BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN HỒNG QUỐC BẢO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN
GIĨ PHƯƠNG MAI 3 ĐẾN LƯỚI ĐIỆN
KHU VỰC BÌNH ĐỊNH
••

Chun ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201


Người hướng dẫn: TS. Lê Thái Hiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các kết quả khoa học được trình bày trong luận văn này
là thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài
và chưa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt
được là chính xác và trung thực.

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Quốc Bảo


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành cơng trình này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và
kính trọng đến TS. Lê Thái Hiệp đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa
học trong quá trình nghiên cứu. Thầy đã dành nhiều thời gian, chỉ bảo và hỗ

trợ rất nhiều cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Quy Nhơn,
Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật & Công nghệ đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho học viên trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Quốc Bảo


4

MỤC LỤC
Trang
1.3.1...................................................................................................
1.4. Sử dụng đường cong PV/QV phân tích ổn định điện áp lưới điện
110kV


5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PM3: Phương Mai 3
DFIG: Doubly fed induction generator (Máy phát điện cảm ứng nguồn kép)
C/S: Cơng suất
THD: Total harmonic distortion (Sự méo hài tồn phần)
MBA: Máy biến áp
HTĐ: Hệ thống điện
CSTD: Công suất tác dụng
CSPK: Công suất phản kháng




7

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, dẫn đến giá thành của
những sản phẩm dùng chúng bị tăng cao. Để giải quyết khó khăn này người ta
tìm kiếm thay thế bằng các nguồn năng lượng khác như năng lượng gió, năng
lượng mặt trời, năng lượng sóng biển... Nguồn năng lượng gió là một trong
những năng lượng xanh được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất
điện năng. Ưu điểm của điện gió là khơng tiêu tốn năng lượng, điện năng được
sản sinh ra không phụ thuộc vào ngày hay đêm, vốn đầu tư chỉ 1 lần, không tốn
nhiều diện tích lắp đặt như điện mặt trời.
Tuy nhiên, khi nhà máy được kết nối vào lưới điện quốc gia đã gây ra
những ảnh hưởng đến công tác vận hành lưới điện khu vực Bình Định do khi
vận hành có tốc gió thay đổi (quá lớn hay quá nhỏ) dẫn đến nhà máy ngưng làm
việc làm ảnh đến các thông số như công suất tác dụng, công suất phản kháng,
sụt áp trên đường dây và tổn hao công suất trên đường dây.
Do vậy cần phải nghiên cứu đánh giá các ảnh hưởng của nhà máy điện gió
tác động lên lưới điện đấu nối. Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhà máy
điện gió Phương Mai 3 đến lưới điện khu vực Bình Định” mục đích
*/ • ^7
^7
•
nghiên cứu để đánh giá các vấn đề đã nêu trên.

•


•

*

2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thuộc đề tài
Hiện nay có một số tác giá đã nghiên cứu về nhà máy điện gió PM3 nhưng
chỉ ở góc độ độ tìm hiểu về nhà máy
Ngồi ra cịn có nhiều đề tài về ảnh hưởng của việc đấu nối nguồn điện
phân tán vào lưới điện. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu cụ thể về những ảnh
hưởng của nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực Bình Định.


8

3. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu ảnh hưởng của Nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực
Bình Định trong quá trình vận hành bao gồm: Tổn thất công suất của hệ thống,
khả năng mang tải của đường dây, so sánh công suất tác dụng, công suất phản
kháng, khi có và khơng có sự tham gia của nhà máy điện gió PM3
4. Nội dung nghiên cứu
Luận văn tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau:
- Tổng quan về điện gió
- Tổng quan về những ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến lưới điện
khu vực
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu vực
Bình Định
- Mơ phỏng các ảnh hưởng của nhà máy điện gió PM3 đến lưới điện khu
vực Bình Định trên máy tính.
5. Phương pháp nghiên cứu
Từ số liệu thực trạng và quy hoạch của hệ thống điện tỉnh Bình Định xây

dựng đồ thị phụ tải. Sử dụng phần mềm PSS/E mơ phỏng hệ thống điện khu
vực Bình Định theo chế độ có và khơng có nhà máy điện gió PM3
Trên cơ sở kết quả mơ phỏng từ phần mềm PSS/E đánh giá ảnh hưởng nhà
máy điện gió PM3 tới: khả năng mang tải của các nhánh đường dây, điện áp
nút, tổn thất công suất của hệ thống điện khu vực, sự tăng giảm công suất tác
dụng và phản kháng của lưới trong khu vực khi có và khơng có nhà máy điện
gió PM3.


9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ VÀ NHÀ MÁY
ĐIỆN GIĨ PM3
1.1.

Tổng quan về năng lượng gió

Gió được tạo ra bởi sự khác biệt trong áp suất khí quyển. Khi một sự khác
biệt trong áp suất khí quyển tồn tại, khơng khí di chuyển từ vùng có áp suất cao
hơn đến các vùng áp suất thấp hơn, dẫn đến những cơn gió có tốc độ khác
nhau.
Hướng gió thường được biểu diễn theo hướng mà nó bắt đầu, Dự báo thời
tiết dùng mũi tên để chỉ hướng gió. Tại sân bay, cờ gió dùng để chỉ hướng gió,
và cũng có thể được sử dụng để ước tính tốc độ gió bằng góc nâng của cờ. Tốc
độ gió được đo bằng phong tốc kế, phổ biến nhất là sử dụng cốc xoay hoặc
cánh quạt.
1.1.1.

Tầm quan trọng của gió


Gió thường có lợi cho con người. Nó có thể quay các cánh quạt của các
cối xay gió giúp chúng ta xay gạo, đẩy thuyền buồm, thả diều...Ngày nay người
ta ứng dụng gió để quay các tuabin máy phát điện, nó là một trong những
nguồn năng lượng sạch.... Nhưng đơi khi gió lại có hại cho đời sống của con
người. Đó là trong các cơn bão, gió có vận tốc cao dễ làm ngã đổ cây cối, cột
đèn, làm tốc mái nhà; gây thiệt hại nghiêm trọng đối với cơ ở vật chất, sức khỏe
và tính mạng của con người ....
1.1.2.
Các thơng số về gió
Các thơng số về gió, hay cịn gọi là các đặc tính khí hậu của gió, đóng vai
trị cực kỳ quan trọng trong việc triển khai các dự án điện gió. Trong đó, các giá
trị tốc độ gió trung bình cao nhất trong một năm, hướng gió chủ đạo trong năm,
v.v... có thể được tham khảo từ các số liệu thống kê của các trạm khí tượng thủy


10

văn, nhưng cần được xác định lại cụ thể cho từng vị trí và phải được xử lý
chính xác trước khi sử dụng cho việc thiết kế và áp dụng các tua bin gió.
Các trạm khí tượng thủy văn, các cột đo gió thường chỉ có chiều cao 10m
tính từ mặt đất. Trong qui hoạch về khai thác năng lượng gió, tốc độ gió cần
được đo ở các độ cao khác nhau. Ví dụ, để đánh giá tiềm năng về gió ở vùng
đồng bằng, tốc độ gió có thể được đo ở độ cao trên 40m, ở vùng có nhiều vật
cản (đô thị hay khu dân cư) - trên 60m v.v.
Để giải quyết các vấn đề đặt ra của tuabin gió, ta phải chọn các thơng số
khí hậu tương ứng của gió. Gió là một đại lượng véc tơ, trong hệ tọa độ cực,
véc tơ gió có hai thành phần: mơ đun của véc tơ hoặc tốc độ gió, được biểu thị
bằng m/s và hướng của gió (được xác định trong 8, hoặc 16 hướng).
1.1.3.
Vận tốc gió

Vận tốc (tốc độ) gió (V) là thơng số quan trọng nhất, cần được đánh giá
với độ chính xác tối đa có thể, để tính tiềm năng về năng lượng gió của khu vực
nghiên cứu.
Để thu được các giá trị ổn định cho việc tính tốc độ gió trung bình (Vtb),
cần có các số liệu thống kê trong nhiều năm. Để thu được các đặc tính lặp lại
của các tốc độ gió khác nhau, cần có số liệu thống kê hơn 10 năm.
Trong cùng một điều kiện khác nhau (về áp suất và nhiệt độ), nếu biết vận
tốc gió ở độ cao A mét là VA ta có thể tính được vận tốc gió ở độ cao B jy" r "ì

&

mét (V ) theo cơng thức VA = IA I
Đối với các vị trí mở (không bị bao quanh) và tương đối bằng phẳng giá
B

trị [4]
- =1/7, ta có :


11

Ví dụ: Biết vận tốc gió ở độ cao 10m là 1,6 m/s, ta có thể tính được gần
đúng: vận tốc gió ở độ cao 60m là 2,07 m/s; ở độ cao 80m là 2,15 m/s; ở độ cao
100m là 2,22 m/s; ở độ cao 120m là 2,28 m/s. [4]
1.1.4.
Tần suất của vận tốc gió
Điều quan trọng khi xử lý các số liệu thống kê về vận tốc gió là tần suất
lặp lại của gió theo các cấp (mức độ) tăng dần của vận tốc gió. Về lý thuyết, độ
chính xác, ổn định của số liệu thống kê phụ thuộc vào: độ dài của dãy số thống
kê (10, 15, 20 năm - càng dài càng chính xác), và phụ thuộc vào việc phân ra

các cấp vận tốc tăng dần.
1.1.5.

Công suất của gió và của tua bin gió

Áp lực của gió (F) lên các cánh quạt của tuabin được xác định bằng cơng thức:
[4]
F = 1/2p*V

2

Trong đó :
p là mật độ của khơng khí thay đổi theo nhiệt độ của khơng khí ( ví dụ: ở
điều kiện t = 15 C và áp suất khí quyển 101,325 Mpa, p :1,226 kg/m ). [4]
0

3

V là tốc độ gió, m/s
Cơng suất P của tuabin gió ( Hay cơng do động cơ gió sinh ra trong một đơn vị
thời gian) sẽ bằng áp lực gió (F) nhân với tốc độ giớ ( V), tức là: [4]
P=F*V hay P=1/2 P*V

3

Nếu nhân công suất của tuabin với thời gian làm việc của tuabin ta sẽ tính được
giá trị năng lượng của gió
Năng lượng gió ( cơng suất tiềm năng của gió) trong một khoảng thời gian



12

(giờ/ ngày/ tháng/năm) được xác định bằng công thức [4]
P = 1/2p*Vb

Trong đó:
V là trung bình lập phương của tốc độ gió trong khoảng thời gian tương
3

ứng
p là mật độ của khơng khí kg/m được xác định (phụ thuộc vào nhiệt độ t C
3

0

của môi trường và áp suất thông thường 101,325 Mpa). [4]
1.2.

Ưu nhược điếm của năng lượng gió so với các loại khác.

1.2.1.
Ưu điểm
- Năng lượng gió là nguồn năng lượng có thể tái tạo và ln ln tồn tại.
- Năng lượng gió là lựa chọn một thay thế tuyệt vời cho nhu cầu năng
lượng của chúng ta, bởi nó khơng gây ơ nhiễm trên diện rộng như các
nhiên liệu hóa thạch.
- Diện tích xây dựng nhỏ, sau khi lắp đặt các tua bin, khu vực này vẫn có
thể được sử dụng cho canh tác hoặc các hoạt động nơng nghiệp khác.
- Chi phí vận hành thấp, khơng phải trả chi phí vận chuyển nhiên liệu như
các nhà máy điện hoạt động bằng than, và với sự tiến bộ trong cơng

nghệ, năng lượng gió sẽ trở nên rẻ hơn, do đó sẽ làm giảm được lượng
vốn đầu tư vào điện gió.
1.2.2.
Nhược điểm
- Nhược điểm lớn nhất năng lượng gió là nó khơng liên tục. Điện có thể
được sản xuất và cung cấp đầy đủ khi gió đủ mạnh, cũng có thời điểm
gió tạm lắng, việc sản xuất điện bằng năng lượng gió là khơng thể. Vì
vậy để đảm bảo nguồn điện được liên tục thì phải kết hợp với nguồn
năng lượng khác


13

- Hiện nay sự nguy hiểm mà các cánh quạt của tuabin gió gây ra với các
lồi chim là lớn, vì vậy người ta đang đề xuất phương án là sơn lại màu
cho cánh quạt.
1.3.

Tiềm năng phát triển điện gió ở Việt Nam và Bình định

Theo Nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới chỉ ra rằng Việt Nam là nước
có tiềm năng gió lớn nhất trong bốn nước trong khu vực: hơn 39% tổng diện
tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn
6m/s ở độ cao 65m, tương đương với tổng cơng suất 512GW. Đặc biệt, hơn 8%
diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt (Bảng 1. 1).
Bảng 1. 1 Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 65 m so với mặt đất

[3]

Tốc độ gió trung

< 4 m/s

4-5 m/s

5-6 m/s

6-7m/s

7-8m/s

8- 9m/s

Diện tích (km )

95.916

70.868

40.473

2.435

220

20

Diện tích %

45,7


33,8

19,3

0,1

0,001

Tiềm năng (MW)

956.161

708.67
8

404.732

1,2
24.31
5

2.202

200

bình
2

Tập đồn điện lực Việt nam EVN phối hợp với ngân hàng thế giới khảo
sát và tốc độ gió ở độ cao 65m ở tại một số tỉnh thành của Việt Nam như trong

Bảng 1.2 như sau: [3]


14

Tốc độ gió trung bình ở độ cao 65m trên
Địa điểm

mặt đất (m/s)
EVN

Ngân hàng thế giới

Móng Cái, Quảng Ninh

5,80

7,35

Van Lý, Nam Định

6,39

Sầm Sơn, Thanh Hóa

6,88
5,82

Kỳ Anh, Hà Tĩnh


6,48

6,61
7,02

Quảng Ninh, Quảng Bình

6,73

7,03

Gio Linh, Quảng Trị

6,53

6,52

Phương Mai, Bình Định

7,30

6,56

Tu Bong, Khánh Hịa

5,14

Phước Minh, Ninh Thuận

7,22


6,81
8,03

Đà Lạt, Lâm Đồng

7,57

Tuy Phong, Bình Thuận

6,88
6,89

Duyên Hải, Trà Vinh

6,47

7,24

7,79

Bảng 1. 2 Thống kê tốc độ gió trung bình do EVN và Ngân hàng Thế giới khảo sát

Các kết quả khảo sát trên Bảng 1.2 và Hình 1.1 cho thấy nhiều hải đảo
cũng như các tỉnh duyên hải từ Bình Định đến Bình Thuận, Tây Nguyên và dãy
Trường Sơn thuộc các tỉnh phía Bắc Trung bộ Việt Nam là những khu vực
thuận lợi để lắp đặt hệ thống tuabin gió.
Tốc độ gió cần thiết tại trục tuabin (có cao độ khoảng 40
hành thương mại vào khoảng 6


60m) cho vận

7 m/s. Tốc độ gió trung bình của Việt Nam

ở độ cao cách mặt đất 30 m theo đánh giá là khoảng 4

5 m/s ở các vùng bờ

biển.
hợp
cho
Ở việc
một vài
khai
hòn
thác
đảoloại
độc năng
lập con
lượng
số này.
này đạt trên 9 m/s, phù


1
5

109
°


CHINA
VIETNAM
Hanoi

MYANMAR

Haiphon

Gulf of
Tonkin

19-

THAILAND
Bangkok

CAMBODIA
Phnom Penh

Gz/// of

Thailan
d
Wind Resource at 65 m

□
□

oo
o

□
1

Spee
d
(m/s)

Power
(W/m2)

Quality
’

<5.5

<200

5.5
-6.0
6.0
-6.5
6.57.0
7.07.5 8.0 8.5 9.0
>9.5

200250 320 400 500 600 720 850>1000

Po
orPoor
Fair

Fair
Good
Good
Very
Good
Very
Excelle
Excelle
nt

109'
0

200

400

600 Kilometers

Projection: Universal Transverse Mercator (Zone 48)
Scale: 1:10,400,000 (1 cm = 104 km)
Resolution of Wind Resource Data: 1 km

This wind resource map of Southeast Asia was created for the
World Bank by TrueWind Solutions using MesoMap, a mesoscale
atmospheric simulation system. Although the map is believed to
present an accurate overall picture of wind resources in
Southeast Asia, resource estimates for any particular location
should be confirmed by measurement


Hình 1. 1 Bản đồ tài nguyên gió Việt Nam. [12]


16

Hiện nay các dự án điện gió đang được triển khai:
Ngồi nhà máy điện gió của cơng ty REVN tại tỉnh Bình Thuận với 20
tua-bin đã được lắp đặt thành cơng trong đó 12 tua-bin đã được đưa vào vận
hành, cịn rất nhiều dự án điện gió khác đang được triển khai ở những giai đoạn
khác nhau. Tại Ninh Thuận, hiện đang có 9 nhà đầu tư, cả trong nước và nước
ngoài, đã đăng ký phát triển hơn 1.000 MW điện gió. Tại Bình Thuận, tình hình
đầu tư cịn nhộn nhịp hơn với 10 nhà đầu tư đăng ký phát triển 1.541 MW.
Bảng 1.3 bên dưới mơ tả tình hình phát triển các dự án điện gió ở các tỉnh đến
thời điểm tháng 5/2020.
Bảng 1. 3 Bảng thống kê một số dự án điện gió ở Việt Nam đến 2020 [9]
C/S

Stt

Tên Dự án

1 Bình thuận 1
Phú Lạc wind
2
farm

Chủ đầu tư
REVN - Vietnam Renewable
Energy JSC
EVN - Phong điện Thuận

Bình

3 Mũi Dinh

EAB - Germany

4 Phú Quý wind

PV Power

5 Bạc Liêu

Cong Ly Construction-TradeTourism Ltd.

6 Đầm Nại

power plant

7 Đầm Nại
Điện gió
8 Hướng Linh 1
Điện gió
9 Hướng Linh 2
Trung nam,
10 Ninh Thuận
11 Phương mai 3

(MW

Địa điểm


30

Bình Thuận

24

Bình Thuận

37,6

Ninh Thuận

6

Bình Thuận

99,2

Bạc Liêu

Blue Circle +TSV Vietnam

7,8

Ninh Thuận

Blue Circle +TSV Vietnam

30


Ninh Thuận

Tân Hồn Cầu

30

Quảng Trị

Tân Hồn Cầu

30

Quảng Trị

Cơng ty CP Điện Gió Trung
Nam (Trungnam Wind
Power)
Central wind power JSC

40

Ninh Thuận

21

Bình Định

(CWP)


Tổng cơng suất: 355,6

Ngồi ra cịn có rất nhiều dự án điện gió đang được lắp đặt như: Phương
Mai 1- Bình Đinh với cơng suất 20 MW, Hướng Linh 1- Quảng trị với công


17

suất 20 MW, Đại phong - Mũi Né 40 MW, BHRE Tây nguyên - Đắk Lắk ...
Một số dự án có cơng suất lớn đã được phê duyệt và xẽ sớm được lắp đặt
phải kể đến như: KhaiLong wind farm - Cà Mau 100 MW, HBRE An Thọ - Phú
Yên 200 MW, PV Power - Bắc Bình, Bình Thuận 600 MW, Phương Mai 2 Bình Định 200 MW, Kê Gà- Hàm Thuận Nam, Bình Thuận 600 MW.
Tuy chưa thành lập dự án và chỉ đang trong giai đoạn khảo sát, nhưng dự
kiến có thể xây dựng nhà máy điện gió Mỹ An cơng suất tới 50MW, diện tích
đất dùng để trồng cột thu gió chỉ 9,86ha. Bình qn 0,1972ha/1MW thấp hơn
rất nhiều so với 0,7ha/1MW theo quy định của Chính phủ và nhiều dự án khác.
1.4.

Dự báo phụ tải khu vực dự án đến năm 2030

1.4.1.
Dự báo nhu cầu toàn quốc giai đoạn đến 2030
Dự báo phụ tải các miền Bắc, Trung, Nam giai đoạn đến 2030 được lấy
theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến
năm 2030 số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016. [6, 7] Dự báo được thực hiện theo
kịch bản cơ sở như sau:
Bảng 1. 4 Kết quả dự báo nhu cầu tiêu thụ điện toàn quốc theo phương án cơ sở

Hạng mục


Đơn vị

2025

2030

GWh

2020
265406

Điện sản xuất

400327

571752

Pmax

MW

42080

63471

90651

Với kịch bản phụ tải cơ sở, nhu cầu phụ tải toàn quốc được tổng hợp ở
Bảng 1.5



18

Bảng 1. 5 Tổng hợp dự báo phụ tải toàn quốc đến năm 2030 (phương án cơ sở)

Điện sản xuất (GWh)
Năm Toàn
Bắc
Trung
quốc
2020 265406 10775 26057
3
2021 289543 119549 29922
2022 315117 13015 31956
6
2023 342256 14145 34681
8
2024 371088 153511 36972
2025 400327
2026 430887
2027 463305
2028 497715
2029 534282
2030 571752

16571 39837
9
17852 42227
8
192164 45330


Pmax (MW)
Toàn
Bắc
Trung Nam
quốc
42080 18811 4790 19666
45907 20833 5487 20977

Nam

13159
6
14007
2
15300 49961 22640 5846
4
166117 54264 24560 6330
18060
5
19477
1
21013
1
225811

206687 48021 24300
7
22160 51447 26123
5

1
237472 54919 27936
1

22962
24982

58836 26605 6731

27218

63471 28663 7236

29415

68317 30823 7652

31803

73457 33117

8195

34248

78912 35555 8660
84710 38053 9256

36935


90651 40704 9858

42521

39761

Trên cơ sở nhu cầu điện năng đã được dự báo ở phần trên, biểu đồ phụ tải toàn
quốc và từng miền và mùa ở các mốc năm 2020, 2025 và 2030 được dự báo
theo phương pháp tổng hợp. Các hình dưới đây chỉ thể hiện lại biểu đồ phụ tải
ngày làm việc điển hình tồn hệ thống của mùa hè và mùa đông tương ứng.
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000

2015 Mùa hè

o 2020 Mùa hè

o 2025 Mùa hè

o 2030 Mùa hè

Hình 1. 2 Biểu đồ ngày làm việc điển hình tồn hệ thống của mùa hè theo các mốc
năm dự báo
80000



19

80000

0
o
o
o

o
o
s—i

o
o
CM

o
o
ÕÕ

2015 Mùa đơng

o
o
Ki-

o
o

LT)

o
o
Ũ5

QQQ2QQQQ oooooooo r^õõỡìOs—icMcn'jt

2020 Mùa đơng

QQ2QQQQQQ ooooooooo ữiữir^ãiỡiÕHNm T—Ir-ls—IT
—IT—ICMCMCMCM

2025 Mùa đơng

2030 Mùa đơng

Hình 1. 3 Biểu đồ ngày làm việc điển hình tồn hệ thống của mùa đơng theo các mốc
năm dự báo

1.4.2.
Dự báo phụ tải khu vực dự án đến năm 2030
Căn cứ phương hướng phát triển ngành Thương mại - Du lịch, định hướng
phát triển không gian lãnh thổ, dự báo phát triển dân số và Báo cáo chính trị
của ban chấp hành Đảng bộ tỉnh Bình Định khóa XVIII trình Đại hội đại biểu
Đảng bộ tỉnh lần thứ XIX nhiệm kỳ 2015-2020, tình hình tiêu thụ điện năm
2020 và dự báo phụ tải các năm 2025 và 2030 như sau: [8]
Bảng 1. 6 Dự báo phụ tải tỉnh Bình Định đến năm 2030

Hạng Mục

Nhu cầu phụ tải (Pmax)

Đơn

Năm

Năm

Năm

vị

2020

2025

2030

MW

483

765

1034


20

1000

800

Đồ thị phụ tải tỉnh Bình Định đến năm 2030
1200

600
400
200
0

Hình 1. 4 Đồ thị phụ tải khu vực tỉnh Bình Định đến năm 2030

Từ đồ thị phụ tải hình 1.4 ta thấy tại thời điểm năm 2020 công suất tiêu
thụ khoảng 483 MW, nhưng đến năm 2025 đạt 765 MW, tăng lên 1,58 lần và
đến năm 2030 tăng lên 1034 MW, tăng gấp 2,1 lần so với năm 2020. Như vậy
nhu cầu tiêu thụ là rất lớn, ngành điện cần sớm đưa thêm nhiều các nhà máy
điện gió hay mặt trời vào hoạt động.
1.5.

Tổng quan về nhà máy điện gió PM3

1.5.1.
Các thơng số nhà máy điện gió PM3
Nhà máy phong Điện PM3 có tổng cơng suất 21 MW, vốn đầu tư 40
triệu USD, quy mơ gồm 6 trụ tuabin gió, công suất mỗi tuabin 3,5 MW chiều
cao mỗi trụ 114 m, đường kính quạt 132 m, được thi cơng trên diện tích 122 ha.
Nhà thầu cung cấp tuabin gió và dịch vụ vận hành, bảo trì cho dự án là Siemens
Gamesa (Đức). Nhà máy hoàn thành sẽ cung cấp lên lưới điện quốc gia trên 70
triệu kwh/năm.



21

1.5.1.1. Cấu trúc của tuabin


22

Hình 1. 5 Cấu trúc của tuabin điện gió [2, 13]

- Anemometer: Là thiết bị sử dụng để đo lường tốc độ gió và truyền dữ
liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển.
- Blades: Cánh quạt sử dụng ở các tuabin điện gió. Khi gió thổi qua các
cánh quạt làm cho các cánh quạt chuyển động và quay.
- Brake: Bộ hãm (phanh). Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp
hay sự cố xảy ra.
- Controller: Bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ cho tuabin khởi động cơ ở
tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h (3,33 m/s)
và dừng không cho tuabin làm việc khi tốc độ gió khoảng 65 dặm/giờ
tương đương với 104 km/h (28 m/s).
- Gear box: Hộp số. Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp (trục cánh
quạt) với trục có tốc độ cao ( Roto của máy phát) và tăng tốc độ quay từ
30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu
cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện.
- Generator: là loại máy phát nguồn kép (DFIG) sẽ phát ra điện sau khi
tuabin nhận được năng lượng từ gió
- High - speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao.


23


- Low - speed shaft: Trục quay tốc độ thấp.
- Nacelle: Phần Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thiết bị bên trong máy và
một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong
khi làm việc.
- Pitch: Bánh răng xoay cánh. Cánh được xoay hoặc làm nghiêng cánh
một ít để giữ cho rotor quay với tốc độ phù hợp theo đặc tính đã thiết kế
khi tốc độ gió thay đổi.
- Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.
- Tower: Trụ đỡ Nacelle. Trụ được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn
bằng thép. Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để
thu được năng lượng gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn.
- Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định
hướng tuabin gió.
- Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor ln ln hướng về hướng gió chính
khi có sự thay đổi hướng gió.
- Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định được hướng gió.
1.5.1.2. Đặc tính làm việc điển hình của tuabin gió
Trong q trình vận hành cần phải điều chỉnh tốc độ của tuabin theo tốc độ
gió và năng lượng tới cánh để đảm thu nhận năng lượng tối ưu (cực đại) khi tốc
độ gió thấp và cắt giảm năng lượng khi tốc độ gió cao nhằm đảm bảo an tồn
cho hệ thống. Q trình điều chỉnh đó sẽ thu được đặc tính cơng suất theo tốc
độ gió như Hình 1. 6.


24

Hình 1. 6 Đường cong biểu diễn cơng suất tuabin phụ thuộc theo vận tốc gió.

Trên đặc tính vận hành của một tuabin gió ở Hình 1.6 có 4 vùng chính là:

- Vùng I tốc độ gió nhỏ hơn tốc độ khởi động V D của tuabin. Trong trường
hợp này tuabin không hoạt động và không phát sinh năng lượng.
- Vùng II có tốc độ gió trong khoảng (vD, vn) ứng với vùng có thể tối ưu
việc biến đổi năng lượng. Đây là vùng mà việc thay đổi tốc độ rất cần để
nhận được cơng suất lớn nhất có thể.
- Vùng III, trong này cơng suất gió tăng, nhưng cơng suất của tuabin bị
giới hạn bởi công suất định mức P n. Thực vậy, ở tốc độ gió định mức v n
việc tăng kích thước, cơng suất máy phát, sức bền cơ của cấu trúc... thì
lợi ích sản xuất điện sẽ khơng bù lại được chi phí ban đầu.
- Vùng IV thể hiện khi tốc độ gió vượt quá tốc độ cực đại mà tuabin có thể
chịu đựng. Trong trường hợp này tuabin sẽ dừng bởi hệ thống dừng khẩn
cấp để bảo vệ phần cơ tránh hư hỏng.
1.5.1.3. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của tuabin


25

Hình 1. 7 Đặc tính Cp - X của các loại tuabin gió với thiết kế cánh khác nhau.[10]

Trên hình 1.7 ta thấy loại tuabin 1 cánh quạt có tốc dộ quay lớn, nhưng công
suất thấp hơn loại 2 hay 3 cánh quạt. Loại 3 cánh quạt có tốc độ quay thấp
nhưng đạt công suất lớn nhất.
Trên thế giới hiện nay và cả nhà máy điện gió PM3 người ta lựa chọn loại
tuabin trục ngang 3 cánh quạt để đạt công suất cao nhất và tốc độ quay nhỏ
Nếu động năng của một khối khơng khí chuyển động với vận tốc v có thể
được thu hồi hồn tồn bằng một thiết bị có diện tích A nằm vng góc với
phương tốc độ thì cơng suất tức thời sẽ là:
1
Pe = 1 PAv


3

(1)

với p tỷ trọng của khơng khí (1,225 kg/m ở mực nước biển).
3

max

P
P

0,593
27
16

max

p

e

=

Nhưng
cơng
suất
trong
sẵn
thực

có phát
tế
P
tuabin
dođiện
tốc
gió
độ
khơng
khai
thác
bằng hiệu
cơng
khơngsuất
của của
nhỏ
khốituabin
hơn
khơng
khí theo
gió
phía
sau
cơng
máy
thức
Betz
nhưgió.
sau:
Xác định

e,

Hiệu quả của việc thu nhận năng lượng phụ thuộc vào đặc tính khí động

của tuabin và các khâu biến đổi nên luôn luôn nhỏ hơn giới hạn này.