Mô hình Energy hub tối ưu hóa chi phí sử dụng năng lượng cho khu vực dân cư có xét đến năng lượng mặt trời và BESS

Nghiên cứu "Mô hình Energy hub tối ưu hóa chi phí sử dụng năng lượng cho khu vực dân cư có xét đến năng lượng mặt trời và BESS" xây dựng và tính toán vận hành tối ưu mô hình trung tâm năng lượng - Energy hub cho nhóm phụ tải khu vực dân cư với mục tiêu tối ưu hóa chi phí sử dụng năng lượng. Mô hình được đề xuất có xét đến sự tham gia của năng lượng mặt trời ( pin quang điện, thiết bị nhiệt mặt trời) và hệ thống thiết bị tích trữ năng lượng điện (Battery energy storage system – BESS). Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình Energy hub tối ưu hóa chi phí sử dụng năng lượng cho khu vực dân cư có xét đến năng lượng mặt trời và BESS HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 7 Hà Thanh Tùng - HTĐ MÔ HÌNH ENERGY HUB TỐI ƯU HÓA CHI PHÍ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG CHO KHU VỰC DÂN CƯ CÓ XÉT ĐẾN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ BESS Báo cáo viên: TS. Hà Thanh Tùng Bộ môn Hệ thống điện, Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp TÓM TẮT Nghiên cứu này xây dựng và tính toán vận hành tối ưu mô hình trung tâm năng lượng - Energy hub cho nhóm phụ tải khu vực dân cư với mục tiêu tối ưu hóa chi phí sử dụng năng lượng. Mô hình được đề xuất có xét đến sự tham gia của năng lượng mặt trời ( pin quang điện, thiết bị nhiệt mặt trời) và hệ thống thiết bị tích trữ năng lượng điện (Battery energy storage system – BESS). Bốn kịch bản vận hành dựa trên cấu trúc khác nhau của mô hình EH đề xuất được đưa ra tính toán so sánh với mục tiêu đánh giá lần lượt ảnh hưởng của các ứng dụng năng lượng mặt trời và BESS đến hiệu quả vận hành của mô hình. Kết quả tính toán Mô hình EH đề xuất đã làm thay đổi đáng kể dạng đặc tính năng lượng điện và gas mua từ hệ thống, dẫn tới chi phí năng lượng giảm so với các trường hợp còn lại; nó cũng cho thấy mô hình này đáp ứng phù hợp với đặc điểm, tính chất đa dạng của phụ tải khu vực dân cư. Từ khóa: Energy hub, khí tự nhiên, Năng lượng mặt trời, BESS 1/ ĐẶT VẤN ĐỀ vực dân cư. Tuy nhiên, trước khi khái niệm về Mô hình mạng lưới năng lượng Energy interet EH của viện công nghệ liên bang Thụy sĩ: (EI) hình thành trên cơ sở trung tâm năng lượng Andersson [8] ra đời thì chưa có một nghiên cứu Energy hub (EH) là một hướng nghiên cứu mới nào đề cập đến việc tính toán khai thác năng hiện nay [1]. Điều này dần chứng minh, hệ thống lượng mặt trời đồng thời dưới hai dạng điện năng sử dụng đồng thời nhiều dạng năng lượng khác và nhiệt năng mà chủ yếu khai thác các ứng dụng nhau đem lại hiệu suất cao hơn so với việc tập này một cách riêng lẻ. Vì vậy, thiết lập cấu trúc trung vào một dạng năng lượng (điện năng) duy mô hình EH và tính toán vận hành tối ưu mô hình nhất như trước đây [2]. cần xét đến đồng thời hai yếu tố này nhằm khai Tốc độ đô thị hóa tăng nhanh dẫn đến nhu cầu sử thác triệt để và nâng cao hiệu suất sử dụng của dụng năng lượng của nhóm phụ tải khu vực dân năng lượng mặt trời. cư có những bước tăng đột biến và đa dạng. Hệ Battery energy storage system (BESS) là một thống cung cấp nhiệt, điện, lạnh cho khu vực này giải pháp cơ bản để nâng cao độ tin cậy cung cấp là một mô hình điển hình của EH. Vì vậy, việc điện và hiệu quả kinh tế của PV [9]. Ngoài ra, thiết lập và vận hành tối ưu mô hình EH đối với BESS cũng được sử dụng để điều chỉnh đồ thị nhóm phụ tải này luôn nhận được sự quan tâm phụ tải bằng cách tích trữ điện năng trong giờ của các nhà khoa học. Các mô hình tối ưu hóa thấp điểm và phát trở lại lưới vào giờ cao điểm EH cho một hộ gia đình, khu vực dân cư được đề [10]. Có thể thấy, BESS là một phương thức tích xuất, tính toán phân tích trong các tài liệu tham trữ điện năng hiệu quả đã được đề cập đến trong khảo [3--6]. rất nhiều nghiên cứu về lưới điện phân phối; mô Cùng với sự ra đời và phát triển của mạng lưới hình EH mặc dù cũng đã có nhiều nghiên cứu xét năng lượng EI, năng lượng tái tạo và công nghệ đến các thiết bị tích trữ năng lượng nhằm tăng tích trữ năng lượng là hai giải pháp tiếp tục được hiệu quả vận hành của hệ thống [3, 4], [11]. Tuy nghiên cứu, phát triển mạnh mẽ. Những năm gần nhiên cho đến nay, vẫn chưa có nghiên cứu về đây, các ứng dụng về năng lượng mặt trời thông mô hình EH nào đề cập cụ thể đến sự tham gia qua pin quang điện (photovoltaic generation - của BESS. Do đó, nghiên cứu này đề xuất hoàn PV), thiết bị nhiệt (solar heat exchanger -SHE) đã thiện mô hình EH có xét đến sự tham gia của được áp dụng rộng rãi do nguồn này sử dụng năng lượng mặt trời (khai thác thông qua PV và năng lượng tái tạo, chi phí nhiên liệu và vận hành SHE) kết hợp với BESS. Phần còn lại của bài báo thấp, kết cấu dạng modul cho phép xây dựng với được cấu trúc như sau: Phần 2 trình bày cấu trúc thời gian ngắn và ít bị hạn chế về không gian lắp cơ bản của EH; mô hình EH hoàn chỉnh được đề đặt [7]. Giải pháp sử dụng nguồn năng lượng xuất có xét đến năng lượng mặt trời và BESS. sạch này rất phù hợp với đối tượng phụ tải khu Vai trò của công nghệ BESS trong việc quản lý 1 HỘI THẢO KHOA HỌC KHOA ĐIỆN - 30/10/2019 8 Hà Thanh Tùng - HTĐ năng lượng mặt trời thông qua SHE và PV được Quá trình đô thị hóa nhanh chóng đã dẫn đến đề xuất trong Phần 3. Phần 4 giới thiệu hàm mục nhu cầu về điện, nhiệt và làm mát ngày càng tiêu và các ràng buộc toán học khác của mô hình tăng. Các nghiên cứu gần đây [6, 10, 11] đã đề tối ưu hóa. Kết quả mô phỏng cho bốn trường xuất mô hình EH sử dụng thiết bị chuyển đổi hợp với các cấu trúc khác nhau được so sánh như Micro turbin (MT), air-conditioners (AC), trong Phần 5 để ...