Nghiên cứu các chế độ làm việc và ảnh hưởng của nhà máy phát điện chạy bằng sức

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.Trần Đình Long và TS. Các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ một công trình nào. Tác giả luận án Nguyễn Duy Khiêm LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TSKH Trần Đình Long, TS.Đỗ Xuân Khôi đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học, dành nhiều thời gian qui báu và tâm huyết giúp đỡ để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn quí thầy giáo, cô giáo ở Bộ môn Hệ thống điện; lãnh đạo Viện Diện, Viện Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; lãnh đạo khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Tổ chức Cán bộ Trường Đại học Quy Nhơn đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về mặt tài chính và thời gian trong suốt quá trình nghiên cứu luận án.

Xin chân thành cảm ơn lời động viên của bạn bè và đồng nghiệp đã dành cho tôi. Tôi thật sự biết ơn những người nghiên cứu trước đây với những công trình có liên quan đến đề tài luận án đã được trích dẫn trong phan tài liệu tham khảo. Cuối cùng con xin bày tỏ lòng biết ơn đến ba mẹ, cảm ơn vợ và hai con trai đã luôn động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cả vật chất và tỉnh thần. Đó chính là nguồn động lực to lớn để tôi vượt qua khó khăn và hoàn thành luận án.

Tác giả luận án Nguyễn Duy Khiêm MỤC LỤC LOI CAM DO AT ::isccnsaginndnnnggt ga GRt1ãGgiq4g HIHj4Bilau385gi00400838804801ã. 3 DANH MUC CAC BANG BIEU. DANH MUC CAC HINH ANH, DO THI. THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮTT.s--sse+EE+£©E++etEE+setrvretrrerrrrszrrrrsetrrssrrrre 12 MO DAU aissssssssssssssssssssoesecsssssesensesssnsosssssessnssessssesssnsosseesssssesossessassnssesssssssscssssesssnseesessensassess 14 CHU ONG 1 ssesssssssssssvessesusessessessesevssossvasessssansecsesanssiecesamaeatssaanareanersearencmanmmmeraen 18 MONG: QUAN ssscscescessaccssssavseveassucaseswacceweesvasbesssseassaasaasscuasbwvssssuusvassasbsetasieweaseawacetaweaseeeeseaet 18 1.1 Năng lượng gió, nguồn năng lượng của tương lai.2 Hiện trạng phát triển năng lượng gió trên thế giới .3 Những thành tựu khoa học công nghệ trong lĩnh vực điện gió .1 Lịch sử phát triển của turbine giÓ.-- 2-2 2c ©++2vx+2EE+etrxecrxrerkrerrrerrrree 21 1.2 Các loại máy phát dùng trong hệ thống phát điện chạy bằng sức gió.3 Phát triển năng lượng gió ở thềm lục địa.---:--+-+22+2sz2z++zxzz+zzxzzsee+ 28 1.4 Suất đầu tư và giá thành điện năng của nguồn điện gió .4 Điện gió tại Việt ÏNam.-- 5-5 <5 5< 2e HH HH n0 ng ng 10g20 08108.1 Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam.2 Đặc điểm và chế độ của nguồn năng lượng gió ở Việt Nam.3 Biến động công suất gió ở Việt Nam.4 Các nghiên cứu sử dụng năng lượng gió tại Việt Nam .5 Chiến lược và quy hoạch phát triển năng lượng gió tại Việt Nam.6 Chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng gió tại Việt Nam.5 Tôm tat ChưØHE :::x¿:¿¿zx:cc::¿c55262265555462566255525350165565513561644436618156561838a05216413513844043164.

42 ĐẦU NÓI NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ VÀO HỆ THÓNG ĐIỆN .1 Sơ đồ đấu nối nhà máy điện gió vào hệ thống điện .-----+--ss-ssevs<es 42 2.2 Lựa chọn thông số của mạch đấu nối.---s- se csess©ssesseeserseessstssessesse 44 2.1 Khoảng cách đấu nồi .---¿-- 2£ ©5s©t‡2E+ESEEEE2EESEE271E 2212211111211 re 44 2.2 Tiết diện dây dẫn.3 Công suất đấu nói.4 Điện áp đấu nối.3 Các mô hình kết nối tố may turbine gió với lưới điện .1 Mô hình kết nối trực tiếp máy phát với lưới điện (loại A).2 Mô hình máy phát kết nói lưới điện sử dụng phương thức thay đổi điện trở mạch TOEOF/(081 Đo tang tho giEt0GNGGEDEIRIGSGEINOSXEGSIELSIURSDHERINSIXVSNROWKGRYNStừtt sai 47 2.3 Mô hình kết nối máy phát cảm ứng nguồn kép với lưới điện (loại C).4 Mô hình máy phát kết nói lưới điện thông qua bộ biến đổi tỉ lệ đầy đủ (loại D) .4 Chế độ làm việc của máy phát cảm ứng nguồn kép nối lưới.1 Sơ đồ thay thế và công suất của máy phát cảm ứng nguồn kép .2 Dòng công suất của máy phát cảm ứng nguồn kép .3 Các chế độ làm việc của máy phát cảm ứng nguồn kép.5 Một số tiêu chuẩn Quốc tế và quy định của Việt Nam về điều kiện đấu nối NUDG vào HD báxzngn nan 1 nón aGgN85040Giá TGHỊÀ GIEG00.1 Một số tiêu chuẩn Quốc tế.2 Quy định của Việt Nam về điều kiện đấu nối.6 Điều khiến hoạt động của turbine gió trong lưới điện.1 Đường cong công suất lý CƯỞN. ch nh TH TH nh 64 2.2 Mục đích và chiến lược điều khiễn.3 Điều khiển công suất NMĐG.7 Thông số và sơ đồ đấu nối NMĐG Tuy Phong vào lưới phân phối địa phương .1 Vị trí địa lý nơi đặt nhà máy.-- «+ + vn HH TH riưy 69 2.2 Hệ thống thiết bị và mô hình nối lưới của nhà máy.8 Tóm tắt chương 2 CHƯƠNG 3.79 MO PHONG VA DANH GIA ANH HUONG CUA NMDG DEN THONG SO VAN HÀNH CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐỊA PHƯƠNG.1 Thông số của các đối tượng được mô phồng.2 Mô phỏng kết nối NMĐG Tuy Phong - Bình Thuận với lưới điện 110kV địa phương trên phân mêm PSS/E.1 Sơ đồ nguyên lý của lưới điện 110V tỉnh Bình THUẬN.2 Xác định phạm vi ảnh hưởng của NMĐG Tuy Phong đến lưới điện địa phương 80 3.3 Xây dựng biểu đồ trao đổi công suất giữa NMDĐG với lưới điện địa phương trong một số chế độ đặc trưng. se xe++©or+e©eveESrkeereteerrseeerxeeerrseeerksrorre 84 3.1 CAc dit HU VE nh.2 Khả năng phát công sudt ctta turbine G16.3 Xây dựng biểu đồ phát công suất của nhà máy điện gió .4 Biéu dé trao dGi COng SUAL oe ceceessescsesesessessessesssessneesessessensseseeeteeeeseseeesees 90 3.4 Mô phóng thông số vận hành cúa lưới điện trong các chế độ đặc trưng.5 Tóm tắt chương 3. 97 ANH HUONG CUA NHA MAY DIEN GIO DEN DO TIN CAY CUNG CAP DIEN .1 Một số chỉ tiêu thường dùng để đánh giá độ tin cậy của các hệ thống cung cấp điện 4.1 Các thông số đầu vào để xác định các chỉ tiêu độ tin cậy .2 Các chỉ tiêu để đánh giá độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện.3 Một số định mức về chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện thường được áp dụng.2 Số liệu thống kê về thông số độ tin cậy của các turbine gió được lắp đặt ở Tuy Phong - Bình Thuận .1 Thông số hỏng hóc của turbine gió ở NMĐG Tuy Phong — Bình Thuận .2 Xác suất trạng thái của các tổ máy điện gió Tuy Phong - Bình Thuận .3 Đẳng trị hóa sơ đồ lưới điện để tính toán độ tin cậy cung cấp điện.1 Sơ đồ lưới điện cần khảo sát và thông số về độ tin cậy của các phần tử.2 Đẳng trị hóa lưới điện, tính thông số độ tin cậy của các phần tử đẳng trị.3 Xác suất trạng thái của hệ thông đăng trị .4 Ảnh hướng của NMĐG đến kỳ vọng thiếu hụt điện năng của hộ tiêu thụ .1 Kỳ vọng thiếu hụt điện năng của phụ tải ngày đặc trưng khi chưa có NMĐG.2 Kỳ vọng thiếu hụt điện năng của phụ tái ngày đặc trưng khi có NMĐG.5 Chiến lược chia cắt (tách đảo) lưới điện để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện .1 Nội dung của chiến lược tách đảo trong trường hợp có nguồn điện phân tán kết nối với lưới điện.2 Tính toán các thông số vận hành lưới điện được tách đảo .--- 120 AG Tim tht chwomg -sszsesssesossnstiiiioiitotstitBI003500SG00480001830040880180830540408013000358080.88800588 129 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGH sissssssssassssscssssscossssssssessssacs ssxviasvinsearncssssvcrivesvvavasseancasivianiasss 131 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BÓ CỦA LUẬN ÁN.

133 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 5< S®€EE++*eEEVYeteESEEdeESvrxeeEorvkserorrsesers 135 PHỤ LỰC Í sás6sc:n6656566616605556160666544855010080116531113853148536136i401018318614g866.888 144 PHÙ LỤC 2 sssssssssssssscssnassssnsaveccsvscoussccossssssessnssavtoassensscanceseavevsraunsavsastenvercuavecosavessucsativeiaass 158 210/02/0.11 111111111 162 DANH MỤC CÁC BẢNG BIÉU Bang 1.1 Thi phần của các hãng cung cấp thiết bị năng lượng giÓ.2 Các loại máy phát của các nhà chế tạo hàng đầu thế IỚI. cà hen ưe 25 Bảng 1.3 Một số địa phương có tiềm năng gió cao nhất ở Việt Nam Bang 1.4 Các dự án đầu tư điện gió ở Việt Nam.5 Dự báo nhu cầu điện năng đến năm 2020.-- + 2 2£ 5£ £££xt2E++£x++zxecxzsrxz 39 Bảng 1.6 Cơ câu điện năng năm 2020 và 2030.-- 22 -©222+tE++22xt2EES22x22E22xecrkrcrer 40 Bảng 1.7 Kịch bản khai thác các nguồn Năng lượng tái tạo đến năm 2030.1 Mối quan hệ của các thông số trong mạch đấu nối NMĐG với lưới điện.2 Một ví dụ về phân bố công suất giữa stator và rotor theo các hệ số trượt khác nhau 53 Bảng 2.3 Khả năng vận hành của turbine gió ứng với dải điện áp và tần sỐ.4 Giới hạn một số thông số về chất lượng điện năng.5 Sản lượng điện hàng năm của nhà máy điện gió Tuy Phong — Bình Thuận .1 Thông số các phần tử được mô phỏng xét cho trường hợp NMĐG phát công suất lớn nhat tại thời điêm 17h ngày 77/8/2012 .-- +5: 2 222221 SE 2E 5 E21 121 HH rệt 83 Bảng 3.2 Tông hợp kết quả tính toán cho các chế độ đặc trưng.1 Một số chỉ số mục tiêu về ĐTC CCĐ của Hoa Kỳ.2 Các chỉ tiêu được EVN giao cho các Tổng công ty Điện Lực (PC) năm 2014.3 Số liệu thống kê về hỏng hóc của turbine gió của NMĐG Tuy Phong.4 Kết quả tính toán xác suất trạng thái của nguồn điện gió .5 Xác suất hỏng hóc của các phần tử lưới điện .6 Tổng hợp dãy xác suất khả năng cung ứng của lưới điện.7 Phụ tải tiêu thụ của lưới điện và nguồn phân tán tại thời điểm 12h, 23h trong ngày đặc trưng đã chọn (1112/2012 suessnaeaaairoingdrtUEsAGG0148800185S0110005901A9044039538104010991YE8SĐGE109188 121 Bảng 4.8 Tôn that công suất và điện áp của các nút phụ tải trước khi tách đảo .9 Ton thất công suất và điện áp của các nút phụ tải sau khi tách đảo.10 Tén thất công suất và điện áp 22kV trên TBA Phan Rí.11 Tén thất công suất và điện áp của các nút phụ tải (có kết hợp sa thải phụ tải). 128 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐÒ THỊ Hình 1.1 Xu hướng tiêu thụ năng lượng toàn cầu từ 1990 đến 2040.2 Cong suất các nguồn năng lượng tái tạo trong những năm gần đây: (1) Thủy điện, (2) Năng lượng gió, (3) Năng lượng sinh khối, (4) Năng lượng mặt trời, (5) Năng lượng địa nhiệt =—— ` 19 Hình I.3 Biểu đồ tăng trưởng công suất điện gió trên toàn thế giới.4 Xếp hạng 10 quốc gia có công suất lắp đặt điện gió cao nhất thế giới.5 Các thành phần chính của turbine gió trục đứng và trục ngang.6 Turbine gió của Poul The Mule Cour, ở Askov — Đan Mạch năm I891.7 Turbine gió trục đứng kiểu “Eole C” dat tai CapChat — Quebec.8 Quá trình phát triển của turbine gió Hình 1.9 Mô hình chuyên đổi năng lượng gió thành năng lượng điện trong hệ thống phát điện chạy bằng tBÏổ css:8i2151S0SRGGDIRGIQQUSEOIGDOEHARHHIEEGEXSIEGUSQGINGISUSGAERGiASqỹn 24 Hình 1.10 Giản đồ khối mô tả các loại máy phát điện chạy bằng sức gió.11 Năng lực chế tạo turbine gió của một số nhà sản xuất hàng đầu thế giới (theo công Suất: LÔ THẤY prasanninotitddtsgi0Et0810843119030461331GE83040601840880801ĐRWERIAGESGEEIBSIGSNSESGBSIEEHIEBGSES.12 Biểu đồ tăng trưởng công suất điện gió ở thềm lục địa.13 Céng nghé nén mOng w.14 Gid thành điện gid gidm tir nim 1990 dém nim 2012.15 Tiềm năng năng lượng gió Việt Nam do World Bank khảo sát.16 Các vị trí có thể xây dựng NMĐG qui mô công nghiệp tại Việt Nam.