vii

MC LC
Trang tựa TRANG

QUYTăĐNHăGIAOăĐ TÀI
LÝ LCH KHOA HC i
LIăCAMăĐOAN iii
LI CMăN iv
TÓM TT v
ABSTRACT vi
MC LC vii
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH xii
DANH SÁCH CÁCăBNG xv
Chngă1ăTNG QUAN 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục đích ca đề tài 2
1.3 Nhiệm vụ, phm vi nghiên cu 2
1.4 Phơng pháp nghiên cu 2
1.5 Đim mới ca luận văn 2
1.6 Nội dung ca luận văn 3
Chngă2ăăCHUYNăĐIăNĔNGăLNGăGIịăCăBN 4
2.1 Công suất trong phổ gió 4
2.2 Phân tích dữ liệu gió 5

viii

2.3 Vận tốc gió trung bình 7
2.4 Phân bố vận tốc gió 8

Chngă3ăMỌăHỊNHăXÁCăSUTăĐ PHÂN TÍCH D LIU GIÓ 14
3.1 Phân bố Weibull 14
3.1.1 Phơng pháp đồ thị 19
3.1.2 Phơng pháp độ lệch chuẩn 21
3.2 Phân bố Rayleigh 24
3.3 Sử dụng phân bố xác suất vào hệ thống chuyn đổi năng lợng tua bin gió 27
3.3.1 Đặc tuyến công suất ca tuabin gió 27
3.3.2 Tiếp cận năng lợng đợc phát bi tuabin gió dựa trên Weibull 29
Chngă4ăKHOăSÁTăĐINăÁPăLI PHÂN PHI KHI CÓ MÁY PHÁT
ĐIN GIÓ 33
4.1 nh hng ca phân bố gió lên điện áp 33
4.1.1 Mô t hệ thống 33
4.1.2 Mô hình máy phát điện gió 35
4.1.3 Mô hình ti 38
4.1.4 Xác suất điện áp lới trong hệ thống điện khi không có DG gió 39
4.1.5 Xác suất điện áp lới trong hệ thống điện khi có DG gió 40
4.2 Phân tích điện áp theo cách tiếp cận phi xác suất 41
Chngă5ăÁPăDNG TÍNH TOÁN GIÁ TR Kǵ VNGăĐINăÁPăLI
PHÂN PHI 44
5.1 Trng hợp 1: Tính điện áp ti ph ti cho sơ đồ đặc trng 44
5.1.1 Tính điện áp lới phân phối trớc khi lắp WTG 45

ix

5.1.2 Xét nh hng ca vị trí lắp WTG lên điện áp lới phân phối 46
5.1.3 Xét nh hng công suất định mc WTG lên điện áp lới phân phối 50
5.2 Trng hợp 2: Phân tích dữ liệu gió ti Tuy Phong – Bình Thuận và áp dụng
kết qu đ tính toán, mô phỏng điện áp lới phân phối bất kỳ 55
5.2.1 Đặc đim dữ liệu gió ti Tuy Phong – Bình Thuận 55
5.2.2 Phân tích dữ liệu gió Tuy Phong – Bình Thuận theo phân bố Weibull 57

5.2.3 Kết qu phân tích dữ liệu gió bằng phần mềm Windpro (nguồn dự án) 58
5.2.4 Tính ớc lợng công suất điện đầu ra WTG ng với dữ liệu gió thu thập
đợc ti Tuy Phong – Bình Thuận 61
5.2.5 Mô phỏng điện áp lới phân phối bất kỳ khi kết nối WTG 63
5.2.5.1 Mô phỏng điện áp lới phân phối vào ban ngày 64
5.2.5.1.1 Mô phỏng điện áp lới phân phối trớc khi lắp đặt WTG 64
5.2.5.1.2 Mô phỏng điện áp lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti đầu
đng dây 65
5.2.5.1.3 Mô phỏng điện áp lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti giữa
đng dây 66
5.2.5.1.4 Mô phỏng điện áp lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti cuối
đng dây 67
5.2.5.2 Mô phỏng điện áp lới phân phối vào ban đêm 68
5.2.5.2.1 Mô phỏng điện áp lới phân phối trớc khi lắp đặt WTG 68
5.2.5.2.2 Mô phỏng điện áp lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti đầu
đng dây 69
5.2.5.2.3 Mô phỏng điện áp lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti giữa
đng dây 70
5.2.5.2.4 Mô phỏng điện áp lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti cuối
đng dây 71

x

Chngă6ăKT QU VÀăHNG PHÁT TRINăĐ TÀI 74
6.1. Kết luận 74
6.2. Hn chế ca luận văn. 74
6.3. Hớng phát trin. 74
TÀI LIU THAM KHO 75



xi

DANH SÁCH CÁC CH VIT TT
Vm Vận tốc gió trung bình
k Thông số hình dng ca vận tốc gió
c Thông số tỉ lệ ca vận tốc gió
a Phân số giữa khong cách ca vị trí đặt WTG với tổng chiều dài
đng dây
D Khong cái từ nút nguồn đến vị trí đặt WTG, km
SLmax Công suất phụ ti cực đi, pu
SLmin Công suất phụ ti cực tiu, pu
P
L
Công suất phụ ti, pu
P
R
Công suât định mc WTG, pu
P
W
Công suất điện đầu ra WTG, pu
PF
L
Hệ số công suất phụ ti
Q
L
Công suất phn kháng phụ ti, pu
S
L
Công suất biu kiếng phụ ti, pu
V Vận tốc gió, m/s

V
i
Vận tốc gió Cut-in, m/s
V
o
Vận tốc gió Cut-out, m/s
V
R
Vận tốc gió định mc, m/s
V
L
Điện áp pha hiệu dụng  đim phụ ti, pu
V
S
Điện áp pha hiệu dụng  nút nguồn, pu
x Điện kháng đng dây trên 1 đơn vị chiều dài đng dây, pu/km
X Tổng tr kháng đng dây
Y Tổng chiều dài đng dây, km
WTG Máy phát điện gió

xii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 2.1: Luồng không khí dịch chuyn đến tuabin gió 4
Hình 2.2: Biu đồ hoa gió theo tần suất gió  những hớng khác nhau. 6
Hình 2.3: Biu đồ hoa gió theo vận tốc gió  những hớng khác nhau. 6
Hình 2.4: Biu đồ hoa gió theo năng gió  những hớng khác nhau. 7
Hình 2.5: So sánh phân bố gió ti 2 vị trí 10
Hình 2.6: Xác suất phân bố vận tốc gió 12

Hình 2.7: Phân phối tích lũy vận tốc gió 12
Hình 3.1: Hàm mật độ xác suất gió 17
Hình 3.2: Hàm phân phối tích lũy gió 18
Hình 3.3: Phơng pháp đồ thị xác định k và c 21
Hình 3.4: Phân phối tích lũy đợc to ra từ hai phơng pháp 24
Hình 3.5: So sánh trng dữ liệu gió với phân bố Weibull và Rayleigh 26
Hình 3.6 Đặc tuyến công suất lý tng ca tuabin gió điều khin pitch 27
Hình 3.7 ớc lợng năng lợng gió 30
Hình 4.1: Sơ đồ hình tia ca hệ thống điện đơn gin khi cha lắp WTG 33
Hình 4.2: Sơ đồ hình tia ca hệ thống điện đơn gin khi lắp WTG 34
Hình 4.3: Đặc tuyến công suất ca tuabin gió 36
Hình 4.4: Hàm mật độ xác suất phụ ti 39
Hình 4.5: Hàm phân phối tích lũy phụ ti 39
Hình 5.1: Sơ đồ hình tia ca hệ thống điện đơn gin khi lắp WTG 44

xiii

Hình 5.2: nh hng ca vị trí lắp đặt WTG lên điện áp phụ ti  các chế độ gió
khác nhau 49
Hình 5.3: nh hng công suất định mc lên điện áp lới phân phối  các chế độ
gió khác nhau 54
Hình 5.4: Vận tốc gió trong năm ti Tuy Phong 56
Hình 6.5: Áp dụng phơng pháp đồ thị đ phân tích dữ liệu gió ti Tuy Phong 58
Hình 5.6: Phân bố Weibull 59
Hình 5.7: Tốc độ gió trung bình theo hớng 60
Hình 5.8: Tần suất gió theo hớng 60
Hình 5.9: Năng lợng theo hớng gió ch đo 61
Hình 5.10: Sơ đồ lới phân phối khi máy cắt đầu cực WTG  vị trí m 64
Hình 5.11: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi máy cắt đầu cực
WTG  vị trí m 65

Hình 5.12: Sơ đồ lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti đầu đng dây 65
Hình 5.13: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi khi lắp đặt WTG 
nút phụ ti đầu đng dây 66
Hình 5.14: Sơ đồ lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti giữa đng dây 66
Hình 5.15: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi khi lắp đặt WTG 
nút phụ ti giữa đng dây 67
Hình 5.16: Sơ đồ lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti cuối đng dây 67
Hình 5.17: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi khi lắp đặt WTG 
nút phụ ti cuối đng dây 68
Hình 5.18: Sơ đồ lới phân phối khi máy cắt đầu cực WTG  vị trí m 68
Hình 5.19: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi máy cắt đầu cực
WTG  vị trí m 69

xiv

Hình 5.20: Sơ đồ lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti đầu đng dây 69
Hình 5.21: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi khi lắp đặt WTG 
nút phụ ti đầu đng dây 70
Hình 5.22: Sơ đồ lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti giữa đng dây 70
Hình 5.23: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi khi lắp đặt WTG 
nút phụ ti giữa đng dây 71
Hình 5.24: Sơ đồ lới phân phối khi lắp đặt WTG  nút phụ ti cuối đng dây 71
Hình 5.25: Đặc tuyến điện áp ti các nút ca lới phân phối khi khi lắp đặt WTG 
nút phụ ti cuối đng dây 72



xv

DANHăSÁCHăCÁCăBNG

BNG TRANG
Bng 2.1: Vận tốc gió trong khong 10 phút 8
Bng 2.2: Tần suất phân bố vận tốc gió trong tháng 10
Bng 3.1: Tần suất phân bố tốc độ gió 20
Bng 3.2: Đặc tính ca tuabin gió 28
Bng 5.1: Dữ liệu gió 44
Bng 5.2: Thông số tuabin gió, phụ ti, đng dây 44
Bng 5.3: Kết qu tính toán điện áp ti phụ ti khi lắp đặt WTG  các vị trí khác
nhau và  các chế độ gió khác nhau 50
Bng 5.4: Kết qu tính toán điện áp ti phụ ti khi thay đổi công suất định mc
WTG và  các chế độ gió khác nhau 54
Bng 5.5: Vận tốc gió trung bình từng tháng, c năm  các độ cao 60m và 40m
(m/s) 55
Bng 5.6: Tần suất lặng gió, tần suất thịnh hành ti Dự án  độ cao 60m 56
Bng 5.7: Tính thông số k, c bằng phơng pháp đồ thị 57
Bng 5.8: Dữ liệu gió 58
Bng 5.9: Dữ liệu gió và đặc tính tua bin gió 61
Bng 5.10: Thông số nguồn, phụ ti, đng dây 63
Bng 5.11: giá trị điện áp ti các nút: 72

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 1
Chngă1
TNG QUAN
1.1 Đặtăvnăđ
Với sự phát trin mnh mẽ ca nền kinh tế nh hiện nay thì nhu cầu về sử dụng
điện càng tr nên cấp thiết hơn bao gi hết. Do sự gia tăng phụ ti điện, đòi hỏi
ngành điện phi đầu t xây dựng các nhà máy điện cũng nh phát trin và hoàn
thiện hệ thống truyền ti và phân phối. Việc xây dựng những nhà máy phát điện
công suất lớn đòi hỏi phi có thi gian dài và vốn đầu t lớn đồng thi ny sinh

hàng lot các vấn đề nh: nhiên liệu cung cấp, diện tích đất đai, nh hng môi
trng v.v Mặt khác, đ đa đợc công suất phát đến nơi tiêu thụ li cần đến hệ
thống truyền ti và phân phối làm cho chi phí tăng cao. Vì vậy việc sử dụng kết hợp
máy phát phân tán trong hệ thống đợc xem là một gii pháp hữu hiệu đ gii quyết
vấn đề này.
Máy phát phân tán là máy phát công suất nhỏ đợc đặt gần nơi tiêu thụ. Khi
tham gia vào hệ thống điện, máy phát phân tán mang li những u đim nh:
- Không cần nâng cấp mng truyền ti cũng nh mng phân phối bằng cách
đặt nguồn phát ti nơi có nhu cầu.
- Có kh năng nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và chất lợng điện năng đến
khách hàng bằng cách gim thiu thi gian ngừng cung cấp điện đến khách
hàng do sự cố về điện cũng nh tăng kh năng đáp ng công suất cho hệ
thống do thiếu điện.
- Ít nh hng đến môi trng, một số dng nguồn phát sử dụng năng lợng
sch, hoàn toàn không có khí thi.
Bên cnh những u đim thì máy phát phân tán cũng tồn ti một số nhợc đim
đó là:
- Phụ thuộc vào yếu tố tự nhiên.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 2
- Làm thay đổi cấu trúc, sự phân bố công suất trên hệ thống cũng nh các vấn
đề về điều khin, bo vệ.
Chính vì vậy, khi hệ thống có sự tham gia ca nguồn phân tán thì một trong
những vấn đề lớn cần phi quan tâm lớn đó là bài toán dự báo điện áp lới điện khi
có nguồn phân tán đa vào. Chính bi lý do này nên tôi đư chọn đề tài “Kho sát
điện áp lới phân phối khi có máy phát điện gió” làm đề tài luận văn thc sĩ.
1.2ăMcăđíchăcủaăđătƠi
- Tính toán ớc lợng các thông số ca phân bố gió, ớc lợng công suất máy
phát điện gió và những nh hng ca máy phát điện gió lên phổ điện áp ca
lới phân phối.

- Dùng làm tài liệu tham kho cho lĩnh vực năng lợng gió.
1.3 Nhimăv,ăphmăviănghiênăcu
- Nghiên cu về điện áp lới điện trớc và sau khi lắp đặt máy phát điện gió.
- Nghiên cu về phân bố gió.
- Nghiên cu đặc tính hệ thống chuyn đổi năng lợng gió.
- ng dụng phơng pháp xác suất và phi xác suất đ tính toán giá trị kỳ vọng
điện áp ti phụ ti khi đa máy điện gió vào vận hành.
- Xét nh hng ca công suất tác dụng WTG lên điện áp lới phân phối, cha
xét đến nh hng ca công suất phn kháng WTG lên điện áp lới phân phối.
1.4 Phngăphápănghiênăcuă
- Thu thập và nghiên cu các tài liệu liên quan từ cán bộ hớng dẫn, bn bè, tài
liệu sách v, các bài báo và tài liệu từ internet.
- Phân tích tổng hợp bài toán.
- Viết chơng trình gii bài toán trên phần mềm MATLAB.
- Mô phỏng điện áp lới phân phối bằng phần mềm PsCad.
1.5 Đimămiăcủaălunăvĕnă
- ng dụng phơng pháp xác suất và phi xác xuất đ tính giá trị kỳ vọng công
suất ca máy phát điện gió, giá trị kỳ vọng ca điện áp phụ ti lới phân phối
- Áp dụng tính toán, mô phỏng giá trị kỳ vọng điện áp phụ ti cho cấu hình lới
bất kỳ.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 3
1.6 Niădungăcủaălunăvĕn
Chngă1:ăTng quan
Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cu, phơng pháp nghiên cu và nội dung
nghiên cu.
Chngă2: Chuynăđiănĕngălngăgióăcăbn
Công suất trong phổ gió và phơng pháp tính toán dữ liệu gió.
Chngă3: Mô hình xác sutăđ phân tích d liu gió
Phơng pháp xác định dữ liệu gió bằng phân bố Weibull.

Phơng pháp xác định dữ liệu gió bằng phân bố Rayleigh.
Trình bày đặc tuyến công suất ca tuabin gió và hớng tiếp cận dựa trên phân bố
Weibull.
Chng 4: Khoăsátăđinăápăliăđin khi có máyăphátăđin gió
Nghiên cu nh hng ca phân bố gió lên lới phân phối.
Tính xác suất điện áp lới trong hệ thống trớc và sau khi lắp đặt Máy phát điện
gió.
Phân tích điện áp theo cách tiếp cận phi xác suất.
Chngă5: Áp dng tính toán giá tr kǶ vngăđinăápăli phân phi
Tính giá trị kỳ vọng điện áp ti phụ ti cho sơ đồ lới đặc trng.
Mô phỏng giá trị kỳ vọng điện áp ti phụ ti cho sơ đồ lới bất kỳ.
Chngă6: Kt lunăvƠăhng phát trinăđ tài
Nêu các kết qu đư thu đợc trong luận văn, đa ra nhận xét và hớng phát trin
ca đề tài.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 4
Chngă2
CHUYNăĐIăNĔNGăLNG GIịăCăBN
Năng lợng có sẵn trong gió cơ bn là động năng ca lợng lớn không khí dịch
chuyn trên bề mặt trái đất. Cánh ca tuabin nhận đợc động năng này, cái mà sau
đó đợc chuyn đổi sang dng cơ hay dng điện phụ thuộc vào ngi sử dụng. Hiệu
suất ca việc chuyn đổi gió đ sử dụng hữu ích phụ thuộc vào hiệu suất tơng tác
giữa rotor với luồng gió [3].
2.1 Công sutătrong phăgió
Động năng ca luồng không khí với lu lợng m và vận tốc V là
2
2
1
mVE 
(2.1)

Xem nh một tuabin gió có mặt cắt rotor A nh trong hình 2.1. Động năng ca
luồng không khí cho tua bin đợc th hiện.
2
2
1
vVE
a


(2.2)

Hình 2.1: Luồng không khí dịch chuyn đến tuabin gió
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 5
Trong đó ρ
a
là mật độ không khí, v là th tích không khí sẵn có đến rotor. Gió
tơng tác với rotor trên 1 đơn vị thi gian có mặt cắt bằng rotor (A
T
) và vận tốc gió
V. Do đó năng lợng trên 1 đơn vị thi gian là công suất đợc th hiện.
3
2
1
VAP
Ta


(2.3)
Ta có th thấy rằng những hệ số hnh hng đến công suất sẵn có luồng gió là

mật độ không khí, mặt cắt rotor tuabin gió và vận tốc gió. nh hng ca vận tốc
gió với công suất là nổi bậc nhất.
2.2 Phơnătíchădăliuăgió
Đ thiết lập năng lợng gió, dữ liệu gió đợc thu thập từ địa phơng nên đợc
phân tích và din gii. Dữ liệu gió lâu dài ti các trm khí tợng có th đợc dùng
đ ớc tính sơ bộ. Dữ liệu này, có th có sẵn cho khong thi gian dài, nên suy luận
cẩn thận đ trình bày thuộc tính gió. Sau bớc điều tra đầu tiên này, những trng
đo lng nói chung đợc làm ti vị trí tơng lai cho khong thi gian ngắn. Ghi li
dữ liệu gió 1 năm đ đ trình bày cho những thay đổi trong khong thi gian dài.
Hệ thống đo lng gió hiện cho ta tốc độ gió trung bình ti chổ, trung bình trong
1 khong thi gian. Trung bình sau 10 phút là rất phổ biến cho chuẩn phần mềm
phân tích gió. Dữ liệu gió trong khong thi gian ngắn này đợc to nhóm và phân
tích với sự giúp đỡ ca mô hình và phần mềm đánh giá dựa trên năng lợng có sẵn
trong gió. Dữ liệu đợc nhóm trên khong thi gian ngắn. Ví dụ, nếu ta muốn thiết
lập năng lợng sẵn có  những gi khác nhau, sau đó dữ liệu nên đợc nhóm theo
hàng gi. Dữ liệu cũng có th đợc phân loi hàng ngày, hàng tháng và hàng năm.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 6

Hình 2.2: Biu đồ hoa gió theo tần suất gió  những hớng khác nhau.

Hình 2.3: Biu đồ hoa gió theo vận tốc gió  những hớng khác nhau.

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 7

Hình 2.4: Biu đồ hoa gió theo năng gió  những hớng khác nhau.
2.3ăVnătcăgióătrungăbình
Một trong những thông tin quan trọng nhất trên quang phổ gió  1 vị trí là vận
tốc gió trung bình. Vận tốc gió trung bình đợc tính V

m
đợc cho bi:



n
i
im
V
n
V
1
1
(2.4)
Trong đó V là vận tốc gió n là số dữ liệu gió.
Tuy nhiên, đ tính toán công suất gió, vận tốc gió trung bình sử dụng phơng
trình (2.4) thng thiếu xót. Ví dụ, dữ liệu gió 1 gi đợc thu thập khong 10 phút
nh trong bng 2.1. Theo phơng trình (2.4), vận tốc gió hàng gi là 6.45 m/s. Với
mật độ không khí 1.24 kg/m
3
, công suất trung bình tơng ng là 166.37W/m
2
. Nếu
ta tính công suất tơng ng với tất c vận tốc gió và sau đó lấy giá trị trung bình
cho công suất thì công suất đt 207 W/m
2
. Điều này có nghĩa , vận tốc gió trung
bình sử dụng theo phơng trình (2.4) sẽ tính đợc công suất nhỏ hơn khong 20%.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 8

Bng 2.1: Vận tốc gió trong khong 10 phút
Số th tự
Vận tốc gió
V, m/s

V
3
Công suất trên một đơn vị diện tích
P, W/m
2
1
4.3
79.51
49.29
2
4.7
103.82
64.37
3
8.3
571.79
354.51
4
6.2
238.33
147.76
5
5.9
205.38
127.33

6
9.3
804.36
498.70
Đ tính vận tốc gió, vận tốc gió nên đợc cân nhấc đ tính công suất. Do đó, vận
tốc gió trung bình là:
3
1
1
3
1









n
i
im
V
n
V
(2.5)
Nếu sử dụng phơng trình (2.5), vận tốc trung bình trong ví dụ trớc là 6.94m/s
và công suất tơng ng là 207 W/m
2

. Do đó phơng trình (2.5) đợc sử dụng đ
tính vận tốc gió trung bình.
2.4ăPhơnăb vnătcăgió
Ngoài tốc độ gió trung bình trong khong thi gian, phân bố ca nó cũng là một
yếu tố quan trọng trong đánh giá tài nguyên gió. Xét tuabin gió đợc lắp đặt ti 2 vị
trí với cùng một tốc độ gió trung bình có th mang li sn lợng năng lợng hoàn
toàn khác nhau do sự khác biệt trong sự phân bố vận tốc gió. Ví dụ, xem xét 2 vị trí
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 9
lắp đặt với mẫu gió hàng ngày nh trong hình 2.5 (B và C). Đối với vị trí đầu tiên,
vận tốc gió là 15 m/s trong suốt c ngày. Ti vị trí th 2, vận tốc gió 30 m/s trong 12
gi đầu tiên và 0 gi cho các gi còn li trong ngày. Trong c hai trng hợp, tốc
độ gió trung bình hàng ngày là 15 m/s.
Gi sử chúng ta lắp đặt một tuabin gió với với đặc tuyến công suất ngõ ra nh
hình 2.5 (A) ti các trang vị trí này. Các tuabin sẽ bắt đầu phát điện  tốc độ cắt gió
ca 4 m/s và tuabin sẽ đợc cắt-off  25 m/s. Công suất cao nhất ca 250 kW
sẽ đợc sn xuất ti 15 m/s.
Khi tuabin đợc đa vào làm việc ti vị trí đầu tiên, với vận tốc gió là 15 m/s
trong suốt c ngày, hệ thống sẽ làm việc hiệu qu  công suất định mc ca nó cho
tất c các thi gian, cung cấp kWh 6000. Tuy nhiên, trong trng hợp th hai,
tuabin sẽ đợc nhàn rỗi trong suốt c ngày vì vận tốc 30 m/s trong nửa đầu (vì tốc
độ cut-off 25 m/s) và 0 trong nửa th hai. Ví dụ đa ra  đây là gi thiết. Các trng
hợp thực sự sẽ có một số nơi  giữa các trng hợp đặc biệt trên. Điều này cho thấy
rằng, cùng với tốc độ gió trung bình, sự phân bố vận tốc trong chế độ cũng là một
yếu tố quan trọng trong phân tích năng lợng gió.
Một trong những thớc đo cho sự thay đổi ca vận tốc trong một tập hợp các dữ
liệu gió là độ lệch chuẩn (σ
V
). Độ lệch chuẩn cho chúng ta biết độ lệch ca vận tốc
cá nhân so với giá trị trung bình.

Do đó
 
n
VV
n
i
mi
V




1
2

(2.6)

Giá trị thấp hơn ca σ
V
cho thấy tính thống nhất ca bộ dữ liệu.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 10



Hình 2.5: So sánh phân bố gió ti 2 vị trí
Bng 2.2: Tần suất phân bố vận tốc gió trong tháng
STT
Vận tốc, m/s
Vi

Số gi trong tháng
Số gi tích lũy
1
0-1
0.5
13
13
2
1-2
1.5
37
50
3
2-3
2.5
50
100
4
3-4
3.5
62
162
5
4-5
4.5
78
240
6
5-6
5.5

87
327
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 11
STT
Vận tốc, m/s
Vi
Số gi trong tháng
Số gi tích lũy
7
6-7
6.5
90
417
8
7-8
7.5
78
495
9
8-9
8.5
65
560
10
9-10
9.5
54
614
11

10-11
10.5
40
654
12
11-12
11.5
30
684
13
12-13
12.5
22
706
14
13-14
13.5
14
720
15
14-15
14.5
9
729
16
15-16
15.5
6
735
17

16-17
16.5
5
740
18
17-18
17.5
4
744
Đối với một sự hiu biết tốt hơn về biến đổi gió, dữ liệu thng đợc nhóm li
và đợc trình bày trong các hình thc phân bố tần suất. Điều này cung cấp cho
chúng ta các thông tin trên số gi vận tốc trong một phm vi cụ th. Đ phát trin
phân bố tần suất, miền tốc độ gió đợc chia thành các khong thi gian bằng (0-1,
1-2, 2-3, ) và số lần ghi nhận gió trong khong thi gian đợc tính. Một ví dụ cho
việc phân bố tần suất hàng tháng ca gió tốc độ đợc đa ra trong bng 2.2. Nếu
vận tốc đợc trình bày trong các hình thc tần suất phân bố, vận tốc gió trung bình
và độ lệch tiêu chuẩn đợc đa ra bi.
3
1
1
1
3


















n
i
i
n
i
ii
m
f
Vf
V
(2.7)
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 12
 






n

i
i
n
i
mii
f
VVf
V
1
1
2

(2.8)

Hình 2.6: Xác suất phân bố vận tốc gió

Hình 2.7: Phân phối tích lũy vận tốc gió
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 13
Trong đó fi là tần suất và Vi là vận tốc trong khong thi gian tơng ng. Các
giá trị trung bình và độ lệch chuẩn ca dữ liệu gió đợc trình bày trong bng 2.2 là
8.34 m/s và 3.76 m/s. Biu đồ tần suất dựa trên các dữ liệu trên đợc hin thị trong
hình 2.6. Tốc độ gió trung bình không trùng với tốc độ gió thng xuyên nhất.
Đng cong phân phối tích lũy đợc xây dựng bằng cách vẽ thi gian tích lũy vận
tốc ca gió là bên dới giới hn trên ca khong thi gian lớp gió. Phân phối tích
lũy ca các dữ liệu trên đợc th hiện trong hình 2.7.
Nếu ta nối trung đim ca tần suất và biu đồ tích lũy trong hình 2.6 và hình
2.7, ta nhận đợc những đng cong mợt mà với một mẫu đợc xác định rõ. Điều
này cho thấy là hợp lý đ đi diện cho các bng phân bố tốc độ gió bi các chc
năng thống kê tiêu chuẩn. Chc năng xác suất khác nhau đư đợc trang bị với các

trng dữ liệu đ xác định phù hợp thống kê phân bố cho đi diện cho chế độ gió.
Phân bố Weibull và Rayleigh có th đợc sử dụng đ mô t các biến th gió một
chế độ với một mc độ chính xác chấp nhận đợc.
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 14
Chngă3
MÔ HÌNH XÁC SUTăĐ PHÂN TÍCH D LIU GIÓ
3.1 Phơnăb Weibull
Phân bố Weibull là một trng hợp đặc biệt ca phân bố Pieson III lớp. Trong
phân bố Weibull, nhiều sự thay đổi vận tốc gió đợc biu thị bi 2 hàm; hàm mật
độ xác suất và hàm phân phối tích luỹ [3] [4] [5] . Hàm mật độ xác suất ca phân
bố gió f(V):
k
c
V
e.
1k
c
V
c
k
f(V)




















(3.1)
Trong đó:
k là thông số hình dng đặc trng cho „„dáng điệu„„ ca phân bố
c là thông số tỉ lệ đặc trng cho độ „„co„„ và „„giưn„„ ca phân bố
Hàm phân phối tích luỹ ca vận tốc V cho ta phân số thi gian hoặc xác suất mà
vận tốc gió bằng hoặc nhỏ hơn V. Do đó phân phối tích luỹ F(V) là tích phân ca
hàm mật độ xác suất.
k
c
V
e1)((V)
0















dVVfF
(3.2)
Vận tốc gió trung bình trong phân bố Weibull:

dVVV
m
f(V)
0



(3.3)
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 15
Thay (3.1) vào (3.3) đợc
dVVV
m
k
c
V
e.
1k
c

V
c
k
.
0





















(3.4)
Sắp xếp li đợc
dVkV
m

k
c
V
e.
k
c
V
0




















(3.5)
Đặt:

dx
k
x
k
c
dVx



















1
1
.,
k
c

V
(3.6)
Thay vào (3.5) đợc
dx
k
x
x
ecV
m
1
.
0




(3.7)
Đây là dng hàm gamma chuẩn:
dx
n
x
x
en
1
.
0






(3.8)
Do đó công thc (3.7), vận tốc trung bình có th đợc biu thị:
)
1
1(
k
cV
m

(3.9)
Độ lệch chuẩn ca vận tốc gió, theo phân phơi Weibull là
Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình
HVTH: Nguyn Đình Phú Trang 16
2
1
2'
2
)(
'
mV
V

(3.10)
Trong đó, µ
2
‟
là second raw moment ca quần th:
dVVfV )(.
0

2
'
2




(3.11)
Thay (3.6) cho f(V) ta đợc
dxxec
k
x
2
0
2
'
2
.





(3.12)
Cái mà có th đợc biu thị dới dng tích phân gamma
)
2
1(
2
'

2
k
c 

(3.13)
Thế µ
2
‟
và V
m
vào (3.10) đợc
2
1
2
1
1
2
1





















kk
c
V

(3.14)
Hàm mật độ xác suất và hàm phân phối tích luỹ ca chế độ gió, theo phân bố
Weibull đợc chỉ ra trong hình 3.1 và hình 3.2. Trong đó giá trị k=2.8 và c=6.9m/s.
Đỉnh ca đặc tuyến mật độ xác suất chỉ ra chế độ vận tốc gió thng xuyên trong
trng hợp này là 6m/s.
Hàm phân phối tích luỹ có th đợc sử dụng đ thiết lập thi gian cho gió bên
trong khong vận tốc gió chắc chắn. Xác suất ca vận tốc gió nằm giữa V
1
và V
2

đợc đa ra bi khác biệt xác suất tích luỹ theo V
2
và V
1
. Do đó