(Luận văn) nghiên cứu ứng dụng bánh đà lưu trữ năng lượng trong khai thác năng lượng tái tạo

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP PHẠM NGỌC DŨNG lu an n va ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU gh tn to NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG TRONG KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO p ie LUẬN VĂN THẠC SĨ LUẬN VĂN THẠC SĨ nl w TÊN ĐỀ TÀI: d oa NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ ĐIỀU KỸ CHỈNH TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ CHUYÊN NGÀNH: THUẬT ĐIỆN u nf va an lu DIEZEN ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG CHO TÀU THỦY HƯỚNG DẪN KHOA HỌC KHOA CHUYÊN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TĐH ll DƯƠNG THỊ THANH z at nh Người thực : oi m Chuyên ngành: TRƯỞNG KHOA Cán hướng dẫn: PGS.TS VÕ QUANG LẠP z PGS.TS LẠI KHẮC LÃI @ n http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN va Thái Nguyên, năm 2019 an Lu Thái Nguyên - 2014 m co l gm PHÒNG ĐÀO TẠO si i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Phạm Ngọc Dũng Sinh ngày 07 tháng 08 năm 1991 Học viên lớp cao học khóa 20 – Kỹ thuật điện – Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên Sau hai năm học tập nghiên cứu, dậy giúp đỡ tận tình thầy giáo đặc biệt thầy giáo hướng trực tiếp dẫn thực luận văn tốt nghiệp PGS lu an TS Lại Khắc Lãi Tơi hồn thành chương trình học tập đề tài luận văn tốt n va nghiệp: Nghiên cứu ứng dụng bánh đà lưu trữ lượng khai thác Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Ngồi tài ie gh tn to lượng tái tạo p liệu tham khảo trích dẫn, số liệu kết mơ phỏng, thực nghiệm d oa nl w thực hướng dẫn PGS TS Lại Khắc Lãi trung thực an lu Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2019 ll u nf va Học viên oi m z at nh Phạm Ngọc Dũng z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ac th si ii LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian nghiên cứu làm việc, động viên giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS TS Lại Khắc Lãi, luận văn với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng bánh đà lưu trữ lượng khai thác lượng tái tạo” hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Thầy giáo hướng dẫn: PGS TS Lại Khắc Lãi tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn lu Khoa đào tạo Sau đại học, thầy cô giáo Khoa Điện – Trường đại học an n va Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên giúp đỡ tác giả tn to suốt trình học tập trình nghiên cứu khoa học thực gh luận văn p ie Toàn thể học viên lớp Cao học Kỹ Thuật Điện khóa 20, đồng nghiệp, w bạn bè, gia đình quan tâm, động viên giúp đỡ tác giả suốt trình oa nl học tập hoàn thành luận văn d Mặc dù cố gắng, nhiên trình độ kinh nghiệm cịn nhiều hạn lu va an chế nên luận văn cịn gặp phải vài thiếu sót Tác giả mong u nf nhận đóng góp ý kiến từ thầy giáo bạn đồng nghiệp ll để luận văn hoàn thiện oi m Xin chân thành cảm ơn! z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU lu Tính cấp thiết đề tài an Mục tiêu nghiên cứu va n Đối tượng nghiên cứu gh tn to Phương pháp nghiên cứu ie Cấu trúc luận văn gồm chương p CHƯƠNG 1: LƯU GIỮ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN nl w 1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN d oa 1.1.1 Các đặc trưng điện an lu 1.1.2 Nhu cầu lưu trữ điện va 1.2 CÁC HÌNH THỨC LƯU GIỮ NĂNG LƯỢNG TRUYỀN THỐNG ll u nf 1.1.1 Acqui oi m 1.2.2 Pin nạp xả 14 z at nh a Phân biệt Pin Ắc quy 14 b Các thông số pin 14 z 1.3 BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG 18 @ gm 1.3.1 Tổng quan 18 l 1.3.2 Cấu tạo bánh đà lưu trữ lượng 20 m co 1.3.3 Nguyên lý hoạt động bánh đà lưu trữ lượng 21 an Lu 1.3.4 Đặc điểm bánh đà lưu trữ lượng 22 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 22 va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN ac th si iv CHƯƠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 23 2.1 Tổng quan lượng tái tạo 23 2.1.1 Khái niệm lượng tái tạo 23 2.1.2 Phân loại lượng tái tạo 24 2.1.3 Vai trị lợi ích lượng tái tạo 27 2.2 VẤN ĐỀ KHAI THÁC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Ở VIỆT NAM 28 2.2.1 Tiềm 28 2.2.2 Vấn đề khai thác lượng tái tạo Việt Nam 32 lu an 1.2.3 Xu phát triển điện gió điện mặt trời Việt Nam 33 n va 2.3 KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO DƯỚI DẠNG ĐIỆN NĂNG 35 2.3.2 Điện mặt trời 38 gh tn to 2.3.1 Hệ thống điện gió 35 p ie 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 41 oa nl w CHƯƠNG BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TÍCH HỢP CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 42 d 3.1 TỔNG QUAN 42 an lu 3.1.1 Hệ thống tích hợp điện mặt trời điện gió 42 u nf va 3.1.2 Đặc điểm hệ thống tích hợp điện gió điện mặt trời 44 ll 3.1.3 Tính cấp thiết phải ổn định điện áp cơng suất hệ thống tích hợp điện gió mặt trời 44 oi m z at nh 3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 45 z 3.2.1 Cấu trúc hệ thống bánh đà lưu trữ lượng 45 @ gm 3.2.2 Nguyên lý điều khiển hoạt động FESS hệ thống 46 m co l 3.3 ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁNH ĐÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG 48 3.3.1 Xây dựng mô hình tốn hệ thống FESS 49 an Lu 1) Bánh đà 49 va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si v 2) Máy điện không đồng 50 Bộ biến đổi 53 Điều chế véc tơ không gian 54 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống FESS 57 3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 57 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 61 KẾT LUẬN CHUNG 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN ac th si vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Tiềm nguồn lượng tái tạo Việt Nam 29 Bảng 2: Công suất lượng tái tạo khai thác Việt Nam 33 Bảng 1: Chu kỳ đóng/cắt van sector 56 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN ac th si vii DANH MỤC HÌNH VẼ NỘI DUNG HÌNH Trang lu an n va Hinh Cấu tạo tổng quát ắc quy axit - lead acid battery Hình 1.3 Nguyên lý nạp điện ắc quy axit | lead acid battery Hình 1.4 Ngun lý phóng điện ắc quy axit | lead acid battery 10 Hình 1.5 :pin sạc Nitecore 18650 2500mAh – 35A 15 Hình 1.6 Sơ đồ kết nối mạch sạc xả bảo vệ pin 16 Hình 7: Cấu tạo bánh đà lưu trữ lượng 19 Hình 1: Cối xay gió 34 Hình 2: Cánh đồng điện gió Tây Ban Nha 34 Hình 3: Cơng viên quang điện Lieberose 71,8 MW (Đức) 37 Hình 4: Nhà máy điện mặt trời Ninh Thuận 38 ie gh tn to Hình 1: Cấu trúc hệ thống lưu giữ lượng lưới điện Hình 3.1: Sơ đồ khối chức hệ thống tích hợp điện gió điện mặt trời p 40 Hình 3.2: Cấu trúc FESS cấp nl w 43 43 Hình 4: Hệ thống điện mặt trời điện gió có tích hợp FESS 44 d oa Hình 3: Cấu trúc hệ thống FESS cấp lu Hình 5a,b: Đường cong công suất tức thời FESS hệ thống lai va an 45 46 Hình 7: Các véc tơ không gian SVM 51 ll u nf Hình 6: Sơ đồ mạch lực hệ thống FESS m Hình 8: Sơ đồ điều khiển FESS oi 54 z at nh Hình 3.9: Đáp ứng tốc độ máy điện FESS 56 Hình 3.10: Đáp ứng từ thông động 56 z 56 gm @ Hình 3.11: Đáp ứng cơng suất FESS Hình 3.12: Đáp ứng công suất FESS công suất hệ thống bơm vào lưới 57 l 2,44s đến 2,66s m co Hình 3.13: Đường cong điện áp dịng điện pha khoảng thời gian từ 57 an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DER (Distributed Ennergy resouces) Nguồn lượng phân tán ESS (Energy Storage System) Hệ thống lưu trữ lượng FESS (Flywheel Energy Storage System) Hệ thống bánh đà lưu trữ lượng lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày , nhu cầu thác sử dụng nguồn lượng tái tạo thay cho nguồn lượng hóa thạch vốn dần cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề cấp thiết nhiều quốc gia giới Việt Nam nước có tiềm lớn nguồn lượng tái tạo, đặc biệt lượng gió lượng mặt trời Tuy nhiên nguồn điện gió nguồn điện mặt trời khơng phải lúc có sẵn, sản lượng khơng kiểm sốt được, ln bị biến động điều kiện lu an thời tiết môi trường nên chúng tham gia vào lưới điện cục ( vi lưới n va – microgrid ) dễ gây ổn định lưới điện, gây lỗi lưới, sập lưới Vì tn to việc sử dụng chúng dạng lượng điện cần đòi hỏi kỹ thuật tiên gh tiến p ie Và phương án đề xuất phát triển vòng hai w mươi năm gần dùng bánh đà để lưu trữ điều tiết lượng điện Đây oa nl giải pháp lí thú có nhiều triển vọng phát triển thu hút quan d tâm nhiều nhà khoa học giới Tuy nhiên để sử dụng bánh đà lưu trữ lu va an điểu tiết lượng cần giải hai vấn đề kỹ thuật then chốt : thứ ll m thành điện u nf vấn đề tổn hao ma sát , tiếp đến chế biến đổi lượng bánh đà oi Vậy bánh đà lưu trữ lượng Bánh đà thiết bị khí z at nh quay sử dụng để lưu trữ lượng quay Bánh đà có mơ-men qn tính lớn, z chống lại thay đổi tốc độ quay Lượng lượng lưu trữ @ gm bánh đà tỉ lệ với bình phương tốc độ quay Năng lượng chuyển l giao cho bánh đà cách áp dụng mơ-men xoắn nó, gây m co tốc độ quay nó, lượng lưu trữ nó, gia tăng Ngược lại, bánh kết làm tốc độ quay giảm n va Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu đà giải phóng lượng lưu trữ cách áp mơ-men xoắn đến tải khí, http://lrc.tnu.edu.vn ac th si 51 Trong đó: - Rs, Rr điện trở pha stator rotor - Ls, Lr điện cảm pha stator rotor - M hỗ cảm - uds, uqs thành phần vng góc điện áp stator - ids, iqs thành phần vuông góc dịng điện stator - Φdr, Φqr thành phần vng góc từ thơng rotor lu an - p số đôi cực va n - ωs tốc độ quay từ trường stator tn to ie gh b) Điều khiển p Việc điều khiển động /máy phát hệ thống FESS thực theo Với giả thiết d oa nl w phương pháp điều chế không gian véc tơ tựa từ thông rotor lu an dr   (3.9) u nf va qr  ll Hệ phương trình trạng thái (3.8) trở thành:    u ds      u qs   Ls  (3.10) Từ thông tham chiếu xác định: m co l gm @ s z R sr Ls    dr      s  i ds     i   Ls  qs R sr      Ls  z at nh MR r Lr oi m  R r  Lr dr   d    MR r i ds   dt    Ls L2r i qs     Mp F   Ls L r an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 52 f  ref rn f  fn   fn rn  f  fn f  rn  (3.11) Lr sn M (3.12)  rn từ thông định mức rotor (đơn vị Web) sn từ thông định mức stator (đơn vị Web) tinhstheo công thức sn  lu us s (3.13) an n va Với us trị hiệu dụng điện áp pha stator; ωs tốc độ góc điện áp lưới có giá trị tn to 314,16 rad/s p ie gh Ta có: Lr u s M s (3.14) nl w rn  d oa Dòng điện stator trực tiếp tham chiếu xác định: (3.15) va an lu i ds  ref = PI  r  ref  r est  ll u nf PI qui luật điều chỉnh tỉ lệ tích phân oi m Giá trị ước lượng từ thông rotor biểu diễn M i L r ds 1 s Rr z at nh dr est = (3.16) z l gm @ s tốn tử laplace Cơng suất đặt (cơng suất tham chiếu) máy điện không đồng với bánh m co đà xác định theo công thức (3.2) Từ công suất tham chiếu suy mơ an Lu men điện từ tham chiếu máy dẫn động bánh đà cách đo tốc độ quay Mô http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN va men điện từ xác định thơng qua dịng điện ac th si 53 Mr = Pf ref f (3.17) Bộ biến đổi Ta định nghĩa điện áp điều chế biến đổi tọa độ tham chiếu Park áp dụng cho stator máy điện không đồng công thức sau:  v ds  U  v d  reg   v  =   v q  reg   qs  (3.18) lu Với vd-reg vq-reg điện áp điều chỉnh hệ qui chiếu Park an n va Dòng điện điều chế biến đổi xác định theo biểu thức (3.19) to i ds  vq reg    i qs  (3.19) p ie gh tn i m mac =  vd reg d oa nl (3.19) w Việc điều khiển biến đổi kết hợp với máy điện rút từ phương trình an lu  v d  reg  v ds  ref   U  v v qs  ref q  reg   U  ll u nf va (3.20) m oi Biết rằng: MpF dr  Ls i ds Lr va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu E q  vqs  m co MR r dr  Ls i qs L2r l E d  vds  gm MpF r  ref  Ls i ds  ref Lr @ vsq  ref  E q  ref  z MR r r  ref  Ls i qs  ref L2r z at nh vsd  ref  E d  ref  ac th si 54 E d ref  PI '  i ds  ref  i ds  E q ref  PI '  i qs ref  i qs    pF + MR r iqs ref Lr r ref Điều chế véc tơ không gian Việc điều khiển hoạt động biến đổi thực nhờ điều chế độ rộng xung (PWM) Trong luận văn sử dụng phương điều chế vector khơng gian (SVM), phương pháp điều chế kỹ thuật số coi kỹ thuật lu an điều chế độ rộng xung tốt biến tần ba pha SVM có nhiều ưu điểm n va tần số chuyển đổi khơng đổi, tối ưu tổn thất chuyển mạch tối ưu sóng Véc tơ điều chế khơng gian cho Inveter pha có tám trạng thái, trạng ie gh tn to hài p thái xác định vector không gian điện áp Hinh 3.7, sáu nl w vectơ không gian điện áp (U1 đến U6) chia tồn khơng gian thành sáu phần từ d oa đến (6 secter), hai véc tơ không U0 U7 nằm gốc Góc hai secter ll u nf va an lu khác không liền kề 60 ° oi m z at nh z @ l gm Hình 7: Các véc tơ không gian SVM độ (αβ) thông qua biến đổi Clark m co Trong SVM, điện áp tham chiếu hệ tọa độ (dq) chuyển qua hệ tọa an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN ac th si 55 Va = Vd cos q- Vq sin q (3.21) Vb = Vd sin q + Vq cos q SVM thực thơng qua bước sau: 1) Tính điện áp góc pha tham chiếu (Uref) theo biểu thức: U ref  U 2  U 2 U    tan 1     U  (3.22) lu an 2) Xác định vị trí sector, điều thực cách lấy góc tính n va từ bước cuối cungd sau so sánh với phạm vi góc sector; p ie gh tn to 3) Tính hệ số điều chế (m) khoảng thời gian T1, T2, T0; sin   /    sin   / 3 T2  Ts m sin    sin   / 3 d oa nl w T1  Ts m (3.23) an lu T0  Ts   T1  T2  U ;m  ref fs U dc ll u nf va Trong đó: Ts  m oi 4) Xác định thời gian đóng cắt van (S1 - S6) Sau tính T1, T2 z at nh T0 ta xác định thời gian xung SVM đóng cắt van (bảng 1) z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 56 Bảng 1: Chu kỳ đóng/cắt van sector Sector lu an n va p ie gh tn to S4 = T0/2 S3 = T2+T0/2 S6 = T1+T0/2 S5 = T0/2 S2 = T1+T2+T0/2 S1 = T1+ T0/2 S1 = T2+T0/2 S3 = T1+T2+T0/2 S6 = T0/2 T0/2 S2 = T1+T2+T0/2 S1 = T0/2 S1 = T1+T2+T0/2 S3 = T1+T2+T0/2 S6 = T0/2 S5 = T2+T0/2 S2 = T1+ T0/2 S1 = T0/2 S1 = T1+T2+T0/2 S3 = T1+ T0/2 S6 = T2+T0/2 S5 = T1+T2+T0/2 S2 = T0/2 S1 = T2+T0/2 S1 = T1+ T0/2 S3 = T0/2 S6 = T1+T2+T0/2 S2 = T0/2 d oa nl w S1 = T1+T2+T0/2 lu Nhóm van (S4, S6, S2) Nhóm van (S1, S3, S5) va an S5 = T1+T2+T0/2 S1 = T1+T2+T0/2 u nf S3 = T0/2 S6 = T1+T2+T0/2 ll S1 = T0/2 m S2 = T2+T0/2 oi S5 = T1+ T0/2 z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 57 4.3.2 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống FESS Sơ đồ điều khiển hệ thống FESS biểu diễn Hình 3.8 Trong sơ đồ tín hiệu tham chiếu pref xác định theo biểu thức (3.2) uq pref ωf Tính iq-ref iq-ref uq PI2 lu Tính ϕref PI1 an - VSM αβ uβ ud PI3 - uα dq - Converter id-ref va φ n θ θ tn to dq abc p ie gh ước lượng từ thông d oa nl w ωf ll u nf 3.4 Kết mô va an lu Hình 8: Sơ đồ điều khiển FESS oi m Để thấy rõ hoạt động hệ thống bánh đà việc bù đắp thiếu hụt bất z at nh thường lượng hệ thống điện gió mặt trời sinh ta tiến hành mô hệ thống Matlab-Simulink với kịch mô thông số sau: z gm @ a) Kịch mô phỏng: Ta biết nguyên nhân bất ổn định lượng hệ thống điện mặt trời + l m co gió cung cấp cho tải có biến động bất thường điều kiện môi trường xạ mặt trời biến đổi, lượng gió biến đổi, … Bài tốn điều khiển đặt ta an Lu giữ ổn định công suất hệ thống điện mặt trời + gió + FESS cung cấp cho tải va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 58 có biến thiên đột ngột xạ mặt trời, dẫn đến biến thiên đột ngột công suất pin quang điện Ở trạng thái làm việc bình thường cơng suất hệ thống điện mặt trời + gió cung cấp đủ cơng suất để trì trạng thái làm việc ổn định hệ thống p1 = p2 Giả thiết biến động bất thường xạ mặ trời lượng PV cung cấp cho lươí bị thiếu hụt lượng 50kW thời gian 10 giây, hệ thống bánh đà tích lũy lượng trước xả lượng để bù vào thiếu hụt Pw = PG - PR = 500kW (3.24) lu an b) Thông số mơ n va - Mơ men qn tính bánh đà: Jf = 150kg/m2 to gh tn - Máy điện khơng đồng kết nối với bánh đà có thông số: p ie o Công suất máy điện kết nối với bánh đà: Pf = 50kW; w o Số đôi cực: p = 2; oa nl o Điện trở stator: Rs = 0,05Ω; d o Điện trở rotor: Rr = 0,043Ω; lu va an o Điện cảm stator: Ls = 40,7.10-3H; u nf o Điện cảm rotor: Lr = 40,1.10-3H; ll o Hỗ cảm stator rotor: M = 40.10-3H m oi o Vận tốc ban đầu bánh đà: 1500 vòng / phút (157 rad/s) công suất z at nh tham chiếu công suất danh định máy không đồng (50kW) z - Thời gian mô 10s Các kết mô l gm @ hình từ Hình 3.9 đến Hình 3.12 Trong đó: m co - Hình 3.9 đáp ứng tốc độ máy điện tích hợp bánh đà; - Hình 3.10 đường cong từ thông tham chiếu từ thơng thực máy va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu điện nối với bánh đà ac th si 59 - Hình 3.11 cơng suất tham chiếu, đáp ứng công suất thu - phát FESS - Hình 3.12 cơng suất tham chiếu đáp ứng công suất thu - phát FESS công suất tổng hệ thống điện gió + mặt trời + FESS cấp cho tải Hình 3.13 đường cong điện áp dòng điện pha máy điện (dòng pha lu an va n Hình 3.9: Đáp ứng tốc độ máy điện FESS p ie gh tn to d oa nl w an lu ll u nf va Hình 3.10: Đáp ứng từ thơng động oi m z at nh z m co l gm @ Hình 3.11: Đáp ứng cơng suất FESS an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 60 Hình 3.12: Đáp ứng cơng suất FESS công suất hệ thống bơm vào lưới lu an va n ua to p ie gh tn 5*ia d oa nl w an lu 2,44s đến 2,66s ll u nf va Hình 3.13: Đường cong điện áp dòng điện pha khoảng thời gian từ oi m z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 61 *Nhận xét: Kết mô ta thấy công suất hệ thống điện gió + mặt trời dao động khoảng thời gian từ đến 2,25 giây tốc độ bánh đà xuất phát từ giá trị ban đầu (157 rad/s) tăng tốc lên 250 rad/s Trong khoảng thời gian máy điện làm việc chế độ động (công suất dương) Trong khoảng thời gian từ 2.25 - giây, tốc độ bánh đà giảm từ 250rad/s xuống 157rad/s, máy điện làm việc chế độ máy phát (công suất âm), lượng lưu trữ bánh đà dạng động đưa bù vào phần lượng hao hụt pin quan điện Tương tự khoảng thời gian từ lại Kết ta có lu tổng cơng suất hệ thống PV + FFSS bơm vào lưới không thay đổi an n va 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG tn to Chương trình bày cấu trúc hệ thống điện gió + mặt trời có tịch hợp hệ thống ie gh bánh đà lưu trữ lượng; mô tả hoạt động FESS, xây dựng mơ hình tốn p học hệ thống FESS nguyên tắc điều khiển chúng Đồng thời tiến hành mô nl w cho kịch cụ thể để minh chứng vai trò hệ thống FESS d oa việc ổn định công suất hệ thống điện gió + mặt trời làm việc độc lập ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 62 KẾT LUẬN CHUNG Sau thời gian làm luận văn với đề tài: “Điều khiển ổn định vi lưới có nguồn lượng tái tạo” hướng dẫn PGS.TS Lại Khắc Lãi đạt số kết sau: - Đã tìm hiểu hình thức lưu trữ điện truyền thống hệ thống bánh đà lưu trữ lượng; - Trình bày tầm quan trọng việc lưu trữ lượng điện nhằm tiết kiệm điện cân cung - cầu điện thời điểm; lu - Tìm hiểu tổng quan lượng tái tạo, tiềm vấn đề khai thác an lương tái tạo giới Việt Nam; vấn đề khai thác lượng gió n va lượng mặt trời dạng điện năng; gh tn to - Xây dựng cấu trúc hệ thống điện gió + mặt trời làm việc độc lập có tích hợp p ie hệ thống bánh đà lưu trữ lượng w - Tính tốn, mơ hình hóa , mơ cho trường hợp cụ thể Kết oa nl mô cho thấy sử dụng bánh đà lưu trữ lượng để khắc phục d thiếu hụt lượng tức thời hệ thống điện gió + mặt trời làm việc độc lập, lu ll u nf Kiến nghị: va an đảm bảo cung cấp công suất ổn định cho tải oi m Tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hệ thống bánh đà lưu trữ lượng áp điện độc lập z at nh dụng cân cung - cầu ổn định điện áp cho lưới điện nhỏ trạm phát z m co l gm @ an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lại Khắc Lãi, Lại Thị Thanh Hoa, Nguyễn Văn Huỳnh, "Bánh đà lưu trữ lượng lưới có nguồn lượng tái tạo," Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học tái nguyên, vol 173, no 12, pp 587-91, 2017 [2] Lai Khac Lai, Danh Hoang Dang, Lai Thi Thanh Hoa, "A NEW METHOD TO DETERMINE AND MAINTAIN THE MAXIMUM POWER," Tạp chí Khoa học & Công nghệ, vol 162, no 02, pp 189-194, 2017 lu an [3] KhacLai Lai, DanhHoang Dang, XuanMinh Tran, "Modeling and control n va the grid-connected single-phase photovoltaic system," SSRG International no 5, pp 51-56, 2017 ie gh tn to Journal of Electrical and Electronics Engineering (SSRG-IJEEE), vol 4, p [4] M.Lokanadham, K.Vijaya Bhaskar, "Incrementall Conductance Based nl w Maximum Power Point Tracking (MPPT) for Photovoltaic System," d oa International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), an lu vol 2, no 2, pp 1420-1424, 2012 u nf va [5] Mihnea Rosu-Hamzescu, Sergui Oprea, Practical Guide to Implementing ll Solar Panel MPPT Algorithms, Microchip Technology Inc AN152, 2013 m oi [6] M Monfared, M Sanakar, S Golestan, "Direct Active and Reative Power z at nh Control of Single-Phase Gris-Tie Converters," IET Power Electron, vol 5, z no 8, pp 1544-1550, 2012 @ gm [7] P Siva Srinivas, M Rambabu, Dr.G.V.Nagesh Kumar, "PQ Control Based Research, vol 4, no 10, pp 523-526, 2015 m co l Grid Connected DG Systems," International Journal of Engineering an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 64 [8] Khac Lai Lai, Thi Thanh Thao Tran, "Three-Phase Grid Connected Solar System With Svm Algorithm," Journal of Engineering Research and Application, vol 8, no 11, pp 42-48, 2018 [9] L K Lai, "Fuzzy Logic Controllerfor Grid connected Single Phase Inverter," Journal of Science and Technology - Thai Nguyen University, no 2, pp 33-37, 2013 [10] J Kim, J M Guerrero, P Rodriguez, R Teodorescu and K Nam, , "Mode Adaptive Droop Control With Virtual Output Impedances for an Inverter- lu an Based Flexible AC Microgrid," IEEE TRANSACTIONS ON POWER va n ELECTRONICS, vol 26, no 3, 2011 to gh tn [11] S Belfedhal, M Berkouk, "―Modeling and Control of Wind Power p ie Conversion System with a Flywheel Energy Storage System," International Journal of Renewable Energy Research, IJR, vol 1, no 3, oa nl w pp 43-52, 2011 d [12] Salima Nemsi, Seifeddine Abdelkader Belfedhal, Linda Barazane , "Role lu va an of Flywheel Energy Storage System in Microgrid," JOURNAL OF u nf ENGINEERING RESEARCH AND TECHNOLOGY, VOLUME 3, ISSUE ll 3, SEPTEMBER 2016, vol 3, no 3, pp 41-50, September 2016 oi m [13] I.J Iglesias, L García-Tabarés, A Agudo, I Cruz, Arrbas, "Design and z at nh Simulation of a Stand-alone Wind-Diesel Generator with a Flywheel z Energy Storage System to Supply the Required Active and Reactive @ m co l Conference, 2000 gm Power," PESC Record - IEEE Annual Power Electronics Specialists an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN ac th si 65 [14] Yong Xiao, Xiaoyu Ge and Zhe Zh, "Analysis and Control of Flywheel Energy Storage Sy," Additional information is available at the end of the chapter, pp 131-148, 2010 [15] Satish Samineni, Brian K Johnson, Herbert L Hess and Joseph D Law, "Modeling and Analysis of a Flywheel Energy Storage System with a Power Converter Interfac," International Conference on Power Systems Transients – IPST 2003 in New Orleans, USA, pp 1-6, 2013 [16] Seifeddine Belfedhal*, El-Madjid Berkouk** , "Modeling and Control of lu an Wind Power Conversion System with a Flywheel Energy Storage System," va n International Journal Of Renewable Energy Research, IJRER , vol 1, no gh tn to 3, pp 43-52, 2011 p ie [17] Ashok Kumar L Archana N and Vidhyapriya R., "POWER QUALITY IMPROVEMENT OF GRID CONNECTED WIND ENERGY SYSTEMS oa nl w USING STATCOM-BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM," ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences , vol 10, no 21, pp 9872- d va an lu 9879, 2015 u nf [18] A F Tai-Ran Hsu, "On a Flywheel-Based Regenerative Braking System ll for Regenerative Energy Recovery," in Proceedings of Green and Systems m oi Conference, Long Beach, 2013 z at nh [19] Aakash B Rajan Prof Parth H Patel, "Analysis of Flywheel Energy z Storage System: A Review," IJSRD - International Journal for Scientific @ m co l gm Research & Development, vol 5, no 1, pp 905-908, 2017 an Lu va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN ac th si