045022 Năng lượng tái tạo – Tích trữ lượng Giảng viên: TS Nguyễn Quang Nam 2014 – 2015, HK2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 1 1.1 Hệ thống DG lưới điện thông minh Năng lượng hóa thạch: không bền vững, gây ô nhiễm hiệu ứng nhà kính Tái cấu trúc công nghiệp: tích hợp công nghệ internet vào bảo vệ, điều khiển định giá thời gian thực, tích hợp nguồn lượng tái tạo vào hệ thống điện Lưới điện thông minh: cho phép tối ưu hóa việc sử dụng nguồn phát phân tán (có tính gián đoạn không ổn định) Bài giảng 1.1 Hệ thống DG lưới điện thông minh Overview of Smart Grid Explanatory notes: Transmission line Distribution line Communication line for Transmission Communication line for Distribution SCADA Pumped-storage Wind Power (large scale) Nuclear Power Transmission network Thermal Power Solar Power (large scale) Hydro Power Network Connection of Renewable Energy Substation Battery Wind Power (small scale) Distribution office Distribution Automatic System (DAS) Automatic LBS Power Conditioner Solar Distribution Network Solar AMR for Apartment building Battery Monitoring of Voltage Smart Meter Battery by EV AMR for house Auto Meter Reading (AMR) Bài giảng 1.2 Các hệ thống phát điện gió Tuabin gió: 0,75 MW, 50 m đường kính (1995) 7,5 MW, 150 m đường kính (2008) Công suất gió: tỷ lệ thuận với khối lượng riêng không khí, diện tích quét rôto, lũy thừa ba vận tốc gió Khả trích xuất lượng gió rôto: giới hạn lý thuyết (Betz) 59,3% Đặc tính vận hành máy phát điện gió: vận tốc gió vào, vận tốc gió định mức, vận tốc gió cắt thoát Bài giảng 1.2 Các hệ thống phát điện gió (tt) Cấu trúc tuabin gió: hội tụ cấu trúc trục ngang, ba cánh, hứng gió tới Tuabin cỡ lớn: vận tốc thay đổi Tuabin cỡ nhỏ hơn: vận tốc cố định Tuabin vận tốc cố định (FSIG): dùng hộp số máy phát không đồng (độ trượt có thay đổi không 1%), cần có khởi động mềm tụ bù PF Tuabin vận tốc thay đổi: DFIG FRC Bài giảng 1.2 Các hệ thống phát điện gió (tt) Bài giảng 1.3 Nhà máy điện gió so với NMĐ truyền thống Tuabin gió vận tốc cố định thay đổi có ảnh hưởng khác đến dòng công suất tác dụng phản kháng FSIG điều khiển điện áp cách điều khiển công suất phản kháng trao đổi với lưới Tuabin với vận tốc thay đổi, nguyên tắc, điều chỉnh công suất phản kháng trao đổi với lưới, để điều chỉnh điện áp FSIG có đóng góp vào dòng cố ba pha cân bằng, giai đoạn siêu độ (dưới vài trăm ms) Bài giảng 1.3 Nhà máy điện gió so với NMĐ truyền thống Tuy nhiên, FSIG trì dòng cố bền vững cố không cân FSIG dựa vào chế bảo vệ (quá áp/thấp áp, vượt tần/suy giảm tần số nguồn) để phát chế bảo vệ dòng truyền thống cách ly phần lưới điện bị cố Tuabin vận tốc thay đổi đóng góp vào dòng cố mạch điều khiển biến đổi ĐTCS nhanh chóng phát cố Bài giảng 1.3 Nhà máy điện gió so với NMĐ truyền thống Tuabin với biến đổi toàn phần (FRC) thường không đóng góp đáng kể vào dòng cố biến đổi phía lưới không đủ công suất để trì dòng Tuabin FRC ngắt nhanh có cố quy định không yêu cầu khả lướt qua cố (ride-through) Có hai vấn đề chất lượng điện máy phát điện gió: họa tần điện áp nhấp nháy điện áp Họa tần: cáp dài trạng trại gió xa bờ gây cộng hưởng họa tần Bài giảng 1.3 Nhà máy điện gió so với NMĐ truyền thống Tuabin FSIG có công suất dao động theo vận tốc gió, tùy theo độ lớn lưới nối vào, dẫn đến dao động điện áp Các máy phát điện gió ảnh hưởng đến số yếu tố toàn hệ thống: động học ổn định hệ thống điện, hỗ trợ công suất phản kháng trì điện áp, trì tần số Bài giảng 10 1.4 Quy định lưới tích hợp điện gió Quy định đấu nối vào lưới xác định yêu cầu để nối nguồn phát tải vào lưới điện, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả, an toàn, kinh tế hệ thống truyền tải và/hoặc phân phối Quy định xác định yêu cầu kỹ thuật tối thiểu nhà máy điện Quy định thường tập trung vào việc đấu nối hệ thống công cộng nguồn phát Bài giảng 11 1.4 Quy định lưới tích hợp điện gió Với trang trại gió, quy định lưới đề yêu cầu điểm đấu nối, máy phát Yêu cầu bắt buộc: mức khoảng thời gian mà công suất phát phải trì điều kiện tần số điện áp lưới cho (hình 1.9) Quy định mô tả vùng làm việc xác lập theo công suất tác dụng phản kháng (hình 1.10 GB Ireland) Hầu hết quy định yêu cầu trang trại gió phải đáp ứng yêu cầu sơ cấp tần số Bài giảng 12 1.4 Quy định lưới tích hợp điện gió Với gia tăng mức độ xâm nhập điện gió vào lưới điện, khả lướt qua cố đưa vào quy định Nguồn: [1] Bài giảng 13 1.5 Chế tạo máy phát ĐB – Từ trường khe hở Các máy phát đồng tốc đô thấp thường dùng cực lồi, máy tốc độ cao thường có cấu trúc cực ẩn Nguồn: [1] Bài giảng 14 1.6 Các phương trình máy phát hệ dq Nguồn: [1] Bài giảng 15