Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯƠNG PHI SƠN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN GÓC NGHIÊNG CÁNH QUẠT TUA BIN GIÓ PMSG Chuyên ngành KỸ THUẬT ĐIỆN Mã chuyên ngành 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học TS Lê Văn Đại Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 0.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯƠNG PHI SƠN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN GÓC NGHIÊNG CÁNH QUẠT TUA BIN GIÓ PMSG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã chuyên ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Văn Đại Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 03 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS CHÂU MINH THUYÊN - Chủ tịch Hội đồng TS NGUYỄN CHÍ CƯỜNG - Phản biện TS NGUYỄN NHẬT NAM - Phản biện TS DƯƠNG THANH LONG - Ủy viên TS NGUYỄN HOÀI THƯƠNG - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRƯƠNG PHI SƠN MSHV: 19000311 Ngày, tháng, năm sinh: 23/08/1984 Nơi sinh: Thái Bình Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã chuyên ngành: 8520201 TÊN ĐỀ TÀI I Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG II     Tổng quan tình hình lượng gió ngồi nước Tìm hiểu máy phát điện dựa hệ thống chuyển đổi lượng gió Mơ hình hóa Máy phát điện gió PMSG Đề xuất phương pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt turbine gió để tối ưu cơng śt máy phát PMSG  Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink mô kiểm chứng kết  Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: thực định số 477/QĐ-ĐHCN ngày 08/04/2021 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM việc giao nhiệm vụ hướng dẫn luận văn thạc sĩ IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/02/2022 V NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lê Văn Đại Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, đến học viên hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học ngành kỹ thuật điện Luận văn ngành kỹ thuật điện với đề tài “Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG” học viên cao học Trương Phi Sơn thực hiện, giáo viên hướng dẫn TS Lê Văn Đại, trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc với TS Lê Văn Đại người trực tiếp tận tâm hướng dẫn nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; đặc biệt Q Thầy Cơ giáo Khoa Công Nghệ Điện thuộc Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức để tơi hồn thành khóa luận làm tảng cho tơi hồn thành luận văn Bên cạnh tơi nhận nguồn đợng viên lớn gia đình bạn hữu giúp tơi có điều kiện để hồn thành luận văn Tp HCM, ngày 01 tháng 03 năm 2022 Học viên Trương Phi Sơn i TÓM TẮT Do nhu cầu sử dụng điện ngày cao dẫn đến viêc khai thác nguồn lượng phát điện ngày cần thiết Nguồn điện phát yếu thủy điện, nhiệt điện… số mang lại hiệu x́t khơng cao mà cịn gây ô nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính Hiện nay, phát điện từ lượng gió lựa chọn thích hợp Nguồn lượng dạng vơ hạn Tuy nhiên, có khó khăn, nhất việc chuyển đổi từ động học sang học Hiện nay, phát điện dựa nguồn lượng gió sử dụng rợng rãi nhất máy phát điện cảm ứng cấp nguồn kép (DFIG) máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSG) Dù sử dụng loại máy phát điện việc kiểm sốt đợng chuyển hóa thành lượng sơ cấp một vấn đề quan trọng gặp điều kiện gió khơng ổn định Đối phó với trường hợp này, có nhiều phương pháp áp dụng điều khiển tốc độ quay tua bin để tối ưu hóa cơng śt đầu cách điều khiển góc Pitch cánh quạt Luận văn giới thiệu hai phương pháp điều khiển góc Pitch cánh quạt tuabin gió dùng cho PMSG Phương pháp thứ nhất dùng bợ điều khiển Tích phân-Tỷ lệ Đạo hàm (I-PD) phương pháp thứ hai bợ điều khiển tích phân-tuyến tính theo tỷ lệ (PI-LQ) Phần mềm MATLAB/Simulink sử dụng mô trường hợp để đánh giá chất lượng phương pháp thơng qua điều khiển gió khác Các kết mô cho thấy phương pháp sử dụng bộ điều khiển I-PD cho kết tốt phương pháp PI-LQ ii ABSTRACT The demand for electricity is increasing day by day, ensuring the supply of electrical energy needs attention The main source of energy generation is providing sources such as hydroelectricity and thermal power Currently, wind power generation is an appropriate choice to improve the capacity of electricity generation This energy source is infinite However, there are also difficulties, especially the transition from dynamic to mechanical Currently, the most widely used wind-based generators are the Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) and the Permanent-Magnet Synchronous Generator (PMSG) Regardless of the type of generator used, controlling the kinetic power converted into primary energy is an important issue when encountering unstable wind conditions In this case, there are now many methods to optimize the output power of the wind turbine by controlling the rotational speed of the generator through the wind turbine by controlling the blade peak angle Therefore, this thesis introduces two methods to control the blade angle of wind turbines used for PMSG The first is the Integral-Proportional Derivative (I-PD) controller and the second is the Proportional Integral-Linear Quadratic (PI-LQ) controller The practicality of the methods was verified using MATLAB/Simulink software under considering the different wind conditions to obtain optimal output power A comparison between the two supply methods is made The simulation results show that a significant improvement can be made using the proposed I-PD controller iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn đề tài “Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG” sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu riêng học viên Trong tồn bợ nợi dung luận văn, điều trình bày cá nhân học viên tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu, tài liệu, số liệu trích dẫn thích từ nguồn rõ ràng, đáng tin cậy kết trình bày luận văn trung thực Nếu sai học viên xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với nhà trường Tp HCM, ngày tháng năm 2022 Học viên Trương Phi Sơn iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC .v DANH MỤC CÁC HÌNH ix DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.1 Tình hình phát triển lượng gió giới 1.1.1 Năng lượng tái tạo 1.1.2 Năng lượng gió 1.1.3 Sự phát triển cơng nghệ lượng gió 1.2 Công nghệ sản xuất turbine điện gió 11 1.3 Các cường quốc điện gió giới 13 1.4 Triển vọng tương lai điện gió .15 1.5 Tình hình phát triển điện gió Việt Nam 16 1.5.1 Năng lượng điện Việt Nam 16 1.5.2 Triển vọng lượng gió Việt Nam 19 1.5.3 Các dự án điện gió Việt Nam 21 1.5.4 Những lợi ích mơi trường xã hợi điện gió 25 v 1.5.5 Thuận lợi khó khăn phát triển điện gió 26 CHƯƠNG HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ 28 2.1 Giới thiệu 28 2.2 Năng lượng gió 28 2.3 Hiệu suất thu lượng gió 30 2.4 Cấu tạo hệ thống lượng gió 34 2.4.1 Tháp đỡ .36 2.4.2 Cáp truyền dẫn 36 2.4.3 Cánh quạt turbine 36 2.4.4 Bợ phận điều khiển hướng gió 37 2.4.5 Yaw motor 37 2.4.6 Hộp số .37 2.4.7 Bộ hãm tốc độ 38 2.4.8 Máy phát điện turbine gió .38 2.4.9 Bộ phận đo tốc độ gió .39 2.4.10 Phần ứng 39 2.4.11 Bộ điều khiển 39 2.4.12 Góc pitch 39 2.4.13 Vỏ máy phát điện 40 2.5 Các loại máy phát điện hệ thống chuyển đổi lượng gió 40 2.5.1 Các loại turbine gió 44 2.5.2 Mục đích việc mơ hình hóa mơ turbine gió .46 CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN HỌC HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG 47 3.1 Mơ hình turbine gió 47 3.2 Các thơng số mơ hình turbine gió 50 3.2.1 Mơ hình khí đợng học 50 3.2.2 Mơ hình tốc đợ gió 50 vi 3.2.3 Mơ hình tốn học turbine gió .50 3.2.4 Mơ hình điều khiển bợ truyền động 52 3.3 Mơ hình máy phát điện đồng bợ nam châm vĩnh cửu 53 3.3.1 Mô hình chuyển đổi lượng 56 3.3.2 Bộ chỉnh lưu .56 3.3.3 Bộ lọc điện áp DC 57 3.3.4 Bộ nghịch lưu 57 3.3.5 Mơ hình máy biến áp 58 3.3.6 Mơ hình thiết bị tụ bù tĩnh 60 3.3.7 Mơ hình điều khiển góc pitch 63 3.3.8 Mơ hình điều khiển đợng cánh turbine gió 64 3.4 Thông số đợng DC điều khiển góc quay turbine gió 67 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU PHÁT CƠNG SUẤT TUA BIN GIĨ PMSG 68 4.1 Đối tượng điều khiển 68 4.2 Phân tích điều khiển tối ưu .71 4.3 Hiệu suất turbine 71 4.3 Điều khiển tối ưu công suất vùng I 73 4.3.1 Cấu trục bộ I-PD 75 4.3.2 Cấu trúc bộ điều khiển PI LQ 81 4.3.3 Bộ điều khiển vùng tần số thấp PI 81 4.3.4 Bộ điều khiển vùng tần số cao LQ 83 4.3.5 So sánh bộ điều khiển IPD với PI - LQ 90 4.5 Điều khiển vùng II III 90 4.6 So sánh hai thuật tốn điều khiển cho tồn turbine gió .97 4.7 Điều khiển góc quay Nacelle 98 4.8 Thiết kế bộ điều khiển 99 vii nhất Turbine gió sử dụng là turbine Haliade-X, phát triển cơng ty GE Renewable Energy có trụ sở Paris – Pháp Hình 1.9 Turbine điện gió lớn nhất giới Haliade-X 12 MW 1.3 Các cường quốc điện gió giới Theo hợi đồng lượng tồn cầu (GWEC) danh sách quốc gia có kinh tế phát triển lượng điện gió sản xuất quốc gia có lượng cơng śt lớn Theo [4] Trung Quốc có sản lượng điện gió lớn nhất giới chiếm 37% lượng điện gió tồn giới cơng śt điện gió 229,99 GW điện năm 2019 (Hình 1.10) Đợ lớn việc sản x́t lượng gió theo giá trị tương đối tính theo phần trăm (đvt: % ) mã màu tương ứng với tên nước ghi cợt dọc phía bên phải Năm 2010, Trung Quốc vượt qua Mỹ trở thành quốc gia có cơng śt điện gió đứng đầu giới Năm 2014, Trung Quốc đẩy mạnh sản xuất điện gió từ 16.088 MW lên tới 91.412 MW nỗ lực Văn phòng lượng quốc gia đưa điện gió trở thành nguồn lượng có giá cạnh tranh với nguồn điện than vào năm 2020 13 Công suất điện gió nước tăng thêm năm 2019 2% 2% 2% UK 3% 3% Canada 4% Italy 37% 6% France Brazil Spain 9% India Germany Rest of Word 15% USA PR China 17% Hình 1.10 Cơng śt điện gió nước giới năm 2019 [4] Kinh tế giới dần phục hồi với tình hình trị bất ổn diễn nhiều nơi, môi trường ô nhiễm trầm trọng việc khai thác nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày giảm, khó khăn nhiều quốc gia đẩy mạnh phát triển công nghiệp lượng theo xu hướng bền vững Trong đó, xem phát triển điện gió hướng hàng đầu Tới cuối năm 2019, trang trại gió lắp đặt 93 quốc gia có khả tổng hợp 651 GW điện, đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng điện dân số tương đối lớn vào thị trường lượng điện tồn giới (Hình 1.10) Trong 10 nước có lượng điện gió lắp đặt lớn nhất thống kê năm 2019 nước có kinh tế phát triển công nghệ hàng đầu lĩnh vực lượng có sản lượng lượng điện gió tăng trưởng theo năm Sau trình phát triển lượng gió nước có kinh tế lượng điện gió tăng năm thể Hình 1.11 14 Hình 1.11 Biểu đồ cơng śt điện gió từ năm 2006 – 2019 [4] 1.4 Triển vọng tương lai điện gió Tổ chức lượng gió Châu Âu tiến hành một chiến lược phát triển nhanh cho lượng gió với mục tiêu đưa lượng gió vào nhóm nguồn lượng quan trọng nhất Theo kế hoạch tổ chức này, mục tiêu đến năm 2020, sản lượng điện gió đạt 194.8 GW, chiếm 12,1% tổng sản lượng điện giới Theo kế hoạch đến năm 2020, tổng công suất Châu Âu 180 GW có 70 GW xây dựng ngồi thềm lục địa gấp 72 lần cơng suất năm 1995, đủ cung cấp cho 195 triệu dân Các kế hoạch phát triển trạm điện gió ngồi thềm lục địa tiến hành để lợi dụng gió biển ước tính chiếm 40% sản lượng điện gió tương lai Châu Âu Cũng theo dự đốn lượng gió tăng dần vượt qua nhiều nguồn lượng truyền thống tiềm ẩn rủi ro cao điện hạt nhân thủy điện lớn, vào năm 2030 lượng tái tạo (trong có lượng gió) chiếm 32% tổng sản lượng điện trở thành nguồn lượng chiếm tỷ trọng lớn thứ hai, đứng sau nhiệt điện Hơn nữa, điện gió cịn tạo nên mợt thị trường với sản phẩm có giá trị gia tăng cao giúp tạo thêm nhiều việc làm cho xã hội Các dự báo tốc đợ phát triển lượng gió 15 thường xun phải điều chỉnh để phản ánh xác tốc độ tăng trưởng vượt bậc ngành công nghiệp điện gió Chúng ta chắn thấy đóng góp tích cực ngành cơng nghiệp điện gió mợt cách tồn diện vào đời sống kinh tế – trị giới một tương lai không xa Theo hiệp hợi lượng gió GWEC báo cáo gió tồn cầu 2019 nhấn mạnh triển vọng thị trường tích cực cho ngành cơng nghiệp gió tồn cầu năm năm tới với CAGR dự kiến mức 4% GWEC Market Intelligence hy vọng 355GW công suất bổ sung giai đoạn 2020-2024, tức gần 71 GW lắp đặt năm năm 2024 Tuy nhiên, tác động đầy đủ Covid-19 việc lắp đặt lượng gió chưa biết GWEC điều chỉnh lại dự báo 2020-2024 bối cảnh tác động tiềm tàng Covid-19 kinh tế thị trường lượng toàn cầu, công bố triển vọng thị trường cập nhật vào quý năm 2020 Các chế hỗ trợ phủ chìa khóa để thúc đẩy tăng trưởng vào đầu giai đoạn dự báo năm, sau nhường chỗ cho tăng trưởng dựa thị trường thương mại năm 2021 Phát triển thị trường ngồi khơi đóng vai trị lớn việc thúc đẩy tồn cầu điện gió Gió ngồi khơi dự kiến tăng từ GW năm 2019 lên gần 80 GW vào năm 2024, nâng thị phần cài đặt tồn cầu từ 10% vào năm 2019 lên 20% vào năm 2024 1.5 Tình hình phát triển điện gió Việt Nam 1.5.1 Năng lượng điện Việt Nam Nhu cầu điện nước tồn giới khơng ngừng tăng Nhưng nguồn nhiên liệu than khí đốt cho nhiệt điện khơng cịn dồi gây khó khăn lớn việc khắc phục ô nhiễm môi trường nặng nề Thủy điện có cơng śt phần lớn chủ yếu dựa vào thời tiết địa sông ngịi Chỉ có điện hạt nhân đóng vai trị lớn, bắt đầu có dấu hiệu chững lại Và nguồn lượng tái tạo lên một nguồn cứu cánh Bên cạnh điện mặt trời, điện gió nguồn đáp ứng khơng thể thiếu cho nhiều nước giới tương lai, 16 có Việt Nam Mợt số nghiên cứu đánh giá cho thấy Việt Nam có tiềm gió để phát triển dự án điện gió với quy mô lớn rất khả thi Theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh), đến năm 2030 điện gió đạt 6.000 MW chiếm tỷ trọng 2.1%; điện mặt trời đạt 12.000 MW chiếm tỷ trọng 3.3% tổng sản lượng điện sản x́t Tính đến thời điểm tại, Bợ Công thương cấp phép cho 122 dự án điện mặt trời với tổng công suất 8.000 MW, có khoảng 4.000 MW ký hợp đồng mua bán điện trước tháng năm 2019 Bên cạnh cịn có 200 dự án đề xuất phát triển với tổng công suất khoảng gần 17.000 MW Trước lượng điện gió xem chậm chạp dù tiềm đánh giá rất lớn Nhưng tính đến cuối năm 2018, có khoảng 300 MW vào hoạt động giai đoạn triển khai Tuy nhiên, Quyết định 39 có hiệu lực từ tháng 11/2018 nâng giá điện gió từ lên 8.5 Cents (trên đất liền) 9.8 Cents (ngoài khơi) kWh tương ứng, áp dụng cho mợt phần tồn bợ nhà máy điện gió nối lưới vào vận hành thương mại trước ngày 1/11/2021 thổi mợt luồng gió vào lĩnh vực Hàng loạt dự án đề xuất triển khai Đây xem cú hích lĩnh vực lượng tái tạo Theo điện lực EVN Việt Nam sản lượng điện nước ta sản xuất chủ yếu từ nguồn nhiệt điện chạy than đá chiếm 50.6% tổng sản lượng điện nước [7] Trong lượng tái tạo chiếm mợt sản lượng nhỏ 5%, tương lai cần có sách chủ trương nhà nước để kích hoạt phát triển lượng tái tạo nói chung, có nguồn lượng gió Biểu đồ thể sản lượng điện tiêu thụ Việt Nam một tuần ngày 02/03/2020 – 08/03/2020 (Hình 1.12) (Hình 1.13) sản lượng điện sản xuất việt Nam vào năm 2030 17 Năng Lượng tái tạo Turbin khí+đi hơi, chạy dầu Sản lượng điện việt Nam từ ngày 3/02/2020 - 09/02/2020 Nhiệt điện Thủy điện Turbin khí+đi hơi, chạy dầu Nhiệt điện Năng Lượng tái tạo Thủy điện Hình 1.12 Sản lượng điện sản xuất một tuần [7] 6% 3.20% Nhiệt điện than 50.6% 9.40% Thủy điện 12% Turbine khí + hơi, chạy dầu 15.8% 50.60% Năng lượng tái tạo 9.4% 15.80% Điện hạt nhân 6% Thủy điện tích 12% Hình 1.13 Dự báo sản lượng cơng śt điện Việt Nam năm 2030 [7] Hợi đồng lượng gió tồn cầu đánh giá Việt Nam với vị trí thuận lợi có bờ biển trải dài đứng thứ 11 số quốc gia khai thác điện gió ven biển đứng đầu giới Bản đồ lượng gió Ngân hàng giới (Worldbank, 2001) xây dựng cho bốn nước khu vực Đông Nam Á (gồm: Việt Nam, Campuchia, Lào Thái Lan) Trong Việt Nam có tới 8.6% diện tích lãnh thổ đánh giá có tiềm từ tốt đến rất tốt để xây dựng trạm điện gió cơng śt lớn diện tích Campuchia 0.2%, Lào 2.9% Thái Lan 0.2% Dựa phương 18 pháp mơ mơ hình số trị khí theo kết từ đồ lượng gió này, tiềm năng lượng gió đợ cao 65m Việt Nam lớn nhất so với nước khác khu vực, với tiềm năng lượng gió lý thuyết lên đến 513.360 MW tức 200 lần công suất thủy điện Sơn La 10 lần tổng công suất dự báo ngành điện vào năm 2020 Những khu vực hứa hẹn có tiềm lớn toàn lãnh thổ khu vực ven biển cao nguyên miền nam Trung Bộ Nam Bộ Tuy nhiên, kết mô đánh giá khác biệt so với kết tính tốn dựa số liệu quan trắc EVN, khác biệt sai số tính tốn mơ Tất nhiên, để chuyển từ tiềm phát triển lượng gió từ lý thuyết thành tiềm khai thác, kỹ thuật cuối thành tiềm kinh tế một câu chuyện dài; điều khơng ngăn cản việc xem xét một cách thấu đáo tiềm to lớn lượng gió Việt Nam để phát triển Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng trạm điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển kinh tế khu vực khó khăn Việt Nam có đến 41% diện tích nơng thơn phát triển điện gió loại nhỏ Nếu so sánh số so với nước láng giềng Campuchia có 6%, Lào có 13% Thái Lan 9% diện tích nơng thơn phát triển lượng gió 1.5.2 Triển vọng lượng gió Việt Nam Năm 2007, EVN tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm gió, xác định vùng thích hợp cho phát triển điện gió tồn lãnh thổ với cơng suất kỹ thuật 1.785 MW Với đường bờ biển 3.000 km tốc đợ gió trung bình 8m/s - 9m/s phía nam, Việt Nam tiềm phát triển tạo lượng gió đáng kể Trong đó, miền Nam Trung Bợ xem có tiềm gió lớn nhất nước với khoảng 880 MW tập trung hai tỉnh Quảng Bình Bình Định, tiếp đến vùng có tiềm thứ hai miền Nam Bộ với công suất khoảng 855 MW, tập trung hai tỉnh Ninh Thuận Bình Thuận (Hình 1.14) Ngồi ra, Bợ Cơng thương, TrueWind Solutions LCC (Mỹ) Ngân hàng giới (2010) tiến hành cập nhật thêm số liệu quan trắc (đo gió điểm) vào đồ tiềm 19 gió cấp đợ cao 80m cho Việt Nam Kết cho thấy tiềm năng lượng gió đợ cao 80m so với bề mặt đất 2.400 MW (tốc đợ gió trung bình năm 7m/s) Theo lợ trình, Việt Nam phát triển 800 MW điện gió vào cuối năm 2020 (nhưng tình hình dịch bệnh Covid19 phát triển bùng phát, ảnh hưởng việc lắp đặt sữa chữa, làm ảnh hưởng đến sản lượng điện cuối năm), chiếm khoảng 0,8% tổng nhu cầu điện Mục tiêu phát triển 2.000 MW điện gió vào năm 2025 6.000 MW vào năm 2030 Số liệu gió Trung tâm tư liệu Khí tượng Thuỷ văn Việt Nam cho thấy đợ cao đo gió bề mặt 10 ÷12m mặt đất, vận tốc gió trung bình năm nhiều năm (phần lớn 30 năm): 24 trạm có trạm có vận tốc gió m/s, 10 trạm có vận tốc gió từ m/s ÷ m/s, trạm có vận tốc gió từ m/s ÷ m/s Số liệu gió tự ghi đo độ cao 50-60 m mặt đất: Tại tỉnh có tiềm gió tốt, có khoảng 30 vị trí xây dựng trạm đo gió tự ghi có đợ xác cao; có trạm đo nhiều mức độ cao 12m, 30m, 40m, 50m, 60m Bảng 1.1; có trạm đo hai ba mức độ cao, phục vụ xây dựng dự án trang trại gió cơng śt lớn Bảng 1.1 Tiềm gió Việt Nam đợ cao 65 m so với mặt đất [8] Thấp Trung bình Tương đối cao Cao Rất cao < 6m/s 6-7m/s 7-8m/s 8-9m/s > 9m/s Diện tích (km2) 197.242 100.367 25.679 2.178 111 Tỷ lệ diện tích (%) 60,6 30,8 7,9 0,7 >0 Tiềm (MW) - 401.444 102.716 8.748 482 Tốc độ gió trung bình Theo phân tích số liệu trên, Việt Nam sử dụng nguồn điện lượng từ nhiệt điện thủy triều, điều gây tác động đến biến đổi khí hậu chung tồn giới Do tương lai ngành lượng tái tạo phát triển mạnh, đặc biệt ngành lượng gió, với ưu điểm phân tích Việc phát triển lượng gió tạo mợt cảnh quan mơi trường đẹp, gây biến đổi khí hậu, dạng nguồn lượng có sẵn thiên nhiên, đem lại lợi ích kinh tế, góp phần vào việc phát triển đất nước, đảm bảo an sinh xã hợi 20 Hình 1.14 Biểu đồ thể tốc đợ gió Việt Nam đợ cao 100 m [4] Việt Nam có tiềm lượng gió lớn so với nước khu vực, điều một thuận lợi lớn Việc đánh giá mức chế đợ gió phát triển mơ hình máy phát điện gió cơng śt nhỏ hồn tồn phù hợp với điều kiện kinh tế Việt Nam nay, phù hợp với xu phát triển giới Vấn đề đặt lựa chọn mơ hình máy phát điện gió để phù hợp cho điều kiện gió điều kiện kinh tế Việt Nam 1.5.3 Các dự án điện gió Việt Nam Cho đến nay, có khoảng 48 dự án điện gió đăng ký tồn bộ lãnh thổ Việt Nam, tập trung chủ yếu tỉnh miền Trung Nam Bộ thể Hình 1.15, với tổng cơng śt đăng ký gần 5000MW, quy mô công suất dự án từ 6MW đến 250 MW Hiện vốn đầu tư dự án điện gió cịn cao, nhiên giá bán điện 21 gió tập đồn điện lực Việt Nam mua nâng lên từ 7,8 Cent/kWh lên 9,8 Cent/kWh nên hấp dẫn nhà đầu tư nước đầu tư vào lĩnh vực 1.5.3.1 Tỉnh Bình Thuận Dự án điện gió xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận hồn thiện giai đoạn (dự kiến nâng tổng công suất lên 120 MW giai đoạn từ 2011 đến 2015), với cơng ćt lắp đặt 30 MW (20 turbine gió x1,5 MW turbine) Chủ đầu tư dự án công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Việt Nam (Vietnam Renewable Energy Joint Stock Company - REVN) Tổng mức đầu tư dự án lên đến 1.500 tỷ đồng (tương đương 75 triệu USD), thiết bị turbine gió sử dụng Cơng ty Fuhrlaender Đức Dự án thức nối lên lưới điện quốc gia vào tháng năm 2011 Theo nguồn tin nội bộ, sản lượng điện gió năm 2011 đạt khoảng 79.000 MWh Trên đảo Phú Q, tỉnh Bình Thuận, dự án điện gió Tổng Cơng ty Điện lực Dầu khí, tḥc Tập đồn Dầu khí Việt Nam (petro Vietnam) làm chủ đầu tư có tổng cơng śt 6MW Các turbine gió hãng Vestas, Đan Mạch 1.5.3.2 Tỉnh Bạc Liêu Tại tỉnh Bạc Liêu, Công ty TNHH Thương mại Dịch vụ Công Lý giai đoạn lắp đặt 52 turbine, tổng công suất 83,2 MW (giai đoạn lắp đặt 10 turbine gió, tổng cơng śt 16MW)  Cánh đồng điện gió Phương Mai – Bình Định Cơng ty Cổ phần Phong điện Phương Mai làm chủ đầu tư, gồm 12 turbine điện gió 2,5 MW, tổng cơng suất giai đoạn 30MW, giai đoạn 100 MW, khởi công vào tháng 04/2012  Nhiều dự án xây dựng cánh đồng điện gió trình làm kế hoạch tiến hành xin giấy phép như:  Cánh đồng điện gió Mẫu Sơn – Lạng Sơn tập đoàn Thanh Tùng, nhà cung cấp turbine Avantis Turbine AV928 với công suất 200 MW 22  Cánh đồng điện gió Vĩnh Châu – Sóc Trăng Cơng ty Cổ phần Điện Xanh Việt Nam, công suất 100 MW  Cánh đồng điện gió Vĩnh Châu - Sóc Trăng Tập đồn Phú Cường tỉnh với quy mô 170 MW, khởi công đầu năm 2016 phát điện vào năm 2017  Dự án liên danh EAB Viet Wind Power Co Ltd, (tập đoàn EAB Đức) đầu tư khoảng 1.500 tỷ đồng vào Nhà máy điện gió Phước Hữu Ngồi ra, dự án giai đoạn tiến độ khác dự án danh sách dự án điện gió khác cịn đăng ký Lâm Đồng, Bến Tre, Trà Vinh, Cà Mau, Tiền Giang, … Hình 1.15 Vị trí dự án điện gió tiêu biểu Việt Nam Mợt số cơng ty nước ngồi đặt chân vào thị trường Việt Nam như: Aerogie.Plus (một công ty tư vấn đầu tư lượng tái tạo Thụy Sỹ) đầu tư Côn 23 Đảo một hệ thống hybrid wind-diesel với đầu tư 28 triệu USD, Avantis-Energy (một công ty Trung Quốc) lên kế hoạch lắp đặt khoảng 80 turbine loại 2MW Mẫu Sơn, Lạng Sơn mợt số khác Bình Định, một công ty Séc sớm đặt trụ sở Đào Tấn – Hà Nội xây dựng đề cương khoảng 12 dự án khu vực Bình Thuận, Vân Đồn, Mợc Châu Đáng nói công ty Fuhrlãnder Đức, vừa đầu tư 25 triệu USD xây dựng nhà máy sản xuất turbine gió Việt Nam, nhắm vào thị trường nước khu vực Đơng Nam Á Tập đồn GE Energy (Mỹ) không chậm với nhà máy sản xuất turbine gió cấp phép 2008 Hải Phịng, x́t xưởng khoảng 200 turbine vào năm 2010 Có thể kể mợt số dự án gió triển khai mức độ khác nhau:  Dự án điện gió đảo Bạch Long Vĩ (cơng śt 800 kW)  Các dự án điện gió Phương Mai, Nhơn Hợi (Bình Định)  Dự án điện gió Tu Bơng - Vạn Ninh (Khánh Hịa)  Dự án điện gió đảo Lý Sơn (Quảng Ngãi)  Các dự án điện gió Ninh Phước, Thuận Bắc (Ninh Thuận)  Các dự án điện gió Tuy Phong, Bắc Bình, Phú Quý (Bình Thuận)  Dự án điện gió Cơn Đảo (Bà Rịa - Vũng Tàu)  Dự án điện gió tỉnh Lâm Đồng, v.v Sau tháng khởi công xây dựng lắp đặt, 14h30 ngày 21 tháng năm 2009, turbine điện gió cơng śt 1.5 MW xã Phúc Lạc, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận khởi đợng an tồn phát điện Đây dự án phong điện có quy mơ lớn Việt Nam, Công ty cổ phần lượng tái tạo Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư Cánh đồng điện gió Tuy Phong - Bình Thuận - cơng śt 120MW gồm 80 turbine điện gió Fuhrländer 1.5 MW (Ukraina - Đức) Giai đọan I hoàn thành vào năm 2011 với 20 turbine, phong điện REVN có tổng công suất 120 MW với 80 turbine thực theo nhiều 24 giai đoạn Giai đoạn gồm 20 turbine chiều cao cợt 85m, đường kính cánh quạt 77m, công suất 1.5 MW, tổng trọng lượng turbine 89.4 tấn, cợt tháp 165 tấn Hình 1.16 Nhà máy Điện gió Phú Lạc – Ninh Thuận 1.5.4 Những lợi ích mơi trường xã hội điện gió Năng lượng gió đánh giá thân thiện nhất với mơi trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội Để xây dựng một nhà máy thủy điện lớn cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng rủi ro xảy với đập nước Ngoài ra, việc di dân việc mất vùng đất canh tác truyền thống đặt gánh nặng lên vai người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy, tốn khó nhà hoạch định sách Hơn nữa, khu vực để quy hoạch đập nước Việt Nam khơng cịn nhiều Song hành với nhà máy điện hạt nhân nguy gây ảnh hưởng lâu dài đến cuộc sống người dân xung quanh nhà máy Các học rò rỉ hạt nhân cợng thêm chi phí đầu tư cho cơng nghệ, kĩ thuật lớn khiến ngày có nhiều ngần ngại sử dụng loại lượng 25 Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch ln thủ phạm gây nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường sức khỏe người dân Hơn nguồn nhiên liệu ổn định giá có xu ngày mợt tăng cao Khi tính tốn đầy đủ tất chi phí ngồi – chi phí phát sinh bên cạnh chi phí sản x́t truyền thống, lợi ích việc sử dụng lượng gió trở nên rõ rệt So với nguồn lượng gây ô nhiễm (ví dụ nhà máy nhiệt điện Ninh Bình) hay nhà máy thủy điện có quy mơ lớn phải di chuyển sang vị trí ảnh hưởng đến cuộc sống người Khi sử dụng lượng gió, người dân khơng phải chịu thiệt hại tác động môi trường (xả lũ mùa mưa hay khói bụi từ nhà máy nhiệt điện) hay phải di dời tái định cư , họ khơng phải chịu thêm chi phí y tế chăm sóc sức khỏe nhiễm Ngồi với đặc trưng phân tán nằm sát khu dân cư, lượng gió giúp tiết kiệm chi phí truyền tải Hơn nữa, việc phát triển lượng gió cần một lực lượng lao động kỹ sư kỹ thuật vận hành giám sát lớn loại hình khác, giúp tạo thêm nhiều việc làm với kỹ cao Cuối cùng, lượng gió giúp đa dạng hóa nguồn lượng, mợt điều kiện quan trọng để tránh phụ thuộc vào một hay mợt số nguồn lượng chủ yếu; điều giúp phân tán rủi ro tăng cường an ninh lượng 1.5.5 Thuận lợi khó khăn phát triển điện gió Các thuận lợi điện gió ấn tượng, lượng gió sinh từ nguồn gió tự nhiên, khơng dùng thêm nhiên liệu khác, nên nguồn lượng Khác hẳn nhà máy nhiệt điện dựa vào đốt cháy nhiên liệu than khí gas nên gây ô nhiễm môi trường nặng nề Ngoài vùng ven biển vùng núi, cao ngun xa xơi, nơng thơn hẻo lánh Năng lượng gió mợt dạng lượng tái tạo lại mà giá thấp khoa học công nghệ ngày tiên tiến Dĩ nhiên, điều cịn phụ tḥc vào nguồn gió, tài cơng trình đặc điểm cơng trình cụ thể 26 Tuy vậy, việc mở rợng khai thác lượng gió gặp nhiều khó khăn khơng nhỏ Trước hết phụ tḥc vào vị trí có gió mạnh Những nơi có lượng gió tốt thường xa thành phố, nơi cần nhiều điện Như vậy, vị trí xây dựng ảnh hưởng nhiều đến việc nâng mức vốn đầu tư ban đầu cao hay thấp Ngoài ra, lượng gió mợt nguồn lượng khơng liên tục, dự trữ với công suất lớn khơng phải tất lượng gió khai thác thời điểm có nhu cầu điện 27 ... đợ nhiễu loạn tốc đợ gió) hướng turbine lấy gió định đến cơng śt turbine gió Do việc nghiên cứu, mơ ? ?Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG” cần thiết, giúp... đạt luận văn đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp điều khiển góc nghiêng cánh quạt tua bin gió PMSG” sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu riêng học viên Trong tồn bợ nợi dung luận văn, điều trình bày cá nhân... turbine gió trục ngang loại phổ biến có hay cánh quạt turbine gió cánh quạt sử dụng rộng rãi Ở đây, turbine gió cánh quạt hoạt đợng theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng chiều gió thổi Cánh