PSuite – phần mềm quản lý năng lượng tái tạo “Make in PECC2”

28/09/2024

Là đơn vị tiên phong ứng dụng công nghệ số trong ngành điện, PECC2 tiếp tục đưa ra giải pháp phần mềm quản lý vận hành và bảo trì các nhà máy điện năng lượng tái tạo “PSuite”. Đây là phần mềm được nhóm kỹ sư thuộc Trung tâm Năng lực số (DCC) của PECC2 chủ trì kết hợp với Trung tâm Tư vấn Nhiệt điện & Điện hạt nhân (TPEC) và Chi nhánh Vận hành và Bảo trì Nhà máy Điện (POM) phát triển nhằm giúp các chủ đầu tư, các đơn vị quản lý vận hành nhà máy có thể quản lý và theo dõi từ xa, mọi lúc, mọi nơi về tình trạng thiết bị và các thông tin vận hành các nhà máy điện năng lượng tái tạo của mình.

Các thách thức đối với quản lý vận hành và bảo trì các nhà máy điện năng lượng tái tạo

Với tiềm năng năng lượng tái tạo rất lớn, trong những năm qua Việt Nam đã phát triển và đưa vào vận hành nhiều nhà máy điện năng lượng tái tạo như điện gió, điện mặt trời. Theo số liệu của NSM0 (www.nsmo.vn), tính đến tháng 09/2024, tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống đạt khoảng 87.391 MW, trong đó, tổng công suất các nguồn điện năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời) là 23.033 MW, chiếm tỷ trọng 26,4%.

Theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050 (Quy hoạch điện VIII), tỷ trọng năng lượng tái tạo trong tổng công suất điện dự kiến tăng lên khoảng 30,9 – 39,2% vào năm 2030.

Phát triển nguồn điện năng lượng tái tạo là phù hợp với xu hướng chuyển dịch năng lượng và cam kết của Việt Nam về đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Tuy nhiên, việc quản lý vận hành và bảo trì các nguồn điện này đòi hỏi các yêu cầu đặc thù, khác biệt với các nguồn điện truyền thống do các nhà máy điện gió, điện mặt trời được bố trí phân tán và có công suất biến đổi phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên, điều kiện thời tiết v.v…

Chẳng hạn, các nhà máy điện gió, điện mặt trời của cùng một chủ đầu tư có thể nằm ở nhiều địa phương, nhiều khu vực cách xa nhau; gây khó khăn trong việc theo dõi, quản lý tập trung.

Các điều kiện thời tiết (bức xạ mặt trời, gió, nhiệt độ, độ ẩm v.v…) thường xuyên thay đổi có tác động lớn đến hiệu suất, công suất và sản lượng điện của các nhà máy điện gió, điện mặt trời.

Dữ liệu từ các nhà máy điện năng lượng tái tạo thường đa dạng, có khối lượng lớn, đòi hỏi phải có các công cụ thu thập, phân tích mạnh để xử lý và trích xuất thông tin hữu ích. Việc truy cập dữ liệu thời gian thực cũng là một nhu cầu cấp thiết của các chủ đầu tư, các đơn vị quản lý vận hành nhà máy.

Phần mềm quản lý năng lượng tái tạo “Make in PECC2”

Nhận biết các thách thức nêu trên, nhóm kỹ sư thuộc Trung tâm Năng lực số (DCC) của PECC2 đã chủ trì phát triển phần mềm quản lý năng lượng tái tạo “PSuite” – một giải pháp toàn diện để quản lý, theo dõi, phân tích hiệu quả vận hành của các nhà máy điện năng lượng tái tạo; và đây cũng là công cụ tương tác 2 chiều giữa chủ đầu tư với từng nhà máy.

Hình ảnh 1: Phần mềm PSuite

Giới thiệu Kiến trúc hệ thống PSuite

Sự giao thoa giữa Operational Technology – Công nghệ vận hành (OT) và Information Technology – Công nghệ thông tin (IT) dựa trên tập hợp phần cứng và phần mềm dùng để theo dõi và kiểm soát cách thức các thiết bị vật lý hoạt động.

Trước đây, OT được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống điều khiển công nghiệp cho sản xuất, vận chuyển và tiện ích – và không giống như công nghệ thông tin (IT), công nghệ kiểm soát hoạt động trong các lĩnh vực đó không được kết nối mạng. Nhiều công cụ để theo dõi hoặc điều chỉnh các thiết bị vật lý là dạng cơ học và những công cụ có điều khiển kỹ thuật số được sử dụng các giao thức độc quyền, khép kín. Tuy nhiên, ngày nay, khi các thiết bị vật lý đang ngày càng trở nên “thông minh” hơn, xu hướng hội tụ IT / OT ngày càng tăng

Hình ảnh 2: Sự giao thoa giữa IT và OT

+ Dòng chảy dữ liệu từ OT sang IT trong hệ thống PSuite

Trong một hệ thống SCADA, dữ liệu di chuyển liên tục giữa thế giới vật lý (Operational Technology – OT) và thế giới thông tin (Information Technology – IT). Quá trình này diễn ra như sau:

Từ các thiết bị trong nhà máy (OT): Các cảm biến, bộ điều khiển logic lập trình (PLC), và các thiết bị khác trong nhà máy thu thập dữ liệu về các thông số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, trạng thái máy móc…

Truyền dữ liệu đến trung tâm điều khiển: Dữ liệu thu thập được được truyền về trung tâm điều khiển thông qua các mạng truyền thông như Ethernet, Modbus, hoặc các giao thức chuyên dụng khác.

Hình 3: Quá trình chuyển đổi số từ OT sang IT

Xử lý dữ liệu bởi phần mềm SCADA: Tại trung tâm điều khiển, phần mềm SCADA tiếp nhận và xử lý dữ liệu, thực hiện các phép tính, so sánh, và tạo ra các báo cáo.

Hiển thị dữ liệu trên giao diện người máy (HMI): Dữ liệu đã được xử lý được hiển thị trên màn hình HMI dưới dạng các biểu đồ, đồ thị, bảng số, giúp người vận hành dễ dàng theo dõi và đánh giá tình trạng hoạt động của hệ thống.

Tích hợp với hệ thống IT: Dữ liệu từ hệ thống SCADA tại nhà máy được đội dự án nghiên cứu trích xuất và thu thập về PECC2 DataCenter trong các đường ống dữ liệu (data pipeline) nhằm mục đích xây dựng CSDL các nhà máy điện do POM vận hành và là dữ liệu đầu vào cho việc xây dựng hệ thống phần mềm PSuite.

+ Kiến trúc hệ thống phần mềm PSuite

Hình 4: Kiến trúc hệ thống phần mềm PSuite

PSuite được xây dựng trên kiến trúc Microservices. Đây là một kiến trúc phần mềm hiện đại, nơi một ứng dụng được chia nhỏ thành nhiều dịch vụ nhỏ, độc lập. Mỗi dịch vụ này sẽ chịu trách nhiệm cho một chức năng cụ thể và có thể được phát triển, triển khai và nâng cấp độc lập.

+ Bảo mật hệ thống

Đảm bảo an toàn cho dữ liệu bằng cách sử dụng các giải pháp bảo mật mạng và các giao thức truyền thông an toàn. Dữ liệu được trích xuất một chiều, và không có chức năng điều khiển. Hệ thống được phân quyền truy cập theo chủ sở hữu nhà máy.

Hình 5: Các chức năng chính của PSuite

Ứng dụng thực tế hệ thống PSuite

Hiện nay, PSuite đang được ứng dụng chủ yếu ở 2 loại nhà máy điện mặt trời và điện gió; và đã được triển khai ứng dụng tại 8 nhà máy điện gió và điện mặt trời:

– Nhà máy Điện gió Tân Thuận công suất 75MW (Công ty CP Đầu tư Năng lượng Tái tạo Cà Mau).

– Nhà máy Điện mặt trời BIM 2 công suất 325 MWp (Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo BIM).

– Nhà máy Điện mặt trời Ninh Phước 6.1 & 6.2 công suất 58.3 MWp (Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo & Nông nghiệp Ninh Thuận).

– Nhà máy Điện mặt trời Phong Điền II công suất 50 MWp (Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Đầu tư Đoàn Sơn Thủy).

– Nhà máy Điện mặt trời Vĩnh Tân công suất 5 MWp (Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2).

– Nhà máy Điện mặt trời LIG Quảng Trị công suất 49.5 MWp (Chủ đầu tư Công ty TNHH MTV Điện mặt trời Quảng Trị).

– Nhà máy Điện mặt trời Sơn Mỹ 3.1 công suất 50 MWp (Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Sơn Mỹ).

– Nhà máy Điện mặt trời Nhơn Hải công suất 35 MWp (Chủ đầu tư Công ty Cổ phần điện mặt trời Licogi 16 (Tập đoàn Banpu)).

Hình 6: Màn hình KPI nhà máy PECC2 Solar demo

Hình 7: Màn hình theo dõi Inverter và các thiết bị bên trong

Hình 8: PSuite phân hệ giám sát nhà máy điện gió Tân Thuận

Hiệu quả bước đầu

Việc đưa vào ứng dụng phần mềm PSuite ở các nhà máy điện gió và điện mặt trời nêu trên đã và đang giúp các chủ đầu tư, các đơn vị quản lý vận hành nhà máy điện năng lượng tái tạo:

– Giảm chi phí bảo trì nhờ theo dõi tình trạng của các thiết bị và lên kế hoạch bảo dưỡng một cách chủ động.

– Nâng cao hiệu quả quản lý nhờ phát hiện và khắc phục nhanh chóng các sự cố, giảm thiểu thời gian ngừng phát điện của nhà máy; dự báo sản lượng điện dựa trên dữ liệu thời tiết và lịch sử hoạt động; truy cập dữ liệu vận hành nhà máy thời gian thực.

Định hướng phát triển tiếp theo

Trong tương lai, nhóm dự án sẽ phát triển thêm các mô-đun, tính năng để không ngừng cải thiện, gia tăng trải nghiệm của khách hàng như:

– Tích hợp các loại hình nhà máy khác như nhà máy điện sinh khối, điện mặt trời mái nhà v.v…

– Tích hợp các mô-đun dự báo AI công suất điện mặt trời, điện gió cũng như phân tích dữ liệu theo thời gian thực.

– Phát triển ứng dụng trên nền tảng di động như iOS/Android.

– Phát triển ứng dụng trên màn hình lớn chuyên giám sát từ xa.

Với tinh thần phụng sự, không ngừng đổi mới và phát triển, PSuite sẽ mang lại giải pháp “Intelligence for Your Asset Management”.

Thực hiện: PECC2

Ask ChatGPT
Set ChatGPT API key
Find your Secret API key in your ChatGPT User settings and paste it here to connect ChatGPT with your Tutor LMS website.