Tích hợp các nguồn điện và tự động hóa lưới điện huyện đảo Phú Quý - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (827.86 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

TÍCH H

Ợ

P CÁC NGU

Ồ

N

Đ

I

Ệ

N

VÀ T

Ự

ĐỘ

NG HÓA L

ƯỚ

I

Đ

I

Ệ

N HUY

Ệ

N

ĐẢ

O PHÚ QUÝ

Nguyễn Đức Trung, Trưởng phịng Dự án & CNMT

Cơng ty Tư vấn điện miền Nam 
Tóm tắt: Tích hợp các nguồn điện và tự động hóa lưới điện là giải pháp để cung cấp,
phát triển nguồn năng lượng bền vững cho huyện đảo Phú Q. Từ các mơ hình tích
hợp năng lượng được nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới và thực trạng cung cấp điện
trên huyện đảo Phú Quý, bài viết đề xuất giải pháp tích hợp các nguồn điện và tự động
hóa lưới điện huyện đảo Phú Quý, bao gồm: phát triển nguồn điện trên đảo, cấu trúc

lại lưới điện trên đảo, xây dựng hệ thống điều khiển mini SCADA, tích hợp các nguồn

điện với lưới điện, xây dựng biểu đồ công suất thu – phát đáp ứng phụ tải.
Từ khóa: năng lượng, nguồn điện, tích hợp, Phú Quý.

Summary: The integration of power sources and automation of power grids is the
solution to supply and develop sustainable energy sources for Phu Quy island district.
From the integrated energy models studied, applied in the world and the current
situation of power supply in Phu Quy island district, the paper proposes solutions
integrating electricity sources and automation of Phu Quy district island grid. These
include: developing island power, reconstructing the island grid, building a SCADA
mini-control system, integrating the power sources with the power grid.

Keywords: energy, power, integrated, Phu Quy.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Huyện đảo Phú Quý gồm 10 đảo lớn nhỏ, đảo chính là đảo Phú Quý, diện tích tự
nhiên 17,82 km2, cách Phan Thiết khoảng 120 km về hướng Đông Nam, dân số khoảng

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

2. CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG VÀ MƠ HÌNH TÍCH HỢP NGUỒN ĐIỆN ĐƯỢC ỨNG

DỤNG TRÊN THẾ GIỚI

2.1. Một số dạng tích hợp năng lượng

Hiện nay trên thế giới, để giảm thiểu ảnh hưởng xấu (dao động tần số, điện áp)
đến lưới điện do tính khơng ổn định của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng
gió và năng lượng mặt trời, một trong những giải pháp phù hợp là kết hợp chúng với các
nguồn năng lượng khác đủ lớn để có thểđiều tần trong trường hợp năng lượng gió, năng
lượng mặt trời có biến động.

Cụ thể, đó là việc tích hợp diesel – gió – năng lượng mặt trời với các dạng năng
lượng khác. Các dạng năng lượng khác bao gồm:

 Thủy điện tích năng: là nhà máy thủy điện kiểu bơm tích lũy, sử dụng điện năng
của các nhà máy điện phát non tải trong hệ thống điện vào những giờ thấp điểm
(ban đêm) để bơm nước từ bể nước thấp lên bể cao. Vào thời điểm nhu cầu tiêu
thụđiện năng lớn, nước sẽđược xả từ hồ chứa cao xuống hồ chứa thấp hơn thông
qua các tua bin để phát điện lên lưới.

 Dump load: tải giả được sử dụng để tải công suất thừa của hệ thống, giúp cân
bằng năng lượng và ổn định hệ thống;

 Diesel tải thấp: là loại máy phát điện diesel có khả năng phát điện liên tục với phụ
tải chỉ bằng 30% công suất tối đa của máy;

 Thiết bị lưu trữ điện năng như: ắc quy, pin sạc, flywhee (hệ thống bánh xe dự trữ
năng lượng), flue cell (pin nhiên liệu), supper capacitor (siêu tụ).

2.2. Mơ hình tích hợp các nguồn năng lượng

Một số mơ hình tích hợp các nguồn năng lượng vào hệ thống điện không nối lưới
điện quốc gia hiện nay đã vận hành có hiệu quả.

a) Mơ hình thực tế 1: Mơ hình đã triển khai tại đảo El Hierro, Tây Ban Nha, với
thông số chính như sau:

 Gió: 11,5 MW gió; thủy điện tích năng; 11,3 MW; diesel: 10 MW.

 Pmax: 7,56 MW (số liệu năm 2011).

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

b) Mơ hình thực tế 2: Mơ hình đã triển khai tại đảo Bonaire (vùng Caribbean), Hà
Lan, với thơng số chính như sau:

 Gió: 10,8 MW gió; diesel: 17 MW (3 MW diesel tải thấp); battery: 3 MW.

 Pmax: 12 MW.

Hình 2: Mơ hình thực tế 2

c) Mơ hình đề xuất của Danvest: Mơ hình điều khiển điển hình được giới thiệu bởi
Danvest, Denmark. Giải pháp kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo, diesel tải thấp,
tải giả.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Khuyến cáo của NREL: Mô hình điều khiển được NREL, USA (National
Renewable Energy Laboratory) cho giải pháp tích hợp năng lượng tái tạo không nối
lưới điện quốc gia với độ thâm nhập cơng suất > 50%.

Hình 4: Khuyến cáo của NREL

3. VỀ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN VÀ NGUỒN ĐIỆN TRÊN HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ

Trước yêu cầu phải đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định phục vụ phát triển
kinh tế - xã hội huyện đảo Phú Quý, góp phần giữ vững an ninh quốc phòng biển đảo,
Tổng công ty Điện lực miền Nam đang triển khai thực hiện đầu tư thí điểm cung cấp
điện cho đảo Phú Quý bằng hệ thống tích hợp các nguồn điện và tựđộng hóa lưới điện
trên đảo. Hiện trạng lưới điện, nguồn điện và tình hình cung cấp điện hiện nay trên
huyện đảo Phú Quý như sau:

a) Nguồn điện:

Hiện tại huyện đảo Phú Quý được cấp điện qua 02 nguồn điện chính: 01 nguồn
diesel và 01 nguồn điện gió với cơng suất lắp đặt như sau:

 Nhà máy điện diesel gồm 08 máy phát với công suất đặt là 5 MW.

 Nhà máy điện gió gồm 03 turbin gió với tổng cơng suất lắp đặt là 6 MW.
b) Lưới điện:

 Chiều dài đường dây trung áp là 25,2 km;

 Chiều dài đường dây hạ áp là 37,2 km;

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

c) Tình trạng vận hành:

 Điện thương phẩm năm 2016 đạt 12.167.718 kWh;

 Số khách hàng sử dụng điện 65.366 khách hàng, đạt tỉ lệ 99,59% hộ có điện;
 Tổn thất điện năng trên lưới điện hiện nay là 7,75%.

d) Nhận xét chung về hệ thống điện trên đảo:

 Nguồn điện: không khai thác triệt để nguồn phát từđiện gió, khơng có nguồn phát

điện dự phòng.

 Lưới điện: tổn thất cao, độ tin cậy cung cấp điện thấp vì lưới điện chủ yếu hình
tia, dây dẫn chủ yếu là dây nhôm lõi thép trần, tiết diện nhỏ, chưa kết nối mạch
vịng các tuyến trục chính, thiết bịđóng cắt tựđộng trên lưới ít, thời gian xử lý sự

cố và tái lập sau sự cố lâu.

 Với thời gian phát điện hiện nay trên đảo là 24 h/ngày và giá điện giảm bằng giá

điện lưới quốc gia trong đất liền, mỗi năm ngành điện vẫn phải bù lỗ trên 100 tỉ
đồng mỗi năm.

 Theo dự báo nhu cầu phụ tải của đảo Phú Quý đến năm 2030, khả năng đáp ứng
của lưới điện hiện nay là rất thấp.

4. GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CÁC NGUỒN ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN

HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ

Để giải quyết tình trạng cung cấp điện trên đảo Phú Quý nhằm tăng cường khả

năng đáp ứng nhu cầu phụ tải và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện góp phần phát triển
kinh tế - xã hội trên đảo, việc cần thực hiện là tái cấu trúc lại lưới điện, tiến đến tựđộng
hóa hệ thống lưới điện phân phối trên đảo Phú Quý, đồng thời điều khiển tích hợp các

nguồn điện hiện có, các nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo trên đảo.

Trên đảo Phú Quý có ngọn núi Cấm (cao 108 m) có thể lợi dụng địa thế để làm
nhà máy thủy điện tích năng. Tuy nhiên do vị trí của đảo Phú Quý nên cả 3 núi có cao

độ trên đảo Phú Quý là núi Cấm, núi Cao Cát và đồi Ơng Đụn đều là các vị trí chiến
lược quốc phòng nên khả năng thực hiện nhà máy thủy điện tích năng trên đảo Phú Quý
là khơng thể.

Sau khi xem xét các giải pháp có thể áp dụng và tính tốn đến việc tận dụng tối đa

điện năng phát của các nguồn năng lượng tái tạo (gió và năng lượng mặt trời), khả năng
mở rộng năng lực cung cấp điện trong tương lai khi phụ tải trên đảo tăng, chúng tôi đề

nghị chọn giải pháp tích năng bằng thiết bị lưu trữ điện năng (pin lithium) để tích
trữđiện.

Để làm được điều này, cần triển khai các giải pháp sau:
4.1. Phát triển nguồn điện trên đảo

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Hình 5: Hệ thống lưu trữđiện năng (Pin lithium) của hãng AES 
4.2. Cấu trúc lại lưới điện trên đảo

 Hiện đại hóa hệ thống đo đếm phục vụ kinh doanh điện năng bằng cách đầu tư
mới công tơđiện tử, thay thế công tơđiện cơ cho khách hàng sử dụng điện.

 Xây dựng và cải tạo lưới điện nhằm hiện đại hố, tựđộng hóa lưới điện phân phối
đảm bảo vận hành tối ưu hệ thống, tăng độ tin cậy cung cấp điện như: (*). Bọc
hóa và kín hóa lưới điện, phát triển và xây dựng các mạch vòng liên kết lưới điện
trên đảo nhằm giảm suất sự cố mất điện và đảm bảo vận hành hệ thống lưới điện

theo tiêu chuẩn N-1; (**). Lắp đặt các thiết bị phân đoạn, đóng cắt có tính năng
điều khiển xa.

4.3. Xây dựng hệ thống điều khiển mini SCADA

Xây dựng hệ thống viễn thông chuyên ngành mini SCADA phục vụ giám sát, điều
khiển đóng cắt từ xa các thiết bị trên lưới nhằm tựđộng hóa lưới điện trên đảo.

4.4. Tích hợp các nguồn điện với lưới điện

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

 Kết hợp với hệ thống mini SCADA để tích hợp, điều khiển các nguồn điện như:
Pin lithium, Diesel và Turbine gió hiện hữu có xem xét mở rộng các nguồn điện
Diesel, turbin gió và bộ tích trữđiện năng khác trong tương lai.

 Tích hợp và điều khiển các nguồn phát điện trên lưới theo nhu cầu phụ tải.
4.5. Xây dựng biểu đồ công suất thu - phát đáp ứng phụ tải

 Xây dựng biểu đồ phụ tải ngày đặc trưng theo mùa, theo q trong năm. Trên cơ
sở lập bảng tính tốn cân bằng công suất thu – phát với mức độưu tiên tận dụng
nguồn năng lượng gió, thiết bị lưu trữ điện năng (Pin lithium sẽ đầu tư) và cuối
cùng là nguồn Diesel phát bù công suất trong trường hợp thiếu hụt nguồn, từđó
xây dựng biểu đồđiều khiển các nguồn phát điện hiện có theo thực tế phụ tải tại
đảo Phú Quý.

 Biểu đồ cân bằng cơng suất giữa phụ tải – điện gió – diesel điển hình hiện nay
(chưa điều khiển tích hợp), nguồn diesel vẫn phát chính nhằm ổn định dao động
tần số, điện áp trên lưới.

Hình 7: Đồ thị phụ tải ngày điển hình của huyện đảo Phú Quý (chưa tích hợp)

</div>