Đánh giá tiềm năng năng lượng gió của tỉnh thanh hóa và khả năng hòa lưới điện quốc gia

Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới tác giả công trình nghiên cứu, tác giả tài liệu nghiên cứu mà trích dẫn tham khảo để hoàn thành luận văn Trong trình thực luận văn, vô cảm ơn hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình PGS.TS Nguyễn Lân Tráng – Giảng viên môn Hệ thống điện Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội, nhƣ cán Viện Năng Lƣợng Và xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giảng dạy giúp đỡ trình học tập vừa qua HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Đánh giá tiềm năng lƣợng gió tỉnh Thanh Hóa khả hòa lƣới điện quốc gia” công trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố luận văn trƣớc Tác giả Nguyễn Hoàng Sơn HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt STT Chữ viết tắt Tên đầy đủ NMĐ Nhà máy điện EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam WB CDM CERs Chứng nhận giảm phát thải WEnEngineers NPV Net present value Giá trị IRR Internal rate of return Suất thu lợi nội O&M Operation and maintenance Vận hành bảo dƣỡng HV: Nguyễn Hoàng Sơn World Bank Ngân hàng giới Clean Development Mechanism Cơ chế phát triển KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Danh mục bảng Bảng 1.1: Thông số thị đầu tƣ 17 Bảng 1.2: Tổng công suất lắp đặt, lắp đặt thêm hàng năm giới 20 Bảng 1.3: Tổng công suất lắp đặt điện gió giới 2000-2007 21 Bảng 1.4: Công suất lắp đặt thêm điện gió năm 2007 10 nƣớc đứng đầu 21 Bảng 1.5: Khí thải CO2 từ nhà máy phát điện nhiên liệu hóa thạch 27 Bảng 2.1: Tiềm năng lƣợng gió Việt Nam 65m 42 Bảng 2.2: Tỉ lệ dân số nông thôn vùng cấp nguồn tua bin gió cỡ nhỏ 42 Bảng 2.3: Diện tích có Tiềm gió tỉnh vùng duyên hải miền Bắc 44 Bảng 2.4 : Tốc độ gió trung bình tháng năm số trạm khí tƣợng thủy văn tỉnh Thanh Hóa 47 Bảng 2.5: Trạm khí tƣợng số liệu tỉnh ven biển phía Bắc 48 Bảng 2.6: Số liệu tốc độ gió trung bình tháng, năm điểm đo (m/s) 55 Bảng 4.1: Đặc tính kỹ thuật tuabin FL MD 77-1500 hãng Fuhrlander 87 Bảng 4.2: So sánh vận tốc gió trung bình EVN Bản đồ gió giới 89 Bảng 4.3: Tổng hợp mức đầu tƣ dự án điện gió 92 Bảng 4.4: Các tiêu kinh tế tài dự án điện gió 94 Bảng 5.1: Ƣu nhƣợc điểm sử dụng điện tử công suất hệ thống điện gió 104 Bảng 5.2: Các tính công suất lớn khóa chuyển mạch 105 HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Biểu diễn tăng trƣởng đầu tƣ hàng năm 18 Hình 1.2: Công suất lƣợng tái tạo giới 18 Hình 1.3: Tổng công suất lắp đặt turbine gió phát điện giới 20 Hình 1.4: Suất đầu tƣ trung bình Đan Mạch (1982-2009) 25 Hình 1.5: Suất đầu tƣ trung bình Mỹ (1982-2009) 25 Hình 1.6: Khảo sát chi phí quy dẫn điện gió theo suất đầu tƣ, hệ số công suất 26 Hình 1.7: Khảo sát chi phí quy dẫn điện gió theo hệ số chiết khấu 26 Hình 2.1: Các cấp tốc độ gió vùng duyên hải phía Bắc Việt Nam độ cao 65m 43 Hình 2.2: Bản đồ phân vùng lƣợng gió khu vực phía Bắc 50 Hình 2.3: Hệ thống đo gió 52 Hình 2.4: Hình ảnh cột đo gió Móng Cái - Quảng Ninh 53 Hình 2.5: Hình ảnh lắp dựng cột đo gió Văn Lý - Nam Định 54 Hình 2.6: Ba cánh quạt khổng lồ, cánh dài 37,5m nặng 5,5 62 Hình 2.7: Các phận Tuabin gió 66 Hình 2.8: Một số hình ảnh lắp đặt tuabin gió 68 Hình 2.9: Tháp phong điện cao 85m, đƣờng kính chân cột trụ 4,2m, đƣờng kính quạt quay 77m, tổng trọng lƣợng “cối xay gió” phát điện 250 (chƣa kể trụ móng) 69 Hình 3.1: Giao diện khởi động phần mềm 72 Hình 3.2: Quá trình phân tích tiểu chuẩn bƣớc 74 Hình 3.3: Mô hình lƣợng 75 Hình 3.4: Phân tích chi phí 76 Hình 3.5: Phân tích phát thải 77 Hình 3.6: Phân tích tài 78 Hình 3.7: Phân tích rủi ro 79 Hình 3.8: Dữ liệu sản phẩm 81 Hình 3.9: Dữ liệu thời tiết 82 Hình 3.10: Vị trí liệu khí hậu 83 Hình 3.11: Cơ sở liệu dự án 84 Hình 3.12: Bản đồ nguồn lƣợng 84 Hình 5.1: Tuabin gió roto lồng sóc 102 HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.2: Tuabin gió roto dây quấn không đồng 103 Hình 5.3: Tuabin gió roto dây quấn đồng 103 Hình 5.4: Tuabin gió roto lồng sóc dây quấn đồng 104 Hình 5.5: Các tự chuyển đổi công suất cho tuabin gió: 106 Hình 5.6: Bộ chuyển đổi tần số loại back-to-back 108 Hình 5.7: Kết nối điện gió vào lƣới điện 108 Hình 5.8: Máy phát điện không đồng với hệ thống phản hồi gấp đôi 109 Hình 5.9: Máy phát điện đồng đa cực 109 HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU CHƢƠNG 10 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG GIÓ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG NĂNG LƢỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI 10 1.1 Lịch sử phát triển lƣợng gió 10 1.1.1 Sự khởi đầu lƣợng gió 10 1.1.2 Cối xay gió Phƣơng Tây 11 1.1.3 Vai trò hệ thống nhỏ 12 1.1.4 Sự phát triển kỷ 20 12 1.2 Khái quát lƣợng gió 13 1.2.1 Khái niệm lƣợng gió 13 1.2.2 Sự hình thành lƣợng gió 14 1.2.3 Vật lý học lƣợng gió 14 1.2.4 Sử dụng lƣợng gió 15 1.3 Tình hình phát triển, ứng dụng lƣợng gió giới Việt Nam 17 1.3.1 Tổng quan 17 1.3.2 Tình hình phát triển ứng dụng lƣợng gió giới 19 1.3.3 Tình hình phát triển ứng dụng lƣợng gió Việt Nam 22 1.4 Suất đầu tƣ dự án gió 24 1.5 Năng lƣợng gió môi trƣờng 26 1.5.1 Những lợi ích môi trƣờng 27 1.5.2 Sự cắt giảm khí CO2 toàn cầu 27 1.6 Một số học kinh nghiệm việc phát triển nguồn lƣợng gió nƣớc phát triển giới 28 1.6.1 Những chiến lƣợc ràng buộc hợp lý cho lƣợng tái tạo 28 1.6.2 Khả thu lợi ổn định xác định cho nhà đầu tƣ 30 1.6.3 Cải cách thị trƣờng điện 30 1.7 Ƣu nhƣợc điểm NMĐ chạy sức gió 33 1.7.1 Ƣu điểm 33 1.7.2 Nhƣợc điểm 34 CHƢƠNG 35 ĐÁNH GIÁ TIÊM NĂNG NĂNG LƢỢNG GIÓ CỦA TỈNH THANH HÓA 35 2.1 Phƣơng pháp đánh giá tiềm năng lƣợng gió 35 2.2 Sơ đặc điểm tự nhiên khu vực 40 2.2.1 Vị trí địa lý 40 2.2.2 Đặc điểm địa hình, địa chất 40 2.2.3 Đặc điểm khí hậu thời tiết 42 2.3 Đánh giá vùng gió tiềm 42 2.3.1 Đánh giá theo khảo sát World Bank (WB) 42 2.3.2 Đánh gíá theo số liệu ngành khí tƣợng thủy văn 45 HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học 2.4 Cơ chế hỗ trợ phát triển dự án điện gió 58 2.4.1 Trách nhiệm mua điện từ dự án điện gió 58 2.4.2 Ƣu đãi vốn đầu tƣ, thuế, phí 59 2.4.3 Ƣu đãi hạ tầng đất đai 60 2.4.4 Hỗ trợ giá điện dự án điện gió nối lƣới 60 2.4.5 Trách nhiệm Bộ, địa phƣơng dự án điện gió 60 2.5 Giải pháp công nghệ xây dựng nhà máy điện gió 61 2.5.1 Tổng quan phần thiết bị nhà máy điện gió 61 2.5.2 Giải pháp công nghệ xây dựng 65 CHƢƠNG 72 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PHÂN TÍCH DỰ ÁN NĂNG LƢỢNG SẠCH RETSCREEN 72 3.1 Thông tin mô tả chung 72 3.2 Phần mềm liệu 74 CHƢƠNG 85 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PHÂN TÍCH DỰ ÁN NĂNG LƢỢNG SẠCH RETSCREEN ĐỂ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ TÀI CHÍNH, KỸ THUẬT CỦA DỰ ÁN PHONG ĐIỆN THANH HÓA 85 4.1 Chỉ tiêu kỹ thuật 85 4.1.1 Lựa chọn tuabin gió 85 4.1.2 Tính toán sản lƣợng điện hàng năm 88 4.2 Chỉ tiêu kinh tế tài 90 4.2.1 Phƣơng pháp chung 90 4.2.2 Các liệu giả thiết ban đầu 91 4.2.3 Kết tính toán 94 4.3 Phân tích rủi ro đầu tƣ phát triển nhà máy điện gió 95 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế xã hội dự án phong điện Thanh Hóa 97 CHƢƠNG 100 HÒA ĐIỆN GIÓ VÀO LƢỚI ĐIỆN 100 5.1 Các loại tuabin gió thiết bị điện tử công suất kèm 100 5.1.1 Phân loại tuabin gió theo dải tốc độ hoạt động 100 5.1.2 Khái niệm điều khiển công suất 101 5.1.3 Hiện trạng máy phát điện tuabin gió điện đại 102 5.1.4 Thiết bị điện tử công suất đại 104 5.1.5 Ứng dụng điện tử công suất 107 5.2 Hòa điện gió vào lƣới điện 108 KẾT LUẬN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 PHỤ LỤC 114 Hiệu tài dự án phong điện Thanh Hóa 114 HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học MỞ ĐẦU Trong khoảng hai thập kỷ gần đây, tiêu thụ lƣợng giới tăng với tốc độ trung bình khoảng 2% năm Việc sử dụng dạng lƣợng hóa thạch nhƣ than, dầu khí tự nhiên chiếm tỷ lệ áp đảo ( khoảng gần 80% ) tổng tiêu thụ lƣợng sơ cấp phần lớn quốc gia Trong tƣơng lai, xu tiêu thụ lƣợng hóa thạch đƣợc coi không bền vững, nguồn cung cấp có hạn, giá nhiên liệu gia tăng hậu tác động đến môi trƣờng nhƣ nóng lên trái đất, biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trƣờng tƣợng mƣa axit … Trong bối cảnh đó, vai trò tầm quan trọng lƣợng tái tạo tƣơng lai ngày đƣợc khẳng định, nhiều nƣớc giới đƣa biện pháp sách đồng nhằm nghiên cứu, thúc đẩy phát triển bền vững nguồn cung cấp lƣợng tái tạo, góp phần đảm bảo an ninh lƣợng, đảm bảo phát triển bền vững quốc Nhận thức đƣợc tầm quan trọng vấn đề an ninh lƣợng phát triển bền vững, Việt Nam có quan điểm khuyến khích sử dụng lƣợng hiệu phát triển nguồn lƣợng tái tạo vấn đề cấp bách cần thiết Đề tài tốt nghiệp “ Đánh giá tiềm năng lƣợng gió tỉnh Thanh Hóa khả hòa lƣới điện quốc gia” đƣợc nghiên cứu với mục đích góp phần vào chiến lƣợc phát triển lƣợng chung vùng nƣớc Bằng việc ứng dụng phần mềm RETScreen đề tài khẳng định tính khả thi cho dự án điện gió quy mô công nghiệp số vị trí có tiềm năng lƣợng gió tỉnh miền Bắc nói chung tỉnh Thanh Hóa nói riêng Đây lĩnh vực tƣơng đối Việt Nam tài liệu hạn chế số liệu cụ thể chƣa thật đầy đủ, có khai thác số liệu từ nguồn khác Vì luận văn không tránh khỏi nhƣng thiếu sót định Tôi mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn chỉnh có ý nghĩa HV: Nguyễn Hoàng Sơn KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG GIÓ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG NĂNG LƢỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Lịch sử phát triển lƣợng gió 1.1.1 Sự khởi đầu lƣợng gió Lịch sử phát triển lƣợng gió từ năm 1000 trƣớc công nguyên đến năm 1300 sau công nguyên cho thấy tiến hóa chung từ việc sử dụng thiết bị đơn giản nhƣ là: thiết bị ánh sáng điều khiển khí động học, thiết bị tời thiết bị nâng khí động học thời kỳ đại Nhƣng giai đoạn này, ngƣời ta không hình dung đƣợc lực nâng khí động học (lực mà làm máy bay bay) khái niệm đại mà khái niệm không đƣợc biết thời kỳ cổ đại Dĩ nhiên, sử dụng lƣợng gió đƣợc biết sớm thuyền buồm công nghệ có tác động quan trọng đến phát triển sau cối xay gió kiểu cánh buồm Những thủy thủ thời xƣa hiểu lực nâng sử dụng ngày, họ khái niệm vật lý để giải thích làm việc đƣợc Cối xay gió đƣợc phát triển để tự động hóa công việc bơm nƣớc xay ngũ cốc thiết kế đƣợc đƣợc biết sớm hệ thống trục đứng phát triển Ba Tƣ vào khoảng năm 500 đến năm 900 sau công nguyên Việc sử dụng lƣợng gió dƣờng nhƣ bơm nƣớc, nhƣng phƣơng pháp xác vận chuyển nƣớc vẽ thiết kế lại mà có giải thích truyền miệng Tài liệu thiết kế đƣợc biết cối xay gió Ba Tƣ (Persian windmill), với cánh buồm thẳng đứng đƣợc làm từ bó sậy gỗ gắn liền tới trục quay thẳng đứng trung tâm giằng nằm ngang Cối xay gió trục đứng đƣợc sử dụng Trung Quốc, mà đƣợc nhƣ nơi sinh cối xay gió Trong ngƣời ta tin cối xay gió đƣợc phát minh Trung Quốc cách 2000 đƣợc sử dụng rộng rãi xác, tài liệu thực tế sớm cối xay gió Trung Quốc năm 1219 HV: Nguyễn Hoàng Sơn 10 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học - Trong vài năm trở lại tuabin gió đa tốc độ trở nên chiếm ƣu số tuabin gió - Tuabin đa tốc độ đƣợc thiết kế để thu đƣợc hiệu suất khí động học lớn dải rộng tốc độ gió Nó thích ứng liên tục với vận tốc góc ɷ tuabin tốc độ gió v Bằng cách này, tỉ số tốc độ đỉnh đƣợc giữ không đổi giá trị tƣơng ứng với hệ số công suất lớn Trái ngƣợc với tuabin tốc độ cố định, tuabin đa tốc độ giữ momen máy phát tƣơng đối ổn định thay đổi tốc độ gió đƣợc thích ứng cách thay đổi tốc độ máy phát điện - Hệ thống điện tuabin đa tốc độ phức tạp tuabin tốc độ cố định Nó thƣờng đƣợc trang bị máy phát cảm ứng máy phát đồng đƣợc kết nối với lƣới thông qua chuyển đổi công suất Bộ chuyển đổi công suất có tác dụng điều khiển tốc độ máy phát điện Khi có dao động công suất thay đổi tốc độ gió gây nên, đƣợc thích ứng cách thay đổi tốc độ rotor máy phát dẫn đến thay đổi tốc độ rotor tuabin gió - Ƣu điểm tuabin đa tốc độ nâng cao sản lƣợng điện năng, cải thiện chất lƣợng điện hạn chế ứng suất lên tuabin gió Nhƣợc điểm phát sinh tổn thất thiết bị điện tử công suất, sử dụng nhiều phận chi phí đầu tƣ tăng có thêm thiết bị điện tử công suất 5.1.2 Khái niệm điều khiển công suất Có nhiều cách khác để điều khiển lực khí động rotor tuabin gió theo cách để hạn chế công suất gió lớn để tránh thiệt hại cho tuabin gió Có nhiều hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quay nhƣng phổ biến là: - Hệ thống tự động thay đổi góc đặt cánh gọi tự động biến bƣớc cánh thƣờng dùng cho động gió cánh Trong trƣờng hợp cánh tự động xoay quanh trục tâm quay chúng góc nhỏ theo hƣớng giảm góc  - Hệ thống phanh khí động dùng cho động gió phát điện cánh Khi gió mạnh, lực ly tâm hai phanh khí động bung cản bớt tốc độ quay rôto HV: Nguyễn Hoàng Sơn 101 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học - Hệ thống tự động đƣa toàn bánh cánh khỏi hƣớng gió theo hai nguyên lý nhƣ sau: + Sử dụng cánh phụ, thƣờng dùng cho động gió nhiều cánh + Đặt lệch tâm trục quay bánh cánh với trục quay phần tháp động gió 5.1.3 Hiện trạng máy phát điện tuabin gió điện đại - Các cấu hình tuabin gió đƣợc ứng dụng phổ biến đƣợc phân chia khả điều khiển tốc độ phƣơng thức điều khiển công suất mà chúng sử dụng Có loại tuabin khác chiếm ƣu dựa vào tiêu chuẩn điều khiển tốc độ, đƣợc mô tả hình 6.1 - Tuabin gió đƣợc phân loại rộng theo khía cạnh điều khiển công suất: ngắt stall, xoay pitch, ngắt chủ động active stall - Mỗi kết hợp hai tiêu chuẩn ta đƣợc loại tuabin, ví dụ, loại A0 tuabin gió tốc độ cố định điều khiển ngắt Hình 5.1: Tuabin gió roto lồng sóc HV: Nguyễn Hoàng Sơn 102 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.2: Tuabin gió roto dây quấn không đồng Hình 5.3: Tuabin gió roto dây quấn đồng HV: Nguyễn Hoàng Sơn 103 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.4: Tuabin gió roto lồng sóc dây quấn đồng 5.1.4 Thiết bị điện tử công suất đại - Tuabin đa tốc độ đòi hỏi hệ thống điện tử công suất có khả điều chỉnh tần số điện áp phát lên lƣới Trƣớc trình bày trạng sử dụng điện tử công suất, điều quan trọng để hiểu lại hấp dẫn để sử dụng cho tuabin gió tƣơng lai Bảng 5.1: Ƣu nhƣợc điểm sử dụng điện tử công suất hệ thống điện gió Đặc tính điện tử công Ƣu điểm Nhƣợc điểm suất Tần số - Vận hành tối ƣu lƣợng - Phát sinh chi phí điều chỉnh đƣợc - Hạn chế tải lên hộp số truyền tổn thất vào ( quan trọng đối động lái tốc độ gió thay đổi với tuabin gió) thiết bị kèm - Điều khiển tải - Có thể thay đƣợc vai trò hộp số HV: Nguyễn Hoàng Sơn 104 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học - Hạn chế tiếng ồn nơi tốc độ gió thấp Đặc tính nhà máy - Công suất tác dụng phản kháng có - Sóng hài bậc cao điện ( quan trọng thể điều khiển đƣợc điện ) lƣới - Thiết bị điện tử công suất đƣợc sử dụng nhƣ nguồn công suất phản kháng cục - Cải thiện ổn định lƣới ( điện áp ) - Cải thiện chất lƣợng công suất: + Bằng phẳng + Lọc đầu sóng hài bậc thấp + Hạn chế công suất ngắn mạch - Thiết bị điện tử công suất bao gồm khởi động mềm (và tụ), thiết bị chỉnh lƣu biến tần Các phần tử chuyển đổi công suất điốt (các van không điều khiển đƣợc) chuyển mạch điện tử (các van điều khiển đƣợc), chẳng hạn nhƣ thysistor transistor Điốt dẫn dòng theo hƣớng chặn dòng lại theo hƣớng ngƣợc lại Chuyển mạch điện tử cho phép lựa chọn thời điểm xác để điốt dẫn điện Một thysistor thông thƣờng đƣợc điều khiển cửa van Bảng 5.2: Các tính công suất lớn khóa chuyển mạch Dạng chuyển mạch điện tử GTO IGCT BJT MOFET IGBT Điện áp lớn (V) 6000 6000 1700 1000 6000 Dòng điện lớn (A) 4000 2000 1000 28 1200 Dải tần số hoạt động (kHz) 0,2-1 1-3 0,5-5 5-100 2-20 Yêu cầu chuyển động Cao Thấp Trung bình Thấp Thấp HV: Nguyễn Hoàng Sơn 105 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học - Bộ tự chuyển đổi chuyển đổi nguồn điện áp (VSCs) hay chuyển đổi nguồn dòng (CSCs) nhƣ thấy hình 6.16 Nó điều khiển điện áp tần số - VSCs CSCs cung cấp dạng sóng áp dòng chuyển mạch tƣơng ứng cực máy phát điện lƣới điện Đối với VSC, điện áp chiều DC đƣợc giữ không đổi nhờ tụ điện lớn Đối với CSC, tƣơng tự dòng điện chiều đƣợc giữ không đổi nhờ cuộn cảm lớn Phải nhấn mạnh biến đổi nguồn dòng nguồn áp hai khái niệm khác Hình 5.5: Các tự chuyển đổi công suất cho tuabin gió: a) Biến đổi nguồn dòng b) biến đổi nguồn áp - Chúng đƣợc thực nhiều cách: + Sáu bƣớc + Điều chế biên độ xung (PAM) + Điều chế độ rộng xung (PWM) HV: Nguyễn Hoàng Sơn 106 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học - Bằng cách sử dụng kỹ thuật PWM, sóng hài bậc thấp đƣợc loại bỏ tần số sóng hài bậc cao nằm khoảng tần số chuyển mạch biến tần chỉnh lƣu 5.1.5 Ứng dụng điện tử công suất Điện tử công suất công nghệ đƣợc phát triển nhanh chóng Nó nâng cao chất lƣợng điện áp dòng điện, tổn thất công suất giảm thấp thiết bị trở nên tin cậy Bây xem xét thiết bị điện tử công suất sử dụng cho tuabin gió a Khởi động mềm Khởi động mềm phận điện tử công suất rẻ đơn giản đƣợc sử dụng tuabin tốc độ cố định Chức giảm dòng khởi động, hạn chế đáng kể dao động lƣới tuabin gió khởi động Nếu dòng khởi động tăng lên đến lần dòng định mức, gây sụt áp lớn điểm kết nối Nó gồm hai thysistor nhƣ thiết bị đảo mạch pha b Bộ tụ bù Nó đƣợc sử dụng cho tuabin tốc độ cố định tốc độ thay đổi hạn chế ( nhƣ loại A B) Nó nguồn công suất phản kháng cung cấp cho máy phát điện, giảm lƣợng công suất tiêu thụ từ lƣới Do điện áp lƣới ổn định Vì tụ nhạy cảm với điện áp nên việc bảo vệ tụ gây tốn thêm chi phí c Chỉnh lƣu biến tần - Bộ chuyển đổi tần số gồm phần sau: + Một chỉnh lƣu để chuyển đổi dòng xoay chiều dòng chiều + Một tụ dự trữ lƣợng + Một biến tần để chuyển đổi dòng xoay chiều với điện áp tần số mong muốn - Bộ chuyển đổi tần số thƣờng dùng loại back-to-back có cấu tạo nhƣ hình sau: HV: Nguyễn Hoàng Sơn 107 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 5.6: Bộ chuyển đổi tần số loại back-to-back - Điện áp xoay chiều đầu cực máy phát đƣợc chỉnh lƣu thành chiều đến biến tần Tại điện áp chiều đƣợc chuyển đổi thành điện xoay chiều với điện áp tần số định 5.2 Hòa điện gió vào lƣới điện Hình 5.7: Kết nối điện gió vào lƣới điện - Hệ thống điện gió đƣợc truyền tải lƣới với cấp điện áp khác nhau, tùy thuộc vào số lƣợng tuabin công suất định mức Đối với cánh đồng điện gió khơi với công suất tƣơng đối lớn để tránh tổn thất, ngƣời ta thƣờng truyền tải đƣờng dây chiều với điện áp siêu cao lên tới 750 kV Đối với cánh đồng gió đất liền có công suất hàng trăm MW thƣờng truyền tải lên lƣới 100 kV HV: Nguyễn Hoàng Sơn 108 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học - Sau sơ đồ kết nối với lƣới chủ yếu tuabin gió đại với công suất định mức khoảng MW, phổ biến ngành công nghiệp điện gió Hình 5.8: Máy phát điện không đồng với hệ thống phản hồi gấp đôi Hình 5.9: Máy phát điện đồng đa cực - Các tuabin gió đại có công suất trung bình trở lên chủ yếu sử dụng thiết bị điện tử công suất để hòa với hệ thống điện lợi ƣu việt Tuabin gió hòa với lƣới điện thông qua máy biến áp không nhƣ hình Khi sử dụng thiết bị điện tử công suất điều khiển đƣợc tần số HV: Nguyễn Hoàng Sơn 109 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học điện áp điểm kết nối với lƣới, nhân tố quan trọng để hòa điện gió với hệ thống điện - Vì lƣợng gió không ổn định nên công suất tuabin gió không đƣợc phẳng ảnh hƣởng đến cân công suất hệ thống Sự ảnh hƣởng đáng kể cánh đồng gió có công suất tƣơng đối lớn với hệ thống kết nối Vì sử dụng thiết bị điện tử nên tuabin gió sinh sóng hài bậc cao làm méo sóng điện từ, gây ảnh hƣởng đến thiết bị rơle bảo vệ hệ thống điện HV: Nguyễn Hoàng Sơn 110 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN Theo kết đánh giá, lƣợng gió nguồn lƣợng đƣợc xác định có tiềm lớn Việt Nam, tập trung chủ yếu tỉnh duyên hải miền Trung duyên hải miền Nam Việt Nam, đặc biệt Ninh Thuận Bình Thuận Riêng tỉnh Thanh Hóa tiềm năng lƣợng gió hạn chế, chủ yếu tập trung vùng giáp biển nhƣ Sầm Sơn, Tĩnh Gia Tuy nhiên tiềm năng lƣợng gió Sầm Sơn so với số vị trí tiềm khác nhƣ Văn Lý, Nam Định hay Kỳ Anh, Hà Tĩnh phù hợp với phát triển dự án điện gió quy mô công nghiệp với tuabin gió có độ cao từ 85m trở lên Phần mềm Phân tích dự án lƣợng RETScreen phần mềm đƣa định lƣợng hàng đầu giới Đây công cụ hiệu giúp thực dự án điện gió nói riêng lƣợng nói chung Việt Nam thời gian tới RETScreen làm giảm đáng kể mức độ tốn (kể tài lẫn thời gian) liên quan đến trình xác định đánh giá dự án lƣợng tiềm Những phí tổn phát sinh giai đoạn tiền khả thi, khả thi, phát triển ứng dụng rào cản lớn trình triển khai công nghệ hiệu lƣợng lƣợng tái tạo Với khả giúp phá tan rào cản này, phần mềm RETScreen cắt giảm chi phí thực dự án từ ban đầu trình thực công việc kinh doanh với lƣợng Đây yếu tố quan trọng góp phần phát triển dự án điện gió quy mô công nghiệp vùng gió tiềm Việt Nam Nhờ có công nghệ tiên tiến mức giá thiết bị hợp lý mà điện gió ngày phát triển Các tuabin đại có chiều cao ngày lớn đƣờng kính rô to lớn cho phép sản sinh điện lớn gấp nhiều lần Về hiệu kinh tế, điện gió đƣợc đánh giá có hiệu cao mặt kinh tế, loại lƣợng sạch, không gây ô nhiễm môi trƣờng, lƣợng gió nguồn lƣợng vô tận, không chịu ảnh hƣởng tính bất ổn định giá nhƣ nhiên liệu hóa thạch Vì vậy, điện gió góp phần đa dạng hóa nguồn điện, đảm bảo an ninh lƣợng, đảm bảo phát triển bền vững HV: Nguyễn Hoàng Sơn 111 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Tuy nhiên có đặc thù riêng áp dụng trình độ công nghệ chƣa cao nên phần lớn công nghệ thƣờng đắt đỏ, vận hành bảo dƣỡng tƣơng đối phức tạp, tính sinh lợi thấp Hơn nữa, việc gia tăng phát triển dồn dập lƣợng gió ảnh hƣởng từ việc giá dầu tăng mạnh giới góp phần làm tăng giá thiết bị điện gió Chính vậy, để thúc đẩy phát triển dự án điện lƣợng gió giai đoạn trƣớc mắt cần phải có sách, khung pháp lý hỗ trợ cụ thể, đặc biệt chế mua bán điện gió, nhằm huy động đƣợc nhà đầu tƣ tƣ nhân tham gia đầu tƣ phát triển nguồn lƣợng Việt Nam Việt Nam có tiềm lớn khả khai thác phát triển lƣợng gió cho phát điện quy mô công nghiệp Để tiềm trở thành nguồn lƣợng thực sự, góp phần cung cấp vào hệ thống điện quốc gia, đảm bảo an ninh lƣợng, đáp ứng tốc độ phát triển kinh tế quốc gia, phủ cần có sách, chế hỗ trợ cụ thể đủ mạnh Những đề xuất nhằm khuyến khích phát triển nguồn lƣợng điện gió nêu đƣợc áp dụng đòn bẩy khuyến khích thành phần kinh tế tổ chức xã hội tham gia đầu tƣ phát triển nguồn lƣợng tái tạo, góp phần đáng kể vào cân lƣợng Quốc gia năm tới HV: Nguyễn Hoàng Sơn 112 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Lân Tráng (2004), Quy hoạch phát triển hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên (2006), Cơ sở lượng tái tạo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Báo cáo tình hình phát triển lượng tái tạo, Viện Năng Lƣợng, 2007 Hội thảo đào tạo RETScreen đánh giá dự án nguồn lượng tái tạo, ESMAP, tháng 11-2009 Hội thảo thông tin lượng gió Việt Nam, GIZ/MoIT, tháng 6-2011 Tiếng Anh Wind Energy Resource Atlas of Southeast Asia, World Bank, September 2001 R.J Simoes, and M.G Bose, and B.K.Spiegel, Fuzzy logic based intelligent control of a variable speed cage machine wind generation system,IEEE Transactions on Power Electronics, 12, 1997 M.R.Patel, Wind and Solar Power Systems, CRC Pess, 1999 HV: Nguyễn Hoàng Sơn 113 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học PHỤ LỤC Hiệu tài dự án phong điện Thanh Hóa Trƣờng hợp 1: Lắp đặt tuabin gió độ cao 65m, tốc độ gió V tb = 5,82 m/s HV: Nguyễn Hoàng Sơn 114 KTĐ2009 Đại học Bách Khoa Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học Trƣờng hợp 2: Lắp đặt tuabin gió độ cao 85m, tốc độ gió Vtb = 6,32 m/s HV: Nguyễn Hoàng Sơn 115 KTĐ2009 ... dự án Gió phát điện Bình Định  Các dự án điện gió tỉnh Ninh Thuận  Các dự án điện gió tỉnh Bình Thuận  Các dự án điện gió tỉnh Lâm Đồng  Các dự án điện gió Lý Sơn  Các dự án điện gió Phú... nhà máy điện gió 95 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế xã hội dự án phong điện Thanh Hóa 97 CHƢƠNG 100 HÒA ĐIỆN GIÓ VÀO LƢỚI ĐIỆN 100 5.1 Các loại tuabin gió thiết bị điện. .. đề cấp bách cần thiết Đề tài tốt nghiệp “ Đánh giá tiềm năng lƣợng gió tỉnh Thanh Hóa khả hòa lƣới điện quốc gia đƣợc nghiên cứu với mục đích góp phần vào chiến lƣợc phát triển lƣợng chung vùng