(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu mô hình phát điện tích hợp năng lượng tái tạo vào lưới hạ thế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN XN NAM NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀO LƯỚI HẠ THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201 S K C0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN XN NAM NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀO LƯỚI HẠ THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 8520201 Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN XUÂN NAM NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀO LƯỚI HẠ THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 8520201 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2020 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang i LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang ii LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang iii LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang iv LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang v LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang vi LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang vii LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Ngược lại hệ thống làm việc chế độ hịa lưới máy phát phát cơng suất để giảm chi phí Ngồi cơng suất cấp từ điện mặt trời điện gió, phần công suất bổ sung thêm lấy từ nguồn 4.2.2.2 Kết mô tăng tải với điều kiện xạ mặt trời 400 W/m2 tốc độ gió m/s Kịch tiếp theo, tác giả tiến hành tăng tải để đánh giá mức độ ổn định hệ thống, với điều kiện xạ mặt trời 400 W/m2 tốc độ gió m/s Kết mô trường hợp hệ thống làm việc chế độ độc lập chế độ nối lưới thể tương ứng Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.13: Cơng suất hệ thống hoạt động độc lập với xạ mặt trời 400 W/m2 tốc độ gió m/s Hình 4.14: Công suất hệ thống hoạt động nối lưới với xạ mặt trời 400 W/m2 tốc độ gió m/s HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 55 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Từ kết mơ Hình 4.13 nhận thấy tải tăng lên khoảng 13 MW hệ thống khơng đáp ứng (mất ổn định), hệ thống nối lưới hoạt động bình thường (Hình 4.14) 4.2.2.3 Kết mơ xảy cố ngắn mạch khu dân cư thời điểm Tiến hành mô hệ thống trường hợp gặp cố ngắn mạch pha xảy thời điểm sáng khu dân cư, ta nhận kết trường hợp hệ độc lập hệ hoạt động nối lưới Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.15: Hệ thống hoạt động độc lập xảy cố ngắn mạch khu dân cư thời điểm Hình 4.16: Hệ thống hoạt động nối lưới xảy cố ngắn mạch khu dân cư thời điểm HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 56 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Từ kết mơ phỏng, dễ dàng nhận thấy Hình 4.15 dao động độ xãy máy phát điện lớn ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống, với hệ thống nối lưới dao động khơng nhiều 4.2.2.4 Kết mô xảy cố ngắn mạch trạm sạc xe điện thời điểm 12 Tiếp theo, tác giả tiến hành mô trường hợp cố ngắn mạch xảy thời điểm 12 trưa trạm sạc xe điện nhận kết trường hợp hệ độc lập hệ hoạt động nối lưới Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.17: Hệ thống hoạt động độc lập xảy cố ngắn mạch trạm sạc xe điện thời điểm 12 Hình 4.18: Hệ thống hoạt động nối lưới xảy cố ngắn mạch trạm sạc xe điện thời điểm 12 HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 57 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Từ kết mô trường hợp ngắn mạch trạm sạc xe điện thời điểm 12 giờ, ta nhận thấy đỉnh độ vọt lố máy phát tăng cao lên đến 14 MW trường hợp hệ thống làm việc độc lập (Hình 4.17) thay MW trường hợp nối lưới (Hình 4.18) HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 58 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Chương KẾT LUẬN 5.1 Nội dung thực - Điểm qua số cơng trình nghiên cứu ứng dụng hệ thống điện tích hợp lượng tái tạo ngồi nước - Tìm hiểu máy phát điện gió cơng suất nhỏ hệ thống chuyển đổi lượng điện gió - Tìm hiểu pin lượng mặt trời công suất nhỏ hệ thống điện lượng mặt trời - Phân tích ảnh hưởng việc hịa đồng hai nguồn điện - Đưa mơ hình phát điện tích hợp lượng tái tạo vào lưới điện hạ phần mềm Matlab – Simulink - Kiểm tra đánh giá khả đáp ứng, mức độ ổn định hệ thống hoạt động trường hợp: hoạt động chế độ độc lập chế độ nối lưới với thông tin xạ mặt trời tốc độ gió vịng 24 giờ, xảy cố ngắn mạch phụ tải thời điểm 12 - Tổng hợp, nhận xét, đánh giá kết mô phỏng: qua kết mô nhận thấy hệ thống phát điện tích hợp lượng tái tạo vào lưới hạ hệ thống làm việc chế độ nối lưới giúp cho hệ thống hoạt động tốt ổn định so với hệ thống hoạt động chế độ lập 5.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài phát triển theo hướng sau: - Nghiên cứu điều khiển thông minh giải thuật điều khiển nhằm đảm bảo chất lượng điện hệ thống phát điện tích hợp lượng tái tạo nối lưới điện hạ - Xây dựng mơ hình phát điện tích hợp lượng tạo vào lưới điện trung HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 59 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D.A Murry, G.D Nan, “A definition of the gross domestic productelectrification interrelationship”, Journal of Energy and Development, v.19, n.2, pp.275-83, Spring 1994 [2] TS Nguyễn Như Hiền & TS Lại Khắc Lãi, “Hệ mờ Nơ ron kỹ thuật điều khiển”, Nhà xuất tự nhiên khoa học công nghệ Hà Nội, năm 2007 [3] J Goldemberg, T.B Johansson, A.K.N Reddy, Energy for a sustainable world, New York: Wiley&Sons, Inc., 1988 [4] Hồng Dương Hùng, Mai Vinh Hịa, Đồn Ngọc Hùng Anh, “Nghiên cứu hệ thống tích trữ lượng nhiệt mặt trời”, Tạp Chí Khoa Học Và Cơng Nghệ, Đại Học Đà Nẵng - Số 1(36).2010 [5] Tạ Văn Đa, "Đánh giá tài nguyên khả khai thác lượng gió lãnh thổ Việt Nam", Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Bộ Hà Nội, 10-2006 [6] Thân Ngọc Hoàn, “ Năng lượng điện mặt trời phương pháp nâng cao chất lượng hiệu suất”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng Hải - Số 18 (73) 6/2009 [7] Lại Khắc Lãi, Vũ Nguyên Hải, Trần Gia Khánh, “ Điều khiển hệ thống lai lượng gió mặt trời lưới điện thơng minh”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ - Số 118 (04) 15-21 [8] Mike Rycroft, “The development of renewable energy based mini-, micro- and nano-grids”, September 13th, 2016, Published in Energize Article [9] Ujjwal Datta, Akhtar Kalam, Juan Shi, “Hybrid PV–wind renewable energy sources for microgrid application: an overview”, Hybrid-Renewable Energy Systems in Microgrids - Integration, Developments and Control, 2018, Pages 1-22 [10] Linus A Alwal, Peter K Kihato and Stanley I Kamau, “A Review of Control Strategies for Microgrid with PV-Wind Hybrid Generation Systems”, in Proceedings of the Sustainable Research and Innovation Conference, JKUAT Main Campus, Kenya - May, 2018 HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN [11] NRCan, “Renewable energy,” in Energy Markets Fact Book, Ed Natural Resources Canada, 2014- 2015, pp 66-79 [12] Ahmad M., Mazen A., M and Tharwat (2006): Vertical axis wind turbine modeling and performance with axial flux permanent magnet synchronous generator for battery charging applications Retrieved September 14, 2012 [13] Bharanikumar R., Yazhini A.C., Kumar N., (2012): Modelling and Simulation of Wind Turbine Driven Permanent Magnet Generator with New MPPT Algorithm Asian Power electronics journal, Vol [14] Ming Y., Gengyin L., Ming Z., and Chengyong Z (2007): Modeling of the Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator for Integration [15] Rolan A., Alvaro L., Gerardo V., and Daniel A (2009): Modelling of a Variable Speed Wind Turbine with a Permanent Magnet Synchronous Generator [16] Sina L and Mahyar S (2011): Modeling and Application of Permanent Magnet Synchronous Generator Based Variable Speed Wind Generation System Department of Electrical Engineering,Ahar Branch, Islamic AzadUniversity, Ahar, Iran [17] B.O.Omijeh, C S Nmom, E Nlewem (2013): Modeling of a Vertical Axis Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator for Nigeria Electrical/Electronic Engineering, university of Port Harcourt, Rivers State, Nigeria [18] L Hassaine, E Olias, J Quintero, M Haddadi "Digital power factor control and reactive power regulation for grid-connected photovoltaic inverter" power electronics systems group, universidad cartas III de madrid, avda, de la universidad 30, 28911 leganes, Madrid, Spain [19] Babak FARHANGI, student member IEEE, Shahrokh FARHANGI member IEEE "Application of Z-source converter in photovoltaic grid-connected transformerless inverter" School of ECE, Tehran, Iran [20] Ayman A Hamad, Mohammad A Alsaad "A software application for energy flow simulation of a grid connected photovoltaic system" University of Jordan, Amman, 11942, Jordan HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 61 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN [21] Nguyen Van Nho, Hong - Hee Lee, "Analysis of carrier PWM Method for Common Mode Elimination in Multilevel Inverter", IEEE [22] Nguyễn Văn Nhờ, “ Điện tử công suất ”, Nhà xuất đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh, 2005 HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM Trang 62 LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang 63 LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang 64 LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang 65 LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang 66 LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang 67 LUẬN VĂN THẠC SĨ HVTH: NGUYỄN XUÂN NAM GVHD: PGS.TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Trang 68 S K L 0 ... VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN XN NAM NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀO LƯỚI HẠ THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN –... VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN XUÂN NAM NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH PHÁT ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀO LƯỚI HẠ THẾ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN –... nối vào lưới điện phân phối Ưu điểm bật khác lưới điện thơng minh tạo nguồn lượng sạch, rẻ đáng tin cậy cho toàn đơn vị sử dụng điện nằm Tóm lại, lưới điện tích hợp lượng tái tạo vào lưới điện