BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN PHÚ HƯNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NĂNG LƯỢNG GIÓ Chuyên ngành: Hệ thống điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRẦN VĂN THỊNH TS NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT Hà Nội - Năm 2012 Luận văn Thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải báo, tạp chí, tiêu chuẩn trang web theo danh mục tài liệu luận văn Tác giả luận văn Nguyễn Phú Hưng HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Nhân dịp em xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến thầy giáo TS.Trần Văn Thịnh thầy giáo TS Nguyễn Xuân Hoàng Việt công tác giảng dạy Viện Điện thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, thầy tạo điều kiện, hướng dẫn giúp đỡ em tận tình suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp cao học khoá 2009-2011 Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, Bộ môn Hệ thống điện, thầy cô giáo Viện Điện dạy dỗ, truyền thụ cho em kiến thức thiết yếu trình học đại học toàn thời gian học cao học, giúp em đạt kết ngày hôm Em xin chân thành cảm ơn đến bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên suốt thời gian học trình làm luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng luận văn tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo để luận văn hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 03 năm 2012 Nguyễn Phú Hưng HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh AWEA American Wind Energy Association Cơ quan lượng điện gió Mỹ CWEA Canadian Wind Energy Association Hiệp hội lượng điện gió Canada DFIG Doubly-Fed Induction Generator Máy phát không đồng nguồn kép EVN Electricity of Viet Nam Tập đoàn Điện lực Việt Nam EWEA European Wind Energy Association Cơ quan lượng gió Châu Âu GWEC Global Wind Energy Council Hội đồng lượng gió toàn cầu IEA The International Energy Agency Cơ quan lượng Quốc tế PWM Pulse-With Modulated Phương pháp điều chế rộng xung SQIG (Squirrel-Cage Induction Generator) Máy phát không đồng rotor lồng sóc WEA Wind Energy Association Hiệp hội lượng gió WECS Wind Energy Conversion Systems Hệ thống chuyển đổi lượng gió WET Wind Energy Turbine Tua bin lượng gió HV: Nguyễn Phú Hưng Tiếng Việt Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Sự phát triển Turbine gió tính từ 1985 đến 2004 17 Bảng 1.2: Tổng công suất điện gió lắp đặt giới tính đến năm 2007 19 Bảng 1.3: Tiềm gió Việt Nam 31 Bảng 1.4: Tiềm gió Việt Nam độ cao 50m 32 Bảng 1.5: Tiềm gió Việt Nam độ cao 65m 33 Bảng 1.6: Tiềm kỹ thuật lượng gió Việt Nam độ cao 60m 33 Bảng 1.7: So sánh tốc độ gió trung bình EVN đồ gió giới 37 Bảng 2.1: Đường kính cánh quạt turbine gió tương ứng với công suất 46 Bảng 4.1: Các tín hiệu thông số đầu vào, đầu khối mô 110 HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Giá thành sử dụng điện giảm tính từ năm 1980-2005 17 Hình 1.2: Thứ tự xếp hạng 10 nước có tổng công suất lắp đặt điện gió (GW) hàng đầu giới tính đến năm 2009 20 Hình 1.3: Dự báo lượng gió toàn Châu Âu đến năm 2030 21 Hình 1.4: Chi phí điện Cent€/kWh tính đến năm 2005 29 Hình 1.5: Mô hình phát điện gió cho hộ gia đình 35 Hình 1.6: Mô hình phát điện gió cho cụm dân cư 35 Hình 1.7: Mô hình phát điện gió công nghiệp huyện đảo Bạch Long Vĩ 36 Hình 1.8: Năm trụ turbine Nhà máy điện gió Tuy Phong - Bình Thuận lắp đặt đưa vào vận hành 39 Hình 2.1: Kết cấu móng 43 Hình 2.2: Cấu tạo phận hệ thống điện gió 44 Hình 2.3: Các loại turbine phân loại theo kiểu trục 46 Hình 2.4: Cánh quạt 47 Hình 2.5: Bộ hộp số, khớp nối, trục quay phanh turbine gió 48 Hình 2.6: Phanh (Brake) 49 Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống máy phát không đồng nguồn kép 50 Hình 2.8: Thân turbine gió (tháp đỡ) 51 Hình 2.9: Hệ thống turbine gió nối lưới trực tiếp 53 Hình 2.10: Đặc tính momen máy điện SCIG 55 Hình 2.11: Hệ thống nối lưới thông qua biến đổi điện tử công suất 55 Hình 2.12: Đặc tính momen máy phát SCIG bị giới hạn fs 57 Hình 2.13: Hệ thống nối lưới máy phát không đồng nguồn kép 57 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ máy phát điện sử dụng sức gió 62 Hình 3.2: Lưu lượng gió qua tiết diện tròn 63 Hình 3.3: Đồ thị mô tả công suất tối đa thu 64 Hình 3.4: Sơ đồ khối hệ WECS tốc độ thay đổi -góc cắt thay đổi 64 Hình 3.5: Cấu trúc turbine gió theo phương ngang 65 Hình 3.6: Đường cong mô tả thay đổi hệ số CQ HV: Nguyễn Phú Hưng C P 67 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Hình 3.7: Mô hình hệ thống turbine gió 69 Hình 3.8: Mô hình điều chỉnh theo kiểu điều chỉnh góc cắt 70 Hình 3.9 : Đường cong công suất lý tưởng 73 Hình 3.10: Đồ thị mật độ công suất theo tốc độ gió 73 Hình 3.11: Mô tả điểm làm việc điều kiện tốc độ gió khác 78 Hình 3.12: Momen công suất thay đổi theo tốc độ rotor ứng với góc cắt 79 Hình 3.13: Phương pháp điều khiển FS-FP 81 Hình 3.14: Phương pháp ngưỡng thụ động cho giới hạn công suất 83 Hình 3.15: Phương pháp điều khiển tốc độ không đổi, góc cắt không đổi 84 Hình 3.16: Phương pháp pitch-to-feather giới hạn công suất 86 Hình 3.17: Phương pháp pitch-to-stall giới hạn công suất 87 Hình 3.18: Phương pháp điều khiển FS-VP (pitch-to-feather) 88 Hình 3.19: Phương pháp điều khiển FS pitch-to-feather pitch-to-stall 89 Hình 3.20: Phương pháp điều khiển VS-FP với điều chỉnh ngưỡng thụ động (AEDG) ngưỡng có tham gia tốc độ (ABCDG’) 91 Hình 3.21: Đặc tính công suất thu hệ số công suất - tốc độ gió cửa phương pháp điều khiển VS-FP với điều chỉnh ngưỡng thụ động (AEDG điều chỉnh ngưỡng có tham gia tốc độ (ABCDG’) 92 Hình 3.22: Phương pháp điều khiển VS-VP theo kiểu (Pitch-to-feather) 94 Hình 4.1: Cửa sổ Matlab tool Simulink 97 Hình 4.2: Sơ đồ khối mô hình máy phát không đồng nguồn kép nối lưới 97 Hình 4.3: Khối turbine gió máy phát 98 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý làm việc DFIG 98 Hình 4.5: Sơ đồ phân bố chiều công suất máy phát điện với mô hình DFIG 99 Hình 4.6: Đặc tính công suất – tốc độ turbine gió 101 Hình 4.7: Sơ đồ điều khiển điện áp điều khiển công suất phản kháng 102 Hình 4.8: Đặc tính V-I turbine gió 103 Hình 4.9: Sơ đồ điều khiển hệ thống biến đổi phía lưới điện 105 Hình 4.10: Mô hình turbine điều khiển góc cắt cánh (cánh gấp) 105 Hình 4.11: Các tham số máy phát 106 Hình 4.12: Thông số biến đổi 107 Hình 4.13: Các thông số turbine gió 108 HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Hình 4.14: Thông số điều khiển burbine gió 109 Hình 4.15: Dữ liệu thông số máy phát mô 112 Hình 4.16: Dữ liệu thông số chuyển đổi 112 Hình 4.17: Dữ liệu thông số turbine mô 113 Hình 4.18: Dữ liệu tốc độ gió đầu vào turbine 113 Hình 4.19: Thông số giới hạn điều khiển 114 Hình 4.20: Bộ thu thập liệu hiển thị kết mô turbine 114 Hình 4.21: Bộ thu thập liệu hiển thị kết mô phía lưới 114 Hình 4.22: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-11 m/s góc pitch chưa tác động 115 Hình 4.23: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-12 m/s góc pitch chưa tác động 116 Hình 4.24: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-13 m/s góc pitch chưa tác động 117 Hình 4.25: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 6-14 m/s góc pitch tác động 118 Hình 4.26: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 7-14 m/s góc pitch tác động 119 Hình 4.27: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-14 m/s góc pitch tác động 120 Hình 4.28: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-16m/s góc pitch tác động 121 Hình 4.29: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-18m/s góc pitch tác động 122 HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 14 1.1 Sự hình thành lượng gió 14 1.2 Quá trình hình thành phát triển điện gió 15 1.3 Hiện trạng sử dụng điện gió giới 18 1.3.1 Châu Âu 20 1.3.2 Châu Úc 22 1.3.3 Khu vực Mỹ LaTinh 22 1.3.4 Khu vực Bắc Mỹ 23 1.3.5 Châu Á 24 1.3.6 Châu Phi 25 1.4 Những yếu tố thúc đẩy phát triển lượng gió 26 1.4.1 Sự cạn kiệt nguồn lượng hoá thạch 26 1.4.2 Khai thác nguồn lượng tái tạo 27 1.4.3 Giá thành nâng cao hiệu kinh tế 28 1.4.4 Sự phát triển lượng gió hội nghề nghiệp địa phương 29 1.5 Tiềm tình hình khai thác lượng gió Việt Nam 29 1.5.1 Chế độ gió Việt Nam 29 1.5.2 Các nghiên cứu ứng dụng lượng gió Việt Nam 33 1.5.3 Một số mô hình phát điện gió Việt Nam 34 1.5.3.1 Mô hình phát điện gió cho gia đình 34 1.5.3.2 Mô hình phát điện gió cho cụm dân cư 35 1.5.3.3 Mô hình phát điện gió công nghiệp 35 1.5.4 Hiện trạng công nghệ lượng gió Việt Nam 37 1.5.5 Một số dự án phong điện phê duyệt đầu tư xây dựng 39 HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ 1.6 Kết luận 41 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ 43 2.1 Giới thiệu số thiết bị 43 2.1.1 Kết cấu móng turbine 43 2.1.2 Cấu tạo hệ thống điện gió 44 2.1.2.1 Khái quát 44 2.1.2.2 Rotor 46 2.1.2.3 Cánh quạt 47 2.1.2.4 Bộ phận truyền lực 47 2.1.2.5 Máy phát 49 2.1.2.6 Thân 51 2.2 Máy biến 51 2.3 Hệ thống 51 2.4 Hệ thống khí động học 52 2.5 Hệ thống điều khiển 52 2.5.1 Hệ thống turbine gió với vận tốc cố định 52 2.5.2 Hệ thống turbine gió với vận tốc thay đổi 55 2.5.3 Hệ thống turbine gió với máy phát không đồng nguồn kép 57 2.6 Các thành phần khác hệ thống điện gió 59 2.7 Kết luận 59 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 60 3.1 Giới thiệu điều khiển hệ thống chuyển đổi lượng gió 60 3.2 Tốc độ gió đóng vai trò quan trọng trình tạo lượng điện 62 3.3 Mô hình hệ thống chuyển đổi lượng gió 64 3.3.1 Bộ phận khí động học 66 3.3.2 Cơ cấu truyền động 68 3.4 Mục đích phương pháp điều khiển 71 3.4.1 Mục đích 72 3.4.1.1 Thu lượng 72 3.4.1.2 Tránh tải học 74 3.4.1.3 Đảm bảo chất lượng công suất 76 3.4.2 Phân tích chế độ làm việc hệ thống biến đổi lượng gió 77 HV: Nguyễn Phú Hưng Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Hình 4.17: Dữ liệu thông số turbine mô Hình 4.18: Dữ liệu tốc độ gió đầu vào turbine HV: Nguyễn Phú Hưng 113 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Hình 4.19: Thông số giới hạn điều khiển Hình 4.20: Bộ thu thập liệu hiển thị kết mô turbine Hình 4.21: Bộ thu thập liệu hiển thị kết mô phía lưới HV: Nguyễn Phú Hưng 114 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Đường đặc tính công suất turbine – tốc độ turbine hình 4.6 sở để so sánh đánh giá trình hoạt động nhà máy điện gió có công suất 9MW kết nối lưới theo sơ đồ máy phát không đồng nguồn kép (WTDFIG) 4.4.1 Mô hệ thống sử dụng turbine gió trường hợp tốc độ gió tăng góc pitch không đổi Để nghiên cứu hệ thống WTDFIG trường hợp tốc độ gió tăng góc pitch chưa thay đổi ta xét trường hợp sau + Tốc độ gió từ -11 m/s: (a) (b) Hình 4.22: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-11 m/s góc pitch chưa tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới HV: Nguyễn Phú Hưng 115 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ + Tốc độ gió từ -12 m/s: (a) (b) Hình 4.23: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-12 m/s góc pitch chưa tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới HV: Nguyễn Phú Hưng 116 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ + Tốc độ gió từ -13 m/s: (a) (b) Hình 4.24: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-13 m/s góc pitch chưa tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới Từ hình vẽ trên, quan sát đại lượng turbine gió bao gồm điện áp, dòng điện, công suất tác dụng công suất phản kháng, điện áp chiều tốc độ turbine tốc độ gió thay đổi trường hợp (như hình 4.22, 4.23 & 4.24) ta thấy: Tại thời điểm t = 5s (thời điểm gió bắt đầu thay đổi tốc độ), công suất tác dụng hệ thống lượng gió phát tăng dần theo thay đổi tốc độ gió để đạt dần tới giá trị định mức Trong thời gian đó, tốc độ turbine tăng theo Lúc góc pitch cánh turbine 00 (không đổi) tốc độ turbine chưa đạt đến ngưỡng 1,2 lần tốc độ định mức (như đường đặc tính hình 4.6) Công suất phản kháng điều chỉnh giảm xuống nhằm giữ cho điện áp không đổi (tiêu thụ Q) HV: Nguyễn Phú Hưng 117 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Trong đó, thông số lưới điện nơi có hệ thống turbine gió cung cấp hoạt động thay đổi cho phù hợp với máy phát, là: P lưới giảm, Q lưới tăng quy luật phù hợp với yêu cầu vận hành máy phát điện gió; điện áp lưới ổn định, hệ thống vận hành ổn định 4.4.2 Mô hệ thống sử dụng turbine gió trường hợp tốc độ gió tăng góc pitch tác động Để nghiên cứu hệ thống WTDFIG trường hợp tốc độ gió tăng đến góc pitch tác động, ta xét trường hợp sau + Tốc độ gió từ -14 m/s: (a) (b) Hình 4.25: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 6-14 m/s góc pitch tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới điện HV: Nguyễn Phú Hưng 118 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ + Tốc độ gió từ -14 m/s: (a) (b) Hình 4.26: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 7-14 m/s góc pitch tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới điện HV: Nguyễn Phú Hưng 119 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ + Tốc độ gió từ -14 m/s: (a) (b) Hình 4.27: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-14 m/s góc pitch tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới điện Quan sát đại lượng turbine gió bao gồm điện áp, dòng điện, công suất tác dụng công suất phản kháng, điện áp chiều tốc độ turbine tốc độ gió thay đổi trường hợp (như hình 4.25, 4.26 & 4.27) ta thấy: Tại thời điểm t = 6s (thời điểm gió bắt đầu thay đổi tốc độ), công suất tác dụng hệ thống lượng gió phát tăng dần theo thay đổi tốc độ gió để đạt tới giá trị định mức MW thời gian xấp xỉ 15s Trong thời gian đó, tốc độ turbine tăng từ 0.8pu lên 1.21pu Lúc đầu, góc pitch cánh turbine 00 điểm hoạt động turbine di chuyển theo đường đặc tính điều chỉnh (hình 4.6) dần tới điểm D Sau đó, góc pitch tăng từ 00 đến 0.760 để đạt tới điểm tới hạn Công HV: Nguyễn Phú Hưng 120 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ suất phản kháng điều chỉnh nhằm giữ cho điện áp không đổi 1pu Khi hệ thống lượng gió phát công suất định mức hệ thống tiêu thụ 0.68MVAr (Q= - 0.68MVAr) để giữ cho điện áp không đổi 1pu Các thông số lưới điện nơi có hệ thống turbine gió cung cấp hoạt động ổn định trường hợp tốc độ gió thay đổi 4.4.3 Mô hệ thống điện sử dụng turbine gió trường hợp tốc độ gió cao tốc độ gió tối đa đường đặc tính turbine Để nghiên cứu hệ thống WTDFIG trường hợp tốc độ gió cao tốc độ gió tối đa đường đặc tính mô men – tốc độ (hình 4.6) ta xem xét trường hợp sau + Tốc độ gió từ -16 m/s: (a) (b) Hình 4.28: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-16m/s góc pitch tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới điện HV: Nguyễn Phú Hưng 121 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ + Tốc độ gió từ -18 m/s: (a) (b) Hình 4.29: Kết đo ứng với tốc độ gió tăng từ 8-18m/s góc pitch tác động (a) Kết đo turbine gió; (b) Kết đo phía lưới điện Quan sát đại lượng turbine gió bao gồm điện áp, dòng điện, công suất tác dụng công suất phản kháng, điện áp chiều tốc độ turbine tốc độ gió thay đổi trường hợp (trên hình 4.27 4.28) ta thấy: Tại thời điểm t = 5s (thời điểm gió bắt đầu thay đổi tốc độ), công suất tác dụng hệ thống lượng gió phát tăng dần theo thay đổi tốc độ gió Khi tốc độ gió đạt giá trị 14m/s (giá trị đỉnh đường đặt tính hình 4.6) tốc độ turbine đạt 1pu công suất phát hệ thống lượng gió đạt 5MW (nhỏ giá trị định mức) Điều xảy tốc độ thay đổi vận tốc turbine HV: Nguyễn Phú Hưng 122 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ có độ trễ so với thay đổi vận tốc gió Cho đến góc pitch tác động tốc độ turbine đạt 1,2 tốc độ định mức công suất phát đạt giá trị định mức 9MW Các thông số lưới điện nơi có hệ thống turbine gió cung cấp hoạt động ổn định trường hợp tốc độ gió thay đổi 4.5 Nhận xét Qua việc mô phân tích hoạt động máy phát turbine gió loại WTDFIG chương trình matlab-simulink tốc độ gió thay đổi, ta thấy hệ thống hoạt động linh hoạt, đáp ứng nhanh tin cậy trường hợp gió thay đổi Đây mô hình kết nối lưới đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sử dụng phổ biến toàn giới cho trạm phát điện gió có công suất trung bình đến lớn Thực tế mô hình áp dụng Việt Nam nhà máy điện gió Phương Mai tỉnh Bình Định, điện gió Tuy Phong tỉnh Bình Thuận điện gió An Phong tỉnh Ninh Thuận (đang giai đoạn DAĐT) HV: Nguyễn Phú Hưng 123 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Quan tâm đến việc phát triển lượng gió thay cho nguồn lượng truyền thống cần thiết xu tất yếu giới Việt Nam Tuy nhiên Việt Nam, kết nghiên cứu lượng gió khiêm tốn, đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển lượng gió” đặt với mục tiêu tìm hiểu bước đầu lĩnh vực Luận văn đạt số kết sau đây: Tiềm gió Việt Nam lớn, nên bổ sung lượng công suất thiếu hụt cho hệ thống điện quốc gia mà nhu cầu sử dụng điện ngày cao nguồn lượng truyền thống ngày cạn kiệt Do vậy, việc khai thác sử dụng nguồn lượng gió cần thiết Từ phủ ngành điện cần xem xét, quan tâm đến phát triển điện gió, cần có hỗ trợ vốn đầu tư hỗ trợ giá thành điện sản xuất từ lượng gió, để khuyến khích nhà đầu tư nhằm khai thác cách triệt để nguồn lượng gió sẵn có Việt Nam đáp ứng yêu cầu sử dụng điện năm tới, mà cụ thể từ đến năm 2020 Điều khiển lượng gió hòa lưới có nhiều cách, là: Điều khiển Pitch, điều khiển Stall, điều khiển Active Stall … Máy phát điện gió dùng máy phát đồng bộ, máy phát không đồng bộ, máy phát không đồng nguồn kép Thực tế cho thấy, máy phát không đồng nguồn kép có nhiều ưu điểm như: Điều khiển linh hoạt, đảm bảo thông số đầu máy phát bao gồm tần số, điện áp, dòng điện, công suất ổn định nối lưới phù hợp với máy phát có công suất trung bình đến lớn Để hòa lưới loại máy phát cần có biến đổi điện tử công suất để điều khiển hệ thống nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, cụ thể là: Khi tốc độ gió thay đổi thông số máy phát thông số phía lưới phải ổn định, đảm bảo yêu cầu vận hành Phương pháp điều khiển pitch tối ưu thực tốc độ gió nhỏ 1,2 lần tốc độ định mức turbine gió Khi thay đổi tốc độ gió, góc xoay cánh tự động thay đổi để đạt tốc độ công suất phát không đổi HV: Nguyễn Phú Hưng 124 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ Hướng phát triển Năng lượng gió nói lĩnh vực Việt Nam đầu tư nghiên cứu nhiều giới Do vậy, lĩnh vực nghiên cứu cần nhiều đầu tư tìm tòi, luận văn nghiên cứu bước đầu tất nhiên nhiều điểm mong muốn phát triển sau Sau vài điểm đề xuất cho bước phát triển tiếp theo: Xem xét trường hợp tốc độ gió thay đổi bất kỳ, không theo quy luật Vì tần số, dòng điện điện áp máy phát thay đổi Như vậy, việc kết nối với lưới (có tần số không đổi) chắn ảnh hưởng đến máy phát trạng thái vận hành lưới điện Mức độ ảnh hưởng nào, đường đặc tính máy phát điện gió sao, vấn đề nghiên cứu tiếp Khi nhà máy điện gió hòa lưới điện quốc gia, cần tính đến toán việc bán điện “thời điểm - giá bán” mối quan tâm dự án sử dụng nguồn lượng gió, hỗ trợ giá thành điện Đây toán tối ưu hóa vấn đề lớn nghiên cứu nhiều giới Việt Nam HV: Nguyễn Phú Hưng 125 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Cục khí tượng thủy văn, Số liệu đo gió (2007) [2] Dự án đầu tư xây dựng nhà máy điện gió An Phong- Ninh Thuận (2011), Tập thuyết minh chung Công ty CP tư vấn xây dựng điện trực thuộc EVN [3] Dự án xây dựng nhà máy Phong điện Phương Mai 3-Bình Định, Các bảng số liệu thông số kỹ thuật Turbine năm 2008 [4] Thân Ngọc Hoàn, Nguyễn Tiến Ban (2007), Điều khiển tự động hệ thống truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Quốc Khánh (2011), Thông tin lượng gió Việt Nam, Dự án lượng gió GIZ/MoIT [6] Nguyễn Duy Khiêm (2008), Luận văn thạc sỹ khoa học: Nghiên cứu điều khiển hệ thống điện gió, Trường đại học bách khoa Hà Nội [7] Nguyễn Phùng Quang (2008), MATLAB & SIMULINK dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [8] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên (2006), Cơ sở lượng tái tạo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [9] Ackermann, T., editor (2005), Wind Power in Power Systems, John Wiley & Són Ltd, Chichester, UK [10] Dr Sathyajith Mathew (2006), Wind Energy Fundamentals, Resource Analysis, Economics [11] F Blaabjerg, Z Chen, R Teodorescu, F Iov (2006), Power Electronics in Wind Turbine Systems, Aalborg University, Institute of Energy Technology Pontoppidanstraede 101, DK-9220 Aalborg East, Denmark [12] Fernando D.Bianchi, Hernan De Battista and Ricardo J Mantz (2006), Wind Turbine Control Systems HV: Nguyễn Phú Hưng 126 Khóa 2009 - 2011 Luận văn Thạc sĩ [13] Florin Iov, Anca Daniela Hansen, Poul Sorensen, Frede Blaabjerg (2004), Wind Turbine Blockset in Matlab Simulink Aalborg University [14] Larsson, A.(2000), The power quality of wind turbines, Ph.D thesis, Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden [15] Leithead, W., and Connor, B., (2000), Control of variable speed wind turbine: dynamic models, International Journal of Control 73(13), 1173-1189 [16] Molenaar, D and Dijkstra, S (1999), State-of-the-art of wind turbine design codes: main features overview for cost-effective generation, Wind Engineering 23(5), 295-311 [17] Muljadi, E., Butterfield, C., Chacon, J., and Romanowitz, H (2006), Power quality aspects in a wind power plant, Technical Report, NREL/CP-50039183, National Renewable Energy Laboratory, Golden, USA [18] Petersson, A., Harnefors, L., and Thiringer, T., (2005), Evaluation of current control methods for wind turbines using doubly-fed induction machines IEEE Transactions on Power Electronics 20(1), 227-235 [19] The Mathworks (R2009), Sim Power Systems Matlab-Simulink [20] Thiringer, T., and Petersson, A., (2005), Control of a variable-speed pitchregulated wind turbine, Technical report, Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden [21] Walker, J., and Jenkins, N., (1997), Wind Energy Technology, John Wiley & Sons, Chichester, UK [22] Web pages: http://www.vi.wikipedia.org/wiki/ http://www.windenergy.org.vn HV: Nguyễn Phú Hưng 127 Khóa 2009 - 2011 ... 2.3 Hệ thống 51 2.4 Hệ thống khí động học 52 2.5 Hệ thống điều khiển 52 2.5.1 Hệ thống turbine gió với vận tốc cố định 52 2.5.2 Hệ thống turbine gió. .. chọn đề tài: Nghiên cứu hệ thống điều khiển lượng gió chọn làm đề tài với lý do: Vấn đề lượng gió vấn đề trọng tâm chương trình lượng Mục tiêu chương trình nghiên cứu lượng gió tiến tới phổ cập... 2.5.3 Hệ thống turbine gió với máy phát không đồng nguồn kép 57 2.6 Các thành phần khác hệ thống điện gió 59 2.7 Kết luận 59 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ