BÁO CÁO MÔN HỌC TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH KỶ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ CHƯƠNG 12. NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ (WECS)

 Arises competition for the purpose of land use  Remote construction location causes price increases between power grids  Noise and aesthetic concerns NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CHUYỂN Đ

BÁO CÁO MÔN HỌC

TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH KỶ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

CHƯƠNG 12 NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI

NĂNG LƯỢNG GIÓ (WECS)

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths Trần Trung Khánh Ngô Việt Tứ - 1800188

Cần Thơ, 2022

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin được chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Trung Khánh

là giảng viên đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức để giúp em có thể hoàn thành được học phần và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập để thực hiện được bài báo cáo này.

Qua đây, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và bạn bè, và gia đình đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học bồ sung và hoàn tất học phần tốt đẹp.

Cần Thơ, ngày 25, tháng 07, năm 2022

Sinh viên thực hiện

Ngô Việt Tứ

[Type here]

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC Chapter 12: Wind Energy And Wind Energy Converstion Sytem (WECS) 5

12.1 INTRODUCTION/ GIỚI THIỆU 5

12.2 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF WIND ENERGY CONVERSION SYSTEMS/ ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM 6

12.3 CATALOG OF TURBINE/ PHÂN LOẠI CÁC TURBIN 7

12.5 TYPE OF GENERATOR USED IN WIND TURBINES/ CÁC LOẠI MÁY PHÁT SỬ DỤNG CHO TURBIN GIÓ 7

12.8 POWER IN WIND/ SỨC MẠNH CỦA GIÓ 7

12.9 EFFECTS OF WIND FORCE/ ẢNH HƯỞNG LỰC CỦA GIÓ 8

12.11 WIND MEASUREMENTS/ ĐO GIÓ 8

12.14.1 GENERATOR EFFICIENCY/ HIỆU QUẢ MÁY PHÁT 9

12.14.2 GEARBOX/ HỘP SỐ 10

12.16 GRID CONNECTION/ KẾT NỐI LƯỚI 10

GRAMMA/ Các cấu trúc ngữ pháp: 15

[Type here]

Chapter 12: Wind Energy And Wind Energy Converstion

Sytem (WECS)

LƯỢNG GIÓ (WECS))

12.1 INTRODUCTION/ GIỚI THIỆU

The wind results from the large-scale

movements of air masses in the air in

motion Succinctly put, wind is air in

motion These movements of air created

on a global scale primarily by

differential solar heating of the earth’s

atmosphere Thus, wind energy, like

hydro, is also an indirect form of solar

energy Like the sun, wind energy

depends on geographic location at the

time of the year In addition, there are

also a number of local effects For

example, differential heating of the sea

and the land also affects the general

flow The type of the terrain, such as

mountains and valleys or more local

obstacles in terms of buildings and trees,

also has an important effect on the

resulting wind

Gió là kết quả của chuyển động quy mô lớn của các khối khí trong không khí chuyển động Nói một cách ngắn gọn, gió là không khí chuyển động Những chuyển động này của không khí được tạo

ra trên quy mô toàn cầu chủ yếu là do sự đốt nóng khác biệt của năng lượng mặt trời đối với bầu khí quyển của trái đất Giống như mặt trời, năng lượng gió phụ thuộc vào vị trí địa lý vào thời điểm trong năm Ngoài ra, còn có một số hiệu ứng cục bộ Ví dụ, sự gia nhiệt chênh lệch của biển và đất liền cũng ảnh hưởng đến dòng chảy chung Loại địa hình, chẳng hạn như núi và thung lũng hoặc nhiều chướng ngại vật cục bộ về các tòa nhà và cây cối, cũng có ảnh hưởng quan trọng đến gió

Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ GVHD: ThS Trần Trung Khánh

12.2 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF WIND ENERGY CONVERSION SYSTEMS/ ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM

ADVANTAGES OF A

WIND ENERGY

CONVERSION SYSTEM

 It's the technology with the lowest cost

 It is a source of energy available in

most countries

 Supplied from the natural flow of the

wind and does not pollute the damage

 Create opportunities to build systems

for places with small land areas and

provide sources of income for users

ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ

 Là công nghệ có chi phí thấp nhất

 Là nguồn năng lượng có sẵn hầu hết

ở các quốc gia

 Được cung cấp từ dòng chảy tự nhiên của gió và không gây ô nhiểm thiệt hại

 Tạo cơ hội xây dựng hệ thống cho các nơi có diện tích đất nhỏ

DISAVANTAGES OF A WIND

ENERGY CONVERSION SYSTEM

 Wind power sources are not in constant

supply and are not capable of storage

 The initial cost is very high

 Arises competition for the purpose of

land use

 Remote construction location causes

price increases between power grids

 Noise and aesthetic concerns

NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ

 Nguồn điện gió không cung cấp liên tục và không có khả năng lưu trữ

 Chi phí đòi hỏi ban đầu là rất cao

 Phát sinh canh tranh với mục đích của việc sử dụng đất

 Vị trí xây dựng xa gây nên việc tăng giá tiền giữa các lưới điện

 Vấn ngại về tiếng ồn và thẩm mỹ

6

12.3 CATALOG OF TURBINE/ PHÂN LOẠI CÁC TURBIN

Wind turbines turn the kinetic energy of

the moving air into electric power or

mechanical work There are various

WECSs They can be classified as (1)

horizontal-axis converters, (2)

vertical-axis converters, and (3) upstream power

stations

Tua bin gió biến động năng của không khí chuyển động thành cơ năng hoặc công cơ học Có nhiều WECS khác nhau Chúng có thể được phân loại là (1)

bộ chuyển đổi trục ngang, (2) bộ chuyển đổi trục dọc, và (3) trạm điện thượng nguồn

12.5 TYPE OF GENERATOR USED IN WIND TURBINES/ CÁC LOẠI MÁY PHÁT SỬ DỤNG CHO TURBIN GIÓ

There are three types of electrical

machines that can convert mechanical

power into electrical power, which are

the dc generator, the synchronous

alternator, and the induction generator

In the past, the shunt-wound dc

generators are commonly used in small

battery-charging wind turbines In these

generators, the field is on the stator and

the armature is on the rotor A

commutator on the rotor rectifies the

generated power to dc

Có ba loại máy điện có thể biến đổi cơ năng thành điện năng, đó là máy phát điện một chiều, máy phát điện xoay chiều đồng bộ và máy phát điện cảm ứng Trong quá khứ, máy phát điện một chiều cuộn dây shunt thường được sử dụng trong các tuabin gió sạc pin nhỏ Trong các máy phát điện này, trường trên stato và phần ứng trên rôto Một cổ góp trên rôto chỉnh lưu công suất sinh ra thành điện một chiều

12.8 POWER IN WIND/ SỨC MẠNH CỦA GIÓ

The wind speed is always fluctuating,

and thus, the energy content of the

wind is always changing The

variation depends on the weather and

on local surface conditions and

obstacles to the wind flow Power

output from a wind turbine will vary

as the wind varies, even though the

most rapid varia- tions will to some

extent be compensated for by the

inertia of the wind turbine rotor

Tốc độ gió luôn dao động, và do đó, nội dung năng lượng của gió luôn thay đổi

Sự thay đổi phụ thuộc vào thời tiết và điều kiện bề mặt địa phương và những trở ngại đối với luồng gió Sản lượng điện từ tuabin gió sẽ thay đổi khi gió thay đổi, mặc dù các biến thể nhanh nhất

ở một mức độ nào đó sẽ được bù đắp bởi quán tính của rôto tuabin gió

Người ta thường biết trên toàn cầu rằng ban ngày gió nhẹ hơn ban đêm Sự thay

Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ GVHD: ThS Trần Trung Khánh

It is common knowledge around the

globe that it is windier during the day

time than at night This variation is

mostly as a result of temperature

differences that tend to be larger

during the day than at night

đổi này chủ yếu là kết quả của sự chênh lệch nhiệt độ có xu hướng lớn hơn vào ban ngày so với ban đêm

12.9 EFFECTS OF WIND FORCE/ ẢNH HƯỞNG LỰC CỦA GIÓ

In any WECS, the support of the

tower on which the wind generator is

mounted must be considered When a

wind blows on a wind turbine, it

applies a force on the blades

Because of this, large wind turbines

mounted on high towers must be

properly supported Also, many wind

turbines have an automatic high-wind

shutdown feature This future

automatically turns the blades so that

they become parallel to the wind and it

can escape any damage to the WECS

system

Trong bất kỳ WECS nào, sự hỗ trợ của tháp mà máy phát điện gió được gắn trên đó phải được xem xét Khi gió thổi vào tuabin gió, nó sẽ tác dụng một lực lên các cánh

Do đó, các tuabin gió lớn gắn trên tháp cao phải được hỗ trợ thích hợp Ngoài

ra, nhiều tuabin gió có tính năng tự động ngắt ở mức gió lớn Tương lai này sẽ tự động quay các cánh quạt để chúng trở nên song song với gió và nó có thể thoát khỏi bất kỳ thiệt hại nào đối với hệ thống WECS

12.11 WIND MEASUREMENTS/ ĐO GIÓ

Wind measurement equipment usually

consists of an anemometer, which

measure wind speed, and a wind vane,

Thiết bị đo gió thường bao gồm một máy đo gió, đo tốc độ gió và một cánh gió, đo hướng gió Ở hầu hết các quốc

8

which measures wind direction In most

countries, a national meteorological

institute has measured and collected data

on the winds since the nineteenth

century They register wind speed, wind

direction, temperature, and other kinds

of meteorological data several times a

day (every 4 h, day and night) all year

around

gia, một viện khí tượng quốc gia đã đo đạc và thu thập dữ liệu về gió từ thế kỷ XIX Họ đăng ký tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ và các loại dữ liệu khí tượng khác nhiều lần trong ngày (4 giờ một lần, cả ngày và đêm) quanh năm

12.14.1 GENERATOR EFFICIENCY/ HIỆU QUẢ MÁY PHÁT

A wind turbine can never utilize all the

power in the wind The amount of

power that can be utilized by a wind

turbine is given by power coefficient,

Cp It is known that (based on Betz’

law) the maxi- mum value of this

coefficient is 0.59 It varies with the

wind speed For the most wind turbines,

the maximum value varies between 0.45

and 0.50 at a wind speed of 8–10 m/s

In order to convert the power in the

wind from the revolving rotor to electric

power, it is passed through a gearbox

and a generator, or, for direct-drive

turbines, through a generator and an

inverter In this conversion process,

some power will be lost Also, the

efficiency of the individual compo-

nents will vary with the wind speed

Một tuabin gió không bao giờ có thể sử dụng tất cả sức mạnh của gió Lượng công suất có thể được sử dụng bởi tuabin gió được cho bằng hệ số công suất, Cp Được biết, (dựa trên định luật Betz) giá trị tối đa của hệ số này là 0,59

Nó thay đổi theo tốc độ gió Đối với hầu hết các tuabin gió, giá trị lớn nhất thay đổi trong khoảng 0,45 đến 0,50 ở tốc độ gió 8–10 m / s

Để chuyển đổi công suất trong gió từ rôto quay thành công suất điện, nó được truyền qua hộp số và máy phát điện, hoặc đối với tuabin truyền động trực tiếp, thông qua máy phát điện và bộ biến tần Trong quá trình chuyển đổi này, một số điện năng sẽ bị mất Ngoài ra, hiệu quả của các thành phần riêng lẻ sẽ thay đổi theo tốc độ gió

Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ GVHD: ThS Trần Trung Khánh

12.14.2 GEARBOX/ HỘP SỐ

Typically, on a large modern wind

turbine, the rotor has a rotational speed

of 20–30 rpm, while the generator will

need to rotate at 1520 rpm In order to

increase the speed, a gearbox is used If

the turbine rotor runs at 30 rpm, a gear

change of 30:1520 = 1:50.7 is required

That is, one revolution of the main shaft

has to be increased to 50.7 revolutions

on the secondary shaft that is connected

to the generator

Generally, a gearbox has several steps,

thus the rotational speed is increased

stepwise Losses can be estimated at 1%

per step In wind turbines, three-step

gearboxes are usually used and the

efficiency of the gearbox will then be

about 97%

However, wind turbines with a

direct-drive generators and variable speed do

not need any gear- box Instead, the

frequency and voltage of the electrical

current will vary with the rotational

speed

Thông thường, trên tuabin gió lớn hiện đại, rôto có tốc độ quay 20–30 vòng / phút, trong khi máy phát sẽ cần quay ở tốc độ 1520 vòng / phút Để tăng tốc độ, một hộp số được sử dụng Nếu rôto tuabin chạy với tốc độ 30 vòng / phút thì cần chuyển số 30: 1520 = 1: 50,7 Có nghĩa là, một vòng quay của trục chính phải được tăng lên 50,7 vòng trên trục thứ cấp được kết nối với máy phát điện Nói chung, hộp số có một số bước, do

đó tốc độ quay được tăng lên từng bước Tổn thất có thể được ước tính là 1% cho mỗi bước Trong tuabin gió, hộp số ba bước thường được sử dụng và hiệu suất của hộp số khi đó sẽ đạt khoảng 97% Tuy nhiên, tuabin gió có máy phát điện dẫn động trực tiếp và tốc độ thay đổi không cần hộp số Thay vào đó, tần số

và điện áp của dòng điện sẽ thay đổi theo tốc độ quay

12.16 GRID CONNECTION/ KẾT NỐI LƯỚI

The term “grid” is often used loosely to

describe the totality of the network

Specifically, grid- connected means

connected to any part of the network

The term “national grid” usually means

the EHV transmission network

Thuật ngữ "lưới" thường được sử dụng lỏng lẻo để mô tả tổng thể của mạng Cụ thể, kết nối lưới có nghĩa là được kết nối với bất kỳ phần nào của mạng Thuật ngữ “lưới điện quốc gia” thường có nghĩa là mạng lưới truyền tải EHV

10

Example:

Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ GVHD: ThS Trần Trung Khánh

Example 12.1

Consider a wind turbine that is rated at

100 kW in a 10 m/s wind speed in air at

standard condi- tions If power output is

directly proportional to air density,

determine the power output of the wind

turbine in a 10 m/s wind speed at a

temperature of 20°C at a site that has the

elevation of

(a)One thousand meters above sea

level

(b)Two thousand meters above sea

level

Solution

From Figure 12.8, the average pressure

at the 1000 m elevation is 90 kPa and

from Equation 12.7, the density at 20°C

= 293 K

Thus, the power output at the conditions

is just the ratio of this density to the

density at standard conditions times the

power at standard conditions:

Ví dụ 12.1

Hãy xem xét một tuabin gió có công suất 100 kW với tốc độ gió 10 m / s trong không khí ở điều kiện tiêu chuẩn Nếu sản lượng điện tỷ lệ thuận với mật

độ không khí, hãy xác định sản lượng điện của tuabin gió ở tốc độ gió 10 m / s

ở nhiệt độ 20 ° C tại địa điểm có độ cao (a) Một nghìn mét trên mực nước biển (b) Hai nghìn mét trên mực nước biển

Giải:

Từ Hình 12.8, áp suất trung bình ở độ cao 1000 m là 90 kPa và từ Công thức 12.7, khối lượng riêng ở 20°C = 293 K

Do đó, sản lượng điện ở các điều kiện chỉ là tỷ số giữa mật độ này với mật độ

ở điều kiện tiêu chuẩn nhân với công suất ở điều kiện tiêu chuẩn:

12

From Figure 12.8, the average pressure

of the 2000 m elevation is 80 kPa and

since the temperature is still 20°C = 293

K, the density là

Hence, the power at the 2000 m

elevation is

Từ Hình 12.8, áp suất trung bình của độ cao 2000 m là 80 kPa và vì nhiệt độ vẫn

là 20 ° C = 293 K, mật độ là

Do đó, sức mạnh ở độ cao 2000 m là

Example 12 2

Determine the amount of power that is

present in a 10 m/s wind striking a

windmill whose blades have a radius of

5 m

Solution

The area swept by the blades of the

wind turbine is

Thus, the power that is present in the

wind is

Ví dụ 12.2

Xác định công suất có trong một cơn gió

10 m / s tác động vào một cối xay gió có các cánh của nó có bán kính 5 m

Giải

Khu vực bị quét bởi các cánh của tuabin gió là

Do đó, sức mạnh hiện diện trong gió là