Năng lượng tái tạo trong hệ thống điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Đ Ạ I HỌC KỸ TH UẬ T C Ô N G NGHIỆP N G Ô Đ Ứ C M IN H , L Ê T IÊ N P H O N G ■ ■ TRONG Hệ THỐNG ĐIỆN I B ộ BIẾN ĐỐ I AC /DC DC/DC DC/DC LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG N H À X U Á T BẢ N Đ Ạ I H Ọ C TH Á I N G U Y ÊN I ĐAI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠĨ HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NG Ô ĐỨC M INH, LÊ TIÊN P H O N G NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG HÊ THÓNG ĐIÊN NHÀ XUÁT B Ả N ĐẠI H Ọ C T H Á I N G U Y ÊN NĂM 2016 , -3 M Ã S Ó : — Đ H T N -2 M ỤC LỤC LỜI NÓI ĐÀU CHƯƠNG KIÊN THỨC NÈN TẢNG 1.1 VÁN ĐÊ PHÁT VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG 1.1.1 Mạng điện chiều 11 Mạng điện xoay chiều 10 1.2 CÔNG SUÁT TRONG HỆ THÔNG ĐIỆN 11 1.3 ĐIÊU CHỈNH CÔNG SUÁT VÀ TÂN SỒ 12 1.4 CHẾ Đ ộ LÀM VIỆC CỦA HỆ THÒNG Đ IỆN 13 1.5 B ộ BIÊN ĐỊI ĐIỆN TỪ CƠNG ST 14 1.5.1 Giới thiệu 14 1.5.2 Vai trò biến đổi 15 1.5.3 Các phần tử chuyển mạch dùng biến đổi 15 1.5.4 Một số biến đổi AC/DC 21 1.5.5 Một số biến dồi DC/DC 27 CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỆN PIN MẶT TRỜI 2.1 TÒNG QUAN VẺ NĂNG LƯỢNG MẬT TRỜI 37 2.1.1 Quang phổ mặt trời 37 2.1.2 Quỹ đạo trái đ ấ t 41 G ó c độ cao c ủ a m ặt trờ i lúc b u ổ i t r u a 2.1.4 VỊ tri mặt trời thời điểm ngày 46 2.1.5 Bức xạ mặt trời 48 2.1.6 Tổng búc xạ bề mặt thu ngàv khơ ráo, khơng mây 50 2.2 CƠNG NGHỆ KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG MẬT TR Ờ I 55 2.2.1 Gia nhiệt nước nóng 56 2 Sưởi ấm, làm mát thơng g ió 56 2.2.3 Gia nhiệt xử lý nước 57 2.2.4 Gia nhiệt đun nấu, sấy khô, khử trùng 58 2.2.5 Gia nhiệt xúc tác cho phản ứng hóa học 59 2.2.6 Điện mặt trờ i 59 2.3 PIN MẶT TRỜ I 63 2.3.1 Cơ sờ vật lý bán dẫn 63 2.3.2 Khoảng trống lượng 64 2.3.3 Quang phả mặt trời tác dộng đến PV c e ll .67 2.3.4 Cấu trúc vật lý PV cell 68 2.3.5 Sơ đồ mạch điện tương đương PV cell 71 2.3.6 Chế độ làm việc nguồn bị che khuất phần 72 2.3.7 Ghép nối PV cell 73 2.3.8 Đặc tính V-I cùa nguồn PV điều kiện tiêu chuẩn 77 2.3.9 Ảnh hường nhiệt độ cường độ ánh sáng đến đặc tính V -I .79 2.3.10 Phương pháp xác định điểm công suất cực đ i 80 2.4 MÔ HỈNH KHAI THÁC NGUỔN PV TRONG HỆ THÔNG Đ IỆN .93 2.4.1 Kết nối trực tiếp nguồn PV vói phụ tải điện 93 2.4.2 Nguồn PV mạng điện độc lập vói lưới điện 95 2.4.3 Nguồn PV kết nối lư i 100 CHƯƠNG HẸ THÓNG ĐIỆN GIÓ 3.1 S ự PHÁT TRIÊN NGN ĐIỆN G IĨ 102 3.2 CƠNG STGIĨ 104 3.2.1 Cơng suất gió sơ b ộ 104 3.2.2 Hiệu chình mật độ khơng khí theo nhiệt đ ộ 106 3.2.3 Hiệu chình mật độ khơng khí theo độ cao 107 3.2.4 Ảnh hường cùa độ cao tháp (cột) tới vân tốc g ió 109 3.3 TURBINE G IÓ 112 3.3.1 Phân loại turbine .112 3.3.2 Các yếu tố ảnh hường đến khả làm việc turbine gió 116 3.3.3 Điều khiển mức lượng tối ưu cho turbine gió 118 MÁY PHÁT ĐIỆN G IÓ .124 3.4.1 Các máy phát đồng b ộ 124 3.4.2 Máy phát không đồng .126 3.5 KỸ THUẬT KHAI THÁC ĐIỆN NĂNG TỪ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ .133 3.5.1 Máy phát đồng 134 3.5.2 Máv phát điện không đồng .134 3.6 MỘT SỔ ỨNG DỤNG NGUÓN ĐIỆNGIÓ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 136 3.6.1 Hệ thống lập cỡ nhó 136 3.6.2 Hệ thống kết nối lưới cỡ nhò 137 3.6.3 ('ánh đồng điện g ió 138 3.7 CÁC ĐÁC ĐIÊM CỦA NGUÒN ĐIỆN G IÓ 142 3.7.1 Thòng số dịnh mức 142 3.7.2 Công suất lớn cho phép 142 3.7.3 Công suất đo dược lớn 142 3.7.4 Công suất phản kháng 142 3.7.5 Hệ số chập chờn .143 3.7.6 Số lần chuyển đồi chế độ vận hành tối đ a .143 3.7.7 Hệ số thay đồi điện áp 144 3.7.8 Sóng hài 144 3.7.9 Khá dự báo điện gió 144 3.8 VẬN HÀNH NGN ĐIỆN GIĨ KHILƯỚI c ó s ự c ó 145 3.8.1 Yêu cầu chung 145 3.8.2 Báo vệ máy phát điện gió đồng lưới có c ố 147 3.8.3 Báo vệ máy phát điện không đồng lưới có c ố 148 CHUƠNG THUỶ ĐIỆN NHỎ 4.1 THỦY NĂNG VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC 150 4.2 NGUÒN THÚY ĐIỆN NHÒ 151 4.2.1 Điện thủy triều 154 4.2.2 Thùy điện hải lư u .157 4.2.3 Thùy diện sóng biền .159 4.2.4 Thủy điện dòng suối 162 4.2.5 Thủy điện nhỏ kiểu kênh dẫn 165 4.3 CÂU TRÚC MẠNG ĐIỆN KHAI THÁC NGUỎN THÚY ĐIỆN N H Ò 173 CHƯƠNG MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO KHÁC 5.1 NẢNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT 176 5.1.1 Giới thiệu chung .176 5.1.2 Các dạng lượng địa nhiệt 177 5.1.3 Công nghệ khai thác lượng địa nhiệt 180 5.1.4 Tiềm địa nhiệt 187 5.1.5 Tác động môi trướng 189 5.2 NĂNG I.ƯỢNG SINH KHÔI 191 5.2.1 Giới thiệu chung 191 5.2.2 Nguồn gốc biomass 193 5.2.3 Công nghệ khai thác lượng biomass 197 5.2.4 Tiềm điện biomass 201 5.2.5 Tác động môi trường 205 PHỤ LỤC QUY ĐỎI ĐƠN VỊ .208 TÀI LIỆU THAM KHẢO 210 LỜI NÓI ĐẦU Bước vào ký XXI, tiêu chuẩn quan tâm hàng đầu cho phát triển bền vững hệ thống lượng bảo vệ mơi trường tồn cầu Trong khoảng thời gian dài trước đây, người sử dụng dạng lượng truyền thống, để lại nhiều hệ tác động xấu đến môi trường, kể từ khâu khai thác, vận chuyển đến sừ dụng sau sừ dụng Đứng trước tình hình này, nhà máy điện truyền thống sừ dụng lượng hóa thạch cần thiết phải thay đổi công nghệ để phù hợp tiêu chuẩn môi trường; việc xây dựng nhũng đập cho nhà máy thủy điện lớn phải kiểm soát kỹ lưỡng, làm thay đổi lưu vục (lòng chảy tự nhiên, dẫn đến biến đổi tồng thể hệ sinh thái phạm vi rộng, tác động xấu đến thủy m khí quyển, địa sinh Mặt khác, nhà khoa học cần nghiên cứu ứng dụng dạng lượng thay thế, số có lượng tái tạo (NLTT), ví dụ nhu: lượng gió, luợng mặt trời, lượng địa nhiệt, lượng sinh khối.v.v dạng thủy điện nhỏ bao gồm: điện thủy triều, điện sóng biển, điện hải lưu Hiện tại, hệ thống điện truyền thống cùa nhiều quốc gia (trong có nhà máy điện tập trung, cơng suất lớn với hệ thống truyền tải xa hàng trăm, hàng ngàn km) đánh giá lỗi thời, c ầ n thiết phải có cách mạng kỹ thuật nhằm cấu trúc lại hệ thống điện Trong đó, nguồn NLTT lại có chung đặc điểm phân tán rộng khắp đia cầu, tham gia cùa nguồn phân tán sử dụng NLTT lưới điện phân phối xem giải pháp tốt đề thay đổi cấu trúc hệ thống điện Đặc biệt, quốc gia phát triển (chiếm khoảng khoảng tỷ người giới), việc hình thành mạng điện phân tán có quy mơ nhỏ rõ ràng hồn tồn phù hợp với khả kinh tế trình độ quàn lý cùa quốc gia Đồng thời, mạng điện phân tán cấu trúc mạng điện thông minh nhiều quốc gia giói áp dụng Trong khn khổ sách này, nhóm tác giả không đề cập cách chi tiết cho tất dạng NLTT M ục tiêu đề chúng tơi giới thiệu năm dạng NLTT điền hình, công nghệ khai thác NLTT chù yếu định hướng cho phát triển nguồn điện phân tán, đề xuất m ột số mơ hình m ạng điện sử dụng nguồn điện từ N LTT Nội dung sách bố cục thành chương C huơng giới thiệu số kiến thức có tính chất tảng (cơ sờ) thuộc lĩnh vực kỹ thuật điện, điện tử, tạo tiền đề thuận lợi cho nghiên cứu mô hình mạng điện phân tán có nguồn sử dụng NLTT Chương chương giới thiệu pin m ặt trời nguồn điện sức gió, nhằm xây dựng m ột hệ nguồn úng dụng hệ thống điện Chương giới thiệu công nghệ khai thác nguồn thủy điện nhỏ đất liền thủy điện đại dương ứng dụng hệ thống điện C huơng giới thiệu khái quát dạng N L TT địa nhiệt lượng sinh khối, m ột số công nghệ khai thác ứng dụng cho nhà m áy điện N hóm tác giả chúng tơi cố gắng sưu tầm tài liệu nghiên cứu để trinh bày sách đạt m ục tiêu đề phục vụ cho công tác học tập giảng dạy chuơng trình đại học, cao học ngành kỹ thuật điện Tuy nhiên, trước m ột vấn đề nội dung phức tạp (cuốn sách đề cập đến nhiều dạng lượng khác chất, công nghệ khai thác m hình ứng dụng), chắn sách cịn có thiếu sót R ất m ong nhận đóng góp ý kiến từ phía người đọc (địa chi email tác giả: ngoducm inh@ tnut.edu.vn) C húng xin chân thành cám ơn đóng góp q báu cùa thầy mơn H ệ thống điện, khoa Điện, trường Đại học K ỹ thuật C ông nghiệp, cám ơn người phản biện có nhiều đóng góp giúp chúng tơi hồn thành sách Thái Nguyên, tháng năm 2016 N hóm tá c giả CHƯƠNG K IÉ N T H Ú C N È N T Ả N G 1.1 VÁN ĐÈ PHÁT VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG Hệ thống điện luôn tồn nguồn tải điện chiều DC (Direct Cuưent), xoay chiều AC (Alternative Current) Phẩn tử phát điện (máy phát điện), phần tử tiêu thụ điện (phụ tải điện) tồn song song cân thu phát mạch điện Đáp ứng phần tử mạng điện chiều xoay chiều hoàn toàn khác phụ thuộc chất cùa loại dòng điện phần tử mạng điện 1.1.1 Mạng điện chiều Dòng DC chi chạy theo hướng định từ cực (+Xđến cực (-) Phụ tài DC chì mang tính trờ nguồn DC đa dạng ẳc quy, máy phát điện chiều, Hinh 1.1 mô tả định nghĩa phần từ phát tiêu thụ điện mạng điện DC Vab Vab _ Aụ r u B I ab + ■ I ab a Phần tử tiêu thụ diện (phụ tái điện) + b Phần từ phát điện (máy phát diện) H ình 1.1 Dụili nghĩa máy phát diện vả phụ tai diện Trong đó: điện áp V ab hiểu chênh lệch điện nút A nút B dòng điện Iab dòng chạy từ A đến B qua tải tiêu thụ Công suất tiêu thụ mạch điện xác định theo (1.1): P.AB = V ab.Iab Nếu Vab Ia b (11) duơng thỉ Pab dương nhánh có dịng Iab chạy qua coi tải tiêu thụ Ngược lại, PAB âm thi nhánh có dịng IAB gọi nguồn Sự sinh trường cùa vi sinh vật sản xuất khí sinh học chậm ihiệt độ bình thường Quá trình phân hủy yếm thường xảy cách tự ihiên nồng độ cùa vất chất hữu có ẩm cao mơi trường khơng ;ó oxy, thường đáy ao hồ, đầm lầy, bãi than bùn, m ột động vật khu /ự c yếm khí cùa bãi chơn lấp Năng suất q trình phụ thuộc vào hành phần khả có thề phân hủy nguyên liêu chất thải Tuy nhiên, tốc độ cùa trinh phụ thuộc vào mật độ cùa vi sinh vật, ;ác điều kiện sinh trưởng cùa chúng nhiệt độ trình lên men Khi sử dùng trình xử lý chất thải, tốc độ phân hủy tăng chá cao khoảng nhiệt độ 20-40°C Đối với chất thải rắn thị, tốc độ ohân hủy có thề tăng cao nhiệt độ cao 50-60°C Các vi sinh vật phân hủy yếm khí bán thị trường sản )hẩm với giá cạnh tranh, chúng dùng trang trại j quy mô nhỏ Việc sử dụng methane cách giúp giảm thiểu nùi hôi thối ngăn chặn chúng phát tán vào khơng khí, làm tăng khí nhà d n h gây sương mù 5.2.4 T iềm n ă n g điện biom ass ĩ 2.4.1 Điện biom ass th ế giới Hiện giới có sáu hệ thống điện sinh học lớn, bao gồm: Đốt »om ass trực tiếp, đồng đốt cháy, khí hố, tiêu hố kỵ khí, nhiệt phân hệ hống điện sinh hpc nhỏ, module Ước tính tới năm 2 , sản lượng điện >iomass cùa giới 30 GW Một ví dụ điển hình cho nhà máy điện >iomass mô tả ảnh chụp Hình 5.12 'Tmh5.l2 Hình ánh nhà máy điện biomass Alholmens Phần Lan, công suất M W điện cộng với 160 M W nhiệt nhà máy điện biomass An Khê 29 MW, Việt Nam 201 M ỹ nước sản xuất điện biom ass lớn giới, có 350 nhà m áy điện sinh học, sản xuất 7.5 G W điện năm N hữ ng nhà m áy sử dụng chất thải từ nhà máy giấy, nhà máy cưa, sản phẩm phụ nông nghiệp, cành từ vườn ăn N ăng lượng biom ass chiếm 4% tổng lượng tiêu thụ M ỹ 45% lượng tái sinh Ở N hật Bản, C hính phủ ban hành chiến lược lượng biom ass từ năm 2003 v tích cực thực D ụ án phát triển đô thị biom ass Đ ến đầu năm 2011, N hật Bản có 286 thị trấn biom ass trải dài khắp đất nước Tại H àn Q uốc, lượng sinh học tích cực nghiên cứu, phát triển đất nước với m ục tiêu đến năm 2030 lượng tái tạo đạt 11%, lượng từ biom ass đạt 7,12% Cịn T rung Q uốc có L uật lượng tái tạo v có 80 nhà máy điện sản xuất từ biom ass với công suất đến 50M W /nhà máy Tiềm đạt 30G W điện từ loại hình lượng H iện tại, nhà máy điện biom ass thường có cơng suất nhỏ, khơng q 10MW Tuy nhiên có nhiều nhà máy điện biom ass công suất lớn giới nhu: - N hà máy điện biom ass C O LM A C M ecca, California, M ỹ công suất 47 MW - N hà máy điện Teesdies vương quốc Anh, công suất 295 M W xây dựng v dự kiến bắt đầu hoạt động thương mại vào cuối năm - N hà máy điện biom ass chuyên dụng A lholm ens (Phần Lan), công suất 240 M W điện cộng với 160 M W nhiệt - N hà máy điện biom ass công suất 50M W California, sử dụng phụ phẩm gỗ từ nhà chế biến gỗ lân cận - N hà máy điện biom ass công suất 44 M W Steven's C roft Scotland S 2.4.2 Điện biom ass Việt N am V iệt Nam m ột nước nịng nghiệp nên có tiềm lớ n v ề nguồn lu ợ n g biom ass như: gỗ, phế thải - phụ phẩm từ nô n g nghiệp, chất thải chăn nuôi, rác thải đô thị chất thải hữu khác, V V T rong đó, nguồn biom ass chủ yếu gỗ v phụ phẩm nơng nghiệp, ví dụ th ố n g kê bảng 5.1 T heo quy hoạch phát triển Đ iện lực Q uốc gia giai đoạn 2011 - 2020, có xét đến năm 2030 Thù tướng Chính phủ phê duyệt ngày 21/7/2011 Việt Nam đặt m ục tiêu đến năm 2030 phát triển lượng tái tạo chiếm 9,4% tổng công suất điện nước Trong đó, điện gió đạt 6.200 MW , điện biomass 2.000 M W , loại lượng khác nhu địa nhiệt, điện sản xuất từ rác thải sinh hoạt, khí sinh h ọ c,v v đạt khoảng 6.000 MW Bảng 5.1 Tiềm năng lượng từ gỗ số phụ phẩm nông nghiệp Tiềm Dầu tương đương Tỷ lệ (triệu tấn) (triệu TOE) (%) Rừng tụ nhiên 6.84 2.39 27.27 Rừng trồng 3.82 1.3 14.82 Đất không rừng 3.85 1.35 15.34 Cây trồng phân tán 6.05 2.12 24.11 Cây công nghiệp ăn 2.4 0.84 9.57 Phế liệu gỗ 1.65 0.58 6.57 Khác 0.58 0.2 2.32 25.09 8 0 Nguồn cung cấp I Tiềm năng lượng từ gỗ T ố n g c ộ n g II Tiềm năng lượng từ số phụ phẩm nông nghiệp Rơm rạ 32.52 7.3 61.98 Trấu 6.5 2.16 12.39 Bã mía 445 0.82 8.48 Các loại khác 9.0 1.8 17.15 T ô n g c ộ n g 0 (Nguồn: Viện Năng lượng Việt Nam) M ột số nhà m áy điện Biomass V iệt N am : - Dự án xây dụng nhà máy điện sinh học Biom ass khu Rừng Xanh, thị trấn Phong Châu, huyện Phù Ninh, tinh Phú Thọ cấp giấy chứng nhận đầu tư với tổng m ức đầu tư 1160 tỷ đồng, công suất 40M W , dự kiến đến năm 2013 nhà máy hoàn thành vào hoạt động với sản lượng điện 331.5 triệu kWh/nãm N hà máy hoạt động tạo điều kiện cho hộ gia đình nơng 203 thơn bán phế thải hữu nông nghiệp rác thải sinh hoạt nông thôn cho nhà máy như: rơm, rạ, thân ngô, sắn, đỗ, lạc hoa, củi sau khai thác rừng - Tập đoàn tập đoàn D oosan (Hàn Q uốc) chuẩn bị thù tục để đầu tu xây dựng nhà m áy nhiệt điện biom ass khu cơng nghiệp huyện C Thành có công suất thiết kế 19 M W , cung cấp nước 70m 3/h D ự án có vốn đầu tư 70 triệu USD N guyên liệu thô cung cấp cho nhà máy hoạt động chủ yếu từ thực vật ngành nơng - lâm nghiệp Tập đồn hồn tất thủ tục pháp lý v dự án hoàn thành vào năm 2015 - N hà máy nhiệt điện đốt trấu K CN Trà N óc TP c ầ n T hơ Công ty Cổ phần N hiệt điện Đ ỉnh Hải đầu tư, hoàn thành đưa vào hoạt động giai đoạn với cơng suất 20 hơi/giờ N hà máy có công suất phát điện 2M W nhà m áy vận hành chế độ không sản xuất nước Giai đoạn cùa đầu tư turbine 3.7M W cấp điện lên lưới quốc gja - N hững dự án nhiệt điện đốt trấu đồng sông Cửu Long: + Tỉnh An G iang có dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu gồm nhà máy khu cơng nghiệp H ịa An, huyện Chợ M ới, công suất 10 M W , tổng vốn đầu tư 10 triệu USD N hà m áy thú có cơng suất 10 M W , đặt xã V ọng Đông, huyện Thoại Sơn, vốn đầu tư khoảng 15 triệu USD Hai nhà m áy tiêu thụ khoảng 240000 trấu + Tỉnh Tiền G iang có dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu khoảng 10MW, vốn đầu tu 18.6 triệu USD + Tỉnh Đ ồng Tháp dự kiến xây dựng nhà máy nhiệt điện đốt trấu ấp Bỉnh H iệp B, huyện Lấp Vò, tổng vốn 296 tỷ đồng, cơng suất thiết kế 10MW + Tình K iên G iang đầu tư xây dựng nhà m áy điện trấu cô n g suất thiết kế 1MW + Tại Cần Thơ xây dựng thêm m ột nhà máy nhiệt điện đốt trấu quận T hốt N ốt, công suất 10 M W , tiêu thụ khoảng 80000 trấu/năm T heo số liệu tính toán, kg trấu tạo kw điện, với lượng trấu hàng triệu trấu năm thu lại hàng trăm M W điện V iệt N am có nguồn trấu dồi Đ ây nguồn nguyên liệu phong phú phục vụ cho nhà m áy nhiệt điện tư ơng lai” V ới lợi m ột quốc gia nông nghiệp, V iệt N am có nguồn b iom ass lớn v đa d ạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ bã mía Phế phẩm nơng nghiệp 204 phong phú dồi vùng đồng sông Cửu Long, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng phế phẩm nơng nghiệp tồn quốc vùng đồng sơng H ồng với 15% tổng sản lượng tồn quốc Hàng nãm V iệt Nam có gần 60 triệu biom ass tù phế phẩm nơng nghiệp 40% sù dụng đáp ứng nhu cầu lượng cho hộ gia đình sàn xuất điện Trong nguồn lượng hoá thạch ngày cạn kiệt, nhu cầu sừ dụng điện ngày cao giải pháp sử dụng nguồn điện biomass để thay m ang ý nghĩa to lớn khía cạnh kinh tế, xã hội môi trường Hơn nữa, V iệt Nam lại có tiềm to lớn để phát triền điện biom ass cà tương lai Tuy nhiên, số dự án lượng tái tạo vào hoạt động tính đến thời điểm cịn q có vài dự án điện biomass nối lưới, việc đầu tư m ang nặng tính tụ phát, thiếu quy hoạch tổng thể chưa tương xứng với tiềm có cùa quốc gia D o vậy, đầu tư nhà máy điện biom ass không chi đáp ứng nhu cằu điện ngày tăng m cịn góp phần đẩy mạnh phát triển cùa đất nước theo xu hướng phát triển bền vững Ngồi ra, điện biom ass cịn giúp người nơng dân có thêm nguồn thu nhập từ thứ m trước phế thải rơm, trấu, bã mía, m ùn cư a, vào tạo thêm nhiều việc làm cho họ 5.2.5 T ác động m ôi trirị n g Các nhiên liệu sinh học khơng độc hại phân hủy dễ dàng, Mỗi gallon nhiên liệu sinh hoc sù dụng giúp giảm nguy hại cùa rò ri sản phẩm dầu mỏ độc hại hay cháy nổ thùng chứa dầu ống dẫn Ngoài ra, việc sử dụng nhiên liệu sinh học giảm thiểu mối nguy hại ô nhiễm nguồn nước ngầm từ hệ thống bề chứa chứa ngầm Các phương tiện vận chuyển thải CƠ 2, m ột loại khí góp phần gây nóng dần lèn tồn cầu Việc đốt cháy nhiên liệu sinh học thái CO 2, nhiên nhiên liêu sinh học đươc tạo từ cối trước hấp thu luợng khí C O khơng khí cho phát triển, giúp cân lượng khí CO khơng khí Khí C O thải biom ass chuyển thành nhiên liệu sinh học đốt cháy xe tải động di chuyển tự động L ượng khí C O lại hấp thu trờ lại nguồn biomass trồng nhằm sàn xuất thêm nhiên liệu sinh học Phụ thuộc vào lượng hóa thạch dùng cho nuôi trồng chế biến biomass, lượng khí thải nhà kính giảm thiểu Các hệ thống dùng bắp đại, suất cao sinh lượng lớn, nhiên luợng khí 205 thải nhà kính sản xuất ethanol từ bắp vào khoàng 20% Sản xuất dầu diesel biom ass từ đậu nành giảm lượng khí thải đến 80% Sản xuất ethanol từ chất liệu cellulose sinh điện q trình đốt chất lignin khơng thể lên men K ết hợp giảm thiểu sừ dụng gasoline sản x u ất điện từ nhiên liệu hóa thạch giảm 100 % lượng khí thải nhà kính Các lợi ích khác mơi truờng cùa điện biom ass bao gồm: - Giảm lượng khí thải sulfur dioxide; - Giảm lượng khí thải N itrogen O xide (NO); - Giảm thải lượng cacbon; - Giảm mùi hôi thối; - Giảm thiều lượng chất thải khác; Trong kỷ trước, hydrocarbon dạng nguyên liệu chủ yếu đươc dùng công nghiệp Tuy nhiên, dầu mỏ khơng phải nguồn nhiên liệu vơ tận, bị biến m ột cách kể dân số giới tiếp tục gia tăng mức sống nước phát triển cải thiện N guồn biom ass tái sinh m ột cách hỗ trợ nguồn hydrocarbon v đáp ứng đuợ c nhu cầu sản phẩm tiêu dùng giới Chúng ta chứng kiến xuất hóa chất cơng nghiệp thương mại, dược phẩm v sản phẩm dựa biomass Sử dụng sản phẩm m ức độ lớn giúp giảm thiểu phụ thuộc dầu mỏ đồng thời bảo vệ mơi trường Tóm lại: N ăng lượng biom ass ngày thu hút quan tâm cùa xã hội, đáng kể năm cuối ký 20, đầu kỷ 21 Đ ó nhờ kết hợp yéu tố sau: • Sự thay đổi m ột cách nhanh chóng thị trường lượng tồn cầu, thúc đẩy tiến trình tu nhân hóa • X ã hội bắt đầu nhận thức m ột cách rộng rãi vai trò tương lai cùa lượng biom ass với vai trò m ột phương th ú c chuyển hóa lượng, kết hợp với dạng lượng tái tạo khác • X ã hội nhận thức đuợc đóng góp việc khai thác lượng biom ass vào tiến trình bảo vệ cân môi trường sống v vai trị việc điều tiết khí hậu 206 Ngoài điểm kể trên, phát triển lượng biomass cịn khuyến khích thêm yếu tố cụ thể sau: • Mối lo ngại ngày tăng thay đổi khí hậu tồn cầu dẫn tới việc tăng cường sách cứng rắn việc giảm thiểu ô nhiễm khơng khí • Sự nhận thức rộng rãi cùa tồ chức sách tồn cầu tầm quan trọng cúa lượng biomass • Sự gia tăng nhu cầu lượng tăng trường nhanh cùa thị trường lượng tái tạo • Con số quốc gia bắt đầu vạch thảo áp dụng sách hỗ trợ phát triển lượng ngày tăng, với lượng biomass đóng vai trị trọng tâm • Các áp lực mơi trường, cộng với cạn kiệt nguồn tài nguyên dẫn tới việc tăng giá nhiên liệu hóa thạch, chưa kể tới chi phí "phụ trợ" khác khiến giá lượng ngày tăng cao Điều rút giảm dần khoảng cách chi phí lượng tái tạo lượng truyền thống • Cho dù kỹ thuật chưa đạt đuợc mức thỏa mãn thương mại hóa luợng biom ass, với tốc độ phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, khoảng cách thời gian rút ngan dần 207 P H Ụ LỤ C Q U Y Đ Ỏ I Đ Ơ N V Ị CH IÊU DÀI linch = 2.540 cm foot = 0.3048 m lyard = 0.9144 m m ile = 1.6093 km lm eter = 3.2808 ft = 39.37 in kilom eter = 0.6214 m ile D IỆ N T ÍC H inch = 6.452 cm = 0.0006452 m foot = 0.0929 m mẫu (Anh) = 43,560 feet = 0.0015625 m ile = 4046.85 m = 0.404685 m ile = 640 m ẫu (A nh) = 2.604 km = 259 m eter = 10.764 ft hecta = 2.471 m ẫu (A nh) = 0.00386 m ile = 10,000 m THẺ TÍCH foot = 0.03704 yd = 7.4805 gal (U.S) = 0.02832 m 3= 28.32 L 1gallon (U S) = 0.134 feet = 0.003785 m = 3.785 L m eter = 35.3147 feet = 264.172 gal (U S )= 1000 L = 106 cm TÓ C Đ ộ foot giây = 0.6818 mph = 0.3048 m/s dặm (m ph) = 1.467 fìt/s = 0.4470 m /s = 1.609 km/h m ét giây = 3.280 ft/s = 2.237 mph K H Ó I LƯỢNG pound = 0.453592 kg kilôgam = 2.205 lb = 35.27396 oz = 22204.622 lb = 1000 kg 208 D Ò N G CH Ả Y foot giây = 0.028316 m3/s = 448 gal (U s.)/phút (gpm) foot phút = 4.72x10 m3/s = 4805 gpm gallon (Ư.S) phút = 6.31x10 mVs m giây = 35.315 foot3/s = 2118 ft3/phút MẬT Đ ộ KHÔNG KHÍ pound foot = 16 018 kg/m ’ pound gallon = 1.2 X 105 mg/L kilôgam m = 0.062428 lb/foot’ gram cm = 62.427961 lb/foot NÔNG Đ ộ m illigam lít nước = 1000 ppb= 1.0 g/m 3= 8.34 lb triệu gal (gia tốc trọng trường = 1.0 pu) Á P SU Á T atm osphere = 76.0 cm H g = 14 696 lb/inch = 29.921 inch Hg (32°F) = 33.8995 ft o f H (32°F) = 101.325 kPa pound inch = 2.307 foot H 2O = 2.036 inch Hg = 0.06805 atm Pascal (Pa) = lN /m linch HG (32°F) = 3386.4 Pa (60°F) = 3376.9 Pa NĂNG LƯỢNG đơn vị nhiệt cùa Anh = 778 ft-lb= 252 cal = 1055 J = 0.2930 Wh quadrillion Btu = = 1015 Btu 172 = X 106 1055xl015 J = 2.93 X 10 “ kWh barrels (42-gal) dầu = 36.0 X 106 than = 0.93 X 10 12foot khí thiên nhiên joule = Nm = 9.48 X 10 Btu = 0.73756 ft-lb kilow att.hour = 3600 k j = 3412 Btu = 860 kcal kilocalorie = 4.185 kJ POW ER kilowatt = 1000 J/s = 3412 Btu/h = 1.340 hp horsepow er = 746 w = 550 ft-lb/s 209 T À I L IỆ U T H A M K H Ả O [1] Bennouk, A Nejmi, M Ramzi (2015), Feedback Linearization Control o f Wind Turbine Based on PMSG, International Journal o f Em erging Technology and A dvanced Engineering, V olum e 5, Issue 3, M arch 2015 [2] A bdelm ounim e El M agri, Fouad Giri, G ildas Besancon, Abderrahim Elfadili, Luc Dugard, Fatim a Zara Chaoui (2013), Sensorless Adaptive Output Feedback Control o f Wind Energy Systems with PMS Generators, Control Engineering Practice, Volum e 21, Issue [3] Abdullah M A, Yatim A H M, Tan c w , Saidur R (2012), “A review o f maximum power point tracking algorithms fo r wind energy systems”, Renewable and Sustainable Energy Reviews [4] Adel El Shahat (2010), “PV Cell Module M odeling & ANN Simulation for Smart Grid Application”, Journal o f Theoretical & A pplied Inform ation Technology, Vol 16 Issue 1/2, 2010 [5] Ahmed G A bo-K halil, Tarek Ahmed (2011), “G radient A pproxim ation Based M axim um Pow er Point Tracking for PV G rid-C onnected System ”, IEEE PEDS, Singapore [6 ] All Reza Reisi, M oham m ad H assan M oradi, Shahriar Jam asb (2013), “Classification and comparison o f maximum power point tracking techniques for photovoltaic system: A review", R enew able and Sustainable Energy Reviews, 19, pp 433-443 [7] Anh Tùng (2014), Xu ph át triển lượng tái tạo, Tạp chí M ạng thơng tin khoa học cơng nghệ thành phố Hồ Chí M inh (S T IN E T Science and Technology Inform ation Net) [ ] Chihchiang Hua, M em ber, Jongrong Lin, and Chihm ing Shen (1998), ‘‘Implementation o f a DSP-Controlled Photovoltaic System with Peak Power Tracking”, IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol 45, No [9] D J Costinett (2013), Analysis an d Design o f High Efficiency, High Conversion Ratio, DC-DC Power Converters, thesis subm itted to the Faculty o f the G raduate School o f the University o f Colorado in partial fulllm ent o f the requirem ents for the degree o f D octor o f Philosophy 210 [10] Đ ặng Đinh Thống, Lê Danh Liên, Cơ sơ nâng lượng tái tạo, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [11] E Acha, V.G Agelidis, o Anaya-Lara, T.J.E M iller (2002), Power Electronic Control in Electrical System, M PG Books Ltd, Bodmin, Cornwall, ISBN 0-8493-1605-7 [12] Enrique Acha, Claudio R Fuerte-Esquivel, H ugo Ambriz-Perez, Cesar Angeles-Camacho, (2004), FACTS M odelling an d Simulation in Power Networks, John W iley & Sons, Bodmin, Cornwall, ISBN 0-470-85271-2 [13] F Khater, A Shaltout, A Omar (2014), Control o f direct-driven PMSG f o r win energy system, 18th International Conference on Systems [14] F Krismer, J Biela, J w K olar (2005), A Com parative Evaluation o f Isolated Bi-directional DC/DC Converters with Wide Input and Output Voltage Range, Industry Applications Conference, 2005 Fourtieth IAS Annual Meeting [15] Gilbert M Masters (2004), Renewable an d Efficient Elecừic Pow er Systems, John W iley & Sons, Inc., Hoboken, N ew Jersey, ISBN 0-47128060-7 [16] Hao Qian (2011), A High-EJficiency Grid-Tie Battery Energy Storage System, Dissertation submitted to the faculty o f the Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillm ent o f the requirem ents for the degree o f D octor o f Philosophy In Electrical Engineering, August 31 [17] H ebertt Sira-Ramirez, Ramón Silva-Ortigoza (2006), Control Design Techniques in Power Electronics Devices, Springer Publisher, e-ISBN 184628-459-7 [18] Hecquyn Co., Ltd (2011), htlp.YAvmv.pinmaltroi.com kien-lhuc-co-bau- vc-pin-mat-troi phaiì-loai-caìi-tao-va-hoat-doiìữ-ciia-phi-inat-troi himI [19] Hiren Patel and V ivek Agarwal (2008)^Vfax/WH/m Power Point Tracking Scheme f o r P V Systems O perating Under P artially Shaded Conditions, IEEE Trancsaction on Industrial Electronics, Vol 55, No [20] H oàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời Lý thuyết ứìĩg dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 [21] J S Thongam, M Tarbouchi, R Beguenane, A F Okou, A M erabet, p Bouchard (2013), A P ow er Maximization Controller fo r PMSG Wind Energy Conversion Systems, Jounal o f Electrical and Control Engineering, Vol No 211 [22] Jiyong Li, H onghua W ang (2009), “M axim um Pow er Point Tracking o f Photovoltaic Generation Based on the Optimal G radient M ethod”, Pow er and Energy Engineering Conference, IEEE [23] Johel Rodriguez D Derlée (2013), “ Control Strategies for offshore w ind farms based on PM SG w ind turbines and H V dc connection with uncontrolled rectifier”, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Politécnica D e Valencia [24] Joung-H u Park, Jun-Youn Ahn, B o-H yung Cho, G w on-Jong Yu (2006), “Dnal-M odule-Based Maximum P ow er Point Tracking Control o f Photovoltaic Systems", IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol 53, No [25] Junhong Zhang (2008), B idirectional D C -D C P ow er Converter D esign Optimization, M odeling an d Control, Dissertation subm itted to the faculty o f the V irginia Polytechnic Institute and State U niversity in partía! fulfillm ent o f the requirem ents for the degree o f D octor o f Philosophy In Electrical Engineering [26] Kalyan Yenduri, Parthasarathi Sensarm a (2012), "Improved maximum p ow er extraction strategy f o r PM SG based w ind energy conversion system ”, Pow er Electronics, M achines and D rives (PEM D ), th IET International Conference [27] Leon Freris, D avid Infield (2008), Renewable energy in P ow er Systems, John W iley & Sons, Ltd, ISBN 978-0-470-01749-4 [28] Luz T rejos-G risales, Cristian G uam izo-L em us and Sergio Sem a (2014), "Overall Description o f Wind P ow er Systems", Ingeniería y Ciencia, vol 10, no 19, pp 99-126 [29] M aulik Dave, Sanjay R Vyas (2 ), Simulation and M odeling o f Single Phase D C-AC Converter o f Solar Inverter, International Research Journal o f Engineering and Technology (IRJET), Vol Issue 9, e-ISSN: 0056 [30] M inh TÚ (2016), Apter Technology: Đ ộng p h át điện sức g ió hệ mới, http://w w w etapvietnam com /topic/187/apter-technology [31] M iro M ilanovic, M itja Truntic, Tine Konjedic (2012), D igital Current M ode Control f o r Buck-Converter B ased on A verage Inductor Current Measurement, Transactions on Electrical Engineering, Vol 1, No [32] M oham m ed A Elgendy, B ashar Zahawi, D avid J Atkinson (2012), "Assessment o f Perturb an d O bserve M P P T Algorithm Implementation 212 Techniques fo r P V Pumping Applications", IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol 3, No 1, January [33] M uham m ad H Rashid (2001), Power electronics handbook, Academic Press Series in Engineering, International Standard Book Number: 0-12581650-2, 2001 [34] M ukund R Patel (1999), Wind an d Solar P ow er Systems, John W iley & Sons, Ltd, ISBN 0-8493-1605-7 [35] Neha Adhikari, Bhim Singh, A.L.Vyas (2012), Design an d Control o f Small Power Standalone Solar PV Energy System, Asian Power Electronics Journal, Vol 6, No 1, Oct [36] Nguyễn Ngọc Tân (2012), Cơng nghiệp điện g ió , Thời báo Kinh Te Sài Gòn & Trung tân Kinh tế châu Á - TBD - Thành phố Hồ Chí Minh, http://www4 hcmut.edu.vn/~tcbinh/File_2012/NLTT/C3_Cong-nghiepdi en-gi O-2012_Do% 20Ngoc% 20T an.pdf [37] Nguyễn Phùng Quang (2007), Nghiên cứu, thiết kế chế tạo phát điện bang sức g ió có cơng suất 10-30kW phù hợp với điểu kiện Việt Nam, Đề tài Khoa học cấp N hà nước, mã số 06.20CN, H Nội [38] Pawan D Kale, D s Chaudhari (2013), "A Review on Maximum Power Point Tracking (MPPT) Controlling Methods fo r A Photovoltaic System ", International Journal o f Em erging Science and Engineering (UESE), ISSN: 2319-6378, Volume 1, Issue 5, March [39] Poom Konghuay Rob, Somyot Kaitwanidvilai (2014), "Maximum Power Point Tracking Using H ybrid Fuzzy Based p & o and Back Propagation (BP) Neural Network fo r Pholovotaic S ystem ”, International Journal o f Innovative, Computing, Information and Control, Vol 10, No [40] R cjitha.s, Sreedevi.G (2013), Comparison o f a n I s o la te d b id ir e c tio n a l D c-D c converter with an d without a Flyback Snubber, IOSR Journal o f Electrical and Electronics Engineering (IO SR-JEEE) e-ISSN: 22781676,p-ISSN: 2320-3331, Volume 8, Issue [41] Roberto Faranda, Sonia Leva (2008), Energy comparison o f M P P T techniques fo r P V Systems, W SEAS Transactions on Power Systems, ISSN: 1790-5060, Issue 6, Volume [42] Shrikant s Mali, B E Kushare (2013), "KÍPPT Algorithms: Extracting Maximum Power from Wind Turbines”, International Innovative Research in Electrical, Electronics, Control Engineering, Vol 1, Issue Journal Instrumentation of and 213 [43] T.C haitanya Ch.Saibabu, J.Surya K um ari (2011), "Modeling an d Simulation o f P V A rray a n d its Perform ance Enhancement Using M P P T (P&O) Technique”, International Journal o f C om puter Science & Com m unication N etw orks, Vol [44] Teresa O rtow ska-K ow alska, Frede Blaabjerg, José Rodriguez (2014), A dvanced a n d Intelligent C ontrol in P ow er E lectronics an d D rives, V olum e 531, ISB N 978-3-319-03401-0, Springer Publisher [45] T hom as A ckerm ann, (2005), Wind P ow er in P ow er System s, John W iley & Sons, ISBN 0-470-85508-8 [46] V nG G Energy W orking G roup (2007), ttpsV/sites.google.com/sit&Vnggenergy [47] Yann R iffonneau, Seddik B acha (2011), O ptim al P ow er Flow M anagem ent f o r G rid C onnected P V Systems With B atteries, IEEE Transaction on Sustainable Energy, vol 2, No 214 N H À X U ẤT BẢN Đ Ạ I H Ọ C T H Á I N G U Y Ê N Đ ịa chỉ: Phuờng Tân Thịnh - Thành phố Thái N guyên - Tỉnh Thái Nguyên Điện thoại: 0280 3840023; Fax: 0280 3840017 W ebsite: nxb.tnu edu.vn * E-mail: nxb.dhtn@ gm ail.com N G Ô Đ Ứ C M IN H , L Ê T IÊ N P H O N G NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN C h ịu trá c h n h iệ m x u ấ t bả n : PG S.TS N G U Y Ê N Đ Ứ C H Ạ N H G iá m đ ố c - T ổ n g b iê n tậ p Biên tập: Thiết kể bìa: Trình bày: Sửa in: LÊ THỊ NHƯ NGUYỆT NGUYÊN VẢN HƯNG LÊ THÀNH NGUYÊN PHẠM VĂN v ũ ISBN: 978-604-915-309-9 _ In 500 cuốn, khổ 17 X 24 cm, Doanh nghiệp Tư nhân Tiến Dậu (Địa chi: Phường Hoàng Văn Thụ, thành phố Thái Nguyên) Giấy phép xuất số 11002016/CXBIPH/01-32/ĐHTN Quyết định xuầt bàn số: 1/QĐ-NXBĐHTN In xong nộp lưu chiều quý I năm 2016 ... trời, lượng địa nhiệt, lượng sinh khối.v.v dạng thủy điện nhỏ bao gồm: điện thủy triều, điện sóng biển, điện hải lưu Hiện tại, hệ thống điện truyền thống cùa nhiều quốc gia (trong có nhà máy điện. .. (bò qua điện trờ) 1.1.2.1 Tải trở Trong hệ thống điện (HTĐ ) xoay chiều có tài điện trờ R tạo lượng tạo lệch pha điện áp hai đầu điện áp hở m ạch E m ột góc gọi góc tải gây nên sụt giảm điện áp... TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG Hệ thống điện luôn tồn nguồn tải điện chiều DC (Direct Cuưent), xoay chiều AC (Alternative Current) Phẩn tử phát điện (máy phát điện) , phần tử tiêu thụ điện (phụ tải điện) tồn