Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Phân tích các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Phân tích các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập" là nghiên cứu mô hình, mô phỏng và phân tích các hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện nhỏ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Phân tích các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM --------------------------- LÊ HOÀNG HÀ PHÂN TÍCH CÁC MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN TUABIN GIÓ CÔNG SUẤT NHỎ LÀM VIỆC ĐỘC LẬP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 04 năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM --------------------------- LÊ HOÀNG HÀ PHÂN TÍCH CÁC MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN TUABIN GIÓ CÔNG SUẤT NHỎ LÀM VIỆC ĐỘC LẬP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. BÙI XUÂN LÂM TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 04 năm 2018
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Bùi Xuân Lâm (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 Chủ tịch 2 Phản biện 1 3 Phản biện 2 4 Ủy viên 5 Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. HCM, ngày __ tháng __ năm 2018 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Hoàng Hà Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: I- Tên đề tài: Phân tích các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập II- Nhiệm vụ và nội dung: - Tổng quan tình hình khai thác và sử dụng nguồn năng lượng gió; - Tổng quan hệ thống điện tuabin gió; - Nghiên cứu các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập; - Nghiên cứu và mô hình máy phát điện gió không đồng bộ rotor lồng sóc làm việc độc lập; - Mô phỏng các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập sử dụng máy phát điện gió không đồng bộ rotor lồng sóc. III- Ngày giao nhiệm vụ: IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: V- Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. Bùi Xuân Lâm CÁN BỘ HUỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả đạt được trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các tài liệu tham khảo trong Luận văn đã được trích dẫn đầy đủ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Lê Hoàng Hà
LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy PGS. TS. Bùi Xuân Lâm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành đầy đủ và tốt các nhiệm vụ được giao của đề tài luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô đã trang bị cho tôi nhiều kiến thức quý báu của chuyên ngành Kỹ thuật điện mà là một nền tảng vững chắc cho tôi hoàn thành tốt đề tài luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Lớp 16SMĐ12 đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM; Viện Khoa học Kỹ thuật, Viện Đào tạo sau đại học và cơ quan nơi tôi đang công tác đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi có thể hoàn thành khóa học và đề tài luận văn tốt nghiệp này. Lê Hoàng Hà
i Tóm tắt Các nhà máy điện gió công suất nhỏ có thể linh hoạt đặt ở những địa điểm khác nhau. Gần đây, các nhà máy điện gió có thể được đặt ở ven biển mà theo các nghiên cho thấy rằng các nhà máy điện gió này cho sản lượng điện cao hơn các nhà máy điện gió trong đất liền. Lý do chính là tốc độ gió ở ven biển thông thường lớn hơn tốc độ gió trong đất liền. Điều này thật sự có giá trị đối với Việt Nam với chiều dài bờ biển trên 3.000 km. Theo ước tính, công suất tương ứng với điều kiện địa lý này là khoảng hàng tỉ kW. Với tính chất linh hoạt, các tuabin gió của nhà máy điện gió cũng có thể được lắp đặt trên mái nhà cao tầng nhằm cung cấp nhu cầu điện năng cho nội bộ tòa nhà,... Bên cạnh đó, để tăng độ tin cậy cung cấp điện liên tục cho phụ tải, một mô hình kết hợp giữa một nhà máy điện gió công suất nhỏ, một máy phát điện diesel và một hệ thống lưu trữ ắc-quy là một mô hình hoàn chỉnh và khả thi cho một hệ thống phụ tải xa hoặc không có lưới điện quốc gia. Các mô hình này sẽ được giới thiệu và phân tích trong luận văn này. Từ các vấn đề cơ bản đã được trình bày, đề tài luận văn, "Phân tích các mô hình hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ làm việc độc lập" được lựa chọn thực hiện mà bao gồm các nội dung như sau: - Chương 1: Giới thiệu chung - Chương 2: Cơ sở lý thuyết hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ - Chương 3: Mô hình toán máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc của hệ thống điện gió làm việc độc lập - Chương 4: Mô phỏng và phân tích các cấu hình hệ thống điện gió công suất nhỏ làm việc độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc - Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai
ii Abstract Small-capacity wind farms can be flexibly located in different locations. Wind power plants can now be located in coastal areas, according to studies showing that off-shore wind farms produce more electricity than on-shore wind farms. The main reason is that the wind speed in coastal areas is usually higher than the inland wind speed. This is really valuable for Vietnam with a coastline of over 3,000 km. It is estimated that the capacity corresponding to this geographical condition is around billions of kilowatts. With their versatility, wind turbines can also be installed on high-rise roofs to provide electricity for the building. In addition, to increase the reliability of uninterruptible power supply for a load, a combined model of a small wind power plant, a diesel generator and a battery storage system is one. A complete and feasible model for a grid system with or without a national grid. These models will be introduced and analyzed in this thesis. From the basic issues presented, the thesis topic, "Analysis on isolated wind power system models with a small power" is selected for implementation, which includes the following contents: - Chapter 1: Introduction - Chapter 2: Background to wind power systems - Chapter 3: Mathematic model of a squirrel rotor induction generator in isolated wind power systems - Chapter 4: Simulations and analysis - Chapter 5: Conclusions and future works
iii MỤC LỤC Tóm tắt............................................................................................................ i Mục lục ......................................................................................................... iii Danh sách hình vẽ ........................................................................................ vi Danh sách bảng.............................................................................................. x Chương 1 - Giới thiệu chung ..................................................................... 1 1.1. Giới thiệu ............................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn ....................................................... 3 1.2.1. Mục tiêu của luận văn ........................................................................ 3 1.2.2. Nhiệm vụ của luận văn ....................................................................... 3 1.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 3 1.4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................................... 3 1.5. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến hệ thống điện gió công suất nhỏ ................................................................................................................ 3 1.6. Bố cục dự kiến của luận văn .................................................................. 6 Chương 2 - Cơ sở lý thuyết hệ thống điện tuabin gió công suất nhỏ ..... 8 2.1. Giới thiệu ............................................................................................... 8 2.2. Tốc độ gió và cấp gió .......................................................................... 12 2.3. Hệ thống điện gió công suất nhỏ ......................................................... 13 2.3.1. Tuabin gió công suất nhỏ ................................................................. 13 2.3.2. Bộ điều khiển sạc .............................................................................. 16 2.3.3. Hệ thống ắc-quy ............................................................................... 16 2.3.4. Bộ nghịch lưu ................................................................................... 17 2.3.5. Máy phát điện dự phòng ................................................................... 18 2.4. Đặc tính công suất gió ......................................................................... 21 2.5. Mật độ không khí ................................................................................. 22 2.6. Các bộ biến đổi công suất .................................................................... 23 2.6.1. Bộ khởi động mềm ........................................................................... 24
iv 2.6.2. Bộ tụ bù ............................................................................................ 25 2.6.3. Bộ biến đổi áp DC/DC ..................................................................... 26 2.7. Năng lượng gió tại Việt Nam .............................................................. 36 Chương 3 - Mô hình toán máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc của hệ thống điện gió làm việc độc lập ................................................... 41 3.1. Giới thiệu ............................................................................................. 41 3.2. Cấu tạo máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc ......................... 41 3.2.1. Phần tĩnh hay stator .......................................................................... 42 3.2.2. Phần quay hay rotor .......................................................................... 45 3.3. Mô tả toán học của máy phát điện không đồng bộ .............................. 46 3.4. Các cấu hình hệ thống điện gió độc lập ............................................... 51 3.4.1. Hệ thống điện gió độc lập ................................................................. 52 3.4.2. Hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel ... 54 3.4.3. Hệ thống điện gió được ghép với bộ biến tần và ắc-quy .................. 57 Chương 4 - Mô phỏng và phân tích các cấu hình hệ thống điện gió công suất nhỏ làm việc độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc ....................................................................................... 58 4.1. Giới thiệu ............................................................................................. 58 4.2. Mô hình và mô phỏng các phần tử trong các cấu hình hệ thống điện gió công suất nhỏ sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc ........ 58 4.2.1. Mô hình và mô phỏng máy phát điện gió không đồng bộ rotor lồng sóc ............................................................................................................... 58 4.2.2. Mô hình và mô phỏng bộ nghịch lưu trong hệ thống điện gió ......... 59 4.2.3. Máy phát điện diesel ......................................................................... 60 4.2.4. Ắc-quy .............................................................................................. 61 4.2.5. Phụ tải điện ....................................................................................... 62 4.3. Các cấu hình hệ thống điện gió công suất nhỏ làm việc độc lập ......... 63 4.3.1. Cấu hình 1 - Hệ thống điện gió độc lập ............................................ 64 4.3.2. Cấu hình 2 - Hệ thống điện gió, máy phát điện diesel và ắc-quy ..... 67
v 4.3.3. Cấu hình 3 - Hệ thống điện gió, bộ biến tần và ắc-quy .................... 71 4.4. Đánh giá các cấu hình .......................................................................... 75 Chương 5 - Kết luận và hướng phát triển tương lai ............................. 77 5.1. Kết luận ................................................................................................ 77 5.2. Hướng phát triển tương lai ................................................................... 77 Tài liệu tham khảo .................................................................................... 79
vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống điện gió công suất nhỏ được nghiên cứu bởi Nguyễn Phùng Quang, Lê Anh Tuân, Trương Xuân Hùng, Phí Kim Phúc ................................................................................................ 4 Hình 1.2. Sơ đồ phân cấp trong hệ thống điều khiển hệ thống điện gió được nghiên cứu bởi Nguyễn Phùng Quang, Lê Anh Tuân, Trương Xuân Hùng, Phí Kim Phúc ................................................................................................ 4 Hình 2.1. Một hệ thống điện gió công suất nhỏ ......................................... 13 Hình 2.2. Tuabin gió công suất nhỏ ........................................................... 14 Hình 2.3. Tháp đỡ tự đứng ......................................................................... 15 Hình 2.4. Tháp đỡ giăng cáp ...................................................................... 15 Hình 2.5. Tháp đỡ tuabin gió công suất nhỏ có thể được hạ xuống ........... 16 Hình 2.6. Bộ nghịch lưu áp cầu 1 pha ........................................................ 17 Hình 2.7. Bộ nghịch lưu áp 3 pha ............................................................... 17 Hình 2.8. Nguyên lý cấu tạo của động cơ diesel ........................................ 19 Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống năng lượng điện gió sử dụng các bộ biến đổi công suất để giữ cho tần số phát ra ổn định ........................................................ 23 Hình 2.10. Sơ đồ kết nối bộ khởi động mềm với máy phát điện không đồng bộ ................................................................................................................ 25 Hình 2.11. Sơ đồ nối lưới máy phát điện không đồng bộ với bộ khởi động mềm ............................................................................................................ 25 Hình 2.12. Cấu hình tụ bù trong hệ thống tuabin gió ................................. 25 Hình 2.13. Sơ đồ khối của bộ biến đổi DC/DC .......................................... 26 Hình 2.14. Sơ đồ cấu tạo bộ giảm áp và dạng sóng điện áp trên tải .......... 26 Hình 2.15. Sơ đồ cấu tạo bộ tăng áp và dạng sóng điện áp trên tải ........... 28 Hình 2.16. Bộ chỉnh lưu Diode ba pha chuyển đổi AC/DC ....................... 29 Hình 2.17 a) Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển b) Đặc tuyến điện áp và dòng điện ............................................................. 30 Hình 2.18. a) Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tia ba pha điều khiển b) Đồ thị các
vii đại lượng điện áp và dòng điện .................................................................. 32 Hình 2.19. Bộ biến đổi AC/AC trong hệ thống năng lượng gió ................ 33 Hình 2.20. Cấu hình của bộ biến tần nguồn áp hai bậc .............................. 34 Hình 2.21. Điện áp tải trên các pha và các khóa bán dẫn ........................... 35 Hình 2.22. Cấu hình bộ nghịch lưu nguồn áp PWM back to back hai bậc với máy phát không đồng bộ ............................................................................ 36 Hình 3.1. Kết cấu của máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc ....................41 Hình 3.2. Cấu tạo máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc ................ 42 Hình 3.3. Vỏ máy ....................................................................................... 43 Hình 3.4. Cấu tạo lõi thép stator ................................................................. 43 Hình 3.5. Dây quấn stator ........................................................................... 44 Hình 3.6. Sơ đồ khai triển dây quấn stator ................................................. 44 Hình 3.7. Lõi thép rotor .............................................................................. 45 Hình 3.8. Cấu tạo máy điện cảm ứng kiểu rotor dây quấn ......................... 45 Hình 3.9. Thanh dẫn của rotor lồng sóc ..................................................... 46 Hình 3.10. Đặc tuyến moment quay của máy phát điện không đồng bộ ... 48 Hình 3.11. Sơ đồ mạch tương đương trục d và q của máy phát điện không đồng bộ ....................................................................................................... 49 Hình 3.12. Hệ thống gió độc lập với thiết bị lưu trữ .................................. 52 Hình 3.13. Hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel ..................................................................................................................... 54 Hình 3.14. Hệ thống điện gió được ghép với bộ biến tần và ắc-quy .......... 57 Hình 4.1. Mô hình và mô phỏng máy phát điện gió không đồng bộ rotor lồng sóc ....................................................................................................... 59 Hình 4.2. Mô hình và mô phỏng tuabin gió ............................................... 59 Hình 4.3. Mô hình và mô phỏng bộ nghịch lưu trong hệ thống điện gió ... 59 Hình 4.4. Mô hình và mô phỏng máy phát điện diesel .............................. 61 Hình 4.5. Mô hình và mô phỏng ắc-quy ..................................................... 62 Hình 4.6. Sơ đồ điều khiển công suất nạp vào ắc-quy ............................... 62
viii Hình 4.7. Mô hình và mô phỏng phụ tải điện ............................................. 63 Hình 4.8. Sơ đồ khối hệ thống gió độc lập với thiết bị lưu trữ .................. 64 Hình 4.9. Mô phỏng hệ thống điện gió độc lập với thiết bị lưu trữ ........... 64 Hình 4.10. Công suất yêu cầu của phụ tải của hệ thống điện gió độc lập .. 65 Hình 4.11. Công suất khả phát cung cấp cho phụ tải của hệ thống điện gió độc lập ........................................................................................................ 65 Hình 4.12. Điện áp ngõ ra của bộ nghịch lưu của hệ thống điện gió độc lập ..................................................................................................................... 66 Hình 4.13. Tần số của hệ thống điện gió độc lập ....................................... 66 Hình 4.14. Hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy .................................................................................................... 68 Hình 4.15. Mô phỏng hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy ............................................................................... 68 Hình 4.16. Điện áp của hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy ............................................................................... 69 Hình 4.17. Tần số của hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy ............................................................................... 69 Hình 4.18. Công suất yêu cầu của phụ tải của hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy ............................................ 70 Hình 4.19. Công suất khả phát của máy phát điện diesel cung cấp cho phụ tải của hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy ......................................................................................................... 70 Hình 4.20. Công suất điện nạp vào ắc-quy của hệ thống điện gió được ghép với máy phát điện dự phòng diesel và ắc-quy ............................................ 71 Hình 4.21. Hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy ............... 72 Hình 4.22. Mô hình và mô phỏng hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy .................................................................................................... 72 Hình 4.23. Điện áp hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy .. 73 Hình 4.24. Tần số hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy .... 73 Hình 4.25. Công suất máy phát điện gió của hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy ................................................................................ 74
ix Hình 4.26. Công suất yêu cầu của phụ tải của hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy ................................................................................ 74 Hình 4.27. Công suất qua biến tần của hệ thống điện gió được ghép với biến tần và ắc-quy ............................................................................................... 75
x DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1. Tiềm năng gió của các nước Đông Nam Á tương ứng với độ cao 65m ............................................................................................................. 10 Bảng 2.2. Bảng cấp gió Beaufor ................................................................. 12 Bảng 2.3. Tiềm năng gió Việt Nam ............................................................ 37 Bảng 2.4 . Vận tốc gió tương ứng với độ cao 12 m, 50 m và 65 m ........... 39
1 Chương 1 Giới thiệu chung 1.1. Giới thiệu Hiện nay, bài toán năng lượng cho mỗi quốc gia và trên toàn thế giới là bài toán nan giải nhất. Đây cũng là một trong những nguyên nhân tiềm ẩn phát sinh ra nhiều cuộc xung đột giữa các quốc gia. Các quốc gia trên thế giới sử dụng khoảng 80% nguồn năng lượng hóa thạch như: than, dầu mỏ, các sản phẩm từ dầu mỏ, khí thiên nhiên,... Tuy nhiên, việc lạm dụng các nguồn năng lượng này sẽ dẫn đến các tác động tiêu cực cho môi trường, cho nền kinh tế, chính trị và xã hội. Vì thế, việc nghiên cứu ứng dụng các dạng năng lượng khác được quan tâm nhiều trong thời gian gần đây. Các dạng năng lượng này có thể bao gồm năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sóng biển,... Trong đó, năng lượng gió là một dạng năng lượng có nhiều tiềm năng, đặc biệt là tại Việt Nam theo đánh giá của các tổ chức trên thế giới, trong đó có ngân hàng thế giới. Các nghiên cứu và ứng dụng của năng lượng gió đã được thực hiện nhiều nhưng phần lớn là các nghiên cứu tương ứng với dãy công suất lớn và kết nối với lưới điện quốc gia. Tuy nhiên, rõ ràng rằng song song với các hoạch định chiến lược của chính phủ về phát triển ngành điện trong tương lai, cần thấy rằng nghiên cứu về một mô hình phát điện gió nhỏ có dãy công suất 1 - 50 kW có thể kết hợp với năng lượng mặt trời hay máy phát điện diesel để hình thành một hệ thống phát điện độc lập cho một hộ tiêu thụ, phục vụ nhu cầu của gia đình hoặc nạp acquy,... ở vùng sâu vùng xa, hải đảo... là thật sự quan trọng và mang nhiều ý nghĩa thực tiễn và xã hội. Thêm vào đó, các nhà máy điện gió có thể đặt gần phụ tải. Điều này có nghĩa là chi phí đầu tư lưới điện truyền tải, chi phí vận hành liên quan đến tổn thất công suất trong lưới điện,... cũng được cực tiểu hóa.
2 Các nhà máy điện gió công suất nhỏ có thể linh hoạt đặt ở những địa điểm khác nhau. Gần đây, các nhà máy điện gió có thể được đặt ở ven biển mà theo các nghiên cho thấy rằng các nhà máy điện gió này cho sản lượng điện cao hơn các nhà máy điện gió trong đất liền. Lý do chính là tốc độ gió ở ven biển thông thường lớn hơn tốc độ gió trong đất liền. Điều này thật sự có giá trị đối với Việt Nam với chiều dài bờ biển trên 3.000 km. Theo ước tính, công suất tương ứng với điều kiện địa lý này là khoảng hàng tỉ kW. Với tính chất linh hoạt, các tuabin gió của nhà máy điện gió cũng có thể được lắp đặt trên mái nhà cao tầng nhằm cung cấp nhu cầu điện năng cho nội bộ tòa nhà,... Các phụ tải điện thực tiễn của hệ thống điện gió công suất nhỏ có thể kể đến bao gồm: + Đặt một nhà máy điện gió công suất nhỏ tại các trạm bơm thủy lợi mà xa lưới điện quốc gia. Việc cung cấp nguồn cho phụ tải này sẽ tránh được việc đầu tư thiết kế và xây dựng một đường dây tải điện mà chi phí có thề lớn gấp nhiều lần chi phí xây dựng một nhà máy điện gió. Việc bảo quản một nhà máy điện gió công suất nhỏ cũng đơn giản hơn việc bảo vệ một đường dây tải điện. + Đặt một nhà máy điện gió công suất nhỏ tại một nhà máy lọc nước ngọt đặt là mô hình tối ưu để giải quyết việc cung cấp nước ngọt cho vùng đồng bằng sông Cửu Long với các hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu và chi phí đầu tư thiết kế và xây dựng đường dây. + Đặt một nhà máy điện gió công suất nhỏ tại một nông trường cà phê hay cao su trên cao nguyên có thể đủ để vừa phục vụ đời sống công nhân, vừa cung cấp nước tưới và dùng cho xưởng chế biến sản phẩm,... Bên cạnh đó, để tăng độ tin cậy cung cấp điện liên tục cho phụ tải, một mô hình kết hợp giữa một nhà máy điện gió công suất nhỏ, một máy phát điện diesel và một hệ thống lưu trữ ắc-quy là một mô hình hoàn chỉnh và khả thi cho một hệ thống phụ tải xa hoặc không có lưới điện quốc gia. Các mô hình này sẽ được giới thiệu và phân tích trong luận văn này.
3 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 1.2.1. Mục tiêu của luận văn Nghiên cứu mô hình, mô phỏng và phân tích các hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ điện nhỏ. 1.2.2. Nhiệm vụ của luận văn + Nghiên cứu và mô hình một hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ. + Nghiên cứu và giới thiệu các mô hình kết nối hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ với các nguồn phát khác như máy phát điện diesel, ắc-quy,... + Mô phỏng và phân tích các mô hình kết nối hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ với các nguồn phát khác như máy phát điện diesel, ắc-quy,... 1.3. Phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các mô hình hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ. + Nghiên cứu mô hình, mô phỏng và phân tích các cấu hình hệ thống điện gió độc lập sử dụng máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc công suất nhỏ. 1.4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài + Phạm vi nghiên cứu là một hệ thống điện độc lập. + Phạm vi dãy công suất của máy phát điện gió là nhỏ từ 1 - 10 kW. 1.5. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến hệ thống điện gió công suất nhỏ Các tác giả Nguyễn Phùng Quang, Lê Anh Tuân, Trương Xuân Hùng, Phí Kim Phúc đã thực hiện nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống phát điện
4 sức gió công suất 20kW hoạt động ở chế độ ốc đảo [1]. Căn cứ theo những yêu cầu vận hành và các bài toán kỹ thuật cần phải có, hệ thống điện gió trong nghiên cứu này được thiết kế theo cầu như Hình 1.1. Hình 1.1. Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống điện gió công suất nhỏ được nghiên cứu bởi Nguyễn Phùng Quang, Lê Anh Tuân, Trương Xuân Hùng, Phí Kim Phúc Hình 1.2. Sơ đồ phân cấp trong hệ thống điều khiển hệ thống điện gió được nghiên cứu bởi Nguyễn Phùng Quang, Lê Anh Tuân, Trương Xuân Hùng, Phí Kim Phúc Các tác giả Lê Duy Khánh và Dương Hoài Nghĩa, “Mô phỏng phương pháp điều khiển mô hình nội điều khiển máy phát điện gió nguồn kép (DFIG)”,