So sánh khả năng kết nối lưới yếu của các loại turbine gió

Bài viết So sánh khả năng kết nối lưới yếu của các loại turbine gió phân tích và so sánh khả năng kết nối lưới yếu của 3 loại WT (wind turbine) gồm WT sử dụng SCIG (squirel cage induction generator), DFIG (Doubly fed induction generator) và máy phát với bộ biến tần toàn phần.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
So sánh khả năng kết nối lưới yếu của các loại turbine gió ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(114).2017-Quyển 1 17 SO SÁNH KHẢ NĂNG KẾT NỐI LƯỚI YẾU CỦA CÁC LOẠI TURBINE GIÓ COMPARISON OF WIND TURBINES’ ABILITY INWEAK-GRID CONNECTION Phan Đình Chung, Lưu Ngọc An Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; chungpy99d6@yahoo.com, lnadhbk@gmail.com Tóm tắt - Bài báo đã phân tích và so sánh khả năng kết nối lưới yếu Abstract - This paper analyses and compares the ability of three của 3 loại WT (wind turbine) gồm WT sử dụng SCIG (squirel cage wind turbines using SCIG, DFIG, and generators with a full induction generator), DFIG (Doubly fed induction generator) và máy converter in weak grid connection. In this paper, the minimum value phát với bộ biến tần toàn phần. Bài báo chỉ ra tỷ số ngắn mạch (SCR) of short-circuit capacity ratio (SCR) of the connected grid so that tối thiểu để các nhà máy có thể làm việc ổn định ở cả chế độ bình the wind farms can be stable under normal and faulted-grid thường và sự cố. Ngoài ra, bài báo cũng đưa ra được giới hạn thời condition is indicated. In the case of fault on the connected grid, gian duy trì sự cố trên lưới đối với các nhà máy điện gió và các điểm this paper also shows maximum interval to isolate faulted line and cần phải khắc phục đối với các nhà máy điện gió khi có sự cố xảy ra problems occurring on wind farms. From this comparison, under trên lưới. Từ kết quả so sánh, ở điều kiện lưới yếu thì nhà máy điện weak grid connection, DFIG-based wind turbines with voltage gió nên sử dụng loại máy phát DFIG ở chế độ điều khiển điện áp sẽ control mode should be prioritized. In wind farms using the full tốt hơn so với các nhà máy còn lại. Nếu nhà máy phải sử dụng máy converter, the grid side converter should be controlled to adjust phát với bộ biến tần toàn phần thì phía GSC nên điều khiển điện áp. voltage. If the wind farm has to use SCIG, an STATCOM should be Trường hợp nhà máy điện gió phải sử dụng máy phát SCIG thì nên installed instead of a capacitor bank. lắp đặt STATCOM thay vì sử dụng tụ bù tĩnh. Từ khóa - lưới yếu; SCR; thời gian cắt sự cố; turbine gió; xrr Key words - weak grid; SCR; trip-time; wind turbine; xrr 1. Đặt vấn đề synchronous generator) hoặc SCIG. WT đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong việc Khi WT kết nối lưới, tùy thuộc vào công suất của nhà cung cấp năng lượng điện ở nhiều quốc gia trên thế giới. máy điện gió truyền đến lưới, chất lượng điện năng của Theo báo cáo 2016 của Hội đồng Năng lượng Gió Toàn lưới bị ảnh hưởng sẽ làm cho tác động của lưới kết nối cầu (GWEC) [1], đến cuối năm 2015, tổng dung lượng WT đến chế độ làm việc của turbine khác nhau. Đến nay, đã được lắp đặt trên thế giới đạt đến 432.883 MW, trong nhiều bài nghiên cứu về WT kết nối lưới yếu đã được đó dẫn đầu là Trung Quốc, Mỹ và Đức với tổng dung lượng công bố [6, 8-14], tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào so đã lắp đặt tính đến cuối 2015 lần lượt là 148.000 MW, sánh khả năng kết nối lưới của 3 loại turbine nói trên đến 74.347 MW và 45.192 MW. Hai quốc gia có tốc độ phát lưới yếu. triển về năng lượng gió cao nhất vào 2015 là Brazil và Ba Bài báo này sẽ so sánh khả năng kết nối lưới yếu của 3 Lan với tỷ lệ gia tăng tổng dung lượng lắp đặt là 46,2% và loại WT nói trên ở chế độ làm việc bình thường và sự cố. 33,1% so với năm 2014. Theo báo cáo của Hiệp hội Năng Bài báo sẽ đưa ra yêu cầu độ mạnh của lưới để WF có thể lượng Gió châu Âu (EWEA) [2-3], đã có 13.805 MW WT duy trì kết nối. Giới hạn thời gian tác động của các bảo vệ đã được lắp đặt ở châu Âu vào năm 2015, tăng 5,4% so với rơ le để đảm bảo WT được duy trì kết nối với lưới. năm 2014. Theo dự báo của EWEA, đến năm 2020, dung lượng lắp đặt ở châu Âu có thể đạt đến 217 GW, trong đó 2. Lưới điện yếu và WT 28 GW được xây dựng ở ngoài khơi, tổng sản lượng điện 2.1. Lưới điện yếu năng đạt được 500 TWh, đáp ứng 17% nhu cầu điện năng ở châu Âu. Ở Việt Nam, theo [4] vào 2016, có trên 10 nhà Lưới điện là tập hợp gồm nguồn phát, đường dây truyền máy điện gió (WF-wind farm) gồm Bạc Liêu (212,8 MW), tải, trạm biến áp, phụ tải và các thiết bị khác. Để đánh giá Bạch Long Vĩ (0,8 MW), Bình Thuận (30 MW), Công Hai độ mạnh của lưới, 3 khái niệm sau được sử dụng [9]. (3 MW), Khai -Long Cà Mau (300 MW), Mũi Dinh (37,6 2.1.1. Tỷ số xrr MW), Phú Lạc (24 MW), Phú Quý (6 MW), Tây Nguyên xrr là tỷ số giữa điện kháng ???????? và điện trở ???????? của lưới (28 MW), và Trà Vinh (48 MW).Tuy dung lượng lắp đặt tính đến điểm tham chiếu nào đó. điện gió ở Việt Nam còn khá khiêm tốn nhưng đây là 1 nguồn năng lượng tiềm năng và đầy hứa hẹn. ???????? ???????????? = . (1) Nhìn chung, các WF hiện nay trên thế giới và Việt Nam ???????? sử dụng chủ yếu là loại WT trục ngang. Tùy theo loại máy Như vậy tổng trở của lưới tính đến điểm tham chiếu là: phát sử dụng mà WT trục ngang được chia làm 3 loại, gồm: turbine vận hành với tốc độ không đổi sử dụng máy phát điện ???????? = √????????2 + ????????2 = ???????? √1 + ???? ...