Tài liệu Nghiên cứu chế độ vận hành máy phát điện trong nhà máy phong điện phương mai 1 nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN LÊ CÔNG TOÀN NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PHONG ĐIỆN PHƯƠNG MAI 1 NHẰM HỖ TRỢ ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ LƯỚI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Bình Định - Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN LÊ CÔNG TOÀN NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PHONG ĐIỆN PHƯƠNG MAI 1 NHẰM HỖ TRỢ ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ LƯỚI ĐIỆN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Người hướng dẫn: TS. Lê Thái Hiệp i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu chế độ vận hành máy phát điện trong nhà máy phong điện Phương Mai 1 nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện” là công trình của tôi và được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Thái Hiệp. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn trung thực. Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục “Tài liệu tham khảo” và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Bình Định, ngày tháng năm 2022 Tác giả luận văn Lê Công Toàn ii LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp là một trong những bước quan trọng trong khóa học. Tôi rất hạnh phúc khi thực hiện xong luận văn tốt nghiệp và quan trọng hơn là những gì tôi đã học được trong thời gian qua. Bên cạnh kiến thức thu được, tôi đã học được phương pháp nghiên cứu một cách độc lập. Sự thành công này không đơn thuần bởi sự nỗ lực của cá nhân, mà còn có sự hỗ trợ và giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn, gia đình và bạn bè. Nhân cơ hội này, cho phép tôi được bày tỏ lời cảm ơn của tôi đến họ. Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ trường Đại Học Quy Nhơn đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS. Lê Thái Hiệp, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này. Trong thời gian làm việc với thầy, tôi không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho tôi trong quá trình học tập và công tác sau này. Do với kiến thức bản thân còn rất giới hạn nên bản luận văn này chắc chắn còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy (cô) giáo trong Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, trường Đại học Quy Nhơn để bản luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................. vii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ..................................................... x MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................... 1 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ........................................................... 3 3. Mục đích nghiên cứu............................................................................. 4 4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 4 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 4 6. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 4 Chương 1 ........................................................................................................... 6 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ .......................................................................... 6 1.1 Tổng quan về năng lượng gió ............................................................... 6 1.2 Tổng quan về turbine gió ...................................................................... 7 1.2.1 Giới thiệu ........................................................................................ 7 1.2.2 Cấu tạo turbine gió .......................................................................... 8 1.2.3 Phân loại turbine gió ..................................................................... 12 1.3 Máy phát điện gió ............................................................................... 13 1.3.1 Turbine gió tốc độ cố định với máy phát điện không đồng bộ ..... 14 1.3.2 Turbine gió tốc độ thay đổi với máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc........................................................................................... 15 1.3.3 Turbine gió tốc độ thay đổi với máy phát điện không đồng bộ nguồn kép ................................................................................................ 16 iv 1.4 Tổng quan về nhà máy phong điện Phương Mai 1 ............................. 18 1.5 Kết luận chương 1 ............................................................................... 23 Chương 2 ......................................................................................................... 24 NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PHONG ĐIỆN PHƯƠNG MAI 1 NHẰM HỖ TRỢ ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ LƯỚI ĐIỆN .............................................................................................. 24 2.1 Cấu trúc hệ thống tự động điều khiển phát điện của hệ thống điện quốc gia [6] .................................................................................................. 24 2.1.1 Giới thiệu ...................................................................................... 24 2.1.2 Nguyên tắc làm việc của hệ thống AGC ...................................... 26 2.1.3 Các trạng thái vận hành của AGC ................................................ 27 2.1.4 Các chế độ làm việc của tổ máy trong AGC ................................ 28 2.2 Cấu trúc hệ thống nhà máy phong điện Phương Mai 1 ...................... 31 2.2.1 Giới thiệu hệ thống nhà máy phong điện Phương Mai 1.............. 31 2.2.2 Đường dây 110kV đấu nối vào hệ thống điện Quốc gia. ............. 32 2.2.3 Quy mô tuyến đường dây ............................................................. 33 2.2.4 Đặc điểm tuyến đường dây ........................................................... 33 2.2.5 Trạm biến áp 110kV ở nhà máy phong điện Phương Mai 1 ........ 34 2.3 Máy phát điện không đồng bộ nguồn kép .......................................... 36 2.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện không đồng bộ nguồn kép 36 2.3.2 Mô hình toán học máy phát điện không đồng bộ nguồn kép....... 40 2.4 Mô hình toán máy phát điện không đồng bộ nguồn kép.................... 42 2.4.1 Mô hình toán học DFIG trong hệ trục tọa độ tĩnh αβ .................. 44 2.4.2 Mô hình toán học DFIG trong hệ trục tọa độ đồng bộ dq ........... 46 2.5 Chế độ vận hành máy phát điện trong nhà máy phong điện nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện ........................................................................ 48 v 2.5.1 Các dạng ngắn mạch ..................................................................... 48 2.5.2 Ổn định quá độ trong lưới điện ..................................................... 50 2.6 Đề xuất phương thức vận hành máy phát điện trong nhà máy phong điện nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện ................................................. 53 2.6.1 MÁY PHÁT LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ WRIG .............................. 54 2.6.1.1 Mô hình hóa WRIG ............................................................... 54 2.6.1.2 Các đường đặc tính của máy phát khi nối điện trở crowbar.. 58 2.6.1.3 Điều khiển Rcrowbar.................................................................. 59 2.6.2 GSC làm việc ở chế độ STATCOM ............................................. 61 2.6.2.1 Cấu trúc cơ bản của STATCOM ........................................... 62 2.6.2.2 Nguyên lý hoạt động của STATCOM ................................... 63 2.7 Kết luận chương 2 ............................................................................... 66 Chương 3 ......................................................................................................... 67 MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PHONG ĐIỆN PHƯƠNG MAI 1 NHẰM HỖ TRỢ ỔN ĐỊNH QUÁ ĐỘ LƯỚI ĐIỆN. ............................................................................................. 67 3.1 Cấu trúc máy phát điện gió trên phần mềm mô phỏng ....................... 67 3.1.1 Tổng quan về Matlab .................................................................... 67 3.1.2 Sơ đồ kết nối lưới của nhà máy điện gió Phương Mai 1 .............. 68 3.1.3 Cấu trúc máy phát điện gió trên phần mềm mô phỏng................. 69 3.1.3.1 Khối mô phỏng máy phát điện (DFIG Wind Turbine) .......... 70 3.1.3.2 Khối Wound-Rotor Induction Generator............................... 73 3.1.3.3 Khối AC-DC-AC converter Average Model ......................... 74 vi 3.1.3.4 Khối điều khiển các quạt và turbine (Turbine and Drive Train) 75 3.1.3.5 Khối điều khiển phần điện của turbine (Wind Turbine Control) 76 3.1.4 Bộ phận hiển thị đặc tính .............................................................. 82 3.1.5 Thiết lập thông số các phần tử trong các khối .............................. 82 3.1.6 Mô phỏng ở chế độ làm việc bình thường .................................... 86 3.1.7 Mô phỏng ở chế độ ngắn mạch ..................................................... 89 3.1.7.1 Thiết kế bộ tạo tín hiệu ngắn mạch........................................ 89 3.1.7.2 Khối ngắn mạch ba pha ......................................................... 90 3.1.7.3 Bộ mô phỏng điện trở Crowbar ............................................. 91 3.1.7.4 Kết quả mô phỏng chế độ làm việc khi xảy ra ngắn mạch sau máy biến áp 110kV .............................................................................. 92 3.1.7.5 Phân tích và kiểm tra hiệu quả của chế độ làm việc máy phát khi xảy ra ngắn mạch trên lưới gần nhà máy ....................................... 95 3.2 Kết luận chương 3 ............................................................................... 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 98 1. KẾT LUẬN ......................................................................................... 98 2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 101 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 103 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tên tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển logic Setpoint Giá trị đặt Inverter Biến tần Doubly-Fed Induction Generator Hệ thống máy phát điện cảm ứng được cấp nguồn kép: là một hệ thống phổ biến trong đó giao diện điện tử công suất điều khiển các dòng điện rôto để đạt được tốc độ thay đổi cần thiết để thu năng lượng tối đa khi có gió thay đổi. Grid-Support Strategies Chế độ hỗ trợ lưới Flexible Alternating Current Transmission System Hệ thống truyền tải dòng điện xoay chiều linh hoạt DFIG FACTS STATCOM A static synchronous compensator Giữ vững điện áp, giảm nhấp nháy và lọc sóng hài trong hệ thống NMĐG Nhà máy điện gió NLTT Năng lượng tái tạo PĐ Phong điện CPC-CPSC Tổng Công Ty Điện Lực Miền Trung - Công ty Dịch vụ điện lực miền Trung TBA Trạm biến áp RTU Remote Terminal Unit Thiết bị đặt tại trạm điện hoặc nhà máy điện phục vụ việc thu thập và truyền dữ liệu về hệ thống SCADA của Trung tâm điều độ hệ thống viii điện hoặc Trung tâm điều khiển AGC Automatic Generation Control Hệ thống thiết bị tự động điều chỉnh tăng giảm công suất tác dụng của tổ máy phát điện nhằm duy trì tần số của hệ thống điện ổn định trong phạm vi cho phép theo nguyên tắc vận hành kinh tế tổ máy phát điện P Công suất tác dụng Q Công suất phản kháng U Điện áp I CSTD CSPK Dòng điện Công suất tác dụng Công suất phản kháng ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật turbine.[8] ........................................................ 18 Bảng 2.1: Các dạng ngắn mạch [6]. ............................................................... 49 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu tạo turbine gió. .......................................................................... 8 Hình 1.2: Hộp số bên trong turbine gió.......................................................... 10 Hình 1.3: Hệ thống turbine gió tốc độ cố định với máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc được kết nối với lưới điện. .................................................. 15 Hình 1.4: Máy điện không đồng bộ. .............................................................. 15 Hình 1.5: Turbine gió có tốc độ thay đổi sử dụng DFIG. .............................. 17 Hình 1.6: Hình ảnh nhà máy điện gió Phương Mai 1. ................................... 21 Hình 1.7: Sơ đồ nối điện chính nhà máy điện gió Phương Mai 1 (a) [7]. ..... 22 Hình 1.8: Sơ đồ nối điện chính nhà máy điện gió Phương Mai 1 (b) [7].. .... 22 Hình 2.1: Sơ đồ đấu nối NMĐG Phương Mai 1 vào hệ thống điện. ............ 32 Hình 2.2: Hệ thống turbine gió tốc độ thay đổi với máy phát điện không đồng bộ nguồn kép. .................................................................................................. 37 Hình 2.3: Chế độ vận hành dưới đồng bộ máy phát điện không đồng bộ nguồn kép. ....................................................................................................... 39 Hình 2.4: Chế độ vận hành trên đồng bộ máy phát điện không đồng bộ nguồn kép. .................................................................................................................. 39 Hình 2.5: Cấu hình kết nối stator và rotor, Y-Y. ........................................... 43 Hình 2.6: Sơ đồ tương đương RL của stator và rotor. ................................... 44 Hình 2.7: Sơ đồ tương đương DFIG trong hệ trục αβ.................................... 45 Hình 2.8: Sơ đồ tương đương của DFIG trong hệ trục quay dq. ................... 46 Hình 2.9: Sơ đồ điều khiển của DFIG khi có sự cố lưới [14]. ....................... 55 xi Hình 2.10: Sơ đồ mạch tương đương khi xảy ra lỗi [1]. ................................ 55 Hình 2.11: Biểu diễn dòng công suất trong DFIG khi có sự cố ngắn mạch ở lưới. ................................................................................................................. 56 Hình 2.12: Đặc tính công suất theo tốc độ của DFIG [14]. ........................... 57 Hình 2.13: Đặc tính làm việc của MK. .......................................................... 58 Hình 2.14: Sơ đồ máy phát điện khi nối Rf [2]. ............................................. 59 Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý điều khiển điện trở rôto [2]. .............................. 60 Hình 2.16: Phương pháp điều chỉnh Rc [2]. .................................................. 60 Hình 2.17: Cấu trúc cơ bản của STATCOM.................................................. 62 Hình 2.18: Sơ đồ mạch bộ điều khiển phía lưới. ........................................... 62 Hình 2.19: Nguyên lý hoạt máy phát bản STATCOM. ................................. 63 Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý trao đổi SCPK và CSTD giữa bộ bù và lưới. ... 64 Hình 2.21: Trạng thái hấp thụ công suất phản kháng của bộ bù.................... 65 Hình 2.22: Trạng thái phát công suất phản kháng của bộ bù......................... 65 Hình 3.1: Sơ đồ nhà máy điện gió Phương Mai 1 (a) [7]. ............................. 68 Hình 3.2: Sơ đồ nhà máy điện gió Phương Mai 1 (b) [7]. ............................. 68 Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng nhà máy điện gió Phương Mai 1. ....................... 70 Hình 3.4: Khối DFIG WIND TURBINE. ...................................................... 70 Hình 3.5: Sơ đồ mô phỏng của khối DFIG WIND TURBINE [17]. ............. 72 Hình 3.6: Khối Wound-rotor induction Generator......................................... 73 Hình 3.7: Sơ đồ mô tả chi tiết khối Woundrotor induction Generator. ......... 73 Hình 3.8: Khối biến đổi AC-DC-AC. ............................................................ 74 xii Hình 3.9: Khối Turbine and Drive Train. ...................................................... 75 Hình 3.10: Sơ đồ khối khối Turbine and Drive Train. ................................... 75 Hình 3.11: Sơ đồ khối Drive train. ................................................................. 76 Hình 3.12: Khối Wind Turbine Control. ........................................................ 76 Hình 3.13: Các khối điều khiển trong Wind Turbine Control. ...................... 77 Hình 3.14: Khối Speed regulator & Pitch Control. ........................................ 77 Hình 3.15: Sơ đồ mô phỏng khối Speed regulator & Pitch Control [17]. ..... 78 Hình 3.16: Khối Filtering and Measurements. ............................................... 78 Hình 3.17: Sơ đồ mô phỏng khối Filtering and Measurements [17]. ............ 79 Hình 3.18: Khối Grird-side Converter control System. ................................. 79 Hình 3.19: Sơ đồ mô phỏng khối điều khiển bộ điều khiển phía lưới [17]. .. 80 Hình 3.20: Khối Rotor-Side Converter Control System. ............................... 80 Hình 3.21: Sơ đồ mô phỏng khối điều khiển bộ điều khiển phía Rôto [17]. . 81 Hình 3.22: Bộ phận hiển thị đặc tính. ............................................................ 82 Hình 3.23: Dữ liệu 1 máy phát. ...................................................................... 82 Hình 3.24: Dữ liệu bộ chuyển đổi. ................................................................. 83 Hình 3.25: Dữ liệu turbine gió. ...................................................................... 83 Hình 3.26: Dữ liệu bộ điều khiển cơ của Turbine.......................................... 84 Hình 3.27: Dữ liệu bộ điều khiển phần điện của máy phát (a) . .................... 84 Hình 3.28: Dữ liệu bộ điều khiển phần điện của máy phát (b). ..................... 85 Hình 3.29: Thông số máy biến áp 35kV/690V. ............................................. 85 Hình 3.30: Thông số máy biến áp 110kV/35kV. ........................................... 86 xiii Hình 3.31: Kết quả mô phòng dòng điện và điện áp thanh cái B690. ........... 86 Hình 3.32: Kết quả mô phỏng P và Q. ........................................................... 87 Hình 3.33: Kết quả mô phỏng đặc tính tụ C và tốc độ Turbine. .................... 87 Hình 3.34: Kết quả mô phỏng đặc tính dòng và áp thanh cái B35. ............... 88 Hình 3.35: Sơ đồ bộ tạo tín hiệu ngắn mạch. ................................................. 89 Hình 3.36: Khối ngắn mạch ba pha. ............................................................... 90 Hình 3.37: Dữ liệu khối ngắn mạch. .............................................................. 90 Hình 3.38: Sơ đồ bộ điện trở Crowbar. .......................................................... 91 Hình 3.39: Giá trị điện trở Crowbar. .............................................................. 91 Hình 3.40: Sơ đồ máy pháy phát có kết nối điện trở Crowbar với rôto của máy phát. ......................................................................................................... 92 Hình 3.41: Sơ đồ mô phỏng của hệ thống điện tại nhà máy Phong điện Phương Mai 1 khi xảy ra ngắn mạch trên lưới điện gần nhà máy - sau máy biến áp 110kV. ................................................................................................ 92 Hình 3.42: Kết quả mô phỏng đặc tính dòng và áp thanh cái B35 khi ngắn mạch. ............................................................................................................... 93 Hình 3.43: Kết quả mô phỏng đặc tính P và Q khi ngắn mạch...................... 93 Hình 3.44: Kết quả mô phỏng Đặc tính Tụ C và tốc độ gió của Turbine khi ngắn mạch. ...................................................................................................... 94 Hình 3.45: Kết quả mô phỏng đặc tính điện áp và dòng điện trên thanh cái B35 khi ngắn mạch.......................................................................................... 94 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, nước ta đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng nghiêm trọng. Qua nhiều hội thảo, hội nghị về năng lượng, qua trao đổi với nhiều nhà khoa học, cho thấy còn vài thập niên nữa, năng lượng hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt sẽ bị cạn kiệt, loài người sẽ lâm vào tình trạng khủng hoảng năng lượng trầm trọng. Việt Nam không thể tránh khỏi nguy cơ do thiếu hụt năng lượng sắp đến gần. Thực tế, lũ lụt vừa qua bộc lộ nhiều bất cập về thủy điện. Năng lượng thủy điện ta đã khai thác tối đa. Nhiều trạm thủy điện lớn, nhỏ chiếm lòng hồ rộng lớn hàng chục vạn ha, phá hủy rừng, cây cối, gây ô nhiễm môi trường sinh thái, đặc biệt không ngăn được lũ lụt, mà còn xả nước cùng với lũ lụt gây bao nhiêu thảm họa sinh mạng, hủy hoại nhà cửa, ruộng vườn, hoa màu, cây cối,... tổn thất hàng ngàn tỷ đồng/năm. Các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ, khí đốt đang dần cạn kiệt, giá thành tăng cao, nguồn cung lại không ổn định. Trong khi năng lượng hạt nhân còn quá mới đối với nước ta. Bất lợi là chúng ta phải dùng ngoại tệ nhập khẩu toàn bộ 100% về thiết bị, kỹ thuật, nhiên liệu uranium, thuê chuyên gia, ở trong nước chưa chế tạo được nhiên liệu hạt nhân, mua nhiên liệu rất đắt, không chủ động được, lại thêm dễ gây sự cố, ô nhiễm môi trường sinh thái, mất an toàn từ khâu khai thác, chế biến đến cất dấu chất thải hạt nhân. Từ các vấn đề nêu trên, trong tương lai chúng ta sẽ không thể bảo đảm an ninh năng lượng và có nguy cơ thiếu hụt năng lượng trầm trọng nếu cứ 2 duy trì sản xuất điện như hiện nay, cũng như không thể đạt được mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đến năm 2025. Có thể nhận thấy rằng, khi năng lượng điện không đáp ứng được nhu cầu thì công, nông, ngư nghiệp, chế biến và khai thác sẽ bị tụt hậu, đời sống vật chất và tinh thần sút kém mà sẽ dẫn đến các bất ổn cho đời sống và xã hội. Với mục tiêu đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng, những nguồn năng lượng tái tạo đã và đang được quan tâm nhiều hơn như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sóng biển, năng lượng thủy triều,… tất cả những loại năng lượng này góp phần rất lớn vào việc thay đổi cuộc sống nhân loại, cải thiện thiên nhiên, môi trường,… Hệ thống điện sử dụng năng lượng gió có nhiều ưu điểm như không cần nguyên liệu, không gây ô nhiễm môi trường, ít phải bảo dưỡng, không gây tiếng ồn,…với ưu điểm là một nước có tiềm năng về năng lượng gió. Do đó, việc sử dụng năng lượng gió tại Việt Nam đã, đang và sẽ được khuyến khích áp dụng trong các lĩnh vực đời sống và sản xuất [1]. Tuy nhiên trong quá trình vận hành phải góp phần ổn định hệ thống điện. Trong thời gian này các máy phát điện gió không được phép cắt ra khỏi lưới mà phải tham gia hỗ trợ ổn định quá độ hệ thống hiện. Máy phát đang sử dụng phổ biến trên thế giới nói chung, và sử dụng cụ thể ở nhà máy điện gió Phương Mai 1 là máy phát điện không đồng bộ nguồn kép (DFIG - Doubly Fed Induction Generator). DFIG có các đặc tính không tương đồng với loại máy phát đồng bộ đã biết (máy sử dụng trong thủy điện, nhiệt điện, điện diesel…). Do vậy mà cần có nghiên cứu chi tiết về các đặc tính và chế độ làm việc của máy phát điện gió. Vì vậy, luận văn chọn đề tài “Nghiên cứu chế độ làm việc của máy phát điện trong nhà máy phong điện Phương Mai 1” nhằm giúp người vận hành hiểu rõ đặc tính kỹ thuật của máy phát để vận hành tốt nhà máy điện 3 gió nhằm ổn định quá độ hệ thống điện. Ngoài ra khi xảy ra hư hỏng chế độ vận hành này ở nhà máy phong điện Phương Mai 1 thì các kỹ sư ở đây có thể biết và sửa chữa được một phần hoặc toàn phần. “Nghiên cứu chế độ vận hành máy phát điện trong nhà máy phong điện Phương Mai 1 nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện”. 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu Hiện nay, thế giới đang hướng tới việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo thay thế cho việc sử dụng năng lượng truyền thống đang cạn kiệt. Lý do chủ yếu sử dụng năng lượng tái tạo là để bảo vệ hành tinh xanh, nơi mà con người và tất cả các sinh vật khác đang tồn tại. Hơn thế nữa, năng lượng tái tạo không những thân thiện với môi trường mà còn không phải chịu những chi phí về nhiên liệu đầu vào, ít phải bảo trì và đặc biệt là vô tận. Một trong những nguồn năng lượng tái tạo chính là năng lượng gió. Nguồn năng lượng này tương tự như năng lượng mặt trời, vì gió là nguyên nhân của sự hâm nóng bầu khí quyển quanh mặt trời, do sự vận chuyển của trái đất và do mặt đất lồi lõm. Ba yếu tố trên là ba nguyên nhân chính tạo thành gió. Năng lượng gió dựa trên nguyên lý là gió tạo ra sức quay các turbine và sẽ tạo ra điện năng. Vào nhưng năm gần đây, nhà máy điện gió được đưa vào sử dụng để cung cấp điện năng, kèm theo đó là những vấn đề trong quá trình ứng dụng và vận hành nhà máy điện. Nên vấn đề đảm bảo sự ổn định trong vận hành trong các năm gần đây cũng đã có những bài báo nghiên cứu về nhà máy điện gió như: “Điều khiển trượt máy phát điện gió cấp nguồn từ hai phía”, “Nghiên cứu và mô phỏng phương pháp điều khiển bộ biến đổi PWM rectified và PWM inverter trong hệ thống chuyển đổi năng lượng gió và DFIG”, “Khảo sát mô hình máy phát điện gió trong lưới điện phân phối”. Tuy nhiên ở Việt Nam 4 chưa có nghiên cứu cụ thể về vấn đề hỗ trợ ổn định quá độ tại nhà máy phong điện Phương Mai 1. 3. Mục đích nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu chế độ vận hành máy phát điện trong nhà máy điện gió Phương Mai 1 nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện. Nghiên cứu này nhằm giúp người vận hành hiểu rõ đặc tính kỹ thuật của máy phát để vận hành tốt nhà máy điện gió nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện. 4. Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau: - Tổng quan về điện gió. - Nghiên cứu chế độ làm việc vận hành của máy phát điện nhằm hỗ trợ ổn định quá độ lưới điện ở nhà máy phong điện Phương Mai 1. - Mô phỏng kiểm tra quá trình nâng hạ công suất tác dụng và phản kháng của nhà máy phong điện Phương Mai 1. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Các máy phát điện trong Nhà máy phong điện Phương Mai 1. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu chế độ làm việc vận hành của máy phát điện trong nhà máy phong điện Phương Mai 1 nhằm hỗ trợ ổn định lưới điện. 6. Phương pháp nghiên cứu Đầu tiên luận văn nghiên cứu cơ sở lý thuyết về nhà máy điện gió và các chế độ vận hành của máy phát điện gió. Kèm theo đó là khảo sát, phân tích các vấn đề thực tế vận hành máy phát điện gió ở nhà máy phong điện Phương Mai 5 1. Từ đó luận văn tập trung nghiên cứu các đặt tính của máy phát điện khi có ngắn mạch trên lưới. Sau đó luận văn sử dụng phần mềm Matlab/ Simulink để đánh giá các đặc tính.