I. Giới thiệu
Luận văn Thạc sĩ này tập trung vào việc điều khiển góc nghiêng cánh tuabin trong hệ thống điện gió nối lưới. Đề tài nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa hiệu suất tuabin gió thông qua việc kiểm soát góc nghiêng cánh, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu năng lượng tăng cao và sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng truyền thống. Năng lượng gió được xem là một trong những năng lượng tái tạo có tiềm năng lớn, đặc biệt tại Việt Nam với hơn 3200 km bờ biển. Luận văn đặt mục tiêu nghiên cứu và mô phỏng hệ thống điện gió sử dụng máy phát điện không đồng bộ, đồng thời đề xuất các phương pháp kiểm soát góc nghiêng để tối ưu hóa công suất phát điện.
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Với sự gia tăng nhu cầu năng lượng và sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hóa thạch, việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống năng lượng tái tạo như năng lượng gió trở nên cấp thiết. Hệ thống điện gió không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn đóng góp vào việc đảm bảo an ninh năng lượng. Luận văn này tập trung vào việc tối ưu hóa tuabin thông qua điều khiển góc nghiêng cánh, một yếu tố quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của hệ thống phát điện gió.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu và đề xuất các phương pháp điều khiển góc nghiêng cánh tuabin trong hệ thống điện gió nối lưới. Cụ thể, luận văn tập trung vào việc xây dựng mô hình toán học của máy phát điện không đồng bộ, nghiên cứu các kỹ thuật kiểm soát góc nghiêng, và mô phỏng hệ thống để đánh giá hiệu quả của các phương pháp đề xuất.
II. Hệ thống điện gió
Chương này trình bày tổng quan về hệ thống điện gió, bao gồm các thành phần chính như tuabin gió, máy phát điện, và bộ điều khiển. Tuabin gió là thiết bị chính chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng cơ học, sau đó được chuyển đổi thành điện năng thông qua máy phát điện. Hệ thống nối lưới đảm bảo việc tích hợp nguồn điện gió vào lưới điện quốc gia một cách ổn định và hiệu quả.
2.1 Cấu trúc tuabin gió
Tuabin gió bao gồm các cánh quạt, trục quay, hộp số, và máy phát điện. Góc nghiêng của cánh quạt (góc nghiêng cánh) là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của tuabin. Việc kiểm soát góc nghiêng giúp tối ưu hóa công suất phát điện, đặc biệt trong điều kiện tốc độ gió thay đổi.
2.2 Máy phát điện không đồng bộ
Máy phát điện không đồng bộ là thiết bị chính trong hệ thống điện gió, chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng. Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu mô hình toán học của máy phát này, đồng thời đề xuất các phương pháp điều khiển góc nghiêng để tối ưu hóa hiệu suất phát điện.
III. Điều khiển góc nghiêng cánh tuabin
Chương này tập trung vào các kỹ thuật điều khiển góc nghiêng cánh tuabin, đặc biệt là việc sử dụng bộ điều khiển PI để tối ưu hóa công suất phát điện. Góc nghiêng cánh được điều chỉnh dựa trên tốc độ gió và công suất yêu cầu, giúp duy trì sự ổn định của hệ thống điện gió.
3.1 Bộ điều khiển PI
Bộ điều khiển PI là công cụ phổ biến trong việc kiểm soát góc nghiêng cánh tuabin. Nó giúp điều chỉnh góc nghiêng một cách chính xác, đảm bảo công suất phát điện luôn ở mức tối ưu, ngay cả khi tốc độ gió thay đổi.
3.2 Mô phỏng hệ thống
Luận văn sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô phỏng hệ thống điện gió với các kịch bản tốc độ gió khác nhau. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu quả của việc sử dụng bộ điều khiển PI trong việc tối ưu hóa tuabin và duy trì sự ổn định của hệ thống.
IV. Kết luận và hướng phát triển
Luận văn kết luận rằng việc điều khiển góc nghiêng cánh tuabin là yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điện gió nối lưới. Các phương pháp đề xuất, đặc biệt là việc sử dụng bộ điều khiển PI, đã chứng minh hiệu quả qua các kết quả mô phỏng. Hướng phát triển tương lai bao gồm việc nghiên cứu các kỹ thuật điều khiển tiên tiến hơn và ứng dụng công nghệ điện gió trong các dự án thực tế.
