Nghiên cứu kết nối hệ thống điện gió với lưới điện

1
Chương 1
GIỚI THIỆU
Chương này giới thiệu về tầm quan trong của năng lượng tái tạo hiện nay khi
nguồn năng lượng truyền thống ngày càng cạn hiện khan hiếm, giá cả đắt đỏ. Tầm
quan trọng của năng lượng gió, tình hình nghiên cứu, sử dụng, phát triển năng lượng
gió trên thế giới và Việt Nam hiện nay. Tình hình phát triển điện gió tại một số nước
tiêu biểu.
1.1 Tầm quan trọng của việc phát triển năng lượng tái tạo hiện nay
Đứng trước thực tiễn nguồn năng lượng hóa thạch như than đá, dầu mỏ, các sản
phẩm từ dầu mỏ, khí thiên nhiên ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá cả của dạng năng
lượng này ngày một tăng, điều này là điều không thuận lợi cho việc phát triển kinh tế,
xã hội. Đồng thời việc sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch để lại nhiều hậu quả về ô
nhiễm môi trường như gây ra hiệu ứng nhà kính, gây nóng lên toàn cầu, việc sử dụng
các dạng năng lượng truyền thống gây ra những hiểm họa cho môi trường sinh thái như
gây ra lũ lụt, hạn hán xảy ra trên toàn cầu. Ngày nay, kinh tế và xã hội ngày càng phát
triển nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao.
Bên cạnh việc sử dụng tiết kiệm nguồn năng lượng truyền thống, các quốc gia
trên thế giới đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng các nguồn năng lượng mới- Năng lượng
tái tạo để dần thay thế năng lượng truyền thống, cung cấp cho năng lượng cho nền kinh
tế, xã hội đã và đang phát triển ngày càng khát năng lượng.
Nguồn năng lượng tái tạo có những ưu điểm sau:
- Nguồn năng lượng tái tạo có sẵn trong thiên nhiên như năng lượng mặt trời,
năng lượng gió, năng lượng thủy triều, năng lượng sóng biển …
- Việc sử dụng năng lượng tái tạo gây ô nhiễm môi trường và khí thải ít hơn rất
nhiều so với việc sử dụng nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than đá, các sản
phẩm từ dầu mỏ, khí thiên nhiên…
2
- Sử dụng năng lượng tái tạo thân thiệt với môi trường, làm giảm hiệu ứng nhà
kính, giảm sự nóng lên của trái đất do giảm lượng lớn khí CO
2

.
- Việc nghiên cứu, sử dụng, phát triển nguồn năng lượng tái tại góp phần giải
quyết những vấn đề về thiếu hụt năng lượng, giảm bớt sự phụ thuộc vào việc sử dụng
năng lượng truyền thống.
Vì vậy, năng lượng tái tạo có tầm quan trọng rất lớn, việc nghiên cứu ứng dụng và
phát triển nguồn năng lượng tái tạo là hết sức cần thiết. Các quốc gia trên thế giới đã và
đang quan tâm, phát triển nguồn năng lượng này góp phần giải quyết những vấn đề,
nhu cầu năng lượng ở mỗi quốc gia.
1.2 Tầm quan trọng của việc phát triển năng lượng gió
Bên cạnh phát triển các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng điện mặt trời,
năng lượng điện sóng biển, năng lượng điện địa nhiệt…Năng lượng gió ngày càng
được nhiều quốc gia quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng, phát triển chủ yếu hệ thống năng
lượng điện gió, do năng lượng điện gió có những ưu điểm:
- Nguồn năng lượng gió có sẵn trong thiên nhiên và rất ít gây ô nhiễm môi
trường.
- Việc sử dụng năng lượng điện gió gây ra ô nhiễm môi trườngvà khí thải ít hơn
rất nhiều so với việc sử dụng nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than đá, các
sản phẩm từ đâu mỏ, khí thiên nhiên…
- Sử dụng năng lượng điện gió thân thiệt với môi trường làm giảm hiệu ứng nhà
kính, giảm sự nóng lên của trái đất do giảm lượng khí thải CO
2
trong quá trình sản suất
rất là ít.
- Việc nghiên cứu, ứng dụng, phát triển nguồn năng lượng điện gió góp phần giải
quyết những vấn đề về thiếu hụt năng lượng, giảm bớt sự phụ thuộc vào việc sử dụng
năng lượng hóa thạch.
3
- Việc xây dựng, vận hành hệ thống năng lượng điện gió tạo tạo ra công ăn việc
làm cho xã hội không chỉ các ngành liên quan trực tiếp tới điện gió mà còn các ngành
phụ trợ cung cấp phụ kiện và dịch vụ cho điện gió.

- Việc xây dựng hệ thống năng lượng điện gió sử dụng ít tài nguyên đất còn tạo ra
quang cảnh du lịch.
- Hệ thống năng lượng điện gió có thể xây dựng ở đất liền, trên biển và ngoài hải
đảo.
Bên cạnh đó năng lượng điện gió có những khuyết điểm sau:
- Tính ổn định của năng lượng điện gió kém, do gió có vân tốc luôn thay đổi theo
mùa trong năm nên cần nghiên cứu kỹ những vị trí xây dựng các nhà máy điện gió sao
cho phù hợp.
- Mật độ phân bố năng lượng điện gió thấp về quy mô, diện tích chiếm đất, phạm
vi ảnh hưởng của các dự án năng lượng gió bao giờ cũng lớn hơn nhiều so với các
nguồn năng lượng truyền thống, trong khi đó công suất đặt và công suất ổn định lại
nhỏ.
- Kỹ thuật khai thác phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao.
- Chi phí vận hành, bảo dưỡng cao vì công suất đặt của tổ máy không cao, sản
lượng điện thấp, khu vực lắp đặt rộng…dẫn đến chi phí vận hành, bảo dưỡng cao.
Vì thế năng lượng điện gió có giá thành đắt hơn giá thành của các nguồn năng
lượng truyền thống. Tuy nhiên, khi mà các nguồn năng lượng truyền thống ngày càng
kiệt, giá cả tăng, xem xét lại nguồn năng lượng gió, nó có ưu điểm mà nguồn năng
lượng truyền thống không có được đó là khả năng tái tạo, sử dụng lâu dài, bền vững,
thân thiện với môi trường.
Qua những khuyết điểm và ưu điểm trên ta thấy nguồn năng lượng gió là nguồn
năng lượng tái tạo có tầm quan trọng rất lớn, nếu được khai thác tốt sẽ cung cấp một
nguồn năng lượng không nhỏ cho nhu cầu năng lượng hiện nay, dần thay thế các nguồn
năng lượng truyền thống, thân thiện với môi trường, tiềm năng còn rất lớn.
4
1.3 Tình hình nghiên cứu, sử dụng, phát triển năng lượng gió trên thế giới
và Việt Nam
Việc sử dụng nguồn năng lượng điện gió mới phát triển vào những năm đầu thế kỷ
21, vẫn chưa được khai thác nhiều, tiềm năng và sản lượng còn rất lớn.
1.3.1 - Tình hình nghiên cứu, sử dụng, phát triển năng lượng điện gió trên thế giới.

Từ xa xưa con người trên thế giới đã biết sử dụng năng lượng gió phục vụ cho
lợi ích của con người như dựa vào sức gió để chạy thuyền buồm, tàu thuyền, các cối
xay gió được sử dụng ở thế kỷ 7 với mục đích bơm nước phục vụ cho nông nghiệp ở
các nước Trung Đông, Trung Á dần lan tới Trung Quốc, Ấn Độ. Ngoài lợi dụng sức
gió để chạy cói xay gió để say bột mì…
Cho đến cuối thế kỷ 19 con người phát minh tua bin máy phát điện nhưng đến
đầu thế kỷ 20 máy phát điện gió phát triển với những tua bin công suất 1- 3kW, đến
những năm 1930 phát triển tua bin có công suất 100kW, tiền thân của máy phát điện
gió ngang trục được sử dụng tại Yalta- Liên Xô. Năm 1956 một cựu sinh viên tên là
Johannes Juul, xây dựng 200 kW điện gió tại Gedser ở Đan Mạch.
Năm 1975, Bộ năng lượng Hoa Kỳ đã tài trợ một dự án để phát triển các tua bin
gió tiện ích quy mô. Các tua-bin gió NASA dự án xây dựng các tua-bin, 13 thử
nghiệm đã mở đường cho nhiều công nghệ ngày nay được sử dụng. Kể từ đó, tua bin
đã tăng lên rất nhiều kích thước với Enercon E-126 có khả năng cung cấp lên đến 7
MW. Sản xuất tua bin gió đã được mở rộng sang nhiều nước và năng lượng gió được
dự kiến sẽ tăng trưởng trên toàn thế giới trong thế kỷ 21.
[1.1]
Ngày nay, nhà máy điện gió ngày càng được nghiên cứu, sử dụng và phát triển ở
nhiều quốc gia trên thế giới, với sản lượng điện sản xuất được ngày càng tăng.
5
Hình 1.1: Tổng công suất lắp đặt điện gió trên thế giới
Qua hình 1.1, ta thấy sản lượng gió trên thế giới ngày một tăng qua các năm, từ
năm 2001 đến năm 2011, năm 2001 sẳn lượng năng lượng điện gió mới chỉ 24.322
MW, năm 2002 hơn 3.100 MW…và đến năm 2011 tổng sản lượng điện gió trên thế
giới đạt hơn 239.000 MW. Điều này cho thấy rằng các nước trên thế đang chú trọng
nghiên cứu phát triển dạng năng lượng này.
6
Hình 1.2: Tổng sản lượng điện gió trên thế giới năm 2011
Qua hình 1.2, tổng sản lượng điện gió trên thế giới năm 2011 khoảng hơn
239.000 MW, trong đó nước Trung Quốc chiếm 26% sản lượng, Hoa Kỳ chiếm 20%,

Đức chiếm 12%, Tây Ban Nha chiếm 9%, Ấn Độ chiếm 7%, Pháp chiếm 3%, nước Ý
chiếm 3%, Canada 2%, tất cả các nước còn lại chiếm 15%.
Tình hình sản xuất năng lượng điện gió ở một số nước tiêu biểu:
- Đức: là nước dẫn đầu về phát triển điện gió. Từ những năm 80 thế kỷ 20
Chính phủ Đức đã tài trợ một số kế hoạch nghiên cứu. Năm 1991 Quốc hội Đức thông
qua đạo luật bắt buộc mua điện gió khiến cho thị trường có bước đột phá. Căn cứ của
đạo luật đó là: năng lượng sạch cần có đầy đủ cơ chế khuyến khích để tạo lập được thị
trường, như vậy mới có thể cạnh tranh bình đẳng với các loại điện năng dùng nhiên
liệu truyền thống, vốn vẫn được trợ giá (như than và năng lượng hạt nhân). Luật năng
lượng mới của Đức quy định, Chính phủ bù lỗ cho mỗi 1 KWh điện gió là 9,1 cent
Euro, chính sách bù lỗ ít nhất là 5 năm. Điện gió được ủng hộ mạnh mẽ về mặt chính
trị nhờ công của các tổ chức bảo vệ môi trường, trong đó có các thành viên của Đảng
7
Xanh. Đến cuối năm 2003, tổng công suất lắp đặt điện gió của nước Đức đã đạt đến
14.600 MW, chiếm hơn 1/3 công suất lắp đặt điện gió của toàn thế giới, chiếm hơn một
nửa của toàn Châu Âu. Lượng khí thải hiệu ứng nhà kính của Đức mấy năm gần đây đã
giảm 17 triệu tấn, là một sự đóng góp rõ rệt của nước Đức trong việc thực hiện “Nghị
định thư Kyoto”, tăng thêm lòng tin cho nước Đức về phát triển bền vững.
- Mỹ: sau một thời kỳ ảm đạm về điện gió của thập kỷ 90 thế kỷ 20, đến nay
nước Mỹ đã trở thành một trong những thị trường lớn nhất về điện gió. Hiện 27 Bang
đã có các công trình điện gió lớn. Đến cuối năm 2003 tổng công suất lắp đặt điện gió
đã đạt 6.370 MW. Chính phủ Liên bang Mỹ đã có chính sách ưu đãi đối với điện gió:
mua thiết bị điện gió được miễn thuế hoàn toàn, đồng thời sau khi đưa vào hoạt động
còn miễn giảm một phần thuế sản xuất, cứ phát ra 1 KWh được giảm thuế 1,5 cent
USD. Một số bang của Mỹ còn thông qua Luật yêu cầu các Công ty điện lực tăng tỷ lệ
phát điện bằng năng lượng tái tạo. Ví dụ năm 1999 bang Texat quy định hạn ngạch có
tính chất cưỡng bức đối với nguồn điện năng lượng tái tạo, do đó tổng công suất lắp
đặt nguồn điện gió của bang này đã vượt quá 1.000 MW.
- Đan Mạch: Tổng diện tích toàn quốc chỉ có 4.300 km
2

(không kể đảo
Greenland và quần đảo Faro). Là một nước nhỏ nhất Bắc Âu nhưng trong vương quốc
đồng thoại của 5 triệu dân này có đến 65.000 người tham gia làm nghề điện gió, tổng
thu nhập đã đạt đến 3 tỷ Euro. Nghề chế tạo máy phát điện gió của Đan Mạch đã trở
thành một động lực lớn lao của nền kinh tế đó là một ví dụ thành công về thương mại
hóa trong lĩnh vực này. Thu nhập về xuất khẩu của các sản phẩm điện gió và năng
lượng mặt trời của Đan Mạch hàng năm đã đạt đến 5-6 tỷ USD, sản phẩm máy phát
điện gió của Đan Mạch chiếm 60 – 70% thị trường thế giới. Năm 1981 Đan Mạch vạch
ra kế hoạch năng lượng lần thứ 1, dự định đến năm 2000 công suất lắp đặt điện gió đạt
900 MW, đáp ứng 10% nhu cầu điện năng. Nhiều nhiệm kỳ Chính phủ kế tiếp nhau
của Đan Mạch đều kiên định kế hoạch năng lượng quốc gia, nhằm giảm nhập khẩu
nhiên liệu, xúc tiến phát triển bền vững. Từ năm 1976 đến 1995, Đan Mạch đã đầu tư
8
100 triệu USD vào công việc nghiên cứu và phát triển năng lượng gió. Chính phủ Đan
Mạch bù lỗ cho mỗi chiếc máy phát điện gió bằng 30% giá thành của nó, áp dụng chế
độ ưu đãi về thuế cho những người sử dụng điện gió, đối với các hộ dùng nhiên liệu
hóa thạch thì đánh thuế ô nhiễm không khí. Kết quả là mục tiêu 10% năng lượng sạch
của kế hoạch năng lượng được thực hiện sớm trước 3 năm. Đan Mạch đã thành công
trong việc thực hiện mục tiêu điện gió đáp ứng 20% yêu cầu về điện. Năm 2003 lại đặt
kế hoạch đến năm 2030 điện gió sẽ đáp ứng một nửa yêu cầu về điện. Năm 2000 và
2003 mỗi năm xây dựng một trang trại điện gió ở gần bờ biển Bắc, trang trại điện gió
trên biển Middle Grunder là trang trại điện gió trên biển lớn nhất thế giới hiện nay,
công suất lắp đặt 40 MW gồm 20 máy, mỗi máy 2 MW. Đan Mạch còn có kế hoạch
đến năm 2008 sẽ lắp đặt thêm 5 trang trại điện gió, tổng công suất lắp đặt là 750 MW.
Theo tin đã đưa chính phủ Đan Mạch đã cùng với các xí nghiệp ký kết hợp đồng xây
dựng trên mặt biển Bantich một số nhà máy phát điện gió có tổng công suất 4000 MW.
- Tây Ban Nha: Ngày 30/12/1999, Hội nghị Liên tịch Bộ trưởng Tây Ban Nha
đã thông qua kế hoạch phát triển năng lượng tái tạo 2000-2010, có quy hoạch tương
đối cụ thể về phát triển năng lượng gió. Mục tiêu là đến năm 2010 sản lượng phát điện
của các loại năng lượng tái tạo phải đạt đến 12% tổng lượng phát điện toàn quốc. Kế

hoạch phát triển đó đã đưa ra phân tích kỹ lưỡng về các mặt kỹ thuật, ảnh hưởng đối
với môi trường, tính toán giá thành đầu tư, những trở ngại, các biện pháp khuyến
khích, dự báo về thị trường của việc phát triển năng lượng gió, có tính khả thi rất cao.
- Anh: Năm 1991 xây dựng nhà máy phát điện gió đầu tiên, sau đó điện gió
không ngừng phát triển. Năm 2003 tổng công suất lắp đặt điện gió đã đạt 649 MW, đáp
ứng yêu cầu dùng điện của 441.000 gia đình. Tháng 7/2003 Bộ Thương mại và Công
nghiệp Anh tuyên bố kế hoạch quy mô lớn về sự nghiệp điện gió gần biển, theo đó sẽ
lắp đặt 3.000 tổ máy điện gió cỡ lớn tại bờ biển phía đông và phía tây, chuẩn bị sử
dụng năng lượng gió trên quy mô lớn, nhằm mục tiêu đến trước năm 2010 có thể cung
cấp điện gió cho 1/6 tổng số hộ gia đình. Dự tính, sau khi các máy phát điện gió nói
9
trên đưa vào vận hành, điện gió sẽ chiếm 15% tổng lượng điện phát ra của toàn nước
Anh.
- Pháp: Ngày 23/4/2004 nước Pháp đóng cửa mỏ than cuối cùng, từ đó kết thúc
việc khai thác than. Đó là hình ảnh thu nhỏ và là mốc lịch sử quan trọng của việc phát
triển nguồn năng lượng của thế giới. Pháp là một nước chiếm vị trí hàng đầu trong lĩnh
vực năng lượng hạt nhân, nhưng đến nay đã đưa việc phát điện bằng sức gió lên vị trí
chiến lược. Pháp đã hoạch định một kế hoạch trung kỳ phát triển điện gió. Theo kế
hoạch đó, năm 2007 sẽ lắp thêm 1000 MW – 3000 MW thiết bị điện gió, đến năm 2010
sẽ có 3000 MW đến 5000 MW điện gió đưa vào vận hành. Theo tính toán sau khi kế
hoạch nói trên được thực thi mỗi năm sẽ giảm được 3 triệu đến 6 triệu tấn khí thải CO
2
.
Điện gió hiện nay đang có tốc độ tăng trưởng mỗi năm hơn 60%.
- Ấn Độ: là một nước đi tiên phong về điện gió trong các nước đang phát triển,
tuy bắt đầu hơi muộn nhưng có tốc độ phát triển rất nhanh, Ấn Độ thành lập Bộ nguồn
năng lượng phi truyền thống, xây dựng mạng lưới đo đạc tốc độ gió trong toàn quốc,
nắm vững tình hình tài nguyên nguồn năng lượng gió, tìm kiếm các địa điểm có lợi
nhất cho các trang trại phát điện gió. Chính phủ có nhiều ưu đãi đối với các nhà đầu tư
điện gió, bao gồm việc bù lỗ 10% đến 15% tiền đầu tư thiết bị cho các xí nghiệp có liên

quan, đẩy nhanh khấu hao 100% đối với các thiết bị điện gió… Năm 2002 đưa ra kế
hoạch miễn thuế, quy định 10 năm đầu thu nhập của các trang trại phát điện gió được
miễn thuế 100%. Luật điện lực Ấn Độ còn quy định, việc phát điện bằng các nguồn
năng lượng mới ít nhất phải đạt 10%, đồng thời thực hiện giá ữu đãi. Ngoài ra, các
Bang còn đưa ra các chính sách ưu đãi của mình. Ấn Độ đã trở thành nước sản xuất
điện gió chiếm vị trí thứ 5 trên thế giới, các hãng sản xuất máyđiện gió đã có quy mô
tương đối lớn. Máy phát điện gió cỡ lớn do Ấn Độ sản xuất không những tự cung cấp
cho nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang Mỹ và các nước khác, được các giới
năng lượng quốc tế đánh giá cao về chất lượng và giá cả.
10
- Nhật Bản: Năm 2002 Nhật Bản đã lắp đặt 486 MW điện gió, năm 2003 đã có
730 MW, năm 2004 đã có 936 MW. Dự kiến đến năm 2010 tổng công suất lắp đặt điện
gió sẽ đạt 3.000 MW.
+ Chính sách năng lượng mới của Nhật Bản quy định, các Công ty điện lực có
nghĩa vụ mở rộng việc sử dụng điện gió, một là tự mình phải phát điện gió, mặt khác
phải mua điện gió của các Công ty khác, mỗi năm đều có chỉ tiêu quy định.
+ Nhật Bản phấn đấu tự sản xuất hoàn toàn thiết bị điện gió, đồng thời hướng
đến xuất khẩu. Máy phát điện gió của các Công ty Nhật Bản có nhiều tính năng ưu
việt, tốc độ gió 1 m/s đã có thể bắt đầu phát điện, công suất điện phát ra thường cao
hơn 15 - 20% so với các thiết bị của các nước khác.
+ Nhật Bản đặt mục tiêu đến năm 2030 điện gió sẽ có công suất lắp đặt là
11.800 MW
- Trung Quốc: Năm 1986 tại Vinh Thành, Sơn Đông trang trại điện gió đầu tiên
của Trung Quốc gồm 3 tổ máy, 55 KW/1 máy, nhập từ Đan Mạch phát điện lên lưới.
Đến tháng 10 năm đó tại trang trại điện gió Bình Đàm - Phúc Kiến cũng đưa vào hoạt
động 4 tổ máy, 200 KW/máy do chính phủ Bỉ tặng. Sau đó dựa vào nguồn vốn chính
phủ cũng như 1 số viện trợ của nước ngoài đã có một số cơ sở phát điện gió được xây
dựng nhằm mục đích nghiên cứu và làm mẫu.
+ Ủy ban kế hoạch nhà nước trước đây cũng đã từng đề ra 2 kế hoạch về phát
triển điện gió gọi là một. “Công trình ánh sáng” nhằm ủng hộ phát triển các máy điện

gió cỡ nhỏ, giải quyết vấn đề cấp điện cho vùng sâu, vùng xa. 2. “Kế hoạch cưỡi gió”
ủng hộ việc xây dựng các trang trại điện gió cỡ lớn, hòa điện lên mạng và việc nội địa
hóa chế tạo máy phát điện gió.
+ Năm 1995 Bộ Điện lực đã đề ra mục tiêu đến cuối năm 2000 sẽ có tổng công
suất điện gió đạt 1000 MW. Nhưng mục tiêu đó không thực hiện được. Đến cuối năm
2003 chỉ đạt 567 MW, gồm 1042 tổ máy phát.
11
+ Về lĩnh vực cấp điện cho vùng sâu, vùng xa và ngư dân Trung Quốc đã thu
được nhiều kết quả tốt. Theo thống kê đến năm 2002, máy phát điện gió cỡ nhỏ trong
toàn quốc đã có 250.000 chiếc. Những năm gần đây đã có một lượng nhất định các loại
máy phát điện gió cỡ nhỏ được bán ra nước ngoài.
+ Từ năm 2004 Trung Quốc bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ điện gió.
Theo kế hoạch, 30 dự án đầu tư quy mô tương đối lớn với công suất lắp đặt của mỗi dự
án trên dưới 100MW đã và đang khởi công xây dựng từ năm 2004 đến năm 2006.
+ Theo quy hoạch phát triển trung dài hạn về điện gió toàn quốc, đến cuối năm
2005 tổng công suất lắp đặt phải là 1.000 MW, 2010 là 4.000 MW, 2015 là 10.000
MW, 2020 là 20.000 MW. Như vậy trong những năm từ 2011 đến năm 2020 bình quân
mỗi năm công suất lắp đặt điện gió của Trung Quốc phải đạt 1.600 MW.
[3]
Qua tình hình phát triển điện gió ở một số nước ta thấy: - Nhận thức được tầm
quan trọng của năng lượng tái sinh nói chung và năng lượng gió nói riêng, chính phủ
của nhiều quốc gia trên thế giới đang dốc tiền của, nhân lực vào việc nghiên cứu và
đưa vào sử dụng thực tiễn năng lượng gió, giúp giảm sự căng thẳng năng lượng ở các
nước.
- Đồng thời, do kinh tế phát triển nhanh chóng và cạnh tranh gay gắt, trước tình trạng
các nguồn năng lượng truyền thống ngày càng cạn kiệt, các nguồn năng lượng mới
được các nước quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong đó có năng lượng điện
gió.
1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng, phát triển năng lượng điện gió ở Việt Nam
Trong vòng 10 năm (2001-2010), Việt Nam đã đạt được những bước phát triển

kinh tế nhanh chóng, với sự phát triển trung bình 7,2%/ năm, cùng với đó nhu cầu sử
dụng điện trong các ngành kinh tế và sinh hoạt liên tục gia tăng với tốc độ trung bình
14,5%/năm. Tổng sản lượng điện thương phẩm tăng từ 31,1 tỷ kWh (2001) lên tới 99,1
tỷ kWh (2010), điều đó có nghĩa là sản lượng điện tiêu thụ tăng gấp 3 lần trong 10
12
năm. So với năm 2009, sản lượng điện thương phẩm năm 2010 tăng 14,3%, gấp 2,5 lần
so với tăng trưởng GDP. Tổng công suất lắp đặt tất cả các nguồn điện của Việt Nam
năm 2010 là 21.542 MW, trong đó sản lượng điện thuộc EVN là 11.848 MW (chiếm
55% công suất lắp đặt), sản lượng các nguồn khác ngoài EVN là 9.694 MW (chiếm
45% công suất lắp đặt).
Hình 1.3: Biểu đồ sản lượng các nguồn điện tại Việt Nam
Nhìn vào hình 1.3 ta thấy thủy điện chiếm 38% với sản lượng lớn nhất 7.633
MW, tua bin khí chiếm 32% với công suất 3.179 MW, nhiệt điện than chiếm 18% với
công suất 2.758 MW, điện nhập khẩu từ nước ngoài chiếm 5% với 1000 MW, nhiệt
điện dầu 3% với công suất 537 MW, nhiệt điện chạy bằng khí chiếm 2% với công suất
500 MW, điện từ nguồn năng lượng tái tạo 2%.
[1.4]
Hệ thống điện quốc gia về cơ bản đáp ứng nhu cầu truyền tải điện năng từ các
nhà máy điện tới phụ tải tiêu thụ, đảm bảo cung cấp điện phục vụ cho nhu cầu phát
triển kinh tế- xã hội và nhằm giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải. Tuy
nhiên hệ thống chưa có khả năng cung ứng dự phòng.
Trước những thách thức về tình trạng thiếu điện và ứng phó với hậu quả biến đổi
khí hậu trong những năm tiếp theo thì kế hoạch phát triển “điện xanh” từ các nguồn
13
năng lượng tái tạo là một giải pháp khả thi nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và bảo
vệ môi trường. Hiện nay, Chính phủ Việt Nam đã xác định, chỉ rõ các mục tiêu định
hướng phát triển dạng “điện xanh” này. Trong đó nguồn năng lượng điện gió được xem
như là một lĩnh vực trọng tâm, do Việt Nam được xem như là nước có tiềm năng năng
lượng gió lớn nhất trong khu vực Đông Nam Á.
Qua khảo sát, nghiên cứu và đánh giá của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) và

Ngân hàng Thế giới (WB) về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong bốn nước
được khảo sát thì Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận
là Thái Lan, Lào và Campuchia (xem bảng 1.1- phụ lục). Trong khi Việt Nam có tới
8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ “tốt” đến “rất tốt” để xây dựng
các trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Campuchia và Thái Lan là 0,2%, ở Lào là
2,9%. Còn theo đánh giá của Bộ Công Thương, điều kiện tự nhiên ở nước ta có thuận
lợi cơ bản để phát triển điện gió với tổng công suất lên đến 513.360 MW (tức là hơn
200 lần công suất của Thủy điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của
ngành Điện vào năm 2020).
[1.5]
Năm 2007, EVN đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió xác định các
vùng thích hợp cho sự phát triển điện gió trên toàn lãnh thổ với công suất 1.785 MW.
Trong đó miền Trung Bộ được xem là vùng có tiềm năng gió lớn nhất cả nước với
khoảng 880 MW,tập trung ở 2 miền Quảng Bình và Bình Định, tiếp đến là miền Nam
Trung Bộ với công suất là 885 MW, tập trung ở 2 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận.
Ngoài ra, Bộ công thương và Ngân hàng thế giới (năm 2010) đã tiến hành cập
nhật thêm số liệu quan trắc (đo gió ở 3 điểm) vào bản đồ tiềm năng gió ở độ cao 80m
cho Việt Nam, kết quả cho thấy ở độ cao 80m so với bề mặt đất ứng với tốc độ gió
trung bình năm 7 m/s có tổng công suất là 2400 MW (xem bảng 1.2- phụ lục).
Cho đến nay chưa có một nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió cho Việt Nam một
cách sâu rộng cho số liệu quan trắc phục vụ cho phát triển điện gió. Hiện nay, trong
khuôn khổ hợp tác giữa bộ công thương (MoIT) và dự án Năng lượng gió GIZ (Hợp
14
tác phát triển Đức GIZ), một chương trình đo gió tại 10 điểm trên đọ cao 80m được
tiến hành tại các tỉnh cao nguyên và duyên hải Trung Bộ (đo ở độ cao 80m, 60m, 40m
so với mặt đất), áp dụng các tiêu chuẩn IEC- 61400-12 trong suốt quá trình đo gió. Dự
án này mong đợi cung cấp số liệu đại diện cho các vùng có tiềm năng gió cho Việt
Nam để phục vụ cho việc phát triển điện gió trong thời gian tới. Ngoài ra, các báo cáo
về quy trình và tiêu chuẩn lắp đặt cột đo gió cũng đang được hoàn thiện và sẽ là tài liệu
cho các nhà phát triển điện gió

.[1.4]
Các nhà máy năng lượng điện gió ở Việt Nam hiện nay:
Bạc Liêu: Nhà máy điện gió biển đầu tiên của Việt Nam được xây dựng ở Bạc Liêu
với 10 tuabin công suất 16 MW đã được nối vào lưới điện quốc gia vào tháng 9 năm
2012. Đây là tiền đề rằng Việt Nam có thể xây nhà máy điện gió trên biển, vốn đầu tư
cho nhà máy điện gió biển rất lớn nhưng khi đi vào vận hành thì không mất chi phí
nguyên liệu, chỉ mất chi phí vận hành bảo trì và trả lương cho công nhân, trong tương
lai sẽ phát triển thêm nhà máy điện gió biển tại khu vực này
Bình thuận: Nhà máy điện gió đảo Phú Quý, Bình Thuận đã vận hành 2 tuabin trong
tổ hợp 3 tuabin với 6 MW, đây là hệ thống gồm phong điện –diesel đầu tiên của Việt
Nam đang trong giai đoạn vận hành thử nghiệm.
[7]
Tháng 8-2008 Fuhrlaender AG, một
tập đoàn sản xuất tuốc bin gió hàng đầu của Đức đã bàn giao 5 tổ máy sản xuất điện
gió đầu tiên cho dự án điện gió tại Tuy Phong, Bình Thuận với mỗi tổ máy có công
suất 1.5MW. Tổ máy đầu tiên được lắp đặt vào tháng 11-2008 và chính thức hoàn
thành kết nối vào điện lưới quốc gia vào tháng 8 năm 2009 (xem hình 1.4).
15
Hình 1.4: Năm tổ máy của nhà máy điện gió tầm cỡ MW đầu tiên ở Việt Nam ở xã Bình
Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận. Chiều cao của mỗi cái tháp là 103.75 m và đường
kính của cánh quạt là 37.5 m.
Toàn bộ thiết bị của 15 tổ máy còn lại của giai đọan 1 sẽ được hoàn thành trong thời
gian sắp tới để hoàn tất việc lắp đặt toàn bộ 20 tổ máy cho giai đọan 1. Tổng công suất
của nhà máy điện gió tại Bình Thuận trong giai đoạn này là 30 MW do Công Ty Cổ
Phần Năng Lượng Tái tạo Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư, thời gian hoạt động của
dự án là 49 năm, nhà máy được xây dựng trên diện tích 328 ha, theo kế hoạch giai đoạn
2 sẽ mở rộng với công suất lên 120 MW.
Ngoài ra, Việt Nam còn có rất nhiều dư án điện gió nữa nhưng chưa được khai
thác, đa số còn nằm trên giấy tờ, báo cáo dự án (xem bảng 1.3- Phụ lục).
[4]

1.4 Tầm quan trọng của việc nghiên cứu kết nối hệ thống điện gió với lưới điện
Đối với những nước có hệ thống điện gió phát triển, sản lượng điện gió sản xuất
ra không những tiêu dùng tại khu vực, nó còn được kết nối với lưới điện để truyền tải
tới nơi có nhu cầu góp phần quan trọng giải quyết thiếu hụt năng lượng.
Việc kết nối hệ thống điện gió với lưới điện phải tuân thủ theo nguyên tắc hòa
lưới để đảm bảo cho hệ thống lưới điện vận hành an toàn ổn định.
Việc nghiên cứu kết nối hệ thống điện gió với lưới điện đối với những nước có hệ
thống điện gió phát triển không còn là đề tài mới mẻ nhưng đối Việt Nam, một nước
16
mới và đang xây dựng, phát triển hệ thống điện gió còn là đề tài khá mới. Cho nên
nghiên cứu kết nối hệ thống điện gió với hệ thống lưới điện rất quan trọng.
1.5 Bố cục của luận văn
Bố cục của luận văn bao gồm:
 Chương 1: Giới thiệu
 Chương 2: Tổng quan về bài toán kết nối hệ thống điện gió với lưới điện
 Chương 3: Hệ thống năng lượng điện gió
 Chương 4: Hệ thống năng lượng điện gió kết nối lưới
 Chương 5: Mô phỏng và các kết quả
 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
1.6 Kết luận
Trước tình hình các nguồn năng lượng truyền ngày càng khan hiếm, việc sử dụng
các nguồn năng lượng này thường gây ô nhiễm môi trường rất là lớn do số lượng khí
thải CO
2
sau khi sản suất điện ra môi trường rất là lớn, điều này gây lên hiệu ứng nhà
kính, sự nóng lên toàn cầu, sự biến đổi khí hậu gây ra lũ lụt, hạn hán ở rất nhiều nơi
trên trái đất gây khó khăn cho cuộc sống của loài người và phát triển kinh tế- xã hội.
Vì vây, loài người luôn nghiên cứu tìm ra những nguồn năng lượng mới có khả
năng tái tạo, sử dụng lâu dài, ít gây ô nhiễm môi trường thay thế, giảm sự phụ thuộc
vào nguồn năng lượng truyền thống. Trong các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng

điện gió có tiềm năng rất lớn, đang được các quốc gia trên thế giới quan tâm, nghiên
cứu, phát triển, sử dụng nguồn năng lượng này góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt
năng lượng để phát triển kinh tế- xã hội. Năng lượng điện gió sản suất ra không chỉ
được sử dụng trong khu vực mà còn được kết nối lưới điện để truyền tải đi xa đến
những nơi thiếu năng lượng điện để sản xuất, phát triển.
Việc nghiên cứu, khảo sát hệ thống năng lượng điện gió kết nối lưới điện là đề
tài, là bài toán đòi hỏi các nhà khoa học cần nghiên cứu, để khi kết nối hệ thống năng
lượng điện gió với lưới điện phải đảm bảo sự ổn định, an toàn cho hệ thống lưới điện
17
và vận hành có hiệu quả. Với những nước có ngành năng lượng điện gió phát triển thì
đề tài này không còn mới nhưng Việt Nam một nước mới, đang xây dựng và phát triển
nguồn năng lượng hữu ích này thì đòi hỏi cần phải học hỏi, nghiên cứu, sử dụng phát
triển năng lượng điện gió sao cho hiệu quả, an toàn và ổn định.
Do đó trong luận văn này sẽ trình bày, khảo sát về hệ thống năng lượng điện gió
kết nối lưới điện.
18
Chương 2
TỔNG QUAN BÀI TOÁN
KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ VỚI LƯỚI ĐIỆN
Chương này giới thiệu tình hình nghiên cứu bài toán kết nối hệ thống điện gió với lưới
điện ở nước ngoài và trong nước
2.1- Tình hình nghiên cứu bài toán kết nối hệ thống điện gió với lưới điện ở
nước ngoài
Tháng 8 năm 2008, tại hội nghị triển lãm truyền tải và phân phối tại Mỹ Latinh,
Molina, M.G. đã nghiên cứu và đưa ra thảo luận tại hội nghị về một chiến lược kiểm
soát mới của máy phát điện tuabin gió biến tốc độ cho các ứng dụng kết nối lưới điện
ba pha
[2.1]
, đạt được kết quả một chương trình điều khiển mới của lưới điện ba pha kết
nối hệ thống chuyển đổi năng lượng gió, kiểm soát tối ưu nguồn năng lượng điện gió,

bù công suất kháng cho lưới điện, hoạt động đồng thời hoặc độc lập với các hệ điện
đang hoạt động. Các tuabin phát điện gió có tốc độ thay đổi và kiểm soát tối ưu thực
hiện thông qua một bộ chuyển đổi DC-DC tăng, ba cấp nguồn điện áp biến tần được sử
dụng như giao điện với nguồn AC. Xác nhận các mô hình và chương trình điều khiển
được sử dụng trong môi trường Matlab/ Simulink và hơn nữa đã sử dụng hơn 400 W
năng lượng gió chuyển đổi thử nghiệm thiết lập được sử dụng để chứng minh kết quả
của thuật toán MPPT (Maximum Power Point Track).
Tại hội nghị triển lãm hệ thống điện tháng 3 năm 2009, Hee- yeol Jung, người
Hàn Quốc đã nghiên cứu và trình bày về nâng cao chất lượng điện năng của lưới điện
kết nối với hệ thống máy phát điện gió của SMES (Superconducting Magnet Energy
System)
[2.2]
, giới thiệu các tiện ích năng lượng điện gió trên thế giới, công suất đầu ra
của hệ thống năng lượng điện gió dao động do gió có tốc độ thay đổi, do đó một số
lượng lớn các máy phát điện gió kết nối lưới điện, sản lượng của nó có thể gây ra các
vấn đề về chất lượng điện năng như điện áp, tần số dao động có thể xảy ra. Để giải
19
quyết các vấn đề này, việc kiểm soát làm mịn đầu ra của máy phát điện gió là rất quan
trọng. Ngoài ra, nam châm siêu dẫn Năng lượng lưu trữ (SMES) chắc chắn là một
trong những công nghệ quan trọng để vượt qua những biến động, SMES có thể bù đắp
các rối loạn thậm chí nhỏ. Với những điểm này, bài báo nói về nâng cao chất lượng
điện của lưới điện kết nối WPGS bởi những bước điều khiển và SMES. EMTDC và
RTD dựa trên mô phỏng được thực hiện cho một hệ thống điện hòn đảo nhỏ bao gồm
WPGS và kết quả được thảo luận chi tiết trong báo cáo.
Tại hội nghị triển lãm ứng dụng điện năng Thái Bình Dương tháng 3 năm 2011,
Amin, M.M, người Mỹ đã trình bày nghiên cứu của mình về bộ biến tần ba pha bán
điều khiển tần số cao chỉnh lưu hệ thống hệ thống được đề suất cho lưới điện kết nối
máy phát điện gió nam châm vĩnh cửu
[2.3]
. Ưu điểm chính của cấu trúc liên kết là hiệu

quả cao do tổn thất điện năng ít hơn và giảm số lượng các yếu tố chuyển đổi, công suất
đầu ra cao, mật độ thực hiện và giảm xếp hạng thành phần thụ động tương ứng với tần
số, mạnh mẽ, ngắn mạch thông qua một chân là không thể, và các đường hình sin cao
hơn và có thể dễ dàng lọc ra. Bất lợi, chấp nhận được tổng méo hài hòa của các dòng
máy phát điện được giới thiệu. Điểm công suất tối đa theo dõi thuật toán (MPPT) được
thực hiện thông qua một điều khiển trễ cho các hoạt động chỉnh lưu. Ngoài ra, một
xung hình sin điều chế độ rộng (SPWM) của dòng điện nguồn biến tần (CSI) cũng
được sử dụng trong việc kết nối lưới điện. Các hoạt động đầy đủ các biến tần chỉnh lưu
và phân tích lý thuyết được trình bày. Kết quả thử nghiệm trên 5 kW-hệ thống phát
điện gió được trình bày và thảo luận để khẳng định hiệu quả của cấu trúc liên kết được
đề xuất cho các hệ thống nối lưới.
Tại hội nghị năng lượng điện và chuyển giao năng lượng điện trong thế kỉ 21,
tháng 7 năm 2008. Wei Qiao, người Atlanta trình bày nghiên cứu của mình là trong
một số hệ thống điện, sự phát triển của năng lượng điện gió đang tăng lên nhanh chóng
và bắt đầu ảnh hưởng đến an toàn và ổn định của hệ thống điện
[2.4]
. Dưới điều kiện
này, nó trở nên cần thiết để yêu cầu máy phát điện tuabin gió (WTGs) vẫn còn phục vụ
20
trong thời gian sự cố lưới điện để hỗ trợ điện áp và tần số mạng. Bài viết này khảo sát
hiệu quả của việc kết nối lưới của hệ thống máy phát điện gió không đồng bộ nguồn
kép (DFIGs) về sự ổn định tạm thời của hệ thống điện. Bằng cách sử dụng một chương
trình hoạt động không bị gián đoạn và kiểm soát nhanh chóng chuyển đổi DFIG, các
tuabin gió DFIG thành công có thể át chế những sự cố lưới điện và không có vấn đề ổn
định góc liên kết với các máy phát điện đồng bộ thông thường. Vì vậy, sự tích hợp của
DFIG tua-bin gió thậm chí có thể mang lại một số lợi ích về hiệu suất hệ thống điện
thoáng qua và ổn định. Nghiên cứu mô phỏng được thực hiện để chứng minh và so
sánh hiệu suất thoáng qua của IEEE 10 máy, 39 hệ thống thanh cái có và không có tích
hợp năng lượng gió trong một sự cố nghiêm trọng của lưới điện. Kết quả cho thấy một
hiệu suất thoáng qua tốt hơn, đạt được cân bằng hệ thống điện kết nối năng lượng điện

gió.
Trên tạp chí hệ thống IEEE tháng 9 năm 2010, ông Mohod, S.W. Người Ấn Độ đã
nghiên cứu với đề án STATCOM điều khiển cho hệ thống năng lượng gió nối lưới để
cải thiện chất lượng điện
[2.5]
. Tiêm điện gió vào lưới điện ảnh hưởng đến chất lượng
điện. Hiệu suất của tuabin gió và chất lượng điện do đó được xác định trên cơ sở của
các phép đo và các chỉ tiêu theo theo hướng dẫn quy định tại Ủy ban kỹ thuật điện
quốc tế tiêu chuẩn, IEC-61.400. Sự ảnh hưởng của các tuabin gió trong hệ thống lưới
điện liên quan đến các phép đo chất lượng điện là công suất tác dụng, công suất phản
kháng, sự thay đổi của điện áp, tần số, sóng hài, và các hoạt động chuyển đổi và được
đo theo chuẩn quốc gia hay chuẩn quốc tế. Bài nghiên cứu chứng tỏ vấn đề chất lượng
điện do lắp đặt các tuabin gió với lưới điện. Trong bù đề xuất chương trình tĩnh
(STATCOM) được kết nối tại một điểm kết nối với hệ thống pin lưu trữ năng lượng
(Bess) để giảm thiểu các vấn đề chất lượng điện. Lưu trữ năng lượng pin được tích hợp
để duy trì nguồn năng lượng đích thực trong dao động năng lượng gió. Đề án kiểm soát
STATCOM cho hệ thống lưới điện gió kết nối lưới điện để cải thiện chất lượng điện
được mô phỏng bằng cách sử dụng MATLAB/ SIMULINK trong bộ khối hệ thống
21
điện. Kết quả của đề án đề xuất bù lại công suất phản kháng từ nhu cầu công suất phản
kháng của tải và máy phát điện cảm ứng. Sự phát triển của các quy tắc phối hợp lưới
điện và phương án đến cải thiện tiêu chuẩn chất lượng điện theo IEC-tiêu chuẩn trên
lưới điện đã được trình bày.
2.2- Tình hình nghiên cứu bài toán kết nối hệ thống điện gió với lưới điện ở
trong nước
Trên tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ số 65(03): 123-133, Nguyễn Thị Mai
Hương và cộng sự đã có bài báo về “Nghiên cứu khả năng trụ lưới không đối xứng của
hệ thống máy phát điện chạy bằng sức gió”. Trong bài báo này trình bày các kết quả
nghiên cứu về các biện pháp khắc phục lối lưới đối xứng và không đối xứng trong các
hệ thống máy phát điện chạy bằng sức gió. Khi xảy ra lỗi lưới thì bộ phận biến đổi phía

máy phát được điều khiển ngừng làm việc, các dây quấn roto được nối tắt qua hệ thống
điện trở tiêu tán để duy trì quá trình vận hành đồng bộ của máy điện với lưới phân
phối. Trong khi bộ biến đổi phía lưới được điều khiển phát công suất kháng để hỗ trợ
lưới.
Các kết quả thực hiện trong môi trường Matlab/ Simulink- Plecs cho thấy việc áp
dụng các biện pháp khác phục lỗi lưới giúp cho hệ thống lưới có các đáp ứng quá độ
tốt hơn khi xảy ra lỗi lưới đối xứng và không đối xứng.
[2.6]
Trên tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ/ Điện và đời sống, số 17. Trịnh Trọng
Trưởng đã nghiên cứu “Nâng cao chất lượng điện năng của mạng lưới phân phối kết
nối máy phát điện gió bằng việc sử dụng máy bù đồng bộ tĩnh”
[2.7]
. Khi ứng dụng máy
bù đồng bộ tĩnh (Statcom) vào việc nâng cao chất lượng điện năng của mạng điện phân
phối khi kết nối với máy phát điện gió thì khả năng khắc phục sự cố tốt hơn, các giá trị
chập chờn của máy phát điện gió giảm đi rõ rệt, nâng cao chất lượng điện năng trong
mạng lưới phân phối. Ứng dụng mô phỏng tính toán, tác giả trình bày: hệ thống tuabin-
máy phát điện gió được mô phỏng bằng phần mềm PSCAD, một bộ Statcom được đấu
22
nối vào điểm đấu nối. Mô hình gồm một máy phát điện gió công suất 1.62 MW, điện
áp đầu cực 0.69 kV. Do điện áp đầu cực khác với điện áp lưới phân phối lên được
trong bị thêm máy biến áp tăng áp 0.69 kV/ 11 kV. Trong mô hình này lấy tốc độ gió
11 m/s dựa trên số liệu thống kê tốc độ gió tại Phước Ninh- Ninh Thuận, điều kiện mô
phỏng là xảy ra sự cố một pha ở lưới điện 10 kV trong 30 ms, mạch sự cố được tách ra
sau khi sự cố được loại trừ, góc tổng trở bằng 63,4
0
. Kết quả mô phỏng cho thấy trong
trường hợp không áp dụng giải pháp công nghệ Statcom cho thấy sau khi bị sự cố, hệ
thống mất 1.8 s để hồi phục lại trạng thái ban đầu, các giá trị chập trờn đạt tới 6.8% lớn
hơn nhiều so với tiêu chuẩn IEC 64100- 21 và quy định đấu nối hệ thống điện của Việt

Nam. Trong trường hợp ứng dụng công nghệ Statcom kết quả cho thấy thời gian phục
hồi là 0.70 s, các nhiễu rất nhỏ và nằm trong giới hạn cho phép.
Năm 2012, Trần Thị Kim Thoa đã có công trình nghiên cứu “Ứng dụng phương
pháp mờ trượt điều khiển công suất trong bộ biến đổi điện năng kép gió- lưới điện”
[2.8]
.
Ứng dụng phương pháp mờ trượt để điều khiển góc mở của các bộ biến đổi trong hai
hệ thống nguồn để điều tiết công suất chính là lưới. Đảm bảo các thông số đầu ra cung
cấp cho tải và bộ điều khiển đáp ứng nhanh khi tốc độ gió thay đổi. Tác giả đã sử dụng
phần mềm Matlab/ Simulink để mô phỏng kết quả tính toán, kết quả là giải quyết được
vấn đề điện áp ổn định khi hòa lưới với vận tốc gió thay đổi, Sử dụng phương pháp
điều khiển mờ trượt giải quyết được vấn đề ổn định điện áp khi hòa lưới, ít bị nhiễu,
đảm bảo sai lệch tiến về 0, chất lượng tốt hơn phương pháp điều khiển PI nhưng chưa
đạt được kết quả như mong muốn do thời gian đáp ứng còn lớn.
2.3- Kết luận
Qua tình hình nghiên cứu bài toán kết nối hệ thống điện gió với lưới điện trên
thế giới, ta thấy điện gió trên thế giới đã hơn 2 thập kỷ phát triển đã có nhiều sự nghiên
cứu về hệ thống điện gió kết nối lưới điện, tuy hướng nghiên cứu co khác nhau nhưng
đều đi đến vấn đề chung đó là hệ thống điện gió kết nối với lưới điện cần phải đảm bảo
23
sự ổn định của lưới điện, nâng cao chất lượng điện năng của hệ thống điện bằng các bài
toán giải pháp công nghệ và các phương pháp điều khiển đã được nghiên cứu và còn
nhiều công trình nghiên cứu khác về sự kết nối của hệ thống điện gió kết nối lưới.
Bên cạnh đó, Việt Nam là nước mới bắt đầu phát triển nguồn năng lượng điện
gió trong những năm gần đây, thừa hưởng những công nghệ kỹ thuật tiên tiến trên thế
giới để phát triển nguồn năng lượng sạch này mà Việt Nam có tiềm năng rất lớn. Tuy
vậy, Việt Nam cũng có những công trình nghiên cứu về bài toán thống điện gió kết nối
lưới như đã nêu ở trên và những công trình khác nữa chưa được nêu ở đây.
24
Chương 3

HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ
Chương này giới thiệu về sự hình thành năng lượng gió, sản suất điện từ năng lượng
gió, hệ thống điện gió, hệ thống điện gió kết nối lưới điện
3.1) Sự hình thành năng lượng gió
Năng lượng gió là động năng đi chuyển của không khí trong bầu khí quyển của
trái đất, năng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời.
[3.1]
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí
quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt
ban đêm bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời, bức xạ Mặt Trời ở các
vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ, khác
nhau về áp suất không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban
ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp
phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt
phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các
dòng không khí theo mùa.
Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của
Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thắng
mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán
cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp
ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên
Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.(xem hình 3.1)
25
Hình 3.1: Hiệu ứng Coriolis
Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại từng
địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh
hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền.
Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều
ngược lại.
3.2) Năng lượng gió

Năng lượng gió là động năng của không khí chuyển động với vận tốc ν. Khối lượng
đi qua một mặt phẳng hình tròn vuông góc với chiều gió trong thời gian t là :
[3.1]
vtrAvtVm
2

πρρρ
===
(3.1)
với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lượng không khí đi qua mặt cắt
ngang hình tròn diện tích A, bán kính r trong thời gian t.
Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là:
322
.
22
1
vtrmvE
kin
ρ
π
==
(3.2)
32
.
2
vtr
t
E
P
kin

ρ
π
==
(3.3)