Nghiên cứu hệ thống điều khiển năng lượng gió

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN PHÚ HƯNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
NĂNG LƯỢNG GIÓ

Chuyên ngành: Hệ thống điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1.

TS. TRẦN VĂN THỊNH

2. TS. NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT

Hà Nội - Năm 2012


Luận văn Thạc sĩ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Nội dung
luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên
các bài báo, tạp chí, các tiêu chuẩn và các trang web theo danh mục tài liệu
của luận văn.

Tác giả luận văn

Nguyễn Phú Hưng

HV: Nguyễn Phú Hưng

1

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp này em xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến thầy giáo TS.Trần Văn
Thịnh và thầy giáo TS. Nguyễn Xuân Hoàng Việt đang công tác và giảng dạy tại
Viện Điện thuộc Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các thầy đã tạo mọi điều kiện,
hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp cao
học khoá 2009-2011.
Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong Bộ môn
Thiết bị điện - Điện tử, Bộ môn Hệ thống điện, các thầy cô giáo trong Viện Điện đã
dạy dỗ, truyền thụ cho em những kiến thức thiết yếu trong quá trình học đại học
cũng như trong toàn bộ thời gian học cao học, giúp em đạt được những kết quả như
ngày hôm nay.
Em cũng xin chân thành cảm ơn đến bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động
viên trong suốt thời gian học và trong quá trình làm luận văn này.
Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng bản luận văn này không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong nhận được góp ý của các thầy cô giáo để luận văn
được hoàn chỉnh hơn.

Xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 03 năm 2012

Nguyễn Phú Hưng

HV: Nguyễn Phú Hưng

2

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tiếng Anh

AWEA

American Wind Energy Association

Cơ quan năng lượng điện gió Mỹ

CWEA

Canadian Wind Energy Association

Hiệp hội năng lượng điện gió Canada

DFIG

Doubly-Fed Induction Generator

Máy phát không đồng bộ nguồn kép

EVN

Electricity of Viet Nam

Tập đoàn Điện lực Việt Nam

EWEA

European Wind Energy Association

Cơ quan năng lượng gió Châu Âu

GWEC

Global Wind Energy Council

Hội đồng năng lượng gió toàn cầu

IEA

The International Energy Agency

Cơ quan năng lượng Quốc tế

PWM

Pulse-With Modulated

Phương pháp điều chế rộng xung

SQIG

(Squirrel-Cage Induction Generator)

Máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc

WEA

Wind Energy Association

Hiệp hội năng lượng gió

WECS

Wind Energy Conversion Systems

Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió

WET

Wind Energy Turbine

Tua bin năng lượng gió

HV: Nguyễn Phú Hưng

Tiếng Việt

3

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Sự phát triển của Turbine gió tính từ 1985 đến 2004........................................ 17
Bảng 1.2: Tổng công suất điện gió đã lắp đặt trên thế giới tính đến năm 2007 ................. 19
Bảng 1.3: Tiềm năng gió của Việt Nam........................................................................... 31
Bảng 1.4: Tiềm năng gió Việt Nam ở độ cao 50m ........................................................... 32
Bảng 1.5: Tiềm năng gió Việt Nam ở độ cao 65m ........................................................... 33
Bảng 1.6: Tiềm năng kỹ thuật của năng lượng gió tại Việt Nam ở độ cao 60m ................ 33
Bảng 1.7: So sánh tốc độ gió trung bình của EVN và bản đồ gió thế giới......................... 37
Bảng 2.1: Đường kính cánh quạt turbine gió tương ứng với công suất ............................. 46
Bảng 4.1: Các tín hiệu thông số đầu vào, đầu ra của các khối mô phỏng ........................ 110

HV: Nguyễn Phú Hưng

4

Khóa 2009 - 2011

Luận văn Thạc sĩ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Giá thành sử dụng điện năng giảm tính từ năm 1980-2005 ............................... 17
Hình 1.2: Thứ tự xếp hạng 10 nước có tổng công suất lắp đặt điện gió (GW) hàng đầu thế
giới tính đến năm 2009. .................................................................................... 20
Hình 1.3: Dự báo năng lượng gió toàn Châu Âu đến năm 2030 ....................................... 21
Hình 1.4: Chi phí điện năng Cent€/kWh tính đến năm 2005 ............................................ 29
Hình 1.5: Mô hình phát điện gió cho hộ gia đình ............................................................. 35
Hình 1.6: Mô hình phát điện gió cho cụm dân cư............................................................. 35
Hình 1.7: Mô hình phát điện gió công nghiệp ở huyện đảo Bạch Long Vĩ........................ 36
Hình 1.8: Năm trụ turbine đầu tiên của Nhà máy điện gió Tuy Phong - Bình Thuận đã
lắp đặt và đưa vào vận hành. ............................................................................. 39
Hình 2.1: Kết cấu nền móng ............................................................................................ 43
Hình 2.2: Cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống điện gió ............................................. 44
Hình 2.3: Các loại turbine cơ bản được phân loại theo kiểu trục ...................................... 46
Hình 2.4: Cánh quạt......................................................................................................... 47
Hình 2.5: Bộ hộp số, khớp nối, trục quay và phanh của turbine gió.................................. 48
Hình 2.6: Phanh (Brake) .................................................................................................. 49
Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống máy phát không đồng bộ nguồn kép......................................... 50
Hình 2.8: Thân turbine gió (tháp đỡ)................................................................................ 51
Hình 2.9: Hệ thống turbine gió nối lưới trực tiếp ............................................................. 53
Hình 2.10: Đặc tính momen của máy điện SCIG ............................................................. 55
Hình 2.11: Hệ thống nối lưới thông qua bộ biến đổi điện tử công suất ............................. 55
Hình 2.12: Đặc tính momen máy phát SCIG bị giới hạn bởi fs......................................... 57
Hình 2.13: Hệ thống nối lưới của máy phát không đồng bộ nguồn kép ............................ 57
Hình 3.1: Sơ đồ khối cơ bản của một hệ máy phát điện sử dụng sức gió .......................... 62
Hình 3.2: Lưu lượng gió đi qua tiết diện tròn................................................................... 63
Hình 3.3: Đồ thị mô tả công suất tối đa thu được ............................................................. 64

Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ WECS tốc độ thay đổi -góc cắt thay đổi .............................. 64
Hình 3.5: Cấu trúc một turbine gió theo phương ngang.................................................... 65
Hình 3.6: Đường cong mô tả sự thay đổi hệ số

CQ

HV: Nguyễn Phú Hưng

5

và C P ............................................... 67

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Hình 3.7: Mô hình hệ thống cơ của turbine gió ................................................................ 69
Hình 3.8: Mô hình điều chỉnh theo kiểu điều chỉnh góc cắt.............................................. 70
Hình 3.9 : Đường cong công suất lý tưởng....................................................................... 73
Hình 3.10: Đồ thị mật độ công suất theo tốc độ gió.......................................................... 73
Hình 3.11: Mô tả các điểm làm việc trong những điều kiện tốc độ gió khác nhau ............ 78
Hình 3.12: Momen và công suất thay đổi theo tốc độ rotor ứng với các góc cắt ............... 79
Hình 3.13: Phương pháp điều khiển cơ bản FS-FP........................................................... 81
Hình 3.14: Phương pháp ngưỡng thụ động cho giới hạn công suất................................... 83
Hình 3.15: Phương pháp điều khiển tốc độ không đổi, góc cắt không đổi cơ bản ............. 84
Hình 3.16: Phương pháp pitch-to-feather giới hạn công suất............................................ 86
Hình 3.17: Phương pháp pitch-to-stall giới hạn công suất ................................................ 87
Hình 3.18: Phương pháp điều khiển cơ bản FS-VP (pitch-to-feather)............................... 88
Hình 3.19: Phương pháp điều khiển FS pitch-to-feather và pitch-to-stall. ........................ 89

Hình 3.20: Phương pháp điều khiển VS-FP với điều chỉnh ngưỡng thụ động (AEDG) và
ngưỡng có sự tham gia của tốc độ (ABCDG’) ................................................ 91
Hình 3.21: Đặc tính công suất thu về và hệ số công suất - tốc độ gió cửa phương pháp
điều khiển VS-FP với điều chỉnh ngưỡng thụ động (AEDG và điều chỉnh
ngưỡng có sự tham gia của tốc độ (ABCDG’).. .............................................. 92
Hình 3.22: Phương pháp điều khiển cơ bản VS-VP theo kiểu (Pitch-to-feather)............... 94
Hình 4.1: Cửa sổ Matlab và các tool Simulink ................................................................. 97
Hình 4.2: Sơ đồ khối mô hình máy phát không đồng bộ nguồn kép nối lưới .................... 97
Hình 4.3: Khối turbine gió và máy phát ........................................................................... 98
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của DFIG................................................................. 98
Hình 4.5: Sơ đồ phân bố chiều công suất máy phát điện với mô hình DFIG..................... 99
Hình 4.6: Đặc tính công suất – tốc độ của turbine gió .................................................... 101
Hình 4.7: Sơ đồ điều khiển điện áp và điều khiển công suất phản kháng ........................ 102
Hình 4.8: Đặc tính V-I của turbine gió........................................................................... 103
Hình 4.9: Sơ đồ điều khiển hệ thống biến đổi phía lưới điện .......................................... 105
Hình 4.10: Mô hình turbine điều khiển góc cắt cánh (cánh gấp)..................................... 105
Hình 4.11: Các tham số máy phát .................................................................................. 106
Hình 4.12: Thông số bộ biến đổi................................................................................... 107
Hình 4.13: Các thông số turbine gió .............................................................................. 108

HV: Nguyễn Phú Hưng

6

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Hình 4.14: Thông số điều khiển burbine gió .................................................................. 109

Hình 4.15: Dữ liệu thông số của máy phát khi mô phỏng............................................... 112
Hình 4.16: Dữ liệu thông số bộ chuyển đổi.................................................................... 112
Hình 4.17: Dữ liệu thông số turbine được mô phỏng...................................................... 113
Hình 4.18: Dữ liệu tốc độ gió đầu vào turbine ............................................................... 113
Hình 4.19: Thông số giới hạn điều khiển ....................................................................... 114
Hình 4.20: Bộ thu thập dữ liệu và hiển thị kết quả mô phỏng của turbine....................... 114
Hình 4.21: Bộ thu thập dữ liệu và hiển thị kết quả mô phỏng phía lưới .......................... 114
Hình 4.22: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 8-11 m/s khi góc pitch chưa
tác động.. ..................................................................................................... 115
Hình 4.23: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 8-12 m/s khi góc pitch chưa
tác động.. ..................................................................................................... 116
Hình 4.24: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 8-13 m/s khi góc pitch chưa
tác động. ...................................................................................................... 117
Hình 4.25: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 6-14 m/s khi góc pitch tác động... 118
Hình 4.26: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 7-14 m/s khi góc pitch tác động.. . 119
Hình 4.27: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 8-14 m/s khi góc pitch tác động... 120
Hình 4.28: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 8-16m/s khi góc pitch tác động.... 121
Hình 4.29: Kết quả đo được ứng với tốc độ gió tăng từ 8-18m/s khi góc pitch tác động.... 122

HV: Nguyễn Phú Hưng

7

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. 1

THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT.......................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................... 5
MỤC LỤC ........................................................................................................................ 8
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ .............................. 14
1.1. Sự hình thành năng lượng gió ............................................................................... 14
1.2. Quá trình hình thành và phát triển của điện gió ..................................................... 15
1.3. Hiện trạng sử dụng điện gió trên thế giới .............................................................. 18
1.3.1. Châu Âu......................................................................................................... 20
1.3.2. Châu Úc......................................................................................................... 22
1.3.3. Khu vực Mỹ LaTinh........................................................................................ 22
1.3.4. Khu vực Bắc Mỹ............................................................................................. 23
1.3.5. Châu Á........................................................................................................... 24
1.3.6. Châu Phi........................................................................................................ 25
1.4. Những yếu tố thúc đẩy sự phát triển năng lượng gió.............................................. 26
1.4.1. Sự cạn kiệt của nguồn năng lượng hoá thạch ................................................. 26
1.4.2. Khai thác nguồn năng lượng tái tạo ............................................................... 27
1.4.3. Giá thành và nâng cao hiệu quả kinh tế.......................................................... 28
1.4.4. Sự phát triển năng lượng gió và cơ hội nghề nghiệp tại các địa phương......... 29
1.5. Tiềm năng và tình hình khai thác năng lượng gió ở Việt Nam............................... 29
1.5.1. Chế độ gió ở Việt Nam ................................................................................... 29
1.5.2. Các nghiên cứu và ứng dụng năng lượng gió ở Việt Nam............................... 33
1.5.3. Một số mô hình phát điện gió ở Việt Nam....................................................... 34
1.5.3.1. Mô hình phát điện gió cho gia đình ......................................................... 34
1.5.3.2. Mô hình phát điện gió cho cụm dân cư .................................................... 35
1.5.3.3. Mô hình phát điện gió công nghiệp.......................................................... 35
1.5.4. Hiện trạng công nghệ năng lượng gió ở Việt Nam.......................................... 37
1.5.5. Một số dự án phong điện đã được phê duyệt đầu tư xây dựng......................... 39

HV: Nguyễn Phú Hưng

8

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

1.6. Kết luận ................................................................................................................ 41
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ ................................... 43
2.1. Giới thiệu một số thiết bị cơ bản ........................................................................... 43
2.1.1. Kết cấu nền móng turbine .............................................................................. 43
2.1.2. Cấu tạo hệ thống điện gió .............................................................................. 44
2.1.2.1. Khái quát ................................................................................................ 44
2.1.2.2. Rotor....................................................................................................... 46
2.1.2.3. Cánh quạt................................................................................................ 47
2.1.2.4. Bộ phận truyền lực .................................................................................. 47
2.1.2.5. Máy phát ................................................................................................. 49
2.1.2.6. Thân....................................................................................................... 51
2.2. Máy biến thế......................................................................................................... 51
2.3. Hệ thống cơ .......................................................................................................... 51
2.4. Hệ thống khí động học.......................................................................................... 52
2.5. Hệ thống điều khiển.............................................................................................. 52
2.5.1. Hệ thống turbine gió với vận tốc cố định........................................................ 52
2.5.2. Hệ thống turbine gió với vận tốc thay đổi....................................................... 55
2.5.3. Hệ thống turbine gió với máy phát không đồng bộ nguồn kép......................... 57
2.6. Các thành phần khác trong hệ thống điện gió ........................................................ 59
2.7 Kết luận................................................................................................................. 59
CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ ..................................... 60

3.1. Giới thiệu về điều khiển hệ thống chuyển đổi năng lượng gió ........................... 60
3.2. Tốc độ gió đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra năng lượng điện ........ 62
3.3. Mô hình hệ thống chuyển đổi năng lượng gió.................................................... 64
3.3.1. Bộ phận khí động học..................................................................................... 66
3.3.2. Cơ cấu truyền động........................................................................................ 68
3.4. Mục đích và phương pháp điều khiển................................................................ 71
3.4.1. Mục đích........................................................................................................ 72
3.4.1.1. Thu năng lượng ....................................................................................... 72
3.4.1.2. Tránh quá tải cơ học ............................................................................... 74
3.4.1.3. Đảm bảo chất lượng công suất ................................................................ 76
3.4.2. Phân tích các chế độ làm việc của hệ thống biến đổi năng lượng gió ............. 77

HV: Nguyễn Phú Hưng

9

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

3.4.3. Phân tích một số phương pháp điều khiển ...................................................... 80
3.4.3.1. Tốc độ không đổi, góc cắt không đổi ....................................................... 81
3.4.3.2. Tốc độ không đổi, góc cắt thay đổi .......................................................... 84
3.4.3.3. Tốc độ thay đổi, góc cắt không đổi .......................................................... 89
3.4.3.4. Tốc độ thay đổi, góc cắt thay đổi............................................................. 93
3.5. Kết luận ............................................................................................................ 94
CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MATLAB - SIMULINK ĐỂ MÔ PHỎNG
MÔ HÌNH KẾT NỐI LƯỚI ĐIỆN CỦA MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ
NGUỒN KÉP.................................................................................................................. 96

4.1. Giới thiệu chương trình Matlab - Simulink........................................................ 96
4.2. Mô hình máy phát không đồng bộ nguồn kép xây dựng trong chương trình
Matlab - Simulink ............................................................................................. 97
4.3. Các khối thành phần của máy phát không đồng bộ nguồn kép........................... 98
4.3.1. Turbine gió và máy phát................................................................................. 98
4.3.2. Hệ thống điều khiển rotor ............................................................................ 101
4.3.3. Hệ thống điều khiển phía lưới điện............................................................... 104
4.3.4. Hộp thoại và các thông số............................................................................ 106
4.3.4.1. Thông số của máy phát.......................................................................... 106
4.3.4.2. Thông số dữ liệu bộ biến đổi ................................................................. 107
4.3.4.3. Thông số turbine ................................................................................... 108
4.3.4.4. Thông số điều khiển............................................................................... 109
4.3.4.5. Thông số đầu vào và đầu ra................................................................... 110
4.4. Mô phỏng hệ thống điện sử dụng turbine gió bằng chương trình
Matlab- Simulink ............................................................................................ 111
4.5. Nhận xét ......................................................................................................... 123
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................................... 124
Kết luận..................................................................................................................... 124
Hướng phát triển........................................................................................................ 125
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 126

HV: Nguyễn Phú Hưng

10

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

LỜI NÓI ĐẦU
Với tình hình dân số thế giới ngày càng tăng mạnh và đi kèm theo đó là nhu
cầu sử dụng năng lượng của con người tất yếu sẽ tăng cao. Do mức tiêu thụ quá lớn
và tăng quá nhanh nên nguồn năng lượng hiện có ngày càng cạn kiệt.
Ở Việt Nam, với tốc độ tăng trưởng trung bình của sản lượng điện trong 20
năm trở lại đây đạt mức rất cao, khoảng 12-13%/năm, tức là gần gấp đôi tốc độ tăng
trưởng GDP của nền kinh tế. Và theo dự báo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, nếu
tốc độ tăng trưởng GDP trung bình tiếp tục được duy trì ở mức 7,1%/năm thì nhu
cầu điện sản xuất của Việt Nam vào năm 2020 sẽ là khoảng 200.000 GWh, vào năm
2030 là 327.000 GWh. Trong khi đó, ngay cả khi huy động tối đa các nguồn điện
truyền thống thì sản lượng điện trong nước của chúng ta cũng chỉ đạt mức tương
ứng là 165.000 GWh (năm 2020). Điều này nói lên, nền kinh tế sẽ bị thiếu hụt điện
một cách nghiêm trọng và tỷ lệ thiếu hụt khoảng 20-30% mỗi năm.
Trước nguy cơ thiếu hụt điện mà không nằm ngoài xu thế chung của toàn cầu,
chính phủ đã đưa ra nhiều giải pháp như: tăng giá điện nhiều lần; đảm bảo an ninh
năng lượng bằng cách, thứ nhất là mở rộng khai thác những nguồn năng lượng
truyền thống, thứ hai là phát triển các nguồn năng lượng mới, đặc biệt là các nguồn
năng lượng sạch và có khả năng tái tạo, giải pháp này là quan trọng hơn rất nhiều so
với giải pháp thứ nhất.
Một điều đáng lưu ý là trong hàng loạt giải pháp phát triển nguồn điện để đáp
ứng nhu cầu phát triển kinh tế (như nhập khẩu điện, phát triển thủy điện, hay điện
hạt nhân), dường như Việt Nam còn bỏ quên điện gió, một nguồn điện mà trong vài
năm trở lại đây có tốc độ phát triển cao nhất trên thị trường điện thế giới, hơn nữa
giá thành ngày càng rẻ hơn và rất thân thiện với môi trường.
Theo số liệu nghiên cứu của tổ chức phát triển năng lượng gió Châu Á, trên lãnh
thổ Việt Nam, các vùng giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió như là: Sơn
Hải (Ninh Thuận), vùng đồi cát ở độ cao 60 -100m phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né
(Bình Thuận) và khu vực Bán đảo Phương Mai (Bình Định). Trong những tháng có

HV: Nguyễn Phú Hưng

11

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

gió mùa, tỷ lệ gió nam và đông nam lên đến 98% và có vận tốc gió đáp ứng để có thể
xây dựng các trạm điện gió công suất 3-3,5 MW. Thực tế là người dân khu vực Ninh
Thuận cũng đã tự chế tạo một số máy phát điện gió cỡ nhỏ nhằm mục đích thắp sáng.
Hơn thế nữa tại Tuy Phong - Bình Thuận đã xây dựng giai đoạn 1 và đưa vào vận
hành nhà máy phong điện 1 Bình Thuận, đây là dự án điện gió có quy mô lớn tại Việt
Nam do Công ty cổ phần Năng lượng tái tạo Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư, giai
đoạn 1 của dự án đã đưa vận hành từ tháng 5/2011 với 20 tổ máy hòa lưới điện theo
công suất thiết kế là 30MW. Tại Bình Định dự án nhà máy phong điện Phương Mai 3
với tổng công suất 21 MW đang hoàn tất các thủ tục còn lại và hiện đang khoan trắc
địa chuẩn bị cho công việc đào móng xây dựng nhà máy, tuy nhiên đến nay chưa xây
dựng do phụ thuộc vốn đầu tư và nhiều yếu tố khách quan.
Khi các nhà máy điện gió được đưa vào vận hành có hiệu quả thì công việc “điều
khiển” toàn bộ hệ thống hết sức quan trọng, vấn đề là làm sao đảm bảo chất lượng điện
áp, tránh quá tải cơ học và thu công suất của nhà máy là tối ưu nhất. Các bộ phận như
là: khí động học, hệ thống cơ, hệ điện, hệ thống pitch cũng như bộ phận kết nối lưới
phải được phối kết hợp một cách chặt chẽ, linh hoạt và thật chính xác.
Vì vậy, luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu các sơ đồ cấu trúc, mô hình
các hệ thống biến đổi năng lượng gió, phân tích và tổng hợp các phương pháp điều
khiển để làm cở sở cho việc lựa chọn turbine gió phù hợp với những điều kiện thay
đổi của gió, cũng như công tác vận hành và sử dụng sau này cho một nhà máy phát
điện sử dụng năng lượng gió ở Việt Nam.
I. Lý do chọn đề tài:

Nghiên cứu hệ thống điều khiển năng lượng gió được chọn làm đề tài với lý do:
1. Vấn đề năng lượng gió là một trong những vấn đề trọng tâm của chương
trình năng lượng mới. Mục tiêu của chương trình nghiên cứu năng lượng
gió là tiến tới phổ cập việc ứng dụng các thiết bị năng lượng gió trong nền
kinh tế quốc dân một cách hiệu quả nhất. Hướng đến sử dụng năng lượng
sạch để giảm thiểu ô nhiễm môi trường vì năng lượng gió rất thân thiện với
môi trường.

HV: Nguyễn Phú Hưng

12

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

2. Để xây dựng và khai thác một cách hiệu quả các trạm điện gió, đòi hỏi
chúng ta phải nắm bắt được phần nào về yêu cầu kỹ thuật, quy trình vận
hành và điều khiển các hệ thống đó.
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
 Tìm hiểu, nắm bắt được các khái niệm khái quát về một hệ thống biến đổi
năng lượng gió và cụ thể là một nhà máy phát điện chạy bằng sức gió.
 Tìm hiểu các phương pháp để điều khiển hệ thống biến đổi năng lượng gió.
 Nghiên cứu các cấu hình máy phát điện gió kết nối lưới điện.
 Phân tích các ảnh hưởng của gió đến hệ thống máy phát điện chạy bằng
sức gió, trong nghiên cứu cũng như vận dụng các cách điều khiển này để
đạt được kết quả tối ưu nhất, hiệu quả nhất trong thực tế vận hành các nhà
máy điện gió.
III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

 Luận văn này nghiên cứu tìm hiểu cấu tạo, các khái niệm khái quát và các
phương pháp để điều khiển hệ thống phát điện chạy bằng sức gió.
 Nghiên cứu phân tích các ảnh hưởng của gió khi máy phát điện gió kết nối
lưới điện. Đó là ảnh hưởng của vận tốc gió ở đầu vào thay đổi thì kết quả
đầu ra của máy phát có ảnh hưởng đến lưới điện như thế nào, kết quả là các
thông số như: tần số, điện áp, dòng điện và công suất có đảm bảo để lưới
điện làm việc ổn định hay không ổn định.
 Liên hệ vận dụng vào thực tiễn đối với các nhà máy điện gió ở Việt Nam.

HV: Nguyễn Phú Hưng

13

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
1.1. Sự hình thành năng lượng 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 vì thế 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
thẳng 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 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.
Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái
Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng

năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự
nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại.
Qua đó chúng ta có thể sử dụng động năng của khối không khí chuyển động
này để chạy turbine gió và tạo ra năng lượng điện.

HV: Nguyễn Phú Hưng

14

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Thực tế nghiên cứu cho thấy, chỉ có 1- 2% năng lượng bức từ Mặt trời được
chuyển thành năng lượng gió. Lượng năng lượng biến chuyển thành năng lượng gió

này có giá trị khoảng 1013 MWh.
1.2. Quá trình hình thành và phát triển của điện gió
Năng lượng gió đã được con người sử dụng từ rất sớm. Gió giúp quay các cối
xay bột, giúp các thiết bị bơm nước hoạt động, nhờ vào gió tác động lên các cánh
buồm mà những con thuyền di chuyển dễ dàng hơn. Theo các tài liệu thu thập được
thì cối xay gió đầu tiên xuất hiện ở Ba Tư. Kể từ thế kỷ 13 cối xay gió đã xuất hiện
ở Châu Âu, cho đến đầu thế kỷ 19 với sự xuất hiện của máy hơi nước thì các thiết bị
sử dụng sức gió ít được chú ý đến và nó dần được thay thế.
Năm 1888, Charles F.Brush đã chế tạo chiếc máy phát điện chạy bằng sức gió
đầu tiên và đặt tại Cleveland, Ohio. Máy phát điện này có đặc điểm như sau:
 Cánh được ghép thành xuyến tròn, đường kính vòng ngoài 17m.
 Sử dụng hộp số (tỷ số truyền 50:1) ghép giữa cánh turbine với trục máy phát.
 Tốc độ định mức của máy phát là 500 vòng/phút.
 Công suất phát định mức là 12kW.
Trong những năm tiếp theo đó thì các mẫu thiết kế khác có nhiều ưu điểm hơn
đã ra đời. Tuy nhiên, nó vẫn chỉ dừng lại với những thiết kế công suất nhỏ. Cho đến
đầu những năm 1910, đã có nhiều máy phát điện chạy bằng sức gió với công suất
25kW được lắp đặt tại Đan Mạch, nhưng giá thành điện năng do chúng sản xuất ra
không cạnh tranh được với giá thành của các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu
hóa thạch. Mặc dù gặp khó khăn do không có thị trường, những thế hệ máy phát
điện chạy bằng sức gió vẫn tiếp tục được thiết kế, chế tạo và lắp đặt.
Sự phát triển của máy phát điện chạy sức gió trong thời kỳ này có đặc điểm: Ít
về số lượng, lắp đặt rải rác nhưng tập trung chủ yếu ở Mỹ, các nước Tây Âu như
Đan Mạch, Đức, Pháp, Anh, Hà Lan với công suất phát thấp, chủ yếu nằm ở mức
vài chục kW.
Vào cuối những năm 1970, cuộc khủng hoảng về dầu mỏ đã buộc con người
phải tìm các nguồn năng lượng mới thay thế, một trong số đó là năng lượng gió.

HV: Nguyễn Phú Hưng

15

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Khi đó, các nhà khoa học đã có những thí nghiệm đầu tiên về năng lượng gió. Tuy
nhiên, sự phát triển năng lượng gió bùng nổ vào những năm 80 của thế kỷ 20. Trong
khoảng thời gian này người ta bắt đầu tài trợ cho những nghiên cứu sử dụng năng
lượng gió để tạo ra năng lượng điện. Với luật cung cấp điện ra đời vào năm 1991 thì
sự phát triển bùng nổ liên tục cho đến tận thời điểm hiện nay của việc sử dụng năng
lượng gió đã bắt đầu trước hết ở Đức và hiện nay là phát triển ở phạm vi nhiều nước
trên thế giới.
Dưới tác động của những quyết định mang tính chính trị này, cho đến cuối
năm 2003 có đến khoảng 2/3 các thiết bị sử dụng năng lượng gió ở Châu Âu được
lắp đặt tại Cộng hòa Liên bang Đức. Kể từ thời điểm đó đến nay ở Đức có khoảng
18.685 thiết bị WET (Wind Energy Turbine) với công suất lắp đặt vào khoảng
20.621 MW. Như vậy, ở Đức năng lượng gió đáp ứng được 5,7% năng lượng điện
tiêu thụ.
Song song với sự phát triển về thiết bị WET thì công suất của máy phát điện
gió tương ứng với sự tăng đường kính rotor ngày càng phát triển.
Vào những năm 1980, với xu hướng chủ yếu là phát triển những thiết bị điện
gió có công suất từ 30 đến 50 kW. Đến những năm 1990 công suất được nâng lên từ
150 đến 250 kW. Cho đến những năm cuối thập niên 90 người ta đã bắt đầu chế tạo
ra những thiết bị có công suất lớn hơn 500 kW cho đến 900 kW. Kể từ năm 2000
cho đến nay, các nhà chế tạo đã nâng được công suất của thiết bị WET lên đến hàng
MW. Hiện nay công suất được lắp đặt cỡ trung vào khoảng 2 MW và thiết bị cỡ lớn
có thể có công suất lên đến 6 - 7 MW trong tương lai.
Một sự phát triển tương tự về mặt công suất có thể thấy ở chiều cao của trụ

(tháp) và đường kính của Rotor. Các thiết bị loại lớn hiện nay được chào bán trên
thị trường có chiều cao trụ vào cỡ 160m và đường kính Rotor vào cỡ 112m.

HV: Nguyễn Phú Hưng

16

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Bảng 1.1: Sự phát triển của Turbine gió tính từ 1985 đến 2004
Năm

Công suất (kW)

Đường kính rotor (m)

1985

50

15

1989

300

30

1992

500

37

1994

600

46

1998

1500

70

2003

3000-3600

90-104

2004

4500-5000

112-128

Sự phát triển hiệu suất của thiết bị WET
Sự phát triển về mặt kỹ thuật, công nghệ như đã nêu trên đem lại sự tăng thêm
về mặt năng suất rất lớn trong những năm qua. Vào những năm 1990 giá mua 1
thiết bị WET vào khoảng 1260 Euro/kW thì đến năm 2004 giá mua 1 thiết bị WET
đã giảm xuống còn 890 Euro/kW (giảm hơn 29%).
Nếu so sánh giá thành tài sản của một thiết bị WET với thời gian làm việc
trong một năm đã được định trước (Đơn vị Euro/1 kWh) thì từ năm 1995 đến năm
2005 có thể thấy một xu hướng là giá thành tài sản giảm 53% từ 0.8 Euro/1 kWh
xuống còn 0.38 Euro/1 kWh.
Euro/kWh
4
3
2
1
0
Giá

1980

1985

1990

1995

2000

2005

3.7

1.5

0.9

0.8

0.5

0.38

Năm

Hình 1.1: Giá thành sử dụng điện năng giảm tính từ năm 1980-2005

HV: Nguyễn Phú Hưng

17

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Ta thấy rõ rằng, như hiện nay với những thiết bị WET cỡ lớn với công suất từ
2- 3 MW có thể tạo ra nhiều điện năng hơn 20 lần, trong khi đó giá thành giảm đi rõ
rệt so với thời điểm ở 20 năm về trước.
1.3. Hiện trạng sử dụng điện gió trên thế giới
Trên phạm vi toàn cầu, năng lượng điện gió đã và đang được phát triển nhanh

chóng hơn tất cả các dạng năng lượng tái tạo khác. Tổng công suất của toàn thế giới
vào thời điểm năm 1995 khoảng 4800 MW và cho đến năm 2005 đã tăng lên hơn 12
lần đạt 59.000 MW. Thị trường quốc tế ước tính về doanh thu năm 2006 đạt trên 13
tỷ Euro và 18 tỷ vào năm 2007, thu hút khoảng 1.500 nhân công trên toàn thế giới.
Sự thành công của điện gió đã kéo theo sự quan tâm của các nhà đầu tư từ các tổ
chức tài chính và ngành cung cấp năng lượng truyền thống.
Năm 2005 lĩnh vực điện sử dụng năng lượng gió đã đưa vào sử dụng các hệ
thống với tổng công suất lên đến 11.531 MW ở hơn 30 nước, đạt mức tăng trưởng
40% năm và tăng 24% kể từ khi phát triển. Tính đến cuối năm 2005 tổng công suất
các trạm điện gió trên thế giới đạt khoảng 59.084 MW. Năng lượng gió hiện tại là
nguồn cung cấp năng lượng ở hơn 50 nước trên thế giới. Trong số này quốc gia có
tổng công suất lắp đặt điện gió trong năm 2005 lớn nhất là Đức (18.428 MW) xếp
sau là Tây Ban Nha (10.027 MW), Mỹ (9.148 MW), Ấn Độ (4.430 MW) và Đan
Mạch (3.122 MW). Một số quốc gia khác bao gồm Ý, Vương quốc Anh, Hà Lan,
Trung Quốc, Nhật Bản, Bồ Đào Nha cũng đạt ngưỡng 1.000 MW.
Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế giới, chỉ riêng châu Âu đã có 13 nước
với Đức là nước dẫn đầu về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với
khoảng cách xa so với các nước còn lại. Tại Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha việc
phát triển năng lượng gió liên tục trong nhiều năm qua được nâng đỡ bằng quyết
tâm chính trị. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát triển tại 3 quốc
gia này.
Năm 2007 thế giới đã xây mới được khoảng 20.073 MW điện, trong đó Mỹ
với 5.244 MW, Tây Ban Nha 3.522 MW, Trung Quốc 3.449 MW, Ấn Độ 1.730
MW và 1667 MW ở Đức, nâng công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện

HV: Nguyễn Phú Hưng

18

Khóa 2009 - 2011

Luận văn Thạc sĩ

từ gió lên 94.112 MW, với chi tiết được liệt kê trong bảng 1.2. Công suất này có thể
thay đổi dựa trên sức gió qua các năm, các nước, các vùng.
Bảng 1.2: Tổng công suất điện gió đã lắp đặt trên thế giới tính đến năm 2007
Số thứ tự

Quốc gia

Công suất (MW)

01

Đức

22.247

02

Mỹ

16.818

03

Tây Ban Nha

15.145

04

Ấn Độ

8.000

05

Trung Quốc

6.050

06

Đan Mạch

3.125

07

Ý

2.726

08

Pháp

2.454

09

Anh

2.389

10

Bồ Đào Nha

2.150

11

Ca na đa

1.846

12

Hà Lan

1.746

13

Nhật

1.538

14

Áo

982

15

Hy Lạp

871

16

Úc

824

17

Ai Len

805

18

Thụy Điển

788

19

Na Uy

333

20

Niu Di Lân

322

21

Những nước khác

2.953

Thế giới

94.112

(Nguồn: World Wind Energy Association, thời điểm:
Cuối 2007 và dịch từ Wikipedia Đức).
Tuy ngành năng lượng điện sử dụng bằng sức gió cho đến nay đã rất sôi động
ở một số quốc gia thuộc Liên minh Châu Âu EU, nhưng hiện tại cũng đang có một
số thay đổi. Hai nước Mỹ và Canada đều đang có hoạt động triển khai tích cực thì

HV: Nguyễn Phú Hưng

19

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

tại các thị trường mới ở Châu Á và khu vực Nam Mỹ, năng lượng gió chỉ mới bắt
đầu. Hầu hết các trạm điện gió đều xây dựng trên đất liền, các vùng biển ngoài khơi
có không gian rộng lớn năng lượng gió dự kiến cung cấp sản lượng điện cao hơn.
Do có tiềm năng gió tốt nên các trạm điện gió xa bờ đang được phát triển. Các dự
án năng lượng điện gió ngoài khơi đang được trông đợi sẽ đóng góp nhiều hơn vào
hệ thống điện toàn cầu.
Đến năm 2008, công suất lắp đặt điện gió toàn cầu đã vượt quá 121.000 MW
tức là hơn 15 lần công suất điện gió 10 năm trước đây. Với công suất này hàng năm
sẽ sản xuất được 260 tỷ kWh và cắt giảm được 158 triệu tấn khí thải CO2. Năng
lượng gió phát triển nhanh chóng thành một ngành công nghiệp hoàn thiện và bùng
nổ toàn cầu. Thị trường lắp đặt tua bin gió toàn cầu năm 2008 cỡ $48 tỷ. Triển vọng
tương lai của công nghiệp điện gió toàn cầu là rất khích lệ và được dự đoán tăng
nhanh. Theo ủy ban năng lượng gió toàn cầu (GWEC) vào năm 2010 điện gió đạt
tới 190.000 MW, đến năm 2012 sẽ chiếm tỷ trọng khoảng 12% trong tổng điện
năng thế giới và dự kiến đến năm 2030 điện gió toàn cầu đạt cỡ 1.420.000 MW.
40
30
20
10
0

2009

Mỹ

Trung
Quốc

Đức

35.159

26.01

25.777

Ý

Pháp

Anh

Bồ Đào
Nha

Đan
Mạch

4.85

4.521

4.092

3.535

3.497

Tây Ban
Ấn Độ
Nha
19.149

10.925

Hình 1.2: Thứ tự xếp hạng 10 nước có tổng công suất lắp đặt
điện gió (GW) hàng đầu thế giới tính đến năm 2009.
1.3.1. Châu Âu
Liên minh Châu Âu hiện đang dẫn đầu thế giới về sử dụng năng lượng gió với công
suất lắp đặt hơn 40.500 MW tính đến cuối năm 2005 chiếm 69% về tổng năng lượng
điện gió toàn cầu. Năng lượng gió được phát triển mạnh mẽ tại liên minh Châu Âu bởi

HV: Nguyễn Phú Hưng

20

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

các chính sách riêng của từng thành viên nhằm thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo.

Kết hợp với các khuyến khích về tài chính bao gồm các khoản đầu tư, giảm lãi suất ở
mức thấp nhất nhằm mục đích tích cực thúc đẩy phát triển năng lượng gió và giảm lượng
khí thải, hiệu ứng nhà kính. Mục tiêu tổng thể cho toàn Châu Âu là năng lượng tái tạo sẽ
đóng góp 21% lượng điện năng tiêu thụ. Mục tiêu hiện tại của EWEA (Cơ quan năng
lượng gió Châu Âu) là đạt công suất điện gió khoảng 75.000 MW tại Châu Âu vào năm
2010, khoảng 180.000 MW vào năm 2020, và 300.000 MW vào năm 2030.
GW

350
300
250
200
150
100
50
0

Công su t

2005

2010

2020

2030

40

75

180

300

Năm

Hình 1.3: Dự báo năng lượng gió toàn Châu Âu đến năm 2030
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 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. Năm 2004, tổng lượng điện gió chiếm 5,3% tổng lượng điện
toàn quốc, đến năm 2010 chiếm đến 8%. Nước Đức đã có quy hoạch dài hạn mới về
phát triển điện gió, mục tiêu là đến năm 2025 sẽ đưa tỷ lệ trên lên ít nhất 25%, đến
năm 2050 là 50%. Mặt khác, một quyết sách quan trọng nữa là tuyên bố trong vòng
30 năm, 19 nhà máy điện nguyên tử hiện đang chiếm 30% lượng cung ứng điện sẽ
lần lượt bị đóng cửa.

HV: Nguyễn Phú Hưng

21

Khóa 2009 - 2011

Luận văn Thạc sĩ

Tiềm năng của quốc gia Ba Lan, Hungary và các quốc gia thuộc vùng Ban
Tích được kỳ vọng sẽ phát triển mạnh mẽ trong những năm tới đây.
1.3.2. Châu Úc
Nước Úc rất chú trọng vào tài nguyên gió nên đã tạo ra số lượng trạm điện gió
khổng lồ trên khắp các vùng miền và đặc biệt chiếm ưu thế tại những vùng trang
trại. Tốc độ tăng trưởng của điện gió đã tăng gấp đôi vào năm 2005, với 328 MW
bổ xung thêm đã nâng tổng công suất điện gió lên 708 MW. Cũng trong thời gian
này các dự án với công suất lên tới 6000 MW đang ở trong giai đoạn dự án tiền khả
thi. Sự khuyến khích của nhà nước cho năng lượng gió thông qua “ Mục tiêu cấp
bách của năng lượng tái tạo” trong đó nêu rõ sản lượng điện được sản xuất do năng
lượng thay thế vào năm 2010 phải đạt 9500 GWh, đáp ứng khoảng 1% lượng điện
năng tiêu thụ của Úc. Hiệp hội năng lượng gió của Úc (Wind Energy AssociationAuswind) đang vận động tăng lượng đóng góp này lên 10%. Mặc dù ở một số bang
đang khuếch trương những kế hoạch đầy tham vọng như chính quyền bang Victoria
đã đặt mục tiêu tăng lượng đóng góp của năng lượng thay thế lên 10% vào năm
2010. Tuy nhiên Auswind cũng chỉ ra rằng các chính sách ưu tiên của liên bang cần
phải thừa nhận rằng năng lượng gió là một ngành công nghiệp hoàn thiện nên cần
có những cơ chế rõ ràng để chia sẻ sự lệch giá giữa điện gió và điện sử dụng năng
lượng truyền thống. Nền công nghiệp tin tưởng rằng với 600 MW điện gió lắp mới
hàng năm thì năng lượng tái tạo của Úc sẽ phát triển mạnh và duy trì các cơ sở sản
xuất turbine gió.
Tính đến cuối năm 2005 mặc dù chỉ có 168 MW điện gió nhưng NewZealand
cũng đã đứng vững để trở thành một thị trường năng động. Sau một thời gian trầm
lắng, hiện nay các dự án với công suất 1000 MW đã bắt đầu khởi công và trong
tương lai tiềm năng điện gió của nước này lên đến hơn 2000 MW.
1.3.3. Khu vực Mỹ LaTinh
Cho đến nay mặc dù Châu Mỹ LaTinh có rất ít các hoạt động nhưng chính phủ
của các nước này cũng đang xúc tiến việc cải cách dự thảo và điều luật về năng lượng
tái tạo. Do đó năng lượng gió được kỳ vọng sẽ phát triển mạnh trong những năm tới.

HV: Nguyễn Phú Hưng

22

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

Do giá dầu leo thang, sự thiếu hụt điện năng cộng với vấn đề ô nhiễm không
khí đang tạo áp lực cho chính phủ Brazil trong việc tìm kiếm các giải pháp chống
lại tình trạng đó nhờ vào nhiên liệu Ethanol, năng lượng Sinh khối, Thủy điện, năng
lượng Gió, hay năng lượng Mặt trời. Phát triển năng lượng gió phù hợp với các điều
kiện của đất nước này đặc biệt là vùng Tây Bắc nơi đã tồn tại các nhà máy Thủy
điện. Theo biểu đồ gió được Bộ năng lượng và khoáng sản Brazil (Brazilian
Ministry for Mins and Energy- MME) công bố năm 2001 thì tiềm năng gió của đất
nước này được ước lượng khoảng 143 GW, đó là chỉ xét các vùng có vận tốc gió
trên 7m/s. Năm 2002 chính phủ Brazil đã đưa ra chương trình PROINFA để mô
phỏng sự phát triển của năng lượng sinh khối, gió và thủy điện nhỏ. Mục tiêu ban
đầu của chương trình này là tính đến cuối năm 2006 phải triển khai 3300 MW trạm
điện gió. Lượng điện năng được sản xuất ra từ năng lượng tái tạo được mua lại bởi
công ty quản lý điện dân dụng Eletrobras của Brazil được ký kết trong thỏa thuận
kinh doanh năng lượng trong vòng 20 năm. Đây là thỏa thuận về giá mua bán điện
cũng như những hỗ trợ tài chính đó có thể thông qua ngân hàng phát triển quốc gia
Brazil (Brazilian National Development Bank-BNDES).
1.3.4. Khu vực Bắc Mỹ
Năm 2005 gần ¼ công suất lắp đặt mới điện gió của thế giới ở Bắc Mỹ nâng
tổng công suất của khu vực này tăng lên ở mức 37. Điện sản xuất từ gió tăng lên
mạnh mẽ cả ở 2 quốc gia Mỹ và Canada. Với một khu vực rộng lớn việc phát triển

sản xuất điện gió tại bang California trong suốt những năm 1980 và đầu thập niên
1990 đã giúp cho Mỹ trở lại bắt kịp với những thành tựu mà thị trường Châu Âu
đang dẫn đầu. Do diện tích trải rộng thích hợp cho phát triển năng lượng gió, nhiều
bang trên nước Mỹ có những cơ chế rất ưu đãi cho việc sản xuất điện từ gió giúp
đáp ứng những đòi hỏi cấp bách về năng lượng và tránh được những bất ổn về giá
của nhiên liệu hóa thạch. Ngành công nghiệp điện gió cũng đã vượt qua các kỷ lục
được thiết lập năm 2005 khi lắp đặt đưa vào sử dụng thêm các hệ thống với công
suất xấp xỉ 2500 MW trong năm 2005. Điều này đã nâng tổng công suất điện gió
của quốc gia này lên con số 9148 MW. Ngành công nghiệp này dự báo sẽ phát triển

HV: Nguyễn Phú Hưng

23

Khóa 2009 - 2011


Luận văn Thạc sĩ

tốt trong những năm tiếp theo với công suất lắp đặt mới có thể đạt 3000 MW. Khởi
đầu từ các trang trại điện gió ở California, hiện nay điện gió đã phát triển rộng ra 31
bang trên toàn nước Mỹ. Các trang trại điện gió mới được hoàn thành năm 2005
thuộc 12 dự án có công suất tối thiểu là 100 MW trải dài theo bản đồ địa lý từ
NewYork với dự án Maple Ridge công suất 140 MW cho đến Washington với dự
án Hopkins Ridge công suất 150 MW. Dự án hoàn thành vào năm 2005 có công
suất lớn nhất là Horse Hollow với 210 MW đặt tại trung tâm Texas tăng thêm 700
MW công suất điện gió đưa bang này xếp ngay sau bang California, bang liên tục
dẫn đầu nước Mỹ về phát triển điện gió.
Hiệp hội năng lượng điện gió Canada (Canadian Wind Energy AssociationCWEA) dự báo rằng hơn 8000 MW điện gió sẽ hoàn thành vào năm 2015.
1.3.5. Châu Á

Khu vực Châu Á đang phát triển mạnh nguồn điện gió sinh hoạt gia đình với
số thiết bị lắp đặt chiếm tới 19% tổng số máy phát điện gió năm 2005. Với tốc độ
tăng trưởng hơn 46% đã nâng công suất của Châu Á đạt gần 7000 MW.
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 EWT cho các xí nghiệp
có liên quan, đẩy nhanh khấu hao 100% đối với các thiết bị điện gió.
Còn ở Trung Quốc, năm 1986 tại Vinh Thành, Sơn Đông trang trại điện gió đầu
tiên của Trung Quốc gồm 3 tổ máy có công suất 55KW/1 máy, thiết bị nhập từ Đan
Mạch đã 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.
Theo kế hoạch, 30 dự án đầu tư quy mô tương đối lớn với công suất lắp đặt của mỗi
dự án trên dưới 100 MW đã 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

HV: Nguyễn Phú Hưng

24

Khóa 2009 - 2011