ĐỀ TÀI TÌM HIỂU NĂNG LƢỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ -����� - ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU NĂNG LƢỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Giảng viên hƣớng dẫn: Ths Tô Ái Nhân Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH TRUYỀN Mssv: 1700546 CẦN THƠ, 2020 i Lời cam đoan Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu em thực Các số liệu phân tích đồ án có nguồn góc rõ ràng, đƣợc công bố theo quy định Các kết đồ án em tìm hiểu, phân tích thực theo thực tiễn Việt Nam Sinh viên thực Trần Thanh Truyền ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc vào nội dung đồ án em xin chân thành cảm ơn đến Cô: Tô Ái Nhân giảng viên trƣờng Đại học Kỹ Thuật-Cơng Nghệ Cần Thơ tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ em suốt trình thực để hoàn thành đồ án Cùng toàn thể thầy khoa ĐiệnĐiện tử-Viễn thơng tận tình giảng dạy, bảo, truyền đạt nguồn kiến thức sâu rộng kinh nghiệm quý báu cho em suốt thời gian học trƣờng Xin cảm ơn đến tất bạn bè, ngƣời giúp đỡ em suốt thời gian học tập nhƣ thực đồ án học phần Và cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bố mẹ ủng hộ tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Mặc dù nỗ lực hết mình, nhƣng khả năng, kiến thức thời gian có hạn nên khơng thể tránh đƣợc sai sót lúc thực đồ án này, em kính mong quý thầy cô dẫn, giúp đỡ em để ngày hồn thiện kiến thức tự tin bƣớc vào sống với vốn kiến thức có đƣợc Sinh viên thực Trần Thanh Truyền iii Danh mục viết tắt Scig: squirrel-cage induction generator Wecs: wind energy conversion system Wrig: wound rotor induction generator Osig: optislip induction generator Dfig: doubly fed induction generator Rsc: rotor side converter Gsc: grid side converter Wrsg: wound roto synchronous generator Pmsg: permanent magnet synchronous generator Hv: highvoltage generator Srg: switched reluctance generator Tfg: transverse flux generator Svc: static var compensator iv LỜI MỞ ĐẦU Trong tiến trình phát triển loài ngƣời, việc sử dụng lƣợng đánh dấu cột mốc quan trọng Từ đến nay, lồi ngƣời sử dụng lƣợng ngày nhiều ,nhất vài kỷ gần Trong cấu lƣợng nay,chiếm phần chủ yếu lƣợng tàn dƣ sinh học than đá,dầu mỏ,khí tự nhiên Kế lƣợng nƣớc thủy điện, lƣợng hạt nhân, lƣợng sinh khối (bio.gas, …) lƣợng mặt trời, lƣợng gió chiếm phần khiêm tốn Xã hội lồi ngƣời khơng phát triển khơng có lƣợng Ngày nay, lƣợng tàn dƣ sinh học, lƣợng không tái sinh, ngày kiệt, giá dầu mỏ tăng ngày, ảnh hƣởng xấu đến phát triển kinh tế xã hội môi trƣờng sống Tìm kiếm nguồn lƣợng thay nhiệm vụ cấp bách nhà khoa học ,kinh tế, trị gia,… ngƣời Nguồn lƣợng thay phải sạch, thân thiện với mơi trƣờng, chi phí thấp, khơng cạn kiệt (tái sinh), dễ sử dụng Từ lâu, loài ngƣời tận dụng sử dụng lƣợng gió Nguồn lƣợng hầu nhƣ vô tận, đáp ứng hầu hết tiêu chí nêu Nhiều cơng trình nghiêng cứu đƣợc thực hiện, lƣợng gió mặt trời khơng lƣợng tƣơng lai mà lƣợng v mục lục GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1 SỰ HÌNH THÀNH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.1 ĐIỆN MẶT TRỜI NGHĨA LÀ 1.1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA PIN MẶT TRỜI 1.1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1.2 PANEL MẶT TRỜI 1.2.1 BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC 1.2.2 AC-DC INVERTER 1.2.3 BATTERY ( ẮC-QUY) 1.2.4 KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP 1.2.5 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 1.3 ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.3.1 PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.3.2 NĂNG LƢỢNG HIỆN NAY 1.3.3 TÌM HIỂU CHUNG VỀ PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.3.4 HƢỚNG ĐẶC 1.3.5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO 10 1.3.6 CÂU HỎI ĐẶT RA LÀ PIN MẶT TRỜI HOẠT ĐỘNG THẾ NÀO ? 10 1.3.7 CHẤT BÁN DẪN SI PHA TẠP P ĐƢỢC GỌI LÀ BÁN DẪN LOẠI N: 13 1.3.8 SƠ ĐỒ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 16 1.4 ƢU,NHƢỢC ĐIỂM CỦA NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 17 1.4.1 ƢU ĐIỂM 17 VỀ NHỮNG KHÓ KHĂN CHÍNH TRONG Q TRÌNH TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG 21 1.4.2 VỀ KỸ THUẬT 21 1.4.3 VỀ KINH TẾ 21 1.5 BỘ KÍCH INVERTER 23 LOẠI INVERTER CHO HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 23 1.5.1 HÌNH DẠNG CẤU TẠO 24 1.5.2 CẤU TẠO CHUNG 24 vi 1.5.3 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 24 1.5.3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 25 1.5.4 ƢU VÀ NGƢỢC ĐIỂM 25 HÌNH 1.17 MỘT SỐ ẮC QUY CHUNG 26 1.5.6 PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ ĐIỆN MẶT TRỜI 32 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG GIÓ 39 2.1.1 THỰC TRẠNG NĂNG LƢỢNG VÀ MÔI TRƢỜNG 39 2.1.2 SỰ HÌNH THÀNH NĂNG LƢỢNG GIĨ 41 2.1.3 CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA NĂNG LƢỢNG GIÓ 41 TỐC ĐỘ GIÓ 41 2.1.4 CÁC LÝ THUYẾT CƠ BẢN 44 2.1.5 PHÂN LOẠI TUA-BIN GIÓ 47 2.1.6 CÁC DẠNG TRUYỀN ĐỘNG 48 2.1.7 ĐỊNH LUẬT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 49 2.1.8 ĐỊNH LUẬT LỰC ĐIỆN TỪ 50 2.1.9 HÕA ĐỒNG BỘ 51 2.1.10 CẤU TẠO TUA-BIN GIÓ 51 2.1.11 ROTO GIÓ 52 2.1.12 VỎ VÀ HỆ THỐNG ĐỊNH HƢỚNG 59 2.1.13 BỘ ĐIỀU KHIỂN 60 2.1.14 MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG TUA-BIN ĐIỆN GIÓ 61 2.1.15 TÍNH TỐN TUA-BIN GIĨ 72 2.1.16 CHỌN TUA-BIN GIÓ 74 2.1.17 KẾT LUẬN 80 2.1.18 MỤC TIÊU NĂNG LUONGJ GIÓ LAM ĐƢƠC 80 2.1.19 HƢỚNG PHÁT TRIỂN: NÔNG TRƢỜNG GIÓ VÀ BỘ BÙ TĨNH 81 2.2 DỰ TÍNH CƠNG SUẤT CỦA ĐỒ ÁN VỚI 0.5HA PIN MẶT TRỜI ĐỂ ĐẠT 250MW CÔNG SUẤT TRÊN THÁNG 83 2.2.1 PIN MẶT TRỜI 83 TỔNG CÔNG SUẤT PIN MẶT TRỜI MỖI THÁNG 83 CHI PHÍ ĐẦU TƢ 83 2.2.2 TUABIN GIÓ 83 CHI PHÍ ĐẦU TƢ NĂNG LƢỢNG GIÓ 83 vii TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƢ DỰ ÁN SƠ BỘ 84 THU NHẬP MỖI THÁNG ( CHƢA BAO GỒM HAO PHÍ VÀ TỰ DÙNG) 84 THỜI GIAN HOÀN VỐN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 viii GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Hình 1.1 hình hệ thống măt trời 1.1 Sự hình thành lƣợng mặt trời Năng lƣợng mặt trời, xạ ánh sáng nhiệt từ Mặt trời, đƣợc khai thác ngƣời từ thời cổ đại cách sử dụng loạt công nghệ phát triển hết Bức xạ mặt trời, với tài nguyên thứ cấp lƣợng mặt trời nhƣ sức gió sức sóng, sức nƣớc sinh khối, làm thành hầu hết lƣợng tái tạo có sẵn Trái Đất Chỉ có phần nhỏ lƣợng mặt trời có sẵn đƣợc sử dụng 1.1.1 Điện mặt trời nghĩa phát điện dựa động nhiệt pin quang điện Sử dụng lƣợng mặt trời bị giới hạn khéo léo ngƣời Một phần danh sách ứng dụng lƣợng mặt trời sƣởi ấm không gian làm mát thông qua kiến trúc lƣợng mặt trời, qua chƣng cất nƣớc uống khử trùng, chiếu sáng ánh sáng ban ngày, nƣớc nóng lƣợng mặt trời, nấu ăn lƣợng mặt trời, trình nhiệt độ cao nhiệt cho công nghiệp purposes Để thu lƣợng mặt trời, cách phổ biến sử dụng lƣợng mặt trời Công nghệ lƣợng mặt trời đƣợc mô tả rộng rãi nhƣ lƣợng mặt trời thụ động lƣợng mặt trời chủ động tùy thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi phân phối lƣợng mặt trời Kỹ thuật lƣợng mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng quang điện lƣợng mặt trời nhiệt thu để khai thác lƣợng Kỹ thuật lƣợng mặt trời thụ động bao gồm định hƣớng tịa nhà phía Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lƣợng nhiệt thuận lợi tài sản ánh sáng phân tán, thiết kế không gian lƣu thơng khơng khí tự nhiên 1.1.2 Cấu tạo chung pin mặt trời Một tế bào quang điện (cell), pin mặt trời (solar cells panel) pin mặt trời hay quang điện kí hiệu la PV hệ thống vật liệu đặc biệt có khả chuyển đổi quang ánh sáng mặt trời thành điện Pin mặt trời đƣợc cấu tạo từ tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline) đa tinh thể ( polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 18%)cơng suất từ 25Wp đến 240Wp có tuổi thọ trung bình 30 năm 1.1.3 Nguyên lý hoạt động Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng đƣợc điến đổi thành điện tạo dòng điện chiều DC Dòng điện đƣợc dẫn tới điều khiển thiết bị điện tử có chức điều hịa tự động q trình nạp điện vào ắc-quy phóng điện từ ắc-quy thiết bị điện DC Trƣờng hợp công suất giàn pin đủ lớn mạch điện đƣợc lắp thêm đổi điện đẻ chuyển dòng điện chiều thành dòng điện xoay chiều AC ,chạy đƣợc nhiều thiết bị điện gia dụng ( đèn, quạt, tv ) dụng máy phát điện gió tốc độ thấp Trong hệ thống chuyển đổi lƣợng gió truyền động trực tiếp máy phát đồng nam châm vĩnh cửu với số lƣợng cực từ lớn đƣợc sử dụng Nh 4.23: máy phát điện pmsg tua-bin gió hình 2.30 cấu trúc máy phát vĩnh cữu H - inset pmsg: cấu hình nam châm đƣợc đặt ẩn vào bên xung quanh roto Cấu hình giúp giảm bớt gánh nặng liên quan đến lực ly tâm so với surfacemounted pmsg cấu hình hoạt động tốc độ quay roto cao Hình 2.31: máy phát pmsg với cực từ đƣợc gắn xung quanh bề mặt roto Máy phát điện dùng nam châm vĩnh cửu đƣợc ứng dụng phổ biến tua-bin điện gió cơng suất nhỏ ngày đƣợc ứng dụng từ năm 1993 Chúng đƣợc lắp đặt hầu 71 hết tua-bin gió nhỏ 10kw Nguyên tắc máy phát điện sử dụng nam châm vĩnh cửu kết hợp nhiều cực vòng khung đƣợc gắn trực tiếp với hệ thống roto nhƣ tua-bin điện gió avantis, enercon, vensys đơi có phía sau roto nhƣ tua-bin điện gió scanwind Tuabin điện gió sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu, hệ thống roto đƣợc truyền trực tiếp đến máy phát điện nên không cần hộp số Tuy nhiên tùy theo công nghệ, số nhà sản xuất sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu sử dụng hộp số nhƣ tua-bin điện gió ge 2.5-100 power wind 90 Một yêu cầu để máy phát hoạt động lâu dài nam châm vĩnh cửu phải có sức kháng khử từ cao yêu cầu máy phát hoạt động nhiệt độ nam châm khơng đƣợc lên cao, máy phát điện nam châm vĩnh cửu phải có hệ thống làm mát phù hợp Tốc độ số vịng quay cơng suất phụ thuộc vào số cặp cực Để đạt đƣợc công suất thiết kế, máy phát điện nam châm vĩnh cửu có đƣờng kính tƣơng đối lớn Với tốc độ số vòng quay thấp, tác động mài mòn chi tiết giảm, độ bền hệ thống đƣợc nâng cao, tiếng ồn thấp so với tua-bin sử dụng hộp số Trong việc điều chỉnh hạn chế thất cơng suất truyền dẫn, nhƣ cơng suất tua-bin gió nay, máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu thƣờng đƣợc thiết kế nguyên tắc: ởi nam châm vĩnh cửu dịng điện ngồi ự kích thích Về cách vận hành, phức tạp dùng chúng nhƣ máy phát đồng hòa điện vào lƣới, nhƣng thực tế ngƣời ta không làm việc này, máy phát tạo điện xoay chiều với tần số không ổn định Dòng điện xoay chiều đƣợc chuyển thành dịng chiều thơng qua biến tần trực tiếp 2.1.15 Tính tốn tua-bin gió 2.1.15.1 Cơng thức liên quan Hình2.32: cơng suất tua-bin gió qua khối 72 Trong đó: 𝑷𝒘: cơng suất dịng gió điều kiện bình thƣờng 𝑷𝒎: cơng suất sau truyền qua hệ thống tua-bin gió 𝑷𝒕 : cơng suất qua truyền động 𝑷𝒆 : công suất điện ngõ máy phát điện A Cơng suất dịng gió điều kiện bình thƣờng: 𝑃𝑤=1/2ρ a 𝑣3 = 1/2ρ π r2𝑣3 Trong đó: ật độ khơng khí = 1.225 kg/𝑚3 ết diện dịng gió qua = 𝜋𝑅2 tuabin gió trục ngang (𝑚2) ận tốc dịng gió (m/s) B Cơng suất sau truyền qua hệ thống tua-bin gió: 𝑃𝑚= 𝐶𝑝1/2ρ a 𝑣3 = 𝐶𝑝𝑃𝑤 Trong đó: 𝐶𝑝 hệ số bezt 0.59259 C Công suất qua truyền động: 𝑃𝑡 = 𝜂𝑚 𝑃𝑚 Trong đó: 𝜂𝑚 hiệu suất truyền động Thất thoát truyền động chủ yếu độ ma sát bánh hộp số trụ đỡ trục xoay Tỉ lệ thất thoát chủ yếu phụ thuộc vào chất lƣợng truyền động Thông thƣờng tỉ lệ thất thoát tầng bánh 1% đến 2% D Công suất điện ngõ máy phát điện: 𝑃𝑒= 𝜂𝑔𝑃𝑡 73 Trong đó: 𝜂𝑔 hiệu suất máy phát điện gió Đối với máy phát chất lƣợng tốt có hiệu suất 0,85 với công suất định mức 2kw, 0.9 20kw 0,96 máy phát có cơng suất định mức 2mw Yêu cầu tua-bin gió có cơng suất định mức 2mw - bán kính cánh quạt: dựa vào cơng thức tính cơng suất ta suy đƣợc bán kính cánh quạt tua-bin gió: => r = √ =√ = 49 (mét) Ứng với vận tốc gió 9m/s thực tế tốc độ gió lớn mức gió trung bình - số lƣợng cánh quạt: phƣơng diện động lực học số cánh quạt hiệu cao nhƣng phƣơng diện học tua-bin hoạt động với số vòng quay nhanh phát sinh nhƣợc điểm nhƣ rung, phân bố lực khơng phát sinh tiếng ồn Tua-bin điện gió cánh nhờ phân bố lực diện tích vịng quay nên hoạt động ổn định hơn, độ rung hệ thống bị xáo động cánh tỉ lệ công suất cao khoảng 3-4% (theo điện gió-nguyễn ngọc) Việc nâng số cánh lên nhiều đƣợc cơng suất tăng thêm tối đa 1-2% so với tua-bin có cánh tồn thử nghiệm khơng kinh tế (theo: điện gió-nguyễn ngọc) Vì số cánh quạt đƣợc chọn cánh hợp lý - chiều cao thân trụ: thơng thƣờng có độ cao khoảng gấp đến lần bán kính cánh quạt (nguồn: điện gió-nguyễn ngọc) - chiều quay cánh quạt: chiều quay cánh quạt quy định theo quan trắc từ hƣớng gió đến chiều quay kim đồng hồ theo đa số tua-bin gió 2.1.16 Chọn tua-bin gió Ta chọn nhiều loại tua-bin gió nhiều hãng khác nhau: vestas (đan mạch), ge energy (mỹ), gamesa (tây ban nha), enercon (đức), suzlon (ấn độ), siemen (đức) ta chọn tua-bin vestas v90 2.0-iec iiia hãng Tua-bin có cấu tạo nhƣ hình 5.5: 74 Hình 2.33: cấu trúc bên tua-bin v90 2.0-iec iiia hãng vestas bang 2.7 cấu trúc tubin Bộ điều khiển cánh 11 Máy biến áp Xi lanh điều khiển góc 12 Cánh nghiêng 13 Vịng bi cánh Bệ cánh quạt 14 Hệ thống khóa roto Trục 15 Bình dầu thủy lực Hệ thống làm mát nƣớc 16 Bệ máy Hộp số 17 Bánh định hƣớng Thắng đĩa 18 Mối nối nhựa dẻo Nơi móc cần nâng 19 Máy phát khơng đồng Bộ điều khiển đổi đa tốc điện 20 Hệ thống làm mát máy 10 Bộ thu phát sóng cảm phát biến Các thơng số tua-bin vestas v90-iec iiia: Bảng 2.8: thông số tua-bin vestas v90 2.0-iec iiia Thơng số rotor: đƣờng kính: 90m diện tích quét: 6362 m2 tốc độ định mức: 14.9 vịng/ phút số cánh: điều khiển cơng suất: điều khiển góc nghiêng Thử nghiệm nhà sản xuất: 75 Thắng khí học: nghiêng tối đa cánh Tháp: chiều cao từ tâm bệ cánh: 80m Thông số hoạt động: tốc độ gió bắt đầu phát điện: 2.5 m/s Tốc độ gió định mức: 13 m/s tốc độ gió ngắt điện: 25 m/s máy phát: loại máy phát không đồng optispeed -vịng trƣợt pole Cosφ = 0.8 Cơng suất định mức: 2000 kw điện áp/ tần số: 690v/ 50hz Hộp số: Loại hộp số hành tinh Điều khiển: Dùng vi xử lý điều khiển tồn Tua-bin kết nối với hệ Thống giám sát điều khiển (scada) Trung tâm Khối lƣợng: Vỏ thiết bị bên trong: 68 Rotor gồm cánh bệ cánh: 38 Tháp: 150 Công suất phát (kw) tốc độ gió (m/s) góc nghiêng cánh quạt tốc độ máy phát (vịng/phút) Cơng suất phát (kw) Đặc tuyến cơng suất tua-bin vestas v90-iec iiia: đặc tuyến đƣợc xây dựng từ giá trị vận tốc gió ổn định: 76 Hình 2.34: đặc tuyến cơng suất tua-bin vestas v90-iec iiia 2.1.16.1 Ƣu điểm : tua-bin gió đại hãng vestas, có nhiều cải tiến với hộp số vệ tinh cho phép tỉ số truyền động thay đổi đƣợc, từ ổn định tốc độ máy phát Cánh làm từ sợi cacbon nhẹ kiểu cánh trƣớc làm từ sợi thủy tinh giúp tiết kiệm chi phí xây tháp Hình 5.7: tiêu chuẩn xếp vị trí tua-bin gió cánh đồng gió ngồi khơi Số lƣợng tua-bin gió đƣợc chọn 30 tua-bin, hƣớng gió chủ yếu hƣớng đơng nên ta xếp tua-bin thành 10 hàng xoay hƣớng đông, để giảm ảnh hƣởng cơng suất lẫn tua-bin gió khoảng cách tua-bin gió hàng cách lần đƣờng kính cánh quạt khoảng cách hai hàng tối thiểu lần đƣờng kính nhƣ hình 5.7, sơ đồ bố trí tua-bin cánh đồng gió nhƣ hình 5.8: Hình 2.35: sơ đồ bố trí tua-bin gió cánh đồng gió ngồi khơi mũi né 77 hình 2.36 cấu trúc cap đại dƣơng Nơng trƣờng 10×3 tua-bin nằm phạm vi 3.6x1.26 (km), hai tua-bin hàng (10 tua-bin) cách 360 (m), hàng tua-bin đặt so le (180m) cách 630 (m), ngồi cịn có trạm điều khiển trạm báo hiệu Các tua-bin đƣợc trang bị máy biến áp 22 (kv), ta dùng cáp 22 (kv), chiều dài cáp từ nông trƣờng đất liền gần bờ khoảng (km) Tổng chiều dài cáp điện nông trƣờng ƣớc tính khoảng 17.03042 (km) Tất cáp đƣợc đặt dƣới đáy biển Hình 5.9: cáp nối dƣới biển trụ tua-bin gió Hình 2.37: trạm điều khiển cánh đồng gió ngồi khơi 78 Hình 2.38: cáp vào bờ từ cánh đồng gió ngồi khơi Do đặc điểm nhà máy điện dùng lƣợng gió, khơng tốn chi phí cho nguồn lƣợng sơ cấp, mặc khác gió khơng thể trữ nhƣ nhà máy thủy điện nên điều động nhà máy điện ta ƣu tiên nhà máy điện dùng sức gió trƣớc tiên Vì tính tốn nhà máy điện lúc nhà máy hoạt động đầy tải Do công suất nhà máy phụ thuộc nhiều vào sức gió nên ta tính nhà máy điện cơng suất định mức chọn thiết bị theo thông số này.VD: Điện áp định mức tua-bin máy phát 690 (v), tua-bin gió có sẵn máy biến áp với cấp điện áp thứ cấp theo yêu cầu khách hàng Do đó, ta chọn cấp điện áp uđm = 22 (kv), pđm = 2000 (kw), hệ số công suất máy cosφ = 0.8 Công suất biểu kiến máy: 𝑆 =𝑃đ𝑚/𝑐𝑜𝑠𝜑=2000/0.8 = 2500 (𝐾𝑉𝐴) Công suất phản kháng máy cần là: Q= √𝑆 𝑃 √ 𝐾𝑉𝐴𝑅 Do công suất máy không ổn định nên ta dùng bù cấp cơng suất phản kháng theo u cầu máy phát Dung lƣợng bù cho hệ số công suất tăng từ cosφ1 = 0.8 -cosφ2 = 0.95, bù đƣợc đặt tua-bin để tiết kiệm dây dẫn: Qb = p(tgφ1 – tgφ2) = 2000×0,42 = 840 (kvar) Cơng suất biểu kiến máy giảm cịn: 𝑆 =𝑃đ𝑚/𝑐𝑜𝑠𝜑=2000/0.95 = 2105 (𝐾𝑉𝐴) 79 Công suất nông trƣờng là: sw = 2.105×30 = 63.15 (mva) pw = 2×30 = 60 (mw) Điện tự dùng nông trƣờng kể trung tâm điều khiển thông thƣờng 0,25% tổng cơng suất nơng trƣờng gió Nguồn: “the wind farm layout optimization problem-by m.samorani” Suy công suất tải vào đất liền là: P = pw – ptd = 60 – 0,15 = 59,85 (mw) 𝑆 =𝑃/𝑐𝑜𝑠𝜑=59,85/0.95 = 63 (𝑀𝑊) Từ ta chọn cáp ngầm kép dƣới đáy biển có thơng số: điện áp chịu đựng 22 kv, cơng suất truyền tải tối đa 30 mw Hình 2.39: cáp pha dùng cánh đồng gió ngồi khơi 2.1.17 Kết luận Sau thời gian thực khoá luận tốt nghiệp với hƣớng dẫn tận tình thầycô khoa điện, đặc biệt bảo giúp đỡ tận tình giảng viên – tơ nhân cố gắng tiến hành thực nghiêm túc thân, em hoàn thành đề tài 2.1.18 mục tiêu luongj gió lam đƣơc tổng quan lƣợng gió: tìm hiểu đƣợc hình thành nên gió, đặc trƣng ƣu-nhƣợc điểm lƣợng gió; nguyên lý biến đổi lƣợng gió phân loại tuabin gió ƣu nhƣợc điểm loại 80 tìm hiểu đƣợc cấu tạo hoạt động tua-bin gió trục ngang, ƣu điểm tua-bin gió trục ngang nên đƣợc sử dụng rộng rãi cánh đồng gió, kết tìm hiểu đƣợc góp phần nắm bắt đƣợc cơng nghệ tua-bin gió trục ngang Do đề tài cịn mới, khả tìm hiểu nhận thức cịn hạn chế, khố luận cịn tồn vấn đề chƣa giải đƣợc nhƣ cơng nghệ dfig cịn mới, vấn đề tìm hiểu điều khiển dfig dùng điều khiển converter chƣa đƣợc đề cập đến Qúa trình tìm hiểu cánh đồng gió, em nhận thấy nhƣợc điểm cịn tồn cánh đồng cơng suất bị biến động, phụ thuộc tốc độ gió, em đề xuất hƣớng phát triển đề tài bù tĩnh svc 2.1.19 Hƣớng phát triển: nơng trƣờng gió bù tĩnh Năng lƣợng phát nhƣ công suất phản kháng tiêu thụ nơng trƣờng gió phụ thuộc vào tốc độ gió, điều gây ảnh hƣởng không nhỏ lƣới điện Việc bù công suất phản khảng cho nông trƣờng yêu cầu cấp thiết để cải thiện hệ số công suất tránh tải đƣờng dây Tuy nhiên, thiết bị bù truyền thống tụ điện với độ đáp ứng chậm nhảy cấp (khi thêm hay bớt tụ) dung lƣợng bù không đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng tua-bin gió kịp thời Mặc khác, việc lắp tuabin gió thiết bị bù gây tốn Do đó, việc trang bị cho nơng trƣờng gió bù tĩnh svc với độ đáp ứng nhanh linh hoạt, góp phần ổn định hệ số cơng suất nơng trƣờng tiết kiệm chi phí Bộ bù tĩnh thiết bị mắc song song với nơng trƣờng, phát tiêu thụ công suất phản kháng cho nơng trƣờng gió cách linh hoạt nhờ vào thiết bị điện tử công suất Khi điện áp hệ thống thấp bù tĩnh phát công suất phản kháng, điện áp cao tiêu thụ cơng suất phản kháng hình 2.40: sơ đồ svc điển hình 81 Độ sụt áp lúc chƣa bù là: ∆𝑉 =(𝑅𝑃𝐿 + 𝑋𝑄𝐿)/𝑉 (𝑣) Trong đó: – điện trở đƣờng dây (Ω) – điện cảm đƣờng dây (Ω) – công suất thực nông trƣờng (w) – công suất phảng kháng nông trƣờng (va) – điện áp lƣới (v) Sau bù điện áp, độ sụt áp là: ∆𝑉 =(𝑅𝑃𝐿 + 𝑋(𝑄𝐿 − 𝑄𝑆𝑉𝐶))/𝑉 (𝑣) Qsvc – dung lƣợng svc bù (va) Dung lƣợng bù để nâng hệ số công suất từ cosφ1 lên cosφ2 đƣợc xác định: Qsvc = p(tgφ1 – tgφ2) (va) P – công suất thực nông trƣờng thời điểm bù (w) 82 2.2 DỰ TÍNH CƠNG SUẤT CỦA ĐỒ ÁN VỚI 0.5HA PIN MẶT TRỜI ĐỂ ĐẠT 250MW CÔNG SUẤT TRÊN THÁNG 2.2.1 PIN MẶT TRỜI Tấm PIN LONGI BIFACIAL 380W 1.99m2 với 0.5ha ta lấp đƣợc 2507 đạt công suất 952660w Từ công suất khoản 952660w ta phải chọn khoảng 32 máy Inverter hòa lƣới BG30KTR - phase để sản xuất công suất 768kw Chú ý với 1ha trở lên ta cho thuê với giá 200tr/1 năm tiết kiệm 100% chi phí hóa đơn điện hàng tháng Tổng cơng suất pin mặt trời tháng Với thu lƣợng ta có: 768*6=4608kw/ngày Trên tháng= 4608*30= 138240kw/ngày  138MW/ tháng Chi phí đầu tƣ Giá pin :3050 000đ Giá hòa lƣới : 59 000 000đ Tổng phí đầu tƣ sơ :3.050*2507+59*32 =9 534.35 triệuvnđ => chƣa tính phí giá đỡ cơng lắp đặt chi phí khoản 40% tồn dự án tùy vào cơng ty 2.2.2 TUABIN GIĨ Sản phẩm Quạt phát điện lƣợng gió 10KW OT-QNLG.10K để có cơng suất 250MW cơng trinh gió cần có khoản 111760kw/ tháng => 3725kw/ ngày Nếu 12 hoạt động phải đạt 306kw/ Với cơng suất hịa lƣới khoản 30kw (Inverter hịa lƣới pha Solax 36KW) ta cần khoản 11 hịa lƣới Mỗi hịa lƣới có tuabin gắn vào hịa lƣới Chi phí đầu tƣ lƣợng gió Giá máy phát là: 221 triệuvnđ Giá hòa lƣới là: 21 triệuvnđ 83 Tổng chi phí đầu tƣ sơ ( 11*3*221)+(21*11)= 7524 triệu VNĐ Tổng chi phí đầu tƣ dự án sơ 534.35 triệuvnđ+7524 triệu VNĐ= 17058.35 triệu Thu nhập tháng ( chƣa bao gồm hao phí tự dùng) 250MW=250 000 kw Giá bán 2086đ/kw 250 000*2086=521 500 000đ/ tháng Thời gian hoàn vốn 17058.35/521.5=32,7 tháng Số năm hoàn vốn= 32.7/12=2.72 năm  VẬY KHOẢN NĂM HOÀN VỐN 84 Tài liệu tham khảo Tiếng việt: Nguyễn ngọc Điện gió 2012 Web: Www.labvolt.com Www.rpc.com.au Www.vesta.com Www.windturbinewarehouse.com Www.survivingthesheep.com N Giáo trình Đại học Cơng nghiệp Tp Hcm Máy Điện guyễn Ngọc Điện gió 2012 Bùi Tấn Lợi Máy Điện I Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2005 85