Để làm chậm quá trình biến đổi khí hậu và ngăn ngừa những hậu quả bất lợi của nó, con người cần phải chuyển đổi sang các nguồn năng lượng bền vững hơn. Do đó, các kỹ sư trên toàn thế giới đã và đang nghiên cứu một loạt các công nghệ có thể chuyển đổi tài nguyên thiên nhiên, chẳng hạn như ánh sáng mặt trời, gió và nước thành năng lượng điện.
Tua bin gió - thiết bị có thể chuyển đổi động năng của gió thành điện năng là một trong những giải pháp năng lượng bền vững đầy hứa hẹn và được triển khai rộng rãi. Mặc dù có những điểm thuận lợi, lưới điện của hầu hết các tua bin gió hiện nay và các giải pháp năng lượng thay thế khác đều không ổn định.
Vì vậy, một số chính phủ đã bắt đầu ban hành luật buộc các nhà khai thác tua bin gió phải cung cấp các dịch vụ lưới điện phụ trợ. Những chức năng này giúp người vận hành lưới điện duy trì dòng điện ổn định, giải quyết sự chênh lệch giữa cung và cầu năng lượng.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Delft (TU Delft) gần đây đã phát triển một bộ điều khiển có thể giúp quản lý tốt hơn năng lượng của các trang trại gió với tên gọi "kiểm soát năng lượng chủ động".
Bộ điều khiển này được giới thiệu trong một bài báo được xuất bản trước trên arXiv với mục đích giúp nâng cao hiệu suất của các trang trại điện gió, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai trên toàn thế giới.
Jean Gonzalez Silva, Bart Matthijs Doekemeijer, Riccardo Ferrary và Jan-Willem van Wingerden viết trong bài báo: “Thiết kế được đề xuất giúp nâng cao tính ổn định theo dõi điện năng, hiểu đơn giản đó là nơi mỗi tua bin được coi như một hệ thống trì hoãn thời gian thuần túy”.
Để theo dõi sức mạnh của các tuabin gió, các nhà nghiên cứu sử dụng một thuật toán vòng kín. Thuật toán này có một vòng lặp chuyển tiếp và một vòng phản hồi. Vòng đầu tiên đảm bảo theo dõi công suất khi các tuabin không bão hòa, vòng thứ hai theo dõi công suất khi một, nhưng không phải tất cả, các tuabin bị bão hòa.
Gonzales Silva và các đồng nghiệp đã đánh giá bộ điều khiển trong một loạt thử nghiệm chạy trên SOWFA - một bộ mô phỏng nhà máy gió có độ trung thực cao. Đáng chú ý, cách tiếp cận đã cải thiện đáng kể việc theo dõi tổng công suất hoạt động cho các trang trại gió mô phỏng, tăng sản lượng điện lên đến 15% so với phương pháp cơ bản.
Các nhà nghiên cứu giải thích: “Báo cáo đã nghiên cứu hiệu suất điều khiển với các phân bố công suất khác nhau trong điều kiện hoàn toàn đầy đủ và khả năng cung cấp năng lượng hạn chế”. "Kết quả chứng minh sự cải thiện trong sản xuất điện năng thu được bằng cách đóng vòng điều khiển, so với phương pháp trước đây".
Các mô phỏng của các nhà nghiên cứu cho thấy cách tiếp cận của họ có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của các trang trại gió trong thế giới thực. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng quan sát thấy một loạt các dao động và đột biến nhỏ không mong muốn về khả năng hoạt động của giải pháp vòng kín. Trong các nghiên cứu tiếp theo, họ dự định cố gắng đưa ra chiến lược để loại bỏ hoặc điều chỉnh những dao động này, nhằm cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của phương pháp tiếp cận.
Các nhà nghiên cứu cũng cho hay: "Nghiên cứu trong tương lai của chúng tôi sẽ xây dựng sự phân bố theo thời gian thông minh của công suất hoạt động bằng cách dự đoán công suất khả dụng, cũng như xem xét các tuabin bị hạn chế được thiết kế do các lỗi và hỏng hóc trong giải pháp APC được đề xuất".
Mỹ Linh