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