f. Ưu và nhược điểm của DFIG
5.1.3 Chọn Tua-bin gió
Ta có thể chọn nhiều loại Tua-bin gió của nhiều hãng khác nhau: Vestas (Đan Mạch), GE Energy (Mỹ), Gamesa (Tây Ban Nha), Enercon (Đức), Suzlon (Ấn Độ), Siemen (Đức) ở đây ta chọn Tua-bin Vestas V90 2.0-IEC IIIA của hãng.
75
Hình 5.5: Cấu trúc bên trong Tua-bin V90 2.0-IEC IIIA của hãng Vestas.
Trong đó:
1. Bộ điều khiển cánh
2. Xi lanh điều khiển góc nghiêng
3. Bệ cánh quạt 4. Trục chính 5. Hệ thống làm mát nước 6. Hộp số 7. Thắng đĩa 8. Nơi móc cần nâng
9. Bộ điều khiển và bộ đổi điện
10. Bộ thu phát sóng và cảm biến 11. Máy biến áp 12. Cánh 13. Vòng bi cánh 14. Hệ thống khóa Roto 15. Bình dầu thủy lực 16. Bệ máy 17. Bánh răng định hướng
18. Mối nối bằng nhựa dẻo
19. Máy phát không đồng bộ đa tốc
76
Bảng 5.2: Các thông số Tua-bin Vestas V90 2.0-IEC IIIA.
Thông số Rotor: Đường kính: 90m Diện tích quét: 6362 m2 Tốc độ định mức: 14.9 vòng/ phút Số cánh: 3
Điều khiển công suất: điều khiển góc nghiêng.
Thắng khí học: Nghiêng tối đa cánh.
Tháp:
Chiều cao từ tâm bệ cánh: 80m.
Thông số hoạt động:
Tốc độ gió bắt đầu phát điện: 2.5 m/s.
Tốc độ gió định mức: 13 m/s Tốc độ gió ngắt điện: 25 m/s
Máy phát:
Loại máy phát không đồng bộ optispeed -Vòng trượt. 4 POLE. Cosφ = 0.8.
Công suất định mức: 2000 Kw Điện áp/ tần số: 690V/ 50Hz
Thử nghiệm của nhà sản xuất:
Tốc độ gió (m/s)
Góc Nghiêng cánh quạt
77
Hộp số:
Loại hộp số hành tinh.
Điều khiển:
Dùng vi xử lý điều khiển toàn bộ Tua-bin và có thể kết nối với hệ thống giám sát và điều khiển (scada) trung tâm.
Khối lượng:
Vỏ và các thiết bị bên trong: 68 tấn Rotor gồm cánh và bệ cánh: 38 tấn Tháp: 150 tấn
78
từ các giá trị vận tốc gió ổn định:
Hình 5.6: Đặc tuyến công suất Tua-bin Vestas V90-IEC IIIA.
Ưu điểm: đây là Tua-bin gió hiện đại nhất của hãng Vestas, có nhiều cải tiến với hộp số vệ tinh cho phép tỉ số truyền động thay đổi được, từ đó ổn định tốc độ máy phát. Cánh làm từ sợi cacbon nhẹ hơn các kiểu cánh trước làm từ sợi thủy tinh giúp tiết kiệm chi phí xây tháp.
Nông trường gió khi đã được xây dựng sẽ hòa vào lưới điện địa phương và quốc gia qua đường dây 220 KV Hàm Thuận, Phan Thiết. Điện từ nông trường gió có thể nối vào trạm biến áp Mũi Né 110/22 KV.
79
Hình 5.7: Tiêu chuẩn sắp xếp vị trí Tua-bin gió trong cánh đồng gió ngoài khơi. (Nguồn: “The Wind Farm Layout Optimization Problem-By M.Samorani”)
Số lượng Tua-bin gió được chọn là 30 Tua-bin, vì hướng gió chủ yếu là hướng Đông nên ta xếp Tua-bin thành 10 hàng xoay về hướng Đông, để giảm ảnh hưởng công suất lẫn nhau của các Tua-bin gió thì khoảng cách giữa các Tua-bin gió trong cùng một hàng cách nhau ít nhất bằng 4 lần đường kính cánh quạt và khoảng cách giữa hai hàng tối thiểu là 7 lần đường kính như hình 5.7, sơ đồ bố trí Tua-bin trong cánh đồng gió như hình 5.8:
80
Hình 5.8: Sơ đồ bố trí Tua-bin gió trong cánh đồng gió ngoài khơi tại Mũi Né.
Nông trường 10×3 Tua-bin nằm trong phạm vi 3.6x1.26 (Km), hai Tua-bin trong cùng hàng (10 Tua-bin) cách nhau 360 (m), hàng 3 Tua-bin đặt so le nhau (180m) cách nhau 630 (m), ngoài ra còn có một trạm điều khiển và 4 trạm báo hiệu. Các Tua-bin đều được trang bị máy biến áp 22 (KV), do đó ta dùng cáp 22 (KV), chiều dài cáp từ nông trường về đất liền là gần bờ khoảng 6 (Km). Tổng chiều dài cáp điện trong nông trường ước tính khoảng là 17.03042 (Km). Tất cả cáp đều được đặt dưới đáy biển.
81
Hình 5.9: Cáp nối dưới biển giữa các trụ Tua-bin gió.
82
Hình 5.11: Cáp vào bờ từ cánh đồng gió ngoài khơi.
Do đặc điểm của nhà máy điện dùng năng lượng gió, không tốn chi phí cho nguồn năng lượng sơ cấp, mặc khác gió không thể trữ như nhà máy thủy điện nên khi điều động các nhà máy điện ta ưu tiên nhà máy điện dùng sức gió trước tiên. Vì vậy trong tính toán nhà máy điện lúc nào nhà máy cũng hoạt động đầy tải. Do công suất nhà máy phụ thuộc nhiều vào sức gió nên ta tính khi nhà máy điện ở công suất định mức và chọn thiết bị cũng theo thông số này.
Điện áp định mức một Tua-bin máy phát là 690 (V), do trong Tua-bin gió đã có sẵn máy biến áp với cấp điện áp thứ cấp theo yêu cầu khách hàng. Do đó, ta chọn cấp
điện áp là Uđm = 22 (KV), Pđm = 2000 (KW), hệ số công suất mỗi máy cosφ = 0.8
Công suất biểu kiến mỗi máy: 𝑆 = 𝑃đ𝑚
𝑐𝑜𝑠𝜑= 2000
0.8 = 2500 (𝐾𝑉𝐴) Công suất phản kháng máy cần là:
83
Do công suất máy không ổn định nên ta dùng bộ bù có thể cấp công suất phản
kháng theo yêu cầu máy phát. Dung lượng bù sao cho hệ số công suất tăng từ cosφ1 =
0.8 -cosφ2 = 0.95, bộ bù được đặt tại Tua-bin để tiết kiệm dây dẫn: Qb = P(tgφ1 – tgφ2) = 2000×0,42 = 840 (KVAR) Công suất biểu kiến mỗi máy giảm còn:
𝑆 = 𝑃đ𝑚 𝑐𝑜𝑠𝜑=
2000
0.95 = 2105 (𝐾𝑉𝐴) Công suất cả nông trường là:
Sw = 2.105×30 = 63.15 (MVA) Pw = 2×30 = 60 (MW)
Điện tự dùng cả nông trường kể cả trung tâm điều khiển thông thường bằng 0,25% tổng công suất cả nông trường gió. Nguồn: “The Wind Farm Layout Optimization Problem-By M.Samorani”.
Suy ra công suất tải vào đất liền là:
P = Pw – Ptd = 60 – 0,15 = 59,85 (MW)
𝑆 = 𝑃 𝑐𝑜𝑠𝜑=
59,85
0.95 = 63 (𝑀𝑊)
Từ đó ta chọn cáp ngầm đi kép dưới đáy biển có thông số: điện áp chịu đựng 22 KV, công suất truyền tải tối đa 30 MW.
84
85