Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022) về Hệ thống phát điện gió - Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub

Tóm tắt

Tóm tắt mang tính tham khảo.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022) về Hệ thống phát điện gió - Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub quy định các yêu cầu kỹ thuật, phương pháp đo đạc, quy trình hiệu chuẩn và đánh giá độ không đảm bảo đo đối với các thiết bị đo gió chuyên dụng trong ngành công nghiệp điện gió. Phạm vi và đối tượng áp dụng Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các tổ chức, cá nhân thực hiện khảo sát năng lượng gió, đánh giá đặc tính công suất của tuabin gió, hiệu chuẩn thiết bị đo gió (dạng cốc và âm thanh), và thiết kế, lắp đặt hệ thống đo đạc khí tượng trên cột khí tượng, vỏ tuabin hoặc mũ hub tại Việt Nam. 1. Đánh giá và phân cấp thiết bị đo gió (Điều 7) Phép đo đặc tính thiết bị đo gió dạng cốc: Đáp ứng góc nghiêng: Được đo trong đường hầm gió bằng phương pháp quét tự động với tốc độ cực chậm (nhỏ hơn 0,05°/s) hoặc đo tại các vị trí cố định trong dải góc nghiêng tối thiểu từ -30° đến +30° và dải tốc độ gió từ 4 m/s đến 16 m/s. Đặc tính hướng (độ nhạy xoay ngang): Đo ảnh hưởng của vỏ ngoài không đối xứng hoặc cổng cáp đến tín hiệu tốc độ gió ở các mức tốc độ 4, 8, 12 và 16 m/s. Đặc tính mômen rôto và đáp ứng theo bậc: Xác định mômen khí động học và mômen ma sát ổ trục. Thử nghiệm đáp ứng theo bậc giám sát sự phục hồi về vận tốc góc cân bằng (khuyến nghị sử dụng dữ liệu từ 50% đến 98% tốc độ rôto cân bằng khi tăng tốc và từ 15% đến 102% khi giảm tốc). Tác động của nhiệt độ: Đánh giá mômen ma sát ổ trục bằng thử nghiệm bánh đà trong buồng khí hậu ở nhiệt độ từ -20 °C đến +40 °C với thang chia tối thiểu 5 °C. Phép đo đặc tính máy đo gió âm thanh: Xác định đáp ứng đối với luồng khí nghiêng và quay tại các góc nghiêng cố định (+0°, +2°, ±5°, ±15°, ±20°, ±30°) ở tốc độ gió 4, 8, 12 và 16 m/s. Phương pháp phân cấp: Sử dụng mô hình vật lý mô phỏng đáp ứng của thiết bị đo gió trong miền thời gian kết hợp phương pháp Monte Carlo để xác định các sai lệch (phân cấp thành các cấp A, B, C, D) dựa trên các tham số ảnh hưởng như nhiệt độ, áp suất, mật độ không khí và cường độ luồng xoáy. Phép đo so sánh tại hiện trường tự do: Cho phép so sánh hai thiết bị đo gió đã hiệu chuẩn trong cùng một đường hầm gió tại hiện trường thực tế với thời gian thu thập dữ liệu tối thiểu 180 giờ trong dải tốc độ gió từ 4 m/s đến 16 m/s. 2. Quy trình hiệu chuẩn thiết bị đo gió trong đường hầm gió (Điều 8) Yêu cầu chung: Thiết bị đo phải liên kết chuẩn quốc tế. Tốc độ gió tham chiếu được đo bằng ống pitot tĩnh loại NPL có đầu hình elip hoặc thiết bị đo laze Doppler (LDA). Đánh giá độ không đảm bảo đo phải tuân thủ TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008). Yêu cầu đối với đường hầm gió: Tỷ lệ diện tích chặn (BR) không được vượt quá 0,05. Vùng thử nghiệm khuyến nghị có chiều cao và chiều rộng tối thiểu là 1,0 m. Luồng gió phải đồng nhất (sai lệch vận tốc trung bình giữa hai điểm bất kỳ trong thể tích đo không quá 0,2% trong tối thiểu 5 phút) và ổn định (mười giá trị trung bình trong 30s nằm trong phạm vi ±5% giá trị trung bình chung). Cường độ luồng xoáy dọc trục phải dưới 2% đối với các biến động tốc độ gió có tần số lên đến 10 Hz. Quy trình hiệu chuẩn: Thiết bị đo gió phải vận hành thử ít nhất 5 phút ở tốc độ 10 m/s. Quá trình hiệu chuẩn được thực hiện cho cả chiều tăng và giảm tốc độ gió trong phạm vi từ 4 m/s đến 16 m/s với khoảng chia tối đa 1 m/s. Tần suất lấy mẫu tối thiểu là 1 Hz và khoảng thời gian lấy mẫu tối thiểu là 30s. Xác định tốc độ gió và phân tích dữ liệu: Mật độ không khí được tính toán dựa trên nhiệt độ, độ ẩm tương đối và áp suất khí quyển. Áp dụng phân tích hồi quy tuyến tính trên dữ liệu hiệu chuẩn; nếu hệ số tương quan nhỏ hơn 0,999 95, phải kiểm tra tính phi tuyến tính của thiết bị. 3. So sánh các thiết bị đo gió tại hiện trường (Điều 9) Điều kiện thực hiện: Lắp đặt thiết bị đo gió chính và thiết bị đo gió kiểm soát trên cùng một cột khí tượng theo các cấu hình cho phép (lắp ở đỉnh cột, lắp ở đỉnh cạnh nhau hoặc lắp cạnh bên). Phương pháp phân tích: Sử dụng các giá trị trung bình 10 phút được ghi lại trong dải tốc độ gió từ 4 m/s đến 12 m/s với thời gian đo tối đa là 8 tuần. Hướng gió phân tích phải nằm ngoài luồng rẽ khí của tuabin và cột khí tượng. Tiêu chí đánh giá: Thử nghiệm tại hiện trường được coi là đạt nếu căn bậc hai của tổng bình phương trung bình độ sai khác (độ lệch hệ thống) và độ không đảm bảo chuẩn của các sai khác tốc độ gió (độ lệch thống kê) không vượt quá 0,1 m/s trong bất kỳ bin tốc độ nào từ 4 m/s đến 12 m/s. Nếu sai lệch nằm trong khoảng từ 0,1 m/s đến 0,2 m/s, độ không đảm bảo hiệu chuẩn phải được tăng lên tương ứng. Nếu vượt quá 0,2 m/s, dữ liệu sau thời điểm đó phải bị loại bỏ. 4. Lắp đặt thiết bị trên cột khí tượng (Điều 10) Thiết bị đo gió lắp ở đỉnh: Phải được đỡ sao cho các cốc đo cao hơn đỉnh cột ít nhất 1,5 m. Không có bộ phận nào của kết cấu đỡ hoặc cột khí tượng nhô ra ngoài nửa hình nón tỷ lệ 11:1 có đỉnh trùng với cốc đo gió. Độ nghiêng của thiết bị đo gió so với phương thẳng đứng phải nhỏ hơn 2°. Thiết bị đo gió lắp ở đỉnh cạnh nhau: Các thiết bị đo phải cách nhau từ 2,5 m đến 4 m và lắp phía trên cần đỡ tròn có khoảng cách tối thiểu bằng 20 lần đường kính cần (khuyến nghị 25 lần). Thiết bị lắp cạnh bên: Khoảng phân cách thẳng đứng giữa thiết bị đo với cần phía trên tối thiểu là 20 lần đường kính cần. Để giảm thiểu sai lệch luồng không khí do cột gây ra dưới 1%, khoảng cách nằm ngang (Rd) từ tâm cột đến thiết bị đo phải đạt yêu cầu: đối với cột hình trụ Rd/d ít nhất là 8,2 (cho mức 99,5%) hoặc 6,1 (cho mức 99%); đối với cột dạng lưới Rd/Lm ít nhất là 5,7 (cho mức 99,5% với hệ số lực đẩy CT = 0,5). Bảo vệ chống sét: Chóp thu sét phải lắp cách thiết bị đo gió theo phương ngang ít nhất 30 lần đường kính chóp và thiết bị đo không được nằm trong luồng rẽ khí của chóp thu sét ở các hướng gió quan trọng. Lắp đặt các thiết bị đo khác: Cảm biến hướng gió phải được lắp phía dưới thiết bị đo gió chính một khoảng từ 4 m đến 10 m. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và áp suất phải đặt phía dưới thiết bị đo gió chính tối thiểu 1,5 m. 5. Đánh giá độ không đảm bảo của phép đo tốc độ gió (Điều 11) Độ không đảm bảo kết hợp (uV,i): Được tính bằng cách kết hợp độ không đảm bảo phần cứng (uVHW,i) và độ không đảm bảo liên quan đến phương pháp áp dụng (uVM,i). Độ không đảm bảo phần cứng cảm biến (uVS,i): Được tổng hợp từ các thành phần: Độ không đảm bảo hiệu chuẩn trước (uVS,precal,i) và hiệu chuẩn sau/tại hiện trường (uVS,postcal,i). Độ không đảm bảo phân cấp cảm biến (uVS,class,i). Độ không đảm bảo lắp đặt cảm biến (uVS,mnt,i): Mặc định là 0,5% đối với thiết bị đơn lắp ở đỉnh, 1,0% đối với thiết bị lắp ở đỉnh cạnh nhau, và 1,5% đối với thiết bị lắp cạnh bên không được hiệu chỉnh luồng không khí. Độ không đảm bảo do chóp thu sét (uVS,lgt,i) và do hệ thống thu thập dữ liệu (udVS,i). Độ không đảm bảo do khí hậu lạnh (uM,cc,i): Áp dụng khi phép đo chịu ảnh hưởng của băng tuyết tích tụ trên cấu trúc lắp đặt, giá trị mặc định từ 0,5% đến 1% tốc độ gió. 6. Quy trình hiệu chuẩn cảm biến hướng gió trong đường hầm gió (Phụ lục A) Yêu cầu thiết lập: Tỷ lệ chặn không được vượt quá 0,05 đối với phần thử nghiệm kín. Hướng luồng gió ngang phải song song với đường trung tâm khu vực thử nghiệm trong phạm vi sai số 0,2°. Hệ thống đo góc tham chiếu phải kết nối trực tiếp với trục quay của cảm biến và không có độ rơ. Quy trình hiệu chuẩn: Cảm biến được quay với tốc độ không đổi (khuyến nghị 0,57°/s) hoặc theo từng bước nhỏ hơn 3°. Quá trình hiệu chuẩn phải thực hiện ít nhất hai lần quét góc quay hoàn chỉnh theo hai hướng ngược nhau để kiểm tra hiệu ứng trễ, tại tốc độ gió không đổi 8 ± 0,8 m/s. Đánh giá độ không đảm bảo: Tính toán chi tiết các nguồn sai số bao gồm: xác định hướng luồng gió trong đường hầm, cảm biến đo góc quay tham chiếu, căn chỉnh hướng Bắc, độ lệch tâm, sai số tín hiệu đầu ra (số, tương tự hoặc biến trở) và sai số lắp đặt cảm biến. 7. Lắp đặt thiết bị trên vỏ tuabin và mũ hub (Phụ lục C & D) Lắp đặt trên vỏ tuabin: Thiết bị đo gió phải được lắp thẳng đứng (độ lệch góc không quá 2°), nằm ngoài lớp biên của vỏ tuabin và vùng ảnh hưởng xoáy khí gần gốc cánh. Vị trí lắp đặt khuyến nghị là cách ít nhất 1,5 lần đường kính gốc cánh quạt (1,5Dr) về phía sau so với tâm gốc cánh. Thiết bị đo gió trên mũ hub: Gồm ba cảm biến âm thanh 1-D lắp đối xứng trên bề mặt mũ hub (khoảng cách tối thiểu 0,6Dr phía trước tâm gốc cánh). Hệ thống sử dụng thuật toán chuyển đổi tốc độ gió đo được từ ba cảm biến thành tốc độ gió ngang, độ lệch góc quay và góc nghiêng dựa trên hai hằng số hiệu chuẩn k1 và k2 đặc trưng cho thiết kế mũ hub. Hiệu lực thi hành Thông tin về ngày có hiệu lực cụ thể của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-50-1:2025 chưa được xác định rõ ràng trong văn bản trích xuất. Tiêu chuẩn này đóng vai trò là tài liệu kỹ thuật cốt lõi, cập nhật các phương pháp đo gió tiên tiến nhất theo chuẩn quốc tế IEC phục vụ cho các dự án điện gió tại Việt Nam.