Kỹ thuật năng lượng gió khảo sát các vấn đề liên quan đến năng lượng gió; turbine gió; hệ máy phát gió làm việc với lưới điện

1


MC LC
Trang tựa Trang
PHN M U
1. Lý do chnăđề tài 1
2. Mụcăđíchăkhách thể vàăđiătngănghiênăcu 1
3. Gii quyết nghiên cứu 2
4. Nhim vụ nghiên cứu và phm vi nghiên cứu 2
5.ăPhơngăphápănghiênăcứu 3
PHN NI DUNG
NG QUAN
 LÝ THUYT 9
2.1 Các v ng trong gió 9
2.1.1ăNĕngălng gió 9
2.1.2 Sự phân b vn tc gió 9
2.1.3 Sự chuyểnăđổiănĕngălng gió và hiu sut rotor 11
2.1.4ăĐng cong công sut tuabin gió 14
2.1.5 Tầm quan trng của vicăthayăđổi tcăđ máy phát 16
2.2 Turbine gió 16
2.2.1 Giơ
́
iăthiê
̣
uăTurbinăgió 16
2.2.2ăKhíăđng hc Turbin gió trục ngang 19
2.2.3 S Betz gii hn 21
2.2.4 Lý thuyết phân t cánh 22
2.2.5 Thuyếtăđngălng phân t cánh (BEM) 23
2.3 H thng máy phát gió làm vic v n bi i hoàn toàn t 

trên turbin gió vng b (FRC-GS) 25
2.3.1ăMáyăphátăđng b trên tuabin gió FRC-SG 26
2.3.2ăĐiều khiển trực tiếp máy phát Tuabin gió 26
2.3.3ăMáyăphátăđng b kíchăđinăđi bằngănamăchâmăvƿnhăcữu 27
2.3.4ăMáyăphátăđng b namăchâmăvƿnhăcữu 27
2.4 Vn hành công sut turbin gió 29
2.4.1 Vn hành công sut cựcăđi 29
C 33
i 33
3.1.1ăVéctơăkhôngăgian 33
3.1.2 Biểu diển công sutătheoăvéctơăkhôngăgian 35
3.1.3 Phép biến biếnăđổi giữaăđiălng ba pha abc và αβ 36
3.1.4 Phép biến biếnăđổi giữaăđiălng αβ và dq 37
3.2 Mô hình toán hc h thng máy phát gió làm vic vn bii
hoàn toàn t trên turbine gió vng b (FRC-GS) 39
3.2.1ăĐiều khiển Tuabin gió và hotăđngăđánhăgiáăcácăđặcătínhăđng 39
3.2.2 Máy phát cm ứng trên Tuabin gió 51
2


n 58
     U KHIN T HP TURBIN GIÓ S DNG MÁY
 NG B    U VI B CHUY I HOÀN
TOÀN CÔNG SUNH MC (FRC-SG) 60
4.1 Gii thiu v phn mm PSCAD 60
4.2 Ngun gió 62
4.3 Thành phn turbine gió 64
4.3.1 Khái quát về thành phần turbine gió trong PSCAD 64
4.3.2ăĐng cong Cp vi mô hình chuẩn PSCAD 65
4.3.3 Các thông s tính toán 66

4.4 Thành phu chnh turbine gió 68
4.4.1 Khái quát về thành phầnăđiều chỉnh turbine gió trong PSCAD 68
4.4.2 Các thông s b điều chỉnh gió 69
ng b 70
4.5.1 Khái quát về các thành phầnămáyăphátăđinăđng b trong PSCAD 70
4.5.2 Các thông s củaămáyăphátăđinăđng b 72
4.6 Ngun và chuyi tn s 73
4.6.1 Bô
̣
ăchố
̉
nhăluăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă 73
4.6.2 Boăvăquáăđinăáp 75
4.6.3 Bus DC 76
4.6.4 B nghchăluă6ăkhóaăThyristor 78
4.6.5 Kết niăli . 84
NG VÀ KT QU MÔ PHNG 86
5.1 XÂY DNG MÔ HÌNH TRÊN PSCAD 86
5.1.1 Phía phần phát 86
5.1.2 Phần chuyểnăđổi 88
5.2 KT QU MÔ PHNG TRÊN PSCAD 90
5.2.1 Kết qu mô phỏng trên mt turbine 90
5.2.2 Kết qu mô phỏng trên 10 turbine 100
T LUN 112
6.1 Các vnăđề đưăgii quyết trong lunăvĕn 112
6.2 Đề xut những nghiên cứu tiếp theo 112

3


THUT NG VIT TT

CÁC T VIT TT
FRC-SG
Fully Rated Converter- Synchronous Generator
FSIG
Fixed-speed Induction Generator
PG-RE Real Power
Generator-Rectifier
QG-RE Reactive Power
Generator-Rectifier
PG-IN Real Power
Generator-Invecter
QG-IN Reactive Power
Generator-Invecter
PG-TOTAL Real Power
Generator Total
QG-TOTAL Reactive Power
Generator Total
FTP Flux, Torque, Power
FOC Field Oriented Control
GSC Grid Side Converter

IG Induction Generator
IE Increment Encoder
LA Line Voltage Angle
LPV Linear Parameter Varying
RSC Rotor Side Converter
PLL Phase Locked Loop
PI Proportional Integral
p.u Per Unit
PWM Pulse Width Modulation
RMS Root Mean Square
SG Synchronuos Generator
SMC Sliding Mode Control
SC Stator Current
VSC Voltage Source Converter
WECS Wind Energy Convertion System
Ch s trên
s, e h trục taăđ tƿnhăαβ và h trụcăđng b dq
ref, ∗ giá tr điều khiển hoặc giá tr đặt
mea giá tr đoălng
T chuyển v của ma trn,ăvéctơ
^ giá tr călng
Ch s i
n,b giá tr danhăđnh, tr cơăbn
max, min maximum, minimum
KÝ HIU
v
as
, v
bs
, v

cs
, v
ar
, v
br
, v
cr
đin áp pha stator và rotor
i
as
, i
bs
, i
cs
, i
ar
, i
br
, i
cr
dòngăđin stator và rotor
4



as
, 
bs
, 
cs

, 
ar
, 
br
, 
cr
từ thông stator và rotor
v
αs
, v
βs
, v
αr
, v
βr
đin áp stator và rotor theo trục α,β
i
αs
, i
βs
, i
αr
, i
βr
dòng stator và rotor theo trục α,β

αs
, 
βs
, 

αr
, 
βr
từ thông stator và rotor theo trục α,β
v
ds
, v
qs
, v
dr
, v
qr
đin áp stator và rotor theo trục d,q
i
ds
, i
qs
, i
dr
, i
qr
dòng stator và rotor theo trục d,q

ds
,
qs
,
dr
,
qr

từ thông stator và rotor theo trục d,q
u
s
,U
dc
đinăápăliăvàăđin áp dc-link
R
s
,R
r
đin trở dây qun stator và rotor
L
ls
,L
lr
đin cm tn stator và rotor
L
s
,L
r
đin cm stator và rotor
L
m
đin cm từ hóa

s
,
r
tcăđ đng b và rotor [elec.rad/s ]


rm
vn tcăgócăcơăhc của rotor [mach.rad/s ]

sl
,s vn tcătrtăvàăđ trt
k
T
t s vòng dây stator và rotor
θ
s
,θ
r
góc v trí stator và rotor [elec.rad ]
T
e
,T
m
mômenăđin từ vàămômenăcơ
P
s
,Q
s
công sut tác dụng, phn kháng phía stator

s
, 
r
thi hằng stator và rotor
, f h s tn tổng và h s ma sát [N.m.s/rad ]
p s cặp cực từ

J,H mômen quán tính và h s quán tính rotor
v,v
d
,
v
vn tcăgióătrc, sau cánh qut và trung bình
R
b
,A
r
bán kính và din tích quét cánh qut tuabin
p, C
ρ
mtăđ không khí và hiu sut rotor
λ, β Tip - speed - ratio và góc pitch


LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-1
 

1.1  
1.1.1 Tình hình cung - cầu điện năng ở Việt Nam
TcăđătĕngătrngătrungăbìnhăcaăsnălngăđinăăVităNamătrongăβ0ănĕmă
trăliăđơyăđtămcărtăcao,ăkhongă1β-1γ%/nĕmă- tcălƠăgnăgpăđôiătcăđătĕngă
trngăGDPăcaănnăkinhăt.ăChinălcăcôngănghipăhóaăvƠăduyătrìătcăđătĕngă
trngăcaoăđăthcăhinăỀdơnăgiƠu,ăncămnh“ăvƠătránhănguyăcăttăhuăsăcònătipă
tcăđặtălênăvaiăngƠnhăđinănhiuătrngătráchăvƠătháchăthcătoălnătrongănhngăthpă
niênăti.ăĐăhoƠnăthƠnhăđcănhngătrngătráchănƠy,ăngƠnhăđinăphiăcóăkhănĕngă
dăbáoănhuăcuăvăđinănĕngăcaănn kinhăt,ătrênăcăsăđóăhochăđnhăvƠăphátătrină

nĕngălcăcungăngăcaămình.ă
Vicăcălngănhuăcuăvăđinăkhôngăhăđnăgin,ăbiăvìănhuăcuăvăđinălƠă
nhuăcuădnăxut.ăChẳngăhnănhănhuăcuăvăđinăsinhăhotătĕngăcaoătrongămùaăhèă
lƠădoăcácăhăgiaăđìnhăcóănhuăcuăđiuăhòaăkhôngăkhí,ăđáăvƠăncămát.ăTngătănhă
vy,ăcácăcôngătyăsnăxutăcnăđinălƠădoăđinăcóăthăđcăktăhpăviăcácăyuătăđuă
vƠoăkhácă (nhă laoă đng,ănguyênăvtă liuăv.v.)ă đăsnăxută raăcácăsnă phẩmă cuiă
cùng. Nói cách khác, chúng ta khôngăthăcălngănhuăcuăvăđinămtăcáchătrcă
tipămƠăphiăthcăhinămtăcáchăgiánătipăthôngăquaăvicăcălngănhuăcuăcaăcácă
snăphẩmăcuiăcùng.ăNhuăcuănƠy,ăđnăltănó,ăliăphăthucăvƠoănhiuăbinăsăkinhă
tăvƠăxƣăhiăkhác
TheoădăbáoăcaăTngăCôngătyăĐinălcăVităNam,ănuătcăđătĕngătrngă
GDPătrungăbìnhătipătcăđcăduyătrìăămcă7,1%/nĕmăthìănhuăcuăđinăsnăxutăcaă
Vită Namă vƠoă nĕmă β0β0ă să lƠă khongă β00.000ă GWh,ă vƠoă nĕmă β0γ0ă lƠă γβ7.000ă
GWh.ăTrongăkhiăđó,ăngayăcăkhiăhuyăđngătiăđaăcácăngunăđinătruynăthngăthìă
snălngăđinăniăđaăcaăchúngătaăcũngăchăđtămcătngăngălƠă165.000ăGWhă
(nĕmăβ0β0)ăvƠăβ08.000ăGWhă(nĕmăβ0γ0).ăĐiuănƠyăcóănghĩaălƠănnăkinhătăsăbă

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-2
thiuăhtăđinămtăcáchănghiêmătrng,ăvƠătỷălăthiuăhtăcóăthălênătiăβ0-30%ămiă
nĕm.ăNuădăbáoănƠyăcaăTngăCôngătyăĐinălcătrăthƠnhăhinăthcăthìăhoặcălƠă
chúngătaăphiănhpăkhẩuăđinăviăgiáăđắtăgpăβ-γălnăsoăviăgiáăsnăxutătrongănc,ă
hoặcălƠăhotăđngăsnăxutăcaănnăkinhătăsăriăvƠoăđìnhătr,ăcònăđiăsngăcaă
ngiădơnăsăbănhăhngănghiêmătrng.ă
Khôngăphiăđiăđnănĕmăβ010ăhayăβ0β0,ăngayătrongăthiăđimăhinătiăchúngă
taăcũngăđƣăđcă“nmămùi”ăthiuăđin.ăTrongănhngănĕmăgnăđơy,ăngiădơnăăhaiă
trungătơmăchínhătrăvƠăkinhătăcaăđtăncăchuăcnhăcắtăđinăluônăphiênăgơyănhiuă
khóăkhĕnăchoăsinhăhotăvƠănhăhngătiêuăccăđnăđiăsngăkinhăt.ă
1.1.2 Những lợi ích về môi trờng và xư hi của điện gió
NĕngălngăgióăđcăđánhăgiáălƠăthơnăthinănhtăviămôiătrngăvƠăítăgơyă

nhăhngăxuăvămặtăxƣăhi.ăĐăxơyădngămtănhƠ máyăthyăđinălnăcnăphiă
nghiênăcuăkỹălngăcácăriăroăcóăthăxyăraăviăđpănc.ăNgoƠiăra,ăvicădiădơnă
cũngă nhă vică mtăcácă vùngă đtă canhă tácă truynă thngă să đặtă gánhă nặngă lênă vaiă
nhngăngiădơnăxungăquanhăkhuăvcăđặtănhƠămáy,ăvƠăđơyăcũngălƠăbƠiătoánăkhóăđiă
viăcácănhƠăhochăđnhăchínhăsách.ăHnăna,ăcácăkhuăvcăđăcóăthăquyăhochăcácă
đpăncătiăVităNamăcũngăkhôngăcònănhiu.ă
SongăhƠnhăviăcácănhƠămáyăđinăhtănhơnălƠănguyăcăgơyănhăhngălơuădƠiă
đnăcucăsngăcaăngiădơnăxungăquanhănhƠămáy. CácăbƠiăhcăvăròărăhtănhơnă
cngăthêmăchiăphíăđuătăchoăcôngăngh,ăkỹ thutăquáălnăkhinăcƠngăngƠyăcƠngăcóă
nhiuăsăngnăngiăkhiăsădngăloiănĕngălngănƠy.ă
CácănhƠămáyăđinăchyănhiênăliuăhóaăthchăthìăluônălƠănhngăthăphmăgơyă
ôănhimănặngăn,ănhăhngăxuăđnămôiătrngăvƠăscăkheăngiădơn.ăHnăthă
ngunănhiênăliuănƠyăkémănăđnhăvƠăgiáăcóăxuăthăngƠyămtătĕngăcao.ă
KhiătínhăđyăđăcăcácăchiăphíăngoƠiăậ lƠănhngăchiăphíăphátăsinhăbênăcnhă
nhngăchiăphíăsnăxutătruynăthng,ăthìăliăíchăcaăvicăsădngănĕngălngăgióă
cƠngătrănênărõărt.ăSoăviăcácăngunănĕngălngăgơyăôănhimă(víădănhăănhƠămáyă
nhităđinăNinhăBình)ăhayăphiădiădiăquyămôălnă(cácănhƠămáyăthyăđinăln),ăkhiă

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-3
sădngănĕngălngăgió,ăngiădơnăkhôngăphiăchuăthităhiădo thtăthuăhoaămƠuă
hayătáiăđnhăc vƠăhăcũngăkhôngăphiăchuăthêmăchiăphíăyătăvƠăchĕmăsócăscăkheă
doăôănhim.ă
NgoƠiăraăviăđặcătrngăphơnătánăvƠănằmăsátăkhuădơnăc,ănĕngălngăgióăgiúpă
tităkimăchiăphíătruynăti.ăHnăna,ăvicăphátătrinănĕngălngăgióăăcnămtălcă
lngălaoăđngălƠăcácăkỹăsăkỹăthutăvnăhƠnhăvƠăgiámăsátălnăhnăcácăloiăhìnhă
khác,ăvìăvyăgiúp toăthêmănhiuăvicălƠmăviăkỹănĕngăcao.ă
TiăcácăncăChơuăỂu,ăcácănhƠămáyăđinăgióăkhôngăcnăđuătăvƠo đtăđaiăđă
xơyădngăcácătrmăturbinămƠăthuêăngayăđtăcaănôngădơn.ăGiáăthuêăđtă(khongăβ0%ă
giáăthƠnhăvnăhƠnhăthngăxuyên)ăgiúpămangăliămtăngunăthuănhpănăđnhăchoă

nôngădơn,ătrongăkhiădinătíchăcanhătácăbănhăhngăkhôngănhiu.
Cuiăcùng,ănĕngălngăgióăgiúpăđaădngăhóaăcácăngunănĕngălng,ălƠămtă
điuăkinăquanătrngăđătránhăphăthucăvƠoămtăhayămt săítăngunănĕngălngă
chăyu vƠăchínhăđiuănƠyăgiúpăphơnătánăriăroăvƠătĕngăcngăanăninhănĕngălng.ă
1.1.3 Tiềm năng điện gió của Việt Nam
NằmătrongăkhuăvcăcnănhităđiăgióămùaăviăbăbinădƠi,ăVităNamăcóămtă
thunăliăcăbnăđăphátătrinănĕngălngăgió.ăSoăsánhătcăđăgióătrungăbìnhătrongă
vùng BinăĐôngăVităNamăvƠăcácăvùngăbinălơnăcnăchoăthyăgióătiăBinăĐôngăkháă
mnhăvƠăthayăđiănhiuătheoămùa.
TrongăchngătrìnhăđánhăgiáăvăNĕngălngăchoăChơuăỄ,ăNgơnăhƠngăThă
giiăđƣăcóămtăkhoăsátăchiătităvănĕngălngăgióăkhuăvcăĐôngăNam Ễ,ătrongăđó
cóăVită Nam.ă NhăvyăNgơnă hƠngă Thă giiă đƣălƠmă hă Vită Namă mtă vicăquană
trng,ătrongăkhiăVităNamăcònăchaăcóănghiênăcuănƠoăđángăk.ăTheoătínhătoánăcaă
nghiênăcuănƠy,ătrongăbnăncăđcăkhoăsátăthìăVităNamăcóătimănĕngăgióălnă
nhtăvƠăhnăhẳnăcácăqucăgiaălơnăcnălƠăTháiăLan,ăLƠoăvƠăCampuchia.ăTrongăkhiă
VităNamăcóătiă8,6%ădinătíchălƣnhăthăđcăđánh giáăcóătimănĕngătừăttăđnărtă
tt đăxơyădngăcácătrmăđinăgióăcălnăthìădinătíchănƠyăăCampuchiaălƠă0,β%,ăă
LƠoălƠă β,9%,ă vƠă ă Thái-lană cũngăchă lƠă0,β%.ă Tngătimă nĕngă đină gióă caăVită

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-4
Namăcăđtă51γ.γ60ăMWătcălƠăbằngăhnăβ00ălnăcôngăsutăcaăthyăđinăSnăLa,ă
vƠăhnă10ălnătngăcôngăsutădăbáoăcaăngƠnhăđinăvƠoănĕmăβ0β0.ăTtănhiên,ăđă
chuynătừătimănĕngălỦăthuytăthƠnhătimănĕngăcóăthăkhaiăthác,ăđnătimănĕngăkỹă
thut,ăvƠăcuiăcùng,ăthƠnhătimănĕngăkinhătălƠăcămtăcơuăchuynădƠi;ănhngăđiuă
đóăkhôngăngĕnăcnăvicăchúngătaăxemăxétămtăcáchăthuăđáoătimănĕngătoălnăvă
nĕngălngăgióăăVităNam.ă
Nuăxétătiêuăchuẩnăđăxơyădngăcácătrmăđinăgióăcănhăphcăvăchoăphátă
trinăkinhătăănhngăkhuăvcăkhóăkhĕnăthìăVităNamăcóăđnă41%ădinătíchănôngă
thônăcóăthăphátătrinăđinăgióăloiănh.ăNuăsoăsánhăconăsănƠyăviăcácăncălángă

gingăthìăCampuchiaăcóă6%,ăLƠoăcóă1γ%ăvƠăTháiăLanălƠă9%ădinătích nông thôn có
thăphátătrinănĕngălngăgió.ăĐơyăquăthtălƠămtăuăđƣiădƠnhăchoăVităNamămƠă
chúngătaăcònăth ăchaănghĩăđnăcáchătnădng.
Choă đnă nayă Vită Namă cònă mtă să tră ngiă lnă lƠmă chmă bcă vică xơyă
dng,ăphátătrinăsnăxutăđinăgió.
 Chaăcóăchínhăsáchă(lut)ăvƠăcácăquyăđnhă(diălut)ăvătrăgiáăchoăvicămuaă
đinătừăngunănĕngălngăgió;ăchaăđăscăhpădnăcácănhƠăđuăt.
 VnăcònăthiuăcácădchăvăvƠăkhănĕngătƠiăchínhăđănhƠăđuătăcóăthăvayăvnă
từăngơnăhƠngăhoặcătừăcácătăchcătƠiăchínhăcho vicăxơyădngăvƠăphátătrinăđinăgió.
 ChngătrìnhăquiăhochăvƠăchínhăsáchăcaăchínhăquynăđaăphngăvƠătrungă
ngănênăthtăminhăbch,ărõărƠng,ătránhătìnhătrngăchiănhau,ăđăxyăraătìnhătrngă
“trngăđánhăxuôiă- kènăthiăngc”.
 ThiuăkinăthcăvƠănĕngălcăkỹăthutăđăthcăhinămtăcôngătrìnhăđinăgióă
hoƠnăchnh,ăcũngănhăcácăkỹăthutăcăbnăvƠădchăvăboăqun,ăboătrì,ăđiuăhƠnhăvƠă
qunălỦầăsauălắpăđặt.ăTiăcácătrngăđiăhc,ătrungăcpădyănghăchaăcóăbămônă
gingădyăvăkỹăthutăvƠăcôngănghăđinăgió.
 Quáătrình,ăxơyădngăcácătrmăđoăgióă(windămeasuringăstation)ăđăthuăthp,ă
thngăkêăvƠăphơnătíchăđyăđăcácăsăliuăvăgióăchămiăđangătừngăbcăthcăhin.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-5
VităNamăchaăcóămtălătrình,ăđnhăhngă(roadmap)ăvƠăquaăđóămtăchngă
trìnhăcăbnă(masterplan) văsăphơnăbănhngăngunănĕngălngăchínhă(hóaăthch,ă
nĕngălngătáiăto,ăhtănhơnă )ăsădngătrongătngălaiăvƠănhtălƠăbinăpháp,ăbcă
điăcăthăđăthcăhinăchngătrìnhănƠy.
1.1.4 Đề xuất mt khu vực xây dựng điện gió cho Việt Nam
ăVităNam,ăcácăkhuăvcăcóăthăphátătrină nĕngălngăgióăkhôngătriăđuă
trênătoƠnăbălƣnhăth.ăViănhăhngăcaăgióămùaăthìăchăđăgióăcũngăkhácănhau.ă
NuăăphíaăbắcăđèoăHiăVơnăthìămùaăgióămnhăchăyuătrùngăviămùaăgióăđôngăbắc,ă
trongăđóăcácăkhuăvcăgiƠuătimănĕngănhtălƠăQungăNinh,ăQungăBình,ăvƠăQungă

Tr.ăăphnăphíaănamăđèoăHiăVơn,ămùaăgióămnhătrùngăviămùaăgióătơyănam,ăvƠă
cácăvùngă timă nĕngă nhtăthucă caoă nguyênă TơyăNguyên,ăcácă tnhă venă bină đngă
bằngăsôngăCuăLong,ăvƠăđặcăbitălƠăkhuăvcăvenăbinăcaăhaiătnhăBìnhăThun,ăNinhă
Thun.ă
Theoă nghiênă cuă caă NHTG,ă trênă lƣnhă thă Vită Nam,ă haiă vùngă giƠuă timă
nĕngănhtăđăphátătrinănĕngălngăgióălƠăSnăHiă(NinhăThun)ăvƠăvùngăđiăcátăă
đăcaoă60-100măphíaătơyăHƠmăTinăđnăMũiăNéă(BìnhăThun).ăGióăvùng này không
nhngăcóăvnătcătrungăbìnhăln,ăcònăcóămtăthunăliălƠăsălngăcácăcnăbƣoăkhuă
vcăítăvƠăgióăcóăxuăthănăđnhălƠănhngăđiuăkinărtăthunăliăđăphátătrinănĕngă
lngăgió.ăTrongănhngăthángăcóăgióămùa,ătỷălăgióănamăvƠăđôngănamălênăđnă98%ă
viăvnătcătrungăbìnhă6-7ăm/sătcălƠăvnătcăcóăthăxơyădngăcácătrmăđinăgióăcôngă
sutăγă- γ,5ăMW.ăThcătălƠăngiădơnăkhuăvcăNinhăThunăcũngăđƣătăchătoămtă
sămáyăphátăđinăgióăcănhănhằmămcăđíchăthắpăsáng.ăăcăhaiăkhuăvcănƠyădơnăcă
thaătht, thiătităkhôănóng,ăkhắcănghit,ăvƠălƠănhngăvùngădơnătcăđặcăbităkhóă
khĕnăcaăVităNam.ă
Mặcădùăcóănhiuăthunăliănhăđƣănêuătrên,ănhngăkhiănóiăđnănĕngălngă
gió,ăchúngătaăcnăphiăluăỦămtăsăđặcăđimăriêngăđăcóăthăphátătrinănóămtăcáchă
cóăhiuăquănht.ăNhcăđimălnănhtăcaănĕngălngăgióălƠăsăphăthucăvƠoăđiuă
kinăthiătităvƠăchăđăgió.ăVìăvyăkhiăthităk,ăcnănghiênăcuăhtăscănghiêmătúcă
chăđăgió,ăđaăhìnhăcũngănhăloiăgióăkhôngăcóăcácădòngăriăvnănhăhngăkhôngă

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-6
ttăđnămáyăphát.ăCũngăvìălỦădoăphăthucătrên,ănĕngălngăgióătuyăngƠyăcƠngăhuă
dngănhngăkhôngăthălƠăloiănĕngălngăchălc.ăTuyănhiên,ăkhănĕngăktăhpăgiaă
đinăgióăvƠăthyăđinătíchănĕngăliămăraăcăhiăchoăchúngătaăphátătrinănĕngălngă
ăcácăkhuăvcănhăTơyăNguyênăvnăcóăliăthăăcăhaiăloiăhìnhănƠy.ăMtăđimăcnă
luăỦănaălƠăcácătrmăđinăgióăsăgơyăôănhimătingănătrongăkhiăvnăhƠnhăcũngănhă
pháăvăcnhăquanătănhiênăvƠăcóăthănhăhngăđnătínăhiuăcaăcácăsóngăvôătuyn.ă
Doăđó,ăkhiăxơyădngăcácăkhuăđinăgióăcnătínhătoánăkhongăcáchăhpălỦăđnăcácăkhuă

dơnăc,ăkhuăduălchăđăkhôngăgơyănhngătácăđngătiêuăcc.ă
1.1.5 Kt luận
Nhằmăđápăngămcătiêuătĕngătrngăđyăthamăvng,ătrongătrungă hnă Vită
Namăcnătipătcăkhaiăthácăcácăngunănĕngălngătruynăthng.ăVădƠiăhn,ăVită
Namă cnă xơyădngă chină lcă vƠă lă trìnhă phátă trină cácă ngună nĕngă lngă mi.ă
TrongăchinălcănƠy,ăchiăphíăkinhătă(baoăgmăcăchiăchíătrongăvƠăchiăchíăngoƠiăvă
môiătrng,ăxƣăhi)ăcnăphiăđcăphơnătíchămtăcáchăkỹălng,ăcóătínhăđnănhngă
phát trină miă vă mặtă côngă ngh,ă cũngă nhă tră lngă vƠă bină đngă giáă caă cácă
ngunănĕngălngăthayăth.ăTrongăcácăngunănĕngălngămiănƠy,ănĕngălngăgióă
niălênănhămtălaăchnăxngăđáng,ăvƠăvìăvyăcnăđcăđánhăgiáămtăcáchăđyăđ.ă
Vită Namă cóă nhiuă thună liă đă phátă trină nĕngă lngă gió.ă Vică khôngă đuă tă
nghiênăcuăvƠăphátătrinăđinăgióăsălƠămtăsălƣngăphíărtălnătrongăkhiănguyăcă
thiuăđinăluônăthngătrc,ănhăhngăđnătcăđătĕngătrngăkinhătăvƠănĕngălcă
cnhătranhăqucăgia.ăTrongăkhiăđó,ăhinănayăchinălcăqucăgiaăvăđinădngănhă
miăchăquanătơmătiăthyăđinălnăvƠăđinăhtănhơnă- nhngăngunănĕngălngăcóă
mcăđuătăbanăđuărtălnăvƠăẩnăchaănhiuăriăroăvăcămặtămôiătrngăvƠăxƣăhi.ă
1.2 M
Tăhpăturbinăgióăsădngămáyăphát đngăbănamăchơmăvĩnhăcuăviăbăchuynă
điăhoƠnătoƠnăcôngăsutăđnhămc.ăMôăphngătrênăphnămmăPscad.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-7
1.3 
Tìm hiu nguyên lý hot đng, mô hình hóa và xây dng gii thut điu
khin FRC-SG (
Fully Rated Converter- Synchronous Generator) đcă ng dng
trong các hăthng chuynăđi nĕngălngăgió WILEY (
Wind Energy Generation
Modelling and Control
).

1.4 
DoăgiiăhnăvăthiăgianăvƠăđiuăkinănghiênăcuănênăđătƠiăchăgiiăhnăcácă
vnăđănhăsau:
- Mô hình hóa tăhpăturbinăgióăsădngămáyăphátăđngăbănamăchơmăvĩnhăcuă
viăbăchuynăđiăhoƠnătoƠnăcôngăsutăđnhămc.
- MôăphngătrênăPscad.
-

Đánh giá tính n đnh và tính bn vng ca h thng điu khin khi có să
thay đi tham sămô hình. So sánh kt qu đtăđcăviăcácăphng pháp khác.
1.5 
- ThuăthpătƠiăliuăliênăquanăđnăcácăvnăđănghiênăcu.
- NghiênăcuălỦăthuyt,ăkimătraăbằngămôăphng.
1.6 
- Thuăthp,ăchnălcăvƠănghiênăcuătƠiăliuăliênăquan.
- Tìmăhiuăvătngăquanăvănĕngălngăgió.
- Tìmăhiuăcácăcuăhìnhăhăthngăchuynăđiănĕngălngăgióăđangăápădngătrênă
thăgiiăvƠăsoăsánhăuănhcăđimăcaăcácăcuăhìnhănƠy.ă
- ChtălngăđiuăkhinăvƠătínhăđiuăkhinăcaălut điuăkhin.ă
- Môăphngăbằng Pscad. Nhnăxétăktăqu.ă
1.7 
- CóăthăđcăngădngăvƠoăthcătătrongăngƠnhăđinăsădngănĕngălngăgió.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 1-8
- LƠmătƠiăliuăthamăkhoăvƠălƠmănnătngăđăphátătrinăhngăchoăcácănghiênă
cuăsauănƠy.
1.8 
ng 2: CăsălỦăthuytăv kỹăthutănĕng lng gió:ăkhoăsátăcácăvnăđă
liênăquanăđnănĕngălngătrongăgió;ăTuabinăgió;ăhămáyăphátăgióălƠmăvicăviăliă

đin. Tìm hiu nguyên lý làm vicăca hăthng máyăphátăđin đngăbăbinăđiă
hoƠnătoƠnătcăđătrênăTuabinăgió (FRC-SG:
Fully Rated Converter- Synchronous
Generator
).
ng 3: Trình bày mô hình toán hc FRC-SG trong hătrc ta đăthamă
chiuăđngăb dq .
ng 4: Điuăkhinătăhpăturbinăgióăsădngămáyăphátăđng bănamăchơmă
vĩnhăcuăviăbăchuynăđiăhoƠnătoƠnăcôngăsutăđnhămc (FRC-SG).
ng 5: Trình bày s đ và kt qu mô phng, nhn xét kt qu và kt
lun.ăTho lun và đăxut hng phát trinăca đătƠi.
Phn mm Pscad đc s dng trong lun vĕn này đ mô hình phngătă
hpăturbinăgióăsădngămáyăphátăđngăbănamăchơmăvĩnhăcuăviăbăchuynăđiă
hoƠnătoƠnăcôngăsutăđnhămc.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-9
 

ChngănƠyătrìnhăbƠyăkháiăquátăvăkỹăthutănĕng lng gió:ăkhoăsátăcácăvnă
đăliênăquanăđnănĕngălngătrongăgió;ăTuabinăgió;ăhămáyăphátăgióălƠmăvicăviă
liăđin. Tìm hiu nguyên lý làm vicăca hăthng máyăphátăđinăcmăngătcăđă
căđnhă(FSIG:
Fixed-speed Induction Generator) và máyăphátăđin đngăbăbină
điă hoƠnă toƠnă tcă đă trênă Tuabină gió (FRC-SG:
Fully Rated Converter-
Synchronous Generator
).
2.1  TRONG GIÓ
2.1.1 Năng lợng gió

Nĕngălngătíchătrătrongăgióăđcătínhătheoăcôngăthc:

 
WvAP
rW
3
2
1


( 2.1)
Trongăđó:
 lƠămtăđăkhôngăkhíă[kg/m
3
],ăăđiuăkinăchuẩnă cóăgiáătră1.β9γăkg/m
3

A
r
là dinătíchăquétăcaăcánhăqutăturbin [m
2
]

lƠăvnătcăgióă[m/s]
2.1.2 Sự phân b vận tc gió
Từă(β.1) taăthyăvnătcăgióălƠădăliuăthenăchtăđăđánhăgiáănĕngălngăgióă
timănĕngăthuăđcăămtăvùngănƠoăđó.ă
Phiăxácăđnhăđcăvnătcăgióătrungăbìnhăđăcătínhănĕngălngăkỳăvngă
nhnă đcă từă mtă vùngă că th,ă doă vnă tcă gióă thngă thayă điă theoă mùaă vƠă có
khuynhăhngălặpăliăviăchuăkỳămtănĕmăsauăđó.ăVìăvy,ăvnătcăgióătrungăbìnhăcóă

thăđcăxácăđnhăchoăkhongăthiăgianămtănĕm.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-10
Săthayăđiă vnătcăgióă thngă đcă môătă biă hƠmă mtăđă xácă sut.ăMtă
trongănhngăhƠmămtăđăxácăsutăđcăsădngăphăbinănhtăđămôătăvnătcăgióă
là hàm Weibull [9], [10].ăPhơnăbăWeibullăđcăbiuădinăbi:

 
k
c
v
k
e
c
v
c
k
vf
















1
với 0 < v <∞ ( 2.2)
Trongăđó,ăk > 0, c > 0ălnăltălƠăhăsădngăvƠăhăsătỷăl.ăVìăth,ăvnătcăgió
trungăbìnhă(hoặcăvnătcăgióăkỳăvng)ăcóăthăđcătínhătừ:

 




























0
1
0
1
0
1
kk
c
dxex
k
c
dve
c
v
c
vk
dvvvfv
x
k
c
v
k
k

( 2.3)
Trongăđóă
k
c
v
x








Γălà hàm gamma:

 




0
1
,dxxey
yx
với
k
y
1
1

( 2.4)
Nuăhăsădngăbằngăβ,ăthìăphơnăbăWeibullăcònăđcăbităđnăviătênăgiălƠă
phơnăbăRayleigh.
k = 2,









2
1

Miă quană hă giaă hă să tỷă lă c vƠă vnă tcă gióă trungă bìnhă v theoă phơnă bă
Rayleigh

vc

2

( 2.5)
HƠmămtăđăxácăsutăcaăvnătcăgióătheoăphơnăbăRayleighă(xemăHìnhăβ.1)ă
viăvnătcăgióătrungăbìnhălnăltă5.4m/s,ă6.8m/săvƠă8.βm/s.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-11

Hình 2.1 Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh thể hiện vận tốc gió trung
bình 5.4m/s (nét liền), 6.8m/s (nét đứt) và 8.βm/s (nét chấm)
2.1.3 Sự chuyển đổi năng lợng gió và hiệu suất rotor
Nĕngălngăthcătălyăđcătừăgióăbiăcánhăqutătuabinăchínhăbằngăsăkhácă
nhauăgiaăđngănĕngătíchătrătrongăgióăăphíaătrcăcánhăqutăvƠăđngănĕngăcaăgióă
đằngăsauăcánhăqut.

 
WCvAP
prR
3
2
1


( 2.6)
Cp đcăgiălƠăhiuăsutăcaăcánhăqutătuabină(hiuăsutărotor)ăđc tính

 
 
2
11
2
1


p
C
( 2.7)
 lƠătỷăsăcaătcăđăgióăphíaăsauăcánhăqut

d
v
vƠătcăđăgióăđiăvƠoăcánhăqut
v


v
d
v


( 2.8)
ĐătìmăhiuăsutărotorăccăđiătaălyăđoăhƠmă(β.8)ătheoă vƠătínhăđc
Cp,max = 0.593 ,ăngăviăgiáătră
3
1




LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-12
GiáătrălỦăthuytăCp,max chăraărằngătuabinăkhôngăthălyănhiuăhnă59.γ%ănĕngă
lngă từă gió,ă đơyă cònă đcă bită đnă nhă lƠă giiă hnă Betză (Albertă Betz’să Law).ă
Đngăcongăhiuăsutărotoră(xemăHìnhăβ.β).

Hình 2.2 Đường cong hiệu suất rotor lý thuyết
MtăthunăliăcaăcôngăthcălỦăthuytă(β.8)ălƠăchăraăgiiăhnăcôngăsutăcóăthă
nhnăđcătừăgió.ăTuyănhiên,ăcôngăthcănƠyăchaănêuăraăđcămiăquanăhăgiaă
hiuăsutărotorăviăcuătrúcăhìnhăhcăcaătừngăloiătuabinăgióăcăth,ăcũngănhămiă

quanăhăgiaăhiuăsutărotorăviătcăđăquayăcaămáyăphát.
Nhăvy,ănuănhărotorăquayăquáăchmăthìăgióăsădădƠngăđiăxuyênăquaămƠă
khôngătácăđngănhiuălênăcánhăqut.ăNgcăli,ănuărotorăquayăquáănhanhăthìăcánhă
qută să gingă nhă mtă bcă tngă chắnă vƠă vnă tcă gióă phíaă sauă cánhă qută bằngă
không,ăhăquălƠăhiuăsutărotorăbằngăkhông.ăDoăđó,ăviămtăvnătcăgióăchoătrcă
thìăhiuăsutărotorăcònăphăthucăvƠoătcăđămáyăphátă(xemăHìnhăβ.γ).
Hiuăsutărotorăthngăđcăbiuădinătheoătỷăsăλ (Tip - Speed - Ratio),ăđcă
đnhănghĩaălƠătỷăsăgiaăvnătcătipătuynăcaăđnhăcánhăqutăvƠăvnătcăgióăthiă
theoăhngăvuôngăgócăviămặtăphẳngăquayăcaăcánhăqut.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-13
v
b
R
T



( 2.9)
T

lƠătcăđăquayăcaăturbin [rad /s ] và R
b
lƠăbánăkínhăcaăcánhăqutăgióă[m].

Hình 2.3 ωông suất đầu ra phụ thuộc vận tốc gió và tốc độ turbin

Hình 2.4 Góc pitch của cánh quạt gió
Trongăthcăt,ăhiuăsutărotor khôngănhngăphăthucăvƠoăλ mà còn phăthucă

vào góc pitch [rad], vìăvyăhuăhtăcácăhăthngăchuynăđiănĕngălngăgióăcóă

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-14
trangăbăthităbăđiuăkhinăpitchă(xemăHìnhăβ.4).ăCp nóiăchungălƠămtăhƠmăphiătuynă
vƠăkháăphcătp,ănhƠăchătoăthngăchoăgiáătrăCp điăviămiăloiătuabinănhălƠ
hƠmăcaăλ và góc  .ăMtăcôngăthcăxpăxă[12]ăthngăđcăsădngăcaăđngă
congăhiuăsutărotorăđcăchoăbiăcôngăthcă(β.10)ăvƠăcóădngăđăthă(Hình 2.5).

Hình 2.5 Đường cong hiệu suất rotor Cp (λ,)
 
i
eC
i
p




5.22
54.0
116
22.0,









( 2.10)
Giáătrăλ
i
đcăchoăbiăquanăh:

1
035.0
08.0
11
3





i

2.1.4 Đờng cong công suất tuabin gió
Mtătrongănhngăthôngăsăkỹăthutăquanătrngănhtăđiăviătừngăloiăturbin gió
chính là đngăcongăcôngăsut,ăthăhinămiăquanăhăgiaătcăđăgióăvƠăcôngăsută
đuăra,ăthngăđcăgiălƠăđngăcongăcôngăsutălỦătngă(xemăHìnhăβ.6). Trong
đó,ăcnăphơnăbităcácăthôngăs:
- Vận tốc gió ωut-in (V
C
): LƠăvnătcăgióătiăthiuăcnăcóăđăthắngămaăsátăvà
toăraăcôngăsută(netăpower).

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-15

- Vận tốc gió định mức (V
R
): Khiăvnătcăgióătĕngălên,ăcôngăsutăđuăraăcũngă
tĕngătheoăvƠătỷălăthunăviălũyăthừaăbcăbaăcaăvnătcăgió.ăKhiăvnătcăgióăđtă
đnăgiáătrăV
R
,ăcôngăsutăđuăraăbằngăcôngăsutăđnhămcătheoăthităk.
Khi vnătcăgióălnăhnăV
R
thìăcn phiăđiuăchnhăđăhăthngăturbinăltăbtă
côngăsutănhằmătránhăquáătiăchoămáyăphát.
- Vận tốc gió ωut-out (V
F
): KhiătcăđăgióătipătcătĕngăvƠăđtăđnăngngăVF
thìăhăthngăturbinăcnăphiăđcăngngăhotăđngăđăboăvămáyăphátăvƠăcácăcuă
trúcăcăkhíăkhác,ătrongătrngăhpănƠyăcôngăsutăphátăraăbằngăkhông.
Khiăvnătcăgióăln,ăcnăphiăhnăchăcôngăsutăđaăvƠoăturbin - điuăkhinăcă
(aerodynamicăpowerăcontrol).ăTrongăđó,ăđiuăkhinăpitchălƠăphngăphápăphăbină
nhtăđăđiuăkhinăcôngăsutăcătoăraăbiăturbinăbằngăcáchăthayăđiăgócăquayăcaă
cánhăqutăquanhătrcăcaănó.ăHuăhtăcácăturbinăgióătcăđăthayăđiăđcătrangăbăbă
điuăkhinăpitch.ăKhiădiătcăđăgióăđnhămc,ăturbinăcnăsnăsinhăraăcôngăsutălnă
nhtăcóăthăbằngăcáchăđiuăkhinăgócăpitchăđăccăđiăhóaănĕngălngănhnăđc.ă
Trênătcăđăgióăđnhămc,ăgócăpitchăcnăđcăđiuăchnhămtăcáchătngătăđăgiiă
hnăcôngăsutăcăbằngăcôngăsutăđnhămc.

Hình 2.6 Đường cong công suất lý tưởng của tuabin gió

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-16

Điăviăturbinăgióăcóătrangăbăhăthngăđiuăkhinăpitch,ăbăđiuăkhinăsăliênă
tcăkimătraăcôngăsutăđuăraăcaăturbin.ăKhiăcôngăsutăđuăraăquáăln,ăbăđiuăkhină
pitchăsăphátătínăhiuăđăcuătrúcăcăkhíăxoayă(pitch)ăcánhăqutănhằmălc btăcôngă
sutăvƠăxoayăcánhăqutătheoăchiuăngcăliăkhiătcăđăgióăgim.
2.1.5 Tầm quan trọng của việc thay đổi tc đ máy phát
NhăđƣătrìnhăbƠy,ăhiuăsutărotorăđtăgiáătrăccăđiăămiătrăsăλ căth,ăphă
thucăvƠoăthităkăđngăhcăcaătừngăloiăturbin.ăVìălỦădoăkinhăt,ăthităkăvƠăvnă
hƠnhăhăthngăbinăđiănĕngălngăgióăcnăđtăđcăsnălngăđinănĕngăhƠngănĕmă
tiăđa,ădoăđóătrongăvnăhƠnhăcnăphiăliênătcăthayăđiătcăđărotorătheoătừngătcăđ
gióăđăchoăλ luônăbằngăviăgiáătrăyêuăcuătoăraăCp ccăđi.
TheoălỦăthuytăcũngănhăvnăhƠnhătrongăthcătăchoăthyăkhiălƠmăvicăviătcă
đărotorăđcăđiuăchnhătheoăsăthayăđiăcaătcăđăgióăđăbámănhngăđimăcôngă
sutăccăđiăsăđtănhiuăhnăβ0ăậ γ0%ăsnălngăđinănĕngăsoăviăvnăhƠnhăătcă
đăcăđnh.
2.2 TURBIN GIÓ
2.2.1 Giơ
́
i thiê
̣
u Turbin gió
Văcăbnăcóăthăchiaăloiătubinăgió theoănhiuăhìnhăthcăkhácănhau:ătheoăcuă
toăhotăđng,ătheoăcôngăsutăhayătheoăsăcánhăqut.ăTuyănhiênăcóăthăchiaătubineă
gióătheoăβăloiăcăbnăsauăđây:ăTubineăgióătrcăngangăvƠătubineăgióătrcăđng.
2.2.1.1 Turbin gió trục ngang (HAWT)

Hình 2.7 Turbine gió trục ngang

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-17
 Đơyăloiăturbinăgióăphăbinătrênăthătrng.

- CôngăsutăphátăđinătừăvƠiătrĕmăWăđnăvƠiăMW.
- Diăvnătcăgióăhotăđngătừă4m/s-25m/s.
- Chiuăcaoăctăchngăturbină6mă(ăloiăcôngăsutănh)ăậ 1β0mă(loiăcôngăsutăln)
- Săcánhăqutăβ-γăcánhăqut.
- Bánăkínhăcánhăqutătừăγmă- 45m.
- Săvòngăquayăcánhăqutăβ0ăậ 40vòng/phút.
 Môt săđặcăđimăcaăturbinăgióătrcăngangă:
- ĐơyălƠăloiăturbinăgióăcóăhiu sutăcaoănht.
- Thíchăhpăviănhiuăvnătcăgióăkhácănhau.
- HìnhădngăvƠăkíchăthcălnănênăđòiăhiăchăsăanătoƠnăcao.
- Tuyăcóăhăthngăđiuăchnhăhngăđăđónăgióăxongăvnăgiiăhnăă1ăgócăquayă
nhtăđinhănênăchăthíchăhpăchoănhngăniăcóăvnătcăgióănăđnh.

Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo turbin gió tru
̣
c ngang

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-18
2.2.1.2 Turbin gió trục đứng (VAWTs)

Hình 2.9 Turbine gió trục đứng
 ĐơyălƠăloiăturbinămiăphátătrinătrongăthiăgian gnăđơy.
- Diăvnătcăgióăhotăđngăγ-40m/s.
- Chiuăcaoăturbinădiăγ0m.
- Săcánhăqutăβă- 4 cánh.
- Bánăkínhăcánhăqutădiă10m.
 Đặcăđim caăturbinăgióătrc đng:
- DiăvnătcăgióăhotăđngălƠăkháărng.
- TurbinăhotăđngăkhôngăphăthucăvƠoăhngăcaăvnătcădòngăkhíănênăcóăthă

lắpăđặtăăvătríăcóăvnătcăgióăcaoăviădòngăchyăkhôngănăđnh.
- Tuyănhiênăhiuăsutăcaătubinăchăbằngă50%ăsoăviătubinătrcăngangăkhiăhotă
đngăăcùngă1ăvnătcăgió.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-19
2.2.2 Khí đng học Turbin gió trục ngang
2.2.2.1 Khái niệm hoạt động thực của rotor

Hình 2.10 Sự thay đổi áp suất và vận tốc gió qua turbine
ĐơyălƠăsăđ miêu t các binăđi ca dòng chyăkhiăđiăquaăđĩaărotor.ăVi
các thông s ∞, ,  lnăltă đặcătrngă choă dòngă chyăăxaăvôă cùngă phíaă trcă
rotor,ătiărotor,ăvƠăxaăvôăcùngăăphíaăsauărotor.
XétăđnhălutăboătoƠnăkhiălngăchoădòngăchyăquaărotorătiăγătitădinăă
xa vô cùng phía trc,ăphíaăsauăvƠăngayătiărotor:
ρ.A
̀
.U
̀
= ρ.A
d
.U
d
= ρ.A
w
.U
w

Đặtă
U

d
= U
∞
(1-α) ( 2.11)
ThayăvƠoăbiuăthcătrênătaăđc:
A
∞
.U
∞
= (1-α).A
d
.U
∞
( 2.12)
Taăthyărằngăviărotorăcóădinătíchă

thìătngăngăviăphnădinătích
A
̀
= (1-α).A
d
caădòngăkhôngăkhíălƠătraoăđiănĕngălng vi rotor. H s  đcă
giălƠăhăsăthuăhẹpăcaădòngăchy.ăĐơyălƠă1ăhăsăđặcătrngăchoăsătraoăđiănĕngă
lngăgiaădòngăkhôngăkhíăvƠărotor.

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-20
2.2.2.2 Thuyết động lượng và hệ số công suất của rotor
DoămặtătrcăvƠămặtăsauărotorăcóăbcănhyăvăápăsutănênăsutăhinălcăvƠă
lcănƠyălaănguyênănhơnăthayăđiăđngălngăcaădòngăkhíăquaărotor.

 = (

+



). 

= (

- 

).. 

. 

( 2.13)
PhngătrìnhăBecnuliăchoădòngăchyătaăcóă
1
2
. . 
2
+ + . .  = 
Ễpădng choădòngăchyătrcăđĩa:
1
2
. 
∞
. 
∞

2
+ 
∞.
g. 
∞
=
1
2
. 

. 

2
+ 

+
+ 

. g. 



1
2
. 

2
=
1
2

. 

2
+ 

+
( 2.14)
Tngătănhăvyăchoădòngăchyăsauăđĩa:

1
2
. 

2
=
1
2
. 

2
+ 


( 2.15)
Ktăhpă(2.13) và (2.14) ta có
(

+




) =
1
2
. (
∞
2


2
)
ThayăvƠoăphngătrìnhă(2.β)ătaăđc:
1
2
. 


∞
2


2

. 

=


∞
 



. . 

. 


Mà 

= 
∞
(1 ) nên ta có :


=

1 2

. 

( 2.16)
ĐiuănƠyăcóănghĩaălƠăvn tc vào rotor và vn tc  xa vô cùng phía sau rotor
đu gimăđiă1ălng . 
∞

ThayăvƠoăbiuăthcă(2.13) ta có:
 =




 


. . 

. 

= 2. . 



2
(1 ) ( 2.17)
CôngăsutătruynăchoărotorăchínhălƠăcôngăgiƣnănăcaădòngăkhí:
 = . 

= 2. . 



3
(1 )
2
( 2.18)

LunăVĕnăThcăSĩăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăCBHD:ăPGS.ăTS.ăNguynăHuăPhúc
HVTH: Lê Văn Khánh 2-21
HăsăcôngăsutăcaărotorălƠătỷăsăgiaăcôngătruynăchoărotorăvƠăđngănĕngădòngă
khíăđiăquaădinătíchăquétăcaărotorătrongă1ăđnăvăthiăgian:
 =


1
2
. . 
∞
3
. 



Thay vào trên ta có:
 = 4(1 )
2
( 2.19)
2.2.3 
Đo hàm biu thc (2.19) theo  ta có:


= 4

1 

1 3. 

= 0

Ta thy rằng  =
1
3
→ă


=
16
27
= 0,593
TcălƠăhiuăsutăcaărotorămax.ăĐơyăcũngăchínhălƠăniădungăđnhălutăBetză
đcănhƠăvtălỦăngiăĐcăAlbertăBetzătìmăraăvƠoănĕmă19β6.ăViămiăloiăturbin
thìăđuăkhôngăthăđtăđcăhăsăcôngăsutălnănhtănƠy.ăKhôngăphiăsăgiiăhnă
khiăthităkămƠălƠădòngăchyăcaăkhôngăkhíăvƠoăturbinăbăthuăhẹpăđiăsoăviădòngă
chyătădoăquaăbămặtărotor.
VƠăđiuănƠyăđƣăđcăchngăminhătrongăthcăt.ăCácăturbinăgióăhinăđiăngƠyă
nayăđuăcóăhiuăsutăchăđtăγ0-45%.