ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ ĐỂ PHÁT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ ĐỂ PHÁT ĐIỆN SVTH : NGUYỄN TRÍ CƯỜNG MSSV : 13142028 Khóa : 20132017 Ngành : Điệnđiện tử GVHD : PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAOi CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: MSSV: Ngành: Lớp: Giảng viên hướng dẫn: ĐT: Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài: 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3. Nội dung thực hiện đề tài: 4. Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪNii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: .............................................................MSSV: ............................... Ngành:................................................................................................................................ Tên đề tài: ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ........................................................................................................................................... NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 2. Ưu điểm: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 3. Khuyết điểm: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? ........................................................................................................................................... 5. Đánh giá loại: ........................................................................................................................................... 6. Điểm:....…………….Bằng chữ: .................................................................................. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên)iii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: .............................................................MSSV: ............................... Ngành:................................................................................................................................ Tên đề tài: ............................................................................................................................................ ........................................................................................................................................... Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ............................................................................................................................................ NHẬN XÉT 1.Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 2.Ưu điểm: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 3.Khuyết điểm: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 4.Đề nghị cho bảo vệ hay không? ........................................................................................................................................... 5.Đánh giá loại: ........................................................................................................................................... 6. Điểm:……………….Bằng chữ: .................................................................................. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên)iv LỜI CÁM ƠN Với thời gian làm đồ án tốt nghiệp 16 tuần và kiến thức của bản thân còn hạn chế nên bản báo cáo không tránh khỏi có những thiếu sót. Rất mong thầy cô nhận xét để em có thể hoàn thiện tốt hơn bản báo cáo đồ án này. Ngoài sự nỗ lực không ngừng và tinh thần cầu tiến của chính bản thân các thành viên trong nhóm, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến với: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Khoa điện trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo điều kiện tốt cho em trong quá trình thực hiện đồ án. Thư viện trường đã cung cấp cho chúng em những tài liệu cần thiết liên quan. Đặc biệt là thầy PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH là người đã trực tiếp truyền đạt, chỉ bảo, thầy đã cung cấp tài liệu và những kiến thức mới, cũng cố kiến thức, giúp đỡ em tận tình trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Anh Phan Văn Thưởng lớp cao học KDD 16A đã nhiệt tình giúp đỡ cũng như đóng góp những kiến thức quí báu của mình để tôi có thêm cơ sở hoàn thành cơ sở lý thuyết của đồ án. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.v LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng là một trong những yếu tố thiết yếu cho sự tồn tại và phát triển của xã hội cũng như duy trì mọi sự sống trên Trái Đất .Trong nhiều thập kỷ vừa qua , việc tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng lên cùng với sự phát triển kinh tế, trong đó nhiên liệu hóa thạch như dầu thô, than đá và khí tự nhiên chiếm phần lớn nguồn tiêu thụ .Do sự khai thác và sử dụng mạnh mẽ , nguồn năng lượng hóa thạch quý giá, nguồn năng lượng không tái tạo đang cạn dần , dẫn đến nguy cơ mất an ninh năng lượng ở nhiều quốc gia, khu vực và quốc tế. Việc phát triển và khai thác năng lượng tái tạo là một hướng đi quan trọng và rất được quan tâm trên thế giới và Việt Nam Việt Nam là một nước được đánh giá rất dồi dào về năng lượng tái tạo (năng lượng gió, thủy điện, mặt trời). Năng lượng tái tạo có thể tạo ra nguồn điện tại chỗ, rẻ tiền góp phần đảm bảo an ninh năng lượng. Nếu được đầu tư và phát triển nguồn năng lượng tái tạo đúng hướng, nguồn năng lượng này có thể góp phần quan trọng vào giải quyết vấn đề năng lượng, khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường, góp phần đảm bảo sự phát triển kinh tế bền vững của Việt Nam. Xuất phát từ những thực tế trên, em đã chọn đề tài “Mô hình máy phát điện Turbine cánh kép “Đây cũng là một đề tài mới nên vì vậy trong quá trình làm đồ án em không tránh khỏi những sai sót và hạn chế về kiến thức. Em mong nhận được sự góp ý và đánh giá của các thầy cô giáo trong bộ môn. Nội dung đồ án gồm có 5 chương: Chương 1. Tổng quan. Chương 2. Cơ sở lý thuyết. Chương 3. Mô hình. Chương 4. Thí nghiệm và so sánh kết quả thực tế. Chương 5. Kết luận hướng phát triển. Làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em củng cố thêm kiến thức đã được học và học hỏi thêm nhiều kiến thức mới. Với sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Trương Việt Anh nay em đã hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trương Việt Anh và các quý thầy cô, bạn bè trong khoa đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................. i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN................................... ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN..................................... iii LỜI CÁM ƠN................................................................................................ iv LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................. v MỤC LỤC..................................................................................................... vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................... viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH....................................................................... x Chương 1........................................................................................................ 1 TỔNG QUAN................................................................................................. 1 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của Turbine gió............................................... 1 1.2 Tình hình năng lượng gió trên thế giới hiện nay. ..................................... 3 1.3 Tìm năng năng lượng gió ở Việt Nam. ................................................... 6 1.4 Sự phát triển năng lượng gió ở Việt Nam................................................ 7 1.5 Tính cấp thiết của đề tài. ....................................................................... 8 1.6 Nhiệm vụ và mục tiêu của đề tài. ......................................................... 11 1.7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài............................................ 11 1.8 Phương pháp nghiên cứu..................................................................... 11 1.9 Kết quả dự kiến.................................................................................. 12 Chương 2...................................................................................................... 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................................... 13 2.1 Giới thiệu Turbine gió......................................................................... 13 2.1.1Turbine gió trục ngang (HAWT)....................................................... 13 2.1.2Turbine gió trục đứng (VAWTs)....................................................... 14 2.2 Công suất của một Turbine gió. ........................................................... 14 2.3 Khí động học Turbine gió trục ngang. .................................................. 16 2.3.1Giới thiệu Turbine gió trục ngang hệ 2 lớp cánh ghép đồng trục. ......... 16 2.3.2Các yếu tố lý thuyết cánh quạt thứ nhất của Turbine gió. .................... 17 2.3.3Thuyết động lượng và hệ số công suất của rotor cho cánh quạt thứ nhất. 18 2.3.4Số Betz giới hạn.............................................................................. 19 2.3.5Các yếu tố lý thuyết cánh quạt thứ hai của Turbine gió. ...................... 20 2.3.6Thuyết động lượng và hệ số công suất của rotor cho cánh quạt thứ 2.... 20 Chương 3...................................................................................................... 23vii MÔ HÌNH .................................................................................................... 23 3.1 Thiết kế cánh cho Turbine. .................................................................. 23 3.1.1Profile cánh. ................................................................................... 23 3.1.2Chiều dài dây cung cánh. ................................................................. 24 3.1.3Góc đặt cánh................................................................................... 27 3.1.4Xây dựng cánh Turbine bằng phần mềm Siemens NX11..................... 29 3.2 Chọn máy phát cho Turbine................................................................. 41 3.2.1Chọn máy phát................................................................................ 41 3.2.2Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều............................................... 42 3.3 Chọn bộ chỉnh lưu cho Turbine............................................................ 45 3.3.1Nắn dòng một pha nữa kỳ. ............................................................... 45 3.3.2Nắn dòng một pha theo sơ đồ cầu. .................................................... 46 3.3.3Nắn dòng ba pha nữa kỳ................................................................... 46 3.3.4Nắn dòng 3 pha toàn kỳ. .................................................................. 47 3.4 Chọn trục cho hệ thống Turbine........................................................... 47 3.4.1Tháp. ............................................................................................. 47 3.4.2Cột tháp dạng khung giàn................................................................. 48 3.4.3Cột thép hình ống. ........................................................................... 48 3.4.4Cột thép dạng dây nối đất................................................................. 48 3.5 Tính toán và chọn tải tiêu thụ............................................................... 49 Chương 4...................................................................................................... 53 THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ THỰC TẾ..................................... 53 4.1 Xác định các thông số cần đo............................................................... 53 4.2 . Tiến hành thí nghiệm. ....................................................................... 55 4.3 So sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết đã chứng minh. ....................... 59 4.3.1So sánh với định lí Betz. .................................................................. 59 4.3.2So sánh với đồ thị Khảo sát sự biển thiên của công suất vào giá trị biến trở R. ..................................................................................................... 60 4.3.3Kết luận.......................................................................................... 61 Chương 5...................................................................................................... 63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 64viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NACA : Neighborhood Assistance Corporation of America HAWT: Horizontal axis wind turbine VAWT :Vertical axis wind turbine BET : Blade element theory DRWT : Dualrotor wind turbine REVN: Renewable Energy Viet Namix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1.Tiềm năng gió của Việt Nam.............................................................. 6 Bảng 1. 2.Bảng so sánh giữa turbine đơn và turbine cánh kép............................. 10 Bảng 3. 1.Kết quả tính toán dây cung cánh ....................................................... 26 Bảng 3. 2. Kết quả tính toán góc tấn................................................................. 28 Bảng 3. 3. Kết quả tính toán............................................................................ 29 Bảng 4. 1. Tham số hoạt động của lớp cánh 1 ................................................... 55 Bảng 4. 2. Tham số hoạt động của lớp cánh 2 ................................................... 56 Bảng 4. 3. Tham số hoạt động đồng bộ của 2 lớp cánh....................................... 57x DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. 1.Mô hình cánh gió tại Trung Mỹ, cuối TKXIX ...................................... 1 Hình 1. 2. Mô hình cối xay gió xuất hiện sau TKXIII .......................................... 2 Hình 1. 3. Máy bơm nước chạy bằng gió, phía Tây nước Mỹ những năm 1800...... 2 Hình 1. 4. Máy phát điện sức gió do Charles F.Brush chế tạo............................... 3 Hình 1. 5. Sự phát triển năng lượng điện gió tại Đức, Châu Âu và Thế giới........... 4 Hình 1. 6. Mô tả thứ tự 15 nước phát triển điện gió nhất ở thời điểm năm 2012 ..... 5 Hình 1. 7. Năm 2015 đánh dấu mức tăng kỷ lục của năng lượng tái tạo................. 5 Hình 1. 8. Sự phân bố các nguồn điện năng nước ta năm 2020............................. 7 Hình 1. 9. Biểu đồ giá thành của 1 Turbine truyền thống .................................... 8 Hình 2. 1. Turbine gió trục ngang.................................................................... 13 Hình 2. 2. Turbine gió trục đứng ..................................................................... 14 Hình 2. 3. Mô hình chuyển động của gió và Turbine ......................................... 15 Hình 2. 4. Mô hình Turbine gió hệ 2 dàn cánh ghép đồng trục............................ 16 Hình 2. 5. Sự thay đổi áp suất và vận tốc gió qua cánh Turbine gió..................... 17 Hình 2. 6. Sự thay đổi áp suất và vận tốc gió qua Turbine .................................. 20 Hình 2. 7. Công thức vẽ đồ thị định dạng 3D trong Matlab .. Error Bookmark not defined. Hình 2. 8. Kết quả mô phỏng 3D .......................... Error Bookmark not defined. Hình 2. 9. Đỉnh cực đại của đồ thị ........................ Error Bookmark not defined. Hình 2. 10. Cực đại η ứng với a=0,25 và b=0,25.... Error Bookmark not defined. Hình 3. 1. Profile NACA 4412 ........................................................................ 23 Hình 3. 2. Số cánh và tốc độc đầu cánh............................................................ 25 Hình 3. 3. Cánh Turbine gió ............................................................................ 26 Hình 3. 4. Góc đặt cánh .................................................................................. 27 Hình 3. 5. Kết quả hình 3D ............................................................................. 29 Hình 3. 6. Profile Naca 4digit ........................................................................ 30 Hình 3. 7. Profile Naca 4digit khi xuất sang phần mềm NX11........................... 30 Hình 3. 8. Tạo file vẽ 3D của cánh................................................................... 31 Hình 3. 9. Tạo mặt phẳng MP1 cách 25mm so với mặt phẳng Top ..................... 32 Hình 3. 10. Các mặt phẳng sau khi đã được tạo................................................. 32 Hình 3. 11. Chọn mặt phẳng để vẽ profile ........................................................ 33 Hình 3. 12. Các thanh công cụ của (Direct Sketch) .......................................... 33 Hình 3. 13. Công cụ đo kích thước (Rapid Dimension) .................................... 33 Hình 3. 14. Dựng các góc toạ độ và trục của cánh ............................................. 34 Hình 3. 15. Vẽ Profile của cánh theo tiêu chuẩn của Naca.................................. 34 Hình 3. 16. Dựng các góc toạ độ và trục của cánh ở MP2 .................................. 35 Hình 3. 17. Vẽ Profile của cánh theo tiêu chuẩn của Naca ở MP2....................... 35xi Hình 3. 18. Kết quả sao khi đã vẽ đầy đủ các mặt.............................................. 36 Hình 3. 19. Tạo mặt trước của khớp nối ........................................................... 37 Hình 3. 20. Tạo mặt sau của khớp nối.............................................................. 37 Hình 3. 21. Vị trí của biểu tượng Surface trên thanh công cụ.............................. 38 Hình 3. 22. Tạo bề mặt phủ giữa 2 profile của mặt phẳng .................................. 38 Hình 3. 23. Tất cả mặt phẳng khi đã tạo lớp phủ ............................................... 38 Hình 3. 24. Profile cánh quay theo chiều ngược lại............................................ 39 Hình 3. 25. Các mặt của cánh quay ngược chiều sau khi đã vẽ ........................... 39 Hình 3. 26. Hình dạng của cánh quay ngược sau khi đã tạo đường phủ ............... 40 Hình 3. 27. Cánh in 3D ................................................................................... 40 Hình 3. 28: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều .................................................. 42 Hình 3. 29. Cấu tạo chi tiết của máy phát điện xoay chiều ................................. 42 Hình 3. 30. Cấu tạo Rotor............................................................................... 42 Hình 3. 31. Đấu mạch sao và tam giác trong máy phát điện xoay chiều............... 43 Hình 3. 32. Bố trí các cuộn dây ứng điện trong phần ứng Stator ......................... 43 Hình 3. 33 .Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện xoay chiều một pha ................... 44 Hình 3. 34.Sơ đồ đấu dây bộ chỉnh lưu điốt silic a. Kết cấu chung b. Sơ đồ điện 45 Hình 3. 35. Sơ đồ nắn dòng một pha nữa kỳ ..................................................... 45 Hình 3. 36. Sơ đồ nắn dòng cả kỳ 1 pha theo sơ đồ cầu ..................................... 46 Hình 3. 37. Sơ đồ nắn dòng 3 pha nữa kỳ......................................................... 46 Hình 3. 38. Sơ đồ nắn dòng 3 pha cả kỳ ........................................................... 47 Hình 3. 39. Các loại tháp Turbine gió .............................................................. 48 Hình 3. 40. Mạch điện có biến trở.................................................................... 49 Hình 3. 41. Đồ thị của P theo Rtđ ..................................................................... 50 Hình 3. 42. Hộp tải trở sau khi thiết kế............................................................. 51 Hình 3. 43. Mô hình Turbine gió cánh kép ....................................................... 52 Hình 4. 1. Sơ đồ lắp mạch đo trên tải............................................................... 53 Hình 4. 2. Sơ đồ lắp mạch đo trên tải với điẹn trở shunt..................................... 53 Hình 4. 3. Cách mở rộng tầm đo cơ cấu đo từ điện............................................ 54 Hình 4. 4. Đồ thị biểu diễn đường công suất của lớp cánh 1 ............................... 56 Hình 4. 5. Đồ thị biểu diễn đường công suất của lớp cánh 2 ............................... 57 Hình 4. 6. Đồ thị biểu diễn đường công suất của 2 lớp cánh ............................... 58 Hình 4. 7. Đồ thị biểu diễn đường công suất kết hợp ......................................... 59 Hình 4. 8.Đồ thị so sánh giữa định lí Betz và công suất của Turbine cánh kép ..... 60 Hình 4. 9. Đồ thị so sánh giữa sự biến thiên của công suất và công suất của Turbine cánh kép ........................................................................................................ 611 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển của Turbine gió. Vào cuối những năm 1970, cuộc khủng hoảng về dầu mỏ đã buộc con người phải tìm các nguồn năng lượng mới thay thế, một trong số đó là năng lượng gió. Những năm về sau, rất nhiều các chương trình nghiên cứu và phát triển năng lượng gió được thực hiện với nguồn tài trợ từ các Chính phủ, bên cạnh các dự án nghiên cứu do các cá nhân, tổ chức tự đứng ra thực hiện. Lịch sử phát triển của thế giới loài người đã chứng kiến những ứng dụng của năng lượng gió vào cuộc sống từ rất sớm. Gió giúp quay các cối xay bột, gió giúp các thiết bị bơm nước hoạt động, và gió thổi vào cánh buồm giúp đưa các con thuyền đi xa. Theo những tài liệu cổ còn giữ lại được thì bản thiết kế đầu tiên của chiếc cối xay hoạt động nhờ vào sức gió là vào khoảng thời gian những năm 500 900 sau CN tại Ba Tư (Irac ngày nay). Đặc điểm nổi bật của thiết bị này đó là các cánh đón gió được bố trí xung quanh một trục đứng, minh hoạ một mô hình cánh gió đựợc lắp tại Trung Mỹ vào cuối thế kỷ 19, mô hình này cũng có cấu tạo cánh đón gió quay theo trục đứng Hình 1. 1.Mô hình cánh gió tại Trung Mỹ, cuối TKXIX Muộn hơn nữa, kể từ sau thế kỷ 13, các cối xay gió xuất hiện tại Châu Âu (Tây Âu) với cấu trúc có các cánh đón gió quay theo phương ngang, chúng phức tạp hơn mô hình thiết kế tại Ba Tư. Cải tiến cơ bản của thiết kế này là đã tận dụng đựợc lực nâng khí động học tác dụng vào cánh gió do đó sẽ làm hiệu suất biến đổi năng lượng gió của cối xay gió thời kỳ này cao hơn nhiều so với mô hình thiết kế từ những năm 500 900 tại Ba Tư.2 Hình 1. 2. Mô hình cối xay gió xuất hiện sau TKXIII Trong suốt những năm tiếp theo, các thiết kế của thiết bị chạy bằng sức gió càng ngày được hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi trong khá nhiều các lĩnh vực ứng dụng: chế tạo các máy bơm nước, hệ thống tưới tiêu trong nông nghiệp, các thiết bị xay xát, xẻ gỗ, nhuộm vải… Cho đến đầu thế kỷ 19, cùng với sự xuất hiện của máy hơi nước, thiết bị chạy bằng sức gió dần dần bị thay thế. Lịch sử con người đã bước sang thời kỳ mới với những công cụ mới: máy chạy hơi nước. Hình 1. 3. Máy bơm nước chạy bằng gió, phía Tây nước Mỹ những năm 1800 Năm 1888, Charles F. Brush đã chế tạo chiếc máy phát điện chạy sức gió đầu3 tiên và đặt tại Cleveland, Ohio. Nó có đặc điểm: Cánh được ghép thành xuyến tròn, đường kính vòng ngoài 17m Sử dụng hộp số (tỉ số truyền 50:1) ghép giữa cánh Turbine với trục máy phát; Tốc độ định mức của máy phát là 500 vòngphút; Công suất phát định mức là 12kW. Hình 1. 4. Máy phát điện sức gió do Charles F.Brush chế tạo Trong những năm tiếp sau, một số mẫu thiết kế khác đã được thực hiện tuy nhiên vẫn không đem lại bước đột phá đáng kể. Ví dụ mẫu thiết kế của Dane Poul La Cour năm 1891. Cho đến đầu những năm 1910, đã có nhiều máy phát điện chạy bằng sức gió công suất 25kW được lắp đặt tại Đan Mạch nhưng giá thành điện năng do chúng sản xuất ra không cạnh tranh được với giá thành của các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hoá thạch. Mặc dù gặp khó khăn do không có thị trường, những thế hệ máy phát điện chạy bằng sức gió vẫn tiếp tục được thiết kế và lắp đặt. 1.2 Tình hình năng lượng gió trên thế giới hiện nay. Nhận thức được tầm quan trọng của năng lượng tái sinh nói chung và năng lượng gió nói riêng, chính phủ của nhiều quốc gia trên thế giới đang tăng cường đầu tư tiền bạc, nhân lực vào việc nghiên cứu và đưa vào sử dụng thực tiễn năng lượng gió, giúp giảm sự căng thẳng năng lượng ở các nước.4 Nhu cầu năng lượng trên thế giới. Theo số liệu: BTM consult, windpower monthly, IWR, ISET M. Durstewitz, BWE, WWEA, March 2009 nhu cầu sử dụng năng lượng cũng tăng lên đáng kể, được thể hiện qua biểu đồ dưới đây: Hình 1. 5. Sự phát triển năng lượng điện gió tại Đức, Châu Âu và Thế giới Những số liệu chỉ rõ, sản lượng năng lượng gió liên tục tăng trên toàn thế giới, đáng kể nhất là tại Châu Âu, với 2000GWh năm 1995, sau đó tăng mạnh lên 25000GWh năm 2008. Trong khi đó, sản lượng năng lượng gió tại Đức tăng đều liên tục từ 1000GWh năm 1995 lên gần 10000GWh năm 2008. Theo thống kê trên thế giới, Đức, Tây Ban Nha, Hoa Kỳ, Đan Mạch và Ấn Độ là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới. Chẳng hạn vào năm 2009, điện gió chiếm 8% tổng số điện sử dụng tại Đức, trong khi đó con số này lên đến 14% ở Ai len và 11% tại Tây Ban Nha. Hoa Kỳ sản xuất nhiều điện gió nhất thế giới với công xuất nhảy vọt từ 6 GW vào năm 2004 lên đến 35 GW vào 2009 và điện gió chiếm 2.4% tổng số điện tiêu dùng. Trung Quốc và Ấn Độ cũng phát triễn nhanh về nguồn năng lượng sạch này với 22.5 GW (Trung Quốc, 2009) và 10.9 25 GW (Ấn Độ, 2009). Đến năm 2012, Đan Mạch đã vươn lên đầu bảng các quốc gia phát triển điện gió nhanh nhất. Tiếp theo là các nước Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Thụy Điển, Đức và Ai len cùng nằm trong top 5 “cường quốc” điện gió. Thứ tự sắp xếp trên có tính tương đối và dễ dàng thay đổi nhanh chóng vì ở các nước trên cũng như các nước lớn khác đang mọc lên những nhà máy điện gió mới ngày càng lớn hơn. Chẳng hạn, Canada, Áo và Hy Lạp đang nằm ngoài top 10 nhưng mỗi nước đang có các chính5 sách năng lượng gió mạnh cho những năm tới và biết đâu vài năm sắp tới có quốc gia vươn lên top 5, thậm chí thứ bậc cao nữa. Hình 1. 6. Mô tả thứ tự 15 nước phát triển điện gió nhất ở thời điểm năm 2012 Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA) ngày 74 thông báo công suất năng lượng tái tạo toàn cầu trong năm 2015 đạt 1.985 gigawatts (GW), tăng 152 GW (khoảng 8,3%). Trong đó, công suất năng lượng gió trong năm 2015 đã tăng 17% do giá Turbine giảm 45% kể từ năm 2010. Từ tất cả những thống kê trên cho thấy, nhu cầu sử dụng năng lượng tái tạo, năng lượng mới là rất cần thiết nó liên tục tăng lên trong tương lai. Hình 1. 7. Năm 2015 đánh dấu mức tăng kỷ lục của năng lượng tái tạo6 1.3 Tìm năng năng lượng gió ở Việt Nam. Việt Nam nằm trong vùng gần xích đạo, trong khoảng 80 đến 240 vĩ độ Bắc, 1020 và 1.100 kinh độ Đông, thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa. Gió ở Việt Nam có hai mùa rõ rệt: Gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam với tốc độ trung bình ở vùng ven biển từ 4,5 đến 6 ms (ở độ cao 1012m). Tại các vùng đảo xa, tốc độ gió đạt tới 6 đến 8 ms, tuy không cao bằng tốc độ gió ở các nước Bắc Âu nhưng cũng đủ mạnh để sử dụng Turbine gió có hiệu quả. So với các nước trong khu vực Việt Nam có nguồn năng lượng gió khá dồi dào. Theo số liệu nghiên cứu của tổ chức phát triển năng lượng gió Châu Á, trên lãnh thổ Việt Nam, các vùng giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió là: Sơn Hải (Ninh Thuận), vùng đồi cát phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận) và khu vực Bán đảo Phương Mai (Bình Định). Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió nam và đông nam lên đến 98% với vận tốc trung bình 67ms, có thể xây dựng các Turbine gió công suất tới 3MW. Tiềm năng gió của Việt Nam có thể đánh giá thông qua số liệu về gió của Cục Khí tượng Thủy văn theo bảng sau: Bảng 1. 1. Tiềm năng gió của Việt Nam Địa phương Tốc độ gió trung bình Vm (ms) Mật độ công suất gió (Wm2) Mật độ năng lượng năm (E= KWhm2) Pha Đin 3,2 22,5 751,1 Đảo Cô Tô 4,4 22,5 1317,9 Bãy Cháy 3,3 64,0 562,0 Bạch Long Vĩ 7,3 119,0 4487,0 Nam Định 3,6 72,0 631,0 Văn Lý 4,3 72,0 933,0 Đồng Hới 3,9 108,6 952,0 Quy Nhơn 4,1 106,6 935,0 Cam Ranh 4,2 124,3 1065,7 Đảo Phú Quý 6,8 108,0 3554,2 Playku 3,1 69,6 610,0 Đà Lạt 3,0 66,2 580,0 Vũng Tàu 3,9 101,1 886,0 Phú Quốc 3,7 97,5 855,0 Rạch Giá 3,2 47,7 476,0 Bạc Liêu 2,8 47,7 383,5 Trường Sa 6,3 307,1 2692,07 Trong bảng số liệu trên, tốc độ gió được đo ở độ cao 10 12m. Các động cơ gió công suất từ vài trăm đến 1.000 kW thường được lắp trên độ cao 50 70m. Các số liệu đo gió ở độ cao trên đã xác định được tốc độ gió bằng công thức gần đúng sau:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ ĐỂ PHÁT ĐIỆN SVTH : NGUYỄN TRÍ CƯỜNG MSSV : 13142028 Khóa : 2013-2017 Ngành : Điện-điện tử GVHD : PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngành: Giảng viên hướng dẫn: Ngày nhận đề tài: MSSV: Lớp: ĐT: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: .MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: …………….Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: .MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT 1.Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2.Ưu điểm: 3.Khuyết điểm: 4.Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5.Đánh giá loại: Điểm:……………….Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii LỜI CÁM ƠN Với thời gian làm đồ án tốt nghiệp 16 tuần kiến thức thân hạn chế nên báo cáo khơng tránh khỏi có thiếu sót Rất mong thầy nhận xét để em hoàn thiện tốt báo cáo đồ án Ngồi nỗ lực khơng ngừng tinh thần cầu tiến thân thành viên nhóm, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với: - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hồ Chí Minh truyền đạt cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập - Khoa điện trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật tạo điều kiện tốt cho em trình thực đồ án - Thư viện trường cung cấp cho chúng em tài liệu cần thiết liên quan - Đặc biệt thầy PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH người trực tiếp truyền đạt, bảo, thầy cung cấp tài liệu kiến thức mới, cố kiến thức, giúp đỡ em tận tình suốt trình thực đồ án - Anh Phan Văn Thưởng lớp cao học KDD 16A nhiệt tình giúp đỡ đóng góp kiến thức q báu để tơi có thêm sở hoàn thành sở lý thuyết đồ án Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp iv LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng yếu tố thiết yếu cho tồn phát triển xã hội trì sống Trái Đất Trong nhiều thập kỷ vừa qua , việc tiêu thụ lượng giới tăng lên với phát triển kinh tế, nhiên liệu hóa thạch dầu thơ, than đá khí tự nhiên chiếm phần lớn nguồn tiêu thụ Do khai thác sử dụng mạnh mẽ , nguồn lượng hóa thạch q giá, nguồn lượng khơng tái tạo cạn dần , dẫn đến nguy an ninh lượng nhiều quốc gia, khu vực quốc tế Việc phát triển khai thác lượng tái tạo hướng quan trọng quan tâm giới Việt Nam Việt Nam nước đánh giá dồi lượng tái tạo (năng lượng gió, thủy điện, mặt trời) Năng lượng tái tạo tạo nguồn điện chỗ, rẻ tiền góp phần đảm bảo an ninh lượng Nếu đầu tư phát triển nguồn lượng tái tạo hướng, nguồn lượng góp phần quan trọng vào giải vấn đề lượng, khai thác hợp lý tài ngun thiên nhiên, bảo vệ mơi trường, góp phần đảm bảo phát triển kinh tế bền vững Việt Nam Xuất phát từ thực tế trên, em chọn đề tài “Mơ hình máy phát điện Turbine cánh kép “Đây đề tài nên q trình làm đồ án em khơng tránh khỏi sai sót hạn chế kiến thức Em mong nhận góp ý đánh giá thầy cô giáo môn Nội dung đồ án gồm có chương: Chương Tổng quan Chương Cơ sở lý thuyết Chương Mô hình Chương Thí nghiệm so sánh kết thực tế Chương Kết luận hướng phát triển Làm đồ án tốt nghiệp giúp em củng cố thêm kiến thức học học hỏi thêm nhiều kiến thức Với hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Trương Việt Anh em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trương Việt Anh quý thầy cô, bạn bè khoa tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CÁM ƠN iv LỜI MỞ ĐẦU v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH x Chương TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển Turbine gió 1.2 Tình hình lượng gió giới 1.3 Tìm năng lượng gió Việt Nam 1.4 Sự phát triển lượng gió Việt Nam 1.5 Tính cấp thiết đề tài 1.6 Nhiệm vụ mục tiêu đề tài 11 1.7 Giới hạn phạm vi nghiên cứu đề tài 11 1.8 Phương pháp nghiên cứu 11 1.9 Kết dự kiến 12 Chương 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Giới thiệu Turbine gió 13 2.1.1Turbine gió trục ngang (HAWT) 13 2.1.2Turbine gió trục đứng (VAWTs) 14 2.2 Cơng suất Turbine gió 14 2.3 Khí động học Turbine gió trục ngang 16 2.3.1Giới thiệu Turbine gió trục ngang hệ lớp cánh ghép đồng trục 16 2.3.2Các yếu tố lý thuyết cánh quạt thứ Turbine gió 17 2.3.3Thuyết động lượng hệ số công suất rotor cho cánh quạt thứ 18 2.3.4Số Betz giới hạn 19 2.3.5Các yếu tố lý thuyết cánh quạt thứ hai Turbine gió 20 2.3.6Thuyết động lượng hệ số công suất rotor cho cánh quạt thứ 20 Chương 23 vi MƠ HÌNH 23 3.1 Thiết kế cánh cho Turbine 23 3.1.1Profile cánh 23 3.1.2Chiều dài dây cung cánh 24 3.1.3Góc đặt cánh 27 3.1.4Xây dựng cánh Turbine phần mềm Siemens NX11 29 3.2 Chọn máy phát cho Turbine 41 3.2.1Chọn máy phát 41 3.2.2Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 42 3.3 Chọn chỉnh lưu cho Turbine 45 3.3.1Nắn dòng pha kỳ 45 3.3.2Nắn dòng pha theo sơ đồ cầu 46 3.3.3Nắn dòng ba pha kỳ 46 3.3.4Nắn dịng pha tồn kỳ 47 3.4 Chọn trục cho hệ thống Turbine 47 3.4.1Tháp 47 3.4.2Cột tháp dạng khung giàn 48 3.4.3Cột thép hình ống 48 3.4.4Cột thép dạng dây nối đất 48 3.5 Tính tốn chọn tải tiêu thụ 49 Chương 53 THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ THỰC TẾ 53 4.1 Xác định thông số cần đo 53 4.2 Tiến hành thí nghiệm 55 4.3 So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết chứng minh 59 4.3.1So sánh với định lí Betz 59 4.3.2So sánh với đồ thị Khảo sát biển thiên công suất vào giá trị biến trở R 60 4.3.3Kết luận 61 Chương 63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NACA : Neighborhood Assistance Corporation of America HAWT: Horizontal axis wind turbine VAWT :Vertical axis wind turbine BET : Blade element theory DRWT : Dual-rotor wind turbine REVN: Renewable Energy Viet Nam viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.Tiềm gió Việt Nam Bảng 2.Bảng so sánh turbine đơn turbine cánh kép 10 Bảng 1.Kết tính tốn dây cung cánh 26 Bảng Kết tính tốn góc 28 Bảng 3 Kết tính tốn 29 Bảng Tham số hoạt động lớp cánh 55 Bảng Tham số hoạt động lớp cánh 56 Bảng Tham số hoạt động đồng lớp cánh 57 ix Nhận xét đồ thị: Khi mạch khơng có r đồ thị qua gốc toạ độ công suât mạch đạt cực đại R = |ZL – ZC| Khi vẽ đường thẳng P = P0 song song với OR đường thẳng cắt đồ thị nhiều điểm, điều chứng tỏ có giá trị R khác cho công suất Nếu R < tức r > |ZL – ZC| giá trị biến trở làm cho cơng suất đạt cực đại R=0 Công suất cuộn dây: P = I2.r = ( ) ( ) 𝑟 (3.12) 𝑟 (3.14) Công thức cuộn dây cực đại: P = Pmax  [(𝑅 + 𝑟) + (𝑍 − 𝑍 ) ]min => (R + r)min => R = Khi cơng suất cực đại: Pmax = I2max.r = ( ) Đặt mẫu biểu thức Z = 𝑟 + (𝑍 − 𝑍 ) ta Pmax = I2max.r = Với giá trị đo không tải (R=0) ta tìm Z  10k Vậy để cơng suất biến trở R cực đại R = Z = (3.13) 𝑟 𝑟 + (𝑍 − 𝑍 )  10k  Chọn biến trở có tầm đo biến trở từ 0 đến 20k để khảo sát để kết đo xác nên ta nâng vùng khảo sát từ 0 đến 40k cách lắp biến trở nối tiếp Sau chọn tầm khảo sát đồng hồ đo ta thiết kế hộp tải trở hình: Hình 42 Hộp tải trở sau thiết kế 51 Sau hoàn thành bước: - Thiết kế cánh cho Turbine Chọn máy phát cho Turbine Chọn chỉnh lưu cho Turbine Chọn trục cho hệ thống Turbine Tính tốn chọn tải tiêu thụ Qua bước ta hoàn thiện phần khí mơ hình Turbine gió cánh kép đưa vào thí nghiệm để so sánh kết thực tế Hình 43 Mơ hình Turbine gió cánh kép 52 Chương THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ THỰC TẾ 4.1 Xác định thơng số cần đo Tóm tắt: thí nghiệm trình bày kết mơ cơng suất đo Turbine cánh kép (2 lớp cánh) có hiệu suất cao so với Turbine thường (1 lớp cánh) Kết mơ cịn cụm Turbine lớp cánh hoàn toàn đáp ứng yêu cầu tăng hiệu suất cho máy phát điện Turbine gió Vùng làm việc máy phát Turbine lớp cánh đường đặc tính ngồi đảm bảo ln nằm vùng có hiệu suất cao máy phát Turbine lớp cánh Ngồi ra, kết thí nghiệm cịn cho thấy cách trực quan đường cong công suất máy phát sở quan trọng để kết luận độ hiệu mơ hình Turbine lớp cánh Xác định thông số đo tải Sau tính tốn giá trị tải trở cho Turbine ta bắt đầu tiến hành đo đạt thông số tải bao gồm điện áp (U), dịng điện (I), cơng suất (P) giá trị biến trở mà giá trị cơng suất cực đại Ta có sơ đồ lắp mạch đo sau Hình Sơ đồ lắp mạch đo tải Thực tế ta đo điện áp (U) dễ dàng giá trị điện áp tải Turbine lớn (V), giá trị dòng điện tải Turbine mơ hình nhỏ (mA) nên ngồi đồng hồ VOM loại đồng hồ điện tử thị trường khơng thể đo muốn đo giá trị dòng điện tải ta cần dung điện trở sun mắc vào cấu đo hình: Hình Sơ đồ lắp mạch đo tải với điẹn trở shunt 53 Nguyên lý mắc điện trở shunt Thiết bị dùng để đo dòng điện gọi ampe kế Ampe kế mắc nối tiếp với phụ tải Khi dòng điện cần đo nằm giới hạn dòng tối đa chịu cấu, cho dịng điện chạy trực tiếp qua đồng hồ Khi dòng cần đo lớn, ta phải mở rộng tầm đo cho ampe kế Đo dòng điện chiều: Nguyên lý đo: Các cấu đo điện từ, từ điện điện động hoạt động với dòng điện DC chúng dùng làm thị cho ampe kế DC 
Muốn đo giá trị đo khác ta cần phải mở rộng tầm đo cho thích hợp Mở rộng tầm đo cho cấu đo từ điện Cách mở rộng tầm đo điện trở Shunt Rs: Hình Cách mở rộng tầm đo cấu đo từ điện Trong đó: RS điện trở shunt Rm điện trở nội cấu đo Dòng điện đo: I = Im +IS
 Im dòng điện qua cấu đo
 IS dòng điện qua điện trở shunt Imax dòng điện tối đa cấu đo Ic dòng điện tối đa tầm đo Cách tính điện trở shunt Rs = 54 4.2 Tiến hành thí nghiệm Xác định tham số đo được: - Xác định tham số đo cấp điện trở khác - Tính cơng suất vẽ đồ thị tham số hệ trục toạ độ - So sánh đồ thị cánh quạt tính hiệu suất Turbine Kết đo sau 20 cấp điện trở khác thể bảng sau Bảng tham số hoạt động độc lập lớp cánh Bảng Tham số hoạt động lớp cánh Lần Đo 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 U 10.6 20.9 28.3 34.4 39.9 43.1 46.4 49.1 51.6 53.8 55.8 57.1 58.5 59.8 60.7 61.6 62.3 63 63.6 64.2 64.5 I 7.13 6.14 5.43 4.76 4.29 3.91 3.57 3.3 3.07 2.87 2.7 2.54 2.39 2.27 2.15 2.04 1.95 1.85 1.77 1.69 1.62 P 75.58 128.33 153.67 163.74 171.17 168.52 165.65 162.03 158.41 154.41 150.66 145.03 139.82 135.75 130.51 125.66 121.49 116.55 112.57 108.50 104.49 RTB 1.49 3.40 5.21 7.23 9.30 11.02 13.00 14.88 16.81 18.75 20.67 22.48 24.48 26.34 28.23 30.20 31.95 34.05 35.93 37.99 39.81 55 Đồ thị biểu diễn công suất lớp cánh 180 164 160 154 171 169 166 162 158 154 151 140 128 120 145 140 136 131 126 121 117 113 100 80 108 104 76 60 40 20 Hình 4 Đồ thị biểu diễn đường công suất lớp cánh Bảng Tham số hoạt động lớp cánh Lần Đo 10 11 12 13 14 U 10.1 20.3 28.2 34.4 39.6 43.9 47.4 50.7 53 55.7 57.2 58.8 60.6 61.5 62.3 I 6.61 5.84 5.15 4.62 4.2 3.84 3.53 3.3 3.06 2.88 2.71 2.54 2.4 2.26 2.14 P 66.761 118.552 145.23 158.928 166.32 168.576 167.322 167.31 162.18 160.416 155.012 149.352 145.44 138.99 133.322 RTB 1.53 3.48 5.48 7.45 9.43 11.43 13.43 15.36 17.32 19.34 21.11 23.15 25.25 27.21 29.11 56 15 16 17 18 19 20 63.2 63.9 64.2 64.6 65.5 66 2.03 1.93 1.83 1.74 1.67 1.61 31.13 33.11 35.08 37.13 39.22 40.99 128.296 123.327 117.486 112.404 109.385 106.26 Đồ thị biểu diễn công suất lớp cánh 180 160 159 166 169 167 167 162 160 155 145 140 120 149 145 139 133 128 119 123 117 100 112 109 106 80 60 67 40 20 Hình Đồ thị biểu diễn đường công suất lớp cánh Bảng Tham số hoạt động đồng lớp cánh Lần Đo U I P RTB 19.5 12.98 126.567 3.00 38.2 11.12 212.664 6.87 52.3 9.68 253.845 10.80 62.3 8.53 267.057 14.59 71.3 7.69 275.765 18.52 77.9 6.92 271.259 22.49 84.5 6.42 273.403 26.29 57 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 89.4 5.92 266.784 30.15 93.8 5.49 259.69 34.13 97.9 5.15 254.178 37.97 101.2 4.85 247.646 41.68 104.3 4.56 239.904 45.69 106.9 4.32 232.83 49.42 109.2 4.08 224.748 53.47 111.6 3.89 218.767 57.29 112.7 3.67 208.385 61.33 113.8 3.49 200.176 65.14 116 3.35 195.625 69.17 117 3.2 188.322 73.03 118 3.07 182.303 76.81 Đồ thị biểu diễn công suất lớp cánh 300 254 250 213 200 267 276 271 273 267 260 254 248 240 233 225 219 208 200 196 188 182 150 127 100 50 Hình Đồ thị biểu diễn đường công suất lớp cánh 58 300 267 254 250 100 260 254 248 240 233 213 200 150 276 271 273 267 225 219 208 200 196 188 182 171 169 167 166 166 167 164 162 160 162 158 159 154 155 154 151 149 145 145 145 140 139 136 133 131 126 128 123 127 128 121 117 119 113 112 109 108 76 67 50 Lớp cánh 10 11 Cánh 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Cánh Hình Đồ thị biểu diễn đường công suất kết hợp 4.3 So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết chứng minh 4.3.1 So sánh với định lí Betz Với kết thí nghiệm ta so sánh với kết định lý betz mơ hình Turbine gió 59 Đồ thị biểu diễn công suất lớp cánh 300 254 250 267 276 271 273 267 260 254 248 240 233 213 200 225 219 208 200 196 188 182 150 127 100 50 Hình 8.Đồ thị so sánh định lí Betz cơng suất Turbine cánh kép Ta thấy mơ hình thí nghiệm thống kê tuyến tính chung cho phép tạo chuỗi số liệu cấp tải cho ta thấy điểm công suất cực đại Turbine lớp cánh có hiệu suất cao so với Turbine lớp cánh ( ) ( ) , , Hiệu suất Turbine: H1 = = = 1,622 ∗ H2 = ( ∗ ) = ( , , , , ) = 1,649 Trong đó: P*1 công suất cực đại cánh thứ hoạt động độc lập P*2 công suất cực đại cánh thứ hai hoạt động độc lập 4.3.2 So sánh với đồ thị Khảo sát biển thiên công suất vào giá trị biến trở R 60 Đồ thị biểu diễn công suất lớp cánh 300 254 250 213 200 267 276 271 273 267 260 254 248 240 233 225 219 208 200 196 188 182 150 127 100 50 Hình Đồ thị so sánh biến thiên công suất công suất Turbine cánh kép Kết kiểm tra cho thấy mơ hình có đủ độ tin cậy cần thiết để áp dụng kỹ thuật, đặc biệt lượng tạo điển hình Turbine gió đánh giá tiềm phát điện sức gió để tiếp tục xây dựng mơ hình hồn thiện theo hướng xây dựng mơ hình hồn chỉnh áp dụng thực tế 4.3.3 Kết luận Mơ hình thí nghiệm thống kê tuyến tính chung cho phép tạo chuỗi số liệu cấp tải cho ta thấy điểm công suất cực đại Turbine lớp cánh Điểm cịn tồn lớn mơ hình hiệu suất Turbine lớp cánh chưa sát thực với thực tế chưa thể điều chỉnh chiều Turbine theo hướng gió chưa xét tốc độ gió mối quan hệ với thơng số khác Mặc dù kết kiểm tra cho thấy mơ hình có đủ độ tin cậy cần thiết để áp dụng kỹ thuật, đặc biệt lượng tái tạo điển hình Turbine gió đánh giá tiềm phát điện sức gió khu vực lân cận thành phố Hồ Chí Minh vùng ven biển, đảo khu vực Nam Kết đạt ban đầu để tiếp tục xây dựng mơ hình hồn thiện theo hướng xây dựng mơ hình hồn chỉnh áp dụng thực tế, phục vụ hiệu việc giải vấn đề ượng tái tạo tốt Độ tin cậy mơ hình đánh giá thông qua thông số so sánh mô 61 thực nghiệm công suất Nhìn chung, kết mơ phù hợp với thực nghiệm, nhiên số vòng quay thấp động cơ, q trình mơ dựa sở bỏ qua hao phí yếu tố môi trường nên hiệu suất đồ thị cao bị nhiễu so với kết thực nghiệm Trên thực tế trình quay Turbine gió khơng đều, đặc biệt tốc độ thấp, lượng lớn gió khơng tham gia vào q trình sinh cơng nên tiêu hao cao mà cơng suất mô men thấp so với kết mô Cịn tốc độ lớn có tượng rung lắc trình quay lớp cánh trước làm cho công suất lớp cánh sau bị giảm Và luồng khơng khí hổn loạn lớp cánh làm giảm hiệu suất Turbine, lí thuyết bỏ qua yếu tố luồn gió hổn loạn cánh để dễ dàng việc tính toán nên hiệu suất gần tuyệt đối Đặc tính mơ vùng hiệu suất cao cho kết tương ứng so với lý thuyết… 62 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Sau 16 tuần nghiên cứu tài liệu tìm hiểu thực tế em hoàn thành nội dung cơng việc cụ thể sau : - Tìm hiểu lịch sử phát triển nguồn lượng gió máy phát điện chạy sức gió - Phân tích khí động lực học cánh gió turbine cánh kép xác định góc cánh điều khiển - Thiết kế cánh turbine quay thuận quay ngịch theo tiêu chuẩn NACA4412 - Tính tốn lựa chọn : trụ,tải trở,chỉnh lưu phận khác hệ thống Qua tìm hiểu nghiên cứu tính tốn thiết kế mơ hình turbine gió cánh kép em thấy turbine gió nguồn lượng phát triển tương lai gần.Do thời gian khả cịn hạn chế nên việc tính tốn thiết kế có sai sót Hơn lần em tiếp xúc nên cịn khó khăn bỡ ngỡ Hướng phát triển Trong trình thực đồ án em thấy đề tài hay mang tính thực tế cao Tuy nhiên q trình tính tốn thiết kế mang tính chất tương đối.Vì hi vọng tương lai khơng xa bạn khóa sau cải thiện hệ thống để áp dụng vào thực tế sản xuất Đây nguồn lượng không ảnh hướng độc hại đến người mơi trường.Việc áp dụng thiết kế hệ thống turbine gió cánh kép góp phần làm giảm phần chi phí tiêu thụ điện Trong bối cảnh nguồn điện ngày hạn hẹp với giá thành tương đối cao 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Geitmann, S.: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe (Năng lượng tái tạo nhiên liệu thay thế), Hydrogeit Verlag, Aufl., Jan 2005 [2] Cơng nghiệp điện gió, Thời báo kinh tế Sài Gịn - Trung tâm kinh tế Châu Á TBĐ, Thành phố HCM 6/4/2012 [3] Ngân hàng giới, Chiến lược phát triển ngành Điện - Quản lý tăng trưởng cải cách, Ngân hàng giới Việt Nam, 2006 [4] https://vi.wikipedia.org/wiki/Turbine_gi%C3%B3 truy cap cuoi 23/4/2017 [5] Đồ án thiết kế kỹ thuật Turbine gió cơng suất 500W anh Bùi Văn Hiền CK51CTM-Trường Đại Học Nha Trang 64