Tháng 1 năm 2016, Nhà máy Điện gió Bạc Liêu được khánh thành tại xã Vĩnh Trạch Đông, thành phố Bạc Liêu, và chủ đầu tư công bố kế hoạch giai đoạn 3 với tổng mức đầu tư dự kiến 8.850 tỉ đồng. Bài viết ghi lại các số liệu của dự án ở thời điểm đó, sau đó bàn một việc kỹ thuật đi kèm: khi hai nguồn phát cùng đấu vào một trạm thì phải đo và giám sát ra sao, và thiết bị Advantech cho trạm gom điện gió đáp ứng ra sao ở vùng ven biển.
Số liệu dự án điện gió Bạc Liêu năm 2016
Lễ khánh thành diễn ra ngày 17 tháng 1, do Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây dựng, Thương mại và Du lịch Công Lý làm chủ đầu tư. Nhà máy có tổng mức đầu tư hơn 5.200 tỉ đồng trên diện tích 1.300 ha, quy mô công suất 99,2 MW, sản lượng điện dự kiến khoảng 320 triệu kWh mỗi năm. Trụ turbine đầu tiên hoà vào lưới điện quốc gia từ tháng 5 năm 2013; tính tới thời điểm khánh thành, tổng sản lượng đã hoà lưới đạt 130 triệu kWh, doanh thu bán điện 150 tỉ đồng và đóng góp ngân sách 15 tỉ đồng.
Sau khi hoà điện 62 turbine ở hai giai đoạn đầu, chủ đầu tư cho biết đang chuẩn bị giai đoạn 3 với 71 trụ turbine loại 2 MW, tổng công suất 142 MW, tổng mức đầu tư dự kiến 8.850 tỉ đồng, thời gian thực hiện 36 tháng và dự kiến hoàn thành cuối năm 2018. Cùng lúc đó, công ty nghiên cứu lắp điện mặt trời ngay dưới chân các trụ điện gió, khi đó đã lắp thử 0,05 MW trên phần đất trống.
Điểm đáng chú ý về kỹ thuật nằm ở cách chủ đầu tư gọi mô hình này là hai cộng một: hai dự án phát điện nhưng chỉ dùng chung một trạm 110 kV để đưa điện vào lưới quốc gia. Các mốc thời gian và con số nêu trên là kế hoạch công bố năm 2016, không phải kết quả thực hiện.
Gom hai nguồn phát về một điểm đấu nối
Dùng chung một trạm nâng áp tiết kiệm được chi phí đầu tư, nhưng làm phần đo đếm và giám sát phức tạp hơn hẳn so với một nhà máy đơn nguồn.
| Việc phát sinh | Nguyên nhân | Yêu cầu với thiết bị đo và giám sát |
|---|---|---|
| Tách sản lượng của từng nguồn | Hai dự án có thể có cơ chế giá và chủ thể khác nhau | Đo đếm riêng cho từng nhánh trước khi gộp, chứ không chỉ đo tại điểm đấu nối chung |
| Hai dạng công suất thay đổi khác nhau | Gió đổi theo giờ và theo mùa, mặt trời đổi theo mây và theo ngày | Chu kỳ lấy mẫu đủ nhanh để nhìn thấy biến động ngắn, không chỉ lấy trung bình theo giờ |
| Thao tác đóng cắt tại trạm chung | Một sự cố ở nhánh này có thể tách cả hai nguồn | Ghi trạng thái đóng cắt kèm nhãn thời gian đủ mịn để dựng lại trình tự sự kiện |
| Mở rộng theo giai đoạn | Giai đoạn sau lắp thêm trụ và thêm nhánh vào cùng trạm | Chừa sẵn kênh đo và cổng mạng, tránh phải thay thiết bị giám sát khi mở rộng |
Việc thứ tư hay bị bỏ qua khi lập dự toán. Chi phí chừa dư vài kênh đo và vài cổng quang ở giai đoạn đầu nhỏ hơn nhiều so với việc thay cả tủ giám sát lúc mở rộng, khi nhà máy đang phát điện và không thể dừng lâu.
Điều kiện làm việc tại trạm gom ven biển
- Hơi muối. Trang trại điện gió ven biển có không khí nhiễm mặn quanh năm. Hơi muối ăn mòn chân tiếp xúc và bo mạch, nên thiết bị nên đặt trong tủ kín và ưu tiên loại không quạt để không hút không khí mặn vào bên trong.
- Nhiễu và quá độ khi đóng cắt. Trạm điện có trường điện từ mạnh và xung quá độ mỗi lần thao tác. Máy tính đặt tại đây cần nguồn cách ly và cần phù hợp yêu cầu phần cứng dành cho thiết bị trong trạm điện.
- Sét. Vùng đồng bằng ven biển có mật độ sét cao và các trụ turbine là điểm cao nhất trên diện rộng. Tuyến tín hiệu dài giữa các vị trí nên chuyển sang cáp quang để cắt đường lan truyền quá áp.
- Khoảng cách. Diện tích dự án tính bằng nghìn héc ta, vượt xa giới hạn 100 m của cáp mạng bằng đồng, nên phần trục chính buộc phải dùng cáp quang.
Phần thiết bị đặt trong trụ turbine và trong phòng điều hành đã có ở bài giám sát trang trại điện gió. Bài này chỉ bàn phần trạm gom. Các bài liên quan khác gồm giải pháp trạm biến áp thông minh, hệ thống SCADA của các trạm biến áp.
Thiết bị Advantech cho trạm gom nguồn phát
| Vai trò | Model | Thông số theo tài liệu hãng | Lý do phù hợp |
|---|---|---|---|
| Máy tính đặt trong trạm điện | UNO-4673A | Phù hợp yêu cầu phần cứng của IEC 61850-3 và IEEE 1613 cho tự động hoá trạm điện, vi xử lý Intel Atom 1,66 GHz hàn sẵn, 2 cổng RS-232/422/485 có cách ly kèm bộ đệm 128 KB và tự điều khiển hướng truyền, 2 cổng Ethernet 10/100/1000 hỗ trợ gộp cổng và 4 cổng 10/100, 1 khe thẻ CF và 1 ổ SATA 2,5 inch, 3 khe mở rộng vào ra, thân không quạt không dùng cáp bên trong, nguồn cách ly dải rộng nhận cả điện xoay chiều và một chiều, cách ly giữa vỏ máy và đất nguồn, đấu dây phía sau, tuỳ chọn nguồn kép | Chịu được môi trường trong trạm điện, ba khe mở rộng cho phép thêm kênh đo khi lắp giai đoạn sau |
| Đo đại lượng tương tự tại ngăn lộ | ADAM-4017+ | Độ phân giải 16 bit, 8 đầu vào khác nhau, chọn thang đo mV, V hoặc mA bằng phần mềm, hỗ trợ tín hiệu 4 đến 20 mA, cách ly 3.000 VDC, hỗ trợ giao thức Modbus RTU | Độ phân giải 16 bit đủ cho các đại lượng cần đối soát, cách ly 3.000 VDC hợp môi trường trạm điện |
| Đọc trạng thái đóng cắt qua mạng | ADAM-6060 | 6 kênh vào số và 6 ngõ ra rơ le, giao tiếp Ethernet, hỗ trợ Modbus TCP, TCP/IP, UDP, HTTP và DHCP, đặt địa chỉ Modbus tuỳ ý, có khả năng liên lạc trực tiếp giữa các mô-đun và chạy logic điều kiện tại chỗ, gửi bản tin chủ động theo luồng dữ liệu hoặc theo sự kiện, có trang web tra cứu dùng XML, HTML5 và JavaScript | Gửi bản tin theo sự kiện nên bắt được thời điểm đóng cắt mà không phải hỏi liên tục |
| Trục truyền dẫn giữa các vị trí | EKI-2526S | 4 cổng Ethernet 10/100 Mbps đầu RJ45 và 2 cổng quang đơn mốt đầu SC tốc độ 100 Mbps, cự ly truyền tới 30 km, tự nhận tốc độ và tự đảo cặp tín hiệu, chống bão quảng bá, truyền theo cơ chế lưu và chuyển tiếp, nguồn kép 12 đến 48 VDC, gá thanh DIN hoặc treo tường | Cự ly quang phù hợp diện tích dự án, đồng thời cắt đường lan truyền quá áp giữa các hệ nối đất |
| Màn hình phòng điều hành | FPM-5171G | Màn hình 17 inch SXGA đèn nền LED, đầu vào VGA và DVI-D trực tiếp, mặt trước phẳng và kín, khung nhôm đúc với vỏ chống gỉ, phím OSD khoá được kèm hai cấu hình độ sáng do người dùng đặt, cổng USB truy cập từ mặt trước, nguồn công nghiệp 10 đến 30 VDC qua đầu nối Phoenix, mặt trước đạt IP65, gá bảng, treo tường, để bàn, gá tủ rack hoặc gá tay VESA | Vỏ chống gỉ và mặt trước kín hợp phòng điều hành gần biển, nguồn một chiều dùng chung với hệ thiết bị trong tủ |
Chọn thiết bị cho trạm gom
Bốn thông tin cần chuẩn bị trước khi lên danh mục: sơ đồ một sợi của trạm kèm số ngăn lộ hiện tại và số ngăn dự kiến mở rộng, danh sách đại lượng phải đo cho từng nhánh kèm yêu cầu độ chính xác, khoảng cách thực tế giữa các vị trí đặt thiết bị, và yêu cầu về thời gian tự chạy khi mất kết nối lên hệ điều độ.
Máy tính chuyên cho trạm điện và mô-đun vào ra chọn ở danh mục máy tính không quạt và nhóm Embedded IoT Solutions. Trang sản phẩm hai mã dùng nhiều tại trạm gom là UNO-4673A và EKI-2526S. Bài máy tính công nghiệp quản lý năng lượng nói kỹ hơn phần thu dữ liệu công tơ.
Phần kiến thức nền về cách chọn cấu hình theo môi trường lắp đặt có tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi cần lọc model theo dải nhiệt độ, kiểu nguồn và số cổng, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về thiết bị cho trạm gom điện gió
Trạm gom của nhà máy điện gió cần đo những gì?
Ba nhóm: điện năng và thông số điện tại điểm đấu nối, trạng thái đóng cắt của các ngăn lộ, và các đại lượng phụ trợ như nhiệt độ máy biến áp hay mức dầu. Nhóm thứ nhất phục vụ đối soát sản lượng nên yêu cầu độ chính xác và độ tin cậy cao nhất.
Vì sao thiết bị đặt ở trạm điện có yêu cầu riêng?
Trong trạm điện có trường điện từ mạnh và các xung quá độ khi thao tác đóng cắt. Vì vậy máy tính đặt tại đây thường phải phù hợp các yêu cầu phần cứng của IEC 61850-3 và IEEE 1613, có nguồn cách ly dải rộng và cách ly giữa vỏ máy với đất nguồn.
Môi trường ven biển ảnh hưởng tới thiết bị thế nào?
Hơi muối làm ăn mòn chân tiếp xúc và bo mạch, độ ẩm cao gây đọng sương khi nhiệt độ thay đổi nhanh. Cách xử lý gồm đặt thiết bị trong tủ kín có kiểm soát ẩm, ưu tiên máy không quạt để không hút không khí mặn vào trong, và định kỳ kiểm tra các điểm đấu nối.
Vì sao tuyến giữa các trạm nên dùng cáp quang?
Trang trại điện gió trải trên diện rộng và tuyến cáp đồng dài sẽ dẫn chênh lệch điện thế giữa các hệ nối đất vào cổng mạng, đồng thời hứng nhiễu từ thiết bị đóng cắt. Cáp quang không dẫn điện nên cắt được đường lan truyền đó và đi được cự ly xa hơn nhiều.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
