Tìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình Định (Đồ án tốt nghiệp)

Tìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình ĐịnhTìm hiểu về nhà máy điện gió. Đi sâu nghiên cứu nhà máy điện gió Phương Mai – Tỉnh Bình Định

NHI M V TÀI

1 N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v tài t t nghi p (v

lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v )

2 Các s li u c n thi thi t k , tính toán

m vCán b ng d

Th.S Th H ng Lý

N H U NGH

PH N NH N XÉT TÓM T T C A CÁN B NG D N

ng c so v i n i dung yêu c ra trong nhi m v t lý lu n th c ti n, tính toán giá tr s d ng, ch t ng các b n v )

m c a cán b ng d n

m ghi b ng s và ch )

7 Cán b ng d n chính

NH I CH M PH N BI N

TÀI T T NGHI P

tài t t nghi p v các m t thu th p và phân tích s li u

minh và b n v , giá tr lý lu n và th c ti tài

m c a cán b ch m ph n bi n

m ghi b ng s và ch )

7

i ch m ph n bi n

(Ký và ghi rõ h tên)

L I M U 1

GI I THI U CHUNG V NG GIÓ 2

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 2

1.2 L I ÍCH C N GIÓ 3

N GIÓ TRÊN TH GI I 3

1.4 TI VI T NAM 5

1.5 GI I THI U CHUNG V TURBINE GIÓ 8

1.5.1 Các d ng tuabin gió 8

a các tuabin gió 9

1.6 C U T O C A M T TURBINE GIÓ 11

N GIÓ .19

1.7.1 T gió và m i li n h công su t .19

1.7.2 Di n tích quét c a rotor 21

1.7.3 M không khí .21

22

n gió .23

C TI N HÀNH XÂY D N GIÓ 28

1.8.1 Kh 28

1.8.2 L t tuabin gió 31

40

2.1 D TRI N 40

2.2.1 Quy trình l t 43

u khi n và giám sát ho ng c a nhà máy gió .45

2.2.3 Tính toán ch n dây d n, máy bi 46

K T N I H TH I QU C GIA 51

3.1 NH NG YÊU C U CHUNG KHI K T N N 51

3.2 K T N I 51

U KHI N CÔNG SU T .53

3.5 S D NG DG VÀO H TH I PHÂN PH I 54

3.5.1 Gi i thi u v DG (Distributed Generator) .54

3.5.2 Các ng d ng c a máy phát phân ph i 55

3.6 NG C I V I PHÂN PH I .56

3.7 CÁC BÀI TOÁN V N HÀNH DG 57

3.7.1 Bài toán ph i h p b o v i phân ph i có DG 58

ng thái c a h th i phân ph i có DG 59

3.7.3 D li i phân ph i .62

3.7.4 Ch ng thái trong quá trình v i phân ph i .64

K T LU N 66

TÀI LI U THAM KH O 67

L I M U

Ngày nay trong nghành công nghi p, vai trò c t quan

tr ng vì nó ph ng nhu c u cung c n liên t c cho t t c các nghành công nghi p và s n xu t Vì th , mu n cho ngành công nghi p phát tri n m nh

kéo theo v v ng Trong khi các nhà máy thu n không ho t

ng h t công su t c a mình thì các nhà máy nhi n l i gây ra ô nhi m môi

ng và nguyên nhân gây nên hi u ng nhà kính Cho nên v u

n gió góp ph ng nhu c u tiêu th n và t o ra c nh quan du l ch

n hình Nhà máy cung c n cho khu công nghi i t u ki n phát tri n cho nghành công nghi p t nh

tài g m các n i dung sau:

Gi i thi u chung v ng gió

ai

t n i h th i qu c gia

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG.

Hi n nay cùng v i s phát tri n công nghi p và s hi i hoá thì nhu c u

t c n thi t cho s phát tri n c c V t ra là phát tri n ngu ng sao cho phù h p mà không ng t i môi

c xây d u tiên vùng nông thôn M vào

n gió phát tri n m nh và có s c nh tranh l n,

v i t phát tri n nay thì không bao lâu n n s

n gió có nhi u lChi phí s n xu t th p, không t ng trong quá trình v n hành

và s n xu t vì v n gió có th c nh tranh v i các ngu

n gió không gây ô nhi m môi

ng và góp ph n t o c nh quan cho vi c phát tri n du l ch n o môi

ng thân thi n, các ho ng nông nghi p, công nghi p v n có th ho ng

nông thôn, mi n núi, h o nên t

tranh v i các ngu phát tri n và xây d ng nhà máy

n gió thì ph i kh o sát ch t ch , giám sát xây d thu t

m b o an toàn khi s d ng và v n hành

n gió là ngu ng có tri n v ng và phát tri n trong

v c thành viên h p tác nguyên c u các k ho i thông tin kinh nghi m v vi c phát tri n gió Các qu c gia này là : Úc, Canada,

ch, Th n, Na Uy, Tây Ban Nha, Ph c, Ý, Nh t, Hà Lan,

c k t n i v i m n hành t t T ng công

su t c a các tuabin này là 3500MW và h n xu t ra 6 tri

tr thành ngu ng tái sinh phát tri n nhanh nh t trên

th gi c bi t là m 70% t ng công su t này

Theo s li u th ng kê c n, s n xu t t s c gió trên th gi

53000 TWh và có th cung c t quá nhu c n th gi

Theo kh o sát h a vi ng qu c t thì nhu c u tiêu th n

B ng1.1: Phân b n gió m t s c trên th gi i.

cao t (1000÷1500) t này ch y u là tr ng tr

dân scác nhà máy nhi n l i r ng b thi n nh t là mùa khô

Các dãy núi mi n trung và mi n nam Vi t Nam n m v c bi t, chúng t o thành nh ng rào ch n liên ti n gió mùa lo n t

T 7÷8m/s

T 8÷9m/s

398172

10036130.8%

401444

256797.9%

102716

218707%

8748

1130.1%452

cao 30m ch thích h p cho lo i tuabin có công su t nh , thích h p

nh gió v a và ch m và lo i tuabin nh này có th thay th các

Vùng châu th n TP.H Chí Minh gió t t t t

(7÷7.5)m/s Khu v u ki n phát tri n ngu n gió vì nó

g n TP.H Chí Minh có nhu c u tiêu th n r t l n

Trên các dãy núi phía nam c a khu v c duyên h i Mi n Trung có gió r t nhi u vùng tây nguyên r ng l n có t gió t (7÷7.5)m/s, và vùng biên

gi i Campuchia Khu v c n m gi a Pleiku và Buôn Ma Thu t có t gió lên

n 7m/s

Khu v c mi n bi n phía Nam c a vùng duyên h i Mi n Trung trên các

ng gió nhi u và t gió cao t

i l n (8.5÷9.5)m/s Khu v c phía B c c a t nh Th a Thiên Hu r t thích

Khu v c phía B c Vi t Nam khu v c lân c n H i Phòng thì gió khá t t v n

t c có th c 7m/s nh núi biên gi i Vi t Nam - n vùng núi tây nam thành ph Vinh có gió r t t t t t (8÷9)m/s biên gi i phía B c

v i Trung Qu c và phía B c c a H i Phòng t gió có th t t i (7÷8)m/s

V y v u ki n khí h ng gió, m gió, t

i t t và phát tri ng nhu c n cho qu c gia

1.5 GI I THI U CHUNG V TURBINE GIÓ.

1.5.1 Các d ng tuabin gió .

Hi n nay trên th gi i có r t nhi u d ng tuabin gió khác nhau t lo i ch có

1 cánh t i lo i có r t nhi u cánh v i hình d

Công su t tuabin gió:

P =

P : Công su t tuabin gió

Cp: H s công su t ( x p x 0,35)

ng có 2 lo i u khi c và lo u khi n c

B ng 1.3: Phân lo i tuabin gió

u ch nh cánh

cánh và các thành ph n liên quanCông su t gi m khi quá

B ng 1.5: C u t o chung c a m t tuabin gió.

Thi t b ch ng gió: Gió s làm thi t b này quay thi t b này s thông

báo cho b u khi n bi ng c a gió th b u khi n g i tín hi u t i

b u khi n cánh

u khi n u khi n cánh u khi n cánh u khi n cánhMáy phát và b

Máy phát AC, b

bi i dung IGBT

Máy phát AC, b

bi i dung IGBT

Hình 1.4: ng kính cánh 80m

Hình 1.5: ng kính cánh 48m c a Denmark.

Hình 1.6: ng kính cánh 64m.

V i v n t c gió khác nhau thì vi c ch n tuabin công su u cao tháp gió khác nhau nên ta có bi liên quan t i t gió và công su t

Cánh rotor là b ph n quan tr ng và là b ph n trên cao nh t nên khi xây

d ng, ho ng ph i b o v ch ng sét cho cánh Vi c ch ng sét cho cánh ph i

V: V n t c c a gió (m/s)Công su u vào khi gió th i vào cánh rotor:

P = (W/m2)Công su c t cánh rotor:

P0= kh ng dòng ch y riêng trên giây (V2 )

Tuy nhiên trong th c t khi thi t k thì h s công su t Cp luôn nh

i v i lo i tuabin hai hay ba cánh làm vi c v i t cao thì h s

Cp i v i lo i tuabin nhi u cánh làm vi c v i t gió th p thì 0,2<Cp<0,4 N u trong th c t ta l y giá tr c i c a h s công su t là 0,5 thì công su t c i l y t rotor là:

Pmax = (W/m2)

c tính hi u su t rotor và t l V0/V th hi

Hình 1.8: M i liên h hi u su t và t l V0/V.

1.7.2 Di n tích quét c a rotor.

Trong vi c tính toán công su t, công su t ra c i theo

di n tích quét c i v i lo i tuabin tr c n m ngang di n tích quét c a

A=

D ng kính c a rotor

.

Công su i theo m không khí, còn m không khí thì

i theo áp su t và nhi Theo quy lu

P: Áp su t không khí

nh áp su t không khí, nhi tuy

T các thông s nh ta có công su t c a gió là:

Pmax= (W/m2)

nh t i ta dùng thi t b i là anemometer

Hình 1.9: Thi t b gió

T gió t i liên t c theo gi

Nên vi c kh c gió c n ph i th c hi n lâu dài ít nh

i c a nó r t c n thi t cho vi c ch cao c a

Hình 1.10: M i liên h ng kính tuabin và công su t.

n gió d a trên tiêu chu n nh

H s méo d ng toàn ph a theo tiêu chu n ICE 1000-4-7/2/11; ICE 61000-4-7CDV/15 ; ICE 61000-

hi trên thì ta tham kh o b n báo cáo ki m tra 1 tuabin gió c a hãng Vestas lo i V52-850kW dùng tiêu chu n ICE 61000- c

th c hi n tháng 2/2002 do vi ng c th c hi n

B ng 1.7 Các thông s k thu t c a lo i tuabin.

nhà máy gió và trong các ho c bi t

u ki n ho ng là khi tuabin gió ho ng

c k t n i v n

Công su t ph n kháng và h s công su t.

c p

T l công su t th c

và công su nh danh P/Pn

Giá tr trung bình c a P(kW)

H s công

su t Bin from Bin until

lên thì máy phát công su t l n s ho ng Vi c c u t o c bi t này nh m m c

u su t c a máy phát Vi c chuy i này m c

B ng 1.11: Chuy i ho ng t máy phát nh sang máy phát l n.

B ng 1.13 cao tháp ph thu c t gió

Hình 1.12: Xây d ng n n móng và thân tháp gió.

Công vi c ti p theo là l p các tuabin vào thân tháp gió thông qua h th ng

c n tr c Khi tu c l p trên thân tháp thì ti n hành l p r p tr c quay tuabin

Hình 1.13: L t tuabin vào thân tháp gió

Hình 1.14: L t tr c quay c a tuabin vào tháp gió.

B ph c l t vào tuabin, thi t b ch c

m b o an toàn cho tháp gió

Hình 1.15: L p ráp cánh c a tuabin vào b ph n chính c a rotor.

Hình 1.16: Tr c chính và b ph c c a tuabin gió.

Hình 1.17: Ki m tra l i nh ng thông s c.

Hình 1.18: T u khi n.

n gió trên th gi i:

a hình c a nhà máy mà cách b trí hình d ng tr i gió khác nhau

Hình 1.20: n gió ngoài bi n.

Hình 1.21: Mô hình tr i gió gi t li

xây d ng các d i

h p v i vi n v a c u cùng v i trung tâm khoa h c t nhiên và công ngh

qu c gia Vi t Nam, l u tiên t i Vi t l p tr m kh o sát gió

n mi n trung (công ty xây l n 3)

án kho ng 820 t ng Ngu n v n trên

do qu h tr phát tri n qu c t chính ph ch (DANIDA) tài tr 100%.Nhà máy này d ki n n m trong h th n qu c gia thông qua h ng mua

n v i t n l c Vi t Nam giá d ki n là 0.045USD/kW

V công ngh , phía Vi t Nam nh p toàn b máy móc c c

có công ngh s n xu n t s c gió tiên ti n nh t th gi i Các chuyên gia cho

phí v n xu n và tiêu th c thu h p m t cách

V a lý và ti

ven bi n thu c khu công nghi i (TP Qu i t ng công su t

d ki n là 50.4MW, g m 28 t máy m n xu t kho ng (150÷170) tri u

tr c, thu th p s li u trong toàn b quá trình v n hành tr m nh

t k t qu t ng cho cung c p s li u theo tiêu chu n qu c gia

Theo b phân b các c p t gió c a t ch ng th gi i

True Wind Solutions LLC (M ) l p theo yêu c u c a Ngân hàng Th gi i, xu t

c Trung B , nhi i có t t t7.0m/s, 8.0m/s và 9.0m/s, có th n v i công su t l n (n n qu c gia), h u h t ven bi n còn l i trên lãnh th , m t s t li

t t (5.0÷6.0)m/s, có th khai thác gió k t h t o ngu n

c l p cung c p cho h o, vùng sâu, vùng xa

800kW k t h p Diezel có công su t 414kW t o B ng công ty

công su i d ng BOT t i Khánh Hòa và d a công ty Grabowski, v i kinh phí 200 tri u USD t t ti c c hai d

cao 60m

Theo b th gi i, b c a True Wind Solutions, k t qu

t gió t nh là 7.0m/s N u dùng tuabin phù h p t gió t i Bình

nh NM 82/1500 và dùng công th tính t

E=5.870.952 kWh

N u dùng 1.400 tuabin NM 82/1500, t n này s c: 8.219 tri u kWh, so v a nhà máy th n s n xu t là 8.169 tri u kWh

c l t trên di n tích r ng kho ng 150ha

v i 28 t máy Công su t d ki n c a nhà máy là 50.4MW

c s d ng là lo i 1,8MW ng kính c a cánh tuabin là 60m

Hình 2.1: Mô hình tuabin 1.8MW.

ng không khí di chuy n nó mang theo m t l n slàm cho cánh rotor quay Cánh rotor quay nó t o ra các chuy ng bên trong

c a m t rotor gió t o ra công su n và công su u khi n máy phát

ng nhu c n c n thi t trong mùa

trong nhà máy nhi n ho c thu n, vi u ch nh công su t có

th th c hi n b t k th m nào Còn i v n gió thì công su t

ph thu c vào t ng gió và t gió các khu v c khác nhau cho nên ta có nh n gió có công su t khác nhau T gió

i liên t c ng t i nhà máy gió, ví d t bão t gió r t

th u ph i c p nh t các s li u c a toàn h th ng c a nhà máy gió và x lý

Trong vi u khi n và qu u khi n bên trong (các nhóm thi t b và s ng l u khi n bên ngoài (yêu

c u c a ng i tiêu th ) H th u khi n ph i có nh ng quy nh chính xác, h p lý vì t m quan tr ng c a nó ph i luôn b u

Ví d t b u khi n cánh, vi c quy nh th m d ng tuabin khi t c gió quá cao là r t quan tr ng

Ngoài nh ng yêu c u trên còn có nhi u yêu c c bi t là yêu c u

ch ng ch t, b o v quá áp, b o v ch ng sét là yêu c u quan tr ng c a nhà máy

H th u khi n nhà máy gió ph c toàn b ho ng

u khi n thông qua máy tính H th ng máy tính s chu c và các l c khi th c hi n l u khi n N u máy tính phát hi n m t s v n

b ng thì nó có th u khi n tuabin ng ng ho

th ng SCADA (h th u khi n và thu th p d li u khi n

ho ng t xa H th ng này cho phép giám sát ho t thông s

Ta ch n máy c t có các thông s k thu

Máy c t chân không do ABB ch t o

V y ta ch n máy c t h p b c các thông s sau:

Máy c t chân không do ABB ch t o

Khi công su t c n gió phát ra cung c a công su t

S = 65(MVA)

U = 22/110(kV)

n áp ngõ ra k t n i v n áp xoay chi u.

u khi n b i máy bi n áp v t s

T n s ph i b ng t n s c n n u không h th ng s không ho t

ng Vi t t n s thông qua máy bi i t n s Trong h th ng gió, máy

ng b h th ng ngu i luôn có dòng t hoá gây s c n tr

ng t i máy phát và m u này không x y ra n u ta s d ng c u ch nh

u khi n, s d ng b bi n t n xung, các thông s c a máy phát có

th s d l n và pha c a máy phát

n xoay chi này b x lý DSP tính toán s nh t n s i, công su t th c và công su t ph n kháng c a tuabin

b m ch ng c a công su t b u ch nh có th c m

m t s ng l n t n, nhi m v c a các t u ch nh công su t ph n kháng (góc l ch pha gi n áp và dòng)

Distributed Generator).

ng hoá th ch còn gây nên ô nhi ng và nguyên nhân gây ra hi u gi i quy t v trên ph i tìm ra

ng tái sinh hi u qu , chúng ta s d ng các máy phát công su t nh g i là máy phát phân b g i t t là DG Các máy phát này cung c p tr c ti p cho h tiêu th

n truy n t truy n t i cho nh

Vì DG t c s d ng v i ngu ng tài sinh có công su t

V phía nhà cung c p:

- Gi m t n th i phân ph i và truy n t i do ngu n DG phát tr c ti i phân ph i

- DG làm gi m s ph thu c c a khách hàng vào ngu n phát trung tâm

d ng nhi u trong ngành ch bi n th c ph m, công ngh ch t d o, công ngh hoá

Các máy phát ho ng gi m b t áp l c v nhu c n, h n ch vi c

n trong th m n i b t khi DG ch nh là chi phí

l t th p, kh ng nhanh, chi phí b o trì nh m c th p

3.5.2.3 DG cung c p ngu ng s ch.

DG có th s d ng ngu

ng m t tr i Các ngu n này không gây ô nhi ng Các ngu

ng tái t o không s d ng máy phát công su t l n phát tr c ti n

- Ngu n d tr : máy phát làm vi c không t i ho ng th i và s n sàng ng phó

- Ngu n d tr , ngu n b sung: v c l p v i h th ng

th ng yêu c u s cung c p th i gian nh

i m nh m vào h th ng ngu n phát, ngu n phát có th t p trung hay phân b u h p nh t thành m t h th n th ng nh t Công su t các ngu n phát này ph thu c vào ngu p

công su t t vài ch n vài vài ch c MW các ngu c ti p vào

Tuy nhiên vi c k t n i DG n u không d s t áp cho phép s b

Các bài toán v n hành DG thì r t ph c t p tuy nhiên n u ta bi c

nh m trong v n hành DG thì có r t nhi u thu n l i Trong ph n này ta

ch nguyên c u các cách b o v i phân ph ng thái làm