NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG STATCOM TRONG VIỆC NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ KẾT HỢP NGUỒN ĐIỆN GIÓ

Nhưng khi đưa nguồn gió vào hệ thống sẽ có nhữngdao động, hoặc khi sự cố xảy ra thì chúng ta cần có những biện pháp để khắc phụcnhanh và giúp hệ thống trở lại hoạt động bình thường.Trên

Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 4 năm 2016

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và Tên học viên: NGUYỄN VĂN TRÍ Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 25-05-1985 Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 138520202048

I TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG STATCOM TRONG VIỆC NÂNG CAO

ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ KẾT HỢP NGUỒN ĐIỆN GIÓ

II NHIỆM VỤ:

 Tìm hiểu các loại máy phát điện gió

 Tìm hiểu máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi DFIG(Doubly-Fed Induction Generator)

 Phân tích và điều khiển ổn định điện áp trong hệ thống điện

 Tìm hiểu bộ bù đồng bộ tĩnh STATCOM

 Ứng dụng STATCOM để nâng cao ổn định điện áp trong hệthống điện có kết hợp nguồn điện gió

 Tiềm hiểu về Logic mờ

 Thiết kế bộ điều khiển Logic mờ cho STATCOM để nâng cao

ổn định điện áp trong hệ thống điện có kết hợp nguồn điện gió

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

-NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc -

III.NGÀY GIAO ĐỀ TÀI:

IV.NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI:

V.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày 24 tháng 4 năm 2016

Phòng Đào tạo sau Đại học Khoa Điện - Điện Tử

CÔNG TRÌNH ĐÃ HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Ngày 24 tháng 4 năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, em kính gửi lời cảm ơnchân thành và sâu sắc đến:

 TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN và các thầy đã tận tình chỉ dạy, tạo

điều kiện và động viên em trong suốt quá trình thực hiện

 Quý thầy, cô giáo đã tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn em vàcác thành viên trong lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Điện 2013Btrong toàn bộ khoá học

 Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Điện - Điện Tử, phòng Đào tạo – bộphận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ ChíMinh đã giúp đỡ em thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứutại trường

 Kính gửi lời cảm tạ tới BGH Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp

Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tạitrường được học tập và nghiên cứu

Kính chúc Quý thầy, cô thật nhiều sức khỏe.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 4 năm 201

Học viên

NGUYỄN VĂN TRÍ

TÓM TẮT

Đề tài “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG STATCOM TRONG VIỆC NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ KẾT HỢP NGUỒN ĐIỆN GIÓ” được tiến hành trong khoảng thời gian 1 năm tại

trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Sau thời gian nghiên cứu đềtài được triển khai và tập trung giải quyết các vấn đề sau:

 Tìm hiểu các loại máy phát điện gió

 Tìm hiểu máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi DFIG(Doubly-Fed Induction Generator)

 Phân tích và điều khiển ổn định điện áp trong hệ thống điện

 Tìm hiểu bộ bù đồng bộ tĩnh STATCOM

 Ứng dụng STATCOM để nâng cao ổn định điện áptrong hệthống điện có kết hợp nguồn điện gió

 Tiềm hiểu về Logic mờ

 Thiết kế bộ điều khiển Logic mờ cho STATCOM để nâng cao

ổn định điện áp trong hệ thống điện có kết hợp nguồn điện gió

Học viên thực hiện

NGUYỄN VĂN TRÍ

 Learning the wind energy.

 Learning DFIG (Doubly-Fed Induction Generator)

 Analyzes and controlsvoltage stablility in the power systems

 Learning STATCOM (Static Synchronous Compensator)

 Application STATCOM to enhance voltage stability in power systems combined with wind power

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 4 năm 20

Học viên

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

NGUYỄN VĂN TRÍ

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: NGUYỄN VĂN TRÍ Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 25-05-1985 Nơi sinh: Bình Định

Quê quán: Nhơn Lý-Quy Nhơn- Bình Định Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 163/39, Phạm Văn Bạch, P 15, Quận TânBình, TP HCM

E-mail: tringuyen842000@yahoo.com SĐT: 0934 481 848

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Trung học phổ thông:

Hệ đào tạo: chính qui Thời gian đào tạo từ 9/2000 đến 6/2003

Nơi học (trường, thành phố): THPT Trưng Vương, TP Quy Nhơn, Tỉnh BìnhĐịnh

2 Đại học:

Hệ đào tạo:liên thông chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2010 đến 10/ 2012

Nơi học (trường, thành phố): Đại HọcTôn Đức Thắng TPHCM

Ngành học: Kỹ Thuật Điện

Tên đồ án tốt nghiệp: THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 10/2012, Đại HọcTôn Đức Thắng

TPHCM

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Công Tráng

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

10/2012- nay CTY CP-SX-TM-DV TRƯỜNG

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT v

ABSTRACT vi

LỜI CAM ĐOAN vii

LÝ LỊCH KHOA HỌC viii

MỤC LỤC ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii

DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 3

1.3 Các vấn đề nghiên cứu của đề tài 4

1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 4

1.3.2 Ý nghĩa luận văn 6

1.3.3 Tính thực tiễn của đề tài 6

1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ 6

1.5 Phương pháp giải quyết 7

1.6 Giới hạn đề tài 7

1.7 Điểm mới của luận văn 7

1.8 Phạm vi ứng dụng 7

1.9 Bố cục của luận văn 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.1 Bối cảnh lịch sử phát triển : 8

2.2 Tổng quan về năng lượng gió 10

2.2.1 Thực trạng năng lượng và môi trường 10

2.2.2 Thực tại phát triển của năng lượng gió trên thế giới 11

2.2.3 Tình hình phát triển năng lượng gió trong nước 19

2.3 Kỹ thuật hiện tại của tuabin gió 23

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ 26

3.1 Giới thiệu 26

3.2 Cấu tạo của hệ thống phát điện gió 26

3.2.1 Tháp đỡ 27

3.2.2 Cánh quạt tuabin 27

3.2.3 Bộ phận điều hướng 27

3.2.4 Bộ phận điều khiển tốc độ 28

3.3 Các loại máy phát trong hệ thống năng lượng gió 28

3.3.1 Máy phát điện đồng bộ 28

3.3.2 Máy phát điện cảm ứng 29

3.3.3 Máy phát điện cảm ứng rotor lồng sóc 30

3.3.4 Máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn 30

3.4 Các hệ thống tuabin gió 30

3.4.1 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi 30

3.4.2 Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi 31

3.5 Máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi DFIG 32

3.5.1 Nguyên lý làm việc của DFIG: 34

3.5.2 Lưu lượng công suất của DFIG: 35

3.5.3 Hệ thống điều khiển bộ chuyển đổi phía rotor 36

3.5.4 Hệ thống điều khiển bộ chuyển đổi phía lưới 39

3.5.5 Hệ thống điều khiển góc xoay của cánh quạt gió 40

CHƯƠNG 4:PHÂN TÍCH VÀ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 41

4.1.ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 42

4.2 CÁC GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 44

4.2.1 Giới hạn điện áp 44

4.2.2 Giới hạn nhiệt 45

4.2.3 Giới hạn ổn định 46

4.3 Cơ sơ kiến thức trong điều khiển hệ thống điện 50

CHƯƠNG 5:BỘ BÙ ĐỒNG BỘ TĨNH STATCOM 53

5.1 TỔNG QUAN VỀ STATCOM 53

5.2Cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của STATCOM 55

5.2.1 Cấu trúc cơ bản của STATCOM 55

5.2.2 Nguyên lý hoạt động của STATCOM 55

5.3 CẤU TRÚC HỆ THỐNG NGHIÊN CỨU 59

5.3.1 Sơ đồ mô phỏng của hệ thống nghiên cứu .60

5.3.2 Hệ thống điều khiển STATCOM 61

5.3.3 Kết quả mô phỏng

62

5.4 LÝ THUYẾT VỀ LOGIC MỜ ( FUZZY LOGIC) .65

5.4.1 Logic truyền thống hay logic ‘giòn’: 65

5.4.2 Khái niệm Logic mờ: 66

5.4.2.1 Khái niệm về tập mờ: 66

5.4.3 Các toán tử logic trên tập mờ: 68

5.4.4 Luật mờ 70

5.4.5 Thủ tục ra quyết định mờ: (fuzzy decision making procedure) 70

5.5 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC MỜ CHO STATCOM ĐỂ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ KẾT HỢP NGUỒN ĐIỆN GIÓ .72

5.5.1 Mô hình bộ điều khiển Logic mờ 72

5.5.2 Ứng dụng bộ điều khiển Logic mờ vào bộ điều khiển STATCOM 73

5.5.3 Kết quả mô phỏng 77

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .81

6.1 Kết luận .81

6.2 Kiến nghị .81

TÀI LIỆU THAM KHẢO .82

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Sự phát triển của tuabin gió trong 1985-2004 2 Bảng 2.1: Lịch sử tuabin gió 8 Bảng 2.2: Hoạt động của các tuabin gió loại công suất lớn 9 Bảng 2.3: Tổng công suất lắp đặt Bắc Mỹ(MW) vào cuối năm 2005 – đầu năm

2006 – cuối năm 2006 15

Bảng 2.4: Tổng công suất lắp đặt Nam và Trung Mỹ(MW) vào cuối năm 2005 –

đầu năm 2006 – cuối năm 2006 17

Bảng 2.5: Tổng công suất lắp đặt Châu Á (MW) vào cuối năm 2005 – đầu năm

2006 – cuối năm 2006 18

Bảng 2.6: Tổng công suất lắp đặt Trung Đông và Châu Phi (MW) vào cuối năm

2005 – đầu năm 2006 – cuối năm 2006

Bảng 2.7: Tiềm năng năng lượng gió ở Đông Nam Á [8]

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Top 10 nước có công suất lắp đặt tích lũy 11

Hình 2.2: Top 10 nước có công suất lắp đặt mới 12

Hình 2.3: Tổng công suất năng lượng gió lắp đặt trên toàn thế giới 12

Hình 2.4: Tổng công suất năng lượng gió lắp đặt ở Châu Âu 13

Hình 2.5: Tổng công suất năng lượng gió lắp đặt ở Châu Âu 14

Hình 2.6: Tổng công suất lắp đặt ở Canada 16

Hình 2.7: Tổng công suất lắp đặt ở Mỹ 16

Hình 2.8: Dự án điện gió Tuy Phong, Bình Thuận của công ty REVN 22

Hình 3.1: Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ không đổi

Hình 3.2: Hệ thống tuabin gió làm việc với tốc độ thay đổi

Hình 3.3: Máy phát không đồng bộ nguồn đôi DFIG

Hình 3.4: Hướng công suất của DFIG Hình 3.5: Lưu lượng công suất DFIG 35

Hình 3.6: Đường đặt tính công suất – tốc độ[11] 37

Hình 3.7: Sơ đồ điều khiển bộ chuyển đổi phía rotor 37

Hình 3.8: Đường đặc trưng V-I[11] 38

Hình 3.9: Sơ đồ điều khiển bộ chuyển đổi phía lưới Hình 3.10: Sơ đồ điều khiển góc xoay cánh quạt gió Hình 4.1: Phân loại ổn định trong hệ thống điện Hình 4.2: Các đường cong P-V không có bù, có bù song song

Hình 4.3a: Hệ thống điện 46

Hình 4.3b: Đường cong công suất – góc 47

Hình 4.4: Sự thay đổi góc của hệ thống ổn định quá độ (a) và hệ thống mất ổn định (b) 48

Hình 4.5: Độ thay đổi góc của HT ổn định dao động bé (a), HT ổn định dao động (b), HT mất ổn định (c) 49

Hình 4.6: Giới hạn vận hành của đường dây theo các mức điện áp 50

Hình 4.7: Mô hình đơn giản hệ thống hình tia hai thanh cái 51

Hình 5.1: Mạch điện tương đương của STATCOM Hình 5.2: Cấu trúc cơ bản của STATCOM Hình 5.3: Nguyên lý hoạt động cơ bản STATCOM

Hình 5.4: Nguyên lý bù của bộ bù tích cực 57

Hình 5.5: Trạng thái hấp thụ công suất phản kháng của bộ bù 58

Hình 5.6: Trạng thái phát công suất phản kháng của bộ bù 58

Hình 5.7: Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống nghiên cứu 59

Hình 5.8: Sơ đồ mô phỏng của hệ thống nghiên cứu

Hình 5.9: Hệ thống điều khiển của STATCOM Hình 5.10: Đáp ứng quá độ của hệ thống nghiên cứu khi xảy ra ngắn mạch 3pha Hình 5.11 - Biểu diễn tập nhiệt độ “NÓNG” 65

Hình 5.12 : Biểu diễn tập mờ của “các số nguyên nhỏ” 66

Hình 5.13 : Biểu diễn của các tập mờ “Trẻ”, “Trung niên”, và “Già” 67

Hình 5.14: Biểu diễn của các tập mờ……… 71

Hình 5.15: Mô hình Logic mờ 72

Hình 5.16: Sơ đồ khối bộ điều khiển 73

Hình 5.17: Cấu trúc mô hình Logic mờ 73

Hình 5.1: Sơ đồ điều khiển STATCOM với bộ điều khiển PI 74

Hình 5.2: Sơ đồ điều khiển STATCOM với bộ điều khiển Logic mờ 74

Hình 5.20: Các thông số đầu vào-đầu ra cho bộ điều khiển Logic mờ 75

Hình 5.21: Các tập luật của bộ điều khiển Logic mờ 76

Hình 5.22: Dữ liệu ngõ vào-ngõ ra của bộ điều khiển Logic mờ 77 Hình 5.23:Đáp ứng quá độ của hệ thống nghiên cứu khi xảy ra ngắn mạch 3 pha 80

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

Điện năng đóng vai trò rất quan trọng đối với sản xuất sản phẩm hàng hóa và cảithiện đời sống của con người Chính vì vậy, nhà nước luôn quan tâm tới sự pháttriển của ngành điện, tạo điều kiện cho ngành điện trở thành một ngành công nghiệpmũi nhọn phục vụ sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước

Xu hướng chuyển dịch từ hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc sang thịtrường điện cạnh tranh đã và đang diễn ra mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới Thịtrường điện với cơ chế mở đã đem lại hiệu quả ở các nước và cho thấy những ưuđiểm vượt trội hơn hẳn hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc truyềnthống Hệ thống điện không ngừng phát triển cả về số lượng, chất lượng và độ tincậy Các nguồn năng lượng điện được sử dụng ngày càng nhiều và phong phú: gió,năng lượng mặt trời, sóng biển

Năng lượng gió được sử dụng cách đây 3000 năm Đến đầu thế kỉ 20, năng lượnggió được dùng để cung cấp năng lượng cơ học như bơm nước hay xay ngũ cốc.Vào đầu kỹ nguyên công nghiệp hiện đại, nguồn năng lượng gió được sử dụng đểthay thế năng lượng hóa thạch hay hệ thống điện nhằm cung cấp nguồn năng lượngthích hợp hơn

Đầu những năm 1970, do khủng hoảng giá dầu, việc nghiên cứu năng lượng gióđược quan tâm Vào thời điểm này, mục tiêu chính là dùng năng lượng gió cung cấpnăng lượng điện thay thế cho năng lượng cơ học Việc này đã làm cho năng lượnggió trở thành nguồn năng lượng đáng tin cậy và thích hợp nhờ sử dụng nhiều kỹthuật năng lượng khác – thông qua mạng lưới điện dùng như nguồn năng lượng dựphòng

Tuabin gió đầu tiên dùng để phát điện được phát triển vào đầu thế kỷ 20 Kỹ thuậtnày được phát triển từng bước một từ đầu những năm 1970.Cuối những năm 1990,năng lượng gió trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất.Trongnhững thập kỷ cuối của thế kỷ 20, tổng năng lượng gió trên toàn thế giới tăng xấp xỉ

gấp đôi sau mỗi 3 năm.Chi phí điện từ năng lượng gió giảm xuống còn 1/6 so vớichi phí của đầu những năm 1980, và xu hướng giảm này vẫn tiếp tục Các chuyêngia dự đoán rằng tổng năng lượng tích lũy trên toàn thế giới hằng năm sẽ tăngkhoảng 25% một năm và chi phí sẽ giảm khoảng 20% - 40%.

Kỹ thuật năng lượng gió phát triển rất nhanh về mọi mặt Cuối năm 1989, việc chếtạo một tuabin gió công suất 300 kW có đường kính rotor 30 m đòi hỏi kỹ thuật tốitân Nhưng chỉ trong 10 năm sau đó, một tuabin gió công suất 2000 kW có đường

kính rotor vào khoảng 80m đã được sản xuất đại trà Tiếp theo đó dự án dùng tuabingió công suất 3 MW có đường kính rotor 90 m được lắp đặt vào cuối thế kỷ 20.Hiện tại, tuabin gió công suất 3 – 3.6 MW đã được thương mại hóa Bên cạnh đó,tuabin gió công suất 4 – 5 MW đã được phát triển hay chuẩn bị kiểm tra trong một

số dự án, và tuabin gió công suất 6 – 7 MW đang được phát triển trong tương laigần Bảng 1.1 cho ta cái nhìn về sự phát triển của tuabin gió từ năm 1985 đến năm2004

Bảng 1.1: Sự phát triển của tuabin gió trong 1985-2004 Năm Công suất

giải pháp tiết kiệm năng lượng Nhưng khi đưa nguồn gió vào hệ thống sẽ có nhữngdao động, hoặc khi sự cố xảy ra thì chúng ta cần có những biện pháp để khắc phụcnhanh và giúp hệ thống trở lại hoạt động bình thường.

Trên cơ sở những kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây về sự phát triển

của năng lượng gió đã đạt được, đề tài đề xuất tên “Nghiên cứu ứng dụng STATCOM để nâng cao ổn định điện áp trong hệ thống điện có kết hợp nguồn điện gió” nhằm đảm bảo sự hoạt động bình thường, nâng cao độ ổn định của hệ

thống khi đưa máy phát điện gió vào hệ thống lưới điện, nâng cao hiệu quả truyềntải trong hệ thống điện

1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

Hệ thống lưới điện truyền tải quốc gia cơ bản đáp ứng được các yêu cầu truyền tảiđiện năng từ các nhà máy điện cho các phụ tải, đảm bảo cung cấp điện phục vụ chonhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và nhằm giảm tổn thất điện năng do truyền tải.Tuy nhiên, hệ thống vẫn chưa có khả năng cung ứng dự phòng, việc nghiên cứu đưavào sử dụng các nguồn năng lượng mới là vấn đề cấp thiết đáp ứng nhu cầu điệncũng như năng lượng quốc gia.Chính vì điều đó, việc nghiên cứu tính toán và thiết

kế hệ thống nhà máy điện gió đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ thốngđiện quốc gia Hiện nay, nhà nước ta có nhiều công trình ủng hộ nghiên cứu pháttriển điện gió, cụ thể là:

 Chương trình dự án năng lượng gió GIZ “Tình hình phát triển điệngió và khả năng cung ứng tài chính cho các dự án ở Việt Nam”, PhanThanh Tùng, Vũ Chi Mai , Angelika Wasielke 2012 [1]

 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước, đề tài mã số: 59A.01.12

“Máy điện dị bộ nguồn kép dùng làm máy phát trong hệ thống phátđiện chạy sức gió: Các thuật toán điều chỉnh bảo đảm phân ly giữamômen và hệ số công suất”, Nguyễn Phùng Quang, 1998 [2]

 Dự án hợp tác Quỹ bảo vệ môi trường Việt Nam và Hội đồng kỹ thuậtđiện quốc tế ( IEC ) “European Wind Energy Association – EWEA”,Viện KHCN Môi Trường, 02/2012 [3]

Hiện tại, tại các quốc gia phát triển và các trường Đại học lớn trên thế giới cũng bắttay vào nghiên cứu đấu nối vận hành các nhà máy phát gió lên lưới điện truyền tải,tối ưu hóa các luồn phân bố công suất nâng cao hiệu quả truyền tải, giảm chi phí, sửdụng như nguồn năng lượng dự phòng sạch Cụ thể là:

 Transient Analysis of Grid-Connected Wind Turbines with DFIGAfter an External Short-Circuit Fault, Tao Sun, Z Chen, FredeBlaabjerg, NORDIC WIND POWER CONFERENCE, 1-2 March,

2004, CHALMERS Chalmers university of [4]

 Renewable and Efficient Electric Power Systems, Gilbert M Masters,Stanford University; Wiley [5]

 Control and Stability Analysis of a Doubly Fed Induction Generator.Toufik Bouaouiche, Mohamed Machmoum IREENA-LARGE, SaintNazaire cedex, France [6]

 Novel Power Electronics Systems for Wind Energy Application: FinalReport; Erickson, Al-Naseem, University of Colorado [7]

Bằng phương pháp đo đạc, chúng ta đã lập được biểu đồ quang khí hậu tại nhiềuvùng của Việt Nam Bản đồ quang khí hậu mà cụ thể là tốc độ gió sẽ cho cái nhìnchính xác hơn về điều kiện phát điện bằng năng lượng gió

Với sự trợ giúp ngày càng nhiều và càng mạnh của máy tính, các chương trình tínhtoán được viết để mô hình hóa và mô phỏng công trình với các điều kiện địa lý, tựnhiên, khí hậu, vật liệu và kỹ thuật thiết bị Nhờ đó, càng có thể đưa thêm nhiềuràng buộc đầu vào trong bài toán năng lượng gió, nhờ đó có thể đưa ra được những

 Quyết định 1208/2011/QĐ-TTg ban hành ngày 21 tháng 7 năm 2011

về phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn

2011-2020 có xét đến năm 2030

 Quyết định của Thủ tướng Chính phủ số 26/2006/QĐ-TTg3 ban hành

26 tháng 01 năm 2006, phê duyệt lộ trình, các điều kiện hình thành vàphát triển các cấp độ thị trường điện lực

 Quyết định 24/2011/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về điều chỉnhgiá bán điện theo cơ chế thị trường

 Quyết định 37/2011/QĐ-TTg về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự ánđiện gió tại Việt Nam

 Quyết định 18/2008/QĐ-BCT về biểu giá chi phí tránh được và hợpđồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các nhà máy điện nhỏ sử dụngnăng lượng tái tạo

Do đặc thù tính không ổn định của gió tự nhiên nên khi tính toán thiết kế hệ thốngđiện gió, người ta phải tận dụng một số thiết bị điện tử công suất trong hệ thống.Tuy nhiên, gió tự nhiên có những ưu điểm như tính kinh tế cao nên thường đượcyêu cầu xem xét trong thiết kế hệ thống cung cấp điện cho khu vực nhỏ không nốilưới

Mặc dù cơ cấu điện năng sản xuất từ gió cung cấp cho hệ thống điện chỉ chiếm từ2% đến 5% tổng nhu cầu điện năng của hệ thống điện Tuy nhiên, việc tận dụngnăng lượng điện gió được dự tính có thể thay thế lưới điện quốc gia để cung cấpđiện cho các khu vực như đảo, vùng đồng bằng cửa sông hoặc gần biển.Điều này sẽđem lại một tiềm năng tiết kiệm năng lượng lớn trong hệ thống điện so với giảipháp sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch

Việc dự đoán một mạng điện gió tối ưu đem lại kết quả thực tiễn cho các giải pháp

về cung cấp điện cũng như hệ thống truyền tải và phân phối điện năng.Kết quả củaviệc nghiên cứu này giúp thiết kế những hệ thống điện gió nối lưới phù hợp thực tế

dễ vận hành mang lại hiệu quả về cả tính kĩ thuật và kinh tế

1.3.2 Ý nghĩa luận văn

Việc đưa thêm vào sử dụng nguồn năng lượng điện gió giúp ta từng bước cân bằnglại nguồn năng lượng cung ứng cho hệ thống điện Rõ ràng năng lượng gió là nguồnnăng lượng tự nhiên và vô tận nên việc tận dụng một cách hiệu quả nguồn nănglượng này vào hệ thống điện quốc gia sẽ mang lại rất nhiếu lợi ích kinh tế đi kèm làcác giải pháp tiết kiệm năng lượng Khi đưa nguồn gió vào hệ thống sẽ có nhữngdao động hoặc khi sự cố xảy ra thì chúng ta cần có những biện pháp để khắc phụcnhanh và giúp hệ thống trở lại hoạt động bình thường Đề tài đưa ra giải pháp nângcao độ ổn định điện áp của hệ thống bằng cách sử dụng thiết bị bù đồng bộ tĩnh

STATCOM(Static Synchronous Compensator) để vừa đảm bảo sự hoạt động bình

thường của hệ thống vừa đảm bảo chất lượng điện năng cũng như hiệu quả kinh tế

1.3.3 Tính thực tiễn của đề tài

Hiện nay, nguồn năng lượng chính cung cấp cho hệ thống điện vẫn là thủy điện,nhiệt điện và phải nhập khẩu từ nước ngoài, cho nên việc nghiên cứu đưa vào sửdụng nguồn năng lượng điện gió là hết sức cần thiết và thực tế

Ngoài ra, nước ta có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng gió, đồng thời được sự hỗtrợ giúp đỡ từ chính phủ, các tổ chức năng lượng điện gió, sẽ giúp ta có cơ sở đểquy hoạch phát triển, đầu tư xây dựng các hệ thống điện gió ở các vùng có tiềmnăng về gió tại Việt Nam

Do đó, việc nâng cao độ ổn định điện áp trong hệ thống điện kết hợp nguồn điện gió

sử dụng STATCOM sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn.

1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ

 Tìm hiểu các loại máy phát điện gió

 Tìm hiểu máy phát điện không đồng bộ nguồn đôi DFIG (Doubly-FedInduction Generator)

 Phân tích và điều khiển ổn định điện áp trong hệ thống điện

 Tìm hiểu bộ bù đồng bộ tĩnh STATCOM

 Ứng dụng STATCOM để nâng cao ổn định điện áptrong hệ thống điện cókết hợp nguồn điện gió

 Tiềm hiểu mạng Logic mờ.

 Thiết kế bộ điều khiển logic mờ cho STATCOM để nâng cao ổn định điện áptrong hệ thống điện có kết hợp nguồn điện gió

1.5 Phương pháp giải quyết

Tham khảo mô hình trên lưới điện chuẩn IEEE 14 bus, tác giả dùng phần mềmMatlab để xây dựng và mô phỏng các thông số của hệ thống

1.6 Giới hạn đề tài

Chỉ xét đến điều khiển ổn định động cho hệ thống điện và bỏ qua các ảnh hưởngkhác như tốc độ gió thay đổi, phụ tải thay đổi…

1.7 Điểm mới của luận văn

Thiết kế bộ điều khiển logic mờ cho thiết bị bù đồng bộ tĩnh STATCOM để nângcao ổn định động của hệ thống điện có kết hợp với nguồn năng lượng gió

1.8 Phạm vi ứng dụng

 Ứng dụng cho các mô hình hay lưới điện tương tự

 Ứng dụng cho lưới điện 500KV, 220KV tại Việt Nam

 Làm tài liệu tham khảo cho các học viên cao học trong môn học FACTS vàtrong quá trình làm đề tài liên quan đến STATCOM

1.9 Bố cục của luận văn

Chương 1:TỔNG QUAN

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 3: HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ

Chương 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG

HỆ THỐNG ĐIỆNChương 5: BỘ BÙ ĐỒNG BỘ TĨNH STATCOM

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Bối cảnh lịch sử phát triển :

Trong năm 1891, Dane Poul LaCour đã chế tạo tuabin gió đầu tiên phát ra điện Các

kĩ sư Đan Mạch đã phát triển kỹ thuật để bổ sung năng lượng thiếu trong chiếntranh thế giới thứ nhất và thứ hai Tuabin gió của công ty Đan Mạch F L Smidthchế tạo trong năm 1941 – 1942 có thể được xem là nguyên mẫu đầu tiên của tuabingió phát điện ngày nay Tuabin gió Smidth đầu tiên sử dụng cánh máy bay dựa trên

kĩ thuật tiên tiến của ngành máy bay cùng thời Vào cùng thời điểm đó, một người

Mĩ Palmer Putnam đã chế tạo tuabin gió khổng lồ cho công ty Mỹ Morgan SmithCo., có đường kính 53 m Tuabin gió này không chỉ khác ở kích thước to lớn mà kỹthuật chế tạo cũng khác biệt Kĩ thuật của người Đan Mạch cơ bản dựa trên cánhquạt theo chiều gió đang thổi với sự điều khiển ngừng quay, hoạt động ở tốc độchậm Kỹ thuật của Putnam cơ bản dựa trên cánh quạt theo hướng gió thổi với bộđiều chỉnh tốc độ Tuy nhiên tuabin gió của Putnam vẫn chưa thành công Nó được

dỡ bỏ vào năm 1945 Bảng 2.1 sẽ cho ta cái nhìn tổng quát về lịch sử của tuabin gió

Bảng 2.1: Lịch sử tuabin gió Tuabin và

nước sản

xuất

Đường kính (m)

Diện tích quét (m 2 )

Công suất (kW)

Công suất riêng (kW/

m 2 )

Số cánh quạt

Chiều cao tháp (m)

Ngày ra đời

Trái lại sự thành công của tuabin gió Juul và Huuter, việc nghiên cứu tuabin giócông suất lớn bị ngưng sau chiến tranh thế giới thứ hai Chỉ có loại tuabin gió côngsuất nhỏ cho hệ thống công suất ở vùng sâu vùng xa hay sạc pin là còn được quantâm Việc khủng hoảng giá dầu đầu những năm 1970, năng lượng gió mới đượcquan tâm trở lại Kết quả là tài chính hỗ trợ cho nghiên cứu và phát triển năng lượnggió đã được đầu tư Các nước như Đức, Mỹ và Thụy Điển đã nghiên cứu phiên bảntuabin gió công suất lớn (vào khoảng Megawatt) Tuy nhiên, nhiều phiên bản này(Bảng 2.2) đã không đáp ứng được mong đợi vì nhiều vấn đề kỹ thuật.

Bảng 2.2: Hoạt động của các tuabin gió loại công suất lớn Tuabin và

nước sản xuất

Đườn

g kính (m)

Diện tich quét (m 2 )

Công suất (MW)

Giờ hoạt động

Công suất đã phát (GWh)

Thời gian hoạt động

2.2 Tổng quan về năng lượng gió

2.2.1 Thực trạng năng lượng và môi trường

Năng lượng là một trong các điều kiện thiết yếu trong đời sống con người và là mộtyếu tố đầu vào không thể thiếu được của mọi hoạt động kinh tế

Ngày nay, trữ lượng than, dầu, khí đang ngày càng cạn kiệt Mặt khác, khi dùngchúng để phát điện sẽ phát khí thải nhà kính vào bầu khí quyển, trái đất ngày càngnóng lên, gây biến đổi khí hậu toàn cầu Các tai họa như hạn hán, bão lụt xảy ra trêntoàn thể giới ngày càng trầm trọng Vì vậy yêu cầu cấp thiết là phải khai thác và sửdụng tối ưu nguồn năng lượng sạch, trong đó năng lượng gió rất được quan tâm

2.2.2 Thực tại phát triển của năng lượng gió trên thế giới.

Năng lượng gió là nguồn năng lượng có kỹ thuật phát triển nhanh nhất vào nhữngnăm 1990 khi xét về tỉ lệ phần trăm sự phát triển công suất lắp đặt so với nguồn kỹthuật Tuy nhiên, sự phát triển của nguồn năng lượng gió không phân phối đều trêntoàn thế giới (Hình 2.1, Hình 2.2)

 Châu Âu

Giữa cuối năm 1995 và cuối năm 2003, khoảng 76% trạm phát năng lượng gió mớikết nối vào mạng lưới điện trên thế giới được lắp đặt ở Châu Âu (Hình 2.3) Đấtnước có công suất gió lắp đặt lớn nhất ở Châu Âu là Đức, Đan Mạch, Tây Ban Nha(Hình 2.4)

Hình 2.1: Top 10 nước có công suất lắp đặt tích lũy

Hình 2.2: Top 10 nước có công suất lắp đặt mới

Hình 2.3: Tổng công suất năng lượng gió lắp đặt trên toàn thế giới

Hình 2.4: Tổng công suất năng lượng gió lắp đặt ở Châu Âu

Ở những nước có tổng công suất gió lớn, yếu tố chính trong sự phát triển của nănglượng gió được gọi là thuế nuôi cố định cho năng lượng gió Loại thuế nuôi cố địnhnhư vậy được định nghĩa bởi chính phủ như là giá mua năng lượng mà sự phân phốiđịa phương hay công ty truyền tải phải trả cho sự sản sinh năng lượng tái tạo đượcđưa vào hệ thống mạng Thuế nuôi cố định điều chỉnh gây nguy hiểm tài chính chonhà đầu tư năng lượng gió khi giá mua năng lượng là một giá cơ bản cố định trongkhoảng tối thiểu 10 đến 15 năm Ở Đức, cơ quan năng lượng mới (EEG –Renewable Energy Sources Act) xác định giá mua (thuế nuôi cố định) cho nănglượng gió lắp đặt trong năm 2004 như sau: 8.8 eurocents cho 1 kWh trong 5 nămđầu tiên và 5.9 eurocents cho 1 kWh trong những năm tiếp theo Hiện tại chính phủĐức đang làm việc để thay đổi EEG và giá mua năng lượng

Hình 2.5: Tổng công suất năng lượng gió lắp đặt ở Châu Âu

 Bắc Mỹ

Năm 1998 bước ngoặc thứ hai được bắt đầu ở Mỹ Thời điểm này, các nhà pháttriển dự án gió đã lắp đặt các dự án truớc khi Quỹ thuế sản phẩm liên bang (PTC –Production Tax Credit) hết hiệu lực trong ngày 30 – 5 – 1999 PTC đã thêm 0.016 -0.017 $ cho 1 kWh vào các dự án năng lượng gió trong 10 năm đầu tiên của tuổi thọnhà máy năng lượng gió Trong khoảng giữa năm 1998 và ngày 30 – 5 – 1990,thêm hơn 800 MW nhà máy năng lượng gió mới được lắp đặt ở Mỹ Điều này baogồm khoảng 120 cho đến 250 MW của sự phát triển năng lượng tái tạo ở vài nôngtrại gió California Một sự phát triển tương tự xảy ra vào cuối năm 2001, đó làthêm 1600 MW vào khoảng giữa năm 2001 và tháng 11 – 2001 cũng như vào cuốinăm 2003, với việc thêm 1600 MW Đầu năm 2004, PTC đã giữ lại lần nữa và sựphát triển của năng lượng gió ở Mỹ giảm xuống.Tuy nhiên, 9 – 2004 PTC đã hồi

phục lại cho đến cuối năm 2006 Ngoài California và Texas, còn có những dự ánlớn ở các bang Iowa, Minnesota, Oregon, Washington, Wyoming và Kansas Nôngtrại gió cỡ lớn đầu tiên cũng vừa mới lắp đặt ở Canada.

Bảng 2.3: Tổng công suất lắp đặt Bắc Mĩ (MW) vào cuối năm 2005 – đầu năm2006

Công suất đặc trưng của tuabin gió ở Bắc Mỹ vào cuối những năm 1990 vào khoảng

500 đến 1000 kW Năm 1999, tuabin megawatt đầu tiên được dựng lên và từ năm

2001, nhiều dự án đã sử dụng tuabin megawatt Tuy nhiên khi so sánh với Châu

Âu, nói chung kích thước của nông trại gió thường lớn hơn Thông thường, ở Bắc

Mỹ, nông trại gió thường lớn hơn 50 MW, trong đó cũng có một vài dự án lên tới

200 MW Ở Châu Âu, các dự án thường vào khoảng 20 đến 50 MW Nguyên nhân

là mật độ dân số cao ở Trung tâm Châu Âu và kế tiếp là diện tích giới hạn Nhữnghạn chế này đã dẫn đến sự phát triển năng lượng gió ngoài khơi Ở Mỹ, các dự ánngoài khơi vẫn chưa được quan tâm

 Nam và Trung Mỹ

Trái với nguồn tài nguyên gió dồi dào ở nhiều vùng Nam và Trung Mỹ, sự pháttriển năng lượng gió ở đây rất chậm, bởi vì thiếu những chính sách năng lượng gióphù hợp cũng như giá điện thấp Nhiều dự án gió ở Nam Mỹ có nguồn tài chính hỗtrợ bởi các chương trình trợ giúp quốc tế Tuy nhiên, Argentina đã giới thiệu chínhsách mới vào cuối năm 1998 qua đó cung cấp tài chính hỗ trợ nhà máy năng lượnggió, nhưng thành công rất ít.Ở Brazil, thực tiễn chính quyền một vài vùng đã bắt

đầu cung cấp thuế nuôi ưu đãi cho năng lượng gió.Công suất đặc trưng của tuabingió ở vùng này vào khoảng 300 kW Kích thước gió lớn hơn rất khó lắp đặt do hạnchế của cơ sở hạ tầng cho những thiết bị lớn (ví dụ như cần trục) Năng lượng gióngoài khơi chưa có kế hoạch, nhưng xa hơn nữa dự án nhỏ và trung bình ( ≤ 100MW) đang được phát triển trong bờ, đặc biệt ở Brazil.

Hình 2.6: Tổng công suất lắp đặt ở Canada

Hình 2.7: Tổng công suất lắp đặt ở Mỹ

Bảng 2.4: Tổng công suất lắp đặt Nam và Trung Mỹ (MW) vào cuối năm 2005 –

đầu năm 2006 – cuối năm 2006

Nam và Trung Mỹ Cuối năm 2005 Đầu năm 2006 Cuối năm 2006

 Châu Á và Thái Bình Dương

Ấn Độ đã đạt được sự tăng trưởng ấn tượng trong việc lắp đặt tuabin gió vào giữanhững năm 1990, tạo nên “Sự kiện Ấn Độ” Năm 1992/93, chính phủ Ấn Độ đã bắtđầu cung cấp những sự khuyến khích đặc biệt cho đầu tư năng lượng tái tạo (ví dụnhư định mức mua tối thiểu được đảm bảo, và 100% giảm thuế được phép trongnăm đầu tiên của dự án).Ở Trung Quốc, sự phát triển năng lượng gió được hướngtrội hơn bởi các chương trình hỗ trợ quốc tế, mặc dù một vài chương trình chínhphủ xúc tiến năng lượng gió (ví dụ như chương trình cưỡi trên gió của ủy ban kếhoạch) Ở Nhật, sự phát triển nổi trội bởi các dự án minh chứng kiểm tra với nhiều

kĩ thuật tuabin gió khác nhau Vào cuối những năm 1990 dự án năng lượng gióthương mại đầu tiên bắt đâu hoạt động trên hòn đảo Hokkaido và Okinawa, nghiêncứu năng lượng gió liên tục phát triển ở Nhật Cũng vào cuối những năm 1990, dự

án năng lượng gió đầu tiên được triển khai ở New Zealand và Úc Hướng hỗ trợ

chính cho sự phát triển năng lượng gió ở Úc là mô hình chứng nhận xanh Ở TrungQuốc và Ấn Độ, công suất đặc trưng của tuabin gió vào khoảng 300 – 600 kw; tuynhiên, vài tuabin megawatt cũng được lắp đặt Ở Úc, Nhật và New Zealand, chủ yếudùng loại 1 – 1.5 MW.

 Trung Đông và Châu Phi

Sự phát triển năng lượng gió ở Châu Phi rất chậm Hầu hết các dự án yêu cầu hỗ trợtài chính từ Quốc tế và các tổ chức, và có giới hạn vùng hỗ trợ Dự án được lên kếhoạch ở Ai Cập, nơi cơ quan nhà nước cho năng lượng mới và tái tạo (NREA –New and Renewable Energy Authority) muốn xây dựng dự án 600 kW gần thànhphố Zafarana Một dự án cũng đang được lên kế hoạch ở Morocco cũng như ởJordan (25 MW) Công suất đặc trưng của tuabin gió dùng trong những vùng nàyvào khoảng 300 kW, nhưng cũng có kế hoạch dùng tuabin 500 – 600 kW cho những

Bảng 2.6: Tổng công suất lắp đặt Trung Đông và Châu Phi (MW) vào cuối năm

2005 – đầu năm 2006 – cuối năm 2006

2.2.3 Tình hình phát triển năng lượng gió trong nước

Trước những thách thức về tình trạng thiếu điện và ứng phó hiệu quả với biến đổikhí hậu trong những năm tiếp theo thì kế hoạch phát triển “Điện Xanh” từ cácnguồn năng lượng tái tạo là một giải pháp khả thi nhằm đảm bảo an ninh nănglượng và bảo vệ môi trường Gần đây, chính phủ Việt Nam đã xác định rõ các mụctiêu trong định hướng phát triển dạng “Điện Xanh” này Trong đó, năng lượng gióđược xem như là một lĩnh vực trọng tâm, do Việt Nam được xem là nước có giàutiềm năng nhất trong khu vực Đông Nam Á

2.2.3.1 Tiềm năng năng lượng gió

Một số nghiên cứu đánh giá cho thấy Việt Nam có tiềm năng gió để phát triển các

dự án điện gió với quy mô lớn là rất khả thi Bản đồ tiềm năng gió của Ngân hàngThế giới (Worldbank, 2001) được xây dựng cho bốn nước trong khu vực Đông Nam

Á (gồm: Việt Nam, Cam-pu-chia, Lào, và Thái Lan) dựa trên phương pháp môphỏng bằng mô hình số trị khí quyển (Bảng 2.7) Theo kết quả từ bản đồ nănglượng gió này, tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam là lớn nhất so với các nướckhác trong khu vực, với tiềm năng năng lượng gió lý thuyết lên đến 513.360 MW[8] Những khu vực được hứa hẹn có tiềm năng lớn trên toàn lãnh thổ là khu vựcven biển và cao nguyên miền nam Trung Bộ và Nam Bộ Tuy nhiên, các kết quả môphỏng này được đánh giá là khá khác biệt so với kết quả tính toán dựa trên số liệuquan trắc của EVN, sự khác biệt này có thể là do sai số tính toán mô phỏng

Bảng 2.7: Tiềm năng năng lượng gió ở Đông Nam Á [8]

Năm 2007, EVN cũng đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió, xác định cácvùng thích hợp cho phát triển điện gió trên toàn lãnh thổ với công suất kỹ thuật1.785 MW Trong đó miền Trung Bộ được xem là có tiềm năng gió lớn nhất cảnước với khoảng 880 MW tập trung ở hai tỉnh Quảng Bình và Bình Định, tiếp đếnvùng có tiềm năng thứ hai là miền Nam Trung Bộ với công suất khoảng 855 MW,tập trung ở hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận Ngoài ra, Bộ Công thương và Ngânhàng Thế giới (2010) đã tiến hành cập nhật thêm số liệu quan trắc (đo gió ở 3 điểm)vào bản đồ tiềm năng gió ở độ cao 80 m cho Việt Nam Kết quả cho thấy tiềm năngnăng lượng gió ở độ cao 80 m so với bề mặt đất là trên 2.400 MW (tốc độ gió trungbình năm trên 7 m/s) Cho đến nay chưa có một nghiên cứu đánh giá tiềm năng giócho riêng Việt Nam một cách sâu rộng do thiếu số liệu quan trắc phục vụ phát triểnđiện gió Gần đây, trong khuôn khổ hợp tác giữa Bộ Công thương (MoIT) và Dự ánNăng lượng Gió GIZ (Hợp tác Phát triển Đức GIZ) (gọi tắt, Dự án Năng lượng GióGIZ/MoIT) [9], một chương trình đo gió tại 10 điểm trên độ cao 80 m đang đượctiến hành tại các tỉnh cao nguyên và duyên hải Trung Bộ (đo ở 3 độ cao 80, 60, và

40 m so với bề mặt đất) Áp dụng các tiêu chuẩn IEC 61400-12 trong suốt quá trình

đo gió, dự án này được mong đợi sẽ cung cấp dữ liệu gió có tính đại diện cho các

vùng có tiềm năng gió của Việt Nam để phục vụ cho phát triển điện gió trong thờigian tới Ngoài ra, các báo cáo về quy trình và tiêu chuẩn lắp đặt cột đo gió cũngđang được hoàn thiện và sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhà phát triển điệngió nói chung.

2.2.3.2 Các dự án điện gió hiện nay

Cho đến nay, có khoảng 48 dự án điện gió đã đăng ký trên toàn bộ lãnh thổ ViệtNam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam bộ, với tổng công suất đăng

ký gần 5.000 MW, quy mô công suất của các dự án từ 6 MW đến 250 MW Tuynhiên, hiện nay do suất đầu tư của dự án điện gió vẫn còn khá cao, trong khi giámua điện gió là khá thấp 1.614 đồng/ kWh (tương đương khoảng 7,8 UScents/kWh) theo Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg12, cao hơn 310 đồng/ kWh so với mứcgiá điện bình quân hiện nay là 1.304 đồng/ kWh, được xem là chưa hấp dẫn các nhàđầu tư điện gió trong và ngoài nước Do vậy, cho đến nay mới chỉ duy nhất một dự

án điện gió ở Xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận là hoàn thiện giaiđoạn 1 (dự kiến nâng tổng công suất lên 120 MW trong giai đoạn 2 từ 2011 đến2015), với công suất lắp đặt 30 MW (20 tuabin gió x 1,5 MW mỗi tuabin) Chủ đầu

tư dự án là Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Việt Nam (Vietnam RenewableEnergy Joint Stock Company – REVN) Tổng mức đầu tư của dự án lên đến 1.500

tỷ đồng (tương đương khoảng 75 triệu USD), các thiết bị tuabin gió sử dụng củaCông ty Fuhrlaender Đức Dự án chính thức được nối lên lưới điện quốc gia vàotháng 3 năm 2011 Theo nguồn tin nội bộ, sản lượng điện gió năm 2011 đạt khoảng79.000 MWh Trên đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, dự án điện gió kết hợp với máyphát điện diesel (wind-diesel hybrid system), của Tổng Công ty Điện lực Dầu khí,thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petro Vietnam), có tổng công suất là 9 MW(gồm 3 tuabin gió x 2 MW mỗi tuabin + 6 máy phát diesel x 1,5 MW mỗi máy phát)

đã lắp đặt xong và đang trong giai đoạn nối lưới

Hình 2.8: Dự án điện gió Tuy Phong, Bình Thuận của công ty REVN

Các tuabin gió sử dụng của hãng Vestas, Đan Mạch Giá bán điện đang đề xuấtthông qua hợp đồng mua bán điện với giá 13 US cents/kWh Giá mua điện nàyđược đánh giá là hấp dẫn do đặc thù dự án ở ngoài đảo Tương tự, một dự án điệngió ở Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu do Công ty EAB CHLB Đức làm chủ đầu

tư, giá bán điện thoả thuận là 25 UScents/kWh Dự án đang chuẩn bị tiến hành xâydựng Tại tỉnh Bạc Liêu, vùng đồng bằng Sông Cửu Long một dự án điện gió khácthuộc công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Công Lý cũng đang trong giai đoạnlắp đặt các tuabin gió (1 tuabin gió đã được lắp đặt) với công suất 16 MW trong giaiđoạn đầu (10 tuabin gió x 1,6 MW mỗi tuabin của hãng GE Mỹ) Dự kiến trong giaiđoạn 2 của dự án công suất sẽ nâng lên 120 MW (từ năm 2012 đến đầu năm 2014).Ngoài ra, các dự án khác đang trong các giai đoạn tiến độ khác nhau của dự án vàdanh sách các dự án điện gió đang vận hành và đăng ký ở Việt Nam

2.2.3.3 Các nhà cung c p thi t b đi n gió Vi t Nam ấ ế ị ệ ở ệ

Thị trường cung cấp tuabin gió ở Việt Nam: ngoài một số các nhà cung cấp đã gópmặt trong các dự án như Fuhrlaender (CHLB Đức), Vestas (Đan Mạch), và GE(Mỹ), còn có các nhà cung cấp khác cũng đang thể hiện sự quan tâm đến thị trườngViệt Nam như Gamesa (Tây Ban Nha), Nordex (CHLB Đức), IMPSA (Agentina),

Sany, Shanghai Electric và Gold Wind (Trung Quốc)…Một tín hiệu đáng mừng chothị trường điện gió Việt Nam, đó là sự góp mặt của một số nhà máy sản xuất tuabingió và cột cho tuabin gió (wind tower) như: Tập đoàn GE Mỹ có nhà máy sản xuấtmáy phát cho tuabin gió đặt tại khu công nghiệp Nomura, thành phố Hải Phòng(vốn đầu tư lên tới 61 triệu USD); Công ty Fuhrlaender Đức cũng đang dự định xâydựng nhà máy sản xuất tuabin gió ở Bình Thuận (vốn đầu tư là 25 triệu USD); Công

ty TNHH CS Wind Tower14 (100% vốn đầu tư của Hàn Quốc) ở khu công nghiệpPhú Mỹ 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, đang sản xuất và xuất khẩutháp gió Công ty TNHH Công nghiệp Nặng VINA HALLA15 (100% vốn đầu tưcủa Hàn Quốc) ở khu công nghiệp Mỹ Xuân B1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa –Vũng Tàu Năng lực sản xuất hàng năm của công ty là khoảng 400 tháp gió và đượcxuất khẩu đi các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản, Ý, Bỉ, Brazil, Hoa Kỳ, cungcấp cho các dự án ở Hàn Quốc, Ả Rập Saudi, Ai Cập, Indonesia, Philippines, Hoa

Kỳ, và Việt Nam; Công ty TNHH một thành viên tháp UBI16 (UBI Tower SoleMembe Co., Ltd.; 100% vốn của Việt Nam) đặt ở xã Kim Xuyên, huyện KimThành, tỉnh Hải Dương Năng lực sản xuất hàng năm của công ty là 300 cột tháp vàđược xuất khẩu ra các thị trường Đức (15 cột tháp năm 2011), Ấn Độ (35 cột thápnăm 2010 và 125 cột tháp năm 2011) và các nước khác

2.3 Kỹ thuật hiện tại của tuabin gió

Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió có thể chia thành loại phụ thuộc vào kéo độnglực và loại nâng động lực Vùng Persian (hay Trung Quốc) sớm sử dụng cánh quạttrục đứng theo quy tắc kéo Tuy nhiên, thiết bị loại kéo có hệ số công suất rất thấp,với giá trị max đạt khoảng 0,16

Tuabin gió hiện đại dựa trên ưu thế của quy tắc nâng Thiết bị loại nâng dùng cánhmáy bay (cánh) tương tác với hướng gió đang tới Lực là kết quả từ thân máy baytương tác với dòng không khí lưu chuyển bao gồm không chỉ có thành phần lựckéo theo hướng trực tiếp dòng lưu chuyển mà còn có thành phần lực vuông gócvới hướng kéo: lực nâng Lực nâng là một bội số của lực kéo và do đó liên quan đếnnăng lượng quay rotor Theo định nghĩa, nó vuông góc với hướng dòng khí lưu