NGUYEN THI THU
NGHIEN CUU DIEU CHINH DIEN AP CUA HE
THONG DIEN TUABIN GIO
LUAN VAN THAC SI Chuyén nganh: KY THUAT DIEN
Mã số ngành: 60520202
Trang 2Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS BÙI XUÂN LÂM
TS HUYNH CHAU DUY
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ
TP HCM ngày 10 tháng 05 năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội dong chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
1 TS Ngô Cao Cường Chủ tịch
2 TS Nguyễn Thanh Phương Phản biện 1
3 TS Nguyễn Hùng — Phản biện 2
4, PGS TS Tran Thu Ha Uy vién
5 TS Dinh Hoang Bach Uy vién, Thu ky
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có)
Trang 3NHIEM VU LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYÊN THỊ THU Giới tính: Nữ
Ngày, tháng, năm sinh: 21.06.1980 Nơi sinh:Tuyên Quang
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1181031056
IE- Tên đề tài:
NGHIEN CUU DIEU CHINH DIEN AP CUA HE THONG DIEN TUABIN GIO
Il- Nhiệm vụ và nội dung:
® Nghiên cứu khái quát về năng lượng gió e Nghiên cứu về các loại tuabin gió
® Nghiên cứu điều chỉnh điện áp hệ thống điện gió ® Mơ phỏng điều chỉnh điện 4p bang SVC, STATCOM
III- Ngày giao nhiệm vụ: 21.06.2012
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28.03.2013
V- Cán bộ hướng dẫn: PGS TS BUI XUAN LAM
TS HUYNH CHAU DUY
Trang 4nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bế trong bất kỳ công trình nào khác
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc Học viên thực hiện Luận văn
Trang 5Trước hết, Em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc dén Thay BUI XUAN LÂM và Thây HUỲNH CHÂU DUY, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, truyền đạt
kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm đề Em thực hiện luận văn này
Xin chân thành cảm ơn đến tắt cả qui Thấy, Cô Trường Đại Học Kỹ Thuật
Công Nghệ TP Hà CH¡ Minh,đã trang bị cho Em những kiến thức rất bổ ích, đặc biệt
là các Thây Cô trong Khoa Điện đã tạo điều kiện thuận lợi và hồ trợ cho em rất nhiễu
trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm luận văn này
Xin géi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường Cao Đẳng Nghề Đông Nai đã hồ trợ và giúp đỡ Tôi trong quá trình học tập
Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến bạn bè và gia đình đã động viên, giúp đỡ và tạo cho Tôi niềm tin và nỗ lực cô gắng để hoàn thành luận văn này
Xin chan thanh cam on!
Tp Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2013
Người thực hiện
Trang 6Khi những hệ thống điện lớn được liên kết lại bởi những đường nối tương đối
yếu, những sự đao động tần số thấp được chú ý
Những sự dao động này có thẻ duy trì và tăng lên để gây ra sự tách khỏi hệ thống nếu không có bộ giảm dao động phù hợp sẵn có Sự phát triển gần đây của điện tử công suất thêm vào sử dụng những bộ điều khiển hệ thống truyền tải linh hoạt AC (FACTS)
trong hệ thống điện
Các bộ điều khiển (FACTS) có khả năng kiểm soát điều kiện mạng ở một trạng thái rất nhanh và đặc tính này của FACTS có thể được khai thác để cải thiện sự ôn định của một hệ thống điện gió Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor SVC, điều khiển điên áp nút có đặt SVC có thể có định giá trị điện áp, điều khiển trào lưu công suất tại
nút bù, tăng cường tính én dinh của hệ théng
Thiết bị bù tĩnh đồng bộ STATCOM là một thiết bị chuyển đổi nguồn áp được chuyển đổi nguồn điện áp một chiều thành xoay chiều để bù công suất phản kháng cho hệ thống STA TCOM là một thiết bị bù ngang, điều chỉnh điện áp tại vị trí lắp đặt đến
giá trị cài đặt thông qua việc điều chỉnh biên độ và và góc pha của điện áp rơi giữa
STA TCOM và hệ thống
Bằng cách điều khiển điện áp của STATCOM cùng pha với điện áp hệ thống nhưng có biên độ lớn hơn khiến dòng công suất phản kháng chạy từ S5TATCOM vào
hệ thống qua đó nâng cao điện áp hệ thống lên Ngược lại, nếu điều khiển điện áp của
STACOM thấp hơn điện áp của hệ thống thì dòng công suất chảy từ hệ thống vào STACOM hạn chế quá điện áp trên lưới điện
Trong luận văn này, tác giả khảo sát bộ SVC và bộ STATCOM để khảo sát tính
ôn định của hệ thống điện gió Dùng chương trình MATLAB/SIMULINK để mô
Trang 7When the large power systems were associated by the weakly connective wires, the low frequency fluctuation were noticed
These fluctuation can maintain and increase in order to cause the disconnectedness to the power systems if the appropriate fluctuation absorber is not ready Recently development of output capacity electronics it added the AC flexible
electroconductive system controllers (FACTS) to the power systems
The STATCOM synchronous electrostatic compensative device is a voltage conversional one, it changes the direct current (DC) into alternating current (AC) which compensates the reactance output to the system STATCOM, which is a horizontal compensative device, ajusts the voltage at the place has been filled up to the
installation values through adjusting the amplitude and the phase angle of the falling voltage between the STATCOM and the system
By controlling the voltage of STATCOM which is the same phase to voltage of
the system but they has more amplitude than one of the system That makes the
resistance power output run from STATCOM to the system by means of increasing the voltage of the sytem On the contrary if the voltage control of STATCOM is lower than one of the system, the output which flows from the system to STATCOM will restrict
over-voltage on the grid
In this thesis , the author studies the SVC and STATCOM set in order to survey the stable of the wind power system He uses MATLAB/SIMULINK programme to
Trang 8@:1019))1€5119)9080:112)0 00212577 1
Na 7n 1
1.2 Muc ti€u nghién Ctr oo ccscsseseeseesencesseeesseseneseseneeenenseseesanacnonseeseneseseseneens 5
1.3 Nội dụng nghiên cỨU - ¿Sàn 2191011111013 0011111081111 1e 5 1.4 Phương pháp nghiên cứu - càng 041.001 H0 5
on 5
N‹ sa nh 5 @:10/9)002/2819)/019)7.9507.7 6
2.1 Tổng quan về năng lượng giÓ ¿ 2-55+2xterttttterrttrrsrrrtrrirerrirrirrrrke 6 2.2 Tiềm năng của năng lượng gió ở Việt Nam - -.-ccsrnierrreririerrirrree 8
2.2.1 T6c dO Bi6, CAP IO mẽ" 8 2.2.2 Chế độ gió ở Việt Nam + 5c te 9
2.3 Sản xuất điện gió từ năng lương gió ở Việt Nam . -ccceiierrirrrrrr 13
2.4.Tổng quan tình hình nghiên cứu -75ccc2ccrrrrrrrtrrrtrerirrrierrriire 15
2.4.1.Tình hình nghiên cứu thế giới - 55-522 teeetrrrrerrrrrrrrtrerrer 15
Trang 93.1.8 Công suất các loại tuabin gió -teeerrrrrriiieriireriirrrririer 29
3.1.9 Nguyên lý làm việc của một tuabin gió . «eeeeeeirire 29 3.2 Hoạt động độc lập của nhà máy g1ó chi 29 3.3 Hoạt động của nhà máy gió với động cơ Diesel «eeeeeieeererrr 30 3.4 Loại nhà máy không có cơ cầu điều chỉnh cánh c¿-ccscstreierrsee 31 3.5 Loại nhà máy có cơ cầu điều chinh may crteeestertereees OT
3.5.1 Kết nối lưới - -cc sành vn vs kh ng nh tk nh ch 35
3.5.2 Những yêu cầu chung khi 0100) 0815 35
3.5.3 Phương pháp kết nối lưới . -52-52S+ se tre 35
3.6 Bộ chuyên đổi năng lượng . 2-26 cseczrrretrritrirrritrirrririiseiririiir 37 3.6.1 Bộ chuyển đôi năng lượng gió -cscnierirrrrerirrierrrrie 37
3.6.2 Bộ chuyển đổi áp -: cncccrrrrhttrHrHt tre 38
3.7 Máy phát điện gió ccsccrrsrrrrrtrirrirrrrirriririrereereskeccrcee 29
3.7.1 Máy phát điện đồng bộ conrrrtrtrrrirkirririrrrrrrrrririrrrrrrre 39
3.7.2 Máy phát điện không đồng bộ -52- c5 cnncrrrrrrrrrrrrrrrrirrrirre 44
ác n Ô 48
CHƯƠNG 4: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP HỆ THÓNG ĐIỆN TUABIN GIÓ 49 4.1 Những vấn đề chung về điều chỉnh điện áp - cseiecrrirrrrrrrrrrierre 49 4.1.1 Những tiêu chí đánh giá chất lượng điện áp .- -c-sseeee 51
4.1.1.1 Độ lệch điện áp so với điện áp định mức của lưới điện 51
4.1.1.2 Độ đao động điện áp che 52
4.1.1.3 Độ không đối xứng . -©22<2szcsxrettttrrrrrrrirrrrrrre 52
4.1.2 Mục đích điều chỉnh điện áp -5sccecerrerrrirrrrrirririrrii 53
4.1.3 Phương thức điều chỉnh điện áp cơ bản cseeerieerrerriiee 33
4.2 Điều khiển hệt hống điện tuabin gió -5occensrreerrrirrirrrririrrriir 56
4.2.1 Hệ thống điện máy phát điện sức gió -: c ssnieerieeiierrie 56
Trang 104.2.2.3 Phân cấp điều khiển hệ thống ¿-ccssrrrirtrrrrrrrririe 60 4.2.2.4 Cấp điều khiển hiện trường s+cserrieerrrrrritrrririree 61
4.3 Bài toán điều khiển vận hành + 2+ cscetterrerrrrrrrrrrrrrirtrrirriee 62 4.3.1 Trạng thái vận hành hệ thống phát điện tuabin gió -. 62 4.3.2 Điều khiển điện áp sesessesseneesesssssnnennonsnnnnnansnnnananneneent 64
4.3.2.1 Khái quát về nghịch Wu o ecccceecssseesscsesesesssseeeesseecsseesssnesensaseesenes 65 4.3.2.2 Phương pháp điều chế tạo điện áp sỉn eccccrrirerriee 66
4.3.3 Mô hình mạch điện phía lưới - -<c se nhieereererrereeriiire 69
4.4 Điều khiển điện áp bằng cách sử dụng thiết bị FACTS 71 4.4.1 Vấn đề bù công suất . cs 5csccreetentrrrrrrrrrree 72
4.4.2 Giới thiệu thiết bị FACTS -2+s+ccrcrerteerrrrrrrrrrrrrrrrrrrriie 74
4.4.2.1 Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng Thyritor - 74 4.4.2.2 Thiết bị bù đọc điều khiển bằng Thyritor -. -cccrev 77 4.4.2.3 Thiết bị điều khiển đòng công suất UPFC . - 77 4.4.2.4 Thiết bị bù tĩnh Statcom sàn neterrrrrrrrrrrririrrrrrrree 80
4.4.3 Ứng dụng của Statcom điều chỉnh điện áp -c -ceeeee 82
"ca số .Ô 91 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG NHÀ MÁY ĐIỆN TUABIN GIÓ 92 5.1 Điều khiển điện áp giÓ 7cc+cccsenreertrirrrrirrrrrrrrirrirrrrrrirrriree 92
5.1.1 Giới thiệu máy phát không đồng bộ (ÏG) : -++c-+ts.rrreee 92
5.1.2.Vấn đề điều khiển điện áp đầu cực của nhà máy phát điện gió (IG) 93 5.1.2.1 Tuabin gió tốc độ thay đổi truyền động trực tiếp 93
5.1.2.2 Cấu hình tốc độ không đổi kết lưới trực tiếp - 94 5.2 Mô phỏng điều khiển điện áp nhà máy điện gió occccnsnriiecee 95
Trường hợp 1: Không dùng bù ceeeherrierre 98
Trang 11Trường hợp 5: Dùng Statcom và tụ bù - eereerrrriee 109
(ca nh .1Ả 111
CHƯƠNG 6: KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIẺN . - 112 6.1 Kết quả thực hiện 2ccsnrkrtrrrrirr trr mrriirrriie 112
6.2 Vấn đề chưa giải quyết -s¿ccrreerrrrerrrr rrrtirrrirrrirrrriririi 112 6.3 Hướng phát triển của đề tài -22 2222zrrtrrtrrrrrrrrtrtrrirriirrrrierrre 112
Trang 12AC DC DFIG FACTS IGBT IPFC PLL PWM HAWT GCR SSR SSSC STATCOM SVC TCSC TCR TSR TSC UPFC VAWT GTO Alternating Current Direct Current
Doubly Fed Induction Generator Flexible AC Transmission Systems Insulated Gate Bipolar Transistors Interline Power Flow Controller Phase-Locked Loop
Pulse Width Modulation Horizontal axis wind turbine Group Coded recording
Sub Synchronous Resonance
Static Synchronous Series Compensator
Static Synchronous Compensator Static Var Compensator
Thyristor Controlled Series Capacitor
Thyristor Controlled Reactor Thyristor Controlled Reactor
Trang 13Bảng 2.1 Cấp gió BeaufOr 5o crnntrrrtirrttrrietttritrrrriirrrriririrrrr 8
Bang 2.2 Tiềm năng gió ở Viét Nam oe.secccsssssssesesssssssensssseessecessnneseeensennnnnesseesesseny 10
Bảng 2.3 Bang đo vận tốc gió trên độ cao 12m và 5Öm -crereeeerrrrerrrre 12
Trang 14Hình 2.2 Cánh đồng gió lớn nhất thế giới của Vương Quốc Anh 17
Hình 2.3 Các Tua bin gió Bạc Liêu nhìn từ trong bờ ăcàeeeeieiireeiree 19
Hình 3.1 Mô hình tiêu biểu của trạm phát điện dùng năng lượng gió - 22
Hình 3.2 Cấu tạo Tua bin trục đứng và trục ngang . -cscccsetrrertrirrrrirrieerrirri 25
Hình 3.3 Rô to Savonius có mặt cắt ngang hình chữ S .-. c-erseerrieee 26 Hinh 3.4 Nguyên lý động học của cánh máy bay - ii 26
Hình 3.5 Nhà máy gió độc lập «coi, 01tr 30
Hình 3.6 Mô phỏng hệ thống lưới điện 5 -cscerritrrriirrrrirriiriiirrieerie 31 Hình 3.7 Nguyên tắc điều khiển nhà máy gió với cánh điều chỉnh được 32 Hình 3.8 Nhà máy gió có cánh điều chỉnh được - -+crteeriererrrrrrtrrrririrerrrreer 32 Hình 3.9 Bộ chỉnh lưu toàn phần ba pha . -5Sccnsierrririeirrrrrerrirriire 34 Hình 3.10 Sơ đồ mạch của bộ nghịch lưu ba pha - 5+2tsersetisrtrierirerrrirerrir 34
Hình 3.11 Bộ biến tần khi kết lưới đối với các nhà máy gió . -c-tcserrerrrree 35
Hình 3.12 Các loại máy phát điện sử dụng trong hệ thông phát điện sức gió 39
Hình 3.13 Lõi thép phần cảm ứng ở StafO - Site 40
Hình 3.14 Rô to cực Ân -. -rnrrtrrnHHt21121 iimnriio 41
Hinh 3.15 RG to cure 11 41 Hình 3.16 Mặt cắt ngang của máy phát đồng bộ nam châm vĩnh cửu 42 Hình 3.17 Nguyên lý làm việc cơ bản .- se enneeereieiieiiirrrirrrrrrrriie 43
Hình 3.18 Hai loại hệ thống điện chạy sức gió sử dụng máy phát KĐH 44 Hình 3.19 Phạm vi hoạt động của máy phát KĐB rôto dây quấn 1T ng ng 47
Hình 3.21 Khái quát cấu trúc hệ thống điện sử dụng MP KĐB rôto dây quấn 50
Hình 4.1 Mô hình lưới điện - - 22t +24 Hit 11111 erree 53 Hình 4.2 Dạng đường cong P — V cơ bản chen de 34 Hình 4.3 Đường cong Q — V cơ bản s-ceennHHehrHreriririrrereeter 35
Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện điều khiển -cscrerreee 56
Trang 15Hình 4.8 Giải pháp nghịch lưu ba pha kinh điển .- -cscsee 65
Hình 4.9 Giải pháp ghép 3 nghịch lưu 1 pha, điện áp 3 pha -csrreeee 66
Hình 4.10 Phương pháp điều chế hai cực :-55csccnrsrrrrrtrttirrriiiirtrrirrrrrrrrriiie 67
Hình 4.11 Phương pháp điều chế đơn cực tùy theo nửa chu kỳ sơ cấp biến áp 69
Hinh 4.12 So d6 mach dién phiia WG sessssessseeseeenesneseeeaneeeeesceneneeneenensenenses 70
Hình 4.13 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của SVC .-. c-errrrrrrrre 75
Hình 4.14 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của TCSC . ersereeeeeer 77 Hình 4.15 Nguyên ly cấu tạo của UPEC -: 5c++ennrrrrrieterrrrrrdrrrrrirrrrrirr 79
Hình 4.16 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Stafcom . -cereeee 80
Hinh 4.17 Nguén dién dp hoa dong esssssssecsssseesessnseseesnneersenessnnnecsseseeesans 83
Hình 4.18 Nguyên lý cơ bản của Stafcom -ceereeriresrerrrrrrerrrrrdrrrrrreh §4
Hình 4.19 Đặc tính của Statcom - excel 84
Hình 4.20 Mô hình của Statcomm 5-7522 etsretitrrrrrtrrrrrrrrirriririerirre 85
Hình 4.21 Hệ thống điều khiển Statcom trên Matlab oeceerrrrrrrrrrrrrrrrr 86 Hình 5.1 Cấu hình tuabin (IG) tốc d6 thay dO: esses esssessssecsenessneecenesennennereess 93 Hình 5.2 Cấu hình tuabin (G) kết lưới trực tiếp . + cccseersrrrrrerrteerirrrr 93
Hình 5.3 Mô hình hệ thống điện - 55 222< St rrtrrrrrrtrirttrrrrrrrirrirrrrriree 95
Hình 5.4 Đặc tính làm việc tuabin giÓ - - sành 96
Hình 5.5 Tốc độ gió -c-rerrrrrerrrrrrrrrrrrrrrrirrirrrrrriire 97
Hình 5.6 Mô hình mô phỏng nhà máy điện gió : c -sseehrrrerrrrrrre 98
Hình 5.7 Kết quả điện áp tại nút B25 lúc không dùng thiết bị bù 98 Hình 5.8 Dòng công suất Q tại nút B25 lúc không dùng thiết bị bù 99 Hình 5.9 Công suất P thu được từ nhà máy giÓ -:-cseccennrrrrrerrrrrrrrerirre 99 Hình 5.10 Bù thêm đầu cực tụ điện 1.2 Mvar -. ccccrneerrerrrerierieerrrrie 100
Trang 16Hinh 5.16 Hinh 5.17 Hinh 5.18 Hinh 5.19 Hinh 5.20 Hinh 5.21 Hinh 5.22 Hinh 5.23 Hinh 5.24 Hinh 5.25 Hinh 5.26 Hinh 5.27 Hinh 5.28 Hinh 5.29 Hinh 5.30 Hinh 5.31
Dòng công suất Q tại nút B25 dùng SVC - ccerreieerrree 103
Công suất P thu được từ nhà máy gió đùng SVC - 103
Mô hình điều khiển điện áp dùng SVC và Tụ bù e- 104 Kết quả điện áp tại nút B25 dùng SVC và Tụ bù e- 104 Dòng công suất Q tại nút B25 dùng SVC và Tụ bù 105
Công suất P thu được từ nhà máy gió dùng SVC và Tụ bù 105
Mô hình điều khiển điện áp dùng Statcom eeeerrereerreee 106 Kết quả điện áp tại nút B25 dùng Staftcom .-esereerrree 106 Dòng công suất Q tại nút B25 dùng Statcom -eerre 107 Công suất P thu được từ nhà máy gió dùng Statcom - 107
Công suất phát Q Statcom bù vào lưới là 2.49 Mvar 108
Mô hình điều khiển điện áp dùng Stateom và Tụ bù - 109
Kết quả điện áp tại nút B25 dùng Statcom và Tụ bù 109
Dòng công suất Q tai nut B25 Statcom và Tụ bù 110
Công suất P thu được từ nhà máy gió dùng Stateom và Tụ bù 110
Trang 17mot tăng cao, những nước tăng nhanh nhất về nhu cẩu năng lượng là các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, trong khi các nguôn năng lượng hóa thạch dang dan can kiét, vì vậy việc khai thác nguôn năng lượng tái tạo rất cân thiết
Loi thé rat lớn của năng lượng tái tạo là chủ động được nguôn điện và có thê tái sinh hạn Việt Nam là một nước có tiêm năng lớn về nguôn năng lượng tải tạo
do có chiều dài bờ biển hơn 3000 km
Tưy nhiên, năng lượng gió tương đối khó điều khiển do vận tốc gió không ôn định, Vi vậy, khi thiết kế điện gió người ta phải giải quyết các vấn đề chính, đó là
làm sao thu được năng lượng tối tru từ gió và điều khiển được điện áp đâu cực cảnh
gió
1.1 DAT VAN DE
Khai thác năng lượng gió đã có từ rất lâu nhưng ở mức độ hạn chế Ngày nay các nước trên thế giới đã quan tâm đến nguồn năng lượng gió và có những thành quả tốt đặc biệt trong việc sản xuất ra các máy phát điện sức gió công suất lớn để
hòa vào hệ thống điện quốc gia
Xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng năng lượng càng cao Trên thé giới các nước dang phat triển có nhu cầu năng lượng lên đến 75%, các nước phát triển cần 25% tổng nhu cầu năng lượng của thé giới Cơ cầu năng lượng tiêu dùng
hiện nay bao gồm các loại sau: Dầu mỏ 38%, than 30%, khí thiên nhiên 20%, hạt nhân 5%, các loại khác 7% Còn Việt Nam thì sao ? Error! Reference source nof found
Việt Nam là một nước có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng tái tạo, nguôn
Trang 18Ninh, Quảng Bình và Quảng Trị Ở phần phía nam đèo Hải Vân mùa gió mạnh
trùng với mùa gió tây nam và các vùng tiềm năng nhất thuộc cao nguyên Tây Nguyên, các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long và đặc biệt là khu vực ven
biển của hai tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận Vì vậy có thể nói trên lãnh thổ Việt Nam có hai vùng giàu tiềm năng nhất đẻ phát triển năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận) vùng đổi cát ở độ cao 60-100m phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình
Thuận) Gió vùng này không những có vận tốc trung bình lớn còn có một thuận lợi
là số lượng các cơn bão khu vực ít và gió có xu thế ổn định là những điều kiện rất
thuận lợi để phát triển năng lượng gió
Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng là rất lớn và đang trong tình trạng
thường xuyên bị cắt điện do quá tải Hiện nay các nhà máy thủy điện và nhiệt điện ở nước ta đang ngày càng chưa đáp ứng nổi nhu cầu và tốc độ phát triển kinh tẾ - xã
hội của đất nước trong những năm gần đây, tình hình thời tiết biến động phức tạp
liên tục nguồn nước ngầm đang bị cạn kiệt các sông ngòi bị trơ đáy vào mùa khô
Do đó để đảm bảo nhu cầu về sử dụng điện năng cũng như thực hiện chính
sách sử dụng điện tiết kiệm của chính phủ, hệ thống năng lượng gió công suất nhỏ dùng trong hộ gia đình là sự lựa chọn phù hợp với các hộ gia đình các trang trại cũng như các nhà máy, xí nghiệp
Khi đưa vào sử dụng hệ thống này can chi y: Error! Reference source not found e Tram phong điện sử dụng động năng của gió làm quay tuabin nên phải được
ưu tiên đặt ở những nơi có nhiều gió để hiệu suất hoạt động được cao nhất e Trạm điện bằng sức gió nên đặt gần nơi tiêu thụ điện sẽ tránh được chỉ phí
Trang 19như là những mỏm núi, trên các tòa nhà cao tang
® Việc đưa vào sử dụng hệ thống năng lượng điện gió cũng cần phải quan tâm
đến vấn đề an toàn những lúc trời có mưa bão sức gió là rất lớn, có thể làm
hư hỏng thiết bị và gây nguy hiểm cho người dùng Khi có gió bão, cách tốt
nhất là nên tách cánh quạt và rôto của máy phát ra đề tránh gây hư hỏng máy phát vì sức gió lớn có thể làm cho máy phát quay rất nhanh, dẫn đến ton hại
lớn cho các bộ phận bên trong do nhiệt và do dao động mạnh Việc tách cánh quạt và rôto có thể thực hiện bằng các khớp bánh răng tác động bằng tay
hay tự động
Với những nơi xa nguồn điện lưới quốc gia như các khu vực miền núi, hải đảo việc truyền tải năng lượng điện năng luôn là van đề khó khăn tuy nhiên với ứng
dụng trạm điện năng lượng gió công suất nhỏ cho các khu vực này là giải pháp
mang tính cấp thiết để đem lại cuộc sống đầy đủ cho người dân Với ưu điểm là chủ
động được nguồn điện, nguồn năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm, chất lượng ngang bằng với chất lượng lưới điện quốc gia Và về sự cạn kiệt của năng lượng hóa thạch và tình trạng ô nhiễm môi trường, cùng với tiềm năng to lớn của điện gió ở Việt Nam xu hướng sử dụng nguồn năng lượng mới này là tất yếu
Hiện nay nhu cầu phát điện chạy sức gió ở Việt Nam ngày càng trở lên có tính thực tiễn cao, bởi nguồn tài nguyên phục vụ sản xuất điện năng ngày càng cạn kiệt Trong khi đó việc khai nguồn năng lượng gió ở Việt Nam chưa được quan tâm đúng mức Cụ thể nguồn năng lượng gió hiện nay ở nước ta phát triển rất chậm,
mới chỉ có một số máy phát điện sức gió đơn lẻ phục vụ mục đích thắp sáng (Ninh
Trang 20năng Ôn định điện áp là khả năng duy trì điện áp tại tất cả các nút trong hệ thống ở trong một phạm vi cho phép (tùy thuộc vào tính chất mỗi nút mà phạm vi dao động cho phép của điện áp sẽ khác nhau) ở điều kiện vận hành bình thường hoặc sau các kích động Hệ thống sẽ rơi vào trạng thái không ổn định khi bị các kích động như
tăng tải đột ngột hay thay đổi các thông số của hệ thống Các thay đổi đó có thể làm cho quá trình giảm điện áp xảy ra và nặng nề nhất là có thể rơi vào tình trạng không thể điều khiển được gọi là sụp đổ điện áp Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự mắt Ôn định và sụp đổ điện áp thường là do không đáp ứng đủ nhu cầu công suất phản kháng cần thiết khi phụ tải tăng bất thường và đột biến
Chất lượng điện áp được đánh giá thông qua các chỉ tiêu về độ lệch điện áp,
độ dao động điện áp, độ không đối xứng và mức độ không sin của điện áp Trong đó
chỉ tiêu về độ lệch điện áp là chỉ tiêu quan trọng nhất Việc giữ cho điện áp không đổi và bằng điện áp định mức cho hộ tiêu thụ trong suốt thời gian làm việc thực tế là
không thực hiện được Để dảm bảo được độ lệch điện áp ở hộ tiêu thụ nam trong giới hạn cho phép cần phải tiến hành điều chỉnh điện áp trong mạng điện xí nghiệp,
mạng điện phân phối, mạng điện truyền tải, nhà máy điện thông qua các tiêu chuẩn
về độ lệch điện áp trong quá trình vận hành mạng điện
Việc nghiên cứu, thí nghiệm và mô phỏng điều khiển điện áp đầu ra phía máy phát tăng tính khả thi, cũng như đánh giá chất lượng điều khiển máy phát điện
sức gió để phát triển và khai thác triệt để nguồn năng lượng sạch (sức gió) ở Việt
Nam
Trang 21Tìm hiểu tuabin gió
Nghiên cứu điều chỉnh điện áp hệ thống điện gió
Mô phỏng điều chỉnh điện áp hệ thống điện gió
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
® Nghiên cứu khái quát về năng lượng gió Nghiên cứu về các loại tuabin gió
e Nghiên cứu điều chỉnh điện áp hệ thống điện gió
Mô phỏng điều chỉnh điện áp bằng SVC và STATCOM
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sử dụng phương pháp phân tích — tổng hợp, tham khảo tài liệu, các bài báo liên quan và mạng Internet
Sử dụng phương pháp mô phỏng, phân tích đánh giá én dinh điện áp
1.5 NOI DUNG
Chương ï: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Hệ thông điện tuabin gió
Chương 4: Điều khiển điện áp của hệ thống điện tuabin gió
Chương 5: Mô phỏng điều khiển điện áp của hệ thống điện tuabin gió Chương 6: Kết luận và hướng phát triển tương lai
Trang 23œ Cáu tạo hệ thống điện gió cơ bản
® Tim hiéu về tốc độ gió, cấp gió, chế độ gió của từng vùng, miễn trên lãnh thơ
Việt Nam
® Việc nghiên ứng dụng sản xuất điện từ năng lượng gió ở Việt Nam ® Tình hình nghiên cứu năng lượng gió trên TÌ hế giới và Việt Nam
2.1 TONG QUAN VÈẺ NĂNG LƯỢNG GIÓ
Năng lượng gió là nguồn năng lượng thiên nhiên vô tận, nguồn năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm môi trường Tận dụng nguồn năng lượng đó để biến
thành nguồn năng lượng điện phục vụ nhu cầu của con người Việc xây dựng nhà
máy điện gió góp phần đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện và tạo ra cảnh quan du lịch Năng lượng gió đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm và đi vào sản xuất vì những ưu điểm sau:
œ Thi cơng dễ, nhanh
® Hiệu suất cung cấp điện khá cao
e Gần như không ảnh hưởng gì đến môi trường
e Không tốn diện tích đất dành cho nông nghiệp, môi trường
œ Chỉ phí vận hành thấp
Hệ thống điện gió cơ bản bao gồm một rôto , một máy phát gắn vào khung,
một đuôi (thường có), một tháp, dây dẫn và hệ thống cân bằng bao gồm: Thiết bị
Trang 24chỉnh này để giữ rôto quay cố định ở vận tốc gió cao hoặc thấp mà vẫn có thể phát điện và hướng gió đảm bảo công suất ôn định vì giữ cho tuabin gió ở tốc độ luôn phiên hoạt động an toàn Hình 2.1: Hệ thông điện gió cơ bắn Chú thích:
Wind Generafor: Tuabm gió Tower: Tháp đỡ quạt
Charge controller: BO diéu khién sac Dump Load: Bộ xả điện khi bình nạp bình ắcquy đầy
Battery Bank: Hé théng bình ắc , ao System Meter: Hé thông hiện thi
quy
Trang 252.2 TIỀM NĂNG, NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM
2.2.1 Tốc độ gió, cấp gió
Một trong các thông số đặc trưng của gió là tốc độ gió, kí hiệu là V, đơn vị có
thể là m/s hay kmưh Căn cứ vào tốc độ gió người ta chia thành các cấp và bảng cấp
gió được sử dụng phổ biến trên thé giới hiện nay là bảng cấp gió Beaufor với 17 cấp được cho ở bảng dưới đây Error! Reference source no£ found
Trang 26
11 12 28,5 + 32,6 | 113 +117 32,7 + 36,9 | 118 + 133 69,4 89,0 Bão rất mạnh Bao manh
Trong thiên nhiên, gió thường xuyên thay đổi tốc độ vì vậy để đánh giá
được tiềm năng từng vùng thường sử dụng các thông số gió trung bình Vụ, gồm trung bình năm tốc độ gió cực đại Vmạy và tần suất xuất hiện các tốc độ gió gọi tắt là
tần suất tốc độ gió
2.2.2 Chế độ gió ở Việt Nam
Việt Nam nằm ở khu vực gần xích đạo trong khoảng 8° đến 23° vĩ Bắc thuộc
khu vực nhiệt đới gió mùa Gió ở Việt Nam có hai mùa rõ rệt: Gió Đông bắc và gió
Đông nam với tốc độ gió trung bình vùng ven biển từ 4, 5 đến 6 (m/s) (ở độ cao 10
đến 12m) Tại các đảo xa tốc độ gió đạt từ 6 đến 8 (m/s) Như vậy tuy không cao
bằng tốc độ gió ở các nước Bắc Âu ở vĩ độ cao nhưng cũng đủ lớn để sử dụng động cơ gió có hiệu quả
Ở các vùng đồng bằng, tốc độ gió nhỏ hơn 4 (m/s) do đó việc sử dụng động
cơ gió khó đem lại hiệu quả, các vùng núi tốc độ gió còn thấp hơn trừ một vài vùng
núi cao và những nơi có địa thế đặc biệt tạo ra những hành lang hút gió Một đặc
điểm nữa của Việt Nam là hàng năm có nhiều cơn bão mạnh kèm theo gió giật đỗ bộ vào miền Bắc và miền Trung Tốc độ gió cực đại đo được ở các cơn bão tại Việt Nam đạt tới 45 (m/s) Vì vậy khi nghiên cứu chế tạo động cơ gió ở Việt Nam phải
chú ý đến chống bão và lốc
Trang 27Bảng 2.2: Tiềm năng gió ở Việt Nam Tốc độ Hệ sóảnh |Mậtđộ — | Mật độ năng
TT Tên địa trung bình | năng công suất lượng năm
Trang 2816 | Quy Nhơn 4,1 17 | Sóc Trăng 2,7 4,2 49,2 431 18 | Thai Nguyén 2,3 2,5 22,5 154,3 19 | Thanh Hóa 2,6 2,9 29,5 259 20 | Tây Ninh 2,4 2,3 66,2 179,3 21 | Tan Son Nhất 3,2 2,9 56,1 492 22 | Trudng Sa 6,3 2,1 307,1 2692 23 | Rạch Giá 3,2 2,8 47,7 476 24 | Văn Lý 4,3 2,3 72,0 933,5 25 | Ving Tau 39 3,0 101,1 886
Trong bang trén, van tốc gió được đo ở độ cao 10 đến 12m Các động cơ gió
công suất lớn vài trăm đến 1000(kW) thường được lắp trên độ cao 50 — 60m Song
các dữ liệu vận tốc gió ở độ cao trên 12m thì rất hiếm Vì vậy một vài đơn vị đã tiến
hành đo gió ở độ cao 50 — 60m tại một số điểm Các số liệu đo đạc được ở độ cao
trên tiệm cận thỏa mãn công thức sau:
V=Vị C)” (2.1)
1
Trong đó:
V: Vận tốc gió cần tìm trên độ cao h
Vị: Vận tốc gió đo được gần mặt đất trên độ cao hị,
Từ quan hệ trên, ta tìm được vận tốc gió trên độ cao 50m như sau.Error!
Trang 3025 Ving Tau 3,9 5,2
2.3 SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM
Năng lượng gió ở Việt Nam thì không tốt bằng các nước Châu Âu nhưng dọc
bờ biển và hải đảo thì Việt Nam cao nhất so với các nước trong khu vực Là nước
ven biển nên có nhiều vùng gió tiềm năng, hiện đang có một số dự án của trung tâm nghiên cứu năng lượng mới thuộc Đại học Bách khoa Hà Nội có thể phát điện hòa
vào mạng lưới điện Việt Nam Căn cứ việc đo gió đã tiến hành một dự án ở Binh
Định đầu tiên là 50MW nhưng do khó khăn về đất nên chỉ thực hiện được 20MW
Tại Việt Nam thì nhà đầu tư phải tự xây dựng những cột quan trắc để thu thập, xác minh, thẩm định lại những số liệu kỹ thuật trong một thời gian tối thiểu là 12 tháng, tốt nhất là 24 tháng sau đó được dùng làm số liệu cơ bản cho các phần
mềm (sofware) điều khiển các động cơ gió để thương lượng hay đầu tư có hiệu quả
Tập đoàn tài chính EurOrient đã công bố kế hoạch thúc đây phát triển các
nguồn năng lượng tái tạo và sạch hơn tại khu vực miền Bắc Việt Nam, đồng thời dự
tính sẽ quyết định đầu tư 125 triệu USD nhằm góp phần phát triển năng lượng điện
chạy bằng sức gió Hoạt động sản xuất điện bằng sức gió sắp triển khai đang được dự tính xây đựng theo hình thức: “xây dựng — sở hữu — chuyển giao” bởi một nhà sản xuất điện năng độc lập và sẽ đóng vai trò xúc tác trong việc thúc đây đầu tư tư nhân vào ngành điện Việt Nam Dự án này sẽ góp phan phat triển các nguồn năng
lượng tái tạo của Việt Nam thông qua việc hỗ trợ tài chính để xây dựng các nhà máy
phát điện chạy bằng sức gió với tổng công suất 125MW Tập đoàn tài chính Eur
Orient cũng sẽ cung cấp hỗ trợ kỹ thuật nâng cao năng lực phục vụ việc phát triển
sản xuất điện gió nhằm đẩy mạnh hơn nữa việc sản xuất điện bằng sức gió ở các
Trang 31Việc nghiên cứu ứng dụng năng lượng gió ở Việt Nam đã bắt đầu vào những
năm 1970 với sự tham gia của nhiều cơ quan Từ năm 1984 với sự tham gia của chương trình Tiến bộ khoa học kĩ thuật nhà nước về Năng lượng mới và tái tạo nên đã có một sô kêt quả sau:
*
s* Về động cơ gió phát điện:
Máy phát điện PD170 — 6, công suất 120W nạp ắcquy của trường Đại học Bách khoa Tp.HCM
Máy phát điện PH — 500, công suất 500W của trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Máy WINDCHARGER, công suất 200W nạp ắcquy (theo thiết kế của Mỹ) do một số cơ quan cải tiến thiết kế chế tạo
Máy phát điện gió công suất 150W của trung tâm nghiên cứu SOLALAB, trường Đại học Bách khoa Tp.HCM
‹+* Về động cơ gió bơm nước:
Máy D - 4 bơm cột nước thấp của Viện năng lượng Bộ Công thương
Máy D - 3,2 bơm cột nước cao của Viện năng lượng Bộ Công thương Các máy PB 380 — 10 va 350 — 8 bom cột nước cao do trường Đại học
Bách khoa Tp.HCM thiết kế, chế tạo
Máy OASIS bơm cột nước cao (trước đây do Hợp tác xã 2 — 9 Tp.HCM cải tiên, thiết kê và chê tạo)
Thời gian gần đây Việt Nam đã nhập nhiều loại thiết bị phát điện sức gió của
Trang 322.4 TONG QUAN TINH HINH NGHIEN CUU
Năng lượng gió đã nỗi lên như một thành phần chính trong lĩnh vực nguồn điện tái tạo, phát triển và cung cấp một công suất điện đủ lớn để có thể kết lưới truyền tải với khả năng tự trang trải Vào những năm 1980 mỗi tháp điện gió cung
cấp khoảng 50 kW đến 100 kW Sang thập kỷ 90 con số này tăng lên thành 300 kW đến 500 kW Hiện nay tuabin gió bố trí trên mỗi tháp có thể cung cấp từ 1,5 MW đến 3,5 MW
Một trong những van đề gắn liền với nguồn điện năng gió là năng lượng không cung cấp được công suất điện chắc chắn cho lưới truyền tải Các hãng sản suất máy phát điện gió đang cố gắng mở rộng dải vận hành của tuabin gió để máy
có thể hoạt động trong dải điều kiện gió rộng hơn Nhiều nỗ lực đang được triển
khai để nâng cao độ én định của năng lượng gió là tìm cách biến năng lượng từ tuabin gió thành dạng năng lượng khác có thể dự trữ và sử dụng những khi cần thiết Một hướng khác là xây dựng số lượng đủ lớn trạm năng lượng gió tại các khu vực khác nhau, kể cả ngoài đại dương để có được đủ nguồn đáp ứng nhu cầu của lưới truyền tải cho dù một số công trình không hoạt động do đang trong thời gian
bảo trì hoặc đo điều kiện gió không nằm trong dải thích hợp để vận hành tuabin 2.4.1 Tình hình nghiên cứu thế giới
Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên thể giới việc khai thác các nguồn năng
lượng từ thuỷ điện, nhiệt điện ngày càng cạn kiệt, gây mất cân bằng sinh thái và ô
nhiễm môi trường Nguồn năng lượng từ các nhà máy điện nguyên tử thì chi phí lớn và tiềm ấn nguy cơ rất lớn gây ô nhiễm môi trường, cụ thể mới đây đã xảy ra ở Nhật Bán Nguồn năng lượng tái tạo từ gió là một trong những nguồn năng lượng thay thế chủ đạo mà nhiều nhà khoa học trên thế giới đang quan tâm và nghiên cứu
Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang tập trung nghiên cứu phát triển rộng
Tãi nguồn năng lượng này, đặc biệt phát triển mạnh ở châu Âu, Mỹ Châu Á là Châu
Trang 33lắp đặt vào khoảng 6050 MW vào cuối năm 2007 Trung Quốc là quốc gia phát triển
về năng lượng gió cao nhất trên thế giới Bên cạnh đó còn có một số quốc gia khác như Nhật Bản 1538 MW, Đài Loan 282 MW, Hàn Quốc 191 MW,
Châu Phi là Châu lục có mức phát triển năng lượng gió thấp nhất thế giới Với
khoảng 310 MW, Ai cập là nước đứng đầu Châu Phi về năng lượng gió
Châu Đại Dương là châu lục nhỏ nhưng năng lượng gió tương đối phát triển với tổng công suất lắp đặt 824 MW vào cuối năm 2007 Australia đứng đầu Châu lục này và sau đó là New Zealand với 322 MW Châu Âu là Châu lục phát triển về năng lương gió đứng đầu trên thế giới, điển hình là nước Đức, Tây Ban Nha, Đan
Mạch, Nước Đức đứng đầu với khoảng 22.3 GW vào cuối năm 2007 với hơn 19460 Tuabin gió, Tây Ban Nha đứng thứ hai khoảng 15.2 GW vào cuối năm 2007,
Đứng thứ ba là Đan Mạch với tổng dung lượng lắp đặt vào khoảng 3.2 GW vào cuối
năm 2007 và thêm một số nước cũng đang gia tăng công suất lắp đặt hàng năm như
Ý, Pháp, Hà Lan Nước Đức đi đầu trong phát triển năng lượng gió dự kiến đến
năm 2030 sẽ năng tổng công suất lắp đặt lên 125 GW Châu Mỹ là Châu lục có mức phát triển năng lượng gió đứng thứ hai sau Châu Âu, đứng đầu Châu lục này là
nước Mỹ với tổng công suất lắp đặt khoảng 16.8GW vào cuối năm 2007 sau Mỹ là Canada với tổng công suất lắp đặt 1.9 GW và một số nước lắp đặt công suất tương
đối nhỏ như Brazil, Mexico
Ngày 9/2, Vương Quốc Anh đã khánh thành nhà máy điện gió lớn nhất thế giới ở ngoài khơi gần Walney, thuộc hạt Cumbria phía Tây Bắc nước này và chính
thức trở thành nhà máy phong điện lớn nhất thế giới đi vào hoạt động Được đầu tư 1,7 tỷ $ và tư vấn thiết kế bởi các Công ty dịch vụ môi trường lớn ở Anh, cánh đồng
gió bao gồm 102 tuabin gió, trải đài trên diện tích 73 km vuông và cho công suất tối
đa 367,2 MW Nhà máy có thể đáp ứng điện sinh hoạt cho 1 nửa trên tổng số hộ đân
sinh sống tại Cumbria (khoảng 320.000 ngôi nhà) Error! Reference source not
Trang 34Jel Moase
Hình 2.2: Cánh đồng gió lớn nhất thế giới của Vương Quốc Anh
2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Với tốc độ phát triển như hiện nay, EVN dự báo đến năm 2020 nhu cầu điện của Việt Nam sẽ vào khoảng 200.000 GWh, khả năng từ các nguồn điện truyền thống chỉ đạt mức 165.000 GWh Tỉ lệ thiếu hụt điện lên đến 20% đến 30% mỗi
năm Việc đầu tư vào năng lượng tái tạo đặc biệt là năng lương gió là điều vô cùng
cần thiết Ngân hàng thế giới (WB) đánh giá so với một số nước trong vùng Đông
Nam Á, tiềm năng gió của Việt Nam là rất khả quan Theo khảo sát thì việt Nam có
tiềm năng gió lớn nhất hơn hẳn tiềm năng gió của Thái Lan, Lào, Campuchia
Trong khi Việt Nam có tới 8.6% diện tích lãnh thổ được đánh giá là có tiềm năng
rất tốt dé xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn, diện tích này ở Campuchia là 0.2%, ở
Lào là 2.9% và ở Thái lan chỉ là 0.2% Ở độ cao 65m tiềm năng gió của Việt Nam
Trang 35hiểu thị trường điện gió của nước ta, chỉ riêng Ninh Thuận đã có 8 Công ty, Bình
thuận có 6 công ty Việt Nam đã triển khai thành công công trình thí điểm cho điện
gió ở Tuy Phong — Bình Thuận, sử dụng 20 Tuabin FL MD — 77 công suất
1.5MW/Tuabin với vốn đầu tư với 75 triệu USD
Tại Việt Nam cho đến thời điểm này có thể nói nhà máy phát điện sức gió đầu
tiên phải kế đến là nhà máy đặt tại huyện đảo Bạch Long Vĩ, Hải Phòng Có công
suất 800KW và với số vốn đầu tư 14 tỷ đồng thì thời gian hoàn vốn 7 đến 8 năm (giá bán điện tính trung bình 750VNĐ/KWh) Sau đó là nhà máy phát điện sức gió kết hợp với máy phát điện Diesel có tổng vốn đầu tư 200 tỷ đồng đến nay đã thực
hiện song giai đoạn 2 và đang tiếp tục thực hiện giai đoạn 3 trong các năm 2009 - 2012 với tổng công suất lên đến I0MW
Dự án xây dựng nhà máy điện gió Cần Giờ sẽ là dự án số 38 trong danh sách của Bộ Công thương, hy vọng sẽ sớm trở thành hiện thực để đến năm 2016-2017
TP.HCM có trang trại gió ngoài biển đầu tiên
Dự án Nhà máy Điện gió Bạc Liêu khởi công tháng 9/2010, công suất 99,2
MW, bao gồm 62 trụ tuabin gió, điện năng sản xuất toàn dự án khoảng 320 triệu
kWh/năm với Tổng mức đầu tư toàn dự án 5.200 tỷ đồng bằng nguồn vốn tự có của
chủ đầu tư (Công ty TNHH XD-TM Công Lý) và nguồn vốn vay từ Eximbank Hoa
Kỳ thông qua Ngân hàng Phát triển Việt Nam Đã hoàn thành giai đoạn một vào
ngày 2/10/2012 Giai đoạn 1 dự án triển khai lắp đặt 10 Tuabin gió với công suất
Trang 36
Hình 2.3: Các tuabin gió Bạc Liêu nhìn từ trong bờ
Nguồn điện gió và các nguồn năng lượng tái tạo khác đang tiến triển tốt và có
thể tự trang trải để đóng góp một phần cho lưới phân phối và truyền tải Nguồn điện
gió bổ sung điện năng và giúp giảm nhẹ căng thẳng trên lưới truyền tải hiện nay
Tuy nhiên điều quan trọng là Công ty Điện lực phải làm việc với đơn vị triển khai các công trình năng lượng tái tạo này ngay từ khi bắt đầu dự án, về thiết kế các công trình này cũng như nâng cấp lưới điện để đối phó với tác động của nguồn điện tương lai này Các hệ thống điện đang trở nên ngày một nhạy cảm và phức tạp hơn, do vậy điều quan trọng là phải có tầm nhìn xa hơn
2.5 KÉT LUẬN
Nhu câu về năng lượng điện của nước ta ngày cùng cao, những nguồn năng
lượng truyền thông như thủy điện, nhiệt điện ngày càng cạn kiệt không ẩủ đáp
Trang 37CHUONG 3: HE THONG BIEN TUABIN GIÓ
Chương 3 sẽ trình bày:
® Khái niệm cơ bản, cấu tạo và nguyên Ìý hoạt động của tuabin gió
® Các yếu tơ ảnh hưởng đến tuabin gid M6 hình và chỉ tiết cấu tạo các bộ phận của trạm phát điện dùng năng lượng gió
® Nguyên lý cấu tạo, các ưu khuyết điểm của trạm điều khiển ® Nguyên lý cấu tạo, chức năng hoạt động của réto tuabin ® Chức năng hoạt động của máy phái trong tuabin gi
® Nguyên lý cấu tạo, các chức năng hoạt động của hệ thông định hướng œ® Cơng suất, ngun lý làm việc của các loại tuabin gi
@ Nguyên lý hoạt động độc lập của nhà máy gió, nhà máy gió với động cơ DIESEL
® Điểm hạn chế của nhà máy không có cơ cấu điều chỉnh cánh Những yêu cấu
khi kết lưới và phương pháp kết lưới
® Chuyển đối năng lượng giỏ trong đó tìm hiểu về bộ điều khiển tần số và điện
áp hay bộ chuyên đổi điện áp
@ Phan máy phát điện gió, tìm biểu một số loại máy phát và trình bày 2 loại máy phái là: máy phát không đông bộ nguôn kép (DF1G ) và máy phát không
đồng bộ rôto lồng sóc (1G ) 3.1 TUABIN GIO
3.1.1 Khái niệm cơ bản của điện gió
Trang 38œ Công suất của máy phát sức gió
@ Kha nang cia dap ứng nhiễu, loạn gió của động cơ
Trong những năm gần đây, năng lượng gió trở thành một nguồn tiềm năng cho hệ thống máy phát điện với ảnh hưởng cho môi trường Tổng năng lượng của cac may phat strc gid (Wind Energy Conversion Systems -WECS) duge lap dat trén thé giới được gia tăng một cách nhanh chóng Sự tham gia của các máy phát sức gió trong các hệ thông phân phối điện cung cấp một lượng công suất đáng kể bên cạnh các nhà máy nhiệt điện, nguyên tử và thủy điện
3.1.2 Cau tric chung
Các máy phát điện lợi dụng sức gió (đưới đây gọi tắt là trạm phong điện) đã được sử dụng nhiều ở các nước châu Âu, Mỹ và các nước công nghiệp phát triển
khác Nước Đức đang dẫn đầu thế giới về công nghệ này Tới nay hau hết vẫn là các
trạm phong điện trục ngang, gồm một máy phát điện có trục quay nằm ngang với Roto(phần quay) ở giữa liên hệ với một tuabin 3 cánh đón gió Máy phát điện được
đặt trên một tháp cao hình côn Trạm phát điện kiểu này mang đáng dấp những cối xay gió ở châu Âu từ những thế kỷ trước nhưng rất thanh nhã và hiện đại
Các trạm phong điện trục đứng gồm một máy phát điện có trục quay thắng
đứng, rôto nằm ngoài được nối với các cánh đón gió đặt thẳng đứng Các trạm điện
trục đứng có thể hoạt động bình đăng với mọi hướng gió nên hiệu qủa cao hơn, có
cấu tạo đơn giản các bộ phận đều có kích thước không quá lớn nên vận chuyển và
lắp ráp đễ dàng, độ bền cao duy tu bảo dưỡng đơn giản Hiện có các loại máy phát phong điện với công suất rất khác nhau, từ IkW tới hàng chục ngàn kW Cac tram
phong điện có thé hoạt động độc lập hoặc cũng có thể nếi với mạng điện quốc gia
Các trạm độc lập cần có một bộ nạp, bộ ắcquy và bộ chuyển đổi điện Khi dùng
Trang 39Các trạm phong điện có thể phát điện khi tốc d6 gid tir 3 m/s (11 km/h) va ty
ngừng phát điện khi tốc độ gió vượt quá 25 m/s (90 km/h) Tốc độ gió hiệu qủa từ
10 m⁄s tới 17 m⁄s, tùy theo từng thiết bị phong điện “Canh gió BS sứ độ gió of Chong chong gid
Hình 3.1: Mô hình tiêu biểu của trạm phát điện dùng năng lượng gió
® Piích: Cánh gió được lật hoặc xoay để điều chỉnh tốc độ của rôto Cánh
được tiện hoặc làm nghiêng một ít đê giữ cho rôto quay trong gió không quá cao hay quá thâp đề tạo ra điện
® Thiết bị Vaw: Có hai chức năng Khi tốc độ gió nhỏ hơn tốc độ giới hạn theo thiết kế giữ cho rôto đối điện với nguồn gió khi hướng gió thay đỗi Nhưng khi tốc độ gió vượt qua giới hạn theo thiết kế đặc biệt là khi có gió
bão, Yaw dịch rôto ra khỏi hướng bão
© Chong chóng gió (vane): Phát hiện hướng gió và kết hợp với thiết bị Yaw
để giữ cho tuabin phản ứng phù hợp với tốc độ gió cụ thê
e Bộ đo tốc độ gió (anemometer): Đo tốc độ gió rồi chuyển đữ liệu đến bộ
Trang 40điện hoặc phanh thủy lực để dừng rôto trong các tình huống khan cấp bằng
điện bằng sức nước hoặc bằng động cơ
s Hộp số (gear box): Hộp số được đặt giữa trục tốc độ thấp và trục tốc độ cao
để gia tăng tốc độ quay từ khoảng 20 đến 60 vòng/phút lên khoảng 1200 đến 1500 vòng/phút, đây là tốc độ quay mà hầu hết các máy phát cần để sản sinh
ra điện năng Tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát để sản xuất ra
điện Bộ bánh răng này rất đắt tiền và là một phần của động cơ và tuabin gió,
các máy phát có tốc độ thấp hơn thì không cần bộ này
e Máy phát (generator): Thường dùng các máy phát tự cảm ứng để phát điện năng xoay chiều
® Tháp (tower): Tháp được làm từ thép phiến hoặc các thanh thép bắt chéo nhau với kết cấu vững vàng và chịu va đập cơ học, ăn mòn và có tính đàn hồi hợp lý Tốc độ gió tỷ lệ với độ cao nên tháp càng cao thì tuabin càng lay được nhiều năng lượng và sản sinh ra được càng nhiều điện năng Tốc độ gió tăng ở trên cao nên tuabin được gắn trên tháp cao giúp cho tuabin sản xuất
được nhiều điện Một nguyên tắc chung là lắp đặt một tuabin gió trên tháp
với đáy của rôto cách các vật cản trở tối thiểu 9m, nằm trong phạm vỉ đường kính 90m của tháp Số tiền đầu tư tương đối ít trong việc tăng chiều cao của
tháp có thể đem lại lợi ích lớn trong sản xuất điện Ví dụ, để tăng chiều cao
tháp từ 18m lên 33m cho máy phát 10KW sẽ tăng tổng chỉ phí cho hệ thống 10% nhưng có thể tăng lượng điện sản xuất 29%
Có 2 loại tháp cơ bản: Loại tự đứng và loại giăng cáp Hầu hết hệ thống điện
gió cho hộ gia đình thường sử dụng loại giãng cáp Tháp loại giăng cáp có giá rẻ hơn, có thể bao gồm các phần giàn khung, ống và cáp Các hệ thống treo dễ lắp đặt hơn hệ thống tự đứng Tuy nhiên do bán kính treo phải bằng 1⁄2 hoặc 3⁄4 chiều cao
tháp nên hệ thống treo cần đủ chỗ trống để lắp đặt Mặc dù loại tháp có thể nghiêng