Xây dựng hệ thống quản lý nguồn phân tán DERMS

Ngày đăng : 29/06/2022

Với mục tiêu thúc đẩy sự tham gia tích cực của khách hàng và trao quyền khách hàng, cũng như tạo ra môi trường tương tác trong vận hành lưới điện, Tổng Công ty Điện lực TP. HCM (EVNHCMC) và người sử dụng điện kết nối trực tiếp với nhau. Việc tích hợp nguồn năng lượng phân tán như các hệ thống năng lượng mặt trời góp phần giúp khách hàng chủ động tham gia vào công tác sản xuất điện năng, cải thiện đáng kể trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm chi phí vận hành, giảm phát thải, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng điện, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội bền vững.

Hai năm qua, loại hình điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN) đã được phát triển mạnh mẽ trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh. Hiện nay, trên địa bàn thành phố có hơn 14.200 hệ thống điện mặt trời mái nhà với tổng công suất lắp đặt gần 360MWp, có khả năng đáp ứng từ 8 - 10% nhu cầu công suất toàn thành phố trong những thời điểm bức xạ cao. Tốc độ phát triển ĐMTMN tăng cao và chiếm tỷ trọng lớn sẽ gây ra những khó khăn, thách thức trong vận hành hệ thống điện, đặc biệt là với lưới điện phân phối. Vì vậy, cần thiết có hệ thống quản lý nguồn năng lượng phân tán (DERMS) để thực hiện dự báo, giám sát và điều khiển nguồn năng lượng này phục vụ vận hành lưới điện tốt hơn.
Vừa qua, các kỹ sư của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (EVNNLDC) và Tổng công ty Điện lực TP. HCM (EVNHCMC) đã nghiên cứu, phát triển hệ thống dự báo và giám sát điện mặt trời mái nhà áp dụng cho khu vực TP. Hồ Chí Minh dựa trên nền tảng trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine learning) của Google. Cụ thể, thay vì phải thu thập đồng thời toàn bộ các điểm đo đếm để tính toán dự báo, công nghệ mới cho phép tính toán với độ chính xác cao công suất phát từ các nguồn điện mặt trời mái nhà dựa vào dữ liệu bức xạ mặt trời tính toán được trên toàn thành phố. Hiện tại ở TP. Hồ Chí Minh vẫn chưa có trạm quan trắc khí tượng cung cấp dữ liệu về bức xạ mặt trời. Để khắc phục điều này các kỹ sư EVNNLDC đã sử dụng dữ liệu bức xạ mặt trời được tính toán bởi những nhà khoa học của Trung tâm vũ trụ Việt Nam (VNSC). Từ dữ liệu ảnh vệ tinh,bức xạ trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam sẽ được chia thành nhiều phần nhỏ, mỗi phần có diện tích  2 x 2 m2. Từ đó các kỹ sư EVNNLDC lập bản đồ bức xạ, dữ liệu này sẽ được sử dụng để tính toán cho khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
Màn hình HMI SCADA phục vụ chính cho bài toán giám sát công suất phát tại đầu cực inverter để có thể đánh giá về tình hình vận hành tổng thể của hệ thống. Ngoài ra, các kỹ sư đã thiết kế thêm chức năng hiển thị dữ liệu dự báo cũng như dữ liệu quá khứ sau vận hành để phục vụ công tác lập phương thức vận hành hệ thống điện, thị trường điện. Số liệu dự báo có sai số dự báo tuyệt đối trung bình không vượt quá 10%.
Hệ thống gồm 5 chức năng hiển thị chính:
- Hiển thị thông số công suất phát của ĐMTMN cụ thể ở từng khu vực cũng như tổng công suất phát theo thời gian thực.
- Hiển thị dữ liệu ngày vận hành.
- Hiển thị dữ liệu dự báo ngày tiếp theo.
- Hiển thị dữ liệu dự báo 7 ngày tới.
- Hiển thị dữ liệu quá khứ.

 Ngoài hệ thống dự báo và giám sát nêu trên, để có cơ sở thực tiễn triển khai việc giám sát và điều khiển nguồn ĐMTMN, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng, Tổng công ty Điện lực TP.Hồ Chí Minh (EVNHCMC) đã phối hợp với đối tác SolarBK thực hiện chương trình giám sát, điều khiển các hệ thống ĐMTMN tại trụ sở của các Công ty Điện lực thuộc EVNHCMC – tổng công suất khoảng 3MWp (nhằm đảm bảo các quy định pháp lý liên quan đến công tác giám sát, điều khiển, thu thập số liệu ĐMTMN, tiêu chuẩn inverter...).
Quá trình triển khai lắp đặt hệ thống giám sát, điều khiển và xây dựng phần mềm bước đầu đã đem lại một số kết quả tích cực như sau: 
- Hoàn tất xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển năng lượng mặt trời trên phần mềm do SolarBK xây dựng tại trang web https://ssoc-cloud.solarbk.vn.

- Hệ thống thử nghiệm thu thập đầy đủ dữ liệu của hệ thống ĐMTMN (inverter SMA, datalogger BelinK) đáp ứng nhu cầu giám sát số liệu.

- Hệ thống thử nghiệm điều khiển và ghi nhận dữ liệu phản hồi đúng theo kịch bản điều khiển (điều khiển công suất huy động).

- Có thể phát triển thêm các tính năng phục vụ yêu cầu giám sát, điều khiển của đơn vị vận hành lưới điện.
- Có thể phối hợp với việc lắp đặt các bộ cảm biến bức xạ mặt trời để theo dõi thông số và có đánh giá sự tương quan giữa bức xạ mặt trời với sản lượng phát của hệ thống ĐMTMN, phục vụ nhu cầu dự báo sản lượng phát của hệ thống ĐMTMN.
- Có khả năng giám sát, điều khiển công suất phát để hệ thống ĐMTMN phát công suất phục vụ phụ tải tại chỗ, không phát lên lưới điện.
- Phần mềm SSOC có thể kết nối thiết bị dataloger của các hãng SMA, Huawei, SolarEdge, Sungrow, Growatt, ABB, Sofar, Outback; kết nối điện kế các hãng Mikro DPM, MFM, Vinasino, Schneider; điều khiển inverter các hãng SMA, Huawei, SolarEdge, Growatt, Sofar. 
- Phần mềm cũng có thể phát triển thêm tính năng xuất báo cáo tự động, gửi email báo cáo cho các bên liên quan.   
Việc triển khai ứng dụng chương trình giám sát điều khiển hệ thống ĐMTMN tại Tổng công ty Điện lực TP.Hồ Chí Minh là tiền đề để Tổng công ty đề xuất Tập đoàn Điện lực Việt Nam các giải pháp nhằm vận hành ổn định hệ thống điện trong bối cảnh sự xâm nhập ngày càng cao của các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là hệ thống ĐMTMN.
Hệ thống dự báo, giám sát, điều khiển ĐMTMN khu vực thành phố Hồ Chí Minh được đưa vào vận hành từ tháng 12/2021 đến nay góp phần giúp EVNHCMC theo dõi sản lượng ĐMTMN phát lên lưới chính xác hơn, góp phần vào việc tối ưu hóa vận hành hệ thống điện. Hệ thống có khả năng tương thích rất lớn với tình hình vận hành lưới điện hiện tại, thêm vào đó còn có thể mở rộng theo nhu cầu thực tiễn trong tương lai. Điều này có ý nghĩa rất lớn với EVNHCMC trong công tác nâng cao tỉ lệ tích hợp các nguồn năng lượng phân tán cũng như đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn, ổn định, tin cậy, kinh tế và góp phần quan trọng vào việc xây dựng, phát triển lưới điện thông minh của Tổng công ty Điện lực TP.HCM.