Năng lượng tái tạo - Chương 6: Ứng dụng hiệu quả năng lượng tái tạo (tiếp)

408004Năng lượng tái tạoGiảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam2013 – 2014, HK1ài giảng 13Ch. 6: Ứng dụng hiệu quả NLTT6.3. Một số vấn đề kỹ thuật về điện gióTích hợp điện gió vào lưới điệnCác công nghệ mớiTiêu chuẩn về điện gióCông nghệ truyền dẫnTruyền động trực tiếpTích trữ năng lượng trong tương lai2Bài giảng 13Tích hợp điện gió vào lưới điệnHiện tại điện gió vẫn chiếm một tỷ trọng nhỏ về nguồn phát, nên tác động của nó lên sự vận hành của lưới điện là nhỏNhưng khi điện gió phát triển (trong tương lai không xa), nó sẽ có ảnh hưởng lớn hơn, thậm chí chiếm ưu thế đối với sự vận hành của lưới điệnĐiện gió gây ảnh hưởng đến sự vận hành của lưới điện từ tính ổn định quá độ đến dòng công suất trong trạng thái xác lậpẢnh hưởng về điện áp và tần số là mối quan tâm chính3Bài giảng 13Tích hợp điện gió vào lưới điệnMột vấn đề cơ bản liên quan đến các hệ thống dùng “nhiên liệu miễn phí” như gió là việc vận hành với một mức dự trữ đòi hỏi phải để lại một phần năng lượng miễn phí.Một vấn đề tương tự đã tồn tại với năng lượng hạt nhân, với nhiên liệu hóa thạch thường đóng vai trò dự trữVì ngõ ra của tuabin gió có thể thay đổi theo lũy thừa ba của vận tốc gió, dưới các điều kiện nhất định thì một sự sụt giảm tốc độ vừa phải có thể gây ra một tổn thất lớn về công suất phát ra.Sự thiếu hụt dự trữ hóa thạch có thể làm vấn đề trầm trọng hơn4Bài giảng 13Điện gió và dòng công suấtCông cụ phân tích hệ thống điện phổ biến nhất là phân bố công suất (còn gọi là phân bố tải)phân bố công suất xác định công suất truyền như thế nào trong lưới điệncũng dùng để xác định tất cả điện áp và dòng điệnvì các mô hình công suất hằng, phân bố công suất là một kỹ thuật phân tích phi tuyếnphân bố công suất là công cụ phân tích xác lậpcũng có thể được dùng để lập kế hoạch cho các nguồn phát mới, kể cả điện gió5Bài giảng 13Ví dụ phân bố công suất 5 bus400 MVA15 kV400 MVA15/345 kVT1T2800 MVA345/15 kV800 MVA15 kV520 MVA80 MW40 Mvar280 Mvar800 MWLine 3 345 kVLine 2Line 1345 kV 100 mi345 kV 200 mi50 mi14325Single-line diagram6Bài giảng 13Thay đổi nguồn phát và slack busPhân bố công suất là công cụ phân tích xác lập, do đó giả thiết là tổng công suất tải và tổn thất luôn bằng với tổng công suất phátSự khác biệt về nguồn phát xảy ra ở slack busKhi nghiên cứu thay đổi nguồn phát dựa vào phân bố công suất cần luôn luôn hiểu rõ nơi đặt nguồn phátCác phương án phổ biến là slack bus của hệ thống, phân bố trên các máy phát dựa vào hệ số thâm nhập hay kinh tế7Bài giảng 13Công nghệ mới trong điện gióCông nghệ tốc độ thay đổi – tăng hiệu suất 5%Dễ điều khiển phân bố công suất tác dụng và phản khángRôto đóng vai trò bánh đà (trữ năng lượng)Không có vấn đề chập chờn điện ápChi phí cao hơn (phần điện tử công suất chiếm 7% giá thành) 8Bài giảng 13Máy phát KĐB nguồn kép (DFIG)ài giảng 13Tuabin vận tốc thay đổi với DFIGBộ biến đổi cấp nguồn cho dây quấn rôtoDây quấn stato nối trực tiếp vào lướiBộ biếnđổi nhỏGiáthành thấp10Bài giảng 13Turbin tốc độ bán biến thiên đơn giản hóaĐiện trở của rô to của máy phát không đồng bộ lồng sóc được thay đổi tức thời nhờ mạch điện tử công suất tốc độ cao11Bài giảng 13Tốc độ biến thiên bằng bộ biến đổi đủ công suấtCách ly khỏi lưới điệnTruyền năng lượngĐiều khiển công suất tác dụng và phản kháng, điều khiển méo dạng họa tần toàn phầnMạch kích điều khiển mômen máy phát, dùng giải thuật điều khiển vectơ12Bài giảng 13Bộ chỉnh lưu và băm xungBăm xung tăng áp được dùng để biến đổi điện áp chỉnh lưu phù hợp với điện áp dc-link của bộ nghịch lưu13Bài giảng 13Các tiêu chuẩn kết nối lưới cho trang trại gióKhả năng lướt qua sự cố điện áp của tuabin gióTuabin nên nối lưới thường trực và đóng góp cho lưới trong trường hợp có nhiễu loạn như sụt điện áp.Trang trại gió nên phát điện giống như các nhà máy điện truyền thống, cung cấp công suất tác dụng và phản kháng để phục hồi tần số và điện áp, ngay sau khi xuất hiện sự cố.14Bài giảng 13Các yêu cầu15Bài giảng 13Các yêu cầu CLĐN cho các tuabin gió hòa lưới Chập chờn điện áp + liên họa tần Dự thảo tiêu chuẩn IEC-61400-21 đối với “Các yêu cầu về chất lượng điện năng cho các tuabin gió hòa lưới”16Bài giảng 13Tiêu chuẩn IEC-61400-21Phân tích chập chờn điện ápVận hành chuyển mạch. Quá độ điện áp và dòng điện.Phân tích họa tần (FFT) – cửa sổ hình chữ nhật 8 chu kỳ tần số cơ bản. THD đến họa tần bậc 50.17Bài giảng 13Các tiêu chuẩn khácHọa tần tần số cao và liên họa tần IEC 61000-4-7 và IEC 61000-3-6Các phương pháp tính tổng họa tần và liên họa tần trong IEC 61000-3-6Để có được biên độ đúng của các thành phần tần số, xác định chiều rộng cửa sổ theo IEC 61000-4-7Tần số chuyển mạch của bộ nghịch lưu không phải là hằng sốCó thể không phải là bội số của 50 Hz18Bài giảng 13Các công nghệ truyền dẫn tương laiLắp đặt ngoài khơi.19Bài giảng 13Truyền tải AC cao áp (HVAC)Nhược điểm:Cáp có điện dung phân tán caoChiều dài bị giới hạn20Bài giảng 13Truyền tải DC cao áp (HVDC)Kinh tế hơn khi >100 km và công suất 200-900 MW1) Tần số ở hai đầu độc lập nhau.2) Khoảng cách truyền bằng dc không bị ảnh hưởng bởi dòng điện điện dung của cáp.3) Vị trí lắp đặt ngoài khơi được cách ly đối với nhiễu loạn trên đất liền4) Phân bố công suất hoàn toàn xác định và điều khiển được.5) Tổn thất công suất trên cáp là thấp.6) Khả năng truyền tải công suất của mỗi cáp cao hơn.21Bài giảng 13HVDC dựa trên LCCLine-commutated converters (LCC)Có nhiều nhược điểmVấn đề họa tần22Bài giảng 13HVDC dựa trên SVCHVDC Light – HVDC PlusMột số ưu điểm – điều khiển công suất linh hoạt, không cần bù công suất phản kháng, 23Bài giảng 13Các sơ đồ biến đổi trung thế công suất lớnBộ biến đổi đa bậc1) Cấu hình đa bậc có diode kẹp2) Cấu hình đa bậc với kết nối khóa hai chiều3) Cấu hình đa bậc với tụ điện thả nổi4) Cấu hình đa bậc với nhiều bộ nghịch lưu ba pha5) Cấu hình đa bậc với các cầu H 1 pha nối tầng24Bài giảng 13Bộ biến đổi đa bậc back-to-back kết lưới trực tiếp25Bài giảng 13Máy phát NCVC tốc độ thấppower-electronic buildingblock (PEBB)26Bài giảng 13Công nghệ truyền động trực tiếp tuabin gió Giảm kích thước Chi phí lắp đặt và bảo trì thấp hơn Phương pháp điều khiển linh hoạt Đáp ứng nhanh với dao động của gió và phụ tải Các máy dùng từthông hướng trục27Bài giảng 13Công nghệ trữ năng tương lai cho trang trại gióẮc-quy kẽm brômSuất năng lượng cao so vớiắc-quy chì axit• Độ xả sâu 100% • Tuổi thọ cao, > 2000 chu kỳ • Không giới hạn th/gian bảo quản • Dải dung lượng rộng từ 10kWh đến trên 500kWh• Khả năng tích năng lượng từ bất kỳ nguồn phát điện nào28Bài giảng 13Công nghệ trữ năng tương lai cho trang trại gióẮc-quy kẽm brôm29Bài giảng 13