MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 5 1.1. Khái niệm 5 1.2. Nguồn tài nguyên gió 5 1.2.1. Sự hình thành năng lượng gió 5 1.2.2. Bản chất của gió 5 1.3. Lịch sử phát triển 6 1.4. Ưu và nhược điểm của năng lượng gió trong sản xuất điện năng 7 1.4.1. Ưu điểm 7 1.4.2. Nhược điểm 7 CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 8 2.1 . Tình hình năng lượng gió trên toàn thế giới 8 2.1.1 Thống kê tổng công suất năng lượng gió trên toàn thế giới 8 2.1.2. Năng lượng gió ở châu Âu 11 2.2. Tình hình năng lượng gió ở Việt Nam 14 2.1.2. Đặc điểm địa hình 14 2.2.2. Công suất gió 16 2.2.3. Thị trường gió tại Việt Nam 16 CHƯƠNG III: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ. 19 3.1. Phân loại và Cấu tạo 19 3.1.1. Turbin gió có trục quay nằm ngang 19 3.1.2. Tuabin gió trục đứng 21 3.2. Nguyên lý làm việc của động cơ gió. 23 3.3. Tính toán năng lượng điện gió 23 3.3.1. Tốc độ gió và mối liên hệ công suất 23 3.3.2. Diện tích quét của rotor: 26 3.3.3. Mất độ không khí 26 3.3.4. Đo gió. 26 3.3.5. Đánh giá chất lượng điện gió. 27 CHƯƠNG IV: CẤU TRÚC VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TUABIN GIÓ 29 4.1. Mô tả về máy phát DFIM ( Doubly Fed Induction Machine) hang Gamesa. 31 4.1.1. Cấu trúc phần cứng DFIM và nguyên lý làm việc. 31 4.1.2. Kỹ thuật công nghệ kết nối lưới. 34 4.1.3. Điều khiển công suất vô công (Q) 35 4.1.4. Điều khiển công suất hữu công (P) 36 4.1.5. Điều khiển tần số. 37 4.1.6. Điều khiển xa 38 4.2. Đặc tính và mô tả chinh về Tuabine gió 2.625 MW hãng Gamesa 38 4.2.1. Mô tả thiết bị trong Nacelle 38 4.2.2. Rotor 41 4.2.3. Tháp và nền móng 43 4.2.4. Hệ thống điều khiển 43 4.2.5. Hệ thống dự báo bảo dưỡng 44 4.2.6. Hệ thống điều khiển từ xa 45 4.2.7. Sensor 45 4.3. Một số đặc tính khác 46 4.3.1. Kết lưới. 46 4.3.2. Hệ thống converter 46 4.3.3. Hệ thống bảo vệ chống sét 48 4.4. Các thuật toán điều khiển. 51 4.4.1. Mô tả chung. 51 4.4.2. Điều khiển góc cánh quạt ( Pitch). 57 4.4.3. Điều khiển công suất. 58 4.4.5. Thuật toán giảm tiếng ồn. 65 4.4.6. Điều khiển khởi động và dừng máy. 66 4.4.7. Logic điều khiển Yaw và cáp 67 4.5. Kết nối lưới 68 4.5.1. Những yêu cầu chung khi kết nối lưới điện. 68 4.5.2. Kết nối lưới 68 4.5.3. Phương pháp kết nối lưới 69
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ***VIỆN ĐIỆN*** ĐỒ ÁN I ĐỀ TÀI: Tìm hiểu nhà máy điện gió Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Anh Sinh viên thực : Lê Văn An – Mssv: 20173611 Hà Nội, tháng năm 2020 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ .5 1.1 Khái niệm 1.2 Nguồn tài nguyên gió 1.2.1 Sự hình thành lượng gió 1.2.2 Bản chất gió 1.3 Lịch sử phát triển 1.4 Ưu nhược điểm lượng gió sản xuất điện 1.4.1 Ưu điểm 1.4.2 Nhược điểm CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1 Tình hình lượng gió tồn giới .8 2.1.1 Thống kê tổng công suất lượng gió tồn giới 2.1.2 Năng lượng gió châu Âu 11 2.2 Tình hình lượng gió Việt Nam 14 2.1.2 Đặc điểm địa hình 14 2.2.2 Công suất gió 16 2.2.3 Thị trường gió Việt Nam 16 CHƯƠNG III: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TỐN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIĨ 19 3.1 Phân loại Cấu tạo 19 3.1.1 Turbin gió có trục quay nằm ngang 19 3.1.2 Tuabin gió trục đứng .21 3.2 Nguyên lý làm việc động gió 23 3.3 Tính tốn lượng điện gió 23 3.3.1 Tốc độ gió mối liên hệ công suất .23 3.3.2 Diện tích quét rotor: .26 3.3.3 Mất độ khơng khí 26 3.3.4 Đo gió 26 3.3.5 Đánh giá chất lượng điện gió 27 CHƯƠNG IV: CẤU TRÚC VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TUABIN GIÓ 29 4.1 Mô tả máy phát DFIM ( Doubly Fed Induction Machine) hang Gamesa 31 4.1.1 Cấu trúc phần cứng DFIM nguyên lý làm việc 31 4.1.2 Kỹ thuật công nghệ kết nối lưới 34 4.1.3 Điều khiển công suất vô công (Q) 35 4.1.4 Điều khiển công suất hữu công (P) .36 4.1.5 Điều khiển tần số 37 4.1.6 Điều khiển xa 38 4.2 Đặc tính mơ tả chinh Tuabine gió 2.625 MW hãng Gamesa 38 4.2.1 Mô tả thiết bị Nacelle 38 4.2.2 Rotor .41 4.2.3 Tháp móng 43 4.2.4 Hệ thống điều khiển 43 4.2.5 Hệ thống dự báo bảo dưỡng 44 4.2.6 Hệ thống điều khiển từ xa .45 4.2.7 Sensor 45 4.3 Một số đặc tính khác 46 4.3.1 Kết lưới 46 4.3.2 Hệ thống converter 46 4.3.3 Hệ thống bảo vệ chống sét 48 4.4 Các thuật toán điều khiển 51 4.4.1 Mô tả chung 51 4.4.2 Điều khiển góc cánh quạt ( Pitch) 57 4.4.3 Điều khiển công suất .58 4.4.5 Thuật toán giảm tiếng ồn 65 4.4.6 Điều khiển khởi động dừng máy 66 4.4.7 Logic điều khiển Yaw cáp .67 4.5 Kết nối lưới .68 4.5.1 Những yêu cầu chung kết nối lưới điện 68 4.5.2 Kết nối lưới 68 4.5.3 Phương pháp kết nối lưới 69 PHẦN MỞ ĐẦU Hiện với phát triển công nghiệp đị hóa nhu cầu lượng cần cho phát triển đất nước Vấn đề đặt phát triển nguồn lượng cho phù hợp mà không ảnh hưởng tới môi trường cảnh quan thiên nhiên Trong đó, nguồn lượng than đá, dầu mỏ, khí đốt ngày cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính Để giảm vấn đề ta phải tìm nguồn lượng tái tạo , lượng để thay hiệu quả, giảm nhẹ tác dộng lượng đến tình hình kinh tế an ninh trị quốc gia Nhận thấy tầm quan trọng vấn đề lương để phát triển Việt nam có quan điểm sách sử dụng lượng hiệu nguồn lượng tái sinh có lượng gió Năng lượng gió nguồn lượng tự nhiên dồi phong phú, ưu tiên đầu tư phát triển Việt Nam Nhiều dự án cơng trình khởi công xây dựng với quy mô vừa nhỏ tiêu biểu điện gió bán đảo Bạch Long Vĩ ncos công suất khoảng 800 Kw công trình phong điện Phương Mai III tỉnh Bình Định xây dựng Năng lượng điện gió nguồn lượng có tiềm lớn Nhà máy điện gió xây dựng vùng nông thôn Mỹ vào năm 1890 Ngày công nghiệp điện gió phát triển mạnh có cạnh tranh lớn, với tốc độ phát triển không lượng điện chiếm phần lớn thị trường lượng giới Sinh viên CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.1 Khái niệm Nguồn Năng lượng gió biến đổi lượng gió thành loại lượng hữu dụng điện sử dụng tuốc bin gió, nguồn lượng sản xuất từ tuốc bin gió nguồn lượng xanh, không gây ô nhiễm mơi trường khơng gây hiệu ứng nhà kính 1.2 Nguồn tài ngun gió 1.2.1 Sự hình thành lượng gió Bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất khơng đồng làm cho bầu khí quyển, nước khơng khí nóng khơng Một nửa bề mặt trái đất, mặt ban đêm bị che khuất không nhận xạ mặt trời thêm vào xạ mặt trời vùng gần xích đạo nhiều cực, có khàc nhiệt độ khác áp suất mà khơng khí xích đạo hai cực khơng khí mặt ban ngày mặt ban đêm trái đất di chuyển tạo thành gió Trái đất xoay trịn góp phần vào việc làm xốy khơng khí trục quay trái đất nghiêng (so với mặt phẳng quỹ đạo trái đất tạo thành quay quanh mặt trời) nên tạo thành dịng khơng khí theo mùa Do bị ảnh hưởng hiệu ứng Coriolis tạo thành từ quay quanh trục trái đất nên khơng khí từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành gió xốy có chiều xốy khác bắc bán cầu nam bán cầu Nếu nhìn từ vũ trụ bắc bán cầu khơng khí di chuyển vào vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ khỏi vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ Trên nam bán cầu chiều hướng ngược lại Ngồi yếu tố tính tốn gió bị ảnh hưởng địa hình địa phương Do nước đất có nhiệt dung khác nên ban ngày đất nóng lên nhanh nước, tạo nên khác biệt áp suất có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền Vào ban đêm đất liền nguội nhanh nước hiệu ứng xảy theo chiều ngược lại 1.2.2 Bản chất gió Năng lượng có sẵn gió khác tùy thuộc vào lập phương tốc độ gió, hiểu biết đặc tính tài ngun gió quan trọng cho tất khía cạnh khai thác lượng gió, từ việc xác định địa điểm phù hợp dự đoán khả kinh tế dự án trang trại lượng gió việc thiết kế tuốc bin gió hiểu biết hiệu lượng gió mạng phân phối điện Từ đặc điểm lượng gió đặc tính bật nguồn tài nguyên gió biến thiên Gió có biến động mặt địa lý tính chất tạm thời Hơn biến đổi có quy mơ ảnh hưởng phạm vi rộng không gian thời gian Tầm quan trọng điều mối quan hệ lập phương tốc độ gió với hệ lượng có sẵn Trên quy mơ rộng lớn hơn, khơng gian biến thiên mơ tả thực tế có nhiều khác khí hậu vùng khác giới, số nơi có gió lớn có nhiều bão so với khu vực khác giới Sự hiểu biết vấn đề giúp cho vấn đề điều khiển thiết kế tuốc bin gió phù hợp với điều kiện thời tiết khu vực Trên thực tế vùng khí hậu biến thiên quy mô nhỏ phần lớn định địa lý tự nhiên ví dụ tỷ trọng đất biển, kích thước đất, diện núi vùng đồng 1.3 Lịch sử phát triển Năng lượng gió người sử dụng cách 5000 năm Nó người Hy lạp cổ đại ứng dụng để chạy thuyền buồm dịng sơng Nile Sau người Châu Âu ứng dụng lượng gió lĩnh vực giao thơng vận tải mục đích khác.Vào năm 1700 1800 ứng dụng để xay ngũ cốc, máy bơm nước… Tuốc bin gió lắp đặt để tạo điện sử dụng cho vùng nơng thơn Mỹ vào năm 1890 sau liên tiếp thử nghiệm nối lưới hệ thống tuốc bin gió lắp đặt Một thử nghiệm lắp đặt tuốc bin gió có cơng suất 2MW lắp đặt Howard Knob năm 1979, tuốc bin gió 3MW lắp đặt scốt len vào năm 1988 Ngày khoa học công nghệ ngày phát triển, nhu cầu cung cấp điện nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt Những tuốc bin gió lớn lắp đặt ngày nhiều, mang lại lợi ích kinh tế mơi trường to lớn Dung lượng trung bình tuốc bin gió vào khoảng 300 kW năm 1990 Những tuốc bin gió lắp đặt từ năm 1990 đến nằm phạm vi 1MW đến 3MW Những tuốc bin gió có cơng suất 5MW lắp đặt số quốc gia 1.4 Ưu nhược điểm lượng gió sản xuất điện 1.4.1 Ưu điểm - Nguồn lượng tái tạo hoàn toàn - Sử dụng nơi - Làm khơng khí, giảm hiệu ứng nhà kính - Nguồn nhiên liệu vơ tận - Giá thành thấp - Tăng trưởng kinh tế vùng sâu vùng xa 1.4.2 Nhược điểm - Chiếm nhiều diện tích, ảnh hưởng đến cảnh quan thiên nhiên, gây ô nhiễm tiếng ồn - Vốn đầu tư ban đầu cao - Điện sản xuất từ lượng gió khó kiểm sốt - Nguồn lượng khơng ổn định, phụ thuộc vào thiên nhiên CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG GIĨ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1 Tình hình lượng gió tồn giới 2.1.1 Thống kê tổng cơng suất lượng gió tồn giới Theo thống kê WEC (Global wind energy council) kết thúc năm 2008 tổng công suất sản xuất tuốc bin gió tồn cầu 120,791 gigawats (Gw) chiếm 1.5% dung lượng điện sản xuất giới Bảng 1.1 mô tả chi tiết tổng dung lượng lượng gió lắp đặt từ năm 2007 đến năm 2008 toàn cầu theo châu lục Bảng 2.1 Tơng dung lượng lượng gió tồn giới lắp đặt từ năm 2007 đến hết năm 2008 (1) Nam Phi ,Cape Vede,Israel, Lebane, Nigeria,Jordan (2) Thái lan, Băng la đét, in đô nê si a, Srilanka (3)Bỉ , Bung Ga ri, Croatia, Cộng Hòa sec,Estonia, Foroe island, Phần Lan, Hungga-ri, Latvia, luc-xam bua, Rô-maria, Nga, Slovakia, switzeland, Ukraina (4) Áo, Đan Mạch, Pháp, Đức, Hy Lạp, Hung-ga-ri, Ai len, ý, Poland, Bồ đào nha, Slovakia, tây ban nha, Thụy Điển, Anh, Bỉ, Cybrus, Estonia, Phần Lan, Hung ga ri, Ai len, Rô ma ri a, slovakia,slovenia, cộng hòa séc, Lithuania, Luxembua, Malta, Netherlands (5)Cơ lơmbia, chi lê, cu ba Chú thích: Affrica and Middle East: Châu Phi trung đông Europe: châu âu Asia: châu Latin America and Caribbean: châu mỹ la tin ca ri bê North America: Bắc mỹ Pacific Region : Vùng thái bình dương Theo bảng thống kê 10 quốc gia có tổng dung lượng lượng gió lớn giới trình bày bảng 1.2 Theo bảng thống kê bảng 1.2 top 10 quốc gia có dung lượng lớn giới chiếm 86,2% tổng dung lượng toàn cầu Bảng 2.2 Top 10 quốc gia có dung lượng lắp đặt lớn giới Hình 2.1 Tổng dung lượng gió tích lũy toàn cầu từ năm 1990 đến 2007 (MW) Hin 10 ... ❖ Dự án Nhà máy điện gió Bạc Liêu ❖ Dự án điện gió Tuy Phong (tỉnh Bình Thuận) Công ty cổ phần Năng lượng tái tạo (REVN) ❖ Bự án điện gió đảo Phú Quý ( tỉnh Bình Thuận) ❖ Dự án điện gió Phú Lạc... trình phong điện Phương Mai III tỉnh Bình Định xây dựng Năng lượng điện gió nguồn lượng có tiềm lớn Nhà máy điện gió xây dựng vùng nông thôn Mỹ vào năm 1890 Ngày công nghiệp điện gió phát triển... Cơng ty cổ phần điện gió Thuận Bình (tỉnh Bình Thuận) Ngồi nhà nước có quy định cụ thể giá điện gió thị trường: - Đối với dự án điện gió đất liền, giá mua điện điểm giao nhận điện 1.928 đồng/kWh