Phát triển và khai thác nguồn năng lượng tái tạo là xu hướng tất yếu. Tuy nhiên nếu EVN từ bây giờ không nghiêm túc thực hiện nghiên cứu chuyên sâu, xây dựng thực tiển một vài hệ thống điển hình ở quy mô lưới điện phân phối trung hạ thế trước khi phát triển đại trà hệ thống NLMT nối lưới và tiến hành đo đạc các thông số vận hành hệ thống cụ thể để đưa ra tiêu chuẩn thiết bị Smart Inverter cho các hệ thống NLMT hoà lưới thì sẽ phải trả giá rất đắt cho việc khắc phục hậu quả về sau.
Biến tần thông minh (Smart Inverter) , ví dụ như Growatt MAX 50kW tới MAX 80kW được thiết kế không những có khả năng đáp ứng với biến động công suất ngắn hạn trên lưới mà còn hỗ trợ tăng hoặc giảm điện áp lưới và giúp điều chỉnh tần số. Được trang bị nhiều chức năng hỗ trợ lưới, biến tần thông minh sẽ kích hoạt chức năng cụ thể tùy thuộc trạng thái của lưới điện, chẳng hạn như chỉ bật một chức năng công suất phản kháng (hệ số công suất không đổi hoặc volt-var) tại một thời điểm.
(1) Chức năng Quá độ – Ride-Through
(1.1) Quá độ Điện áp Voltage Ride-Through
IEEE 1547-2003 yêu cầu các DER tách ra khỏi lưới một cách nhanh chóng khi phát hiện lỗi điện áp và tần số mà không cần phải xem xét hiệu ứng của chúng trong nhiễu loạn mạng lưới điện do mức tham gia vào lưới điện của PV vào thập niên 2000 thấp không đáng kể. Với sự gia tăng về số lượng ngày càng nhiều của hệ thống PV hoà vào lưới điện, trong trường hợp có sự dao động điện áp xuống thấp, các hệ thống PV hoà lưới có thể giúp giữ điện áp tăng lên so với việc các hệ thống PV tách ra khỏi lưới trong khu vực sẽ làm cho điện áp giảm thêm.
Trong khi tần số thường giống nhau trong một hệ thống điện, điện áp sẽ khác nhau tùy thuộc vào vị trí trên lưới điện. Các yêu cầu về chất lượng điện năng quy định giới hạn điện áp phân phối trong phạm vi bình thường là +/- 5% điện áp danh định. Các sự cố trên hệ thống truyền tải hoặc phân phối có thể gây ra dao động điện áp ngoài phạm vi bình thường. IEEE 1547-2003 yêu cầu DER tách ra khỏi lưới trong vòng tối đa 2 giây khi điện áp vượt qua mức nguy hiểm cao hoặc thấp (+10% hoặc -12%). Thực tế vận hành lưới điện cho thấy điện áp hạ thấp và tăng cao, đôi khi gây ra do việc khởi động tải điều hòa không khí. California, Hawaii và IEEE 1547-2018 cho phép tăng giới hạn thời gian quá độ dao động điện áp lên tối đa 21 giây. Các biến tần thế hệ trước đây đều được thiết kế đáp ứng yêu cầu tách khỏi lưới nhanh chóng. Biến tần thông minh được thiết kế quá độ điện áp thấp và cao, duy trì kết nối với lưới điện trong khoảng thời gian nhiễu điện áp cho phép. Thời gian quá độ và thời gian tách lưới cho biến tần thông minh được cài đặt cho phép chúng luôn được kết lưới trong hầu hết các nhiễu tạm thời. Nếu đạt đến giới hạn tách lưới, biến tần phải ở trạng thái offline trong tối đa 5 phút khi điện áp bình thường được phục hồi. Với một số hệ thống PV hoà lưới dân dụng gặp tình trạng biến tần tách lưới thường xuyên do chất lượng điện áp lưới điện khu vực kém, những yêu cầu mới này có thể mang lại lợi ích vì cho phép hệ thống nối lưới thường trực nhiều hơn trước đây.
(1.2) Quá độ Tần số Frequency Ride-Through
Biến động tần số có thể do nguồn phát và tải không cân bằng. Để giữ cho hệ thống điện và tải của khách hàng hoạt động chính xác, tần số cần phải ở gần 50 hoặc 60 Hertz (Hz) tuỳ theo chuẩn quốc gia. Do yêu cầu trong tiêu chuẩn 1547-2003 của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử IEEE 1547, bộ biến tần trên hệ thống phân phối phải tách lưới bên ngoài dải tần số từ 49.3 đến 50.5 hoặc 59.3 đến 60.5 Hz. Vấn đề tần số đã trở thành ảnh hưởng nghiêm trọng khi tỷ lệ phần trăm DER trong hệ thống năng lượng đã tăng lên đáng kể. Khi tần số đạt đến giới hạn tách lưới, tất cả các DER trong hệ thống điện sẽ bị cô lập ra khỏi lưới làm độ mất ổn định hệ thống càng thêm trầm trọng. IEEE 1547-2018 cho phép gia tăng giới hạn tần số tách lưới lên từ 49.5 đến 52 hoặc 56.5 đến 62 Hz để DER có thể kết lưới thường trực cho đến khi tần số trở lại giới hạn bình thường. Nếu đạt đến giới hạn tách lưới, biến tần phải ở trạng thái offline trong tối đa 5 phút sau khi tần số bình thường được phục hồi.
(2) Chức năng điều khiển điện áp
Điện áp đáp ứng cả dòng điện (watts) và công suất phản kháng (var). Hấp thụ công suất phản kháng làm giảm điện áp, trong khi việc bơm công suất phản kháng làm tăng điện áp. Biến tần có thể tận dụng điều này để làm giảm việc gia tăng điện áp do bơm công suất tích cực. Bằng cách hấp thụ một lượng nhỏ công suất phản kháng trong khi phát công suất tích cực, điện áp sẽ thấp hơn so với chỉ phát công suất tích cực. Tỷ lệ công suất tích cực với tổng công suất (biểu kiến) được gọi là hệ số công suất PF. Khi được đặt PF = 1, tất cả nguồn sẽ hoạt động. PF càng thấp thì công suất phản kháng càng được hấp thu hoặc thêm vào. Trong hệ thống phân phối, thiết lập điển hình PF = 0,95 nhưng có thể thấp hơn. IEEE 1547-2003 không yêu cầu thiết lập PF, nhưng hầu hết các cơ quan điện lực yêu cầu DER hoạt động trên 0,95 mà không yêu cầu một thiết lập cụ thể. IEEE 1547-2018 đòi hỏi khả năng có thể thiết lập PF xuống 0.9
Cũng như điện áp giảm khi ở xa một trạm biến áp do trào lưu phân bố công suất, điện áp cũng tăng từ một biến tần khi một hệ thống đang sản xuất năng lượng. Thông thường, tải của khách hàng tiêu thụ toàn bộ năng lượng phát ra của hệ thống PV sẽ không có sự gia tăng điện áp nào xảy ra. Tuy nhiên, trong thời gian phát điện cao và tải thấp, năng lượng điện có thể được bơm ra lưới điện. Nếu nhiều hệ thống PV đang sản xuất điện cùng một lúc, điện áp có thể tăng lên từ trạm biến áp, bao gồm cả nhà của hàng xóm không có hệ thống PV. Nếu có quá nhiều hệ thống PV điện áp không kiểm soát được vượt qua giới hạn điện áp cho phép có thể làm hỏng thiết bị dùng điện.
(3) Chức năng điều khiển tần số
Tần số-watt là chức năng điều chỉnh tần số. Tần số lưới điện sẽ tăng cao khi có quá nhiều hệ PV phát công suất dư vào lưới, biến tần thông minh sẽ giảm sản lượng điện khi tần số tăng. Do các biến tần PV thường khai thác hết công suất PV trong điều kiện bình thường, chúng không thể tăng công suất phát trong điều kiện thiếu tần số, các hệ thống lưu trữ có thể được yêu cầu để tăng sản lượng điện trong điều kiện thiếu tần số, ngoài việc giảm công suất trong điều kiện tần số cao.
