2.3.1. Qui trình lắp đặt
Nhà máy gió Phương Mai II được lắp đặt trên diện tích rộng khoảng 150ha với 28 tổ máy. Công suất dự kiến của nhà máy là 50.4MW.
Turbine được sử dụng là loại 1,8MW có đường kính của cánh turbine là 60m.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
Hình 2.1 Mô hình turbine gió 1.8MW
Bảng 2 - Đặc điểm của turbine gió 1.8MW
Tốc độ cực tiểu Tốc độ cực đại Số cánh rotor Đường kính rotor Diện tích quét rotor Độ cao của tháp
Phương pháp điều khiển
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót
Hệ thống điều khiển
Khi lượng không khí di chuyển nó mang theo một động năng rất lớn sẽ làm cho cánh rotor quay. Cánh rotor quay nó tạo ra các chuyển động bên trong của một rotor gió tạo ra công suất điện và công suất này điều khiển máy phát được tính như sau:
1
0=2 3
Nhưng hiện nay, với trình độ khoa học kỹ thuật hiện đại các turbine gió được nhà sản xuất ấn định ngõ ra cố định là dòng điện AC với hiệu điện thế cố định là 690V và tần số đặt là 50Hz.
Việc ấn định điện áp và tần số ngõ ra của turbine gió tạo điều kiện lợi cho việc hoà mạng với lưới điện của quốc gia. Nhà máy điện Phương Mai xây dựng nhằm mục đích phục vụ nhu cầu tiêu thụ của địa phương và thành phố Quy Nhơn, khu công nghiệp Nhơn Hội… đáp ứng nhu cầu điện cần thiết trong mùa khô. Chính vì thế mà nhà máy điện gió Phương Mai kết nối với hệ thống lưới điện 22kV.
2.3.2. Điều khiển, giám sát của nhà máy
Ở trong nhà máy nhiệt điện hoặc thuỷ điện, việc điều chỉnh công suất có thể thực hiện bất kỳ thời điểm nào. Còn đối với nhà máy điện gió thì công suất phụ thuộc vào tốc độ gió. Chính lượng gió và tốc độ gió ở các khu vực khác nhau cho nên ta có những nhà máy điện gió có công suất khác nhau. Tốc độ gió thay đổi liên tục ảnh hưởng tới nhà máy gió, ví dụ như các đợt bão tốc độ gió rất mạnh sẽ làm thay đổi điện áp bất thường ngõ ra. Chính vì vậy mà hệ thống điều khiển phải đáp ứng được vấn đề này. Không như các thiết bị điều khiển, hệ thống điều phải cập nhật các số liệu của toàn hệ thống của nhà máy gió và xử lý.
Trong việc điều khiển và quản lý nhà máy gió, các điều khiển bên trong (các nhóm thiết bị và sự tác động lẫn nhau) và nhóm điều khiển bên ngoài (yêu cầu của người tiêu thụ...). Hệ thống điều khiển phải có những quyết định chính xác, hợp lý vì tầm quan trọng của nó phải luôn bảo dưỡng và đặt lên hàng đầu. Ví dụ như thiết
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
CHƯƠNG II: NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI
bị điều khiển cánh, việc quyết định thời điểm dừng turbine khi tốc độ gió quá cao là rất quan trọng.
Các điều kiện của bộ biến đổi năng lượng: Phải tự động hoàn toàn.
Bảo vệ an toàn cho nhà máy, dùng các thiết bị điều khiển từ xa với kỹ
thuật hiện đại và làm việc chính xác không gây ra sự cố. Các bộ phận bảo vệ làm việc riêng biệt.
Hoạt động của nhà máy phải thích ứng với phụ tải.
Ngoài những yêu cầu trên còn có nhiều yêu cầu khác đặc biệt là yêu cầu chống chạm đất, bảo vệ quá áp, bảo vệ chống sét là yêu cầu quan trọng của nhà máy.
Hệ thống điều khiển nhà máy gió phải giám sát được toàn bộ hoạt động của nhà máy. Tất cả các thông số hoạt động nhà máy gió đều được quản lý và điều khiển thông qua máy tính. Hệ thống máy tính sẽ chuẩn đoán các sự cố và các lỗi trước khi thực hiện lệnh điều khiển. Nếu máy tính phát hiện một số vấn đề bất thường thì nó có thể điều khiển turbine ngừng hoạt động. Thêm vào đó hệ thống SCADA (hệ thống điều khiển và thu thập dữ liệu) cho phép điều khiển hoạt động từ xa. Hệ thống này cho phép giám sát hoạt động và cài đặt thông số mới.
Kết nối lưới điện của nhà máy với lưới điện phân phối.
Nhá máy điện Phương Mai kết nối với lưới điện 22kV thông qua máy phát phân phối DG. Khi lượng điện của nhà máy phát ra đáp ứng dư so với nhu cầu sử đụng điện ở khu vực đó thì máy phát phân phối DG sẽ đẩy lượng điện dư lên đường dây truyền tải lưới điện quốc gia. Như vậy đối với nhà máy điện Phương Mai máy phát phân phối DG chạy trong ở trạng thái đỉnh.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót
2.3.3. Chức năng của hệ thống SCADA trong điều khiển và giám sát của nhàmáy máy
Hệ thống SCADA thực hiện chức năng thu thập dữ liệu từ xa, các số liệu về sản lượng, các thông số vận hành ở các trạm biến áp thông qua đường truyền số liệu được truyền về trung tâm, lưu trữ ở hệ thống máy tính chủ.
Dùng các cơ sở số liệu đó: Để cung cấp những dịch vụ về điều khiển giám sát hệ thống điện.
Hiển thị các trạng thái về quá trình hoạt động của thiết bị điện, hiển thị đồ thị, hiển thị sự kiện, báo động, hiển thị báo cáo sản xuất.
Thực hiện điều khiển từ xa quá trình Đóng /Cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, thay đổi các giá trị của đầu phân áp máy biến thế, đặt giá trị của rơle...
Thực hiện các dịch vụ: Về truyền số liệu trong hệ và ra ngoài hệ, việc đọc viết số liệu lên PLC /RTU, trả lời các bản tin yêu cầu của cấp trên về số liệu, về thao tác.
Một hệ SCADA kết hợp phần cứng lẫn phần mềm vi tính để tự động hóa việc điều khiển giám sát cho một đối tượng trong hệ thống điện.
Với một hệ thống thì yêu cầu việc xây dựng hệ SCADA (cho hệ thống điện) thực hiện một trong số những nhiệm vụ tự động hóa sau:
+ Thu thập - Giám sát từ xa.
+ Điều khiển Đóng /Cắt từ xa.
+ Điều chỉnh tự động từ xa.
+ Thông tin từ xa của các đối tượng và các cấp quản lý.
Mỗi chức năng trên đều có những yêu cầu đặc biệt cho từng bộ phận, phần cứng, phần mềm chuyên dụng của hệ thống SCADA. Cụ thể là:
Phần đo - Giám sát xa: Cần đảm bảo thu thập, lưu giữ, hiển thị, in ấn, đủ những số liệu cần cho quản lý kỹ thuật.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
CHƯƠNG II: NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI
Phần điều khiển thao tác xa: Phải đảm bảo được việc kiểm tra Đóng /Cắt an toàn, tin cậy.
Sơ đồ kết nối nhà máy:
Hình 2.2 Sơ đồ phân phối của nhà máy
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
CHƯƠNG III: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA 3.1. Yêu cầu chung khi kết nối lưới điện
Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có khả năng duy trì vận hành phát công suất tác dụng trong dải tần số từ 49 Hz đến 51 Hz theo các chế độ sau:
Chế độ phát tự do: Vận hành phát điện công suất lớn nhất có thể theo sự biến đổi của nguồn năng lượng sơ cấp (gió hoặc mặt trời).
Chế độ điều khiển công suất phát: Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có khả năng điều chỉnh phát công suất tác dụng theo lệnh của Cấp điều độ có quyền điều khiển phù hợp với sự biến đổi của nguồn năng lượng sơ cấp trong thời gian không quá 30 giây với độ sai số trong dải ± 01 % công suất định mức, cụ thể như sau:
+Phát công suất theo đúng lệnh điều độ trong trường hợp nguồn sơ cấp biến thiên bằng hoặc lớn hơn giá trị dự báo.
+Phát công suất lớn nhất có thể trong trường hợp nguồn sơ cấp biến thiên thấp hơn giá trị dự báo.
Trong chế độ vận hành bình thường, nhà máy điện gió và nhà máy điện mặt trời phải có khả năng phát công suất tác dụng và đảm bảo không bị ảnh hưởng do điện áp tại điểm đấu nối thay đổi trong dải cho phép quy định tại Điều 6 Thông tư qui định hệ thống truyền tải số: 25/2016/TT – BCT.
Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời tại mọi thời điểm đang nối lưới phải có khả năng duy trì vận hành phát điện trong thời gian tối thiểu tương ứng với các dải tần số vận hành theo quy định tại Bảng 3 như sau:
Bảng 3 - Quan hệ giữa thời gian duy trì tối thiểu và tần số
Dải tần số của hệ thống điện
Từ 47,5 HZ đến 48,0 Hz Trên 48 Hz đến dưới 49 Hz
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
CHƯƠNG III: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA
Từ 49 Hz đến 51 Hz Trên 51 Hz đến 51,5 Hz Trên 51,5 Hz đến 52 Hz
Khi tần số hệ thống điện lớn hơn 51 Hz, nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải giảm công suất tác dụng với tốc độ không nhỏ hơn 01 % công suất định mức mỗi giây.
Nhà máy điện gió và nhà máy điện mặt trời phải có khả năng điều chỉnh công suất phản kháng và điện áp.
Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời tại mọi thời điểm đang nối lưới phải có khả năng duy trì vận hành phát điện tương ứng với dải điện áp tại điểm đấu nối trong thời gian như sau:
Điện áp dưới 0,3 pu, thời gian duy trì tối thiểu là 0,15 giây.
Điện áp từ 0,3 pu đến dưới 0,9 pu, thời gian duy trì tối thiểu được tinh theo công thức sau:
Tmin= 4 x U - 0,6
Trong đó:
Tmin (giây): Thời gian duy trì phát điện tối thiểu. U (pu): Điện áp thực tế tại điểm đấu nối tính theo đơn vị pu.
Điện áp từ 0,9 pu đến dưới 1,1 pu, nhà máy điện gió và nhà máy điện mặt trời phải duy trì vận hành phát điện liên tục.
Điện áp từ 1,1 pu đến dưới 1,15 pu, nhà máy điện gió và nhà máy điện mặt trời phải duy trì vận hành phát điện trong thời gian 03 giây.
Điện áp từ 1,15 pu đến dưới 1,2 pu, nhà máy điện gió và nhà máy điện mặt trời phải duy trì vận hành phát điện trong thời gian 0,5 giây.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải đảm bảo không gây ra thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối quá 01 % điện áp danh định. Nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời phải có khả năng chịu được thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối tới 03 % điện áp danh định đối với cấp điện áp từ 220 kV trở lên.
Tổng mức biến dạng sóng hài do nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời gây ra tại điểm đấu nối không vượt quá giá trị 03 %.
Mức nhấp nháy điện áp do nhà máy điện gió, nhà máy điện mặt trời gây ra tại điểm đấu nối không được vượt quá giá trị quy định tại Điều 9 Thông tư qui định hệ thống truyền tải số: 25/2016/TT – BCT.
3.2. Kết nối lưới
Hiện nay, các turbine gió đều được lắp đặt loại biến đổi tốc độ. Việc biến đổi tần số máy phát ngõ ra chỉnh lưu ra một chiều và sau đó nghịch lưu ra xoay chiều với trị hiệu dụng và tần số có thể thay đổi được để hoà lưới. Các bộ phận biến đổi trên được nhà sản xuất định sẵn trong turbine của máy phát tự điều chỉnh điện áp ngõ ra, tần số phù hợp với lưới điện.
Bộ nghịch lưu xoay chiều.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
CHƯƠNG III: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA
Mạch điện tử công suất sử dụng để chuyển từ một chiều sang xoay chiều gọi là bộ nghịch lưu. Ngõ vào của bộ nghịch lưu được lấy từ ngõ ra một chiều của nhà máy gió.
Điện áp pha bộ nghịch lưu được tính như sau:
2√2
ℎ = (
6)
3.3. Phương pháp kết nối lưới
Tùy vào đặc tính của máy phát thì ta có các phương pháp kết nối khác nhau.
Máy phát kiểu cảm ứng thì ta có thể nối trực tiếp với lưới mà không cần biến tần. Đối với loại này thì:
Cấu trúc đơn giản.
Có công suất thay đổi khi thay đổi vận tốc gió. Có dòng vào lớn khi kết nối với mạng lưới điện. Có tiếng ồn lớn do bộ tăng tốc và cánh rotor gây ra.
Đối với loại máy phát đồng bộ và không đồng bộ thì ta sử dụng bộ biến tần. Ta có các đặc điểm sau:
Bộ biến tần không điều khiển. Bộ biến tần điều khiển bán phần. Bộ biến tần điều khiển toàn phần.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
Hình 3.2 Cấu trúc của bộ biến tần.
Bộ biến tần được sử dụng để cung cấp điện cho các tải tiêu thụ với tần số phù hợp với tần số lưới. Tuỳ thuộc vào thiết kế bộ biến tần mà nó có thể ảnh hưởng tới máy phát và mạch IC. Điều này không xảy ra nếu ta sử dụng cầu chỉnh lưu không điều khiển, sử dụng bộ biến tần xung, các thông số của máy phát có thể sử dụng qua độ lớn và pha của máy phát.
3.4. Điều khiển công suất
Điện áp và dòng điện thì đặc biệt được đo 128 lần trên 1 chu kỳ dòng điện xoay chiều. Trên cơ sở này bộ xử lý DSP tính toán sự ổn định tần số lưới, công suất thực và công suất phản kháng của turbine.
Để bảo đảm chất lượng của công suất bộ điều chỉnh có thể đóng hoặc mở một số lượng lớn tụ điện, nhiệm vụ của các tụ này là điều chỉnh công suất phản kháng (góc lệch pha giữa điện áp và dòng).
3.5. Sử dụng DG vào hệ thống lưới phân phối3.5.1. Giới thiệu về DG (Distributed Generrator) 3.5.1. Giới thiệu về DG (Distributed Generrator)
Năng lượng sử dụng nhiều nhất là năng lượng hoá thạch, năng lượng hóa thạch là năng lượng hữu hạn nó chỉ đáp ứng cho nhu cầu của con người vài chục năm nữa. Ngoài ra năng lượng hoá thạch còn gây nên ô nhiễm môi trường và nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính. Để giải quyết vấn đề trên phải tìm ra nguồn năng lượng tái
Hồ Chí Tính 52
Phạm Văn Rót Nguyễn Lê Thuật
CHƯƠNG III: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA
sinh, năng lượng tự nhiên để thay thế. Sử dụng nguồn năng lượng tái sinh hiệu quả, chúng ta sử dụng các máy phát công suất nhỏ gọi là máy phát phân bố gọi tắt là DG. Các máy phát này cung cấp trực tiếp cho hộ tiêu thụ nói một cách khác chúng đưa trực tiếp điện vào lưới phân phối. Khi lượng điện còn dư thì nó mới đẩy lên lưới điện truyền tải để truyền tải cho những nơi khác.
Hình 3.3 Vị trí của máy phát phân bố trong hệ thống điện
Vì DG thường được sử dụng với nguồn năng lượng tài sinh có công suất vừa và nhỏ nó sẽ ưu tiên cung cấp điện cho khu vực đó. Vì vậy DG có những ưu điểm như sau:
Về phía nhà cung cấp:
Giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối và truyền tải do nguồn DG phát trực tiếp vào lưới phân phối.
DG làm giảm sự phụ thuộc của khách hàng vào nguồn phát trung tâm. Máy phát phân bố làm đa dạng hoá nguồn năng lượng điện, tận dụng nguồn năng lượng sẵn có ở địa phương.
DG nâng cao chất lượng điện năng.
Hồ Chí Tính Phạm Văn Rót
DG sử dụng nguồn năng lượng sạch không gây ô nhiễm môi trường.
Về phía khách hàng tiêu thụ:
DG nâng cao hiệu suất năng lượng giảm tổn thất năng lượng nhờ kết hợp với các nguồn điện sẵn có ở địa phương.
DG góp phần nâng cao độ tin cậy do sử dụng nguồn dự phòng.
3.5.2. Ứng dụng của DG (Distributed Generator)
DG cung cấp nguồn năng lượng liên tục
Cung cấp cho khách hàng dùng điện ít nhất 6000h/năm. Vì vậy DG sử dụng nhiều trong ngành chế biến thực phẩm, công nghệ chất dẻo, công nghệ hoá học... Trong lĩnh vực thương mại DG được dùng nhiều trong các khoa dự trữ.