xây dựng quy trình thiết kế trạm phát điện gió

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ
TRẠM PHÁT ĐIỆN GIÓ
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV09-2009

S KC 0 0 2 5 1 6

Tp. Hồ Chí Minh, 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN
ĐỀ TÀI:

XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ
TRẠM PHÁT ĐIỆN GIÓ
MÃ SỐ: SV2009-09

GVHD : TS.VÕ VIẾT CƯỜNG
CNĐT : ĐẶNG PHẠM HOÀI BẢO
MSSV : 06102006
SVTG : NGUYỄN HOÀNG NHẠC
MSSV : 06102137

TP.HỒ CHÍ MINH - 04/2010


PHẦN

GIỚI THIỆU


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP . HCM

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

------o0o------

------o0o------

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Họ và tên sinh viên : ĐẶNG PHẠM HOÀI BẢO
MSSV: 06102006
NGUYỄN HOÀNG NHẠC
MSSV: 06102137
Lớp

: 061022

Tên đề tài :

Ngành : Điện công nghiệp.

XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM PHÁT ĐIỆN GIÓ.

1. Mục tiêu đề tài:
Hình thành qui trình thiết kế một trạm phát điện gió với tiêu chí rõ ràng, đầy

đủ, đơn giản.
2. Nội dung các phần thuyết minh tính toán :
- Tình hình năng lượng và tiềm năng Năng Luợng Gió của Việt Nam ..........................
- Giới thiệu chung về hệ thống phát điện gió ...................................................................
- Thiết kế lưu đồ khối của các hệ thống phát điện gió .....................................................
- Thiết kế các khối............................................................................................................
........................................................................................................................................
3. Các tài liệu :
4. Người hướng dẫn : TS.VÕ VIẾT CƯỜNG
5. Ngày giao nhiệm vụ :

Ngày … tháng … năm 2010

6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

Ngày … tháng … năm 2010

Giáo viên hướng dẫn

Thông qua bộ môn
Tp.HCM, Ngày

tháng

năm 2010


BẢN NHẬN XÉT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên : ĐẶNG PHẠM HOÀI BẢO

MSSV: 06102006
NGUYỄN HOÀNG NHẠC
MSSV:
Lớp

: 061022

Tên đề tài :

Ngành : Điện công nghiệp.

XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM PHÁT ĐIỆN GIÓ.

.............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................

Ngày

tháng

năm 2010

Giáo viên hướng dẫn


BẢN NHẬN XÉT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên : ĐẶNG PHẠM HOÀI BẢO
MSSV: 06102006
NGUYỄN HOÀNG NHẠC
MSSV:
Lớp

: 061022

Tên đề tài :

Ngành : Điện công nghiệp.

XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ TRẠM PHÁT ĐIỆN GIÓ.

..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................

Ngày

tháng

năm 2010

Giáo viên phản biện


LỜI NÓI ĐẦU
Năng lươ ̣ng đang là vấ n đề cấ p bách hiê ̣n nay do nhiề u nguyên nhân khách
quan và chủ quan . để phục vụ cho các nhu cầu của con người ngày càng cao dẫn
đến thiết bị sử dụng năng lượng ngày càng nhiều
, các nguồn năng lượng đang
đươ ̣c khai thác từ nhiên liê ̣u hóa tha ̣ch dầ n dầ n ca ̣n kiê ̣t d ẫn đến việc tăng giá dầu
thô trong những năm gần đây. Mặt khác, các nguồn năng lượng tự tái tạo chưa

phát triển kịp để đáp ứng cho nhu cầu sắp tới. Chính vì vậy, chúng ta cần phải đẩy
mạnh nghiên cứu ứng dụng việc sử dụng năng lượng tái tạo vào thực tế cuộc sống
nhiều hơn nữa.
Hiện nay, việc ứng dụng phát điện bằng các nguồn năng lượng tái tạo nhất
là năng lượng gió vào thực tế tại Việt Nam là rất hạn chế. Chính vì vậy, với sự
định hướng và hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn TS.VÕ VIẾT CƯỜNG, em
đã thực hiện đề tài này với mong muốn giúp cho mọi người có cái nhìn ban đầu về
hệ thống phát điện bằng sức gió với quy mô hộ gia đình và quy mô công nghiệp.
Nội dung đồ án bao gồm các phần sau:
Phần I : Tình hình năng lượng hiện nay và tiềm năng phát triển Năng lượng
gió tại Việt Nam.
Phần II : Tổng quan về hệ thống phát điện gió.
Phần III: Thiết kế các khối của hệ thống kết nối trực tiếp với lưới.
Phần IV: Kết luận và hướng phát triển đề tài.
Do thời gian có hạn và đề tài này khá mới mẻ, nguồn tài liệu về năng lượng
gió còn khá hạn chế. Do đó, đề tài này chắc chắn không thể tránh được những sai
sót, rất mong quý thầy cô và các bạn chỉ dẫn và đóng góp ý kiến để đề tài được
hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn
TS. VÕ VIẾT CƯỜNG, người đã định hướng và hướng dẫn tận tình những
hướng đi, kiến thức chuyên môn để em hoàn thành đề tài này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô khoa Điện – Điện tử
trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, những người đã
truyền dạy cho em những kiến thức quý giá, chỉ bảo em trong suốt thời gian
qua.

Cảm ơn các bạn, những người đã góp ý, giúp đỡ và động viên tôi hoàn
thành đề tài.
Cuối cùng, em xin gửi lời biết ơn đến bố mẹ và những người thân trong
gia đình đã luôn bên cạnh và ủng hộ tôi trong cuộc sống.

Tp.HCM, ngày tháng năm 2010

Sinh viên thực hiện


GVHD: TS. Võ Viết Cường

Chƣơng I
Tình Hình Năng Lƣợng Hiện Nay Và
Tiềm Năng Phát Triển Năng Lƣợng Gió
Tại Việt Nam

Trang 1


GVHD: TS. Võ Viết Cường
I. Tình hình năng lượng hiện nay:
1. Tình hình chung trên thế giới:
1.1 Tài nguyên thiên nhiên – năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt:
Nguồn tài nguyên là của cải vô giá mà trái đất hàng tỷ năm tích lũy được nhưng nó không
phải là vô tận. Nguồn tài nguyên sẽ cạn kiệt, sớm hay muộn, điều đó chỉ còn là thời gian và
phụ thuộc vào con người. Sự xung đột để tranh giành đã, đang và sẽ tiếp diễn khốc liệt.
Sự suy giảm được báo trước
Theo nhiều dự báo, số cung dầu lửa toàn cầu sẽ còn gia tăng ít ra trong 5 năm tới trước khi
đạt đỉnh điểm. khí đốt thiên nhiên và urani có lẽ còn gia tăng trong một hay hai thập kỷ trước

khi lên mức tối đa và bắt đầu giảm dần. Phúc trình thị trường dầu lửa trung hạn của Cơ quan
Năng lượng quốc tế (IEA) tháng 7-2007 đã kết luận: sản lượng dầu lửa toàn cầu rất có thể đạt
96 triệu thùng/ngày vào năm 2012, nhưng khó thể vượt quá con số này vì những khám phá
mới rất hiếm hoi. 82,2% trữ lượng dầu mỏ của thế giới tập trung ở khoảng mười nước: Arab
Saudia, Iran, Iraq, Kuwait, Venezuela, Nga, Libi, Kazakstan, Nigieria… 55,8% nguồn cung
khí đốt của thế giới tập trung chủ yếu ở 3 nước Nga, Iran, Qatar.
Nga chiếm hơn 10% trữ lượng dầu mỏ, 20% trữ lượng than của thế giới, 7% trữ lượng khí
thiên nhiên... Với trữ lượng như vậy, hiện Nga đứng đầu thế giới về khí đốt thiên nhiên, đứng
thứ hai về dầu mỏ và là nguồn cung cấp than và urani quan trọng cho thế giới. Song theo
nghiên cứu của các chuyên gia, khoảng 20-30 năm nữa tài nguyên thiên nhiên ở Nga sẽ chẳng
còn lại lại bao. Hiện tỷ lệ khai thác dầu của Nga đã vượt quá 60%, việc tìm kiếm những mỏ
mới thay thế ngày càng khó, 50 năm qua việc phát hiện những mỏ mới giảm 10 lần. Thời kỳ
hoàng kim năng lượng của Nga sẽ nhanh chóng biến mất và đối diện với thời kỳ cạn kiệt tài
nguyên.
Saudia Arabia, nước chiếm 25% trữ lượng dầu mỏ thế giới và là nước sản xuất và xuất
khẩu dầu thô hàng đầu thế giới. Saudia Arabia giữ một vai trò chủ chốt trong việc làm thỏa
mãn những cơn khát “vàng đen” của thế giới. Dầu mỏ đem lại khoản tiền có số dư tương
đương với số dư của Trung Quốc có được từ khoản đầu tư và xuất khẩu. Dầu mỏ và khí đốt là
con bài kinh tế quan trọng bậc nhất của khu vực Arab.
Từ những năm 1970, dầu mỏ đã đem lại sự hưng thịnh và giàu có cho khu vực này.
Nhưng người ta đang lo ngại rằng trữ lượng dầu của nước này đang sụt giảm vì phần lớn dầu
lửa của Saudia Arabia được khai thác từ một số mỏ dầu khổng lồ nhưng các mỏ này đã được
khai thác quá lâu, hơn một nửa thế kỷ qua, và thực tế đang ngày một khó khai thác hơn.
Người ta cũng đang lo ngại về thời kỳ hậu dầu mỏ của khu vực này.
Không chỉ riêng dầu mỏ; các nguồn cung khí đốt tự nhiên, than và urani có thể bắt đầu
suy giảm sau một đến hai thập kỷ nữa. Nếu muốn khai thác được than người ta càng phải đào
sâu hơn vào trong lịng đất, càng đào sâu càng ngốn nhiều tiền hơn và càng nguy hiểm hơn.
Lấy ví dụ ở Trung Quốc khi công việc khai thác than là một công việc nguy hiểm nhất và than
là sản phẩm của máu, nước mắt và sinh mạng của biết bao người thợ mỏ cùng với những gì
mà trái đất đã tích góp trong lòng hàng tỷ năm.

Trang 2


GVHD: TS. Võ Viết Cường
Các tin tức báo chí hàng đầu trên các trang thương mại hàng ngày cho thấy: số cầu toàn
cầu sẽ tiếp tục gia tăng khi hàng trăm triệu người tiêu dùng giàu có đang lên ở Trung Quốc và
Ấn Độ đua nhau mua xe hơi; những khu dầu lớn như Ghawar ở Arab Saudia và Canterell ở
Mexico nay đang cạn kiệt dần; và số lượng các khu dầu mới được khám phá mỗi năm một ít
đi.
1.2 Tình trạng ô nhiễm môi trường và xu hướng năng lượng sạch.
1.2.1 Năng lượng hóa thạch và vấn đề bảo vệ môi trường:
Nhiệt điện - những “nhà máy thải CO2”

Hình 1.1 Nhà máy nhiệt điện
Nghiên cứu từ Tổ chức chương trình phát triển Liên hiệp quốc (UNDP) cho biết, phát điện
là nguồn phát thải CO2 chính. Cứ 10 tấn CO2 phát tán vào khí quyển thì phát điện chiếm tới 4
tấn. Cách thức các nước phát điện như thế nào, phát được bao nhiêu điện và bao nhiêu CO2 bị
thải ra trong từng đơn vị năng lượng… rất quan trọng đối với những nỗ lực giảm nhẹ biến đổi
khí hậu toàn cầu hiện nay.
Nhu cầu điện trên thế giới dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030. Những mô hình đầu tư
phát điện mới xuất hiện cũng theo hướng đáng lo ngại. Lượng than đá ngày càng chiếm tỷ
trọng lớn trong nguồn cung cấp điện. Gia tăng đầu tư lớn nhất là trong các kế hoạch ở Trung
Quốc, Ấn Độ và Hoa Kỳ, 3 nguồn phát thải CO2 lớn nhất hiện nay. Năm 2006, Trung Quốc
ước tính cứ mỗi tuần lại xây thêm 2 nhà máy điện đốt than mới. Nhà chức trách Hoa Kỳ đang
cân nhắc đề án xây dựng trên 150 nhà máy điện đốt than, với kế hoạch đầu tư 145 ngàn tỷ
USD cho tới năm 2030. Trong 10 năm tới, Ấn Độ lên kế hoạch tăng hơn 75% công suất phát
điện bằng than. Trong mỗi trường hợp trên, việc gia tăng công suất các nhà máy nhiệt điện là
một trong những động lực chính gây gia tăng lượng CO2 phát thải.
Các chuyên gia cho rằng, triển vọng đạt được mức giảm mạnh về phát thải CO2 liên quan

tới ngành điện phụ thuộc một phần vào tốc độ phát triển và triển khai công nghệ mới về cácbon thấp, một phần vào các yếu tố bên phía người sử dụng, như sử dụng điện sao cho hiệu quả

Trang 3


GVHD: TS. Võ Viết Cường
hơn. Ngoài ra, những chính sách của Nhà nước đối với việc hình thành nên hỗn hợp năng
lượng sẽ rất quan trọng đối với từng lĩnh vực.
Than đá là nguồn năng lượng chủ yếu của loài người với tổng trữ lượng trên 700 tỷ tấn, có
khả năng đáp ứng nhu cầu con người khoảng 180 năm. Tuy nhiên, các vấn đề môi trường hiện
nay đang tồn tại:





Khai thác than đá bằng phương pháp lộ thiên tạo nên lượng đất đá thải lớn, ô nhiễm bụi, ô
nhiễm nước, mất rừng. Khai thác than bằng phương pháp hầm lò hiện nay làm mất 50%
trữ lượng, gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò và gây các tai nạn hầm lò.
Chế biến và sàng tuyển than tạo ra bụi và nước thải chứa than, kim loại nặng.
Ðốt than tạo ra khí SO2, CO2. Theo tính toán một nhà máy nhiệt điện chạy than công suất
1.000 MW hàng năm thải ra môi trường 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn N0X, 11.000 680.000 tấn phế thải rắn. Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường chứa kim
loại nặng và chất phóng xạ độc hại.

Dầu và khí đốt trong tình trạng hiện nay đang tạo ra các vấn đề môi trường:

Hình 1.2 Nhà máy Lọc dầu






Khai thác trên thềm lục địa gây lún đất, ô nhiễm dầu đối với đất, không khí, nước. Khai
thác trên biển gây ô nhiễm biển (50% lượng dầu ô nhiễm trên biển gây ra là do khai thác
trên biển).
Chế biến dầu gây ô nhiễm dầu và kim loại nặng kể cả kim loại phóng xạ.
Ðốt dầu khí tạo ra các chất thải khí tương tự như đốt than.

Thủy điện có ảnh hưởng đến môi trường không?
Thuỷ năng được gọi là năng lượng sạch. Tổng trữ lượng thế giới 2.214.000 MW, riêng
Việt Nam 30.970 MW chiếm 1,4% tổng trữ lượng thế giới. Tuy nhiên, việc xây dựng các hồ
chứa nước lớn tạo ra các tác động môi trường như động đất kích thích, thay đổi khí hậu thời
tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra lượng CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ, tạo ra các
biến đổi thuỷ văn hạ lưu, tăng độ mặn nước sông, ảnh hưởng đến sự phát triển của các quần
thể cá trên sông, tiềm ẩn tai biến môi trường.

Trang 4


GVHD: TS. Võ Viết Cường

Hình 1.3 Nhà máy Thủy Điện

Năng lượng hạt nhân: rất dồi dào, rất rẻ, rất nguy hiểm:

Hình 1.4 Nhà máy Điện hạt nhân
Năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng giải phóng trong quá trình phân huỷ hạt nhân
các nguyên tố U, Th hoặc tổng hợp nhiệt hạch. Theo tính toán năng lượng giải phóng ra từ 1g
U235 tương đương với năng lượng do đốt 1 tấn than đá. Nguồn năng lượng hạt nhân có ưu
điểm không tạo nên các loại khí nhà kính như CO2, bụi. Tuy nhiên, các nhà máy điện hạt

nhân hiện nay là nguồn gây nguy hiểm lớn về môi trường do chất thải phóng xạ, khí, rắn, lỏng
và các sự cố nhà máy. Sự cố tại nhà máy điện hạt nhân Checnobưn Liên Xô là một ví dụ điển
hình.

Trang 5


GVHD: TS. Võ Viết Cường
1.2.2 Xu hướng năng lượng hiện nay của thế giới:
Năng lượng truyền thống, rẻ hay không rẻ?
Năng lượng tự nhiên, mà đại diện của nó là dầu mỏ, than đá… hiện nay được đánh giá là
rẻ hơn các loại năng lượng tái tạo. Phần lớn các nhà đầu tư, các doanh nghiệp đều cho rằng
suất đầu tư và và giá điện sản xuất từ gió và mặt trời khá cao, khó cạnh tranh với điện truyền
thống (nhiệt điện và thủy điện) hiện nay. Suất đầu tư cho nhà máy điện từ than xấp xỉ 1 triệu
USD/MW trong khi điện gió cao gấp 1,2-1,7 lần, điện nguyên tử cao gấp 3-3,5 lần so với
nhiệt điện. Ngoài ra, giá thành của điện gió, điện mặt trời cũng đều cao hơn so với thủy điện,
nhiệt điện…
Tuy nhiên, dưới cái nhìn của môi trường bền vững, một số nhà kinh tế cho rằng khi so
sánh các loại năng lượng này, nhiều người đã “bỏ quên” nhiều yếu tố chi phí chưa được tính
đủ như: sản xuất điện từ than gây ô nhiễm lớn ảnh hưởng đến sức khỏe và mất nhiều kinh phí
để khắc phục ô nhiễm (1 nhà máy điện từ than công suất 1.000 MW, mỗi năm phải thải 6 triệu
tấn CO2, 44 ngàn tấn SO2, 22 ngàn tấn NOx và nửa triệu tấn thải rắn). Trong khi đó, khi sử
dụng năng lượng sạch tái tạo được sẽ giảm khí nhà kính. Chúng ta có thể “bán môi trường
sinh thái” thu về nhiều triệu USD, giảm bớt sự chênh lệch chi phí giữa hai loại năng lượng.
Bài toán an ninh năng lượng
Một cái nhìn xa hơn, các nhà nghiên cứu cho rằng năng lượng tái tạo đóng một vai trò
quan trọng trong bài toán an ninh năng lượng của mỗi quốc gia. Theo một báo cáo của Bộ
Công nghiệp (nay là Bộ Công thương), vào tháng 8 năm nay, nguồn năng lượng của Việt
Nam hiện đang cạn kiệt dần. Than chỉ còn 3,88 tỷ tấn; dầu còn 2,3 tỷ tấn… Ước tính, nguồn
năng lượng tự nhiên hiện nay của chúng ta sẽ cạn kiệt trong thời gian tới, trong đó dự báo

nguồn dầu mỏ thương mại trên thế giới còn dùng khoảng 60 năm, khí tự nhiên 80 năm, than
150-200 năm. Tại Việt Nam, các nguồn năng lượng tự nhiên này có thể còn hết trước thế giới
một vài chục năm. An ninh năng lượng trở thành vấn đề cấp bách. Vấn đề dầu mỏ hiện nay là
một ví dụ. Các mỏ dầu tập trung chủ yếu ở các vùng mà tình hình chính trị luôn bất ổn và mỗi
cơn khủng hoảng dầu mỏ diễn ra, tình hình kinh tế thế giới lại lung lay…
Kết luận:
Hiện nay nhiều nước trên thế giới và các nước ASEAN cũng đang hành động để tăng
cường an ninh năng lượng. Và lời giải cho bài toán, đó cũng là các năng lượng tái tạo và tìm
ra nguồn năng lượng mới. Điều đó có thể xóa đi hàng loạt cuộc chiến tranh dầu mỏ, hay
những cuộc khủng hoảng dầu mỏ… Bên cạnh yếu tố giá thành năng lượng, đây lại là một
đóng góp rất đáng quan tâm của những nguồn năng lượng mới.
2. Tình hình hiện nay tại Việt Nam:
2.1 Nhu cầu điện và khả năng đáp ứng hiện nay:
Năm 2009, EVN đã đảm bảo cung cấp điện trong tình hình thời tiết có nhiều diễn biến bất
thường, sụt giảm đáng kể lượng nước về trong và sau mùa lũ ở các hồ thủy điện miền Bắc;
nhiều dự án đường dây và trạm biến áp gặp vướng mắc trong công tác giải phóng mặt bằng…

Trang 6


GVHD: TS. Võ Viết Cường
Với mục tiêu đảm bảo cung ứng điện và đẩy nhanh tiến độ các công trình nguồn và lưới
điện trong Quy hoạch điện VI, trước mắt, những tháng mùa khô năm 2010, sẽ khai thác tối ưu
các nguồn điện, kể cả BOT, IPP và nhập khẩu, đảm bảo vận hành an toàn hệ thống truyền tải
220-500 kV, đặc biệt là đường dây 500kV Bắc - Nam; đẩy mạnh các chương trình tiết kiệm
điện, giảm tổn thất điện năng; hoàn thành tiếp nhận lưới điện hạ áp nông thôn; tiếp tục giảm
chi phí sản xuất kinh doanh, tăng năng suất lao động từ 7-10% so với năm 2009, tiết kiệm chi
phí 5% so với định mức được duyệt, đưa nhiều dự án nguồn vào hoạt động, tập trung thúc đẩy
tiến độ các công trình đường dây và trạm biến áp - coi đây là một trọng tâm trong công tác
đầu tư xây dựng.

Với dự báo nhu cầu phụ tải tăng cao trong năm 2010, NPT sẽ phải đối mặt với nhiều thách
thức cả trong quản lý vận hành lẫn đầu tư xây dựng lưới truyền tải. Nhất là hiện nay, nhiều
nguồn điện đã cận kề nhưng lưới điện đồng bộ vẫn đang chậm tiến độ do thiếu vốn và khó
khăn giải phóng mặt bằng. Bên cạnh đó, vấn đề tính toán giá truyền tải chưa rõ ràng; hành
lang pháp lý về đấu nối vào lưới truyền tải điện còn thiếu. Vì vậy, NPT đề nghị duyệt giá
truyền tải bằng 10% giá bán điện bình quân, đồng thời cho phép NPT được vay vốn từ các dự
án ODA. Bởi lẽ, trong kế hoạch đầu tư cho lưới truyền tải năm 2010 khoảng 11.700 tỷ đồng,
NPT mới bố trí được 10.528 tỷ đồng, còn thiếu 1.172 tỷ đồng và nguồn vốn đối ứng cho đầu
tư công trình. Với những công trình dự án lưới điện cấp bách có thời gian thực hiện dưới 1
năm, đề nghị cho phép tiếp tục áp dụng cơ chế đặc biệt đối với các dự án truyền tải trọng
điểm, cấp bách.
Tốc độ tăng trưởng trung bình của sản lượng điện ở Việt Nam trong những năm trở lại
đây đạt mức rất cao, sản lượng điện năng tăng theo các năm thể hiện dưới hình 1.5.
Triệu KWh
45000
40000

44921

30257

25850

19531

10000

17709

15000

15301

20000

22379

25000

34907

30000

39696

35000

5000
0
1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Năm

Hình 1.5. Sản lượng điện thương phẩm từ năm 1997 – 2005
Việt Nam là một nước đang phát triển và đang trải qua sự tăng trưởng kinh tế nhanh
chóng. Để đạt sự tăng trưởng này đòi hỏi sự phát triển ứng trong cung cấp điện.
Đồ thị hình 1.2 cho ta thấy sản lượng điện từ năm 1997 – 2005 luôn tăng theo từng năm,
tốc độ tăng trưởng luôn là hai con số từ 10% – 17%, nó cho thấy nhu cầu điện năng ngày càng
cao và luôn gấp đôi tốc độ tăng GDP.

Trang 7


GVHD: TS. Võ Viết Cường

Hình 1.6. Tố
Bản
g
1.1.
Cấ
u
trúc
ngu
ồn

cun
g
cấp
điệ
n
(31/12/2005)
Nhà máy

Công suất
(MW)

Tỷ lệ (%)

Ghi chú

Nhà máy thủy điện

4.155

36

Nhà máy nhiệt điện
nhiên liệu than
Nhà máy phát điện
nhiên liệu dầu
Tuabin khí
Nhà máy nhiệt điện
nhiên liệu Diesel
Các IPP
Tổng

1.245

11

198

2

2.939
285

26
3

EVN

2.518
11.340

22
100

IPP

Bảng 1.1 trình bày cấu trúc nguồn cung cấp điện năm 2005, tổng công suất đặt của tất cả
nhà máy tại Việt Nam là 11.340 MW, bao gồm công suất từ các nhà máy của tập đoàn điện
lực Việt Nam EVN và công suất từ các nhà máy IPP không thuộc EVN. Đồ thị hình cho thấy
cung cấp điện của Việt Nam phụ thuộc chủ yếu vào thủy điện và các nhiên liệu hóa thạch. Cả
hai đều đã gây ra nhiều vấn đề ô nhiễm cho môi trường và tác động đến hệ sinh thái tự nhiên.

Hơn nữa, nguồn cung cấp điện lớn nhất hiện nay, thủy điện, gần như đã khai thác hết tiềm
năng có thể. Vào mùa khô, công suất phát của các nhà máy thủy điện giảm mạnh do lưu lượng
nước vào các đập thủy điện giảm nhiều, trong khi đó phụ tải lại tăng tiêu thụ. Điều này gây ra
sự thiếu điện nghiêm trọng trong toàn bộ hệ thống.
Đứng trước thách thức thiếu hụt điện (không nằm ngoài xu thế chung của toàn cầu),
chúng ta cần cân nhắc những biện pháp ứng xử thích hợp. Trong ngắn hạn, việc tiết kiệm điện
trong các hoạt động sản suất và sinh hoạt đóng vai trò hết sức quan trọng. Trong trung hạn và
dài hạn, Việt Nam cần có chiến lược đảm bảo an ninh năng lượng bằng cách một mặt mở rộng
khai thác những nguồn năng lượng truyền thống; mặt khác, thậm chí còn quan trọng hơn, phát
triển các nguồn năng lượng mới, đặc biệt là các nguồn năng lượng sạch và có khả năng tái tạo.

Trang 8


GVHD: TS. Võ Viết Cường
Theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 – 2015 có xét đến năm 2025
(gọi tắt là quy hoạch điện VI) đã được Thủ tướng chính phủ phê duyệt ngày 18/07/2007, đề
đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của cả nước với mức tăng GDP khoảng 8,5% 9%/năm giai đoạn 2006 - 2010 và cao hơn, dự báo nhu cầu điện nước ta tăng ở mức 17% năm
(phương án cơ sở), 20% năm (phương án cao) trong giai đoạn 2006 - 2015, trong đó xác định
phương án cao là phương án điều hành, chuẩn bị phương án 22% năm cho trường hợp tăng
trưởng đột biến .

100% = 11.340MW

Hình 1.7. Đồ thị cơ cấu nguồn điện theo công suất đặt năm 2005
Hình 1.7 cho ta bức tranh cung cầu về điện cho những năm 2015 và 2020 được minh họa
trên đồ thị kèm theo. Màu vàng mô tả khả năng đáp ứng bằng mọi nguồn điện năng hiện có
trong nước. Màu xanh mô tả nhu cầu điện năng, theo hai giả thiết khác nhau: sử dụng điện ở
mức cao nhất; gọi là kịch bản cao (HS) hay thấp nhất; gọi là kịch bản thấp (LS).
Theo bức tranh trên, đến năm 2015, mức chênh lệch giữa cung và cầu điện năng sẽ là 46,3

TWh (kịch bản thấp) và 102,4 TWh (kịch bản cao). Còn đến năm 2020, mức chênh lệch giữa
cung và cầu điện năng sẽ cao hơn nhiều: 159,8 TWh (kịch bản thấp) và 270,8TWh (kịch bản
cao).

Trang 9


GVHD: TS. Võ Viết Cường
TWh

Hình 1.8. Bức tranh cung cầu điện năng nước ta năm 2015 và 2020
( ngày 09/05/2008)
2.2 Năng lượng tái tạo ở Việt Nam.
Các nguồn năng lượng đang được khai thác
2.2.1 Nhà máy thủy điện
Chiếm khoảng 1/6 tổng năng lượng cung cấp trên toàn thế giới và đã được phát triển
ổn định trong suốt thế kỷ 20. Đa số được áp dụng tại các quốc gia cố địa hình đồi núi và
có các con sông lớn. Thủy điện là một nguồn năng lượng tái tạo tương đối sạch, ít gây ô
nhiễm môi trường. Tuy nhiên, cũng có một vài tác động tới hệ sinh thái nơi đặt nó.
2.2.2 Năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch
Bao gồm than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên. Chúng chiếm một tỉ trọng rất lớn và
đang là nguồn năng lượng cung cấp nhiều nhất trên thế giới. Đa số nguyên liệu này được
lấy từ lòng đất với số lượng có hạn rồi một ngày nào đó sẽ cạn kiệt.
2.2.3 Nhà máy điện hạt nhân
Là nguồn năng lượng mới được khai thác nhưng hứa hẹn một tiềm năng rất lớn. năng
lượng hạt nhân cũng có thể được coi là nuồn năng lượng tái tạo vì nguồn nguyên liệu của
nó là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lượng cũng tiềm ẩn những mối nguy hiểm rất lớn với
con người nếu chất thải của nó không được xử lý tốt và rò rỉ phóng xạ ra ngoài.

Trang 10

GVHD: TS. Võ Viết Cường
2.2.4 Nhà máy điện địa nhiệt
Đây là nhà máy phát điện dùng sức nóng từ lòng đất làm quay tuabin để phát ra điện.
Điều này đòi hỏi việc xây dựng tốn kém nhưng hiệu suất alị không cao. Nhiệt lượng có được
của địa nhiệt là từ sự co bóp của hành tinh cũng như sự phân rã của chất phóng xạ bên trong
nhân quả đất. Khi khai thác thì nhiệt độ của vùng dất xung quanh sẽ bị nguội dần đi và năng
lượng sẽ không hồi phục hoàn toàn, vì vậy cần giữ cho tốc độ khai thác thấp hơn tốc độ tái
tạo.
Việt Nam có hơn 300 nguồn nước khoáng nóng có nhiệt độ bề mặt từ 30oC đến 105oC,
tập trung nhiều tại Tây Bắc, Trung Bộ. Dự báo đến năm 2020 có thể phát triển khoảng 200
MW.
2.2.5 Nhà máy phát điện sử dụng năng lượng gió
Các tuabingió đã được phát triển với công suất lớn
trong vài thập kỷ vừa qua, nhưng hiện tại nó là một trong
những nguồn điện năng tái tạo có tốc độ phát triển nhanh
nhất.
Phân bố mật độ năng lượng gió vào khoảng 8001.400 kWh/m2/năm tại các hải đảo, 5001000kWh/m2/năm tại vùng duyên hải miền Trung, Tây
Nguyên và duyên hải Nam Bộ, các khu vực khác dưới
500kWh/năm.
Hình 1.9 Trạm Điện gió Tuy Phong
2.2.6 Năng lượng sinh khối (Bioenergy)
Cũng là một thành phần có đóng
góp rất lớn trong hệ thống năng
lượng trên thế giới, chiếm khoảng
10,6%.
Tiềm năng năng lượng sinh khối
bao gồm gỗ, củi, rơm rác, phụ
phẩm nông nghiệp... của Việt Nam

khoảng 43-46 triệu TOE/năm,
trong đó khoảng 60% là năng
lượng gỗ củi và 40% năng lượng
rơm rác, phụ phẩm nông nghiệp.
Riêng năng lượng khí sinh học,
tiềm năng lý thuyết được đánh giá
sơ bộ khoảng 0,4 triệu TOE/năm
nhưng tiềm năng khai thác được
chỉ chiếm khoảng 10%.

Hình 1.10 Năng lượng sinh khối

Trang 11


GVHD: TS. Võ Viết Cường

2.2.8 Năng lượng mặt trời

Hình 1.11 Năng lượng mặt trời
Đây là nguồn năng lượng năng lượng nguồn gốc của các nguồn năng lượng tái tạo nói
trên. Tuy nhiên ta cũng có thể khai thác năng lượng mặt trới một cách trực tiếp bằng nhiều
phương pháp sẽ được tim hiểu kỹ hơn trong các phần tiếp theo.
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, số giờ nắng trung bình khoảng 2.000-2.500 giờ/năm
với tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 150kCal/cm2/năm, tiềm năng lý
thuyết được đánh giá khoảng 43,9 tỷ tấn dầu tương đương (TOE)/năm.
2.2.9 Kết luận
Với mục tiêu khai thác nguồn năng lượng tái tạo để từng bước thay thế các nguồn
năng lượng truyền thống đang cạn kiệt và giảm thiểu ô nhiễm, hiệu ứng nhà kính cũng như
tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc phát triển nguồn năng lượng này, Việt Nam đã có những

chiến lược và chính sách khá cụ thể. Luật Điện lực được Quốc hội thông qua tháng 12/2004
đã quy định về Chính sách phát triển điện nông thôn, miền núi, hải đảo. Quy hoạch phát triển
điện lực quốc gia giai đoạn 2006-2015 có xét đến 2025 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt
tháng 7/2007 cũng nêu rõ các chương trình đầu tư phát triển điện nông thôn tiếp tục được
thực hiện với mục tiêu phấn đấu đến năm 2010 có 95% và năm 2015 có 100% các xã có
điện. Đặc biệt, trong Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020,
tầm nhìn đến năm 2050 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tháng 12/2007, mục tiêu đẩy
mạnh phát triển năng lượng mới và năng lượng tái tạo đã được nhấn mạnh.
Tuy nhiên, các dạng năng lượng mới và tái tạo chưa được đánh giá đầy đủ, bởi vậy
cần có kế hoạch và đầu tư thích đáng cho điều tra bổ sung các số liệu tiến tới quy hoạch, phân
vùng các dạng năng lượng này để có kế hoạch đầu tư, khai thác hợp lý. Tăng cường tuyên
truyền sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo cho vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo.
Lồng ghép sử dụng năng lượng mới và tái tạo vào chương trình tiết kiện năng lượng và các
chương trình mục tiêu quốc gia khác như chương trình điện khí hóa nông thôn, trồng rừng,
xóa đói giảm nghèo, nước sạch, VAC... Hỗ trợ đầu tư cho các chương trình điều tra, nghiên
cứu, chế thử, xây dựng điểm điển hình sử dụng năng lượng mới và tái tạo; ưu đãi thuế nhập
thiết bị, công nghệ mới, thuế sản xuất, lưu thông các thiết bị; bảo hộ quyền tác giả cho các
phát minh, cải tiến kỹ thuật có giá trị.

Trang 12


GVHD: TS. Võ Viết Cường
2.2 Cải cách thị trường điện:
Xoá bỏ các rào cản trong lĩnh vực điện
Hệ thống pháp luật về năng lượng khi đưa ra kế hoạch cấp phép và nối lưới điện hiện
tại được xây dựng dựa trên hệ thống các nhà máy điện tập trung nên cần yêu cầu
quyền đăng nhập cũng như các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc truy nhập vào lưới
điện. Đó chính là rào cản của thị trường khi mà lượng điện năng được tạo ra từ nguồn
năng lượng thay thế dễ nhận thấy là không linh hoạt như các trạm điện truyền thống,

không thể truyền đi với khoảng cách xa nếu không được nối với lưới điện.
Sự thiếu minh bạch trong thị trường năng lượng truyền thống bao gồm:
1. Các rào cản về thể chế và luật.
2. Các công ty có thị phần khống chế trong nước và trong khu vực.
3. Gây khó khăn cho nguồn năng lượng tái tạo khi nối lưới.
4. Hạn chế sự kết nối giữa thị trường trong nước và thị trường khu vực.
5. Sự phân biệt đối xử về mức cước nối lưới.
Thiếu sự thông thoáng, hiệu quả:
Một thách thức lớn là việc triển khai thiết kế lại các cơ sở hạ tầng lưới điện, các hệ thống
quản lý, các quy định về lưới điện và tập hợp các luật về lưới điện. Các yếu tố trên sẽ đưa
ra các yêu cầu cho công nghệ năng lượng tái tạo. Sự kết nối lưới điện xuyên quốc gia là
yếu tố then chốt giúp thị trường điện phát triển mà không bị bó hẹp trong một khu vực địa lý
biệt lập.
Các cải cách cần thiết để xóa bỏ các rào cản thị trường đối với năng lượng tái tạo:
1. Quy hoạch một cách hợp lý, đồng nhất, có kế hoạch nối lưới điện với chi phí thấp
nhất.
2. Việc nối lưới điện phải cân bằng, minh bạch về giá và xoá bỏ các hạn chế về truy
nhập và mức cước truyền tải điện.
3. Sự công bằng và minh bạch về giá năng lượng trên toàn mạng lưới để ñạt được sự
đồng thuận và phân chia lợi nhuận cho các bên tham gia vào việc sản xuất điện.
4. Sự thông thoáng, tách bạch giữa các công ty sản xuất điện và các công ty phân phối
điện.
5. Chi phí cho việc phát triển và bảo trì cơ sở hạ tầng lưới điện phải được thực hiện
bởi các cơ quan quản lý có thẩm quyền thay vì để tự các dự án năng lượng tái tạo
quyết định.
6. Công bố các ảnh hưởng đến môi trường tới người tiêu dùng và cho phép người tiêu
dùng được lựa chọn nguồn năng lượng sử dụng.

Trang 13

GVHD: TS. Võ Viết Cường
Xoá bỏ sự thiếu minh bạch của thị trường:
Ngoài các rào cản kể trên thị trường còn có sự thiếu minh bạch, điều này đã hạn chế
sự phát triển của năng lượng tái tạo. Điều này do phương thức hỗ trợ trực tiếp và gián tiếp từ
nguồn vốn của chính phủ. Thực tế các ảnh hưởng đến môi trường và xã hội từ các công
nghệ sản xuất ñiện đều không được tính vào chi phí sản xuất điện. Một rào cản lớn ngăn
cản điện gió không phát triển theo đúng tiềm năng là sự thiếu hụt các biểu giá trong thị
trường năng lượng, chúng không phản ánh đầy đủ chi phí cho xã hội khi sản xuất điện.
Hơn nữa, thị trường điện hiện tại cũng có sự khác biệt so với trước đây khi các công
nghệ điện hạt nhân, nhiệt điện sử dụng than đá, khí đốt được đưa vào sản xuất. Gần một
thế kỷ qua việc sản xuất điện mang tính chất độc quyền của nhà nước với các khoản đầu
tư cho các hệ thống điện mới thông qua các quỹ hỗ trợ của nhà nước hoặc tiền thuế thu được
từ việc sử dụng điện. Tại những nước còn áp dụng chính sách độc quyền về ngành điện, các
công nghệ sản xuất điện gió không có lợi thế cạnh tranh. Ở một số quốc gia đang đi theo
hướng thị trường tự do, những hình thức hỗ trợ của nhà nước mang tính chất độc quyền hiện
không còn được áp dụng nữa.

Có 2 hướng phát triển có thể giải quyết tình trạng trên:
Xoá bỏ các hỗ trợ của nhà nước đối với các nguồn nhiên liệu hoá thạch và nguồn
năng lượng hạt nhân. Khuyến khích sự cạnh tranh lành mạnh, các công nghệ gây ô nhiễm
không mở rộng thêm nữa, và gia tăng sự hỗ trợ cho năng lượng tái tạo. Việc xoá bỏ sự
bảo trợ đối với sản xuất điện truyền thống không chỉ tiết kiệm được tiền nộp thuế của
người dân, minh bạch hoá thị trường mà còn giảm bớt các hỗ trợ cần thiết cho phát triển
năng lượng tái tạo. Bản thân điện gió không cần có các ưu tiên đặc biệt để phát triển nếu thị
trường điện là minh bạch. Tuy nhiên tình trạng này vẫn đang tồn tại mà không tính đến việc
gây ô nhiễm môi trường do việc sản xuất điện truyền thống gây ra. Sự hỗ trợ làm cho giá
thành sản xuất điện thấp một cách giả tạo và trực tiếp đẩy các nguồn năng lượng thay thế ra
ngoài thị trường, đồng thời các công nghệ và nhiên liệu kém cạnh tranh lại có điểm tựa để
phát triển. Việc xoá bỏ các hỗ trợ trực tiếp và gián tiếp đối với sản xuất điện hạt nhân và

điện sử dụng nhiên liệu hoá thạch sẽ giúp định hướng thị trường theo hướng cạnh tranh
trong lĩnh vực điện. Theo số liệu của Chương trình phát triển Liên hợp quốc UNDP (United
Nations Development Programme) mỗi năm ngành ñiện truyền thống nhận ñược 250 tỷ
đôla Mỹ tiền hỗ trợ từ các nước trên thế giới. Cơ quan đánh giá năng lượng thuộc UNDP
thống kê hàng năm cho thấy chi phí hỗ trợ trên toàn cầu cho nhiên liệu hóa thạch và năng
lượng hạt nhân từ năm 1995 đến 1998 là 215 tỷ đôla Mỹ so với số tiền 9 tỷ đôla Mỹ dành
cho năng lượng tái tạo. Quỹ tài trợ cho nghiên cứu và triển khai sẽ tạo ra sự thay đổi giúp
cho công nghệ mới có thể đứng vững được trên thị trường đặc biệt trong giai đoạn phát
triển ban đầu này. Người ta ước tính sự hỗ trợ này giúp giảm khoảng 40% chi phí phần
công nghệ của sản phẩm. Theo báo cáo của cơ quan năng lượng quốc tế IEA có tên “ Năng
lượng tái tạo: Xu hướng thị trường và chính sách tại các quốc gia thành viên của IEA” công
bố năm 2004 thì từ năm 1974 đến 2020, 92% ( tương đương 267 tỷ đôla Mỹ) tiền tài trợ
cho lĩnh vực nghiên cứu và phát triển được chi cho các khối truyền thống trong đó phần lớn
là nhiên liệu hóa thạch và kỹ thuật hạt nhân, 8% (23 tỷ đôla Mỹ) còn lại dành cho tất cả
các công nghệ năng lượng tái tạo.

Trang 14


GVHD: TS. Võ Viết Cường
Chi phí thực tế của việc sản xuất điện truyền thống bao gồm các khoản chi lớn cho xã hội
như việc ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ, sự xuống cấp của môi trường địa phương và môi
trường trong vùng từ việc ô nhiễm do thuỷ ngân, mưa axit cho đến các ảnh hưởng thay
đổi khí hậu toàn cầu. Các chi phí bị ẩn đi bao gồm cả việc chối bỏ bảo hiểm cho các tai nạn
xảy ra tại lò phản ứng hạt nhân. Chi phí cho việc bảo hiểm này được coi là không khả thi
và quá tốn kém nếu tính vào hoạt động của nhà máy sản xuất điện hạt nhân. Những chi
phí cho việc ngưng hoạt động của các nhà máy này, xử lý các chất thải hạt nhân và chi
phí cho sức khoẻ do tham gia các công việc.
II. Tiềm năng phát triển năng lượng gió tại Việt Nam.
1.Giới thiệu chung về năng lượng gió

1.1. Sự hình thành gió
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 và thêm vào đó là 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 và vì thế là
khác nhau về áp suất mà 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.
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.
1.2. Năng lượng gió
Năng lượng gió đã được sử dụng từ hàng ngàn năm trước đây để xay lúa, bơm nước và
cho các ứng dụng dùng cơ năng khác. Ngày nay, có hàng trăm ngàn những cối xay gió
được thiết đặt trên khắp thế giới, có nhiều cái trong số đó được dùng để bơm nước. Nhưng
việc sử dụng năng lượng gió như là một phương tiện không gây ô nhiễm để phát điện với
công suất đủ lớn thì đang là vấn đề thu hút được nhiều sự chú ý.
Từ cuối thế kỷ 19, những cố gắng để phát điện từ năng lượng gió đã được thực hiện (với
nhiều các mức độ thành công khác nhau ). Các máy dùng sức gió để nạp điện cho các acquy
đã được sản xuất ra từ những năm 30. Tuy nhiên, chỉ từ những năm 80 khi mà khoa học kỹ

Trang 15


GVHD: TS. Võ Viết Cường
thuật trở nên hoàn thiện để có thể đạt được những thành tựu to lớn trong công nghiệp, thì việc
sản xuất các turbine lớn cho việc sản xuất điện năng mới được chú tâm thực hiện. Giá cả của
các turbine gió giảm xuống đều đặn giữa đầu những năm 80 đến đầu những năm 2000.
Hiện tại gió là một trong những phương pháp hiệu quả sẵn sàng để phát ra điện, mặc dù
giá cả hiện tại của các nhiên liệu hóa thạch tương đối thấp. Khoa học kỹ thuật vẫn đang tiếp
tục được cải tiến để làm cho phát điện gió vừa rẻ hơn và đáng tin cậy hơn , vì vậy có thể thấy
rằng năng lượng gió sẽ trở nên cạnh tranh hơn về mặt kinh tế trong vài thập niên tới.
Năng lượng gió cũng là 1 trong những công nghệ năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất
trên thế giới. Tổng cộng có 31.000MW công suất phát điện gió đã được lắp đặt tính đến cuối
năm 2002. Công suất này gấp 4 lần mức đã được lắp đặt vào cuối năm 1997, chiếm tỷ lệ tăng
trưởng trung bình khoảng 40% mỗi năm.
Gió có thể nói đó là một quá trình địa vật lý rất phức tạp, vì vậy chỉ có thể dự báo sự biến
đổi với xác suất nhất định. Đặc tính quan trọng nhất đánh giá động năng của gió là vận tốc.
Dưới ảnh hưởng của hàng loạt các yếu tố khí tượng (sự nhiễu loạn khí quyển, sự tác động của
Mặt Trời và lượng năng lượng nhiệt truyền tới mặt đất…), và các điều kiện địa hình làm cho
tốc độ gió thay đổi cả về giá trị và hướng. Để đo vận tốc gió người ta sử dụng phong tốc kế
(anemometer).
Các trạm năng lượng gió thường sử dụng gió trên độ cao tới 20–70 m so với bề mặt Trái
Đất. Trên các độ cao lớn (8–12)km gọi là tầng đối lưu, có gió thường xuyên hơn và gọi là
dòng chảy luồng (hay luồng khí). Gió loại này có vận tốc lớn (25–80 m/s). Tiềm năng năng
lượng của chúng lớn hơn nhiều. Đặc tính gió ở tầng này khác nhiều so với đặc tính gió trên
mặt đất. Song sử dụng gió ở độ cao này gặp phải một khó khăn rất lớn về mặt kỹ thuật khi
chuyển tải điện từ độ cao lớn tới mặt đất.
Trong khi vận tốc tức thời của gió có tác động đáng kể tới động cơ gió và ảnh hưởng tới
hệ thống điều chỉnh tự động thì việc sản sinh ra năng lượng lại phụ thuộc trước hết vào vận
tốc gió trung bình theo thời gian và diện tích bề mặt bánh công tác động cơ gió (gọi tắt là

bánh công tác gió) chiếm chỗ khi quay.
Tốc độ gió trung bình ở một vùng nhất định được xác định từ các số liệu theo dõi của các
trạm khí tượng hoặc của các máy thám không đặc biệt. Ở phần lớn các trạm khí tượng chỉ số
các thiết bị đo vận tốc gió được ghi 6 lần trong một ngày đêm qua 4 giờ mỗi lần. Các chỉ số
này cho khả năng nhận được các dữ liệu tương đối chính xác về tốc độ gió trung bình theo
chu kỳ. Khi đó sự sai lệch với các số liệu tính vận tốc gió trung bình theo giờ không quá 1%.
Vận tốc trung bình theo thời gian được xác định bằng tỷ số của tổng các giá trị vận tốc gió
tức thời đo được Vi với số lần đo n trong khoảng thời gian đo.

V 

V

i

n

(m / s )

Tương tự thì vận tốc gió trung bình ngày được xác định bằng tỷ lệ tổng vận tốc gió trung
bình giờ với thời gian 24 giờ trong ngày. Còn tốc độ gió trung bình năm :

Trang 16


GVHD: TS. Võ Viết Cường

V nam 

V

ngày

365

(m / s)

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

Với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lương không khí đi qua mặt cắt ngang
hình tròn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t. Vì thế động năng E (kin) và công suất P của
gió là:

Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc
gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió.
Công suất gió có thể được sử dụng, thí dụ như thông qua một tuốc bin gió để phát điện,
nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng của luồng gió vì vận tốc của gió ở phía sau một tuốc bin
không thể giảm xuống bằng không. Trên lý thuyết chỉ có thể lấy tối đa là 59,3% năng lượng
tồn tại trong luồng gió. Trị giá của tỷ lệ giữa công suất lấy ra được từ gió và công suất tồn tại
trong gió được gọi là hệ số Betz (xem Định luật Betz), do Albert Betz tìm ra vào năm 1926.
Có thể giải thích một cách dễ hiểu như sau: Khi năng lượng được lấy ra khỏi luồng gió,
gió sẽ chậm lại. Nhưng vì khối lượng dòng chảy không khí đi vào và ra một tuốc bin gió phải
không đổi nên luồng gió đi ra với vận tốc chậm hơn phải mở rộng tiết diện mặt cắt ngang.
Chính vì lý do này mà biến đổi hoàn toàn năng lượng gió thành năng lượng quay thông qua
một tuốc bin gió là điều không thể được. Trường hợp này đồng nghĩa với việc là lượng không
khí phía sau một tuốc bin gió phải đứng yên.
2. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam và khả năng ứng dụng.
2.1. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam:
Việt Nam với bờ biển dài hơn 3.000 km nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa có địa hình

tự nhiên đa dạng, đồng bằng, trung du, cao nguyên, có bờ biển dài... là một lợi thế tiềm năng
cho khai thác nguồn năng lượng sức gió.
Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á, Ngân hàng Thế giới đã có một
khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó Việt Nam có tiềm năng
gió lớn nhất với tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn

Trang 17