Bài trình bày 6 trong khoá huấn luyện về đo gió (TP HCM, 10-19/10/2011)

1. Đánh giá hi u su t năng lư ng gió
Tư v n và Đào t o cho chương trình đo gió Vi t Nam
TP. H Chí Minh, 11/10/2011
German ProfEC GmbH, Mathias Hölzer (Dipl.-Phys., Dipl- Päd.),
Ahornstr. 10, D-49744 Geeste, Germany
www.german-profec.com, m.hoelzer@german-profec.com
Tính b t đ nh trong các d đoán s n lư ng năng lư ng là
các r i ro tài chính
Năng lư ng gió không bao gi chính xác mà luôn d a trên các s li u
th ng kê và s d ng k thu t đo gió đ ti p c n các s li u này
Nhi m v c a Tư v n, các Ngân hàng, các
Tính b t đ nh trong s li u k sư và các Tiêu chu n (qu c t ) đư c
đo t c đ gió công nh n:
Gi m b t s b t đ nh, các sai sót và r i
ro xu ng m c mà các nhà đ u tư có th
Tính b t đ nh trong d ch p nh n đư c
đoán s n lư ng năng
Ngư ng này đư c g i là ngư ng lành
lư ng hàng năm m nh v tài chính (đư c ngân hàng ch p
nh n).
R I RO TÀI CHÍNH
2

2. Công su t c a gió và công su t c a tuabin gió
● Công su t c a gió v i v n t c v và di n tích A
● Nó t l thu n v i m t đ không khí ρ, di n tích A và lũy th a b c ba c a
v n t c gió v
● H s công su t cp đư c tính b ng t l c a công su t mà rôtor thu đư c và
công su t c a gió
● Hi u su t trang tr i gió là s n lư ng c a trang tr i đi n gió chia cho t ng s n
lư ng c a các tuabin đơn l trong trang tr i v i giá thi t v n hành đơn l
ηpark =
∑Ppark
∑Pfree
3
L p mô hình ti m năng gió
Mô t t đ nhám (g gh ))
Mô đ nhám (g gh
Mô t t chư ng ng i ivv t t
Mô chư ng ng
Mô t t đ a hình đ i inúi
Mô đ a hình đ núi
S lili u khí tư ng
S u khí tư ng
(ng n h n và dài h n)
(ng n h n và dài h n)
2
1
L p mô hình trư ng gió
L p mô hình trư ng gió
3
4
5
P
Đư ng đ cctính công
Đư ng đ tính công
su t tvà tính toán
su và tính toán
ss n lư ng v 4
n lư ng

3. Các phương pháp đánh giá tài nguyên gió
S li u khí
S li u khí
Đo gió tt i ich
Đo gió ch tư ng
tư ng
dài h n
dài h n
Tương quan dài h n
Tương quan dài h n
(phương pháp MCP)
(phương pháp MCP)
Hàm Weibull và phân b hư ng gió
Hàm Weibull và phân b hư ng gió
L p mô hình cho đ a đi m
L p mô hình cho đ a đi m
M ttđ năng lư ng gió [W/m22]
M đ năng lư ng gió [W/m ]
5
Ngo i suy cho đ a đi m và đ cao khác nhau – m t v n đ
khó khăn
Ngo i suy cho các đ cao khác nhau
(h1 đ n h2)
h2
h1
Đ a đi m đo
Ngo i suy cho các v trí khác
nhau 6

4. Ngo i suy cho các đ cao khác nhau – hai phương pháp
● Đ nh lu t logarit (th c ch ng)
ln(h2 zo )
– Xem xét đ g gh c a đ a hình v (h2 ) = v (h1)
– Ch có ý nghĩa v i t ng m t đ t và môi ln(h1 zo )
trư ng trung tính
● Đ nh lu t lũy th a (th c ch ng)
– Ngu n: th c nghi m Kansas
 h2 α
v (h2 ) = v (h1 ) 
– Đ xác đ nh: h s Hellmann- α (h s  h1 
chênh t c)
7
Ngo i suy cho các đ a đi m khác – m t phương pháp
8

5. L p mô hình m t đ năng lư ng gió
9
K t h p đ th t c đ gió v i Đư ng đ c tính P-V đ tính toán s n
lư ng đi n năng
10

6. Tính toán s n lư ng đi n hàng năm d a trên s li u đo gió
1200
Wind Wind Power frequency Energy 1000
[m/s] [mph] [kW] [h/year] [kWh/year]
Frequency [h/year]
800
1 2,2 0,0 372,0 0,0
600
2 4,5 0,0 702,0 0,0
3 6,7 3,7 941,0 3481,7 400
4 8,9 10,0 1077,0 10770,0 200
5 11,2 21,6 1107,0 23911,2 0
6 13,4 38,3 1046,0 40061,8 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Wind speed [m/s]
7 15,7 62,4 920,5 57439,2
350
8 17,9 93,1 759,5 70709,5
300
9 20,1 132,6 592,0 78499,2 250
Power [kW]
10 22,4 181,8 435,0 79083,0 200
11 24,6 230,5 303,5 69956,8 150
12 26,8 269,3 201,5 54264,0 100
13 29,1 290,5 127,5 37038,8 50
14 31,3 300,0 77,5 23250,0 0
0 5 10 15 20
15 33,6 305,0 45,0 13725,0
Wind Speed [m/s]
16 35,8 305,0 25,0 7625,0
17 38,0 305,0 15,0 4575,0 90'000
80'000
18 40,3 305,0 7,0 2135,0
70'000
19 42,5 305,0 3,0 915,0
Energy [kWh]
60'000
20 44,7 305,0 1,8 549,0 50'000
21 47,0 305,0 0,8 244,0 40'000
22 49,2 305,0 0,3 91,5 30'000
23 51,4 305,0 0,1 30,5 20'000
24 53,7 305,0 0,0 0,0 10'000
0
25 55,9 305,0 0,0 0,0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Total 8760 h 578355 kWh Wind speed [m/s]
11
Hi u ng bóng và Thi t k trang tr i đi n gió
12

7. ng su t m i và giá tr trung bình
13
S n lư ng đi n năng d ki n có giá tr nào … n u các đư ng
đ c tính công su t không chính xác?
Phân b t n su t gió
500
400
300 t( i ) = 2 7 5 h
V m = 7 .0 m / s
R a y l e i g h d i s tr ib u ti o n
200
to ta l :
100 8 7 6 0 h o u rs
0
0 .0 5 .0 1 0 .0 1 5 .0 2 0 .0 2 5 .0
w in d s p e e d a t h u b h ig h t [m / s ]
Đư ng cong P-V lý thuy t Đư ng cong P-V đo đ c
600 120 0.6
100 0.5
500
80 0.4
400
power coefficient [-]
P[i]
power [%]
60 0.3
300
v[i]
40 0.2
200
20 0.1
100
0 0
0
0 5 10 15 20 25 -20 -0.1
0 5 10 15 20
wind speed at hub hight [m/s] wind speed [m/s]
14
AEP đư c d đoán/b o đ m ∆ E [MWh] AEP đo đư c

8. Xác minh hi u qu năng lư ng (1)
Bước 1, nếu cần thiết: hiệu chỉnh tại chỗ trước
Bước 1, nếu cần thiết: hiệu chỉnh tại chỗ trước
khi (!) xây dựng trang trại điện gió (đo mối liên
khi (!) xây dựng trang trại điện gió (đo mối liên Kết quả:
Kết quả:
hệ giữa tốc độ gió tại Mref và Mturb))
hệ giữa tốc độ gió tại M và M ref turb
Bước 2: Đo hiệu quả năng lượng
Bước 2: Đo hiệu quả năng lượng
Mturb
Mref
15
Xác minh hi u qu năng lư ng (2)
ESTIMATED ANNUAL ENERGY PRODUCTION (AEP)
(database A)
extrapolation of the power curve between the highest WT: Vestas V90
measured wind speed and the cut-out wind speed cut-out wind speed: 25 m/s
with the average power at highest measured wind speed reference air density:
coverage factor k: 1
hub height AEP-measured Expanded uncertainty of AEP- AEP-extrapolated
annual average (measured measured (extrapolated
wind speed power curve) power curve)
(Rayleigh)
[m/s] [MWh] [MWh] [%] [MWh]
4,0 1677,7 201,3 12,0 1677,7
5,0 3163,6 268,3 8,5 3164,2
6,0 4809,0 317,4 6,6 4823,1
7,0 6354,9 342,8 5,4 6445,7
8,0 7606,1 348,6 4,6 7911,4
9,0 8472,5 * 341,1 4,0 9160,5
10,0 8960,3 * 325,7 3,6 10163,7
11,0 9130,8 * 306,2 3,4 10910,8
values marked with *: power curve incomplete acc. to IEC criteria for database
Đường đặc tính công suất
Đường đặc tính công suất
đo đạc
đo đạc
Phân bố tốc độ gió, hoặc theo tiêu chuẩn
Phân bố tốc độ gió, hoặc theo tiêu chuẩn So sánh theo hợp đồng giữa khách
IEC 61400-12-1 hoặc theo thoả thuận So sánh theo hợp đồng giữa khách
Đường đặc tính công suất IEC 61400-12-1 hoặc theo thoả thuận hàng và nhà chế tạo
Đường đặc tính công suất giữa khách hàng và nhà chế tạo hàng và nhà chế tạo
bảo đảm giữa khách hàng và nhà chế tạo
bảo đảm
5000 MWh/a
5000 MWh/a
16

9. Hi u su t c a trang tr i đi n gió
ηpark =
∑P park Thông thư ng kho ng 90%, tùy thu c
∑P free
vào ‘a‘ và ‚b‘ cũng như cư ng đ nhi u
lo n (ROU, đ n đ nh, T, v.v.)
D a nh nh t > 4 và b > 3, t t nh t: a = 7-
a*
8, và b = 4
Ph i ki m tra cùng v i cư ng đ nhi u
b*
D lo n xung quanh, cư ng đ nhi u lo n
b sung và các thông s an toàn c a
tuabin gió
Hư ng gió chính
17