Nhưng nếu biết khai thác sức gió bằng công nghệ hiện đại và với quy mô lớn thì loài người sẽ được hưởng lợi bởi môi trường sông không bị ô nhiễm của nguồn tài nguyên này.. Ngày nay công
Trang 1BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM
KHOA ĐIỆN ~ ĐIỆN TỬ
NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
ĐINH HOÀNG NAM - 10103087
ĐỀ TÀI:
THIET KE VA THI CONG MO HINH MAY
PHAT DIEN DUNG NANG LUONG GIO
ĐỒ ÁN “FỐT NGHIỆP
GVHD: TS NGUYEN THANH PHUONG
Trang 2
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯONG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do ~ Hạnh Phúc
KHOA ĐIỆN ~ ĐIỆN TỪ
OR OR ROR
NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án
Họ và tên SV :.~.đwÂN cmeaag ợa MSSV:.4©4b.so@2-
er Ngành _ Đư Cary se bự leaky "¬ Lớp : òa Xe/ _
1 Đầu để luận án tốt nghiệp :
3 Ngày giao nhiệm vụ luận án z32/02/2008
4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ LVS ‘2009
5 Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn
Nội dung và yeu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
Ngày s the thang Olf nim 200.3 (Ký và ghủ rõ họ tên)
Trang 3ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
LOI CAM ON!
Luận án nghiên cứu năng lượng gió và công nghệ ứng dụng năng lượng gió là
một đề tài lớn, với yêu cầu thiết kế tính toán chỉ tiết nên đòi hỏi người thiết kế phải vận
dụng hầu hết các kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành về hệ thống năng lượng gió
và áp dụng các tài liệu liên quan để xử lý và tính toán một cách chính xác Qua luận án
này em có điều kiện sử dụng những kiến thức đã học vào thực tế, cũng như cho thấy
tầm quan trọng của năng lượng gió mà nó thì phù hợp với nhu cầu của tương lai Đây
là một trong những kinh nghiệm quí báu và thực sự cần thiết cho một người kỹ sư
tương lai
Luận án này là kết quả của những kiến thức mà các thầy cô đã truyền đạt cho
em Qua đây em muốn cảm ơn tất cả các thầy cô trong khoa Điện — Điện tử đã truyền
đạt kiến thức và tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài này Và đặc biệt cho em
cảm ơn Ts.NGUYÊN THANH PHƯƠNG người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình cho
em hoàn thành tốt luận án này
Do yêu cầu về thời gian hoàn thành đề tài nên trong quá trình thực hiện có thể
còn một số sai sót, kính mong các thầy, cô góp ý đề đề tài được hoàn thiện hơn
Một lân nữa em xin chân thành cảm ơn
Trang 4
ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHƯƠNG
NHAN XET CUA GIAO VIEN HUONG DAN
HO OHO OOS ORD eee meee eee ee OEE EEE DOD DORE DEE OED ODD OOO EEE OE DOES OEE HEH OO OED OS DON OOO EOE EEE OEE HEH REO OEE OEE ES ORES OEE HEHE DEED OES OOH EEE OO TOE ESE DESH OO OOOO CED ene®
499900909 00660 0666 0% %7 09060 0060 26 e S40 0090.0660 20 0 09.0000 n0 9 5690 0.200 0000.000 06.0 00 0 00 0.046 0.0 Giề D06 0 06 0 tê EELS ULE OE EOE SESE EOE HE DES EEO E OE DOLE BOE OOO HOS BO OOS OOO bee ben ane nee
4ó PP ĐH ĐỀN R0 AB hi Đ 0 00 000.9 016-0 016 0 0 0 24 0 000 00 eee ee errr rer
4990099050 ®09969/9660 20.6 2069069 0 96-0 0060060 9 990600902 90.2 09.0 0060 20 0 99.0400.0090 0-000.0.08-6 240 6 00 0 ⁄Ắ 04 00 4 000 0 4040 0 00Á C070 0 000 P0 m0 0 00 0 06-0 00 TTS Tee ee TTT TT eee eT ee Tee Tee Tee Tee Tees
ĐC P0 9 0" 90.0 0m 9 06 6 0ì 0 0 0/010 006.6 010 699 0 2:0 0 00 0 00 0i n Đi H9 0 260 06 0866
Trang 5
ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
NHAN XET CUA CLÁO VIÊN DHẢN BIEN
OOOO mee One OOo Oem On DOO eS Oo SBE On DOO E Dee OEE OEE OOS OED OLE ES HEE DOES OE SORE DEE OEE OOD ORE OOO OEE EE EEE S 00.0.0606 96 0 20 0.069 00.0049.0000 000 090 06h 1H 0 00600000 606 s00 s66 s2 66
Ệ‡ŸƑ C9 E09 90609290 006096609 6609 0490062 06009060 069006 09060.960.049 099.9 90.0.0410 006 000 06 6060 00-2 0060 06-2 010 6 Kê G000 0.004 0010 0 000 0 000 0 00 0 tú 0 00 0-06-0106 0 09.0 06 696 0 06 0 060 00 0 09 6v 1e, 901080 6 s0 66
oO eee mee eee wee ree Oe eee Hee eee eee ^^ 0 00 Ð 9 A00 6 00 0 00090806600 080101 esee
Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
a GẸỌDỌHỚGỌỌGỌỌỌỌỌDẸ HỌNG YYẽnnnnynnnnxywyanyynnưưnnnnnnnng
MỤC LỤC
CHUONG [ : Tìm hiểu chung S222 01s xky trang 5
CHƯƠNG II : Thiết kế hệ thống phát điện ó2 22-2 c s22 trang 38
CHUONG III : Kết quả thực nghiệm 222221222 sss2 trang 52
CHƯƠNG IV : Kết luận và hướng phát triển của đề tài trang 54
Trang 7
ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
CHUONG I
TIM HIEU CHUNG VE MAY PHAT
DUNG NANG LUONG GIO
Trang 5
Trang 8ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP a Sl GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
I GIOI THIEU VE NANG LUONG GIO
1- DAT VAN DE
Loài người càng ngày càng tin rằng để phát triển bền vững cần phải áp dụng
những công nghệ không làm tôn hại đến môi trường sống, không bóc lột quá đáng thiên
nhiên, tránh làm ô nhiễm môi trường sống không chỉ dành riêng cho loài người mà cho
cả mọi sinh vật, hơn nữa, không chỉ mọi sinh vật trên trái đất mà cả những thứ vô tri vô
giác như sông hồ, biển cả, đất đai |
Năng lượng giành cho sự phát triển được lấy từ than đá, đầu mỏ, thậm chí từ các
chất phóng xạ rồi sẽ cạn kiệt Các dự báo về năng lượng đều khẳng định điều đó
Năng lượng mà Trái Đất nhận được từ mặt trời rất không lồ Nhưng đến nay loài
người chỉ mới khai thác đáng kê thuỷ năng Dạng khác của năng lượng mặt trời là năng
lượng gió chưa được nghiên cứu và khai thác đúng mức Lý do chủ yếu là mật độ năng
lượng của sức gió bình thường nhỏ hơn khoảng 1000 lần so với đòng nước Nhưng nếu
biết khai thác sức gió bằng công nghệ hiện đại và với quy mô lớn thì loài người sẽ được
hưởng lợi bởi môi trường sông không bị ô nhiễm của nguồn tài nguyên này
Năng lượng điện gió là nguồn năng lượng sạch và có tìm năng rất lớn Nhà
máy điện gió đầu tiên được xây dựng đầu tiên ở vùng nông thôn Mỹ vào năm 1890
Ngày nay công nghệ điện gió phát triển mạnh và có sự cạnh tranh lớn, với tốc độ phát
triển như hiện nay thì không bao lâu nữa năng lượng điện sẽ chiếm phần lớn trong thị
trường năng lượng của thế giới
2- LỢI ÍCH CỦA NĂNG LƯỢNG GIÓ
Năng lượng điện gió có nhiều lợi ích như:
Chỉ phí sản xuất thấp,không tổn hao năng lượng trong quá trình vận hành và sản
xuất vì vậy năng lượng điện gió có thể cạnh tranh với các nguồn năng lượng khác như
than đá,khí đốt
Trang 6
Trang 9ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUGNG
Nhà máy điện gió không gây ô nhiễm môi trường và góp phần tạo cảnh quan cho
việc phát triển du lịch ở nơi đó
Tạo môi trường thân thiện, các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp vẫn có thể
hoạt động và sản xuất gần nhà máy
Các nhà máy điện gió thường ở những nơi đông băng, nông thôn, miên núi, hải
đảo nên tạo công ăn việc làm cho công nhân nơi đó
Với tất cả những lợi ích vừa nêu trên thì năng lượng điện gió có thể cạnh tranh
với các nguồn năng lượng khác Nhưng để phát triển và xây dựng nhà máy điện gió thì
phải khảo sát chặt chẽ, giám sát xây dựng nghiêm túc đúng kỹ thuật để đảm bảo an toàn
khi sử dụng v à vận hành
3-TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG GIÓ TRÊN THÉ GIỚI
Năng lượng điện gió là nguồn năng lượng có triển vọng và phát triển trong thời
gian gần đây Có rất nhiều nhiều quốc gia đã phát triển với quy mô lớn như Đức, Hà
Lan,Mỹ,Anh và đã thành lập cơ quan năng lượng quốc tế (CEA) với 14 nước
thành viên hợp tác nguyên cứu các kế hoạch trao đổi thông tin kinh nghiệm về việc
phát triển năng lượng điện gió Các quốc gia nay là : Uc, Canada, Dan Mach, Thuy
Điển, Na Uy, Tây Ban Nha, Phần Lan, Đức, Ý, Nhật, Hà Lan, New Zealand, Thụy Sĩ,
Anh, Mỹ Vào năm 1995 các nước thành viên có khoản 25000 tuabin được kết nối với
mạng lưới điện và đang vận hành tốt Tổng công suất của các tuabin này là 3500 MW
và hằng năm sản xuất ra 6 triệu MWh Năng lượng điện gió đã trở thành nguồn năng
lượng tái sinh phát triển nhanh nhất trên thế giới đặc biệt là ở châu Âu đang chiếm 70%
tông công suât này
Theo số liệu thống kê của ngành điện, sản lượng điện năng sản xuất từ sức gió
trên thế giới đang liên tục tăng: năm 1994 là 3.527,5MW, năm 1995 là 4.770MW, năm
1996 là 6.000MW, năm 1997 là 7.500MW và hiện nay là hơn 10.000MW Sử dụng
điện năng bằng sức gió, các nhà sản xuất và tiêu dùng đều có thể an tâm về nguồn “tài
nguyên” này; hơn nữa phong điện gần như không có tác hại đáng kế nào tới môi
trường.(/heo số liệu năm 2002)
Trang 7
Trang 10ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
II Ta a a a A
Qua khảo sát người ta nhận thấy năng lượng gió trên thé giới là rất lớn và được
phân bố tắt cả các nước Năng lượng điện có thể khai thác hằng năm là 53000 TWh và
có thể cung cấp vượt quá nhu cầu điện thế giới vào năm 2020 Theo khảo sát hằng năm
của viện năng lượng quốc tế thì nhu cầu tiêu thụ điện thế giới vào năm 2020 là
25800TWh trong đó năng lượng điện gió sẽ chiếm 12% tổng nguồn năng lượng
Trang 11ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
Bảng phân bô năng lượng điện gió một sô nước trên thê giới
Nguồn: WINDPOWER MONTHLY 04/2005, Internet: www.windpower-
monthly.com
I TINH HINH UNG DUNG NANG LUONG GIO TAI VIET NAM
1- TIEM NANG CUA NANG LUOQNG GIO CUA VIET NAM
Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một
thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió Trong chương trình đánh giá về năng
lượng cho châu Á, Ngân hàng thế giới đã có một khảo sát chỉ tiết về năng lượng gió
khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam Theo tính toán của nghiên cứu này,
trong 4 nước được khảo sát thì Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các
quốc gia lân cận là Thái lan, Lào, Campuchia Trong khi Việt Nam có tới 8,6% diện
tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ “tốt? đến “rất tốt” để xây dựng các
trạm điện gió cở lớn thì diện tích này ở Campuchia là 0,2%, ở Lào là 2,9%, và ở
Thái Lan cũng chỉ là 0,2%
Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360MW tức là bằng hơn
200 lần công suất của thuỷ điện Sơn la và hơn 10 lần tổng công suất dự báo ngành
điện vào năm 2020
Tất nhiên, để chuyển từ tiềm năng lý thuyết thành tiềm năng có thể khai thác,
để tiềm năng kỹ thuật và cuối cùng thành tiềm năng kinh tế là cả một câu chuyện
dai Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng các trạm điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển
kinh tế ở những khu vực khó khăn thì Việt Nam có đến 41% diện tích nông thôn có
i
Trang 9
Trang 12DO AN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
ATA a
thể phát triển điện gió loại nhỏ Nếu so sánh con số này với các nước láng giềng thì
Campuchia có 6%, Lào có 13% và Thái Lan là 9% diện tích nông thôn có thể phát
triển năng lượng gió Đây là quả thật là ưu đãi dành cho Việt nam mà chúng ta còn
thờ ơ chưa nghĩa đến cách tận dụng
2- ĐÈ XUẤT KHU VỰC XÂY DỰNG ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM
Theo nghiên cứu của Ngân Hàng Thế Giới, trên lãnh thổ Việt Nam, hai vùng
giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió là Sơn Hải (tỉnh Ninh Thuận) và
vùng đồi cát ở độ cao 60-100m phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (tỉnh Bình Thuận)
Gió vùng này không những có vận tốc trung bình lớn, còn có một thuận lợi là số
lượng các cơn bão khu vực ít và gió có xu thế ỗn định là những điều kiện rất thuận
lợi để phát triển năng lượng gió Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió nam và
đông nam lên đến 98% với vận tring bình 6-7m/giây tức là vận tốc có thể xây
dựng các trạm điện gió công suất 3-3,5MW Thực tế là người dân khu vực Ninh
Thuận cũng đã tự chế tạo một số máy phát điện gió cỡ nhỏ nhằm mục đích thắp
sáng Ở cả hai khu vực này dân cư thưa thớt, thời tiết khô nóng, khắc nghiệt và là
nhỮng vùng dân tộc đặc biệt khó khăn của Việt Nam
Mặc dù có nhiều thuận lợi như đã nêu trên, nhưng khi nói đến năng lượng gió,
chúng ta cần phải lưu ý một số đặc điểm riêng để có thể phát triển nó một cách có hiệu
quả nhất Nhược điểm lớn nhất của năng lượng gió là sự phụ thuộc vào điều kiện thời
tiết và chế độ gió Vì vậy khi thiết kế cần nghiên cứu hết sức nghiêm túc chế độ gió, địa
hình cũng như loại gió không có các dòng rối vốn ảnh hưởng không tốt đến máy phát
Cũng vì lý do phụ thuộc trên, năng lượng gió tuy ngày càng hữu dụng nhưng không thể
là năng lượng chủ lực
Một điểm cần lưu ý nữa là các trạm điện gió sẽ gây tiếng ồn trong khi vận hành
cũng như phá vở cảnh quan tự nhiên và có thể ảnh hưởng đến tín hiệu của các sóng vô
tuyến.Do đó, khi xây dựng các trạm điện gió cần tính toán khoảng cách hợp lý đến các
khu dâncư, khu du lịch để không gây những tác động tiêu cực
Trang 10
Trang 13ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
Se a ec
3- CAC TRAM DIEN NANG LUONG GIO DA & DANG XAY DUNG TAI
VIET NAM
Trong thang 12/2006, Vién Co hoc da lap một trạm phát điện năng lượng gió và
mặt trời tại Cù Lao Chàm, Hội An, Quảng Nam có công suất thiết kế là 1,5KW lắp đặt
ở độ cao 10-15m Theo khảo sát của Viện cơ học vận tốc gió ở Cù Lao Chàm trung
bình là 9- 10m/giây rất thuận lợi cho việc hoạt động tuabin gió Theo ước tính ban đầu,
người dân sẽ chỉ phải tra 2000 — 2500 VND cho mỗi KW/h và có thể thấp hơn nếu có
sự hỗ trợ của Nhà Nước.(Trích Báo VnExpress ngày 28-10-2006)
Ở Việt Nam cũng đã có một dự án điện gió với công suất 50MW đó là nhà máy
điện gió Phương Mai ở Bình Định phục vụ cho Khu kinh tế Nhơn Hội Tông đầu tư
giai đoạn ! cho 50MW điện là 65 triệu USD và giá bán điện dự kiến là 45USD/MW/H
Tiếc rằng tiến độ xây dựng nhà máy quá chậm chạp (mặc đù thời gian dự kiến xây lắp
chỉ trong khoảng 1 năm)
Dự án phong điện của Công ty GRETA ENERGY Inc (Canada) với vốn đầu tư
1.200 tỷ đồng đang chuẩn bị khởi công ở xã Công Hải, huyện Thuận Bac Doc theo
quốc lộ 1A các trạm tuabin sẽ bám theo dãy Ba Hồ, phía tây ngọn núi Chúa và băng
qua cánh đồng Nhím để đón những luồng gió thôi từ vịnh Cam ranh vào
Tập đoàn AEROGIE.PLUS của Thuy Sĩ vừa có giấy phép của tỉnh Bà Rịa-
Vũng Tàu đề xúc tiến triển khai dự án xây dựng nhà máy điện gió tại mũi Chim Chim
của Côn Đảo có công suất thiết kế 7,5MW với vốn đầu tư khoảng 19 triệu USD giai
đoạn đầu dự kiến đi vào hoạt động vào cuối năm 2010 và dự tính sẽ tiếp tục xây thêm
nhà máy 7MW tại mũi Cá Mậpkhi có điều kiện.(Theo Báo Sài Gòn Tiếp thị số 144
ngày 10/12/08)
Công ty KV VENTI của Czech cho biết, từ giữa năm tới họ sẽ tham gia xây
dựng 12 dự án nhà máy điện gió tại Việt Nam Hiện tất cả 12 đự án điện gió nói trên đã
được cấp phép đầu, trong đó 60% là nhà đầu tư trong nước, tổng sản lượng điện của các
dự án khỏang 1.000 MW Qua khảo sát, Công ty nhận thấy Việt Nam có tổng trữ lượng
năng lượng gió rất lớn, gấp 15 lần so với trữ lượng của Czech Theo khảo sát đánh giá
của Ngân hàng thế giới về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, Việt Nam có tiềm
Trang 11
Trang 14ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
năng gió lớn nhất khu vực với tổng công suất điện gió ước đạt hơn 53.000 MW, gấp
200 lần so với một nhà máy thủy điện trung bình của Việt Nam Mỗi một tuabin gió (có
công suất từ 2-3 MW) cần chỉ phí khoảng 4 triệu USD, thời gian xây lắp khoảng 1 năm
và thời gian vận hành sẽ kéo dài trong khoảng 25 năm (Theo Tuần san Báo Nhịp Cầu
Đầu Tư số 110, ngày 08-14 tháng 12 năm 2008) Ông Ing Peter L A Henigin, Giám
đốc điều hành Công ty năng lượng tái tạo ALTUS-Đức: Đầu tư điện gió mau thu hồi
von
Hiện nay, với một dia điểm có gió tốt như ở VN, giá thành sẽ là 6-8xu
EUR/KWh cho dién gió So với điện mặt trời, kinh phí đầu tư cho điện gió rẻ hơn nhiều
vì giá thành nguyên vật liệu để sản xuất điện mặt trời khá đắt Đối với thuỷ điện, phải
mắt đến 50 năm mới thu hồi vốn thì điện gió chỉ cần 20 năm Trong các loại năng lượng
tái tạo hiện có trên thế giới thì năng lượng gió có giá thành rẻ nhất Hiện nay, nhu cầu
này mỗi năm tăng lên 20%, như vậy sau 5 năm, nhu cầu này sẽ tăng gấp đôi Đây là
một thị trường hấp dẫn Công ty chúng tôi hiện đang thiết kế một công viên gió với
công suất 120KW ở miền trung Việt Nam Nếu mọi việc thuận lợi thì trong vòng vòng
1-2 năm nữa công viên gió này sẽ đi vào hoạt động
Trang 12
Trang 15ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
aa a 0 A A
III GIOI THIEU CHUNG VE TURBINE GIO
1- CAC DANG TUABIN GIO
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều đạng tuabin gió khác nhau từ loại chỉ có 1
cánh tới loại có rất nhiều cánh với hình dạng và kích thước cũng khác nhau
lov lơ Crass lo?i loa 1ơ2i hình ch?
Hình1.2: Hình dạng các turbine gió
Trang 13
Trang 16ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
——— mm ỬỬỬỪ— rar |
2- TÍNH NĂNG CỦA CÁC TUABIN GIÓ
Mỗi loại tuabin gió khác nhau thì tính năng của nó cũng khác nhau, đường đặt
tính của chúng phụ thuộc vào hệ sô công suât và tỉ sô vận tôc
Ta có hệ sô công suât:
P : Công suất của gió
p : Khối lượng riêng của không khí (kg/m”)1.29
A : điện tích quét của tuabin (m”)
V: Vận tốc gió thôi (m/s)
Trang 14
Trang 17ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
1 L 1 1 L 1 1
Ratio of blade tip speed to wind speed
Hinh1.3: Duong dac tinh cac turbine gid
Céng suat tuabin gid:
P=0.5* p* A*C,*V°/1000 Trong đó: P: Công suất tuabin gió
C;: Hệ số công suất ( xấp xỉ 0.35) Tuabin gió thường có 2 loại : điều khiển được và loại không điều khiển cánh
được
Trang 18ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
Loai tuabin Loai khong diéu kién duoc Loại điều kiển được
Cầu tạo Đơn giản không có cơ cấu Phức tạp có cơ cầu điều chỉnh cánh
điều chỉnh cánh và các thành phần liên quan
Tính năng Công suất giảm khi quá Công suất không thây đối khi vận
ngưỡng vận tốc đo của gió tốc gió quá ngưỡng
Điều khiển Hình đáng của cánh điều khiển | Điều khiển cơ bằng cách thay Đổi
công suât công suât sau ngưỡng góc của cánh
Tính thích hợp Phản ứng trực tiếp từ mọi thay
đôi của chê độ gió
Phản ứng với thời gian trễ nhất định
sau khi có gió mạnh tác động lên bề
Trang 19ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
IV: CAU TAO CUA MOT TURBINE GIO
1- CAU TAO CHUNG CUA 1 TUABIN GIO
Trang 20Hub
Fiberglass housing
Hydraulic
Synchronous alternator Yaw gearbox
Tower
Slip rings Blades
GVHD: Ts NGUYỄN THANH PHƯƠNG
Sự điều khiển cánh tuabin gió
Công cụ để đo tốc độ gió
Bộ hoà đồng bộ máy phát xoay chiều
Bộ thay đổi hướng của tuabin
: bộ phận giảm tiêng ôn
: cữa sô phía trên
Trang 21ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
Cac bo phan chinh:
© Rotor: Được lắp trên trục chính và thường có 3 cánh, gid sé lam rotor
quay khi vận tốc gió lớn hơn vận tốc khởi dong cua rotor
© Bộ tăng tốc: Thông thường rotor quay với vận tốc nhỏ nhưng máy phát
quay với vận tốc rất lớn (khoảng 1500vòng/phút) Muốn thực hiện được điều này thì
phải qua bộ tăng tốc Bộ tăng tốc gồm các bánh răng có kích thước không giống nhau
và được ráp ăn khớp với nhau
© Cơ câu lệch: Cơ câu này sẽ điêu chỉnh sao cho rotor luôn đón lây hướng
gió, nó có một bánh cam Khi muốn thay đổi hướng của rotor thì bộ điều kiển tác động
vào cơ câu lệch
O Bánh cam: Được đặt ở trên tháp và không ăn khớp với bánh cam cơ cấu
lệch Nó sẽ điều chỉnh hướng của rotor theo hướng gió
© Thiết bị đo gió: Dùng để đo tốc độ gió và nó gởi thông tin về bộ điều
khiển để điều chỉnh tốc độ của rotor
oO Bộ hãm cơ khí: Dùng để hãm tốc độ của rotor nó làm cho rofor không
quay để bảo hành và sửu chữa
oO Truc chinh: Khi rotor quay sé lam cho truc chinh quay Truc nay thi
được kết nối với bộ tăng tốc Đề trục chính quay thì rotor phải tác động một lực lớn vì
vậy truc chính làm rất lớn
° Thiết bị chỉ hướng gió: Gió sẽ làm thiết bị này quay thiết bị này sẽ thông
báo cho bộ điều khiến biết hướng của gió thổi để bộ điều khiển gởi tín hiệu tới bộ điều
khiên cánh
Trang 19
Trang 22ĐỎ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
Hình1.4: Thông số của một số tuabin
Với vận tôc gió khác nhau thì việc chọn tuabin công suât cũng như chiều cao tháp gió khác nhau nên ta có biêu đô liên quan tới tốc độ gió và công suất của tuabin
Trang 20
Trang 23ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
Trang 24ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP a en 2 GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUGNG SO,
3- CANH ROTOR:
Cánh rotor có ảnh hưởng rất lớn tới công suất của nhà máy gió Cánh được chế
tạo theo nguyên lý động lực học Nghĩa là khi dòng không khí qua cánh thì dòng không
khí không bị rối vì vậy vật liệu làm cánh phải nhẹ và rất bềnh , hiện nay các nhà sản
xuất sử dụng vật liệu composite để làm cánh
Cánh rotor là bộ phận quan trọng và là bộ phận ở trên cao nhất nên khi xây đựng
và hoat động phải bảo vệ chống sét cho cánh Việc chống sét cho cánh phải thực hiện
đúng kỹ thuật nếu không nó sẽ làm hỏng rotor và tháp gió
V TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ
1- TOC DO GIO VA MOI LIEN HE CONG SUAT
Khi gió có khối lượng m di chuyển với vận tốc V thì nó có một động năng là:
P: Công suất cơ của khối lượng không khí đi chuyển
p: Khối lượng riêng của không khí (kg/m?) A: Diện tích quét của cánh rotor (m')
V: Vận tốc của gió (m/s)
Công suât đâu vào khi gió thôi vào cánh rotor:
Trang 22
Trang 25ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
= = PAV" (w/m?)
Công suất thu được từ cánh rotor:
Po = 2 khôi lượng dòng chảy riêng trên giây * ( V?— ¿)
Trong đó :
Pạ Công suất cơ thu được từ rotor
V Tốc độ gió đầu vào của cánh rotor
Vo toc độ gió đâu ra của cánh rotor
Công suất cơ thu được từ rotor và công suất này điều khiển máy phát đựơc tính
như sau:
2
Trang 23
Trang 26ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
LL OT TE An SO A ZEISS at a eR
1
=> P, =2P*4*V**Œ,
Cp: Được gọi là phân số công suất gió đầu vào Hệ số Cp được gọi là hệ số công
suất của rotor hoặc hiệu suất của rotor Cp phụ thuộc vào tỉ lệ Vạ/V, Ca = 0.59 nếu tỉ lệ
Vụ/V =1/3
Như vậy ta có công suât cực đại cua rotor:
1
Pg =a p*A*V? *0.59
Tuy nhiên trong thực tế khi thiết kế thì hệ số công suất C„ luôn nhỏ hơn 0.59
Đối với loại tuabin hai hay ba cánh làm việc với tốc độ cao thì hệ số C, < 0.5 Đối với
loại tuabin nhiều cánh làm việc với tốc độ gió thấp thì 0.2< C; < 0.4 Nếu trong thực
tẾ ta lay giá trị cực đại của hệ số công suất là 0.5 thì công suất cực đại lay tu rotor la:
Pmax = p*V3(W/m’)
Ta có đường đặt tính hiệu suất rotor và tỉ lệ VựV thể hiện như sau:
Trang 27
ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYEN THANH PHUONG
Hình 1.5: Mối liên hệ hiệu suất và tỉ lệ VựV
2- DIỆN TÍCH QUÉT CỦA ROTOR
Trong việc tính toán công suât, công suât ra của tuabin gió thay đôi theo diện
tích quét của rotor Đôi với loại tuabin trục nằm ngang diện tích quét của rotor được
Trang 28ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Ts.NGUYỄN THANH PHƯƠNG
3- MẬT ĐỘ KHÔNG KHÍ
Công suất thì thay đồ theo mật độ không khí , còn mật độ không khí thì thay đôi
theo áp suất và nhiệt độ Theo quy luật đó ta có:
Công việc đầu tiên trước khi quyết định xây dựng một nhà máy điện gió thì phải
tìm được vị trí gió và khảo sát đo đạt hướng gió Thông thường người ta đo gió ở độ
cao 65m và 30m, vì ở độ cao này gió thường thôi mạnh và ổn định Ngoài ra người ta
còn xác định áp suất không khí, nhiệt độ tuyệt đối, độ âm
Từ các thông sô đã được xác định ta có công suât của gió là:
Trang 26
Trang 29Hình 1.6: Thiết bị đo tốc độ gió
Tốc độ gió thay đổi liên tục theo giờ , ngày, tháng, theo mùa, theo năm Nên
việc khảo sát và đo đạt gió cần phải thực hiện lâu dài ít nhất là 1 năm và tính tương đối
của nó rât cân thiệt cho việc chọn tuabin cũng như độ cao của tháp gió
Trang 27
Trang 30ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ts NGUYÊN THANH PHƯƠNG
—mmmmmmmaanaaammmmmaammammammmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmammmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmaaaaaam
Hình 1.7: Mối liên hệ đường kính tuabin và công suất
VI TRÌNH TỰ TIỀN HÀNH XÂY DỰNG NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ:
Đề tiến hành xây đựng nhà máy điện gió thì công việc đầu tiên là tiến hành khảo
sát địa hình và đo tốc độ gió ở nơi đó Thiết bị đo gió có tên gọi là anemometer được
lắp đặt ở độ cao nhất định như trong hình sau:
Trang 28