L ỜI NÓI ĐẦU
3.4.1.3. Đảm bảo chất lượng công suất
Đối với một nhà máy phát ra điện thì vấn đề chất lượng công suất là một yếu tố then chốt, theo một cách nào đó nó có ảnh hưởng đến chi phí năng lượng. Nếu chất lượng công suất thấp sẽ làm tăng chi phí cho việc truyền tải năng lượng, hoặc giới hạn việc tạo ra công suất cung cấp cho lưới, tăng chi phí vận hành. Bởi tính biến thiên trong giai đoạn dài và ngắn của nguồn năng lượng, và sự tương tác với lưới điện mà khả năng của năng lương gió vẫn thường bị đánh giá thấp trong hệ thống cung cấp năng lượng. Bởi thế, việc thiết kế hệ thống điều khiển cũng phải tính đến chất lượng công suất. Yêu cầu này đang ngày càng trở nên cấp thiết khi mà công suất của năng lượng gió đang ngày càng tăng cao với mục tiêu huy động công suất điện từ các nhà máy điện gió phát ra ngày càng lớn. Chất lượng công suất được ấn định bởi sự ổn định về tần số và điện áp đầu ra ở điểm nối với lưới điện và bởi sự tạo rung.
Thông thường, tần số là một giá trị ổn định. Sự biến đổi của tần số trong một mạng điện là do sự không cân bằng của công suất giữa máy phát và lưới. Ví dụ, máy phát sẽ chạy nhanh hơn khi công suất cung cấp vượt quá công suất tiêu thụ, dẫn đến làm tăng tần số. Tương tự, máy phát chạy chậm lại khi đó không thể đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng công suất trên lưới, do đó làm giảm tần số. Thông thường, khi được nối với mạng điện lớn, những máy phát điện đơn lẻ hoặc một số ít máy phát không làm ảnh hưởng đến tần số chung. Tuy nhiên, điều này sẽ trở thành một vấn đề lớn khi turbine gió là một phần của một hệ thống năng lượng đơn lẻ hoặc khi làm việc với một hệ thống turbine gió lớn. Trong các trường hợp này yêu cầu phải điều chỉnh năng lượng gió tổng thể được cung cấp.
Sự tương tác giữa các turbine gió và công suất lưới ảnh hưởng đến điện áp ở các đầu cuối của lưới. Mặt khác, những biến thiên chậm của điện áp xảy ra khi công suất phát ra bởi hệ WECS thay đổi so với tốc độ gió trung bình. Biên độ của sự biến động này phụ thuộc rất lớn vào trở kháng của lưới ở điểm nối vào dòng công suất tác dụng và công suất phản kháng. Một cách để làm giảm sự biến động điện áp này mà không làm ảnh hưởng đến sự biến đổi công suất là điều khiển dòng công suất
phản kháng. Phương pháp này đã được sử dụng để giải quyết vấn đề này, ví dụ: sử dụng một dãy các tụ điện hoặc máy điện đồng bộ, để tiêu thụ hoặc tạo ra công suất phản kháng. Tuy nhiên, với những turbine gió hiện nay được nối với lưới qua các bộ biến đổi công suất nhằm tận dụng ưu thế điều khiển đa dạng của các thiết bị điện tử công suất.
Mặt khác, các tải chu kì có nguồn gốc từ sự quay và được đưa đến các bộ truyền động tới lưới gây ra sự dao động nhanh của điện áp lưới. Đáng tiếc là tần số của những tải tuần hoàn này lại rơi vào dải tần số nhạy cảm đối với mắt người, do đó nó tạo ra sự chập chờn trên đường dây điện. Sự chập chờn được định nghĩa là cảm giác rung động được tạo ra do biến động của kích thích ánh sáng gây ra sự khó chịu cho khách hàng. Có thể khắc phục sự biến động điện áp và sự chập chờn này bằng cách gắn thêm các bộ lọc tích cực hoặc thụ động. Trong trường hợp hệ WECS hoạt động với tốc độ thay đổi, ta điều khiển công suất tác dụng bằng các bộ biến đổi điện. Tương tự, chúng có thể được làm mịn gián tiếp bằng việc ngăn chặn sự truyền đi của tải tuần hoàn. Điều này có thể được kết hợp chặt chẽ với việc chống rung động bằng một bộ điều khiển thích hợp để điều chỉnh đặc tính momen máy phát.