Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 6: Ứng dụng hiệu quả NLTT (Phần 2) - Nguyễn Quang Nam

ppt 29 trang ngocly 18/05/2021 1490
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 6: Ứng dụng hiệu quả NLTT (Phần 2) - Nguyễn Quang Nam", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_nang_luong_tai_tao_chuong_6_ung_dung_hieu_qua_nltt.ppt

Nội dung text: Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 6: Ứng dụng hiệu quả NLTT (Phần 2) - Nguyễn Quang Nam

  1. 408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1 nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 13 1
  2. Ch. 6: Ứng dụng hiệu quả NLTT 6.3. Một số vấn đề kỹ thuật về điện gió ▪ Tích hợp điện gió vào lưới điện ▪ Các công nghệ mới ▪ Tiêu chuẩn về điện gió ▪ Công nghệ truyền dẫn ▪ Truyền động trực tiếp ▪ Tích trữ năng lượng trong tương lai Bài giảng 13 2
  3. Tích hợp điện gió vào lưới điện ➢ Hiện 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 nhỏ ➢ Nhưng 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 điện ➢ Điện 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 lập ▪ Ảnh hưởng về điện áp và tần số là mối quan tâm chính Bài giảng 13 3
  4. Tích hợp điện gió vào lưới điện ➢ Một 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 trữ ➢ Vì 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 hơn Bài giảng 13 4
  5. Điện gió và dòng công suất ➢ Công 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 điện – cũng dùng để xác định tất cả điện áp và dòng điện – vì các mô hình công suất hằng, phân bố công suất là một kỹ thuật phân tích phi tuyến – phân bố công suất là công cụ phân tích xác lập – cũng có thể được dùng để lập kế hoạch cho các nguồn phát mới, kể cả điện gió Bài giảng 13 5
  6. Ví dụ phân bố công suất 5 bus T2 800 MVA T1 1 5 Line 3 4 345/15 kV 3 520 MVA 345 kV 50 mi 400 MVA 800 MVA 15 kV 15 kV 400 MVA 345 kV 345 kV 40 Mvar 80 MW 15/345 kV 100 mi 200 mi Line Line 2 Line 1 2 280 Mvar 800 MW Single-line diagram Bài giảng 13 6
  7. Thay đổi nguồn phát và slack bus ➢ Phân 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 phát • Sự khác biệt về nguồn phát xảy ra ở slack bus ➢ Khi nghiên cứu thay đổi nguồn phát dựa vào phân bố công suất cần luôn luôn hiểu rõ nơi đặt nguồn phát • Các phương án phổ biến là slack bus của hệ thống, phân bố trên các máy phát dựa vào hệ số thâm nhập hay kinh tế Bài giảng 13 7
  8. Công nghệ mới trong điện gió – Công nghệ tốc độ thay đổi – tăng hiệu suất 5% – Dễ điều khiển phân bố công suất tác dụng và phản kháng – Rôto đóng vai trò bánh đà (trữ năng lượng) – Không có vấn đề chập chờn điện áp – Chi phí cao hơn (phần điện tử công suất chiếm 7% giá thành) Bài giảng 13 8
  9. Máy phát KĐB nguồn kép (DFIG) Bài giảng 13 9
  10. Tuabin vận tốc thay đổi với DFIG ➢ Bộ biến đổi cấp nguồn cho dây quấn rôto ➢ Dây quấn stato nối trực tiếp vào lưới ➢ Bộ biến đổi nhỏ ➢ Giá thành thấp Bài giảng 13 10
  11. Turbin tốc độ bán biến thiên đơn giản hóa ➢ Điện 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 cao Bài giảng 13 11
  12. Tốc độ biến thiên bằng bộ biến đổi đủ công suất ➢ Cách ly khỏi lưới điện Truyền năng lượng Điều khiển công suất tác Energy storage dụng và phản kháng, điều khiển méo dạng họa tần toàn phần Mạch kích điều khiển mômen máy phát, dùng giải thuật điều khiển vectơ Bài giảng 13 12
  13. Bộ chỉnh lưu và băm xung Băm xung tăng áp được dùng để biến đổi điện áp chỉnh lưu phù hợp với điện áp dc-link của bộ nghịch lưu Bài giảng 13 13
  14. Các tiêu chuẩn kết nối lưới cho trang trại gió Khả năng lướt qua sự cố điện áp của tuabin gió a. Tuabin nên nối lưới thường trực và đóng góp cho lưới trong trường hợp có nhiễu loạn như sụt điện áp. b. 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. Bài giảng 13 14
  15. Các yêu cầu Bài giảng 13 15
  16. Các 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” Bài giảng 13 16
  17. Tiêu chuẩn IEC-61400-21 1. Phân tích chập chờn điện áp 2. Vận hành chuyển mạch. Quá độ điện áp và dòng điện. 3. Phân tích họa tần (FFT) – cửa sổ hình chữ nhật 8 chu kỳ tần số cơ bản. THD đến họa tần bậc 50. Bài giảng 13 17
  18. Các tiêu chuẩn khác 1. Họa tần tần số cao và liên họa tần IEC 61000-4-7 và IEC 61000-3-6 2. Các phương pháp tính tổng họa tần và liên họa tần trong IEC 61000-3-6 3. Để có được biên độ đúng của các thành phần tần số, xác định chiều rộng cửa sổ theo IEC 61000-4-7 4. Tần số chuyển mạch của bộ nghịch lưu không phải là hằng số 5. Có thể không phải là bội số của 50 Hz Bài giảng 13 18
  19. Các công nghệ truyền dẫn tương lai ➢ Lắp đặt ngoài khơi. Bài giảng 13 19
  20. Truyền tải AC cao áp (HVAC) ➢ Nhược điểm: ▪ Cáp có điện dung phân tán cao ▪ Chiều dài bị giới hạn Bài giảng 13 20
  21. Truyền tải DC cao áp (HVDC) Kinh tế hơn khi >100 km và công suất 200-900 MW 1) 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 liền 4) 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. Bài giảng 13 21
  22. HVDC dựa trên LCC ➢ Line-commutated converters (LCC) ➢ Có nhiều nhược điểm ➢ Vấn đề họa tần Bài giảng 13 22
  23. HVDC dựa trên SVC HVDC Light – HVDC Plus Một số ưu điểm – điều khiển công suất linh hoạt, không cần bù công suất phản kháng, Bài giảng 13 23
  24. Các sơ đồ biến đổi trung thế công suất lớn • Bộ biến đổi đa bậc 1) Cấu hình đa bậc có diode kẹp 2) Cấu hình đa bậc với kết nối khóa hai chiều 3) Cấu hình đa bậc với tụ điện thả nổi 4) Cấu hình đa bậc với nhiều bộ nghịch lưu ba pha 5) Cấu hình đa bậc với các cầu H 1 pha nối tầng Bài giảng 13 24
  25. Bộ biến đổi đa bậc back-to-back kết lưới trực tiếp Bài giảng 13 25
  26. Máy phát NCVC tốc độ thấp power-electronic building block (PEBB) Bài giảng 13 26
  27. Công 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 từ thông hướng trục Bài giảng 13 27
  28. Công nghệ trữ năng tương lai cho trang trại gió Ắc-quy kẽm brôm ➢ Suất năng lượng cao so với ắc-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 nào Bài giảng 13 28
  29. Công nghệ trữ năng tương lai cho trang trại gió Ắc-quy kẽm brôm Bài giảng 13 29