DỰ ÁN LƯỚI ĐIỆN MICROGRID TẠI TRUNG TÂM DỮ LIỆU (DATA CENTER) CỦA TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TPHCM

Ngày đăng : 29/06/2022

Với mục tiêu phát triển lưới điện thông minh, xây dựng một hệ thống điện và phương thức vận hành mà trong đó gồm những nguồn phát điện phi tập trung có quy mô nhỏ hơn, sử dụng các loại hình năng lượng phân tán, năng lượng sạch mới như điện mặt trời, điện gió, các dạng pin lưu trữ năng lượng, … nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính ra môi trường. Hiện nay, Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh (EVNHCMC) đang triển khai thí điểm dự án lưới điện Microgrid có tích hợp năng lượng tái tạo (PV) và hệ thống pin tích trữ năng lượng (BESS) tại Trung tâm dữ liệu (Data Center). Trong dự án này, các hệ thống phần cứng và phần mềm quản lý Microgrid như hệ thống pin tích trữ năng lượng (BESS), chương trình quản lý năng lượng (EMS) và hệ thống giám sát, quản lý Battery BMS (Batterry management System) đều do hãng sản xuất Schneider Electric cung cấp với các công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại đảm bảo tính ổn định rất cao trong vận hành lưới điện. Đây có thể được xem là dự án đầu tiên về Microgrid nối lưới của ngành điện Việt Nam, sử dụng hiệu quả, tối ưu các nguồn năng lượng sạch, năng lượng tái tạo góp phần chủ động nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải tại chỗ có tính chất quan trọng.

Lưới điện Microgrid của EVNHCMC với khả năng hoạt động nối lưới được thực hiện dựa trên sự tích hợp hệ thống pin tích trữ năng lượng (BESS) với hệ thống điện sẵn có của tòa nhà Data Center, bao gồm: nguồn năng lượng mặt trời mái nhà (Rooftop Solar PV), các nguồn phát điện tại chỗ (Diesel), lưới điện quốc gia và phụ tải tiêu thụ. Theo đó, hệ thống BESS sẽ được giám sát, điều khiển và vận hành thông qua chương trình quản lý năng lượng (EMS) nhằm mục đích đáp ứng yêu cầu điều chỉnh phụ tải (Demand Response), giảm lượng công suất tiêu thụ từ lưới điện quốc gia, hỗ trợ công suất thực/phản kháng trong những trường hợp cần thiết. Bên cạnh đó, hệ thống BMS (Battery Management System) được trang bị để đảm bảo pin tích trữ năng lượng hoạt động hiệu quả và tối ưu.

Không chỉ thế, mô hình lưới điện Microgrid sẽ mang lại hiệu quả đáng kể trong việc tiết giảm lượng điện năng tiêu thụ nhận từ nguồn lưới tại giờ cao điểm thông qua việc phối hợp vận hành hợp lý giữa hệ thống điện mặt trời áp mái của tòa nhà Data Center và hệ thống BESS. Ngoài ra, lưới điện Microgrid cung cấp công cụ hỗ trợ cho ngành điện/khách hàng thực hiện hoặc tham gia điều tiết công suất phụ tải (cắt đỉnh) khi cần thiết hoặc có yêu cầu để nâng cao tính ổn định trong vận hành hệ thống điện. Điều này hỗ trợ việc vận hành lưới điện Microgrid được chủ động nhờ vào khả năng đáp ứng nguồn điện dự phòng ổn định và liên tục cho phụ tải Trung tâm Dữ liệu khi có sự cố lưới điện bên ngoài.

Về tổng quan dự án, hệ thống Microgrid bao gồm các thành phần chính:

- Nguồn điện chính được kết nối trực tiếp từ lưới điện quốc gia, phụ thuộc hoàn toàn vào độ tin cậy và chất lượng điện năng cung cấp từ Công ty Điện lực khu vực.

- Hệ thống năng lượng mặt trời (PV) được thiết kế với mục tiêu vận hành là tối đa nguồn năng lượng chuyển hóa từ năng lượng bức xạ của mặt trời trong khoảng thời gian có nắng trong ngày. 

- Hệ thống máy phát điện (Genset) được thiết kế để dự phòng khôi phục cấp điện cho phụ tải sau khi xảy ra gián đoạn từ nguồn điện chính. Thời gian đáp ứng khi cần huy động hệ thống này trong là khoảng 01- 30 phút.

- Hệ thống chống gián đoạn cung cấp điện (UPS) được thiết kế để dự phòng nguồn điện ổn định, liên tục xuyên suốt cho những phụ tải quan trọng. Thời gian đáp ứng của hệ thống này khi cần huy động là khoảng 20 - 40 mili giây.

- Trang bị hệ thống pin tích trữ năng lượng BESS có dung lượng lắp đặt/công suất định mức là 432kWh/312kW. Việc tính toán, lựa chọn dung lượng/công suất hệ thống BESS dựa trên các cơ sở:

+ Đáp ứng đủ công suất tiêu thụ cực đại của hệ thống máy tính chủ server (288kW) – là thành phần phụ tải quan trọng nhất tại Trung tâm dữ liệu; 

+ Đáp ứng đủ điện năng cung cấp liên tục, nhanh chóng cho toàn bộ phụ tải Trung tâm trong trường hợp xảy ra sự cố nguồn điện lưới và chờ máy phát khởi động, hòa lưới cấp điện dự phòng (tối đa 30 phút);

+ Đáp ứng nhu cầu tiết giảm điện năng tiêu thụ giờ cao điểm, điều chỉnh phụ tải (Demand Response).

- Hệ thống PCS (Power Conversion System) là biến tần hai chiều của hệ thống BESS sử dụng mạch kết nối điện tử công suất tốc độ cao mạnh mẽ cho phép chuyển nguồn tốc độ cao, tránh gián đoạn cung cấp điện của phụ tải.

- Chương trình BMS là phần mềm giám sát và quản lý Battery đến từng phần tử.

- Chương trình quản lý năng lượng EMS với các chức năng cơ bản: (1) tiết giảm công suất đỉnh (Peak Shaving); (2) điều chỉnh phụ tải theo thời gian sử dụng (Load Shifting for Time of Use Savings); (3) Bù đắp công suất tác dụng và phản kháng theo yêu cầu (Real and Reactive Power Injection According to User Requirements); (4) vận hành ở chế độ tách lưới (Island Mode); (5) giám sát vận hành và điều khiển vận hành nhằm tối ưu tuổi thọ của pin tích trữ (Battery Management System);

Theo đó, mô hình lưới điện Microgrid đang triển khai của EVNHCMC cần đáp ứng các mục tiêu, yêu cầu vận hành chính:

(1) Chủ động góp phần giảm điện năng tiêu thụ nhận từ nguồn lưới tại giờ cao điểm (phối hợp với hệ thống PV);

(2) Góp phần tham gia điều chỉnh công suất phụ tải (cắt đỉnh) khi cần thiết (hoặc được yêu cầu) để nâng cao tính ổn định trong vận hành hệ thống điện;

(3) Nâng cao thời gian đáp ứng nguồn điện dự phòng cho Trung tâm khi có sự cố lưới điện bên ngoài;

(4) Bù đắp công suất tác dụng/phản kháng để đảm bảo chất lượng điện năng theo yêu cầu (tính năng nâng cao và phụ thuộc vào chất lượng pin tích trữ);

(5) Chuyển dịch nhu cầu sử dụng điện của phụ tải trong ngày (Load Shifting).

(6) Góp phần giảm công suất phát lên lưới của hệ thống năng lượng mặt trời (PV) tại các giờ thấp điểm (công suất phát PV được nạp trực tiếp vào hệ thống battery tích trữ thay vì phát lên lưới điện).

(7) Tạo tiền đề cho việc nghiên cứu, phát triển các mô hình Nhà máy điện ảo (VPP) nối lưới.

Dự án lưới điện Microgrid của Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh tại tòa nhà Data Center có tích hợp vận hành hệ thống năng lượng tái tạo (PV) và hệ thống pin tích trữ năng lượng (BESS) như một mô hình lưới điện mới đầu tiên tại Việt Nam và Thành phố Hồ Chí Minh dự kiến sẽ được vận hành vào tháng 07/2022. Qua đó, dự án được kỳ vọng là mô hình lưới điện mang tính kiểu mẫu, ứng dụng công nghệ tiên tiến góp phần chủ động nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho các phụ tải tại chỗ có tính chất quan trọng. Việc hình thành nhiều mô hình Microgrid với quy mô khác nhau trong tương lai giúp ngành điện có thêm thành phần, công cụ và đa dạng hóa phương thức vận hành cho các chương trình điều chỉnh phụ tải (cắt tải đỉnh, san bằng đồ thị phụ tải…), đồng thời góp phần to lớn vào lộ trình phát triển lưới điện thông minh của EVNHCMC cũng như lộ trình phát triển đô thị thông minh của thành phố.