Giải pháp kết nối trong vận hành với các nhà máy thủy điện
Các Nhà máy thủy điện vừa và nhỏ (công suất lắp máy 1-30MW) khi đưa vào vận hành cần phải kết nối với hệ thống SCADA của Trung tâm điều độ-kinh doanh của Công ty điện lực đã ký hợp đồng mua điện. Ngoài ra bản thân Chủ đầu tư cũng cần giám sát được quá trình vận hành của nhà máy để phục vụ công tác quản lý.
1. Đặt vấn đề
Các Nhà máy thủy điện vừa và nhỏ (công suất lắp máy 1-30MW) khi đưa vào vận hành cần phải kết nối với hệ thống SCADA của Trung tâm điều độ-kinh doanh của Công ty điện lực đã ký hợp đồng mua điện. Ngoài ra bản thân Chủ đầu tư cũng cần giám sát được quá trình vận hành của nhà máy để phục vụ công tác quản lý. Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy thủy điện nhỏ từ trước đến nay khi đưa vào vận hành đều không thực hiện được công tác này, một số lý do chủ yếu như sau:
. Không thể thiết lập đường truyền hữu tuyến để kết nối
. Công nghệ điều khiển và thiết bị đầu cuối không phù hợp
. Chủ đầu tư không đưa ra được yêu cầu kỹ thuật và khối lượng chi tiết cho công việc này
Công ty ATS với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực điều khiển, bảo vệ và tích hợp hệ thống đã nghiên cứu và phát triển thành công giải pháp kết nối các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ nhằm đáp ứng yêu cầu về thông tin và dữ liệu phục vụ công tác quản lý vận hành, giám sát và kinh doanh mua/bán điện.
2. Đánh giá hiện trạng
2.1 Hệ thống điều khiển của các Nhà máy thủy điện
Thông thường các nhà máy thủy điện đều được trang bị hệ thống DCS để tích hợp toàn bộ thông tin của Nhà máy bao gồm từ thiết bị công nghệ, năng lượng, thiết bị điện, trạm biến áp đầu ra và hệ thống phụ trợ phục vụ công tác giám sát và điều khiển tại chỗ của nhà máy. Cấu trúc tiêu biểu của một hệ thống DCS hoàn chỉnh được cho trong hình dưới đây.
Tuy nhiên, vì chỉ phục vụ cho mục đích giám sát và điều khiển tại chỗ nên các hệ thống này thường được thiết kế đóng theo các phương thức truyền tin và trao đổi dữ liệu của riêng các nhà sản xuất. Việc sử dụng các hệ thống đóng sẽ làm cho khả năng trao đổi dữ liệu và can thiệp của người sử dụng khi có những yêu cầu phát sinh đối với công tác quản lý và kinh doanh rất khó khăn do nhà sản xuất không bao giờ bàn giao hết các công cụ và thủ tục để thực hiện.
2.2 Kết nối với hệ thống SCADA và đo đếm
Trong đa số các dự án do Tư vấn không nắm rõ được yêu cầu kết nối của hệ thống SCADA và đo đếm của lưới điện Việt Nam nên phần khối lượng công việc này thường không được yêu cầu rõ trong phạm vi cung cấp của Hợp đồng cung cấp và xây lắp nhà máy vì vậy hiện nay gần như 100% số nhà máy thủy điện vừa và nhỏ đều không có kết nối. Ngoài ra, do được thiết kế đóng nên các hệ thống DCS rất khó có thể kết nối với hệ thống SCADA và quản lý đo đếm điện năng của các Công ty điện lực. Bên cạnh đó, do các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ thường được xây dựng tại các vùng sâu nên việc thiết lập một được truyền hữu tuyến (4W) như các giải pháp kết nối hiện nay đòi hỏi chi phí rất tốn kém kể cả đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng tháng.
Tuy nhiên, các yêu cầu kết nối này là bắt buộc đối với các nhà máy điện theo Qui định đấu nối ban hành kèm Quyết định 37 của Bộ Công Nghiệp (nay là Bộ Công Thương). Đặc biệt với các nhà máy tham gia chương trình mua bán phát thải CDM thì việc kết nối, lưu trữ dữ liệu đo đếm điện năng phát lên lưới điện là một trong những điều kiện cần thiết để bên mua CDM có thể tính toán được lượng phát thải được hưởng.
Hình 2 1: Kiến trúc chung hệ thống DCS của các nhà máy thủy điện
2.3 Các ứng dụng trợ giúp quyết định và vận hành tối ưu
2.3.1 Dự báo thủy văn
Hiện nay tại các nhà máy mới chỉ có hệ thống ghi chép thống kê thủy văn của các dòng sông liên quan đến nhà máy điện. Một hệ thống dự báo thủy văn vẫn chưa được trang bị để tính toán vận hành hồ chứa như là một dữ kiện đầu vào phục vụ công tác lập kế hoạch vận hành nhà máy.
2.3.2 Tính toán tối ưu phát điện và phối hợp các Nhà máy bậc thang
Các nhà máy chưa trang bị các phần mềm loại này để trợ giúp khác thác có hiệu quả lượng nước về hàng năm. Việc bố trí lịch chạy máy hiện nay vẫn do các Trung tâm điều độ thực hiện và kỹ sư điều hành sẽ đưa lệnh lên xuống và điểm đặt công suất của các tổ máy cho nhân viên điều hành trong từng ca trực.
Đối với các nhà máy thủy điện nhỏ việc chạy máy có thể được quyết định bởi nhân viên vận hành nhưng đối với cả trường hợp này các nhà máy cũng không có công cụ gì để tối đa hóa lợi nhuận dựa trên Hợp đồng mua bán điện đã ký với Công ty điện lực.
2.3.3 Quản lý bảo dưỡng trên cơ sở tình trạng thiết bị (Condition-based Maintenance Management)
Thông thường do qui mô nên các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ cũng không trang bị hệ thống quản lý bảo dưỡng loại này. Hệ thống sẽ cho phép Công ty lập qui trình bảo dưỡng và quản lý công tác bảo dưỡng từ lập kế hoạch, quản lý dự phòng, mua sắm vật tư, giao nhiệm vụ, quản lý tiến độ và báo cáo đánh giá tổng hợp…
2.4 Hệ thống viễn thông
Hiện tại các nhà máy có thể được kết nối với các đường truyền như sau:
. Hệ thống viễn thông điện lực thông qua các đường cáp quang, hệ thống SDH và các cổng BTS để nối với mạng viễn thông nội bộ hoặc nối với mạng WAN của EVN.
. Hệ thống viễn thông công cộng với các đường kết nối hữu tuyến với VietTel hay VNPT
. Hệ thống viễn thống vệ tinh VSAT của các nhà cung cấp dịch vụ VietTel hoặc VNPT
. Kết nối bằng GPRS trên nền GSM của các nhà cung cấp dịch vụ
Tùy vào từng địa điểm cụ thể các Nhà máy thủy điện sẽ cùng với đơn vị cấp hàng lựa chọn giải pháp tối ưu nhất khi đánh giá cụ thể các chỉ tiêu ở trên.
3. Giải pháp kỹ thuật
ATS đưa ra giải pháp để xây dựng hệ thống Quản lý vận hành (Operational Control Centre-OCC) như được mô tả ở các phần tiếp sau đây.
3.1 Hệ thống đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:
. Hệ thống mở - Cấu trúc Hệ thống OCC của Công ty thủy điện sẽ tuân thủ các yêu cầu của các tiêu chuẩn Quốc tế hoặc các tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
. Khả năng bảo dưỡng – Cấu trúc Hệ thống OCC sẽ hỗ trợ bảo dưỡng tại chỗ các thành phần, mà không cần sự hỗ trợ của nhà cấp hàng đối với hoạt động vận hành và bảo dưỡng thường xuyên và định kỳ.
. Nền tảng phát triển ứng dụng – Cấu trúc Hệ thống OCC sẽ cung cấp một nền tảng mạnh để phát triển các ứng dụng điều khiển giám sát, quản lý vận hành tối ưu, trao đổi thông tin dữ liệu với các hệ thống nội bộ và bên ngoài. Ngoài ra, hệ thống sử dụng khả năng cung cấp dịch vụ số liệu cho nội bộ và người dùng bên ngoài qua các ứng dụng Web.
. Khả năng tích hợp – Hệ thống phải có khả năng tích hợp một cách linh hoạt các thành phần mới, các giải pháp và ứng dụng nâng cao khác (như GIS hoặc Quản lý Sự cố/Hư hỏng, Quản lý nhiệm vụ nhóm công tác..), và làm nền tảng cho các ứng dụng với sự ra đời của Thị trường điện của Việt Nam trong một tương lai gần.
