Tối ưu nguồn năng lượng để bảo vệ môi trường

Tối ưu nguồn năng lượng để bảo vệ môi trường

Ngày nay, các lĩnh vực, hoạt động diễn ra trên thế giới đều có sự tác động qua lại với nhau, đặc biệt là tác động đến môi trường, môi sinh trên trái đất. Trên thực tế, đã có rất nhiều hồi chuông cảnh báo, nghiên cứu chỉ rõ chất lượng môi trường, môi sinh đã và đang xuống cấp trầm trọng. Các Châu lục, liên hiệp, tổ chức, nhà nước... trên khắp thế giới đã có sự nhìn nhận, chung tay cùng hành động để chống lại sự biến đổi xấu của môi trường. Trong lĩnh vực tiêu chuẩn hóa, ba tổ chức tiêu chuẩn hàng đầu thế giới là: Tổ chức Tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO), Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế (IEC), Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) cũng đã rất tích cực trong việc hợp tác cùng nhau để có những tiếng nói chung, hành động chung để đạt được mục đích chung, đưa ra các giải pháp đã được kiểm chứng và đúng đắn với các thách thức kỹ thuật. Chia sẻ kiến thức và bí quyết chuyên môn rộng rãi giữa các quốc gia phát triển và quốc gia đang phát triển để cùng sử dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật đưa vào thực tiễn cuộc sống, giúp cuộc sống xanh, sạch, đẹp và văn minh hơn.

Với tốc độ phát triển chung trên thế giới hiện nay, nhu cầu về năng lượng là rất lớn, rất quan trọng. Nhưng việc khai thác, sử dụng và biến đổi năng lượng cũng là một yêu tố tác động xấu đến môi trường. Lĩnh vực năng lượng sạch đã được để cập từ rất nhiều năm trước, và được tập trung đẩy mạnh nghiên cứu triển khai thực tế trong những năm gần đây. Việc tiêu chuẩn hóa đối với các đối tượng về năng lượng cũng chính là bảo vệ quyền lợi của tất cả các đối tượng tham gia vòng xoay sản xuất, thương mại, đời sống, an toàn cho sức khỏe chống lại những biến đổi bất lợi cho môi trường. Việt Nam đã triển khai nhiều giải pháp để đảm bảo an ninh cung cấp điện; đáp ứng được các cam kết của Việt Nam đối với Quốc tế trong giảm ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất điện; có chi phí sản xuất điện thấp, hài hòa lợi ích của nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng điện.

Trong 2 năm 2019-2020, hệ thống điện Việt Nam đã bổ sung được gần 10.000 MW công suất năng lượng tái tạo (gồm điện mặt trời, gió trang trại, và điện mặt trời mái nhà). Tổng công suất điện tái tạo đã đạt khoảng 11,2% tổng công suất nguồn đặt của hệ thống, tổng sản lượng điện đến hết tháng 10/2020 đạt 4,4%. Tuy nhiên, các nguồn năng lượng tái tạo cũng có nhược điểm, gây khó khăn cho công tác vận hành hệ thống điện.

Với đặc điểm các nguồn điện gió, điện mặt trời có công suất phát không ổn định, thay đổi theo cường độ gió, cường độ bức xạ mặt trời nên khi phát triển với quy mô công suất lớn cần phải có các nguồn điện dự phòng thay thế và các giải pháp để đảm bảo vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện. Tỷ trọng điện năng lượng tái tạo (điện mặt trời, điện gió...) ngày càng lớn đang gây ra nhiều bất cập trong việc vận hành hệ thống điện.

Vị vậy, Việt Nam đã xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia liên quan đến công tác thiết kế, vận hành các nguồn điện năng lượng tái tạo. Tiêu chuẩn đấu nối lưới điện của các nguồn năng lượng tái tạo, cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật thiết bị được phép tham gia vào phát và truyền tải điện từ nguồn năng lượng tái tạo. Các tiêu chuẩn kỹ thuật các thiết bị được phép tham gia vào phát và truyền tải điện từ nguồn NLTT; các quy định về kiểm định các thiết bị trước khi đưa vào sử dụng...

TCVN 11996 (IEC 61850) về Mạng và hệ thống truyền thông trong tự động hóa hệ thống điện, bao gồm một số Tiêu chuẩn quốc gia cốt lõi được sử dụng để tích hợp các quy trình truyền thông kỹ thuật số vào lưới điện hiện có.Tiêu chuẩn cũng loại bỏ nguy cơ lỗi do con người, thay vì mất hàng tuần, thậm chí hàng tháng để định cấu hình các ứng dụng HMIs (giao diện người - máy), sẽ chỉ mất vài phút hay thậm chí vài giây cho các trạm biến áp nhỏ hơn. Lưới điện thông minh được hiểu là lưới điện sử dụng các sản phẩm và dịch vụ tiên tiến cùng với các công nghệ theo dõi, điều khiển, truyền thông, và tự sửa chữa nhằm:

•             Tạo điều kiện tốt hơn cho việc nối lưới và vận hành các nguồn điện thuộc mọi công suất và công nghệ;

•             Giảm đáng kể tác động của toàn hệ thống cung cấp điện đối với môi trường;

•             Duy trì hoặc thậm chí nâng cao hơn nữa độ tin cậy hiện có của hệ thống, chất lượng và an ninh cung cấp điện;

•             Tăng cường sử dụng thông tin số và công nghệ điều khiển để nâng cao độ tin cậy, an ninh, và hiệu quả của lưới điện.

•             Triển khai và tích hợp các tài nguyên và nguồn điện phân bố, kể cả các tài nguyên tái tạo.

•             Phát triển và hợp nhất các nguồn lực đáp ứng nhu cầu phụ tải, nguồn lực phía phụ tải, và nguồn lực hiệu quả năng lượng.

•             Xây dựng các tiêu chuẩn về truyền thông và khả năng tương tác của các khí cụ và thiết bị đấu nối với lưới điện, kể cả cơ sở hạ tầng phục vụ lưới điện.

Lưới điện thông minh là một hệ thống truyền tải điện từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng, có khả năng tự theo dõi và phân phối dòng điện một cách độc lập để đạt được hiệu quả năng lượng tối đa. Tất cả các thiết bị của lưới điện thông minh tương tác với nhau, tạo thành một hệ thống cung cấp điện thông minh thống nhất nhờ sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông hiện đại. Thông tin thu thập được từ thiết bị được phân tích, kết quả phân tích giúp tối ưu hóa việc sử dụng điện, giảm chi phí, tăng độ tin cậy và tăng hiệu quả của hệ thống điện.

TCVN 11996 (IEC 61850), là tiêu chuẩn cho lưới điện thông minh, để giải quyết việc thiếu khả năng tương tác của các thiết bị được sử dụng bởi các hệ thống con riêng lẻ của lưới và những khó khăn khi tích hợp các thiết bị này. Tiêu chuẩn TCVN 11996 (IEC 61850) đã được áp dụng phổ biến cho tự động hóa trạm biến áp. Tất cả các hãng đều sản xuất thiết bị theo tiêu chuẩn TCVN 11996 (IEC 61850). Không những thế TCVN 11996 (IEC 61850) theo thời gian còn được mở rộng cho tất cả các lĩnh vực năng lượng, bao gồm cả năng lượng gió, mặt trời, nguồn phân tán... Cùng với sự phát triển của TCVN 11996 (IEC 61850), các phần mềm hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp ngày nay không còn phụ thuộc vào nhà sản xuất nữa, đáp ứng nhu cầu có thể tích hợp thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Việc nghiên cứu, ứng dụng một phần mềm độc lập với nhà sản xuất thiết bị điều khiển bảo vệ để xây dựng hệ thống điều khiển tích hợp trạm biến áp dựa trên nền tảng TCVN 11996 (IEC 61850) là rất cần thiết.

Trong thực tế các ứng dụng tự động hoá trạm phát triển chậm hơn so với khả năng phát triển, nâng cấp của công nghệ truyền thông. Do đó để đảm bảo khả năng hoạt động của các ứng dụng khi hệ thống thông tin được nâng cấp, tiêu chuẩn định nghĩa các giao tiếp dịch vụ truyền thông cơ bản (Abstract Communications Services Interface - ACSI) như đọc ghi dữ liệu (GetDataValue, SetDataValue).., các định nghĩa này được quy định trong TCVN 11996-7-2 (IEC 61850-7-2). ACSI tách biệt với các ứng dụng SA về mặt truyền thông, nghĩa là dịch vụ ACSI sẽ tham chiếu trên giao diện truyền thông TCP/IP để thực hiện các ứng dụng SA, các tham chiếu này vẫn phù hợp khi giao diện truyền thông TCP/IP được nâng cấp.

Các IEDs ở mức ngăn lộ và các thiết bị đo lường, thiết bị chấp hành ở mức quá trình truyền thông với nhau qua hệ thống bus quá trình (Process Bus). Cơ chế trao đổi thông tin trên bus quá trình được thực hiện dưới dạng bản tin sự kiện hướng đối tượng trạm thống nhất (Generic Object-Oriented Substation Event - GOOSE Measage), được định nghĩa trong TCVN 11996-9-1 và 9-2 (IEC 61850-9-1 & 9-2).

Xây dựng cấu hình phần mền cho các ứng dụng tự động hoá trạm được thực hiện bằng ngôn ngữ cấu hình trạm (Substation Configuration Language - SCL). Ngôn ngữ SCL dựa trên cấu trúc ngôn ngữ đánh dấu có thể mở rộng (eXtensible Markup Language – XML), được định nghĩa trong TCVN 11996-6 (IEC 61850-6).

Để có thể ứng dụng hiệu quả tiêu chuẩn TCVN 11996 (IEC 61850)trong hệ thống điều khiển tích hợp TBA, cách thức thiết kế cần có những thay đổi quan trọng đó là xây dựng cấu hình phần mềm trên cơ sở đặc điểm thiết bị và phương thức đo lường, điều khiển, bảo vệ của trạm.

Trên cơ sở công nghệ truyền thông hiện đại và cách tiếp cận mới về mô hình đối tượng giám sát điều khiển cũng như cách thức trao đổi dữ liệu của các đối tượng đó, tiêu chuẩn TCVN 11996 (IEC 61850) tạo ra khả năng tích hợp cao cho các hệ thống tự động hoá TBA, vấn đề không tương đồng giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau dần được giải quyết. Với việc giảm tối đa các dây dẫn tín hiệu, tăng khả năng tương tác giữa các thiết bị, hệ thống sẽ trở nên linh hoạt và tin cậy, đồng thời giảm được giá thành thiết lập cũng như chi phí vận hành, bảo dưỡng.

TCVN 11996 (IEC 61850) đã đặt nền tảng để xây dựng lưới điện thông minh, giúp cho việc tạo và sử dụng năng lượng được thân thiện với môi trường hơn!