Luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió tại khu vực ven biển tỉnh ninh bình

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN TÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ TẠI KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH NINH BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN TÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ TẠI KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH NINH BÌNH Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN XUÂN MINH Thái Nguyên - 2020 Trang Luận văn thạc sỹ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Với phát triển mạnh ngành kinh tế, đặc lĩnh vực công nghiệp nhu cầu lượng ngày lớn, lượng phục vụ cho hầu hết lĩnh vực chủ yếu điện Trước lượng điện chủ yếu tạo nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch Nhưng hệ thống phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch gặp nhiều vấn đề như: nguồn nhiên liệu hóa thạch dần bị cạn kiệt, sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây nhiều tác hại xấu đến môi trường sống tạo nhiều nguy trái đất toàn hệ sinh vật sống trái đất… Trước tình hình đó, nhiều nguồn lượng sạch, lượng tái tạo khai thác lượng mặt trời, thủy năng, thủy triều, lượng gió… Một dạng lượng tái tạo mà Việt Nam có nhiều việc khai thác cịn hạn chế gió Với dải bờ biển dài có tiềm lớn gió tỉnh Ninh Bình điều kiện để xây dựng trạm phát điện sức gió, góp phần bổ sung phần cơng suất điện vào mạng điện tỉnh, quốc gia đồng thời giảm thiếu nhiễm mơi trường giảm công suất hệ thống phát điện sử dụng nhien liệu hóa thạch Với lý trên, việc nghiên cứu để ứng dụng lượng gió bố trí khu vực bờ biển tỉnh giáp biển, có tỉnh Ninh Binh nhằm tăng nguồn lượng cho tương lai cần thiết có nhiều triển vọng Vì vậy, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu tiềm phát triển lượng gió địa bàn tỉnh Ninh Binh - Lựa chọn loại hệ thống phát điện sức gió triển khai khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình - Thiết kế cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện sức gió triển khai khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình - Mơ phỏng, đánh giá chất lượng hệ thống Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang Luận văn thạc sỹ Kết dự kiến - Cấu trúc thuật toán điều khiển loại hệ thống phát điện sức gió - Kết mô phỏng, đánh giá chất lượng hệ thống Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Tiềm năng lượng gió tỉnh Ninh Bình; - Hệ thống phát điện sức gió Cơng cụ, thiết bị nghiên cứu Máy tính phần mềm mơ Matlab/Simulink Bố cục luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận hướng phát triển, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận văn bao gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan thực trạng sử dụng nguồn lượng tái tạo tỉnh Ninh Bình Chương 2: Lựa chọn hệ thống phát điện sức gió ứng dụng vào vùng ven biển tỉnh Ninh Bình Chương 3: Mơ hình máy điện không đồng nguồn kép hệ thống phát điện sức gió Chương 4: Cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện sức gió theo phương pháp Passivity - Based Kế hoạch thực Toàn nội dung luận văn thực tháng kể từ ngày có định Kế hoạch thực cụ thể sau: Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang STT Nội dung nghiên cứu Luận văn thạc sỹ Thời gian Ghi thực Nghiên cứu tổng quan tiềm ngăng lượng tái 1 tháng tạo tỉnh Ninh Bình Tìm hiểu tiềm năng lượng gió tỉnh Ninh tháng Bình Tìm hiểu hệ thống phát điện sức gió lựa tháng chọn loại hệ thống ứng dụng 4Xây dựng mơ hình toán đối tượng điều khiển tháng 5Thiết kế điều khiển hệ thống phát điện sức gió tháng Hoàn thiện luận văn tháng Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG TỔNG QUAN THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI TỈNH NINH BÌNH 1.1 Sự phát triển phụ tải, định hướng phát triển quy hoạch điện tỉnh Ninh Bình Ninh Bình biết đến tỉnh phát triển tiềm du lịch lớn, bên cạnh Ninh Bình biết đến sản phẩm công nghiệp chủ lực truyền thống (như: xi măng, clanhke, sắt thép, ), ngành công nghiệp truyền thống mũi nhọn, năm gần tỉnh Ninh Bình cịn tập trung xúc tiến, thu hút kêu gọi đầu tư phát triển ngành công nghiệp phụ trợ, ngành công nghệ cao, như: sản xuất linh kiện điện tử, sản xuất lắp ráp ô tô, công nghiệp phụ trợ Cùng với quy hoạch, phát triển nhanh thành phố huyện thị việc quy hoạch điện để đáp ứng nhu cầu phụ tải tỉnh quan tâm hàng đầu ( Theo báo cáo tổng kết hàng năm Điện lực Ninh Bình) Năm Sản lượng điện thương phẩm ( Triệu kWh) 2016 1.890 2017 2.004,081 2018 2.258,8 2019 2.411,539 Ghi Bảng Sản lượng điện thương phẩm tỉnh Ninh Bình từ năm 2016 -2019 Qua bảng số liệu ta thấy rõ phụ tải tỉnh Ninh Bình tăng trưởng phát triển hàng năm khoảng 6-12%/năm Về nguồn điện: Hiện địa bàn tỉnh Ninh Bình có 01 nhà máy nhiệt điện (Cơng ty cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình) Nhà máy xây dựng năm đầu thập kỷ 70, với tổ máy, tổng công suất 100 MW (Với năm 2019 sản lượng điện với công suất tối đa nhà máy sản xuất đạt: 645,304 triệu kWh, chưa tính tổn thất, theo đáp ứng khoảng 1/4 nhu phụ tải tỉnh) Nguồn điện cịn lại cung cấp cho tỉnh Ninh Bình lấy từ nhà máy Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang Luận văn thạc sỹ thủy điện lớn Việt Nam Nhà máy thủy điện Hịa Bình Nhà máy thủy điện Sơn La thông qua trạm biến áp 500kV Nho Quan trạm biến áp 110/220kV đặt địa bàn tỉnh Về số lượng trạm biến áp ( TBA) dung lượng máy biến áp ( MBA) sau: Hiện địa bàn tỉnh có 01 trạm biến áp 500kV với công suất (Với dung lượng MBA 500kV là: 1500 MVA); 01 trạm biến áp 220kV ( tổng dung lượng MBA 220kV 500MVA) 15 trạm biến áp 110kV với 27 máy biến áp 110kV ( Tổng công suất đặt trạm 110kV 812,5MVA) Về quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Ninh Bình giai đoạn 2016-2025 có xét đến 2035: Các hạng mục đường dây trạm biến áp Quy hoạch phát triển lưới điện thực theo giai đoạn cụ thể Đối với trạm biến áp, giai đoạn 2016-2020, xây dựng 01 mở rộng quy mô 01 trạm biến áp 220/110kV, xây dựng 08 nâng cấp 06 trạm biến áp 110kV Giai đoạn 2021-2025, xây 01 cải tạo, mở rộng 01 trạm biến áp 220/110kV; xây dựng 04 cải tạo, mở rộng nâng quy mô công suất 06 trạm biến áp 110kV Giai đoạn 2026-2030, cải tạo 01 trạm biến áp 220/110kV; xây dựng 04 cải tạo, mở rộng nâng quy mô công suất 11 trạm biến áp 110kV Giai đoạn 2031-2035, cải tạo mở rộng 03 trạm biến áp 220/110kV; xây dựng 02 cải tạo, mở rộng nâng quy mô công suất 15 trạm biến áp 110kV đồng thời xây dựng 1.705 trạm biến áp lưới điện trung thế, cải tạo, nâng công suất 1.534 trạm biến áp lưới điện trung Đối với phát triển lượng tái tạo xây dựng 01 nhà máy nhiệt điện tận dụng nhiệt khí thải nhà máy xi măng với tổng công suất lắp đặt 10 MW, 01 nhà máy sinh khối quy mô MW (Theo Quyết định số 1235/QĐ-BCT Bộ Công thương việc phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Ninh Bình giai đoạn 2016-2025 có xét đến 2035; Nguồn http://congthuong.ninhbinh.gov.vn) 1.2 Thực trạng nguồn lượng tái tạo sử dụng khu vực tỉnh Ninh Bình 1.2.1 Năng lượng mặt trời Tiềm năng lượng mặt trời khai thác vào xạ mặt trời Việt Nam khu vực có xạ mặt trời hàng năm tương đối lớn ổn Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang Luận văn thạc sỹ định, đặc biệt khu vực Cao nguyên miền Trung, duyên hải miền Trung miền Nam, Đồng sông Cửu Long Tính trung bình tồn quốc lượng xạ mặt trời 4-5kWh/m2 ngày Theo đánh giá, vùng có số nắng từ 1.800 giờ/năm trở lên coi có tiềm để khai thác sử dụng Ngày 06 tháng năm 2020, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg chế hỗ trợ phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam áp dụng, theo số liệu cập nhật đến 06/2019 cho biết, có 82 nhà máy điện mặt trời hịa lưới điện Quốc gia, với tổng công suất khoảng 4.464 MW Theo thống kê chung số nắng nước, khu vực phía Bắc có khoảng 1.800 – 2.100 nắng năm Con số tỉnh phía Nam 2.000 – 2.600 nắng Qua ta thấy Việt Nam, tiêu chí phù hợp với nhiều vùng, tỉnh phía Nam, cịn tỉnh phía Bắc có tỉnh Ninh Bình Cường độ xạ mặt trời đạt mức cao vào mùa Hè, tháng mùa Thu – Đông - Xuân cường độ xạ mặt trời thấp, ngày khơng có nắng lượng điện sản xuất giảm Tỉnh Ninh Bình tỉnh thành phía Bắc đẩy mạnh phát triển lượng điện mặt trời áp mái nhiên có quy mơ nhỏ quy mơ hộ gia đình, chưa khả thi với dự án đầu tư quy mô lớn Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang Luận văn thạc sỹ Hình 1.1: Biểu đồ cơng suất phân bổ dự án điện mặt trời Việt Nam Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 10 Luận văn thạc sỹ Hình 1.2: Minh họa chuyển hóa lượng mặt trời thành điện 1.2.2 Thủy điện Ở Việt Nam, thủy điện lâu xem nguồn lượng sạch, chi phí sản xuất thấp Ngoài mục tiêu phát điện, nhà máy thủy điện cịn có nhiệm vụ cắt chống lũ cho hạ du mùa mưa bão, đồng thời cung cấp nước phục vụ sản xuất nhu cầu dân sinh mùa khô Tuy nhiên nhược điểm thủy điện phụ thuộc lớn vào thời tiết, dự án thủy điện thường cần có hồ chứa lớn nên chiếm nhiều diện tích đất đai Thêm nữa, số hệ thống thủy điện bộc lộ ảnh hưởng không tốt đến môi trường co thể có khả gây nên số tượng thiên tai (chưa khẳng định) Chưa kể thực tế, tới nay, hầu hết dự án thủy điện lớn có cơng suất 100 MW dự án có vị trí thuận lợi, chi phí đầu tư thấp triển khai Trong thời gian tới, khai thác dự án thủy điện công suất nhỏ với chi phí đầu tư cao Về địa hình tỉnh Ninh Bình nằm vùng tiếp giáp vùng Đồng sơng Hồng với dải đá trầm tích phía Tây nằm điểm mút cạnh đáy tam Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 11 Luận văn thạc sỹ giác châu thổ sông Hồng, tiếp giáp với biển Đơng nên địa hình bao gồm vùng rõ rệt: Vùng đồi núi, vùng đồng vùng ven biển Tuy tỉnh có địa hình đồi núi tính chất địa hình dịng chảy sông, suối không ưu đãi cho việc phát triển thủy điện tỉnh Ninh Bình Nên việc khai thác nguồn thủy điện tỉnh gần không khả quan để phát triển nguồn lượng 1.2.3 Điện gió 1.2.3.1 Tìm hiểu lượng gió Cụm từ lượng gió miêu tả trình gió sử dụng để tạo lượng học hay lượng điện Tua bin gió chuyển hóa lượng gió thành Cơ dùng để sử dụng cho nhiệm vụ khác (xay nghiền ngũ cốc, bơm nước), chúng chuyển hóa để tạo điện Năng lượng gió nguồn lượng sạch, có khả tái tạo Năng lượng gió sử dụng từ trăm năm Con người dùng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngồi lượng gió cịn sử dụng để tạo công học nhờ vào cối xay gió Ý tưởng dùng lượng gió để sản xuất điện hình thành sau phát minh điện máy phát điện Lúc đầu nguyên tắc cối xay gió biến đổi nhỏ thay chuyển đổi động gió thành lượng học dùng máy phát điện để sản xuất lượng điện Khi môn học dịng chảy tiếp tục phát triển thiết bị xây dựng hình dáng cánh quạt chế tạo đặc biệt Ngày người ta gọi tuốc bin gió, khái niệm cối xay gió khơng cịn phù hợp chúng khơng cịn có thiết bị nghiền Từ sau khủng hoảng dầu thập niên 1970 việc nghiên cứu sản xuất lượng từ nguồn khác đẩy mạnh toàn giới, kể việc phát triển tuốc bin gió đại Theo Bản đồ gió tồn cầu ước tính, 39% diện tích Việt Nam có tốc độ gió trung bình hàng năm độ cao trục cánh quạt tua bin (m/s) độ cao 65 m 8% diện tích đất liền Việt Nam có tốc độ gió trung bình hàng năm m/s Điều tương ứng với tiềm tài nguyên gió 512 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 12 Luận văn thạc sỹ cơng suất (GW) 110 GW Tính đến yếu tố hạn chế sử dụng đất, ngoại trừ khu vực núi có độ dốc 30%, khơng gian gián đoạn có diện tích km² khu vực có khả tiếp cận lưới điện phạm vi 10 km, tiềm kỹ thuật điện gió bờ vào khoảng 42 GW phù hợp triển khai dự án điện gió quy mơ lớn Hình 1.3: Bản đồ tài ngun gió khu vực phía Bắc Việt Nam Ý nghĩa màu sắc đồ vùng thuộc miền Bắc Việt Nam mô tả sau: Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 13 Luận văn thạc sỹ 1.2.3.2 Sự phát triển Điện gió Việt Nam Với mục tiêu tạo điều kiện chế tối đa cho việc phát triển lượng tái tạo, đặc biệt nguồn điện gió có tiềm khả khai thác lớn Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số: 37/QĐ-TTg, ngày 29/6/2011, chế hỗ trợ phát triển dự án điện gió Việt Nam, yêu cầu cần thiết phải thiết lập quy hoạch phát triển điện gió cấp quốc gia tỉnh có tiềm phát triển điện gió Một nhiệm vụ cơng tác lập quy hoạch phải đánh giá tiềm lý thuyết, tiềm kỹ thuật nguồn điện gió Tuy nhiên, trường hợp nhiều nước phát triển, việc đánh giá tiềm gió với độ tin cậy cao Việt Nam chưa tiến hành, có đánh giá ban đầu tổ chức, đơn vị mức độ khác tiềm năng lượng gió Việt Nam Nghiên cứu EVN “Đánh giá tài nguyên gió cho sản xuất điện” nghiên cứu thức tài nguyên lượng gió Việt Nam Theo đó, liệu gió đo đạc cho số điểm lựa chọn Sau ngoại suy lên thành liệu gió mang tính đại diện khu vực, cách lược bỏ tác động độ nhám bề mặt, che khuất vật thể tịa nhà ảnh hưởng địa hình Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Luận văn thạc sỹ Trang 14 Dữ liệu gió mang tính khu vực sau sử dụng để tính tốn liệu gió điểm khác cách áp dụng quy trình tương tự, theo chiều ngược lại Trên sở liệu đó, đề án cịn xem xét đến yếu tố ảnh hưởng (khoảng cách đấu nối với hệ thống điện, địa hình, khả vận chuyển thiết bị, chấp nhận cộng đồng vấn đề liên quan đến sử dụng đất mơi trường…) Tập đồn Điện lực Quốc gia Việt Nam triển khai đưa vào hoạt động thương mại ba trụ điện gió dự án điện gió Đầm Nại tỉnh Ninh Thuận; Điện gió Đầm Nại dự kiến hàng năm cung cấp 110 triệu Kwh điện cho lưới điện quốc gia Mặc dù vậy, Việt Nam đưa vào vận hành khoảng dự án, tổng công suất khoảng 377 MW công suất điện gió vào vận hành, xây dựng khoảng 10 dự án, tổng cơng suất khoảng 1.400MW Đây cịn số hạn chế so với tiềm năng, Chính phủ Việt Nam có nhiều sách ưu đãi cho điện gió Bảng 1.2: Tiềm kỹ thuật lượng gió Việt Nam STT Miền Tiềm kỹ thuật (MW) Bắc 50 Trung 880 Nam 855 Tổng cộng 1.785 Các dự án điện gió Việt Nam như: + Dự án điện gió Tuy Phong - Bình Thuận: Cơng ty Cổ phần lượng tái tạo Việt Nam (REVN) phát triển với tổng mức đầu tư khoảng 1.450 tỷ đồng công suất 120MW bao gồm 80 tuabin điện gió 1,5MW Giai đọan hòan thành vào năm 2011 với 20 tuabin hoạt động tốt + Dự án điện gió Bạc Liêu: Cơng ty TNHH Xây Dựng – Thương mại & Du Lịch Công Lý phát triển với tổng mức đầu tư khoảng 5.300 tỷ đồng công suất 99.2MW Hiện hòan thành giai đoạn dự án với 10 turbin gió, cơng Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Luận văn thạc sỹ Trang 15 suất tuabin 1.6MW Giai đoạn bắt đầu khởi công vào tháng 8/2013 với tổng cộng 52 turbin gió + Dự án điện gió Phú Q - Bình Thuận: Tổng cơng ty Điện lực dầu khí Việt Nam đầu tư với cơng suất 6MW sử dụng tuabin loại 2,0MW + Dự án điện gió Phương Mai: Cơng ty cổ phần Phong điện Phương Mai đầu tư thức khởi cơng Bình Định vào đầu tháng năm 2012 Cơng suất giai đoạn 30MW gồm 12 tuabin điện gió loại 2,5MW, công suất giai đoạn 75MW công suất giai đoạn 100 MW + Dự án điện gió Phú Lạc: Cơng ty Bình Thuận Wind Power JSC đầu tư với công suất 24MW gồm 16 tuabin 1,5MW + Dự án điện gió An Phong: Cơng ty Thuận Phong Energy Development JSC đầu tư với tổng cơng suất 180MW a) b) Hình 1.4: Hình ảnh số hệ thống điện gió Việt Nam a) Điện gió Bạc Liêu; b) Điện gió Bình Thuận 1.2.3.3 Tiềm phát triển điện gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Tỉnh Ninh Bình có khí hậu nhiệt đới, gió mùa Thời tiết hàng năm chia làm mùa rõ rệt Xuân, Hạ, Thu, Đông Tốc độ gió, hướng gió thu thập hàng năm ( 2010- 2015) khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình ta có số liệu tổng hợp tháng sau: Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 16 Luận văn thạc sỹ - Tháng 1: Gió thịnh hành Đơng đến Đơng bắc Tốc độ gió trung bình cấp (2,0m/s), tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,0m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (14m/s) - Tháng 2: Gió thịnh hành Đơng Tốc độ gió trung bình cấp (2,6m/s), tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,5m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (10m/s) - Tháng 3: Gió thịnh hành Đơng Tốc độ gió trung bình cấp (2,9m/s), tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,7m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (10m/s) - Tháng 4: Gió thịnh hành Đơng Tốc độ gió trung bình cấp (3,2m/s), tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,7m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (10m/s) - Tháng 5: Gió thịnh hành Đơng Đơng nam Tốc độ gió trung bình cấp (3,6) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,7m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (13 m/s) - Tháng 6: Gió thịnh hành Nam Tốc độ gió trung bình cấp (3,4) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (4,7m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (15m/s) - Tháng 7: Gió thịnh hành Đơng nam Nam đơng nam Tốc độ gió trung bình cấp (4,0) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (5,6m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (15m/s) - Tháng 8: Gió thịnh hành Đông nam Nam đông nam Tốc độ gió trung bình cấp (2,5) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (4,0m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (13m/s) - Tháng 9: Gió thịnh hành Đơng, đơng nam Tốc độ gió trung bình cấp (2,4) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,3m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (17m/s) - Tháng 10: Gió thịnh hành Đơng, Đơng bắc Tốc độ gió trung bình cấp (2,3) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp (3,0m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (14m/s) Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 17 Luận văn thạc sỹ - Tháng 11: Hướng gió thịnh hành Đơng Tốc độ gió trung bình đạt 2,3m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình đạt 2,8m/s Tốc độ gió mạnh đạt cấp (8 m/s) - Tháng 12: Gió thịnh hành Bắc Bắc đơng bắc Tốc độ gió trung bình đạt cấp (2,3m/s), tốc độ gió thịnh hành trung bình đạt cấp (2,5m/s) Tốc độ gió mạnh đạt cấp (12 m/s) Bảng 1.3: Bảng số liệu tốc độ gió năm khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Tốc độ gió trung bình (m/s) Tốc độ gió mạnh (m/s) 14 3.5 10 3.7 10 3.7 10 3.7 13 4.7 15 5.6 15 13 3.3 17 10 14 11 2.8 12 2.5 12 Tháng (Nguồn: Báo cáo tổng hợp thời tiết biển khu vực tỉnh Ninh Bình đài khí tượng thủy văn Ninh Bình) Qua bảng số liệu gió ta thấy tốc độ gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình với tốc độ gió trung bình năm gần m/s ( Với trạm phát điện dùng sức gió phát điện tốc độ gió từ m/s tùy theo loại máy phát điện) Tuy tốc độ gió trung bình tính năm khơng đạt hiệu suất tối đa đặc biệt tháng cao điểm nắng nóng vào mùa hè với tốc độ gió lớn cơng suất tua bin đạt mức tốt cung cấp phần điện cho Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 18 Luận văn thạc sỹ nhu cầu sinh hoạt sản xuất tỉnh, làm giảm áp lực cung cấp điện cho nhà máy nhiệt điện, thủy điện Cùng với sách hỗ trợ phát triển nguồn lượng Chỉnh phủ, sở ban ngành chức tỉnh thực đánh giá lại thực trạng phát triển nguồn điện gồm nhiệt điện, điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối; đánh giá tiềm phát triển điện địa bàn tỉnh đến năm 2030, định hướng đến năm 2045 Từ đó, tích hợp vào Quy hoạch tỉnh Ninh Bình thời kỳ 2021- 2030 Quy hoạch điện VIII quốc gia Việc quy hoạch, ưu tiên phát lượng tái tạo, lượng mà Ninh Bình tạo điều kiện thuận lợi để huy động vốn từ thành phần kinh tế, khai thác lợi so sánh tài nguyên gió, đất đai Từ đó, góp phần đầu tư phát triển ngành cơng nghiệp điện gió, tăng thêm nguồn điện góp phần bảo đảm an ninh lượng quốc gia 1.3 Kết luận chương Sự phát triển lượng (năng lượng tái tạo) nói chung lượng gió nói riêng đánh giá nguồn lượng thân thiện với môi trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội, lượng gió giúp phân tán rủi ro tăng cường an ninh lượng Từ việc tìm hiểu tiềm gió địa bàn ven biển tỉnh Ninh Bình cho thấy sức gió bốn mùa khơng chênh lệch nhiều, sử lượng gió để phát điện nguồn lượng ổn định góp phần cải tạo mơi trường Vì đề tài nghiên cứu phần cấu trúc tổng thể hệ thống phát điện sức gió để góp phần vào việc phát triển loại hình lượng địa bàn tỉnh Ninh Bình Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang 19 Luận văn thạc sỹ CHƯƠNG LỰA CHỌN HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ ỨNG DỤNG VÀO VÙNG VEN BIỂN TỈNH NINH BÌNH 2.1 Khái quát hệ thống lượng gió lựa chọn đối tượng điều khiển Ngày nay, với xu hướng tăng phần đóng góp turbine gió việc cung cấp điện quốc gia giới, hình thành “Wind farm” gồm nhiều turbine gió nối mạng với Các “Wind farm” xây dựng đất liền, xây dựng vùng biển “Offshore” hình 2.1 Tổng công suất mà “Wind farm” tạo lên đến hàng trăm MW Do đặc thù thời tiết Việt nam làm cho lưới điện dễ ổn định, dễ xẩy cố nên đề tài quan tâm nhiều đến xây dựng thuật toán điều khiển đảm bảo công suất phát hệ thống lớn nhất, bám lưới xảy cố Hình 2.1: Hình ảnh hệ thống điện gió biển (Wind farm) Hiện nước giới sử dụng hệ thống máy phát (MF) điện sức gió với kiểu turbine: Turbine trục đứng trục ngang, loại có ưu nhược điểm định chẳng hạn kiểu turbine trục đứng có mơ Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Luận văn thạc sỹ Trang 20 men xoắn lớn nên khơng phù hợp đặt cao, đặt vị trí thấp có tốc độ gió nhỏ dẫn đến thường có cơng suất vừa nhỏ Với turbine kiểu trục ngang khắc phục nhược điểm turbine trục đứng nhược điểm chi phí xây dựng lắp đặt cao Chính tùy vào điều kiện thực tế mà người ta lựa chọn kiểu turbine trục đứng hay trục ngang cho phù hợp Đã có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu hệ thống máy phát điện sức gió với cấu trúc đa dạng, khái quát phát triển loại máy phát điện sức gió hình 2.2 Hệ thống phát điện sức gió Máy phát chiều Máy phát xoay chiều Máy phát xoay chiều pha Máy phát đồng kích thích vĩnh cửu (hình 1.3) Máy phát khơng đồng pha rotor lồng sóc (hình 2.3) Máy phát xoay chiều pha Máy phát không đồng Máy phát khơng đồng pha nguồn kép (hình 2.4) Hình 2.2: Các cấu trúc hệ thống phát điện sức gió thực tế Cấu trúc hệ thống máy phát điện sức gió sử dụng máy phát đồng pha kích thích vĩnh cửu khơng đồng pha rotor lịng sóc hình 3.3 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình ... HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN TÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ TẠI KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH NINH BÌNH Mã ngành: 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC... sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình? ?? Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu tiềm phát triển lượng gió địa bàn tỉnh Ninh Binh - Lựa chọn loại hệ thống phát điện sức gió triển khai khu vực ven. .. đáp ứng khoảng 1/4 nhu phụ tải tỉnh) Nguồn điện lại cung cấp cho tỉnh Ninh Bình lấy từ nhà máy Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sức gió khu vực ven biển tỉnh Ninh Bình Trang Luận văn