Ứng dụng hiệu quả năng lượng tái tạo

408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 13 Ch 6: Ứng dụng hiệu NLTT 6.3 Một số vấn đề kỹ thuật điện gió  Tích hợp điện gió vào lưới điện  Các công nghệ  Tiêu chuẩn điện gió  Công nghệ truyền dẫn  Truyền động trực tiếp  Tích trữ lượng tương lai Bài giảng 13 Tích hợp điện gió vào lưới điện  Hiện điện gió chiếm tỷ trọng nhỏ nguồn phát, nên tác động lên vận hành lưới điện nhỏ  Nhưng điện gió phát triển (trong tương lai không xa), có ảnh hưởng lớn hơn, chí chiếm ưu vận hành lưới điện  Điện gió gây ảnh hưởng đến vận hành lưới điện từ tính ổn định độ đến dòng công suất trạng thái xác lập  Ảnh hưởng điện áp tần số mối quan tâm Bài giảng 13 Tích hợp điện gió vào lưới điện  Một vấn đề liên quan đến hệ thống dùng “nhiên liệu miễn phí” gió việc vận hành với mức dự trữ đòi hỏi phải để lại phần lượng miễn phí – Một vấn đề tương tự tồn với lượng hạt nhân, với nhiên liệu hóa thạch thường đóng vai trò dự trữ  Vì ngõ tuabin gió thay đổi theo lũy thừa ba vận tốc gió, điều kiện định sụt giảm tốc độ vừa phải gây tổn thất lớn công suất phát – Sự thiếu hụt dự trữ hóa thạch làm vấn đề trầm trọng Bài giảng 13 Điện gió dòng công suất  Công cụ phân tích hệ thống điện phổ biến phân bố công suất (còn gọi phân bố tải) – phân bố công suất xác định công suất truyền lưới điện – dùng để xác định tất điện áp dòng điện – mô hình công suất hằng, phân bố công suất kỹ thuật phân tích phi tuyến – phân bố công suất công cụ phân tích xác lập – dùng để lập kế hoạch cho nguồn phát mới, kể điện gió Bài giảng 13 Ví dụ phân bố công suất bus T1 T2 800 MVA 345/15 kV Line 345 50kV mi 345 kV 100 mi Line 400 MVA 15/345 kV Line 400 MVA 15 kV 345 kV 200 mi 800 MVA 15 kV 40 Mvar 80 MW 280 Mvar 800 MW Single-line diagram Bài giảng 13 520 MVA Thay đổi nguồn phát slack bus  Phân bố công suất công cụ phân tích xác lập, giả thiết tổng công suất tải tổn thất với tổng công suất phát • Sự khác biệt nguồn phát xảy slack bus  Khi nghiên cứu thay đổi nguồn phát dựa vào phân bố công suất cần luôn hiểu rõ nơi đặt nguồn phát • Các phương án phổ biến slack bus hệ thống, phân bố máy phát dựa vào hệ số thâm nhập hay kinh tế Bài giảng 13 Công nghệ điện gió – Công nghệ tốc độ thay đổi – tăng hiệu suất 5% – Dễ điều khiển phân bố công suất tác dụng phản kháng – Rôto đóng vai trò bánh đà (trữ lượng) – Không có vấn đề chập chờn điện áp – Chi phí cao (phần điện tử công suất chiếm 7% giá thành) Bài giảng 13 Máy phát KĐB nguồn kép (DFIG) http://www.windsimulators.co.uk/images/DFIG.gif Bài giảng 13 Tuabin vận tốc thay đổi với DFIG  Bộ biến đổi cấp nguồn cho dây quấn rôto  Dây quấn stato nối trực tiếp vào lưới  Bộ biến đổi nhỏ  Giá thành thấp Bài giảng 13 10 Các yêu cầu Bài giảng 13 15 Các yêu cầu CLĐN cho tuabin gió hòa lưới  Chập chờn điện áp + liên họa tần  Dự thảo tiêu chuẩn IEC-61400-21 “Các yêu cầu chất lượng điện cho tuabin gió hòa lưới” Bài giảng 13 16 Tiêu chuẩn IEC-61400-21 Phân tích chập chờn điện áp Vận hành chuyển mạch Quá độ điện áp dòng điện Phân tích họa tần (FFT) – cửa sổ hình chữ nhật chu kỳ tần số THD đến họa tần bậc 50 Bài giảng 13 17 Các tiêu chuẩn khác Họa tần tần số cao liên họa tần IEC 61000-4-7 IEC 61000-3-6 Các phương pháp tính tổng họa tần liên họa tần IEC 61000-3-6 Để có biên độ thành phần tần số, xác định chiều rộng cửa sổ theo IEC 61000-4-7 Tần số chuyển mạch nghịch lưu số Có thể bội số 50 Hz Bài giảng 13 18 Các công nghệ truyền dẫn tương lai  Lắp đặt khơi Bài giảng 13 19 Truyền tải AC cao áp (HVAC)  Nhược điểm:  Cáp có điện dung phân tán cao  Chiều dài bị giới hạn Bài giảng 13 20 Truyền tải DC cao áp (HVDC) Kinh tế >100 km công suất 200-900 MW 1) Tần số hai đầu độc lập 2) Khoảng cách truyền dc không bị ảnh hưởng dòng điện điện dung cáp 3) Vị trí lắp đặt khơi cách ly nhiễu loạn đất liền 4) Phân bố công suất hoàn toàn xác định điều khiển 5) Tổn thất công suất cáp thấp 6) Khả truyền tải công suất cáp cao Bài giảng 13 21 HVDC dựa LCC  Line-commutated converters (LCC)  Có nhiều nhược điểm  Vấn đề họa tần Bài giảng 13 22 HVDC dựa SVC HVDC Light – HVDC Plus Một số ưu điểm – điều khiển công suất linh hoạt, không cần bù công suất phản kháng, … Bài giảng 13 23 Các sơ đồ biến đổi trung công suất lớn • Bộ biến đổi đa bậc 1) Cấu hình đa bậc có diode kẹp 2) Cấu hình đa bậc với kết nối khóa hai chiều 3) Cấu hình đa bậc với tụ điện thả 4) Cấu hình đa bậc với nhiều nghịch lưu ba pha 5) Cấu hình đa bậc với cầu H pha nối tầng Bài giảng 13 24 Bộ biến đổi đa bậc back-to-back kết lưới trực tiếp Bài giảng 13 25 Máy phát NCVC tốc độ thấp power-electronic building block (PEBB) Bài giảng 13 26 Công nghệ truyền động trực tiếp tuabin gió  Giảm kích thước  Chi phí lắp đặt bảo trì thấp  Phương pháp điều khiển linh hoạt  Đáp ứng nhanh với dao động gió phụ tải  Các máy dùng từ thông hướng trục Bài giảng 13 27 Công nghệ trữ tương lai cho trang trại gió Ắc-quy kẽm brôm  Suất lượng cao so với ắc-quy chì axit • Độ xả sâu 100% • Tuổi thọ cao, > 2000 chu kỳ • Không giới hạn th/gian bảo quản • Dải dung lượng rộng từ 10kWh đến 500kWh • Khả tích lượng từ nguồn phát điện Bài giảng 13 28 Công nghệ trữ tương lai cho trang trại gió Ắc-quy kẽm brôm Bài giảng 13 29 [...]... điều khiển linh hoạt  Đáp ứng nhanh với dao động của gió và phụ tải  Các máy dùng từ thông hướng trục Bài giảng 13 27 Công nghệ trữ năng tương lai cho trang trại gió Ắc-quy kẽm brôm  Suất năng lượng cao so với ắc-quy chì axit • Độ xả sâu 100% • Tuổi thọ cao, > 2000 chu kỳ • Không giới hạn th/gian bảo quản • Dải dung lượng rộng từ 10kWh đến trên 500kWh • Khả năng tích năng lượng từ bất kỳ nguồn phát... lưới điện Truyền năng lượng Điều khiển công suất tác dụng và phản kháng, điều khiển méo dạng họa tần toàn phần Mạch kích điều khiển mômen máy phát, dùng giải thuật điều khiển vectơ Bài giảng 13 12 Bộ chỉnh lưu và băm xung Băm xung tăng áp được dùng để biến đổi điện áp chỉnh lưu phù hợp với điện áp dc-link của bộ nghịch lưu Bài giảng 13 13 Các tiêu chuẩn kết nối lưới cho trang trại gió Khả năng lướt qua... giống như các nhà máy điện truyền thống, cung cấp công suất tác dụng và phản kháng để phục hồi tần số và điện áp, ngay sau khi xuất hiện sự cố Bài giảng 13 14 Các yêu cầu Bài giảng 13 15 Các yêu cầu CLĐN cho các tuabin gió hòa lưới  Chập chờn điện áp + liên họa tần  Dự thảo tiêu chuẩn IEC-61400-21 đối với “Các yêu cầu về chất lượng điện năng cho các tuabin gió hòa lưới” Bài giảng 13 16 Tiêu chuẩn IEC-61400-21... điện điện dung của cáp 3) Vị trí lắp đặt ngoài khơi được cách ly đối với nhiễu loạn trên đất liền 4) Phân bố công suất hoàn toàn xác định và điều khiển được 5) Tổn thất công suất trên cáp là thấp 6) Khả năng truyền tải công suất của mỗi cáp cao hơn Bài giảng 13 21 HVDC dựa trên LCC  Line-commutated converters (LCC)  Có nhiều nhược điểm  Vấn đề họa tần Bài giảng 13 22 HVDC dựa trên SVC HVDC Light –... 100% • Tuổi thọ cao, > 2000 chu kỳ • Không giới hạn th/gian bảo quản • Dải dung lượng rộng từ 10kWh đến trên 500kWh • Khả năng tích năng lượng từ bất kỳ nguồn phát điện nào Bài giảng 13 28 Công nghệ trữ năng tương lai cho trang trại gió Ắc-quy kẽm brôm Bài giảng 13 29