1. Giới Thiệu
Trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng phát triển, hệ thống điện mặt trời (NLMT) không chỉ đơn thuần là nguồn phát điện mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định lưới điện. Để đảm bảo hệ thống NLMT có thể hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện, các tính năng điều khiển lưới nâng cao như Grid-forming (tạo lưới ảo) và Fault Ride-Through (FRT - khả năng chịu lỗi) trở thành yêu cầu thiết yếu.
Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về hai công nghệ này, cách triển khai, lợi ích và ứng dụng thực tế trong hệ thống điện NLMT.
2. Tại Sao Cần Các Tính Năng Điều Khiển Lưới Nâng Cao?
2.1. Sự Phát Triển Của Lưới Điện Thông Minh (Smart Grid)
-
Lưới điện hiện đại yêu cầu khả năng tích hợp cao với năng lượng tái tạo.
-
Các nguồn điện phân tán (NLMT, gió) cần đảm bảo ổn định tần số và điện áp.
2.2. Yêu Cầu Từ Các Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật
-
Nhiều quốc gia (Đức, Mỹ, Úc, Việt Nam) bắt buộc hệ thống NLMT phải hỗ trợ Fault Ride-Through để tránh ngắt kết nối khi có sự cố lưới.
-
Grid-forming giúp hệ thống hoạt động độc lập (island mode) khi mất lưới.
2.3. Đảm Bảo An Toàn & Ổn Định Lưới Điện
-
Ngăn chặn hiện tượng sụp đổ lưới điện (grid collapse) do mất cân bằng công suất.
-
Giảm thiểu ảnh hưởng từ các sự cố như ngắn mạch, mất pha, dao động điện áp.
3. Công Nghệ Grid-forming (Tạo Lưới Ảo) Cho Hệ Thống NLMT
3.1. Grid-forming Là Gì?
-
Là khả năng tạo ra điện áp và tần số ổn định mà không phụ thuộc vào lưới điện bên ngoài.
-
Thường được sử dụng trong hệ thống độc lập (off-grid) hoặc chế độ đảo (island mode).
3.2. Nguyên Lý Hoạt Động
-
Inverter Grid-forming sử dụng thuật toán điều khiển (droop control, virtual synchronous generator - VSG) để mô phỏng hoạt động của máy phát điện truyền thống.
-
Tự động điều chỉnh công suất phản kháng (Q) và công suất tác dụng (P) để duy trì ổn định lưới.
3.3. Ứng Dụng Trong Hệ Thống NLMT
-
Hệ thống hybrid có pin lưu trữ: Duy trì điện khi mất lưới.
-
Microgrid (lưới điện cục bộ): Đảm bảo cấp điện ổn định cho khu vực hẻo lánh.
-
Kết hợp với máy phát diesel: Giảm tiêu thụ nhiên liệu, tăng độ tin cậy.
3.4. Lợi Ích Của Grid-forming
✅ Tăng độ ổn định lưới điện
✅ Hỗ trợ khởi động lại lưới (black start)
✅ Giảm phụ thuộc vào máy phát truyền thống
4. Công Nghệ Fault Ride-Through (FRT - Khả Năng Chịu Lỗi)
4.1. Fault Ride-Through Là Gì?
-
Là khả năng duy trì kết nối với lưới điện khi xảy ra sự cố (ngắn mạch, sụt áp).
-
Giúp tránh hiện tượng trip (ngắt kết nối) hàng loạt, gây mất ổn định hệ thống.
4.2. Các Loại FRT Phổ Biến
-
Low Voltage Ride-Through (LVRT): Duy trì hoạt động khi điện áp giảm sâu.
-
High Voltage Ride-Through (HVRT): Chịu được điện áp tăng đột ngột.
-
Frequency Ride-Through (FRT): Ổn định khi tần số lưới dao động.
4.3. Cách Triển Khai FRT Trong Hệ Thống NLMT
-
Sử dụng Inverter hỗ trợ FRT
-
Các dòng inverter hiện đại (SMA, Huawei, Sungrow) tích hợp sẵn chức năng FRT.
-
-
Bộ điều khiển trung tâm (PCC - Point of Common Coupling)
-
Giám sát điện áp, tần số và điều chỉnh công suất phát.
-
-
Hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS)
-
Cung cấp công suất bù khi lưới gặp sự cố.
-
4.4. Lợi Ích Của Fault Ride-Through
✅ Giảm nguy cơ mất điện hàng loạt
✅ Đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật của EVN & quốc tế
✅ Tăng độ tin cậy của hệ thống NLMT
5. Triển Khai Thực Tế Tại Việt Nam
5.1. Yêu Cầu Của EVN Về FRT & Grid-forming
-
Theo Quyết định 13/2020/QĐ-TTg, các nhà máy điện NLMT phải đáp ứng:
-
LVRT: Duy trì kết nối khi điện áp giảm xuống 0% trong 150ms.
-
HVRT: Chịu được điện áp tăng 110–120% trong 1 giây.
-
5.2. Giải Pháp Triển Khai
-
Lựa chọn inverter hỗ trợ FRT (Ví dụ: SMA Sunny Tripower, Huawei SUN2000).
-
Tích hợp hệ thống giám sát SCADA để phát hiện sự cố nhanh.
-
Kết hợp pin lưu trữ để hỗ trợ cân bằng lưới.
5.3. Case Study: Nhà Máy Điện Mặt Trời 50MW Tại Ninh Thuận
-
Thách thức: Thường xuyên gặp sự cố sụt áp do bão cát.
-
Giải pháp:
-
Sử dụng inverter FRT của Huawei.
-
Lắp đặt bộ điều khiển trung tâm giám sát điện áp.
-
-
Kết quả: Giảm 90% sự cố ngắt kết nối.
6. Kết Luận
Việc tích hợp Grid-forming và Fault Ride-Through vào hệ thống điện NLMT không chỉ giúp đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật mà còn nâng cao độ ổn định và độ tin cậy của lưới điện. Các công nghệ này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh Việt Nam đang phát triển mạnh năng lượng tái tạo.
Để triển khai hiệu quả, cần:
✔ Lựa chọn thiết bị inverter phù hợp
✔ Tích hợp hệ thống giám sát thông minh
✔ Tuân thủ quy định của EVN và tiêu chuẩn quốc tế
Với sự phát triển của công nghệ, Grid-forming và FRT sẽ trở thành tiêu chuẩn bắt buộc cho mọi dự án NLMT trong tương lai
