NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI SCIG BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG. Chủ nhiệm đề tài: TS. Dương Minh Quân

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP ĐHĐN NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIĨ CĨ TỐC ĐỘ KHƠNG ĐỔI SCIG BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG Mã số: B2017-ĐN02-31 Chủ nhiệm đề tài: TS Dương Minh Quân Đà Nẵng, 12/2018 i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐHĐN NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ KHƠNG ĐỔI SCIG BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIĨ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG Mã số: B2017-ĐN02-31 Chủ nhiệm đề tài Xác nhận tổ chức chủ trì TS Dương Minh Quân Đà Nẵng, 12/2018 ii DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI TT Họ tên Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ thể lĩnh vực chuyên môn giao TS Dương Minh Quân Khoa Điện – Trường Nghiên cứu tổng quan, đề xuất Đại học Bách Khoa, phương án, mơ hình hóa mơ chun mơn kỹ phỏng, tính toán phần thuật Điện mềm, viết thuyết minh, báo cáo Khoa Điện - Trường Đề xuất thiết kế hệ thống bảo Đại học Bách khoa, vệ phần mềm mô GS TS Lê Kim Hùng chuyên môn kỹ thuật Điện Nguyễn Thị Hồng Sinh viên năm thứ 5, Đề xuất thiết kế điều Khoa Điện - Trường khiển phần mềm mô Đại học Bách khoa Duyên chuyên môn kỹ thuật Điện ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị Nội dung phối hợp nghiên cứu nước Khoa Năng lượng – Đại học Họ tên người đại diện đơn vị Hỗ trợ tài liệu nghiên cứu Bách Khoa Milan, Ý iii Marco Musetta MỤC LỤC MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu b) Phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài Tổng quan tài liệu nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĂNG LƯỢNG GIÓ ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 1.1 Tổng quan lượng gió 1.1.1 Sự phát triển tuabin gió 1.1.2 Tiềm lượng gió giới 1.1.3 Tiềm lượng gió nước 1.2 Ảnh hưởng lượng gió .4 1.2.1 Ảnh hưởng mang tính khu vực 1.2.2 Ảnh hưởng mang tính hệ thống 1.3 Kết luận CHƯƠNG PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ SCIG VÀ DFIG KHI KẾT NỐI ĐẾN LƯỚI 2.1 Giới thiệu 2.2 Hai khái niệm quan trọng hệ thống tuabin gió 2.2.1 Máy phát tuabin gió SCIG 2.2.2 Máy phát tuabin gió DFIG 2.2.3 Sơ lược mô hình máy phát cải tiến - Máy phát tuabin gió PMSG 2.3 Mơ hình hóa máy phát tuabin gió 2.3.1 Cơng suất gió 2.3.2 Hệ thống truyền lực 2.3.3 Máy phát a) Máy phát không đồng b) Máy phát đồng 2.3.4 Bộ chuyển đổi iv a) Bộ chuyển đổi DFIG b) Bộ chuyển đổi PMSG 2.4 Kết mô 2.4.1 Trong chế độ bình thường 2.4.2 Trong chế độ cố 2.5 Kết luận 10 CHƯƠNG 11 NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHÁT TUABIN GIÓ DFIG HOẠT ĐỘNG TRONG CHẾ ĐỘ SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH 11 3.2 Tổng quan yêu cầu vượt qua điện áp thấp (LVRT) hệ thống điện giới 11 3.3 Mơ hình hóa DFIG Hệ thống điều khiển .11 3.3.1 Mơ hình tuabin gió 11 3.3.2 Mô hình hóa máy phát DFIG 11 3.3.3 Điều khiển vector phía rotor phía lưới 11 3.3.4 Bảo vệ Crowbar (Bộ xả dòng ngắn mạch) 12 3.3.5 Bộ ổn định hệ thống điện 12 3.4 Tối ưu hóa chiến lược điều khiển cho máy phát DFIG vượt qua cố điện áp thấp 13 3.4.1 Chế độ làm việc bình thường 13 3.4.2 Chế độ vượt qua cố điện áp thấp (LVRT) 13 3.5 Kết mô 15 3.5.1 Đáp ứng xả dòng ngắn mạch với điều khiển trễ 16 3.5.2 Hiệu hoạt động hãm dao động 19 3.5.3 Đánh giá hiệu khả hỗ trợ lưới điện áp 19 3.6 Kết luận 21 CHƯƠNG 22 PHỐI HỢP ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT TUABIN GIÓ DFIG ĐỂ CẢI THIỆN ĐẶC TÍNH LVRT CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIĨ SCIG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH .22 4.1 Giới thiệu .22 4.2 Mơ hình hóa hệ thống tuabin gió lai máy phát SCIG DFIG kết nối lưới Quy trình chế tạo cánh tuabin vật liệu composite 22 4.2.1 Máy phát tuabin gió SCIG 22 4.3 Chiến lược phối hợp điều khiển hệ thống tuabin gió lai DFIG SCIG 22 4.3.1 Chiến lược điều khiển DFIG độc lập không quan tâm đến SCIG 23 4.3.2 Chiến lược điều khiển DFIG nhằm mục đích cải thiện nhược điểm máy phát SCIG 23 4.4 Kết mô 24 4.4.1 Đặc tính động SCIG 24 4.4.2 Đặc tính vận hành trạng thái độ SCIG DFIG kết hợp 25 v 4.5 Kết luận 27 CHƯƠNG TỔNG KẾT VÀ CÔNG VIỆC TƯƠNG LAI 28 5.1 Kết luận chung 28 5.2 Công việc tương lai .28 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Tình hình phát triển lượng tính đến năm 2020 1.2 Tiềm gió Việt Nam độ cao 65m so với mặt đất 1.3 So sánh vận tốc gió trung bình EVN Bản đồ giới 1.4 Tổng hợp dự án điện gió đã triển khai khu vực Nam Trung Miền Nam 11 2.1 Thông số mô máy phát cảm ứng 24 3.1 Quy luật thuật toán mờ điều khiển trạng thái ổn định động 41 3.2 Thơng số máy phát gió DFIG 44 4.1 Quy luật điều khiển mờ góc mở cánh quạt 61 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Sự phát triển kích thước tuabin gió qua năm 1.2 Tỷ trọng Cơng suất điện gió tồn cầu tính đến hết năm 2015 1.3 Tỷ trọng phát triển nguồn lượng điện gió đến năm 2030 1.4 Cơng suất điện gió giới từ năm 1997 dự toán đến 2020 1.5 Bản đồ tốc độ gió Việt Nam độ cao 60m 10 2.1 Sự phát triển loại máy phát gió qua năm từ 1995 2009 16 2.2 Cấu trúc loại máy phát tua-tuabin gió 17 2.3 Sơ đồ khối máy phát tuabin gió 18 2.4 Từng loại máy phát tuabin gió kết nối đến lưới 23 2.5 Tốc độ gió thực tế 23 2.6 Tốc độ gió tương đối 23 2.7 Điện áp đầu cực 25 2.8 Công suất tác dụng đầu cực 25 2.9 Công suất phản kháng đầu cực 26 2.10 Tốc độ Rotor 26 2.11 Từng loại máy phát tuabin gió kết nối đến lưới cố xảy 27 2.12 Điện áp đầu cực 27 2.13 Tốc độ Rotor 27 2.14 Công suất tác dụng đầu cực 28 2.15 Cơng suất phản kháng đầu cực 28 3.1 Đặc tính LVRT số quốc gia giới 31 3.2 Sơ đồ điều khiển LVRT hãm máy phát DFIG 35 3.3 Bộ bảo vệ xả dòng với điều khiển trễ 36 3.4 Máy phát DFIG với PSS 37 viii 3.5 3.6 3.7 Bộ ổn định PSS 37 Sơ đồ khối điều khiển FLC cải tiến điều khiển điện áp RSC Sơ đồ khối điều khiển FLC cải tiến điều khiển điện áp GSC 39 40 3.8 Đầu vào mờ thiết lập cho ε1 ε2 41 3.9 Đầu vào mờ thiết lập cho đạo hàm ε1 ε2 41 3.10 Đầu mờ thiết lập cho Qs* 42 3.11 Đầu mờ thiết lập cho Qg* 42 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 Trang trại gió sử dụng máy phát DFIG nối đến điểm kết nối chung (PCC) Dịng điện rotor DFIG khơng có giải pháp LVRT hạn chế dao động Dòng điện rotor DFIG có giải pháp LVRT hạn chế dao động Dòng điện qua xả dòng DFIG có giải pháp LVRT hạn chế dao động Dịng điện xả dịng DFIG khơng có giải pháp LVRT hạn chế dao động Dòng điện qua RSC DFIG có giải pháp LVRT hãm dao động Dòng điện qua RSC DFIG khơng có giải pháp LVRT hãm dao động Điện áp DC link DFIG có giải pháp LVRT hãm dao động Điện áp DC link DFIG khơng có giải pháp LVRT hãm dao động 43 45 45 46 46 47 47 48 48 3.21 Tốc độ rotor 49 3.22 Momen 49 3.23 Điện áp điểm kết nối chung PCC 50 ix 3.24 Điện áp đầu cực máy phát 51 3.25 Công suất phản kháng đầu máy phát DFIG 51 3.26 Công suất phản kháng đầu GSC 52 3.27 Công suất phản kháng đầu RSC 52 4.1 Trang trại điện gió lai sử dụng máy phát DFIG đặt gần máy phát SCIG 55 4.2 Sơ đồ điều khiển tổng thể hệ thống máy phát DFIG phối hợp 58 4.3 Tập hợp mờ đầu vào sai lệch điện áp PCC 60 4.4 Tập hợp mờ đầu vào đạo hàm 60 4.5 Tập hợp mờ đầu công suất phản kháng tham chiếu 61 4.6 Điện áp PCC hai trường hợp tác động máy cắt 62 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 Công suất tác dụng PCC hai trường hợp tác động máy cắt Công suất phản kháng PCC hai trường hợp tác động máy cắt Điện áp PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc lập DFIG có điều khiển phối hợp với SCIG Điện áp PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc lập DFIG điều khiển độc lập Công suất phản kháng PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc lập DFIG có điều khiển phối hợp với SCIG Công suất tác dụng PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc lập DFIG có điều khiển phối hợp với SCIG x 63 63 64 64 65 65 ... tiêu đề tài nghiên cứu đề xuất chiến lược điều khiển tối ưu cho hoạt động máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG Sau đó, lắp đặt máy phát DFIG gần máy phát tuabin gió có tốc độ khơng đổi SCIG. .. QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP ĐHĐN NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIĨ CĨ TỐC ĐỘ KHƠNG ĐỔI SCIG BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY. .. phát tuabin gió có tốc độ khơng đổi SCIG máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG ghép song song - Mã số: B2017-ĐN02-31 - Chủ nhiệm đề tài: TS Dương Minh Quân - Tổ chức chủ trì: Đại học Đà