Các phương pháp điều chỉnh tần số điện là gì?

Điều chỉnh tần số (Frequency Regulation) là một nhiệm vụ thiết yếu trong hệ thống điện, nhằm duy trì sự ổn định của tần số lưới. Tần số của hệ thống điện thường cần được giữ trong một phạm vi cụ thể, như 50 Hz hoặc 60 Hz, để đảm bảo hoạt động đúng đắn của tất cả các thiết bị điện. Dưới đây là một số phương pháp điều chỉnh tần số phổ biến:

1. Điều chỉnh tần số sơ cấp

Nguyên tắc: Điều chỉnh tần số sơ cấp được thực hiện bằng cách tự động điều chỉnh công suất đầu ra của các đơn vị phát điện thông qua bộ điều tốc của chúng để phản ứng với các sai lệch tần số ngắn hạn.

Ứng dụng: Phù hợp cho phản ứng nhanh với các thay đổi tải ngắn hạn.

Hoạt động: Bộ điều tốc tự động điều chỉnh lưu lượng hơi hoặc nước đến tua bin dựa trên các sai lệch tần số, do đó thay đổi công suất đầu ra của máy phát điện.

2. Điều chỉnh tần số thứ cấp

Nguyên tắc: Điều chỉnh tần số thứ cấp tiếp tục điều chỉnh công suất đầu ra của các đơn vị phát điện, xây dựng trên cơ sở điều chỉnh tần số sơ cấp, sử dụng Hệ thống Điều khiển Tự động Phát điện (AGC) để khôi phục tần số về điểm đặt.

Ứng dụng: Phù hợp cho việc điều khiển tần số trung hạn.

Hoạt động: Các hệ thống AGC tự động điều chỉnh công suất đầu ra của các đơn vị phát điện dựa trên các sai lệch tần số và Lỗi Kiểm soát Khu vực (ACE).

3. Điều chỉnh tần số thứ ba

Nguyên tắc: Điều chỉnh tần số thứ ba tối ưu hóa công suất đầu ra của các đơn vị phát điện cho việc phân phối kinh tế, xây dựng trên cơ sở điều chỉnh tần số thứ cấp, để giảm thiểu chi phí phát điện.

Ứng dụng: Phù hợp cho việc điều khiển tần số dài hạn và phân phối kinh tế.

Hoạt động: Các thuật toán tối ưu xác định công suất đầu ra tối ưu cho mỗi đơn vị phát điện để đạt được sự ổn định tần số và giảm thiểu chi phí.

4. Điều chỉnh tần số sử dụng Hệ thống Lưu trữ Năng lượng (ESS)

Nguyên tắc: Các hệ thống lưu trữ năng lượng có thể nạp hoặc xả nhanh chóng để cung cấp hoặc hấp thụ điện, giúp duy trì sự ổn định tần số.

Ứng dụng: Phù hợp cho phản ứng nhanh và điều chỉnh tần số ngắn hạn.

Hoạt động: Các hệ thống lưu trữ năng lượng sử dụng các bộ chuyển đổi điện tử công suất (như bộ nghịch lưu) để phản ứng nhanh chóng với các thay đổi tần số và cung cấp hỗ trợ điện cần thiết.

5. Quản lý bên yêu cầu (DSM)

Nguyên tắc: DSM liên quan đến việc khuyến khích người dùng điều chỉnh tiêu thụ điện của họ để giúp duy trì sự ổn định tần số lưới.

Ứng dụng: Phù hợp cho việc điều khiển tần số trung hạn.

Hoạt động: Các tín hiệu giá, cơ chế khuyến khích, hoặc công nghệ lưới điện thông minh hướng dẫn người dùng giảm tiêu thụ trong giờ cao điểm và tăng tiêu thụ trong giờ thấp điểm.

6. Điều chỉnh tần số sử dụng Nguồn Năng lượng Tái tạo (RES)

Nguyên tắc: Sử dụng khả năng phản ứng nhanh của nguồn năng lượng tái tạo (như gió và mặt trời) để cung cấp dịch vụ điều chỉnh tần số thông qua các bộ chuyển đổi điện tử công suất (như bộ nghịch lưu).

Ứng dụng: Phù hợp cho phản ứng nhanh và điều chỉnh tần số ngắn hạn.

Hoạt động: Bộ nghịch lưu nhanh chóng điều chỉnh công suất đầu ra của nguồn năng lượng tái tạo để phản ứng với các thay đổi tần số.

7. Máy phát đồng bộ ảo (VSG)

Nguyên tắc: Mô phỏng các đặc tính động học của máy phát đồng bộ để cho phép các nguồn điện phân tán (như bộ nghịch lưu) cung cấp khả năng điều chỉnh tần số.

Ứng dụng: Phù hợp cho việc điều chỉnh tần số trong các nguồn điện phân tán và lưới điện nhỏ.

Hoạt động: Các thuật toán kiểm soát làm cho bộ nghịch lưu mô phỏng hành vi của máy phát đồng bộ, cung cấp quán tính và hỗ trợ điều chỉnh tần số.

8. Khởi động đen (Black Start)

Nguyên tắc: Khôi phục hoạt động của lưới sau khi xảy ra cúp điện hoàn toàn bằng cách sử dụng các đơn vị phát điện được chỉ định trước để đảm bảo sự ổn định tần số.

Ứng dụng: Phù hợp cho việc khôi phục lưới và tình huống khẩn cấp.

Hoạt động: Chỉ định trước một số đơn vị phát điện làm nguồn khởi động đen, những đơn vị này sẽ bắt đầu hoạt động đầu tiên trong quá trình khôi phục, dần dần khôi phục các đơn vị phát điện và tải khác.

Tóm tắt

Điều chỉnh tần số là một phương tiện quan trọng để đảm bảo sự ổn định của tần số lưới và có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Điều chỉnh tần số sơ cấp và thứ cấp là các phương pháp cơ bản phù hợp cho các thời gian điều khiển tần số khác nhau. Các hệ thống lưu trữ năng lượng, quản lý bên yêu cầu, và điều chỉnh tần số sử dụng nguồn năng lượng tái tạo cung cấp các phương tiện linh hoạt cho phản ứng nhanh và điều chỉnh tần số ngắn hạn. Máy phát đồng bộ ảo và khởi động đen đóng vai trò quan trọng trong các kịch bản cụ thể.