Cải thiện chất lượng nguồn điện mặt trời trong vi lưới

Hệ thống bánh đà lưu trữ năng lượng (FESS) là một công nghệ lưu trữ mới và có nhiều ưu điểm so với các phương pháp lưu trữ năng lượng truyền thống. Trong bài báo này chúng tôi trình bày một giải pháp tích hợp FESS với hệ thống điện mặt trời làm việc trong vi lưới nhằm cải thiện chất lượng nguồn điện mặt trời cung cấp cho lưới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cải thiện chất lượng nguồn điện mặt trời trong vi lướiNghiên cứu khoa học công nghệ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG NGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜI TRONG VI LƯỚI Lại Khắc Lãi1*, Lại Thị Thanh Hoa1, Roãn Văn Hóa2, Trần Ngọc Sơn2 Tóm tắt: Hệ thống bánh đà lưu trữ năng lượng (FESS) là một công nghệ lưu trữ mới và có nhiều ưu điểm so với các phương pháp lưu trữ năng lượng truyền thống. Trong bài báo này chúng tôi trình bày một giải pháp tích hợp FESS với hệ thống điện mặt trời làm việc trong vi lưới nhằm cải thiện chất lượng nguồn điện mặt trời cung cấp cho lưới. Kết quả mô hình hóa và mô phỏng trên phần mềm Matlab - Simulink đã cho thấy hệ thống điện mặt trời tích hợp FESS có khả năng khắc phục sự biến động năng lượng của điện mặt trời và cung cấp một năng lượng ít biến động cho lưới.Keywords: Bánh đà lưu trữ năng lượng; Điện mặt trời; Vi lưới; FESS. 1. MỞ ĐẦU Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch và vô tận mà thiên nhiên ban tặng chocon người. Từ xa xưa con người đã biết tận dụng nguồn năng lượng này phục vụ cho mìnhtừ bếp đun dùng năng lượng mặt trời, bình nước nóng năng lượng mặt trời, … đến nay đãcó những nhà máy điện mặt trời với quy mô vừa và lớn nối điện lưới quốc gia hoặc các tòanhà sử dụng điện mặt trời ở quy mô hộ gia đình. Năng lượng mặt trời với những ưu điểmvượt trội như trữ lượng vô hạn, không làm biến đổi khí hậu và không gây ảnh hưởng tácđộng xấu đến môi trường nên đang thu hút sự chú ý của nhiều quốc gia trên thế giới. Hiệnnay, nhiều nước trên thế giới đã có những bước đi cụ thể để thay thế dần những nguồnnăng lượng hóa thạch truyền thống bằng nguồn năng lượng tái tạo trong đó lượng mặt trờilà một lựa chọn thích hợp. Hướng đi chủ yếu khai thác sử dụng năng lượng tái tạo là biếnchúng thành điện năng hòa vào lưới điện quốc gia hoặc hòa với nhau tạo thành lưới điệncục bộ (vi lưới) [1], [2]. Mặc dầu có nhiều ưu điểm, song điện mặt trời có nhược điểm là liên tục biến động theocường độ bức xạ mặt trời, theo ngày, đêm và theo mùa [3], do đó ảnh hưởng đến chấtlượng của lưới điện và tính liên tục cung cấp điện. Đặc biệt đối với vi lưới, sự biến độngbất thường này có thể dẫn đến lỗi lưới hoặc sập lưới. Để khắc phục nhược điểm này cầnphải có hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) để duy trì sự cân bằng giữa cung và cầu nănglượng điện. Quá trình này bao gồm việc chuyển đổi và lưu trữ năng lượng điện từ từ mộtnguồn có sẵn thành một dạng năng lượng khác và chúng có thể chuyển đổi thành điệnnăng khi cần thiết. Các hình thức chuyển đổi năng lượng lưu trữ có thể là hóa học cơ học,nhiệt hoặc từ tính. Bộ lưu trữ cho phép xuất điện khi cần thiết và lưu trữ khi sản xuất vượtquá nhu cầu. Lưu trữ có thể vào thời điểm nhu cầu thấp, chi phí sản xuất thấp hoặc khi cácnguồn năng lượng có sẵn không liên tục. Đồng thời, năng lượng lưu trữ có thể được tiêuthụ tại các thời điểm có nhu cầu cao, chi phí sản xuất cao hoặc khi không có nguồn phátkhả dụng. Một công nghệ lưu trữ năng lượng đang thu hút sự quan tâm rất lớn là bánh đà lưu trữnăng lượng (FESS) [4], [5], [6]. Công nghệ lưu trữ này có nhiều lợi thế so với các giảipháp lưu trữ khác như vòng đời cao, mật độ lưu trữ năng lượng lớn, có thể lưu trữ lượngnăng lượng không giới hạn, chi phí vận hành thấp. Song chúng có nhược điểm là thời gianxả khá ngắn. Chúng được áp dụng hiệu quả cho việc làm mịn công suất các hệ thống điệnsử dụng năng lượng tái tạo làm việc độc lập hoặc làm việc trong vi lưới. Trong bài báo này chúng tôi đề xuất một hệ thống điện mặt trời có tích hợp bánh đà lưutrữ năng lượng (hình 1). Một máy điện cảm ứng được tích hợp trong bánh đà có thể làmTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6 - 2019 19 Kỹ thuật điều khiển & Điện tửviệc ở chế độ máy phát hoặc chế độ động cơ để biến đổi năng lượng từ cơ năng sang điệnnăng và ngược lại nhằm ồn định công suất của hệ thống điện mặt trời tích hợp FESS cungcấp cho vi lưới. Phần tiếp theo của bài báo trình bày nguyên tắc hoạt động của FESS, xâydựng cấu trúc hệ thống điều khiển và mô phỏng hoạt động nạp - xả của hệ thống bánh đàlưu trữ năng lượng. 2. HOẠT ĐỘNG CỦA FESS TRONG VI LƯỚI Xét hệ thống điện mặt trời nối lưới có tích hợp bánh đà lưu trữ năng lượng có sơ đồ khốiđược mô tả trên hình 1 [4]. Bánh đà tích trữ năng lượng trong một khối quay bằng vật liệucomposite đặt trong một hình trụ rỗng nâng bởi từ trường để giảm tối đa ma sát giữa trục vàmặt chân đế. Trục của bánh đà nốivới trục roto của máy điện, máy điệnđược thiết kế để vận hành ở tốc độcao và giảm tối thiểu ma sát, chúngcó thể hoạt động ở chế độ động cơhoặc ở chế độ máy phát điện. Nguyên tắc hoạt động của FESScó thể được tóm tắt như sau: Trongđiều kiện làm việc bình thường máyđiện trong bánh đà làm việc ở chế Hình1. Hệ thống PV n ...