) q là iện tích cua iện tử (C) = 1,6.10-19 k là hệ số Boltzman = 1,38.10-23 (J/k)
I, V, RS, Rsh l n lƣợt là dòng iện ra, iện áp ra, iện trở RS và Rsh của pin trong mạch tương ương như hình 9
Dòng ngắn mạch Isc tỉ lệ thuận với cường độ bức xạ ánh sáng, do đó, đặc tính V-I của pin mặt trời cũng phụ thuộc vào cường độ bức xạ này Ở mỗi mức bức xạ, pin mặt trời chỉ có một điểm làm việc V = VMPP đạt công suất lớn nhất, như thể hiện trong hình vẽ sau.
Điện áp hở mạc VOC của pin quang điện phụ thuộc trực tiếp vào cường độ bức xạ Mặt trời và nhiệt độ, cho thấy sự phụ thuộc của đặc trưng VA của pin vào các yếu tố này.
VA của pin quang iện cũng phụ thuộc vào nhiệt ộ pin
Để hệ thống năng lượng mặt trời (PV) hoạt động hiệu quả, đặc tính tải cần phải phù hợp với điểm công suất tối đa (MPP) của pin quang điện Hình 2.11 minh họa sự phụ thuộc của đặc tính VA của pin quang điện vào nhiệt độ của pin.
Hình 2.12: Đặc tính tải và ặc tính của pin quang iện
Trong hình vẽ 14, các đường OA và OB đại diện cho các đặc tính tải Khi tải được kết nối trực tiếp với dãy pin quang điện, đặc tính tải sẽ là OA và phát sinh công suất.
Công suất tối đa của pin quang điện thu được là P2 Để đạt được công suất P2, cần phải sử dụng một bộ điều chỉnh công suất để kết nối giữa pin quang điện và tải.
Giới thiệu về Fuzzy Logic
Lôgic mờ (Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận xấp xỉ thay vì lập luận chính xác như trong logic cổ điển Mặc dù thường bị nhầm lẫn với xác suất, hai khái niệm này hoàn toàn khác nhau; lôgic mờ thể hiện mức độ liên thuộc với các tập hợp được định nghĩa không rõ ràng, không phải khả năng xảy ra một biến cố Ví dụ, khi Bảo đứng ở cửa nối giữa phòng bếp và phòng ăn, anh có thể được coi là "một phần ở trong bếp." Nếu Bảo chỉ thò một ngón chân cái vào phòng ăn, ta có thể nói rằng anh ở "trong bếp" với 99% và ở phòng ăn 1% Trong trường hợp này, không có sự kiện nào xác định Bảo hoàn toàn "ở trong bếp" hay hoàn toàn "không ở trong bếp."
Lôgic mờ cho phép xác định mối quan hệ giữa các giá trị trong khoảng từ 0 đến 1, sử dụng các khái niệm không chính xác như "hơi hơi", "gần như", "khá là" và "rất" Điều này cho phép mô tả quan hệ thành viên không rõ ràng giữa các phần tử và tập hợp Tính chất này có liên quan đến tập mờ và lý thuyết xác suất.
Một ví dụ khác ể minh họa cho sự mềm dẻo của Logic mờ là việc xác ịnh lứa tuổi:
Boolean Logic Fuzzy Logic Hình 2.13: Sự khác nhau gi a hai loại Logic trong việc xác ịnh lứa tuổi
Trong hình vẽ trên, Boolean Logic (tương ứng với Tập Crisp) quy định rằng tuổi dưới 23 mới được coi là "trẻ tuổi" Ngược lại, Fuzzy Logic (tương ứng với Tập Fuzzy) cho phép sự xác định mềm dẻo hơn, không quy định khắt khe về độ tuổi cụ thể để được xem là trẻ Điều này phản ánh thực tế hơn, vì cảm nhận về tuổi tác thường khác nhau; một số người cho rằng dưới 23 tuổi là trẻ, trong khi người khác có thể nghĩ rằng tuổi trẻ kéo dài đến trên 23 tuổi.
Ở tuổi 23, một vài năm vẫn được coi là trẻ, trong khi dưới 23 tuổi, một vài năm lại không còn được xem là trẻ nữa Ví dụ này cho thấy các giá trị Fuzzy linh hoạt hơn nhiều so với tập hợp Crisp, điều này làm cho chúng phù hợp hơn với người dùng.
Biến ngôn ng là phần quan trọng trong các hệ thống sử dụng logic mờ, nơi các thành phần ngôn ng mô tả cùng một ngữ cảnh được kết hợp lại.
Ví dụ như trong trường hợp mô tả nhiệt ộ, không ch c “rất n ng” mà còn
Các thuật ngữ "hơi nóng", "trung bình", "hơi lạnh" và "rất lạnh" đều dùng để mô tả mức độ nhiệt độ Chúng được gọi là các tập ngôn ngữ, thể hiện một khoảng giá trị của biến ngôn ngữ và có thể được vẽ trên cùng một đồ thị.
Các luật trong hệ logic mờ thể hiện tri thức của hệ thống Chúng sử dụng các biến ngôn ngữ, như từ vựng, để mô tả các tình huống điều khiển trong hệ Giải thích các luật mờ cũng đồng nghĩa với việc trình bày cách tính toán các khái niệm ngôn ngữ.
Khái niệm biến ngôn ng ã ƣợc Zadeh ƣa ra năm 1973 nhƣ sau:
Một biến ngôn ng ƣợc xác ịnh bởi bộ (x, T, U, M)
16 trong : x là tên biến Ví dụ: “nhiệt ộ”, “tốc ộ”, “ ộ ẩm”,…
T là tập các từ là các giá trị ngôn ng tự nhiên mà x c thể nhận
Ví dụ: x là “tốc ộ” thì T c thể là {“chậm”, “trung bình”, “nhanh”}
U là miền các giá trị vật l mà x c thể nhận
Ví dụ: x là “tốc ộ” thì U c thể là {0km/h,1km/h, …, 150km/h}
M là luật ng nghĩa, ứng mỗi từ trong T với một tập mờ At trong U
Từ ịnh nghĩa trên ch ng ta c thể n i rằng biến ngôn ng là biến c thể nhận giá trị là các tập mờ trên một vũ trụ nào
Trong logic cổ điển, một mệnh đề phân tử P(x) được định nghĩa là một phát biểu dạng "x là P", trong đó x là một đối tượng thuộc một vũ trụ U thỏa mãn tính chất P Ví dụ, với mệnh đề "x là số chẵn", vũ trụ U là tập hợp các số nguyên và P là tính chất chia hết cho 2 Do đó, ta có thể đồng nhất mệnh đề phân tử "x là P" với một tập hợp A rõ ràng, được xác định bởi A = {x ∈ U | P(x)}.
P(x) = (x) (3) là một hàm đặc trưng của tập A, trong đó x thuộc A khi và chỉ khi (x) = 1 Giá trị chân lý của P(x) có thể là 1 hoặc 0, tương ứng với việc x thuộc A (true) hoặc không thuộc A (false).
Khi P là một tính chất mờ như "số lớn", ta có thể xây dựng một mệnh đề logic mờ cho các phần tử Tập hợp các phần tử trong vũ trụ U thỏa mãn P sẽ tạo thành một tập mờ B, với hàm thuộc μB được xác định.
L c này P(x) c thể nhận các giá trị tuỳ trong [0,1] Và ta thấy c thể ồng nhất các hàm thuộc với các mệnh ề logic mờ
2.3.4 Các phép toán mệnh đề mờ:
Trong logic cổ iển, từ các mệnh ề phân tử và các ph p toán (AND),
(OR), (NOT) ta c thể lập nên các mệnh ề phức Ta c :
P(x) => Q(y) có thể được biểu diễn dưới dạng P(x) ∨ (P(x) ∧ Q(y)), tương đương với max(1-P(x), min(P(x), Q(y))) Sự mở rộng từ logic cổ điển sang logic mờ được thực hiện thông qua quy tắc tổng quát hóa, sử dụng hàm bù mờ cho phép phủ định, hàm T-norm cho phép giao và S-norm cho phép hợp Mối quan hệ giữa mệnh đề trong logic mờ và hàm mờ cùng các phép toán trên tập mờ là cơ sở cho sự mở rộng này.
Trong C là hàm bù mờ (hay phủ định mờ), T là hàm T-norm, S là hàm S-norm
2.3.5 Phép toán kéo theo mờ:
Các phép toán không theo cổ điển đóng vai trò quan trọng trong logic mờ, giúp tạo ra các luật mờ để thực hiện các phép suy diễn trong hệ mờ Vì một mệnh đề mờ tương ứng với một tập mờ, chúng ta có thể sử dụng hàm thuộc thay cho các mệnh đề này.
Sau ây là một số ph p k o theo quan trọng ƣợc sử dụng rộng rãi:
Phép kéo theo Dienes – Rescher
Nếu áp dụng công thức (13) với S-norm max và C là hàm bù chuẩn cho ta c phép kéo theo Dienes – Rescher
Nếu áp dụng công thức (13) với S-norm là hàm hợp Yager với w=1 và C là hàm bù chuẩn cho ta c ph p k o theo Lukasiewicz:
Nếu áp dụng công thức (14) với S-norm là max, T-norm min hoặc tích và C là hàm bù chuẩn cho ta c ph p k o theo Zadeh:
Mệnh đề A (x) => B (y) xác định một quan hệ hai ngôi R ⊆ U x V, trong đó U là không gian nền chứa x và V là không gian nền chứa y Giá trị chân lý của mệnh đề này là giá trị hàm thuộc của cặp (x, y) vào R Theo công thức xác định hàm thuộc của quan hệ mờ, ta có thể hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa x và y trong bối cảnh này.
Trong T là một T-norm Khi chọn T là min hoặc tích ta c các ph p k o theo Mamdani:
Một luật mờ là một biểu thức If - Then ƣợc phát biểu ở dạng ngôn ng tự nhiên thể hiện sự phụ thuộc nhân quả gi a các biến
Ví dụ: If nhiệt độ là lạnh và giá dầu là rẻ Then sưởi ấm nhiều
- „nhiệt ộ‟, „giá d u‟ và „sưởi ấm‟ là các biến
- „lạnh‟, „rẻ‟, „nhiều‟ là các giá trị hay chính là các tập mờ
Hoặc: If một người có chiều cao là cao và cơ bắp là lực lưỡng Then chơi bóng rổ hay
- Các biến ở ây sẽ là: „chiều cao‟, „cơ bắp‟, „chơi b ng rổ‟
- Các giá trị hay tập mờ là: „cao‟, „lực lƣ ng‟, „hay‟
2.3.7 Luật Modus Ponens hay Modus Tollens:
Thông thường, suy diễn mờ (suy luận mờ) hay sử dụng luật Modus
Ponen hoặc Modus Tollens Trong logic cổ iển, Modus Ponens diễn ạt nhƣ sau:
Mệnh ề 1 (Luật hoặc tri thức) : P → Q
Tương tự logic cổ iển, trong logic mờ (suy diễn mờ hay suy luận mờ) cũng c luật Modus Ponens nhƣ sau:
Giả thiết 1 (luật mờ) : Nếu x là A thì y là B
Giả thiết 1 (sự kiện mờ) : x là A‟
Trong không gian nền U, A và A' là các tập mờ, trong khi B và B' là các tập mờ trên không gian nền V Các biến ngôn A, B, A', B' thể hiện sự phân loại và mối quan hệ giữa các tập mờ này.
Luật mờ : Nếu góc quay tay ga lớn thì xe đi nhanh
Sự kiện mờ : Góc quay tay ga khá lớn
Kết luận : Xe đi khá nhanh
Trong logic cổ iển, Modus Tollens diễn ạt nhƣ sau:
Mệnh ề 1 (Luật hoặc tri thức) : P → Q
Mệnh ề 2 (sự kiện) : ơQ đỳng
Tương tự logic cổ iển, trong logic mờ (suy diễn mờ hay suy luận mờ) luật ƣợc diễn ạt nhƣ sau :
Giả thiết 1 (Luật mờ hoặc tri thức mờ) : P → Q
Giả thiết 2 (Sự kiện mờ) : ơQ khỏ đỳng
Kết luận : ơP khỏ đỳng
Luật mờ : Nếu góc quay tay ga lớn thì xe đi nhanh
Sự kiện mờ : Xe không đi nhanh lắm
Kết luận: Góc quay tay ga không lớn, và để áp dụng suy diễn mờ vào các bài toán thực tế, việc quan trọng là xây dựng cơ chế lập luận xấp xỉ nhằm đưa ra kết luận hoặc quyết định mờ.
Công thức tính kết luận của luật Modus Ponens nhƣ sau:
Giới thiệu về trạm Mỹ Xuân
3.1.1 Vị trí và nhu cầu sử dụng nguồn điện tại Trạm 220kV Mỹ Xuân:
Trạm 220kV Mỹ Xuân c vị trí nằm ngay trong KCN Mỹ Xuân A2, thuộc xã
Trạm biến áp 220 kV Mỹ Xuân, thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, được xây dựng nhằm cung cấp điện năng cho KCN Mỹ Xuân 2 Trạm này không chỉ tăng cường liên kết giữa lưới điện 220 kV và 110 kV trong khu vực mà còn giúp giảm tổn thất công suất và điện năng Điều này góp phần nâng cao độ tin cậy cho hệ thống điện và ngăn ngừa quá tải cho các trạm biến áp 220 kV như Ph Mỹ, Long Thành và Tân Thành.
Hệ thống tự dùng tại trạm Mỹ Xuân hiện đang sử dụng điện trực tiếp từ lưới truyền tải, với độ tin cậy cung cấp điện tự dùng tương đối cao nhờ vào việc vận hành hai máy biến thế Tuy nhiên, sản lượng tiêu thụ điện tự dùng của trạm luôn ở mức cao, gây ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng trên lưới Điện từ dụng được lấy trực tiếp từ cuộn tam giác của máy biến thế, nhưng trong quá trình vận hành, các tính chất của phụ tải tự dùng có thể tác động đến hiệu suất làm việc của cuộn tam giác, dẫn đến việc không đảm bảo yêu cầu vận hành cho máy biến thế Do đó, cần thiết phải giảm bớt "gánh nặng" này bằng cách thay thế nguồn điện hiện tại bằng một nguồn điện khác, phục vụ riêng cho hệ thống tự dùng của trạm.
Trạm Mỹ Xuân tọa lạc tại khu vực có nguồn năng lượng mặt trời dồi dào Việc tối ưu hóa khai thác nguồn năng lượng này không chỉ giúp tiết kiệm điện năng mà còn mang lại hiệu quả kinh tế bền vững.
3.1.2 Tiềm năng sử dụng năng lƣợng mặt trời tại Trạm 220kV Mỹ Xuân:
Hình 3.1: Bản ồ bức xạ mặt trời Việt Nam
T nh Bà Rịa-Vũng Tàu
Bảng 3.1 : Số liệu về bức xạ mặt trời tại VN
Trạm Mỹ Xuân, nằm ở tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu phía nam, sở hữu tiềm năng năng lượng mặt trời rất tốt, như được thể hiện qua bảng và bản đồ bức xạ.
In addition, we can assess the monthly and daily solar radiation intensity based on data obtained online from the following website: [http://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html](http://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html).
Hình 3.2: Mức cường ộ chiếu sáng mặt trời hàng tháng
Vùng Giờ nắng trong năm Cường ộ
BXMT (kWh/m2, ngày) Ứng dụng Đông Bắc 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Trung bình
Tây Nguyên và Nam Trung
Trung bình cả nước 1700 – 2500 4,6 Tốt
Cấu tr c hệ thống nguồn AC trạm 220kV Mỹ Xuân
Hình 3.3: Mức cường ộ chiếu sáng mặt trời hàng ngày 3.2 Cấu trúc hệ thống nguồn AC trạm 220kV Mỹ Xuân:
3.2.1 Hệ thống tự dùng AC:
Hệ thống nguồn 380V AC bao gồm 02 phân oạn AC 1 & AC 2 ƣợc cung cấp từ 02 nguồn chính: 01 MBT tự dùng TD41, 01 MBT tự dùng TD42 a Nguồn chính 01 :
Nguồn tự dùng AC1 được lấy từ cuộn tam giác MBA-AT1 qua đường dây cáp điện ngầm DCL 441 – 3 qua MC 441 đến nguồn từ MBA TD41 (22/0.4kV – 250kVA) Ngăn lộ 441 bao gồm các thiết bị như TU4AT1, DCL 441 – 3, MC 441, CT441, và MBA TD41 được đặt ngoài trời Đầu ra của MBA TD41 có điện áp 380V – 3 pha 4 dây, theo mương cáp đến MCCB FAC11 dẫn đến thanh cái AC1.
Thanh cái AC1 ƣợc cung cấp nguồn iện 380/220V cho các phụ tải nhƣ sau: Tủ nguồn nhà Bay 220kV số 01, 02, 03; tủ nguồn nhà Bay 110kV số 04, 05,
Máy nạp 220VDC số 1 và máy nạp 48VDC được sử dụng để cung cấp điện cho tủ trung gian MBA – AT1 và AT2 Hệ thống này cũng đảm bảo chiếu sáng sân ngắt và cấp nguồn cho ổ cắm cùng máy lạnh trong nhà điều hành Nguồn chính được chia thành hai nguồn, giúp tăng cường hiệu suất và độ tin cậy cho toàn bộ hệ thống.
Nguồn tự dùng AC2 được cung cấp từ cuộn tam giác MBA – AT2 thông qua đường dây cáp điện ngầm DCL 442 – 3 và MC 442, kết nối với nguồn từ MBA TD42 (22/0.4kV – 250kVA) Ngăn lộ 442 bao gồm các thành phần như TU4AT2, DCL 442 – 3 và MC 442.
CT442 ƣợc ặt ngoài trời) Đ u ra của MBA TD42 iện áp còn 380V – 3 pha 4 dây i theo mương cáp ến MCCB FAC21 dẫn ến thanh cái AC2
Thanh cái AC2 cung cấp nguồn điện 380/220V cho các phụ tải như tủ nhà bơm PCCC, tủ nguồn nhà Bay 220kV số 01, 02, 03, tủ nguồn nhà Bay 110kV số 04, 05, 06, 07, máy nạp 220VDC số 2 trong nhà điều hành, cùng với tủ trung gian MBA – AT1 và MBA – AT2.
Hai thanh cái AC1 và AC2 được kết nối qua MCCB FAC00, cho phép chúng hoạt động như một thanh cái chung khi cần thiết Để đảm bảo an toàn và ngăn ngừa sai sót trong quá trình vận hành, hệ thống điện đã được thiết kế thêm phần liên động giữa các MCCB FAC11, FAC21 và FAC00 cùng với bộ tự động chuyển đổi nguồn AC Bộ này hoạt động khi nguồn điện đang sử dụng bị mất áp Phần liên động này có giá trị quan trọng khi có hai nguồn điện khác nhau được kết nối đến hai MCCB FAC11 và FAC21.
Liên ộng iện gi a các MCCB FAC11, FAC21 và FAC00 thanh cái AC nhƣ sau:
Bộ tự ộng chuyển ổi nguồn iện AC vào thanh cái nhƣ sau:
+ MCCB FAC00 óng khi: FAC11 ng và FAC21 cắt hoặc FAC21 ng và FAC11 cắt
+ MCCB FAC11 ng khi: FAC21 cắt và FAC00 ng và chức năng
F27/59 của thanh cái AC2 không tác ộng
+ MCCB FAC21 ng khi: FAC11 cắt và FAC00 ng và chức năng
F27/59 của thanh cái AC1 không tác ộng d Chế độ vận hành:
Trong chế độ vận hành bình thường của hệ thống điện tự dùng AC, với hai thanh cái MCCB phân đoạn và chỉ một nguồn vào, ta chỉ cấp nguồn cho một thanh cái AC, trong khi nguồn còn lại được giữ làm dự phòng Hệ thống này có hai chế độ vận hành thanh cái khác nhau.
Hai thanh cái AC1 và AC2 vận hành ộc lập với nhau 01 nguồn iện từ MBA-TD41, 01 nguồn iện từ MBA – TD42 (FAC11 ng, FAC21 ng và FAC00 mở)
Thanh cái AC1 kết nối với thanh cái AC2 thông qua MCCB phân oạn FAC00 Nguồn điện từ MBA – TD41 có thể vào thanh cái AC1 khi FAC11 ng và FAC21 mở, trong khi nguồn điện từ MBA – TD42 vào thanh cái AC2 khi FAC21 ng và FAC11 mở.
Hình 3.4: Sơ ồ phân phối nguồn AC
3.3 Đề xuất sơ đồ nguyên lý hệ thống Pin NLMT:
3.3.1 Sơ đồ tổng quát: Đề xuất cấu hình vận hành theo chế ộ cho hệ thống pin mặt trời kết hợp iện lưới, sơ ồ tổng quát như sau:
Hình 3.5: Hệ thống pin mặt trời kết hợp iện lưới
Các phụ tải AC có thể được cấp nguồn từ hệ thống pin thông qua bộ biến đổi DC-AC, hoặc trực tiếp từ điện lưới thông qua cuộn tam giác của máy biến thế chính.
Pin NLMT qua bộ biến ổi
Hệ thống pin năng lƣợng mặt trời và các thiết bị phụ trợ
Bộ biến ổi (DC- AC)
Bộ biến ổi AC_DC
Trong các kh a K1, K2, K3, K4: các kh a ng cắt bằng linh kiện iện tử công suất
3.3.2 Thống kê các phụ tải AC và phân loại:
- Phụ tải điện 1: Là bao gồm các phụ tải iện thuộc khối nhà ở, làm việc
Bảng 3.2: Các phụ tải tiêu thụ iện 1
Phụ tải điện 2 bao gồm các thiết bị thuộc khối nhà điều khiển, giám sát và đo lường Nhà Bay là nơi chứa đựng các thiết bị này, bao gồm các rơ le bảo vệ, điều khiển và công tơ đo lường được bố trí hợp lý để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Bảng 3.3: Các phụ tải tiêu thụ iện 2
SỬ DỤNG (giờ) ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ TRONG NGÀY (KWh)
SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ TRONG THÁNG (KWh)
Nhà bay số Đèn Huỳnh Quang 8 40 1 0.32 30 9.60
SỬ DỤNG (giờ) ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ TRONG NGÀY (KWh)
SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ TRONG THÁNG (KWh)
Phòng ắc Quy Đèn Nung Tim 10 40 2 0.8 2 1.60
Phòng Trưởng trạm Đèn Huỳnh Quang 4 40 8 1.28 22 28.16
TU (Tại tủ nguồn EPS và DPS) Điện Trở sưởi 17 60 6 6.12 30 183.60
Thao tác thiết bị MC + DCL 370 +
- Phụ tải điện 3 : là bao gồm các thiết bị bố trí ngoài khu vực nhà ở và nhà iều khiển:
Bảng 3.3: Các phụ tải tiêu thụ iện 3
SỬ DỤNG (giờ) ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ TRONG NGÀY (KWh)
SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ TRONG THÁNG (KWh)
MBA AT1 Quạt làm mát 12 420 16 65.64 30 2419.20
MBA AT2 Quạt làm mát 12 420 16 65.64 30 2419.20
Qua ba bảng thống kê trên ta tính ƣợc: Điện năng tiêu thụ trong một ngày (tính trong khoảng thời gian là 12 tiếng vào ban ngày) là 250kWh
- Điện năng tiêu thu trong một ngày của phụ tải 1 là 50 kWh
- Điện năng tiêu thu trong một ngày của phụ tải 2 là 50 kWh
- Điện năng tiêu thu trong một ngày của phụ tải 3 là 150 kWh
3.3.3 Đặc điểm cấu hình theo chế độ vận hành trong hệ thống pin năng lƣợng mặt trời: a Mục đích xây dựng các chế độ vận hành:
Do hệ thống pin NLMT phụ thuộc nhiều vào thời tiết, môi trường
Các thiết bị bảo vệ rơ le thông tin liên lạc cần phải duy trì sự ổn định và không được phép ngắt kết nối liên tục để đảm bảo yêu cầu vận hành Nguồn điện lưới phải được ưu tiên cung cấp cho hệ thống này nhằm đảm bảo tính liên tục Khi sử dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời (NLMT), chất lượng nguồn điện có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, dẫn đến khả năng cạn kiệt hoặc suy giảm chất lượng điện Hệ thống pin NLMT hoạt động hiệu quả hơn trong các chế độ khác nhau tùy thuộc vào thời tiết, ví dụ như trong các tháng nắng, chế độ 100% sẽ hoạt động hiệu quả, trong khi đó, vào tháng có cả mưa và nắng, chế độ 50% sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn Để đạt được điều này, hệ thống cần có bộ điều khiển để theo dõi các thông tin thời tiết và yêu cầu kỹ thuật, từ đó lựa chọn chế độ vận hành phù hợp.
Hệ thống pin năng lượng mặt trời hoạt động theo các chế độ 50%, 80%, 100% và chế độ hòa lưới Việc lựa chọn chế độ phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu thiết bị cũng như điều kiện thời tiết và môi trường như nắng, mưa, hoặc thời điểm trong ngày Mỗi chế độ đều cần đảm bảo các phương thức vận hành hệ thống, bao gồm vận hành bình thường, kiểm tra định kỳ và xử lý sự cố mất điện toàn trạm.
Trong quá trình kiểm tra định kỳ, cần đảm bảo nguồn điện cho hệ thống lọc dầu bộ đổi nấc máy biến thế và cung cấp nguồn điện cho các thiết bị thí nghiệm.
32 nghiệm, nạp xả accu; c n nguồn iện cho công tác chạy bơm ịnh kỳ, kiểm tra…. các quá trình này ều tiêu thụ iện năng nhiều
Khi xảy ra sự cố mất điện toàn trạm, toàn bộ hệ thống thanh cái 220kV và 110kV của trạm sẽ không còn điện áp.
Chế độ 50% là chế độ hoạt động của hệ thống pin năng lượng mặt trời (NLMT) khi có khả năng phát ra 50% công suất Trong chế độ này, các phụ tải (Pyc) được lựa chọn tự động để hệ thống NLMT đáp ứng 50% công suất, trong khi 50% còn lại được cung cấp từ máy biến thế Cụ thể, cần xác định lượng điện có thể sản sinh từ hệ thống NLMT để cung cấp cho các phụ tải 1 hoặc 2, đảm bảo thỏa mãn điều kiện Pyc1 = Pyc2 < P50% < (Pyc3) Ở đây, Pyc là công suất yêu cầu của phụ tải theo công suất cực đại đã được tính toán, còn P50% là tổng công suất mà hệ thống có khả năng cung cấp.
Chế độ 80% là chế độ mà hệ thống pin năng lượng mặt trời (NLMT) có khả năng phát ra 80% công suất tối đa Trong chế độ này, các phụ tải (Pyc) được tự động điều khiển để hệ thống NLMT đáp ứng 80% công suất, trong khi 20% còn lại được cung cấp từ máy biến thế Để xác định lượng điện có thể sản sinh từ hệ thống pin, cần lựa chọn cung cấp cho các phụ tải 1 và 2 sao cho thỏa mãn điều kiện: (Pyc1 + Pyc2)
