Báo cáo tóm tắt Đề tài Nghiên cứu cải thiện hoạt động của máy phát tuabin gió có tốc độ không đổi SCIG bằng máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG ghép song song
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐHĐN
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY
PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI SCIG
BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY
ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG
Mã số: B2017-ĐN02-31
Chủ nhiệm đề tài: TS. Dương Minh Quân
Đà Nẵng, 12/2018
i
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐHĐN
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY
PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỔI SCIG
BẰNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ CÓ TỐC ĐỘ THAY
ĐỔI DFIG GHÉP SONG SONG
Mã số: B2017-ĐN02-31
Xác nhận của tổ chức chủ trì
Chủ nhiệm đề tài
TS. Dương Minh Quân
Đà Nẵng, 12/2018
ii
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ
PHỐI HỢP CHÍNH
1. DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Đơn vị công tác và
Nội dung nghiên cứu cụ thể
được giao
TT
Họ và tên
lĩnh vực chuyên môn
1 TS. Dương Minh Quân Khoa Điện – Trường Nghiên cứu tổng quan, đề xuất
Đại học Bách Khoa, phương án, mô hình hóa mô
chuyên môn về kỹ phỏng, tính toán trong phần
thuật Điện
mềm, viết thuyết minh, báo cáo.
2 GS. TS Lê Kim Hùng Khoa Điện - Trường Đề xuất và thiết kế hệ thống bảo
Đại học Bách khoa, vệ bằng phần mềm mô phỏng.
chuyên môn về kỹ
thuật Điện
3 Nguyễn Thị Hồng Sinh viên năm thứ 5, Đề xuất và thiết kế bộ điều
Duyên
Khoa Điện - Trường khiển bằng phần mềm mô
Đại học Bách khoa phỏng.
chuyên môn về kỹ
thuật Điện
2. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
Tên đơn vị trong và ngoài Nội dung phối hợp nghiên cứu Họ và tên người đại
nước
diện đơn vị
Khoa Năng lượng – Đại học
Bách Khoa Milan, Ý
Hꢀ trợ tài liệu nghiên cứu
Marco Musetta
iii
MỤC LỤC
MỤC LỤC .....................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..........................................................................xi
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1.
2.
3.
Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1
Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................2
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2
a) Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................2
b) Phạm vi nghiên cứu........................................................................................2
4.
5.
6.
Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu..................................................................3
Bố cục đề tài ............................................................................................................3
Tổng quan tài liệu nghiên cứu .................................................................................3
CHƯƠNG 1....................................................................................................................4
TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĂNG
LƯỢNG GIÓ ĐẾN LƯỚI ĐIỆN .................................................................................4
1.1. Tổng quan về năng lượng gió ................................................................................4
1.1.1. Sự phát triển của tuabin gió......................................................................................4
1.1.2. Tiềm năng về năng lượng gió trên thế giới ..............................................................4
1.1.3. Tiềm năng về năng lượng gió trong nước ................................................................4
1.2. Ảnh hưởng của năng lượng gió .............................................................................4
1.2.1. Ảnh hưởng mang tính khu vực.................................................................................5
1.2.2. Ảnh hưởng mang tính hệ thống................................................................................5
1.3. Kết luận ...................................................................................................................5
CHƯƠNG 2....................................................................................................................6
PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ SCIG VÀ DFIG
KHI KẾT NỐI ĐẾN LƯỚI ..........................................................................................6
2.1. Giới thiệu.................................................................................................................6
2.2. Hai khái niệm quan trọng trong hệ thống tuabin gió .........................................6
2.2.1. Máy phát tuabin gió SCIG........................................................................................6
2.2.2. Máy phát tuabin gió DFIG .......................................................................................6
2.2.3. Sơ lược mô hình máy phát cải tiến - Máy phát tuabin gió PMSG. ..........................6
2.3. Mô hình hóa máy phát tuabin gió.........................................................................6
2.3.1. Công suất gió............................................................................................................6
2.3.2. Hệ thống truyền lực..................................................................................................6
2.3.3. Máy phát...................................................................................................................6
a) Máy phát không đồng bộ................................................................................6
b) Máy phát đồng bộ...........................................................................................6
2.3.4. Bộ chuyển đổi...........................................................................................................6
iv
a) Bộ chuyển đổi DFIG ......................................................................................6
b) Bộ chuyển đổi PMSG .....................................................................................6
2.4. Kết quả mô phỏng ..................................................................................................6
2.4.1. Trong chế độ bình thường ........................................................................................7
2.4.2. Trong chế độ sự cố ...................................................................................................9
2.5. Kết luận .................................................................................................................10
CHƯƠNG 3...................................................................................................................11
NGHIÊN CỨU PHỐI HỢP ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHÁT TUABIN GIÓ
DFIG HOẠT ĐỘNG TRONG CHẾ ĐỘ SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU
KHIỂN THÔNG MINH..............................................................................................11
3.2. Tổng quan về các yêu cầu vượt qua điện áp thấp (LVRT) của hệ thống điện
trên thế giới ..................................................................................................................11
3.3. Mô hình hóa DFIG và Hệ thống điều khiển.......................................................11
3.3.1. Mô hình tuabin gió .................................................................................................11
3.3.2. Mô hình hóa máy phát DFIG..................................................................................11
3.3.3. Điều khiển vector phía rotor và phía lưới...............................................................11
3.3.4. Bảo vệ Crowbar (Bộ xả dòng ngắn mạch) .............................................................12
3.3.5. Bộ ổn định hệ thống điện........................................................................................12
3.4. Tối ưu hóa chiến lược điều khiển cho máy phát DFIG vượt qua sự cố điện áp
thấp ...............................................................................................................................13
3.4.1. Chế độ làm việc bình thường .................................................................................13
3.4.2. Chế độ vượt qua sự cố điện áp thấp (LVRT) .........................................................13
3.5. Kết quả mô phỏng ................................................................................................15
3.5.1. Đáp ứng của bộ xả dòng ngắn mạch với điều khiển trễ .........................................16
3.5.2. Hiệu quả hoạt động của bộ hãm dao động .............................................................19
3.5.3. Đánh giá hiệu quả trong khả năng hꢀ trợ lưới điện áp ...........................................19
3.6. Kết luận .................................................................................................................21
CHƯƠNG 4..................................................................................................................22
PHỐI HỢP ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT TUABIN GIÓ DFIG ĐỂ CẢI THIỆN
ĐẶC TÍNH LVRT CỦA MÁY PHÁT TUABIN GIÓ SCIG BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH.......................................................................22
4.1. Giới thiệu...............................................................................................................22
4.2. Mô hình hóa hệ thống tuabin gió lai giữa máy phát SCIG và DFIG kết nối
lưới. Quy trình chế tạo cánh tuabin bằng vật liệu composite..................................22
4.2.1. Máy phát tuabin gió SCIG......................................................................................22
4.3. Chiến lược phối hợp điều khiển của hệ thống tuabin gió lai DFIG và SCIG.22
4.3.1. Chiến lược điều khiển DFIG độc lập không quan tâm đến SCIG..........................23
4.3.2. Chiến lược điều khiển DFIG nhằm mục đích cải thiện nhược điểm của máy phát
SCIG.................................................................................................................................23
4.4. Kết quả mô phỏng ................................................................................................24
4.4.1. Đặc tính động của SCIG.........................................................................................24
4.4.2. Đặc tính vận hành ở trạng thái quá độ của SCIG và DFIG kết hợp.......................25
v
4.5. Kết luận .................................................................................................................27
CHƯƠNG 5 TỔNG KẾT VÀ CÔNG VIỆC TƯƠNG LAI.....................................28
5.1. Kết luận chung......................................................................................................28
5.2. Công việc trong tương lai.....................................................................................28
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................
PHỤ LỤC .........................................................................................................................
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng
Trang
1.1.
1.2.
1.3.
Tình hình phát triển năng lượng tính đến năm 2020
Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 65m so với mặt đất
So sánh vận tốc gió trung bình của EVN và Bản đồ thế giới
6
8
9
Tổng hợp các dự án điện gió đꢁ và đang triển khai khu vực Nam
Trung bộ và Miền Nam
1.4.
11
2.1.
3.1.
3.2.
4.1.
Thông số mô phỏng của máy phát cảm ứng
Quy luật thuật toán mờ điều khiển trong trạng thái ổn định động
Thông số của máy phát gió DFIG
24
41
44
61
Quy luật điều khiển mờ góc mở của cánh quạt
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.
Tên hình
Trang
Sự phát triển về kích thước tuabin gió qua các năm
Tỷ trọng Công suất điện gió toàn cầu tính đến hết năm 2015
Tỷ trọng phát triển của các nguồn năng lượng và điện gió đến
năm 2030
4
5
1.2.
1.3.
7
1.4.
1.5.
Công suất điện gió trên thế giới từ năm 1997 và dự toán đến 2020
Bản đồ tốc độ gió Việt Nam ở độ cao 60m
Sự phát triển của các loại máy phát gió qua từng năm từ 1995 -
2009
8
10
2.1.
16
2.2.
2.3.
Cấu trúc cơ bản của 3 loại máy phát tua-tuabin gió
Sơ đồ khối của máy phát tuabin gió
Từng loại máy phát tuabin gió kết nối đến lưới
Tốc độ gió trong thực tế
17
18
23
23
23
25
25
26
26
27
27
27
28
28
31
35
36
37
2.4.
2.5.
2.6.
Tốc độ gió tương đối
2.7.
Điện áp đầu cực
2.8.
Công suất tác dụng đầu cực
2.9.
Công suất phản kháng đầu cực
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
3.1.
Tốc độ Rotor
Từng loại máy phát tuabin gió kết nối đến lưới khi sự cố xảy ra
Điện áp đầu cực
Tốc độ Rotor
Công suất tác dụng đầu cực
Công suất phản kháng đầu cực
Đặc tính LVRT của một số quốc gia trên thế giới
Sơ đồ điều khiển LVRT và hãm của máy phát DFIG
Bộ bảo vệ xả dòng với điều khiển trễ
Máy phát DFIG với bộ PSS
3.2.
3.3.
3.4.
viii
3.5.
3.6.
Bộ ổn định PSS
37
39
Sơ đồ khối điều khiển FLC cải tiến của bộ điều khiển điện áp
RSC
Sơ đồ khối điều khiển FLC cải tiến của bộ điều khiển điện áp
GSC
3.7.
40
3.8.
3.9.
Đầu vào mờ thiết lập cho ε1 và ε2
Đầu vào mờ thiết lập cho đạo hàm của ε1 và ε2
Đầu ra mờ thiết lập cho Qs*
41
41
42
42
3.10.
3.11.
*
Đầu ra mờ thiết lập cho Qg
Trang trại gió sử dụng máy phát DFIG nối đến điểm kết nối
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
43
45
45
46
46
47
47
48
48
chung (PCC)
Dòng điện rotor của DFIG khi không có giải pháp LVRT và hạn
chế dao động
Dòng điện rotor của DFIG khi có giải pháp LVRT và hạn chế dao
động
Dòng điện qua bộ xả dòng của DFIG khi có giải pháp LVRT và
hạn chế dao động
Dòng điện trong bộ xả dòng của DFIG khi không có giải pháp
LVRT và hạn chế dao động
Dòng điện qua RSC của DFIG khi có giải pháp LVRT và hãm
dao động
Dòng điện qua RSC của DFIG khi không có giải pháp LVRT và
hꢁm dao động
Điện áp của DC link trong DFIG khi có giải pháp LVRT và hãm
dao động
Điện áp của DC link trong DFIG khi không có giải pháp LVRT
và hꢁm dao động
3.21.
3.22.
3.23.
Tốc độ rotor
49
49
50
Momen cơ
Điện áp tại điểm kết nối chung PCC
ix
3.24.
3.25.
3.26.
3.27.
Điện áp đầu cực máy phát
51
51
52
52
Công suất phản kháng đầu ra của máy phát DFIG
Công suất phản kháng đầu ra của GSC
Công suất phản kháng đầu ra của RSC
Trang trại điện gió lai sử dụng máy phát DFIG đặt gần máy phát
SCIG
4.1.
55
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
Sơ đồ điều khiển tổng thể của hệ thống máy phát DFIG phối hợp
Tập hợp mờ đầu vào của sai lệch điện áp PCC
Tập hợp mờ đầu vào của đạo hàm
58
60
60
61
62
Tập hợp mờ đầu ra của công suất phản kháng tham chiếu
Điện áp PCC trong hai trường hợp tác động của máy cắt
Công suất tác dụng PCC trong hai trường hợp tác động của máy
cắt
4.7.
4.8.
63
63
64
64
65
65
Công suất phản kháng tại PCC trong hai trường hợp tác động của
máy cắt
Điện áp tại PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc lập và DFIG
có điều khiển phối hợp với SCIG
4.9.
Điện áp tại PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc lập và DFIG
điều khiển độc lập
4.10.
4.11.
4.12.
Công suất phản kháng tại PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc
lập và DFIG có điều khiển phối hợp với SCIG
Công suất tác dụng tại PCC với hai chế độ vận hành SCIG độc
lập và DFIG có điều khiển phối hợp với SCIG
x
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Tên Tiếng Anh
International Renewable
Energy Agency
Tên Tiếng Việt
Hiệp hội năng lượng tái tạo
toàn cầu
IRENA
International Energy
Agency
IEA
Cơ quan năng lượng quốc tế
European Wind Energy
Association
Hiệp hội năng lượng gió
Châu Âu
EWEA
World Wind Energy
Association
Hiệp hội năng lượng gió thế
giới
WWEA
WB
World Bank
Ngân hàng thế giới
Công ty Trách nhiệm Hữu
hạn Một thành viên năng
lượng tái tạo Việt Nam
Máy phát điện cảm ứng rotor
lồng sóc
Vietnam Renewable
Energy One Member
Company Limited
Squirrel Cage Induction
Generator
REVN
SCIG
DFIG
PMSG
Doubly Fed Induction
Generator
Máy phát cảm ứng nguồn
kép
Permanent Magnet
Synchronous Generator
Direct current
Máy phát đồng bộ nam châm
vĩnh cửu
DC
AC
Điện một chiều
Alternating current
Stator Source Converter
Grid Side Converter
Điện xoay chiều
SSC
GSC
Bộ biến đổi phía stator
Bộ chuyển đổi phía lưới
Mô hình của một nhà máy
điện gió
WPP
Wind Power Plant
Khả năng vượt qua điện áp
thấp
LVRT
IGBT
Low Voltage Ride Through
Insulated Gate Bipolar
Van bán dẫn IGBT
xi
Transistor
European Network of
Transmission System
Operators for Electricity
Rotor Side Converter
Power System Stabilizer
Maximum Power Point
Tracking
Tổ chức vận hành hệ thống
truyền tải điện Châu Âu
ENTSO-E
RSC
PSS
Bộ chuyển đổi phía rotor
Bộ ổn định hệ thống điện
MPPT
PCC
Bắt điểm công suất cực đại
Point of Common Coupling
Điểm kết nối chung
Phương pháp điều khiển mờ
- Logic
FLC
Fuzzy Logic Controller
FI
DML
DFI
KB
NL
NM
NS
N
Fuzzification
Decision-Making Logic
Defuzzification
Knowledge Base
Negative Large
Negative Medium
Negative Small
Negative
Mờ hóa
Ra quyết định
Giải mờ
Hiểu biết
Âm lớn
Âm trung bình
Âm nhỏ
Âm
ZO
P
Zero
Không
Positive
Dương
PS
Positive Small
Positive Medium
Positive Large
Dương nhỏ
Dương trung bình
Dương lớn
PM
PL
xii
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2018
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu cải thiện hoạt động của máy phát tuabin gió có tốc độ không
đổi SCIG bằng máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG ghép song song.
- Mã số: B2017-ĐN02-31
- Chủ nhiệm đề tài: TS. Dương Minh Quân
- Tổ chức chủ trì: Đại học Đà Nẵng
- Thời gian thực hiện: 24 tháng, từ tháng 06 năm 2017 đến tháng 06 năm 2019
2. Mục tiêu:
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu đề xuất một chiến lược điều khiển tối ưu cho
hoạt động của máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG. Sau đó, lắp đặt máy phát
DFIG gần máy phát tuabin gió có tốc độ không đổi SCIG để cải thiện chất lượng điện
áp cũng như hiệu quả vượt qua sự cố điện áp thấp của máy phát SCIG.
3. Tính mới và sáng tạo:
Công nghệ máy phát tuabin gió trên thế giới trước năm 2000 chủ yếu sử dụng
loại máy phát có tốc độ không thay đổi SCIG vì các lꢂ do sau: rẻ, có độ tin cậy cao và
mạnh mẽ. Tuy nhiên, những vấn đề chính của máy phát SCIG đó là: thiếu khả năng
điều khiển, luôn luôn tiêu thụ công suất phản kháng của lưới điện trong suốt quá trình
hoạt động bình thường và sự cố. Vì lꢂ do tiêu thụ công suất phản kháng nên máy phát
SCIG dễ gây ra mất ổn định điện áp. Kết quả là máy phát này gặp nhiều khó khăn
trong việc đáp ứng các yêu cầu kết nối của lưới điện.
xiii
Để cải thiện đặc tính điện áp thấp LVRT của máy phát tuabin gió SCIG, đề tài
đꢁ thiết kế và đề xuất một chiến lược điều khiển mới cho máy phát tuabin gió có tốc
độ thay đổi DFIG. Máy phát DFIG sẽ được lắp đặt gần máy phát tuabin gió có tốc độ
không đổi SCIG bằng cách sử dụng phương pháp điều khiển mờ (hay còn gọi là
phương pháp điều khiển thông minh). Trong nghiên cứu này, mô hình của một nhà
máy điện gió (WPP) dựa trên mô hình máy phát DFIG truyền thống sử dụng bảo vệ bộ
xả dòng ngắn mạch đꢁ được mô phỏng trong Matlab/Simulink để tối ưu khả năng vận
hành trong trường hợp sự cố lớn. Kết quả cho thấy DFIG truyền thống được trang bị
bộ xả dòng ngắn mạch có thể bảo vệ bộ chuyển đổi năng lượng, nhưng vì RSC bị khóa
do hoạt động của bộ xả dòng ngắn mạch và khả năng điều khiển công suất phản kháng
bị mất, dẫn đến sự dao động cơ điện và sự bất ổn của hệ thống. Do đó, để cải thiện khả
năng vượt qua điện áp thấp (Low Voltage Ride Through - LVRT) và hạn chế dao
động, một hệ thống điều khiển phối hợp bao gồm bộ xả dòng ngắn mạch, RSC, GSC
và PSS được đề xuất thực hiện trong nghiên cứu này. Đặc biệt, một phương pháp điều
khiển tiên tiến theo dạng tầng Fuzzy-PI được giới thiệu để điều khiển IGBT (Insulated
Gate Bipolar Transistor) thông qua bộ biến tần nhằm tăng cường độ ổn định trong
trạng thái quá độ. Các kết quả mô phỏng sẽ cho thấy hiệu quả của hệ thống được đề
xuất bằng cách sử dụng bộ điều khiển LVRT và hꢁm dao động để đáp ứng các yêu cầu
nối lưới liên quan đến LVRT so với máy phát DFIG truyền thống chỉ sử dụng bảo vệ
bộ xả dòng ngắn mạch. Các kết quả mô phỏng đꢁ cho thấy hiệu quả hoạt động của
chiến lược điều khiển do tác giả đề xuất, Sự phối hợp hoạt động của bộ xả dòng ngắn
mạch crowbar cùng với các bộ điều khiển vượt qua điện áp thấp LVRT và hãm dao
động là một sự mới mẻ và sáng tạo đꢁ được tác giả đề xuất nhằm đảm bảo rằng máy
phát tuabin gió DFIG và SCIG sẽ không bị cắt ra khỏi lưới điện khi có sự cố xảy ra
trên lưới.
4. Kết quả nghiên cứu:
Từ thực tiễn nước ta có bờ biển dài trên 3200km và có nhiều đảo, đó là điều
kiện thuận lợi để khai thác tiềm năng gió. Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng
gió không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp
giảm thiểu việc ô nhiễm môi trường. Nhận thức được tầm quan trọng của năng lượng
xiv
tái tạo nói chung và năng lượng gió nói riêng, đẩy mạnh việc nghiên cứu và phát triển
nhiều công nghệ tiên tiến cùng các giải pháp hữu hiệu để thúc đẩy sự phát triển năng
lượng tái tạo nói chung và năng lượng gió nói riêng, giúp giảm sự căng thẳng năng
lượng của nước ta.
- Nắm bắt bắt được các công nghệ máy phát tuabin gió. Từ đó chọn lựa và đề xuất các
giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của các nhà máy phong điện.
- Đảm bảo cho các nhà máy phong điện (có giá thành cao) hoạt động an toàn và liên
tục ngay cả khi xảy ra sự cố nghiêm trọng trên lưới điện.
- Kết quả nghiên cứu là một tài liệu tham khảo quan trọng cho việc lựa chọn công
nghệ, cũng như phương án vận hành cho các nhà máy phong điện.
- Hꢀ trợ giảng viên trong việc dạy các học phần liên quan đến năng lượng tái tạo.
5. Sản phẩm:
Việc nghiên cứu đề tài mang lại hiệu quả cao trong công tác giáo dục và đào
tạo, với kết quả đào tạo 01 thạc sĩ. Đồng thời kết quả nghiên cứu của đề tài cũng sẽ
được sử dụng nhằm hướng dẫn, định hướng nghiên cứu cho các sinh viên tốt nghiệp về
các lĩnh vực năng lượng tái tạo, tích hợp nguồn năng lượng tái tạo vào hệ thống điện,
điều khiển thông minh…
Về mặt khoa học, nghiên cứu này đꢁ có 01 bài báo đăng tạp chí thuộc danh mục
SCIE, 01 bài báo đăng tạp chí thuộc danh mục Scopus, 01 bài báo đăng tạp chí Quốc
tế, 01 bài báo trong nước, 02 bài báo đăng trong kỷ yếu Hội nghị quốc tế có phản biện
khoa học thuộc danh mục Scopus.
Về mặt thực tiễn, đề tài đề xuất một chiến lược điều khiển tối ưu cho hoạt động
của máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG. Sau đó, lắp đặt máy phát DFIG gần
máy phát tuabin gió có tốc độ không đổi SCIG để cải thiện chất lượng điện áp cũng
như hiệu quả vượt qua sự cố điện áp thấp của máy phát SCIG, góp phần thực hiện nội
dung trong Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh thời kỳ 2011 – 2020 và tầm nhìn
xv
đến năm 2050 có ghi rõ: Giảm cường độ phát thải khí nhà kính và thúc đẩy sử dụng
năng lượng sạch, năng lượng tái tạo.
Báo cáo của đề tài sẽ tạo nguồn tài liệu tham khảo cho các sinh viên của Đại
học Đà Nẵng. Đồng thời kết quả của đề tài là một tài liệu tham khảo quan trọng cho
việc lựa chọn công nghệ, cũng như phương án vận hành cho các nhà máy phong điện.
6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của
kết quả nghiên cứu:
Sản phẩm của đề tài là đề xuất phương án phối hợp điều khiển và xây dựng hệ
thống trang trại gió lai gồm máy phát tuabin gió SCIG và DFIG. Báo cáo toàn bộ đề
tài và chương trình mô phỏng trên máy tính là một tài liệu tham khảo quan trọng cho
các đơn vị đầu tư, vận hành và quản lꢂ nguồn năng lượng gió.
Ngày 03 tháng 12 năm 2018
Tổ chức chủ trì
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)
(ký, họ và tên, đóng dấu)
xvi
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: Coordinated Control of DFIG to Improve LVRT Characteristics of SCIG
Wind Turbine System by means of Fuzzy Logic
Code number: B2017-ĐN02-31
Coordinator: Dr. Dương Minh Quân
Implementing institution: The University of Danang
Duration: 24 months, from 06/2017 to 06/2019.
2. Objective(s):
Propose solutions to improve LVRT characteristics of SCIG Wind turbine
system by coordinated control of DFIG using Fuzzy Logic Controller.
3. Creativeness and innovativeness:
The wind power generation technology before the year 2000 was dominated by
SCIG-based wind systems. The SCIG machine, connected directly to a grid through a
transformer, has been popular because of its reliability, low cost and robustness.
However, the key issue with the SCIG is its lack of controllability, indicating that it
always requires reactive power from the grid during normal operation and transient
state as well. It has poor reactive power capabilities to meet the new grid connection
requirements, potentially leading to voltage instability from grid faults.
To improve the SCIG’s low voltage ride through (LVRT) characteristics, this
paper presents a new control strategy for a variable-speed wind power generation
DFIG (Doubly-fed Induction Generator) located closely to the SCIG-based wind
system by utilizing the control capability of fuzzy logic technique. In this paper, for
improving the LVRT (Low Voltage Ride through) capability of DFIG and for damping
xvii
the oscillations, a coordinated control system of the crowbar protection, RSC, GSC
(Grid Side Converter), and PSS (Power System Stabilizer) is implemented and
proposed. A hybrid cascade Fuzzy-PI based controlling technique is introduced to
control the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) based frequency converter to
enhance the transient stability. Compared to traditional DFIG using only crowbar
protection, the simulation results show the effectiveness of the system using LVRT
proposed control system.
The proposed control system regulates effectively reactive power output of the
DFIG wind turbine by controlling both grid-side and rotor-side converters to
compensate the reactive power absorbed by the SCIG-based wind turbine. The
effectiveness of the proposed control strategies is proven by simulation results. These
illustrates that the LVRT characteristics and stability margin of the SCIG-based wind
system is significantly improved when extra reactive power is compensated from the
DFIG wind system in the proximity.
4. Research results:
Our country has a coastline of over 3200 km and many islands; it is a favorable
condition to exploit the wind potential. Access to wind power is not only contributing
to the energy demand but also minimizing environmental pollution. Recognizing the
importance of renewable energy in general and wind energy in particular, promoting
the research and development of advanced technologies related to wind power system
will be seen as a key solution.
- The operation of power systems with large wind penetration levels, influence of the
wind turbine category for connection and operation have proven necessary.
- Enhance and stabilize wind turbine behavior, reduction the amounts of wind
generator can be disconnected following grid disturbances and furnish the wind
turbines with operation characteristics similar to those of the conventional power
generators.
xviii
- The research results are an important reference for the selection of technology, as
well as the operation of wind power plants.
- Assist faculty in teaching modules related to renewable energy.
5. Products:
The research has high efficiency in the education and training, with the results
of training 01 master. The research results will also be used to guide for graduates in
the fields of wind power technology, wind power integrated in power system,
intelligent control…
In terms of science, this study has a scientific journal published in SCIE
category, a journal article published in Scopus category, an international journal
article, a scientific journal published in the science and technology journal - University
of Da Nang, 02 articles published in the proceedings of the International Conference
under the category of Scopus.
In practical terms, the research proposed solutions for the operation of variable
speed DFIG wind generators. Then, install the DFIG wind generator near the SCIG
constant-speed wind generator to improve the voltage quality as well as the efficiency
of overcoming the SCIG generator's low voltage ride through (LVRT). At the same
time, the results of the research applied in Renewable energy system (RES) will
contribute to the implementation of The national Green Growth Strategy for the period
2011-2020 and vision to 2050.
The research report will provide a source of reference for students of the
University of Danang. At the same time, the results of the research are an important
reference for the choice of wind turbine technology, as well as for the operation of
wind power plants.
6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research
results:
xix
After completion of this project, the research results will be transferred directly
to the units in Vietnam that have the need to apply the results of the project to
effectively implement and develop wind power plants.
xx
Tải về để xem bản đầy đủ
48 trang
12840
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo tóm tắt Đề tài Nghiên cứu cải thiện hoạt động của máy phát tuabin gió có tốc độ không đổi SCIG bằng máy phát tuabin gió có tốc độ thay đổi DFIG ghép song song", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_tom_tat_de_tai_nghien_cuu_cai_thien_hoat_dong_cua_ma.pdf
