Nghiên cứu ảnh hưởng của nhà máy điện gió phương mai 3 đến lưới điện khu vực bình định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN HOÀNG QUỐC BẢO NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI ĐẾN LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Người hướng dẫn: TS Lê Thái Hiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận văn thành nghiên cứu thân suốt thời gian thực đề tài chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác trung thực Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Quốc Bảo LỜI CẢM ƠN Để hồn thành cơng trình này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến TS Lê Thái Hiệp trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trình nghiên cứu Thầy dành nhiều thời gian, bảo hỗ trợ nhiều cho tơi suốt q trình thực đề tài Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Quy Nhơn, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật & Công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả luận văn Nguyễn Hoàng Quốc Bảo MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện lượng hóa thạch ngày cạn kiệt, dẫn đến giá thành sản phẩm dùng chúng bị tăng cao Để giải khó khăn người ta tìm kiếm thay nguồn lượng khác lượng gió, lượng mặt trời, lượng sóng biển Nguồn lượng gió lượng xanh nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực sản xuất điện Ưu điểm điện gió khơng tiêu tốn lượng, điện sản sinh không phụ thuộc vào ngày hay đêm, vốn đầu tư lần, không tốn nhiều diện tích lắp đặt điện mặt trời Tuy nhiên, nhà máy kết nối vào lưới điện quốc gia gây ảnh hưởng đến cơng tác vận hành lưới điện khu vực Bình Định vận hành có tốc gió thay đổi (quá lớn hay nhỏ) dẫn đến nhà máy ngưng làm việc làm ảnh đến thông số công suất tác dụng, công suất phản kháng, sụt áp đường dây tổn hao công suất đường dây Do cần phải nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió tác động lên lưới điện đấu nối Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy điện gió Phương Mai đến lưới điện khu vực Bình Định” mục đích nghiên cứu để đánh giá vấn đề nêu Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc đề tài Hiện có số tác giá nghiên cứu nhà máy điện gió PM3 góc độ độ tìm hiểu nhà máy Ngồi cịn có nhiều đề tài ảnh hưởng việc đấu nối nguồn điện phân tán vào lưới điện Tuy nhiên chưa có nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng Nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định trình vận hành bao gồm: Tổn thất công suất hệ thống, khả mang tải đường dây, so sánh công suất tác dụng, cơng suất phản kháng, có khơng có tham gia nhà máy điện gió PM3 Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Tổng quan điện gió - Tổng quan ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến lưới điện khu vực - Nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định - Mơ ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định máy tính Phương pháp nghiên cứu Từ số liệu thực trạng quy hoạch hệ thống điện tỉnh Bình Định xây dựng đồ thị phụ tải Sử dụng phần mềm PSS/E mơ hệ thống điện khu vực Bình Định theo chế độ có khơng có nhà máy điện gió PM3 Trên sở kết mô từ phần mềm PSS/E đánh giá ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 tới: khả mang tải nhánh đường dây, điện áp nút, tổn thất công suất hệ thống điện khu vực, tăng giảm công suất tác dụng phản kháng lưới khu vực có khơng có nhà máy điện gió PM3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PM3 1.1 Tổng quan lượng gió Gió tạo khác biệt áp suất khí Khi khác biệt áp suất khí tồn tại, khơng khí di chuyển từ vùng có áp suất cao đến vùng áp suất thấp hơn, dẫn đến gió có tốc độ khác Hướng gió thường biểu diễn theo hướng mà bắt đầu, Dự báo thời tiết dùng mũi tên để hướng gió Tại sân bay, cờ gió dùng để hướng gió, sử dụng để ước tính tốc độ gió góc nâng cờ Tốc độ gió đo phong tốc kế, phổ biến sử dụng cốc xoay cánh quạt 1.1.1 Tầm quan trọng gió Gió thường có lợi cho người Nó quay cánh quạt cối xay gió giúp xay gạo, đẩy thuyền buồm, thả diều Ngày người ta ứng dụng gió để quay tuabin máy phát điện, nguồn lượng Nhưng đơi gió lại có hại cho đời sống người Đó bão, gió có vận tốc cao dễ làm ngã đổ cối, cột đèn, làm tốc mái nhà; gây thiệt hại nghiêm trọng vật chất, sức khỏe tính mạng người 1.1.2 Các thơng số gió Các thơng số gió, hay cịn gọi đặc tính khí hậu gió, đóng vai trị quan trọng việc triển khai dự án điện gió Trong đó, giá trị tốc độ gió trung bình cao năm, hướng gió chủ đạo năm, v.v… tham khảo từ số liệu thống kê trạm khí tượng thủy văn, cần xác định lại cụ thể cho vị trí phải xử lý xác trước sử dụng cho việc thiết kế áp dụng tua bin gió Các trạm khí tượng thủy văn, cột đo gió thường có chiều cao 10m tính từ mặt đất Trong qui hoạch khai thác lượng gió, tốc độ gió cần đo độ cao khác Ví dụ, để đánh giá tiềm gió vùng đồng bằng, tốc độ gió đo độ cao 40m, vùng có nhiều vật cản (đô thị hay khu dân cư) – 60m v.v… Để giải vấn đề đặt tuabin gió, ta phải chọn thơng số khí hậu tương ứng gió Gió đại lượng véc tơ, hệ tọa độ cực, véc tơ gió có hai thành phần: mơ đun véc tơ tốc độ gió, biểu thị m/s hướng gió (được xác định 8, 16 hướng) 1.1.3 Vận tốc gió Vận tốc (tốc độ) gió (V) thông số quan trọng nhất, cần đánh giá với độ xác tối đa có thể, để tính tiềm lượng gió khu vực nghiên cứu Để thu giá trị ổn định cho việc tính tốc độ gió trung bình (Vtb), cần có số liệu thống kê nhiều năm Để thu đặc tính lặp lại tốc độ gió khác nhau, cần có số liệu thống kê 10 năm Trong điều kiện khác (về áp suất nhiệt độ), biết vận tốc gió độ cao A mét VA ta tính vận tốc gió độ cao B mét (VB) theo công thức V V Đối với vị trí mở (khơng bị bao quanh) tương đối phẳng giá trị [4] =1/7, ta có : V Ví dụ: Biết vận tốc gió độ cao 10m 1,6 m/s, ta tính gần đúng: vận tốc gió độ cao 60m 2,07 m/s; độ cao 80m 2,15 m/s; độ cao 100m 2,22 m/s; độ cao 120m 2,28 m/s [4] 1.1.4 Tần suất vận tốc gió Điều quan trọng xử lý số liệu thống kê vận tốc gió tần suất lặp lại gió theo cấp (mức độ) tăng dần vận tốc gió Về lý thuyết, độ xác, ổn định số liệu thống kê phụ thuộc vào: độ dài dãy số thống kê (10, 15, 20 năm – dài xác), phụ thuộc vào việc phân cấp vận tốc tăng dần 1.1.5 Cơng suất gió tua bin gió Áp lực gió (F) lên cánh quạt tuabin xác định công thức: [4] F 1/2 *V Trong : ρ mật độ khơng khí thay đổi theo nhiệt độ khơng khí ( ví dụ: điều kiện t = 150C áp suất khí 101,325 Mpa, ρ 1,226 kg/m3) [4] V tốc độ gió, m/s Cơng suất P tuabin gió ( Hay cơng động gió sinh đơn vị thời gian) áp lực gió (F) nhân với tốc độ giớ ( V), tức là: [4] P=F*V hay P=1/2 ρ*V3 Nếu nhân công suất tuabin với thời gian làm việc tuabin ta tính giá trị lượng gió Năng lượng gió ( cơng suất tiềm gió) khoảng thời gian (giờ/ ngày/ tháng/năm) xác định cơng thức [4] P1/ Trong đó: V trung bình lập phương tốc độ gió khoảng thời gian tương tb ứng ρ mật độ khơng khí kg/m3 xác định (phụ thuộc vào nhiệt độ t0C môi trường áp suất thông thường 101,325 Mpa) [4] 1.2 Ưu nhược điếm lượng gió so với loại khác 1.2.1 Ưu điểm - Năng lượng gió nguồn lượng tái tạo ln ln tồn - Năng lượng gió lựa chọn thay tuyệt vời cho nhu cầu lượng chúng ta, khơng gây ô nhiễm diện rộng nhiên liệu hóa thạch - Diện tích xây dựng nhỏ, sau lắp đặt tua bin, khu vực sử dụng cho canh tác hoạt động nơng nghiệp khác - Chi phí vận hành thấp, khơng phải trả chi phí vận chuyển nhiên liệu nhà máy điện hoạt động than, với tiến cơng nghệ, lượng gió trở nên rẻ hơn, làm giảm lượng vốn đầu tư vào điện gió ... Nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định - Mơ ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định máy tính Phương pháp nghiên cứu Từ số liệu thực trạng... cứu cụ thể ảnh hưởng nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định 2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng Nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định trình vận hành bao gồm: Tổn... gia nhà máy điện gió PM3 Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Tổng quan điện gió - Tổng quan ảnh hưởng nguồn điện phân tán đến lưới điện khu vực - Nghiên cứu ảnh hưởng