Tạp chí Khoa học Công nghệ Điện: Số 03/2018 trình bày các nội dung chính sau: Chuyển dịch sang năng lượng tái tạo, năng lượng tái tạo, giảm thiểu thời gian chết trong vận hành trang trại gió, các kỹ thuật thử nghiệm không phá hủy áp dụng cho tuabin gió,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
Trang 1Số 3, tháng 6 năm 2018
TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM - TRUNG TÂM THÔNG TIN ĐIỆN LỰC
CHỌN ĐÚNG ĐỊA ĐIỂM
cho các dự án điện mặt trời
Trang 2Số 3 tháng 6 năm 2018
Phụ trách nội dung:
PHẠM THỊ THU TRÀ
Ban biên tập:
NGUYỄN KHẮC ĐIỀM
NGUYỄN THỊ THU HUYỀN
NHỮ THỊ HẠNH
VŨ GIA HIẾU
CHU HẢI YẾN
NGUYỄN THỊ DUNG
NGUYỄN THỊ VINH
BÙI THỊ THU HƯỜNG
Tổ chức nội dung & xuất bảnï:
TRUNG TÂM THƠNG TIN ĐIỆN LỰC
(EVNEIC)
Tòa soạn và trị sự:
Tầng 15, Tháp A, Tòa nhà EVN,
Số 11 Phố Cửa Bắc, Quận Ba Đình,
Tp Hà Nội
ĐT: 04.669.46738
Fax: 043.7725192
Email:thongtindienluc@yahoo.com
Giấy phép xuất bản:
Số 249/XB - BC ngày 23/5/1985
Tài khoản:
Trung tâm Thông tin Điện lực:
102010000028666
Ngân hàng TMCP Công thương
Việt Nam - Chi nhánh Hà Nội
Chuyển dịch dang năng lượng tái tạo
Thụy Sĩ giải quyết những thách thức mà các nhà vận hành hệ thống điện phân tán (DSO) và những người vừa sản xuất và tiêu thụ điện năng (prosumer) phải đối mặt để tăng cường sử dụng các hệ thống pin mặt trời.
1
Ảnh bìa: Nguồn:www umweltbundesamt.de
5
Chất lượng điện luơn là một vấn đề đối với các hộ tiêu thụ cơng nghiệp và khi các nguồn năng lượng phân tán tăng nhanh, những vấn đề đĩ cĩ thể trở nên phổ biến hơn.
Hiểu rõ mặt trái của năng lượng tái tạo
7 Chọn đúng địa điểm cho các dự án điện mặt trời
Các nhà phát triển năng lượng mặt trời đang tìm kiếm những cơng
cụ giúp đơn giản hĩa quá trình tìm kiếm phức tạp và lâu dài các vị trí
lý tưởng cho trang trại năng lượng mặt trời mà họ sẽ xây dựng.
Người vận hành tuabin giĩ chịu áp lực rất lớn để giảm thiểu chi phí bảo trì và tối đa hĩa độ khả dụng của tuabin để tăng lợi nhuận
Chiến lược theo dõi độ rung cĩ thể giúp các kỹ sư thiết lập một chế
độ bảo trì phịng ngừa mạnh và tăng độ tin cậy.
Giảm thiểu thời gian chết trong vận hành trang trang trại gió
10
Các kỹ thuật thử nghiệm không phá hủy áp dụng cho tuabin gió
Các nhà chế tạo thiết bị tuabin giĩ tiến hành hàng loạt các thử nghiệm
về chất lượng và tính năng để đảm bảo các vật liệu và thiết kế cĩ thể chịu được các điều kiện mà chúng sẽ phải đối mặt sau khi lắp đặt
12
Cơng ty điện lực Portland General Electric đảm bảo cấp đủ điện tin cậy để hỗ trợ sự tăng trưởng và phát triển trong khu vực.
Kỹ thuật phức tạp trong thiết kế trạm biến áp
18
Bảo vệ người lao động bằng nối đất cá nhân
Khi thực hiện nối đất cá nhân, điều quan trọng là khơng chỉ giới hạn
ở việc lắp đặt nối đất cá nhân mà bạn phải tích hợp tồn bộ quá trình thành các quy trình nhằm tạo ra các điều kiện làm việc an tồn.
23
30
Giới thiệu sáng kiến của nhĩm tác giả Tổng cơng ty Điện lực miền Nam (EVN SPC) thực hiện giúp bảo đảm đánh giá chính xác thành tích cơng tác của CBNV, từ đĩ trả lương tương xứng với kết quả thực hiện cơng việc của từng người và bảo đảm tính cơng bằng hơn trong việc trả lương.
Xây dựng và tổ chức chấm điểm đánh giá kết quả thực hiện công việc của cán bộ nhân viên
Ứng dụng thực tế ảo trong đào tạo
Bằng cách kết hợp thực tế ảo và thực tế tăng cường với phép phân tích, các doanh nghiệp, trong đĩ cĩ các nhà sản xuất điện cĩ thể tối
ưu hĩa các thao tác và các hoạt động bảo trì để nâng cao năng suất
và giảm chi phí.
26
1
KHCN Điện, số 3.2018
Trong thế kỷ trước, năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng quan trọng của Thụy Sĩ nhờ cĩ những tài nguyên thủy điện Tuy nhiên, khĩ cĩ thể bổ sung thêm cơng suất lắp phát điện từ năng lượng giĩ và mặt trời vì tác động bất lợi của chúng tới cảnh quan của Thụy Sĩ
Động lực chính thúc đẩy các nguồn năng lượng tái tạo mới ở quốc gia này là các tấm pin mặt trời lắp đặt trên mái nhà Với
sự hỗ trợ của chính phủ Thụy Sĩ, số lượng các cơng trình lắp đặt này đã tăng theo cấp số nhân từ năm 2011
Vì hầu như tất cả các cơng trình lắp đặt pin mặt trời (PV) trên mái nhà đều được kết nối với hệ thống điện hạ áp, nên các DSO cần phải thường xuyên đầu tư nâng cấp hệ thống điện Đây là một hoạt động cần nhiều vốn do địa hình nơng thơn của hệ thống điện hạ áp ở Thụy Sĩ, bao gồm các lộ xuất tuyến hạ áp dài cấp điện cho số lượng ít khách hàng cĩ tiềm năng PV cao Hiện tại, các DSO phân tích
cụ thể từng yêu cầu kết nối PV mới và xác định xem cĩ cần nâng cấp hệ thống điện hay khơng Nếu cần nâng cấp, DSO phải chọn giải pháp hợp lý nhất
Giải pháp này được cơ quan quản lý
đề xuất và đảm bảo các khách hàng cĩ thể lắp đặt hệ thống PV của họ với chi phí thấp nhất
THÁCH THỨC ĐỐI VỚI CÁC PROSUMER
Trong một vài năm gần đây, vì tính hấp dẫn của biểu giá bán điện năng lên
Thụy Sĩ giải quyết những thách thức mà các nhà vận hành hệ thống điện phân tán (DSO) và những người vừa sản xuất và tiêu thụ điện năng (prosumer) phải đối mặt để tăng cường sử dụng các hệ thống pin mặt trời.
CHUYỂN DỊCH SANG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Điện mặt trời hộ gia đình quy mơ cơng ty điện lực (USCADOS) là một phương pháp sáng tạo vừa giảm đầu tư hệ thống điện mà vẫn tăng lợi nhuận của các cơng trình PV hộ sinh hoạt (Ảnh: st)
lưới, các prosumer ở Thụy Sĩ đã lắp đặt nhiều cơng suất điện mặt trời nhất cĩ thể để bơm năng lượng tái tạo tối đa vào hệ thống điện hạ áp Tuy nhiên, sau đĩ biểu giá bán điện năng
từ các hệ thống pin năng lượng mặt trời đã giảm xuống hoặc ngừng áp dụng
Trước động lực kinh tế quan trọng nhất, hiện nay mơ hình kinh doanh PV phải chuyển dịch từ tập trung vào bơm càng nhiều điện năng vào hệ thống điện càng tốt sang tập trung vào mơ hình mới làm tăng cơng suất tự dùng Phải đạt được sự cân bằng tối ưu giữa chi phí lắp đặt, điện năng sản xuất ra và điện tự dùng để giảm nhu cầu đầu tư và tối ưu hĩa mức tiêu thụ điện năng của prosumer
ĐIỆN MẶT TRỜI QUY MƠ CƠNG TY ĐIỆN LỰC
Cần cĩ một giải pháp chung giúp các DSO và các pro-sumer giảm đầu tư vào hệ thống điện đồng thời tăng được
Tính tốn hệ thống
Lợi nhuận của khách hàng
Tối ưu hĩa hệ thống
Tiềm năng
PV trên mái nhà
Thơng tin hệ thống:
Cơng suất hệ thống Dữ liệu nhà ở Biên dạng tiêu chuẩnPV và tiêu thụ:
Trang 3lợi nhuận của các công trình lắp đặt PV ở
hộ sinh hoạt
Khái niệm điện mặt trời hộ gia đình
quy mô công ty điện lực (USCADOS)
- một dự án thí điểm do Công ty BKW
Energie AG (Thụy Sĩ) triển khai – là một
phương án sáng tạo đối với thách thức
này Điểm cốt lõi của khái niệm này là vai
trò chủ động của các DSO trong quá trình
chuyển dịch của hệ thống điện năng ở
Thụy Sĩ
USCADOS cho phép DSO xác định các
tiềm năng tối đa và các cấu hình PV tối
ưu cho cả hệ thống điện hạ áp khu vực,
giúp các khách hàng thu được nhiều lợi
nhuận nhất Thông qua vai trò chủ động
này, DSO có thể giảm thiểu chi phí nâng
cấp hệ thống điện hạ áp đồng thời vẫn
cho phép khách hàng thu được nhiều lợi
nhuận hơn nhờ có thể lắp đặt các công
trình PV có công suất lớn hơn Khái niệm
USCADOS gồm có ba bước thuật toán
chính: Tính toán hệ thống điện, lợi nhuận
của khách hàng và tối ưu hóa hệ thống
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN
Đầu tiên, chương trình USCADOS sẽ
tự động phân tích hệ thống điện dựa
vào các thông số đầu vào Sau đó, so
sánh hệ thống điện hạ áp với các công
trình PV dự kiến lắp đặt trong tương lai
để xác định những khả năng ràng buộc
hệ thống điện dựa trên những khuyến
nghị của cơ quan điều độ Phân tích này
bao gồm tính toán dòng công suất để
xác định điện áp và dòng điện trên toàn
bộ hệ thống điện hạ áp, dựa trên dòng
công suất của năng lượng tái tạo
KHẢ NĂNG SINH LỜI CHO
KHÁCH HÀNG
Khi đã biết được các ràng buộc của
hệ thống điện, bước thứ hai là phân tích
lợi nhuận cho mỗi tòa nhà Để đánh giá
lợi nhuận, cần phải ước tính chính xác
chi phí PV, sản lượng điện hàng năm có
thể được đưa vào hệ thống điện hạ áp
và năng lượng tự dùng hàng năm Bởi vì
lợi nhuận chủ yếu dựa vào mức tự dùng,
mặt trời cao đã được tính toán bằng cách sử dụng môđun lợi nhuận khách hàng Tuy nhiên, do chi phí lắp đặt cao
ở Thụy Sĩ, nên hơn 70% khách hàng sẽ
có lợi nhuận âm nếu họ quyết định tối
đa hóa lắp đặt PV bằng cách lợp mái nhà của họ bằng các tấm pin mặt trời
Môđun tối ưu hóa đã được triển khai
để đánh giá tác động của thiết kế lắp đặt được cải thiện tới lợi nhuận của khách hàng Các kết quả với cùng một đô thị cho thấy thêm 20% khách hàng sẽ thu được lợi nhuận dương nhờ có các tính toán tối ưu hóa
Lắp đặt tối đa pin mặt trời cá nhân có cân nhắc tình trạng thực tế của hệ thống điện
hạ áp (Ảnh minh họa)
Trong phân tích hệ thống điện hạ áp này để xác định PV tối đa, các ràng buộc (màu đỏ) có thể hạn chế việc bổ sung PV, trong khi các giải pháp lưới điện thông minh (màu vàng) có thể cho phép bổ sung thêm PV (Ảnh minh họa)
tổng sản lượng điện mặt trời và các tùy chọn biểu giá khác nhau, nên
có nhiều khả năng để tối ưu hóa hệ thống giúp tối đa hóa lợi nhuận
Tương tác giữa các prosumer và các DSO không phải là tối ưu Ở Thụy Sĩ, DSO phải cung cấp cho prosumer các chi phí hệ thống điện liên quan đến từng công trình lắp đặt điện mặt trời mới; prosumer không nhận được thông tin liên quan tới việc tối đa hóa lợi nhuận của công trình lắp đặt mới này Khái niệm USCADOS nhằm mục đích cung cấp cho các prosumer thêm thông tin và sự hỗ trợ; cho đến nay, USCADOS vẫn nhận được phản hồi tích cực từ các prosumer
TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG
Tối ưu hóa hệ thống là bước thứ ba của USCADOS Các nhà lập kế hoạch năng lượng mặt trời ở Thụy Sĩ thiết kế các công trình lắp đặt năng lượng mặt trời với công suất đầu ra của các môđun PV giống
Đồ thị cho thấy điện năng sản xuất và tổn thất điện năng tùy thuộc vào công suất bộ nghịch lưu cho một hệ thống pin mặt trời tiêu chuẩn hiện có hướng về phương Nam ở thành phố Bern, Thụy Sĩ (Ảnh minh họa)
như công suất bộ nghịch lưu Sau khi phát triển và ứng dụng công cụ thiết kế này, đã đi đến kết luận rằng thiết kế chính xác bộ nghịch lưu đóng vai trò quan trọng đối với lợi nhuận của hệ thống điện mặt trời
Do vị trí địa lý của Thụy Sĩ, nên điện từ các tấm pin mặt trời hiếm khi đạt tới công suất danh nghĩa Bởi vì DSO thiết kế hệ thống điện hạ
áp dựa trên trường hợp xấu nhất, nên một bộ nghịch lưu nhỏ hơn có thể tránh được việc tăng cường hệ thống điện mà không làm tổn thất nhiều năng lượng Ngược lại, tổn thất tạo ra sẽ không ảnh hưởng đến công suất điện tự dùng bởi vì, trong thời gian bức xạ mặt trời lớn, sản lượng điện luôn cao hơn so với tiêu thụ, và năng lượng dư thừa này sẽ được bơm vào hệ thống điện hạ áp
Khi doanh nghiệp chuyển sang hướng tự dùng, quy hoạch tối ưu chủ yếu sẽ thúc đẩy phát triển các công trình lắp đặt điện một chiều (DC) lớn hơn thay vì tăng công suất các thành phần điện xoay chiều (AC); do đó, sẽ làm tăng sản lượng điện mà không bơm các đỉnh công suất mới vào hệ thống điện này Công cụ thiết kế này có thể giúp xác định kích cỡ tối ưu của bộ nghịch lưu ứng với mỗi công trình lắp đặt
PV đang xem xét
TỐI ƯU HÓA MÔĐUN
Prosumer cần có khả năng thiết kế công trình lắp đặt của họ với mục tiêu tối đa hóa công suất tự dùng Công cụ USCADOS phân tích lợi nhuận bằng cách cân nhắc các môđun năng lượng mặt trời và kích
cỡ các bộ nghịch lưu khác nhau cũng như các chi phí tăng cường hệ thống điện liên quan Quá trình này tiếp tục diễn ra cho đến khi xác định được lợi nhuận đạt tối đa, với số lượng môđun PV tối ưu và xác định chính xác kích cỡ bộ nghịch lưu cho mỗi tòa nhà Trong nhiều trường hợp, thiết kế tối ưu kích cỡ bộ nghịch lưu và hệ thống môđun
PV giúp tránh không phải tăng cường hệ thống điện, làm tăng lợi nhuận của công trình lắp đặt
PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
Công cụ USCADOS đã được áp dụng như một dịch vụ đối với nhiều
đô thị khác nhau, ở đó đều đã thực hiện tất cả các nghiên cứu thiết kế phân tích Lợi nhuận cho mỗi khách hàng có tiềm năng năng lượng
Tiềm năng tối ưu hóa theo yêu cầu thực tế với chi phí tăng cường cao (Ảnh: st)
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Công suất nghịch lưu 100%
Công suất nghịch lưu 80%
Công suất nghịch lưu 60%
Công suất nghịch lưu 40%
Công suất nghịch lưu 20%
Thời gian PV hoạt động
Sản lượng điện +2%
Sản lượng điện +5%
Sản lượng điện +15%
Sản lượng điện +30%
Sản lượng điện +48%
Sản lượng điện +100% (giới hạn sử dụng +2%) Sản lượng điện +98% (giới hạn sử dụng +2%) Sản lượng điện +93% (giới hạn sử dụng +2%) Sản lượng điện +78% (giới hạn sử dụng +2%) Sản lượng điện +48% (giới hạn sử dụng +2%)
o giờ 1.000 giờ 2.000 giờ 3.000 giờ 4.000 giờ
Trang 44 KHCN Điện, số 3.2018 5
phí tích trữ điện năng tương đối cao, nên cần phải xác định rõ kích cỡ tối
ưu của acqui Số liệu trong năm 2017
đã cho thấy các dự án năng lượng mặt trời có lắp đặt acqui tích trữ đã giúp tăng lợi nhuận của khách hàng Do đó, một gói acqui sẽ được đưa vào trong môđun tối ưu hóa hệ thống bằng công
cụ USCADOS, theo đó kích cỡ dung lượng acqui tối ưu sẽ được tính toán cho từng tòa nhà
• Các phụ tải linh hoạt khác Các ứng dụng điện bổ sung, chẳng hạn như xe chạy điện, cũng có thể giúp tăng lợi nhuận của các hệ thống điện mặt trời
Nạp điện cho xe chạy điện cũng là một phụ tải bổ sung, nhưng nó có thể hoạt động như một acqui điện và làm tăng mức độ tự dùng của khách hàng
Từ ba ứng dụng tiềm năng này có thể thấy, sự thâm nhập của các thành phần mới sẽ cho phép tối ưu hóa mức
độ tự dùng và khả năng tự quản lý khi
số lượng các tấm pin mặt trời tăng lên
GIẢI QUYẾT THÁCH THỨC
Khái niệm USCADOS là một phương pháp mới, chủ động giúp giải quyết một loạt các thách thức mà các DSO và các prosumer hiện đang phải đối mặt
ở Thụy Sĩ Khái niệm này cho phép các
hệ thống PV thâm nhập sâu hơn với lợi nhuận cao hơn đồng thời lại giảm yêu cầu chi phí nâng cấp hệ thống điện
Để đạt được các mục tiêu do Liên minh châu Âu và chính phủ Thụy Sĩ đề ra, các DSO và prosumer cần làm việc cùng nhau để đối mặt với những thách thức của họ và góp phần vào quá trình dịch chuyển năng lượng theo yêu cầu BKW cũng đang tìm cách thiết lập hợp tác chặt chẽ hơn với các cơ quan quy hoạch
và các nhà xây dựng để thúc đẩy việc đưa những môđun năng lượng mặt trời vào các tòa nhà mới
Biên dịch: Nguyễn Thị Dung
Theo “T&D World”, số 5/2018
BẢNG 1
Hệ thống năng lượng mặt trời tiêu chuẩn
Kích thước bộ nghịch lưu được tối ưu hóa
Hệ thống năng lượng mặt trời được tối ưu hóa
Bộ nghịch lưu 135kVA 60kVA 20kVA
Giá PV 175.000 CHF 160.000 CHF 61,200 CHF
Điện tự dùng 17,3% 20,2% 43,4%
Mức độ tự quản 27,5% 27,4% 21,5%
Chi phí tăng cường 42.000 CHF 0 CHF 0 CHF
Khả năng sinh lời 0,46% 3,53% 4,90%
Tiềm năng tối ưu hóa lợi nhuận khách hàng đối với cả đô thị bằng cách sử
dụng công suất tối ưu của PV và của bộ nghịch lưu (Ảnh: st)
Ngoài ra, phân tích hệ thống điện cũng cho thấy không
cần cải tạo nâng cấp hệ thống điện nếu các khách hàng lắp
đặt một công trình PV đã được tối ưu hóa thay vì tối đa hóa
Điều này giúp giảm chi phí hệ thống điện và tăng mức độ điện
tự dùng của đô thị Ngược lại, giảm công suất PV lắp đặt trên
mỗi mái nhà cũng có thể hạn chế tổng sản lượng điện mặt trời
trong tương lai Để giảm tác động này, hiện đang đánh giá các
ứng dụng tiềm năng mới, chẳng hạn như acqui hoặc phụ tải
linh hoạt (bảng 1)
ỨNG DỤNG TIỀM NĂNG
Các thuật toán lợi nhuận và tối ưu hóa là nền tảng cho các
ứng dụng bổ sung:
• Quản lý các hệ thống nhiệt Tại Thụy Sĩ, khoảng 10% tổng
tiêu thụ điện có liên quan tới hệ thống nhiệt, bao gồm các lò
hơi điện và máy bơm nhiệt Kết quả là có thể kiểm soát được
phụ tải này sao cho trùng khớp với thời gian sản xuất nhiều
điện mặt trời
• Acqui Khi chi phí của acqui tích trữ tiếp tục giảm, thì tiềm
năng để tăng điện tự dùng và lợi nhuận cũng tăng lên Do chi
Những người vận hành lưới điện phân phối lo ngại rằng sự thâm nhập sâu của các nguồn điện phân tán (DER) có thể dẫn đến mất ổn định lưới điện và gây mất điện tại địa điểm của người dùng cuối, chẳng hạn như các tòa nhà thương mại hoặc nhà máy công nghiệp
Trên thực tế, các hộ tiêu thụ công nghiệp như các nhà máy, phòng thí nghiệm với những thiết bị đắt tiền
và các xưởng chế tạo công cụ đều có thể bị tác động bởi những trục trặc như phải đặt lại chế độ, bị ngừng máy không giải thích được Tất cả các trực trặc đó đều không có bất kỳ nguyên nhân rõ ràng nào liên quan đến điện
Các bộ nguồn điện phát nóng quá mức và thỉnh thoảng bị cháy mà chẳng máy cắt nào tác động cả Và người ta cũng đã ghi nhận được các vấn đề khác liên quan tới điều khiển
Chất lượng điện luôn
là một vấn đề đối với các hộ tiêu thụ công nghiệp và khi các nguồn năng lượng phân tán tăng nhanh thì vấn đề chất lượng điện có thể trở nên phổ biến hơn.
HIỂU RÕ MẶT TRÁI CỦA
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
chiếu sáng đường phố, truyền thông trên đường dây điện (PLC)
bị gián đoạn, và thậm chí chỉ số công tơ điện không chính xác Các vấn đề về chất lượng điện có thể xuất phát từ các bộ nghịch lưu công suất được nối lưới, vốn được sử dụng rộng rãi trong phát điện bằng năng lượng tái tạo để chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) và sau
đó kết nối pin quang điện, các trang trại gió hoặc acqui với lưới điện phân phối Các bộ nghịch lưu được thiết kế và thử nghiệm tương thích một cách riêng rẽ, nhưng vẫn chưa rõ được cách ứng xử của các mạch vòng điều khiển của nhiều bộ nghịch lưu được kết nối thành một hệ thống
Các bộ nghịch lưu, cũng như các bộ biến đổi tần số và bộ truyền động biến tần (VFD), là những thiết bị đóng cắt tần số cao, thường là từ 2kHz đến 200kHz Những thiết bị này có thể phát xạ sóng cao tần truyền dẫn rò rỉ qua lưới điện vào các tòa nhà và các nhà máy lân cận Kết quả là các tòa nhà thương mại
và cơ sở gần nguồn điện từ năng lượng tái tạo có thể bị ảnh hưởng Cường độ phát xạ thay đổi theo khoảng cách từ nguồn, thiết kế của nhà chế tạo bộ nghịch lưu và sự có mặt của các bộ nghịch lưu khác trong vùng lân cận
Vấn đề này có thể khắc phục được hay không? Làm thế nào
để có thể khắc phục sự cố một cách hiệu quả các vấn đề lúc có
Tiềm năng tối ưu hóa lợi nhuận khách hàng đối với cả đô thị bằng cách sử dụng công
suất tối ưu của PV và của bộ nghịch lưu (Ảnh: st)
Lợi nhuận (%)
IRR<0 0<IRR<2,5 2,5<IRR<5 IRR>5
Lợi nhuận (%)
IRR<0 0<IRR<2,5 2,5<IRR<5 IRR>5
Trang 5sự cố quan sát được trên sàn của một nhà máy Bản đồ màu có độ chi tiết cao giúp người vận hành nhà máy xác nhận một cách chắc chắn mối tương quan chặt chẽ giữa các phát xạ cụ thể đó và các sự cố thiết bị Sau khi đã xác định được nguồn
sự cố, kỹ sư bảo trì điện đã lựa chọn và lắp đặt một bộ lọc cụ thể để bảo vệ thiết bị nhạy cảm Kể từ đó thiết bị này hoạt động rất tin cậy, không gặp bất cứ vấn đề gì
Giảm thiểu phát xạ cao tần phải kết hợp với xây dựng các tiêu chuẩn công nghiệp hướng dẫn cho người vận hành lưới điện (về tính tương thích) và nhà chế tạo thiết bị (tính miễn nhiễm)
Tiêu chuẩn IEC 61000-2-2 Ed 2 AMD1 cung cấp một số hướng dẫn về các giới hạn trong phạm vi 2-30kHz Tiêu chuẩn IEC 61000-4-19 cung cấp hướng dẫn về các mức miễn nhiễm đối với thiết bị được kết nối với hệ thống điện Nhưng thật không may là cho đến nay vẫn chưa có hướng dẫn thực sự nào về mức phát xạ và mức độ nghiêm trọng của chúng trong nhà máy (tức là các các vị trí phía sau công tơ) Tháng 6 năm 2017, bang California đã sản xuất ra 27% điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo, trên đường đạt tới mức quy định 50% năng lượng tái tạo vào năm 2030 Công ty Điện lực Maui (nước Mỹ) hiện nay nhận hơn 37% điện năng từ năng lượng tái tạo, với mục tiêu 100% năng lượng tái tạo trên toàn bang vào năm 2050 Trên thực tế, hơn 35 bang khác có tiêu chuẩn danh mục đầu tư năng lượng tái tạo để sử dụng nhiều hơn các nguồn năng lượng sạch
Khi mức thâm nhập của DER tăng lên, đặc biệt là ở các lưới điện trên đảo và lưới điện cực nhỏ, thì chất lượng điện năng và các phương pháp mà chúng ta sử dụng
để phát hiện và phân tích nó sẽ cần phải được ưu tiên cho những người sử dụng năng lượng
Biên dịch: Thanh Hải
Theo “Renewableenergyworld”, số 6/2018
lúc không xảy ra trong nhà máy hoặc trong những khu vực
sản xuất nhạy cảm, như các nhà máy chế tạo linh kiện bán
dẫn hoặc trung tâm dữ liệu?
Nghệ thuật xử lý sự cố tại hiện trường thường là đóng
cửa một cách có hệ thống để thu hẹp những nguyên nhân
có nhiều khả năng xảy ra nhất (hoặc nguyên nhân gốc rễ)
Để xác nhận giả thuyết, bạn cần đo được và có thể phát hiện
chính xác tất cả các nhiễu, chứ không chỉ là những nhiễu
thường gặp nhất
Các nhiễu thường gặp nhất là các thay đổi điện áp (thay
đổi nhanh hoặc sụt điện áp, trồi điện áp, gián đoạn điện áp),
sóng hài mức cao, mất cân bằng hệ thống, xung tần số cao
và dòng điện khởi động
Cho đến tận gần đây, mức phát xạ truyền dẫn cao tần
trong khoảng 2-150kHz có thể còn bị bỏ qua trong các
cuộc điều tra về chất lượng điện, do thiếu các công cụ và
dữ liệu đo lường tại thực địa Những tiến bộ trong công
nghệ đã dẫn đến sự ra đời của các thế hệ thiết bị siêu chính
xác mới giúp theo dõi liên tục chất lượng điện AC và DC,
phát hiện và ghi lại tất cả các loại nhiễu theo thời gian với
chi phí hợp lý
Hình ảnh trên cho thấy biểu đồ đo lường được tạo ra
tự động bằng cách sử dụng máy phân tích công suất siêu
chính xác Đây là bản đồ màu phát xạ truyền dẫn tần số cao
dựa theo thời gian trong cả ngày Có thể xác định rõ ràng
các phát xạ gián đoạn ở 130kHz Trong ví dụ khắc phục sự
cố này, các khoảng thời gian phát xạ xảy ra trùng với những
Bộ phân tích công suất PQube 3 được lắp đặt trong một nhà máy gia
công nhạy cảm, đã tạo ra bản đồ màu về mức phát xạ truyền dẫn Bản
đồ màu cho biết quãng thời gian phát xạ đáng kể và tần số tương ứng
diễn ra ở Mỹ, cuộc chạy đua này liên quan đến việc các nhà phát triển năng lượng mặt trời quy mô công ty điện lực săn tìm những địa điểm lý tưởng để bố trí các trang trại năng lượng mặt trời rộng hàng kilomet vuông của họ
Theo Hiệp hội Công nghiệp Năng lượng Mặt trời, năng lượng mặt trời sẽ chiếm hơn 3% tổng sản lượng điện được sản xuất tại Mỹ vào năm 2020 và hơn 5% vào năm 2022 Để đạt được mục tiêu đó cần có rất nhiều đất:
Các dàn pin năng lượng mặt trời quy mô công ty điện lực
sẽ chiếm diện tích đất rất lớn, khoảng 5 mẫu Anh/MW (khoảng 2 ha/MW), và sẽ khó khăn để xác định được vị trí phù hợp
Một vài năm trước, việc tìm kiếm địa điểm trang trại năng lượng mặt trời phù hợp có thể mất nhiều tháng, sau
đó họ phải kiểm tra với chính quyền địa phương, bang và liên bang về tính khả thi hợp pháp của các địa điểm này
Các nhà phát triển hiện nay đang chuyển sang sử dụng công nghệ - cụ thể là Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) - để tăng tốc độ săn tìm vùng đất hoàn hảo cho dự
án của họ Công nghệ GIS là sự kết hợp chặt chẽ giữa các
cơ sở dữ liệu và bản đồ Nó cho phép các chuyên gia GIS truy vấn, phân tích và trực quan hóa các thông tin theo vô vàn cách không thể tin nổi, và công nghệ này đang tiến triển rất nhanh chóng
ĐỊA ĐIỂM LÝ TƯỞNG CHO DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Thế nào là một vùng đất lý tưởng cho một trang trại năng lượng mặt trời quy mô công ty điện lực?
Các nhà phát triển năng lượng mặt trời đang tìm kiếm những công cụ giúp đơn giản hóa quá trình tìm kiếm phức tạp và lâu dài các vị trí lý tưởng cho trang trại năng lượng mặt trời mà họ sẽ xây dựng.
CHỌN ĐÚNG ĐỊA ĐIỂM
cho các dự án điện mặt trời
Các cánh đồng xanh nhìn từ trên cao (Ảnh: st)
Nói chung, các nhà phát triển đang tìm kiếm những vùng đất quay về hướng nam, tương đối bằng phẳng và không có rừng; gần cơ sở
hạ tầng điện hiện có; và không nằm trong các sinh cảnh nhạy cảm, những khu vực có tần suất
lũ lụt 100 năm, các vùng đất bảo tồn hoặc các khu vực hạn chế phát triển khác
Mặc dù có vẻ như không khó tìm, nhưng lại
có tới hàng trăm nhà phát triển đang săn lùng các vùng đất với những đặc tính này, nhiều khi trong cùng một khu vực, khiến cho việc tìm kiếm địa điểm trang trại điện mặt trời giống như cơn sốt vàng
Lượng thông tin có thể thu thập được về một địa điểm tiềm năng và khả năng xử lý nhanh chóng các thông tin đó chính là chìa khóa dẫn tới thành công May mắn thay, sự phong phú của các dữ liệu có sẵn ở dạng GIS
- thành phần quan trọng nhất khi tìm kiếm địa điểm - và công nghệ tiên tiến ngày nay cho phép các chuyên gia GIS thu thập thông tin
về những địa điểm tiềm năng trong thời gian ngắn kỷ lục
Trước đây, dữ liệu chỉ được lưu trữ ở một vài nơi, chủ yếu là kho dữ liệu của bang hoặc liên bang, đôi khi thông tin lại cũ, không được cập nhật May mắn thay, hiện nay các dữ liệu có sẵn ở dạng GIS như bản đồ Google, hình ảnh
từ máy bay không người lái, các sinh cảnh được bảo vệ hoặc LiDAR giờ đây dễ tìm được hơn
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Trang 68 KHCN Điện, số 3.2018 9
nhiều, và các nguồn và loại dữ liệu
mới lại đang xuất hiện ở khắp nơi Dữ
liệu hữu ích có sẵn từ các tổ chức phi
lợi nhuận, các đơn vị hành chính, các
cơ quan cấp bang, các khảo sát hiện
trường, các máy bay không người lái
và nhiều nguồn khác nữa Các lớp dữ
liệu này đôi khi được cập nhật hàng
ngày và được cấp dưới dạng các dịch
vụ “trực tuyến” ở đó có thể nhìn thấy
những thay đổi theo thời gian thực
Các cơ quan và tổ chức xuất bản
dữ liệu GIS về các vùng đất được bảo
tồn hoặc các sinh cảnh nhạy cảm,
và thậm chí cả các thị trấn nhỏ nhất
cũng xuất bản các bản đồ thuế và
thông tin quy hoạch vùng
Các sinh cảnh nhạy cảm là một ví
dụ tuyệt vời về lớp dữ liệu địa phương
quan trọng Mặc dù thu thập dữ liệu
có thể là tẻ nhạt đối với các chuyên
gia GIS, nhưng công việc này ngày
một trở nên dễ dàng hơn - và nó rất
quan trọng đối với sự thành công của
nỗ lực tìm kiếm địa điểm
CÁCH THỰC HIỆN
Giả sử một nhà phát triển đang
tìm cách xây dựng một cơ sở sản xuất
25MW tại hạt Kennebec, bang Maine
(Mỹ) Sau khi đã tìm ra mọi nguồn dữ
liệu khả dụng, chuyên gia GIS có thể
làm việc với nhà phát triển để thu hẹp
phạm vi quan tâm về mức dễ quản lý
hơn Cách nhanh nhất để bắt đầu là
loại bỏ tất cả khu vực không phù hợp
đối với dự án phát triển
Yếu tố quan trọng nhất phải ở gần
cơ sở hạ tầng điện có thể tiếp nhận
nguồn điện 25MW mà không cần
phải nâng cấp đáng kể, do đó, nên
bắt đầu từ đây Mặc dù một số công
ty điện lực cung cấp thông tin kết nối
có sẵn cho công chúng, nhưng cũng
có thể mua một số thông tin về cơ sở
hạ tầng điện ở dạng GIS từ các nhà
cung cấp Điều này có phần hạn chế
nhưng sẽ giúp xác định cơ sở hạ tầng
từng lớp dữ liệu riêng biệt hoặc tất cả cùng một lúc
Người dùng có thể truy vấn các khu vực phù hợp, theo những tham số khác nhau - ví dụ như các địa điểm rộng trên 50 mẫu Anh (2 ha) chỉ thuộc một chủ đất - hoặc khoanh vùng các khu vực có nhiều hứa hẹn Một khi bản đồ GIS đã hoàn tất, nhà phát triển có tất cả các thông tin cần thiết để chọn địa điểm tốt nhất
Mặc dù mang tính kỹ thuật cao, quá trình sử dụng công nghệ GIS để xác định các địa điểm phát triển năng lượng mặt trời thường mang tính nghệ thuật nhiều hơn khoa học Mỗi dự án có những đặc điểm riêng bởi vì mỗi nhà phát triển lại có sở thích khác
nhau, mỗi mảnh đất lại có đặc điểm riêng của nó và mỗi khu vực có dữ liệu địa phương có sẵn khác nhau Chuyên gia GIS có thể xác định phương pháp tiếp cận phù hợp dựa trên dữ liệu có sẵn và cộng tác chặt chẽ với nhà phát triển
Các nhà phát triển trang trại năng lượng mặt trời thông thái ngày nay dựa vào công nghệ GIS để tìm kiếm địa điểm phù hợp nhất nhanh hơn so với đối thủ cạnh tranh, đúng với câu châm ngôn ngàn xưa về tầm quan trọng của vị trí trong lĩnh vực bất động sản
Biên dịch: Hồ Văn Minh
Theo “Renewableenergyworld”, số 6/2018 Ảnh chụp màn hình lập bản đồ GIS cho thấy công trình phát triển tiềm năng (Ảnh: st)
điện hiện có (Cũng có thể xác định thông tin này từ chụp ảnh trên không, nhưng sẽ mất rất nhiều thời gian.)
Sau khi xác định được các đường dây truyền tải và trạm biến áp hiện có,
có thể loại bỏ các địa điểm cách xa cơ sở hạ tầng điện đó, và tập trung chú
ý vào những khu vực không yêu cầu đường dây dài nối với nguồn điện
Bước tiếp theo là xác định những trạm biến áp nào có thể tiếp nhận công suất đó từ công trình điện được đề xuất Chuyên gia GIS có thể làm việc với chuyên gia nghiên cứu hệ thống điện và sử dụng thông tin có sẵn
để phân cấp các trạm biến áp lân cận Việc này không phải là để thay thế cho một nghiên cứu hệ thống điện đầy đủ, nhưng nó giúp loại bỏ các khu vực kém hấp dẫn hơn
Sau khi xem xét cơ sở hạ tầng điện gần đó, có thể kiểm tra kỹ hơn các khu vực còn lại để xem xét và loại bỏ tiếp dựa trên những hạn chế khác, chẳng hạn như các sinh cảnh nhạy cảm; vùng sườn dốc; vùng lũ; vùng đất ngập nước và vùng nước; những ngôi nhà gần đó, nhiều cây cối; các hạn chế bảo tồn; và hướng
Một số yếu tố này là những ràng buộc hiển nhiên, nhưng những yếu tố khác có thể khó thấy hơn Những vùng đất sỏi đá hoặc đất nông nghiệp đang canh tác vẫn có thể phát triển năng lượng mặt trời, nhưng không phải là lý tưởng
Ở giai đoạn này, chuyên gia GIS và nhà phát triển cần xem xét tất cả các thông tin có sẵn và trao đổi về tất cả các khả năng Nhà phát triển có nên xem xét các khu đất rừng không? Dự án có cần phải tránh đất nông nghiệp đang canh tác không? Nhà phát triển sẵn lòng làm việc với bao nhiêu chủ đất? Mỗi nhà phát triển một khác và phản hồi này sẽ cần nhiều thời gian nữa để tìm được địa điểm hoàn hảo
CHỌN ĐỊA ĐIỂM
Sau khi biên soạn tất cả các thông tin và thảo luận về các nhu cầu và mong muốn của nhà phát triển, đã đến lúc kết hợp mọi thứ lại với nhau
Trước đây, các kết quả sẽ được vẽ trên bản đồ, nhưng bây giờ các bản đồ không còn phù hợp nữa Với nhiều lớp thông tin hữu ích như vậy, cách tốt nhất để trình bày dữ liệu hiện nay là thông qua một bản đồ web tương tác, cho phép nhà phát triển xem và tương tác với thông tin Có thể xem xét
cả trong những điều kiện khắc nghiệt nhất
Có sẵn nhiều kiểu máy vScan khác nhau để phù hợp với tất cả ứng dụng như bộ phát tần số kép, ghi dữ liệu, bộ phát hiện cửa cống kim loại tùy chọn, định vị GPS và Bluetooth
Công cụ quản lý phần mềm MyvScan giúp dễ dàng chuyển dữ liệu và cho phép đặt chế độ báo động, báo cáo và cấu hình chi tiết
Một chương trình kiểm tra hiệu chuẩn được tích hợp giúp giảm chi phí chủ sở hữu ở mức thấp nhất đồng thời vẫn đảm bảo duy trì các tiêu chuẩn an toàn
Các tính năng tiêu chuẩn của VScan:
• Màn hình ma trận điểm ảnh lớn, độ phân giải cao, có độ tương phản cao;
• Đèn nền tự động: Để sử dụng khi trời tối;
• Bộ chỉ thị hướng đường dây theo la bàn: Đảm bảo chỉnh thẳng hàng chính xác hơn cho công trình tiện ích;
• Báo động bằng ánh sáng, âm thanh và rung động: Có thể đặt ở
Công cụ tránh các công trình tiện ích ngầm vScan được thiết kế
để có thể phát hiện các công trình tiện ích ngầm một cách đơn giản
và hiệu quả chi phí Các tính năng chính và bộ điều khiển vận hành đều phù hợp với các tiêu chuẩn công nghiệp nên không cần phải đào tạo sử dụng nhiều
Màn hình lớn với ma trận điểm giúp vScan có thể hiển thị tín hiệu
rõ ràng
Vỏ đúc ABS và bộ giảm xóc bảo
vệ bằng cao su, đảm bảo để vScan hoạt động tin cậy liên tục ngay
CÔNG CỤ TRÁNH CÔNG TRÌNH TIỆN ÍCH NGẦM
chế độ cáp nông, quá tải, đung đưa quá mức và cáp trên không;
• Các tín hiệu định vị hoạt động tập trung 32 hoặc 131kHz: Ít gây nhầm lẫn hơn so với định vị tín hiệu kép;
• Các tín hiệu thụ động: Điện, radio cũng như một tùy chọn miễn phí là bảo vệ cực âm (CP) 100Hz;
• Đo độ sâu: Cấu hình on/off;
• Đo dòng điện: Giúp chủ động xác định đường dây mục tiêu;
• Thao tác hai nút đơn giản: Bật/ tắt và thông tin (chẳng hạn như độ sâu và dòng điện);
• Loa di động cho phép người
sử dụng đặt loa vào tai để rảnh tay thao tác với máy thu;
• Vỏ bọc chịu thời tiết cấp bảo
vệ IP54;
• Ghi dữ liệu tự động với dung lượng 2GB;
• Ghi lại các khu vực và điểm quan tâm giúp lọc dữ liệu có liên quan để báo cáo;
• Công cụ quản lý phần mềm MyvScan để cấu hình bộ định vị và tải xuống dữ liệu để lập báo cáo, v.v
Biên dịch: Nguyễn Thị Dung
Theo “Utilityproducts”, số 5/2018 Công nhân thao tác tại hiện trường với
thiết bị vScan (Ảnh: st)
Trang 7Cuối năm 2016, trên toàn cầu có khoảng
340.000 tuabin gió đang hoạt động (trong
khi 5 năm trước đó con số này là 225.000)
Các tuabin này có tổng công suất là hơn
430GW Với tốc độ tăng trưởng hàng năm là
25% và việc tăng cường đầu tư dự kiến trên
toàn thế giới trong tương lai gần, thì công
suất cộng dồn có thể lên tới 175.000GW vào
năm 2030
Các trang trại gió cũng ngày một lớn
hơn Trang trại gió lớn nhất ở Bắc Mỹ là
Trung tâm Năng lượng Gió Alta ở bang
California, lớn thứ ba trên thế giới, vẫn còn
nhỏ hơn so với dự án điện gió
Chokecherry-Sierra Madre 3GW được đề xuất ở Mỹ hay là
công trình mở rộng đề xuất của trang trại
gió Cam Túc (Gansu) 6GW của Trung Quốc
lên công suất đáng kinh ngạc là 20GW vào
năm 2020
gian dừng máy là vấn đề ưu tiên của tất cả các bên liên quan tới trang trại gió Trong một thế giới lý tưởng, các bộ phận chẳng bao giờ hỏng, tuabin luôn luôn quay và việc bán điện không bao giờ bị gián đoạn
Tuy nhiên, giảm số lượng các sự cố máy
và ngừng vận hành không phải là việc dễ dàng Các yêu cầu đối với thiết bị chính như hộp bánh răng hoặc hệ thống thủy lực là rất nghiêm ngặt và do đó đây cũng chính
là những bộ phận dễ gặp phải các vấn đề nghiêm trọng và đôi khi thảm khốc nhất trong tuabin gió
Nhiều sự cố ở các vùng khác nhau trên thế giới đã hướng sự chú ý đến hậu quả của các vấn đề chưa được xác định Ví dụ, nhiều tuabin gió ở Scotland (Vương quốc Anh) và
Ba Lan đã phát nổ do sự cố bánh răng khi gió quá lớn, gây tổn thất rất lớn do năng suất bị mất và tăng chi phí sửa chữa, chưa kể đến tiền phạt mà chủ sở hữu có thể buộc phải trả
Để tránh bất kỳ sự gián đoạn nào trong vận hành tuabin gió, đặc biệt là các sự cố thảm khốc, cần phải theo dõi liên tục các bộ phận quay của máy phát điện tuabin gió để cảnh báo về mài mòn ổ trục và các bộ phận, phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra Thật vậy, điều quan trọng là cả người vận hành cũng như những người cung cấp dịch vụ bảo trì tiềm năng đều phải nhận thức được các vấn đề có thể xảy ra khi các bộ phận bị hao mòn và cách thực hiện chương
Với tất cả các tuabin đang vận hành này và thậm chí còn nhiều tuabin nữa sẽ được hòa lưới điện trong thời gian tới, thì việc vận hành
và bảo trì (O&M) là một lĩnh vực đang tăng trưởng mạnh trong ngành công nghiệp gió
Ngoài ra, một loạt các vấn đề kỹ thuật, chẳng hạn như ngắn mạch và sự cố do ma sát quá mức, sét đánh, bão và các vấn đề khác khiến người vận hành nhà máy ngày càng phải quan tâm nhiều hơn tới việc bảo trì
Đương nhiên, tối ưu hóa công nghệ để đạt hiệu suất cao nhất và giảm thiểu thời
trình bảo trì phòng ngừa thật hiệu quả giúp ngăn ngừa các sự cố thảm khốc
THEO DÕI ĐỘ RUNG CÓ THỂ XÁC ĐỊNH CÁC VẤN ĐỀ TIỀM ẨN
Tuabin gió thường được lắp đặt ở những nơi xa xôi và việc đến đó khi xảy ra
sự cố là rất tốn kém, nên điều quan trọng là phải lường trước để có thể khắc phục được các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng thực
sự xảy ra Một phần thiết yếu của bất kỳ chương trình bảo trì phòng ngừa nào cho tuabin gió là ứng dụng công nghệ theo dõi
độ rung, liên tục theo dõi các bộ phận quay của máy phát điện tuabin gió và cảnh báo
về mài mòn ổ trục và các bộ phận
Gia tốc kế là thiết bị đo độ rung và những người vận hành tuabin gió trên toàn thế giới đang sử dụng hàng nghìn thiết bị này trong vận hành và bảo dưỡng Nhưng
rõ ràng là, như sự cố ở Ba Lan và Scotland cho thấy, vẫn còn phải cải tiến hơn nữa trong việc theo dõi độ rung
Độ nhạy của gia tốc kế có thể dao động trong khoảng từ 100mV/g đến 250mV/g đến 500mV/g và việc lựa chọn sẽ phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể tại từng khu vực
Các thiết bị tần số thấp này được sử dụng
để theo dõi các phần tốc độ thấp của máy phát điện, ví dụ, trục đầu ra Một số dự án cũng yêu cầu có một hộp nối tại chỗ, bên trong chứa cáp gia tốc kế, đặt ở bên trên tuabin gió Mặc dù cấu hình có thể khác nhau, nhưng nhìn chung cáp nhiều ruột được kết nối với các gia tốc kế và dữ liệu được đưa xuống tới mặt đất, ở đó cáp được nối với một hệ thống theo dõi trực tuyến
Điều này cho phép người vận hành theo dõi tình trạng tuabin theo thời gian thực bằng cách sử dụng máy tính hoặc thiết bị cầm tay có truy cập internet
Sử dụng dữ liệu do các gia tốc kế cung cấp, hệ thống theo dõi tình trạng sau đó có thể cung cấp một cái nhìn tổng quan chính xác về tính năng, có thể xác định các lỗi và tiên đoán được các sự cố trước khi chúng xảy ra Các dữ liệu này cho phép người vận hành phát triển một chiến lược bảo trì tiên
đoán hiệu quả, có thể giúp tiết kiệm đáng
kể về thời gian, nguồn lực và tiền bạc
GIẢI PHÁP THEO DÕI ĐỘ RUNG ÍT TỐN KÉM HƠN
Với thực tế là rất khó xin được kinh phí cho một hệ thống trực tuyến đầy đủ cho các ứng dụng theo dõi này, một số người vận hành trang trại gió đã sử dụng các cảm biến cố định được gắn như mô tả phía trên, có hộp nối tại chỗ và cáp nhiều ruột kết nối với hộp chuyển mạch trên mặt đất Sau đó, họ sử dụng nhân viên nội bộ hoặc thuê ngoài công ty phân tích độ rung để thường xuyên lấy số liệu Phương pháp này
ít tốn kém nhưng hiệu quả lại hạn chế vì tác dụng của dữ liệu không hơn gì dữ liệu đọc lần cuối, tuy nhiên đây vẫn là phương pháp hữu ích được áp dụng trong bảo trì phòng ngừa Ngoài ra, cần lưu ý rằng nếu có ngân sách lớn hơn trong tương lai, thì có thể
mở rộng phương pháp này thành một hệ thống trực tuyến bằng cách thay thế hộp chuyển đổi bằng một trạm theo dõi có khả năng cung cấp phân tích độ rung chuyên sâu bằng cách sử dụng phép biến đổi Fourier nhanh (FFT - Fast Fourier Transform) có thể truy cập web từ xa
Biên dịch: Minh Đức
Theo “Renewableenergyworld”, số 2/2018
Giảm thiểu thời gian chết trong
VẬN HÀNH
TRANG TRẠI GIÓ
Người vận hành tuabin gió
chịu áp lực rất lớn để giảm
thiểu chi phí bảo trì và tối đa
hóa độ khả dụng của tuabin
để tăng lợi nhuận Chiến lược
theo dõi độ rung có thể giúp
các kỹ sư thiết lập một chế độ
bảo trì phòng ngừa mạnh và
tăng độ tin cậy.
Gia tốc kế lắp vào hộp bánh răng (Ảnh: st)
Hộp bánh răng nhìn từ bên trên Có thể thấy rõ gia tốc kế cùng với dây cáp của nó (Ảnh: st)
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Trang 8KHCN Điện, số 3.2018
12
Các nhà chế tạo thiết bị tuabin gió tiến hành hàng
loạt các thử nghiệm về chất lượng và tính năng để đảm
bảo các vật liệu và thiết kế của họ có thể chịu được các
điều kiện mà chúng sẽ phải đối mặt sau khi lắp đặt
Các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) tiến hành các thử
nghiệm này trong những môi trường được kiểm soát,
những không gian lớn, nơi các bộ phận và khớp nối
riêng rẽ có thể được thử nghiệm không phá hủy và tháo
dỡ một cách bài bản trong một khoảng thời gian dài
Đó là một tình huống khác hẳn đối với các kỹ thuật
viên ngoài hiện trường Lực quay rất lớn, phụ tải biến
đổi, tác động, sét đánh và các nguy cơ khác có thể gây
ra các vết nứt, ăn mòn và những bất thường quá nhỏ
không thể thấy bằng mắt thường, thế nhưng vẫn có thể
làm ảnh hưởng tới tính toàn vẹn của bánh răng, ổ trục,
cánh tuabin và các bộ phận kết cấu
Thử nghiệm không phá hủy (NDT) gồm nhiều
phương pháp kiểm tra mà các kỹ thuật viên sử dụng để
làm nổi bật những sai sót và khuyết tật này Nếu bạn
ký hợp đồng dịch vụ NDT như là một phần của chương
trình vận hành và bảo trì (O&M), hoặc công ty của bạn tự
mình đảm nhiệm O&M, thì điều quan trọng là phải hiểu
được những ưu điểm và nhược điểm của các công nghệ
NDT khác nhau được sử dụng trên các bánh răng, ổ trục,
cánh tuabin và các kết cấu cột tuabin
THỬ NGHIỆM THẨM THẤU
Thử nghiệm thẩm thấu chất lỏng (PT) là một phương
pháp đơn giản, được thử nghiệm thường xuyên để xác
định các khuyết tật phá vỡ bề mặt và những đứt gãy
trong kim loại và các vật liệu không xốp khác Khi PT,
cần bôi chất lỏng màu lên bề mặt để chất lỏng hút vào trong các
lỗ hổng cực nhỏ do hiện tượng mao dẫn Các khuyết tật sẽ hiện
rõ và có thể nhìn thấy dưới ánh sáng tử ngoại hoặc nhờ màu sắc tương phản của thuốc nhuộm được sử dụng
Thử nghiệm hạt từ tính (MT) sử dụng từ trường để xác định vị trí các đứt gãy trên bề mặt và gần bề mặt của vật liệu sắt từ Các hạt sắt từ rất mịn được quét lên kim loại và bị hút vào các chỗ đứt gãy trên bề mặt, sẽ giúp kỹ thuật viên xác định các khuyết tật ở đó
PT và MT được áp dụng phổ biến vì chúng có giá cả phải chăng (và chúng có giá cả phải chăng bởi vì chúng được áp dụng phổ biến) Nhưng mỗi phương pháp đều có những hạn chế của nó
Thử nghiệm PT chỉ có thể phát hiện các vết nứt bề mặt và yêu cầu kỹ thuật viên xử lý và thải bỏ đúng cách các hóa chất, còn MT chỉ có hiệu quả đối với các vật liệu sắt từ Cả hai công nghệ này - gồm cả khâu chuẩn bị bề mặt và dọn dẹp – rất mất thời gian và các
kết quả sẽ khác nhau tùy thuộc vào kỹ năng và sự kiên nhẫn của các thanh tra, đặc biệt khi môi trường làm việc nguy hiểm, không thoải mái hoặc khó tiếp cận
THỬ NGHIỆM DÒNG ĐIỆN XOÁY
Thử nghiệm dòng điện xoáy (ECT) là một kỹ thuật không phá hủy có khả năng phát hiện các khuyết tật
bề mặt và dưới bề mặt như là các vết nứt, ăn mòn và
hư hại do nhiệt gây ra trong vật liệu dẫn điện
Nói một cách đơn giản, ECT liên quan đến việc đặt đầu dò hoặc cuộn dây lên một bề mặt kim loại Đầu
dò tạo ra một trường điện từ biến thiên làm cho các electron di chuyển trong vật liệu Bất kỳ vết nứt hoặc thay đổi nào trong cấu trúc luyện kim sẽ làm biến dạng dòng chảy như các xoáy nước trong dòng sông; những biến dạng này được một thiết bị đo ghi lại và phân tích
và được hiển thị để kỹ thuật viên xem xét Các kết quả chính xác và bản ghi kỹ thuật số cho phép các kỹ thuật viên chia sẻ, lưu trữ và xem xét dữ liệu thử nghiệm Trong các điều kiện tương đương và với một kỹ thuật viên có tay nghề cao, thử nghiệm dòng xoáy một cuộn dây và PT sẽ mang kết quả đạt/không đạt tương đương
Tuy nhiên, một thiết bị dòng điện xoáy cầm tay có màn hình C-scan có thể thể hiện một “bức tranh kỹ thuật số lớn” giúp các thanh tra tìm thấy nhiều lỗi hơn trong thời gian ngắn hơn Các thiết bị đo tiên tiến hơn
có thể tiến hành thử nghiệm tần số kép, thử nghiệm
độ dẫn điện kỹ thuật số và đo chiều dày lớp phủ không dẫn điện
CÁC KỸ THUẬT THỬ NGHIỆM KHÔNG PHÁ HỦY ÁP DỤNG CHO TUABIN GIÓ
Các vết nứt, ăn mòn, mỏi kim loại và các khuyết tật
bề mặt và dưới bề mặt khác có thể dẫn đến sự
cố tuabin gió tại thực địa
Các phương pháp thử nghiệm không phá hủy (NDT) khác nhau có thể giúp hiểu rõ hơn là nhìn bằng mắt thường.
Kỹ thuật viên tuabin gió Jacob Madsen kiểm tra bầu tuabin tại trang
trại gió Los Vientos ở Lyford, bang Texas (Ảnh: st)
Tính di động và tốc độ của các công cụ NDT rất quan trọng đối với các kỹ thuật viên khi tiến hành thử nghiệm trong môi trường nguy hiểm, không thoải mái hoặc khó tiếp cận (Ảnh: st)
Các vết nứt, ăn mòn, mỏi kim loại và các khuyết tật bề mặt
và dưới bề mặt được phân tích và thể hiện dưới dạng các đỉnh, các vùng màu và dữ liệu
để kỹ thuật viên NDT xem xét (Ảnh: st)
Trang 9sườn các các cánh tuabin Hơn nữa, sự cố có thể đột ngột và thảm khốc mà không có cảnh báo trước hay là dấu hiệu mỏi rõ ràng Một báo cáo
từ năm 2014 chỉ ra rằng có khoảng 3.800 trường hợp hỏng cánh tuabin mỗi năm, chiếm gần 41%
yêu cầu bảo hiểm
Thử nghiệm siêu âm (UT) ở dạng dãy xung điều pha là một phương pháp thử nghiệm NDT đối với vật liệu composite Một thiết bị đo UT ở dạng dãy xung điều pha phát ra các xung điện cao áp, được bộ chuyển đổi chuyển thành năng lượng siêu âm tần số cao Bộ chuyển đổi phát ra các sóng âm thanh xung vào vật liệu theo các khoảng thời gian và các góc đặt chính xác Khi các sóng siêu âm gặp một khuyết tật hoặc chỗ đứt gãy, một phần năng lượng này phản xạ trở lại từ bề mặt khuyết tật giống như tiếng vang
Một cấu hình đầu dò chuyên dụng, một thiết
bị đo UT ở dạng dãy xung điều pha có tính năng cao, và phần mềm tiên tiến có thể cung cấp kết quả chính xác, chi tiết về độ sâu và kích thước các khuyết tật trong vật liệu composite một cách nhanh chóng mà không cần có kỹ năng đặc biệt hay là sử dụng robot
Do cần có một chất truyền (thường là nước hoặc gel) ở giữa đầu dò và bề mặt cần kiểm tra
để đảm bảo chất lượng đọc cao, nên thử nghiệm
UT ở dạng dãy xung điều pha được áp dụng phổ biến hơn khi thử nghiệm chất lượng và tính năng tại OEM Tuy nhiên, do việc sử dụng vật liệu composite ngày càng tăng và hiệu quả của UT
ở dạng dãy xung điều pha trên các vật liệu này, nên các nhà cung cấp O&M và các kỹ thuật viên NDT cần phải làm quen với kỹ thuật này Các ứng dụng bảo trì và sửa chữa của UT trong ngành năng lượng tái tạo có xu hướng tăng trưởng
Mặc dù vật liệu và các thành phần luôn được phát triển, nhưng các vết nứt mỏi và ăn mòn sẽ vẫn tiếp tục đe dọa độ tin cậy và thời gian hoạt động của các tuabin gió Kiểm tra chất lượng cao
và thử nghiệm NDT có thể đóng vai trò quan trọng trong chương trình O&M để bảo vệ tránh xảy ra ngừng hoạt động ngoài kế hoạch Giải pháp đúng có thể tạo ra sự khác biệt lớn về chất lượng, tốc độ và chi phí kiểm tra
Biên dịch: Gia Hiếu
Theo “Renewableenergyworld”, số 6/2018
Thử nghiệm dòng điện xoáy (Ảnh: st)
Ngày nay, thị trường đang chuyển hướng sang các
thiết bị cầm tay có phần mềm mạnh, giao diện màn
hình cảm ứng và các đầu dò nhiều cuộn dây Sự kết
hợp này khiến ECT trở nên khả thi cho bất kỳ ai muốn
thử nghiệm nhanh hơn, chính xác hơn
Lấy ví dụ, kiểm tra mối hàn đơn giản trên cột tuabin
gió Kiểm tra PT trung bình trên một đoạn mối hàn dài
30cm mất khoảng 30 phút, chưa kể thời gian dọn dẹp
Thử nghiệm tương tự bằng đầu dò dòng điện xoáy
một cuộn dây sẽ mất ít thời gian hơn nhưng vẫn yêu
cầu kỹ thuật viên dùng đầu dò quét (scan) nhiều lần
mối hàn để hoàn thành công việc Với đầu dò nhiều
cuộn dây, kỹ thuật viên có thể quét thân, chân mối
hàn và vùng bị nhiệt tác động trong một lần quét Quá
trình quét có thể mất chưa tới ba phút, và xác suất
phát hiện cũng sẽ được cải thiện
VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ THỬ NGHIỆM
SIÊU ÂM Ở DẠNG DÃY XUNG ĐIỀU PHA
Kiểm tra NDT các cánh tuabin polyme gia cố bằng
sợi carbon (CFRP) cỡ lớn và các đầu roto thường được
tiến hành trong quá trình sản xuất Nhưng các cánh
và đầu roto phải đối mặt với các thử nghiệm lớn nhất
sau khi đã xuất xưởng, nơi mà các bộ phận này dễ bị
sét đánh, bị hư hại do va đập và mỏi
CFRP và các vật liệu composite khác có xu hướng
phức tạp hơn so với các vật liệu kim loại Các vết nứt
có thể xuất hiện trên bề mặt hoặc bên dưới bề mặt và
ở các lớp khác nhau theo những hướng khó lường Có
thể xảy ra các khuyết tật phân lớp và lan rộng nhanh
chóng, đặc biệt là trong các bộ phận bằng vật liệu
nhiều lớp chịu tải trọng qua chiều dày, ví dụ như ở
Công ty Namdaran Transmission System
Co (Iran) chịu trách nhiệm thiết kế và thay thế các cách điện truyền thống 400kV, 230kV
và 132kV lắp đặt trên hệ thống truyền tải trên không ở miền Nam Iran Phần này của
hệ thống điện cung cấp điện năng cho một khu vực địa lý rộng lớn, gồm có cả thủ đô Tehran Vào mùa hè, hầu hết nhu cầu điện là các thiết bị điều hòa không khí lắp đặt tại các
cơ sở công nghiệp, các tòa nhà thương mại
và nhà ở
Điều kiện khí hậu ở các địa phương gần Vịnh Ba Tư và Biển Oman gây thách thức lớn
Nhiệt độ mùa hè (và đôi khi cả mùa xuân) lên tới hơn 50°C, đồng thời độ ẩm từ 90% và 95% Độ ẩm cao nhất này gây ô nhiễm muối đáng kể từ vùng nước mặn gần đó
Kể từ năm 2012 và sau cuộc chiến ở Iran, khí hậu đã thay đổi trong vùng sa mạc của Ả Rập Xê Út và Thổ Nhĩ
Kỳ, và những vịnh hẹp ở Iran giờ đây trở nên khô cạn và không có nước, nên đã làm tăng đáng kể ô nhiễm bề mặt của các cách điện đường dây trên không và cách điện xuyên trong trạm biến áp ở những vùng đầy cát bụi này Ngoài ra, những điều kiện này gây ô nhiễm muối nghiêm trọng các cách điện đường dây truyền tải trên không ở khu vực ven biển
CÁC KIỂU CÁCH ĐIỆN
Hầu hết các cách điện trên không được lắp đặt ở đây đều được làm bằng đĩa sứ và thủy tinh, do các nhà sản xuất lớn cung cấp và họ chỉ định phải rửa định kỳ cách điện Để rửa cách điện, cần phải có đường dẫn tới các cột điện, sử dụng máy đặc chủng và nước cất, và nhân viên được đào tạo
Thiết bị hiện có để rửa cách điện đã cũ và không được
sử dụng từ nhiều năm nay, và khu vực này còn thiếu nước uống Do đó, các công ty điện lực bảo trì đường dây truyền tải không có đủ thiết bị và nước cất để thường xuyên rửa cách điện, kết quả là chất bẩn bám quá mức khiến các cách điện hiện đang trong tình trạng nguy kịch
SỰ CỐ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI
Tháng 4 năm 2017, mặc dù nhiệt độ chưa quá cao, nhưng ô nhiễm cách điện làm cho hệ thống truyền tải điện 400kV, 230kV và 132kV bị sụp đổ Rất may là Công
ty Quản lý Lưới điện Iran (IGMC) đã nhanh chóng hành động và thực hiện những biện pháp đặc biệt giúp tránh được mất điện hoàn toàn
Công ty điện lực Iran giải quyết vấn đề
Ô NHIỄM CÁCH ĐIỆN
Ví dụ về các cách điện đường dây trên không bị ô nhiễm trong khu vực của
KZREC (Ảnh: st)
Công ty Namdaran Transmission giải quyết các vấn đề trong hoạt động của cách điện đường dây trên không
và cách điện xuyên trong trạm biến áp.
SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG
Trang 10KHCN Điện, số 3.2018
16
Sự sụp đổ lớn của hệ thống truyền
tải này đã buộc Bộ trưởng Năng lượng
Iran, với sự ủng hộ của các đại biểu và
tổ chức có trách nhiệm thành lập tại tỉnh
Khuzestan, phải hành động để giải quyết
tận gốc các sự cố cục bộ liên quan đến
các cách điện bị ô nhiễm
Trong một cuộc họp khẩn cấp, đã
thống nhất thực hiện ngay lập tức những
khuyến nghị sau:
• Thay thế tất cả các đĩa cách điện
bằng sứ và thủy tinh trên đường dây trên
không 440kV, 230kV và 132kV bằng cách
điện sử dụng vật liệu composite chất
lượng cao
• Lệnh toàn bộ 16 công ty điện lực ở
Iran đưa thiết bị và nhân viên rửa sứ tới
tỉnh Khuzestan để thực hiện ngay lập tức
các biện pháp khắc phục bằng hình thức
rửa cách điện và cách điện xuyên hiện có
đang bị ô nhiễm
• Bọc các cách điện xuyên trong tất cả
các trạm biến áp bằng lớp phủ silicone
cao su có tính năng cao, lưu hóa ở nhiệt
độ phòng (RTV)
• Lắp đặt các trạm biến áp mới loại
trong nhà cách điện bằng khí (GIS)
• Trao cho đơn vị tư vấn kỹ thuật của
Công ty Hệ thống Truyền tải Namdaran
(NTS) trách nhiệm ước tính số chuỗi cách
điện cần thiết đối với từng cấp điện áp
để đấu thầu hợp đồng trước khi thay
thế Kết quả cho thấy cần phải thay thế
50.000 chuỗi cách điện trong giai đoạn 1
và 90.000 trong giai đoạn 2
CÁCH ĐIỆN COMPOSITE
Ở Iran, đã có sẵn năm công ty sản xuất
cách điện bằng vật liệu composite để sử
dụng trong những khu vực bị ô nhiễm
nặng Tuy nhiên, để tuân thủ chính sách
mua sắm của NTS, các nhà thầu cung
cấp cách điện composite phải được
chọn từ hai công ty Vì có nhiều hợp chất
chế tạo cách điện silicone, nên cần phải
thận trọng trong việc lựa chọn cách điện
thay thế từ một công ty có những sản
TRONG TƯƠNG LAI GẦN
Mặc dù sự cố lớn trên hệ thống truyền tải mà NTS gặp phải làm gián đoạn việc cung cấp điện vốn không phải là chuyện bất thường, nhưng nói chung cũng là
do thiếu một chính sách bảo trì theo thời gian hoặc theo tình trạng Đây cũng chính là trường hợp của NTS, nơi mà hoàn cảnh chính trị và điều kiện môi trường cực đoan dẫn đến thiếu bảo trì và cách điện đường dây trên không và cách điện xuyên của máy móc thiết bị bị ô nhiễm nghiêm trọng
Mặc dù đã giảm thiểu được gián đoạn cung cấp điện, nhưng họ cũng đã đưa ra một loạt khuyến nghị và một kế hoạch chiến lược dài hạn để sử dụng lợi thế công nghệ mới nhất giúp cải thiện an ninh cung cấp điện trong tương lai gần
phẩm đã được thử nghiệm điển hình ở phòng thí nghiệm đáng tin cậy và được Tổ chức Hợp tác Công nhận Phòng thí nghiệm Quốc tế (ILAC) chứng nhận
Quy định kỹ thuật thiết kế đối với các đĩa cách điện hiện nay là khoảng cách đường rò chưa tới 31,5mm/kV, nhưng khoảng cách đường rò được quy định cho cách điện thay thế được đề xuất
là hơn 40mm/kV Chiều dài của chuỗi cách điện thay thế cũng giống như chuỗi cách điện bằng sứ và thủy tinh
Đồng thời, Viện Nghiên cứu Iran đã tiến hành thử nghiệm mù muối (1000 giờ) và thử nghiệm tia cực tím trên mẫu cách điện Để đảm bảo độ tin cậy cao hơn về chất lượng sản phẩm, NTS đã kiểm tra hồ sơ của tất cả nguyên liệu và hợp chất nhập khẩu
KẾT QUẢ TRƯỚC MẮT
Theo khuyến cáo của cuộc họp khẩn cấp này, Công ty Điện lực tỉnh Khuzestan (KZREC) đã bắt đầu rửa các cách điện của đường dây trên không bị ô nhiễm và phủ lớp bọc RTV trên các cách điện xuyên của các thiết bị trạm biến áp Các chỉ số ban đầu cho thấy tính năng hệ thống đã được cải thiện liên quan đến sự cố chạm chập hệ thống Kế hoạch thay thế các cách điện bằng cách điện silicone được mua tại địa phương đã được lập và sẽ được hoàn thành vào cuối năm 2018, sau thời kỳ nhiệt độ quá cao
KZREC cũng đã bắt đầu rửa cách điện xuyên bị ô nhiễm trên thiết bị trạm biến áp trước khi bọc lớp phủ RTV Công việc này sẽ tiếp tục được tiến hành song song với việc thay thế các cách điện đường dây trên không hiện có bằng cách điện silicone mới, sẽ diễn
ra sau thời kỳ cao điểm mùa hè nhiệt độ cao
CÁC CÂU HỎI VỀ ỨNG DỤNG
Ô nhiễm nghiêm trọng cách điện và cách điện xuyên ở miền Nam Iran khiến ta phải đặt câu hỏi về việc áp dụng một số phần
Nhóm thợ rửa cách điện đường dây trên không trước khi sơn lớp phủ RTV (Ảnh: st)
trong các tiêu chuẩn Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) về môi trường ô nhiễm cao, mà người thiết kế hệ thống có thể áp dụng vào lắp đặt các hệ thống truyền tải giúp giảm thiểu nguy cơ mất điện Sau đây là một số câu hỏi cần được đặt ra:
• Lựa chọn các cách điện composite hay là silicone có phải là giải pháp cho những khu vực bị ô nhiễm cao không?
• Có cần thay đổi nguyên liệu chế tạo cách điện bằng vật liệu composite dùng cho khu vực ô nhiễm cao không?
• Rửa cách điện có phải là giải pháp hay không và tần suất được khuyến cáo là bao nhiêu?
• Cách điện composite có cần phải rửa định kỳ hay không? Nếu
có, liệu có công cụ chuyên dụng nào để di chuyển dọc theo dây dẫn và tự động rửa cách điện?
Kỹ thuật viên sơn lớp phủ RTV lên cách điện xuyên trong trạm biến áp (Ảnh: st)
Cách điện xuyên thiết bị 132kV trong trạm biến áp lưới điện 230/132kV được phủ lớp
silicone cao su lưu hóa ở nhiệt độ phòng (RTV) (Ảnh: st)
SỐ LIỆU THỐNG KÊ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI
VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN CỦA IRAN
Điện áp hệ thống truyền tải, kV Chiều dài mạch, km Công suất máy biến áp lắp đặt, MVA
Thống kê hệ thống lưới phân phối 752.000 (467.293) 110.458
Biên dịch: Chu Hải Yến
Theo “T&D World”, số 5/2018