CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ TÌM HIỂU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI

đề tài CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ TÌM HIỂU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI,bài tập nhóm đề tài CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ TÌM HIỂU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI, tiểu luận đề tài CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ TÌM HIỂU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI, bài tiểu luận đề tài CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ TÌM HIỂU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI,CHUYÊN ĐỀ THỰC TẾ TÌM HIỂU NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI

TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

Khái quát chung

Hiện nay, sự phát triển công nghiệp và hiện đại hóa đang gia tăng nhu cầu về năng lượng, điều này đòi hỏi phải phát triển nguồn năng lượng một cách bền vững mà không gây hại cho môi trường Các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ và khí đốt đang dần cạn kiệt và gây ô nhiễm, đồng thời góp phần vào hiệu ứng nhà kính Để giải quyết những vấn đề này, việc tìm kiếm và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo và năng lượng sạch là vô cùng cần thiết, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến kinh tế và an ninh chính trị quốc gia Nhận thức rõ tầm quan trọng của năng lượng trong phát triển, Việt Nam đã xây dựng chính sách khuyến khích sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng tái sinh, đặc biệt là năng lượng gió.

Năng lượng gió là nguồn năng lượng tự nhiên phong phú, đang được Việt Nam ưu tiên đầu tư và phát triển Nhiều dự án điện gió quy mô vừa và nhỏ đã được khởi công, như dự án điện gió tại bán đảo Bạch Long Vĩ với công suất khoảng 800kW và công trình phong điện Phương Mai III ở tỉnh Bình Định đang trong quá trình xây dựng.

Năng lượng điện gió là nguồn năng lượng sạch với tiềm năng lớn, đã được khai thác từ năm 1890 khi nhà máy điện gió đầu tiên được xây dựng ở nông thôn Mỹ Hiện nay, công nghệ điện gió đang phát triển mạnh mẽ và cạnh tranh cao, dự kiến trong tương lai gần, năng lượng điện gió sẽ chiếm ưu thế trong thị trường năng lượng toàn cầu.

Lợi ích của năng lượng điện gió

Năng lượng điện gió tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ cùng với năng lượng mặt trời nhờ vào tính bền vững và bảo vệ môi trường Hiện nay, Việt Nam có 4 nhà máy điện gió hoạt động, giúp giảm tải cho lưới điện quốc gia và đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của người dân Điều này không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn khai thác hiệu quả tiềm năng kinh tế của năng lượng tái tạo.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

Lợi ích của năng lượng gió mang lại bao gồm:

 Dễ khai thác - không gây ô nhiễm môi trường

 Có lợi về diện tích khai thác

 Hiệu quả về mặt chi phí

 Góp phần làm giảm sự phụ thuộc về thuỷ điện

 Tạo công ăn việc làm

Dễ khai thác – không gây ô nhiễm môi trường:

Năng lượng điện gió là nguồn năng lượng tái tạo dễ khai thác, đặc biệt phù hợp với khí hậu nhiệt đới gió mùa của Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi để phát triển nguồn gió lớn nhất khu vực Đông Nam Á Đây là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm như các nhiên liệu hóa thạch, góp phần bảo vệ môi trường.

Có lợi về diện tích khai thác:

Khai thác năng lượng gió mang lại lợi ích về diện tích sử dụng, vì sau khi lắp đặt turbine, khu vực vẫn có thể được dùng cho canh tác và các hoạt động nông nghiệp khác Turbine gió có thể được xây dựng trên các nông trại, tạo điều kiện kinh tế cho các vùng nông thôn Điều này cho phép nông dân và chủ trang trại tiếp tục công việc trên đất của họ, vì turbine gió chỉ chiếm một phần nhỏ diện tích đất trồng.

Hiệu quả về mặt chi phí:

Năng lượng điện gió có chi phí sản xuất thấp và không tiêu tốn năng lượng trong quá trình vận hành, điều này giúp nó có khả năng cạnh tranh với các nguồn năng lượng khác như than đá và khí đốt.

Công nghệ hiện đại giúp năng lượng gió trở nên tiết kiệm hơn và đáp ứng nhu cầu năng lượng hiệu quả Chi phí lắp đặt turbine gió thấp hơn so với nhà máy điện than, đồng thời không gây ô nhiễm môi trường Năng lượng điện gió không phát thải CO2 như điện than, vì vậy các nhà đầu tư không cần chi phí cho thiết bị xử lý môi trường khi xây dựng.

Góp phần làm giảm sự phụ thuộc vào thủy điện:

Nguồn điện tại Việt Nam chủ yếu phụ thuộc vào thủy điện, nhưng khí hậu nắng nóng và hạn hán kéo dài đang hạn chế tài nguyên nước cho việc khai thác Trong khi đó, năng lượng gió có thể được khai thác dễ dàng trong mùa gió, giúp giảm sự phụ thuộc vào thủy điện và đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của Việt Nam trong ngắn hạn.

Tạo công ăn việc làm:

Năng lượng gió không chỉ góp phần chống biến đổi khí hậu mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân địa phương Điều này giúp cải thiện đời sống vật chất cho cộng đồng ở những khu vực hẻo lánh và các vùng biển đảo đang gặp khó khăn.

Nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng do sự phát triển công nghiệp và hiện đại hóa Năng lượng điện gió, với tính chất tái tạo và “sạch”, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh năng lượng và có khả năng thay thế nguồn năng lượng hóa thạch trong tương lai.

Việt Nam, với tiềm năng năng lượng gió lớn nhất Đông Nam Á, đang hướng tới việc khai thác năng lượng điện gió như một giải pháp bền vững và chiến lược cho sự phát triển kinh tế trong thời đại hiện nay.

Năng lượng điện gió, với nhiều lợi ích vượt trội, đang trở thành một nguồn năng lượng cạnh tranh với các nguồn khác Tuy nhiên, để phát triển và xây dựng nhà máy điện gió, cần thực hiện khảo sát kỹ lưỡng và giám sát quá trình xây dựng một cách nghiêm ngặt, đảm bảo tuân thủ đúng kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn trong sử dụng và vận hành.

Tình hình của năng lượng điện gió trên thế giới và tiềm năng gió ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình của năng lượng điện gió trên thế giới

Mặc dù năng lượng mặt trời thường được nghĩ đến đầu tiên khi nói về năng lượng tái tạo, năng lượng gió đang trở thành lựa chọn tối ưu cho nhiều quốc gia Trong hai năm qua, sản lượng năng lượng toàn cầu từ các trang trại gió đã tăng đáng kể, theo báo cáo của Hội đồng Năng lượng gió toàn cầu (GWEC).

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ suất gió 51.477 MW đã được lắp đặt trên toàn cầu vào năm 2014, tăng 44% so với những năm trước

Hình 1.1 Các trụ điện gió

Hiện nay, nhu cầu về năng lượng tái tạo đang gia tăng mạnh mẽ, thúc đẩy ngành công nghiệp này phát triển đến mức phổ biến hơn Năng lượng mặt trời và năng lượng gió hiện có chi phí thấp hơn so với năng lượng than và khí đốt tự nhiên ở nhiều thị trường quốc tế, bao gồm cả Hoa Kỳ Thời điểm này thực sự là cơ hội tuyệt vời để đầu tư vào năng lượng tái tạo.

Theo Hiệp hội Năng lượng gió thế giới (WWEA), Trung Quốc hiện là quốc gia dẫn đầu toàn cầu về sản xuất năng lượng gió, với tổng công suất lắp đặt đạt khoảng 114.763 MW Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các nguồn năng lượng truyền thống khó có thể đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng của quốc gia có dân số lên tới 1,386 tỷ người Tại Hoa Kỳ, Chương trình năng lượng điện gió đã được khởi xướng gần đây nhằm thúc đẩy phát triển nguồn năng lượng tái tạo này.

Trong suốt 10 năm qua, chúng tôi đã hợp tác với các chuyên gia hàng đầu trong ngành để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của công nghệ gió thế hệ tiếp theo, đồng thời giảm thiểu chi phí thi công.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ lắp đặt và bảo trì của năng lượng gió Chương trình này rất cần thiết để phát triển các công nghệ mới, giúp cải thiện hiệu suất turbine trên quy mô lớn

Triển khai năng lượng gió ở cấp độ địa phương:

Năng lượng gió đang mở rộng đến cấp địa phương thông qua các sáng kiến sáng tạo Tính đến cuối năm 2014, Scotland đã sản xuất 982.842 MW điện gió, đáp ứng 126% nhu cầu năng lượng hộ gia đình Tây Ban Nha cũng đang phát triển các hệ thống năng lượng tái tạo hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho cộng đồng Đặc biệt, bán đảo Iberia dự kiến lắp đặt hệ thống đèn đường công cộng đầu tiên trên thế giới sử dụng cả năng lượng mặt trời và gió Bên cạnh đó, có những nỗ lực thiết kế turbine gió nhỏ gọn và thẩm mỹ hơn để phục vụ nhu cầu của cộng đồng địa phương.

Ngoài turbine, còn cách nào để khai thác năng lượng từ gió?

 Cây tạo gió/Wind Tree Turbine

 Diều Tạo Gió/energy kite

 Turbine trên không/Airborne Turbine

1.3.2 Tiềm năng gió ở Việt Nam

Chính sách mua điện và ưu đãi đối với điện gió:

Chính phủ Việt Nam đã khuyến khích đầu tư vào năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện gió, thông qua các chính sách ưu đãi từ 10 năm trước Cụ thể, Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg được ban hành vào ngày 29/6/2011 đã thiết lập cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam.

Các ưu đãi trong Quyết định 37/2011/QĐ-TTg nói trên bao gồm:

Bên mua điện có trách nhiệm mua toàn bộ điện năng từ các dự án điện gió trong khu vực quản lý của mình thông qua hợp đồng mua bán điện Thời gian hợp đồng kéo dài 20 năm kể từ ngày bắt đầu vận hành thương mại.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ kéo dài thời gian hợp đồng, hoặc ký hợp đồng mới với Bên mua điện theo quy định hiện hành Ưu đãi về vốn đầu tư, thuế, phí:

Nhà đầu tư có thể huy động vốn từ các tổ chức và cá nhân trong và ngoài nước thông qua các hình thức pháp luật cho phép, nhằm thực hiện các dự án điện gió.

- Các dự án điện gió được hưởng các ưu đãi theo quy định hiện hành về tín dụng đầu tư của Nhà nước

Dự án điện gió được hưởng ưu đãi miễn thuế nhập khẩu cho hàng hóa phục vụ việc tạo tài sản cố định, bao gồm nguyên liệu, vật tư và bán thành phẩm chưa được sản xuất trong nước Sự miễn thuế này tuân thủ theo quy định của Luật Thuế xuất khẩu, Thuế nhập khẩu và các quy định pháp luật hiện hành liên quan đến thuế xuất khẩu và thuế nhập khẩu.

Dự án điện gió được hưởng các ưu đãi đầu tư theo quy định của Luật Đầu tư và Luật Thuế thu nhập doanh nghiệp Cụ thể, các dự án này, cùng với các công trình đường dây và trạm biến áp kết nối với lưới điện quốc gia, sẽ được miễn hoặc giảm tiền sử dụng đất và tiền thuê đất theo quy định hiện hành dành cho lĩnh vực đặc biệt ưu đãi đầu tư.

Hỗ trợ giá điện cho dự án điện gió nối lưới yêu cầu bên mua điện phải mua toàn bộ sản lượng điện với giá 7,8 UScents/kWh, được điều chỉnh theo tỷ giá đồng/USD Nhà nước hỗ trợ 1,0 UScents/kWh cho bên mua điện từ các nhà máy điện gió thông qua Quỹ bảo vệ môi trường Việt Nam Đến năm 2018, Chính phủ ban hành Quyết định số 39/2018/QĐ-TTg, điều chỉnh giá điện gió lên 8,5 UScents/kWh, chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng (VAT).

Giá điện gió trên biển được quy định là 9,8 Uscent/kWh, do Chính phủ quy định Bên mua điện, bao gồm EVN và các đơn vị được ủy quyền, có trách nhiệm mua toàn bộ sản lượng điện từ các dự án điện gió với mức giá này trong vòng 20 năm Bên bán điện có quyền kéo dài thời gian hợp đồng hoặc ký hợp đồng mới với bên mua Quy định này áp dụng cho một phần hoặc toàn bộ nhà máy điện gió nối lưới có ngày vận hành thương mại trước ngày 1 tháng 11.

2021 Đặc điểm tiềm năng điện gió Việt Nam:

Việt Nam, với lợi thế địa lý gồm bờ biển dài hơn 3.000 km và khí hậu cận nhiệt đới gió mùa, có tiềm năng gió lớn Việc phát triển các nhà máy điện gió sẽ là giải pháp hiệu quả, góp phần đáng kể vào việc tăng cường nguồn sản xuất điện cho đất nước trong những năm tới.

Giới thiệu về Turbine gió

Hiện nay, trên thế giới tồn tại nhiều loại turbine gió đa dạng, từ những loại chỉ có một cánh cho đến những loại sở hữu nhiều cánh, với hình dạng và kích thước khác nhau.

Hình 1.4 Hình dạng các Turbine gió

1.4.2 Tính năng của các dạng turbine gió

Turbine gió trục ngang (HAWT):

Turbine gió trục ngang (HAWT) là loại turbine phổ biến nhất, dễ nhận diện với thiết kế 3 cánh, mặc dù một số ít có 2 cánh HAWT hoạt động dựa trên lực nâng của gió tác động lên cánh turbine để tạo ra điện Đây là loại turbine gió hiệu quả nhất và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.

HAWT được lắp đặt trên các tháp cao để tận dụng tốc độ gió tối ưu, mang lại hiệu quả năng lượng tốt hơn Tuy nhiên, việc sửa chữa cho các kỹ thuật viên bảo trì trở nên khó khăn hơn do vị trí lắp đặt Hộp nan hoa, nằm phía sau rôto, bao gồm các thành phần quan trọng như hộp số, máy phát điện, phanh tốc độ, cơ cấu yaw và máy đo gió Hộp số có chức năng khuếch đại tốc độ của turbine, giúp máy phát điện sản xuất lượng điện theo thiết kế đã tính toán.

Cơ chế yaw của turbine gió giúp định hướng theo hướng gió, tối ưu hóa hiệu suất quay Tuy nhiên, HAWT không hoạt động hiệu quả trong điều kiện gió mạnh Khi tốc độ gió vượt quá ngưỡng an toàn, hệ thống hãm tốc độ sẽ tự động kích hoạt để bảo vệ turbine khỏi hư hỏng.

Hình 1.5 Turbine gió trục ngang

Turbine trục thẳng đứng (VAWT):

Turbine gió trục đứng mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với turbine gió trục ngang truyền thống, đặc biệt khi lắp đặt trong khu dân cư Loại turbine này hoạt động hiệu quả với gió không ổn định, khác với turbine gió trục ngang cần được đặt trên tháp cao để sản xuất đủ điện năng.

Nghiên cứu của Joachim Toftegaard Hansen Mahak và cộng sự tại Đại học Oxford Brookes cho thấy thiết kế turbine gió trục đứng có hiệu quả vượt trội hơn so với turbine truyền thống trong các trang trại gió quy mô lớn Đặc biệt, khi được đặt thành cặp, các turbine trục đứng có thể nâng cao hiệu suất hoạt động của nhau lên tới 15%.

Turbine gió trục đứng hiện nay hoạt động dựa trên hai nguyên lý chính: lực cản và lực nâng của gió, đại diện bởi turbine Savonius và Darrieus Turbine Savonius có thiết kế đơn giản, gồm các gầu bán trụ, sử dụng lực cản để quay trục thẳng đứng kết nối với thiết bị phát điện Ngược lại, turbine Darrieus có trục thẳng đứng với cánh quạt hình cánh cung, tạo ra lực khí động học khi quay ngược hướng gió So với turbine gió trục ngang, turbine trục đứng khởi động ở tốc độ gió thấp hơn và không phụ thuộc vào hướng gió, phù hợp lắp đặt tại khu vực nhỏ, khu dân cư hay trên mái nhà với công suất từ vài kW đến vài trăm kW Trong khi đó, turbine gió trục ngang lớn hơn có hiệu suất cao hơn, sản xuất điện năng từ 3 - 4 MW nhưng cần không gian rộng lớn để lắp đặt Để cạnh tranh, các nhà nghiên cứu đang phát triển turbine gió trục đứng lớn hơn với công suất tương đương turbine trục ngang hiện tại.

Hình 1.6 Turbine gió trục thẳng đứng ở Anh

Turbine gió Darrieus được nhận diện bởi hai cánh quạt cong gắn vào trục trung tâm, tạo hình dáng giống như "máy đánh trứng" Các cánh quạt này quay theo phương thẳng đứng quanh trục, tương tác với gió để tạo ra năng lượng Giống như turbine gió trục ngang (HAWT), turbine Darrieus cũng sản xuất điện năng thông qua lực nâng.

Turbine gió Savonius là một loại turbine gió trục đứng (VAWT) hiệu quả trong việc chuyển đổi năng lượng gió thành mô-men xoắn Thiết kế của turbine bao gồm các cánh quạt gắn thẳng đứng trên một trục hoặc khung quay, có thể lắp đặt trên mặt đất hoặc hệ thống trên không Với cấu trúc đơn giản, turbine Savonius có các gầu bán hình xy-lanh, tạo thành hình chữ S khi nhìn từ trên xuống Một ưu điểm nổi bật của turbine này là hoạt động êm ái, chiếm ít diện tích, cho phép lắp đặt dễ dàng trên mái nhà hoặc trong vườn.

Turbine hướng gió có bên ngoài gần giống với bình thường HAWT

Turbine gió không cánh: 1.9 Turbine gió xuôi

Turbine không cánh là một thiết kế tiên tiến, hoạt động dựa trên các dòng gió thay vì gió liên tục Với hình dáng đặc biệt, turbine này khó nhận ra là thiết bị tạo ra năng lượng từ gió.

Turbine không cánh dao động khi gặp luồng gió trong một hệ thống cộng hưởng gọi là rung động do xoáy Khi gió xoáy vào vật thể, các vòng xoáy được hình thành, khiến vật thể dao động cho đến khi tần số của nó trùng với tần số cộng hưởng của gió Quá trình rung động này giúp turbine tạo ra điện thông qua hệ thống máy phát điện.

Hình 1.10 Turbine gió không cánh

Turbine gió với hai rotor quay ngược lại nhau có khả năng thu năng lượng hiệu quả từ gió, đạt được hiệu suất tăng thêm 40% Mặc dù turbine quay ngược chiều mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc chế tạo chúng vẫn gặp nhiều khó khăn.

Mỗi loại turbine gió khác nhau thì các tính năng của nó cũng khác nhau, đường đặc tính của chúng phụ thuộc vào hệ thống số và tốc độ

Ta có công suất hệ thống:

P: Công suất cơ của khối lượng không khí di chuyển

𝜌: Khối lượng riêng của không khí (kg/m 3 )

A: Diện tích quét của cánh rotor (m 2 )

1.4.3 Cấu tạo của một turbine gió Động cơ Turbine điện gió được xem như máy phát điện sử dụng sức gió Quan trọng nhất của chi tiết vẫn là động cơ điện một chiều Thiết bị này sẽ dùng cánh quạt với nam châm có độ để đón gió Turbine bao gồm:

 Blades: Cánh quạt sử dụng ở các máy xay gió Khi gió thổi qua các cánh quạt và là tác nhân làm cho các cánh quạt chuyển động và quay

 Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục quay

 Pitch: Bánh răng Cánh được xoay hoặc làm một chút để giữ cho cánh quạt quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện

 Brake: Bộ hãm (phanh) Được dùng để dừng rôto trong trạng thái trạng thái hay sự cố xảy ra

 Trục tốc độ thấp: Trục quay tốc độ thấp

Hộp số là một thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp kết nối bánh răng với trục có tốc độ thấp và trục quay tốc độ cao Thiết bị này tăng tốc độ quay từ 30-60 vòng/phút lên 1200-1500 vòng/phút, đáp ứng yêu cầu tốc độ quay của hầu hết các máy phát điện.

 Generator: Là máy phát điện sau khi turbine chuyển đổi tạo ra điện từ gió

Bộ điều khiển khởi động động cơ với tốc độ gió từ 8 đến 14 dặm/giờ (tương đương 12 km/h đến 22 km/h) và duy trì cơ chế vận hành ở tốc độ khoảng 65 dặm/giờ (104 km/h).

 Anemometer: Là thiết bị được sử dụng để đo lường tốc độ gió và truyền tải tốc độ gió tới bộ điều khiển

 Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định hướng cho chiếc turbine gió

Tính toán năng lượng điện gió

1.5.1 Tốc độ gió và mối liên hệ công suất

Khi gió có khối lượng m di chuyển với vận tốc V thì nó có một động năng là:

2𝑚𝑣 2 (J) Khi đó công suất của khối lượng không khí là:

P: Công suất cơ của khối lượng không khí di chuyển (W)

𝜌: Mật độ không khí (kg/m 3 )

A: Diện tích quét bởi cánh turbine (m 2 )

Công suất đầu vào khi gió thổi vào cánh turbine:

2𝜌𝐴𝑉 3 (W/m 2 ) Công suất thu được từ cánh turbine:

𝑃 0 : Công suất cơ thu được từ rotor

V: Tốc độ gió đầu vào của cánh rotor

𝑉 0 : Tốc độ gió đầu ra cánh rotor

Mật độ công suất của điểm đặt turbine:

2𝜌𝑉 3 Lưu ý: ρ có giá trị 1.225 kg/m 3 ở 15 0 C và tại độ cao bằng mực nước biển

Nếu giả định rằng vận tốc gió qua cánh quạt turbine là trung bình cộng của vận tốc gió vào và ra khỏi turbine, thì lưu lượng khối có thể được tính theo công thức cụ thể.

2 Vậy công suất cánh quạt turbine nhận được từ gió là:

Công suất cơ thu được từ rotor và công suất máy phát được tính như sau:

Hệ số công suất gió đầu vào, ký hiệu là 𝐶 𝑝, thể hiện hiệu suất của rotor trong các tuabin gió Hệ số 𝐶 𝑝 cho thấy sự phụ thuộc vào tỉ số 𝑉 0 khi có một vận tốc gió nhất định.

Hình 1.14 Mối liên hệ giữa hiệu suất rotor và tỉ lệ 𝑉 0

Hiệu suất cực đại của rotor khi tỷ số 𝑉 0

Hình 1.15 Đồ thị biểu diễn hiệu suất của cánh quạt thay đổi theo tỷ số 𝑉 0

1.5.2 Diện tích quét của cánh turbine

Với turbine gió trục ngang:

4) 𝐷 2 Với turbine gió trục đứng, có thể tính gần đúng:

H: Chiều cao của cánh turbine

Hình 1.16 Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa công suất và vận tốc gió

1.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên mật độ không khí

Mật độ không khí 𝜌 thay đổi theo nhiệt độ và áp suất theo công thức:

P: Áp suất không khí (atm)

T: Nhiệt độ (Tính theo nhiệt độ tuyệt đối 0 K) R: Hằng số khí

Mật độ không khí 𝜌 thay đổi theo độ cao theo công thức:

Mật độ không khí với nhiệt độ và áp suất bất kỳ được tính theo công thức:

𝐾 𝑇 : Tỉ số giữa mật độ không khí tại T( 0 C) và mật độ không khí tại 15 0 C (áp suất 1atm)

𝐾 𝐴 : Tỉ số giữa áp suất không khí tại độ cao H và áp suất không khí tại độ cao ngang mực nước biển (H = 0m)

Hình 1.17 Bảng ảnh hưởng của độ cao lên mật độ gió

Hình 1.18 Bảng ảnh hưởng của nhiệt độ lên mật độ gió

1.5.4 Ảnh hưởng của chiều cao trụ tháp

Sự phụ thuộc của vận tốc gió vào chiều cao và địa hình thường được biểu diễn qua công thức:

Bảng 1.5 thể hiện sự phụ thuộc của vận tốc gió vào chiều cao và đặc điểm địa hình Cụ thể, với địa hình đất phẳng và cứng hoặc mặt nước yên lặng, hệ số 𝜶 là 0.10 Trong khi đó, đối với đất có cỏ cao, hệ số 𝜶 tăng lên 0.15.

Cánh đồng, đất có bụi cây cao, hàng rào 0.20 Đất có nhiều cây cao, rừng 0.25

Thị trấn nhỏ với cây cối và bụi cây 0.40

Thành phố lớn với nhiều tòa nhà cao 0.45

Công suất gió tỉ lệ với lập phương vận tốc gió, công thức lập lại như sau:

Trước khi xây dựng nhà máy điện gió, bước đầu tiên là xác định vị trí gió và tiến hành khảo sát đo đạc hướng gió Việc đo gió thường được thực hiện ở độ cao 30 m và 65 m, nơi gió thường có cường độ mạnh và ổn định Bên cạnh đó, cần xác định thêm các yếu tố như áp suất không khí, nhiệt độ tuyệt đối và độ ẩm để đảm bảo hiệu quả của dự án.

Từ các thông số đã được xác định ta có công suất của gió là:

4 𝜌𝑉 3 (𝑊/𝑚 2 ) Để xác định tốc độ gió người ta dùng thiết bị đo gió gọi là anemometer

Hình 1.19 Thiết bị đo tốc độ

Tốc độ gió biến đổi liên tục theo thời gian, bao gồm giờ, ngày, tháng, mùa và năm Do đó, việc khảo sát và đo đạc gió cần được thực hiện liên tục trong ít nhất một năm Điều này rất quan trọng để lựa chọn turbine phù hợp và xác định độ cao của tháp gió.

Hình 1.20 Mối liên hệ đường kính turbine và công suất

1.5.6 Đánh giá chất lượng điện gió Đánh giá chất lượng điện gió dựa trên tiêu chuẩn nhất định đó là:

 Hệ số Flicker được đánh giá dựa vào tiêu chuẩn IEC 61000-4-15

Hệ số méo dạng toàn phần được đánh giá theo các tiêu chuẩn như ICE 1000-4-7/2/11, ICE 61000-4-7CDV/15, và ICE 61000-21CDV/21 Để làm rõ vấn đề này, chúng ta có thể tham khảo báo cáo kiểm tra turbine gió Vestas V52 - 850kW, thực hiện theo tiêu chuẩn ICE 61000 - 21 CDV vào tháng 2/2002 bởi Viện Năng lượng Đức.

Bảng 1.6 - Các thông số kỹ thuật của loại turbine

Loại turbine Loại Vesta V52-850kW

Nhà sản xuất Đan Mạch

Công suất định mức 850 kW Điện áp đầu cực 690 V

Tốc độ dừng cực tiểu 4 m/ s

Tốc độ dừng cực đại 25 m/s

Tốc độ sử dụng hết công suất 15 m/s

Số cánh 3 Đường kính rotor 52 m

Tốc độ rotor 14.58 - 2.24 vòng/phút

Máy phát Máy phát không đồng bộ với tốc độ quay từ 900 - 1620 vòng /phút

Khi đo người ta tiến hành đo trong điều kiện hoạt động bình thường của nhà máy gió và trong các hoạt động đặc biệt.

Các bước tiến hành xây dựng nhà máy điện gió

1.6.1 Khảo sát đo gió Để tiến hành xây dựng nhà máy điện gió thì công việc đầu tiên là tiến hành khảo sát địa hình và đo tốc độ gió ở nơi đó Thiết bị đo gió có tên gọi là Anemometer được lắp đặt ở độ cao nhất định

Hình 1.21 Bộ phận đo gió

Khảo sát đánh giá tiềm năng gió là điều kiện thiết yếu để lựa chọn turbine phù hợp với tốc độ gió, giúp nhà máy hoạt động hiệu quả và tránh lãng phí Quá trình đo gió cần được thực hiện trong thời gian dài để đảm bảo độ chính xác Sau khi hoàn tất khảo sát, các bước tiếp theo bao gồm san lấp mặt bằng và xây dựng nền móng cùng thân tháp gió Chiều cao của thân tháp gió sẽ thay đổi tùy thuộc vào tốc độ gió trong khu vực.

Bảng 1.7 - Độ cao tháp phụ thuộc tốc độ gió Độ cao tháp gió H(m) Công suất cực đại của turbine P(kW)

Hình 1.22 Xây dựng nền móng và thân tháp gió

Công đoạn tiếp theo trong quá trình lắp đặt là gắn các turbine vào thân tháp gió bằng hệ thống cần trục Sau khi turbine đã được lắp lên thân tháp, bước tiếp theo là lắp ráp trục quay của turbine.

Hình 1.23 Lắp đặt turbine vào thân tháp gió

Hình 1.24 Lắp đặt trục quay của turbine vào tháp gió

Bộ phận cánh được lắp đặt vào turbine, thiết bị chống xét cho cánh cũng được hoàn thành để đảm bảo an toàn cho tháp gió

Hình 1.25 Lắp ráp cánh của turbine vào bộ phận chính của rotor

Hình 1.26 Trục chính và bộ phận tăng tốc của turbine gió

Hình 1.27 Kiểm tra lại những thông số đã đạt được

Hình 1.28 Tủ điều khiển lưới điện

Các mô hình nhà máy điện gió trên thế giới:

Tùy vào địa hình của nhà máy mà cách bố trí hình dạng trại gió khác nhau

Hình 1.29 Mô hình nhà máy điện gió đất liền

Hình 1.30 Mô hình trại gió giữa đất liền và ngoài khơi

Hình 1.31 Mô hình nhà máy điện gió ngoài biển.

NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI

Tổng quan về nhà máy

Nhà máy điện gió Phương Mai 1 có tổng công suất 26,4 MW, bao gồm 11 tổ máy với công suất 2,4 MW mỗi tổ, được xây dựng trên diện tích 141 ha và tổng mức đầu tư 1.076 tỷ đồng Dự án này là sự hợp tác giữa Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Phát triển Trường Thành (mã TTA – sàn HoSE) và Công ty cổ phần Phong điện Phương Mai, trong đó Trường Thành nắm giữ 35% vốn điều lệ của Phong điện Phương Mai Đến ngày 30/6/2021, giá trị đầu tư đã đạt 115,5 tỷ đồng.

Nhà máy điện gió nếu kịp vận hành thương mại trước ngày 31/10 sẽ được hưởng mức giá ưu đãi 8,5 US.cent/kWh theo Quyết định 39/2018/QĐ - TTg Tính đến 30/9/2021, chỉ có 6 nhà máy điện gió với tổng công suất 272,4 MW được công nhận vận hành thương mại, trong khi có đến 106 dự án với tổng công suất đăng ký thử nghiệm COD là 5.655,5 MW đang chờ để kịp hưởng giá mua điện ưu đãi cố định trong 20 năm Điều này cho thấy chỉ có 4,82% công suất đăng ký đã hoàn thành, trong khi thời gian còn lại chỉ còn vài tuần.

Trường Thành chuyên hoạt động trong lĩnh vực kinh doanh điện năng, với các dự án nổi bật như nhà máy điện gió do Công ty cổ phần Phong điện Phương Mai đầu tư Ngoài ra, doanh nghiệp còn đang triển khai hai dự án điện khác là thuỷ điện Pá Nu và điện mặt trời Hồ Núi Một 1.

Trong nửa đầu năm, Trường Thành đã đưa vào vận hành nhà máy điện mặt trời

Hồ Núi Một đã làm tăng tổng giá trị tài sản cố định của công ty thêm 855 tỷ đồng, nâng tổng giá trị lên 4.940 tỷ đồng Sau khi trừ khấu hao, giá trị tài sản hiện xấp xỉ 4.434 tỷ đồng, chiếm 93,6% tổng tài sản doanh nghiệp Đến cuối quý II/2021, quy mô tài sản của Trường Thành đạt 4.737 tỷ đồng, trong khi vốn điều lệ duy trì ở mức 1.350 tỷ đồng và nợ phải trả chiếm 63,8% trong cơ cấu vốn.

CHƯƠNG II: NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI

Trong sáu tháng đầu năm 2021, Trường Thành ghi nhận doanh thu đạt 331 tỷ đồng, tăng 94% so với cùng kỳ năm trước Lợi nhuận sau thuế cũng tăng gần 83%, đạt khoảng 77 tỷ đồng Kết quả kinh doanh này phù hợp với kế hoạch đã đề ra, với công ty hoàn thành 49% mục tiêu doanh thu và hơn 51% mục tiêu lợi nhuận cho cả năm.

Dự án đầu tư và phát triển

Vào đầu năm 1998, công ty IDECO đã hợp tác với Viện Vật lý Địa cầu và Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia Việt Nam để thiết lập trạm khảo sát gió đầu tiên tại Việt Nam Trạm này được đặt ở độ cao 40m tại bán đảo Phương Mai, huyện Phù Cát – Tuy Phước, tỉnh Bình Định, nhằm phục vụ cho việc xây dựng các dự án phong điện.

Dự án nhà máy phong điện Phương Mai được triển khai theo ba giai đoạn nhằm nâng dần công suất, với giai đoạn 1 có công suất 15MW và sản lượng điện năng từ 39 đến 49 GW/năm, giá bán điện là 0.04 USD/kWh và thời gian hoàn vốn từ 8 đến 9 năm Tuy nhiên, đến nay, các giai đoạn 1 và 2 vẫn chưa được thực hiện Để thúc đẩy phát triển, tỉnh Bình Định đã đồng ý cho Công ty Đầu tư và Phát triển Phong điện miền Trung (Công ty Xây lắp điện 3) đầu tư thêm dự án Phương Mai III với tổng kinh phí khoảng 820 tỷ đồng, được tài trợ 100% bởi quỹ hỗ trợ phát triển quốc tế của chính phủ Đan Mạch (DANIDA) Nhà máy này dự kiến sẽ được kết nối với hệ thống điện quốc gia thông qua hợp đồng mua bán điện với Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, với giá dự kiến là 0.045 USD/kWh.

Việt Nam đã nhập khẩu toàn bộ máy móc từ Đan Mạch, quốc gia sở hữu công nghệ sản xuất điện gió tiên tiến nhất thế giới Mặc dù chi phí đầu tư cho nhà máy điện gió tương đương với các nhà máy nhiệt điện và thủy điện, khoảng 1 triệu USD/MW, nhưng điện gió mang lại nhiều lợi ích vượt trội như giảm thiểu tác động đến môi trường và không gây tổn thất chi phí lớn.

41 phí vận hành, nơi sản xuất điện và tiêu thụ điện năng được thu hẹp một cách đáng kể

 Vị trí địa lý và tiềm năng gió

Nhà máy phong điện Phương Mai III, tọa lạc tại cồn cát ven biển trong khu công nghiệp Nhơn Hội (TP Quy Nhơn), có tổng công suất dự kiến 50.4MW với 28 tổ máy, sản xuất khoảng 150-170 triệu kWh mỗi năm Việc xây dựng nhà máy này không chỉ tăng cường sản lượng điện cho lưới điện quốc gia mà còn góp phần tạo nên cảnh quan du lịch mới cho vùng biển Quy Nhơn.

Nhà máy phong điện Phương Mai được đặt tại vị trí thuận lợi gần hệ thống giao thông, cảng và các khu công nghiệp, với hướng gió lý tưởng Phía trước là biển, còn phía sau là Đầm Thị Nại và cánh đồng rộng khoảng 500 km² Để xây dựng nhà máy vào đầu năm 1998, công ty EDICO đã phối hợp lắp đặt thiết bị đo gió ở độ cao 40m Đến tháng 10/2000, hội đồng thẩm định Quốc Gia đã đánh giá kết quả quan trắc và thống nhất công trình đạt tiêu chuẩn quốc gia, cho phép cung cấp số liệu theo quy định.

Theo bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của tổ chức Khí tượng thế giới

Theo bản đồ phân bố tốc độ gió do True Wind Solutions LLC (Mỹ) thực hiện theo yêu cầu của Ngân hàng Thế giới vào năm 2001, khu vực ven biển từ Bình Định đến Bình Thuận, Tây Nguyên và dãy Trường Sơn phía Bắc Trung Bộ có tốc độ gió đạt từ 7.0 m/s đến 9.0 m/s, đủ khả năng phát điện với công suất lớn và kết nối lưới điện quốc gia Trong khi đó, một số khu vực ven biển và vùng núi trong đất liền có tốc độ gió từ 5.0 đến 6.0 m/s, cho phép khai thác năng lượng gió kết hợp với Diesel để cung cấp điện độc lập cho các hải đảo và vùng sâu, vùng xa.

Việt Nam gần đây đã đưa vào vận hành turbine phát điện gió 800kW kết hợp với Diezel 414kW tại đảo Bạch Long Vĩ Tổng công ty Điện lực Việt Nam đã đầu tư 142 tỷ đồng để xây dựng hệ thống điện gió Diezel tại đảo Phú Quý, Bình Thuận Hiện tại, có ba dự án điện gió đang được triển khai, bao gồm Phương Mai I với công suất 30MW, Phương Mai II với 36MW và Phương Mai III với 50MW.

CHƯƠNG II: NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PHƯƠNG MAI đang triển khi dự án khả thi Trước đây, có dự án xây dựng điện gió với công suất 30MW dưới dạng BOT tại Khánh Hòa và dự án đầu tư của công ty Grabowski, với kinh phí 200 triệu USD tại Bình Định, nhưng rất tiếc cả hai dự án này không thành công, có thể do hai nơi này không có số liệu đo trực tiếp ở độ cao 60m

Theo bản đồ của True Wind Solutions, tốc độ gió đo được tại Bình Định là 7.0 m/s Việc lựa chọn turbine phù hợp với tốc độ gió này sẽ mang lại hiệu quả tối ưu cho việc khai thác năng lượng gió tại khu vực.

NM 82/1500 và dùng công thức Betz để tính tổng điện năng năm: E = 5.870.952 kWh

Sử dụng 1.400 turbine NM 82/1500 có thể sản xuất tổng điện năng đạt 8.219 triệu kWh, gần tương đương với 8.169 triệu kWh từ nhà máy thủy điện Tuy nhiên, kết quả này chỉ mang tính chất tham khảo cho dự án tiền khả thi Để xây dựng dự án khả thi, cần thu thập số liệu đo trực tiếp ở độ cao 65m tại các vị trí lắp đặt turbine gió Do đó, cần thực hiện một nghiên cứu khoa học để đánh giá diện tích lắp đặt turbine gió và xác định tổng công suất điện gió trên toàn lãnh thổ, từ đó tạo cơ sở thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước.

Bán đảo Phương Mai có độ cao lý tưởng và tốc độ gió trung bình từ 8 đến 9 m/s, rất phù hợp cho các loại turbine gió vừa và nhỏ Từ đầu tháng 9/2006, dự án đã được triển khai với các bước như dò mìn, thăm dò địa chất, san ủi mặt bằng, làm đường bộ, xây dựng móng tháp và nhà điều hành, cũng như mua sắm thiết bị Dự kiến, sau năm 2007, dự án sẽ hoàn thành và bắt đầu phát điện các tổ máy.

Qui trình lắp đặt, điều khiển và giám sát của nhà máy

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

Hình 2.1 Mô hình turbine gió 1.8MW

Bảng 2 - Đặc điểm của turbine gió 1.8MW

Số cánh rotor 3 Đường kính rotor 60m

Diện tích quét rotor 2826m 2 Độ cao của tháp 65m

Phương pháp điều khiển Điều khiển cánh

Hệ thống điều khiển Dùng PLC, điều khiển từ xa

Khi không khí di chuyển, nó mang theo động năng lớn, khiến cánh rotor quay Sự quay của cánh rotor tạo ra chuyển động bên trong rotor gió, từ đó sản xuất điện năng Công suất điện được tạo ra sẽ điều khiển máy phát điện.

Hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các turbine gió được sản xuất với đầu ra cố định là dòng điện AC, có hiệu điện thế 690V và tần số 50Hz.

Việc xác định điện áp và tần số ngõ ra của turbine gió giúp dễ dàng hòa mạng với lưới điện quốc gia Nhà máy điện gió Phương Mai được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện của địa phương, thành phố Quy Nhơn và khu công nghiệp Nhơn Hội, đặc biệt trong mùa khô Do đó, nhà máy này được kết nối với hệ thống lưới điện 22kV để cung cấp điện năng cần thiết.

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 quản lý và điều khiển nhà máy gió, việc phối hợp giữa các thiết bị nội bộ và yêu cầu từ bên ngoài là rất quan trọng Hệ thống điều khiển cần đưa ra quyết định chính xác và hợp lý để đảm bảo hoạt động hiệu quả Sự bảo trì và nâng cao hiệu suất là ưu tiên hàng đầu trong quá trình vận hành nhà máy gió.

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 là rất quan trọng, và việc sử dụng các thiết bị điều khiển từ xa với công nghệ hiện đại giúp đảm bảo hiệu quả làm việc chính xác, giảm thiểu rủi ro và sự cố.

 Các bộ phận bảo vệ làm việc riêng biệt

 Hoạt động của nhà máy phải thích ứng với phụ tải

Ngoài các yêu cầu cơ bản, nhà máy còn cần đáp ứng những tiêu chí quan trọng như chống chạm đất, bảo vệ quá áp và bảo vệ chống sét để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động.

Hệ thống điều khiển nhà máy gió cần giám sát toàn bộ hoạt động của nhà máy, với tất cả các thông số được quản lý qua máy tính Máy tính sẽ chẩn đoán sự cố và lỗi trước khi thực hiện lệnh điều khiển, và nếu phát hiện vấn đề bất thường, nó có khả năng ngừng hoạt động của turbine Hệ thống SCADA (hệ thống điều khiển và thu thập dữ liệu) cho phép điều khiển từ xa, giám sát hoạt động và cài đặt thông số mới một cách hiệu quả.

Kết nối lưới điện của nhà máy với lưới điện phân phối

Nhà máy điện Phương Mai kết nối với lưới điện 22kV thông qua máy phát phân phối DG Khi sản lượng điện của nhà máy vượt quá nhu cầu sử dụng tại khu vực, máy phát phân phối DG sẽ truyền lượng điện dư lên lưới điện quốc gia Do đó, máy phát phân phối DG của nhà máy điện Phương Mai hoạt động ở trạng thái đỉnh.

2.3.3 Chức năng của hệ thống SCADA trong điều khiển và giám sát của nhà máy

Hệ thống SCADA có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ xa, bao gồm thông tin về sản lượng và các thông số vận hành tại các trạm biến áp Dữ liệu này được truyền qua đường truyền số liệu về trung tâm và được lưu trữ trong 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

Thiết bị điện cung cấp các trạng thái hoạt động, hiển thị đồ thị và sự kiện, đồng thời thông báo về các báo động và báo cáo sản xuất.

Quá trình điều khiển từ xa các thiết bị điện như máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa và thay đổi giá trị đầu phân áp máy biến thế, cũng như cài đặt giá trị cho rơle, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và an toàn trong hệ thống điện.

Chúng tôi cung cấp dịch vụ truyền số liệu trong hệ thống và ra ngoài hệ thống, bao gồm việc đọc và ghi dữ liệu lên PLC/RTU Chúng tôi cũng đảm bảo phản hồi kịp thời các yêu cầu từ cấp trên liên quan đến số liệu và các thao tác cần thiết.

 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

 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

CHƯƠNG III: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA

Yêu cầu chung khi kết nối lưới điện

Nhà máy điện gió và nhà máy điện mặt trời cần duy trì khả năng vận hành với công suất tác dụng trong dải tần số từ 49 Hz đến 51 Hz, đảm bảo hoạt động ổn định theo các chế độ quy định.

 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)

Nhà máy điện gió và điện mặt trời cần có khả năng điều chỉnh công suất phát theo lệnh của Cấp điều độ, đáp ứng sự biến đổi của nguồn năng lượng sơ cấp trong thời gian tối đa 30 giây Độ sai số cho phép trong quá trình điều chỉnh là ± 01 % so với công suất định mức.

+ 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 điện mặt trời cần phát công suất tác dụng và duy trì ổn định trước sự thay đổi điện áp tại điểm đấu nối, theo quy định tại Điều 6 Thông tư số 25/2016/TT-BCT.

Nhà máy điện gió và điện mặt trời cần duy trì khả năng phát điện liên tục, đảm bảo hoạt động theo các dải tần số quy định trong Bảng 3.

Bảng 3 - Quan hệ giữa thời gian duy trì tối thiểu và tần số

Dải tần số của hệ thống điện Thời gian duy trì tối thiểu

Từ 47,5 HZ đến 48,0 Hz 10 phút

Trên 48 Hz đến dưới 49 Hz 30 phút

Từ 49 Hz đến 51 Hz Phát liên tục

Trên 51 Hz đến 51,5 Hz 30 phút

Trên 51,5 Hz đến 52 Hz 01 phút

Khi tần số hệ thống điện vượt quá 51 Hz, các nhà máy điện gió và điện mặt trời cần giảm công suất tác dụng với tốc độ tối thiểu 1% 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

Các nhà máy điện gió và điện mặt trời cần duy trì khả năng phát điện ổn định khi nối lưới, đảm bảo phù hợp với dải điện áp tại điểm đấu nối trong suốt thời gian quy định.

 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 (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

Nhà máy điện gió và điện mặt trời cần đảm bảo rằng thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối không vượt quá 1% điện áp danh định Đối với các nhà máy có cấp điện áp từ 220 kV trở lên, khả năng chịu đựng thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối phải đạt tới 3% điện áp danh định.

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 tại điểm đấu nối do nhà máy điện gió và điện mặt trời gây ra không được vượt quá giới hạn quy định tại Điều 9 của Thông tư 25/2016/TT-BCT về hệ thống truyền tải.

Kết nối lưới

Hiện nay, các turbine gió đều sử dụng công nghệ biến đổi tốc độ để điều chỉnh tần số của máy phát Quá trình này bao gồm việc chuyển đổi điện ra một chiều và sau đó nghịch lưu thành điện xoay chiều với trị hiệu dụng và tần số linh hoạt, giúp hòa lưới hiệu quả Các bộ phận biến đổi này được nhà sản xuất tích hợp sẵn trong turbine, đảm bảo điện áp và tần số đầu ra phù hợp với yêu cầu của lưới điện.

Bộ nghịch lưu xoay chiều

Hình 3.1 sơ đồ mạch bộ nghịch lưu ba pha

Bộ nghịch lưu là mạch điện tử công suất dùng để chuyển đổi điện một chiều thành điện xoay chiều Ngõ vào của bộ nghịch lưu được kết nối với ngõ ra một chiều từ nhà máy điện gió Điện áp pha của bộ nghịch lưu được tính toán dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể.

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:

 Có công suất thay đổi khi thay đổi vận tốc gió

 Có dòng vào lớn khi kết nối với mạng lưới điện

Máy phát điện tạo ra tiếng ồn lớn do bộ tăng tốc và cánh rotor Để giảm thiểu tiếng ồn này, chúng ta sử dụng bộ biến tần cho cả máy phát đồng bộ và không đồng bộ.

 Bộ biến tần không điều khiển

 Bộ biến tần điều khiển bán phần

 Bộ biến tần điều khiển toàn phần

Hình 3.2 Cấu trúc của bộ biến tần

Bộ biến tần cung cấp điện cho các tải tiêu thụ với tần số tương thích với tần số lưới Thiết kế của bộ biến tần có thể ảnh hưởng đến máy phát và mạch IC Tuy nhiên, điều này không xảy ra khi sử dụng cầu chỉnh lưu không điều khiển hoặc bộ biến tần xung, cho phép các thông số của máy phát được điều chỉnh qua độ lớn và pha của máy phát.

Điều khiển công suất

Điện áp và dòng điện được đo 128 lần trong một chu kỳ của dòng điện xoay chiều, giúp bộ xử lý DSP tính toán sự ổn định tần số lưới, công suất thực và công suất phản kháng của turbine Để đảm bảo chất lượng công suất, bộ điều chỉnh có khả năng đóng hoặc mở nhiều tụ điện, nhằm điều chỉnh công suất phản kháng, tức là góc lệch pha giữa điện áp và dòng.

Sử dụng DG vào hệ thống lưới phân phối

3.5.1 Giới thiệu về DG (Distributed Generrator)

Năng lượng hóa thạch hiện đang là nguồn năng lượng chủ yếu, nhưng nó là nguồn tài nguyên hữu hạn và chỉ có thể đáp ứng nhu cầu của con người trong vài chục năm tới Hơn nữa, việc sử dụng năng lượng hóa thạch còn dẫn đến ô nhiễm môi trường và góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính Để khắc phục những vấn đề này, việc tìm kiếm và phát triển nguồn năng lượng tái tạo là rất cần thiết.

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

DG thường được sử dụng với nguồn năng lượng tái sinh có công suất vừa và nhỏ, giúp ưu tiên cung cấp điện cho khu vực cụ thể Nhờ vào đặc điểm này, DG mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho cộng đồng và môi trường.

 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

 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

Để đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng ít nhất 6000 giờ mỗi năm, DG được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm, công nghệ chất dẻo và công nghệ hóa học Ngoài ra, trong lĩnh vực thương mại, DG cũng đóng vai trò quan trọng trong các khoa dự trữ.

DG dùng chạy công suất đỉnh

Máy phát điện hoạt động giúp giảm áp lực về nhu cầu điện, đồng thời hạn chế việc mua điện trong thời gian giá cao Một trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống phát điện chạy đỉnh là chi phí lắp đặt thấp, khả năng khởi động nhanh và chi phí bảo trì ổn định ở mức thấp.

DG cung cấp nguồn năng lượng sạch

DG có thể khai thác năng lượng tái tạo từ gió và mặt trời, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường Những nguồn năng lượng này không cần sử dụng máy phát công suất lớn để cung cấp điện trực tiếp cho lưới điện.

DG cung cấp nguồn năng lượng phụ trợ

Nguồn dự trữ: Máy phát làm việc không tải hoạt động đồng thời và sẵn sàng ứng phó

Nguồn dự trữ, nguồn bổ sung: vận hành bên ngoài độc lập với hệ thống nhưng khi hệ thống yêu cầu sẽ cung cấp thời gian ấn định.

Ảnh hưởng của DG đối với lưới phân phối

DG đã tạo ra sự chuyển biến mạnh mẽ trong hệ thống nguồn phát điện, cho phép nguồn phát có thể tập trung hoặc phân bố Tất cả các nguồn này đều được hợp nhất thành một hệ thống điện thống nhất, nâng cao hiệu quả và tính linh hoạt trong việc cung cấp điện.

CHƯƠNG III: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA nguồn phát này phụ thuộc vào nguồn sơ cấp ở địa phương Các nguồn phát này được biết như nguồn năng lượng phân bố DG là nguồn phát có công suất từ vài chục kW đến vài vài chục MW các nguồn này bơm trực tiếp vào lưới phân phối để cấp điện cho lưới phân phối

DG sẽ cải cách mạnh mẽ lưới phân phối điện, chuyển từ mô hình sản xuất điện tập trung tại các nhà máy lớn sang một hệ thống phân phối linh hoạt hơn Thay vì chỉ truyền tải điện từ nhà máy đến tay người tiêu dùng, DG mang lại lợi ích cho khách hàng thông qua việc tối ưu hóa nguồn năng lượng và cải thiện hiệu quả sử dụng điện.

 Có mức độ độc lập nhất định với nguồn điện lực

 Nâng cao độ tin cậy nguồn cung cấp

 Thân thiện với môi trường

Việc kết nối DG cần phải tuân thủ độ sụt áp cho phép, nếu không sẽ bị hạn chế bởi khả năng mang dòng của thiết bị Khả năng này được xác định dựa trên khả năng tải nhiệt mà thiết bị có thể chịu đựng.

Các bài toán vận hành

Để phát triển thành công nguồn phát và lưới với hệ thống DG yêu cầu phải xây dựng mô hình toán học cho:

 Bảo vệ trong lưới phân phối

 Thu thập số liệu, điều khiển DG và hệ thống lưới trên nền SCADA

 Tối ưu và cân bằng tải

 Phân tích quá độ và ổn định trên lưới phân phối

 Phân tích độ tin cậy

 Đánh giá trạng thái trong lưới phân phối có DG

Có rất nhiều bài toán đánh giá trạng thái của hệ thống điện có máy phát phân phối DG như:

 Bài toán phối hợp bảo vệ trong lưới phân phối có DG

 Bài toán đánh giá độ tin cậy của hệ thống

 Bái toán định lượng các chỉ số kỹ thuật

 Bài toán vận hành DG nhằm tối ưu các hàm chi phí

 Bái toán đánh giá trạng thái trong lưới phân phối có DG

Vận hành hệ thống phân phối điện có nguồn điện phân tán (DG) rất phức tạp, nhưng việc hiểu rõ các ưu điểm của DG mang lại nhiều lợi ích Bài viết này tập trung nghiên cứu các phương pháp bảo vệ lưới phân phối có DG và đánh giá trạng thái hoạt động của hệ thống Qua đó, chúng ta sẽ xác định những ưu nhược điểm của hệ thống để phát triển và tối ưu hóa các ưu điểm, đồng thời khắc phục những nhược điểm hiện có.

3.7.1 Bài toán phối hợp bảo vệ trong lưới phân phối có DG

Tất cả hệ thống phân phối điện áp thấp đều có cấu trúc hình tia, lấy năng lượng từ một hoặc nhiều máy biến áp giảm áp Ngược lại, hệ thống lưới trung áp có cấu trúc kín nhưng lại vận hành theo cách hở.

 Bảo vệ máy biến áp phân phối:

Việc bảo vệ DG cần phải đáp ứng nhu cầu của cả người sở hữu và người vận hành hệ thống điện Tại Thụy Điển, tiêu chuẩn AMP được áp dụng để chuẩn hóa việc kết nối các máy phát công suất nhỏ với hệ thống điện Những tiêu chuẩn này dựa trên chất lượng điện năng quốc gia và bao gồm các biện pháp bảo vệ như nối đất, bù công suất phản kháng, kiểm soát sóng hài, giao động, cũng như các thiết bị bảo vệ và đo lường.

Các chức năng bảo vệ cơ bản bao gồm việc bảo vệ máy phát và turbine khỏi hư hại cơ khí, quá nhiệt và hỏng cách điện Bên cạnh đó, cần thiết phải có các biện pháp bảo vệ chống lại ngắn mạch, điện áp và tần số bất thường, cũng như sự thay đổi công suất và mất đối xứng.

Bảo vệ ngắn mạch là rất quan trọng trong hệ thống điện, đặc biệt là đối với máy phát, cáp nối và máy biến áp, vì sự cố này có thể làm tăng dòng ngắn mạch, gây hư hại nghiêm trọng cho thiết bị Để đảm bảo an toàn, cần sử dụng cầu chì hoặc cầu dao tự động (CB) kết hợp với relay để bảo vệ DG khỏi những sự cố này.

Bảo vệ bất đối xứng là yêu cầu thiết yếu trong hệ thống điện, nhằm bảo vệ DG khỏi các sự cố như ngắn mạch bất đối xứng hoặc sự cố hở một pha Những tình huống này sẽ dẫn đến sự gia tăng dòng bất đối xứng, gây ra nguy cơ hư hỏng cho thiết bị.

Hệ thống lưới phân phối hạ áp thường được bảo vệ bằng cầu chì, trong khi hệ thống trung áp sử dụng bảo vệ ngắn mạch để phát hiện các sự cố ngắn mạch nhiều pha và chạm đất Để đảm bảo an toàn, người ta sử dụng các cầu dao (CB) để bảo vệ trước các sự cố này Khi xảy ra sự cố chạm đất, các CB ở pháp tuyến trung gian sẽ được cắt để ngăn chặn thiệt hại.

 Ảnh hưởng của DG đối với hệ thống bảo vệ

DG sẽ cung cấp một phần công suất cho tải và dòng sự cố Hệ thống bảo vệ quá dòng hiện nay được trang bị cho hầu hết các lưới phân phối, giúp loại bỏ sự cố bằng cách mở cầu dao hoặc làm chảy cầu chì tại khu vực xảy ra sự cố.

DG, sự cố ngắn mạch thường có thể được xử lý bằng các thiết bị tương tự, tuy nhiên, việc phối hợp chặt chẽ trong công tác bảo vệ là rất cần thiết.

Hệ thống yêu cầu tối thiểu phải trang bị bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ sự cố chạm đất tại tất cả các vị trí nơi dòng sự cố có thể cung cấp vào hệ thống.

3.7.2 Bài toán đánh giá trạng thái của hệ thống lưới phân phối có DG

Có nhiều phương pháp để đánh giá trạng thái trên lưới phân phối, bao gồm phương pháp bình phương tối thiểu có gia trọng (WLS) với ràng buộc 60, phương pháp đánh giá cực tiểu hàm trị tuyệt đối, và phương pháp đánh giá Huber Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (IA) vào bài toán đánh giá trạng thái dựa trên phương pháp WLS với đề xuất sử dụng mạng neural đang được nghiên cứu và triển khai.

Bài toán đánh giá trạng thái trong lưới phân phối là bài toán lớn trong đó có rất nhiều bài toán nhỏ như:

 Bài toán định vị đo lường

 Bài toán đánh giá tải, cây đo lường

 Bài toán nhận dạng dữ liệu xấu

 Bài toán nhận dạng sai số cấu hình

 Bài toán đánh giá điện áp, góc pha tại các nút trong lưới

Trong những năm gần đây, nhu cầu thị trường hóa và nâng cao chất lượng điện năng đã khiến các công ty điện tập trung vào lưới phân phối Sự gia tăng các máy phát nhỏ tư nhân được kết nối trực tiếp vào lưới phân phối nhằm giảm thiểu vai trò của các công ty điện đã thúc đẩy nhu cầu đầu tư vào tự động hóa Điều này dẫn đến việc lắp đặt hệ thống SCADA thế hệ đầu tiên và sự ra đời của DMS trong các lưới phân phối tự động hóa kém.

3.7.3 Dữ liệu lưới phân phối

Dữ liệu đầu vào để đánh giá trạng thái lưới phân phối bao gồm các giá trị liên quan đến trạng thái tĩnh Những giá trị này có thể được thu thập từ nhiều trạng thái khác nhau hoặc từ phần chung nhất của tất cả các phần tử trong lưới.

Tập hợp và đánh giá tất cả các thiết bị trên lưới điện, bao gồm hệ thống nút, máy phát, đường dây và thiết bị đóng cắt, với các đặc trưng vật lý như trở kháng và chiều dài.

 Sơ đồ nối dây giữa các phần tử trên lưới

 Hàm đánh giá trạng thái sẽ đánh giá tập hợp giá trị bao gồm các đo lường thực và số đo giả khác nhau (P, Q, V )

 Đo lường biên độ điện áp tại các nút hoặc đưa ra giá trị điện áp trong trường hợp xem đó là số đo giả

 Công suất tác dụng và công suất phản kháng bơm vào nút và đưa ra giá trị nếu xem đó là số do giả

Dòng điện được bơm vào nút hoặc được xác định như một giá trị giả, và giá trị này được tính toán thông qua các hàm đánh giá tải hoặc hàm dự đoán tải.

 Trạng thái của các thiết bị đóng cắt

Tiêu đề	Chuyên Đề Thực Tế Tìm Hiểu Nhà Máy Điện Gió Phương Mai
Tác giả	Hồ Chí Tính, Phạm Văn Rót, Nguyễn Lê Thuật
Người hướng dẫn	ThS. Võ Minh Thiện
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật - Công Nghệ Cần Thơ
Chuyên ngành	Điện - Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại	chuyên đề thực tế
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	2,75 MB