DER hỗ trợ ADMS quản lý lưới điện phân phối trong tương lai

Công ty ESTA International (Mỹ) đã đưa vào áp dụng một khái niệm mới kết hợp các tính năng tốt nhất của DERMS và ADMS thành một hệ thống.

Các nhà điều hành hệ thống phân phối đang phải đối mặt với nhu cầu nhận thức tình huống tài nguyên năng lượng phân tán ngày càng tăng. Một phần của chức năng hệ thống quản lý phân phối tiên tiến (ADMS) hiện đang thiếu sự xem xét đầy đủ là mô hình hóa và quản lý các nguồn năng lượng phân tán (DER). Tại hầu hết các công ty điện lực, việc theo dõi và điều khiển các DER từ bên trong trung tâm điều khiển phân phối thường chỉ giới hạn trong việc theo dõi các sản lượng được đo đếm của các nguồn năng lượng lớn quy mô điện lực và thực hiện việc chuyển giao bằng cách tác động cắt các nguồn lực này như một biện pháp bảo vệ dự phòng chống lại vận hành độc lập. Hầu hết các hệ thống quản lý phản ứng theo yêu cầu (DRMS) hiện có và các cơ sở quản lý phụ tải có khả năng theo dõi một số phụ tải có thể điều khiển được; tuy nhiên, thông tin phụ tải có thể điều khiển hiếm khi được cung cấp cho các nhà điều hành hệ thống phân phối và các ứng dụng ADMS sẽ được hưởng lợi từ việc có được thông tin này.

Hệ thống quản lý tài nguyên năng lượng phân tán độc lập (DERMS) cung cấp các dịch vụ để quản lý các sự kiện ở cấp lưới điện, nhưng nó không thích hợp đối với việc quản lý các vấn đề của hệ thống phân phối cục bộ và tối ưu hóa độ tin cậy, hiệu suất và tính năng của các trạm biến áp và xuất tuyến riêng lẻ. Khả năng thứ hai này chủ yếu là trách nhiệm của ADMS. Nhiều ứng dụng ADMS yêu cầu thông tin trạng thái hoạt động và sản lượng điện của DER gần thời gian thực để xác định chính xác các tình trạng điện của xuất tuyến phân phối và xác định các chiến lược điều khiển có thể sử dụng để tránh hoặc giảm thiểu hậu quả của bất kỳ sự cố vận hành nào. Hầu hết các giải pháp ADMS hiện có không có đủ thông tin gần thời gian thực về các đóng góp của DER để hỗ trợ các khả năng này. Vì lý do này, Công ty ESTA International LLC (Mỹ) đưa vào áp dụng một khái niệm mới - ADMS được DER hỗ trợ - kết hợp các tính năng tốt nhất của DERMS và ADMS để phân biệt nó với các hệ thống độc lập riêng biệt.

Xác định DERMS

Các DER là các nguồn năng lượng phi truyền thống được kết nối trực tiếp với lưới điện phân phối và thuộc sở hữu của nhà điều hành phân phối hoặc được kết nối sau công tơ và thuộc sở hữu của các khách hàng thương mại, công nghiệp hoặc hộ sinh hoạt. Các nguồn năng lượng phi truyền thống bao gồm phát điện từ các nguồn tái tạo (ví dụ như điện mặt trời), các nhà máy đồng phát của khách hàng, máy phát điện diesel dự phòng, bộ tích trữ điện (bao gồm các hệ thống tích trữ điện bằng acquy và xe điện có khả năng kết nối từ xe đến lưới) và các phụ tải có thể điều khiển (phản ứng theo yêu cầu và quản lý phụ tải, kể cả bộ sạc xe điện).

Một DERMS theo dõi và điều khiển tập trung các DER được kết nối với lưới điện phân phối bằng cách dự báo, theo dõi và quản lý sự hoạt động của từng DER để đáp ứng các mục tiêu vận hành và kinh doanh. DERMS này cũng quản lý sự hoạt động của các DER dựa trên chỉ thị của đơn vị điều khiển lưới điện hoặc cơ quan điều tiết và đảm nhiệm việc đền bù cho chủ sở hữu tài sản DER vì sự tham gia của họ vào các sự kiện điều khiển lưới điện. Cho đến nay, DERMS thường được giới hạn trong việc quản lý các cơ sở phản ứng theo yêu cầu (DR) (nghĩa là các phụ tải có thể điều khiển được). Tuy nhiên, khi mức độ thâm nhập của phát điện phân tán và tích trữ phân tán tăng lên, DERMS cũng sẽ cần quản lý các tài nguyên này.

Hệ thống điều khiển công suất tại một nhà máy điện mặt trời (Ảnh st)

Phòng điều khiển dành cho hạ tầng phân phối điện (Ảnh st)

Tác động của các DER

Hiện tại, việc ADMS thiếu nhận thức về DER chưa phải là một vấn đề lớn vì mức thâm nhập của DER (được định nghĩa là tổng công suất điện (MW hoặc MWh) của các DER theo tỷ lệ phần trăm của tổng năng lượng tiêu thụ của phụ tải) tại nhiều công ty điện lực còn quá nhỏ (<10%) để có tác động đáng kể đến điều kiện điện của hệ thống phân phối. Tuy nhiên, khi mức độ thâm nhập của DER tăng lên, tác động đến điều kiện điện xuất tuyến phân phối có thể là đáng kể. Việc xác định mức độ thâm nhập của DER mà tại đó các vấn đề vận hành nghiêm trọng có thể xảy ra đòi hỏi phải phân tích thiết kế kỹ thuật. Theo nguyên tắc chung, các DER có thể trở thành mối quan tâm về vận hành đáng kể khi mức thâm nhập của DER vượt quá 30%. 

Những thiếu sót về ADMS

ADMS là một hệ thống hỗ trợ quyết định nhằm giúp nhân viên phòng điều khiển phân phối theo dõi và điều khiển hệ thống phân phối điện một cách tối ưu đồng thời nâng cao tính an toàn và bảo vệ tài sản. 

Cách tiếp cận hiện tại để theo dõi và điều khiển các DER bằng ADMS thường được giới hạn trong việc đo đếm gần thời gian thực và chuyển giao-tác động cắt các máy phát điện lớn hơn (quy mô điện lực) được yêu cầu phải ngắt kết nối trong thời gian mất điện đường dây phân phối, nhằm tránh hoạt động độc lập.

ADMS được DER hỗ trợ

Việc kết hợp thông tin DER chi tiết trong thời gian thực vào mô hình điện ADMS giúp cải thiện nhận thức tình huống và đảm bảo các tác động điện của tất cả các loại DER được tính đến một cách chính xác trong các ứng dụng nâng cao của ADMS. Có ba cách tiếp cận cơ bản để hoàn thành ADMS được DER hỗ trợ:

1. Bổ sung thêm DERMS vào bộ ứng dụng ADMS hiện có. Với cách tiếp cận này, tập hợp đầy đủ các năng lực DERMS, bao gồm các cơ sở truyền thông với một số lượng rất lớn các DER do khách hàng sở hữu, sẽ được tích hợp hoàn toàn và liền mạch như một ứng dụng khác trên bộ ứng dụng ADMS tiêu chuẩn của nhà cung cấp. Cách tiếp cận này giống như việc kết hợp các chức năng của hệ thống quản lý mất điện (OMS) vào bộ sản phẩm DMS, đã xảy ra cách đây một thập kỷ.

Lợi ích của cách tiếp cận này là việc truy cập vào các mô hình và thông tin DER một cách đơn giản và hiệu quả nhờ chức năng ứng dụng nâng cao ADMS cũng như một giao diện người dùng tương tự cho tất cả các chức năng, cung cấp một diện mạo nhất quán cho tất cả các ứng dụng được nhà điều hành phân phối sử dụng. Nhược điểm của cách tiếp cận này là nỗ lực phát triển phần mềm đáng kể (với rủi ro liên quan), bao gồm cả việc bổ sung khả năng truyền thông với hàng triệu DER do khách hàng sở hữu. Kết quả sẽ là một sản phẩm kém hoàn thiện hơn đáng kể so với các sản phẩm DERMS hiện có.

2. Thêm chức năng ADMS vào bộ ứng dụng DERMS hiện có. Với cách tiếp cận này, tập hợp đầy đủ các chức năng ứng dụng ADMS (bao gồm cả mô hình điện) sẽ được thêm vào sản phẩm DERMS hiện có. Những lợi ích của cách tiếp cận này như một bộ sản phẩm tích hợp đầy đủ sẽ giống như những lợi ích được đề cập trong cách tiếp cận đầu tiên. Cách tiếp cận này cũng sẽ có một nhược điểm tương tự, yêu cầu nỗ lực phát triển đáng kể và rủi ro có thể dẫn đến chức năng ADMS chưa hoàn thiện.

3. Liên kết một DERMS riêng với ADMS, một giải pháp tiếp hợp. Cách tiếp cận này sẽ liên kết một ADMS từ một nhà cung cấp ADMS đã thiết lập với một hệ thống DERMS từ một nhà cung cấp DERMS đã thiết lập. Giao diện này sẽ cho phép ADMS nhận thông tin DER và bắt đầu các hành động điều khiển DER khi cần thiết. DERMS sẽ xử lý chức năng mà nó được thiết kế, bao gồm truyền thông với hàng triệu DER có khả năng xảy ra và xử lý các khía cạnh thương mại của DERMS, chẳng hạn như đăng ký khách hàng và thanh toán khuyến khích. Các ứng dụng ADMS sẽ được hưởng lợi từ việc có thông tin chi tiết về các DER, chẳng hạn như trạng thái và sản lượng của DER cũng như khả năng dự báo sẽ được đưa vào mô hình điện ADMS.

Phù hợp

Các giải pháp DERMS có sẵn từ các nhà cung cấp chỉ chuyên về phần mềm DERMS cũng như từ các nhà cung cấp chuyên về phần mềm ADMS. Quyết định triển khai một DERMS độc lập hoặc một ADMS được DER hỗ trợ sẽ phụ thuộc vào chủ sở hữu và người quản lý các DER và các trường hợp sử dụng phải được hỗ trợ bởi DERMS

Các nhà điều hành phân phối với ADMS hiện có có thể cân nhắc việc bổ sung chức năng DERMS như một phần của việc triển khai phần mềm của một nhà cung cấp tổng thể, nhưng có thể có những thách thức trong lộ trình nâng cấp liền mạch và với chi phí và nỗ lực để nâng cấp ADMS hiện có.

Hơn nữa, DERMS có thể không hỗ trợ chức năng thương mại được yêu cầu. Mặc dù có vẻ đó là một con đường dễ dàng để nâng cấp hoặc duy trì giải pháp của một nhà cung cấp duy nhất, nhưng các nhà điều hành phân phối cần tuân theo các bước phân tích nhu cầu, mua vào, thiết kế, quy định kỹ thuật và mua sắm của các bên liên quan với phương thức mua sắm tại nguồn duy nhất như họ làm với một sản phẩm mới hoặc ADMS được nâng cấp.

Nhiều công suất điện mặt trời mái nhà hơn đang được lắp đặt hàng năm (Ảnh st)

Ban đầu, một nhà điều hành phân phối có thể không chú trọng nhiều đến khía cạnh thương mại của DERMS nhưng sau đó cũng có thể quyết định trở thành nhà tổng hợp DER để tham gia vào thị trường năng lượng bán buôn. Trong trường hợp đó, nhà điều hành phân phối cần xem xét một lộ trình nâng cấp để bao gồm khả năng được bảo vệ trong tương lai của DERMS bằng cách bao gồm cả các chức năng kỹ thuật và thương mại. Một DERMS bổ sung riêng cho nhà điều hành phân phối có thể là lựa chọn tốt hơn vì sẽ dễ dàng sửa đổi và nâng cấp hơn trong khi bối cảnh DERMS vẫn đang hoàn thiện.

Lưới điện phân phối sẽ tiếp tục trở nên phức tạp hơn khi số lượng các DER và các lưới điện siêu nhỏ tăng lên, cùng với nhu cầu lưới điện phân phối tiếp tục trở nên chủ động hơn trong việc giải quyết các điều kiện vận hành luôn thay đổi đồng thời đảm bảo độ tin cậy và chất lượng dịch vụ cho khách hàng. ADMS hỗ trợ DER có thể sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong việc quản lý lưới điện phân phối trong tương lai.

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo “tdworld’’, số tháng 3/2022