Bài báo này trình bày việc nghiên cứu tính toán thiết kế nhà máy điện gió kết nối vào lưới điện truyền tải của tỉnh Bến Tre. Trên cơ sở đánh giá tiềm năng gió và dữ liệu đo gió tại huyện Bình Đại - tỉnh Bến Tre đã tính toán công suất lắp đặt nhà máy, số lượng và bố trí trang trại điện gió, sản lượng điện hàng năm thu được. Mời các bạn cùng tham khảo!
PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH KẾT NỐI NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ VÀO LƢỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI 110KV - TỈNH BẾN TRE Cao Minh Tiến1,a, Nguyễn Hữu Vinh2,b, Nguyễn Quốc Thới3,c, Nguyễn Hùng3,d Trƣờng Đại học Thông tin liên lạc Tổng cơng ty Điện lực Tp.Hồ Chí Minh Trƣờng Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh Email: acaominhtienkvtd@gmail.com, bhuuvinhdct@gmail.com, c thoidgbl@gmail.com, dn.hung@hutech.edu.vn TĨM TẮT Bài báo trình bày việc nghiên cứu tính tốn thiết kế nhà máy điện gió kết nối vào lƣới điện truyền tải tỉnh Bến Tre Trên sở đánh giá tiềm gió liệu đo gió huyện Bình Đại -tỉnh Bến Tre tính tốn cơng suất lắp đặt nhà máy, số lƣợng bố trí trang trại điện gió, sản lƣợng điện hàng năm thu đƣợc Lựa chọn phƣơng án kết nối nhà máy với lƣới điện truyền tải 110kV Bến Tre phân tích ổn định lƣới điện chế độ vận hành bình thƣờng cố Kết cho thấy tính khả thi mặt kỹ thuật dự án góp phần vào việc đảm bảo nguồn cung cấp điện cho nhu cầu phát triển phụ tải không ngừng tăng cao khu vực Từ khóa: Nhà máy điện gió, Máy phát điện gió nguồn kép (DFIG), Lƣới điện truyền tải GIỚI THIỆU Phát triển lƣợng bền vững mối quan tâm hàng đầu nƣớc giới nhằm đảm bảo nguồn cung ứng điện lâu dài giảm thiểu tác hại đến môi trƣờng Hiện dạng lƣợng hoá thạch nhƣ than, dầu mỏ… cạn dần, đồng thời vấn đề ô nhiễm môi trƣờng việc đốt nhiên liệu gây ngày trầm trọng, nƣớc có xu hƣớng tìm nguồn lƣợng để thay Trong lƣợng gió đƣợc chọn nguồn lƣợng thay tƣơng lai, chiến lƣợc lƣợng quốc gia giới có tiềm lƣợng gió Việt Nam nƣớc thuộc vùng Đơng Nam Á có tài ngun gió lớn khơng vùng biển mà đất liền Theo Chính sách lƣợng Việt Nam, doanh nghiệp phát điện đến năm 2020 có 5% công suất nguồn sử dụng nguồn lƣợng tái tạo Theo Quyết định điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 đến năm 2020 cơng suất lắp đặt phong điện khoảng 800MW, đến năm 2025 khoảng 2.000MW, đến năm 2030 6.000MW Điện sản xuất từ nguồn phong điện chiếm 0,8% vào năm 2020, chiếm 1% vào năm 2025 chiếm 2,1% vào năm 2030 [1] Atlas tiềm gió cho thấy, khu vực có tiềm gió đƣợc tập trung khu vực duyên hải tỉnh phía Nam Việt Nam Tổng diện tích đƣợc đánh giá có tiềm gió vào loại trở lên (có vận tốc trung bình năm độ cao lắp turbine từ 6m/s trở lên), độ cao tiêu biểu lắp tua bin (80m) 2.659 km2, chiếm tỉ lệ 0,8% diện tích nƣớc, với tổng cơng suất điện gió ƣớc đạt khoảng 10.637 MW Theo tài liệu này, khu 1470 vực xã Thới Thuận - huyện Bình Đại - tỉnh Bến Tre nằm khu vực có vận tốc gió bình qn độ cao 80m từ 5,75-6,25m/s [1] Với đặc điểm trên, việc xây dựng nhà máy điện gió tỉnh Bến Tre cần thiết, nhà máy nguồn phát liên kết với hệ thống điện lƣới quốc gia hợp lý nhằm cung cấp bổ sung nguồn điện cho tỉnh Bến Tre nói riêng cho Việt Nam nói chung Đây dự án sử dụng lƣợng tái tạo sạch, khơng phát thải khí nhà kính, khơng gây chất gây nhiễm mơi trƣờng, đƣợc áp dụng khu vực có tiềm năng lƣợng gió tốt, có tính khả thi cao, đƣợc phủ khuyến kích đầu tƣ Điện gió giúp tạo công ăn việc làm cho địa phƣơng, tăng thu nhập địa phƣơng có nhà máy điện gió, đồng thời góp phần vào an ninh quốc gia HIỆN TRẠNG LƢỚI ĐIỆN KHU VỰC Lưới điện 220kV: Trên địa bàn tỉnh Bến Tre có 02 trạm biến áp 220kV Bến Tre Mỏ Cày cấp điện cho lƣới điện 110kV tỉnh, tỉnh Bến Tre đƣợc cấp điện từ trạm 220kV Vĩnh Long (125+250) MVA tỉnh Vĩnh Long trạm 220kV Mỹ Tho (125+250)MVA tỉnh Tiền Giang Lưới điện 110kV: Hiện địa bàn tỉnh Bến Tre có số trạm biến áp 110kV trạm /8 máy biến áp 110kV với tổng dung lƣợng đặt 336MVA Tổng chiều dài đƣờng dây 110kV tỉnh Bến Tre 166,7km, bao gồm 08 tuyến đƣờng dây 110kV Phía 110kV trạm 220kV Bến Tre có ngăn lộ đƣờng dây ra, phía 110kV trạm 110kV Mỏ Cày có 02 ngăn lộ đƣờng dây, phía 110kV trạm 220kV Vĩnh Long Mỹ Tho có 02 ngăn lộ đƣờng dây tuyến đƣờng dây lại nhánh rẽ Giồng Trơm - Bình Đại Sơ đồ lƣới điện truyền tải 220kV 110kV tỉnh Bến Tre đƣợc trình bày Hình Các kết phân tích trào lƣu cơng suất đƣờng dây hữu không 70%, đa phần dƣới 50% giới hạn Hình Sơ đồ lƣới điện truyền tải 220kV 110kV tỉnh Bến Tre [2] TÍNH TỐN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ NỐI LƢỚI 110KV – TỈNH BẾN TRE Đánh giá tiềm gió Vị trí cột đo gió đƣợc lắp đặt địa phận ấp Thới Bình, xã Thới Thuận, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre; nằm phía Tây Nam khu vực dự án Toạ độ địa lý cột đo: 10002‘40.2‘‘ N, 106041‘48.5‘‘E Hiện trạng khu vực trạm đo đất trống ven biển 1471 3.2 Thiết bị thời gian đo đạt Thời gian đo gió đƣợc thực từ ngày 29/5/2011 đến ngày 10/6/2012 Thiết bị đo đạc gắn cột cao 80 mét gồm 20 đoạn, đoạn 4m Cột hình kim đứng cố định hệ dây neo móng neo, cột đƣợc gia cơng liên kết hàn với thép ống thép tròn, đoạn cột đƣợc liên kết với bu lơng Tốc độ gió trung bình tháng cột đo gió khu vực dự án đƣợc tổng hợp nhƣ Bảng Bảng Thống kê số liệu gió trung bình tháng Tháng 10 11 12 Trung bình (m/s) 78m (Ch1) 5,6 5,6 5,1 6,3 5,8 6,0 5,3 7,6 6,9 6,4 5,4 4,9 5,9 76m(Ch2) 5,6 5,6 5,1 6,3 5,7 6,0 5,3 7,6 6,8 6,3 5,4 4,9 5,9 62m(Ch3) 5,2 5,3 4,8 6,0 5,5 5,8 5,1 7,2 6,5 6,1 5,2 4,7 5,6 40m(Ch14) 4,8 4,9 4,5 5,5 4,9 5,1 4,6 6,6 6,1 5,7 4,9 4,2 5,1 10m(Ch15) 3,6 3,7 3,4 4,1 3,7 3,9 3,5 5,2 4,7 4,3 3,7 3,1 3,9 Độ cao Nhận xét: – Tốc độ gió trung bình năm khu vực dự án độ cao 78m 5,9m/s, lƣợng gió đƣợc phân bố năm, mạnh từ tháng 11 đến tháng năm sau, yếu vào tháng chuyển mùa khoảng tháng 10 – Các hƣớng gió khu vực: Đơng (E), Đông Đông Nam (ESE), Đông Nam (SE), Tây (W), Tây Tây Nam (WSW) – Tốc độ gió tƣơng đối ngày tháng năm; tần suất gió phục vụ phát điện cao, chiếm 88,4% thời gian năm – Sự biến đổi tốc độ gió theo độ cao khu vực tƣơng đối rõ rệt – Mật độ rối khu vực thuộc nhóm C: mức yếu 3.3 Lựa chọn tua bin gió Việc chọn tua bin cho nhà máy đƣợc xem xét gam cơng suất 3.0MW hãng điện gió hàng đầu Hiện hãng tua bin hàng đầu giới có gam cơng suất khoảng 3.0MW trở lên bao gồm gam công suất là: 3,0MW; 3,3MW 3,5MW Kết tính tốn sơ phần mềm WinPro 3.1.597 lựa chọn loại gam công suất phù hợp với vùng khu vực dự án nhƣ Bảng 3: Bảng Kết tính tốn sản lƣợng điện sơ Phƣơng án 1472 Cơng suất trại gió (MW) 29,7 28,8 30 30 30 Gam công suất MW Loại tua bin điển hình Số lƣợng tua bin Sản lƣợng điện (MWh/năm/ tua bin) 3,3 3,2 3,0 3,0 3,0 G132-3.3 GE-3.2-130 VENSYS130 GW140/3.0 V126-3.0 9 10 10 10 9257,0 8874,3 8951,3 9453,8 8157,9 Hiệu suất trại gió (%) 92,5 92,6 90,7 91,0 91,4 Hệ số công suất (%) 32,0 31,6 34,0 35,9 31,0 Kết tính tốn nhƣ bảng tổng hợp cho thấy với diện tích dự án đƣợc cho nghiên cứu khảo sát 431ha cơng suất dự kiến khoảng 30MW, hệ số công suất dao động từ 31,0% đến 35,9% tùy theo loại tua bin Tua bin GW140-3.0 cho hiệu suất cao 35,9% nên đề án kiến nghị chọn loại tua bin để tính tốn cho nhà máy Mặt bố trí tua bin nhà máy đƣợc trình bày Hình Nhà máy điện gió Bến Tre dự kiến đầu tƣ với công suất 30MW đƣợc bố trí diện tích 431ha Theo đồ mã màu độ cao 100m, khu vực dự án có vận tốc gió hầu nhƣ khơng có thay đổi đáng kể dao động từ 6,19m/s đến 6,38m/s, việc lựa chọn vị trí tua bin thuận lợi Việc bố trí tua bin cần xem xét cơng trình hữu lân cận cơng trình quy hoạch khu vực dự án, mặt bố trí bao gồm 10 tua bin dự kiến đƣợc bố trí trãi quanh khu vực dự án khơng ảnh hƣởng tới đất rừng phịng hộ, khơng ảnh hƣởng tới cơng trình hữu nhƣ cơng trình đƣợc quy hoạch Hình Bản đồ gió phân bố vị trí tua bin 3.4 Sản lƣợng điện hàng năm Sản lƣợng điện hàng năm (gross/P50) trang trại gió đƣợc tính tốn phần mềm Windpro 3.1.597 Để ƣớc tính sản lƣợng điện thực tế cho nhà máy tổn thất/hiệu suất đƣợc xem xét tính tốn phần mềm bao gồm: – Tổn thất che chắn (wake loss) tính khả dụng tồn trại gió: 9,0% – Tính khả dụng lƣới điện: 2,0% – Đặc tính cơng suất tua bin ƣớc khoảng: 1,0%; – Quá trình biến đổi điện truyền tải điện: 3,0%; – Tổn thất ảnh hƣởng môi trƣờng nhƣ nhiệt độ tăng cao ƣớc tính khoảng: 1,0%; – Tổn thất bảo dƣỡng định kỳ là: 1,0%; Tổng hợp tổn thất nêu ta có đƣợc hiệu suất tổng nhà máy là: 83,94% (tổn thất 16,06%) Tổn thất = 1-(1-9.0%)*(1-2.0%)*(1-1%)*(1-3%)*(1-1%)*(1-1%) = 16,06% Từ sản lƣợng hàng năm ƣớc tính cho nhà máy nhƣ Bảng 4: 1473 Bảng Sản lƣợng điện ƣớc tính hàng năm Cơng suất Loại tua bin GW-3.0 trại gió (MW) Sản lƣợng (gross) (GWh/năm) 30 103,89 Tổn thất 16,06% (GWh/năm) Sản lƣợng (net)/năm (GWh) Hệ số công suất (net) 16,689 87,2 33,18% Nhƣ sản lƣợng điện hàng năm dự án 87,2GWh, đầy tải tƣơng đƣơng 2906h, hệ số cơng suất trung bình 33,18% 3.5 Phân tích ổn định kết nối nhà máy điện gió vào lƣới điện 110kv tỉnh Bến Tre Chọn phƣơng án xây dựng tuyến đƣờng dây 110kV mạch kép đấu nối TBA 110kV Bình Đại hữu nằm địa bàn xã Thới Thuận, Thạnh Phƣớc, Đại Hòa Lộc, Thạnh Trị Bình Thới, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre; với chiều dài 17,67km Kết tính tốn trào lƣu công suất phần mềm PSSE-30 cho sơ đồ lƣới điện truyền tải khu vực tỉnh Bến Tre với phụ tải TBA 110kV cập nhật theo Quy hoạch điện lực tỉnh Bến Tre chế độ vận hành bình thƣờng cố khác đƣợc trình bày Bảng Bảng Kết tính tốn trào lƣu cơng suất Năm Trƣờng hợp TT Phần tử xem xét P (MW) 2020 2025 2030 Mức mang tải Mang tải Q (MVar) Nhận xét % Vận hành bình thƣờng ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 4,1 30,6 Vận hành bình thƣờng Sự cố ĐD110kV Giao Long -Phú Thuận ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 2,4 30,6 Vận hành bình thƣờng Sự cố ĐD110kV Giồng Trơm - Bình Đại ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 3,8 30,6 Vận hành bình thƣờng Vận hành bình thƣờng ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 2,4 30,6 Vận hành bình thƣờng Sự cố ĐD110kV Bến Tre -Phong Nẫm ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 7,1 30,6 Vận hành bình thƣờng Sự cố ĐD110kV Giao Long -Phú Thuận ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 7,5 30,6 Vận hành bình thƣờng Vận hành bình thƣờng ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 14,5 30,6 Vận hành bình thƣờng Sự cố ĐD110kV Giao Long -Phú Thuận ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 17,1 30,6 Vận hành bình thƣờng Sự cố ĐD110kV Bình Đại - ĐG Thừa Đức ĐD 110kV NMĐ gió – Bình Đại 28,7 13,8 30,6 Vận hành bình thƣờng Dựa vào kết tính tốn trào lƣu cơng suất trên, thấy hồn thành lắp đặt nhà máy 30MW, đƣờng dây đấu nối nhà máy điện gió vào lƣới 110kV tỉnh Bến Tre đảm bảo ổn định chế độ vận hành bình thƣờng cố [3] KẾT LUẬN 1474 Bài báo trình bày việc nghiên cứu tính tốn thiết kế nhà máy điện gió kết nối vào lƣới điện truyền tải tỉnh Bến Tre Trên sở đánh giá tiềm gió liệu đo gió huyện Bình Đại -tỉnh Bến Tre tính tốn cơng suất lắp đặt nhà máy, số lƣợng bố trí trang trại điện gió, sản lƣợng điện hàng năm thu đƣợc Lựa chọn phƣơng án kết nối nhà máy với lƣới điện truyền tải 110kV Bến Tre phân tích ổn định lƣới điện chế độ vận hành bình thƣờng cố Kết cho thấy tính khả thi mặt kỹ thuật dự án góp phần vào việc đảm bảo nguồn cung cấp điện cho nhu cầu phát triển phụ tải không ngừng tăng cao khu vực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu ―Wind Resource of VietNam‖ Ngân hàng Thế giới tháng 12 năm 2010 [2] Quyết định số 4259/QĐ-BCT ngày 23/08/2011 Bộ Công Thƣơng việc phê duyệt ― Qui hoạch phát triển điện lực tỉnh Bến Tre giai đoạn 2011-2015 có xét đến năm 2020‖, 2011 [3] Hee-Sang Ko, Gi-Gab Yoon, Won-Pyo Hong, 2008; ―Active Use of DFIGBased Variable-Speech Wind-Turbine for Voltage Regulation,‖ IEE transactions on industry applications, vol.44, no.6, November/December 2008 1475 ... 110kV tỉnh Bến Tre đảm bảo ổn định chế độ vận hành bình thƣờng cố [3] KẾT LUẬN 1474 Bài báo trình bày việc nghiên cứu tính tốn thiết kế nhà máy điện gió kết nối vào lƣới điện truyền tải tỉnh Bến Tre. .. 87,2GWh, đầy tải tƣơng đƣơng 2906h, hệ số cơng suất trung bình 33,18% 3.5 Phân tích ổn định kết nối nhà máy điện gió vào lƣới điện 110kv tỉnh Bến Tre Chọn phƣơng án xây dựng tuyến đƣờng dây 110kV mạch... giới hạn Hình Sơ đồ lƣới điện truyền tải 220kV 110kV tỉnh Bến Tre [2] TÍNH TỐN THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN GIĨ NỐI LƢỚI 110KV – TỈNH BẾN TRE Đánh giá tiềm gió Vị trí cột đo gió đƣợc lắp đặt địa phận ấp