Các công nghệ phát điện đã thử nghiệm tại nhà máy quang điện Cidade Azul giờ đây được giám sát bởi giải pháp của Elipse Software, góp phần đáp ứng theo chiến lược R&D của Aneel’s nhằm phát hiện những công nghệ tốt nhất cho năng lượng quang điện tại Brazil.

Augusto Ribeiro Mendes Filho Elipse Software’s Media Relations

NHU CẦU

Năm 2011, cơ quan quản lý điện Aneel của Brazil (Brazil’s Annel- Trung tâm điều phối điiện lực Brazil) công bố số điện thoại công cộng cho các Dự án nghiên cứu và phát triển chiến lược (R&D) 013/2011–Sự chuẩn bị về kỹ thuật và thương mại cho việc kết nối hệ thống phát điện mặt trời vào mạng lưới năng lượng của Brazil, yêu cầu các công ty năng lượng điện trình bày và giới thiệu các dự án R&D của họ tập trung vào lĩnh vực này.

Tractebel Energia đã trình bày một dự án rất sáng tạo, cùng với 12 công ty khác trong lĩnh vực này, nhằm đánh giá bảy công nghệ phát quang điện khác nhau tại tám khu vực có khí hậu khác nhau ở Brazil, với những mục tiêu khác nhau. Ngoài ra, họ cũng sẽ đánh giá ba trong số những công nghệ phổ biến trên thế giới bằng cách sử dụng chúng trong một nhà máy 3,0MWp.

Với mục tiêu này, bước đầu tiên của dự án đã được thực hiện vào tháng 5 năm 2014: Nhà máy quang điện Cidade Azul (Cidade Azul Photovoltaic Plant-CAPP) đã được xây dựng bởi Tractebel Energia ở Tubarão, đây là một thị trấn ở miền nam Brazil cách Florianópolis 65 dặm. Toạ lạc trên khu vực rộng 10 hecta, sáu trong số đó chỉ bao gồm các tấm năng lượng mặt trời, CAPP là nhà máy quang điện lớn nhất của đất nước và sử dụng ba công nghệ khác nhau: Amorphous Microcrystalline Silicon (a-Si/µc-Si), Copper Indium GalliumDiselenide (CIGS), and Polycrystalline Silicon (p-Si).

Hình 1-Tổng quan nhà máy

Mỗi công nghệ được sử dụng khi tạo ra ba module gồm các bảng PV khác nhau tại nhà máy. Khoảng 30 triệu Real Brazil (R$ 30) (khoảng 11 triệu đô la Mỹ) đã được đầu tư bởi Tractebel Energia (nhà máy điện thuộc khu vực tư nhân lớn nhất ở Brazil), khi xây dựng CAPP, với công suất phát điện lên tới 3MWp (triệu Watt đỉnh) trong những ngày nắng gay gắt.

Tuy nhiên, vấn đề quan trọng để có thể tin tưởng một công cụ có thể điều khiển từ xa các đại lượng điện khác nhau và các thiết bị có liên quan tới việc phát quang điện. Do mục đích đó, Tractebel Energia đã quyết định sử dụng Elipse E3, đây là một giải pháp được phát triển bởi Elipse Software, và được chỉ định và thực hiện bởi công ty Vieira-Ishikawa Software.

“Chúng tôi đã quyết định chọn Elipse E3 bởi vì phần mềm này được Vieira-Ishakawa giới thiệu, và chúng tôi cũng đã có kinh nghiệm tốt khi sử dụng công nghệ này trong những nhà máy khác mà chúng tôi đã triển khai.” Jefferson Silva de Oliveira, giám đốc nhà máy của Tractebel trả lời khi được hỏi tại sao công ty lại lựa chọn giải pháp phần mềm này.

Hình 2-Kiến trúc của mạng lưới tự động hoá của nhà máy

GIẢI PHÁP

Các màn hình của phần mềm Elipse E3 và các lệnh điều khiển được thực hiện khi truy cập thông qua hai máy tính được lắp đặt trong cùng một phòng vận hành, nơi điều khiển nhà máy nhiệt điện Jorge Lacerda B của Tractebel (JLBTP). Phòng giám sát-điều khiển này được đặt tại Capivari de Baixo, một thị trấn cạnh Tubarão, và những nhà máy này chia sẻ truy cập giúp mang lại việc tiết kiệm nhiều chi phí cho Tractebel, có nghĩa là công ty có thể sử dụng chung một đội bảo trì cho cả hai nơi, và điều khiển CAPP từ xa giúp cho việc giám sát hoạt động của nhà máy mà không cần phải di chuyển tới thị trấn khác để thực hiện công việc bảo dưỡng.

Thông qua phần mềm, những người vận hành của nhà máy JLBTB (40 người,, chia 5 ca, mỗi ca 8 người) có thể giám sát tổng thể hoạt động nhà máy quang điện. Ứng dụng bao gồm hai màn hình chính. Màn hình thứ nhất thể hiện toàn bộ hệ thống điện với các bus chính và các điểm đấu nối với chế độ thể hiện dòng điện xoay chiều. Trên đó, cả phần cao áp và trung áp được thể hiện cả các cách đấu nối vào lưới điện CELESC (trung tâm điện lực của Santa Catarina, công ty điện lực địa phương)

Màn hình thứ hai hiển thị các thông tin liên quan đến các thiết bị biến tần và các bảng quang điện, sử dụng một trong số ba công nghệ khác nhau đã được sử dụng trong nhà máy. Các tấm quang điện tạo ra năng lượng với dòng điện liên tục (một chiều), và được biến đổi thành dòng điện xoay chiều bởi các biến tần. Ngay khi được chuyển đổi, năng lượng có thể được phân phối tới Tubarão và các thị trấn lân cận bởi CELESC. Nhiệt độ của các cuộn dây máy biến áp cũng được theo dõi trên màn hình, cũng như các máy cắt và các cầu dao phân áp có tải của UFCA.

Hình 4-Màn hình sơ đồ nối điện của nhà máy

Trên màn hình này, cũng biểu diễn thông tin của các tủ điện phân phối, mỗi tủ được hết hợp với một trong ba công nghệ có sẵn. Ở phần dưới và các màn hình khác của hệ thống, người vận hành truy cập tới các giá trị năng lượng đã được tạo ra bởi mỗi module quang điện, cũng như toàn bộ năng lượng do CAPP tạo ra. Do đó, chúng ta có thể kiểm tra và so sánh hiệu quả của ba công nghệ, cũng như của toàn bộ nhà máy.

Hình 5-Màn hình thể hiện ba mô đun tấm quang điện, cũng như các mức năng lượng và nhiệt độ của chúng

Ngoài các thông tin trên, phần mềm cũng cung cấp các giao diện khác với các thông tin chi tiết hơn về sự hoạt động của mỗi công nghệ. Ở hình trên, hiển thị ba module của nhà máy, khi người vận hành nhấp chuột (click) lên một trong số chúng, một màn hình mới sẽ hiện lên với thông tin riêng của module đó.

Trên màn hình hiển thị ra, người vận hành có thể giám sát năng lượng tạo ra bởi công nghệ được sử dụng trong module đó với các bộ biến tần có công suất khác nhau: 500kW, 165kW, 55kW và 10kW.

Từ đó, họ có thể đánh giá không chỉ hiệu quả công nghệ của module, mà còn thấy nó hoạt động thế nào với các loại biến tần khác nhau được sử dụng.

Hình 6-Màn hình hiển thị năng lượng được tạo ra bởi các tấm Polycrystalline Silicon (p-Si) với ba bộ biến tần khác nhau,10, 165 và 500kW

Ngoài ra, Elipse E3 cung cấp một màn hình khác hiển thị tất cả các giá trị của tần số, điện áp, dòng điện và các thông số có khả năng đo được của mỗi bộ biến tần có trong các module quang điện. Phần mềm cũng giúp người sử dụng giám sát chi tiết riêng của từng bộ biến tần.

Hình 7-Các bộ biến tần được ghép với các tấm p-Si

Để thêm thông tin của một trong 22 bộ biến tần minh hoạ ở trên, người dùng chỉ cần nhấp chuột (click) lên biểu tượng một bộ mà họ muốn theo dõi chi tiết. Sau khi chọn, một màn hình mới sẽ hiện lên không chỉ thông tin về biến tần mà cả chuổi  tương ứng với các thông tin, một tập hợp các tấm quang điện kết nối nối tiếp cung cấp tới biến tần để chuyển đổi năng lượng được phát ra bởi các tấm quang điên thành xoay chiều.

Hình 8-Màn hình giám sát biến tần IP-23 với 10 string

Phần mềm Elipse E3 cũng cung cấp tính năng về lịch sử cảnh báo. Với phần này, người dùng có thể kiểm tra tất các các cảnh báo trong một khoảng thời gian với thông tin chi tiết có liên quan tới bất kì loại lỗi nào trong nhà máy. Trong trường hợp có một vấn đề, sự cố đó sẽ được tô màu đỏ trong giao diện màn hình E3 như hình bên dưới.

Hình 9-Lịch sử các cảnh báo

Khi khu vực có cảnh báo được chỉ ra, người dùng sẽ chỉ phải nhấp chuột vào khu vực đó và đi tới các màn hình cho tới khi tìm được nguồn gốc của sự việc, để phân tích và sửa lỗi sớm nhất có thể. Ngoài ra, hệ thống sẽ tạo ra các báo cáo bằng đồ thị mà nhờ nó, người vận hành có thể xem và đánh giá tốt khả năng phát điện của ba công nghệ và của toàn nhà máy trong bất cứ thời gian nào.

Hình 10-Năng lượng dược phát ra bởi nhà máy từ 2AM 11/18/2014 to 10PM 11/19/2014

LỢI ÍCH

Theo Júlio Albien, kỹ sư vận hành của JLBTB và CAPP, ích lợi lớn nhất của Elipse E3 là cung cấp cho Tractebel một giải pháp thực hiện giám sát hệ thống cả mặt vĩ mô và vi mô, cho phép duyệt các màn hình giống như thu/phóng các thiết bị của nhà máy. Theo ông, ứng dụng này hoàn toàn phù hợp cho CAPP với giao diện thân thiện và các màn hình được ghép cạnh nhau.

“Nhà máy này rất rộng và phức tạp, tuy nhiên, nhờ có phần mềm Elipse E3, bạn có thể cho hiển thị tất cả các thông số đồng thời, so sánh các công nghệ khác nhau từ xa mà không cần ra khỏi phòng vận hành”, Albien nói.

Điều khiển từ xa cũng được Jefferson Silva de Oliveira, giám đốc nhà máy khen ngợi.

“Cung cấp cho Tractebel một chương trình giám sát rộng, từ xa, do đó tạo thuận lợi cho hoạt động vận hành và bảo trì nhà máy, là lợi ích chính mà Elipse E3 mang lại”, Oliveira nói.

Dưới đây là  toàn bộ những lợi ích khi áp dụng Elipse E3:

• Cần ít nhân lực hơn, với cả JLBTB và CAPP được điều khiển từ cùng một phòng và cùng một đội, với hiệu quả về  (giảm) chi phí.
• Điều khiển từ xa tất cả các module và thiết bị trong nhà máy
• Các màn hình đặt cạnh nhau, giúp việc theo dõi dễ dàng hơn.
• Giao diện thân thiện, trực quan.
• Lấy mẫu năng lượng tạo ra bởi tất các các module, cho phép so sánh giữa ba công nghệ được thử nghiệm tại nhà máy.
• Tần số, điện áp, dòng điện và sản lượng điện của mỗi biến tần trong nhà máy được truy cập dễ dàng, cho phép tìm ra công nghệ tốt nhất trong mỗi điều kiện.
• Giảm thời gian chuẩn đoán những vấn đề tại nhà máy thông qua hệ thống cảnh báo của E3

Khách hàng: Tractebel Energia

Đơn vị tích hợp hệ thống: Vieira-Ishikawa Software

Gói phần mềm sử dụng: Elipse E3

Nền tảng phần mềm:  Windows Server 2012

Số lượng license: 7

Số lượng thông tin (tag): 7.500

Giao thức sử dụng (I/O Driver): DNP3.0 Master, Modicon Modbus TCP Master