TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO MÔN HỌC
TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH KỶ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG 12. NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ HỆ THỐNG
CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ (WECS)

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths. Trần Trung Khánh

Ngô Việt Tứ - 1800188

Cần Thơ, 2022


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin được chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Trung Khánh
là giảng viên đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức để giúp em có thể hồn thành được
học phần và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập để thực hiện được
bài báo cáo này.
Qua đây, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và bạn bè, và gia đình đã ln
tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học bồ sung và
hoàn tất học phần tốt đẹp.
Cần Thơ, ngày 25, tháng 07, năm
2022
Sinh viên thực hiện

Ngô Việt Tứ

[Type here]


NHẬN XÉT
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

[Type here]



…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

MỤC LỤC
Chapter 12: Wind Energy And Wind Energy Converstion Sytem (WECS)...................5
12.1 INTRODUCTION/ GIỚI THIỆU...............................................................................5
12.2 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF WIND ENERGY CONVERSION
SYSTEMS/ ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM......................................................................6
12.3 CATALOG OF TURBINE/ PHÂN LOẠI CÁC TURBIN........................................7
12.5 TYPE OF GENERATOR USED IN WIND TURBINES/ CÁC LOẠI MÁY
PHÁT SỬ DỤNG CHO TURBIN GIÓ..............................................................................7
12.8 POWER IN WIND/ SỨC MẠNH CỦA GIÓ.............................................................7
12.9 EFFECTS OF WIND FORCE/ ẢNH HƯỞNG LỰC CỦA GIÓ..............................8
12.11 WIND MEASUREMENTS/ ĐO GIÓ.......................................................................8
12.14.1 GENERATOR EFFICIENCY/ HIỆU QUẢ MÁY PHÁT...................................9
12.14.2 GEARBOX/ HỘP SỐ............................................................................................ 10
12.16 GRID CONNECTION/ KẾT NỐI LƯỚI............................................................... 10
GRAMMA/ Các cấu trúc ngữ pháp:................................................................................ 15

[Type here]


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

Chapter 12: Wind Energy And Wind Energy
Converstion Sytem (WECS)

(NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ HỆ THỐNG CHUYỂN
ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIÓ (WECS))
12.1 INTRODUCTION/ GIỚI THIỆU
The wind results from the large-scale
movements of air masses in the air in
motion. Succinctly put, wind is air in
motion. These movements of air created
on a global scale primarily by
differential solar heating of the earth’s
atmosphere. Thus, wind energy, like
hydro, is also an indirect form of solar
energy. Like the sun, wind energy
depends on geographic location at the
time of the year. In addition, there are
also a number of local effects. For
example, differential heating of the sea
and the land also affects the general
flow. The type of the terrain, such as
mountains and valleys or more local
obstacles in terms of buildings and trees,
also has an important effect on the
resulting wind.

Gió là kết quả của chuyển động quy mơ
lớn của các khối khí trong khơng khí
chuyển động. Nói một cách ngắn gọn,
gió là khơng khí chuyển động. Những
chuyển động này của khơng khí được tạo
ra trên quy mơ tồn cầu chủ yếu là do sự
đốt nóng khác biệt của năng lượng mặt

trời đối với bầu khí quyển của trái đất.
Giống như mặt trời, năng lượng gió phụ
thuộc vào vị trí địa lý vào thời điểm
trong năm. Ngồi ra, cịn có một số hiệu
ứng cục bộ. Ví dụ, sự gia nhiệt chênh
lệch của biển và đất liền cũng ảnh hưởng
đến dòng chảy chung. Loại địa hình,
chẳng hạn như núi và thung lũng hoặc
nhiều chướng ngại vật cục bộ về các tòa
nhà và cây cối, cũng có ảnh hưởng quan
trọng đến gió.

5


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

12.2 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF WIND ENERGY
CONVERSION SYSTEMS/ ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM
ADVANTAGES OF A
WIND ENERGY
CONVERSION SYSTEM
It's the technology with the lowest cost
.
It is a source of energy available in
most countries.
Supplied from the natural flow of the
wind and does not pollute the damage.

Create opportunities to build systems
for places with small land areas and
provide sources of income for users.

ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG
CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG
GIĨ
Là cơng nghệ có chi phí thấp nhất.
Là nguồn năng lượng có sẵn hầu hết
ở các quốc gia.
Được cung cấp từ dòng chảy tự
nhiên của gió và khơng gây ơ nhiểm
thiệt hại.

Tạo cơ hội xây dựng hệ thống cho
các nơi có diện tích đất nhỏ.
NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG
DISAVANTAGES OF A WIND
CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG
ENERGY CONVERSION SYSTEM
Wind power sources are not in constant GIĨ
Nguồn điện gió khơng cung cấp liên
supply and are not capable of storage
tục và khơng có khả năng lưu trữ Chi
The initial cost is very high.
phí địi hỏi ban đầu là rất cao Phát
Arises competition for the purpose of
sinh canh tranh với mục đích của việc
land use
sử dụng đất

Remote construction location causes
Vị trí xây dựng xa gây nên việc
price increases between power grids
tăng giá tiền giữa các lưới điện
Noise and aesthetic concerns
Vấn ngại về tiếng ồn và thẩm mỹ

6


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

12.3 CATALOG OF TURBINE/ PHÂN LOẠI CÁC TURBIN
Wind turbines turn the kinetic energy of
the moving air into electric power or
mechanical work. There are various
WECSs. They can be classified as (1)
horizontal-axis converters, (2) verticalaxis converters, and (3) upstream power
stations.

12.5 TYPE OF GENERATOR USED IN WIND TURBINES/ CÁC
LOẠI MÁY PHÁT SỬ DỤNG CHO TURBIN GIÓ
There are three types of electrical
machines that can convert mechanical
power into electrical power, which are
the dc generator, the synchronous
alternator, and the induction generator.
In the past, the shunt-wound dc

generators are commonly used in small
battery-charging wind turbines. In these
generators, the field is on the stator and
the armature is on the rotor. A
commutator on the rotor rectifies the
generated power to dc.

Có ba loại máy điện có thể biến đổi cơ
năng thành điện năng, đó là máy phát
điện một chiều, máy phát điện xoay
chiều đồng bộ và máy phát điện cảm
ứng. Trong quá khứ, máy phát điện một
chiều cuộn dây shunt thường được sử
dụng trong các tuabin gió sạc pin nhỏ.
Trong các máy phát điện này, trường
trên stato và phần ứng trên rơto. Một cổ
góp trên rơto chỉnh lưu công suất sinh ra
thành điện một chiều.

12.8 POWER IN WIND/ SỨC MẠNH CỦA GIÓ
The wind speed is always fluctuating,
and thus, the energy content of the wind
is always changing. The variation
depends on the weather and on local
surface conditions and obstacles to the
wind flow. Power output from a wind
turbine will vary as the wind varies,
even though the most rapid varia- tions
will to some extent be compensated for
by the inertia of the wind turbine rotor.


Tốc độ gió ln dao động, và do đó, nội
dung năng lượng của gió ln thay đổi.
Sự thay đổi phụ thuộc vào thời tiết và
điều kiện bề mặt địa phương và những trở
ngại đối với luồng gió. Sản lượng điện từ
tuabin gió sẽ thay đổi khi gió thay đổi,
mặc dù các biến thể nhanh nhất
ở một mức độ nào đó sẽ được bù đắp
bởi qn tính của rơto tuabin gió. Người
ta thường biết trên tồn cầu rằng ban
ngày gió nhẹ hơn ban đêm. Sự thay
7


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

It is common knowledge around the đổi này chủ yếu là kết quả của sự chênh globe
that it is windier during the day lệch nhiệt độ có xu hướng lớn hơn vào time than at
night. This variation is ban ngày so với ban đêm. mostly as a result of temperature
differences that tend to be larger
during the day than at night.

12.9 EFFECTS OF WIND FORCE/ ẢNH HƯỞNG LỰC CỦA GIÓ
In any WECS, the support of the
tower on which the wind generator is
mounted must be considered. When a
wind blows on a wind turbine, it

applies a force on the blades.
Because of this, large wind turbines
mounted on high towers must be
properly supported. Also, many wind
turbines have an automatic high-wind
shutdown
automatically turns the blades so that
they become parallel to the wind and it
can escape any damage to the WECS
system.

feature.

12.11 WIND MEASUREMENTS/ ĐO GIÓ
Wind measurement equipment usually Thiết bị đo gió thường bao gồm một
consists of an anemometer, which máy đo gió, đo tốc độ gió và một cánh measure
wind speed, and a wind vane, gió, đo hướng gió. Ở hầu hết các quốc

8


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

which measures wind direction. In most
countries, a national meteorological
institute has measured and collected data
on the winds since the nineteenth
century. They register wind speed, wind
direction, temperature, and other kinds
of meteorological data several times a

day (every 4 h, day and night) all year
around.

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

gia, một viện khí tượng quốc gia đã đo
đạc và thu thập dữ liệu về gió từ thế kỷ
XIX. Họ đăng ký tốc độ gió, hướng gió,
nhiệt độ và các loại dữ liệu khí tượng
khác nhiều lần trong ngày (4 giờ một
lần, cả ngày và đêm) quanh năm.

12.14.1 GENERATOR EFFICIENCY/ HIỆU QUẢ MÁY PHÁT
A wind turbine can never utilize all the
power in the wind. The amount of
power that can be utilized by a wind
turbine is given by power coefficient,
Cp. It is known that (based on Betz’
law) the maxi- mum value of this
coefficient is 0.59. It varies with the
wind speed. For the most wind turbines,
the maximum value varies between
0.45 and 0.50 at a wind speed of 8–10
m/s. In order to convert the power in the
wind from the revolving rotor to
electric power, it is passed through a
gearbox and a generator, or, for direct
-drive turbines, through a generator and
an inverter. In this conversion process,
some power will be lost. Also, the

efficiency of the individual components will vary with the wind speed.

Một tuabin gió khơng bao giờ có thể sử
dụng tất cả sức mạnh của gió. Lượng
cơng suất có thể được sử dụng bởi
tuabin gió được cho bằng hệ số cơng
suất, Cp. Được biết, (dựa trên định luật
Betz) giá trị tối đa của hệ số này là
0,59. Nó thay đổi theo tốc độ gió. Đối
với hầu hết các tuabin gió, giá trị lớn
nhất thay đổi trong khoảng 0,45 đến
0,50 ở tốc độ gió 8–10 m / s.
Để chuyển đổi cơng suất trong gió từ
rơto quay thành cơng suất điện, nó được
truyền qua hộp số và máy phát điện,
hoặc đối với tuabin truyền động trực
tiếp, thông qua máy phát điện và bộ
biến tần. Trong quá trình chuyển đổi
này, một số điện năng sẽ bị mất. Ngoài
ra, hiệu quả của các thành phần riêng lẻ
sẽ thay đổi theo tốc độ gió.

9


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

12.14.2 GEARBOX/ HỘP SỐ

Typically, on a large modern wind
turbine, the rotor has a rotational speed
of 20–30 rpm, while the generator will
need to rotate at 1520 rpm. In order to
increase the speed, a gearbox is used. If
the turbine rotor runs at 30 rpm, a gear
change of 30:1520 = 1:50.7 is required.
That is, one revolution of the main shaft
has to be increased to 50.7 revolutions
on the secondary shaft that is connected
to the generator.
Generally, a gearbox has several steps,
thus the rotational speed is increased
stepwise. Losses can be estimated at 1%
per step. In wind turbines, three- step
gearboxes are usually used and the
efficiency of the gearbox will then be
about 97%.
However, wind turbines with a directdrive generators and variable speed do
not need any gear- box. Instead, the
frequency and voltage of the electrical
current will vary with the rotational
speed.

Thơng thường, trên tuabin gió lớn hiện
đại, rơto có tốc độ quay 20–30 vịng /
phút, trong khi máy phát sẽ cần quay ở
tốc độ 1520 vòng / phút. Để tăng tốc độ,
một hộp số được sử dụng. Nếu rơto
tuabin chạy với tốc độ 30 vịng / phút thì

cần chuyển số 30: 1520 = 1: 50,7. Có
nghĩa là, một vịng quay của trục chính
phải được tăng lên 50,7 vòng trên trục
thứ cấp được kết nối với máy phát điện.
Nói chung, hộp số có một số bước, do
đó tốc độ quay được tăng lên từng bước.
Tổn thất có thể được ước tính là 1% cho
mỗi bước. Trong tuabin gió, hộp số ba
bước thường được sử dụng và hiệu suất
của hộp số khi đó sẽ đạt khoảng 97%.
Tuy nhiên, tuabin gió có máy phát điện
dẫn động trực tiếp và tốc độ thay đổi
khơng cần hộp số. Thay vào đó, tần số
và điện áp của dòng điện sẽ thay đổi
theo tốc độ quay.

12.16 GRID CONNECTION/ KẾT NỐI LƯỚI
The term “grid” is often used loosely
to describe the totality of the network.
Specifically, grid- connected means
connected to any part of the network.
The term “national grid” usually
means the EHV transmission network.

Thuật ngữ "lưới" thường được sử dụng
lỏng lẻo để mô tả tổng thể của mạng.
Cụ thể, kết nối lưới có nghĩa là được kết
nối với bất kỳ phần nào của mạng.
Thuật ngữ “lưới điện quốc gia” thường
có nghĩa là mạng lưới truyền tải EHV.


10


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

Example:

11


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

Example 12.1
Consider a wind turbine that is rated at
100 kW in a 10 m/s wind speed in air at
standard condi- tions. If power output is
directly proportional to air density,
determine the power output of the wind
turbine in a 10 m/s wind speed at a
temperature of 20°C at a site that has the
elevation of
(a) One thousand meters above
sea level
(b)Two thousand meters above sea
level
Solution
From Figure 12.8, the average pressure

at the 1000 m elevation is 90 kPa and
from Equation 12.7, the density at 20°C
=293K

Thus, the power output at the conditions
is just the ratio of this density to the
density at standard conditions times the
power at standard conditions:

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

Ví dụ 12.1
Hãy xem xét một tuabin gió có cơng suất
100 kW với tốc độ gió 10 m / s trong
khơng khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Nếu
sản lượng điện tỷ lệ thuận với mật độ
không khí, hãy xác định sản lượng điện
của tuabin gió ở tốc độ gió 10 m / s ở
nhiệt độ 20 ° C tại địa điểm có độ cao
(a)
(b)

Một nghìn mét trên mực nước biển
Hai nghìn mét trên mực nước biển

Giải:
Từ Hình 12.8, áp suất trung bình ở độ
cao 1000 m là 90 kPa và từ Công thức
12.7, khối lượng riêng ở 20°C = 293 K


Do đó, sản lượng điện ở các điều kiện
chỉ là tỷ số giữa mật độ này với mật độ
ở điều kiện tiêu chuẩn nhân với
công suất ở điều kiện tiêu chuẩn:

12


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

From Figure 12.8, the average pressure
of the 2000 m elevation is 80 kPa and
since the temperature is still 20°C =
293 K, the density là

Hence, the power at the 2000
m elevation is

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

Từ Hình 12.8, áp suất trung bình của độ
cao 2000 m là 80 kPa và vì nhiệt độ
vẫn là 20 ° C = 293 K, mật độ là

Do đó, sức
mạnh ở độ cao 2000 m là

Example 12. 2
Determine the amount of power that is
present in a 10 m/s wind striking a

windmill whose blades have a radius of
5 m.
Solution
The area swept by the blades of the
wind turbine is

Ví dụ 12.2
Xác định cơng suất có trong một cơn
gió 10 m / s tác động vào một cối xay
gió có các cánh của nó có bán kính 5 m.
Giải
Khu vực bị quét bởi các cánh của
tuabin gió là

Thus, the power that is present in the
wind is

Do đó, sức mạnh hiện diện trong gió là

13


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

If the turbine power coefficient (Cp) is
0.20, then the amount that will be
converted to usable electrical power is


Nếu hệ số cơng suất tuabin (Cp) là 0,20,
thì lượng sẽ được chuyển đổi thành
cơng suất điện có thể sử dụng là

Example 12.3
If the average wind speeds on an open
plain (roughness class 1) is known to
be 6 m/s at 10 m height, determine the
wind speed at 50 m height.
Solution
From Table 12.1, α = 0.15 and
using Equation 12.15,

Ví dụ 2.3
Nếu tốc độ gió trung bình trên đồng
bằng trống (cấp độ nhám 1) được biết là
6 m / s ở độ cao 10 m, hãy xác định tốc
độ gió ở độ cao 50 m.
Giải
Từ Bảng 12.1, α = 0,15 và sử dụng

Công thức 12.15,

14


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh


15


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

Example 12.4
Assume that the average wind speed at
a point A is 6 m/s, while at point B is 7
m/s. In order to capture 2 kW,
determine the blade diameter d for a
wind turbine operating

Ví dụ 12.4
Giả sử rằng tốc độ gió trung bình tại
điểm A là 6 m / s, còn tại điểm B là 7
m / s. Để thu được 2 kW, hãy xác định
đường kính cánh d cho tuabin gió hoạt
động

At point A
At point B
Solution
Using Equation 12.10, the given wind
speed needs to be converted to ft/s as

(a)
(b)


Tại điểm A
Tại điểm B
Giải
Sử dụng Công thức 12.10, tốc độ gió
đã cho cần được chuyển đổi thành ft

16


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

GRAMMA/ Các cấu trúc ngữ pháp:
CẤU TRÚC SO SÁNH HƠN
Therefore, a smaller (cheaper) wind turbine could be employed at point A and
provide the same power as a larger wind turbine at point B.
CẤU TRÚC ĐẠI TỪ QUAN HỆ
Wind measurement equipment usually consists of an anemometer,
which measure wind speed, and a wind vane, which measures wind direction
CẤU TRÚC MỆNH ĐỀ IF
If its power output is at 120 V at 60 Hz, determine the net efficiency of this WECS at
a wind speed of 20 mph
Vocabulary/ Từ vựng:
Wind turbine : Turbin gió

Integration: Hội nhập

Gearbox: Hộp số


Tranmission Systems: Hệ thống
truyền dẫn

Generator: Máy phát
Grid: Lưới, mạng lưới
Net Metering: Đo lường
Coastal: Duyên hải

Eliminating bottlenecks in high-load
corridors: Loại bỏ sự trì hỗn trong
hành lang chịu tải cao.
System reliability: Độ tin cậy hệ thống
Photovoltaics: Quang điện

17


Trường đại học kỹ thuật - công nghệ Cần Thơ

GVHD: ThS Trần Trung Khánh

18