Móng tháp do hãng bán máy thiết kế trên cơ sở số liệu khoan thăm dò địa chất, kết cấu liên hệ tòa tháp mà móng, tháp và máy dựa theo thiết kế và giám sát của hãng cung cấp máy.
2.5.2.2.Lắp đặt tháp tua-bin và tua-bin gió
a) Tua bin gió:
Toàn bộ máy phát tua-bin gió là thiết bị trọn bộ trong đó bao gồm: Khung vỏ và bệ máy, rotor và cánh, hộp số, máy phát, kết cấu nối khung bệ máy với đầu tháp và
HV: Nguyễn Xuân Khánh 56
cơ cấu vận chuyển theo hướng gió, cơ cấu điều khiển đo lường tự động, cáp dẫn từ máy xuống chân tháp, hệ thống thang máy và cơ cấu thang trời.
Hình 8: Các bộ phận của tua - bin gió
1. Blades (Cánh quạt): Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân cho các cánh quạt chuyển động và quay.
2. Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục
3. Pitch (Bước răng): Cách được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ rotor quay với tốc độ hợp lý nhất nhằm đạt hiệu suất sinh điện cao nhất và bảo vệ cánh quạt, rotor trong điều kiện gió quá lớn.
4. Brake (Bộ hãm-phanh): Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện, bằng sức nước hoặc bằng động cơ.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 57
6. Gear-box (Hộp số): Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/phút lên 1200 đến 1500 vòng/phút, tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền, là một bộ phận của bộ động cơ và tua-bin gió.
7. Generator (Máy phát): Phát ra điện.
8. Controller (Bộ điều khiển): Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/h, tương ứng với 12km/h đến 22 km/h và tắc động cơ khoảng 65 dặm/h tương đương với 104km/h (do các máy phát điện tỏa nhiệt). 9. Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió đến bộ điều
khiển.
10. Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yan drive” để định hướng tua- bin gió.
11. Nacelle: Vỏ. Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được đặt trên đỉnh trụ và bao gồm các phần: gear box, low and high-speed shafts, generator, controller, và brake. Vỏ bọc ngoài dùng để bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong khi làm việc.
12. High - speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao.
13. Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió.
14. Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định hướng gió.
15. Tower: Trụ đỡ nacelle, được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằng bằng thép. Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu năng lượng gió nhiều hơn và phát điện nhiều hơn.
Thiết kế chế tạo tua-bin phong điện có hai loại chủ yếu sau:
- Loại tua-bin phong điện có hộp số: là loại tua-bin kiểu truyền thống, hiện tại vẫn chiếm phần lớn thị phần trên thế giới. Loại này đã được chế tạo, cải tiến nhiều lần, đã đạt đến mức hoàn thiện. Tuy nhiên, việc chuyển đổi năng lượng gió từ tua- bin gió qua máy phát điện phải qua hộp số vẫn gây ra độ ồn và các tổn thất cơ học.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 58
- Loại tua-bin không có hộp số: Trong những năm gần đây người ta đã thiết kế, chế tạo và đưa vào vận hành những tổ máy tua-bin phong điện không hộp số, trục máy phát điện được nối trực tiếp với trục của tua-bin gió. Người ta đã thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển điện và từ để giải quyết vấn đề tần số và điện áp của máy phát điện. Hiện tại, loại máy này còn chiếm thị phần rất nhỏ, nhưng trong tương lai sẽ có khả năng cạnh tranh với loại máy tua-bin gió có hộp số.
- Thông số kỹ thuật của các loại máy: Các loại máy có công suất lớn từ 1MW của các hãng đều được cải thiện có các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương.
+ Tua bin khởi động ở tốc độ gió 2-3m/s (trước đây 4 - 4,5 m/s)
+ Đạt công suất định mức ở tốc độ gió 11,5 - 13m (trước đây 14-16m/s) + Hệ thống điều khiển cánh đều dùng điều khiển góc nhỏ.
+ Các tua-bin gió đều làm việc với chế độ hoàn toàn tự động. Máy phát điện :
Máy phát điện cho tua-bin có hộp số: là loại máy phát điện không đồng bộ thông thường được nối với trục của tua-bin gió thông qua hộp số. Loại này là loại máy truyền thống chiếm đại đa số tua-bin gió phát điện hiện đại, đã được tất cả các hãng sản xuất thời gian dài đã qua nhiều cải tiến hoàn thiện.
Máy phát điện cho tua-bin không hộp số: là loại máy phất đồng bộ có cấu tạo đặc biệt làm việc ở số vòng tháp từ 10 - 20 vòng/phút, đồng bộ được nối trực tiếp vào trục của tua-bin gió, không cần qua hộp số. Máy có một hệ thống tự động điều khiển điện - điện tử để giải quyết vấn đề tần số của máy phát điện theo tần số 50Hz. Những tiến bộ của ngành tự động điều khiển điện - điện tử trong những năm gần đây đã giải quyết tốt nhiệm vụ này. Bỏ qua hộp số, hệ thống tua-bin máy phát phong điện có thể giảm bớt khối lượng và số lượng chi tiết máy, giảm tiến ổn, giảm tổn thất cơ học nâng cao hiệu suất của máy. Đây có thể coi là một trong những thay đổi cơ bản trong công nghệ chế tạo máy phong điện. Bộ điều khiển tự động có thể đặt trực tiếp cùng tua-bin- máy phát, cũng có thể đặt dưới chân tháp.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 59
Đặc biệt ở khu vực có nhiều tháp gió có thể đặt trong nhà điều khiển chung nhiều tháp. Trường hợp này càng phát huy những ưu điểm của kiểu máy phát điện gió không hộp số.
Cánh quạt
Hiện tại các loại tua bin gió được các hãng sản xuất chủ yếu dùng trục ngang và có ba cánh quạt vì loại này có hiệu suất cao hơn loại một và loại hai cánh quạt. Cánh được nối với thân rotor qua hệ thống ổ bi để đảm bảo cho cánh quạt có thể điều khiển quay linh hoạt theo vận tốc gió và hướng gió. Cánh được làm bằng vật liệu đặc biệt có độ cứng cao và làm giảm xác suất sét đánh. Hệ thống điều khiển cánh quạt của rotor có hai phương thức điều khiển:
- Điều khiển góc lớn (Stall): chủ yếu dùng cho các máy có công suất nhỏ.
- Điều khiển góc nhỏ (Pitch): hiện đại và phức tạp hơn, chủ yếu dùng cho các máy phát có công suất lớn.
Bệ máy:
Toàn bộ hệ thống chuyển động, máy phát, phanh hãm thiết bị điều khiển được đặt trên một bệ máy vững chắc. Khung vỏ bọc và bệ máy tọa thành hộp kín, bên trong có hệ thống làm mát, bên ngoài có lớp bảo vệ chống sét bảo vệ thiết bị an toàn trong mọi điều kiện thời tiết.
Toàn bộ hệ thống thiết bị tua-bin máy phát phong điện được gắn với đầu tháp gió qua hệ thống vòng bi, nó có thể quay quanh trục thẳng đứng theo hướng gió nhờ các động cơ điều khiển tự động.
b) Tháp gió:
Theo thiết kế chế tạo của các hãng trên thế giới, đa phần thiết kế tháp gió có kết cấu bằng tôn cuốn hình côn, kết cấu bằng phương pháp hàn, kết cấu giữa tháp và bệ móng, các đoạn của máy đều dùng mặt bích và bulông. Tháp sau khi chế tạo được sơn bằng loại sơn tốt chịu được môi trường khắc nghiệt, bên trong tháp có trang bị dàn thang leo.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 60
Chương 3
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PHÂN TÍCH DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG SẠCH RETSCREEN ĐỂ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ TÀI CHÍNH, KỸ
THUẬT CỦA DỰ ÁN PHONG ĐIỆN HỒNG GAI -TP HẠ LONG 3.1. Giới thiệu phần mền phân tích dự án năng lượng sạch RETScreen
3.1.1. Thông tin mô tả chung
Phần mềm Phân tích Dự án Năng lượng Sạch RETScreenlà phần mềm đưa ra quyết định về năng lượng sạch hàng đầu thế giới. Đây là phần mềm hoàn toàn miễn phí do Chính Phủ Canada cung cấp khi ý thức là cần phải có một sự tiếp cận tổng hợp để đối phó với sự thay đổi về khí hậu và giảm bớt ô nhiễm. RETScreen được chứng minh là một công cụ giúp thực hiện các dự án năng lượng sạch trên toàn thế giới.
RETScreen làm giảm đáng kể mức độ tốn kém (cả tài chính lẫn thời gian) liên quan đến quá trình xác định và đánh giá các dự án năng lượng tiềm năng. Những phí tổn phát sinh trong các giai đoạn tiền khả thi, khả thi, phát triển, và ứng dụng này có thể là những rào cản lớn đối với quá trình triển khai các Công nghệ hiệu quả Năng lượng và Năng lượng Tái tạo. Với khả năng giúp phá tan những rào cản này, phần mềm RETScreen cắt giảm chi phí thực hiện các dự án ngay từ ban đầu và trong quá trình thực hiện công việc kinh doanh với năng lượng sạch.
RETScreen giúp những người đưa ra quyết định và các chuyên gia xác định rằng liệu một dự án năng lượng tái tạo, hiệu quả năng lượng, hay đồng phát nào đó được đưa ra có đem lại hiệu quả về mặt tài chính hay không. Nếu một dự án có tính khả thi - hoặc không khả thi - RETScreen sẽ giúp người đưa ra quyết định hiểu rõ điều này nhanh chóng, rõ ràng, dễ sử dụng và với mức phí tương đối tối thiểu.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 61
RETScreen:
- Được hơn 315.000 người ở 222 quốc gia và vùng lãnh thổ sử dụng.
- Hiện được vận hành bằng 35 ngôn ngữ được hơn 2/3 dân số thế giới sử dụng. - Là thành phần trong chương trình giảng dạy ở hơn 400 trường đại học và cao đẳng trên thế giới
RETScreen đã và đang trực tiếp chịu trách nhiệm đối với hơn 7 tỉ đô-la về tài khoản tiết kiệm của người sử dụng trên toàn cầu, và được kỳ vọng sẽ tăng lên hơn 8 tỉ đô-la vào năm 2013. Nhờ khả năng đem đến năng lượng sạch, RETScreen gián tiếp giúp giảm thiểu đáng kể lượng khí thải nhà kính - lượng giảm thiểu được ước tính là khoảng 20 triệu tấn mỗi năm cho đến năm 2013. Và đến năm 2013, người ta dự tính rằng RETScreen sẽ giúp thúc đẩy được quá trình lắp đặt của ít nhất 24 GW về khả năng cung cấp năng lượng sạch trên toàn thế giới với giá trị đạt xấp xỉ 41 tỉ đô-la.
3.1.2. Phần mềm và dữ liệu
HV: Nguyễn Xuân Khánh 62
RETScreen là một sản phẩm toàn diện nhất so với các sản phẩm tương tự, giúp các kỹ sư, kiến trúc sư, và các nhà hoạch định tài chính xây dựng mô hình và phân tích bất cứ dự án năng lượng sạch nào. Những người đưa ra quyết định có thể thực hiện quá trình phân tích chuẩn năm bước, bao gồm phân tích năng lượng, phân tích phí tổn, phân tích khí thải, phân tích tài chính, và phân tích độ nhạy cảm/rủi ro.
Để bắt đầu quy trình phân tích chuẩn 5 bước thì cần phải có các thông tin cơ bản về dự án. Tài liệu khởi động được sử dụng để ghi các thông tin chung về dự án cũng như các điều kiện tham chiếu công trường liên quan đến khí hậu. Tài liệu khởi động cũng được sử dụng để thu thập các điều kiện chuẩn để thực hiện phân tích dự án.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 63
Bước 1- Mô hình năng lượng (và các tài liệu phụ): Mô hình năng lượng mô tả vị trí dự án, loại hệ thống sử dụng trong trường hợp cơ bản, các loại tải (nơi có thể áp dụng), và nguồn năng lượng tái sinh. Trong bước này phần mềm RETScreen sẽ tính toán năng lượng sản xuất và dự trữ năng lượng hàng năm của dự án.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 64
Bước 2- Phân tích chi phí: Tại đây người sử dụng nhập vào các chi phí định kì, chi phí hàng năm và chi phí ban đầu cho hệ thống dự án cũng như vào sổ bất cứ chi phí nào dự trên tình huống được tránh đi trong tình huống được đề xuất (nói cách khác, người sử dụng có thể ghi vào trực tiếp chi phí gia tăng). Để đánh giá một dự án người sử dụng có thể lựa chọn giữa thực hiện nghiên cứu đánh giá tiền khả thi và nghiên cứu khả thi. Với “Phân tích đánh giá tiền khả thi”, chỉ cần các thông tin ít chính xác và chi tiết. Với “Phân tích đánh giá khả thi” thường yêu cầu các thông tin chi tiết và chính xác hơn.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 65
Bước 3 - Phân tích khí nhà kính (GHK): Tại bước này người sử dụng xác định mức giảm các loại khí nhà kính có được từ việc sử dụng công nghệ được lựa chọn của dự án. Khi đánh giá một dự án người sử dụng có thể lựa chọn giữa việc tiến hành phân tích khí nhà kính một cách đơn giản, theo tiêu chuẩn hay có hiệu chỉnh. Người sử dụng cũng có thể chỉ ra việc dự án nên được đánh giá là một dự án cơ chế phát triển sạch (CDM) tiềm năng hay không.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 66
Bước 4- Phân tích tài chính: Người sử dụng sẽ cụ thể hóa thông số tài chính liên quan đến chi phí năng lượng tránh được, các chi phí sản xuất, chi phí giảm khí thải nhà kính, số tiền thưởng, lạm phát, tỷ lệ giảm giá khoản nợ và các khoản thuế. Tại bước này RETScreen sẽ tính toán một loại các chỉ số tài chính (Ví dụ: tính toán sự biến đổi của các chỉ số tài chính, giá trị dòng ứng trước…) để đánh giá tính khả thi của dự án. Tại bước này RETScreen cũng sẽ cho người sử dụng thấy được một biểu đồ dòng tiền lũy kế.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 67
Bước 5 - Phân tích tính độ nhậy và rủi ro: Tại bước này RETScreen sẽ cho người sử dụng biết được mức độ chắc chắn mà các dự toán về các thông số chủ chốt có thể ảnh hưởng tới tính khả thi của dự án. Người sử dụng có thể tiến hành một phân tích độ nhạy hoặc một phân tích rủi ro hay cả hai.
Các công nghệ được đưa vào trong những mô hình dự án củaRETScreen là bao quát toàn diện và bao gồm cả những nguồn năng lượng sạch truyền thống và phi
HV: Nguyễn Xuân Khánh 68
truyền thống cũng như những nguồn năng lượng và các công nghệ thông thường. Các mô hình dự án này bao gồm: Hiệu quả năng lượng (từ các cơ sở công nghiệp lớn tới các hộ tư nhân), sưởi ấm và làm mát (ví dụ như mô hình sinh khối, bơm hơi nóng và làm nóng không khí/ nước bằng năng lượng mặt trời), điện năng (gồm có năng lượng phục hồi như mặt trời, gió, sóng nước, địa nhiệt…Ngoài ra các mô hình còn những công nghệ thông thường như tuabia khí/hơi nước và động cơ chuyển động qua lại), và nhiệt, điện kết hợp (hay còn gọi là đồng phát). Được tổng hợp hoàn toàn vào các công cụ phân tích này là nhữ cơ sở dữ liệu về sản phẩm (6000 bộ sản phẩm được tích hợp trực tiếp vào RETScreen: thông tin cần để mô tả hoạt động của hệ thống năng lượng sạch đề xuất trong bước đầu tiên trong phân tích RETScreen (chính là Mô hình Năng lượng và các tài liệu kèm theo), dự án, thủy học và khí hậu (với khí hầu gồm có 4.700 vị trí trạm trên mặt đất cộng với dữ liệu vệ tinh của NASA bao phủ toàn bộ diện tích bề mặt hành tinh được cung cấp để dùng với RETsreen thông qua bộ dữ liệu năng lượng mặt trời (SSE) và khí tượng mặt đất NASA), cùng các đường dẫn tới các bản đồ nguồn năng lượng trên thế giới. Việc thu thập dữ liệu cho một dự án đơn lẻ có thể rất tốn kém và mất thời gian. Phần mềm RETScreen tích hợp một loạt các cơ sở dữ liệu