Đánh giá ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió hướng linh đến lưới tỉnh quảng trị

Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, dồi dào, hoàn toàn miễn phí và khônggây ô nhiễm môi trường…chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồnnăng lượng khác như: Dễ truyền

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Trang 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

Mã sinh viên : 1811505120315

Đà Nẵng, 06/2022

Trang 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiếu Mã SV: 1811505120215 Lớp: 18D1

2 Họ và tên sinh viên: Lê Văn Dương Mã SV: 1811505120315 Lớp: 18D2

3 Tên đề tài: Đánh giá ảnh hưởng của cụm Nhà máy điện gió Hướng Linh đến lưới

điện tỉnh Quảng Trị

4 Người hướng dẫn: Trịnh Trung Hiếu Học hàm/ học vị: TS

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022.

Người hướng dẫn

Trang 5

Nhận xét của người phản biện:

Trang 6

TÓM TẮTTên đề tài: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CỤM NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH ĐẾN LƯỚI TỈNH QUẢNG TRỊ

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiếu Mã SV: 1811505120215 Lớp: 18D1

Họ và tên sinh viên: Lê Văn Dương Mã SV: 1811505120315 Lớp: 18D2

Đồ án tập trung nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió HướngLinh tới lưới điện tỉnh Quảng Trị Mô phỏng hoạt động của lưới điện khi: Nguồncực đại – tải cực đại, nguồn cực đại – tải cực tiểu, nguồn cực tiểu – tải cực đại,nguồn cực tiểu – tải cực tiểu Từ đó đề xuất giải pháp và phân tích thông số để đưa

ra những đánh giá ảnh hưởng về từng trường hợp mô phỏng

Trang 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Trịnh Trung Hiếu

Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dương Mã SV: 1811505120315

Nguyễn Văn Hiếu Mã SV: 1811505120215

1 Tên đề tài: Đánh giá ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió Hướng Linh đến

lưới Tỉnh Quảng Trị.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

……….……… ……….………

3 Nội dung chính của đồ án:

 Chương 1: Giới thiệu chung về năng lượng gió

 Chương 2: Tìm hiểu về nhà máy điện gió Hướng Linh

 Chương 3: Dùng phần mềm tính toán và so sánh ảnh hưởng của cụm nhàmáy điện gió Hướng Linh đến lưới điện tỉnh Quảng Trị khi chưa kết nối lưới

và khi kết nối lưới

 Chương 4: Tối ưu trào lưu công suất bằng module OPF

Trang 8

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hoá – hiện đại hoá nên nhucầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngày càng tăng Tuy nhiên các nguồnnăng lượng truyền thống đang được khai thác như: Than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên

và ngay cả thuỷ điện…đang ngày càng cạn kiệt, chúng gây ra tác hại xấu đối với môitrường như: Gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm tiếng ồn, trái đất nóng dần lên, thủngtần ozon…Do đó, việc tìm ra và khai thác một nguồn năng lượng mới như năng lượngmặt trời, năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt và năng lượng gió là rất cần thiết.Việc nghiên cứu năng lượng gió ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học,nhất là trong tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng năng lượng như hiện nay

Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, dồi dào, hoàn toàn miễn phí và khônggây ô nhiễm môi trường…chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồnnăng lượng khác như: Dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao mà ngày nay điện năng được

sử dụng hết sức rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ… cho đến phục

vụ đời sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi gia đình Có thể nói rằng ngày nay khôngmột quốc gia nào trên thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng, và trong tương lainhư cầu của con người về nguồn năng lượng đặt biệt này sẽ tiếp tục tăng cao

Lời nói đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn thầy TS Trịnh Trung Hiếu –

Giảng viên trường Đại học Bách Khoa đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em

trong suốt quá trình thực hiện đồ án Tuy rất cố gắng tìm hiểu, học hỏi và sưu tầm để

có thể hoàn thành tốt luận án nhưng không tránh khỏi thiếu sót Vì thế, chúng emmong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cũng như các bạn sinh viên để hướngphát triển đồ án trong tương lai được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 9

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đồ án tốt nghiệp ‘‘ Đánh giá ảnh hưởng của cụm nhà máy

điện gió Hướng Linh đến lưới điện Tỉnh Quảng Trị ’’ là công trình nghiên cứu của

các thành viên trong nhóm Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa

từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác Những phần có sử dụng tài liệu

tham khảo có trong đồ án đã được liệt kê và nêu rõ ra tại phần tài liệu tham khảo.Nếu như sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và tất cả các kỷ luật của bộ môncũng như nhà trường đề ra

Sinh viên thực hiện

Trang 10

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

Danh sách các hình vi

Danh sách các bảng vii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Lịch sử phát triển năng lượng gió trên thế giới 3

1.3 Phát triển năng lượng gió ở Việt Nam 4

1.3.1 Tình hình sử dụng năng lượng ở Việt Nam 4

1.3.2 Tiềm năng điện gió ở Việt Nam 5

1.3.3 Tài nguyên gió tại Việt Nam 5

1.3.4 Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam 8

1.3.5 Các nhà máy điện gió ở Việt Nam 8

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH 11

2.1 Giới thiệu chung 11

2.1.1 Tổng quan về dự án 11

2.1.2 Vị trí dự án 12

2.1.3 Điều kiện địa hình, địa chất, địa mạo 12

2.1.4 Đặc điểm khí hậu 12

2.2 Cấu tạo tuabin gió 15

2.3 Hiện trạng phát triển công nghệ tuabin gió 19

Trang 11

2.3.1 Phân loại tuabin gió 19

2.3.2 Công suất các loại tuabin gió 19

2.4 Tiêu chuẩn kết nối 20

2.4.1 Mô hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện 20

2.4.2 Mô hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor 21

2.4.3 Mô hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện 22

2.4.4 Mô hình máy phát kết nối lưới điện thông qua bộ biến đổi toàn diện 23

2.5 Tìm hiểu về trạm biến áp 220kV cung cấp cho nhà máy Điện gió Hướng Linh 3 – 4 24

2.6 Trạm biến áp 110KV Hướng Linh 25

2.7 Hiện trạng nguồn và lưới điện khu vực 26

CHƯƠNG 3 27

DÙNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH ẢNH HƯỞNG CỦA CỤM NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH ĐẾN LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG TRỊ KHI CHƯA KẾT NỐI LƯỚI VÀ KHI KẾT NỐI LƯỚI 27

3.1 Giới thiệu phần mềm etap 27

3.1.1 Các khả năng tính toán của etap 27

3.1.2 Giao diện ETAP 27

3.2 Dùng phần mềm để mô phỏng và đánh giá lưới đang vận hành ở chế độ nguồn cực đại tải cực đại 29

3.2.1 Khi điện gió chưa được đấu nối vào lưới 29

3.2.2 Khi điện gió được đấu nối vào lưới 33

3.3 Dùng phần mềm để mô phỏng và đánh giá lưới đang vận hành ở chế độ nguồn cực đại tải cực tiểu 37

3.4 Dùng phần mềm để mô phỏng và đánh giá lưới đang vận hành ở chế độ nguồn cực tiểu tải cực đại 45

3.5 Lưới đang vận hành ở chế độ nguồn cực tiểu tải cực tiểu 53

Trang 12

CHƯƠNG 4 TỐI ƯU TRÀO LƯU CÔNG SUẤT BẰNG MODULE OPF 63

4.1 Tổng quan 63

4.2 Mô hình cơ bản bài toán trào lưu công suất tối ưu OPF 63

4.2.1 Hàm mục tiêu 63

4.2.2 Các ràng buộc cơ bản trong bài toán OPF 63

4.2.3 Hệ phương trình trào lưu công suất, giới hạn công suất truyền tải trên đường dây 64

4.2.4 Giới hạn công suất phát 65

4.2.5 Giới hạn điện áp nút 65

4.2.6 Giới hạn các nguồn hỗ trợ công suất phản kháng 65

4.2.7 Giới hạn dòng công suất trên các phần tử của mạng điện 65

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

Trang 13

Danh sách các hì

Hình 1 1 Tiềm năng điện gió của Việt Nam 5

Hình 1 2 Bản đồ tiềm năng năng lượng gió trong đất liền 8

Y Hình 2 1 Các kỷ sư đang giám sát công trình điện gió Hướng Linh 11

Hình 2 2 Khu vực dự án trên bản đồ 12

Hình 2 3 Mặt bằng khu vực dự án trên bản đồ 12

Hình 2 4 Lượng mưa theo tháng tại Quảng Trị 13

Hình 2 5 Nhiệt độ theo tháng tại Quảng Trị 13

Hình 2 6 Hoa gió tại dự án 14

Hình 2 7 Cấu tạo tuarbine gió 15

Hình 2 8 Cấu tạo chính của Tuabin Gió Vestas nhìn từ trên xuống 16

Hình 2 9 Mặt cắt của tuabin Vestas 16

Hình 2 10 Lắp đặt tuabin bằng cần cẩu chuyên dụng 17

Hình 2 11 Mô hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện 20

Hình 2 12 Mô hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương 21

Hình 2 13 Mô hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện 22

Hình 2 14 Mô hình máy phát kết nối lưới điện thông qua bộ biến đổi toàn diện 23

Hình 2 15 Trạm biến áp 220kV Lao Bảo từ trên cao 24

Hình 2 16 Trạm biến áp Lao Bảo đã đóng điện và đi vào hoạt động chính thức 25

Hình 2 17 Trạm biến áp 110kv Quảng Trị 25

Hình 3 1 Cửa sổ giao diện chính phần mềm Etap 27

Hình 3 2 Các chức năng tính toán của phần mềm ETAP 28

Hình 3 3 Các phần tử AC 28

Hình 3 4 Các thiết bị đo lường bảo vệ 29

Hình 3 5 Sơ đồ biểu thị công suất sau khi tính toán bằng Etap 30

Hình 3 6 Kết quả mô phỏng Tổn thất trên toàn lưới 31

Hình 3 7 Sơ đồ biểu thị điện áp sau khi tính toán bằng Etap 32

Trang 14

Hình 4 1 Hình ảnh hiệu chỉnh trên etap 66

Hình 4 2 Hình ảnh hiệu chỉnh điện áp trên Etap 67

Hình 4 3 Hình ảnh điều chỉnh giới hạn điện áp máy phát 69

Hình 4 4 Điều chỉnh giới hạn công suất trên máy phát 69

Hình 4 5 Kết quả phân tích trên sơ đồ 70

Danh sách các bả Bảng 1 1 Thống kê tiềm năng gió theo từng khu vực 6

Bảng 1 2 Các nhà máy điện gió tại Việt Nam 8

Y Bảng 2 1 Bảng thống kê tần suất tốc độ gió theo hướng như sau 14

Bảng 2 2 Thông số tuabin gió từ nhà sản xuất – Công Ty Vestas cung cấp (I) 18

Bảng 2 3 Phân loại tuabin gió theo công suất 19

Bảng 2 4 Bảng danh sách các đường dây 220kV trên địa bàn tỉnh: 26

Bảng 3 1 Bảng thông số nguồn và tải của lưới 29

Bảng 3 2 Bảng công chạy trên các xuất tuyến 30

Bảng 3 3 Bảng công suất nguồn phát và tải thực tế trên Etap 31

Bảng 3 4 Thông số điện áp tại các nút 32

Bảng 3 5 Thông số dòng điện chạy trên dây dẫn 32

Bảng 3 10 Thông số dòng điện chạy trên các dây dẫn 36

Bảng 3 11 Bảng tổng kết 37

Trang 15

Bảng 3 44Bảng tổng kết 61

Bảng 4 1 Cực tiểu chi phí phát điện 66

Bảng 4 2 Giới hạn điều chỉnh điện áp trên các bus 67

Bảng 4 3 Giới hạn điện áp trên máy phát 67

Bảng 4 4 Giới hạn công suất trên máy phát 69

Trang 16

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Trang 17

MỞ ĐẦUMục đích thực hiện đề tài

Ngày nay các nguồn năng lượng sơ cấp (than đá, dầu mỏ, khí đốt, gỗ…) đang cónguy cơ bị suy kiệt, do con người có nhu cầu sử dụng điện ngày một tăng lên nên việckhai thác các tài nguyên sơ cấp này là rất lớn Mà hầu như các quy trình chuyển nguồnnăng lượng sơ cấp này sang điện năng thường gây ô nhiễm môi trường Nên yêu cầucấp thiết hiện nay là tìm ra nguồn năng lượng sạch và có thể sử dụng trong tương lai.Trên cơ sở cấp bách đó, nguồn năng lượng gió là một trong những ưu tiên hàng đầubởi độ an toàn, không gây ô nhiễm môi trường và hơn nữa là sự tiềm năng mà nómang lại Nguồn năng lượng gió hầu như vô tận, đáp ứng được hầu hết các chỉ tiêu màngười sử dụng đề ra Năng lượng gió không chỉ là nguồn năng lượng của tương lai màcòn là nguồn năng lượng của hiện tại

Ngoài ra, năng lượng gió còn có ảnh hưởng rất lớn khi được kết nối với lưới điện.Chính vì vậy việc nghiên cứu và phát triển hệ thống năng lượng gió là một việc hết sứccần thiết hiện nay để hệ thống năng lượng gió ngày càng hoàn thiện hơn, nâng caohiệu suất, xây dựng hệ thống công suất lớn, thiết lập hệ thống mạng điện song song và

an toàn,…

Mục tiêu đề tài

Mục tiêu của đồ án là nghiên cứu sự ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió HướngLinh đến lưới 220kV tỉnh Quảng Trị

Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu các ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió Hướng Linh

Phạm vi nghiên cứu

Các ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió Hướng Linh đến lưới điện tỉnh Quảng Trị

Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu và tổng hợp lý thuyết.

- Sử dụng phần mềm tính toán và mô phỏng.

- Phương pháp quan sát, từ đó đưa ra những phân tích đánh giá.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tài

Trang 18

Đề tài có thể được dùng để tham khảo trong việc thiết kế, tính toán tổn thất kinh tế,vận hành nhà máy điện gió khi nối lưới 110kV hay cao hơn nữa 220kV, 500kV.

Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

- Giới thiệu chung về năng lượng gió

- Tìm hiểu về nhà máy điện gió Hướng Linh

- Dùng phần mềm tính toán và so sánh ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gióHướng Linh đến lưới điện tỉnh Quảng Trị khi chưa kết nối lưới và khi kết nốilưới

- Tối ưu trào lưu công suất bằng module OPF

- Kết luận

Trang 19

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

1.1 Khái niệm

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển của trái

đất Gió được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt nóng khí quyển, trái đất xoayquanh mặt trời Vì vậy năng lượng gió hình thành do gián tiếp của năng lượng mặt trời

Sự hình thành năng lượng gió: Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt TráiĐất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau.Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ củaMặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ởcác cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà khôngkhí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm củaTrái Đất di động tạo thành gió

Đặc điểm của gió: thường xuyên thay đổi tốc độ, vì vậy để đánh giá được tiềm năngtừng vùng người ta sử dụng các thông số gồm vận tóc gió trung bình, vận tốc gió cựcđại và tần suất tốc độ gió

1.2 Lịch sử phát triển năng lượng gió trên thế giới

Năng lượng gió đã được sử dụng từ rất sớm trên trái đất: Người Ai Cập đã sử dụngsức gió để chạy thuyền trên sông Nile từ 5000 năm trước Tại châu Âu, năng lượng gióđược sử dụng với các nhà máy xay hạt (cối xay gió – windmill) và bơm nước thủy lợitrong thế kỷ 18 và 19

Tuy nhiên, các tuabin gió dùng để phát điện ngày nay mới được phát triển từ cuốithế kỷ 19, và có nhiều đổi mới so với các cối xay gió trước kia Tại Mỹ, máy phát điệngió đầu tiên được lắp đặt ở một vùng quê vào năm 1890

Trong khoảng 1920 đến 1926, Albert Bertz đưa ra tính toán về hiệu suất cực đại củatuabin gió (gọi là hiệu suất Bertz) và tính toán dạng hình học tối ưu của cánh quạttuabin

Năm 1950, Giáo sư Ulrich Hutter ứng dụng khí động học và sợi thủy tinh vào thiết

kế và thực nghiệm cánh quạt tuabin gió Poul la Cour (Đan Mạch) đưa ra tuabin gió sửdụng máy phát một chiều Năm 1958, một trong những học trò của ông ta, JohannesJuul lần đầu tiên đưa ra ý tưởng tuabin kiểu Đan mạch, cho phép sử dụng máy phátxoay chiều hoà vào lưới điện

Công suất lắp đặt các tuabin gió cũng tăng lên nhanh chóng Cho đến đầu nhữngnăm 1990, công suất trung bình của tuabin gió là 300kW Tuy nhiên, hiện nay, côngsuất trung bình của tuabin gió trong khoảng 1- 3 MW

Tuarbine gió là một hệ thống có tác dụng chuyển đổi động năng của gió thànhnăng lượng hay cơ quan năng lượng điện Những cải tiến kỹ thuật đáng kể trong việc

Trang 20

chế tạo tuabin gió đã khiến giá thành sản xuất điện gió giảm đáng kể, từ 35 cents/kWhtrong 1980 xuống còn 3-4 cents/kWh năm 2005 và còn có thể giảm nữa Với mức giánhư vậy, điện gió trở thành điện có giá thành thấp nhất so với điện sản xuất từ cácnguồn năng lượng tái tạo khác Điện gió đã trở nên kinh tế, tốc độ tăng trưởng củangành này trung bình khoảng 30%/năm từ 1993 đến nay.

Theo Tài liệu “Bản đồ Năng Lượng Gió Khu Vực Ðông Nam Á” công bố vào năm

2001 và các nghiên cứu gần đây, tiềm năng điện gió quy mô lớn ở Việt Nam đượcđánh giá có công suất lý thuyết lên đến 120-160 GW, với phần lớn các vùng có thểkhai thác nằm dọc ở khu vực bờ biển Ðông - Ðông Nam

Thị trường điện gió ở Việt nam đang được hình thành với hơn 30 dự án có tổngcông suất lên tới hơn 3GW đang trong giai đoạn chuẩn bị, một số dự án đã được cấpphép đầu tư

Hiện tại và trong tương lai, công nghiệp điện gió sẽ còn phát triển mạnh mẽ nhờvào các yếu tố sau:

- Vật liệu composite mới cho phép cấu tạo cánh rotor có độ bền cao, kích thước lớn

và giá rẻ

- Tiến bộ trong khoa học kỹ thuật điện tử công suất và có thể áp dụng trí thôngminh nhân tạo AI khiến các thiết bị này ứng dụng trong công nghiệp điện gió ngàycàng có chất lượng hơn, có độ chính xác cao hơn, kinh tế và giá thành sản xuất rẻ hơn

- Các máy phát điện có thể điều chỉnh tốc độ quay của tuabin cũng như linh hoạtvới từng cấp độ gió để đạt hiệu suất tối đa trong các điều kiện làm việc khác nhau

1.3 Phát triển năng lượng gió ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình sử dụng năng lượng ở Việt Nam

- Với số 95 triệu người, nếu mức độ tăng trưởng của Việt Nam duy khoảng 7.1 mỗi

năm, nhu cầu điện cần thiết sẽ 200.000 GWh năm 2020 và 327.000 GWH năm 2030.Trong khi đó số lượng điện truyền thống sử dụng ước lượngkhoảng 165.000 GWh và208.000 GWh cho những năm này=> thiếu hụt điện

- Theo dự báo của Viện Năng lượng Nguyên tử Quốc gia thì vào năm 2020, nếu theođúng tiến độ thì công suất điện hạt nhân sẽ đạt mức 2000MW, bằng 7% tổng côngsuất Cũng theo dự báo này, khi ấy nhiệt điện sẽ chiếm tỷ trọng lớn nhất (38%), sau đó

là thủy điện (29%), nhiệt điện than (9%) và nhập khẩu (9%)

- Qui hoạch điện 2021-2022, NLTT là 5,6%

Trang 21

1.3.2 Tiềm năng điện gió ở Việt Nam

Hình 1 1 Tiềm năng điện gió của Việt Nam

- Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360MW tức là bằng hơn 200 lần

công suất của thủy điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điệnvào năm 2020

1.3.3 Tài nguyên gió tại Việt Nam

- Khả năng khai thác gió phụ thuộc vào hai yếu tố:

+ Tiềm năng năng lượng gió của địa điểm

+ Khả năng khai thác của thiết bị

- Để khai thác năng lượng gió của một khu vực nào đó, phải đánh giá được tiềm năngnăng lượng gió trong khu vực và đánh giá được dải tốc độ gió tối ưu phù hợp với từngloại động cơ gió, xác định được những vị trí có khả năng khai thác đảm bảo thu đượcsản lượng điện tối ưu trong khu vực

- Hiện nay người ta đã chế tạo và sản xuất được các loại máy phát điện có công suấtkhác nhau theo nhu cầu của các loại phụ tải với những thông số kỹ thuật phù hợp vớiđặc điểm của chế độ gió ở từng vùng nhằm khai thác tối đa nguồn năng lượng gió

- Trong việc khai thác tiềm năng năng lượng gió, nhận thấy rằng:

Trang 22

- Những vùng có tổng năng lượng gió nhỏ hơn 0.6Wh/m2 tương ứng với tốc độ giótrung bình năm nhỏ hơn 3,5m/s là nơi có tiềm năng yếu, việc khai thác chỉ nên sử dụngloại máy phát có công suất nhỏ.

- Những vùng có tổng năng lượng gió năm từ 0.6 đến 1MWh/m2 là nơi có tiềm năngphong phú, để việc khai thác năng lượng gió đạt hiệu quả, có thể sử dụng loại máyphát có công suất trung bình

- Những vùng có tổng năng lượng gió năm lớn tương ứng với tốc độ gió trung bìnhnăm từ 4m/s trở lên là nơi có tiềm năng năng lượng lớn, việc khai thác năng lượng rấttốt, có thể sử dụng loại máy phát có công suất lớn

- Theo bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của tổ chức Khí tượng thế giới và bản đồphân bố các cấp tốc độ gió của khu vực Đông Nam Á và cụ thể là Việt Nam cho thấy:khu vực ven biển và dãy Trường Sơn phía Bắc Trung Bộ, nhiều nơi có tốc độ gió đạttới 7,0; 8,0 và 9,0 m/s, có thể phát điện với công suất lớn (nối lưới điện quốc gia), hầuhết ven biển còn lại trên lãnh thổ, một số nơi, vùng núi trong đất liền, hải đảo, tốc độgió đạt từ 5,0 đến 6,0 m/s, có thể khai thác gió để tạo nguồn điện độc lập cung cấp chohải đảo, vùng sâu, vùng xa

Bảng 1 1 Thống kê tiềm năng gió theo từng khu vực

a Tại độ cao 20m trên mặt đất

Nhiều nơi có tiềm năng tốt, có thể sử dụng loại động cơ có công suất trung bình Đó

là vùng duyên hải Bắc Bộ từ Hải Phòng đến Ninh Bình, duyên hải Nam Bộ Đặc biệt

Trang 23

vùng cao nguyên và vùng núi Tây Nguyên nối liền với Khánh Hòa, Phú yên, Quảng Trị, Bình Thuận là nơi có thể khai thác.

Ngay trên các đảo ở gần bờ phía Đông lãnh thổ, tiềm năng gió đã khá lớn thích hợp với việc sử dụng các loại động cơ có công suất lớn

Ở các vùng núi thấp, trung du và phần đồng bằng nối tiếp với trung du Bắc Bộ,vùng đồng bằng nằm sâu trong đất liền của đồng bằng Nam Bộ, tiềm năng năng lượnggió tại độ cao 20m vẫn rất hạn chế Ở những vùng này, việc khai thác năng lượng giókhông có hiệu quả

b Tại độ cao 40m trên mặt đất

Tại độ cao này nhiều nơi thích hợp cho việc sử dụng các loại động cơ có công suấttrung bình và lớn Trên đất liền, vùng núi và cao nguyên Tây Nguyên nối với duyênhải Nam Trung Bộ có tiềm năng điện phong đa dạng nhất Tiếp đến là vùng duyên hảiNam Bộ

Bắc Bộ là nơi có tiềm năng hạn chế nhất, trừ vùng núi Hoàng Liên Sơn, vùng núibiên giới phía Đông Bắc và vùng đồng bằng nối tiếp với duyên hải

Trung Bộ, khu vực Thanh Hóa và Nghệ An (trừ dải hẹp ven biển Nghệ An) việckhai thác năng lượng gió tại độ cao này vẫn ít hiệu quả.Và vùng đồng bằng Nam Bộnằm sâu trong đất liền, tiềm năng cũng còn khá thấp vì vậy chưa thể đầu tư khai tháctại các khu vực này

c Tại độ cao 60m trên mặt đất

Đối với độ cao này tiềm năng năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam có thể nói làkhá phong phú Nhiều nơi, tổng năng lượng gió cả năm đạt hơn 1MWh/m2

Trong đất liền, Tây Nguyên là khu vực giàu tiềm năng nhất Chỉ trừ vùng đất thấpphía Tây giáp với Campuchia tiềm năng vẫn thấp, còn các nơi khác việc khai thácnăng lượng gió tại độ cao này đều cho hiệu quả rất tốt

Ở Bắc Bộ, nhiều nơi có thể khai thác tốt như khu vực Đông Bắc, các vùng cao phíaBắc, khu vực Hoàng Liên Sơn tiếp liền với vùng thấp phía Đông và kéo dài về phíaĐông Nam tới duyên hải Bắc Bộ Ở Tây Bắc, tại các địa điểm cao và trên cao nguyênMộc Châu, năng lượng điện phong rất có khả quan Và khu vực duyên hải từ Hà Tĩnh,Quảng Bình đến duyên hải nam trung bộ tiềm năng khai thác điện gió cũng có khảquan rất lớn Trên các hải đảo phía Đông lãnh thổ có tiềm năng rất lớn Tại các đảogần bờ, tổng năng lượng gió cả năm đạt xấp xỉ 2MWh/m2, các đảo xa bờ đạt tới3÷7MWh/m2 Tại các hải đảo phía Nam, tổng năng lượng gió cả năm chỉ đạt 1MWh/

m2

Trang 24

Đối với mục đích đánh giá tài nguyên, khai thác và sử dụng tối ưu nguồn nănglượng gió, chỉ riêng các số liệu của trạm khí tượng cơ bản không đáp ứng được Dovậy cần có những khảo sát chi tiết hơn để phục vụ cho việc phát triển năng lượng gió

ví dụ như phải đặt các tháp đo gió tại một địa điểm nhất định và trong khoảng thờigian cho phép để đo đạc, đánh giá lượng gió một cách cụ thể chi tiết hơn

Ở Việt Nam, các khu vực có thể phát triển năng lượng gió không trải đều trên toàn

bộ lãnh thổ Với ảnh hưởng của gió mùa thì chế độ gió cũng khác nhau Ở phía Bắc vàphía Nam đèo Hải Vân thì mùa gió mạnh chủ yếu trùng với mùa gió đông bắc và giómùa tây nam trong đó các khu vực giàu tiềm năng nhất kể đến như là Quảng Bình,Quảng Trị và các vùng thuộc cao nguyên tây Nguyên, các tỉnh ven biển đồng bằngsông Cửu Long và đặc biệt là khu vực ven biển của tỉnh Bình Thuận, Quảng Bình vàQuảng Trị

1.3.4 Bản đồ phân bố năng lượng gió ở Việt Nam

Hình 1 2 Bản đồ tiềm năng năng lượng gió trong đất liền

Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á đã có một khảo sát chi tiết

về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhấtvới tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam đạt 513.360 MW tức bằng 200 lần côngsuất của thủy điện Sơn La (2400MW) và bằng sấp sỉ 268 lần thủy điện HòaBình(1920MW)

Trang 25

Theo nghiên cứu hai vùng giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió là HảiNinh – Quảng Bình đến Hướng Linh – Quảng Trị và vùng đồi cát ở độ cao 60 - 100mphía tây Hàm Tiến đến Mũi Né – Bình Thuận Gió vùng này không những có vận tốctrung bình lớn, mà còn có một thuận lợi khác, đó là số lượng các cơn bão khu vực ít và

có xu thế ổn định Đây là những điều kiện rất thuận lợi để phát triển năng lượng gió.Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió Nam và Đông Nam lên đến 98% với vận tốctrung bình 8-9m/s, tức là vận tốc có thể xây dựng trạm điện gió công suất trên 10MW

1.3.5 Các nhà máy điện gió ở Việt Nam

Bảng 1 2 Các nhà máy điện gió tại Việt Nam

Trang 27

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ HƯỚNG LINH

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Tổng quan về dự án

Dự án Nhà máy điện gió Hướng Linh 3 có tổng công suất là 30MW, thiết kế gồm 9tua bin gió, mỗi tua bin gió từ 3,3 – 3,465 MW Điện lượng trung bình khoảng123.329.000 kMW/năm Dự án được thực hiện tại xã Hướng Linh, huyện Hướng Hóatrên diện tích 8ha (không kể đất sử dụng cho các móng trụ đường dây đấu nối với lướiđiện quốc gia, diện tích đất tạm thời phục vụ thi công) Tổng vốn đầu tư của dự án trên1.500 tỷ đồng

Ngày 10/12, Ủy ban Nhân dân tỉnh Quảng Trị đã ra quyết định chủ trương đầu tư,chấp thuận cho Công ty cổ phần Điện gió Hướng Linh 4 thực hiện dự án đầu tư Nhàmáy Điện gió Hướng Linh 4, để sản xuất điện năng từ năng lượng gió

Dự án Nhà máy Điện gió Hướng Linh 4 có tổng công suất thiết kế là 30 MW gồm 9tuabin gió, mỗi tuabin gió có công suất từ 3,3 đến trên 3,4 MW; điện lượng cung cấptrung bình trên 100 triệu kWh/năm

Nhà máy Điện gió Hướng Linh 4 được xây dựng tại xã Hướng Linh, huyện miềnnúi Hướng Hóa, với diện tích đất sử dụng 8ha, tổng vốn đầu tư trên 1.537 tỷ đồng.Thời hạn hoạt động của dự án là 50 năm, kể từ ngày được cấp quyết định chủ trươngđầu tư Dự kiến, đến tháng 12/2021, Nhà máy Điện gió Hướng Linh 4 sẽ hoàn thành

và phát điện

Trang 28

Hình 2 1 Các kỷ sư đang giám sát công trình điện gió Hướng Linh

Trang 29

Công trình có vị trí nằm tại xã Hướng Linh, huyện Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị, quakết quả tổng hợp tại liệu thu thập và khảo sát thực tế tại hiện trường cho thấy khu vực

dự án nằm trong vùng địa hình miền núi

Trang 30

Hình 2 4 Lượng mưa theo tháng tại Quảng Trị

Hình 2 5 Nhiệt độ theo tháng tại Quảng Trị

Chế độ gió : tỉnh Quảng Trị chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính là gió mùaTây Nam và gió mùa Đông Bắc ; đặc biệt gió mùa Tây Nam khô nóng ở Quảng Trị làhiện tượng rất điển hình, được đánh giá dữ dội ; gió mùa Tây Nam thường diễn ra từtháng 5 đến tháng 8 trong năm với hướng gió chủ đạo nằm trong cung từ Tây Nam đếnTây với tần suất hiện đạt 34,55% , tốc độ gió dao động khoảng từ 1,6 – 5,4 m/s;

Trang 31

Hình 2 6 Hoa gió tại dự án Bảng 2 1 Bảng thống kê tần suất tốc độ gió theo hướng như sau

Trang 32

2.2 Cấu tạo tuabin gió

Các bộ phận chính trong tuarbine gió (trục ngang)

Hình 2 7 Cấu tạo tuarbine gió

- Một roto, các cánh quạt: Có tác dụng chuyển năng lượng gió thành năng lượng cơnăng

- Vỏ máy: Bảo vệ hộp số và máy phát

- Tháp đỡ: Nâng rotor và các thiết bị điện như bộ điều khiển, cáp điện, thiết bị hỗtrợ Các tháp đỡ hầu hết có hình ống và được làm bằng sắt, các cánh quạt được chế tạobằng sợi thủy tinh và được làm cứng thêm với polyester hay wood-epoxy.Tháp càng cao thì turbine càng nhận được nhiều năng lượng hơn và sinh ra nhiều điệnnăng hơn

Trang 33

Hình 2 8 Cấu tạo chính của Tuabin Gió Vestas nhìn từ trên xuống

- Cánh quạt: Hầu hết tuarbine có 2 hoặc 3 cánh, chúng nhận lực nâng của gió bằngcách tạo ra các áp lực khác nhau lên bề mặt vì vậy khi có gió thổi qua các cánh nàylàm cho các cánh chuyển động quay Loại 3 cánh quạt có hiệu suất cao hơn các loạicòn lại

- Hệ thống hãm: Khi tốc độ gió cao làm công suất gió rất lớn làm ảnh hưởng đến độbền cơ hoặc hư hỏng tuarbine gió hoặc trong trường hợp khẩn cấp, để hạn chế vấn đềnày tuarbine có bộ phận hãm Hệ thống hãm có thể điều khiển bằng cơ, bằng điện haybằng thủy lực để dừng rotor

- Trục cánh quạt: Dùng để kết nối các cánh quạt lại với nhau và nối với trục chính

Vỏ tuarbine đặt ở đỉnh tháp,

thường làm bằng thép và được

thiết kế lớn để công nhân có thể

làm việc được ở bên trong và

chứa các bộ phận như: Hộp bánh

rang, các trục tốc độ, máy phát,

hệ thống hãm, điều khiển…

Trang 34

Hình 2 9 Mặt cắt của tuabin Vestas

Động cơ điều chỉnh hướng (Yaw): Động cơ sẽ điều chỉnh tuarbine đúng theo hướnggió khi gió thay đổi, bằng cách điều chỉnh rotor đối diện với hướng gió khi gió thayđổi

- Hệ thống hộp số: Có các nguyên tắc giống như hộp số xe hơi, có mục đích làm tăngvận tốc quay của gió từ 30 đến 60 vòng/phút lên 1200 đến 1500 vòng /phút để có khảnăng phát ra điện

- Trục tốc độ cao: Trục này có tác dụng truyền động máy phát điện

- Trục tốc độ thấp: Rotor quay tốc độ thấp khoảng 30 đến 60 vòng/phút

- Bộ điều khiển: Khởi động máy ở tốc độ 3.5m/s đến 7 m/s và ngừng máy ở tốc độ29m/s Theo thông số của nhà sản xuất tuabin không thể hoạt động ở dải tốc độ 29m/strở lên do quá tải nhiệt

- Bộ phận điều chỉnh cánh quạt: Bộ này dùng để điều chỉnh góc đón gió của cánhquạt bằng cách xoay quanh trục của nó, việc điều chỉnh này để giữ rotor quay cố định

ở vận tốc gió cao hoặc thấp mà vẫn có thể phát điện

- Máy phát: Chuyển hóa cơ năng thành điện năng

- Ngoài ra còn có thiết bị đo hướng gió để định hướng turbine đúng với hướng củagió và thiết bị đo vận tốc gió để truyền dữ liệu tốc độ gió đo được vào bộ điều khiển

Hình 2 10 Lắp đặt tuabin bằng cần cẩu chuyên dụng

Trang 36

Bảng 2 2 Thông số tuabin gió từ nhà sản xuất – Công Ty Vestas cung cấp (I)

Trang 37

2.3 Hiện trạng phát triển công nghệ tuabin gió

2.3.1 Phân loại tuabin gió

Bắt đầu từ những cối xay gió xa xưa, hiện nay với sự phát triển nhanh chóng vềcông nghệ và vật liệu, trên thế giới đã xuất hiện nhiều loại tuabin khác nhau, về cơ bản

có thể chia chúng thành 2 loại chính: Loại trục đứng và loại trục ngang dựa và địnhhướng trục quay của cánh quạt

Tuabin gió trục đứng có thể đón gió từ mọi hướng nên hiệu quả cao hơn, cùng vớicấu tạo đơn giản, các bộ phận đều có kích thước không quá lớn nên vận chuyển và lắpráp dễ dàng, độ bền cao, duy tu bảo dưỡng đơn giản Tuy nhiên, loại tuabin này cũng

có nhiều hạn chế nên không được phổ biến rộng rãi, chẳng hạn như:

Khó có thể đặt tuabin thẳng đứng trên tháp cao, chỉ đặt được ở các vị trí thấp nhưmặt đất hoặc nóc các tòa nhà nơi có độ cao thấp, tuabin phải hoạt động trong dòngkhông khí xáo động nhiều hơn, ở gần mặt đất có tốc độ thấp hơn nên năng lượng thuđược rất thấp Do đó công suất hoạt động của tuabin trục đứng thấp hơn

Tuabin trục đứng phải sử dụng dây chằng để giữ cho hệ thống đứng yên, đáy chịutoàn bộ trọng lượng của rotor nằm trên trụ Các dây chằng được nối với đỉnh trụ làmgiảm áp lực hướng xuống mỗi khi gió giật Với rotor đặt gần mặt đất là nơi tốc độ gióthấp hơn do cản trở bề mặt địa hình, tuabin trục đứng không sản xuất được nhiều điệnnhư tuabin trục ngang ở cùng độ cao

+ Tuabin gió trục ngang:

Đây là loại tuabin gió đang được thương mại hóa và sử dụng phổ biến hiện nay.Loại này thường có 3 cánh, đôi khi cũng có 2 cánh và có cả loại 1 cánh Tuabin gió 3cánh hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều gió đang thổi.Tuabin gió trục ngang có ưu điểm là có bệ tháp cao cho phép tuabin gió trục ngangtiếp cận gió mạnh hơn khi hướng gió hoặc tốc độ gió thay đổi

2.3.2 Công suất các loại tuabin gió

Hiện nay có nhiều loại tuabin gió với công suất lớn nhỏ khác nhau, theo côngsuất có thể chia tuabin gió thành các loại như sau:

Bảng 2 3 Phân loại tuabin gió theo công suất

Trang 38

Các tuabin gió loại nhỏ có công suất dưới 50kW có thể tự điều chỉnh theo hướnggió, hoạt động được với tốc độ gió thấp thường được sử dụng cho hộ gia đình, viễnthông hoặc bơm nước, đôi khi cũng dùng để nối với máy phát diezen, pin và hệ thốngquang điện Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai ghép và điển hình là sử dụng ởvùng sâu vùng xa, những địa phương chưa có điện lưới.

Các tuabin gió phát điện thường có công suất lớn từ 0,5 đến 10 MW Tuy nhiên,cho đến nay loại tuabin gió phát điện có công suất vừa từ 0,8 MW đến 2,5 MW đượcứng dụng phổ biến nhất Để có dãy công suất tuabin gió lớn hơn, các tuabin gióthường được xây dựng thành cụm, tạo thành các trang trại điện gió phát điện với quy

mô công suất thường từ 2 MW đến 100 MW và có khả năng cung cấp năng lượng lớnhơn cho lưới điện Các tuabin gió có công suất lớn thường được kết nối lưới điện quốcgia

Do nhiều hạn chế, hiệu suất năng lượng của tuabin chỉ đạt tối đa khoảng 59% so vớitiềm năng gió tự nhiên Tuy nhiên, sau 20 năm do những tiến bộ trong thiết kế, hiệusuất ngày nay đã có thể lên tới 80 % do kỹ thuật cánh quạt máy bay đã được áp dụngtrong thiết kế cánh quạt tuabin

2.4 Tiêu chuẩn kết nối

2.4.1 Mô hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện

Mô hình này sử dụng kết nối tuabin gió vận tốc cố định dùng máy phát không đồng

bộ rotor lồng sóc, kết nối trực tiếp với lưới điện thông qua máy biến áp Do máy phátkhông đồng bộ luôn tạo ra công suất phản kháng phát lên lưới nên mô hình này cần sửdụng bộ tụ bù công suất phản kháng để tiêu thụ hoặc triệt tiêu công suất phản khángphát lên lưới điện Bộ tụ bù tự động này thường bao gồm từ 5-25 tụ bù được điềukhiển phụ thuộc vào công suất phát của tuabin Để mô hình nối lưới trực tiếp hoạtđộng thuận lợi, người ta thường sử dụng bộ khởi động

Trang 39

Hình 2 11 Mô hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện

Các chuyển động gió luôn thay đổi được chuyển thành chuyển động cơ học và thànhcác xung động điện năng Chúng có thể gây ra dao động điện áp tại điểm đấu nối củatuabin gió với lưới điện Do các dao động điện áp này, tuabin gió tốc độ cố định tạo racông suất phản kháng dao động từ lưới điện (trong trường hợp của tụ bù), làm tăng cảdao động điện áp và tổn thất đường dây Các hệ thống tốc độ cố định có lợi thế về tínhđơn giản và chi phí thấp Tuy nhiên, nhược điểm chính của khái niệm này bao gồmyêu cầu đối với lưới cứng (điện áp cố định và tần số), và sự cần thiết của cấu trúc cơkhí mạnh mẽ để hỗ trợ ứng suất cơ học cao do gió gây ra

2.4.2 Mô hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch rotor

Mô hình sử dụng máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn (WRIG) và được sử dụng

từ những năm chín mươi của thế kỉ trước Mô hình này tương tự mô hình kết nối trựctiếp máy phát điện gió với lưới điện Tuy nhiên, cuộn dây rotor của máy phát được kếtnối theo chuỗi với một điện trở điều khiển, có kích thước xác định phạm vi của tốc độthay đổi (thường cao hơn 0-10% so với tốc độ đồng bộ) Mô hình này vẫn sử dụng bộkhởi động và tụ bù có điều khiển để vận hành kết nối mượt mà hơn Có thêm tính năngđặc biệt của mô hình này là nó có điện trở rotor thay đổi được, và nó được thay đổi bởimột bộ điều khiển quang học được điều khiển gắn trên trục rotor Bằng cách thay đổiđiện trở mạch rotor, do đó có thể điều khiển tác động của gió lên turbin Phạm vi điềukhiển tốc độ động thay đổi theo kích thước của điện trở rotor biến và phổ biến lên đến10% so với tốc độ đồng bộ Mô hình này có lợi thế hơn mô hình kết nối trực tiếp là cáckết cấu cơ khí ít bị tác động hơn, ít phải bảo dưỡng, nên giá thành sản xuất cũng nhưvận hành thấp hơn

Trang 40

Hình 2 12 Mô hình máy phát kết nối trực tiếp với lưới điện sử dụng phương thức thay

đổi điện trở mạch rotor

2.4.3 Mô hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện

Mô hình này là còn gọi là máy phát điện cảm ứng kép (DFIG), tương ứng với tuabingió điều khiển tốc độ biến đổi với bộ tạo cảm ứng rotor dây quấn (WRIG) và bộchuyển đổi năng lượng một phần (đánh giá khoảng 30% công suất danh định) trênmạch rôto Việc sử dụng bộ chuyển đổi năng lượng cho phép tuabin gió hoạt động ởtốc độ biến thiên hoặc có thể điều chỉnh, và cho phép chúng cung cấp năng lượng hiệuquả hơn so với các mô hình sử dụng máy phát tốc độ cố định Ngoài ra, các lợi íchđáng kể khác sử dụng các hệ thống tốc độ thay đổi bao gồm giảm tổn thất cơ học, làmcho các thiết kế cơ khí nhẹ hơn và có thể điều khiển được công suất lớn hơn, ít phụthuộc vào thay đổi của năng lượng gió, hiệu quả chi phí, điều khiển góc pitch đơngiản, cải thiện chất lượng điện và hiệu quả, giảm tiếng ồn… Như thể hiện trong hìnhbên dưới, stator được kết nối trực tiếp với lưới điện, trong khi một bộ chuyển đổi nănglượng quy mô một phần điều khiển tần số rotor và tốc độ rotor Bộ chuyển đổi nănglượng một phần bao gồm bộ chuyển đổi AC/DC/AC, công suất xác định phạm vi tốc

độ (thường khoảng ± 30% tốc độ đồng bộ) Hơn nữa, bộ chuyển đổi này cho phép điềukhiển công suất phản kháng và kết nối lưới mịn Bộ chuyển đổi năng lượng nhỏ hơnlàm cho mô hình này trở nên hấp dẫn từ quan điểm kinh tế Tuy nhiên, nhược điểmchính của nó là sử dụng vòng trượt, chổi than, cần thường xuyên bảo trì, và cácphương án bảo vệ phức tạp trong trường hợp sự cố lưới điện

Hình 2 13 Mô hình kết nối máy phát điện cảm ứng nguồn kép với lưới điện

Tiêu đề	Đánh giá ảnh hưởng của cụm nhà máy điện gió Hướng Linh đến lưới tỉnh Quảng Trị
Tác giả	Nguyễn Văn Hiếu, Lê Văn Dương
Người hướng dẫn	TS. Trịnh Trung Hiếu
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp đại học
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	8,17 MB