Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió và năng lượng mặt trời

22 562 3
Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió và năng lượng mặt trời

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LƯƠNG SƠN KHỞI MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN MỘT HỆ THỐNG TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LƢƠNG SƠN KHỞI MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN MỘT HỆ THỐNG TÍCH HỢP NĂNG LƢỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH:KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 i LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Lương Sơn Khởi Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh:15/12/1986 Nơi sinh: Ninh Thuận Quê quán:Ninh Thuận Dân tộc: Kinh Địa liên lạc: 40 Trần Cao Vân, Phường Đô Vinh, Tp Phan Rang Tháp Chàm, Ninh Thuận Điện thoại liên lạc: 0937.27.55.17 E-mail: khoinghiep27@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo: từ 2006 đến 2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐHSư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Điện Công Nghiệp Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: “Thiết kế thi công thiết bị nâng cao chất lượng điện năng” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp:Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Người hướng dẫn: TS Trương Việt Anh III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ tháng 04 /2011 Cty cổ phần Dệt Texhong Việt Trưởng ca xưởng sản Nam xuất đến 12/2011 Từ tháng 12 /2011 đến 04/2014 Từ tháng 05/2014 đến Cty cổ phần công nghệ Tiên Phong Cty truyền tải điện Kỹ sư dự án Nhân viên vận hành Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng Xác nhận quan ii năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2015 Lương Sơn Khởi iii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên,tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt trình thực luận văn Xin cảm ơn Thầy Cô cho em tảng kiến thức – tri thức quí báu Xin cám ơn quý Thầy Cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, Khoa Cơ –Điện – Điện Tử, Phòng Quản Lý Khoa Học - Đào Tạo Sau đại học, tập thể lớp 2012b 2013b tạo hội cho em thực Luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn cha mẹ người thân bên động viên nhiều để hoàn thành khóa học Lương Sơn Khởi iv TÓM TẮT Ngày nay, việc phát triển lĩnh vực lượng tái tạo phát điện phân tán đạt nhiều thành tựu đáng kể vài năm kể lại mà cụ thể đề tài em lượng gió lượng mặt trời, lĩnh vực lượng sạch, vô tận thân thiện với môi trường Trong tình hình nhu cầu lượng ngày cao việc đa dạng hóa nguồn lượng từ nguồn lượng vô tận giải pháp hiệu khuyến khích phát triển Các nguồn lượng giảm bớt phần gánh nặng từ áp lực cung cấp điện lưới điện, chủ yếu dựa vào nguồn lượng hóa thạch nhiệt điện, điện hạt nhân, thủy điện… Tuy nhiên, việc phát triển lượng tái tạo có số hạn chế công suất nhỏ phân tán Để sử dụng có hiệu cần phải kết nối nguồn lượng thông qua lưới điện phân phối có nghịch lưu có khả kết nối với lưới điện xoay chiều hệ thống điện Trong quá triǹ h hoa ̣t đô ̣ng của các bô ̣ pin lươ ̣ng m ặt trời kết nối lưới điện phân phố i, việc phải hoạt động điểm có công suất lớn theo thay đổi cường đô ̣ bức xa ̣ mă ̣t trời , tức phụ thuộc vào thời tiết yêu cầu tối thiểu hóa tổng độ méo dạng sóng hài (THD) yêu cầu cần phải đạt để đảm bảo chấ t lươ ̣ng điê ̣n lưới điê ̣n Để đa ̣t đươ ̣c yêu cầ u này , giải thuật tối ưu hóa bầ y đàn (PSO) đã đươ ̣c giới thiê ̣u và ứng du ̣ng viê ̣c xác đinh ̣ các ̣ số đ iề u khiể n bô ̣ điề u khiể n dòng điê ̣n Trong lĩnh vực lượng gió, máy phát điện gió công suất nhỏ thiết kế để hoạt động độc lập Vì vậy, việc thiết kế chuyển đổi lượng gió hòa đồng lưới điện phân phối yêu cầu cấp thiết Luận văn tập trung xử lí vấn đề trì vận hành bình thường cho phụ tải lưới điện chuyển từ trạng thái nối lưới sang trạng thái vận hành độc lập nguồn điện lưới Xây dựng phương pháp ổn định điện áp cho phụ tải thời gian sau xuất cố nguồn điện lưới v ABSTRACT Nowaday, wind and solar energy have been developing successfully, both field are green and renewable resource More and more higher energy demand in our life need diversity of resource with enjoying of green and renewable is the effective aproach, which are always encouraged Those resource will redue demand of energy from hydroelectric plant and thermoelectricity plant on power system However, solar energy have low rate power and dispersion To increase efficiency of solar energy need to connect them with power network via invertor, which can link to power system The whole of operation of solar cell units link to power network, beside the requirement the solar cell units must operate at the maximum power point, the current was injected to power grid must have minimum total hamonic disturbance (THD) Solving this requirement, Particle Swarm Optimization (PSO) theory was introduced and implement in this thesis to determine controll factors of PI current regulator In the case of wind energy field, that wind generators were operated independently, designing of new wind generator which can connect to national power network is very necessary This thesis focuses on solving the problems of maintaining normal operation of the power load when microgrid changing from grid-connected to autonomousoperation due to the lost of power grid Build a methodto maintain load voltage stability during the appearance of grid power failures vi MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục .v Danh sách chữ viết tắt x Danh sách hình xi Danh sách bảng xiv CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5 Điểm luận văn 1.6 Giá trị thực tiễn luận văn 1.7 Nội dung luận văn CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Microgrid phát điện phân tán 2.2 Tổng quan hệ thống chuyển đổi lƣợng gió 2.2.1 Các thành phần hệ thống chuyển đổi lượng gió 2.2.2 Các loại hệ thống chuyển đổi lượng gió 10 2.2.2.1 Hệ thống turbine gió tốc độ cố định 11 2.2.2.2 Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi, biến đổi toàn công suất 12 2.2.2.3Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi, biến đổi phần công suất 13 vii 2.2.2.4Tổng quan kiểu turbine gió 14 2.3 Tổng quan pin lƣợng mă ̣t trời 15 2.3.1 Năng lượng mặt trời nguồn lượng tương lai 15 2.3.2 Cấu trúc kết nội pin mặt trời 16 2.3.3 Các mô hình kết nối lưới hệ thống điện mặt trời pha 19 2.4 Tổng quan kết nối turbine gió mă ̣t trời lƣới điện Microgrid 21 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN 3.1 Năng lƣợng gió công suất turbine 23 3.1.1 Năng lượng gió 23 3.1.2 Hiệu suất turbine gió 26 3.1.3 Đường cong hiệu suất turbine gió 29 3.1.4 Máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu (PMSG) 32 3.2 Pin lƣợng mặt trời phƣơng trình toán pin lƣợng mặt trời 35 3.2.1 Phương trình tương đương pin lượng mặt trời 35 3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến pin lượng mặt trời 36 3.2.3 Phương trình tương đương pin lượng mặt trời 37 3.3 Mạch chỉnh lƣu 39 3.4 Mạch nghịch lƣu kết nối lƣới điện phân phối 42 3.4.1 Phân loại nghịch lưu 42 3.4.2 Phương pháp điều khiển khóa công suất nghịch lưu nguồ n áp 42 3.4.3 Phương pháp điề u khiể n khóa công suấ t bô ̣ nghich ̣ lưu nguồ n dòng 47 viii CHƢƠNG 4: MÔ HÌ NH HÓA & MÔ PHỎNG 4.1 Sơ đồ kết nối máy phát điện gió pin lƣợng mặt trời vào lƣới điện phân phối 51 4.1.1 Khố i turbine gió máy phát điện 52 4.1.2 Khối chỉnh lưu 55 4.1.3 Khối pin lượng mặt trời 56 4.1.4 Khối nghịch lưu 57 4.1.5 Khối lưới điện phân phối 58 4.1.6 Khối điều khiển pin NLMT 58 4.1.6.1 Nguyên lý hoạt động khối MPPT 60 4.1.7 Khối điều khiển máy phát điện gió 65 4.1.7.1 Nguyên lý hoạt động khối MPPT turbine gió 66 4.1.8 Khối điều khiển lưu trử lương (battery) 69 4.1.9 Khối phụ tải 70 4.2 Các khối chức 70 4.2.1 Khối PI_V 70 4.2.2 Khối PLL 71 4.2.3 Khối DC/AC 71 4.2.4 Khối điều khiển Hysteresis (điều khiển bang-bang) 72 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Trƣờng hợp nghiên cứu kết 73 5.1.1 Trường hợp nghiên cứu 73 5.1.2 Kết mô nguồn DG nối lưới trường hợp nghiên cứu xét đến 75 5.1.2.1 Kết mô nguồn DG – lượng mặt trời nối lưới 76 5.2 Nhận xét đánh giá 82 5.3 Các vấn đề đƣợc thực luận văn 83 5.4 Đề nghị hƣớng phát triển luận văn 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT MBA: Máy biến áp IG: Induction generator (Máy phát điện không đồng bộ) SG: HAWT: Synchronous generator (Máy phát điện đồng bô) Horizontal Axis Wind Turbine (Turbine gió trục ngang) VAWT: Vertical Axis Wind Turbine (Turbine gió trục đứng) PMSG: Permanent Magnet Synchronous Generator (Máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu) IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor SPWM: Sinusoidal Pulse Width Modulation (Điều chế độ rộng xung) MPPT: Maximum Power Point Tracking (Tìm điểm công suất cực đại) P&O: Perturb and observate (Phương pháp nhảy so sánh) PLL: Phase locked loops (Phương pháp sát định góc pha) PV: Photovoltaic (Pin mặt trời) PI: Proportional Integral (Điều khiển PI) x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Chƣơng 2: Hình 2.1: Công nghệ điều khiển kết nối lưới điện Singapore Hoa kỳ Hình 2.2: Hệ thống chuyển đổi lượng gió Hình 2.3: Hệ thống turbine gió tốc độ cố định Hình 2.4: Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi 11 Hình 2.5: Hệ thống turbine gió thay đổi tốc độ với biến đổi phía roto .13 Hình 2.6: Cấu tạo turbine gió trục đứng trục ngang 13 Hình 2.7: Dự đoán nguồn lượng sử dụng kỷ 21 15 Hình 2.8: Cấu trúc dạng mô đun 16 Hình 2.9: Cấu trúc dạng chuỗi 17 Hình 2.10: Cấu trúc dạng nhiều chuỗi 17 Hình 2.11: Cấu trúc dạng trung tâm .18 Hình 2.12: Mô hình kết nối lưới sử dụng biến đổi DC/AC máy biến áp cách ly .19 Hình 2.13: Mô hình kết nối lưới sử dụng biến đổi DC/DC ,DC/AC 19 Hình 2.14: Mô hình kết nối lưới sử dụng biến đổi DC/AC .20 Hình 2.15: Mô hình kết nối lưới sử dụng biến đổi DC/AC .20 Chƣơng 3: Hình 3.1: Năng lượng khối không khí có mặt cắt ngang A .23 Hình 3.2: Biểu diễn luồng khí thổi qua turbine gió lý tưởng 25 Hình 3.3: Góc pitch cánh quạt gió 26 Hình 3.4: Giới hạn hiệu suất rotor 28 Hình 3.5: Đường cong hiệu suất rotor 29 Hình 3.6: Công suất đầu phụ thuộc vào vận tốc gió , tốc độ turbine 30 Hình 3.7: Đường cong công suất lý tưởng turbine gió 31 xi Hình 3.8 Mô hình mạch điện tương đương hệ tọa độ dq PMSG 34 Hình 3.9: Mạch điện tương đương pin mặt trời .35 Hình 3.10: Mô hình pin mặt trời lý tưởng 37 Hình 3.11: Mô đun pin mặt trời 38 Hình 3.12: Đặc tính I-V với xạ khác 39 Hình 3.13: Đặc tính P-V với xạ khác .39 Hình 3.14: Mạch chỉnh lưu bán kì 40 Hình 3.15: Mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển .41 Hình 3.16: Mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển .41 Hình 3.17: Mạch chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 41 Hình 3.18: Mạch chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 41 Hình 3.19: Giản đồ xung kích nghich lưu pha SPWM 45 Hình 3.20: Giản đồ dòng áp ngõ nghich lưu SPWM 46 Hình 3.21: Sơ đồ kết nối đơn giản nghịch lưu pha 47 Hình 3.22: Dạng sóng dòng điện phương pháp điều khiển bang bang pha .48 Hình 2.23: Giải thuật điều khiển bang bang nhánh .48 Hình 3.24: Giải thuật điều khiển bang bang cải tiến 49 Chƣơng 4: Hình 4.1 Sơ đồ kết nối 51 Hình Sơ đồ tổ ng quát mạch mô 52 Hình 4.3: Sơ đồ kết nối máy phát điện gió với lưới điện thông qua AC-DC/DC-AC 52 Hình 4Sơ đồ kết nối khối turbinevà máy phát điện 52 Hình Sơ đồ kết nối mô khốiturbine gió 53 Hình Sơ đồ kết nối mô khối máy phát điện nam châm vĩnh cửu 54 Hình Mô hình mô khối khí PMSG 54 Hình Mô hình mô khối điện PMSG 54 xii Hình Thông số kỹ thuật PMSG 55 Hình 10 Sơ đồ kết nối mạch chỉnh lưu 56 Hình 11 Sơ đồ kế t nố i của khố i lươ ̣ng mă ̣t trời 56 Hình 12 Sơ đồ kết nối khối nghịch lưu 57 Hình 13 Sơ đồ kết nối khối lưới điện phân phối 57 Hình 14 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch điện mô 58 Hình 15 Sơ đồ kết nối khối điều khiển pin lượng mặt trời 59 Hình 16 Lưu đồ giải thuật P&O 60 Hình 17 Đặc tuyến V-P pin mặt trời NLBXMT không đổi 61 Hình 18 Nguyên tắc hoạt động MPPT 62 Hình 19 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch điện mô 63 Hình 20 Sơ đồ kết nối khối điều khiển mạch mô 65 Hình 21 Nguyên tắc hoạt động máy phát điện gió 65 Hình 22 Nguyên tắc hoạt động giải thuật P&O 66 Hình 23 Lưu đồ giải thuật P&O 68 Hình 4.24 Sơ đồ nguyên lý điều khiển battery 68 Hình 4.25 Mạch mô sơ đồ kết nối khối battery simulink 68 Hình 4.26 : Mô hình phụ tải 70 Hình 27 Sơ đồ kế t nố i của khố i PI_V 71 Hình 4.28 Sơ đồ nguyên lí khối PLL 71 Chƣơng Hình 5.1: Lưu đồ trình mô đề xuất 74 Hình 5.2: Các tín hiệu từ điều khiển trung tâm truyền đến CB 75 Hình 5.3 Công suất tác dụng phản kháng ngõ máy phát điện gió 76 Hình 5.4: Điện áp DC trước nghịch lưu máy phát điện gió 77 Hình 5.5: Công suất pin lượng mặt trời hòa lưới 78 Hình 5.6: Giá trị điện áp dòng điện DC ngõ pin NLMT 79 Hình 5.7: Giá trị công suất nạp xả battery 80 xiii Hình 5.8 Dạng sóng điện áp ngõ điểm kết nối chung giá trị: a) biên độ đỉnh; b) rms 81 Hình 5.9: Dạng sóng điện áp ngõ từ t = 1.4s đến t = 2s 81 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 5-1 Bảng kết mô lượng gió hòa lưới hòa lưới 77 Bảng 5.2: Bảng kết mô hệ thống lượng mặt trời hòa lưới 78 xiv Mô hình hóa điều khiển hệ thống tích hợp lượng gió & lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, ngành công nghiệp điện có bước tiến đột phá phát triển đồng từ khâu: sản xuất, truyền tải phân phối, đưa phương thức vận hành sử dụng điện cho hiệu quả, tiết kiệm Đặc biệt với hiệu ứng nóng lên trái đất, cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch, bùng nổ tăng trưởng nước phát triển Bên cạnh dân số ngày tăng, ước tính đến năm 2050 khoảng 9.5 tỷ người, nhiệt độ trung bình trái đất tăng lên 600C Điều dẫn đến yêu cầu thiết phải có phương thức việc cung cấp sử dụng nguồn lượng cho giảm thiểu phát thải khí CO2 Để đạt mục tiêu trên, phải xây dựng hệ thống điện phương thức vận hành, kinh doanh có khả cho phép nhà máy điện phải nâng cao hiệu suất, loại nguồn lượng khuyến khích phát triển lượng mặt trời, gió, khí sinh học.v.v địa điểm thích hợp Hệ thống mà đề cập phân tích đến xây dựng mô hình công nghệ điều khiển nối lưới cho lưới điện siêu nhỏ với nguồn phát điện phân tán (DG), phần mục tiêu phát triển hệ thống điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid) Hiện nay, số quốc gia phát triển như: Đức, Hoa Kỳ, Singapore v.v triển khai vận hành lưới điện siêu nhỏ với nguồn phát điện phân tán Mặt khác, để giải vấn đề này, mặt phải khai thác sử dụng nguồn lượng hóa thạch cách hợp lý, mặt khác phải tìm nguồn lượng khác để thay Thế giới tìm kiếm nguồn lượng tái sinh cung cấp lượng cách bền vững tương lai, nguồn lượng kể đến như: lượng gió, lượng sinh khối, HVTH: Lương Sơn Khởi Trang Mô hình hóa điều khiển hệ thống tích hợp lượng gió & lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc lượng mặt trời… nguồn lượng tái sinh khác Trong công nghệ lượng mă ̣t trời đư ợc giới trọng phát triển để khai thác Các phủ đón nhận công nghệ cách nghiêm túc đưa mục tiêu đầy tham vọng cho sản lượng điện tạo từ nguồn lượng tái sinh Người dân ngày ý thức tàn phá ô nhiễm môi trường từ nguồn nhiên liệu hoá thạch lượng hạt nhân Trong nguồn lượng tái sinh khai thác tự không cạn kiệt Năng lượng mă ̣t trời lượng gió nguồn lượng thay nguồn lượng truyền thống Các ứng dụng nước phát triển giúp làm giảm hiệu ứng nhà kính giữ gìn nguồn truyền thống cạn kiệt Các quốc gia phát triển xem lượng mă ̣t trời lượng gió nguồn lượng lý tưởng phù hợp với xu hướng phát triển nhân loại, ưu tiên đầu tư hàng đầu sách lượng Khi sử dụng lượng tái tạo có thuận lợi sau : - Giảm hay thay việc xây dựng nhà máy điện truyền thống dùng lượng hóa thạch - Làm giảm công suất truyền tải tăng phát điện nơi tiêu thụ - Không gây ô nhiễm môi trường vận hành sản xuất điện - Là nguồn lượng không cạn kiệt - Dễ dàng tăng thêm công suất cần thiết - Việc lắp đặt xây dựng tấ m pin lươ ̣ng mă ̣t trời , turbin gió tương đối nhanh - Mặc dù lượng mă ̣t trời gió có giá đắt nhiều so với nguồn lượng truyền thống, không bị ảnh hưởng giá nguyên liệu gián đoạn cung cấp - Ở nước phát triển nhà nước hỗ trợ thuế ưu đãi khác - Tạo nhiều công ăn việc làm so với nhà máy lượng khác, sản xuất đơn vị lượng Số người làm việc cho trung tâm HVTH: Lương Sơn Khởi Trang Mô hình hóa điều khiển hệ thống tích hợp lượng gió & lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc lượng gió khắp giới khoảng 100000 công nhân Một Megawatt điện gió cần từ 2.5 – 3.0 nhân công làm việc - Công nghệ lượng mă ̣t trời gió thay đổi cho nhiều ứng dụng có công suất từ nhỏ đến lớn Thời gian từ khảo sát đến lắp đặt vận hành ngắn có thuận lợi khác mà nhà máy điện kiểu truyền thống không làm Hiê ̣n , lươ ̣ng mă ̣t t rời ở Viê ̣t Nam với lơ ̣i thế là mô ̣t n ước nhiệt đới có nắ ng quanh năm nên rấ t có tiề m phát triể n lươ ̣ng mă ̣t trời Bên cạnh đó, lượng gió Việt Nam với lợi bờ biển trải dài 3260 km gần 3000 đảo lớn nhỏ có tiềm Tuy nhiên, viê ̣c khai thác lươ ̣ng mă ̣t trời gió nước ta còn nhiề u ̣n chế , mô ̣t phầ n là nhà nước chưa có chin ́ h sách hỗ trơ ̣ thić h hơ ̣p và cũng giá thành các thiế t bi ̣chuyể n đổ i lươ ̣ng tái tạo (mặt trời, gió) thành điện cao Do vâ ̣y hiê ̣n ở nước ta chỉ có thể phát triể n các máy điê ̣n lươ ̣ng mă ̣t trời , gió có công suấ t vừa và nhỏ để cung cấ p cho các vùng lưới điê ̣n không thể vươn đế n hoă ̣c chấ t lươ ̣ng điê ̣n không đảm bảo qua mô ̣t khoảng cách địa lí không hoàn thiện vùng nông thôn , biên giới , hải đảo , vùng có tốc độ gió trung bình thay đổi nhiều Ngoài ra, kinh tế bắ t đầ u phát triể n , viê ̣c phát triể n lươ ̣ ng sa ̣ch và bề n vững ngày càng đươ ̣c chú tro ̣ng phát triể n Theo xu hướng thiế t kế môi trường xanh, tòa nhà thiết kế theo hướng sử dụng lượng từ lưới điện phân phố i và dùng các tấ m pin mă ̣t trời để tạo nguồn điê ̣n “xanh ” để cung cấ p mô ̣t phầ n nhu cầ u cho công trình Điề u này thúc đẩ y viê ̣c nghiên cứu chế ta ̣o các bô ̣ chuyể n đổ i lươ ̣ng mă ̣t trời công suấ t vừa và nhỏ có khả kế t nố i lưới điê ̣n để thu công suấ t lớn nhấ t từ lươ ̣ng mă ̣t trời 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ - Tìm hiểu máy phát điện gió công suất nhỏ - Tìm hiểu pin lượng mặt trời - Tìm hiểu pin lưu trữ lượng nối lưới HVTH: Lương Sơn Khởi Trang Mô hình hóa điều khiển hệ thống tích hợp lượng gió & lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc - Xây dựng phương trình giải thuật để tính toán chuyển đổi lượng - Xây dựng khối pin lưu trữ lượng (battery) nối lưới điều khiển để ổn định điện áp hai đầu cực nút tải cắt microgrid khỏi lưới điện - Dùng phần mềm Matlab 7.12 mô hòa lượng gió, mặt trời pin lưu trữ vào lưới điện phân phối 1.3 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu khái quát lượng mă ̣t trời lượng gió - Nghiên cứu pin lượng mặt trời công suất nhỏ - Nghiên cứu máy phát điện gió công suất nhỏ - Nghiên cứu mối quan hệ thông số bô ̣ pin lươ ̣ng mă ̣t trời công suất nhỏ - Nghiên cứu mối quan hệ thông số máy phát điện gió công suất nhỏ - Nghiên cứu mối quan hệ truyền động máy phát điện gió công suất nhỏ - Nghiên cứu nghịch lưu công suất nhỏ pha hòa vào lưới điện - Nghiên cứu phương pháp tính toán chuyển đổi nguồn DC-AC - Nghiên cứu tính toán thông số hòa nguồn lượng tái tạo vào lưới điện phân phối pha - Nghiên cứu mô hình pin nối lưới để đảm bảo ổn định điện áp nút kết nối - Đưa mô hình mô hòa nguồn lượng tái tạo vào lưới điện 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan lượng mă ̣t trời lượng gió - Nghiên cứu thông số ảnh hưởng đến hoa ̣t đô ̣ng của pin mă ̣t trời , máy phát điện gió - Nghiên cứu xây dựng mô hình toán học mối quan hệ thông số làm ảnh hưởng đến hiệu suất bô ̣ pin lươ ̣ng mă ̣t trời công suất nhỏ HVTH: Lương Sơn Khởi Trang Mô hình hóa điều khiển hệ thống tích hợp lượng gió & lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc - Nghiên cứu xây dựng mô hình toán học mối quan hệ thông số làm ảnh hưởng đến hiệu suất máy phát điện gió công suất nhỏ - Nghiên cứu mô hình hòa đồng nguồn lượng mă ̣t trời , nguồn lượng gió lưới điện Ảnh hưởng thông số hòa Đề nghị mô hình tính toán cụ thể - Sử dụng matlab xây dựng mô hình mô việc hòa đồ ng bô ̣ bô ̣ lươ ̣ng tái tạo vào lưới điện phân phối, từ thiết kế thi công mô hình thực tế - Phân tích kết nhận kiến nghị - Đánh giá tổng quát toàn luận văn Đề nghị hướng phát triển đề tài 1.5 Điểm luận văn - Xây dựng hoàn chỉnh mô hình kết nối bô ̣ lươ ̣ng mă ̣t trời máy phát điện gió có công suất nhỏ lưới Microgrid hòa đồng lưới điện quốc gia - Tìm thông số ảnh hưởng đến việc hòa đồng nguồn lượng tái tạo lưới điện quốc gia - Đưa giải thuật chương trình để tính toán chuyển đổi nguồn lượng tái tạo hòa vào lưới điện quốc gia - Góp phần tiết kiệm lượng hộ tiêu thụ điện cung cấp thêm cho nguồn quốc gia phần lượng 1.6 Giá trị thực tiễn luận văn - Đóng góp giải pháp quan trọng việc dần thay nguồn lượng hóa thạch nguồn lượng vô tận xu phát triển giới ngày - Đây giải pháp khả thi để nâng cao chất lượng điện cho vùng sâu, vùng xa xa trung tâm phụ tải Tại khu vực điều kiện địa lí tự nhiên nên thường vùng cuối lưới điện nên điện áp không đảm bảo Việc dùng bô ̣ lươ ̣ng mă ̣t trời HVTH: Lương Sơn Khởi kết hợp hay riêng rẻ với Trang Mô hình hóa điều khiển hệ thống tích hợp lượng gió & lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc lượng gió giải pháp hữu hiệu để nâng cao ổn định điện áp cho vùng - Nâng cao hiệu suất cho bô ̣ lươ ̣ng mă ̣t trời công suất nhỏ - Làm tài liệu tham khảo làm tảng để phát triển hướng cho nghiên cứu sau - Ứng dụng rộng rãi việc sử dụng lúc hai nguồn lượng tái tạo lưới điện quốc gia cho hộ tiêu thụ điện - Giúp nhà hoạch định chiến lược nguồn lượng quốc gia có thêm hướng việc phát triển nguồn lượng tương lai - Sử dụng làm tài liệu giảng dạy - Giúp cho nhà thiết kế tài liệu quan trọng tính toán thiết kế chuyển đổi nguồn lượng táo tạo (mă ̣t trời gió) hòa vào lưới điện 1.7 Nội dung luận văn Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Khảo sát tính toán Chương 4: Mô hình hóa và mô phỏng Chương 5: Kết luận Hướng phát triển HVTH: Lương Sơn Khởi Trang S K L 0 [...]... đến như: năng lượng gió, năng lượng sinh khối, HVTH: Lương Sơn Khởi Trang 1 Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió & năng lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc năng lượng mặt trời hoặc là nguồn năng lượng tái sinh khác Trong đó công nghệ về năng lượng mă ̣t trời đang đư ợc thế giới chú trọng phát triển để khai thác Các chính phủ đã đón nhận các công nghệ này một cách... a) biên độ đỉnh; b) rms 81 Hình 5.9: Dạng sóng điện áp ngõ ra từ t = 1.4s đến t = 2s 81 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 5-1 Bảng kết quả mô phỏng năng lượng gió hòa lưới hòa lưới 77 Bảng 5.2: Bảng kết quả mô phỏng hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới 78 xiv Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió & năng lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc... Trang 2 Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió & năng lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc năng lượng gió trên khắp thế giới khoảng 100000 công nhân Một Megawatt điện gió cần từ 2.5 – 3.0 nhân công làm việc - Công nghệ năng lượng mă ̣t trời và gió có thể thay đổi cho nhiều ứng dụng có công suất từ nhỏ đến lớn Thời gian từ khi khảo sát đến lắp đặt và vận hành ngắn và có... tiêu và nhiệm vụ - Tìm hiểu về máy phát điện gió công suất nhỏ - Tìm hiểu về các bộ pin năng lượng mặt trời - Tìm hiểu về pin lưu trữ năng lượng nối lưới HVTH: Lương Sơn Khởi Trang 3 Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió & năng lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc - Xây dựng phương trình và giải thuật để tính toán bộ chuyển đổi năng lượng - Xây dựng khối pin lưu trữ năng. .. Photovoltaic (Pin mặt trời) PI: Proportional Integral (Điều khiển PI) x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Chƣơng 2: Hình 2.1: Công nghệ điều khiển kết nối lưới điện tại Singapore và Hoa kỳ 7 Hình 2.2: Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió cơ bản 8 Hình 2.3: Hệ thống turbine gió tốc độ cố định 9 Hình 2.4: Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi 11 Hình 2.5: Hệ thống turbine gió thay đổi tốc độ... trời , máy phát điện gió - Nghiên cứu và xây dựng mô hình toán học về mối quan hệ giữa các thông số làm ảnh hưởng đến hiệu suất của bô ̣ pin năng lươ ̣ng mă ̣t trời công suất nhỏ HVTH: Lương Sơn Khởi Trang 4 Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió & năng lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc - Nghiên cứu và xây dựng mô hình toán học về mối quan hệ giữa các thông số làm... các bô ̣ năng lươ ̣ng mă ̣t trời HVTH: Lương Sơn Khởi kết hợp hay riêng rẻ cùng với năng Trang 5 Mô hình hóa và điều khiển một hệ thống tích hợp năng lượng gió & năng lượng mặt trời GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Phúc lượng gió là một giải pháp hữu hiệu để nâng cao ổn định điện áp cho các vùng này - Nâng cao được hiệu suất cho bô ̣ năng lươ ̣ng mă ̣t trời công suất nhỏ - Làm tài liệu tham khảo và làm nền... khối pin lưu trữ năng lượng (battery) nối lưới và bộ điều khiển để ổn định điện áp hai đầu cực nút tải khi cắt microgrid ra khỏi lưới điện - Dùng phần mềm Matlab 7.12 mô phỏng khi hòa năng lượng gió, mặt trời và pin lưu trữ vào lưới điện phân phối 1.3 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu khái quát về năng lượng mă ̣t trời và năng lượng gió - Nghiên cứu về các bộ pin năng lượng mặt trời công suất nhỏ - Nghiên... khuyến khích phát triển như năng lượng mặt trời, gió, khí sinh học.v.v ở những địa điểm thích hợp Hệ thống mà chúng ta đang đề cập và phân tích đến là xây dựng mô hình và công nghệ điều khiển nối lưới cho lưới điện siêu nhỏ với các nguồn phát điện phân tán (DG), đây cũng là một phần trong mục tiêu phát triển hệ thống điều khiển lưới điện thông minh (Smart Grid) Hiện nay, ở một số quốc gia phát triển... 28 Hình 3.5: Đường cong hiệu suất rotor 29 Hình 3.6: Công suất đầu ra phụ thuộc vào vận tốc gió , tốc độ turbine 30 Hình 3.7: Đường cong công suất lý tưởng của turbine gió 31 xi Hình 3.8 Mô hình mạch điện tương đương trong hệ tọa độ dq của PMSG 34 Hình 3.9: Mạch điện tương đương của pin mặt trời .35 Hình 3.10: Mô hình pin mặt trời lý tưởng 37 Hình 3.11: Mô đun pin mặt trời

Ngày đăng: 08/06/2016, 09:50

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 1.pdf

    • Page 1

    • 2.pdf

    • 4 BIA SAU A4.pdf

      • Page 1

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan