acecook

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện gió

Công nghiệp năng lượng
31/10/2022 08:58
Hướng tới tính hoàn thiện và phù hợp với các quy định hiện hành ở Việt Nam, bài báo cố gắng miêu tả chi tiết các bước thực hiện thiết kế một hệ thống điện gió. Mặc dù các bước này có vẻ phức tạp và có thể khiến các nhà đầu tư/nhà phát triển mới - những người chưa quen thuộc với môi trường trong nước nản lòng. Tuy nhiên, cũng cần phải nhấn mạnh rằng hầu hết các cơ quan chức năng đều ủng hộ và quan tâm đến sự phát triển của điện gió tại Việt Nam.
aa
GIỚI THIỆU

Sản xuất điện năng từ nguồn năng lượng gió (NLG) là một ngành công nghiệp đã và đang phát triển rất mạnh mẽ cùng với sự tiến bộ không ngừng về công nghệ chế tạo các thành phần của nó, đáp ứng nhu cầu năng lượng của con người ngày càng lớn, tạo ra hàng triệu việc làm mới từ chuỗi sản xuất, cung ứng và vận hành các hệ thống NLG.

• Nghiên cứu giá điện và giải quyết tắc nghẽn truyền tải trong thị trường điện nhằm đảm bảo tính ổn định
• Xây dựng giải pháp lưới điện thông minh cho hệ thống điện Bình Định

Mô hình của một tuabin gió riêng có dạng như hình bên dưới. Nó bao gồm: một bộ phận điện, một bộ phận cơ, một bộ phận khí động lực và một hệ thống điều khiển, mô hình điều khiển cung cấp góc điều khiển cánh cho cánh quạt theo kiểu khí động lực, điều khiển bao gồm ngăn ngừa sự cố hệ thống, bên cạnh điều khiển cung cấp góc điều khiển cánh. Bộ phận khí động lực được điều khiển bởi tốc độ gió. Nguyên tắc chung của tuabin gió là tại rô-to của tuabin động năng của gió chuyển đổi thành cơ năng. Tại điểm kết nối với đường dây, ở đó năng lượng điện được tạo thành.

Giai đoạn cuối cùng của tuabin gió là mang đến cho hệ thống điện một điện áp UWTT và dòng điện IWTT và ở một khâu cuối cùng của bộ phận cơ là cung cấp cho máy phát mô-men Tag và tốc độ máy phát wgen, ngõ ra của phần điện là công suất tác dụng PMS và công suất phản kháng QMS ở trên khóa chính, tương ứng với điện áp và dòng điện đo được trên hệ thống điều khiển. Hệ thống điều khiển cung cấp tín hiệu điều khiển cho mô hình điện bao gồm góc α­ss của khởi động mềm.

nghien cuu thiet ke he thong dien gio
Hình 1: Mô hình chung hệ thống tua-bin gió.

1. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN TUA-BIN GIÓ
1.1. Lựa chọn lớp tua-bin gió

Căn cứ theo đặc điểm gió khu vực dự án, căn cứ theo tiêu chuẩn IEC 61400-1 về phân loại lớp tua-bin gió, đề tài sử dụng loại tua-bin gió thuộc lớp III; Tua-bin gió thuộc lớp II cũng sẽ được xem xét khi tính toán năng lượng nhưng các tua-bin gió này có chi phí đắt hơn so với lớp III nên sẽ hạn chế sử dụng.

Bảng 1: Tiêu chuẩn IEC 61400-1:2019 về phân loại lớp tua-bin gió.

nghien cuu thiet ke he thong dien gio

1.2. Lựa chọn gam công suất

Theo nghiên cứu của IHS Emerging Energy Research thì xu hướng gam công suất tua-bin gió đến 2025 như biểu đồ sau:

nghien cuu thiet ke he thong dien gio
Hình 2: Tua-bin gió lắp đặt hằng năm trên thế giới theo gam công suất từ năm 2010-2025.

Với xu hướng phát triển công nghệ điện gió như hiện này gam công suất thương mại phổ biến trên thị trường sẽ chia ra 2 dãy công suất phổ biến là dãy 2.5-3.0MW và dãy công suất trên 3.0MW. Hiện nay ở Việt Nam còn tương đối mới mẻ, đang phát triển, hơn nữa tốc độ gió ở mức trung bình do đó kiến nghị chọn dãy gam công suất cho nhà máy từ 2.75MW đến 4.0MW vào tính toán.

Bảng 2: Danh sách các tua-bin gió tham khảo cho dự án.

nghien cuu thiet ke he thong dien gio
(Nguồn: http://www.ge-renewable-energy.com; http://www.vestas.com; http://www.energy.siemens.com; http://www.enercon.com…)
Ghi chú: Giá trị hubheight trong ngoặc (.) không được dùng để tính toán vì quá cao, khó có khả năng lắp đặt ở Việt Nam.

1.3. Lựa chọn sơ bộ khoảng cách bố trí tua-bin gió

Ðể lựa chọn khoảng cách bố trí tối ưu, đề tài tính toán cho tua-bin nhỏ nhất là 2,75MW và lớn nhất là 4,0MW có quy mô công suất tiệm cận với kì vọng (96÷100MW).

Phương án 3Dx8D cho sản lượng điện bình quân tốt tương ứng với cả hai loại tua-bin, tuy nhiên với khoảng cách 3D sẽ khó bố trí đủ công suất theo, cần điều chỉnh về khoảng 2,5D

Do đó kiến nghị khoảng cách bố trí tua-bin gió cho dự án như sau:

  • Khoảng cách giữa các hàng tua-bin gió từ 8D÷9D (8D là chủ đạo)
  • Khoảng cách giữa 2 tua-bin trên cùng một hàng từ 2D ÷ <3d (2,5d là chủ đạo)

    1.4. Lựa chọn chiều cao lắp đặt tua-bin gió

Chiều cao của tua-bin được lựa chọn dựa trên các yếu tố sau:

Tăng chiều cao nếu có thể tăng đáng kể vận tốc gió trung bình tại tâm rotor dẫn đến tăng sản lượng điện hằng năm.

  • Tham khảo một số dự án đã lắp đặt tại Việt Nam và những kiến nghị của nhà cung cấp thiết bị.
  • Hiện trạng cơ sở hạ tầng vận chuyển thiết bị và khả năng thi công hiện tại của Việt Nam và điều kiện thi công tại khu vực dự án.

Vì vậy, chiều cao của tua-bin 80÷120m được kiến nghị để làm so sở tính toán. Trong tương lai có thể tăng chiều cao lắp đặt tua-bin tùy theo công nghệ, chi phí và điều kiện thi công lắp đặt tại dự án, tùy theo quyết định của Chủ đầu tư. Ðồng thời, trên cơ sở xem xét điều kiện hải văn công trình, dự kiến độ cao của móng tua-bin khoảng +9,50m so với cốt +0,00m. Ðộ cao trung bình nuớc biển khoảng +0,2m. Do đó, trong tính toán sản lượng điện (phương án chọn) chiều cao hubheight sẽ được cộng thêm một khoảng là 9,3m.

1.5. Lựa chọn gam công suất, đường kính cánh

Dựa trên Bảng 5.2 với phương án sử dụng tua-bin có gam công suất lớn (4MW) sẽ sản lượng điện tốt hơn gam công suất nhỏ (2,75MW hoặc 3,4MW) do số lượng tua-bin gió ít hơn ở cùng một quy mô công suất, tổn thất che chắn thấp hơn đáng kể. Nếu xem xét đến ảnh hưởng của các dự án xung quanh thì yếu tố che chắn cần đặc biệt chú ý. Ðồng thời, đo dự án được thi công trên biển, việc giảm số lượng tua-bin gió sẽ giúp giảm chi phí xây dựng móng, lắp đặt thiết bị, đấu nối lưới điện.

Hiện nay, tua-bin gió được chế tạo có đường kính cánh lớn (=120m) để nhận được nhiều năng lượng hơn. Ðối với khu vực dự án có tốc độ gió trung bình, mật độ rối thấp thì tuabin gió có đường kính cánh lớn hơn sẽ có lợi thế hơn.

Bảng 3: Kết quả tính toán sản lượng điện giữa các tua-bin có cùng gam công suất 4.0MW÷4.2MW (kịch bản xem xét với cùng 1 độ cao hubheight giả thuyết là 114,3m).

nghien cuu thiet ke he thong dien gio

1.6. Kết quả lựa chọn tua-bin gió

Qua phân tích, đề tài kiến nghị sử dụng tua-bin gió loại có hộp số với gam công suất 4,0MW, đường kính cánh 150m, hubheight 105m (thiết bị) và 114,3m (độ cao bao gồm móng tua-bin).

Thông số kỹ thuật chính của tua-bin gió 4MW điển hình

Phần máy phát:

  • Công suất định mức: 4MW.
  • Ðiện áp ra ba pha đầu ra máy phát: 0,72kVAC.
  • Tần số: 50Hz.
    Thông số vận hành:
  • Vận tốc gió khởi động: 3,0m/s.
  • Vận tốc gió tua-bin phát công suất định mức (trung bình 10 phút): 12m/s.
  • Vận tốc gió ngừng hoạt động (trung bình 10 phút): 24,5m/s.
  • Ðời sống kinh tế: 20 năm.
    Phần quay:
  • Ðường kính cánh: 150m.
  • Số cánh: 3
    Phần thân cột: cột thép hình trụ ống, cao 105m
    Giới hạn nhiệt độ môi trường: -400C đến +500C
    Hộp số: Kiểu bánh răng xoắn
    Hệ thống điều khiển: được điều khiển thông qua hệ thống SCADA.
    Công suất phát theo tốc độ gió:
    Bảng 4 Thông số kỹ thuật chính của tua-bin gió 4MW

nghien cuu thiet ke he thong dien gio

Ðường cong công suất:

nghien cuu thiet ke he thong dien gio
Hình 3: Ðường cong công suất tua-bin gió 4MW điển hình.

2. TỐI ƯU HÓA VỊ TRÍ TUA-BIN GIÓ

Việc tối ưu hóa vị trí tua-bin gió và sản lượng điện năng là sự kết hợp của việc hiệu chỉnh vị trí tua-bin gió sao cho sản lượng điện của nhà máy là tốt nhất với khoảng cách bố trí đảm bảo. Ðề án cũng lựa chọn vị trí các tua-bin gió cho giai đoạn 1 (48MW) và giai đoạn 2 (mở rộng thêm 48MW) theo hình sau:

nghien cuu thiet ke he thong dien gio
Hình 4: Bố trí tối ưu hoá vị trí tua-bin gió dự án NMÐ gió V1-3 tại vị trí số 3 (màu đỏ) và phần dự kiến mở rộng (màu xanh).

3. TÍNH TOÁN SẢN LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
3
.1 Các mức bất định (sai lệch)

Tổng sai lệch sản lượng điện theo chu kì 1 năm: 14,87%

Tổng sai lệch sản lượng điện theo chu kì 20 năm: 11,97%

3.2 Các tổn thất liên quan đến điện năng

Bảng 5: Lựa chọn các giá trị tổn thất.

nghien cuu thiet ke he thong dien gio

3.3 Kết quả tính toán sản lượng điện năng

Do giai đoạn 2 của dự án chưa được bổ sung quy hoạch nên bài báo chỉ tính toán sản lượng điện cho trường hợp 1, kết quả tính toán như sau:

Bảng 6: Sản lượng điện theo các mức xác suất P (%) theo chu kì năm.

nghien cuu thiet ke he thong dien gio

Phía hạ áp 0,72kV:

Dùng sơ đồ một thanh cái không phân đoạn gồm 01 lộ từ đầu ra AC từ đầu ra bộ chuyển đổi Converter.

nghien cuu thiet ke he thong dien gio
Hình 5: Sơ đồ điện chính trong Tuabin gió.

4. KẾT LUẬN

Hướng tới tính hoàn thiện và phù hợp với các quy định hiện hành ở Việt Nam, bài báo cố gắng miêu tả chi tiết các bước thực hiện thiết kế một hệ thống điện gió. Mặc dù các bước này có vẻ phức tạp và có thể khiến các nhà đầu tư/ nhà phát triển mới – những người chưa quen thuộc với môi trường trong nước nản lòng, tuy nhiên cũng cần phải nhấn mạnh rằng hầu hết các cơ quan chức năng đều ủng hộ và quan tâm đến sự phát triển của điện gió tại Việt Nam. Thêm vào đó, Chính phủ Việt Nam luôn hướng tới việc cải thiện khung pháp lý cho điện gió đồng thời với thỏa thuận TPP vừa được ký gần đây đã tạo niềm tin cho các nhà đầu tư/nhà phát triển chuyên nghiệp bắt đầu phát triển các hoạt động và các dự án của mình trong một thị trường có tiềm năng lớn chưa được khai thác hết.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 http://gizenergy.org.vn/vn/
2 https://www.ren21.net/
3 http://gwec.net/
4 https://vne-power.com/wind-energy/
5 https://www.windpowermonthly.com/
6 Kỹ thuật điện 2 – PGS TS. Nguyễn Hữu Phúc
7 Điện tử công suất – TS. Võ Minh Chính
8 Kỹ thuật hệ thống Năng lượng tái tạo – TS. Hồ Phạm Huy Ánh
9 Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – PGS TS. Nguyễn Hữu Khái

Ngô Đăng Lưu (Công ty Anh Minh Global)
Nguyễn Đình Long (Trường Đại học Đồng Nai)
Nguyễn Hùng (Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh)
Nguyễn Hữu Khoa (Trường Cao đẳng Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh)

chao-mung-ngay-bao-chi
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/6/2025: Tuổi Mão diễn ra thuận lợi, tuổi Tuất tiểu nhân ngáng trở

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/6/2025: Tuổi Mão diễn ra thuận lợi, tuổi Tuất tiểu nhân ngáng trở

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 7/6/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 6/6: Thị trường giảm sâu, khối ngoại bán ròng hơn 2 nghìn tỷ đồng

Thị trường chứng khoán ngày 6/6: Thị trường giảm sâu, khối ngoại bán ròng hơn 2 nghìn tỷ đồng

Thị trường ngày 6/6 tiếp tục ghi nhận phiên phân phối thứ ba liên tiếp, sau khi VN Index thất bại trong việc chinh phục lại vùng đỉnh cũ quanh mốc 1.345 điểm. Chốt phiên, chỉ số giảm mạnh 12,2 điểm, thủng mốc hỗ trợ 1.330 điểm trong bối cảnh dòng tiền yếu, lực bắt đáy không hiệu quả và khối ngoại bán ròng quyết liệt hơn 2 nghìn tỷ đồng. Bảng điện tử chuyển sang trạng thái tiêu cực với số mã giảm áp đảo và sự suy yếu lan rộng ở hầu hết các nhóm ngành.
Bứt phá doanh thu với AI

Bứt phá doanh thu với AI

Hiện nay thương mại điện tử và logistics là hai lĩnh vực có tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ và gắn liền chặt chẽ với sự phát triển của công nghệ số. Tuy nhiên, cạnh tranh ngày càng gay gắt, kỳ vọng khách hàng liên tục thay đổi, và áp lực tối ưu chi phí khiến doanh nghiệp buộc phải đổi mới để tồn tại và phát triển.
Robot bay biến hình giữa không trung, di chuyển mượt mà cả trên không và đất

Robot bay biến hình giữa không trung, di chuyển mượt mà cả trên không và đất

Một bước tiến đột phá trong công nghệ robot: Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California (Caltech) vừa công bố một loại robot bay mới mang tên ATMO, có khả năng biến hình khi đang lơ lửng trên không trung để tiếp đất và di chuyển như xe bốn bánh. Thiết bị này hứa hẹn sẽ mở ra tương lai cho các nhiệm vụ giao hàng tự động và thám hiểm địa hình phức tạp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 6/6: Rủi ro điều chỉnh gia tăng?

Nhận định phiên giao dịch ngày 6/6: Rủi ro điều chỉnh gia tăng?

Thị trường đang bước vào giai đoạn tích lũy giằng co khi chỉ số VN Index tiến sát vùng kháng cự mạnh 1.350 - 1.370 điểm. Thanh khoản suy yếu, tâm lý nhà đầu tư dần chuyển từ tự tin sang nghi ngờ cho thấy rủi ro điều chỉnh kỹ thuật đang gia tăng. Trong bối cảnh đó, chiến lược giữ tỷ trọng hợp lý và chọn lọc nhóm Midcap cơ bản tốt sẽ là phương án phòng thủ phù hợp cho những phiên giao dịch tới.
Bộ tiểu thuyết "Nước non vạn dặm": Hành trình đồ sộ khắc họa cuộc đời Bác Hồ

Bộ tiểu thuyết "Nước non vạn dặm": Hành trình đồ sộ khắc họa cuộc đời Bác Hồ

Vào đúng dịp kỷ niệm 135 năm ngày sinh Chủ tịch Hồ Chí Minh, nhà văn Nguyễn Thế Kỷ đã ra mắt trọn bộ tiểu thuyết Nước non vạn dặm - tác phẩm đầu tiên trong văn học Việt Nam tái hiện toàn vẹn cuộc đời và sự nghiệp của vị lãnh tụ vĩ đại. Gồm 5 tập được xuất bản từ năm 2022 đến 2025, bộ tiểu thuyết là kết tinh của 20 năm nghiên cứu, trải nghiệm và tình yêu vô bờ dành cho Bác Hồ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/6/2025: Tuổi Dậu khá dư dả, tuổi Sửu làm việc vất vả

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/6/2025: Tuổi Dậu khá dư dả, tuổi Sửu làm việc vất vả

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 6/6/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 5/6: Thanh khoản sụt giảm, tâm lý thận trọng lan rộng

Thị trường chứng khoán ngày 5/6: Thanh khoản sụt giảm, tâm lý thận trọng lan rộng

Sau phiên điều chỉnh nhẹ hôm qua, thị trường ngày 5/6 tiếp tục ghi nhận nhịp rung lắc trong cả phiên sáng và chiều. VN Index giảm phiên thứ hai liên tiếp, đóng cửa sát vùng hỗ trợ 1.340 điểm, trong bối cảnh dòng tiền có dấu hiệu suy yếu và khối ngoại tiếp tục bán ròng. Tuy nhiên, áp lực bán không lớn cho thấy tâm lý thị trường vẫn tương đối ổn định.
“Bắn chỉ thiên” - Những phát súng cảnh tỉnh sắc bén từ ngòi bút nhà báo kỳ cựu

“Bắn chỉ thiên” - Những phát súng cảnh tỉnh sắc bén từ ngòi bút nhà báo kỳ cựu

Với 94 tiểu phẩm báo chí sâu sắc trong cuốn sách “Bắn chỉ thiên”, GS.TS. Tạ Ngọc Tấn mang đến cho bạn đọc những “lát cắt” đời sống đậm tính thời sự và nhân văn. Qua giọng văn biến hóa, đôi khi châm biếm thâm thúy, đôi khi hóm hỉnh sâu cay, cuốn sách là tiếng nói tỉnh táo giữa thời đại nhiễu loạn thông tin, một nỗ lực giữ gìn sự tử tế và thúc đẩy tư duy phản biện trong xã hội của một nhà báo kỳ cựu.
Thúc đẩy phát triển ngành Ngũ kim Việt Nam qua VHF 2025

Thúc đẩy phát triển ngành Ngũ kim Việt Nam qua VHF 2025

Triển lãm Quốc tế Sản phẩm Ngũ Kim Việt Nam 2025 (VHF 2025) quy tụ hơn 300 doanh nghiệp đến từ hơn 10 quốc gia trên khắp thế giới với 6 ngành hàng trưng bày bao gồm: Công cụ dụng cụ, Sản phẩm ngũ kim, Khóa & bảo mật, Gia dụng công nghiệp, Sửa chữa nhà cửa và Bảo hộ lao động, với nhiều loại sản phẩm phong phú đáp ứng nhu cầu đa dạng của người mua đã chính thức khai mạc ngày 4/6/2025 tại TP. Hồ Chí Minh.
siement
Quảng cáo
moxa