Hcmute nghiên cứu về tuabin gió trong hệ thống tuabin gió trên khí cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NGHIÊN CỨU VỀ TUABIN GIĨ TRONG HỆ THỐNG TUABIN GIĨ TRÊN KHÍ CẦU MÃ SỐ:SV2019-93 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU VỀ TUABIN GIÓ TRONG HỆ THỐNG TUABIN GIĨ TRÊN KHÍ CẦU SV2019-93 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU VỀ TUABIN GIÓ TRONG HỆ THỐNG TUABIN GIÓ TRÊN KHÍ CẦU SV2019-93 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: Lê Hoàng Sơn Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 15142CL1- Khoa Đào tạo Chất lượng Cao Năm thứ: Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ kĩ thuật Điện – Điện tử Người hướng dẫn: Th.S Trần Tùng Giang TP Hồ Chí Minh, Tháng 10 Năm 2019 Luan van MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU Đặt vấn đề 2 Phạm vi nghiên cứu: CHƢƠNG 1– GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan công nghiệp lƣợng tiềm năng lƣợng gió giới 1.2 Giới thiệu hệ thống turbine gió truyền thống AirBorne Wind Energy 1.2.1 Hệ thống turbine gió truyền thống 1.2.2 Hệ thống Airborne Wind Energy .8 1.3 Tình hình nghiên cứu hệ thống AWE giới 10 1.4 Ý nghĩa đề tài 12 CHƢƠNG – CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Đặc trƣng gió 14 2.1.1 Sự hình thành gió 14 2.1.2 Phân bố tốc độ gió 16 2.1.3 Năng lƣợng từ gió 19 2.1.4 Giới hạn lƣợng gió 21 2.1.5 Sự chuyển đổi lƣợng gió hiệu suất rotor 22 2.1.6 Đƣờng cong cơng suất tuabin gió 25 2.1.7 Tiềm phân bố tốc độ gió Việt Nam - Viet Nam Wind Atlat [19] 26 2.2 Hệ thống AWE 32 2.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 32 2.2.3 Lực tác động vào hệ thống 35 2.2.4 Tính tốn Rotor 36 2.2.5 So sánh với hệ thống AWE khác 38 2.3 Turbine nam châm vĩnh cửu 43 2.3.1 Khái niệm 43 2.3.2 Lí chọn tuabin nam châm vĩnh cửu 55 2.3.3 Phân loại tuabin gió nam châm vĩnh cửu 56 2.3.4 Các công thức tính tốn thơng số 59 2.4 Biến Tần 66 i Luan van 2.4.1 Định nghĩa 66 2.4.2 Công thức tốc độ động xoay chiều pha biến tần 67 2.4.3 Các phận biến tần 68 2.4.4 Các đặc tính dạng sóng 71 2.4.5 Chức phụ kiện dành cho biến tần 71 2.4.6 Tác dụng biến tần 73 2.4.7 Lợi ích mà biến tần mang lại ngành sản xuất 74 2.4.8 Nhƣợc điểm máy biến tần 75 CHƢƠNG - THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN 77 3.1 Mơ hình đề xuất hệ thống 77 3.2 Thiết kế khí cầu phận khí cầu 78 3.2.1 Lực tác động vào hệ thống 78 3.2.2 Thiết kế khí 82 3.3 Các thơng số tuabin gió 84 3.4 Lựa chọn biến tần cho hệ thống 89 3.5 Tính tốn tổn thất đƣờng dây truyền từ tuabin xuống mặt đất 92 3.5.1 Xác định tiết diện dây dẫn/cáp 93 3.5.2 Kiểm tra sụt áp 93 3.6 Tính tốn, so sánh chi phí hệ thống tuabin gió khí cầu 94 CHƢƠNG - KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 95 4.1 Kết luận 95 4.2 Hƣớng phát triển đề tài 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 ii Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Mục tiêu lượng tái tạo thành viên EU vào năm 2020 Hình 1.2 Tổng cơng suất lắp đặt lượng gió dự đốn đến 2020 Hình 1.3 Turbine gió Vestas V164 Hình 1.4 Các thành phần tuabin gió Hình 1.5 Hai giai đoạn hệ thống AWE ý tưởng thứ Hình 1.6 Hai hình thức hệ thống AWE Hình 1.7 Bản đồ phân bố đề tài nghiên cứu phát triển hệ thống AWE rên giới năm 2013 Hình 1.8 Các hệ thống AWE sử dụng diều mềm Hình 1.9 Hệ thống Lighter- than- air hệ thống diều kiểu máy bơm nước Hình 2.1 Phân bố nhiệt lượng qua góc đón ánh sáng phần Trái Đất Hình 2.2 Sơ đồ vịng hồn lưu khí Hình 2.3 Hiện tượng gió cắt theo chiều cao (trái) theo hướng (phải) Hình 2.4 Biểu đồ tốc độ gió thay đổi theo chiều cao Tính tốn với tốc độ gió 10m/s độ cao 10m α =0.14 Hình 2.5 Gió thổi qua bề mặt diện tích qt cánh turbine Hình 2.6 Diện tích cánh turbine Hình 2.7 Đường cong hiệu suất rotor theo lý thuyết Hình 2.8 Cơng suất đầu phụ thuộc vào vận tốc gió tốc độ turbine Hình 2.9 Đường cong hiệu suất rotor Hình 2.10 Góc pitch cánh quạt turbine Hình 2.11 Đường cong cơng suất turbine gió Hình 2.12 Bản đồ đánh giá tiềm phân bố tốc độ gió Việt Nam độ cao 100m Hình 2.13 Bản đồ đánh giá tiềm năng lượng mà gió mang lại Việt Nam độ cao 100m Hình 2.14 Phân loại hệ thống Airborne Wind Turbine Hình 2.15 Hệ thống Makani M600 vào năm 2017 Hình 2.16 Hệ thống Kite Power Hình 2.17 Các Hệ thống AWE giới Hình 2.18 Các lực tác dụng lên hệ thống Hình 2.19 Hệ thống AWE - Lighter Than Air (MARS) Hình 2.20 Hệ thống AWE hổ trợ khí cầu ABWI Hình 2.21 Hệ thống Autogyro (máy bay) thiết kế Roberts Hình 2.22 Hệ thống Airborne Wind Turbine cơng ty Altaeros (BAT) Hình 2.23 Hệ thống Airborne Wind Turbine Makani mặt đất Hình 2.24 Hệ thống Airborne Wind Turbine Makani chuyển động khơng Hình 2.25 Cấu trúc chung hệ thống điện gió cơng suất nhỏ Hình 2.26 Mặt cắt máy điện Hình 2.27 Mơ hình đơn giản máy điện đồng ba pha rotor cực lồi Hình 2.28 Mơ hình đơn giản máy điện đồng ba pha rotor cực ẩn Hình 2.29 Lõi thép phần cảm stato Hình 2.30 Rotor cực ẩn (trái) rotor cực (phải) Hình 2.31 Mặt cắt động đồng PM Hình 2.32 Ngun lí làm việc Hình 2.33 Cấu trúc máy phát đồng nam châm vĩnh cửu đơn giản iii Luan van Hình 2.34 Bản đồ từ trường cho máy phát có kích thước bm= 28 mm (k = 0,297) b0 = 15 mm Hình 2.35 Sự biến thiên thơng lượng tương hỗ với chiều dài nam châm Hình 2.36 Sự biến thiên thơng lượng tương hỗ với kích thước khe hở rotor Hình 2.37 Sự biến thiên thơng lượng rị rỉ với kích thước khe hở rotor Hình 2.38 So sánh máy phát DFIG PMDD Hình 2.39 Cấu tạo máy phát từ thơng xun tâm Hình 2.40 Phía ngồi roto máy phát RF PMDD Hình 2.41 Hình ảnh vịng bi cho lõi sắt máu phát RF PMDD Hình 2.42 Máy phát AF PMDD rãnh kép với stator đơi Hình 2.43 Bề mặt máy phát TFPM lõi đơn Hình 2.44 Cấu trúc máy phát TF PMDD theo lí thuyết (khơng có tập trung dịng) Hình 2.45 Đặc tính quan hệ Cp λ tuabin gió Hình 2.46 Đường đặc tính cơng suất – tốc độ gió tuabin gió Hình 2.47 Sơ đồ tương đương máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu bên Hình 2.48 Bề mặt rotor với diện tích bề mặt tạo lực Hình 2.49 Biến tần Matlab Hình 2.50 Sơ đồ mạch bên biến tần Hình 2.51 Nguyên lý hoạt động biến tần Hình 2.52 Các phận biến tần Hình 2.53 Cách tạo điện áp DC từ lưới AC Hình 2.54 Hình mơ Psim Hình 2.55 Bộ Nghịch lưu Psim Hình 2.56 Modun cơng suất IGBT Hình 2.57 Sóng hình tam giác nhiều chấm biểu thị sóng mang đường trịn biểu thị phần sóng dạng sin Hình 2.58 Các đặc tính dạng sóng Hình 2.59 Một số hình ảnh thực tế cuộn kháng AC Reactor Hình 2.60 Hình ảnh thực tế cuộn kháng DC Reactor Hình 2.61 Hình ảnh thực tế điện trở hãm Hình 2.62 Cách thức hoạt động biến tần Hình 3.1a Mơ hình thiết kế đề xuất hệ thống (điện) Hình 3.1a Mơ hình thiết kế đề xuất hệ thống (cơ) Hình 3.2 Các lực tác dụng lên hệ thống Hình 3.3 Sơ đồ lực tác động vào khí cầu Hình 3.4 Giá trị lực nâng khối lượng nâng khí cầu với kích thước khác nhau, nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn Hình 3.5 Kích thước khung cố định turbine Hình 3.6 Phương pháp kết dây truyền tải cáp neo Hình 3.7 Tời có tay quay Hình 3.8 Cấu tạo bên động đồng nam châm vĩnh cửu hãng VEM Hình 3.9a) Rotor với nam châm gắn bên ngồi Hình 3.9b) Rotor phủ lớp vỏ ngồi Hình 3.10 Động đồng nam châm vĩnh cửu hãng VEM Hình 3.11 Hộp nối dây mặt động iv Luan van Hình 3.12 Kích thước phận động Hình 3.13 Thơng số lựa chọn biến tần Vfd-075M điện áp vào 500V Hình 3.14 Hình ảnh thực tế biến tần VFD-M cách đọc mã sản phẩm v Luan van DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các giá trị tiêu biểu tham số độ nhám, z0 Bảng 2.2 Tổng cơng suất tồn cầu mà dạng lượng tái tạo mang lại Bảng 2.3 Thống kê diện tích tiềm gió kỹ thuật theo tỉnh (km2) Bảng 2.4 Tiềm năng lượng gió Việt Nam độ cao 65 m theo Atlas gió năm 2001 Bảng 2.5 Tiềm năng lượng gió Việt Nam độ cao 80m theo Atlas gió năm 2010 Bảng 2.6 Mật độ ρ tương ứng với nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn độ cao Bảng 2.7 Giá trị thơng lượng từ tính máy phát Bảng 2.8 Giá trị thơng lượng từ tính thay đổi khe hở rotor Bảng 3.1 Thơng số kích thước cấu trúc khung cánh turbine Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật biến tần VFD075M53A Bảng 3.3 Chi phí tuabin gió khí cầu độ cao 100 m vi Luan van DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AWE Air Borne Wind Energy Năng lượng gió khơng OBG On-Board Generation Phát điện máy phát đặt không GBG Ground-Based Generation Phát diện máy phát đặt mặt đất vii Luan van Hình 3.11 Hộp nối dây mặt động Thông số kỹ thuật [48] Synchronous speed 1500 rpm – 4-pole version, rated frequency 50 Hz 86 Luan van 87 Luan van Hình 3.12: Kích thước phận động 88 Luan van 3.4 Lựa chọn biến tần cho hệ thống Biến tần thiết bị điện sử dụng rộng rãi công nghiệp Nhưng thị trường có nhiều loại biến, nhiều ứng dụng riêng biệt Vậy làm cách để chọn lựa biến tần phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, vận hành ổn định, bền bỉ tiết kiệm lượng? Tùy vào mục đích sử dụng biến tần với số tiền mà bạn đầu tư cho để lựa chọn loại biến tần phù hợp Cịn bạn khơng phải chủ đầu tư, bạn kỹ sư thiết kế bạn phải đáp ứng yêu cầu chủ đầu tư, nắm rõ mục đích sử dụng số tiền đầu tư ban đầu để định nên chọn loại biến tần cho phù hợp Chọn biến tần theo mục đích sử dụng yêu cầu công việc Nếu bạn kỹ sư bạn phải nắm vững kỹ thuật điều khiển tức đầu hệ thống Nếu hệ thống bạn khơng u cầu độ xác cao, mơ men khởi động cao cần chọn biến tần có chức đương nhiên giá tốt nhiều so với biến tần có nhiều tính ưu việt Thơng thường bạn cần lấy công suất định mức động nhanh với 1.2 được, đơn giản bạn nhớ chọn biến tần cấp so với động điện ví dụ bạn muốn mua biến tần để điều khiển tốc độ động 0.75kW bạn nên chọn biến tần 1.1kW Nếu u cầu cơng việc địi hỏi số tính cao cấp điều khiển PID, chế độ ngủ đông tiết kiệm lượng, phát trả lượng lưới, chế độ nối tầng bơm… thường chọn cơng suất biến tần cao gấp 1.5 lần công suất động Tùy theo truyền thông điều khiển mà chọn loại biến tần phù hợp Hiện thị trường có truyền thông như: profinet, profibus, modbus RTU, CanOpen, RSS…  Chọn lựa biến tần theo tải thực tế Đầu tiên bạn phải xác định tải máy móc bạn sử dụng tải nhẹ, tải nặng hay tải thông thường (dựa kinh nghiệm người vận hành máy móc) Từ bạn chọn loại biến tần chịu tải nặng hay tải nhẹ cho phù hợp với yêu cầu thực tế Nếu bạn chọn biến tần phù hợp, hệ thống làm việc trơn tru, ổn định bền Đặc biệt chi phí đầu tư giảm đáng kể Vì biến tần tải nặng có giá cao 30% so với biến tần tải nhẹ Trong thực tế, để giảm tải trọng cho hệ thống, giảm công suất động biến tần, người ta thường gắn thêm hộp giảm tốc với tỷ số truyền cao Khi momen ngõ tỷ lệ nghịch với tốc độ Vd tốc độ động giảm tốc giảm momen tăng lên lần Tải nhẹ bao gồm ứng dụng như: bơm, quạt, băng tải, máy đóng gói Tải nặng thường cầu trục, tời, máy ép, máy gia cơng khí, máy khuấy, trộn…  Lựa chọn biến tần theo điện áp 89 Luan van Vào pha 220V pha 220V: sử dụng cho động điện pha 220V Vào pha 220V pha 220V: sử dụng cho động điện pha 220V Vào pha 380V pha 380V: sử dụng cho động điện pha 380V  Lựa chọn biến tần theo ứng dụng thực tế: Hiện nay, có nhiều dịng biến tần sản xuất cho ứng dụng chuyên biệt ví dụ solar (năng lượng mặt trời) bơm, quạt, thang máy, thang tải hàng, cầu trục, tời kéo, máy tráng màng, máy trộn, máy khuấy… vv một ứng dụng kèm với chức chuyên biệt, đáp ứng yêu cầu sử dụng mà cịn tiết kiệm tối đa chi phí phát sinh  Lựa chọn biến tần theo hãng – xuất xứ Trên thị trường truyền động tự động hóa ngày có nhiều hang biến tần, hãng lại có nhiều loại biến tần Có thể dựa chất lượng, giá thành, uy tín xuất xứ biến tần mà chia làm phân khúc sau: - Biến tần cao cấp: Siemens, Rockwel, Emersion, Abb, Danfoss, Schneider, Yaskawa, Mitsubishi, fuji – xuất xứ Châu Âu, Mỹ, Nhật - Biến tần trung cấp: thương hiệu biến tần cao cấp Siemens, Abb, Schneider… có xuất xứ Trung Quốc, chất lượng đảm bảo theo tiêu chuẩn hãng xuất xứ Trung Quốc nên giá thành dòng biến tần cạnh tranh Cũng giống iphone – hãng điện thoại tốt giới sản xuất Trung Quốc Với tận dụng nguyên liệu nguồn nhân công giá rẻ khiến dòng biến tần sản xuất Trung Quốc có chất lượng cao (theo tiêu chuẩn hãng) giá thành cạnh tranh - Biến tần cấp thấp: thường hàng sử dụng, thay sữa chữa linh kiện bên Một số dòng biến tần nội địa Trung Quốc, tức hãng biến tần Trung Quốc, sản xuất hoàn toàn Trung Quốc Dịng có ưu điểm giá rẻ, hư đổi vòng 18 tháng 90 Luan van Biến tần sử dụng cho thiết kế với đầu vào điện áp 500V Hình 3.13 Thơng số lựa chọn biến tần Vfd-075M53 điện áp vào 500V Giải thích thơng số mã hàng Chọn loại biến tần Vfd-075M53A ngõ tùy chỉnh cấp điện áp (nhỏ điện áp vào) Điện áp vào tuabin 500V ngõ tuabin 380V sử dụng cho tải nhỏ 7,5 kW (nên chọn nhỏ hơn) 91 Luan van Hình 3.14 Hình ảnh thực tế biến tần VFD-075M cách đọc mã sản phẩm Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật biến tần VFD075M53A Mã số Thông số kỹ thuật - Điện áp/Tần số : 500 đến 600V, 50/60Hz - Điện áp đầu vào: 575V đến 3pha - Công suất ( HP ): 10HP - Cơng suất (KW): 7,5kW - Dịng định mức đầu (A): 12.2 - Tỉ lệ định mức đầu (kVA): 12.2 - Đầu vào định mức (A): 12.9 - Kích thước khung: - Tần số đầu max: 0.1 ~ 400Hz - Tần số sóng mang đầu ra: đến 10kHz VFD075M53A - Tần số dung sai đầu vào: ±5% (47 đến 63Hz) - Accel/Decel Time: 0.1 đến 600 s - Hệ thống điều khiển: SPWM - Đặc điểm momen xoắn: đến Mô-men xoắn tự động, bù trượt tự động - Mô-men khởi động: 150% tốc độ 5Hz - Nhiệt độ hoạt động: -20°C đến 60°C - Cấp bảo vệ: IP20 - Phương pháp cài đặt: - Phương pháp làm mát: Làm mát quạt - Drive Weight (kg): 3.3 3.5 Tính tốn tổn thất đƣờng dây truyền từ tuabin xuống mặt đất Tiêu chuẩn áp dụng  TCVN 9207:2012: Đặt đường dây điện nhà cơng trình cơng cộng Tiêu chuẩn thiết kế 92 Luan van TCVN 9208:2012: Lắp đặt cáp dây dẫn cơng trình cơng nghiệp IEC 60364-5-52-2012: Lắp đặt thiết bị điện - Lựa chọn lắp đặt thiết bị điện Hệ thống dây điện QCVN 12-2014 BBXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hệ thống điện nhà nhà công cộng   3.5.1 Xác định tiết diện dây dẫn/cáp Chủng loại dây dẫn: Ruột đồng, lõi, cách điện XLPE, vỏ PVC, không giáp bảo vệ ➢ Cách lắp đặt: dây bọc cách điện, thả từ cao xuống; Nhiệt độ khơng khí 30 C; Nhiệt độ làm việc tối đa ruột dẫn cáp tải dòng điện định mức: 90 C ➢ Tiết diện cáp: - Xác định hệ số hiệu chỉnh K K1 =1 theo bảng H1-13 K2=1 (đi hàng đơn khay) theo bảng H1-14 K3=0,96 (dây có cách điện XLPE, nhiệt độ mơi trường làm việc 35 C) theo bảng H1-15 K= K1.K2.K3 = 1.1.0,96 = 0,96 Dịng cho phép dây dẫn tính tới hệ số hiệu chỉnh: I Z'  IZ 13   13,54 A K 0,96 Chọn F = 2,5mm2 theo bảng H1-17 3.5.2 Kiểm tra sụt áp Chiều dài dây dẫn: L = 20.10-3 km 22,5 22,5 r0     / km F 2,5  R = r0.L = 9.20.10-3 = 0,18 x0=0,08  X = x0.L = 0,08.20.10-3 = 1,6.10-3  Kiểm tra sụt áp : 93 Luan van IT  ST 7,5   11,96 A 3.U n 3.0,362 U  3IT  Rcos  Xsin   3.11,96  0,18.0,8  1,6.103.0,6   3V U %  100.U 100.3   0,83%  5% Uf 362 3.6 Tính tốn, so sánh chi phí hệ thống tuabin gió khí cầu Chi phí ban đầu hệ thống tuabin gió khí cầu độ cao 100 m Bảng 3.3 Chi phí tuabin gió khí cầu độ cao 100 m Tên vật liệu Số lượng Giá tiền (USD) Khí cầu đường kính 7m $370 Khí bơm (Heli) 157 m $3060 Động tuabin gió 7,5kW $1520 Khung treo động tuabin $40 gió đường kính 7m Cánh quạt 6,7m $50 Cảm biến tốc độ gió $65 Dây treo 100m $20 Dây điện 100m $12 Hệ thống đế $35 Tổng $5172 ~ 118 956 000VNĐ Chi phí lắp đặt: 000 000 VNĐ Tổng chi phí: 122 956 000 VNĐ Chi phí ban đầu hệ thống tuabin gió truyền thống độ cao 100 m Chi phí tuabin gió 95 000 000 VNĐ (bao gồm tuabin gió phận khác) Chi phí xây dựng tháp, trụ đỡ: Giá phơi liệu: V=ϕ2000 * 100000mm, khối lượng 2600kg, đơn giá 25000 VNĐ/1kg Tổng: 2600.25000 = 65 000 000 VNĐ Chi phí lắp đặt (bao gồm chi phí vận chuyển nhân cơng): 25 000 000 VNĐ Tổng chi phí: 185 000 000 VNĐ Nhận xét: Khi xét chi phí ban đầu hai hệ thống, hệ thống tuabin gió khí cầu có chi phí thấp so với hệ thống tuabin gió truyền thống Tuy xét tính lâu dài, tuabin gió truyền thống có tuổi thọ khoảng 20-25 năm lớn so với tuabin gió khí cầu lượng khí khí cầu thất để trời tốn thêm chi phí khí Do hệ thống tuabin gió khí cầu thích hợp sử dụng thời gian ngắn 94 Luan van CHƢƠNG - KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Đề tài thực nội dung nhƣ sau:  Trình bày chi tiết nguyên lý hoạt động hệ thống AWE  Trình bày đặc trưng gió đánh giá lượng gió Việt Nam  Tính tốn, thiết kế hệ thống AWE học khí động lực học với khí cầu 7m turbine PMSG 7,5KW Qua khảo sát lý thuyết mơ phỏng, mơ hình thí nghiệm, kết có đƣợc ta thấy  Tiềm lượng gió Việt Nam lớn Đặc biệt kết hợp lượng gió Việt Nam với hệ thống AWE cơng suất đầu nâng cao tăng khả bắt gió  Bên cạnh để có hệ thống AWE hồn chỉnh, cần thiết kế phận điều chỉnh hướng cho tuabin để hệ thống tự bắt hướng gió mà khơng cần phải điều chỉnh thủ công 4.2 Hƣớng phát triển đề tài  Đề tài tập trung vào nghiên cứu hệ thống Lighter than Air, thiết kế AWE, nên chưa cho thấy hết tiềm mà hệ thống AWE mang lại Bên cạnh việc sử dụng khí hydro ảnh hưởng đến tính an tồn hệ thống sử dụng khí heli an tồn giá thành cao khơng thỏa tính kinh tế Do cần lựa chọn loại khí sử dụng phù hợp với nhu cầu thiết kế lớp vỏ khí cầu cho tỷ lệ thoát thấp  Việc lấy kiểu khí cầu thời tiết để nâng tuabin đem lại mặt lợi ích khác ngồi việc nâng tuabin gió Ta kết hợp hệ thống trạm thời tiết, sóng điện thoại tích hợp vào hệ thống  Hệ thống thiết kế hạn chế việc chủ động bắt hướng gió, nên thiết kế thêm hệ thống đuôi turbine khớp xoay khung turbine với dây neo để hệ thống linh động  Đề tài nghiên cứu việc ổn định điện áp, tần số đầu máy phát chưa nối với tải cịn phụ thuộc vào cơng suất phát, hướng phát triển đề tài nghiên cứu vào trình nối lưới  Đặc trưng phương pháp nghịch lưu áp thành phần sóng hài điện áp Vì phát triển nghiên cứu nghịch lưu áp bậc cao để giảm sóng hài hịa vào lưới điện tốt  Trong trình thực nghiệm, cách thức đo đạc thơng số tốc độ gió điện áp trung bình chưa xác dẫn tới sai số nhiều Vì vậy, cần có phương pháp đo cụ thể để giảm bớt sai số đo  Phát triển việc tích hợp thêm tính đo đạc thông số thời tiết (độ ẩm, nhiệt độ, …) truyền tải mạng Internet 95 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [19] Luận văn Thạc Sĩ Khoa Học (2011) “Đánh giá tiềm năng lượng gió vùng biển ven bờ Việt Nam” – Trần Thị Bé- Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên [20] Nguyễn Quốc Khánh (2011), Thông tin Năng lượng gió Việt Nam, Dự án Năng lượng Gió GIZ/MoIT, Hà Nội [32] Nguyễn Hồng Quân (2013), Nghiên cứu thiết kế hệ thống lượng gió cơng suất nhỏ dùng máy phát đồng nam châm vĩnh cửu, 63 trang [33] PGS- TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy điện, Nhà xuất xây dựng [34] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (2005), Truyền động điện, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội [35] Vũ Mạnh Cường, Tìm Hiểu Động Cơ Đồng Bộ Nam Châm Vĩnh Cửu Nêu Các Địa Chỉ Ứng Dụng Của Động Cơ, Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng [43] PGS.TS Quyền Huy Ánh (2014), “Giáo trình Cung cấp Điện”, Đại Học Sư phạm Kỹ Thuật, TpHCM, [44] “Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC”, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kĩ Thuật, Hà Nội, 2006 [53] ThS Đặng Văn Hồng (2011), NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BIẾN TẦN TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ, 74 trang Tài liệu Tiếng Anh [1] The World Bank Fossil fuel energy consumption http:// data.worldbank.org/indicator/EG.USE.COMM.FO.ZS Accessed: 20–03– 2015 Cited on page [2] OPEC Organization of the Petroleum Exporting Countries http:// www.opec.org Accessed: 20–03–2015 Cited on page [3] European Commision Report from the commission to the European parliament and the council progress towards achieving the Kyoto and EU 2020 objectives Tech rep., Europa, 2014 Cited on page [4] European Commision Europe 2020 http://ec.europa.eu/ europe2020/index_nl.htm Accessed: 20–03–2015 Cited on page [5] De Tijd Winter in met reactoren minder http://www.tijd.be/nieuws/ondernemingen_energie/ 96 Luan van Winterinmet2reactorenminder.9242227-3093.art?ckc=1 Accessed: 20–03–2015 Cited on page [6] Wakatsuki, Y New radioactive water leak at Japan‟s Fukushima Daiichiplant http://edition.cnn.com/2014/02/19/world/asia/japanfukushima-daiichi-water-leak/ Accessed: 20–03–2015 Cited on page [7] Energy Transition The German Energiewende http:// energytransition.de/ Accessed: 20–03–2015 Cited on page [8] International Energy Agency Norway: Electricity and Heat for 2012 http://www.iea.org/statistics/statisticssearch/report/?country=NORWAY&product= electricityandheat&year=2012 Accessed: 20–03–2015 Cited on page [9] Cheung, K.Y., Cheung, S.T., Navin, De Silva, R.G., Juvonen, M.P., Singh, R & Woo, J.J., Large-Scale Energy Storage Systems, Imperial College London, 2003 [10] Gonzalez, A., Ĩ'Gallachóir, B., McKeogh, E & Lynch, K., Study of electricity storage technologies and their potential to address wind energy Intermittency in Ireland Sustainable Energy Ireland, 2004 [11] Baxter, R., Energy storage – a nontechnical guide, Oklahoma, PennWell Corporation, 2006 [12] Danish wind industry association A Wind Energy Pioneer: Charles F Brush, 2003 Cited on page [13] Renewable Energy World Meet The New World‟s Biggest Wind Turbine http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/ 2014/02/meet-the-newworlds-biggest-wind-turbine Accessed: 20– 03–2015 Cited on page [14] Loyd, M Crosswind Kite Power Journal of Energy 4, (July 1980), 106–111 Cited on pages and [15] Diehl, M Airborne Wind Energy Springer, 2013 Cited on pages and [16] Skysails Skysails Marine Website http://www.skysails.info/ english/skysailsmarine/skysails-propulsion-for-cargo-ships/ Accessed: 20–03–2015 Cited on pages and 12 [17] Sanidia National Laboratories, Energy Storage Systems, 2003 http://www sandia.gov/ess/Technology/technology.html [18] Ampyx Power Ampyx Power Website http://www.ampyxpower.com/ Accessed: 20–03–2015 Cited on page 10 97 Luan van [21] U.S Department of Energy (2011), A National Offshore Wind Strategy: Crearting an Offshore Wind Energy Industry in the United States [22] https://globalwindatlas.info/downloads/Vietnam [23] M Loyd, “Crosswind Kite Power,” Journal of Energy, vol 4, no 3, 1980 [24] Pictures from: Antonello Cherubini, Andrea Papini, Rocco Vertechy, Marco Fontana, “Airborne Wind Energy Systems, a review of the technologies”, Renewable and sustainable energy reviews, 2015 51, 1461-1476 [25] Bolonkin, A.A., Cathcart R.B., “Macro-Projects: Environments and Technologies”, NOVA, 2007, 536 pgs http://www.scribd.com/doc/24057930 http://www.archive.org/details/MacroprojectsEnvironmentsAndTechnologies [26] Picture from: Lighter Than Air (MARS), book of abstracts [27] Picture from: AWEC 2015, TU Delft, book of abstracts [28] Pictures from: http://www.skywindpower.com; AWEC 2015, TU Delft, book of abstracts [29] Airborne Wind Energy book 2013, U Ahrens, M Diehl, R Schmehl Eds Chris Vermillion, Ben Glass, Adam Rein, «Lighter-Than-Air Wind Energy Systems» Chapter 30 [30] Joby Energy, http://www.jobyenergy.com/tech/visit [31] AWEC 2017, Freiburg, book of abstracts https://www.startups.ch/it/blog/skypull-la-startup-ticinese-dellenergia-eolica-adalta-quota/ [36] Markus Mueller and Henk Polinder (2013), Electrical drives for direct drive renewable energy systems, Woodhead Publishing Series in Energy, page 13 [37] Markus Mueller and Henk Polinder (2013), Electrical drives for direct drive renewable energy systems, Woodhead Publishing Series in Energy, page 21 [38] Markus Mueller and Henk Polinder (2013), Electrical drives for direct drive renewable energy systems, Woodhead Publishing Series in Energy, page 26 [39] Markus Mueller and Henk Polinder (2013), Electrical drives for direct drive renewable energy systems, Woodhead Publishing Series in Energy, page 27 [40] Markus Mueller and Henk Polinder (2013), Electrical drives for direct drive renewable energy systems, Woodhead Publishing Series in Energy, page 32 [41] https://www.goldwindamericas.com/pmdd 98 Luan van [42] https://shop.vem-group.com/#, IE4-PE1R 132 M4, Data sheet, Connection diagram, Engineering design dimensions [45] Markus Mueller and Henk Polinder (2013), Electrical drives for direct drive renewable energy systems, Woodhead Publishing Series in Energy, page 92 [46] https://www.engineeringtoolbox.com/hot-air-balloon-lifting-force-d_562.html [47] http://www.chem.hawaii.edu/uham/lift.html [48] PhD Thesis in Emerging Digital Technologies - Advances in Airborne Wind Energy and Wind Drones- Antonello Cherubini- page 19 [49] Wind Power Generation and Wind Power Generation and Wind Power Generation- Edited by: Wei Tong Kollmorgen Corp., USA – page to [50] Wind Energy-Renewable energy and the environment - Vaughn Nelson page 37 [51] Energy Transfers from Airborne Wind Turbine: Review and Comparison of Airborne Turbines - By Alexander Bolonkin Strategic Solutions Technology Group, New York, April, 2013 [52] A Novel Approach to Maximize Performance and Reliability of PMSG Based Wind Turbine: Bangladesh Perspective - T H M Sumon Rashid1, Avijit Kanti Routh2, Md Rubel Rana3, A.H.M Iftekharul Ferdous and Rosni Sayed 99 Luan van S K L 0 Luan van ... loại hệ thống khác thể hình 1.9 Trong có hệ thống Lighter- than- air (khí cầu) Hệ thống Lighter – than – air kết hợp khí cầu khí động lực học để giữ hệ thống không Hệ thống sử dụng khí cầu dạng... ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU VỀ TUABIN GIÓ TRONG HỆ THỐNG TUABIN GIĨ TRÊN KHÍ CẦU SV2019-93 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật... ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU VỀ TUABIN GIĨ TRONG HỆ THỐNG TUABIN GIĨ TRÊN KHÍ CẦU SV2019-93 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật