Giải pháp hiệu quả trong giám sát, dự báo công suất phát các nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ

Trước những khó khăn, thách thức trong việc vận hành nguồn năng lượng phân tán, Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia (A0) đã phát triển mô hình tính toán dự báo công suất phát các nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ. Giải pháp đã mang lại hiệu quả và được EVN công nhận sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam và áp dụng trong vận hành từ tháng 8/2020.

Những năm qua, nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, công tác điều độ vận hành nguồn điện này gặp khá nhiều khó khăn do khả năng phát điện phụ thuộc vào điều kiện bức xạ thực tế, khó dự báo và chưa lưu trữ được. Bên cạnh đó, việc kết nối các nguồn điện này với các trung tâm điều độ cũng chưa khả thi tại thời điểm hiện tại do các hạn chế về kinh tế – kỹ thuật.

Trong khi đó, việc tính toán và dự báo công suất phát của các nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ có vai trò hết sức quan trọng trong công các vận hành hệ thống điện của các cấp điều độ. Đây là đầu vào cần thiết cho bài toán lập kế hoạch vận hành, bài toán tính toán sắp xếp lịch sửa chữa lưới điện, nguồn điện cũng như bài toán lập lịch huy động tối ưu vận hành kinh tế hệ thống điện và thị trường điện.

Đứng trước những thách thức trên, các kĩ sư của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia đã chủ động đào sâu nghiên cứu, học hỏi kinh nghiệm từ các quốc gia phát triển để có những giải pháp hỗ trợ đắc lực cho công tác vận hành hệ thống điện. Đến năm 2020, giải pháp Dự báo và Giám sát các nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ theo quy mô từng Tổng công ty Điện lực đã phát huy hiệu quả cao trong công tác vận hành, điều độ.

Năm 2021, khi yêu cầu quản lý, giám sát vận hành và dự báo điện mặt trời quy mô nhỏ ngày càng chi tiết hơn, phạm vi rộng hơn đến từng điện lực (thuộc công ty điện lực), từng trạm biến áp 110kV, các kỹ sư của A0 tiếp tục cải tiến, nâng cấp giải pháp trên cơ sở bổ sung những dữ liệu đầu vào mới, hiện đại hơn.

Cụ thể, đối với công tác giám sát, các thông số khí tượng thực tế được tính toán trực tiếp từ các dữ liệu do vệ tinh địa tĩnh Nhật Bản Himawari 8 thu thập theo thời gian thực (đây là sản phẩm phối hợp của A0 với các đơn vị nghiên cứu chuyên ngành khí tượng, để ứng dụng kết quả của một đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước đã được nghiệm thu hoàn thành trong năm 2021). Từ đó, A0 đã làm chủ được bản đồ lưới bức xạ 2km x 2km cho toàn bộ lãnh thổ Việt Nam theo thời gian thực. Bản đồ này kết hợp với dữ liệu công suất đặt, công suất phát một số điểm mẫu trong phạm vi khu vực địa lý các trạm 110kV cho phép thiết lập được mô hình tính toán công suất phát theo thời gian thực tại các trạm 110kV với độ phân giải 15 phút/điểm dữ liệu.

Đối với công tác dự báo, các dữ liệu khí tượng dự báo sẽ được thu thập từ các cơ quan khí tượng uy tín trên thế giới như Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA), Trung tâm Dự báo thời tiết hạn vừa Châu Âu (ECMWF) thông qua nhà cung cấp thương mại. Sử dụng các mô hình đã được huấn luyện từ bài toán giám sát, kết hợp với số liệu dự báo khí tượng, A0 thực hiện dự báo công suất phát cho nhiều khung thời gian như: dự báo trong ngày, dự báo ngày tới, dự báo 14 ngày tới với độ phân giải chi tiết lên đến 15 phút. Đồng thời, A0 cũng phát triển các thuật toán hiệu chỉnh thông số dự báo theo sai số thời gian thực giúp nâng cao độ chính xác của kết quả dự báo.

Việc dự báo đã được đưa vào áp dụng thí điểm thành công tại Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh với việc cung cấp giải pháp và công cụ thực hiện dự báo cho 14 ngày tiếp theo, kết hợp với sử dụng ảnh vệ tinh để tính toán công suất phát đầu cực inverter của điện mặt trời quy mô nhỏ cho 60 trạm biến áp 110kV.

Trong thời gian tới, A0 đang tiếp tục triển khai xây dựng nền tảng (Platform) phục vụ phối hợp quản lý, dự báo, giám sát các nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ thống nhất giữa các điều độ miền, điều độ điện lực vận hành trên nền tảng server FTP tại A0 và sử dụng đường truyền mạng WAN EVN. Hệ thống đã được cài đặt thử nghiệm thành công tại Trung tâm Điều độ hệ thống điện miền Trung và 4 công ty điện lực thuộc Tổng công ty Điện lực miền Trung gồm Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Đắk Lắk.

Hiện tại, hệ thống cho phép các cấp điều độ giám sát công suất vận hành các nguồn điện mặt trời quy mô nhỏ của các điện lực và từng trạm biến áp 110kV theo thời gian thực, sử dụng dữ liệu bức xạ tính toán từ ảnh vệ tinh; theo dõi số liệu dự báo theo quy mô của điện lực và từng trạm 110kV đến cuối ngày vận hành, cập nhật 15 phút/bản tin; theo dõi số liệu dự báo 14 ngày tới của điện lực và từng trạm 110 kV, cập nhật 2 lần/ngày.

Platform này còn cho phép cấp điều độ miền phê duyệt các đăng ký thay đổi về cấu hình thông số các trạm 110kV từ điều độ của công ty điện lực. Với thiết kế quản lý thông tin phân quyền theo tài khoản, hệ thống cho phép có thể nhanh chóng thiết lập thông số cho các trạm mới và khả năng mở rộng thuận tiện.

Ngoài ra, Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia cũng đang tiếp tục phát triển hoàn thiện phiên bản trên nền tảng Web cung cấp công cụ này tới đối tượng là toàn bộ các điện lực trên hệ thống, góp phần vào nhiệm vụ chung đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn, ổn định, tin cậy và kinh tế.

— Theo EVN —