Nghiên cứu hệ thống phát điện gió – diesel nhằm nâng cao mức thâm nhập điện gió với lưới cô lập

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THÁI HIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIĨ – DIESEL NHẰM NÂNG CAO MỨC THÂM NHẬP ĐIỆN GIĨ VỚI LƯỚI CƠ LẬP Chun ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 62520202 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN HÀ NỘI - 2015 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hư ng d n khoa học: PGS.TS LÊ VĂN DOANH TS NGUYỄN THẾ CƠNG Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trư c Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi … giờ, ngày … tháng… năm ……… C th tìm hi u luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam  ii   1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Các hệ thống phát điện sử dụng lượng tái tạo phát triển vùng sâu, vùng xa, hải đảo1, nơi mà phát triển lưới điện quốc gia khơng khả thi mặt kinh tế [15,42,61,65] Ở Việt Nam có nhiều đảo có điều kiện tương tự vùng lắp đặt hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel giới [78] Chính phủ ban hành nhiều sách định hướng hỗ trợ cho phát triển điện gió, điển hình: Quyết định số 37/2011/QĐ–TTg, 1208/2011/QĐ–TTg Như vậy, phát triển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel cần thiết phù hợp với xu hướng chung giới Tình hình nghiên cứu hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập 2.1 Tình hình nghiên cứu giới Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu quan tâm đến việc lựa chọn hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel tối ưu Tính tốn tối ưu xác định số lượng tuabin gió loại tuabin gió để lắp đặt cho nhiều khu vực kết nối với thành hệ thống [47] Tuy nhiên nghiên cứu khơng tính tốn cho lưới lập Bên cạnh đó, nghiên cứu [28,29] tính tốn số lượng tuabin gió phù hợp hệ Tuy nhiên nghiên cứu [28,29] tính tốn cho loại tuabin gió, chẳng hạn loại 600kW [29]; loại 1500kW [28] Cá biệt, có nghiên cứu tính tốn lựa chọn tuabin gió vận hành máy phát điện diesel [43] Chương trình tính tốn nghiên cứu [28,29] dùng để tính tốn cho vòng đời dự án, khơng phải chương trình tính tốn theo vận hành Như vậy, cách giải vấn đề nghiên cứu khơng phù hợp cho việc tính tốn thiết kế trạm điện gió cho đảo nước ta Các nghiên cứu [85,87] nghiên cứu tối ưu chế độ vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel, có thiết bị phụ trợ Các nghiên cứu [37,40,41] đánh giá số hiệu hầu hết cơng nghệ lưu trữ lượng Từ đó, bình áp suất dùng để lưu trữ lượng áp dụng vào hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel cấp nguồn cho khu dân cư Trong trường hợp phụ tải đỉnh 851 kW giảm tiêu hao nhiên liệu 27%; trường hợp áp dụng cho phụ tải kW giảm tiêu hao nhiên liệu 98% [37,38,39,40] Sử dụng cuộn siêu cảm làm kho từ lưới lập với tải 650 kW cho chất lượng tần số chất lượng cơng suất tương đối tốt [84] Hiện nay, việc tích hợp khớp ly hợp điện từ (EMC) vào tuabin gió đề xuất nghiên cứu [70,71,72] Tuy nhiên nghiên cứu nhằm mục đích khẳng định tuabin gió loại máy phát đồng nối trực tiếp với lưới tích hợp EMC có chất lượng điện tương đương với loại tuabin gió có tốc độ thay đổi Trong luận án này, để tránh trùng lặp q nhiều từ “vùng” từ trở sau cụm từ “vùng sâu, vùng xa, hải đảo” viết ngắn gọn “vùng lập”  2 2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Hầu hết nghiên cứu Việt Nam vấn đề điều khiển tuabin gió sử dụng máy phát khơng đồng cấp nguồn từ hai phía (DFIG) Nghiên cứu phương pháp điều khiển máy phát loại DFIG sở: thuật tốn điều chỉnh đảm bảo phân ly momen hệ số cơng suất [10,11]; thuật tốn phi tuyến sở kỹ thuật Backstepping [1,2]; phương pháp tựa theo thụ động Euler-Lagrange luật Hamiltonian [6]; điều khiển bám lưới [17] Bên cạnh đó, có nghiên cứu để đảm bảo chất lượng điện DFIG: điều chỉnh ổn định điện áp [18]; khử sai lệch tĩnh sở thuật tốn phi tuyến theo kỹ thuật Backstepping [3]; điều khiển dòng thích nghi bền vững sở kỹ thuật Backstepping [4] Ngồi ra, để tuabin gió hỗ trợ lỗi lưới khơng đối xứng sập lưới đối xứng, nghiên cứu [13] phân tích đề xuất phương pháp tựa thụ động cho DFIG Điều kiện gió khí hậu Việt Nam có đặc điểm riêng, cần có thiết kế tuabin gió phù hợp Do nghiên cứu [12] thiết kế chế tạo máy phát điện gió cơng suất 10–30kW Tuy nhiên kết vận hành chưa phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam Nghiên cứu [19] đề nghị với lưới lập nên lắp đặt loại tuabin gió sử dụng máy phát khơng đồng roto lồng sóc (SCIG – Squirrel Cage Induction Generator) máy phát đồng nam châm vĩnh cửu (PMSG – Permanent Magnet Synchronous Generator) Tuy nhiên nghiên cứu [19] khẳng định SCIG PMSG tốt DFIG mà chưa có mơ thực nghiệm kiểm chứng Nghiên cứu chưa xác định sử dụng tuabin gió cơng suất lắp đặt tuabin gió Các nghiên cứu [19,60] thống kê chi tiết tính loại thiết bị phụ trợ, phân tích đề xuất sử dụng máy phát điện diesel tải thấp để nâng tỷ lệ thâm nhập điện gió lên 70%Pt mà đảm bảo ổn định tần số Nghiên cứu [32] mơ chế độ vận hành theo hướng sử dụng tối đa lượng gió Matlab với hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel khơng có thiết bị phụ trợ lưới lập Tuy nhiên nghiên cứu chưa quan tâm đến phân bố cơng suất phản kháng cho điện gió điện diesel, chưa kể đến giới hạn làm việc máy phát, chưa thể tỷ lệ thâm nhập điện gió phù hợp Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối với hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập hai tiêu quan trọng chất lượng điện năng2 tỷ lệ thâm nhập điện gió Hai tiêu chí tỷ lệ nghịch với vùng có tỷ lệ thâm nhập điện gió cao Do vậy, cần có phương pháp vận hành phù hợp để tối đa hóa tỷ lệ thâm nhập điện gió mà đảm bảo chất lượng điện Đây mục đích nghiên cứu luận án Qua phân tích tình hình nghiên cứu hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập cho thấy số vấn đề chưa giải trọn vẹn, kết hợp với mục tiêu vừa trình bày luận án tập trung giải nhiệm vụ sau: ● Nghiên cứu điều kiện vận hành ổn định hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập hồn tồn khơng có thiết bị phụ trợ Chỉ tiêu chất lượng điện nghiên cứu luận án giới hạn hai tiêu chí độ lệch điện áp độ lệch tần số 2  3 ● Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu khai thác điện gió mà đảm bảo chất lượng điện vận hành ổn định hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập ● Nghiên cứu xác định loại số lượng tuabin gió (lắp đặt mới) phù hợp với trạm điện diesel có vùng lập nhằm đạt hiệu khai thác điện gió cao Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu tuabin gió sử dụng DFIG kết nối với máy phát điện diesel lưới lập Đối tượng cụ thể khảo sát lựa chọn hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel đảo Phú Q Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phương pháp tính tốn giải pháp vận hành nhằm đạt tỷ lệ thâm nhập điện gió lớn hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel có Đồng thời nghiên cứu phương pháp tính tốn để xác định trạm điện gió phù hợp với trạm điện diesel có vùng lập Phương pháp nghiên cứu ● Thu thập tổng hợp tài liệu hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ● Thiết lập mơ hình tốn cho giải pháp nhằm nâng cao tỷ lệ thâm nhập điện gió hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel khơng có thiết bị phụ trợ lưới lập; ● Ứng dụng mơ hình tốn đề xuất cho đối tượng cụ thể hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel đảo Phú Q; ● Mơ kiểm nghiệm giải pháp đề xuất phần mềm chuẩn (như MatLab, PSS/adept), kết thu từ mơ so sánh với số liệu thực tế để đánh giá hiệu đề xuất Nội dung bố cục luận án Ngồi mục theo quy định, nội dung nghiên cứu luận án trình bày chương kết hợp với phần Mở đầu, Kết luận kiến nghị Phụ lục Cụ thể: Chương Tổng qt hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập Chương Mơ hình hóa hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel Chương Nghiên cứu tính ổn định hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel với lưới lập Chương Nghiên cứu nâng cao hiệu vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập Chương Nghiên cứu xác định trạm điện gió phù hợp với trạm điện diesel có vùng lập Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án Về khoa học: Luận án xây dựng cấu trúc điều khiển chung thuật tốn vận hành phù hợp cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel khơng có thiết bị phụ trợ lưới lập nhằm nâng cao mức thâm nhập điện gió Bên cạnh đó, luận án xây dựng phương pháp tính tốn xác định loại số lượng tuabin gió phù hợp với trạm điện diesel có vùng lập Đây sở khoa học vững cho ứng dụng hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel thực tiễn Bên cạnh luận án tài liệu có ích cho học tập làm sở cho nghiên cứu khác Về thực tiễn: Kết nghiên cứu tính tốn để áp dụng thực tế cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel đảo Phú Q vùng tương tự 3  4 Chương TỔNG QT VỀ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP GIĨ – DIESEL TRONG LƯỚI CƠ LẬP 1.1 Đặt vấn đề Chương giới thiệu khái qt điện gió vùng lập Đồng thời tập trung phân tích tính kỹ thuật hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập 380 V 1.2 Ứng dụng điện gió vùng lập 0,69/22 kV Tải 22 kV 22kV Hệ thống phát điện gió kết hợp diesel thích hợp cho vùng lập nơi 472 472 471 471 mà mở rộng lưới điện quốc gia đến tốn Tải Ở Việt Nam có số hệ thống phát Trạm điện diesel Trạm điện gió 3x2 MW 6x0,5 MW điện sử dụng gió kết hợp với điện Hình 1.4b Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel diesel Trong số hệ thống phát đảo Phú Q điện hỗn hợp gió – diesel đảo Phú Q (Hình 1.4b [5]) vận hành có tính chất tiêu biểu (quy mơ lớn hiệu nhất), nên luận án chọn làm đối tượng cho tính tốn phân tích so sánh 1.3 Khái qt tuabin gió máy phát điện diesel Cấu trúc tuabin gió máy phát điện diesel trình bày Hình 1.15 1.17 1.4 Điều khiển hệ thống Lưới điện u phát điện hỗn hợp gió – i u diesel u V u i Điều Với hệ thống phát điện hỗn Điều khiển Thời gian đáp ứng Điều khiển Điều khiển khiển RSC GSC khoảng mili giây cấp bảo vệ hợp gió – diesel lưới lập β P Q u Q ω Điều khiển Thời gian đáp ứng Điều khiển tuabin gió cấp khoảng giây thường điều khiển theo ba P Q Điều khiển Thời gian đáp ứng cấp khác Hình 1.20 Điều khiển trạm điện gió cấp khoảng phút hệ thống điện Trong nghiên cứu [35] phân U, f, cosφ cấp mili giây Chức cụ thể Hình 1.15 Cấu trúc tổng thể hệ thống điều khiển bảo vệ tuabin gió kiểu DFIG [36,64] cấp sau: P Q Lưới điện AVR ● Điều khiển cấp I, cấp Điều khiển U chung Điều khiển ω điều khiển trực tiếp U Điều tốc I nguồn phát, có cấu trúc tổng qt ω Nhiên liệu CLQ I Hình 1.19 Chức điều Van Động diesel khiển theo đặc tính độ dốc SG SG Máy phát Máy phát sử dụng để chia sẻ cơng suất kích từ kích từ phụ Hình 1.17 Cấu trúc máy phát điện diesel [31] nhằm điều chỉnh thơng số f P P điện áp tần số cách tức Điều k khiển P ∆P P f thời thơng số có thay ∆f Điều khiển Lưới theo hệ điện đổi Riêng tuabin gió U ∆U Điều trục d-q ∆Q Q k Nguồn khiển Q bao gồm điều khiển cấp cấp cơng suất Q U Q (thể Hình 1.15) Hình 1.19 Sơ đồ điều khiển theo đặc tính độ dốc có thay đổi tần DFIG iabcs Hộp số abcs abcw iabcw abcr Gió dc dc sref r sref dcref wref dsref, abcg gref wref dsref ref ref kt2 kt1 PMSG N FP ref ref UQ N số, điện áp [45] 4  5 ● Điều khiển cấp II thực Trạm điện gió P ĐK điều chỉnh thơng P ĐK P -P Q ĐK – Điều khiển P số điện áp tần số theo Q cấp I: điều khiển ĐK P ĐK đặc tính độ dốc nguồn cấp thiết bị Q Lưu trữ trường; phát thơng số ĐK – Điều khiển Tải giả ĐK P vượt q giới hạn tiêu cấp II: điều khiển Q P’ ĐK P cấp trạm điện chuẩn vận hành biến Q nhà máy điện; ĐK động lớn phụ tải Bên P ĐK – Điều khiển ĐK cấp III: điều khiển cạnh cấp điều khiển Q hệ thống thực việc phân chia phụ tải cách cân Tải Trạm điện diesel Hình 1.20 Cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel đối cho nguồn phát cụ thể Vì thực tế máy phát trạm phát điện có đặc tính khơng hồn tồn giống nên dẫn đến tự phân chia phụ tải khơng Thời gian đáp ứng cấp điều khiển thường tính phút ● Điều khiển cấp III bao gồm phương thức sản xuất điện tối ưu dựa số liệu dự đốn phụ tải dự đốn tốc độ gió kết hợp với số liệu đo đạt Ở cấp điều chỉnh hệ thống theo chế độ vận hành xếp đặt trước ngày nhiều Đồng thời điều chỉnh hỗ trợ để thơng số điện áp tần số lưới quay giới hạn tiêu chuẩn vận hành Thời gian đáp ứng cấp điều khiển thường nhiều phút Vấn đề phân cấp điều khiển hệ thống phát điện gió – diesel trình bày tổng hợp từ nghiên cứu [25,35,45,88] Các phân tích cụ thể vấn đề tìm thấy cơng trình nghiên cứu vừa nêu Mặc dù điều khiển với nhiều phương pháp nhiều cấp, thực tế vận hành hệ thống phát điện hỗ hợp gió – diesel giới nhiều hạn chế nên dẫn đến tỷ lệ thâm nhập điện gió thấp Do cần có nghiên cứu chun sâu cho điều kiện cụ thể phạm vi cơng suất cụ thể 1.5 Vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesl Trong hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel với lưới lập hai tiêu chất lượng điện mức thâm nhập điện gió tỷ lệ nghịch với vùng có mức thâm nhập điện gió cao Các thơng số đặc trưng cho chất lượng điện mà luận án quan tâm điện áp tần số Kết khảo sát đối chiếu với Quy định Bộ cơng thương (32 /2010/TT–BCT ngày 30 tháng năm 2010) 1.6 Tổng kết chương Hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel xem xét phân tích, qua nhận thấy hệ thống phù hợp với vùng lập Trong hệ thống tuabin gió đóng vai trò quan trọng cần khai thác hết khả để tận dụng tài ngun gió tự nhiên Trong chương tổng kết cách hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập Đồng thời phân tích đặc tính kỹ thuật tuabin gió sử dụng DFIG đặc tính máy phát điện đồng trạm điện diesel Bên cạnh phân tích cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió diesel Đây sở cho phân tích, khảo sát tính tốn chương sau * 3II I * P*3III 1II * 1II II I * II 1III * 1III P’*3II I * * 2II * 2II 2III * 2III II I III II I 5 III  6 Chương MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP GIĨ – DIESEL 2.1 Đặt vấn đề Mục tiêu chương xây dựng mơ hình tốn cho giải pháp nhằm khai thác tối đa nguồn lượng gió mà đảm bảo hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel vận hành ổn định Vấn đề vận hành hệ thống cần xét đến ràng buộc về: giới hạn kỹ thuật thiết bị, đặc tính kỹ thuật nguồn, khả vận hành ổn định hệ 2.2 Mơ hình tốn nguồn điện jX’σr jXσs Rs Is R'r/s Zth I’r jXdsdb Is Us Φds0 Ikt Io U'r/s jXm Eth Ids Eds0 Us Uds Hình 2.9a Sơ đồ mạch tương đương pha máy phát đồng (SG) (a) (b) Hình 2.1 Sơ đồ mạch tương đương dạng pha DFIG (a) Sơ đồ mạch chi tiết [58]; (b) Sơ đồ mạch chuyển đổi Thevenin Các máy phát điện dùng hệ thống phát điện hỗn hợp gió - diesel có sơ đồ mạch tương đương Hình 2.1 2.9a 2.3 Các điều kiện ràng buộc vận hành Q trình tính tốn vận hành phải thỏa mãn điều kiện Bảng 2.1 Bảng 2.1 Điều kiện vận hành Điều kiện Ghi Cân cơng suất (đk1) P1+P2=Pt 1, 2, t – ký hiệu thể thơng số trạm điện gió, trạm điện Q1+Q2=Qt diesel, tổng phụ tải lưới Giới hạn phát cơng suất (đk2) Giới hạn phát cơng suất máy phát điện diesel [5,19,60] Pdsmin≤ Pds ≤ Pdsmax ds – ký hiệu thể thơng số máy phát điện diesel; Pdsmin=33% PdsN Các số dưới: min, max, N thể thơng số cực tiểu, cực Sds ≤ SdsN đại, định mức CosφdsN = 0,8 SdsN – cơng suất biểu kiến định mức máy phát điện diesel Giới hạn phát cơng suất máy phát điện gió [19,60,81] Pwmin ≤ Pw ≤ PwN w – ký hiệu thể thơng số tuabin gió Pwmin = 0,25 PwN Khi tốc độ gió (V) nhỏ 17,8m/s; Pwmin = (0,25+0,02(V–17,8)) PwN Khi tốc độ gió từ 17,8m/s đến 25m/s CosφwN = 0,98 Đặt cơng suất dự trữ quay cho hệ thống điện (đk3) Pdpmin ≤ Pdp Pdp – cơng suất dự trữ quay hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel; Pdpmin = max(Pbapt_i) Pbapt_i – cơng suất trạm biến áp 22/0,4kV phụ tải thứ i Điều kiện ổn định (đk4): Đảm bảo ổn định với dao động bé đảm bảo ổn định q độ 2.4 Mơ hình tốn chế độ vận hành ♦ Sơ đồ hệ thống điện hỗn hợp gió – diesel vùng lập Q 690 V 22 kV 22 kV P1 Q1 E1 YNyn0 YNyn0 Trạm điện gió 380 V Pt Trạm điện diesel Hình 2.10 Sơ đồ đơn giản hóa hệ thống điện hỗn hợp gió – diesel P1t jXf1 jXb1 U1’ P2t Q2t Q1t 1’ Zd1 U=U3 2’ Zd2 U2’ jXb2 jXf2 P2 Q2 E2 St=Pt + jQt Hình 2.11 Sơ đồ mạch đơn giản hệ thống điện hỗn hợp gió – diesel 6  7 Luận án phân tích khảo sát sở hệ thống điện hỗn hợp gió – diesel vùng lập có cấu trúc Hình 2.10 Đường dây 22kV thường có điện dung đường dây khơng đáng kể, nên khơng xét Tụ bù Q cung cấp vừa đủ cơng suất phản kháng cho máy phát điện gió, nên khơng xét đến ảnh hưởng hệ thống Như vậy, sau tương đương hóa nguồn phát hệ thống khảo sát bao gồm thơng số Hình 2.11 ♦ Ổn định tĩnh hệ thống có dao động bé Tiêu chuẩn Lyapunov đánh giá xác tính ổn định hệ thống, khó theo dõi ảnh hưởng thơng số đến tính ổn định hệ thống Nên luận án áp dụng thêm tiêu chuẩn Gidanov để khảo sát ♦ Mơ hình tốn ổn định q độ hệ thống Bài tốn khảo sát ổn định q độ hệ thống hỗn hợp điện gió – diesel xét với trường hợp cố ngắn mạch ba pha đường dây truyền tải Các cơng thức biểu diễn q trình q độ cố ngắn mạch trình bày cho phía trạm điện diesel Trong khảo sát bỏ qua thay đổi bảo vệ DFIG Khảo sát thỏa mãn ổn định với trường hợp đảm bảo ổn định với trường hợp có bảo vệ Hệ phương trình mơ tả đặc tính truyền tải: (2.103), (2.104), (2.106) tương ứng với chế độ xác lập trước có cố, chế độ xác lập sau cắt ngắn mạch, chế độ ngắn mạch đường dây gần máy phát Phương trình vi phân q trình q độ (2.107), (2.108) I P2  E y 23 sin  23  E U y 23 sin (    23 ) (2.103) II II II II II P2  E y 23 sin  23  E U y 23 sin (    23 ) (2.104) Gọi P2II2  E 22 y 2II3 sin  2II3 (2.105) P2III  E U y III23 sin   P2IIIm sin  (2.106) d 2 TJ dt III   P20  P2  t  t c  II t  tc   P20  P2 d 2 (2.107) TJ dt  P20  P2  t  I (2.108) Gọi δc góc lệch roto thời điểm cắt ngắn mạch Góc xác định từ phương trình q độ ngắn mạch kết hợp với điều kiện đầu δ0 khoảng thời gian cắt ngắn mạch tc Cơng momen thừa làm tăng góc lệch roto từ δ20 đến δ2c:  III (2.109) A ng1   (P20  P2 m sin  )d   2c 20 Cơng hãm tối đa góc δ2 tăng đến δ2gh: A ng     gh 2 c P 20  (P22  E U y 23 sin (    23 )) d  II II Với δ2gh giá trị tối đa mà góc δ2 quay điểm cân Điều kiện để hệ ổn định q độ Ang1 ≤ Ang3 [9,59] Để tìm thời gian cắt tới hạn tcc, luận án khảo sát giới hạn ổn định q độ (Ang1=Ang3) 2.5 Đề xuất thuật tốn cấu trúc điều khiển nhằm (2.110) II Tốc độ gió Điều khiển Tính tốn Nw , Nds , Pw, Qw, Pds, Qds Máy phát điện gió Điều chỉnh cơng suất máy phát điện gió diesel Máy phát điện diesel Đo thơng số hệ thống U, I, f, Pt… Điều khiển Hình 2.16 Sơ đồ thể mối liên hệ việc tính tốn điều chỉnh hệ thống 7  8 nâng cao mức thâm nhập điện gió Bắt đầu Sơ đồ khối thể q trình thu thập số liệu, Đúng Khơng phát điện P [...]... tuabin gió sử dụng DFIG và đặc tính của máy phát đồng bộ trong trạm điện diesel; Nghiên cứu phân tích cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel 2 Nghiên cứu mơ hình hóa hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel: * Luận án đã tổng hợp và kế thừa các nghiên cứu trước để lập mơ hình tốn ứng với các chế độ vận hành * Đề xuất thuật tốn điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel khơng... 2) cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ở Phú Q Bên cạnh đó cũng mơ phỏng và áp dụng thành cơng giải pháp sử dụng tuabin gió có tích hợp EMC trong các lưới cơ lập (đã đề xuất ở chương 2) 2 Các khuyến nghị đối với hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ở đảo Phú Q: * Kết quả nghiên cứu với đối tượng là hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ở đảo Phú Q cho thấy tỷ lệ thâm nhập điện gió trung... Chương 4 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP GIĨ – DIESEL TRONG LƯỚI CƠ LẬP 4.1 Đặt vấn đề Mục tiêu của chương này là nghiên cứu áp dụng các giải pháp nhằm khai thác tối đa năng lượng gió mà vẫn đảm bảo các điều kiện ràng buộc trong vận hành hệ thống hỗn hợp gió – diesel với lưới cơ lập 4.2 Áp dụng thuật tốn điều khiển chung cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trên... vấn cho việc lựa chọn trạm điện gió ở các vùng cơ lập khác KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Chủ đề xun suốt tồn bộ luận án hướng đến mục tiêu nâng cao mức thâm nhập điện gió của hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cơ lập, cụ thể là: bắt đầu từ tổng qt về hệ thống phát điện hỗn hợp này (Chương 1), khái qt lý thuyết và đề xuất giải pháp nâng cao mức thâm nhập điện gió có xét đến các điều kiện... vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cơ lập một cách cụ thể Cấu trúc điều khiển và thuật tốn này điều chỉnh hệ thống theo hướng khai thác tối đa khả năng của trạm điện gió mà vẫn thỏa mãn các điều kiện ràng buộc trong vận hành 2 Xuất phát từ thực tế hầu hết các hệ thống phát điện hỗn hợp gió diesel trong lưới cơ lập đều cần thiết bị phụ trợ để nâng cao mức thâm nhập điện gió, đồng... hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel, nên chỉ cho phép vận hành hệ thống này với tỷ lệ phát điện gió – diesel là 50% – 50% [5,19,60] Do vậy, chương này tập trung khảo sát, xác định các yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính ổn định của hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel khơng có thiết bị phụ trợ trong lưới cơ lập Từ đó đề xuất các giải pháp phù hợp nhằm vận hành ổn định hệ thống và có thể nâng cao. .. khiển và thuật tốn vận hành đã đề xuất cho hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cơ lập tương tự nhằm tận dụng tốt nguồn năng lượng gió tự nhiên và tiết kiệm nhiên liệu diesel, bảo vệ mơi trường Chương 5 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TRẠM ĐIỆN GIĨ PHÙ HỢP VỚI TRẠM ĐIỆN DIESEL ĐÃ CĨ Ở VÙNG CƠ LẬP 5.1 Đặt vấn đề Thực tế áp dụng hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ở Việt Nam đã có những dự án chưa... hợp khớp ly hợp điện từ vào tuabin gió nhằm tăng mức độ thâm nhập của điện gió trong lưới cơ lập Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ các trường Đại học kỹ thuật, số 108, trang 19-25 6 Lê Thái Hiệp, Đồn Đức Tùng, Nguyễn Thế Cơng, Lê Văn Doanh (2015) “Điều khiển hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cơ lập theo hướng tối đa hóa mức thâm nhập điện gió Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng,... hợp với ý tưởng của các nghiên cứu [70,71,72], luận án đã đề xuất cấu trúc tuabin gió chun dụng cho lưới cơ lập trong tương lai Từ đó, luận án đề xuất phương thức vận hành hiệu quả hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel trong lưới cơ lập với tuabin gió có tích hợp EMC Giải pháp vận hành này cho phép tận dụng tối đa khả năng của trạm điện gió Chương 3 NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN... bị phụ trợ trong lưới cơ lập nhằm nâng cao mức thâm nhập điện gió mà vẫn thỏa mãn các điều kiện ràng buộc trong vận hành Bên cạnh đó luận án cũng đã đề xuất giải pháp sử dụng tuabin gió có 3  24   25  tích hợp EMC để đạt mức thâm nhập điện gió 100 %P t mà vẫn đảm bảo chất lượng điện năng 3 Đề xuất thuật tốn xác định trạm điện gió phù hợp nhất với trạm điện diesel đã có ở vùng cơ lập Số lượng và ... phát điện hỗn hợp gió – diesel Chương Nghiên cứu tính ổn định hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel với lưới lập Chương Nghiên cứu nâng cao hiệu vận hành hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel. .. liệu hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel ● Thiết lập mơ hình tốn cho giải pháp nhằm nâng cao tỷ lệ thâm nhập điện gió hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel khơng có thiết bị phụ trợ lưới lập; ... tiêu nâng cao mức thâm nhập điện gió hệ thống phát điện hỗn hợp gió – diesel lưới lập, cụ thể là: tổng qt hệ thống phát điện hỗn hợp (Chương 1), khái qt lý thuyết đề xuất giải pháp nâng cao mức thâm