Nghiên cứu xây dựng hệ thống phong điện tại huyện đảo cồn cỏ tỉnh quảng trị

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ VĨNH THẮNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN TẠI HUYỆN ĐẢO CỒN CỎ, TỈNH QUẢNG TRỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ VĨNH THẮNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN TẠI HUYỆN ĐẢO CỒN CỎ, TỈNH QUẢNG TRỊ Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số : 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS DƯƠNG MINH QUÂN Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Vĩnh Thắng MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tính thực tiễn đề tài Bố cục luận văn Chương TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN HUYỆN ĐẢO CỒN CỎ, TỈNH QUẢNG TRỊ VÀ NHU CẦU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN 1.1 Hiện trạng cấp nguồn lưới điện huyện đảo Cồn Cỏ 1.1.1 Nguồn điện phụ tải 1.1.2 Hệ thống lưới điện 1.2 Tình hình cung cấp điện kinh doanh điện 1.2.1 Công tác vận hành 1.2.2 Tình hình kinh doanh điện 1.2.2.1 Giá bán điện 1.2.2.2 Sản lượng điện thương phẩm theo nhóm khác hàng, chi phí hoạt động, doanh thu năm gần 1.3 Tính tất yếu việc phát triển lượng gió 1.4 Tình hình sử dụng lượng gió Việt Nam 10 1.5 Nhu cầu xây dựng hệ thống phong điện cho huyện đảo Cồn Cỏ 12 1.5.1 Chỉ tiêu cấp điện 12 1.5.2 Lựa chọn nguồn điện 12 1.6 Kết luận 13 Chương CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 14 2.1 Năng lượng gió 14 2.2 Đường cong công suất tuabin gió 16 2.3 Cấu tạo tuabin gió 17 2.3.1 Các phận tuabin gió (trục ngang) 18 2.3.2 Các loại tuabin gió 19 2.4 Máy phát hệ thống tuabin gió 21 2.4.1 Máy phát đồng 21 2.4.2 Máy phát không đồng 21 2.5 Các cách thức hoạt động tuabin gió 22 2.5.1 Tuabin gió tốc độ cố định 22 2.5.2 Tuabin gió tốc độ thay đổi 23 2.5.3 Tuabin gió máy điện cảm ứng kích từ kép 23 2.5.4 Bộ chuyển đổi cơng suất hệ thống điện gió 25 2.6 Kết luận 27 Chương KHẢO SÁT TIỀM NĂNG GIÓ VÀ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN CẤP ĐIỆN CHO ĐẢO CỒN CỎ 29 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ áp suất đến mật độ khơng khí 29 3.2 Ảnh hưởng độ cao lên công suất gió 30 3.3 Số liệu gió huyện đảo Cồn Cỏ, tỉnh Quảng Trị 33 3.4 Hàm mật độ xác suất tốc độ gió 34 3.4.1 Hàm mật độ xác suất Weibull Rayleigh 34 3.4.2 Cơng suất gió trung bình với hàm Rayleigh 37 3.5 Cơng suất gió thu 38 3.6 Phân loại cơng suất gió 42 3.7 Khoảng cách lắp đặt máy 42 3.8 Đặc điểm tự nhiên-kinh tế xã hội huyện đảo Cồn Cỏ, tỉnh Quảng Trị 43 3.9 Địa điểm xây dựng hệ thống phong điện 43 3.10 Chọn máy phát điện 44 3.11 Tính cơng suất lượng phát máy phát 45 3.12 Tổng quan chương trình tính tốn lượng gió ngơn ngữ lập trình Matlab 46 3.13 Kết luận 50 Chương PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN CẤP ĐIỆN CHO HUYỆN ĐẢO CỒN CỎ 51 4.1 Giới thiệu phần mềm ETAP 51 4.1.1 Các khả tính tốn etap 51 4.1.2 Giao diện ETAP 51 4.2 Phân tích chế độ làm việc lưới điện 54 4.2.1 Chế độ phụ tải cực đại 54 4.2.2 Chế độ phụ tải cực tiểu 56 4.3 Kết luận 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) PHỤ LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN TẠI HUYỆN ĐẢO CỒN CỎ, TỈNH QUẢNG TRỊ Học viên: Lê Vĩnh Thắng Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 105150372 Khóa: K31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Do cách xa đất liền nên huyện đảo Cồn Cỏ chưa kết nối với lưới điện quốc gia Theo UBND tỉnh Quảng Trị, nay, huyện đảo Cồn Cỏ sử dụng máy phát điện diesel, mạng lưới cấp điện trì cấp điện từ đến 15 ngày, nguồn điện chưa ổn định, chi phí cao, chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng quan hành người dân sinh sống địa bàn Nội dung luận văn khảo sát tiềm gió huyện đảo, xây dựng chương trình tính tốn lượng gió ngơn ngữ lập trình Matlab áp dụng huyện đảo Từ chọn máy phát điện gió Sau sử dụng phần mềm Etap mơ tính toán hệ thống phong điện hai chế độ phụ tải cực đại cực tiểu Trong tập trung chủ yếu vào phụ thuộc lượng gió vào yếu tố môi trường xung quanh độ cao, nhiệt độ, độ ẩm địa hình… để từ đánh giá tiềm gió huyện đảo đồng thời tham vấn cho Cơng ty điện lực Quảng Trị nhằm xây dựng hệ thống phong điện cấp điện giải vấn đề thiếu điện cho người dân đảo Từ khóa - điện gió; lượng gió; đảo Cồn Cỏ; cơng suất gió; tuabin gió A STUDY OF BUILDING WIND POWER SYSTEM IN ISLAND DISTRICT OF CON CO, QUANG TRI PROVINCE Abstract - Due to the distance from the mainland, island district of Con Co have not connected to the national grid According to the People's Committee of Quang Tri province, currently, island district of Con Co is using diesel generator, electrical supply network maintains power supply from hours to 15 hours per day, power supply has not stable, high cost, not met the demand of use of administrative agencies as well as people living in the area The main content of this thesis is investigating the wind potential of island districts, setting up a wind energy calculation program using the Matlab programming language and applying in the island district From there, you can choose wind generators Then we use Etap software simulation step calculates wind power system in the two maximum and minimum load It focuses essentially on the dependence of wind energy on surrounding environmental factors such as height, temperature, humidity and topography Since then, we can assess the potential wind at there and at the same time Consult with Quang Tri Power Company to build a wind power system to solve the electricity shortage problem for people on the island Key words - wind power; wind energy; Con Co island; Wind capacity; wind turbine DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Nghĩa Chữ viết tắt AC Xoay chiều AC/DC/AC Bộ chuyển đổi cơng suất DC Một chiều ĐG Điện gió HTPĐ Điện gió NLG Hệ thống phong điện NLHĐ Nguyên lý hoạt động NLTT Năng lượng tái tạo DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 1.1 Bảng điều tra cơng suất thiết bị sử dụng điện có huyện đảo 1.2 Lịch phát điện huyện đảo Cồn Cỏ 3.1 Mật độ khơng khí 1atm với nhiệt độ khác 29 3.2 Áp suất khơng khí 15oC với độ cao khác 30 3.3 Cho giá trị α với địa hình khác 31 3.4 Bảng phân loại cơng suất gió 42 4.1 Số liệu phụ tải cực đại 55 4.2 Số liệu phụ tải cực tiểu 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Cơng suất đặt điện gió tồn giới 1997 - 2014 10 2.1 Tính diện tích quét cánh tuabin 15 2.2 Đồ thị mối tương quan cơng suất vận tốc gió 16 2.3 Mối tương quan cơng suất với vận tốc gió 16 2.4 Cấu tạo tuabin gió 17 2.5 Tuabin gió trục ngang 20 2.6 Tuabin gió trục dứng 20 2.7 Tuabin gió tốc độ khơng đổi với máy phát điện khơng đồng 22 2.8 Tuabin gió có tốc độ thay đổi với máy phát đồng 23 2.9 Tuabin gió tốc độ thay đổi với máy phát điện khơng đồng 23 nguồn kép 2.10 Hướng công suất máy phát điện không đồng nguồn kép 24 2.11 Sơ đồ hệ thống điện gió kết nối với lưới điện 25 2.12 Sơ đồ chức chỉnh lưu 26 2.13 Sơ đồ chức nghịch lưu 27 3.1 Mức độ tăng (a) tốc độ gió (b) cơng suất gió theo chiều 32 cao H với hệ số α khác 3.2 Chiều cao tháp đỡ tương ứng với nhiều dung lượng khác 32 tuabin gió 3.3 Hàm mật độ xác suất Weibull với giá trị k = 1,2 (c=8) 35 3.4 Hàm mật độ xác suất Rayleigh với giá trị khác 36 tham số c 3.5 Dịng gió vào khỏi tuabin 38 3.6 Sự thay đổi hiệu suất rotor Cp theo tỉ số Vd/V 40 3.7 Hiệu suất rotor số loại tuabin gió thơng dụng 41 ... chế độ làm việc hệ thống phong điện cấp điện cho huyện đảo Cồn Cỏ 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN HUYỆN ĐẢO CỒN CỎ, TỈNH QUẢNG TRỊ VÀ NHU CẦU XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHONG ĐIỆN 1.1 Hiện... nhu cầu xây dựng hệ thống phong điện Chương 2: Nguyên lý hoạt động hệ thống phong điện Chương 3: Khảo sát tiềm gió nghiên cứu xây dựng hệ thống phong điện cấp điện cho huyện đảo Cồn Cỏ Chương 4:... nghĩa với vận tốc gió đó, lượng điện gió tăng Mục tiêu nghiên cứu Việc nghiên cứu xây dựng hệ thống phong điện cấp điện cho huyện đảo Cồn Cỏ- tỉnh Quảng Trị đóng vai trị quan trọng phát triển mặt