NÂNG CAO độ ổn ĐỊNH ĐỘNG của hệ THỐNG máy PHÁT điện GIÓ sử DỤNG SVC

Các ngu nănĕngăl ngăđi năđ c sử d ng ngày càng nhi u và phong phú: gió, nĕngăl ng mặt tr i, sóng bi n.... Vi cănƠyăđƣălƠmăchoănĕngăl ng gió tr thành ngu nănĕngăl ngăđángătinăc y và thích

M C L C

NHI M V LU NăVĔNăTH CăSƾ i

L I C Mă N iv

TÓM T T v

ABSTRACT vi

L IăCAMăĐOAN vii

LÝ L CH KHOA H C viii

M C L C x

DANH SÁCH CÁC B NG xiv

DANH SÁCH CÁC HÌNH xv

Ch ngă1T NG QUAN 1

1.1 Đặt v năđ 1

1.2 Các k t qu nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn c 3

1.3 Các v năđ nghiên c u c aăđ tài 5

1.3.2 ụănghƿaălu năvĕn 6

1.3.3 Tính thực ti n c aăđ tài 6

1.4 M c tiêu và nhi m v 7

1.5 Ph ngăphápăgi i quy t 7

1.6 Gi i h năđ tài 7

1.7 Đi m m i c a lu năvĕn 7

1.8 Ph m vi ng d ng 8

1.9 B c c c a lu năvĕn 8

Ch ngă2C S LÝ THUY T 9

2.1 B i c nh l ch sử phát tri n : 9

2.2 T ng quan v nĕngăl ng gió 12

2.2.1 Thực tr ngănĕngăl ngăvƠămôiătr ng 12

2.2.2 Thực t i phát tri n c aănĕngăl ng gió trên th gi i 12

2.2.3 Tình hình phát tri nănĕngăl ngăgióătrongăn c 20

2.3 K thu t hi n t i c a tuabin gió 25

Ch ngă3H TH NGăMÁYăPHÁTăĐI N GIÓ 27

3.1 Gi i thi u 27

3.2 C u t o c a h th ngăphátăđi n gió 27

3.2.1 Thápăđỡ 28

3.2.2 Cánh qu t tuabin 28

3.2.3 B ph năđi uăh ng 28

3.2.4 B ph năđi u khi n t căđ 29

3.3 Các lo i máy phát trong h th ngănĕngăl ng gió 29

3.3.1 Máyăphátăđi năđ ng b 29

3.3.2 Máyăphátăđi n c m ng 30

3.3.3 Máyăphátăđi n c m ng rotor l ng sóc 31

3.3.4 Máyăphátăđi n c m ng rotor dây qu n 31

3.4 Các h th ng tuabin gió 31

3.4.1 H th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ khôngăđ i 31

3.4.2 H th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ thayăđ i 32

3.5 Máyăphátăđi năkhôngăđ ng b ngu năđôiăDFIG 34

3.5.1 Nguyên lý làm vi c c a DFIG: 35

3.5.2 L u l ng công su t c a DFIG: 36

3.5.3 H th ngăđi u khi n b chuy năđ i phía rotor 37

3.5.4 H th ngăđi u khi n b chuy năđ iăphíaăl i 40

3.5.5 H th ngăđi u khi n góc xoay c a cánh qu t gió 41

Ch ngă4THI T B BỐăTƾNHăSVCă(StaticăVARăCompensator) 42

4.1 Thi t b bùătƿnhăSVCă(StaticăVarăCompensator) 42

4.1.1 Nguyên t c ho t đ ng 42

4.1.2 K t n i 43

4.1.3 uăđi m 43

4.2 Nơngăcaoăđ năđ nhăđ ng c a h th ngămáyăphátăđi n gió sử d ng SVC 43 4.2.2 Mô hình SVC 44

4.2.3 K t qu mô ph ng 45

Ch ngă5THI T K B ĐI U KHI N M NGăN RONăCHOăSVCăĐ NÂNG CAOăĐ NăĐ NHăĐ NG C AH TH NGăL IăĐI N NINH THU N 48

5.1 Gi i thi u m ngăn ron 48

5.1.1 M ngăn ronănhơnăt o 48

5.1.2 Các ch đ h c trong m ngăn ronănhơnăt o 50

5.1.3 M ngăn ronătruy n thẳng 51

5.1.4 M ngăn ronăh i quy 53

5.1.5 B đi u khi n tuy n tính hoá ph n h i NARMA-L2 53

5.2 ng d ng b đi u khi n NARMA-L2 vào b đi u khi n SVC 57

5.2.1 S ăđ đi u khi n SVC v i b đi u khi n PI 57

5.2.2 S ăđ đi u khi n SVC v i b đi u khi n NARMA-L2 58

5.3 ng d ng SVC v i b đi u khi n NARMA-L2ăđ nơngăcaoăđ năđ nh đ ng c a h th ngăđi n Ninh Thu n 60

5.4 K t qu mô ph ng 60

Ch ngă6 66

K T LU N VÀ KI N NGH 66

6.1 K t lu n 66

6.2 Ki n ngh 66

TÀI LI U THAM KH O 67

DANH SÁCH CÁC B NG

B ng 1 1: Sự phát tri n c a tuabin gió trong 1985-2004 2

B ng 2.1: L ch sử tuabin gió……… 9

B ng 2.2: Ho tăđ ng c a các tuabin gió lo i công su t l n 11

B ng 2.3: T ng công su t l păđặt B căMƿă(MW)ăvƠoăcu iănĕmă2005ăậ đầuănĕm2006ă

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1:ăTopă10ăn c có công su t l păđặtătíchălũy 13

Hình 2.2:ăTopă10ăn c có công su t l păđặt m i 13

Hình 2.3: T ng công su tănĕngăl ng gió l păđặt trên toàn th gi i 13

Hình 2.4: T ng công su tănĕngăl ng gió l păđặt Châu Âu 14

Hình 2.5: T ng công su tănĕngăl ng gió l păđặt Châu Âu 15

Hình 2.6: T ng công su t l păđặt Canada 17

Hình 2.7: T ng công su t l păđặt Mƿ 17

Hình 2.8: Dự ánăđi n gió Tuy Phong, Bình Thu n c a công ty REVN 23

Hình 3.1: H th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ khôngăđ i ……… 32

Hình 3.2: H th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ thayăđ i 33

Hình 3.3:ăMáyăphátăkhôngăđ ng b ngu năđôiăDFIG 34

Hình 3.4: H ng công su t c a DFIG 34

Hình 3.5:L uăl ng công su t DFIG 37

Hình 3.6:ăĐ ngăđặc tính công su t-t căđ [11] 38

Hình 3.7:ăS ăđ đi u khi n b chuy năđ i phía rotor 38

Hình 3.8: Đ ngăđặcătr ngăV-I [11] 39

Hình 3.9:ăS ăđ đi u khi n b chuy năđ iăphíaăl i 40

Hình 3.10:ăS ăđ đi u khi n góc xoay cánh qu t gió 41

Hình 4.1: C u trúc c a h th ng nghiên c u………44

Hình 4.2: S đ kh i c a SVC 45

Hình 4.3: S ăđ đi u khi n c a SVC 45

Hình 4.4:ăĐápă ngăquáăđ c a h th ng nghiên c u khi x y ra ng n m ch3 pha 47

Hình 5.1:M ngăn ronănhơnăt o d ng t ng quát……… 48

Hình 5.2: Mô hình m ngăn ronăbi u di n d ng khác 49

Hình 5.3: H c có giám sát 50

Hình 5.4: H c không giám sát 51

Hình 5.5: M ngăn ronăđ năl p v iăSăn ron 51

Hình 5.6: M ngăn ronăđ năl p v iăSăn ronăd i d ng ma tr n 52

Hình 5.7: M ngăn ronăđaăl p 53

Hình 5.8: M ngăn ronăh i quy 53

Hình 5.9: Mô hình NARMA ậ L2 56

Hình 5.10:ăS ăđ kh i b đi u khi n 56

Hình 5.11: C u trúc mô hình NARMA ậ L2 57

Hình 5.12:ăS ăđ đi u khi n SVC v i b đi u khi n PI 57

Hình 5.13:ăS ăđ đi u khi n SVC v i b đi u khi n NARMA-L2 58

Hình 5.14: Thông s nh n d ng cho b đi u khi n NARMA-L2 58

Hình 5.15: Dữ li u ngõ vào-ngõ ra cho NARMA-L2 59

Hình 5.16: Dữ li u hu n luy n cho b đi u khi n NARMA-L2 59

Hình 5.17:ăS ăđ l iăđi n Ninh Thu n 2015 61

Hình 5.18:ăĐặc tính công su t c a máy phát DFIG (VESTAS) - 2 MW 61

Hình 5.19:ăĐápă ngăquáăđ c a h th ng nghiên c u khi x y ra ng n m ch 3 pha 65

mũiănh n ph c v sự nghi p Công nghi p hóa ậ Hi năđ iăhóaăđ tăn c

Xuăh ng chuy n d ch từ h th ngăđi năđ c quy năc ăc u theo chi u d c sang th

tr ngăđi n c nhătranhăđƣăvƠăđangădi n ra m nh m nhi uăn c trên th gi i Th

tr ngăđi n v iăc ăch m đƣăđemăl i hi u qu cácăn c và cho th y nhữngă uă

đi mă v t tr iă h nă hẳn h th ngă đi nă đ c quy nă c ă c u theo chi u d c truy n

th ng H th ngăđi n không ngừng phát tri n c v s l ng, ch tăl ngăvƠăđ tin

c y Các ngu nănĕngăl ngăđi năđ c sử d ng ngày càng nhi u và phong phú: gió, nĕngăl ng mặt tr i, sóng bi n

Nĕngăl ngăgióăđ c sử d ngăcáchăđơyă3000ănĕm.ăĐ năđầu th k 20,ănĕngăl ng gióăđ cădùngăđ cung c pănĕngăl ngăc ăh cănh ăb măn căhayăxayăngũăc c Vào đầu k nguyên công nghi p hi năđ i, ngu nănĕngăl ngăgióăđ c sử d ngăđ thay

th nĕngăl ng hóa th ch hay h th ngăđi n nhằm cung c p ngu nănĕngăl ng thích

h păh n

Đầu nhữngănĕmă1970,ădoăkh ng ho ng giá dầu, vi c nghiên c uă nĕngăl ng gió

đ c quan tâm Vào th iăđi m này, m cătiêuăchínhălƠădùngănĕngăl ng gió cung c p nĕngăl ngăđi n thay th choănĕngăl ngăc ăh c Vi cănƠyăđƣălƠmăchoănĕngăl ng gió tr thành ngu nănĕngăl ngăđángătinăc y và thích h p nh sử d ng nhi uăkƿăthu tănĕngăl ng khác ậ thông qua m ngăl iăđi nădùngănh ăngu nănĕngăl ng dự phòng

Tuabin gióăđầuătiênădùngăđ phátăđi năđ c phát tri năvƠoăđầu th k 20.ăKƿăthu t nƠyăđ c phát tri n từngăb c m t từ đầu nhữngănĕmă1970.ăCu i nhữngănĕmă1990,ănĕngă l ng gió tr thành m t trong những ngu nă nĕngă l ng quan tr ng nh t Trong những th p k cu i c a th k 20, t ngănĕngăl ng gió trên toàn th gi iătĕngă

x p x g păđôiăsauăm iă3ănĕm.ăChiăphíăđi n từ nĕngăl ng gió gi m xu ng còn 1/6

so v i chi phí c aăđầu nhữngănĕmă1980, và xuăh ng gi m này v n ti p t c Các chuyên gia dự đoánărằng t ngănĕngăl ng tíchălũyătrênătoƠnăth gi i hằngănĕmăs tĕngăkho ng 25% m tănĕmăvƠăchiăphíăs gi m kho ng 20% - 40%

Kƿ thu tănĕngăl ng gió phát tri n r t nhanh v m i mặt Cu iănĕmă1989,ăvi c ch

t o m t tuabin gió công su tă300ăkWăcóăđ ngăkínhărotoră30ămăđòiăh iăkƿăthu t t i tơn.ăNh ngăch trongă10ănĕmăsauăđó,ăm t tuabin gió công su tă2000ăkWăcóăđ ng kính rotor vào kho ngă 80ă mă đƣă đ c s n xu tă đ i trà Ti pă theoă đóă dự án dùng tuabin gió công su tă3ăMWăcóăđ ngăkínhărotoră90ămăđ c l păđặt vào cu i th k

20 Hi n t i, tuabin gió công su t 3 ậ 3.6ăMWăđƣăđ căth ngăm i hóa Bên c nh đó,ătuabin gió công su t 4 ậ 5ăMWăđƣăđ c phát tri n hay chu n b ki m tra trong

m t s dự án, và tuabin gió công su t 6 ậ 7ăMWăđangăđ c phát tri nătrongăt ngălai gần B ng 1.1 cho ta cái nhìn v sự phát tri n c a tuabin gió từ nĕmă1985ăđ n nĕmă2004

B ng 1.1: Sự phát tri n c a tuabin gió trong 1985-2004

1998 1500 70

2004 4500 ậ 5000 112 ậ 128

Vi căđ aăthêmăvƠoăsử d ng ngu nănĕngăl ngăđi n gió giúp ta từngăb c cân bằng

l i ngu nănĕngăl ng cung ng cho h th ngăđi n.ăRõărƠngănĕngăl ng gió là ngu n nĕngăl ng tự nhiên và vô t n vi c t n d ng m t cách hi u qu ngu nănĕngăl ng này vào h th ng đi n qu c gia s mang l i r t nhi u l i ích kinh t điăkèmălƠăcácă

gi i pháp ti t ki mănĕngăl ng Nh ngăkhiăđ aăngu n gió vào h th ng s có những daoăđ ng, hoặc khi sự c x y ra thì chúng ta cần có những bi năphápăđ kh c ph c nhanh và giúp h th ng tr l i ho tăđ ngăbìnhăth ng

Trênăc ăs những k t qu c a các công trình nghiên c uătr căđơyăv sự phát tri n

c aănĕngăl ngăgióăđƣăđ tăđ c,ăđ tƠiăđ xu tătênăắNơngăcaoăđ năđ nhăđ ng c a

h th ngă máyă phátă đi n gió s d ng SVC” nhằm đ m b o sự ho tă đ ng bình

th ng,ănơngăcaoăđ năđ nh c a h th ng khiăđ aămáyăphátăđi n gió vào h th ng

l iăđi n, nâng cao hi u qu truy n t i và h n ch nh căđi m c a các công trình nghiên c uătr căđơy

1.2 Các k t qu nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn c

H th ngăl iăđi n truy n t i qu căgiaăc ăb năđápă ngăđ c các yêu cầu truy n t i

đi nănĕngătừ cácănhƠămáyăđi n cho các ph t i,ăđ m b o cung c păđi n ph c v cho nhu cầu phát tri n kinh t - xã h i và nhằm gi m t n th tăđi nănĕngădoătruy n t i Tuy nhiên, h th ng v năch aăcóăkh nĕngăcungă ng dự phòng, vi c nghiên c uăđ aăvào sử d ng các ngu nănĕngăl ng m i là v năđ c p thi tăđápă ng nhu cầuăđi n cũngănh ănĕngăl ng qu căgia.ăChínhăvìăđi uăđó,ăvi c nghiên c u tính toán và thi t

k h th ngănhƠămáyăđi năgióăđóngăvaiătròăquanătr ng trong vi c phát tri n h th ng

đi n qu c gia Hi nănay,ănhƠăn c ta có nhi u công trình ng h nghiên c u phát tri năđi n gió, c th là:

 Ch ngătrìnhădự ánănĕngăl ngăgióăGIZăắTìnhăhìnhăphátătri năđi n gió và

kh nĕngăcungă ng tài chính cho các dự án Vi tăNam”,ăPhanăThanhăTùng,ăVũăChiăMaiă,ăAngelikaăWasielkeă2012 [1]

 Đ tài nghiên c u khoa h c c p nhà n c, đ tài mã s :ă59A.01.12ăắMáy

đi n d b ngu n kép dùng làm máy phát trong h th ngăphátăđi n ch y s c gió: Các thu tătoánăđi u ch nh b oăđ m phân ly giữa mômen và h s công

su t”, Nguy n Phùng Quang, 1998[2]

 Dự án h p tác Qu b o v môiătr ng Vi t Nam và H iăđ ng k thu tăđi n

qu c t (ăIECă)ăắEuropean Wind Energy Association ậ EWEA”, Vi n KHCN MôiăTr ng, 02/2012 [3]

Hi n t i, t i các qu c gia phát tri năvƠăcácătr ngăĐ i h c l n trên th gi iăcũngăb t tay vào nghiên c uăđ u n i v năhƠnhăcácănhƠămáyăphátăgióălênăl iăđi n truy n t i,

t iă uăhóaăcácălu n phân b công su t nâng cao hi u qu truy n t i, gi m chi phí, sử

d ngănh ăngu nănĕngăl ng dự phòng s ch C th là:

 Transient Analysis of Grid-Connected Wind Turbines with DFIG After an External Short-Circuit Fault, Tao Sun, Z Chen, Frede Blaabjerg, NORDIC WIND POWER CONFERENCE, 1-2 March, 2004, CHALMERS Chalmers

 Novel Power Electronics Systems for Wind Energy Application: Final Report; Erickson, Al-Naseem, University of Colorado[7]

Bằngăph ngăphápăđoăđ c,ăchúngătaăđƣăl păđ c bi uăđ quang khí h u t i nhi u vùng c a Vi t Nam B năđ quang khí h u mà c th là t căđ gió s cho cái nhìn chínhăxácăh năv đi u ki năphátăđi n bằngănĕngăl ng gió

V i sự tr giúp ngày càng nhi u và càng m nh c aămáyătính,ăcácăch ngătrìnhătínhătoánăđ c vi tăđ mô hình hóa và mô ph ng công trình v iăcácăđi u ki năđ a lý, tự nhiên, khí h u, v t li u và k thu t thi t b Nh đó,ăcƠngăcóăth đ aăthêmănhi u ràng bu c đầuăvƠoătrongăbƠiătoánănĕngăl ng gió, nh đóăcóăth đ aăraăđ c những

dự báoăchínhăxácăh n

1.3 Các v năđ nghiên c u c aăđ tài

1.3.1 Tính c p thi t c aăđ tài

Trong thực ti n, h th ngăđi n gió c a Vi tăNamăđ c thi t k và xây dựng dựaătrênăQuyăđ nh tiêu chu n Vi t Nam v h th ngăđi năgióăănh ăsau:

 Quy tăđ nhă1208/2011/QĐ-TTgăbanăhƠnhăngƠyă21ăthángă7ănĕmă2011ăv phê duy t Quy ho ch phát tri năđi n lực qu căgiaăgiaiăđo n 2011-2020ăcóăxétăđ n nĕmă2030

 Quy tă đ nh c a Th t ng Chính ph s 26/2006/QĐ-TTg3 ban hành 26 thángă01ănĕmă2006,ăphêăduy t l trình,ăcácăđi u ki n hình thành và phát tri n các c păđ th tr ngăđi n lực

 Quy tă đ nhă 24/2011/QĐ-TTg c a Th t ng Chính ph v đi u ch nh giá bánăđi nătheoăc ăch th tr ng

 Quy tăđ nh 37/2011/QĐ-TTg v c ăch h tr phát tri n các dự ánăđi n gió

t i Vi t Nam

 Quy tă đ nhă 18/2008/QĐ-BCT v bi uă giáă chiă phíă tránhă đ c và h pă đ ng muaăbánăđi n m u áp d ngăchoăcácănhƠămáyăđi n nh sử d ngănĕngăl ng tái

t o

Doăđặc thù tính không năđ nh c a gió tự nhiên nên khi tính toán thi t k h th ng

đi năgió,ăng i ta ph i t n d ng m t s thi t b đi n tử công su t trong h th ng Tuy nhiên, gió tự nhiên có nhữngă uăđi mănh ătínhăkinhăt caoănênăth ngăđ c yêu cầu xem xét trong thi t k h th ng cung c păđi n cho khu vực nh không n i

l i

Mặcădùăc ăc uăđi nănĕngăs n xu t từ gió cung c p cho h th ngăđi n ch chi m từ 2%ăđ n 5% t ng nhu cầuăđi nănĕngăc a h th ngăđi n Tuy nhiên, vi c t n d ng nĕngăl ngăđi năgióăđ c dự tính có th thay th l iăđi n qu c giaăđ cung c p

đi n cho các khu vựcănh ăđ o, vùng đ ng bằng cửa sông hoặc gần bi n.ăĐi u này s đemă l i m t ti mă nĕngă ti t ki mă nĕngă l ng l n trong h th ngă đi n so v i gi i pháp sử d ng các ngu nănĕngăl ng hóa th ch

Vi c dự đoánăm t m ngăđi n gió t i uăđemăl i k t qu thực ti n cho các gi i pháp

v cung c păđi năcũngănh ăh th ng truy n t i và phân ph iăđi nănĕng.ăK t qu c a

vi c nghiên c u này giúp thi t k những h th ngăđi n gió n iăl i phù h p thực t

d v n hành mang l i hi u qu v c tính kƿthu t và kinh t

1.3.2 ụănghƿaălu năvĕn

Vi căđ aăthêmăvƠoăsử d ng ngu nănĕngăl ngăđi n gió giúp ta từngăb c cân bằng

l i ngu nănĕngăl ng cung ng cho h th ngăđi n.ăRõărƠngănĕngăl ng gió là ngu n nĕngăl ng tự nhiên và vô t n vi c t n d ng m t cách hi u qu ngu nănĕngăl ng này vào h th ngăđi n qu c gia s mang l i r t nhi u l i ích kinh t điăkèm là các

gi i pháp ti t ki mănĕngăl ng Khiăđ aăngu n gió vào h th ng s có những dao

đ ng, hoặc khi sự c x y ra thì chúng ta cần có những bi nă phápă đ kh c ph c nhanh và giúp h th ng tr l i ho tăđ ngăbìnhăth ng Đ tƠiăđ aăraăgi i pháp nâng caoă đ nă đ nhă đ ng c a h th ng bằng cách sử d ng SVC (Static Var Compensator) đ vửaăđ m b o sự ho tăđ ngăbìnhăth ng c a h th ngăvƠăđ m b o

ch tăl ngăđi nănĕngăcũngănh ăhi u qu kinh t

1.3.3 Tính th ực ti n c aăđ tài

Hi n nay, ngu nănĕngăl ng chính cung c p cho h th ngăđi n v n là th yăđi n, nhi tăđi n và ph i nh p kh u từ n c ngoài, cho nên vi c nghiên c uăđ aăvƠoăsử

d ng ngu nănĕngăl ngăđi n gió là h t s c cần thi t và thực t

NgoƠiăra,ăn c ta có ti mănĕngăl n v ngu nănĕngăl ngăgió,ăđ ng th iăđ c sự h

tr giúpăđỡ từ chính ph , các t ch cănĕngăl ngăđi n gió, s giúpătaăcóăc ăs đ

quy ho ch phát tri n,ăđầuăt ăxơyădựng các h th ngăđi n gió các vùng có ti m nĕngăv gió t i Vi t Nam

Doăđó,ăvi c nơngăcaoăđ năđ nhăđ ng c a h th ngămáyăphátăđi n gió sử d ng SVC

s giúp h th ng ho tăđ ng năđ nh

1.4 M c tiêu và nhi m v

 Tìm hi u các lo i máy phát đi n gió

 Tìm hi u máyă phátă đi n khôngă đ ng b ngu nă đôi DFIG (Doubly-Fed Induction Generator)

 Tìm hi u thi t b bùătƿnh SVC

 ng d ngăSVCăđ nơngăcaoăđ năđ nhăđ ng c a h th ngămáyăphátăđi n gió

 Tìm hi u m ngăn ron

 Thi t k b đi u khi năn ronăchoăSVCăđ nơngăcaoăđ năđ nh đ ng c a h

th ngăl iăđi n Ninh Thu n

1.8 Ph m vi ng d ng

 ng d ngăchoăcácămôăhìnhăhayăl iăđi n b t kỳ

 ng d ngăchoăcácăl iăđi n IEEE m u

 ng d ngăchoăl iăđi n 500KV, 200KV Vi tăNamătínhăđ nănĕmă2012

 Làm tài li u tham kh o khi v năhƠnhăl iăđi n cóđ u n i các nhà máy phát gió

1.9 B c c c a lu năvĕn

Ch ngă1: T NG QUAN

Ch ngă2:ă C ăS LÝ THUY T

Ch ngă3:ă H TH NGăMÁYăPHÁTăĐI N GIÓ

Ch ngă4: THI T B BỐăTƾNHăSVCă(STATIC VAR COMPENSATOR)

Ch ngă5:ă THI T K B ĐI U KHI N M NGăN RONăCHOăSVCăĐ NỂNGă CAOă Đ Nă Đ NH Đ NG C A H TH NG ĐI N NINH THU N

Ch ngă6: K T LU N VÀ KI N NGH

ch t oăcũngăkhácăbi t.ăKƿăthu t c aăng iăĐanăM chăc ăb n dựa trên cánh qu t theo chi uăgióăđangăth i v i sự đi u khi n ngừng quay, ho tăđ ng t căđ ch m.ăKƿăthu t c a Putnamăc ăb n dựa trên cánh qu tătheoăh ng gió th i v i b đi u ch nh

t căđ Tuy nhiên tuabin gió c a Putnam v năch aăthƠnhăcông.ăNóăđ c dỡ b vào nĕmă1945.ăB ng 2.1 s cho ta cái nhìn t ng quát v l ch sử c a tuabin gió

Di n tích quét (m 2 )

Công

su t (kW)

Công

su t riêng (kW/m 2 )

S cánh

qu t

Chi u cao tháp (m)

Sau chi n tranh th gi i th hai, ĐanăM ch Johannes Juul c i ti n kƿăthu t thi t k

c aăng iăĐanăM ch Tuabin gió c aăanhăta,ăđ căđặt Gedser ậ ĐanăM ch, phát 2.2 tri u kWh từ nĕmă 1956ă vƠă 1967.ă VƠoă cùngă th iă đi mă đó,ă giaă đìnhă GermanăHutterăđƣăphátătri n m tăkƿăthu t thi t k m i Tuabin gió g m 2 cánh m ng bằng

nhựa đónătheoăh ng gió th i c a tháp trên tr c quay Tuabin gió này n i ti ng v

B ng 2.2: Ho tăđ ng c a các tuabin gió lo i công su t l n

Tuabin và

n c s n xu t

Đ ng kính (m)

Di n tich quét (m 2 )

Công

su t (MW)

Th i gian ho t

Nĕngăl ng là m tătrongăcácăđi u ki n thi t y uătrongăđ i s ngăconăng i và là m t

y u t đầu vào không th thi uăđ c c a m i ho tăđ ng kinh t

Ngày nay, trữ l ng than, dầu,ăkhíăđangăngƠyăcƠngăc n ki t Mặt khác, khi dùng chúngăđ phátăđi n s phát khí th i nhà kính vào bầu khí quy n,ătráiăđ t ngày càng nóng lên, gây bi năđ i khí h u toàn cầu Các tai h aănh ăh n hán, bão l t x y ra trên toàn th gi i ngày càng trầm tr ng Vì v y yêu cầu c p thi t là ph i khai thác và sử

d ng t iă uăngu nănĕngăl ng s ch,ătrongăđóănĕngăl ng gió r tăđ c quan tâm

2.2.2 Th ực t i phát tri n c aănĕngăl ng gió trên th gi i

Nĕngăl ng gió là ngu nănĕngăl ng có kƿ thu t phát tri n nhanh nh t vào những nĕmă1990ăkhiăxétăv t l phầnătrĕmăsự phát tri n công su t l păđặt so v i ngu năkƿăthu t Tuy nhiên, sự phát tri n c a ngu nănĕngăl ng gió không phân ph iăđ u trên toàn th gi i (Hình 2.1, Hình 2.2)

 Châu Âu

Giữa cu iănĕmă1995ăvƠăcu iănĕmă2003,ăkho ng 76% tr măphátănĕngăl ng gió m i

k t n i vào m ngăl iăđi n trên th gi i đ c l păđặt Châu Âu (Hình 2.3).ăĐ t

n c có công su t gió l păđặt l n nh t ChơuăỂuălƠăĐ c,ăĐanăM ch, Tây Ban Nha (Hình2.4)

Hình 2.1: Topă10ăn c có công su t l păđặtătíchălũy

Hình 2.2: Top 10 n c có công su t l păđặt m i

Hình 2.3: T ng công su tănĕngăl ng gió l păđặt trên toàn th gi i

Hình 2.4: T ng công su tănĕngăl ng gió l păđặt Châu Âu

nhữngăn c có t ng công su t gió l n, y u t chính trong sự phát tri n c a nĕngă

l ngăgióăđ c g i là thu nuôi c đ nhăchoănĕngăl ng gió Lo i thu nuôi c đ nh

nh ăv yăđ căđ nhănghƿaăb i chính ph nh ălƠăgiáămuaănĕngăl ng mà sự phân ph i

đ aăph ngăhayăcôngătyătruy n t i ph i tr cho sự s n sinhănĕngăl ng tái t oăđ c

đ aăvƠoăh th ng m ng Thu nuôi c đ nhăđi u ch nh gây nguy hi m tài chính cho nhƠăđầuăt ănĕngăl ngăgióăkhiăgiáămuaănĕngăl ng là m tăgiáăc ăb n c đ nh trong kho ng t i thi uă 10ă đ nă 15ă nĕm.ă Đ c,ă c ă quană nĕngă l ng m i (EEG ậ Renewableă Energyă Sourcesă Act)ă xácă đ nh giá mua (thu nuôi c đ nh)ă choă nĕngă

l ng gió l păđặtătrongănĕmă2004ănh ăsau:ă8.8ăeurocentsăchoă1ăkWhătrongă5ănĕmăđầu tiên và 5.9 eurocents cho 1 kWh trong nhữngănĕmăti p theo Hi n t i chính ph

Đ căđangălƠmăvi căđ thayăđ iăEEGăvƠăgiáămuaănĕngăl ng

Hình 2.5: T ng công su tănĕngăl ng gió l păđặt Châu Âu

 B c Mƿ

Nĕmă1998ăb c ngoặc th haiăđ c b tăđầu Mƿ.ăTh iăđi m này, các nhà phát tri n

dự ánă gióă đƣă l pă đặt các dự án tru c khi Qu thu s n ph m liên bang (PTC ậ Production Tax Credit) h t hi u lực trong ngày 30 ậ 5 ậ 1999.ăăPTCăđƣăthêmă0.016ă- 0.017 $ cho 1 kWh vào các dự ánănĕngăl ngăgióătrongă10ănĕmăđầu tiên c a tu i th nhƠămáyănĕngăl ng gió Trong kho ng giữaănĕmă1998ăăvƠăngƠy 30 ậ 5 ậ 1990, thêmăh nă800ăMWănhƠămáyănĕngăl ng gió m iăđ c l păđặt Mƿ.ăĐi u này bao

g m kho ngă120ăchoăđ n 250 MW c a sự phát tri nănĕngăl ng tái t o vài nông

tr i gió California M t sự phát tri năt ngătự x y ra vào cu iănĕmă2001,ăđóălƠăthêmă

1600 MW vào kho ng giữaănĕmă2001ăvƠăthángă11ăậ 2001ăcũngănh ăvƠoăcu iănĕmă

2003, v i vi că thêmă 1600ă MW.ă Đầuă nĕmă 2004,ă PTCă đƣă giữ l i lần nữa và sự

pháttri n c aănĕngăl ng gió Mƿăgi m xu ng Tuy nhiên, 9 ậ 2004ăPTCăđƣăh i

ph c l iăchoăđ n cu iănĕmă2006.ăNgoài California và Texas, còn có những dự án

l n các bang Iowa, Minnesota, Oregon, Washington, Wyoming và Kansas Nông

tr i gió cỡ l năđầuătiênăcũngăvừa m i l păđặt Canada

B ng 2.3: T ng công su t l păđặt B c Mƿ(MW) vào cu i nĕmă2005ăậ đầuănĕm2006ă

MW Châu Âu, các dự ánăth ng vào kho ngă20ăđ n 50 MW Nguyên nhân là

m tăđ dân s cao Trung tâm Châu Âu và k ti p là di n tích gi i h n Những h n

ch nƠyăđƣăd năđ n sự phát tri nănĕngăl ngăgióăngoƠiăkh i.ă Mƿ,ăcácădự án ngoài

kh iăv năch aăđ c quan tâm

 NamăvƠăTrungăMƿ

Trái v i ngu n tài nguyên gió d i dào nhi uăvùngăNamăvƠăTrungăMƿ,ăsự phát tri n nĕngăl ng gió đơyăr t ch m, b i vì thi u nhữngăchínhăsáchănĕngăl ng gió phù

h păcũngănh ăgiáăđi n th p Nhi u dự án gió NamăMƿăcóăngu n tài chính h tr

b iăcácăch ngătrìnhătr giúp qu c t ăTuyănhiên,ăArgentinaăđƣăgi i thi u chính sách

m i vào cu iănĕmă1998ăquaăđóăcungăc p tài chính h tr nhƠămáyănĕngăl ng gió,

nh ngăthƠnhăcôngăr t ít Brazil, thực ti n chính quy n m tăvƠiăvùngăđƣăb tăđầu cung c p thu nuôiă uăđƣiăchoănĕngăl ng gió Công su tăđặcătr ngăc a tuabin gió vùng này vào kho ngă300ăkW.ăKíchăth c gió l năh năr t khó l păđặt do h n ch

c aăc ăs h tầng cho những thi t b l n (ví d nh ăcần tr c).ăNĕngăl ng gió ngoài

kh iăch aăcóăk ho ch,ănh ngăxaăh nănữa dự án nh vƠătrungăbìnhă(≤ă100ăMW)ăđangăđ c phát tri n trong b ,ăđặc bi t Brazil

Hình 2.6: T ng công su t l păđặt Canada

Hình 2.7: T ng công su t l păđặt Mƿ

B ng 2.4: T ng công su t l păđặt NamăvƠăTrungăMƿ (MW) vào cu iănĕmă2005ăậ

năĐ đƣăđ tăđ c sự tĕngătr ng năt ng trong vi c l păđặt tuabin gió vào giữa

nhữngănĕmă1990,ăt oănênăắSự ki n năĐ ”.ăNĕmă1992/93,ăchínhăph năĐ đƣăb t đầu cung c p những sự khuy năkhíchăđặc bi tăchoăđầuăt ănĕngăl ng tái t o (ví d

nh ăđ nh m c mua t i thi uăđ căđ m b o, và 100% gi m thu đ c phép trong nĕmăđầu tiên c a dự án) Trung Qu c, sự phát tri nănĕngăl ngăgióăđ căh ng

tr iăh năb iăcácăch ngătrìnhăh tr qu c t , mặc dù m tăvƠiăch ngătrìnhăchínhă

ph xúc ti nănĕngăl ng gió (ví d nh ăch ngătrìnhăc ỡi trên gió c a y ban k

ho ch) Nh t, sự phát tri n n i tr i b i các dự án minh ch ng ki m tra v i nhi u

kƿă thu t tuabin gió khác nhau Vào cu i nhữngă nĕmă 1990ă dự ánă nĕngă l ng gió

th ngăm iăđầu tiên b tăđơuăho tăđ ngătrênăhònăđ o Hokkaido và Okinawa, nghiên

c uănĕngăl ng gió liên t c phát tri n Nh t.ăCũngăvƠoăcu i nhữngănĕmă1990,ădự ánănĕngăl ngăgióăđầuătiênăđ c tri n khai NewăZealandăvƠăÚc.ăH ng h tr chính cho sự phát tri nănĕngăl ng gió Úc là mô hình ch ng nh n xanh Trung

Qu c và năĐ , công su tăđặcătr ngăc a tuabin gió vào kho ng 300 ậ 600 kw; tuy nhiên, vài tuabin megawattăcũngăđ c l păđặt Úc, Nh t và New Zealand, ch y u dùng lo i 1 ậ 1.5 MW

2.2.3 Tình hình phát tri nănĕngăl ngăgióătrongăn c

Tr c những thách th c v tình tr ng thi uăđi n và ng phó hi u qu v i bi năđ i khí h u trong nhữngă nĕmă ti p theo thì k ho ch phát tri nă ắĐi nă Xanh”ă từ các ngu nă nĕngă l ng tái t o là m t gi i pháp kh thi nhằmă đ m b oă ană ninhă nĕngă

l ng và b o v môi tr ng Gầnăđơy,ăchínhăph Vi tăNamăđƣăxácăđ nh rõ các m c tiêuătrongăđ nhăh ng phát tri n d ngăắĐi năXanh”ănƠy.ăTrongăđó,ănĕngăl ng gió

đ căxemănh ălƠăm tălƿnhăvực tr ng tâm, do Vi tăNamăđ căxemălƠăn c có giàu

ti mănĕngănh t trong khu vựcăĐôngăNamăÁ

2.2.3.1 Ti mănĕngănĕngăl ng gió

M t s nghiên c uăđánhăgiáăchoăth y Vi t Nam có ti mănĕngăgióăđ phát tri n các

dự ánăđi n gió v i quy mô l n là r t kh thi B năđ ti mănĕngăgióăc a Ngân hàng

Th gi iă(Worldbank,ă2001)ăđ c xây dựng cho b năn c trong khu vựcăĐôngăNamă

Á (g m: Vi t Nam, Cam-pu-chia, Lào, và Thái Lan) dựaă trênă ph ngă phápă môă

ph ng bằng mô hình s tr khí quy n(B ng 2.7) Theo k t qu từ b năđ nĕngăl ng gió này, ti mănĕngănĕngăl ng gió c a Vi t Nam là l n nh t so v iăcácăn c khác trong khu vực, v i ti mă nĕngă nĕngă l ng gió lý thuy tă lênă đ n 513.360 MW[8].Những khu vựcăđ c h a hẹn có ti mănĕngăl n trên toàn lãnh th là khu

vực ven bi n và cao nguyên mi n nam Trung B và Nam B Tuy nhiên, các k t

qu môph ngănƠyăđ căđánhăgiáălƠăkháăkhác bi t so v i k t qu tính toán dựa trên

s li u quan tr c c a EVN, sự khác bi t này có th là do sai s tính toán mô ph ng

B ng 2.7: Ti mănĕngănĕngăl ng gió ĐôngăNamăÁ[8]

Nĕmă2007,ăEVNăcũngăđƣăti n hành nghiên c uăđánhăgiáăti mănĕngăgió,ăxácăđ nh các vùng thích h p cho phát tri nă đi n gió trên toàn lãnh th v i công su t k thu t

1.785 MW.ăTrongăđóă mi n Trung B đ c xem là có ti mănĕngă gióăl n nh t c

n c v i kho ng 880 MW t p trung hai t nh Qu ngăBìnhăvƠăBìnhăĐ nh, ti p đ n vùng có ti mănĕngăth hai là mi n Nam Trung B v i công su t kho ng 855 MW,

t p trung hai t nh Ninh Thu n và Bình Thu n Ngoài ra, B Côngăth ngăvƠăNgơnăhàng Th gi iă(2010)ăđƣăti n hành c p nh t thêm s li u quan tr că(đoăgióă 3ăđi m) vào b năđ ti mănĕngăgióă đ cao 80 m cho Vi t Nam K t qu cho th y ti mănĕngănĕngăl ng gió đ cao 80 m so v i b mặtăđ t là trên 2.400 MW (t căđ gió trung bìnhănĕmătrênă7ăm/s)ă Choăđ nănayăch aăcóăm t nghiên c uăđánhăgiáăti mănĕngăgióăcho riêng Vi t Nam m t cách sâu r ng do thi u s li u quan tr c ph c v phát tri n

đi n gió Gầnăđơy,ătrongăkhuônăkh h p tác giữa B Côngăth ngă(MoIT)ăvƠăDự án Nĕngăl ng Gió GIZ (H p tác Phát tri năĐ c GIZ) (g i t t, Dự ánăNĕngăl ng Gió GIZ/MoIT)[9], m tăch ngătrìnhăđoăgióăt iă10ăđi mătrênăđ caoă80măđangăđ c ti n hành t i các t nh cao nguyên và duyên h i Trung B (đoă 3ăđ cao 80, 60, và 40 m

so v i b mặtăđ t) Áp d ng các tiêu chu n IEC 61400-12 trong su tăquáătrìnhăđoăgió, dự ánănƠyăđ cămongăđ i s cung c p dữ li u gió cóătínhăđ i di n cho các vùng

có ti mănĕngăgióăc a Vi tăNamăđ ph c v cho phát tri năđi n gió trong th i gian

t i Ngoài ra, các báo cáo v quy trình và tiêu chu n l păđặt c tăđoăgióăcũngăđangă

đ c hoàn thi n và s là tài li u tham kh o hữu ích cho các nhà phát tri năđi n gió nói chung

2.2.3.2 Các d ự ánăđi n gió hi n nay

Choăđ n nay, có kho ng 48 dự ánăđi năgióăđƣăđĕngăkỦătrênătoƠnăb lãnh th Vi t Nam, t p trung ch y u các t nh mi n Trung và Nam b , v i t ng công su tăđĕngă

ký gần 5.000 MW, quy mô công su t c a các dự án từ 6ăMWăđ n 250 MW Tuy nhiên, hi n nay do su tăđầuăt ăc a dự ánăđi n gió v n còn khá cao, trong khi giá muaă đi n gió là khá th pă 1.614ă đ ng/ă kWhă (t ngă đ ngă kho ng 7,8 UScents/ kWh) theo Quy tăđ nh s 37/2011/QĐ-TTg12,ăcaoăh nă310ăđ ng/ kWh so v i m c giáăđi n bình quân hi nănayălƠă1.304ăđ ng/ăkWh,ăđ căxemălƠăch aăh p d n các nhà đầuăt ăđi năgióătrongăvƠăngoƠiăn c Do v y,ăchoăđ n nay m i ch duy nh t m t dự ánăđi n gió Xã Bình Th nh, huy n Tuy Phong, t nh Bình Thu n là hoàn thi n giai

đo n 1 (dự ki n nâng t ng công su tălênă120ăMWătrongăgiaiăđo n 2 từ 2011ăđ n 2015), v i công su t l păđặt 30 MW (20 tuabin gió x 1,5 MW m i tuabin).Ch đầu

t ădự án là Công ty C phầnăNĕngăl ng Tái t o Vi t Nam (Vietnam Renewable Energy Joint Stock Company ậ REVN) T ng m căđầuăt ăc a dự ánălênăđ n 1.500

t đ ngă(t ngăđ ngăkho ng 75 tri u USD), các thi t b tuabin gió sử d ng c a CôngătyăFuhrlaenderăĐ c Dự án chính th căđ c n iălênăl iăđi n qu c gia vào thángă3ănĕmă2011.ăTheoăngu n tin n i b , s năl ngăđi năgióănĕmă2011ăđ t kho ng 79.000ăMWh.Trênăđ o Phú Quý, t nh Bình Thu n, dự ánăđi n gió k t h p v i máy phátăđi n diesel (wind-diesel hybrid system), c a T ngăCôngătyăĐi n lực Dầu khí, thu c T păđoƠnăDầu khí Vi t Nam (Petro Vietnam), có t ng công su t là 9 MW (g m 3 tuabin gió x 2 MW m i tuabin + 6 máy phát diesel x 1,5 MW m i máy phát) đƣăl păđặtăxongăvƠăđangătrongăgiaiăđo n n iăl i

Hình 2.8: Dự ánăđi n gió Tuy Phong, Bình Thu n c a công ty REVN

Các tuabin gió sử d ng c aă hƣngă Vestas,ă Đană M ch.ă Giáă bánă đi nă đangă đ xu t thông qua h pă đ ngă muaă bánă đi n v iă giáă 13ă USă cents/kWh.ă Giáă muaă đi n này

đ căđánhăgiáălƠăh p d nădoăđặc thù dự án ngoƠiăđ o.ăT ngătự, m t dự ánăđi n gió CônăĐ o, t nh Bà R a ậ VũngăTƠuădoăCôngătyăEABăCHLBăĐ c làm ch đầu

t ,ăgiáăbánăđi n tho thu n là 25 UScents/kWh Dự ánăđangăchu n b ti n hành xây

dựng T i t nh B căLiêu,ăvùngăđ ng bằng Sông Cửu Long m t dự ánăđi n gió khác

thu căcôngătyăTNHHăTh ngăm i và D ch v CôngăLỦăcũngăđangătrongăgiaiăđo n

l păđặtăcácătuabinăgióă(1ătuabinăgióăđƣăđ c l păđặt) v i công su t 16 MW trong giai

đo năđầu (10 tuabin gió x 1,6 MW m i tuabin c a hãng GE M ) Dự ki n trong giai

đo n 2 c a dự án công su t s nâng lên 120 MW (từ nĕmă2012ăđ năđầuănĕmă2014).ăNgoài ra, các dự ánăkhácăđangătrongăcácăgiaiăđo n ti năđ khác nhau c a dự án và danh sách các dự ánăđi năgióăđangăv năhƠnhăvƠăđĕngăkỦă Vi t Nam

2.2.3.3 Các nhà cung c p thi t b đi n gió Vi t Nam

Th tr ng cung c p tuabin gió Vi t Nam: ngoài m t s các nhà cung c păđƣăgópămặt trong các dự ánă nh ă Fuhrlaenderă (CHLBă Đ c),ă Vestasă (Đană M ch), và GE (M ), còn có các nhà cung c păkhácăcũngăđangăth hi n sự quanătơmăđ n th tr ng

Vi tăNamănh ăGamesaă(TơyăBanăNha),ăNordexă(CHLBăĐ c), IMPSA (Agentina), Sany, Shanghai Electric và Gold Wind (Trung Qu c)…M t tín hi uăđángămừng cho

th tr ngăđi n gió Vi tăNam,ăđóălƠăsự góp mặt c a m t s nhà máy s n xu t tuabin gió và c tăchoătuabinăgióă(windătower)ănh :ăT păđoƠnăGEăM có nhà máy s n xu t máyă phátă choă tuabină gióă đặt t i khu công nghi p Nomura, thành ph H i Phòng (v năđầuăt ălênăt i 61 tri uăUSD);ăCôngătyăFuhrlaenderăĐ căcũngăđangădự đ nh xây

dựng nhà máy s n xu t tuabin gió Bình Thu n (v năđầuăt ălƠă25ătri u USD); Công

ty TNHH CS Wind Tower14 (100% v năđầuăt ăc a Hàn Qu c) khu công nghi p Phú M 1, huy n Tân Thành, t nh Bà R a ậ VũngăTƠu,ăđangăs n xu t và xu t kh u tháp gió Công ty TNHH Công nghi p Nặng VINA HALLA15 (100% v năđầuăt ă

c a Hàn Qu c) khu công nghi p M Xuân B1, huy n Tân Thành, t nh Bà R a ậ Vũng TƠu.ăNĕngălực s n xu tăhƠngănĕmăc a công ty là kho ngă400ăthápăgióăvƠăđ c

xu t kh uăđiăcácăth tr ngănh ăHƠnăQu c, Nh t B n, Ý, B , Brazil, Hoa Kỳ, cung

c p cho các dự án Hàn Qu c, R p Saudi, Ai C p, Indonesia, Philippines, Hoa

Kỳ, và Vi t Nam; Công ty TNHH m t thành viên tháp UBI16 (UBI Tower Sole Membe Co., Ltd.; 100% v n c a Vi tă Nam)ă đặt xã Kim Xuyên, huy n Kim Thành, t nh H iăD ng.ăNĕngălực s n xu tăhƠngănĕmăc a công ty là 300 c t tháp và

đ c xu t kh u ra các th tr ngăĐ c (15 c tăthápănĕmă2011), năĐ (35 c t tháp

nĕmă2010ăvƠă125ăc tăthápănĕmă2011)ăvƠăcácăn c khác

2.3 K thu t hi n t i c a tuabin gió

H th ng chuy năđ iănĕngăl ng gió có th chia thành lo i ph thu căvƠoăkéoăđ ng

lực và lo iănơngăđ ng lực Vùng Persian (hay Trung Qu c) s m sử d ng cánh qu t

tr căđ ng theo quy t c kéo Tuy nhiên, thi t b lo i kéo có h s công su t r t th p,

v i giá tr maxăđ t kho ng 0,16

Tuabin gió hi năđ i dựaătrênă uăth c a quy t c nâng Thi t b lo i nâng dùng cánh máyăbayă(cánh)ăt ngătácăv iăh ngăgióăđangăt i Lực là k t qu từ thân máy bay

t ngătácăv iădòngăkhôngăkhíăl uăchuy n bao g m không ch có thành phần lực kéo theoă h ng trực ti pă dòngă l uă chuy n mà còn có thành phần lực vuông góc v i

h ng kéo: lực nâng Lực nâng là m t b i s c a lựcăkéoăvƠădoăđóăliênăquanăđ n nĕngă l ngă quayă rotor.ă Theoă đ nhă nghƿa,ă nóă vuôngă gócă v iă h ngă dòngă khíă l uăchuy năcóănghƿaăb ch n b i cánh rotor và thông qua lựcăđònăb y c a rotor, nó là nguyên nhân gây momen quay cần thi t

Tuabin gió theo nguyên t cănơngăđ ng lực có th chia dựaătheoăh ng c a tr c quay thành lo i tuabin tr c ngang và tr că đ ng Tuabin tr că đ ng n i ti ng là tuabin Darrieusăsauăkhiăkƿ s ăng i Pháp phát minh ra chúng trong nhữngănĕmă1920,ăsử

d ng tr căđ ngăthôngăth ngăh iăcong,ăcánhămáyăbayăđ i x ng Tuabin Darrieus có uăđi m là chúng có th ho tăđ ngăđ c l păh ng gió, h p s vƠăc ăc u máy phát có

th đặtăd iăđ t Moment quay l n v i c i ti n, không có kh nĕngătự v n hành t t

nh ăthƠnhăphần h n ch cho b đì u t c khi s c gió l n,ăđơyălƠănh căđi m l n Tuabin tr căđ ngăđ c phát tri năvƠăth ngăm i s n xu t trong nhữngănĕmă1970ăchoă đ n cu i nhữngă nĕmă 1980,ă Tuabin gió tr că đ ng l n nh tă đ c l pă đặt Canada ậ Ecole C có công su t 4200 kW Tuy nhiên, k cu i nhữngănĕmă1980ăvi c nghiên c u và phát tri n tuabin gió tr că đ ng hầuă nh ă ng ngă trênă toƠnă th gi i

Tr c ngang, hay lo i chân v t, hi n t i chi mă uăth trong ng d ng tuabin gió M t tuabin gió tr c ngang g m tháp và b máyăđ căđặt trên tháp B máy ch a máy phát, h p s và rotor Sự khác bi t v kƿăthu t là b máyăh ng theo gió hay chuy n

b máy ra kh iă h ng gió khi s c gió l n tuabin nh , rotor và b máyă đ c

h ng vào trong gió v iăđuôiăchongăchóng.ă tuabin l n, rotor và b máy tự đ ng

tr chă h ngă vƠoă trongă hayă ngoƠiă h ngă gió,ă đ đápă ng tín hi u từ đuôiă chongăchóng gió

Đặcătr ngătuabin gió tr c ngang dùng s cánh qu t khác bi t, ph thu c vào m c đíchăsử d ng c a tuabin Lo iăhaiăcánhăhayăbaăcánhăđ c sử d ng nhi u nh t trong máyăphátăđi n S l ng cánh nhăh ng gián ti p t s t căđ λ, là t s giữa bán kính cánh và t căđ gió:

Trongăđóă ω: tần s quay(rad/s)

R: bán kính c a cánh qu t rotor(m) v: v n t c gió(m/s)

Tuabin gió có s cánh nhi u thì có t s t căđ th pănh ngămomentăquayăkh iăđ ng

l n Tuabin gió có ch hai hay ba cánh có t s t căđ caoănh ngămomentăquayăkh i

đ ng nh Những tuabin này có th cầnăđ c kh iăđ ng n u t căđ gióăđ t trong

tầm ho tăđ ng Tuy nhiên, t s t căđ cao cho phép b h p s nh h nănênănhẹ h nă

đ đ t t căđ cao t i tr c c a máy phát

Hi n t i, tuabin gióăbaăcánhăđ c dùng ph bi n trên th tr ng cho ghép n i l i

Lo iănƠyăcóă uăđi m là moment quán tính rotor d ki măsoátăh năsoăv i tuabin gió

lo iăhaiăcánh.ăH nănữa, lo i tuabin ba cánh có tính th mămƿăt tăh năvƠăm căđ n ít

h năsoăv i lo i hai cánh Những v năđ này r t quan tr ng khi xem xét ng d ng tuabin gió trong nhữngăvùngădơnăc ăđôngăđúc

Lo i tuabin gióăhaiăcánhăcóă uăđi m trên tháp s có tr ngăl ng nh h năvƠădoăđóă

c u trúc h tr có th xây nhẹ h năvƠădoăđóăgiáăthƠnhăliênăquanăs th păh n.ăTínhă

th mămƿăvƠăm căđ n không quan tr ng khi xét ngoài kh i,ăgiáăthƠnhăth pălƠăđi u thu hút, vì th tuabin gió lo iă2ăcánhăđ c phát tri n cho th tr ngăngoƠiăkh i

gi i pháp k t n i trực ti p v i l iăđi n và làm vi c v i t căđ khôngăđ i V i sự phát tri n không ngừng c a kƿ thu tăđi u khi n, các lo i máy phát sử d ng trong h

th ngănĕngăl ng gió hi năđ iăngƠyăcƠngăđaăd ngăh n.ăM c tiêu c aăch ngănƠyălƠătìm hi u các lo iămáyăphátăđi n sử d ng trong h th ngănĕngăl ng gió và các ki u

mô hình h th ngăt ngă ng v i các d ng máyăphátăđi n này

3.2 C u t o c a h th ngăphátăđi n gió

M t h th ngăphátăđi n gió g m có nhi u phần ho tăđ ng song song v i nhau C u

t o có th khác bi t tùy theo quy mô l n nh , t i thi u ph i có các b ph n sau:

 Thápăđỡ

 Tuabin gió có 2 hay 3 cánh qu t

 B ph năđi uăh ngăđónăgió

 C ăc u truy năđ ngăc ăkhí

 Máyăphátăđi n

 B ph năđi u khi n và các c m bi n t căđ

Trong h th ng hi năđ i,ăng i ta thêm vào các phần sau:

 Đi n tử công su t

 B ph năđi u khi n v i sử h tr c a máy tính

 Bình trữ đi năđ đápă ng cho t iătrongătr ng h p làm vi căđ c l p

 Đ ng truy n k t n i v i m ngăl i khu vực

Vì rotor có moment quán tính l n,ăđƣăt o ra những thách th c l n trong v năđ thi t

k liênăquanăđ n quá trình kh iăđ ng,ăđi u khi n t căđ trong v năhƠnh,ăcũngănh ă

dừng tuabin khi cần thi t Ph iădùngăđ nădòngăđi năxoáyăhayăphanhăhƣmăđ dừng tuabin khi kh n c p, lúc b oăd ỡngăđ nh kỳ ăThôngăth ng m i tuabin có h th ng

đi u khi năriêngăvƠăđ căđặt m t kho ng cách an toàn

3.2.1 Thápăđ

Thápăđỡ dùngăđ nâng tuabin và bu ng ch a các h th ng truy năđ ngăc ăkhí,ămáyăphátăđi n, b ph năđi uăh ng…Chi u cao c a tháp ph iăcaoăh năđ ng kính c a cánh qu tărotor.ăTr căđơy,ăchi u cao c a tháp từ 20măđ n 50m V năđ chính trong thi t k lƠăđ ng lực h c c u trúc Cần tránh m i tần s c ngăh ng c a tháp, rotor

và bu ng ch a; sự rungăđ ng- k t qu c a chu kỳ m iăd i sự tácăđ ng c a dao

đ ng t că đ gió Bên c nh v nă đ nghiên c uă đ phát tri n chi u cao c a tháp,

ng i ta còn chú tr ngăđ n vi c khai thác các khía c nh l păđặt h th ng ngoài

kh i

3.2.2 Cánh qu t tuabin

Cánhătuabinăđ c làm từ g nén, s i th y tinh hay các vòng oxy ghép l i Ngày nay,

m t tuabin gió hi năđ iăth ng có 2 hoặc 3 cánh qu t.ăKhóăkhĕnăv c ăkhíăluônăsong hành trong thi t k vì những lực ly tâm và lý thuy t m iăd i sự rungăđ ng liên t c Ngoài ra gi i h năc ăkhíăt i thi uăđ ch ng ch i v i nhữngăc năgióăl năđiăkèm v i vi căđi u khi năđ b o v những cánh qu t, máy phát khi làm vi c quá t i hay quá nhi t V năđ quan tr ng trong thi t k lƠăđ t h s công su t cựcăđ i, cánh

qu t to hay nh s đemă l i sự khác bi t l n trong ti p nh n và chuy nă đ iă nĕngă

l ngăc ăC m i quan h v tr ngăl ng v iăthápăđỡ, chi u dài cánh qu t v i chi u cao c aăthápăcũngăph i quan tâm Mặtăkhác,ăt ngă ng v i công su t nh n đ c thì giá thành trong l păđặt s ph iătínhătoánăđ đ t m c t iă u

3.2.3 B ph năđi uăh ng

B ph năđi uăh ngăđi u ch nhăh ng rotor liên t c theo chi u gió Nó có th đ nă

gi n là cánh qu tăđuôi,ăhayăph c t păh nătrênănhững tháp hi năđ i Sự tr t theo

m nh l nh có sự giám sát gi i thu tăđi u khi n thích h p Những cánh qu t quay v i moment l n trên cao trong th i gian chuy năh ngăth ng d năđ n ti ng n Sự

tr t quá nhanh có th sinh ra ti ng năv t quá gi i h n cho phép, cho nên ph i

đ c ki m soát liên t c

3.2.4 B ph năđi u khi n t căđ

Trongă 25ă nĕmă qua,ă côngă ngh tuabină gióă đƣă thayă đ i m tă cáchă đángă k Những tuabin l năngƠyănayăđ c l păđặtăđ uăh ngăđ năđi u khi n t căđ dựa trên sự k t

h păđi u khi năc ăkhíăvƠăđi n tử công su t tự đ ng Những máy nh thìăđi u khi n

đ năgi n bằngătay,ăchiăphíănĕngăl ng th p.ăCácăph ngăphápăđi u khi n t căđ r iăvào những lo i sau:

 Khôngăđi u khi n:ătrongătr ng h pănƠyătuabinăvƠămáyăđi năđ c thi t k đ sẵn sang ch ng ch i m iăc năgióăl n

 Đi u khi n nghiêng, l chăh ng: tr cărotorăđ căđi u khi n l chăh ng gió khi t căđ gióăv t ra kh i gi i h n cho phép khi thi t k ăĐi u khi n xoay cánh qu t:ăthayăđ i góc c a cánh qu t trên tr cătuabinăt ngă ng v i sự thay

đ i t căđ gió

 L nătránhăc năgió:ătrongăph ng pháp này, khi t căđ gióăv t ra kh i t căđ cho phép, những cánh qu tăđ c di chuy n vào v trí an toàn

3.3 Các lo i máy phát trong h th ngănĕngăl ng gió

3.3.1 Máy phátăđi năđ ng b

Nh ăchúngătaăđƣăbi t, t căđ quay c aămáyăphátăđi năđ ng b đ căxácăđ nh theo s

cực từ và tần s c aăl iăđi n Vì v y, các cánh qu t tuabin và máy phát ph iăđ c

n i v i nhau thông qua h p truy năđ ngăc ăkhíăđ có th quay v i t căđ đ ng b

H th ng nĕngăl ng gió sử d ngămáyăphátăđ ng b cóă uăđi m: khi k t n i v i

l iăđi n, h th ng này không yêu cầu cung c p công su t ph n kháng Vì v y ch t

l ngăđi nănĕngăphátăraăt tăh n.ăTuyănhiênăđ i v iămáyăphátăđ ng b , cần ph i cung

c păđi n m t chi u cho m ch kích từ Vi c cung c pădòngăđi n m t chi u này sinh

ra hai v năđ b t l i cho h th ng:

 Cần ph i trang b b bi năđ iăAC/DCăđ l yădòngăđi n xoay chi u từ l i

đi năđ aăquaăm ch ch nhăl uăcungăc pădòngăđi n m t chi u cho m ch kích

từ

 Sử d ngă vƠnhă tr t trên rotor c aă máyă phátă đ có th đ aă dòngă đi n m t chi u từ m ch kích từ vƠoărotor,ădoăđóăcôngăvi c b oăd ỡng r t ph c t p

 Doămáyăphátăđi n làm vi c v i t căđ đ ng b , d năđ n không phù h p cho

h th ngănĕngăl ng gió làm vi c v i t căđ thayăđ i theo t căđ gió

3.3.2 Máyăphátăđi n c m ng

Hầu h tăcácămáyăphátăđi năđ c dùng trong h th ng tuabin gió là máy phát c m

ng Có hai ng d ng c aămáyăđi n c m ng trong h th ngăđi n: sử d ng làm máy phátăđi n trong h th ng tuabin gió, hoặcăcácăđ ngăc ăb măhayămáyănén.ăMáyăđi n

c m ng nh n công su t ph n kháng từ l iăđi n Trong các h th ng k t h p nhi u

d ngănĕngăl ng khác nhau, công su t ph năkhángăđ c cung c p từ các máy phát

đ ng b hay máy phát Diesel Trong h th ngănĕngăl ng gió, t đi n c đ nh đ c dùngăđ bù công su t ph năkhángăchoămáyăphátăđi n c m ng.Tráiăng c v i máy phátă đ ng b , máy phát c m ng không quay v i t că đ c đ nh, vì v y chúng

th ngăđ c mô t nh ămáyăphátăkhôngăđ ng b Máy phát c m ng có th làm

vi cănh ă m tăđ ngăc ăhay m t máy phát, tùy thu c vào tr c máy phát hay nh n nĕngăl ng.ăMáyăđi n c m ng s làm vi cănh ăm tăđ ngăc ătrongăquáătrìnhăkh i

đ ngăvƠănh ămáyăphátăkhiănh năđ c t căđ gióăđ nh m c Khi làm vi cănh ăm t

đ ngăc ,ărotorăs quay khá ch m so v i t căđ đ ng b c a từ tr ng,ăvƠăđ ngăc ă

c m ng s nh nănĕngăl ngăđ làm quay tr cărotor.ăMáyăđi n c m ng s làm vi c

nh ăm t máy phát khi stator c aăchúngăđ c n i v i m t ngu năđi n áp có tần s n

đ nh,ăvƠărotorăđ c quay v i t căđ l năh năt căđ đ ng b bằng đ ngăc ăs ăc p Vì

v y,ăđ tr t c a máy phát có giá tr âm Ch đ làm vi cănh ămáyăphátăc a máy

đi n c m ngăđ c ng d ng trong h th ngănĕngăl ng gió v iăstatorăđ c n i v i

l iăđi năvƠărotorăđ c quay b iătuabinăgió uăđi m c a máy phát c m ng là c u

t oăđ năgi n, giá thành rẻ, không yêu cầu b oăd ỡngăth ng xuyên Có hai lo i máy phátăđi n c m ng: rotor l ng sóc và rotor dây qu n.ăMáyăphátăđi n c m ng rotor dây qu n thực hi năđi u khi năđ năgi năh nămáyăphátăđi n c m ng rotor l ng sóc

T căđ rotorăvƠăđặcătínhăc ăcóăth thayăđ i bằngăcáchăthayăđ iăđi n tr rotor

3.3.3 Máyăphátăđi n c m ng rotor l ng sóc

Máyăđi n c m ng rotor l ng sóc (Squirrel Cage Induction Generator ậ SCIG) là

m tămáyăđi n r t ph bi n do có c uătrúcăđ năgi n Dây qu n statorăđ c n i v i

ph t i hay ngu n kích từ Rotor l ngăsócăđ căcáchăđi năvƠăcóăđi n tr l n nhằm tránh cho rotor b rungăđ ng.ăĐ i v i tình tr ngăl iăđi n không năđ nh, có th gây

ra các sự c quá nhi t,ămomentădaoăđ ng trên máy phát

3.3.4 Máyăphátăđi n c m ng rotor dây qu n

Đ i v iămáyăphátăđi n c m ng rotor dây qu n, các b dây qu n rotor có th đ c

n i v iăvƠnhătr t và ch iătheoăph ngăphápăc đi n, hoặc thông qua b bi năđ i công su t H th ngănĕngăl ng gió trang b máyăphátăđi n c m ng rotor dây qu n cùng v i các b bi năđ i công su t, vi căđi u khi n ngõ ra d h năh th ng dùng máy phát c m ng rotor l ng sóc Công su t phần ngătrênăstatorăđ căđi u khi n

b iăl iăđi n xoay chi u thông qua b bi năđ i công su t Tuy nhiên, chi phí máy phát c m ng rotor dây qu năcaoăh nămáyăphátărotorăl ng sóc

3.4 Các h th ng tuabin gió

3.4.1 H th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ khôngăđ i

C u trúc chung c a mô hình h th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ khôngăđ i đ c

th hi nănh ăHìnhă3.1 C u hình này đ năgi n, ch y u sử d ng cho h th ng tuabin gió có công su t nh hay trung bình.H th ng tuabin gió làm vi c v i t căđ không

đ i dùng máy phát c m ng n i trực ti p v iăl iăđi n, t căđ rotorăđ căxácăđ nh theo s đôiăcực c a máy phát hoặc h p s truy năđ ng C u hình h th ng tuabin gióănƠyăth ng có hai c p t căđ c đ nh,ăđ c thực hi n bằng cách sử d ng hai máyăphátăđi n có công su tăđ nh m c và s đôiăcực khác nhau hoặc có th sử d ng

m t máy phát v i hai b dây qu n v i công su tăđ nh m c và s đôi cực khác nhau