Hướng dẫn lựa chọn máy phát điện gió: Làm thế nào để chọn được máy phát điện phù hợp nhất?
Cốt lõi của việc sản xuất điện bằng sức gió là chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện một cách hiệu quả và đáng tin cậy, và việc lựa chọn máy phát điện ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chi phí của hệ thống. Các loại tua-bin gió phổ biến hiện nay bao gồm máy phát điện không đồng bộ, máy phát điện cảm ứng cấp điện kép và máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu, mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được lựa chọn phù hợp tùy theo tình huống ứng dụng.
1、 Máy phát điện không đồng bộ: Lựa chọn giá rẻ cho người mới bắt đầu
Nguyên lý: Bằng cách tạo ra điện thông qua cảm ứng điện từ, tốc độ rôto cao hơn một chút so với tốc độ đồng bộ và công suất phản kháng cần được hấp thụ từ lưới điện.
Thuận lợi:
Cấu trúc đơn giản: không chổi than và vòng trượt, chi phí bảo trì thấp, phù hợp với môi trường khắc nghiệt.
Giá thấp: Công nghệ tiên tiến, đầu tư ban đầu thấp.
Nhược điểm:
Hiệu suất ở mức trung bình: tổn thất kích thích dẫn đến hiệu suất khoảng 85% -90%.
Cần phải bù công suất phản kháng: cần phải cấu hình thêm tụ điện hoặc thiết bị bù, nếu không sẽ ảnh hưởng đến điện áp lưới điện.
Các tình huống áp dụng: Hệ thống điện gió quy mô vừa và nhỏ, khu vực có độ ổn định lưới điện cao (như điện gió phân tán ở nông thôn).
2、 Máy phát điện cảm ứng cấp nguồn kép (DFIG): Cân bằng hiệu suất và chi phí
Nguyên lý: Stato được kết nối trực tiếp với lưới điện, còn rôto được kết nối với lưới điện thông qua biến tần để đạt được hoạt động tần số không đổi với tốc độ thay đổi.
Thuận lợi:
Hoạt động với tốc độ thay đổi: Có thể tạo ra điện hiệu quả trong phạm vi tốc độ gió từ 3-25m/s, mở rộng phạm vi sử dụng năng lượng gió.
Chuyển đổi công suất một phần: Chỉ cần xử lý 25% -30% công suất ở phía rôto và chi phí cho bộ chuyển đổi thấp.
Hỗ trợ công suất phản kháng: Cung cấp bù công suất phản kháng thông qua bộ biến tần để cải thiện tính ổn định của lưới điện.
Nhược điểm:
Cấu trúc phức tạp: cần hộp số và vành trượt, có tỷ lệ hỏng hóc cơ học cao.
Các tình huống áp dụng: Các trang trại gió trên bờ lớn, các khu vực có tốc độ gió biến động lớn (như vùng núi và vùng ven biển).
3、 Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSG): Tương lai hiệu quả và ít bảo trì
Nguyên lý: Sử dụng nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường nên không cần kích thích bên ngoài, mang lại hiệu suất cao hơn.
Thuận lợi:
Hiệu suất cao: Không bị mất kích thích, hiệu suất có thể đạt trên 95%, đặc biệt thích hợp cho các khu vực có tốc độ gió thấp.
Cấu trúc nhỏ gọn: Không sử dụng chổi than điện và vòng trượt, tỷ lệ hỏng hóc thấp và giảm chi phí bảo trì hơn 30%.
Ưu điểm của truyền động trực tiếp: Kết nối trực tiếp với cánh quạt (không có hộp số), giảm tiếng ồn từ 10-15 decibel.
Nhược điểm:
Chi phí cao: Giá của vật liệu nam châm vĩnh cửu (như neodymium sắt boron) dao động rất lớn và chi phí đầu tư ban đầu cao.
Các tình huống áp dụng: năng lượng gió ngoài khơi, khu vực nội địa có tốc độ gió thấp và môi trường nhạy cảm với tiếng ồn (chẳng hạn như gần khu dân cư).
4、 Làm thế nào để lựa chọn? Điều quan trọng là tập trung vào ba điểm này
Điều kiện tốc độ gió:
Vùng có tốc độ gió thấp (tốc độ gió trung bình hàng năm<6m/s): Chọn máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (có hiệu suất cao hơn).
Vùng có tốc độ gió cao: máy phát điện cấp nguồn kép hoặc máy phát điện không đồng bộ (chi phí thấp hơn).
Yêu cầu về lưới điện:
Mạng lưới điện yếu có thể cần hỗ trợ công suất phản kháng: máy phát điện cấp nguồn kép (có thể điều chỉnh hệ số công suất linh hoạt).
Lưới điện mạnh: Cả máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu và không đồng bộ đều phù hợp.
Chi phí và bảo trì:
Ngân sách ban đầu hạn chế: máy phát điện không đồng bộ (giá thấp hơn 20%-30%).
Độ nhạy khi vận hành và bảo trì lâu dài: máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (giảm 40% chi phí bảo trì trong 10 năm).
5、 Xu hướng: Máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu dẫn động trực tiếp trở nên phổ biến
Với những tiến bộ công nghệ, máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp (không có hộp số) đang trở thành lựa chọn ưu tiên cho năng lượng gió ngoài khơi và các khu vực có tốc độ gió thấp. Ưu điểm của nó bao gồm:
Cải thiện độ tin cậy: Giảm 50% điểm hỏng hóc cơ học và kéo dài tuổi thọ lên hơn 25 năm.
Tối ưu hóa hiệu quả: Bộ chuyển đổi công suất đầy đủ đạt được khả năng vượt qua sự cố lưới điện (LVRT) và thích ứng với lưới điện yếu.
Thích ứng với môi trường: tiếng ồn thấp, không gây ô nhiễm dầu, phù hợp với yêu cầu bảo vệ sinh thái biển.
trường hợp
Tuabin gió ngoài khơi Vestas V236-15,0 MW của Đan Mạch: sử dụng công nghệ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp, với công suất phát điện hàng năm trên 80GWh cho mỗi đơn vị.
Tuabin gió trên bờ GW82-1,8MW của China Goldwind Technology: thiết kế truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửu, có thể bắt đầu phát điện ở tốc độ gió 3m/s.
Phần kết luận
Việc lựa chọn tua-bin gió đòi hỏi sự cân bằng giữa hiệu quả, chi phí và độ tin cậy. Đối với hầu hết các dự án:
Điện gió trên bờ: máy phát điện cung cấp điện kép (cân bằng hiệu suất và giá cả).
Điện gió ngoài khơi: máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp (độ tin cậy cao, ít bảo trì).
Điện gió phân tán: máy phát điện không đồng bộ (giá thành thấp) hoặc máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu (hiệu suất cao).
Với việc giảm chi phí vật liệu nam châm vĩnh cửu và sự phát triển của công nghệ truyền động trực tiếp, việc sản xuất điện gió sẽ hiệu quả hơn, êm hơn và bền vững hơn trong tương lai.
