Bài giảng Các nguồn năng lượng tái tạo - TS. Lê Thị Minh Châu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Giảng viên: TS. Lê Thị Minh Châu

1. MÔ TẢ HỌC PHẦN

1. Giới thiệu các khái niệm và vai trò của các nguồn NLTT

trong HT năng lượng.

2. Trình bày về nguyên lý biến đổi NL, các phẩn tử chính, đặc điểm vận hành và ưu điểm, nhược điểm của các HT NLTT. Khái quát các vấn đề cơ bản khi vận hành và kết nối.

3. Hướng dẫn tính toán sơ bộ công suất phát của hệ thống.

4. Trong các bài giảng có các bài tập và ví dụ ứng dụng, các giờ trình bày và thảo luận để hướng tới người học có kỹ năng tư duy, trình bày các chuyên đề kỹ thuật liên quan đến các nguồn NLTT.

2

MỤC ĐÍCH MÔN HỌC

1. Nắm được các lý thuyết chung về các nguồn năng lượng

tái tạo.

2. Trình bày được các quy trình biến đổi năng lượng tái tạo

thành điện năng.

3. Trình bày được các tiềm năng và cơ hội ứng dụng năng

lượng sạch và tái tạo ở Việt Nam.

4. Sau khi học xong học phần này, người học có khái niệm tổng quát về năng lượng tái tạo và ứng dụng khi có điều kiện, trong đời sống cũng như công việc.

3

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

4

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

I

m

p

o

C

r

t

h

i

f

n

r

o

a

m

Pđặt (MW)

Thủy điện lớn

16,881

Nhiệt điện than

19,258

Tuabin khí

7,260

Nhiệt điện dầu

1,412

Thủy điện nhỏ

3,530

Điện mặt trời

4,438

Điện gió

305

Wind; 0.57% Biomass; 0.63%Diesel; 0.04% Im_Lao; 1.06%

Solar; 8.25%

Sinh khối

337

Small HPP; 6.10%

Diesel

24

Large HPP; 31.40%

572

Nhập khẩu Lào

Oil; 2.63%

SUM

54,016

Gas; 13.50%

Import from Lao

Export to Cambodia

Cuu Long

Coal; 35.82%

Nam Con Son

Cơ cấu nguồn điện việt nam, 7/2019

PM3-CAA

5

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

Tổng công suất đặt HTĐ Việt Nam giai đoạn 2001-2019

60,000

20%

18%

17.2%

6 1 0

,

50,000

16.7%

16.6%

4 5

16%

6 3 3

,

)

14.8%

9 4

%

0 1 4

,

14%

(

5 4

40,000

13.0%

13.0%

2 2 4

,

m ă n

12.6%

12.5% 12.5%

1 4

12%

2 4 6

,

8 3

g n à h

)

0 5 6

,

10.1%

30,000

10%

9.6%

W M

9.5%

3 3

(

9.2%

5 7 7

8.9%

,

8.6%

g n ở ư r t

9 2

8%

5 7 4

,

7.2%

6 2

7 2 5

,

20,000

2 4 5

6.2%

,

3 2

6%

6.0%

1 2

1 8 4

,

g n ă t ộ đ c ố T

8 1

3 6 7

,

4%

2 1 5

5 1

,

10,000

0 7 2

,

6 7 5

,

3 1

7 2 6

,

0 1 0

2 1

,

1 1

3 9 8

2%

,

0 1

2 7 8

0 1

,

8

7

0

0%

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

6

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

Tương quan tổng công suất đặt và phụ tải đỉnh giai đoạn 2001-2019

60,000

100%

90%

50,000

6 1 0 4 5

80%

6 3 3 9 4

70%

40,000

0 1 4 5 4

60%

2 2 4 1 4

2 4 6 8 3

9 1 2 8 3

)

30,000

50%

6 2 1 5 3

W M

0 5 6 3 3

(

1 3 9 0 3

5 7 7 9 2

40%

9 0 1 8 2

5 7 4 6 2

9 0 8 5 2

20,000

30%

7 2 5 3 2

0 1 2 2 2

2 4 5 1 2

0 1 0 0 2

3 0 6 8 1

1 8 4 8 1

20%

0 9 4 6 1

3 6 7 5 1

10,000

6 1 4 5 1

7 6 8 3 1

2 1 5 3 1

6 3 6 2 1

0 7 2 2 1

6 7 5 1 1

10%

6 8 2 1 1

7 2 6 0 1

5 5 2 9

7 8 1 0 1

3 9 8 8

0 1 0 0 1

3 8 2 8

2 7 8 7

8 0 4 7

2 5 5 6

5 5 6 5

0

0%

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

P_instal (P1)

Annual peak load (P2)

P2/P1

7

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

8

Công suất khả dụng HTĐ QG qua các tuần

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nguồn: data.worldbank.org

Tăng trưởng GDP hàng năm

12

10

8

6

%

4

Nguồn: Vietnam energy outlook report 2017

2

0

1 9 8 5

1 9 8 7

1 9 8 9

1 9 9 1

1 9 9 3

1 9 9 5

1 9 9 7

1 9 9 9

2 0 0 1

2 0 0 3

2 0 0 5

2 0 0 7

2 0 0 9

2 0 1 1

2 0 1 3

2 0 1 5

2 0 1 7

9

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

4439

Công suất đặt và công suất phát lớn nhất của điện mặt trời (Cập nhật: June 30, 2019)

4500

4110

4000

3570

3323

3500

Pmax

P_instal

2834

3000

2231

2500

1780

W M

2000

1500

1097

882

712

1000

559

398

174 174 174 211 260 260 260 260 260 310

500

84

84

84

84

Tuần

Bản đồ bức xạ mặt trời tại Việt Nam (J. Polo et al., 2015).

0

Tỉnh, thành phố

MWac

Tỉnh, thành phố

MWac

Tỉnh, thành phố

MWac

1 Ha Tinh

40.3

Quang Tri

40

Ninh Thuan

983.4

Thanh Hoa

29

Hue

35

Binh Thuan

892.3

SUM

69.3

Quang Ngai

57.6

Tay Ninh

628.5

Phu Yen

375.3

Long An

224.5

Binh Dinh

80.2

Ba Ria – Vung Tau

232.5

Khanh Hoa

188.4

An Giang

176

Gia Lai

61

Tra Vinh

140

Dak Lak

167.8

9.35 Uscents/kWh

SUM

3277.2

11/2017/QĐ-TTg: Cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam (Ngày hết hạn: 30/6/2019)

Dak Nong

86

SUM

1091.3

10

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

 Trữ lượng các nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng giảm.

 Nhu cầu sử dụng năng lượng của thế giới tiếp tục tăng trong các thập

kỷ qua.

 Sau cuộc khủng hoảng dầu lửa đầu tiên 1974, thế giới mới khởi động

cho sự hỗ trợ ngành năng lượng tái tạo

 Nguồn năng lượng chủ yếu: nguồn năng lượng truyền thống (than đá,

 Môi trường (đốt cháy các dạng hóa thạch => CO2, SO2 gây ô nhiễm);

 Ảnh hưởng xã hội và sức khỏe con người;

 Biến đổi khí hậu, trái đất nóng lên, băng tan làm mực nước biển dâng,…

dầu mỏ, khí đốt,...) => các nguy cơ:

=> Hiệu ứng nhà kính

THEO CƠ QUAN THÔNG TIN NĂNG LƯỢNG MỸ (EIA), MỨC TIÊU THỤ NL CỦA THẾ GIỚI SẼ TĂNG 57% TỪ 2004-2030 (TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG SẼ TĂNG VỚI TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH LÀ 0,46 TỶ GWH/NĂM)

=> Sự gia rất tăng mạnh lượng (nếu CO2 2004 có 26,9 tỷ m3 khí này thải khí vào thì quyển năm 2015 là và 33,9 2030 sẽ là 42,9 tỷ m3)

2. ĐẶT VẤN ĐỀ

 Hiệp định Kyoto liên quan Công ước khung Liên Hiệp Quốc về Biến đổi

 Kể từ tháng 9/2011 đã có khoảng 191 nước

 Việt Nam đã phê chuẩn Nghị định thư Kyoto ngày 25/9/2005

Khí hậu

 Chỉ có Năng lượng tái tạo mới đủ điều kiện giúp nhân loại giải quyết

 Chống hiệu ứng nhà kính (thay đổi khí hậu).

 Phát triển bền vững kinh tế và xã hội (đem lại nhiều công ăn việc làm).

 Dành dụm các nguồn hóa thạch.

 Tránh những tai biến quan trọng, những cơn khủng hoảng địa lí về dầu,

khí, hạt nhân có thể gây ra chiến tranh.

 Hạ mức sản xuất chất thải phóng xạ và sự lan rộng vũ khí nguyên tử.

lâu bền những vấn đề trọng yếu sau đây:

3. GIỚI THIỆU CHUNG NLTT 3.1. KHÁI NIỆM

 NL tái tạo được hiểu là người năng lượng vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa:

 Năng lượng không cạn kiện vì sự sử dụng của con người.

 Tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục.

 Các dạng năng lượng có khả năng tái tạo được tức là trữ lượng của chúng được bổ sung liên tục => còn gọi là năng lượng lựa chọn, năng lượng thay thế hay năng lượng xanh

 Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng NLTT là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào sử dụng. Các quy trình này được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt trời.

3.2. NGUỒN GỐC CÁC NGUỒN NLTT

 Phân loại theo nguồn gốc sinh ra

Nguồn gốc từ bức xạ của Mặt trời

 Nguồn gốc từ bức xạ của mặt trời  Nguồn gốc từ nhiệt năng của trái đất  Nguồn gốc từ động năng hệ Trái Đất – Mặt trăng

 NL mặt trời thu được trên Trái đất là NL của dòng bức xạ điện từ. Có

 Hiệu ứng quang điện, chuyển NL các photon của Mặt trời thành điện

thể trực tiếp thu lấy NL này thông qua:

năng (pin mặt trời)

 NL photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng vật thể - nhiệt năng (bình đun nước nóng MT, làm sôi nước trong tháp MT của NM điện MT

Nguồn gốc từ bức xạ của Mặt trời

3. GIỚI THIỆU CHUNG NLTT

 Hạt photon hấp thụ và chuyển hóa thành NL trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa => Quá trình quang hợp => quá trình này được cho là dự trữ NLMT vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch.

 NL MT được hấp thụ bởi thủy quyển và khí quyển TĐ để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ NL có thể khai thác được (Dòng chảy của gió, khí là quay tuabin gió - cối xay gió, chuyển động sóng biển)

 Thế năng của nước mưa được dự trữ ở các đập nước và chạy máy phát

điện (cối xay nước, nhà máy điện dùng dòng hải lưu)=> thủy điện.

 Đại dương nóng hơn không khí vào ban đêm và lạnh hơn không khí vào ban ngày => khai thác chện lệch nhiệt độ để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dung nhiệt lượng của biển.

3.2. NGUỒN GỐC CÁC NGUỒN NLTT

 Khí nhiệt năng hấp thụ từ photon của MT làm bốc hơi nước biển, một phần NL đó được dự trữ sử dụng tách muối ra khỏi nước biển. Nhà máy nhiệt điện dùng phản ứng nước ngọt – nước mặn thu lại phần NL này khi đưa nước ngọt của dòng sông trở về biển

Nguồn gốc từ nhiệt năng của trái đất Địa nhiệt: năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất.

 Nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.

 Năng lượng nhiệt có được thông qua các phản ứng phân rã hạt nhân âm ỉ trong lòng đất => nhà máy nhiệt địa nhiệt và sưởi ấm địa nhiệt

3.2. NGUỒN GỐC CÁC NGUỒN NLTT

Nguồn gốc từ động năng hệ Trái Đất – Mặt Trăng

 Trường hấp dẫn không đều trên Trái Đất không đều gây ra bởi Mặt trăng + trường lực quán tính ly tâm không đều trên bề mặt thủy quyển của Trái đất + Trái Đất quay quanh Mặt Trăng => mực nước biển tại một điểm trên TĐ dâng lên hạ xuống trong ngày => hiện tượng thủy triều

 Sự nâng hạ của nước biển -> chuyển động các NMĐ trong các

NM thủy triều

3.3. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

1. Năng lượng Gió

2. Năng lượng Mặt Trời

3. Năng lượng Thủy điện nhỏ

4. Năng lượng Sinh khối

5. Năng lượng Địa nhiệt

6. Năng lượng Đại dương

3.3. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Đặc trưng các nguồn năng lượng tái tạo

 Về mặt kỹ thuật:

 Năng lượng tái tạo thường có nguồn gốc từ Mặt Trời, Mặt Trăng

và Trái đất

 Năng lượng tái tạo là loại năng lượng không bao giờ cạn kiệt theo cách nói thông thường và theo chuẩn mực của con người.

 Năng lượng tái tạo thường không ổn định, lúc có lúc không, lúc mạnh lúc yếu phụ thuộc vào nguồn năng lượng thiên nhiên.

 Năng lượng tái tạo thường không phát thải các chất độc hại

nên khi sử dụng chúng sẽ có lợi cho môi trường

Đặc trưng các nguồn năng lượng tái tạo

 NLTT trừ các nguồn thuỷ năng lớn ra còn lại thường là nguồn NL phân tán, nhỏ lẻ, rất phức tạp khi hoà vào lưới điện. Khi kết nối vào lưới điện dễ gây ra các vấn đề về chất lượng điện năng (dao động chậm về điện áp, dao động nhanh hoặc các bước nhảy vọt về điện, nhấp nháy điện, phát sóng hài và các sóng hài đa hài, không cân bằng, gây nhiễu lên các hệ thống tín hiệu), ảnh hưởng đến độ nhạy và độ chọn lọc của toàn bộ hệ thổng bảo vệ,...

 Về mặt kinh tế:

 Giá thành của các thiết bị thu hồi NLTT còn khá cao nên nếu không có sự tài trợ thì chúng rất khó cạnh tranh với các nguồn NL truyền thống.

 Ảnh hưởng đến cơ chế giá mua bán điện.

4. NĂNG LƯỢNG GIÓ

4.1. Năng lượng gió

Nguồn năng lượng tái tao hoàn toàn và sạch

Sử dụng được ở mọi nơi

Tăng trưởng kinh tế vùng sâu vùng xa

Ưu điểm

Nguồn nhiên liệu vô tận

Làm sạch không khí,giảm thiểu hiệu ứng nhà kính

Gía thành thấp

 Năng lượng gió là động năng của luồng không khí di chuyển,có nguồn gốc từ năng lượng Mặt Trời.

4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tuabin gió

- Cánh turbine: là để nâng cao khả năng hứng gió

Cánh turbine

25

Rotor Rotor

- Rotor: Khi gió thổi đến cánh quạt làm rotor quay dẫn đến quay máy phát.

26

1. Cấu tạo

Pitch

- Pitch: Điều chỉnh góc nghiêng của cánh quạt, hoạt động nhờ động cơ hoặc cơ cấu thủy lực.

27

1. Cấu tạo

- Bộ hãm: Giảm tốc độ turbine hoặc dừng rotor khẩn cấp

Bộ hãm

28

1. Cấu tạo

Trục tốc độ thấp

Trục tốc độ cao

29

1. Cấu tạo

- Hộp số: Biến đổi tốc độ rotor cánh turbine sang tốc độ rotor máy phát thông qua trục quay tốc độ cao và thấp.

Hộp số

Bánh răng nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút -> yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Rất đắt tiền và là một phần của bộ động cơ và tuabin gió.

30

1. Cấu tạo

Máy phát

31

- Máy phát: Chuyển đổi momen quay nhận được từ cánh rotor thành điện năng.

1. Cấu tạo

- Bộ điều khiển: Khởi động động cơ ở tốc độ gió hoặc dừng động cơ

Bộ điều khiển

- Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và cơ động tắc khoảng 65 tương dặm/giờ đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát nóng.32

1. Cấu tạo

Đo tốc độ gió

33

- Đo tốc độ gió: Đo tốc độ gió, truyền tín hiệu về hệ thống điều khiển, thường sử dụng thiết bị đo gió kỹ thuật số.

1. Cấu tạo

-Đuôi

định (wind

hướng yane): Là thiết bị xác định hướng gió và gửi tín hiệu về thống điều hệ khiển.

Đuôi định hướng

34

1. Cấu tạo

- Điều khiển độ lệch (Yaw drive): Giữ cho rotor luôn hướng về hướng gió chính.

Điều khiển độ lệch

35

1. Cấu tạo

Động cơ điều khiển

Động cơ điều chỉnh hướng tuabin (Yaw motor) : động cơ điều chỉnh tuabin đúng theo hướng gió bằng cách điều chỉnh rotor đối diện cới hướng gió khi gió thay đổi

36

Tháp (tower)

1. Cấu tạo

37

Nguyên lý làm việc của turbin gió

38

Wind vane (đuôi định hướng) đưa tín hiệu đến Yaw motor (động cơ điều khiển) để giữ cho rotor luôn hướng về hướng gió chính thông qua Yaw drive (điều khiển độ lệch). Gió thổi làm quay cánh quạt dẫn đến rotor quay, thông qua trục quay tốc độ thấp truyền động đến trục quay tốc độ cao thông qua hộp số. Trục tốc độ cao quay kéo theo rotor máy phát quay tạo ra điện.

4.3. Phương trình vật lý về NL gió

- Động năng của không khí chuyển động với vận tốc v:

Động năng (E) =½mv2, Nm/s

- m: khối lượng của dòng không khí chuyển động

39

- v: vận tốc chuyển động

4.3. Phương trình vật lý về NL gió



- Khối lượng không khí đi qua một mặt phẳng hình tròn vuông góc với chiều gió là:   .  V . .. tvA m

Với ρ mật độ không khí (kg/m3), A là diện tích vòng quay cánh quạt, v là vận tốc gió, t là thời gian

40

4.2. Phương trình vật lý về NL gió

h 

3

 (3.29 T

273

)



e

mkg /

353 

273

T

T: Nhiệt độ không khí (Celsius). h: Độ cao của gió trên mực nước biển (m).

MẬT ĐỘ KHÔNG KHÍ

- Vì thế, động năng E và công suất P của gió là:

2

3





E

vm

vtpA

1 2

1 2

41

P

3.  . vA

E  t

1 2

Công suất P của gió

3

P

 vr . 2.

.

E t

Pi 2

Với A là diện tích mặt cắt ngang hình tròn (vòng quay cánh quạt) có bán kính r:

Ta thấy: công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió vận tốc gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió.

42

Tính toán sơ bộ trong thiết kế

VD1: Tính toán công suất phát của 01 tuabin gió

Mật độ không khí tại khu vực được tính theo công thức:

150 

 h  .(3,29 T

)273

 30.(3,29

)273







e .

e .

,1

1455 (

mkg

)3/

353 

353 

273

T

273

30

Trong đó:

h: độ cao của khu vực

T: nhiệt độ môi trường

43

Từ đó ta có công suất của luồng gió được tính bởi:

Biết rằng độ cao tại đây là 150m, vận tốc gió đạt 8m/s, nhiệt độ môi trường 300C. Tuabin gió sử dụng loại có bán kính 41m.

Trong đó:

v: vận tốc gió

ρ: mật độ không khí

r: bán kính cánh quạt

44

Công suất của tuabin gió ứng với cánh quạt có bán kính 41m là:

- Giả sử hiệu suất thực tế của cánh quạt và roto đạt 40%, hộp số

95%, hiệu suất máy phát đạt 70%







.

7,0.95,0.4,0

%6,26

gret

 . g b

Từ đó ta tính được công suất thực tế của 1 tuabin gió:





 .

,1

54864

,06,26.

4119 (

MW

)

tt

Như vậy hiệu suất tuabin gió có được là:

46

VD2: Xác định NL gió dựa vào vận tốc gió trung bình, r = 10m, ρ = 1,23kg/m3 a) Gió thổi liên tục 10h với v=6m/s b) Gió thổi liên tục 5h với v=3m/s sau đó thổi 5 với v=9m/s

Năng lượng gió khi gió thổi liên tục 10h với vận tốc không đổi v=6m/s

3



E

.. t

 2  . . vr

118,417

Wh

Pi 2

Năng lượng gió

3



E

.. t

 2  . . vr

,26

076

Wh

 khi gió thổi trong 5h đầu:

 khi gió thổi trong 5h sau:

3



E

.. t

 2  . . vr

86,703

Wh

Pi 2 Pi 2

 NL gió thu được trong 10h với vận tốc thay đổi:







E

86,703

,26

076

956,729

Wh

4.4. Phân loại tuabin gió

Dựa vào hướng của cánh quạt

PHÂN LOẠI

Dựa vào số lượng cánh quạt

4.4. Phân loại tuabin gió

Dựa vào hướng của cánh quạt

1

Đ

Đ

i

i

ệ

ệ

n

n

g

g

i

i

ó

ó

t

t

r

r

ụ

ụ

c

c

đ

n

ứ

g

a

n

n

g

g

4.4. Phân loại tuabin gió

Tuabin trục đứng, dạng cánh phẳng trục đứng, cánh tròn trục đứng, dạng Darrieur

Tuabin trục ngang, loại 3 cánh quạt hiệu suất cao hơn 1 hoặc 2 cánh quạt

4.4. Phân loại tuabin gió

1

Đ

đ

i

ệ

ứ

n

n

g

g

i

ó

t

r

ụ

c

NĂNG LƯỢNG GIÓ

1. Ưu điểm:

- Không cần điều khiển để cho trục hướng theo

chiều gió như loại trục ngang

- Cấu trúc cơ cồng kềnh và nặng nề nhất có thể

bố trí ở dưới đất nên bảo trì dễ hơn, có trụ đỡ nhẹ hơn

- Cánh quay đơn giản và rẻ hơn

2. Nhược điểm:

54

- Cánh quạt loại này chỉ có thể ở gần mặt đất nơi

có vận tốc gió thường không cao và gió thường quấn quẩn.

- Mô men khởi động nhỏ, khi gió to khó bảo vệ

máy phát

4.4. Phân loại tuabin gió

1

Đ

n

i

ệ

g

n

a

n

g

g

i

ó

t

r

ụ

c

56

NĂNG LƯỢNG GIÓ

1. Ưu điểm:

57

- Tuabin gió nằm trên cao nơi có vận tốc gió cao nên loại này có công suất lớn hơn và hiệu suất cũng cao hơn. - Mô men khởi động lớn, Khi gió to có thể thay đổi góc pitch để bảo vệ máy phát

2. Nhược điểm: - Cấu trúc cơ cồng kềnh và nặng nề nhất bố trí ở trên cao nên khó bảo trì, có trụ đỡ lớn hơn - Cánh quay phức tạp hơn và đắt hơn

4.4. Phân loại tuabin gió

Dựa vào số lượng cánh quạt

1

Đ

i

ệ

Đ

Đ

i

n

i

ệ

ệ

g

n

i

n

ó

g

g

i

i

n

ó

ó

h

i

2

1

ề

c

u

c

á

á

c

n

n

á

h

h

58

n

h

4.4. Phân loại tuabin gió

Dựa vào điều chỉnh cánh

1

K

C

h

ó

ô

đ

n

i

g

ề

u

đ

i

c

ề

h

u

ỉ

n

c

h

h

ỉ

c

n

59

á

h

n

c

h

á

n

h

Loại Tuabin: không điều chỉnh cánh và điều chỉnh được cánh

60

4.4. Phân loại tuabin gió

Dựa vào cấu tạo của máy phát

1

M

á

M

y

á

M

y

p

á

h

y

p

á

h

p

t

á

h

t

á

m

t

ộ

đ

t

ồ

K

c

n

Đ

h

g

B

i

ề

b

u

ộ

4.4. Phân loại tuabin gió

Kết nối (coupling):

 Direct coupling (không có bộ biến đổi điện

AD/DC/AC)

 Indirect coupling (có bộ biến đổi điện AD/DC/AC)

Hệ thống truyền động (drive train):

 Direct drive (không có hộp số)  Indirect drive (có hộp số)

Điều khiển tốc độ (control speed):

 Tốc độ (tuabin gió) không đổi  Tốc độ biến đổi

62

4.4. Phân loại tuabin gió

Máy phát điện gió được phân thành 4 loại:

Loại A: Máy phát điện gió có vận tốc cố định (máy phát cảm ứng vận tốc cố định – FSIG).

 FISG sử dụng một máy phát điện cảm ứng lồng sóc. Khi máy phát vận hành tại tốc độ quá đồng bộ với độ trượt từ 1-2% có thể xem như vận tốc không đổi hoặc cố định.

 Tốc độ quạt của tuabin gió cố định, xác định bởi tần số của lưới điện cung cấp,

tỷ số truyền và thiết kế máy phát điện

 Hấp thụ CSPK để tạo ra từ trường =>lắp đặt bộ tụ bù để cung cấp phần nhu cầu

CSPK của máy phát, giảm gánh nặng cho lưới điện tại điểm kết nối.

63

Loại B: Máy phát điện gió có vận tốc thay đổi giới hạn

 Sử dụng một máy phát cảm ứng rotor dây quấn và một biến trở bên ngoài được nối với mạch điện rotor. Biến trở ngoài được điều khiển bằng một mạch điện tử và được gắn trên rotor => có thể thay đổi điện trở rotor do đó kiểm soát được độ trượt => công suất của động cơ được kiểm soát.

 Phạm vi điều khiển tốc độ của rotor phụ thuộc vào dải biến đổi biến trở, thông

thường phạm vi từ 0 đến 10% tốc độ đồng bộ.

 Loại này thâm nhập vào thị trường kém nhất

64

Đặc tính công suất theo vận tốc quay của máy

Để lấy ra công suất gió Max từ các vận tốc gió khác nhau. Vân tốc máy phát cần thay đổi dọc theo đường cong. Với MF có vận tốc cố định, nó vận hành theo đường màu đỏ nên không trích được công suất Max từ gió

=> vận tốc máy phát cần thay đổi theo tốc độ gió => sử dụng các giao diện hay các bộ điều khiển công suất. Người ta thường dùng máy phát loại C và D

65

Loại C: Máy phát điện DFIG là máy phát điện cảm ứng rotor dây quấn kích từ kép.

Để có thể vận hành với vận tốc thay đổi, ta đưa một điện áp thay đổi vào rotor tại tần số trượt. Điện áp đưa vào rotor có được bằng cách sử dụng hai bộ biến tần nguồn áp (VSC) trên cơ sở chỉnh lưu cầu toàn phần IGBT, được kết nối thông qua một bộ góp DC.

Điều khiển để thay đổi vận tốc rất khó

filter

66

Loại D: Máy phát điện là loại FDC

Máy phát điện nối trực tiếp với lưới điện thông qua công cụ chuyển đổi tần số. Đây là loại tần số thay đổi từ đầu cực máy phát thành dòng điện AC tần số cố định. Sơ đồ này ít gây ra méo dạng sóng hài

Hiện đại và được sử dụng nhiều nhất

67

Các phương thức sản xuất

Onshore (trên đất liền)

2 phương thức

Offshore (Ngoài biển)

68

Danh sách 10 nhà máy điện gió trên bờ lớn nhất thế giới

Danh sách 10 offshore wind farm lớn nhất thế giới:

Tên dự án

Tổng công suất

Quốc gia

Năm hoàn thành

London Array Gwynt y Môr Greater

(MW) 630 576 504

Anh Anh Anh

2014 2015 2012

Gabbard

Anholt BARD offshore

400 400

Đan Mạch Đức

2013 2013

1

400 389

Đức Anh

2015 2014

Global Tech 1 West of Duddon Sands Walney Thorntonbank Sheringham

367,2 325 315

Anh Bỉ Anh

2012 2013 2012

Shoal

Tình hình năng lượng gió trên thế giới

72

Công suất lắp đặt tích lũy trên toàn thế giới năm 2000-2015

Tình hình năng lượng gió trên thế giới

73

Công suất lắp đặt hàng năm trên thế giới 2000- 2015

Tình hình năng lượng gió trên thế giới

74

75

Công suất lắp đặt hằng năm tăng đáng kể,đặc biệt ở khu vực Bắc Mỹ, châu Âu và châu Á

5. NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

 NL bức xạ MT truyền tới bề mặt trái đất trong những ngày nắng

tốt ở thời điểm cao nhất (12h) với khoảng 1.000W/m2

 Bức xạ MT chiếu đến TĐ 100% thì 51% được hấp thụ trên bề mặt TĐ, 30% bị phản xạ trở lại khoảng không vũ trụ (4% phản xạ do mặt đất, 6% do khí quyển, 20% do mây), 19% bị hấp thụ bởi khí quyển và mây

5.1 . Đặc trưng nguồn NL Mặt trời

Ưu điểm:

 Nguồn năng lượng tái tạo hoàn toàn, sạch và có trữ lượng vô tận, trong quá trình sử dụng NL mặt trời không gây ô nhiễm không khí, mưa axits, chất thải, không gây bức xạ và phá hỏng tầng ôzôn...

 Tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại.

 Hoạt động âm thầm, không có bộ phận chuyển động, không có

mùi khó chịu.

 Độc lập với điện lưới nên có thể sử dụng cho các ứng dụng lưu

động.

 Sử dụng được bất cứ nơi đâu có ánh mặt trời

5.1. Đặc trưng nguồn NL Mặt trời

Nhược điểm:

 Chi phí lắp đặt cao (chi phí của các vật liệu bán

dẫn,...)

 Chiếm nhiều diện tích để cài đặt để đạt được một

mức độ tốt hiệu quả.

 Nguồn năng lượng bất ổn định, phụ thuộc vào thời tiết, ngày đêm, mây...=> ảnh hưởng chất lượng điện năng

 Nguồn điện năng không sản suất vào ban đêm

=>cần có hệ thống pin dự phòng.

 Hiệu suất chuyển đổi không cao

5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của NLMT

Bán dẫn loại N (Si+P): Có tính chất dẫn điện là các điện tử tự do. Bán dẫn loại P (Si+B): Có tính chất dẫn điện là các lỗ trống.

5.3. Thị trường NL Mặt trời

THỊ TRƯỜNG NL MẶT TRỜI

THỊ TRƯỜNG NL MẶT TRỜI

THỊ TRƯỜNG NL MẶT TRỜI

THỊ TRƯỜNG NL MẶT TRỜI

5.4. Công nghệ phát điện a) Có 2 công nghệ chính:

Công nghệ nhiệt điện ngưng hơi

5.4. Công nghệ phát điện

 Có 2 công nghệ

chính:

Công nghệ quang điện biến đổi quang năng thành điện năng qua các tế bào quang điện

INGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA PIN MẶT TRỜI

Bằng cách ghép nhiều tấm pin riêng lẻ (modun) lại với nhau ta có

hệ thống pin mặt trời

91

b) Tính toán thông số ghép nối các tấm pin PV

5.4. Đặc tính pin quang điện

Đặc tính dòng điện - điện áp của tấm pin được biểu diễn ở Trên hình vẽ, ta thấy điểm làm việc có công suất cực đại nằm tại điểm uốn của đường đặc tính.

Đặc tính của tấm pin quang điện

94

Đặc tính I-V của tấm pin khi điều kiện môi trường thay đổi

Khi cường độ bức xạ ánh sáng và nhiệt độ thay đổi thì đường đặc tính của tấm pin cũng thay đổi, dẫn theo điểm công suất cực đại thay đổi.

95

Đặc tính I-V của tấm pin với các đặc tính tải khác nhau

Khi ta nối trực tiếp pin mặt trời với tải thì điểm làm việc của hệ thống là điểm giao cắt giữa đường đặc tính của pin và đặc tính tải.

Các phương pháp MPPT

Hiện tại, có rất nhiều phương pháp dò tìm điểm công suất cực đại với các ưu nhược điểm khác nhau:

96

 Open-Circuit Voltage  Short-Circuit Current  Perturb and Observe  Incremental Conductance  Fuzzy Logic Control  Neural Network  Ripple Correlation Control  Current Sweep  DC Link Capacitor Droop Control

Các phương pháp MPPT

a) Phương pháp Perturb & Observe (P&O)

97

P&O là phương pháp thử sai dựa trên việc thay đổi điện áp và đánh giá công suất đầu ra của trời. Ưu điểm của pin mặt phương pháp này là có tốc độ tính toán nhanh, tuy nhiên công suất đầu ra sẽ bị dao động quanh điểm công suất cực đại.

Hình 3.6. Đặc tính P-V của pin mặt trời và phương pháp P&O

a) Phương pháp Perturb & Observe (P&O)

98

Lưu đồ thuật toán P&O

99

a) Phương pháp Perturb & Observe (P&O)

Hình 3.8. Một hệ thống NLMT độc lập có sử dụng thuật toán P&O

5.6. Phân loại

1. Hệ Thống Off-Grid DC

2. Hệ Thống Off-Grid AC

3. Hệ Thống On-Grid

4. Hệ Thống Hybryd PV

5. Micro Grids

6. Smart Grid

Phân loại các hệ thống NLMT theo nhiều tiêu chí khác nhau như công suất, ứng dụng

hoặc cấu hình kết nối… Nhưng nhìn chung, một hệ thống điện NLMT thường được chia

100

thành hai loại cơ bản là:

 Hệ thống độc lập (Off-Grid system)  Hệ thống nối lưới (On-Grid system)

Sơ đồ đấu nối nguồn điện mặt trời

1) Hệ thống điện mặt trời độc lập (off -grid solar system):

- Được sử dụng cho các đối tượng riêng lẻ

- Để đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục, các hệ thống ĐMT độc lập phải có thiết bị tích trữ năng lượng và kết hợp với các nguồn điện khác (gió, điezen..).

2) Hệ thống điện mặt trời nối lưới (on -grid solar system):

- Khi điện năng phát ra không được sử dụng hết thì sẽ được phát lên lưới.

- Được ứng dụng phổ biến cho các hệ thống điện mặt trời nối lưới lắp mái.

- Các trang trại điện mặt trời lắp trên mặt đất có công suất trung bình và lớn kinh doanh bán điện cho lưới điện.

1. Hệ Thống Off-Grid DC

Hệ thống sử dụng trực tiếp nguồn điện sinh ra từ các tấm pin quang điện để cấp cho các tải DC, thường sử dụng trong các ứng dụng vũ trụ, các thiết bị cầm tay, các thiết bị công suất nhỏ (thường nhỏ hơn 1 kW) như bơm nước, quạt…

Hình 1.2. Sơ đồ khối một hệ thống Off-grid DC

104

Một hệ thống Off-grid DC ở Mongolia

2. Hệ Thống Off-Grid AC

Hệ thống sử dụng các bộ inverter biến đổi năng lượng DC từ pin mặt trời sang AC để cấp cho tải nhưng không nối lưới. Thông thường, ắc-quy lưu trữ được sử dụng trong hệ thống loại này để tối ưu giữa công suất phát và nhu cầu tải.

Hình 1.4. Sơ đồ khối một hệ thống Off-grid AC

105

Hình 1.5. Một hệ thống Off-grid AC ở Ecuador

3. Hệ Thống On-Grid

Hệ thống nối lưới là hệ thống biến đổi năng lượng DC sinh ra từ pin mặt trời sang AC để có thể cấp trực tiếp cho tải hoặc phát ngược lên lưới. Để thực hiện điều này thì hệ thống nối lưới phải đảm bảo được các tiêu chí hòa đồng bộ mà lưới điện yêu cầu.

Hình 1.6. Sơ đồ khối một hệ thống on-grid

106

Một hệ thống On-grid ở Lexington, Mỹ

107

1.3. Hệ Thống On-Grid

Hình 1.8. Hệ thống on-grid công suất 300 kW ở Colorado

4. Hệ Thống Hybrid PV

Hệ thống lai là thuật ngữ để chỉ một hệ thống NLMT có kết nối với các nguồn dự phòng khác như nguồn điện gió…

Hình 1.9. Sơ đồ khối một hệ thống Hybrid

108

5. Micro Grids

Các hệ thống Off-grid thường chỉ áp dụng cho từng hộ gia đình hoặc từng tải riêng biệt. Khi có nhu cầu cấp điện ở quy mô lớn hơn (khu dân cư) thì giải pháp Micro Grids được sử dụng để giảm thiểu chi phí lắp đặt. Công suất của một hệ thống Micro Grids thường cỡ vào khoảng 100 kW.

Hình 1.10. Sơ đồ khối một hệ thống Micro Grids

109

6. Smart Grid

110

Hiện chưa có định nghĩa chính thức cho “Smart Grid” nhưng một hệ thống Smart Grid thường bao gồm các yếu tố sau:  Có sự kết hợp giữa nguồn điện lưới và các nguồn phân tán.  Có sử dụng các thiết bị đóng cắt nguồn, tải và có một hệ thống giám sát tổng thể.  Sử dụng các giải pháp truyền thông hiện đại trong quá trình sản xuất và điều phối.  Thường có kết hợp các hệ thống lưu trữ năng lượng. Mục tiêu của Smart Grid là nâng cao độ hiệu quả và tin cậy trong việc quản lý, phân phối nguồn điện lưới và các nguồn phân tán. Hệ thống điện NLMT có khả năng tích hợp tốt vào Smart Grid [1].

5.6. Phân loại

- Các Sơ Đồ Phân Loại Theo Thành Phần Inverter - Các Sơ Đồ Phân Loại Theo Thành Phần Converter

5.6. Phân loại

Converter

Inverter

DC Voltage control (Id)

MPPT

AC Current Control (Iq)

DC Current

Control

TÍNH TOÁN SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT ĐƠN GIẢN

a. Lựa chọn mô hình: Dựa trên nhu cầu của phụ tải thực tế để lựa chọn mô hình cung cấp điện từ hệ thống năng lượng mặt trời phù hợp

DC/DC

PV array

DC Loads

Charge

Regulator

Battery

113

TÍNH TOÁN SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT ĐƠN GIẢN

b. Tính phụ tải điện theo yêu cầu:

Giả sử cần cấp điện cho các tải T1, T2, T3,… có công suất tương ứng P1, P2, P3,… và thời gian làm việc hàng ngày của chúng là t1, t2, t3,…

Tổng điện năng phải cấp hằng ngày cho các tải:

i

i

i=1 P * t

�k

Eng = P1.t1 + P2.t2 + P3.t3 … =

114

Từ Eng nếu nhân với số ngày trong tháng hoặc trong năm ta sẽ tính được nhu cầu điện năng trong các tháng hoặc cả năm.

III. THIẾT KẾ SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT

c. Tính năng lượng điện mặt trời cần thiết Ec:

Năng lượng hằng ngày dàn pin mặt trời cần phải cấp cho tải được xác định theo công thức:

E =

C

ngE η

115

Trong đó η là hiệu suất của cả hệ thống.

III. THIẾT KẾ SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT

2. Tính toán sơ bộ cho 1 hệ thống:

d. Công suất của dàn pin mặt trời:

Công suất của dàn pin mặt trời thường được tính ra công suất đỉnh hay cực đại đạt được, đó chính là công suất của dàn pin trong điều kiện chuẩn.

E

=

(WP)

E *1000 C η * E mβ

116

Trong đó: Eβ [kWh/m2] cường độ bức xạ trên mặt phẳng đặt nghiêng một góc β so với mặt phẳng ngang, giá trị này đo được thực tế tại điểm đặt hệ thống PV . ηm là hiệu suất của pin ở nhiệt độ T.

III. THIẾT KẾ SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT

2. Tính toán sơ bộ cho 1 hệ thống:

e. Tính số module mắc song song và nối tiếp:

Các giá trị đặc trưng cơ bản của module:

- U làm việc tối ưu: Vm

- I làm việc tối ưu: Im.

- Công suất đỉnh: Pm. * Số module cần dùng trong hệ thống:

E

với

N =

N = N * N S

P

117

(WP) P m

III. THIẾT KẾ SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT

2. Tính toán sơ bộ cho 1 hệ thống:

g. Tính số module mắc song song và nối tiếp:

* Số module mắc nối tiếp:

N = S

V V m (V: điện thế yêu cầu của hệ thống).

* Số module mắc song song:

N = P

I I

m

118

(I: dòng điện yêu cầu của hệ thống).

III. THIẾT KẾ SƠ BỘ 1 HỆ THỐNG MLMT

2. Tính toán sơ bộ cho 1 hệ thống: f. Tính dung lượng của bộ acquy:

* Dung lượng của bộ acquy được tính theo công thức:

C =

E * D out V *η * D

OS

b

X D: số ngày cần dự trữ năng lượng (số ngày không có nắng).

ηb: hiệu suất nạp phóng điện của acquy.

DOS: độ sâu phóng điện thích hợp (khoảng 0,6 - 0,7).

119

Vx: điện áp của bộ acquy được chọn theo điện áp đầu vào của bộ nghịch lưu đã chọn.

Eout: điện năng thực tế ở đầu ra của hệ thống pin mặt trời đã được lắp đặt

5.7. Ảnh hưởng của điện gió/MT đối với lưới điện

Năng lượng MT không ổn định nên công suất ra của tuabin gió/ MT không được bằng phẳng => ảnh hưởng đến sự cân bằng công suất trong hệ thống. Sự ảnh hưởng này sẽ là đáng kể khi cánh đồng gió có công suất tương đối lớn với hệ thống kết nối

Sử dụng thiết bị điện tử nên tuabin gió/HT MT sinh ra các sóng hài bậc cao làm méo sóng điện từ =>

120

- Các dao động chậm về điện áp - Các dao động nhanh hoặc các bước nhảy vọt về điện áp - Nhấp nháy điện - Phát sóng hài và các sóng hài đa hài - Không cân bằng - Gây nhiễu lên các hệ thống tín hiệu

5.7. Ảnh hưởng của điện gió/MT đối với lưới điện

Quá tải lưới điện:

 Đấu nối NL TT vào lưới phân phối sẽ làm thay đổi dòng công suất trên lưới điện. Thay đổi này tích cực khi làm giảm dòng công suất mang tải của lưới điện.

 Nếu quy hoạch lưới không tốt hoặc phương án đấu nối chưa tính toán kỹ => nguồn điện gió làm tăng dòng công suất trên lưới. Dòng công suất khi nguồn điện đi vào hoạt động có thể vượt quá giá trị mang tải định mức các thiết bị trên lưới, gây quá tải cục bộ cho lưới phân phối trong một số chế độ vận hành.

121

5.7. Ảnh hưởng của điện gió/MT đối với lưới điện

Vấn đề sự cố và bảo vệ rơle:

 Thay đổi dòng ngắn mạch trên lưới: Khi một nguồn NLTT được kết nối tới lưới phân phối, năng lượng từ nó tạo ra có thể làm tăng dòng điện chạy trên lưới, phụ thuộc vào vị trí kết nối và công suất lắp đặt. Trong tình trạng sự cố, các nguồn điện gió lại đóng góp vào dòng điện sự cố trong mạng lưới => sẽ ảnh hưởng tới trạng thái ổn định của hệ thống và khiến cho việc kiểm soát ngắn mạch khó khăn hơn.

122

Lưới trung áp (22kV)

đồng

Cánh MT

Bảo vệ kết nối

Bảo vệ

Bảo vệ đầu xuất tuyến

Nhà dân

Fusible AD

Lưới hạ áp (0.4kV)

Khu thương mại

=> Bảo đảm hoạt động an toàn cho lưới và và các hệ thống PV

Vấn đề sự cố và bảo vệ rơle:

 Nếu dòng giá trị dòng ngắn mạch trên lưới khi chưa kết nối điện gió đã gần đạt đến giá trị dòng ngắn mạch quy định thì giá trị dòng ngắn mạch trên lưới có thể vượt quá quy định khi có nguồn điện này đấu nối vào lưới.

 Nếu dòng sự cố tăng quá cao thì gây hư hỏng thiết bị đóng cắt => vốn đầu lưới điện tư cao. Điều đó dẫn đến bài toán kinh tế khi kết nối điện gió vào lưới.

124

 Mức độ tăng của dòng điện sự cố phụ thuộc công suất, mức độ thâm nhập, công nghệ và giao diện kết nối của nguồn NLTT cùng với cấp điện áp hệ thống trước khi sự cố. Công suất càng lớn, mức độ ảnh hưởng càng cao.

5.7. Ảnh hưởng của điện gió/MT đối với lưới điện

 Thay đổi hệ thống bảo vệ của lưới điện: Tăng dòng ngắn mach trên lưới sẽ tác động đến hệ thống bảo vệ của lưới điện như làm thay đổi sự phối hợp của hệ thống của thiết bị bảo vệ, thay đổi tính chọn lọc của rơ le, thay đổi đặc tính thời gian của thiết bị tự động đóng lặp lại, thay đổi đến sự an toàn của hệ thống bảo vệ và thay đổi vùng tác động của rơ le bảo vệ.

125

 Dòng ngắn mạch trên lưới trung áp tăng trong một số cấu hình lưới điện đã làm thay đổi tính chọn lọc của thiết bị bảo vệ.

DG 2

CA

N1

DG 3

CB

Khi chưa có DG1 nếu sự cố xảy ra ở N1, cầu chì CA sẽ tác động cắt sự cố trước cầu chì CB. Khi có DG1 thì dòng sự cố chạy lại từ DG1 tới N1 khiến cho cầu chì CB có thể cắt trước cầu chì CA làm tính chọn lọc mất đi

126

DG 1 Việc kết nối DG vào các đường dây lân cận có thể khiến cho các bảo vệ ở đường dây có các DG kết nối hoạt động. Điều này không mong muốn vì sự cố đó không nằm trong phạm vi bảo vệ của các thiết bị bảo vệ trên đường dây có các DG kết nối vào và dẫn đến ngừng cung cấp điện cho các phụ tỉa khi đường dây đó không bị cự cố

DG 2

C A

DG 3

thường

C C N 2

CB

127

VD: Sự cố ở điểm N2. Dòng sự cố cấp đến N2 đến từ hai nguồn là: hệ thống và nguồn điện phân tán (DG2 và DG3). ta Thông mong muốn TĐL sẽ DG tác động để loại trừ 1 sự cố (giả sử thoáng Tuy nhiên do có sự đóng góp của DG2 vào sự cố nên có qua) thể CC tác động trước để cách ly sự cố làm giảm độ tin cậy cung cấp ddienj sau cho phụ tải CC. Trong trường hợp TĐL tác động trước nhưng có DG2, hồ quang cháy tại N2 vẫn duy trì, sự cố chưa loại trừ, TĐL đóng lại sự cố là điều không mong muốn

Thay đổi thời gian đóng lại của TĐL: Khi đấu nối nguồn NLTT vào lưới trung áp, thiết bị TĐL trên lưới phải được chỉnh định lại. Nếu không có yêu cầu đặc biệt khác, nguồn điện gió phải được tách khỏi lưới điện trước khi TĐL tác động và phải có thời gian để sự cố thoáng qua được loại trừ. Nếu thời gian thiết lập không đúng thì sự cố thoáng qua có thể trở thành sự cố vĩnh cửu.

128

Thay đổi sự an toàn của hệ thống bảo vệ: Kết nối nguồn NLTT làm tăng dòng ngắn mạch. Nếu dòng ngắn mạch cao hơn quy định hiện hành hoặc cao hơn khả năng hoạt động của các thiết bị trên lưới => dòng ngắn mạch duy trì => không chỉ làm hỏng thiết bị mà còn gây nguy hiểm cho tính mạng con người

5.7. Ảnh hưởng của điện gió/MT đối với lưới điện

Ảnh hưởng đến chất lượng điện áp:

 Biên độ điện áp: tác động đến quá trình điều khiển điện áp lưới. nguồn NLTT làm biên độ điện áp trên lưới tăng cao hoặc sụt xuống hoặc gây dao động điện áp trên lưới.

 Nếu nguồn công suất phản kháng phát ra từ nguồn NLTT không được điều chỉnh phù hợp với lượng công suất tác dụng phát ra thì gây biến đổi biên độ điện áp tại điểm kết nối

129

ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI BẬC 3 ĐẾN DẠNG SÓNG ĐIỆN ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN

130

 Sóng hài: Điện áp tại điểm bất kì đều có dạng hình sin với tần số danh định (50Hz). Thực tế, trong hệ thống có thành phần sóng hài làm biến dạng sóng điện áp. Nguồn phát ra sóng hài có thể là nguồn phân tán sử dụng mạch nghịch lưu, bóng đèn huỳnh quang, thiết bị thay đổi vận tốc động cơ điện… Loại sóng hài và mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào công nghệ của các bộ chỉnh lưu, nghịch lưu và sơ đồ kết nối. Những dạng nguồn điện gió có thể là nguồn phát ra sóng hài bao gồm các máy phát điện quay...

Độ nhấp nháy điện áp: những dao động nhanh của điện áp trên lưới phân phối => làm giảm chất lượng điện năng cấp cho khách hàng khi ánh sáng từ bóng đèn sợi đốt nhấp nháy thay vì là ánh sáng liên tục (những dao động với tần số khoảng 8Hz trở xuống). Trong lịch sử phát triển của nguồn phân tán, những dự án tua-bin gió đầu tiên chính là nguyên nhân gây ra nhấp nháy điện áp cho lưới phân phối. Phần lớn các dự án điện gió hiện nay sử dụng tua-bin gió có vận tốc thay đổi, công suất phát của những máy phát loại này ổn định nên không còn gây ra nhấp nháy điện áp.

Dòng điện một chiều: xuất hiện trên lưới trung áp là nguyên nhân

131

chính gây ra bão hòa từ trong cuộn dây máy biến áp. Nguồn điện gió với những bộ biến tần đấu nối trực tiếp vào lưới điện không qua máy biến áp sẽ phát một lượng đáng kể dòng điện một chiều vào lưới điện phân phối => làm cuộn dây trong máy biến áp phân phối bị bão hòa, gây ra hiện tượng điện áp bị méo, ảnh hưởngchất lượng điện năng và gây ra tổn thất điện năng.

Mất cân bằng pha: Khi điện áp của các nguồn nguồn NLTT không cân bằng pha, sẽ gây ra mất cân bằng điện áp và dòng điện trong hệ thống. Khi đó dòng và áp trong các pha sẽ không bằng nhau nữa. Mất cân bằng điện áp gây ra quá nhiệt trên động cơ và máy phát không đồng bộ vì máy điện không đồng bộ có thành phần điện kháng thứ tự nghịch thấp. Ngoài ra các máy điện đồng bộ và các bộ chỉnh lưu điện tử cũng rất nhạy cảm với mất cân bằng điện áp.

132

6. NĂNG LƯỢNG sinh khối

133

Cây trồng nông nghiệp và các phế liệu

Nước thải

Cây trồng lâm nghiệp và các phế liệu

 Một thuật ngữ với ý nghĩa bao hàm rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học vốn có để được sử dụng như một nguồn năng lượng hoặc do các thành phần hóa học của nó

Chất thải công nghiệp

Chất thải rắn Đô thị

Chất thải động vật

 Nguồn NL được sinh ra từ các chất hữu cơ, nguồn năng lượng này rất dồi dào, không gây ô nhiễm môi trường và nó được sắp xếp

vào năng lượng tái tạo

Sản xuất nhiê êt truyền thống

 Nhiên liệu cho xe hơi, máy công nghiệp,...

 Sinh khối có thể được xử lý ở nhiều dạng chuyển đổi khác nhau để tạo

ra năng lượng, nhiệt lượng, hơi và nhiên liệu, thể hiện ở sơ đồ sau:

138

NMĐ sinh Nhà máy điện sinh khối Simmering khối Simmering – 23 MW. NMĐ sinh khối tại Steven's Croft - 44MW

NMĐ sinh khối Alholmens, 240 MW điện +160 MW nhiệt NMĐ sinh khối Tùng Tư – 33 MW

4. Một số nhà máy điện Biomass tại Việt Nam

Tên nhà máy

Cơ sở

Công suất. sản lượng

Nhà máy điện sinh học Biomass

Khu Rừng Xanh, thị trấn Phong Châu, Phù Ninh, Phú Thọ

Công suất: 40MW Sản lượng: 331,5 triệu KWh/năm

Nhà máy nhiê êt điê ên sinh khối (Biomass)

Công suất: 19 MW Cung cấp hơi nước 70m3/h.

Khu công nghiê êp Minh Hưng - Hàn Quốc (huyê ên Chơn Thành)

Nhà máy nhiệt điện đốt trấu Khu công nghiệp Hòa An, huyện

Công suất 10 MW Tiêu thụ ~ 240.000 tấn trấu/năm.

Chợ Mới, tỉnh An Giang Xã Vọng Đông, huyện Thoại Sơn, tỉnh An Giang

Nhà máy nhiệt điện đốt trấu Tỉnh Kiên Giang

Nhà máy nhiệt điện đốt trấu Quận Thốt Nốt, Cần Thơ

Công suất 11 MW Công suất 10 MW Tiêu thụ khoảng 80.000 tấn trấu/năm.

17

SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG TỪ NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI

7. NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

 Năng lượng địa nhiệt là dạng năng lượng tồn tại trong lòng đất ở dưới

dạng nhiệt năng.

 Là nguồn năng lượng sạch và bền vững, không phụ thuộc điều kiện

môi trường.

VÙNG ĐỊA NHIỆT TRÊN THẾ GIỚI

142

MÔ HÌNH ĐỊA NHIỆT

143

HÌNH ẢNH MINH HỌA CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

Suối nước nóng Mạch nước nóng

Bãi đất nóng

144

Lỗ phun khí

NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

145

NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

Bồn nhiệt hơi khô: chỉ chứa hơi nóng (với áp suất rất cao). Dùng trực tiếp luồng hơi nóng có áp suất cao để chạy tuabin nhà máy nhiệt điện. Trong h¬i nãng chøa c¸c chÊt khÝ CO2, H2S, NH3 vµ kh«ng cã hoÆc cã mét Ýt h¬i n íc H2O => gäi lµ h¬i kh«.

Bồn nhiệt nước nãng: nhiệt độ từ 180oC - 370oC vµ NL d¹ng h¬i nu íc nãng. Theo sè liÖu ®o ®¹c tiÒm năng cña những bån nhiÖt nuíc cã thÓ lín gÊp 20 lÇn so víi lo¹i h¬i kh«.

 Hệ đá nóng khô. Bao gồm các khối đá ở nhiệt độ NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT cao , từ 90°C đến 650°C, hầu hết đều nằm ở gần bề mặt Trái đất, không tiếp xúc trực tiếp với các mạch nước ngầm nên không có hơi nước hay nước nóng. Hệ đá nóng khô có năng lượng lớn gấp 10 lần tổng năng lượng từ nước nóng và hơi nóng từ mỏ bồn địa nhiệt.

 Nguồn năng lượng địa nhiệt từ các núi lửa hoạt động và magma: Magma là đá nóng chảy có nhiệt độ từ 700°C đến 1600°C . Khi còn nằm dưới vỏ Trái đất đá nóng chảy là một phần của vỏ Trái đất có độ dày khoảng 24 đến 48km

NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT HƠI KHÔ

148

Trong sơ đồ trực tiếp, hơi nóng thổi trực tiếp vào tuốc bin, làm quay máy phát để sinh ra điện. Đây là kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần đầu tiên được xây dựng ở Italia năm 1904 và vẫn hoạt động cho đến nay. Tại Caliphocnia có nhà máy lớn nhất thế giới hoạt động theo nguyên lý này.

NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT NƯỚC NÓNG

- Sử dụng nơi các nguồn địa nhiệt ở dạng nước nóng, là loại phổ biến nhất của các nhà máy điện địa nhiệt, hơi nước địa nhiệt được làm tăng độ nóng lên trên 182⁰C

149

- Nước nóng có áp suất cao được phun vào một bể chứa có áp suất thấp hơn nhiều (buồng bay hơi) làm cho nó nhanh chóng hoá hơi. Hơi nước sau đó được dẫn đến một tua bin cùng với một máy phát điện như đối với các nhà máy hơi

khô.

NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT HAI CHU TRÌNH

150

Nước nóng địa nhiệt và chất lỏng thứ cấp có nhiệt độ sôi thấp hơn được đưa qua buồng trao đổi nhiệt. Nhiệt năng của nước địa nhiệt làm chất lỏng thứ cấp, có điểm sôi thấp hơn so với nước (ví dụ isobutan hoặc pentan), bị hoá hơi và giãn nở làm quay các tua bin tạo ra điện. Các chất lỏng làm việc được ngưng tụ và tái chế cho các chu kỳ khác. Tất cả các chất lỏng địa nhiệt được đưa xuống đất trong một hệ thống chu trình khép kín.

CÔNG NGHỆ HỆ ĐÁ NÓNG KHÔ

151

c khác 13,35%

Các n

ướ

CÁC NƯỚC ĐỨNG ĐẦU VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN ĐỊA NHIỆT Sales

ỹ

M 3450 MW (27,38%)

Kenya 4,7%

Iceland 5,3%

Philippines 1970 MW (14,84%)

Italia 7,3%

NewZeland 8%

Indonesia 1340 MW (10,63%)

Mexico 8,5%

152

8. THỦY ĐIỆN NHỎ

8.1. Tổng quan

 Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước.

 Năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước, biến đổi thành động năng làm quay tua bin nước và máy phát điện.

 Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các

153

nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều, năng lượng dòng hải lưu hay năng lượng sóng biển. Thuỷ điện là nguồn năng lượng có thể tái tạo.

 Năng lượng lấy từ nước phụ thuộc: thể tích, sự khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy => áp suất. Để có được áp suất lớn nhất nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi là ống dẫn nước có áp.

THỦY ĐIỆN NHỎ LÀ DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO:

*Là nguồn năng lượng dồi dào: nước gần như không bao giờ bị cạn kiệt;

*Sử dụng nguồn nước cho thủy điện nhỏ không làm cạn kiệt nguồn tài nguyên .

*Giá cả hợp lý, ổn định. Nước là nguồn năng lượng tái tạo, không phụ thuộc vào sự dao động của thị trường.

*Các trạm thủy điện nhỏ có thể đáp ứng được nhu cầu điện năng tại vùng sâu vùng xa với mức tác động lên môi trường nhỏ nhất. Làm giảm hiệu ứng nhà kính.

154

Nguyên lý chung

• DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TRỌNG LỰC, NƯỚC ĐỔ TỪ TRÊN CAO XUỐNG THẤP (THẾ NĂNG) THEO KÊNH DẪN VÀ ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC SẼ LÀM QUAY TURBIN.

• TURBIN ĐƯỢC KẾT NỐI VỚI MÁY PHÁT ĐIỆN

BỞI TRỤC

• ĐIỆN NĂNG TẠO RA TỪ MÁY PHÁT ĐƯỢC ĐƯA

155

QUA TRẠM BIẾN THẾ NÂNG ÁP VÀ KẾT NỐI VÀO MẠNG LUỚI ĐIỆN QUỐC GIA HOẶC MẠNG LƯỚI ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG.

CẤU TRÚC CHÍNH CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

- Đường ống áp lực. - Tua bin- Máy phát. - Kênh xả hạ lưu.

- Hồ chứa nước. - Đập dâng-Đập tràn. - Cửa nhận nước. - Kênh dẫn nước.

156

8.2. Phân loại NM thủy điện 1. Nhà máy thuỷ điện có đập chắn và có hồ chứa

157

Đây là loại nhà máy thuỷ điện chính hiện nay. Người ta xây dựng đập tại một địa điểm thích hợp cho việc khai thác. Đập tạo ra cột nước do sự chênh lệch nước giữa thượng lưu và hạ lưu đập. Đồng thời tạo nên hồ chứa có tác dụng tập trung và điều tiết lưu lượng, làm tăng khả năng phát điện trong mùa cạn, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước như cắt lũ, chống lụt, cung cấp nước sinh hoạt và chống hạn, nuôi trồng thuỷ sản, vận tải thủy….

Đập

Phương án này tạo ra cột nước cao giữa mức nước thượng lưu và hạ lưu bằng cách xây dựng đập chắn ngang dòng sông

Hồ chứa

Nhà máy

158

159

Nhà máy thủy điện sử dụng phương thức tập trung cột nước như hình trên được gọi là nhà máy thủy điện kiểu đập. Phương thức này có ưu điểm là vừa tập trung được cột nước, vừa điều tiết được lưu lượng phục vụ cho việc sử dụng tổng hợp nguồn nước. Song nó có nhược điểm là đập càng cao, khối lượng xây đắp càng nhiều, kinh phí lớn, gây ngập lụt trên diện rộng, ảnh hưởng lớn đến dân sinh và môi trường phía thượng lưu.

2. Nhà máy thuỷ điện kiểu kênh dẫn hoặc ống dẫn

Ở những đoạn sông thượng lưu, độ dốc lòng

Kênh dẫn

Bể chứa

Cửa nhận nước

Cửa tràn

sông thường lớn, lòng sông hẹp, dùng đập để tạo nên cột nước thường không có lợi. Trong trường hợp này thì cách tốt nhất là dùng kênh dẫn hoặc ống dẫn để tạo cột nước.

Đập

Phương án dẫn nước từ bể chứa thượng lưu qua kênh dẫn với độ dốc nhỏ tương ứng để tạo ra cột nước phát điện

Đường ống

160

Nhà máy

3. Nhà máy thuỷ điện có đập và kênh dẫn

Khi vừa có thể tạo ra hồ để tạo ra một phần cột nước và điều tiết lưu lượng, lại vừa có thể lui tuyến nhà máy ra xa đập một đoạn nữa để tận dụng độ dốc lòng sông để tăng cột nước, thì tốt nhất là phối hợp cả 2 phương pháp tập trung cột nước bằng đập và bằng kênh dẫn. Nhà máy thủy điện sử dụng phương pháp này gọi là nhà máy thủy điện kiểu hỗn hợp.

161

Hồ chứa

Đập

Đây là phương án tạo ra cột nước bằng đập kết hợp với hệ thống kênh dẫn, tận dụng một cách hiệu quả địa hình tự nhiên

Hầm dẫn

Tháp điều áp

162

Nhà máy

4. Nhà máy thuỷ điện tích năng

Người ta tích trữ nguồn thuỷ năng trong hồ chứa,

nước được tích trữ tương ứng với thời gian sử dụng lượng tích trữ này khoảng trên 400h.

163

Trong giờ cao điểm thì nước ở hồ trên chảy qua tuabin làm quay máy phát để phát điện vào lưới. Trong giờ thấp điểm, máy phát biến thành động cơ còn tuabin biến thành máy bơm để sử dụng điện của lưới bơm nước lên hồ. Như vậy hiệu suất của thuỷ điện tích năng là thấp nhưng hiệu quả kinh tế lại cao vì nó đã làm san bằng đồ thị phụ tải bằng cách phát điện vµo lu íi trong giê cao ®iÓm vµ tiªu thô ®iÖn trong giê thÊp ®iÓm vµ cã t¸c dông nh mét nguån dù phßng.

164

THUỶ ĐIỆN NHỎ

165

Thuỷ điện lớn Thuỷ điện nhỏ

8.3. Các thiết bị chính của HT thủy điện nhỏ

 Van chính

Van chính là van cấp nước từ đường ống áp lực vào tua bin. Van này được đặt ngay trước cửa vào buồng tua bin và nằm trong gian máy. Nó làm nhiệm vụ ngăn dòng nước vào tua bin khi đưa tua bin ra sửa chữa, sự cố hoặc dừng máy bình thường.

 Tua bin

166

Tua bin là thiết bị biến đổi năng lượng của dòng nước thành mômen quay tác động lên rôto máy phát. Tốc độ của tua bin được ổn định nhờ bộ điều tốc. Việc thay đổi mômen tác động lên rôto máy phát nhờ việc đóng mở cánh hướng, qua đó thay đổi công suất phát tác dụng của máy phát. Có 3 loại tua bin nược thường gặp là tua bin cánh quạt Kaplan, tua bin Franxis và tua bin bánh xe Pelton. Tất cả đều có thể được lắp theo chiều dọc hoặc chiều ngang.

 Máy phát: Đây là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống điện của nhà máy. Nó có nhiệm vụ biến đổi cơ năng từ tua bin thành điện năng phát lên lưới.

 Máy biến áp: Máy biến áp trong các nhà máy điện thường là máy biến áp tăng áp. Nó có nhiệm vụ biến đổi điện áp đầu cực máy phát thành điện áp cao để tải điện đi xa.

167

 Hệ thống kích từ - Máy biến áp kích từ lấy điện từ đầu cực của máy phát cấp điện cho bộ chỉnh lưu để tạo ra dòng điện một chiều cấp cho rôto máy phát. - Bộ chỉnh lưu: Bộ chỉnh lưu có điều chỉnh làm nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều lấy từ máy biến áp kích từ thành dòng điện một chiều cấp điện cho rôto máy phát.

 Bộ tự động điều chỉnh kích từ

168

Bộ phận này làm các nhiệm vụ: - Tiếp nhận thông tin về điện áp đầu cực và dòng điện phản kháng máy phát. - Tiếp nhận các thông tin về điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng từ các khóa điều khiển từ xa hoặc từ máy tính. - Tính toán góc mở cần thiết để điều chỉnh. - Gửi lệnh đến bộ tạo xung. - Tạo ra xung thích hợp để điều khiển các Thyristor.

 Máy biến điện áp đầu cực máy phát

Trong hệ thống kích từ thì máy biến điện áp đầu cực máy phát có nhiệm

vụ đo điện áp đầu cực đưa vào bộ tự động điều chỉnh kích từ.  Máy biến dòng điện đầu cực máy phát

Máy biến dòng điện đầu cực máy phát đưa dòng điện vào bộ tự động kích từ, cùng với tín hiệu điện áp có thể tính toán được dòng điện và công suất phản kháng của máy phát.  Hệ thống bảo vệ rơle  Hệ thống hoà đồng bộ

Việc đóng các máy phát vào làm việc trong lưới điện có thể tạo ra dòng

cân bằng lớn và dao động kéo dài.

169

 Thiết bị truyền động và điều khiển chấp hành

Hệ thống truyền động trong quá trình sản xuất gồm các động cơ điện. Đối với nhà máy thủy điện nhỏ, hầu hết động cơ là động cơ hạ thế công suất nhỏ. Tất cả các động cơ được điều khiển nhờ hệ thống điều khiển tự động. Trong dây chuyền còn có thiết bị điều khiển các dòng khí công nghệ, dầu thủy lực hoặc dòng nước công nghệ. Các van được điều khiển tự động thuộc loại yêu cầu bộ dẫn động kiểu đóng/cắt. Ngoài ra còn một số van yêu cầu điều chỉnh tỷ lệ độ mở nhằm điều khiển liên tục lưu lượng hay áp lực.

170

 Thiết bị đo lường

Trong dây chuyền công nghệ sản xuất điện trong nhà máy thủy điện nhỏ có các thiết bị đo lường các đại lượng tương tự với chủng loại và dải đo khác nhau.  Một số hệ thống chức năng của nhà máy thủy điện nhỏ -Hệ thống bơm dầu -Hệ thống bơm dầu áp lực cao -Hệ thống cấp nước kỹ thuật -Hệ thống khí nén -Hệ thống đóng mở van chính -Bộ điều tốc tua bin

171

4 Các tính toán sơ bộ trong NMTĐN

Hiệu suất

Năng lượng khi vào PEP-in

Tổn thất nước trong ống

Năng lượng ra ống PEP-out

Tổn thất nước trong Turbin

Cơ năng Turbin PEm

Tổn thất trong máy phát

172

Điện năng đầu ra Eg

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Thế năng - THẾ NĂNG TRONG HỒ CHỨA:

PER= W.H MÀ W= M.G TRONG ĐÓ: W TRỌNG LƯỢNG NƯỚC TRONG HỒ; H CHIỀU CAO CỘT NƯỚC; M KHỐI LƯỢNG NƯỚC TRONG HỒ

173

- Thế năng vào đường ống: PEP-m= m.g.H Trong đó: m là khối lượng nước đi vào đường ống Lưu lượng nước đi vào trong ống: Q = m/t  m=Q.t

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Động năng

2

2



mv

vol

 . . v



PE out P

1 2

1 2

Động năng nước ra khỏi đường ống:

Trong đó: v là vận tốc nước; ρ là mật độ nước

ρ =1000kg/m3

 PEP-out= 500vol.v2 Với vol thể tích đường ống (m3)

174

vol=A.L = A.v.t với A là tiết diện đường ống (m2), L=v.t chiều dài đường ống (m)

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Ví dụ:

TÍNH TOÁN XÂY 1 ĐẬP ĐỂ TẠO HỒ CHỨA

CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NHỎ VỚI ĐƯỜNG ỐNG CÓ ĐƯỜNG KÍNH 2M, HIỆU SUẤT ĐƯỜNG ỐNG NP=97%, HIỆU SUẤT TUABIN NH=60%, HIỆU SUẤT MÁY PHÁT NG=92%. TÍNH ĐỘ CAO CỦA CỘT NƯỚC HIỆU DỤNG ĐỂ PHÁT ĐƯỢC CÔNG SUẤT 2.5 MW?

175

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Ví dụ:

CÔNG SUẤT RA TUABIN

PEM = PG/ΗG=2.5/0,92=2,7174 MW

Công suất ra đường ống:

PP-out=Pm/ηh=2,7174 /0,6=7,5483 MW

Mà động năng của nước ra khỏi đương ống

PEp-out= 500.A.v3.t

 Pp-out= PEp-out /t = 500.A.v3

6

176

 3

 3



v

.16

875

/ sm

P out  P 500 A

10. 2 1.

,7 5483   500



Vận tốc nước :

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Ví dụ:

2

mv

2



out







 P

PE P PE

1 2 mgH

v . Hg

.2

 inP

Ta có hiệu suất của đường ống:

2





H

978,14

m

.2

2 875 .16 97,0.8,9.2

v   pg .

Độ cao cột nước hiệu dụng:

Vậy để phát được công suất 2,5MW cần có cột

177

nước cao 15m

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Tổn thất cột áp thủy điện nhỏ

1- Tổn thất tại cửa nhận nước:

Tổn thất này phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện của cửa nhận nước từ dòng sông có tiết diện lớn hơn và các thiết bị phụ khác

2- Tổn thất trên kênh dẫn nước:

Tổn thất này do độ dốc và sự thay đổi vận tốc nước trong kênh dẫn gây nên.

3- Tổn thất tại bể lắng: Tổn thất tại bể chìm.

4- Tổn thất trong đường hầm áp lực: Tổn thất do độ uốn cong và ma sát. 5- Tổn thất trong đường ống áp lực:

Tổn thất do ma sát và độ uốn cong của ống dẫn.

6- Tổn thất trên kênh xả:

178

Tổn thất do độ dốc tại đầu kênh xả.

178

Các tính toán sơ bộ trong thiết kế

Tổn thất cột áp thủy điện nhỏ

179

179

Phạm vi ứng dụng

Thủy điện nhỏ tại Việt Nam

 Khai thác điều kiện địa hình và khí hậu của Việt Nam, nhiều Nhà máy Thủy điện vừa và nhỏ đã đưa vào vận hành Nguồn thủy điện nhỏ tập trung tại Bắc Bộ và Trung Bộ và Tây Nguyên, vùng gần biên giới với Lào và Campuchia.

180

180

Toàn quốc hiện đã xây dựng và đưa vào khai thác trên 500 trạm thủy điện vừa và nhỏ có quy mô công suất từ 5 kW đến hàng chục MW với tổng công suất lắp đặt hơn 100 MW và sản lượng điện hàng năm từ 120-150 GWh.

Thủy điện nhỏ Miền Trung và Tây nguyên

TT

Tên Nhà máy

Chủ đầu tư

Cấp điện áp (kV)

Công suất (MW) 20 9 1,26 5,4 1,12 1 1 1,2

35 22 35 15 15 35 15

Công ty ĐT & PT Điện Sông Ba TCT Điện lực miền Trung TCT Điện lực miền Trung Ban quản lý điện Trà My Công ty Ifteach. Ban quản lý thuỷ điện Duy Sơn Công ty CP Phú Đại Lộc

22

Công ty TNHH XD TĐ Cà Đú

I Quảng Nam 1 Khe Diên 2 Phú Ninh 3 An Điềm Trà My 4 IfTeach 5 6 Duy Sơn 7 Đại Đồng II Quảng Ngãi 1 Cà Đú III Điện lực Bình Định 1 Định Bình

2,6 6,6 6,6

35

Công ty CP TĐ Định Bình

181

181

Phạm vi ứng dụng

Thủy điện nhỏ Miền Trung và Tây nguyên

TT

Tên Nhà máy

Công suất (MW)

Chủ đầu tư

Cấp điện áp (kV)

35

Công ty CP ĐT&PT điện MTrung

H'Chan H'Chan Ry Ninh 1 Ry Ninh 2 Iađrăng 1 Iađrăng 2 Iađrăng 3 Iamuer 3 Thác Ba Ayun Hạ Ia Lốp IaKren IaKha

IV Điện lực Khánh Hòa Ea Krông Rou 1 V Điện lực Gia Lai 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Bàu Cạn 14 Ia grai 3 15 ĐăkPihao 2 IaPuch3 16

28 28 56,18 12 12 3,6 8,1 0,6 1,2 1,6 1,8 0,15 3,0 0,27 0,4 0,15 0,212 7,5 9 6,6

35 35 35 35 35 35 35 35 22 22 22 22 22 0,4 35 35 35

Công ty CPTĐ Gia Lai Công ty CPTĐ Gia Lai Công ty Điện lực 3 Công ty CPTĐ RyNinh 2 Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai Công ty 74 Quân đội Ban quản lý dự án điện Iagrai XN Nông Công nghiệp chè Bàu Cạn Công ty TNHH MTV Sông Đà 4 Công ty Điện Gia Lai Công ty Điện Gia Lai

182

182

Phạm vi ứng dụng

Thủy điện nhỏ Miền Trung và Tây nguyên

Tên Nhà máy

Cấp điện áp (kV)

TT VI Điện lực Kon Tum

Công suất (MW) 8,5

1 2 3

Chủ đầu tư Công ty CP thuỷ điện Đăk Rơ Sa TCT Điện lực miền Trung TCT Điện lực miền Trung

22 22 22

1 2 3 4 5 6 7

Đakrơsa Kon Đào Đăkpoko Điện lực Đăk Lăk Đrây Hlinh 2 Krông Hin ĐrâyHlinh Pháp Đaklak ĐrâyHlinh 1 EaHleo KrôngKmar EaMĐoal3

7,5 0,6 0,4 53,7 16 5 0,48 12 0,33 12 1,89

35 35 22 35 22 35 22

8

Công ty CP thuỷ điện - CPC Công ty Xây dựng Mê Kông TCT Điện lực miền Trung TCT Điện lực miền Trung Công ty Cát 5 Sài Gòn Ban QLDA TĐ KrôngKmar Cty TNHH Hoà Long Cty TNHH XL Điện Hưng Phúc

22

Đrây Hlinh 3 VIII Điện lực Đăk Nông Đăk Nông (B4) Đăk Nông 1 (B3) Quảng Tín ĐăkRu

1 2 3

6 11,3 2 1,8 7,5

Công ty CP Việt Nguyên Công ty CP Việt Nguyên Công ty N&S

22 22 22

183

183