Hệ thống điện thông minh Smart Grid

Hệ thống điện là hệ thống lớn, thời gian thực, chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu thời tiết, kinh tế xã hội và là nguồn động lực cho sự phát triển của nhân loại. Do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật đo lường, điều khiển thông minh và hệ thống truyển thông hiện đại dựa trên nền tảng kỹ thuật số tích hợp tất cả các lĩnh vực hoạt động trong hệ thống điện tạo nên Hệ thống điện thông minh (Smart Grid) với các tính năng nổi trội nhằm mục tiêu: - ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống điện thông minh Smart Grid Hệ thống điện thông minh Smart GridHệ thống điện là hệ thống lớn, thời gian thực, chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu thờitiết, kinh tế xã hội và là nguồn động lực cho sự phát triển của nhân loại. Do sự phát triểnmạnh mẽ của kỹ thuật đo lường, điều khiển thông minh và hệ thống truyển thông hiện đạidựa trên nền tảng kỹ thuật số tích hợp tất cả các lĩnh vực hoạt động trong hệ thống điệntạo nên Hệ thống điện thông minh (SmartGrid) với các tính năng nổi trội nhằm mụctiêu:- Thoả mãn yêu cầu ngày càng tăng của thựctế.- Nâng cao độ tin cậy, an toàn và đảm bảocung cấp điện.- Hiệu quả cao trong sản xuất, truyền tải,phân phối, tiết kiệm điện.- Sử dụng rộng rãi các nguồn năng lượng tái tạo.- Giảm thiểu các tác động ảnh hưởng tới môi trường.Bài viết sau đây giới thiệu những đặc điểm cơ bản của hệ thống này.Lịch sử hình thành Hệ thống điện thông minh:Hệ thống điện xoay chiều đã hình thành và phát triển từ năm 1896 dựa trên thiết kế củaNikola Tesla vào năm 1888. Nhiều quy trình công nghệ trong hệ thống điện ra đời cáchđây 120 năm đến nay vẫn còn được sử dụng. Hệ thống điện bao gồm các nguồn điện, cácđường dây truyền tải và phân phối đến từng hộ tiêu thụ bao phủ toàn bộ lãnh thổ quốc giavà kết nối đa quốc gia. Yêu cầu sử dụng điện tăng liên tục trong khi các nguồn nănglượng sơ cấp truyền thống bị dần cạn kiệt. Hệ thống điện đang đứng trước thách thứcnhiều mặt, nhiều tình huống xung đột xuất hiện đòi hỏi điện năng tăng đột biến trongnhững thời điểm đặc biệt (ngày lễ tết, khí hậu thời tiết...) khiến nhiều hệ thống truyền tảivà phân phối làm việc gần giới hạn cực đại, phát sinh nguy cơ rã lưới.Qua hơn một thế kỷ tồn tại và phát triển, công nghệ trong hệ thống điện trải qua các giaiđoạn:- Từ giai đoạn khởi đầu cho đến những năm 70 của thế kỷ trước, trong hệ thống côngnghệ điện cơ hoàn toàn chiếm ưu thế. Kỹ thuật đo lường, điều khiển và bảo vệ là kỹ thuậttương tự dựa trên các dụng cụ đo, rơle và các phần tử chấp hành điện cơ.- Từ những năm 80 của thế kỷ trước với sự phát triển mạnh mẽ của các bộ vi xử lý, xuhướng số hoá trong đo lường, điều khiển và bảo vệ hệ thống điện đã dần thắng thế. Việchiện đại hoá các trạm truyền tải và phân phối đầu tiên đựa trên việc đo lường, hiển thị vàđiều khiển điện tử xuất hiện từ những năm 1980.- Từ năm 2000 với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật vi xử lý, hệ thống truyền thông kỹthuật số dựa trên truyền dẫn bằng cáp quang, truyền thông qua mạng Internet và hệ thốngđịnh vị toàn cầu GPS đã thâm nhập vào hệ thống điện.Thuật ngữ hệ thống điện thông minh (Smart Grid) xuất hiện đầu tiên vào năm 2005, khibài báo “ Hướng tới hệ thống điện thông minh” của S. Massoud Amin và Bruce F.Wollenber xuất hiện trên IEEE P&E (tập 3, N0 5, trang 34-41). Thực ra thuật ngữ này đãxuất hiện sớm hơn, vào năm 1998, khi nhiều định nghĩa về lưới điện thông minh với mộtsố chức năng và định hướng sử dụng được công bố. Yếu tố chung nhất của hệ thống điệnthông minh là việc tham gia của kỹ thuật vi xử lý và truyền thông kỹ thuật số vào cáchoạt động điều độ vận hành và quản lý hệ thống điện. Các công ty điện lực tiến hành thayđổi nâng cấp cấu trúc hạ tầng. Trước hết là các trạm phân phối kỹ thuật số hoàn toàn tựđộng. Các dụng cụ đo thông minh bổ sung hệ thống truyền thông cho phép hiển thị cácthông số trạng thái của hệ thống điện tại từng vị trí và từng thời điểm. Việc quản lý nhucầu phụ tải trở nên linh hoạt hơn. Các thiết bị điện công nghiệp và dân dụng như máyđiều hoà nhiệt độ, lò sưởi... có thể được tự động điều chỉnh chế độ làm việc để tránh giờcao điểm. Từ năm 2000, tại Italia dự án quản lý các thiết bị điện từ xa Telegestore là hệthống lớn đầu tiên quản lý 27 triệu hộ sử dụng công tơ thông minh kết nối qua đường dâytải điện băng thấp. Dự án trị giá 2,1 tỷ Ơ rô này hàng năm có thể tiết kiệm 500 triệu Ơ rôGần đây các dự án sử dụng truyền thông qua đường dây tải điện băng rộng hoặc mạngkhông dây cho phép kết nối trong điều kiện tin cậy hơn cho hệ thống cấp điện, ga vànước. Năm 2003 tại Austin, Texas đã xây dựng mạng thông minh nhằm thay thế 1/3 côngtơ thông minh kết nối qua lưới quản lý 200.000 thiết bị (công tơ, cảm biến nhiệt và cáccảm biến) và dự kiến quản lý tới 500.000 thiết bị thời thời gian thực năm 2009 phục vụkhoảng 1 triệu hộ và 43.000 doanh nghiệp. Hệ thống thông minh ở Ontario Canada đếnnăm 2010 phục vụ 1,3 triệu khách hàng.Từ năm 1990 cơ quan quản lý điện của Bonneville Hoa Kỳ đã mở rộng nghiên cứu lướithông minh trong đó tích hợp các cảm biến có khả năng phân tích nhanh các hiện tượngbất thường về chất lượng điện trên diện rộng.Tại Hoa Kỳ, quan niệm về hệ thống điện thông minh được xác định theo yêu cầu hiện đạihoá hệ thống truyền tải và phân phối điện để nâng cao độ tin cậy và an toàn của cấu trúchạ tầng ngành điện nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong tương lai theo các đặc trưngcủa hệ thống điện thông minh.Năm 2009, Tổng thống Barack Obama yêu cầu ...