Giáo trình Lý thuyết thiết kế và ứng dụng năng lượng gió - Đại học Thuỷ lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI BỘ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT THIẾT KẾ VÀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ (Bản dịch Lưu hành nội bộ, xuất bản lần thứ nhất) HÀ NỘI, 2017 Mục lục Chương 1[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI BỘ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT THIẾT KẾ VÀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ (Bản dịch Lưu hành nội bộ, xuất lần thứ nhất)   HÀ NỘI, 2017 Mục lục Chương Giới thiệu lượng gió đại trình phát triến 1.1 Các tua bin gió đại 1.1.1 Thiết kế Tua bin gió đại 1.1.2 ước tính sản lượng điện 1.1.3 Các khái niệm khác tua bin gió 1.2 Lịch sử khai thác lượng gió 10 1.2.1 Sơ lược lịch sử cối xay gió 11 1.2.2 Quá trình phát triển 14 1.2.3 Sự hồi sinh lượng gió 15 1.2.4 Công nghệ tảng tua bin gió đại 18 1.2.5 Những xu hướng chung 19 Tài liệu tham khảo 19 Chương Các đặc điếm vàtài nguyên gió 21 2.1 Giói thiệu 21 2.2 Những đặc điếm chung tài nguyên gió 21 2.2.1 Tài ngun gió: hình thành Trái đất 22 2.2.2 Những đặc điểm chung Gió 25 2.2.3 Ước lượng tài nguyên gió tiềm 32 2.3 Những đặc điểm tầng khí ranh giói 35 2.3.1 Những nét đặc trưng tầng khí quyến ranh giới 35 2.3.2 Sự nhiễu loạn 38 2.3.3 Gió on định: thay đối tốc độ gió theo độ cao 43 2.3.4 Ánh hưởng địa hình lên tính chất gió 47 2.4 Phân tích liệu gió Ước tính tài ngun 52 2.4.1 Khía cạnh chung việc sản xuất lượng tua bin gió 53 2.4.2 Phương pháp trực tiếp phân tích liệu, mơ tả tài nguyên suất tua bin 54 2.4.3 Phân tích thống kế liệu gió 57 2.5 Ước tính sản lượng tù’ tua bin gió sử dụng phương pháp kỹ thuật thống kê 62 2.5.1 Tính toán sản lượng lý tưởng sử dụng hàm phân bố Rayleigh 63 2.5.2 Tính tốn sản lượng cho tua bin gió thực sử dụng hàm phân bo Weibull 64 2.6 Tổng quan liệu đánh giá nguồn tài nguyên sẵn có 65 2.6.1 Nguồn thông tin từ Hoa Kỳ 66 2.6.2 Thông tin liệu nguồn tài nguyên gió khu vực châu Âu 69 2.6.3 Thông tin liệu nguồn tài nguyên gió cáckhu vực giới 71 2.7 Các dụng cụ thiết bị đo gió 72 2.7.1 Tồng quát 72 2.7.2 Đặc điếm chung dụng cụ đo lường 74 2.7.3 Dụng cụ đo lường vận tốc gió 75 2.7.4 Thiết bị đo hướng gió 79 2.7.5 2.7.6 2.7.7 2.7.8 Cột đo 79 Hệ thống ghi chép liệu 80 Phân tích liệu gió 81 Tồng quan chương trình giám sát gió 82 2.8 Nhũng chủ đề nâng cao 83 2.8.1 ứng dụng q trình ngẫu nhiên lượng gió 83 2.8.2 Phân tích biếu thị đặc tính nhiễu động gió 84 2.8.3 Sử dụng mơ hình số tính tốn động lực học chất lỏng việc mơ tả đặc điểm luồng gió 85 2.8.4 Định vị vi mô 85 2.8.5 Các kỹ thuật đánh giá tài nguyên dựa thống kê nâng cao 85 i Tài liệu tham khảo 85 Chương Khỉ động học tua bin gió 88 3.1 Tổng quan 88 3.2 Thuyết động lưọng chiều giói hạn Betz 89 3.3 Tua bin gió trục ngang lý tng có quay dịng đuôi 94 3.4 Dạng khí động học khái niệm chung khí động học 100 3.4.1 Thuật ngữ cánh 100 3.4.2 Các thông số không thứ nguyên, lực kéo lực nâng 101 3.4.3 Trạng thái hoạt động cánh quạt 103 3.4.4 Mơ hình hóa đặc điêm cánh quạt sau sụt tốc 107 3.4.5 Cánh quạt cho tua bin gió 107 3.4.6 Máy nâng máy kéo 109 3.5 Thuyết momen thuyết phần tử cánh 111 3.5.1 Giới thiệu chung 111 3.5.2 Thuyết mômen 112 3.5.3 Thuyết cánh 112 3.6 Hình dáng cánh quạt cho rơ-to lý tưởng khơng bị quay dịng 116 3.7 Dự đoán chung hoạt động cánh quạt rô-to 119 3.7.1 Thuyết cho rô-to tồng quát bao gồm quay dịng 119 3.7.2 Tính tốn hệ số cơng suất 122 3.7.3 Tổn thất đầu cánh: tác động số cánh lên hệ số công suất 124 3.7.4 Các vấn đề vận hành sai thiết kế 125 3.8 Hình dạng cánh cho rô-to tối ưu với việc chuyển động xoay dịng 128 3.9 Phương pháp thiết kế rô-to tồng quát 130 3.9.1 Thiết kế rô-to cho điều kiện chi tiết 130 3.9.2 Các đường cong Cp- X 135 3.10 Phương pháp tính tốn hiệu suất rô-to HAWT đơn giản 136 3.11 Ảnh hưỏng số cánh quạt lực cản lên hiệu suất tối ưu 138 3.12 Các đề tài khí động lực học nâng cao 140 3.12.1 Các vấn đề khí động học trạng thái ôn định không lý tưởng .140 3.12.2 Các dịng tua bin 140 3.12.3 Các ảnh hưởng khí động học bat on định 142 3.12.4 Mã máy tính cho ước tính tải trọng hiệu suất 143 3.12.5 Các phương pháp thiết kế dự đoán hiệu suất khác 143 Tài liệu tham khảo 144 Chương Cơ học Động học 147 4.1 Giới thiệu chung 147 4.1.1 Các loại ngoại lực 148 4.1.2 Các nguồn lực tác dụng 149 4.1.3 Các tác động tải trọng 150 4.2 Các nguyên lý chung 150 4.2.1 Các chủ đề lựa chọn từ học 150 4.2.2 Độ rung dao động 155 4.2.3 Độ mỏi 163 4.3 Động lực rơ-to cánh quạt tua bin gió 169 4.3.1 Các tải trọng rô-to lý tưởng 169 4.3.2 Mơ hình rơ-to cánh quạt lị xo lề tuyến tính 171 4.4 Mơ hình động chi tiết chuyên dụng 202 ii 4.4.1 YawDyn 202 4.4.2 Các mã khí động lực khác 204 Tài liệu tham khảo 204 Chương vấn đề điện loại tua bin gió 206 5.1 Tổng quan 206 5.2 Những khái niệm lượng điện 207 5.2.1 Những nguyên tắc điện 207 5.2.2 Dòng điện xoay chiều 207 5.2.3 Các đặc tính nam châm điện 218 5.3 Bộ biến áp công suất 225 5.4 Các máy điện 227 5.4.1 Các máy điện đơn giản 227 5.4.2 Từ trường bao quanh 229 5.4.3 Các máy điện đồng 230 5.4.4 Các máy điện cảm ứng 235 5.4.5 Máy phát điện chiều 243 5.4.6 Các máy phát điện nam châm vĩnh cửu 244 5.4.7 Các loại máy điện khác 244 5.4.8 Thiết kế học máy phát điện 245 5.4.9 Thông số máy phát điện 246 5.5 Bộ biến đoi công suất 247 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 Khái quát chung biến đôi công suất 247 Bộ chinh lưu 247 Bộ biến đổi 249 Sóng điều hịa 252 5.6 Các thiết bị điện kèm 257 5.6.1 Các dây cáp điện 257 5.6.2 Các cồ góp 258 5.6.3 Khởi động từ từ 258 5.6.4 Các cơng tắc đóng ngắt 258 5.6.5 Các cầu dao cầu chì trongsơ đồ mạch 258 5.6.6 Bộ ngắt 258 5.6.7 Các tụ chỉnh hệ số công suất 259 5.6.8 Các phụ tải điện tua bin gió 259 Tài liệu tham khảo 259 Chương Thiết kế tua bin gió 260 6.1 Tổng quan 260 6.1.1 Tống quan chương thiết kế 260 6.1.2 Tông quan vấn đề thiết ke 260 6.2 Quy trình thiết kế 261 6.2.1 Xác định ứng dụng 261 6.2.2 Xem lại kinh nghiệm trước 262 6.2.3 Lựa chọn cấu trúc hình học 262 6.2.4 Ước tính tải trọng sơ 262 6.2.5 Phát triển thiết kế sơ 263 6.2.6 Dự tính hiệu suất hoạt động 263 6.2.7 Đánh giá thiết kế 263 6.2.8 Ước tính chi phí chi phí lượng 264 6.2.9 Sửa chữa thiết kế 264 6.2.10 Xây dựng nguyên mẫu 265 6.2.11 Kiêm tra nguyên mẫu 265 6.2.12 Thiết kế máy móc sản xuất .265 iii 6.3 Các cấu trúc địa hình học tua bin gió 265 6.3.1 Định hướng trục rô-to: ngang hay dọc 265 6.3.2 Kiếm sốt cơng suất rơ-to: ngừng động, góc nghiêng, độ lệch bề mặt khí động học 267 6.3.3 Vị trí rơ-to: cột tháp ngược gió hay cột tháp xi gió 267 6.3.4 Kiêm soát chệch hướng: tự hay chủ động 268 6.3.5 Tốc độ rô-to: không đối hay biến đối 268 6.3.6 Thiết kế tỷ số tốc độ đầu cánh độ rắn 268 6.3.7 Trục: loại cố định, treo, cánh có lề khớp đăng 269 6.3.8 Tính cố định: linh động hay cứng nhắc 269 6.3.9 Số lượng cánh 269 6.3.10 Cấu trúc cột tháp 270 6.3.11 Thiết kế liên kết ràng buộc 271 6.4 Các vật liệu 272 6.4.1 Xem lại đặc tínhcơ học 272 6.4.2 Thép 272 6.4.3 Vật liệu tổng họp 273 6.4.4 Đồng 275 6.4.5 Bê tông 276 6.5 Các phận tua bin 276 6.5.1 Các trục Tl6 6.5.2 Các khớp nối 277 6.5.3 Các lò xo 277 6.5.4 Bộ tiếp họp phanh 278 6.5.5 Bạc đạn 279 6.5.6 Bánh 280 6.5.7 Bộ chống rung 283 6.5.8 Dây cáp 283 6.5.9 Kẹp ghép nối 284 6.6 Tải tua bin gió 284 6.6.1 Khái quát chung 284 6.6.2 Trọng tải thiết kế tuabin gió 287 6.6.3 Các mối quan hệ tỷ lệ 293 6.7 Hệ thống tua bin gió phụ phận 297 6.7*1 Rô-to ’ * 297 6.7.2 Hệ thống truyền động 313 6.7.3 Hệ thống chỉnh hướng gió 321 6.7.4 Khung vỏ bọc 322 6.7.5 Trụ dơ 324 6.7.6 Ket nối điều khiển 329 6.8 Đánh giá thiết kế 329 6.8.1 Nguồn gió 329 6.8.2 Đặt mơ hình tua bin 330 6.8.3 Mô 330 6.8.4 Chuyến đối đầu mô phong sang áp lực 330 6.8.5 Đánh giá mức hư hỏng 330 6.9 Dự tính đường cong cơng suất .331 6.9T Ví dụ 332 Tài liệu tham khảo 334 Chương Điều khiến tua bin gió 337 7.1 Giới thiệu chung 337 7.1.1 Các loại hệ thống điều khiển tua bin gió 337 7.1.2 Một số ví dụ hệ thống điều khiên tua bin gió 339 7.2 Tổng quan hệ thống điều khiển tua bin gió 344 7.2.1 Mầu tua bin 344 iv 7.2.2 Các thành phần hệ thống điều khiến 345 7.2.3 Điều khiên trình hoạt động tua bin 348 7.3 Vận hành điển hình tua bin kết nối vó’i lưới điện 350 7.3.1 Sơ đồ hoạt động tua bin có tốc độ không đổi 352 7.3.2 Nguyen lý hoạt động tua bin có vận tốc thay đối 354 7.4 Tổng quan vận hành hệ thống điều khiển giám sát .356 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 Tống quan hệ thống điều khiến giám sát 356 Các chế độ làm việc 357 Dự đoán cố 360 Hoạt động hệ thống điều khiển giám sát 361 Hệ thống dự phịng an tồn cố 363 7.5 Nguyên lý làm việc điều khiển động học 364 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 Mục đích điều khiển động học 364 Thiết hệ thống điều khiến động học 365 Các vấn đề điều khiến thiết kế tua bin gió 370 Sự làm việc hệ thống điều khiến động lực học 384 Tài liệu tham khảo: 387 Chương Vị trí lắp đặt, thiết kế tích họp hệ thong cho tua bin gió 389 8.1 Tổng quan 389 8.2 Chọn vị trí đặt tua bin gió 390 8.2.1 Tống quan vấn đề chọn tua bin gió 390 8.2.2 Ước tính tài ngun gió 391 8.2.3 Vi chỉnh vị trí 397 8.3 Những vấn đề lắp đặt vận hành 397 8.3.1 Phát triến sở việc cấp giấy phép 397 8.3.2 Chuẩn bị địa điểm 398 8.3.3 Vận chuyển tua bin 398 8.3.4 Lắp ráp lắp dựng tua bin 398 8.3.5 Lưới kết nối 399 8.3.6 Thử nghiệm 399 8.3.7 Hoạt động tua bin 400 8.3.8 Bảo trì sửa chữa 401 8.3.9 Vấn đề an toàn 401 8.4 Trạm lượng gió 401 8.4.1 Cở sở hạ tầng trại gió 403 8.4.2 Các vấn đề kỹ thuật 404 8.5 Tua bin gió trạm lượng gió lưới điện 415 8.5.1 Các lưới điện 415 8.5.2 Thiết bị kết nối với lưới điện 419 8.5.3 Sự làm việc tua bin gió nối với lưới điện 420 8.5.4 Tương tác tua bin - lưới điện 421 8.6 Trạm lượng gió ngồi khoi 426 8.6.1 Các khía cạnh độc đáo nguồn gió ngồi khơi 427 8.6.2 Thiết kế tua bin móng cho trạm lượng gió ngồi khơi 429 8.6.4 Các vấn đề thiết kế trạm lượng gió ngồi khơi 431 8.6.5 Lợi ích từ hệ thống phong điện ngồi khơi 432 8.7 Việc vận hành thời tiết khắc nghiệt 432 8.8 Hệ thống điện hỗn họp 434 8.8.1 Lưới điện diesel độc lập 435 8.8.2 Tống quan vấn đề thiết kế hệ thống điện hỗn hợp 436 8.8.3 Các thành phần hệ thống điện hỗn họp 439 8.8.4 Mơ hình hệ thống điện hỗn họp 446 V Tài liệu tham khảo 447 Chương Kinh tế lượng gió 452 9.1 Giới thiệu 452 9.2 Tổng quan đánh giá kinh tế hệ thống lượng gió 453 9.2.1 Các chi phí phát điện tua bin lưới điện: Tống quan 453 9.2.2 Giá trị lượng gió hệ thống phát điện: tống quan 458 9.2.3 Tống quan phương pháp phân tích kinh tế 458 9.2.4 Đánh giá thị trường: tống quan 459 9.3 Vốn đầu tư cho hệ thống lượng gió 459 9.3.1 Những đánh giá tống quan 459 9.3.2 Sử dụng đường cong kiến thức để dự đoán vốn đầu tư .460 9.3.3 Chi phí máy tua bin gió .461 9.3.4 Những chi phí trang trại sử dụng tua bin gió 466 9.4 Chi phí vận hành bảo dưỡng 469 9.5 Giá trị lượng gió 471 9.5.1 Tổng quan 471 9.5.2 Chi phí ngăn ngừa dựa giá trị lượng gió 473 9.5.3 Giá trị môi trường lượng gió 475 9.5.4 Giá thị trường lượng gió 476 9.6 Các phương pháp phân tích kinh tế 480 9.6.1 Các phương pháp phân tích kinh tế đơn giản hóa 481 9.6.2 Phương thức chi phí quay vịng 482 9.6.3 Lợi ích điện dựa phân tích kinh tế cho trang trại gió 487 9.6.4 Phân tích độ nhậy hiệu kinh tế 489 9.7 Xem xét thị trường lượng gió 490 9.7.1 Tổng quát 490 9.7.2 Thị trường cho hệ thống gió quy mơ phát điện 491 9.7.3 Các rào cản cho việc triên khai lượng gió 495 9.7.4 Các khuyến khích phát then lượng gió 496 Tài liệu tham khảo 497 Chương 10 Hệ thong lượng gió: xem xét khía cạnh tác động mơi trường 500 10.1 Giói thiệu 500 10.2 Tác động chim đối vói Tua bin gió 501 10.2.1 Tồng quan vấn đề 501 10.2.2 Đặc tính vấn đề 503 10.2.3 Các biện pháp giảm thiểu nghiến cứu tình 503 10.2.4 Các nguồn nghiên cứu đánh giá tác động loài chim lên môi trường 504 10.3 Tác động trực quan tua bin gió 508 10.3.2 Mô tả tính chất vấn đề 509 10.3.3 Thiết kế hệ thống gió đế giảm thiếu tác động trực quan 509 10.3.4 Các nguồn nghiên cứu tác động trực quan 512 10.4 Tiếng ồn tua bin gió .513 10.4.1 Khái quát vấn đề 513 10.4.2 Tiếng ồn âm 514 10.4.3 Cơ chế tiếng ồn tua bin gió 518 10.4.3 Tiếng ồn khí 520 10.4.4 Dự đốn tiếng ồn từ tua bin gió 521 10.4.5 Lan truyền độ ồn từ tua bin điện gió 524 10.4.6 Các biện pháp giảm độ ồn cho tua bin điện gió 525 10.4.7 Tiêu chuân quy định tiếng ồn 525 10.5 Hiệu ứng giao thoa điện từ 526 VI 10.5.1 Tổng quan vấn đề 526 10.5.2 Đặc trưng giao thoa điện từ từ tua bin điện gió 528 10.5.3 Dự đoán ảnh hưởng giao thoa điện từ tua bin điện gió gây ra: mơ hình phân tích 530 10.5.4 Các nguồn đe tính tốn 534 10.6 Tác động môi trường liên quan đến việc sử dụng dất 535 10.6.1 Tổng quan 535 10.6.2 Cân nhắc liên quan đến sử dụng đất 535 10.6.3 Giảm nhẹ vấn đề sử dụng đất .537 10.7 Các xem xét mơi trưịng 538 10.7.1 Mức độ an toàn 538 10.7.2 Anh hưởng đến hệ động thực vật 540 10.7.3 Bóng nhấp nháy phản xạ 541 Tài liệu tham khảo 542 vii đỏn gió (vận lốc rỏ tơ nhãn với sổ lượng cánh đón gió) Đà có nhiều nồ lực lình vực thực Mỹ châu Au đê định lượng ánh hưởng • Giao thoa radio diêu tân (EMị Anh hướng đòi VỚI việc tiêp nhận phát FM chi dược quan sát tinh huông mơ phong phơng thí nghiệm Chúng xuất dụng lạp âm nên dặt âm điểu tân Cơng trình kèt luận rãng ánh hường cùa giao thoa điện lữ tua bin điện gió đến tiếp nhận FM khơng dáng ke vịng khống cách cách vài chục mét so vói tua bin điện gió • Giao thoa đôi với hệ thong diều htỉứng rờ hạ t ánh quạt bay Anh hướng hệ thõng thòng tin vồ tuyển (VOR) hệ thống LORAN đà nghiên cứu bàng mơ hình phân tích Kct từ nghiên cứu VOR cho thấy tua bin điện gió bị dừng lại có the dần den xảy lỏi vẽ thông tin dịnh hướng hệ thòng VOR tạo Tuy nhicn, tua bin diện gió hoạt động, ánh hương cùa giao thoa dược giám dáng kê Lưu ý quy định cùa Cục quán lý hàng không liên bang (FAA) câm việc dụng kèt câu có kích thước tàm tua bin điện gió cách trạm VOR vịng Ikm Đối với hệ thống LORAN, hệ thống hoạt động tằn sơ thấp, khơng có nàng xây lình trạng giâm sút hiệu q thơng tin liên lạc Diều giá thiết tua bin điện gió khơng năm gằn máy thu phát tín hiêu não • Quan hệ giừa giao thoa vi sóng Cơng trinh nghiên cửu chi ràng ánh hướng giao thoa diện lừ có xu hướng ngăn chân hồn tồn dicu biên dược sứ dụng hộ thông lan truyền vi sóng Ị châu Âu, cơng trình thí nghiệm dã thu báo cáo VC vẩn de giao thoa lien quan đèn quan hệ vi sóng • Giao thoa với diện thoại di dộng Di» radio di dộng dược thièt ké hoạt động môi trường di động nen khơng nhạy câm với ánh hướng cùa giao thoa diện từ lua bin điện gió gây • Giao thoa vời dịch vụ vệ linh Các dịch vụ vệ tinh sứ dụng quỳ đạo địa tĩnh khơng có bị anh hướng nhở góc cao độ hầu hểt biên độ đỏ tâng ích cùa ăng ten 10.5.3 Dự dốn ánh hưóng cùa giao thoa diện tìr tua bin diộn gió gây ra: mơ hình phân tích 10.5.3.1 Tong quan Phan tóm lút hầu het mó hỉnh khái qt chi tiết phan tích tín hiệu radio vởi giao thoa điện tử tua bin điện gió gãy trinh bày bơi "Sengupta and Senior (1994)" Trong báo cáo tác giá tóm tăt 20 năm làm việc vẻ nội dung tập trung vào hộ thơng tua bin điện gió quy mơ lởn Cụ thê là, họ dã xây dựng mơ hình phân tích khái qt cho chế theo lua bin điện gió có thê tạo giao thoa điện tù Mơ hình cùa họ dược dựa trênn hệ thống lược đồ trình bày Hình 10.9 Hình minh họa điêu kiện trướng theo tua bin điện gió có thê gây giao thoa diện lừ Như trình bày inột máy phát tín hiệu T truyền tín hiệu trực tiẽp đen hai mảy thu R tua bin điện gió WT Cánh đơn giỏ quay cua lua bin điện gió vừa tán xạ vừa phát tin hiệu bị tán xạ Do máy thu có thê thu hai tín hiệu mơi lức tin hiộu tán xạ gây giao thoa diộn từ bơi vi bị trề thời gian bj làm biên dạng Tin hiệu dược 530 phán xạ tương tượng phán xạ gương định nghĩa lã tản xạ ngược (khoảng 80'' khu vục xưng quanh tua bin) Hiộn tượng tán xạ tín hiệu tương tự với hình chiểu gọi tán xạ xi chiêm khoang 20% khu vực quanh tua bin Đê biCt them chi tict VC phân tích đọc già tham kháo "Sengupta and Senior (1994)", đõ phương trinh phân tích xây dựng cho giao thoa cường độ tín hiệu (được biêu trưng theo chi số điều hiến), tỳ lệ tán xạ tín hiệu, thông số giao thoa điện tũ quan trọng Cơng trình tóm lút mơ hình tán xạ phân tích cho rỏ to tua bin điện gió khác Mục tiêu cùa họ lã nhâm phát then mỏ hĩnh đon gián hóa lý tương hỏa cho mỏ to HAWT vã VAWT so sánh dự đốn tán xạ tín hiệu cùa mơ hình vói tán xạ đo Phương pháp dùng đè minh hoa nguyên lý ban giao thoa diện từ gây bơi tua bin diện gió cung câp phương trinh hữu ích đê tính tốn biên độ giao thoa lình hng thực lơ Một ví dụ vê nội dung trinh bày báo cáo xây dụng đè đánh giã giao thoa vô tuyền từ tua bin điện gió lớn nhị ("Senior and Scngupta 1983”: "Sengupta vã nnk 1983") Máy phát Mây thu I ua bin Oiọn J»T Mùng tăn xạ naũc 288 Vùng phản xạ trước 72 độ Mây thu Tín true tiếp Tin tán xa Hình /0.9: Câu hình mõ hình cho giao thoa diện từ tua bin diện gió gáy ịSengupta and Senior, /994) Tát sứ dụng vói cho phép từ Hiệp hội kỹ sư cơkhỉMỹ /0.5.3.2 Phân tích dơn gián hóa Hiện mó hình khái quát dặc thù nhà nghiên cứu cùa Mỹ xây dựng dã mơ tá ó phân trước không thè sứ dụng cho nhà chief ke hệ thơng điện gió Tuy nhiên mơ hình đơn gián hóa có thê dùng để dự dốn vấn để giao thoa điện từ có the xãy tử tua bin điện gió Ví dụ, Van KaLs Van Rees (1989) xây dựng mô hĩnh giao thoa điện từ don gián cho tua bin điện gió có thẻ dùng đẽ dự đốn ảnh 531 hưởng cua đen việc liếp nhận phái Ihanh vơ luyến Nhu tóm lúi dưới, kết lử mỏ hình đua giá trị tinh tốn cho lý số tín hiộu-giao thoa (07) đối VỚI việc thu phát vô tuyến L'HF khu vực quanh hộ thịng diện gió có thê dược dùng dê dánh giá chât lượng hĩnh anh vô tuycn Hình dạng khái qt vã định nghía thuật ngữ cho mô hĩnh trinh bày dirới I linh 10.10 Mị hình dựa giã thiết cho tua bin diện giỏ đóng vai trị chướng ngại vật sóng đĩện từ đèn có vai trị nguồn xạ thú hai *'4/ Tốn thát dường truyền mãy phát- mây thu( c -tin hiệu ) Tốn thất đường truyền mày phât-chuõng ngai vàt Tốn thát đưởng truyẻn chướng ngại vặt-máy thu (Hin hiệu} C/1 Tỷ số tin hiệu- giao thoa tai mây thu T AG Máy thu Hình 10.10: Hình dạng giao thoa cùa dường lan truyền điện từ gây chướng ngai vật (Van Kats and Van Rees 1989) Trong mỏ hình độ lan truyền cua trưởng thứ hai mơi trưởng cùa xãc dinh bơi yếu tỏ sau: • Kích thước hình dạng cua chướng ngại vật, so với bước sóng tín hiệu, X • Đặc tính điện mơi dán diện cùa thành phàn cùa tua bin điện gió • Vị trí cua cánh đón gió câu trúc tua bin diện gió so với độ phân cục cua sóng đen Do cánh đón gió cùa tua bin điện gió chuyên động liên tục nên tác động cùa trường bị phàn xạ tán xạ phức lạp Do đó, việc tính lốn trường cần đến phép đối xạ ihực nghiệm Dê xấp xi hiểu hệ thống, mơ hình dựa cơng nghệ đa 532 chướng ngại vật đâc trưng bói thiết diện đa (song địa tĩnh) ỡfc (Biên số định nghĩa lã bề anh cùa xạ đồng hướng theo đõ cõng suất thu tương quan với công suât thực tê nhận dược từ chướng nga) vật.) Nhìn chung, ơt, hàm cứa đặc tinh dăng hướng hình dạng cùa chướng ngại vật bước sóng cùa tín hiệu Khi tảc động cùa tua bin điện gió đơi vói sóng mơ hình hóa, SŨ dụng phương trinh cho tý lệ tín hiệu-giao thoa C7, tìm thây lại khu vực quanh tua bin điện gió Can lưu ỷ rang đỏi với dịch vụ radio cụ thê (vd radio di động vơ tun, liên kết vi sóng w„.) sê cằn tỳ số c/l khác đè đâm bão vận hành ơn định Sir dụng hình dạng giá thiết trình bày Hình 10.10, tý số 07 khống cách r lữ tua bin tinh băng cách tinh riêng cường độ (theo dBW) cùa tín hiệu mong muốn c cưởng độ cùa tín hiệu giao thoa, I Tin hiệu mong muốn cho bơi: C = /^K£I+Ạ) + G, (10.5.1) p cưởng độ máy phát Lì ton thất đường truyền không gian tự giùa máy phát máy thu A/ ton thát đường truyền bô sung giừa máy phát vã máy thu G, độ tăng tich cùa máy thu Đo tương tụ theo cách đo âm cường độ tín hiệu (theo dBW) biêu trưng theo đe xi ben (ớ dãy dBW dB trẽn I W) Tín hiệu khơng mong mn I dược cho bởi: / = p, -(L, +A,) + 101og(4zTơ-?1 /??)-(£, +Ạ)G’, (10.5.2) Lĩ tơn thất dưỡng truyền khơng gian lự máy phái chướng ngại vật Aĩ lã tơn thất dường truyền bị sung máy phát chưởng ngại vật L, lã (ôn thát dường truyên không gian lự chướng ngại vật máy thu, A, tơn thát dường truycn bị sung giừa chưởng ngại vật máy thu, G, lã độ tâng ích máy thu (đường truyền chướng ngại vật) Tiếp theo, già thiết L, = L khống cách cua tua bin điện gió mảy thu đến máy phát vô luyến lớn Trong phương trinh lổn thất khơng gian tự do, Lr (theo dB), có thê tinh tù: L, = 201og(4/r) + 201og(r)-2()log(2) (10.5.3) Nêu ta định nghĩa hộ sỗ phân hột ãng ten, G, là: AG = Gr-G’, (10.5.4) Thi, tỳ số (7/ ratio (theo dB) c / / = 10log(4/r) + 20 log(r) -10 log(ơh) + A2 - Ạ + A, + AG Tử phương trinh nảy, có thè suy ràng tỹ sỏ c/i có thè cãi thiện bâng cách: • Giâm