[Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại
https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos
Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]
Khi lưới điện có thêm năng lượng gió, các nhà nghiên cứu phải tổ chức lại việc khôi phục sau khi mất điện
Các tuabin gió quay trên các cánh đồng nông trại ở phía bắc Ames, Iowa. Hugo Villegas Pico của bang Iowa đang dẫn đầu việc phát triển chiến lược kiểm soát nhằm khôi phục các lưới điện chi phối gió khỏi tình trạng mất điện. Nhà cung cấp hình ảnh: Christopher Gannon / Đại học Bang Iowa
Khi lưới điện gặp sự cố, sẽ có một quy trình khôi phục từng bước — một "điểm đen" mà cho đến nay vẫn phụ thuộc vào nguồn điện từ các tuabin khí hoặc thủy điện quay bên trong một nhà máy điện.
Tất cả đều tương đối dễ kiểm soát. Khởi động các tuabin, sử dụng chúng để quay máy phát điện và quan sát các dòng điện tử chảy đều đặn và có thể đoán trước được để cung cấp điện trở lại cho lưới điện và chịu được đoản mạch cũng như các sự cố khác.
Nhưng nếu chúng ta đang nói về một nhà máy điện gió thì sao? Một cái trải dài khắp vùng nông thôn. Một điều đó không quá ổn định và có thể đoán trước được. Một cái phụ thuộc vào gió thổi. Điều gì xảy ra khi lưới chắn gió chuyển sang màu đen? Làm thế nào để các kỹ sư có được một trang trại điện gió với hàng trăm máy phát điện riêng lẻ làm việc cùng nhau để có điện trở lại gia đình và doanh nghiệp?
Đó là một trong ba "thách thức lớn trong khoa học năng lượng gió", theo một tiêu đề và bài báo vào tháng 10 năm 2019 trên tạp chí Science. Paul Veers của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia ở Colorado là tác giả chính.
Hugo Villegas Pico, trợ lý giáo sư kỹ thuật điện và máy tính của Harpole-Pentair tại Đại học Bang Iowa, đã xem bài báo đó và nghĩ rằng ông có thể thiết kế các giải pháp cho thách thức lớn thứ ba, "tối ưu hóa và kiểm soát các nhóm nhà máy gió bao gồm hàng trăm máy phát điện riêng lẻ đang hoạt động hiệp đồng trong hệ thống lưới điện lớn hơn. "
Vào năm 2020, Văn phòng Khoa học Năng lượng Cơ bản của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã trao cho ông và nhóm nghiên cứu của ông khoản tài trợ trị giá 729.349 đô la Mỹ trong ba năm để tìm ra cách điều phối việc khôi phục các lưới điện chi phối gió sau khi mất điện.
Trong một bài báo nghiên cứu được chấp nhận xuất bản trong IEEE Giao dịch về chuyển đổi năng lượng và gần đây được xuất bản trực tuyến, Villegas Pico và Vahan Gevorgian, kỹ sư trưởng tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia, mô tả sự phát triển của bộ điều khiển hình thành lưới và một hệ thống con ngăn chặn sự cố cho phép một số tuabin gió để khởi động lưới điện.
Đó là một bước quan trọng để xây dựng khả năng phục hồi của các trang trại điện gió trước sự cố mất điện.
Các nhà nghiên cứu viết trong bài báo: "Nếu các nhà máy điện gió không thể khôi phục hệ thống điện, việc kết hợp các nguồn gió vào lưới điện có thể bị hạn chế bởi khả năng khởi động".
Iowa, với công suất lắp đặt 11.660 megawatt (với 437 MW nữa đang được xây dựng), sản xuất 55% điện năng từ gió của bang. Điều đó làm cho các nhà máy điện gió trở thành một thực tế hiện nay trên toàn tiểu bang.
Vì vậy, sẽ cần những gì để sử dụng chúng để khởi động lại lưới điện sau khi mất điện?
Villegas Pico cho biết thách thức đầu tiên đối với tuabin "Loại 4", có bộ chuyển đổi điện tử được đánh giá đầy đủ để chuyển tất cả công suất phát của chúng lên lưới điện, là thiết kế một chiến lược điều khiển hình thành lưới cho phép tuabin hoạt động trên lưới điện độc lập với bất kỳ khí hoặc tuabin thủy lực, hiện không thể thực hiện được.
“Chiến lược kiểm soát là một thuật toán phần mềm,” Villegas Pico nói. "Nó chỉ đạo hoạt động của các tuabin gió để chúng có khả năng khôi phục hệ thống điện một cách đáng tin cậy."
Cụ thể, phần mềm giúp các tuabin làm việc cùng nhau và chống lại các sự cố lưới điện không đối xứng như do cây đổ và chập một phần lưới điện truyền tải và phân phối.
Thách thức thứ hai là thiết kế một hệ thống bảo vệ tích cực có thể ngăn các tuabin gió ngừng hoạt động — ngừng — nếu nhu cầu điện năng cao hơn lượng gió hiện có trong thời gian phục hồi sau sự cố mất điện.
Bằng cách đưa các ý tưởng của họ vào một mô hình máy tính, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra thông qua các mô phỏng chi tiết, hệ thống điều khiển mới của họ có thể tái cấp điện cho lưới điện chi phối gió, vượt qua các đứt gãy không đối xứng và sống sót qua những cơn gió tốc độ thấp.
Ở một nơi như Iowa, nơi ngày càng có nhiều trang trại gió, Villegas Pico cho biết việc sử dụng năng lượng gió để khôi phục lưới điện có thể đẩy nhanh quá trình này. Đơn giản là ngày nay có rất nhiều tua-bin hoạt động.
Villegas Pico cho biết nhóm nghiên cứu cũng đang áp dụng những tiến bộ này cho các loại tuabin gió khác và cho các hệ thống điện sử dụng pin để lưu trữ năng lượng. Dự án cũng đang phát triển trí thông minh nhân tạo và các công cụ dự báo thời tiết có thể giúp các nhà khai thác điều phối việc khôi phục các lưới chắn gió.
Villegas Pico cho biết những tiến bộ mới có thể chỉ vài năm nữa sẽ được sử dụng trong các nhà máy điện gió và mang lại lợi ích cho các công ty tiện ích và khách hàng của họ.
Các nhà nghiên cứu viết: “Những đóng góp của chúng tôi là rất quan trọng để đáp ứng các tiêu chuẩn khôi phục, độ tin cậy và khả năng tương tác. "Chúng cũng rất quan trọng để không gây nguy hiểm cho các quá trình phục hồi, gây tổn thất kinh tế và gây nguy hiểm đến tính mạng, ví dụ, nếu điện là rất quan trọng để sưởi ấm trong thời tiết lạnh.
