Tiêu chuẩn TCVN 14499-3-2:2025 Hệ thống lưu trữ điện năng - Hoạch định và đánh giá tính năng - Yêu cầu bổ sung cho ứng dụng nguồn công suất biến động và tích hợp năng lượng tái tạo

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 14499-3-2:2025

IEC/TS 62933-3-2:2023

HỆ THỐNG LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG - PHẦN 3-2: HOẠCH ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA HỆ THỐNG LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG - YÊU CẦU BỔ SUNG ĐỐI VỚI CÁC ỨNG DỤNG LIÊN QUAN ĐẾN NGUỒN CÔNG SUẤT BIẾN ĐỘNG LỚN VÀ TÍCH HỢP NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Electrical energy storage (EES) systems - Part 3-2: Planning and performance assessment of electrical energy storage systems - Additional requirements for power intensive and renewable energy sources integration related applications

 

Mục lục

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ, định nghĩa, thuật ngữ viết tắt và ký hiệu

3.1 Thuật ngữ và định nghĩa

3.2 Thuật ngữ và ký hiệu viết tắt

4 Các yếu tố cần xem xét trong hoạch định tổng thể và đánh giá tính năng cho hệ thống lưu trữ điện năng (EES)

4.1 Ứng dụng của hệ thống lưu trữ điện năng (EES)

4.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối với lưới điện

4.3 Thiết kế hệ thống EES

4.4 Quy mô và các tham số kết quả của hệ thống EES

4.5 Tuổi thọ dịch vụ của các hệ thống EES

5 Điều chỉnh/điều khiển tần số

5.1 Điều chỉnh tần số sơ cấp và thứ cấp

5.2 Điều khiển tần số nhanh

6 Hỗ trợ điện áp lưới (Q(U)), hỗ trợ volt/var

6.1 Ứng dụng của hệ thống EES

6.2 Các điều kiện và yêu cầu để kết nối với lưới điện

6.3 Thiết kế các hệ thống EES

6.4 Quy mô và các tham số kết quả của các hệ thống EES

6.5 Tuổi thọ của các hệ thống EES

7 Giảm thiểu hiện tượng sụt điện áp (P(U))

7.1 ứng dụng của các hệ thống EES

7.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối lưới điện

7.3 Thiết kế của các hệ thống EES

7.4 Quy mô và các tham số kết quả của hệ thống EES

7.5 Tuổi thọ vận hành của các hệ thống EES

8 Ứng dụng liên quan đến tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo

8.1 Làm mịn công suất của các nguồn năng lượng tái tạo

8.2 Ổn định sản xuất (năng lượng) của nguồn năng lượng tái tạo

8.3 Hệ thống EES tại các trạm sạc điện kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo

9 Giảm dao động công suất (POD)

9.1 Ứng dụng của hệ thống EES

9.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối với lưới điện

9.3 Thiết kế hệ thống EES

9.4 Xác định quy mô và các tham số kết quả của hệ thống EES

9.5 Tuổi thọ của các hệ thống EES

Phụ lục A (tham khảo) Chỉ số tính năng chính có liên quan đến từng ứng dụng hệ thống EES

Phụ lục B (tham khảo) Phân quyền mặc định cho các vai trò

Phụ lục C (tham khảo) Các yêu cầu bảo trì cụ thể liên quan đến công nghệ EES

Thư mục tài liệu tham khảo

 

Lời nói đầu

TCVN 14499-3-2:2025 hoàn toàn tương đương với IEC/TS 62933-3-2:2023;

TCVN 14499-3-2:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E18 Pin và ắc quy biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 14499 (IEC 62933), Hệ thống lưu trữ điện năng gồm các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 14499-1:2025 (IEC 62933-1:2024), Phần 1: Từ vựng;

- TCVN 14499-2-1:2025 (IEC 62933-2-1:2017), Phần 2-1: Thông số kỹ thuật và phương pháp thử - Quy định kỹ thuật chung;

- TCVN 14499-2-2:2025 (IEC/TS 62933-2-2:2022), Phần 2-2: Thông số kỹ thuật và phương pháp thử - Ứng dụng và thử nghiệm tính năng;

- TCVN 14499-2-200:2025 (IEC/TR 62933-2-200:2021), Phần 2-200: Thông số kỹ thuật và phương pháp thử - Nghiên cứu các trường hợp điển hình của hệ thống lưu trữ điện năng đặt trong trạm sạc EV sử dụng PV;

- TCVN 14499-3-1:2025 (lEC/TS 62933-3-1:2018), Phần 3-1: Hoạch định và đánh giá tính năng của hệ thống lưu trữ điện năng - Quy định kỹ thuật chung;

-TCVN 14499-3-2:2025 (IEC/TS 62933-3-2:2023), Phần 3-2: Hoạch định và đánh giá tính năng của hệ thống lưu trữ điện năng - Yêu cầu bổ sung đối với các ứng dụng liên quan đến nguồn công suất biến động lớn và tích hợp nguồn năng lượng tái tạo;

- TCVN 14499-3-3:2025 (IEC/TS 62933-3-3:2022), Phần 3-3: Hoạch định và đánh giá tính năng của hệ thống lưu trữ điện năng - Yêu cầu bổ sung cho các ứng dụng tiêu thụ nhiều năng lượng và nguồn điện dự phòng;

- TCVN 14499-4-1:2025 (IEC 62933-4-1:2017), Phần 4-1: Hướng dẫn các vấn đề về môi trường - Quy định kỹ thuật chung;

- TCVN 14499-4-2:2025 (IEC 62933-4-2:2025), Phần 4-2: Hướng dẫn các vấn đề về môi trường - Đánh giá tác động môi trường của hỏng hóc pin trong hệ thống lưu trữ điện hóa;

- TCVN 14499-4-3:2025, Phần 4-3: Các yêu cầu bảo vệ đối với hệ thống pin lưu trữ năng lượng theo các điều kiện môi trường;

- TCVN 14499-4-4:2025 (IEC 62933-4-4:2023), Phần 4-4: Yêu cầu về môi trường đối với hệ thống pin lưu trữ năng lượng (BESS) với pin tái sử dụng;

- TCVN 14499-5-1:2025 (IEC 62933-5-1:2024), Phần 5-1: Xem xét về an toàn đối với hệ thống EES tích hợp lưới điện - Quy định kỹ thuật chung;

- TCVN 14499-5-2:2025 (IEC 62933-5-2:2020), Phần 5-2: Yêu cầu an toàn đối với hệ thống EES tích hợp lưới điện - Hệ thống dựa trên nguyên lý điện hóa;

- TCVN 14499-5-3:2025 (IEC 62933-5-3:2017), Phần 5-3: Yêu cầu an toàn đối với hệ thống EES tích hợp lưới điện - Thực hiện sửa đổi ngoài kế hoạch hệ thống dựa trên nguyên lý điện hóa;

- TCVN 14499-5-4:2025, Phần 5-4: Phương pháp và quy trình thử nghiệm an toàn đối với hệ thống EES tích hợp lưới điện - Hệ thống dựa trên pin lithium ion.

 

HỆ THỐNG LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG (EES) - PHẦN 3-2: HOẠCH ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA HẸ THỐNG LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG - YÊU CẦU BỔ SUNG ĐỐI VỚI CÁC ỨNG DỤNG LIÊN QUAN ĐẾN NGUỒN CÔNG SUẤT BIẾN ĐỘNG LỚN VÀ TÍCH HỢP NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Electrical energy storage (EES) systems - Part 3-2: Planning and performance assessment of electrical energy storage systems - Additional requirements for power intensive and renewable energy sources integration related applications

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu cho các ứng dụng liên quan đến nguồn công suất biến động lớn và tích hợp nguồn năng lượng tái tạo của hệ thống EES, bao gồm tích hợp lưới điện, chỉ số tính năng, xác định quy mô và hoạch định, vận hành và điều khiển, giám sát và bảo trì. Các ứng dụng nguồn công suất biến động lớn của hệ thống EES thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất động của lưới điện bằng cách xả hoặc sạc dựa trên các chiến lược điều khiển tương ứng. Các ứng dụng liên quan đến tích hợp nguồn năng lượng tái tạo của hệ thống EES thường được sử dụng để giảm thiểu biến động ngắn hạn và/hoặc duy trì sự ổn định lâu dài. Tiêu chuẩn này bao gồm các ứng dụng sau của hệ thống EES:

- điều chỉnh/hỗ trợ tần số;

- hỗ trợ điện áp lưới (Q(U)) ("hỗ trợ vôn/var”);

- giảm thiểu hiện tượng sụt giảm điện áp;

- ứng dụng liên quan đến tích hợp nguồn năng lượng tái tạo;

- giảm dao động công suất (POD).

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng các phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, nếu có.

TCVN 7921-1 (IEC 60721-1), Phân loại điều kiện môi trường - Phần 1: Tham số môi trường và độ khắc nghiệt

TCVN 11996 (IEC 61850) (tất cả các phần), Mạng và hệ thống truyền thông trong tự động hóa hệ thống điện

IEC/TS 62786, Distributed energy resources connection with the grid (Kết nối nguồn năng lượng phân tán với lưới điện)

IEC/TS 62933-1:2018 ^[1] , Electrical energy storage (EES) systems - Part 1: Vocabulary (Hệ thống lưu trữ điện năng (EES) - Phần 1: Từ vựng)

TCVN 14499-3-1 (IEC/TS 62933-3-1), Hệ thống lưu trữ điện năng - Phần 3-1: Hoạch định và đánh giá tính năng của hệ thống lưu trữ điện năng - Quy định kỹ thuật chung

TCVN 14499-3-3 (IEC/TS 62933-3-3), Hệ thống lưu trữ điện năng - Phần 3-3: Hoạch định và đánh giá tính năng của hệ thống lưu trữ điện năng - Yêu cầu bổ sung cho các ứng dụng tiêu thụ nhiều năng lượng và nguồn điện dự phòng

IEC/TS 62933-5-1 ^[2] , Hệ thống lưu trữ điện năng - Phần 5-1: Xem xét an toàn đối với hệ thống EES tích hợp lưới điện - Quy định kỹ thuật chung

IEC/TS 62933-5-2 ^[3] , Hệ thống lưu trữ điện năng - Phần 5-2: Yêu cầu an toàn đối với hệ thống EES tích hợp lưới điện - Hệ thống dựa trên nguyên lý điện hóa

IEC/IEEE 60255-118-1, Measuring relays and protection equipment - Part 118-1: Synchrophasor for power systems - Measurements (Rơle đo lường và thiết bị bảo vệ - Phần 118-1: Đồng bộ pha trong hệ thống điện - Đo lường)

ISO 5660-1, Reaction-to-fire tests - Heat release, smoke production and mass loss rate - Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement (Thử nghiệm phản ứng với lửa - Tốc độ toả nhiệt, lượng khói sinh ra và tốc độ mất khối lượng - Phần 1: Tốc độ toả nhiệt (phương pháp dùng thiết bị đo hình nón) và tốc độ sinh khói (đo lường động))

IEEE C37.118-2015, IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems (Tiêu chuẩn IEEE về các đồng bộ pha cho hệ thống điện)

3 Thuật ngữ, định nghĩa, thuật ngữ viết tắt và ký hiệu

3.1 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa cho trong IEC/TS 62933-1 và các thuật ngữ và các định nghĩa dưới đây.

3.1.1

Đáp ứng tần số quét nhanh (fast frequency response)

Điều khiển tần số quét nhanh (fast frequency control)

Ứng dụng ngắn hạn của hệ thống EES được sử dụng để làm chậm tốc độ thay đổi tần số của hệ thống điện (IEV 601-01-01) trong trường hợp hỏng hóc đột ngột và giảm biên độ chênh lệch tần số quá độ, thông qua khả năng hỗ trợ tích cực tần số lưới điện bằng cách xả hoặc sạc rất nhanh (ví dụ trong vòng 100 ms).

3.1.2

Giảm biến động công suất (fluctuation reduction)

Làm mịn công suất (power smoothing)

Ứng dụng ngắn hạn của hệ thống EES được sử dụng để giảm sự dao động công suất của các khối phát điện (đặc biệt là các nguồn năng lượng tái tạo) liên quan đến điểm đấu nối của chúng (IEV 617-04-01) bằng cách nhận công suất tác dụng vào thời điểm sản lượng phát điện cao và bằng cách cung cấp thêm công suất tác dụng vào thời điểm sản lượng phát điện thấp.

3.1.3

Giảm dao động công suất (power oscillation damping)

POD

Ứng dụng ngắn hạn của hệ thống EES được sử dụng để hạn chế dao động công suất trong một hoặc nhiều lưới điện xoay chiều được kết nối (IEV 601-01-02) bằng cách điều khiển dòng công suất tác dụng hoặc phản kháng.

CHÚ THÍCH 1: Phạm vi dao động công suất tần số thấp thường là từ 0,1 Hz đến 2 Hz.

3.1.4

Điều khiển tần số sơ cấp (primary frequency control)

Điều chỉnh tần số sơ cấp (primary frequency regulation)

Ứng dụng ngắn hạn của hệ thống EES được sử dụng để ổn định tần số hệ thống điện (IEV 601-01-01) ở giá trị trạng thái ổn định thông qua khả năng đáp ứng với độ lệch tần số được đo.

CHÚ THÍCH 1: Nhìn chung, hệ thống điều khiển tần số sơ cấp sẽ tự động kích hoạt chức năng điều khiển tần số sơ cấp trong vòng vài giây sau khi đo được độ lệch tần số và được kích hoạt hoàn toàn trong vòng chưa đầy vài phút.

3.1.5

Ổn định sản lượng năng lượng tái tạo (renewable energy resources generation firming) ứng dụng dài hạn của hệ thống EES được sử dụng để tách biệt quá trình tạo ra nguồn năng lượng tái tạo và quá trình tiêu thụ năng lượng trong một thời gian cụ thể bằng cách nhận năng lượng trong các giai đoạn có lượng năng lượng tạo ra dư thừa và cung cấp năng lượng trong các giai đoạn có lượng năng lượng tiêu thụ dư thừa.

3.1.6

Điều khiển tần số thứ cấp (secondary frequency control)

Điều chỉnh tần số thứ cấp (secondary frequency regulation)

Ứng dụng ngắn hạn của hệ thống EES được sử dụng để khôi phục tần số hệ thống về tần số hệ thống danh nghĩa, thường theo điều chỉnh tàn số sơ cấp.

CHÚ THÍCH 1: Nhìn chung, điều khiển tần số thứ cấp được kích hoạt thủ công hoặc tự động trong khoảng thời gian từ 30 s đến 15 min kể từ khi hoàn tất quá trình điều chỉnh tần số sơ cấp.

3.1.7

Tốc độ tự xả (self-discharge rate)

Tỷ lệ phần trăm lượng năng lượng mất đi so với tổng dung lượng năng lượng của hệ thống EES trong thời gian nghỉ trong một khoảng thời gian đo xác định trước.

CHÚ THÍCH 1: Trong thời gian nghỉ, tất cả các thiết bị ngoại vi cần thiết đều được kích hoạt và do đó mức tiêu thụ năng lượng của chúng cũng được tính đến.

CHÚ THÍCH 2: Thời gian đo được xác định hợp lý theo đặc tính tự phóng điện của từng công nghệ EES.

3.1.8

Giảm thiểu sụt điện áp (voltage sag mitigation/voltage dip mitigation)

Ứng dụng ngắn hạn của hệ thống EES được sử dụng để bù cho sự sụt giảm điện áp trong một thời gian xác định và cho một công suất cực đại được xác định trước, khi xảy ra sụt điện áp tại POC chính.

CHÚ THÍCH 1: Các sự kiện về chất lượng điện được mô tả trong IEC/TS 62749. Sụt điện áp và giảm áp thường được sử dụng như từ đồng nghĩa.

3.2 Thuật ngữ và ký hiệu viết tắt

3.2.1 Thuật ngữ viết tắt

3.2.2 Ký hiệu

PCông suất tác dụng

Q Công suất phản kháng

S Công suất biểu kiến

f Tần số

U Điện áp

I Dòng điện

4 Các yếu tố cần xem xét trong hoạch định tổng thể và đánh giá tính năng cho hệ thống lưu trữ điện năng (EES)

4.1 Ứng dụng của hệ thống lưu trữ điện năng (EES)

4.1.1 Mục đích chức năng của các hệ thống EES

4.1.1.1 Quy định chung

Trong việc hoạch định các hệ thống EES, điều quan trọng là hiểu rõ mục đích mà các hệ thống này cần được sử dụng. Cũng có thể hình dung rằng các hệ thống EES có thể hoạt động không chỉ cho một ứng dụng duy nhất. Do đó, cần mô tả các ứng dụng dự kiến của hệ thống EES trong lưới điện mà chúng kết nối.

Các ứng dụng của hệ thống EES có thể được phân biệt theo các tiêu chí khác nhau cần thiết cho các ứng dụng của hệ thống EES:

• Nhu cầu về hàm lượng năng lượng;

• Nhu cầu về công suất tác dụng đầu vào và đầu ra;

• Nhu cầu về tần số chuyển tiếp pha trong quá trình sạc và xả;

• Nhu cầu về thời gian đáp ứng và tính năng tốc độ tăng giảm công suất;

• Nhu cầu về trao đổi công suất phản kháng bổ sung với hệ thống cung cấp điện;

• Nhu cầu về khả năng hoạt động độc lập và khả năng khởi động lại trong tình huống mất điện.

Ngoài các ứng dụng liên quan đến công suất tác dụng và năng lượng, một hệ thống EES có thể cung cấp nhiều dịch vụ bổ sung. Các điều từ 4.1.1.2 đến 4.1.1.5 phân biệt giữa các ứng dụng nguồn công suất biến động lớn cũng như các ứng dụng tiêu thụ nhiều năng lượng và ứng dụng nguồn dự phòng.

4.1.1.2 Ứng dụng nguồn công suất biến động lớn

Các hệ thống EES cho các ứng dụng yêu cầu công suất cao thường có nhu cầu về tính năng đáp ứng nhanh, cho các chuyển tiếp pha sạc và xả thường xuyên hoặc cho việc trao đổi công suất phản kháng bổ sung với hệ thống điện. Một số công nghệ EES đã phát triển, đặc biệt là lưu trữ năng lượng trường từ siêu dẫn (SMES), siêu tụ điện, lưu trữ năng lượng bánh đà (FES) và pin lithium loại công suất, có mật độ công suất cao nhưng mật độ năng lượng thấp, và có thể được sử dụng trong các ứng dụng này. Các ứng dụng bao gồm:

• Hỗ trợ/điều chỉnh tần số lưới;

• Hỗ trợ điện áp lưới;

• Hỗ trợ chất lượng điện năng;

• Điều khiển dòng công suất phản kháng;

• Giảm dao động công suất (POD).

4.1.1.3 Ứng dụng liên quan đến tích hợp nguồn năng lượng tái tạo

Bằng cách tích hợp các hệ thống EES, nhiều biện pháp quản lý tải, năng lượng, chất lượng công suất và hoạt động có thể được thực hiện, có thể được sử dụng một cách thuận lợi kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo. Các ứng dụng này bao gồm:

• làm mịn công suất;

• ổn định sản lượng;

• ứng dụng cho trạm sạc điện kết hợp với nguồn năng lượng tái tạo;

• quản lý tải (giảm biến động tải);

• quản lý hoạt động.

4.1.1.4 Ứng dụng tiêu thụ nhiều năng lượng

Các ứng dụng tiêu thụ nhiều năng lượng có thể cung cấp công suất cần thiết trong một khoảng thời gian dài. Việc vận hành cô lập của hệ thống EES cung cấp công suất cần thiết cho các lưới điện nội bộ mà không phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài. Các ứng dụng tiêu thụ nhiều năng lượng của hệ thống EES bao gồm:

• giảm biến động năng lượng;

• vận hành lưới điện cô lập.

4.1.1.5 Ứng dụng nguồn dự phòng

Trong trường hợp mất điện lưới bên ngoài, ứng dụng nguồn dự phòng có thể cung cấp công suất cần thiết cho tất cả các tải hoặc chỉ các tải khẩn cấp trong lưới nội bộ. ứng dụng nguồn dự phòng của hệ thống EES là:

• cung cấp nguồn dự phòng và hỗ trợ khẩn cấp.

4.1.2 Các yêu cầu liên quan đến ứng dụng

4.1.2.1 Quy định chung

Để đạt được chức năng yêu cầu, phần cứng và phần mềm được chọn của hệ thống EES phải đáp ứng một số yêu cầu chức năng chính. Các yêu cầu chức năng chính này (không nhất thiết phải liên quan trực tiếp đến hệ thống EES) được mô tả trong 4.1.2.

Do đó, thiết bị được chọn phải có các đặc tính chức năng chính này (ví dụ cấp nguồn và tiêu thụ điện năng) để thực hiện chức năng phù hợp cho ứng dụng. Các yêu cầu điển hình được liệt kê từ 4.1.2.2 đến 4.1.2.13. Phụ lục A cung cấp thêm thông tin về các chỉ số liên quan đến từng ứng dụng của hệ thống EES.

4.1.2.2 Yêu cầu về công suất

Để xác định các nhu cầu về đầu vào và đầu ra công suất, các giá trị công suất sau có thể được sử dụng để định nghĩa các yêu cầu liên quan đến công suất cho hệ thống EES:

• công suất tác dụng danh định, P [W];

• công suất phản kháng danh định, Q [var];

• công suất biểu kiến danh định, S [VA];

• công suất đầu vào và đầu ra danh định [W];

• công suất đầu vào và đầu ra ngắn hạn (danh định) [W];

• công suất phản kháng ngắn hạn [var];

• mật độ công suất [W/kg], [W/m ³ ];

• tốc độ tăng giảm công suất [W/min].

4.1.2.3 Yêu cầu về thời gian

Các giá trị thời gian để biểu thị khoảng thời gian của một ứng dụng công suất nhất định có thể được sử dụng để xác định yêu cầu tính năng về năng lượng và công suất cho hệ thống EES:

• khoảng thời gian sạc/xả danh định;

• thời gian công suất đầu vào/đầu ra ngắn hạn danh định.

4.1.2.4 Yêu cầu về năng lượng

Để xác định nhu cầu về tiêu thụ năng lượng và cấp nguồn tại điểm đấu nối (POC), các giá trị năng lượng sau có thể được sử dụng để xác định các yêu cầu liên quan đến năng lượng cho hệ thống EES tại POC:

• dung lượng năng lượng danh định [kWh];

• dung lượng năng lượng thực tế [kWh];

• mật độ năng lượng [kWh/kg, kWh/m ³ ].

Các yêu cầu về năng lượng cần xem xét sự suy giảm dung lượng theo thời gian để đáp ứng tuổi thọ vận hành.

4.1.2.5 Yêu cầu về hiệu suất

Để mô tả hiệu suất của quá trình chuyển đổi hoặc vận chuyển năng lượng cũng như của quá trình lưu trữ năng lượng, các giá trị hiệu suất liên quan đến năng lượng và công suất sau có thể được sử dụng để xác định các yêu cầu hiệu suất cho hệ thống EES:

• hiệu suất công suất [%];

• hiệu suất hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS) [%];

• hiệu suất năng lượng chu kỳ sạc xả [%]:

• tốc độ tự xả [%/ngày].

4.1.2.6 Yêu cầu về thời gian đáp ứng và tốc độ tăng giảm công suất

Các yêu cầu về tốc độ, tức là, tốc độ đạt đến giá trị thực với độ chính xác đủ khi cho trước giá trị đặt, có thể được xác định bởi các yêu cầu về thời gian đáp ứng và tốc độ tăng giảm công suất:

• thời gian đáp ứng bước;

• tốc độ tăng giảm công suất;

• thời gian ổn định;

• thời gian đo tần số.

Khi chuyển đổi giữa quá trình sạc và xả, các giá trị sau có thể được sử dụng:

- thời gian nghỉ;

- thời gian dừng;

- thời gian chuyển tiếp.

4.1.2.7 Yêu cầu và đặc tính điều khiển

Để đạt được chức năng mong muốn, các thuật toán và đặc tính phù hợp cần được triển khai khi điều khiển hệ thống EES:

• khả năng điều chỉnh tần số với đặc tính tần số-công suất tác dụng (P(f));

• khả năng hỗ trợ điện áp với đặc tính điện áp-công suất phản kháng (Q(U));

• giảm thiểu sụt điện áp;

• làm mịn (công suất) nguồn năng lượng tái tạo;

• ổn định (năng lượng) nguồn năng lượng tái tạo;

• hệ thống EES trong các trạm sạc điện kết hợp với nguồn năng .lượng tái tạo;

• giảm dao động công suất;

• khả năng khởi động lại trong tình huống mất điện.

CHÚ THÍCH: Trong một số trường hợp, hỗ trợ điện áp để ngăn ngừa sụt giảm điện áp sau sự cố truyền tải (N - 1) yêu cầu cả công suất phản kháng và công suất tác dụng, ứng dụng liên quan đến hỗ trợ điện áp của hệ thống EES chủ yếu xem xét các đặc tính công suất phản kháng.

4.1.2.8 Yêu cầu về quy mô, khối lượng và kích thước

Cũng có thể có các yêu cầu đối với hệ thống EES liên quan đến kích thước không gian và khối lượng:

• kích thước (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) [m], diện tích [m ² ], thể tích [m ³ ];

• khối lượng [kg, t].

4.1.2.9 Yêu cầu và đặc tính liên quan đến an ninh

Cũng có thể có các yêu cầu cho hệ thống EES liên quan đến an ninh:

• an ninh thiết bị;

• an ninh mạng;

• an toàn hoạt động;

• các biện pháp bảo vệ an ninh;

• an toàn phòng cháy chữa cháy;

• tuân thủ các tiêu chuẩn an ninh cụ thể cho từng kịch bản.

4.1.2.10 Yêu cầu và đặc tính liên quan đến tuổi thọ

Cũng có thể có các yêu cầu cho hệ thống EES về mặt tuổi thọ:

• số lượng chu kỳ tối thiểu tổng cộng, mỗi năm hoặc mỗi ngày;

• tuổi thọ tối thiểu;

• nhiệt độ môi trường và các điều kiện khí hậu khác.

4.1.2.11 Yêu cầu và đặc tính liên quan đến khả năng tương thích môi trường

Cũng có thể có các yêu cầu cho hệ thống EES liên quan đến tác động và khả năng tương thích với môi trường:

• lượng phát thải CO ₂ tối đa trong quá trình sản xuất, vận hành và thải bỏ;

• lượng phát thải tiếng ồn tối đa trong quá trình sản xuất, vận hành và thải bỏ;

• các chất khác thải ra ngoài không khí, nước hoặc đất (có thể phụ thuộc vào công nghệ lưu trữ được sử dụng trong hệ thống EES) trong quá trình sản xuất, vận hành và thải bỏ.

4.1.2.12 Yêu cầu về khả năng sử dụng và mức độ sẵn sàng

Nếu đây là một ứng dụng liên quan đến an toàn, có thể có yêu cầu về khả năng sử dụng và mức độ sẵn sàng của hệ thống EES:

• số lượng hệ thống dư thừa;

• thời gian ngừng hoạt động tối đa mỗi năm;

• tỷ lệ sử dụng hệ thống tối thiểu;

• các hoạt động bảo trì phòng ngừa và bảo trì khắc phục.

CHÚ THÍCH: Bảo trì phòng ngừa là một loại bảo trì được thực hiện nhằm mục đích đánh giá và/hoặc giảm thiểu sự suy giảm và giảm xác suất hỏng hóc của một thiết bị. Bảo trì khắc phục là loại bảo trì được thực hiện sau khi nhận diện hỏng hóc và nhằm phục hồi thiết bị về trạng thái mà nó có thể thực hiện chức năng yêu cầu.

4.1.2.13 Yêu cầu và đặc tính liên quan đến hiệu quả kinh tế

Cũng có thể có những cân nhắc về hiệu quả kinh tế cho hệ thống EES:

• chi phí đầu tư tối đa;

• chi phí vận hành tối đa;

• chi phí quản lý tối đa.

Trong giai đoạn hoạch định, điều này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ được sử dụng trong hệ thống EES (ví dụ công nghệ lưu trữ của hệ thống tích trữ).

4.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối với lưới điện

4.2.1 Quy định chung

Các yêu cầu từ lưới điện mà hệ thống EES được nối đến được mô tả trong 4.2. Chúng bao gồm các yêu cầu, điều kiện và giới hạn của lưới điện, và yêu cầu cho nhà vận hành cùng các quy định pháp lý và quy định kỹ thuật/chức năng.

4.2.2 Thông số lưới điện tại POC dự kiến

Trong 4.2.2 mô tả môi trường điện của hệ thống EES, mà phải được xem xét trong thiết kế hệ thống EES. Nó chứa các thông số và yêu cầu của lưới điện, chủ yếu là các thông số điện, ràng buộc, phạm vi vận hành và yêu cầu của lưới điện tại POC (chính).

Các thông số chính của lưới tại POC mà hệ thống EES được nối đến phải được xem xét trong giai đoạn hoạch định. Những thông số này bao gồm:

• điện áp danh nghĩa của hoạt động;

• phạm vi điện áp vận hành cho thiết bị;

• biến đổi điện áp tạm thời;

• tần số danh nghĩa;

• biến đổi tần số bình thường liên tục;

• biến đổi tần số tạm thời;

• dòng ngắn mạch và thời gian ngắn mạch;

• đồng bộ hóa máy cắt;

• đấu nối trung tính;

• bảo vệ nối đất

• đặc tính chỉ thị liên quan đến chất lượng dạng sóng điện áp;

• các yêu cầu bảo vệ.

4.2.3 Điều kiện vận hành

Trong 4.2.3 xem xét các yêu cầu liên quan đến điều kiện vận hành, bao gồm môi trường không điện của hệ thống EES:

• nhiệt độ (môi trường);

• độ ẩm;

• sét;

• động đất;

• ngập lụt/nước, mưa;

• áp suất.

• gió;

• băng và tuyết;

• xâm nhập của sinh vật (ví dụ: chuột, côn trùng hoặc con người);

• dao động và rung động cộng hưởng;

• bụi và khói;

• môi trường ăn mòn;

• sương mặn/nước muối/chất ăn mòn hóa học;

• cháy (bên trong và bên ngoài);

• nguồn điện từ bên ngoài;

• bức xạ mặt trời;

• tích tụ trầm tích.

Theo vị trí lắp đặt, các yêu cầu cụ thể cho từng địa điểm cần được xem xét trong giai đoạn hoạch định.

Ngoài ra, phải xem xét phân loại điều kiện môi trường theo IEC 60721-1. Khi cần thiết, những người hoạch định hệ thống EES nên tham khảo IEC 60721-3-3, IEC 60364-5-51 hoặc IEC/TS 62933-4-1 để có hướng dẫn về các điều kiện môi trường.

4.2.4 Yêu cầu và hạn chế của nhà vận hành lưới điện hoặc nhà vận hành hệ thống

4.2.4.1 Quy định chung

Trong 4.2.4 liệt kê các yêu cầu và hạn chế chủ yếu xuất phát từ cấu trúc lưới điện và hoạt động của hệ thống EES. Những thông số này thường được cung cấp bởi nhà vận hành lưới điện hoặc hệ thống và có thể được đưa vào các yêu cầu cụ thể về lưới điện dựa trên quy phạm lưới địa phương.

Mức điện áp của hệ thống EES phải đáp ứng yêu cầu của các đối tượng ứng dụng, và mức điện áp cần phải được xác định toàn diện theo tính năng, vị trí và các điều kiện cụ thể của hệ thống EES.

Khi lựa chọn POC mà hệ thống EES được nối vào, cần xem xét các khía cạnh sau:

• yêu cầu về an ninh lưới;

• vấn đề về khả năng ngắn mạch;

• khả năng tải;

• tác động đến chất lượng điện năng.

4.2.4.2 Profin hệ thống điện tại POC

Profin hệ thống điện tại POC được xác định bởi dải điều kiện tần số và điện áp ở trạng thái ổn định và động trong đó hệ thống EES phải duy trì kết nối với POC và cung cấp các khả năng và chức năng yêu cầu của hệ thống EES. Hơn nữa, việc chấp nhận sự tắc nghẽn điện tử công suất, dưới một số mức giảm điện áp và quá điện áp, cũng như khả năng tần số quá độ tạm thời cần được nêu rõ (xem IEC/TS 62786), cũng như các kịch bản ứng dụng và quy định địa phương nếu cần. Các hạng mục sau cần được xem xét:

• chu kỳ làm việc;

• biểu đồ phụ tải;

• đóng góp của dòng ngắn mạch;

• đóng góp vào hài điện áp/dòng điện;

• khả năng duy trì hoạt động khi điện áp giảm hoặc tăng (UVRT/OVRT).

• khả năng duy trì hoạt động khi tần số giảm hoặc tăng (UFRT/OFRT);

• truyền công suất tác dụng trong trường hợp lỗi và phục hồi sau khi đã khắc phục lỗi;

• cung cấp công suất phụ trợ từ bên ngoài hoặc bên trong;

• độ chính xác và dung sai của các giá trị/phép đo;

• các yêu cầu về giám sát/dữ liệu;

• các yêu cầu bổ sung của lưới điện (bao gồm giao diện phần cứng và phần mềm).

4.2.4.3 Phạm vi cho phép đối với quản lý năng lượng

Vì giá trị ban đầu tại đầu mỗi chu kỳ làm việc cần nằm trong một phạm vi hàm lượng năng lượng nhất định, có thể cần một chu kỳ phục hồi để đưa hệ thống EES về trạng thái ban đầu hoặc trạng thái cụ thể mà tại đó có thể thực hiện lại các chu kỳ làm việc. Các bậc tự do trong các chu kỳ phục hồi phụ thuộc chủ yếu vào yêu cầu của lưới điện. Liên quan đến xác định quy mô của hệ thống EES, các giá trị đặc trưng của quá trình phục hồi cần được chỉ rõ:

• phạm vi công suất đầu ra hoặc đầu vào tác dụng cho phép, bao gồm các giá trị công suất đầu ra hoặc đầu vào tác dụng tối đa và tối thiểu;

• thời gian tối thiểu và tối đa;

• thời gian phục hồi tối thiểu và tối đa có sẵn để khôi phục hệ thống EES giữa các chu kỳ làm việc;

• các yêu cầu hoặc hạn chế có thể liên quan đến công suất đầu vào và đầu ra phản kháng;

• phạm vi các giá trị tần số cho phép;

• tốc độ thay đổi tối đa cho phép của công suất tác dụng và phản kháng;

• phạm vi giá trị hệ số công suất cho phép tại POC chính;

• các yêu cầu có thể liên quan đến hệ số công suất.

4.2.4.4 Chu kỳ làm việc

Ứng dụng của hệ thống EES thường liên quan đến việc xác định một hoặc nhiều chu kỳ làm việc phù hợp mà hệ thống EES thường phải thực hiện tại POC chính để đáp ứng yêu cầu hoạt động của nó.

Cần xác định rõ các chu kỳ làm việc, bao gồm:

• thời gian của chu kỳ làm việc và tần suất mong đợi (số lần mỗi ngày/tuần/năm);

• đặc tính công suất tác dụng yêu cầu tại POC chính của hệ thống EES, có thể bao gồm các khoảng dung sai cho phép (độ vượt quá và/hoặc độ giảm thấp tối đa);

• dạng yêu cầu công suất phản kháng tại POC chính của hệ thống EES, có thể bao gồm các khoảng dung sai cho phép (độ vượt quá và/hoặc độ giảm thấp tối đa).

Đặc tính công suất tác dụng và công suất phản kháng tại POC có thể bao gồm các khoảng thời gian trong đó công suất tác dụng và/hoặc công suất phản kháng bằng không. Từ các đặc tính này, cần có khả năng xác định tốc độ thay đổi của công suất tác dụng và công suất phản kháng.

4.2.4.5 Tuổi thọ

Tuổi thọ vận hành yêu cầu của hệ thống EES cần được quy định với sự xem xét thích hợp về sự lão hóa của hệ thống và các công việc bảo trì và phục hồi cần thiết có thể có.

Trong IEC/TS 62933-1, các thuật ngữ liên quan đến tuổi thọ sau đây được định nghĩa, và có thể được sử dụng cho yêu cầu của các hệ thống EES:

• tuổi thọ vận hành;

• tuổi thọ vận hành mong đợi.

• Kết thúc tuổi thọ vận hành.

4.2.4.6 Yêu cầu về dữ liệu

Với mục đích vận hành và hoạch định, nhà vận hành mạng lưới hoặc nhà vận hành trạm điều khiển mức cao hơn thường yêu cầu một số dữ liệu vận hành và dự báo từ hệ thống EES, ví dụ:

• dung lượng năng lượng đầu vào/đầu ra thực tế;

• khả năng công suất đầu vào/đầu ra thực tế;

• dự báo về công suất đầu vào và đầu ra, bao gồm cả khoảng thời gian.

4.2.4.7 An toàn

Trong IEC/TS 62933-1 và IEC/TS 62933-5-1, các thuật ngữ sau đây liên quan đến an toàn được định nghĩa, có thể được sử dụng cho các yêu cầu của hệ thống EES:

• tình trạng an toàn;

• tình trạng không an toàn;

• đánh giá rủi ro;

• đánh giá mức độ rủi ro.

4.2.5 Tiêu chuẩn và quy định địa phương

4.2.5.1 Quy định chung

Hệ thống EES kết nối với lưới điện phải tuân thủ các tiêu chuẩn và có thể phải tuân thủ quy định địa phương để đảm bảo vận hành an toàn và ổn định cho hệ thống EES và lưới điện. Tất cả các tiêu chuẩn ảnh hưởng đến thiết kế hệ thống EES cần được nghiên cứu trong giai đoạn hoạch định.

4.2.5.2 Tiêu chuẩn kết nối lưới điện

4.2.5.2.1 Quy phạm lưới điện

Các yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất cho việc đấu nối lưới mà hệ thống EES phải đáp ứng được mô tả trong quy phạm lưới điện. Quy phạm này xác định nguyên tắc quản trị mối quan hệ với hệ thống EES và các tiêu chuẩn kỹ thuật mà lưới và hệ thống EES phải đáp ứng.

4.2.5.2.2 Tiêu chí đánh giá tính năng tiêu chuẩn

Đối với một số ứng dụng, hệ thống EES nên chứng minh các đặc tính tính năng nhất định khi kết nối với lưới, chẳng hạn như các tiêu chí đủ điều kiện, để có được sự chấp thuận tham gia thị trường điều khiển sơ cấp.

4.2.5.2.3 Lựa chọn mức điện áp và nguyên tắc POC

Việc lựa chọn mức điện áp và POC phải tuân thủ các quy định kỹ thuật liên quan và đáp ứng các yêu cầu kinh tế và an toàn của lưới cho hệ thống EES.

Mức điện áp của hệ thống EES phải đáp ứng yêu cầu của các đối tượng ứng dụng và cần được xác định một cách toàn diện theo công suất, vị trí ứng dụng và các điều kiện cụ thể của hệ thống EES.

Việc lựa chọn POC cần xét đến:

• các yêu cầu về an ninh lưới điện;

• vấn đề về khả năng ngắn mạch;

• khả năng tải;

• tác động lên chất lượng điện năng.

4.2.5.3 Tiêu chuẩn chung và quy định địa phương

Hệ thống EES kết nối với lưới điện có thể phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia và các tiêu chuẩn có liên quan. Đối với việc đấu nối của các hệ thống EES, cần tuân thủ các quy định sau:

• quy định kỹ thuật;

• quy định về tự động hóa và truyền thông;

• quy định về đo năng lượng;

• quy định về bảo vệ rơ le và thiết bị an toàn tự động;

• quy định liên quan đến môi trường.

4.3 Thiết kế hệ thống EES

4.3.1 Quy định chung

Điều 4.3 đề cập đến thiết kế và tích hợp lưới điện của các hệ thống EES cùng với các yêu cầu có thể phát sinh. Ngoài các yêu cầu liên quan đến các thành phần, 4.3 cũng chứa các quy định kỹ thuật về vận hành, điều khiển, trao đổi dữ liệu, giám sát và bảo trì.

4.3.2 Cấu trúc của hệ thống EES

Thiết kế của hệ thống EES bao gồm việc chọn kiến trúc hệ thống và lựa chọn các hệ thống con. Kiến trúc điển hình của một hệ thống EES, cấp nguồn cho hệ thống phụ trợ, được thể hiện trên Hình 1a).

a) Hệ thống EES không có POC phụ trợ

b) Hệ thống EES POC phụ trợ

Hình 1 - Các kiến trúc điển hình của hệ thống EES

Nếu hệ thống phụ trợ của một hệ thống EES được cấp từ một nguồn khác, kiến trúc phải được thể hiện trong Hình 1b).

Các yêu cầu của các hệ thống con trong một hệ thống EES được mô tả trong 4.3.3. Nói chung, đối với tất cả các hệ thống con, cần chỉ rõ đóng góp của chúng vào hiệu suất tổng thể của hệ thống, chẳng hạn như hiệu suất chu kỳ sạc xả.

4.3.3 Quy định kỹ thuật của các hệ thống con

4.3.3.1 Quy định chung

Để đáp ứng yêu cầu của toàn bộ hệ thống, cần phải phân tích các yêu cầu của hệ thống thành các yêu cầu của các hệ thống con. Các yêu cầu đối với các hệ thống con cần được xây dựng theo cách tổng quát và độc lập với công nghệ. Tuy nhiên, các yêu cầu phát sinh từ các hệ thống con (ví dụ về an toàn hoặc bảo trì), mà phụ thuộc vào công nghệ, cũng cần được xem xét.

Các ràng buộc giữa công suất danh định, năng lượng khả dụng, điều kiện môi trường và các khía cạnh bên trong/bên ngoài khác cũng cần được xem xét cho tất cả các hệ thống con.

4.3.3.2 Hệ thống tích trữ

Dung lượng năng lượng của hệ thống tích trữ trong hệ thống EES phải được đánh giá một cách phù hợp với dạng năng lượng. Dung lượng năng lượng của hệ thống tích trữ trực tiếp ảnh hưởng đến công suất đầu vào và đầu ra danh định tại POC chính, tức là nó ảnh hưởng đến các giá trị công suất đầu vào và đầu ra tại POC chính cũng như thời gian mà công suất đầu vào và đầu ra có thể được áp dụng tại POC chính.

Các hệ thống tích trữ phải đáp ứng các quy định kỹ thuật về tính năng trong suốt tuổi thọ vận hành của chúng. Điều này bao gồm tuổi thọ vận hành của chúng trong các điều kiện sử dụng ví dụ như dạng hoạt động (xem IEC/TS 62933-1:2018, Hình 1), điều kiện môi trường, chu kỳ bảo trì, v.v.

a) Yêu cầu chung

Thông tin sau đây phải được cung cấp bất kể công nghệ nào được áp dụng:

Đối với mỗi hệ thống tích trữ, dung lượng năng lượng lưu trữ và công suất sạc và xả tối đa phải được xem xét, vì điều này có ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ hệ thống EES.

Hàm lượng năng lượng hiện có cũng quan trọng đối với hệ thống EES. Một phương pháp dự báo, tức là cách ước lượng hàm lượng năng lượng sau khi sạc hoặc xả với một công suất nhất định trong một khoảng thời gian nhất định, cần được cung cấp.

Giá trị tuổi thọ vận hành điển hình (có thể phân biệt giữa lão hóa chu kỳ và lão hóa theo thời gian) cũng cần được chỉ rõ. Thông tin về mật độ năng lượng và mật độ công suất cũng cần được cung cấp để có thể so sánh với các hệ thống tích trữ khác nếu cần thiết.

Thông tin về các chu kỳ vận hành và bảo trì cần thiết cũng cần được cung cấp. Nhu cầu công suất phụ trợ của hệ thống tích trữ cũng cần được chỉ ra, nếu có:

• các tham số hiệu suất của hệ thống tích trữ;

• hiệu suất sạc của hệ thống tích trữ;

• hiệu suất xả của hệ thống tích trữ;

• tự xả hoặc “hiệu suất lưu trữ năng lượng” của hệ thống tích trữ.

b) Yêu cầu cụ thể

Nếu có các yêu cầu cụ thể đối với công nghệ tích trữ áp dụng, thì các yêu cầu này cần được đề cập ở đây. Ví dụ, nếu cần giảm công suất sạc hoặc xả trong một số khu vực hoạt động nhất định, điều này cần được chỉ rõ. Nếu có quy định đặc biệt cần xem xét cho hệ thống tích trữ (ví dụ đối với thải bỏ), điều này cần được nêu rõ ở đây, vì có thể liên quan đến hoạch định. Nếu có cách ly galvanic giữa POC và hệ thống tích trữ, điều này cũng cần được chỉ ra ở đây.

4.3.3.3 Hệ thống chuyển đổi năng lượng

Hệ thống chuyển đổi năng lượng thực hiện chuyển đổi công suất của hệ thống tích trữ thành công suất điện tại POC, thường là công suất đầu ra AC trong quá trình xả của hệ thống tích trữ, và có thể chuyển đổi công suất đầu vào AC từ lưới điện thành công suất phù hợp để sạc cho hệ thống tích trữ. Việc chuyển đổi này có thể được thực hiện bằng các hệ thống điện và/hoặc cơ học. Hệ thống chuyển đổi năng lượng ảnh hưởng đến đặc tính công suất biểu kiến của hệ thống EES. Hệ thống chuyển đổi năng lượng cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng điện năng tại POC.

Nói chung, hệ thống chuyển đổi năng lượng được nối với hệ thống tích trữ và với đầu nối (chính). Đối với các vấn đề hoạch định, hệ thống chuyển đổi năng lượng phải bao gồm tất cả các thiết bị truyền công suất giữa đầu nối và hệ thống tích trữ, ví dụ như bất kỳ loại máy biến áp công suất, bộ lọc sin hoặc các phần tử chuyển mạch nào.

a) Yêu cầu chung

Thông tin sau đây phải được cung cấp bất kể công nghệ nào được áp dụng:

Nhu cầu công suất phụ trợ của hệ thống chuyển đổi năng lượng cũng cần được chỉ ra ở đây, nếu có. Nếu có cách ly galvanic giữa POC và hệ thống tích trữ, điều này cũng cần được nêu rõ:

• các tham số tính năng của hệ thống chuyển đổi;

• hiệu suất sạc của hệ thống chuyển đổi năng lượng;

• hiệu suất xả của hệ thống chuyển đổi năng lượng.

b) Yêu cầu cụ thể

Nếu có các yêu cầu cụ thể đối với công nghệ chuyển đổi công suất áp dụng, thì các yêu cầu này cần được đề cập ở đây. Loại chuyển đổi (AC/DC, AC/AC, bơm/máy phát, v.v.) cũng như các phạm vi hoạt động, chẳng hạn như phạm vi điện áp DC hoặc tần số, phải được cung cấp.

4.3.3.4 Hệ thống phụ trợ

Tất cả các thiết bị cần thiết để thực hiện các chức năng phụ trợ của hệ thống EES phải được sử dụng, ví dụ như hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí) và hệ thống chống cháy.

a) Yêu cầu chung

Thông tin sau đây phải được cung cấp bất kể công nghệ nào được áp dụng:

Nhu cầu công suất phụ trợ tổng thể của hệ thống EES mà hệ thống phụ trợ phải xử lý cũng cần được chỉ ra ở đây. Nhu cầu công suất phụ trợ cho mọi trạng thái hoạt động quan trọng của EES phải được cung cấp, trong phạm vi dự kiến của các điều kiện khí hậu như nhiệt độ không khí ngoài trời và bức xạ mặt trời. Phải cung cấp thông tin về cấu trúc của hệ thống phụ trợ.

Hơn nữa, các yêu cầu về độ dự phòng và nguồn cung cấp điện đệm (trong trường hợp mất nguồn cung cấp) cũng cần được nêu rõ, nếu có.

b) Yêu cầu cụ thể

Nếu có các yêu cầu cụ thể đối với công nghệ của hệ thống phụ trợ áp dụng, thì các yêu cầu này cần được đề cập ở đây.

4.3.3.5 Hệ thống điều khiển và quản lý

Một hệ thống để giám sát và điều khiển hệ thống EES phải được sử dụng. Hệ thống điều khiển có thể bao gồm hệ thống truyền thông, hệ thống bảo vệ và hệ thống quản lý. Trong giai đoạn hoạch định, các khả năng điều khiển từ xa cần thiết và các chế độ hoạt động mà hệ thống điều khiển sẽ hỗ trợ cần được nêu rõ, xem xét các yêu cầu của quy phạm lưới điện địa phương áp dụng được.

Hệ thống EES cần được thiết kế sao cho việc mất nguồn cung cấp không ảnh hưởng đến độ an toàn của hệ thống EES và khả năng khởi động lại của hệ thống EES. Thời gian mất điện tối đa cần được xem xét (ví dụ, một nguồn dự phòng cụ thể phải được thiết kế). Một khái niệm ngắt kết nối an toàn và dừng hệ thống an toàn phải được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và người sử dụng hệ thống EES.

Tất cả các chức năng bảo vệ phải được mô tả với chức năng và giá trị kích hoạt.

a) Yêu cầu chung

Kiến trúc điển hình của hệ thống EES được thể hiện trên Hình 1 mô tả hệ thống quản lý như một hệ thống đơn lẻ. Khi một hệ thống EES được thiết kế và lắp đặt, thường có các hệ thống quản lý riêng biệt cho hệ thống tích trữ và hệ thống chuyển đổi năng lượng. Ngoài ra, hệ thống quản lý năng lượng có thể được bố trí để điều khiển hoạt động nội bộ của các hệ thống EES và tương tác với các hệ thống điện lưới. Hình 2 mô tả cấu trúc chi tiết của hệ thống quản lý, bao gồm hệ thống quản lý cho hệ thống tích trữ, hệ thống quản lý cho hệ thống chuyển đổi năng lượng và hệ thống quản lý năng lượng. Tùy thuộc vào thiết kế, các hệ thống này có thể được cung cấp dưới dạng các hệ thống riêng biệt hoặc dưới dạng các chức năng trong một hệ thống duy nhất.

Hình 2 - Kiến trúc điển hình của hệ thống EES với cấu trúc chi tiết của hệ thống quản lý

Hệ thống quản lý bao gồm hệ thống quản lý cho hệ thống tích trữ và hệ thống chuyển đổi năng lượng. Hệ thống quản lý năng lượng có thể được bao gồm trong hệ thống quản lý. Các yêu cầu chức năng cho hệ thống quản lý của hệ thống tích trữ, hệ thống chuyển đổi năng lượng và hệ thống quản lý năng lượng được xác định như sau:

• Hệ thống quản lý cho hệ thống tích trữ:

- chức năng đo lường:

- chức năng tính toán;

- chức năng điều khiển;

- chức năng truyền thông;

- chức năng bảo vệ;

• Hệ thống quản lý cho hệ thống chuyển đổi năng lượng:

- chức năng đo lường;

- chức năng điều khiển;

- chức năng bảo vệ;

- chức năng truyền thông;

- chức năng ghi lại;

- chức năng giám sát;

• Hệ thống quản lý năng lượng:

- chức năng điều khiển: lập lịch, điều khiển các hệ thống con của hệ thống EES;

- chức năng truyền thông: truyền thông với các hệ thống con của hệ thống EES và các hệ thống điện lưới;

- chức năng tính toán: dự báo thay đổi tải, công suất sạc/xả, thống kê;

- chức năng giám sát: công suất đầu vào/đầu ra, trạng thái của các hệ thống chính.

b) Yêu cầu cụ thể

Nếu có các yêu cầu cụ thể đối với công nghệ của hệ thống điều khiển được áp dụng thì các yêu cầu này phải được nêu tại đây.

4.3.4 Tích hợp các hệ thống EES vào lưới điện

4.3.4.1 Các xem xét chung

Kế hoạch đấu nối và kết cấu của toàn bộ hệ thống được sử dụng để nhận biết ứng dụng được cung cấp trong 4.3.4.

Hệ thống EES phải phù hợp với các yêu cầu của nhà vận hành lưới điện.

Đấu nối hệ thống EES với lưới điện phải được mô tả, kể cả giao điện đóng cắt, các khả năng ngắt và cách ly kỳ vọng, phối hợp kế hoạch bảo vệ (chức năng bảo vệ, thời gian tác động, v.v.) và việc đặt các máy biến áp đo lường trong phép đo.

Để nhận biết tác động hiệu quả và giám sát hệ thống EES từ quan điểm lưới điện, hệ thống EES cần vận hành theo đặc tính danh định và khả năng hiện tại của nó thông qua thông tin được trao đối với các hệ thống quản lý điện cục bộ và/hoặc từ xa. Nhà vận hành lưới điện có thể quản lý trực tiếp hoặc gián tiếp hệ thống EES.

Nếu hệ thống EES được sử dụng trong môi trường vận hành cô lập thì không yêu cầu tương tác giữa hệ thống EES và lưới bên ngoài. Tuy nhiên, trong trường hợp này, hệ thống EES có thể tương tác với các nguồn năng lượng phân tán như PV, tuabin gió, v.v. và phối hợp vận hành của chúng hoặc chấp nhận sự phối hợp đó.

4.3.4.2 Thành phần và yêu cầu bổ sung

Cấu trúc và các yêu cầu đối với những thành phần bổ sung của hệ thống, ví dụ như công tắc nhanh hoặc mạch bypass, phải được đưa ra.

4.3.5 Vận hành và điều khiển

4.3.5.1 Quy định chung

Hệ thống EES phải có khả năng trao đổi thông tin với nhà vận hành lưới điện và, khi có sự thỏa thuận chung, phải có thể được giám sát và điều khiển bởi nhà vận hành lưới điện. Để bảo đảm vận hành an toàn của lưới điện và hệ thống EES, hệ thống EES phải đáp ứng các yêu cầu sau:

• Các tham số và lệnh trao đổi giữa hệ thống EES và hệ thống điều hành lưới điện phải được thống nhất.

• Tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống địa phương, hệ thống EES phải chấp nhận các hướng dẫn điều khiển và điều chỉnh của nhà vận hành lưới điện.

IEC 61850 (tất cả các phần) phải được sử dụng, và có thể xem xét các tiêu chuẩn khác, để xác định các yêu cầu đối với vận hành và điều khiển hệ thống EES, ví dụ như đối với mô hình dữ liệu của hệ thống EES hoặc đối với các chế độ vận hành và điều khiển.

Các chế độ điều khiển của hệ thống EES phải được lựa chọn phù hợp với các yêu cầu cụ thể trong các kịch bản ứng dụng khác nhau.

Trong IEC/TS 62933-1, các thuật ngữ sau liên quan đến vận hành và điều khiển hệ thống EES được định nghĩa:

- trạng thái hoạt động:

- trạng thái chờ;

- trạng thái dừng:

- tín hiệu hoạt động:

- tắt máy:

- quy trình vận hành;

- dừng khẩn cấp;

- chế độ vận hành;

- tự ý cách ly;

- cách ly không mong muốn;

- điều khiển lưu lượng công suất tác dụng;

- điều khiển dòng điện trên đường dây;

- điều khiển tần số lưới;

- điều khiển điện áp nút;

- giảm thiểu sự cố chất lượng điện;

- điều khiển lưu lượng công suất phản kháng;

- ứng dụng kết hợp và khẩn cấp;

- giảm thiểu mất điện.

4.3.5.2 Các trạng thái vận hành của hệ thống điều khiển

Có nhiều loại trạng thái vận hành khác nhau có thể được áp dụng cho việc điều khiển một hệ thống EES. Nếu được kết nối với lưới, hệ thống EES có thể được vận hành với nhiều loại điều khiển công suất tác dụng khác nhau, chẳng hạn như:

• hỗ trợ tần số lưới;

• điều khiển tự ý cách ly và khả năng khởi động lại sau khi mất điện;

• giới hạn công suất tác dụng;

• điều khiển công suất tác dụng thủ công;

• điều khiển công suất tác dụng theo kiểu mẫu;

• điều khiển tự động theo tải;

• chế độ điều khiển công suất cho hỗ trợ điện áp lưới;

• chế độ điều khiển giá trị cố định;

• chế độ điều khiển liên quan đến điện áp;

• chế độ điều khiển liên quan đến công suất tác dụng;

• giảm công suất tác dụng liên quan đến điện áp.

4.3.6 Giám sát

4.3.6.1 Quy định chung

Trong quá trình vận hành của hệ thống EES, nhiều giá trị (ví dụ điện áp, dòng điện, nhiệt độ) được đo và giám sát. Để cho phép nhà vận hành hệ thống theo dõi các giá trị quan trọng của hệ thống EES, cần có một giao diện dữ liệu để trao đổi dữ liệu giám sát. Các giá trị quan trọng bao gồm các hạng mục sau:

• giá trị cho hệ thống tích trữ: điện áp, dòng điện, nhiệt độ, các thông số hoặc chỉ số chính liên quan đến công nghệ (ví dụ: tốc độ quay của bánh đà, mô men quán tính (MOI) của rotor), v.v.

• giá trị cho hệ thống chuyển đổi năng lượng: công suất tác dụng, công suất phản kháng, tần số, điện áp, dòng điện, chế độ hoạt động, v.v.

Giao diện giám sát của hệ thống EES phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- thỏa thuận về các giá trị của hệ thống EES cần được giám sát;

- cung cấp dữ liệu giám sát theo yêu cầu của nhà vận hành lưới, tùy thuộc vào yêu cầu chức năng.

Ngoài các giá trị nội bộ, hệ thống EES cũng phải giám sát các giá trị điện tại POC (ví dụ điện áp, dòng điện, trao đổi công suất tác dụng và phản kháng hoặc năng lượng khả dụng). Ngoài ra, trạng thái của thiết bị trong hệ thống EES cũng phải được giám sát (ví dụ thiết bị chuyển mạch hoặc vị trí của các công tắc điều chỉnh trên máy biến áp). Phải sử dụng IEC 61850 (tất cả các phần); các tiêu chuẩn khác có thể được xem xét.

4.3.6.2 Yêu cầu chung

Thông tin phải được cung cấp bất kể công nghệ nào được áp dụng.

Các yêu cầu về dữ liệu cho việc giám sát các hệ thống EES phải được nêu ở đây.

4.3.6.3 Yêu cầu cụ thể

Nếu có các yêu cầu cụ thể liên quan đến việc giám sát hệ thống EES, thì những yêu cầu này phải được nêu ở đây, chẳng hạn như cho các hệ thống tích trữ hoặc các hệ thống chuyển đổi năng lượng.

4.3.7 Bảo trì

Thông tin về chu kỳ bảo trì và thời gian ngừng hoạt động trong quá trình bảo trì hệ thống EES phải được cung cấp, chẳng hạn như kiểm tra định kỳ của hệ thống tích trữ hoặc hệ thống chuyển đổi năng lượng.

Hơn nữa, việc bảo trì các hệ thống EES và các hệ thống của chúng thường phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ. Những yêu cầu này phải được cung cấp.

4.3.8 Giao diện truyền thông

Các yêu cầu cho việc trao đổi thông tin của hệ thống EES với các hệ thống khác được mô tả ở đây. Việc trao đổi thông tin có thể bao gồm giao tiếp với hệ thống cấp trên, giám sát, điều khiển, đo lường và ghi lại các lỗi. Các giao diện truyền thông nên tuân theo các mô hình dữ liệu và hoạt động truyền thông phù hợp với các tiêu chuẩn để đảm bảo khả năng tương tác với lưới điện.

Hệ thống EES phải duy trì đồng bộ thời gian trong quá trình vận hành với các hệ thống con và hệ thống cấp trên. Hệ thống EES phải sử dụng các giao thức truyền thông dựa trên tiêu chuẩn. Mô hình dữ liệu thông tin cần xem xét các tiêu chuẩn liên quan. IEC 61850 (tất cả các phần) phải được sử dụng; các tiêu chuẩn khác như DNP3 ^[4] có thể được xem xét.

4.4 Quy mô và các tham số kết quả của hệ thống EES

4.4.1 Quy định chung

Xem xét tất cả các yêu cầu từ 4.1, 4.2 và 4.3, hệ thống EES có thể được xác định quy mô. Kích thước và các tham số kết quả của hệ thống EES phải được mô tả trong 4.4.2.

4.4.2 Quy mô

4.4.2.1 Quy định chung

Để xác định quy mô của hệ thống EES, tất cả các yêu cầu và hạn chế từ 4.1 đến 4.3 cần được xem xét. Trong giai đoạn hoạch định, cần xem xét khả năng suy giảm tính năng của hệ thống EES trong suốt vòng đời. Các chu kỳ bảo trì cần thiết và các điều kiện làm việc cũng phải được tính đến.

Các chu kỳ hoạt động yêu cầu, thời gian phục hồi được xác định và tuổi thọ cần thiết có thể được sử dụng để xác định quy mô của hệ thống EES. Đối với hệ thống EES đã được xác định quy mô, các chu kỳ hoạt động yêu cầu có thể được đáp ứng và hệ thống có thể phục hồi trong thời gian xác định suốt toàn bộ tuổi thọ theo một chiến lược vận hành nhất định.

Tất cả các chu kỳ hoạt động (chồng chéo) cần thiết để mô tả khả năng vận hành tổng thể của hệ thống EES cần được xem xét để xác định các giá trị đặc trưng của các chu kỳ hoạt động. Các chu kỳ phục hồi và các giá trị đặc trưng của chúng cũng nên được chồng chéo.

4.4.2.2 Yêu cầu cho việc xác định quy mô và hoạch định

Khi thực hiện quá trình xác định quy mô và hoạch định cho hệ thống EES, các yêu cầu sau đây cần được đáp ứng:

• Khả năng công suất và dung lượng lưu trữ năng lượng phải được đáp ứng.

• Các chiến lược điều khiển khác nhau phải được xem xét.

• Tuổi thọ và lão hỏa của các thành phần và hệ thống con, đặc tính sạc-xả và chu kỳ sạc-xả phải được xem xét.

• Nói chung, tất cả các yêu cầu từ 4.1 đến 4.3 phải được nghiên cứu và xem xét trong quá trình hoạch định và thiết kế EES.

4.4.2.3 Tổng quan về quá trình hoạch định và thiết kế EES

Hình 3 minh họa các chủ đề chính mà phải được nghiên cứu trong các khía cạnh hoạch định và thiết kế EES.

Hình 3 - Tổng quan về các khía cạnh hoạch định và thiết kế EES

Trong nhiều trường hợp, các hệ thống EES được hoạch định với các ứng dụng đa chức năng. Hình 4 đưa ra một ví dụ về quy trình hoạch định EES với các ứng dụng đa chức năng. Các quy trình chính bao gồm:

• xác định mục tiêu chức năng: yêu cầu phân phối công suất và tối thiều năng lượng EES;

• xem xét các hạn chế: cân bằng năng lượng EES, cân bằng công suất hệ thống, giới hạn vận hành SOC, v.v.

Hình 4 - Ví dụ về quy trình hoạch định EES với các ứng dụng đa chức năng

Các ứng dụng đa chức năng điển hình của hệ thống EES được thể hiện trong Bảng 1

Bảng 1 - Ứng dụng đa chức năng điển hình của hệ thống EES

4.4.3 Đặc tính và hạn chế của hệ thống EES

4.4.3.1 Quy định chung

Kết quả từ việc xác định quy mô hệ thống EES là các giá trị và thông số đặc trưng của hệ thống EES. Các thông số liên quan phải được cho trong tờ dữ liệu và cần có các thông tin sau:

• điện áp danh định và điện áp danh nghĩa

• tần số danh định và tần số danh nghĩa

• khả năng công suất

- công suất tác dụng đầu vào và đầu ra danh định

- công suất biểu kiến danh định

- công suất phản kháng danh định

- hệ số công suất danh định

- thời gian sạc danh định

- thời gian xả danh định

- công suất tác dụng đầu vào và đầu ra ngắn hạn

- công suất phản kháng ngắn hạn

- thay đổi tối đa của công suất theo thời gian

- mật độ công suất (theo khối lượng / theo thể tích)

- thời gian truy cập (thời gian giữa nhu cầu công suất và việc phát ra 50% năng lượng đã lưu trữ)

• Tính năng đáp ứng bước

- thời gian đáp ứng bước

- thông số thời gian đáp ứng

- tốc độ tăng dần

- thời gian ổn định

• giá trị dung lượng năng lượng

- dung lượng năng lượng danh định tại thời điểm bắt đầu và kết thúc tuổi thọ vận hành

- (dung lượng năng lượng cho công suất đầu vào/đầu ra danh định tại POC)

- mật độ năng lượng (theo khối lượng / theo thể tích)

- độ sạc sâu

- độ xả sâu

- năng lượng lưu trữ trên đầu tư

• giá trị hiệu suất năng lượng

- hiệu suất chu kỳ sạc xả danh định tại thời điểm bắt đầu và kết thúc tuổi thọ vận hành

- (chu kỳ sạc xả trên toàn bộ dung lượng năng lượng danh định với công suất tác dụng đầu vào/đầu ra danh định tại POC)

• hệ thống tích trữ

- "dung lượng năng lượng đã lắp đặt" liên quan đến quy trình đo dung lượng của hệ thống tích trữ

- tỷ lệ tự xả

• hệ thống phụ trợ

- tiêu thụ công suất phụ trợ

- tần số danh định của hệ thống phụ trợ

- hệ số công suất danh định của hệ thống phụ trợ

- điện áp danh định của hệ thống phụ trợ

- công suất biểu kiến danh định của hệ thống phụ trợ

- tiêu thụ năng lượng danh định của hệ thống phụ trợ

- tiêu thụ năng lượng ở chế độ chờ danh định của hệ thống phụ trợ

• giá trị tuổi thọ

- giá trị khi kết thúc tuổi thọ vận hành

• sử dụng (cơ sở thiết kế)

- chu kỳ làm việc

- hiệu suất chu kỳ sạc xả của chu kỳ làm việc ở cuối tuổi thọ vận hành

- thời gian phục hồi

- chu kỳ (tương đương) đầy đủ mỗi ngày/năm

- tuổi thọ vận hành dự kiến

- độ bền chu kỳ

• điều kiện môi trường tham chiếu

- dải nhiệt độ môi trường

- độ ẩm

• điểm đấu nối

- POC chính

- POC phụ trợ

Nói chung, giá trị danh định của một đại lượng được sử dụng làm quy định kỹ thuật, được thiết lập cho một tập hợp điều kiện vận hành cụ thể của một thành phần, thiết bị hoặc hệ thống. Khi quy định các giá trị danh định cho mục đích hoạch định hệ thống EES, các giới hạn vận hành quan trọng của biểu đồ khả năng công suất, giảm khả năng do lão hóa, điều kiện môi trường thay đổi và các yếu tố giới hạn khác phải được xem xét. Tất cả các giá trị danh định được sử dụng cho mục đích hoạch định phải liên quan đến thời điểm kết thúc tuổi thọ vận hành.

Tiêu thụ công suất phụ trợ có thể thay đổi trong suốt tuổi thọ vận hành của hệ thống EES và do đó phải được đánh giá cho toàn bộ tuổi thọ vận hành của hệ thống cũng như cho các điều kiện môi trường dự kiến tại địa điểm lắp đặt. Ảnh hường của các điều kiện thời tiết cực đoan đối với hiệu suất tổng thể của hệ thống EES cũng cần được xem xét.

Định nghĩa về giá trị ở cuối tuổi thọ vận hành được cho trong IEC/TS 62933-1. Thử nghiệm tiêu thụ công suất phụ trợ được cho trong IEC 62933-2-1.

4.5 Tuổi thọ dịch vụ của các hệ thống EES

4.5.1 Quy định chung

Điều 4.5 đề cập đến tuổi thọ vận hành của các hệ thống EES, bao gồm đánh giá tính năng ban đầu và liên tục, cũng như các khía cạnh giám sát, bảo trì, chẩn đoán và ngừng hoạt động.

4.5.2 Lắp đặt

Việc lắp đặt các hệ thống EES thường phụ thuộc vào công nghệ, ví dụ như yêu cầu an toàn cho các hệ thống EES điện hóa trong IEC/TS 62933-5-2. Những ghi chú về lắp đặt hệ thống EES cũng được cho trong IEC/TS 62933-3-1.

Có thể có một số quy định cụ thể tại địa điểm như:

• các quy định pháp lý và xây dựng cụ thể;

• quy định địa phương về khoảng cách tối thiểu đến các tòa nhà dân cư và đường giao thông;

• quy định điện (ví dụ khoảng cách điện tối thiểu hoặc cung cấp điểm nối đất thích hợp, cách điện, bảo vệ điện);

• tiêu chuẩn cho việc lắp đặt thiết bị điện (ví dụ cho cáp và đầu nối);

• các quy định an toàn pháp lý và cụ thể;

• các quy định về môi trường pháp lý và cụ thể;

• đảm bảo tính khả dụng cho người và phương tiện;

• nếu cần, cung cấp không gian và lối đi cho công việc bảo trì và hoạt động (bao gồm không gian lưu trữ cho thiết bị an toàn);

• điều kiện vận hành;

• nếu cần, lắp đặt các biện pháp hạn chế và kiểm soát quyền truy cập (ví dụ an ninh để ngăn chặn truy cập từ những người không được phép hoặc từ việc trao đổi dữ liệu không được phép (an ninh mạng));

• nếu yêu cầu, sử dụng các vật liệu không cháy và/hoặc vật liệu có tính dễ cháy giới hạn (ví dụ theo ISO 5660-1);

• nếu cần, lắp đặt hệ thống phát hiện/chữa cháy thích hợp;

• có thể tách biệt các hệ thống con (ví dụ phòng pin tách biệt với các thiết bị điện khác);

• nếu cần, tích hợp các hệ thống điều hòa không khí thích hợp; điều này có thể cần thiết để tuân thủ các đặc tính cụ thể của công nghệ, chẳng hạn như cho các hệ thống pin.

4.5.3 Đánh giá tính năng

4.5.3.1 Yêu cầu chung

Nhà cung cấp hệ thống phải cung cấp thông tin cần thiết về hệ thống EES. Điều này đảm bảo rằng các người dùng tiềm năng (chẳng hạn như một công ty điện lực) có đủ thông tin để đánh giá tính năng của hệ thống. Các yêu cầu bảo trì và giá trị ở cuối tuổi thọ cần được cung cấp và tương thích với ứng dụng.

Đánh giá tính năng của các hệ thống EES kết nối lưới có thể bao gồm các thử nghiệm liên quan đến công suất đầu vào và đầu ra danh định, dung lượng năng lượng, thời gian đáp ứng, hiệu suất năng lượng và PCS, khả năng điều khiển công suất, đáp ứng tần số hoặc điện áp, hỗ trợ chất lượng điện năng, chức năng bảo vệ và tái kết nối, v.v.

IEC 62933-2-1 đề cập đến việc thử nghiệm các hệ thống EES.

4.5.3.2 Thử nghiệm chấp nhận tại hiện trường (SAT)

Theo IEC/TS 62933-1, thử nghiệm chấp nhận tại hiện trường (SAT) là một hoạt động tại chỗ nhằm chứng minh rằng hệ thống EES tuân thủ các thông số kỹ thuật hệ thống và hướng dẫn lắp đặt.

Có thể thực hiện các thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy (FAT) trước thử nghiệm chấp nhận tại hiện trường. Theo IEC/TS 62933-1, thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy (FAT) là một hoạt động tại nhà máy nhằm chứng minh rằng hệ thống EES, các hệ thống con, thành phần và các hệ thống/thiết bị bổ sung tuân thủ các thông số kỹ thuật.

4.5.3.3 Đánh giá tính năng định kỳ và theo sự kiện

Các thử nghiệm và kiểm tra định kỳ nên được thực hiện, có thể bao gồm:

• thử nghiệm chức năng giám sát;

• kiểm tra và ghi lại điều kiện làm việc của các chức năng của hệ thống EES như công suất danh định và dung lượng năng lượng, đặc tính sạc và xả, thời gian đáp ứng, hiệu suất năng lượng, v.v., với nhu cầu phụ tải thực tế;

• kiểm tra một phần và toàn bộ các chức năng bảo vệ chung và đặc biệt của hệ thống EES;

• kiểm tra môi trường hoạt động của hệ thống EES (ví dụ hệ thống kiểm soát cháy, hệ thống thông gió, hệ thống chiếu sáng và hệ thống điều chỉnh nhiệt độ).

Sau khi cải tạo, hiện đại hóa hoặc nâng cấp hệ thống EES, SAT hoặc một số thử nghiệm theo thỏa thuận phải được thực hiện lại. Ngoài các hạng mục thử nghiệm thường xuyên, có thể tiến hành các thử nghiệm chức năng khác, ví dụ liên quan đến điều chỉnh tần số, dự phòng khẩn cấp/khởi động đen, điều chỉnh điện áp hoặc hỗ trợ chất lượng điện năng.

4.5.4 Vận hành và điều khiển

4.5.4.1 Quy định chung

Nếu hệ thống EES được kết nối với lưới điện, hoạt động của hệ thống EES phải tuân thủ các quy định liên quan đến vận hành lưới và các chức năng an toàn yêu cầu. Hệ thống EES phải đáp ứng các yêu cầu của quy phạm lưới điện.

4.5.4.2 Điều khiển công suất tác dụng

Các hệ thống EES kết nối lưới tham gia vào việc phân phối lưới điện cần tuân thủ các nguyên tắc điều khiển phân cấp và phân phối thống nhất, và điều khiển công suất sạc và xả của họ theo các hướng dẫn của cơ quan phân phối lưới điện. Profin hoạt động dự kiến nên liên quan đến chu kỳ làm việc đã đồng ý. Thời gian phục hồi cũng nên được cung cấp bởi nhà vận hành lưới điện. Hệ thống EES phải đáp ứng các yêu cầu về thời gian đáp ứng.

Nếu các hệ thống EES kết nối lưới tham gia vào việc điều chỉnh tần số hoặc điện áp hoặc các hoạt động hỗ trợ khác theo các hướng dẫn của cơ quan phân phối lưới điện, thời gian đáp ứng liên quan đến công suất tác dụng không được lớn hơn các giá trị đã định trước.

Đối với các hệ thống EES tham gia hỗ trợ điện khẩn cấp, việc hỗ trợ công suất hệ thống phải được thực hiện theo hướng dẫn của thỏa thuận lập lịch lưới hoặc cơ quan điều độ lưới trong trường hợp xảy ra sự cố lưới cục bộ và mất điện. Trong trường hợp khẩn cấp, thời gian hoạt động tối đa với công suất đầu ra tối đa không được ngắn hơn một khoảng thời gian đã định trước (ví dụ 15 min hoặc 30 min). Cơ quan điều độ lưới có thể trực tiếp giới hạn lượng công suất trao đổi giữa hệ thống EES và lưới điện.

Liên quan đến công suất đầu ra của hệ thống EES, độ sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực tế không được vượt quá một giá trị đã định trước (ví dụ 2 %).

4.5.4.3 Điều khiển công suất phản kháng

Hệ số công suất của hệ thống EES kết nối lưới phải đáp ứng các yêu cầu về chất lượng điện năng. Khi hệ thống EES phải điều chỉnh cả công suất tác dụng và công suất phản kháng, cần có một thỏa thuận về các ưu tiên, ví dụ như công suất tác dụng sẽ có ưu tiên cao hơn công suất phản kháng.

Nếu các hệ thống EES kết nối lưới tham gia vào việc điều chỉnh điện áp lưới theo hướng dẫn của cơ quan điều độ lưới, thời gian đáp ứng của họ liên quan đến công suất phản kháng không được lớn hơn một giá trị đã định trước (ví dụ 200 ms, 10 chu kỳ). Liên quan đến công suất phản kháng đầu ra của hệ thống EES, độ sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực tế không được vượt quá một giá trị đã định trước (ví dụ 5 %).

4.5.4.4 Đáp ứng khẩn cấp trong trường hợp hỏng hệ thống EES sự cố lưới điện

Trong trường hợp hệ thống EES gặp điều kiện làm việc bất thường hoặc khẩn cấp, nguyên nhân phải được điều tra và các biện pháp thích hợp phải được thực hiện để đảm bảo an toàn cho thiết bị.

Có thể có hai kế hoạch đáp ứng khẩn cấp khác nhau:

a) Trong trường hợp điều kiện làm việc bất thường:

• Hệ thống EES sẽ dừng hoạt động do sự cố trong hệ thống điện; các hoạt động phải được thực hiện theo hướng dẫn điều độ.

• Nếu có bất kỳ sự bất thường nào như cảnh báo hoặc hành động bảo vệ xảy ra trong quá trình vận hành của EES, tất cả các thành phần của hệ thống EES phải được kiểm tra lần lượt để đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống EES.

• Khi tín hiệu cảnh báo được kích hoạt, hệ thống EES không được ngay lập tức tắt; thay vào đó, việc giám sát thời gian thực về hoạt động của hệ thống EES phải được thực hiện và tổ chức kiểm tra và xử lý tại chỗ.

b) Trong trường hợp tai nạn:

• Trong trường hợp có lỗi nghiêm trọng trong quá trình hoạt động (ví dụ cháy, nổ, thiên tai), cần thực hiện dừng khẩn cấp và ngắt cầu dao; thông báo cho những người có trách nhiệm theo quy định địa phương.

• Tổ chức nhân sự liên quan để thực hiện kiểm tra tại chỗ và có các hành động phù hợp với sự cố, có thể bao gồm:

- kiểm tra tất cả thiết bị, phát hiện các bộ phận hỏng và sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận này:

- kiểm tra các giao diện truyền thông;

- thực hiện các thử nghiệm định kỳ;

- kiểm tra xem các thông số hoạt động quan trọng (như dòng điện sạc và xả, điện áp, nhiệt độ và các thông số khác) có vượt quá phạm vi bình thường hay không;

- kiểm tra xem hệ thống kiểm soát cháy có gửi cảnh báo cháy hay không.

- kiểm tra xem có dấu hiệu khói hoặc cháy trên thiết bị hay không;

- kiểm tra xem hệ thống tích trữ có bị hỏng hoặc có cảnh báo lỗi hay không;

- kiểm tra xem hệ thống điều khiển có bị hỏng hoặc có lỗi hay không.

4.5.5 Giám sát

4.5.5.1 Quy định chung

Dữ liệu giám sát phải được cung cấp định kỳ hoặc khi có yêu cầu cho hệ thống vận hành lưới điện. Dữ liệu giám sát phải được ghi lại theo sự kiện hoặc định kỳ. Dữ liệu giám sát được thu thập, phân loại và phân tích định kỳ để quyết định về hoạt động hoặc bảo trì có thể xảy ra. Phụ lục B cung cấp thông tin thêm về phân công quyền hạn mặc định cho các vai trò trong các trạng thái giám sát và bảo trì khác nhau.

4.5.5.2 Giám sát lưới điện

Các tham số liên quan đến lưới điện phải được giám sát:

• điện áp và dòng điện tại điểm đấu nối (POC);

• công suất tác dụng và công suất phản kháng trao đổi giữa hệ thống EES và lưới điện.

4.5.5.3 Giám sát thiết bị chuyển mạch

Hệ thống giám sát phải đáp ứng các yêu cầu của giao tiếp lưới điện liên quan đến bảo vệ rơ le, thiết bị an toàn tự động, hệ thống tự động hóa, thiết bị điều độ và các hoạt động khác. Dữ liệu của các thiết bị chuyển mạch cần được giám sát bao gồm:

• vị trí nấc điều chỉnh của máy biến áp, trạng thái đóng cắt của các máy cắt điện bên trong EES;

• vị trí nấc điều chỉnh chính của máy biến áp, trạng thái đóng cắt của các máy cắt điện tại POC.

4.5.6 Bảo trì

4.5.6.1 Quy định chung

Ngoài việc bảo dưỡng, sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận cần thiết, bảo trì còn bao gồm cả việc kiểm tra chức năng. Các yêu cầu bảo trì chung bao gồm:

• kiểm tra và ghi lại quá trình truyền và nhận dữ liệu giữa hệ thống quản lý lưu trữ năng lượng và từng hệ thống con để xác minh rằng chúng đang hoạt động đúng chức năng;

• kiểm tra các báo động và chức năng bảo vệ;

• kiểm tra chức năng của hệ thống truyền thông để đảm bảo truyền thông thỏa đáng với hệ thống điều khiển cấp cao hơn;

• kiểm tra xem hệ thống EES và các hệ thống con của nó có chỉ báo hoạt động bình thường và làm việc đúng hay không, ví dụ bằng cách kiểm tra các cảnh báo và thông báo và kiểm tra sự trao đổi thông tin;

• kiểm tra định kỳ các hệ thống con của hệ thống EES (hệ thống quản lý, hệ thống tích trữ và hệ thống chuyển đổi năng lượng) theo các quy định kỹ thuật phụ thuộc vào công nghệ;

• giữ cho các hệ thống con được kết nối đúng cách và chắc chắn, đồng thời được nối đất tin cậy;

• đảm bảo tất cả các chỉ số hoạt động và giá trị đo của hệ thống EES và các hệ thống con của nó nằm trong phạm vi bình thường;

• đảm bảo rằng các điều kiện môi trường (ví dụ nhiệt độ và độ ẩm xung quanh) đáp ứng các yêu cầu hoạt động của từng hệ thống con;

• thực hiện các biện pháp cần thiết kịp thời để kiểm tra và xử lý trong trường hợp hoạt động bất thường hoặc hỏng hóc;

• thu thập, phân tích và kiểm tra dữ liệu của hệ thống EES;

• kiểm tra các chức năng điều khiển và điều chỉnh của hệ thống EES:

- thử nghiệm thường xuyên;

- thử nghiệm sau khi đại tu và nâng cấp;

- kiểm tra chức năng bảo vệ của hệ thống EES;

- kiểm tra môi trường hoạt động của hệ thống EES;

• thay thế thiết bị có tuổi thọ vận hành đã hết hoặc sắp hết.

4.5.6.2 Bảo trì định kỳ

Bảo trì định kỳ của hệ thống EES phải bao gồm:

• thử nghiệm bảo trì và hoạt động của hệ thống EES phải được thực hiện theo tài liệu hướng dẫn của nhà chế tạo, v.v., với các kỹ thuật và chu kỳ phù hợp;

• kế hoạch bảo trì (kiểm tra, đưa vào vận hành) phải được thiết lập và bao gồm các hạng mục bảo trì;

• một báo cáo bảo trì phải được chuẩn bị bao gồm:

- ngày tạo báo cáo bảo trì;

- người chịu trách nhiệm;

- các hạng mục bảo trì định kỳ;

- tài liệu về các công việc bảo trì đã thực hiện (kiểm tra trực quan, bảo trì tình trạng lắp đặt, bảo trì tình trạng bảo vệ);

- hồ sơ gồm tất cả các điều kiện không phù hợp, bao gồm các linh kiện thay thế và các biện pháp khắc phục đã thực hiện.

Hác linh kiện thay thế và các biện pháp cên đưn linh kiện thay thế và các biện pháp khắc phục đã thực hiện, trường hợp hoạt động bất thường hoặc hỏng 4.5.6.3 Yêu C.3 kiện thay thế và các biện pháp tích try

Yêu cầu bảo trì chung cho hệ thống tích trữ bao gồm các hạng mục sau:

a) Quy định chung:

• Hệ thống tích trữ phải có tấm nhãn hoàn chỉnh do nhà chế tạo cung cấp.

• Các giá đỡ đặt trên hệ thống tích trữ không được bị biến dạng. Giá đỡ kim loại và để phải được nối đất tin cậy. Mối nối đất phải được xiết chặt và điện trở của nó phải được kiểm tra xác nhận.

• Mạch điện chính của hệ thống tích trữ phải được kết nối đúng cách và chắc chắn, và thiết bị tản nhiệt/thiết bị nhiệt phụ trợ phải hoạt động bình thường.

• Hệ thống tích trữ phải được trang bị đầy đủ các chức năng bảo vệ. Trước khi sạc-xả hệ thống tích trữ, các yêu cầu bảo vệ tương ứng như giá trị ngưỡng phải được xác định.

b) Kiểm tra tuần tra:

• Phòng chứa hệ thống tích trữ hoặc cabin chế tạo sẵn phải được thông gió trước khi nhân viên trực đi vào.

• Nhiệt độ và độ ẩm của hệ thống tích trữ hoặc cabin chế tạo sẵn phải nằm trong phạm vi hoạt động. Thiết bị chiếu sáng phải nguyên vẹn và còn hoạt động.

• Thiết bị kiểm soát nhiệt độ như HVAC phải nằm trong phạm vi hoạt động.

• Kiểm tra cách điện của các bộ phận mang điện.

• Kiểm tra nối đất của vỏ kim loại và giá đỡ.

• Kiểm tra các thiết bị thông gió.

• Kiểm tra không gian làm việc an toàn.

• Kiểm tra thiết bị chiếu sáng.

c) Xử lý tình trạng bất thường và sự cố:

• Khi hệ thống tích trữ bị xả quá mức, sạc quá mức hoặc bị ngắn mạch thì cần dừng lại để kiểm tra.

• Khi điện áp của hệ thống tích trữ nằm ngoài giới hạn quy định của nhà chế tạo, các biện pháp khắc phục cần thiết phải được thực hiện theo quy định của nhà chế tạo trong những trường hợp như vậy. Không thực hiện việc sạc hoặc xả tùy tiện vì điều này có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng. Khi hệ thống tích trữ, đặc biệt là hệ thống dựa trên pin, bị sạc/xả liên tục, sự chênh lệch điện áp giữa các thành phần của hệ thống tích trữ (tức là, cell/môđun pin trong hệ thống pin) có xu hướng vượt quá giá trị cho phép. Do đó, cần thiết phải cân bằng lại điện áp. Trong hệ thống dựa trên pin, quá trình cân bằng điện áp của cell là cần thiết.

• Khi xảy ra tình huống bất thường như khói, cháy hoặc nổ trong hệ thống tích trữ, cần phải sơ tán nhân viên xung quanh kịp thời, và ngay lập tức thực hiện các biện pháp phù hợp theo kế hoạch khẩn cấp; ngăn chặn lan truyền sự cố và báo cáo kịp thời.

4.5.6.4 Yêu cầu bảo trì cụ thể liên quan đến công nghệ EES

Các yêu cầu bảo trì liên quan được cung cấp trong Phụ lục C.

4.5.6.5 Yêu cầu bảo trì cụ thể cho hệ thống chuyển đổi năng lượng

a) Quy định chung:

• Hệ thống chuyển đổi năng lượng phải có tấm nhãn hoàn chỉnh do nhà chế tạo cung cấp.

• Vỏ của hệ thống chuyển đổi năng lượng cần có ký hiệu nối đất tiêu chuẩn. Giá đỡ kim loại và nền phải được nối đất tin cậy. Mối nối đất phải được xiết chặt và điện trở của nó phải được kiểm tra.

• Hệ thống chuyển đổi năng lượng phải có chức năng bảo vệ hoàn chỉnh. Trước khi bắt đầu hoạt động, các yêu cầu bảo vệ tương ứng của hệ thống chuyển đổi năng lượng phải được xác định.

b) Kiểm tra tuần tra:

- Điện áp và dòng điện AC/DC của hệ thống chuyển đổi năng lượng nằm trong phạm vi hoạt động.

- Đèn báo và đèn nguồn của hệ thống chuyển đổi năng lượng nguyên vẹn và còn hoạt động.

- Giao diện người-máy (HMI) của hệ thống chuyển đổi năng lượng không báo cáo lỗi và không có thông tin báo động phần cứng và cấu hình.

- Chế độ hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng và vị trí chuyển mạch của công tắc lựa chọn được thiết lập đúng.

- Nhiệt độ trong nhà của hệ thống chuyển đổi năng lượng nằm trong phạm vi hoạt động.

- Thiết bị chiếu sáng và hệ thống thông gió đang hoạt động.

- Hệ thống làm mát và nguồn điện không gián đoạn của hệ thống chuyển đổi năng lượng hoạt động đúng mà không có tiếng ồn bất thường.

- Kiểm tra cách điện của các bộ phận mang điện.

- Kiểm tra nối đất của vỏ kim loại và giá đỡ.

- Kiểm tra các thiết bị thông gió.

- Kiểm tra không gian làm việc an toàn.

- Kiểm tra thiết bị chiếu sáng.

c) Xử lý tình trạng bất thường và sự cố:

• Hệ thống chuyển đổi năng lượng phải được tắt ngay lập tức trong trường hợp sự cố hoặc hỏng hóc để kiểm tra và xử lý. Các hồ sơ tương ứng phải được ghi lại và báo cáo cho người phụ trách liên quan. Hồ sơ bao gồm, nhưng không giới hạn ở, trường hợp sự cố và mã sự cố, model và số hiệu thiết bị, và thời gian sự cố.

• Khi hệ thống điều khiển của hệ thống chuyển đổi năng lượng hoạt động bất thường, cần dừng lại để kiểm tra.

• Khi công suất đầu ra của hệ thống chuyển đổi năng lượng nằm ngoài phạm vi hoạt động, các thành phần công suất, môđun điều khiển và kênh giao tiếp điều khiển phải được dừng lại để kiểm tra.

• Việc xử lý sự cố của hệ thống chuyển đổi năng lượng phải được kích hoạt sau một khoảng thời gian nhất định kể từ khi mất điện (ví dụ 30 min) để đảm bảo an toàn.

4.5.6.6 Yêu cầu bảo trì cụ thể cho hệ thống quản lý

a) Quy định chung:

• Các đường dây thu thập tín hiệu đo như nhiệt độ, dòng điện, điện áp, v.v. của hệ thống quản lý được kết nối tin cậy, không bị lỏng hoặc rơi ra.

• Đèn chỉ báo trạng thái hoạt động và giao diện giám sát của hệ thống quản lý hoạt động bình thường mà không xuất hiện cảnh báo.

• Các thông số cấu hình liên quan đến quản lý cảnh báo, bảo vệ, điều khiển sạc/xả và các chức năng khác của hệ thống quản lý phải được thiết lập theo danh sách giá trị thông số đã được phê duyệt. Khi cần thay đổi các giá trị thông số cấu hình, danh sách thông số cấu hình phải được cập nhật lại và thực hiện bởi nhân sự trực ca có thẩm quyền vận hành.

• Hệ thống quản lý giao tiếp với hệ thống chuyển đổi năng lượng và hệ thống giám sát mà không xảy ra lỗi truyền thông.

b) Kiểm tra tuần tra:

• Đèn báo và đèn nguồn của hệ thống quản lý vẫn nguyên vẹn và còn hoạt động.

• Nhiệt độ, dòng điện, điện áp và các giá trị đo khác của hệ thống quản lý phải nằm trong phạm vi hoạt động mà không có cảnh báo.

• Tình trạng sạc của hệ thống con tích trữ nằm trong phạm vi hoạt động.

c) Xử lý tình trạng bất thường và sự cố:

• Khi hệ thống quản lý gặp sự cố truyền thông, cáp truyền thông phải được kiểm tra để xác minh xem có bị lỏng hoặc tiếp xúc kém không.

• Khi hệ thống quản lý hiển thị tín hiệu báo động và hành động bảo vệ trong quá trình hoạt động và không thể đặt lại được, cần dừng lại để kiểm tra.

• Khi hệ thống quản lý gặp sự cố, máy chủ của hệ thống quản lý và môđun công suất phải được kiểm tra.

5 Điều chỉnh/điều khiển tần số

5.1 Điều chỉnh tần số sơ cấp và thứ cấp

5.1.1 Ứng dụng của hệ thống EES

5.1.1.1 Mục đích chức năng của hệ thống EES

Hệ thống EES có khả năng hỗ trợ tích cực tần số lưới bằng cách xả hoặc sạc trong các khoảng thời gian ngắn và trung bình (ví dụ 30 s và 15 min). Khi tần số giảm xuống dưới điểm đặt mong muốn, hệ thống EES sẽ giảm công suất sạc hoặc tăng công suất xả để chống lại hoặc giảm thiểu một phần độ lệch tần số, nhằm hỗ trợ tần số lưới, bằng một phần hoặc toàn bộ khả năng công suất tác dụng của nó. Ngược lại, khi tần số tăng lên trên điểm đặt mong muốn, có thể được chống lại hoặc giảm thiểu một phần bằng cách tăng tốc độ sạc hoặc giảm tốc độ xả của hệ thống EES.

5.1.1.2 Yêu cầu liên quan đến ứng dụng

Hầu hết các nhà vận hành hệ thống điện đã xác định việc điều chỉnh tần số là điều chỉnh tần số sơ cấp và thứ cấp. Điều chỉnh tần số sơ cấp của hệ thống EES có nghĩa là khi tần số của lưới điện lệch khỏi giá trị danh định, hệ thống điều khiển sẽ tự động điều chỉnh tăng hoặc giảm công suất tác dụng của bộ lưu trữ năng lượng, giới hạn sự thay đổi tần số của lưới điện và duy trì quá trình điều khiển tự động tần số lưới. Hệ thống EES tham gia vào điều chỉnh tần số thứ cấp, tức là nhận và bám theo các chỉ dẫn tải do cơ quan điều độ phát hành. Việc kích hoạt và khoảng thời gian có thể khác nhau giữa các quốc gia và thường được xác định bởi các quy phạm lưới điện. Sơ đồ khối của điều khiển tần số và sơ đồ nguyên lý của thời điểm hoặc khoảng thời gian của chúng được thể hiện trên Hình 5 và Hình 6.

Hình 5 - Ví dụ về sơ đồ khối điều khiển tần số

 

Hình 6 - Ví dụ về sơ đồ khối thời gian/khoảng thời gian điều chỉnh tần số

Trong các ứng dụng điều chỉnh tần số, ngoài các yêu cầu ứng dụng được liệt kê trong 4.1.2, phải xem xét các yêu cầu sau đây.

a) Thời gian đáp ứng đầy đủ

Thời gian đáp ứng dự trữ sơ cấp đầy đủ của hệ thống EES là khoảng thời gian giữa sự xuất hiện của độ lệch tần số và việc kích hoạt tương ứng của dự trữ. Thời gian đáp ứng mô tả tốc độ mà hệ thống có thể đáp ứng với sự thay đổi.

Thời gian đáp ứng không được vượt quá 30 s trong ENTSO-E ^[5] .

b) Độ trễ kích hoạt

Độ trễ kích hoạt là khoảng thời gian giữa sự xuất hiện của độ lệch tần số và thời điểm khi công suất đã tăng/giảm 5 % so với công suất yêu cầu.

c) Thời gian kích hoạt

Khi ở trạng thái bình thường, việc kích hoạt là liên tục. Khi tần số của hệ thống điện ở trạng thái cảnh báo và trạng thái khẩn cấp, thời gian kích hoạt của dự trữ sơ cấp sẽ được xác định bởi từng nhà vận hành hệ thống. Thời gian này thường lớn hơn hoặc bằng 15 min, nhưng nhỏ hơn hoặc bằng 30 min.

d) Thời gian tăng giảm

Thời gian tăng giảm là khoảng thời gian cần thiết để tăng/giảm công suất từ 5 % đến 95 % công suất yêu cầu.

e) Công suất đầu vào và đầu ra ngắn hạn (danh định)

Áp dụng 4.1.2.2.

CHÚ THÍCH: Ba trạng thái tần số của hệ thống điện có thể được xác định như sau:

1) Tần số của hệ thống điện ở trạng thái bình thường khi:

- Giá trị tuyệt đối của độ lệch tần số so với tần số danh nghĩa nhỏ hơn 200 mHz; và

- Giá trị tuyệt đối của độ lệch tần số không cao hơn 50 mHz trong quá 15 min và không cao hơn 100 mHz trong quá 5 min.

2) Tần số của hệ thống điện ở trạng thái cảnh báo khi:

- Giá trị tuyệt đối của độ lệch tần số so với tần số danh nghĩa nhỏ hơn 200 mHz; và

- Giá trị tuyệt đối của độ lệch tần số đã cao hơn 50 mHz trong quá 15 min hoặc đã cao hơn 100 mHz trong quá 5 min.

Sự kết thúc của trạng thái cảnh báo, tức là trở về trạng thái bình thường, xảy ra ngay khi giá trị tuyệt đối của độ lệch tần số nhỏ hơn 50 mHz.

3) Tần số của hệ thống điện ở trạng thái khẩn cấp khi:

- Giá trị tuyệt đối của độ lệch tần số cao hơn hoặc bằng 200 mHz.

5.1.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối với lưới

Áp dụng 4.2.

5.1.3 Thiết kế của hệ thống EES

5.1.3.1 Cấu trúc của hệ thống EES

Cấu trúc và các thành phần của hệ thống EES được xác định trong 4.3.2 cũng áp dụng cho các ứng dụng điều chỉnh tần số. Ngoài ra, cần xem xét thêm một số yếu tố. Hệ thống EES cho các ứng dụng điều chỉnh tần số có thể được lắp đặt kết hợp với máy phát điện, nhằm nâng cao hiệu quả của các ứng dụng điều chỉnh tần số. Một cấu hình điển hình của hệ thống EES kết hợp với máy phát điện được thể hiện trên Hình 7.

Điều chỉnh tần số sơ cấp của hệ thống EES được thực hiện tự động dựa trên tần số lưới. Khi tần số lưới giảm hoặc tăng, hệ thống EES sẽ tăng hoặc giảm sự trao đổi công suất, để đảm bảo tần số lưới được duy trì trong khoảng cho phép.

Trong chế độ điều khiển điều độ, biến thiên công suất tác dụng của điều chỉnh tần số thứ cấp của hệ thống EES được tự động thiết lập bởi hệ thống điều khiển tự động phát điện (AGC) thông qua hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA). Khi công suất đặt thay đổi, bộ điều khiển trung tâm của hệ thống EES gửi lệnh điều chỉnh công suất, và hệ thống EES sẽ phát ra hoặc nhận công suất tác dụng được xác định bởi lịch trình để hoàn thành sự thay đổi công suất tác dụng của điều chỉnh tần số thứ cấp.

Hình 7 - Ví dụ về cấu trúc hệ thống của hệ thống EES đối với điều chỉnh tần số kết hợp với máy phát điện

5.1.3.2 Thông số kỹ thuật của các hệ thống con

Áp dụng 4.3.3.

5.1.3.3 Tích hợp lưới của hệ thống EES

Áp dụng 4.3.4.

5.1.3.4 Vận hành và điều khiển

a) Chế độ điều khiển giảm tần số

Điều chỉnh tần số sơ cấp chủ yếu được thực hiện bằng chế độ điều khiển giảm tần số như thể hiện trên Hình 8.

Hình 8 - Ví dụ về điều khiển giảm tần số với dải chết tần số

CHÚ THÍCH: Dự trữ công suất tác dụng R _P , gọi là “dự trữ sơ cấp”, có thể được điều chỉnh tăng hoặc giảm bởi nhà vận hành hệ thống.

Hệ thống EES phải được trang bị bộ điều chỉnh tần số sơ cấp. Trong chế độ điều khiển này, sự sự thay đổi công suất tác dụng đầu ra của hệ thống EES tỷ lệ thuận với độ lệch tần số theo chiều âm. Mức công suất đầu ra giảm dần khi tần số tăng lên, dựa theo công thức điều khiển sau và tuân theo quy ước dấu công suất tác dụng (giá trị dương của P tương ứng với việc phát công suất vào lưới, trong khi giá trị âm của p tương ứng với việc nhận công suất từ lưới):

P - P _C = K ₁ x (f - f _n ± db)

trong đó

P công suất tác dụng đầu ra của hệ thống EES (MW);

P _C giá trị đặt của công suất tác dụng của hệ thống EES tại tần số danh nghĩa f _n (MW);

f tần số đo được trên lưới (Hz);

f _n tần số danh nghĩa (50 Hz hoặc 60 Hz);

K ₁ hệ số khuếch đại tỷ lệ đối với đặc tính P(f) của hệ thống EES (MW/Hz);

db dải chết của điều chỉnh tần số sơ cấp. Tham số này phải có khả năng điều chỉnh và cuối cùng được thiết lập về 0.

Chế độ điều khiển giảm tần số có thể bao gồm một dải chết có chủ đích tương ứng với một dải tần số mà trong đó không có sự thay đổi công suất tác dụng được phát vào, mặc dù tần số biến thiên nằm trong dải này. Giá trị của dải chết này phải có khả năng điều chỉnh;

Hệ số khuếch đại tỷ lệ K ₁ của hệ thống EES phải có khả năng điều chỉnh. Hệ số này nằm trong khoảng giữa giá trị tối thiểu K _{1, min} và giá trị tối đa K _{1, max} do nhà vận hành hệ thống xác định. Trong hoạt động, giá trị của các hệ số khuếch đại tăng và giảm có thể khác nhau, và giá trị của mỗi hệ số phải:

Đảm bảo huy động toàn bộ công suất dự trữ sơ cấp RP do hệ thống EES cung cấp đối với bất kỳ độ lệch tần số nào có biên độ lớn hơn hoặc bằng giá trị lớn nhất (khuyến nghị là 200 mHz theo ENTSO-E).

• đảm bảo huy động toàn bộ dự trữ sơ cấp R _P do hệ thống EES cung cấp đối với bất kỳ độ lệch tần số nào có biên độ lớn hơn hoặc bằng Δf _max (khuyến nghị là 200 mHz theo ENTSO-E),

• khi f > f _n hoặc khi f < f _n :

- phải duy trì ổn định trong khoảng thời gian ít nhất từ 15 min đến 30 min và phù hợp với sự thay đổi của giá trị đặt công suất;

- không phụ thuộc vào sự biến thiên của tần số.

Việc kích hoạt chức năng điều chỉnh tần số sơ cấp phải được bắt đầu càng sớm càng tốt sau khi xảy ra hiện tượng lệch tần số. Tuy nhiên, một độ trễ kích hoạt là gần như không thể tránh khỏi. Độ trễ này bao gồm thời gian mà thiết bị giám sát tần số cần để phát hiện độ lệch tần số, cộng với thời gian để truyền lệch phản hồi, và thời gian để hệ thống EES bắt đầu thay đổi công suất đầu ra (tính theo MW). Để đảm bảo rằng độ trễ kích hoạt này nằm trong giới hạn cho phép, không được vượt quá giá trị tối đa t ₁ do nhà vận hành hệ thống điện quy định.

Hệ thống EES phải cung cấp dịch vụ điều chỉnh tần số sơ cấp một cách liên tục và thường xuyên trong trạng thái vận hành bình thường. Công suất dự trữ sơ cấp đã kích hoạt tương ứng phải bằng giá trị nhỏ hơn giữa R _P và -K1·Δf).

Thời gian để hệ thống EES đạt mức kích hoạt đầy đủ không được vượt quá giá trị tối đa t ₂ do nhà vận hành hệ thống điện quy định (t ₂ < 30 s được khuyến nghị bởi ENTSO-E cho Châu Âu đại lục). Việc kích hoạt toàn bộ dung lượng dự trữ sơ cấp phải tăng ít nhất theo tuyến tính trong trường hợp tần số giảm, và phải giảm ít nhất theo tuyến tính trong trường hợp tần số tăng.

Đáp ứng kết hợp của điều chỉnh tần số phải tuân thủ các yêu cầu sau:

- việc kích hoạt điều chỉnh tần số không được phép trì hoãn một cách chủ động và phải bắt đầu càng sớm càng tốt sau khi xảy ra độ lệch tần số;

- trong trường hợp độ lệch tần số bằng hoặc lớn hơn 200 mHz, ít nhất 50 % công suất điều chỉnh tần số tối đa phải được cung cấp muộn nhất sau 15 s;

- trong trường hợp độ lệch tần số bằng hoặc lớn hơn 200 mHz, 100 % công suất điều chỉnh tần số tối đa phải được cung cấp muộn nhất sau 30 s;

- trong trường hợp độ lệch tần số bằng hoặc lớn hơn 200 mHz, quá trình kích hoạt toàn bộ công suất điều chỉnh tần số phải tăng ít nhất theo tuyến tính trong khoảng thời gian từ 15 s đến 30 s;

- trong trường hợp độ lệch tần số nhỏ hơn 200 mHz, công suất điều chỉnh tần số đã kích hoạt tương ứng phải tỷ lệ với độ lệch tần số và tuân theo đặc tính thời gian tương tự như đã nêu ở bốn điểm trên.

CHÚ THÍCH: Xem Quy định của Ủy ban Châu Âu (EU) 2017/1485 trong Thư mục tài liệu tham khảo.

b) Điều chỉnh tần số thứ cấp

Điều chỉnh tần số thứ cấp được thực hiện bởi nhà vận hành hệ thống điện thông qua phần mềm điều khiển phát điện tự động (AGC). AGC tính toán sai số điều khiển khu vực (ACE) của một vùng cân bằng dựa trên dòng công suất điện lưới và số đo tần số.

Tùy theo cách hiển thị tín hiệu ACE, tín hiệu ACE có thể được phân thành FFC, FTC và TBC. Hiện nay, TBC là chế độ điều khiển được sử dụng phổ biến nhất, vì có thể đảm bảo ổn định kép về tần số và công suất đường dây liên kết, phù hợp hơn với các hệ thống điện liên thông hiện đại. Mỗi vùng sử dụng giá trị ACE để điều chỉnh lệnh công suất đầu ra của các tổ máy điều tần trong vùng, nhằm đảm bảo cân bằng giữa phát điện và phụ tải của hệ thống.

Để giảm thiểu sai số điều khiển khu vực ACE và duy trì tần số lưới điện gần với giá trị danh nghĩa f _n , nhà vận hành hệ thống điện phải liên tục điều chỉnh cân bằng giữa cung và cầu. Để thực hiện điều này, phần mềm AGC sẽ gửi tín hiệu thiết lập công suất điều chỉnh tần số đến tất cả các nguồn năng lượng tham gia dự trữ tần số thứ cấp (bao gồm các tổ máy phát điện, hệ thống EES, đáp ứng nhu cầu phụ tải). Hệ thống EES phải điều chỉnh công suất tác dụng đầu ra của mình theo tín hiệu đó.

Điều chỉnh tần số thứ cấp yêu cầu các hệ thống EES phải cung cấp đủ dung lượng điều chỉnh và đáp ứng được tốc độ thay đổi công suất nhất định. Trong quá trình vận hành AGC, chức năng điều chỉnh tần số sơ cấp vẫn phải được duy trì.

5.1.3.5 Giao diện truyền thông

Áp dụng 4.3.8.

5.1.4 Quy mô và các tham số kết quả của hệ thống EES

5.1.4.1 Xác định quy mô

a) Quy trình xác định quy mô của hệ thống EES đối với điều chỉnh tần số được trình bày trên Hình 9 và Hình 10.

Hình 9 - Ví dụ về quá trình xác định quy mô hệ thống EES đối với điều chỉnh tần số sơ cấp

 

Hình 10 - Ví dụ về quá trình xác định quy mô hệ thống EES đối với điều chỉnh tần số thứ cấp

Trên Hình 9, phương pháp sử dụng kiến thức sơ bộ về hệ thống mục tiêu, cụ thể là quy mô hệ thống (S _sys ), quán tính hệ thống (H _sys ) và đặc tính công suất/tần số (I _sys ). Người dùng phải quyết định giá trị mất cân bằng công suất mục tiêu (ΔP) mà hệ thống EES sẽ được xác định quy mô.

Ngoài ra, nếu hệ thống EES tham gia cả điều chỉnh tần số sơ cấp và thứ cấp, phương pháp xác định quy mô sẽ khác. Để đảm bảo rằng hệ thống EES có thể điều chỉnh tần số một cách đều đặn, công suất phải được lựa chọn theo giá trị công suất lớn nhất yêu cầu trong cả điều chỉnh tần số sơ cấp và thứ cấp. Việc chọn dung lượng năng lượng là tổng của dung lượng cần thiết cho điều chỉnh tần số sơ cấp và dung lượng cần thiết cho điều chỉnh tần số thứ cấp.

b) Yêu cầu về xác định quy mô

Khi kích thước hệ thống EES cho các ứng dụng điều chỉnh tần số, cần xem xét không chỉ các ràng buộc về trạng thái hoạt động của hệ thống, mà còn cả các ràng buộc về công suất và dung lượng sạc/xả năng lượng.

Để tránh hệ thống EES sạc hoặc xả quá thường xuyên, dải chết của điều chỉnh tần số sử dụng các máy phát điện thông thường là để tham khảo.

Trong thời gian ổn định công suất đầu ra của điều chỉnh tần số sơ cấp, công suất đầu ra tối đa là công suất danh định của hệ thống EES hoặc công suất vào/ra ngắn hạn, nếu áp dụng.

Để cấu hình dung lượng của hệ thống EES cho điều chỉnh tần số, công suất đầu ra hoạt động của các máy phát điện thông thường là để tham khảo, và dung lượng của hệ thống EES phải đáp ứng nhu cầu điều chỉnh tần số tăng và giảm tại bất kỳ thời điểm nào.

Hệ thống EES bị giới hạn bởi năng lượng. Do dung lượng hữu hạn của hệ thống tích trữ, có nguy cơ mất đi khả năng điều chỉnh tần số hiệu quả trong trường hợp có sự sai lệch lâu dài của tần số hệ thống. Do đó, quản lý năng lượng là điều cần thiết để đảm bảo kích hoạt liên tục, đặc biệt trong các trạng thái hệ thống chịu áp lực.

5.1.4.2 Đặc tính và hạn chế của hệ thống EES

Áp dụng 4.4.3.

5.1.5 Tuổi thọ vận hành của hệ thống EES

5.1.5.1 Lắp đặt

Áp dụng 4.5.2.

5.1.5.2 Đánh giá tính năng

Áp dụng 4.5.3.

5.1.5.3 Vận hành và điều khiển

a) Điều chỉnh tần số sơ cấp

Như được thể hiện trong Hình 8, nếu tần số của lưới điện nằm trong dải chết, hệ thống EES không tham gia vào việc điều chỉnh tần số. Δf _max là sai lệch tần số tối đa cho phép. Khi giá trị tần số nằm giữa f ₁ và giá trị tối thiểu của dải chết, hệ thống EES giảm công suất sạc hoặc tăng công suất xả theo đường cong giảm tần số. Khi tần số lưới điện nằm giữa giá trị tối đa của dải chết và f ₂ , hệ thống EES tăng công suất sạc hoặc giảm công suất xả theo đường cong giảm tần số. Khi tần số lưới điện thấp hơn f ₁ hoặc cao hơn f ₂ , hệ thống EES kích hoạt toàn bộ dự trữ công suất. Quá trình vận hành và điều khiển được thể hiện trong Hình 11.

Hình 11 - Ví dụ về chiến lược điều khiển của hệ thống EES tham gia vào điều chỉnh tần số sơ cấp

CHÚ THÍCH: Mức SOC không tải của hệ thống EES có thể được đặt ở 50 %, cho phép hệ thống EES tham gia vào cả hoạt động điều chỉnh tần số tăng và giảm. K1 là hệ số khuếch đại của hệ thống EES tương ứng với điều chỉnh tần số sơ cấp, và nó phải được điều chỉnh theo SOC thực tế của hệ thống EES.

Khả năng của một hệ thống EES tham gia vào điều chỉnh tần số sơ cấp được đặc trưng bởi:

- Một dự trữ công suất tác dụng RP, gọi là “dự trữ sơ cấp”, có thể được sử dụng tăng hoặc giảm bởi nhà vận hành hệ thống.

- Một chiến lược điều khiển cho phép cung cấp lượng dự trữ được giao khi tần số lệch khỏi giá trị danh nghĩa f _n hoặc khỏi dải chết đã chỉ định (nếu có).

- Một thời gian động (thời gian trễ, thời gian để kích hoạt hoàn toàn, thời gian kích hoạt đầy đủ).

Dự trữ sơ cấp phải được kích hoạt càng sớm càng tốt sau khi phát hiện sự lệch tần số so với giá trị danh nghĩa fn hoặc từ một dải chết đã chỉ định (nếu có), mà không cần tín hiệu điều khiển từ nhà vận hành hệ thống điện.

Các mức độ SOC khác nhau được trình bày trong Bảng 2 và Hình 12.

Bảng 2 - Ví dụ về định nghĩa các trạng thái sạc khác nhau

Có một giả thuyết rằng PC = 0 và không có hoạt động nào khác như điều chỉnh tần số thứ cấp hoạt động đồng thời, và hệ thống EES phải có khả năng duy trì việc kích hoạt đầy đủ dự trữ công suất tác dụng trong thời gian tối thiểu t ₃ (15 min theo quy định của ENTSO-E cho Châu Âu đại lục).

Hình 12 - Ví dụ về ngưỡng SOC và chế độ lưu trữ của hệ thống EES

CHÚ THÍCH: 0 % và 100 % là giới hạn tương đối của SOC, liên quan đến công suất dự trữ cho việc điều chỉnh tần số, không phải là giới hạn tuyệt đối của SOC. SoC [SoC _inf , SoC _sup ] có thể được định nghĩa là dải trạng thái bình thường. SoC [SoC _{reserve_min} , SoC _inf ] hoặc SoC [SoC _sup , SoC _{reserve_max} ] có thể được định nghĩa là dải trạng thái cảnh báo.

Để đảm bảo dự trữ năng lượng cho việc điều chỉnh tần số sơ cấp tăng và giảm trong một khoảng thời gian t ₃ tương ứng với thời gian kích hoạt đầy đủ, hệ thống lưu trữ năng lượng (EES) phải có tỷ lệ E _{usefu l} /R _P lớn hơn 2 t ₃ , trong đó E _useful là dung lượng năng lượng hữu ích (tính bằng kWh hoặc MWh) của hệ thống EES và là dung lượng năng lượng để thực hiện điều khiển dự trữ sơ cấp.

Hệ thống EES phải cung cấp điều chỉnh tần số sơ cấp miễn là dự trữ năng lượng không bị cạn kiệt hoặc bão hòa. Để đảm bảo tính liên tục của hoạt động và khả năng có sẵn của dự trữ năng lượng, cần có quản lý chủ động đối với năng lượng được lưu trữ.

Để cho phép quản lý chủ động năng lượng được lưu trữ và cung cấp dự trữ sơ cấp đồng thời, công suất tối đa trong chế độ sạc và xả, tương ứng là P _{gen, max} và P _{l oad, max} , phải lớn hơn 110 % dự trữ sơ cấp R _P .

Hệ thống EES ở chế độ dự trữ bất cứ khi nào mức sạc (SoC) vượt quá ngưỡng SoC _{reserve , max} hoặc thấp hơn SoC _{reserve , min} (xem Hình 12).

Để không hạn chế sự tham gia của hệ thống EES vào dự trữ sơ cấp khi thay đổi điểm đặt công suất tác dụng của hệ thống EES, giá trị tối đa của điểm đặt công suất tác dụng P _{C, max} phải nhỏ hơn hoặc bằng P _{gen , max} - R _P và P _{load, max} - R _P cùng lúc.

Việc quản lý chủ động năng lượng lưu trữ sẽ có khả năng thay đổi điểm đặt công suất tác dụng Pc, nhằm duy trì SoC ở trạng thái bình thường, cho phép phát hành R _P tăng hoặc giảm trong thời gian t ₃ . Trạng thái sạc này sẽ có giới hạn trên và dưới, SoC _inf và SoC _sup , đảm bảo phát hành R _P tăng hoặc giảm trong thời gian t ₃ .

Một số quy phạm lưới điện (ví dụ như RTE ^[6] ) sẽ yêu cầu hạn chế động đối với sự thay đổi của P _C .

P _C là giá trị hằng số trong mỗi bước thị trường trong ngày (ví dụ 15 min), và thay đổi theo một tốc độ tăng/giảm tối đa.

Mục tiêu là P _C phải thay đổi từ từ so với K·Δf, để không chống lại/trung hòa hoạt động điều chỉnh tần số.

Trong trường hợp có sự thay đổi liên tục của điểm đặt công suất, các độ dốc (MW/min) phải được cấu hình và không dẫn đến sự thay đổi từ 0 đến điểm đặt công suất tối thiểu (hoặc tối đa) trong thời gian ít hơn 15 min.

Trong trạng thái cảnh báo hoặc trạng thái khẩn cấp, việc thay đổi điểm đặt công suất tác dụng phải tránh nếu thay đổi này đi ngược lại nhu cầu của hệ thống điện (ví dụ, không được phép thay đổi điểm đặt công suất tác dụng xuống nếu tần số dưới tần số danh nghĩa f _n ).

Nếu dự trữ năng lượng bị cạn kiệt hoặc bão hòa hoặc khi chế độ dự trữ được kích hoạt, hệ thống EES phải tái tạo lại dự trữ năng lượng khi tần số hệ thống trở về trạng thái bình thường cho đến khi nó nằm trong dải trạng thái bình thường.

Trong dải trạng thái bình thường, hệ thống EES sẽ đáp ứng với sự lệch tần số bình thường, trong khi ở chế độ dự trữ, hệ thống EES sẽ chỉ đáp ứng với sự lệch tần số ngắn hạn. Trong giai đoạn chuyển tiếp từ dải trạng thái bình thường sang chế độ dự trữ và ngược lại, hệ thống EES sẽ đáp ứng với sự kết hợp của lệch tần số bình thường và lệch tần số ngắn hạn.

b) Điều chỉnh tần số thứ cấp: Khi hệ thống EES được yêu cầu nhận công suất tác dụng từ lưới, tín hiệu điều chỉnh tần số được gửi đến hệ thống vận hành và điều khiển, sau đó được gán cho hệ thống lưu trữ và bộ chuyển đổi năng lượng (PCS) để điều khiển (xem Hình 13), trong khi năng lượng được lưu trữ trong hệ thống lưu trữ. Tương tự, khi hệ thống EES được yêu cầu phát công suất tác dụng, lệnh điều chỉnh tần số được gửi đến hệ thống vận hành và điều khiển và được gán cho hệ thống lưu trữ và PCS. Năng lượng được phát hành bởi hệ thống EES vào lưới điện. Quá trình vận hành và điều khiển được hiển thị trong Hình 14.

Hình 13 - Ví dụ về hệ thống EES tham gia điều chỉnh tần số thứ cấp

 

Hình 14 - Ví dụ về chiến lược điều khiển của hệ thống EES tham gia điều chỉnh tần số thứ cấp

CHÚ THÍCH: SOC chế độ nghỉ của hệ thống EES có thể được đặt ở 50 %, cho phép hệ thống EES tham gia vào cả hoạt động điều chỉnh tần số tăng và giảm.

5.1.5.4 Giám sát

Trao đổi dữ liệu là cần thiết để tích hợp tốt hệ thống EES vào hệ thống điện trong các khoảng thời gian khác nhau. Dữ liệu được trao đổi, tùy thuộc vào tầm quan trọng của hệ thống EES và sự tham gia của nó trong các hoạt động phụ trợ, phải tương thích và nhất quán với các hệ thống điều khiển từ xa và hệ thống liên lạc do nhà vận hành hệ thống điện sử dụng với các bên tham gia khác.

Sự phù hợp của các hệ thống dành riêng cho việc trao đổi dữ liệu phải được xác minh dựa trên các yêu cầu tính năng được quy định bởi nhà vận hành hệ thống điện."

Hệ thống EES phải có nền tảng về giao tiếp mạng thông tin và khả năng thu thập dữ liệu từ các loại thiết bị khác nhau. Các dữ liệu liên quan của hệ thống EES phải có khả năng truy cập vào nền tảng giám sát tập trung và vận hành, bảo trì.

Khi hệ thống EES được sử dụng để điều chỉnh tần số lưới điện, hệ thống EES phải vận hành tự động hoặc từ xa theo mục tiêu trong kịch bản. Trạng thái hoạt động của hệ thống EES phải được giám sát để kiểm tra xem tín hiệu điều khiển từ xa và đo lường từ xa của hệ thống EES có bình thường hay không.

Thông tin về điện áp, dòng điện, công suất tác dụng, công suất phản kháng, mức sạc, cảnh báo bất thường và lỗi của đơn vị lưu trữ năng lượng trong hệ thống EES phải được giám sát. Các thông tin như cảnh báo bất thường của các thiết bị khác cũng phải được giám sát.

5.2 Điều khiển tần số nhanh

5.2.1 Ứng dụng của hệ thống EES

5.2.1.1 Mục đích chức năng của hệ thống EES

Hệ thống EES có khả năng hỗ trợ tần số lưới điện một cách chủ động bằng cách xả hoặc sạc nhanh chóng (ví dụ, trong vòng 100 ms). Điều khiển tần số nhanh của hệ thống EES là để mô phỏng quá trình năng lượng quán tính của các máy phát điện truyền thống dựa trên tốc độ thay đổi của tần số. Mục đích là làm chậm tốc độ thay đổi tần số của hệ thống trong trường hợp sự cố đột ngột, giảm biên độ của sự chênh lệch tần số tạm thời, tăng độ giảm chấn của hệ thống, và tăng cường sự ổn định của hệ thống.

Trong điều này, thời gian kích hoạt nhanh và tốc độ thay đổi là rất quan trọng. Hơn nữa, lượng công suất tác dụng cũng rất quan trọng (mật độ công suất cao).

Vì hệ thống EES chỉ cần trong thời gian ngắn (để bù đắp đến khi có đáp ứng sơ cấp đầy đủ), mật độ năng lượng không quan trọng. Đáp ứng công suất tác dụng tối đa thường cần trong thời gian ít hơn 15 min.

5.2.1.2 Yêu cầu liên quan đến ứng dụng

Trong một mạng lưới điện cân bằng, tần số lưới điện được duy trì ổn định gần với tần số danh định (ví dụ, 50 Hz hoặc 60 Hz). Nếu công suất phát lớn hơn công suất tải, tần số lưới điện sẽ tăng. Nếu công suất phát nhỏ hơn công suất tải, tần số lưới điện sẽ giảm. Vì vậy, hệ thống EES có khả năng hỗ trợ tần số lưới điện bằng cách xả hoặc sạc.

Một ví dụ về đường cong tần số với điều khiển tần số nhanh được thể hiện trong Hình 15, bao gồm dao động tần số đầu tiên.

Hình 15 - Ví dụ về đường cong tần số với điều khiển tần số nhanh

Các thông số chính mô tả dao động tần số đầu tiên bao gồm:

• f ₀ : tần số trước khi xảy ra sự cố;

• f _nadir (f _zenith ): tần số tối thiểu/tối đa toàn cầu;

• f _steady : tần số trạng thái ổn định sau sự cố;

• f _swing : tần số khi dao động tần số đầu tiên kết thúc;

• f _start : bắt đầu dao động tần số đầu tiên sau sự cố;

• f _nadir (t _zenith ): thời gian của f _nadir (f _zenith );

• f _steady : thời gian khi tần số đạt trạng thái ổn định f _steady ;

• f _swing : kết thúc dao động tần số đầu tiên;

• ROCOF _{01 0} : df trong 10 % đầu tiên của t _nadir (t _zenith );

• ROCOF ₀₆₀ : df trong khoảng thời gian từ 20 % đến 80 % t _nadir (t _{zen it h} );

• FOCOF ₁₀₀ : df tại t _nadir (t _zenith ).

Các hệ thống có quán tính cao có động học tần số chậm với độ giảm chấn cao, dẫn đến các dao động tần số thấp. Với sự thâm nhập cao của các tuabin gió truyền thống và hệ thống quang điện mặt trời, quán tính khả dụng giảm. Do đó, tác động của mất cân bằng giữa phát điện và tải lên sự ổn định của hệ thống tăng lên. Đối với các khối quay, những giây đầu tiên, tức là dao động tần số đầu tiên, là thời gian quan trọng nhất. Tại đây, tốc độ thay đổi tần số (ROCOF) là cao nhất. Sau vài giây, đáp ứng sơ cấp của các máy phát đồng bộ được kích hoạt và tần số được ổn định.

Các đáp ứng tần số sơ cấp và thứ cấp đã được biết đến và sử dụng rộng rãi trong vận hành hệ thống điện, được thể hiện trong Hình 16. Vấn đề chính là đáp ứng quán tính được hiển thị trong Hình 17, tức là thời gian cho đến khi dự trữ tần số sơ cấp hoàn toàn hoạt động. Cần lưu ý rằng đáp ứng quán tính không hoàn toàn giống với đáp ứng tần số nhanh, bởi vì việc đo tần số có một độ trễ nhất định, và thời gian trễ này khác nhau đối với các hệ thống khác nhau. Tùy thuộc vào các quy phạm lưới điện khác nhau, thời gian này có thể kéo dài vài giây. Những thách thức chính đối với đáp ứng tần số nhanh là:

a) tăng f _nadir để tránh cắt giảm tải (tần số thấp) và giảm f _zenith để tránh ngắt kết nối phát điện (tần số cao);

b) giảm ROCOF để tránh việc các tổ máy phát điện bị ngắt, áp dụng trong phản ứng tần số nhanh, tức là đóng vai trò cầu nối giữa sự cố mất điện và đáp ứng tần số sơ cấp.

Hình 16 - Ví dụ về các vùng hoạt động của các loại đáp ứng tần số khác nhau

 

Hình 17 - Ví dụ về đường cong tần số và công suất đầu ra của hệ thống EES theo thời gian

"Các thông số chính mô tả thời gian điều khiển tần số nhanh bao gồm:

• t ₀ : thời điểm tần số bắt đầu giảm;

• t ₁ : bao gồm thời gian đo tần số và thời gian đáp ứng bước;

• t ₂ : thời điểm điều chỉnh tần số sơ cấp bắt đầu;

• t ₃ : thời điểm điều khiển tần số nhanh kết thúc.

Điều khiển tần số nhanh có thể được thực hiện bằng cách xem xét giá trị f để tính toán P(f) (nhanh hơn so với đáp ứng tần số sơ cấp), và/hoặc xem xét ROCOF để tính toán P(ROCOF).

5.2.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối lưới

Áp dụng 4.2.

5.2.3 Thiết kế hệ thống EES

5.2.3.1 Cấu trúc của hệ thống EES

Cấu trúc và các thành phần của hệ thống EES được định nghĩa trong mục 4.3.2 cũng được áp dụng cho các ứng dụng điều khiển tần số nhanh. Ngoài ra, còn có những cân nhắc bổ sung. Hệ thống EES cho các ứng dụng điều khiển tần số nhanh nên được lắp đặt kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo như hệ thống quang điện mặt trời (PV), tuabin gió, v.v. Một cấu hình điển hình của hệ thống EES kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo được thể hiện trong Hình 18.

Hình 18 - Ví dụ về cấu trúc hệ thống của các hệ thống EES cho ứng dụng điều khiển tần số nhanh kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo

5.2.3.2 Thông số kỹ thuật của các hệ thống con

Áp dụng 4.3.3.

5.2.3.3 Tích hợp hệ thống EES vào lưới điện

Áp dụng 4.3.4.

5.2.3.4 Vận hành và điều khiển

Điều khiển tần số nhanh là sự kết hợp của các thuật toán điều khiển, hệ thống EES và thiết bị điện tử công suất, mô phỏng quán tính của hệ thống điện truyền thống với một hằng số quán tính cụ thể. Điều khiển quán tính ảo là một phương pháp phổ biến của hệ thống EES để điều khiển tần số nhanh. Khi ROCOF vượt quá dải chết, hệ thống EES bắt đầu mô phỏng đáp ứng quán tính ảo của máy phát điện truyền thống dựa trên tốc độ thay đổi tần số, nhằm làm chậm tốc độ thay đổi tần số trong trường hợp hệ thống bị sự cố đột ngột và giảm biên độ của sự chênh lệch tần số tạm thời, như được thể hiện trong Hình 19, trong đó ΔωJ là độ lệch tần số góc, ΔωJ0 là độ lệch tần số góc ở trạng thái ổn định, TJ là hằng số thời gian của quán tính và KD là hệ số giảm chấn

Hình 19 - Đường cong độ lệch tần số

Công thức tính điều khiển quán tính ảo của hệ thống EES như sau:

trong đó

ΔP _IR (t) là công suất phát ra tại thời điểm t;

K _IR là hệ số quán tính ảo;

d _ft/dt là ROCOF tại thời điểm t;

R _min là giới hạn âm của dải chết của tỷ lệ thay đổi tần số;

R _max là giới hạn dương của dải chết của tỷ lệ thay đổi tần số.

Một phương pháp điều khiển khác là thực hiện một đường cong tương tự như đường cong giảm tần số-công suất, nhưng với tỷ lệ thay đổi của tần số ở trục x thay vì tần số.

Một số phương pháp điều khiển khác là:

a) bơm công suất tác dụng theo tỷ lệ với độ lệch tần số đo được (đáp ứng tỷ lệ);

b) bơm một lượng công suất tác dụng cố định khi tần số đạt đến một điểm kích hoạt đã định trước (đáp ứng bước);

c) bơm công suất tác dụng theo tỷ lệ với ROCOF tính toán được (đáp ứng đạo hàm);

d) bơm một lượng công suất tác dụng cố định khi đạt đến một ROCOF đã định trước (đáp ứng bước);

e) giảm tải được kiểm soát theo tỷ lệ với độ lệch tần số đo được hoặc ROCOF (đáp ứng tỷ lệ hoặc đạo hàm);

f) giảm tải một lượng cố định theo tần số đã định trước hoặc khi ROCOF đạt đến (đáp ứng bước).

5.2.3.5 Giao diện truyền thông

Áp dụng 4.3.8.

5.2.4 Kích thước và các tham số kết quả của hệ thống EES

5.2.4.1 Kích thước

a) Quá trình xác định quy mô của hệ thống EES

Quá trình xác định quy mô tổng quát của hệ thống EES cho điều khiển tần số nhanh được thể hiện trong Hình 20.

Hình 20 - Ví dụ về quy trình xác định quy mô của hệ thống EES cho điều khiển tần số nhanh

Trên Hình 20, phương pháp này sử dụng kiến thức sơ bộ về hệ thống mục tiêu, bao gồm kích thước hệ thống (S _sys ), quán tính hệ thống (H _sys ), và đặc tính công suất/tần số (I _sys ). Người dùng sẽ quyết danh định độ mất cân bằng công suất mục tiêu (ΔP) mà hệ thống EES phải được xác định quy mô.

b) Các yêu cầu cho việc xác định quy mô

Đầu vào hoạch định cho hệ thống EES phải bao gồm các thông số sau:

• đặc tính hệ thống điện tại POC chính;

• chức năng mục tiêu: điều khiển tần số;

• xác định P _{EES system} hoặc Q _{EES system} cần thiết và thời gian t _{EES system} thích hợp của hệ thống EES cũng như các yêu cầu cho việc điều khiển hệ thống.

5.2.4.2 Đặc tính và hạn chế của hệ thống EES

Áp dụng 4.4.3.

5.2.5 Tuổi thọ vận hành của hệ thống EES

5.2.5.1 Cài đặt

Áp dụng 4.5.2.

5.2.5.2 Đánh giá tính năng

Áp dụng 4.5.3.

5.2.5.3 Vận hành và điều khiển

Điều khiển tần số nhanh của hệ thống EES có thể điều khiển quá trình động của các thay đổi tần số. Khi tải thay đổi đột ngột, liên kết quán tính tương ứng đảm bảo rằng hệ thống EES liên tục và nhanh chóng bơm công suất tác dụng vào lưới điện, khiến tần số từ từ chuyển sang giá trị trạng thái ổn định mới. Quá trình vận hành và điều khiển được thể hiện trong Hình 21.

Hình 21 - Ví dụ về chiến lược điều khiển của hệ thống EES tham gia vào điều khiển tần số nhanh

CHÚ THÍCH: SOC chế độ nghỉ của hệ thống EES có thể được đặt ở 50 %, cho phép hệ thống EES tham gia vào cả hoạt động điều chỉnh tần số tăng và giảm.

5.2.5.4 Giám sát

Áp dụng 5.1.5.4.

6 Hỗ trợ điện áp lưới (Q(U)), hỗ trợ volt/var

6.1 Ứng dụng của hệ thống EES

6.1.1 Mục đích chức năng của hệ thống EES

Một yêu cầu đối với nhà vận hành hệ thống điện là duy trì điện áp trong giới hạn quy định. Các nguồn lực hỗ trợ điện áp là cần thiết để bù đắp các tác động của công suất phản kháng, để hệ thống truyền tải có thể hoạt động một cách ổn định. Trong một số trường hợp cụ thể, công suất tác dụng cũng cần thiết cho việc hỗ trợ/điều chỉnh điện áp.

Thông thường, một số nguồn được sử dụng để tạo ra công suất phản kháng. Những nguồn chung này có thể được thay thế bằng các hệ thống EES với cách tiếp cận điều khiển trung tâm hoặc phân tán. PCS của các hệ thống EES được sử dụng cho hỗ trợ điện áp nên có khả năng hoạt động với hệ số công suất biến đổi, để nhận và cung cấp công suất phản kháng hoặc công suất volt-ampere phản kháng. Khả năng này có sẵn trong tất cả các PCS được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ hiện nay. Hỗ trợ điện áp lưới thường được sử dụng như một hoạt động phụ trợ, không phải là một kịch bản ứng dụng riêng biệt. Kế hoạch hỗ trợ điện áp lưới có thể thay đổi và bao gồm việc điều khiển công suất phản kháng và công suất thực để đạt được điều khiển điện áp mong muốn.

6.1.2 Các yêu cầu liên quan đến ứng dụng

Thiết bị được chọn phải có các đặc tính sau, để thực hiện đúng chức năng cho ứng dụng.

a) Sai lệch điện áp

Sai lệch điện áp là tỷ lệ của sự khác biệt giữa điện áp đo được tại POC và điện áp danh định.

ΔV% là tỷ lệ phần trăm sai lệch điện áp:

V _POC là điện áp đo được tại POC;

V _R là điện áp danh định.

b) Thời gian phản hồi công suất phản kháng

Thời gian phản hồi công suất phản kháng là thời gian phản hồi của hệ thống EES khi đáp ứng một tín hiệu lệnh công suất phản kháng. Thời gian phản hồi là khoảng thời gian mà một hệ thống EES ở chế độ chờ cần để nhận hoặc cung cấp công suất phản kháng đạt 98 % công suất phản kháng danh định từ một phép đo công suất phản kháng ban đầu.

c) Tốc độ gia tăng công suất phản kháng

Tốc độ gia tăng công suất phản kháng là tốc độ thay đổi của công suất phản kháng mà một hệ thống EES nhận hoặc cung cấp, được biểu thị dưới dạng thay đổi phần trăm trong công suất phản kháng danh định theo thời gian (phần trăm mỗi giây).

6.2 Các điều kiện và yêu cầu để kết nối với lưới điện

Áp dụng 4.2.

6.3 Thiết kế các hệ thống EES

6.3.1 Cấu trúc của các hệ thống EES

Cấu trúc và các thành phần của hệ thống EES được định nghĩa trong 4.3.2 cũng áp dụng cho ứng dụng hỗ trợ điện áp lưới. Cũng có những cân nhắc bổ sung. Một hệ thống EES cho các ứng dụng hỗ trợ điện áp lưới nên được lắp đặt cùng với lưới điện để cải thiện hiệu quả của ứng dụng hỗ trợ điện áp lưới. Một ví dụ về cấu trúc hệ thống của hệ thống EES cho hỗ trợ điện áp lưới được hiển thị trên Hình 22. Trong số những thứ khác, hệ thống phát hiện điện áp có trách nhiệm phát hiện điện áp, hệ thống điều khiển và quản lý, để phân tích thông tin điện áp và sau đó gửi tín hiệu điều chỉnh điện áp đến hệ thống quản lý.

Hình 22 - Ví dụ về cấu trúc hệ thống của hệ thống EES để hỗ trợ điện áp lưới

6.3.2 Quy định kỹ thuật của các hệ thống con

Áp dụng 4.3.3.

6.3.3 Tích hợp lưới điện của các hệ thống EES

Áp dụng 4.3.4.

6.3.4 Vận hành và điều khiển

Việc ứng dụng hệ thống EES để hỗ trợ điện áp lưới được thực hiện bằng cách nhận hoặc cung cấp công suất phản kháng cho lưới điện. Như được thể hiện trên Hình 23, có bốn điểm được đánh dấu từ V ₁ đến V ₄ . Đường cong tuyến tính từng đoạn sẽ bao gồm cho mỗi điểm một điện áp, được đưa ra dưới dạng phần trăm của điện áp tham chiếu V _Ref , và một mức công suất phản kháng mong muốn, được đưa ra dưới dạng phần trăm của công suất phản kháng khả dụng, xem mô tả bên dưới.

Theo định nghĩa, mức công suất phản kháng mong muốn được giả định là không thay đổi cho các điện áp dưới V ₁ (ví dụ ở mức Q ₁ ) và trên điểm điện áp cao nhất, tại Q ₄ . Như đã thể hiện, điểm đầu tiên trong cấu hình hỗ trợ điện áp là điểm điện áp thấp nhất và điểm cuối cùng là điểm điện áp cao nhất.

Hình 23 - Ví dụ về sơ đồ biểu diễn hỗ trợ điện áp phản kháng

CHÚ THÍCH: Trên hình, dải chết có thể thay đổi được và mặc định bằng không (V ₂ = V ₃ ).

Hệ thống EES được sử dụng để hỗ trợ điện áp nên có khả năng hoạt động với hệ số công suất biến đổi, để nhận và cung cấp công suất phản kháng.

6.3.5 Giao diện truyền thông

Áp dụng 4.3.8.

6.4 Quy mô và các tham số kết quả của các hệ thống EES

6.4.1 Xác định quy mô

a) Quy trình xác định quy mô của hệ thống EES để hỗ trợ điện áp được thể hiện trên Hình 24.

Hình 24 - Ví dụ về quá trình xác định quy mô hệ thống EES cho hỗ trợ điện áp

b) Yêu cầu về kích thước

Khi thực hiện quá trình xác định quy mô của hệ thống EES, các yêu cầu sau đây phải được đáp ứng:

• Năng lực cung cấp và lưu trữ của trạm điện phải được xem xét khi xác định quy mô của hệ thống EES.

• Các chiến lược điều khiển khác nhau phải được xem xét khi xác định quy mô của hệ thống EES.

• Tuổi thọ của hệ thống tích trữ, đặc tính sạc-xả, khoảng thời gian sạc-xả tối ưu và tính kinh tế phải được xem xét khi xác định quy mô của hệ thống EES.

• Năng lực lưu trữ năng lượng phải được xác định một cách toàn diện theo các đặc tính trong quá khứ của điện áp lưới và sự khác biệt theo mùa của biểu đồ tải.

6.4.2 Đặc tính và hạn chế của các hệ thống EES

Áp dụng 4.4.3.

6.5 Tuổi thọ của các hệ thống EES

6.5.1 Lắp đặt

Áp dụng 4.5.2.

6.5.2 Đánh giá tính năng

Áp dụng 4.5.3.

6.5.3 Vận hành và điều khiển

Mục tiêu điều khiển của chế độ này là điện áp của hệ thống điện. Khi hệ thống điện không thể cung cấp mức điện áp ổn định, việc điều khiển công suất phản kháng của hệ thống EES được khởi động để cân bằng công suất phản kháng, từ đó điều chỉnh gián tiếp điện áp của hệ thống điện và giúp điện áp phục hồi về phạm vi cho phép. Khi điện áp của hệ thống điện trở về một phạm vi hợp lý, hệ thống EES sẽ tự động thoát khỏi chức năng điều chỉnh điện áp. Hỗ trợ điện áp lưới cũng liên quan đến công suất thực và SOC.

6.5.4 Giám sát

Các thông số sau đây phải được giám sát:

• Cảnh báo sự cố thiết bị;

• Tín hiệu trạng thái thiết bị (ví dụ trạng thái của cầu dao và công tắc: Bật/Tắt);

• Nhiệt độ hoạt động:

• Tham số đường cong đáp ứng cho công suất phản kháng đầu ra so với điện áp.

Các tham số sau đây là cần thiết để xác định xem hệ thống EES có thể thực hiện chức năng điều chỉnh điện áp lưới dựa trên điện áp của hệ thống hay không:

- Điện áp (U): Đại diện cho điện áp trong quá trình vận hành hệ thống EES.

- Công suất thực (P): Đại diện cho công suất thực được cung cấp trong quá trình sạc hoặc xả của hệ thống EES, không bao gồm công suất cần thiết để thỏa mãn các tải phụ.

- Công suất phản kháng (Q): Đại diện cho công suất phản kháng được cung cấp trong quá trình sạc hoặc xả của hệ thống EES, không bao gồm công suất phản kháng liên quan đến các tải phụ.

- Dòng điện phản kháng (Ir): Dòng điện phản kháng được PCS điều khiển trực tiếp. Các giới hạn dòng điện này là tương ứng với giới hạn dòng điện trong đường dẫn công suất thực và được thiết kế để ưu tiên cho các đơn đặt hàng công suất thực hơn là công suất phản kháng.

7 Giảm thiểu hiện tượng sụt điện áp (P(U))

7.1 Ứng dụng của các hệ thống EES

7.1.1 Mục đích chức năng của các hệ thống EES

Sự kiện sụt điện áp được định nghĩa là các vấn đề về chất lượng điện năng khi giá trị trung bình bình phương của điện áp AC giảm xuống dưới 0,9 đơn vị và trên 0,01 đơn vị, kéo dài từ 0,5 chu kỳ đến 1 phút. Việc cung cấp công suất thực để bù đắp sự sụt điện áp là đặc trưng cho hệ thống EES được kết nối với các mạng phân phối. Hình 25 cho thấy một ví dụ về sự sụt điện áp trong IEC 61000-4-11 và các điều sau đây áp dụng

Hình 25 - Ví dụ về sụt điện áp

Sụt điện áp có thể có ảnh hưởng mạnh đến các khách hàng yêu cầu cung cấp điện có độ tin cậy cao. Nhiều hệ thống EES có thể giảm thiểu sự sụt điện áp bằng cách bơm vào công suất thực/công suất phản kháng trong thời gian lên đến 1 min.

Việc áp dụng hệ thống EES để giải quyết sự sụt điện áp không yêu cầu hệ thống EES cung cấp cho khách hàng đủ năng lượng. Vì sự sụt điện áp liên quan đến việc xả, năng lượng còn lại khởi đầu có thể lên đến SoC _{reserve_max} và giới hạn dưới là SoC _{reserve_min} (để đảm bảo rằng hệ thống EES có thể cung cấp công suất đỉnh ở giới hạn dưới của phạm vi năng lượng còn lại).

7.1.2 Yêu cầu liên quan đến ứng dụng

a) Thời gian bù

Thời gian bù là khoảng thời gian từ khi giá trị điện áp đầu ra (V _out ) tăng lên 90 % giá trị điện áp đặt (V _set ) đến khi điện áp đầu ra giảm xuống 90 % giá trị thiết lập, như được thể hiện trong Hình 26.

Hình 26 - Ví dụ về thời gian bù của hệ thống EES để giảm thiểu sụt điện áp

b) Công suất bù danh định

Công suất bù danh định là tích của điện áp bù danh định của hệ thống EES và dòng điện danh định.

c) Thời gian bù danh định

Thời gian bù danh định là thời gian mà hệ thống EES cần để hoạt động ở công suất bù danh định, không được ít hơn 1 min.

d) Thời gian điều chỉnh

Khi điện áp lưới giảm xuống 90 % giá trị điện áp danh nghĩa (V _n ), thời gian điều chỉnh như được thể hiện trong Hình 27, chỉ ra thời gian mà hệ thống EES cần để góp phần cuối cùng bù lại giá trị điện áp tải (V _{l oad} ) về 90 % điện áp danh nghĩa của lưới.

Hình 27 - Ví dụ về thời gian điều chỉnh của hệ thống EES để giảm thiểu sụt điện áp

e) Yêu cầu về năng lượng

Áp dụng 4.1.2.4.

f) Yêu cầu về tính năng

Áp dụng 4.1.2.5.

g) Yêu cầu về thời gian phản hồi và tốc độ tăng giảm công suất

Áp dụng 4.1.2.6.

7.2 Điều kiện và yêu cầu kết nối lưới điện

Áp dụng 4.2.

7.3 Thiết kế của các hệ thống EES

7.3.1 Cấu trúc của các hệ thống EES

Cấu trúc và các thành phần của hệ thống EES được định nghĩa trong 4.3.2 cũng được áp dụng cho ứng dụng giảm thiểu sụt điện áp. Ngoài ra, còn có những cân nhắc bổ sung. Hệ thống EES cho ứng dụng giảm thiểu sụt điện áp nên được lắp đặt kết hợp với các tải quan trọng để cải thiện hiệu quả của ứng dụng giảm thiểu sụt điện áp. Một ví dụ về cấu trúc hệ thống của hệ thống EES cho việc giảm thiểu sụt điện áp được thể hiện trên Hình 28.