Đánh giá tiềm năng năng lượng gió khu vực tỉnh nam định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

----------------

Ngô Văn Tự

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG
GIÓ KHU VỰC TỈNH NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

----------------

Ngô Văn Tự

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG
GIÓ KHU VỰC TỈNH NAM ĐỊNH

Chuyên ngành: Khí tượng và Khí hậu học
Mã số: 60440222
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. TRẦN VIỆT LIỄN

Hà Nội – 2017


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Việt Liễn là
người thầy đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi hoàn thành khóa luận văn này.

Tôi xin cảm ơn các Thầy Cô giáo và các cán bộ trong Khoa Khí tượng
Thủy văn và Hải dương học đã cung cấp cho tôi những kiến thức chuyên môn
quý báu, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suất thời gian
tôi học tập.
Tôi xin cảm ơn tới Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập tại trường.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo Viện Khoa học Khí tượng
Thủy văn và Biến đổi khí hậu, đặc biệt là TS. Mai Văn Khiêm, Giám đốc Trung tâm
Nghiên cứu Khí tượng Khí hậu, cùng toàn thể các anh, em trong Trung tâm đã tạo
mọi điều kiện cơ sở vật chất, để tôi thực hành trong việc chạy mô hình tính toán.

Tôi cũng xin cảm ơn chân thành đến lãnh đạoTrung tâm KTTV Quốc gia,
Đài KTTV khu vực Đồng bằng Bắc Bộ, Đài KTTV tỉnh Nam Định, cùng toàn thể
anh, chi, em đồng nghiệp trong cơ quan, đặc biệt gia đình, người thân đã động
viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian tôi học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội - 12/ 2016

Ngô Văn Tự


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................................................ 01

Chương 1. TỔNG QUAN............................................................................................................... 02
1.1- NHU CẦU VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƢỢNG GIÓ TRÊN.............................02
1.1.1. Nhu cầu sử dụng năng lượng trên Thế giới......................................................... 02
1.1.2. Hiện trạng phát triển năng lượng gió trên thế giới.................................................... 03

1.1.3. Tiềm năng và phân bố nguồn năng lượng gió trên Thế giới.........................06
1.2- NHU CẦU VÀ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM..............07
1.2.1. Nhu cầu sử dụng năng lượng ở nước ta................................................................ 07
1.2.2. Hiện trạng phát triển năng lượng gió tại Việt Nam........................................... 08
1.2.3. Tiềm năng năng lượng gió trên đất liền Việt Nam............................................ 10
1.2.4. Tiềm năng năng lượng gió trên vùng biển Việt Nam....................................... 13
1.3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KHÍ HẬU TỈNH NAM ĐỊNH..............................14
1.3.1. Vị trí địa lý....................................................................................................................... 14
1.3.2. Đặc điểm khí hậu tỉnh Nam Định............................................................................ 15
Chương 2. SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................ 19
2.1- THU THẬP, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ NGUỒN SỐ LIỆU................................. 19
2.1.1. Số liệu dùng trong tính toán năng lượng gió....................................................... 19
2.1.2. Phân tích và xử lý nguồn số liệu.............................................................................. 19
2.2. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ LẬP BẢN ĐỒ NĂNG LƢỢNG...........20
2.2.1. Phương pháp tính năng lượng gió từ số liệu đo................................................. 20
2.2.2. Tính tốc độ gió các lớp trên cao dựa vào gió mặt đất...................................... 24
2.2.3. Mô hình tính năng lượng gió khu vực nhỏ Wasp dựa trên số liệu trạm.. 26
2.2.4. Tính năng lượng gió từ kết quả chạy mô hình khu vực WRF...................... 28
2.3. NHỮNG KẾT QUẢ TRONG TÍNH TOÁN THỬ NGHIỆM.............................32
2.3.1. Kết quả xử lý số liệu..................................................................................................... 32
2.3.2. Kết quả tính các đặc trưng gió tại trạm................................................................. 32
2.3.3. Kết quả tính tốc độ gió các lớp trên cao................................................................ 33
2.3.4. Kết quả tính các đặc trưng gió bằng mô hình Wasp tại điểm quan trắc.. 34
2.3.5. Kết quả khai thác số liệu gió từ đầu ra của mô hình WRF............................ 36

Chương 3. ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG GIÓ KHU VỰC............38
3.1. ĐẶC ĐIỂM CHẾ ĐỘ GIÓ TỈNH NAM ĐỊNH......................................................... 38
3.1.1. Hướng gió......................................................................................................................... 38
3.1.2. Tốc độ gió......................................................................................................................... 41
3.2. XÂY DỰNG CÁC BẢN ĐỒ PHÂN BỐ NĂNG LƢỢNG GIÓ........................42
3.2.1. Bản đồ năng lượng gió từ mô hình WasP............................................................. 44
3.2.2. Bản đồ phân bố tốc độ và mật độ năng lượng gió từ mô hình WRF..........45
3.3. ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG GIÓ KHU VỰC NAM ĐỊNH 47

3.3.1. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió trên khu vực đất liền............................. 47
3.3.1.1. Phân bố tiềm năng năng lượng gió tại các độ cao trên đất liền
3.3.1.2. Phân bố tiềm năng năng lượng gió theo mùa

47
50

3.3.2. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió trên vùng biển ven bờ.......................... 51
3.3.2.1. Phân bố tiềm năng năng lượng gió ở vùng biển ven bờ tại các

51

3.3.2.2. Phân bố tiềm năng gió theo mùa trên vùng biển ven bờ

53

KẾT LUẬN........................................................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................. 56

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1:
Hình 1.2:
Hình 1.3:
Hình 1.4:
Hình 1.5:
Hình 1.6:
Hình 1.7:
Hình 1.8:
Hình 1.9:
Hình 1.10:
Hình 1.11:
Hình 1.12:
Hình 1.13:
Hình 1.14:
Hình 1.15:
Hình 1.16:
Hình 1.17:
Hình 1.18:
Hình 2.1:
Hình 2.2:
Hình 2.3:
Hình 2.4:
Hình 2.5:
Hình 2.6:
Hình 2.7:
Hình 3.1:
Hình 3.2:
Hình 3.3:
Hình 3.4:

Hình 3.5:
Hình 3.6:
Hình 3.7:
Hình 3.8:

Nhu cầu năng lượng trên Thế giới tính đến năm 2040................................... 03
Phát triển công suất năng lượng gió trên thế giới............................................ 04
Tốp 10 quốc gia phát triển điện gió nhất trên thế giới................................... 04
Hiện trạng phát triển điện gió các khu vực trên thế giới............................... 05
Công suất điện gió ngoài khơi trên thế giới tính đến năm 2015.................05
Tổng công suất lắp đặt điện gió toàn cầu thực tế và dự báo........................ 05
Bản đồ phân bố tốc độ gió trung bình ở độ cao 100m................................... 05
Sản lượng điện thương phẩm................................................................................... 07
Công trình điện gió tại xã Bình Thạnh-Tuy Phong-Bình Thuận................08
Công trình điện gió ngoài khơi tỉnh Bạc Liêu................................................... 08
Bản đồ tài nguyên gió Việt Nam ở độ cao 65 mét........................................... 11
Phân bố tổng năng lượng gió cả năm tại mức 10m trên lãnh...................... 11
Phân bố tổng năng lượng gió cả năm tại mức 60m......................................... 12
Bản đồ tài nguyên năng lượng gió của Việt Nam tại độ cao 80.................13
Bản đồ mật độ năng lượng gió ở độ cao 80m trên Biển Đông....................13
Phân bố mật độ năng lương gió trên khu vực vùng biển nông...................14
Phân bố năng lương gió trên khu vực ven bờ biển (D<50km)....................14
Bản đồ khu vực nghiên cứu...................................................................................... 15
Sơ đồ khối của mô hình Wasp................................................................................. 27
Cấu trúc của mô hình WRF...................................................................................... 29
Biến trình năm của tốc độ gió tại 2 trạm Nam Định và Văn Lý.................32
Diễn biến của tốc độ gió trung bình năm khu vực Nam Định.....................33
Tốc độ gió thực đo và tính theo hàm Logarit ở mực 30 và 40 mét...........34
Hình minh họa kết quả sử dụng mô hình Wasp tính khí hậu gió...............35
Tốc độ gió quan trắc và tính từ WRF của hai trạm......................................... 37

Hoa gió tại trạm Nam Định (trái), Văn Lý (phải)............................................ 39
Bản đồ phân bố tốc độ và mật độ năng lượng gió độ cao 60m...................45
Bản đồ phân bố tốc độ và mật độ năng lượng gió độ cao 10m...................46
Bản đồ phân bố mật độ năng lượng gió năm ở độ cao 40 mét....................47
Bản đồ phân bố mật độ năng lượng gió năm ở độ cao 60 mét....................48
Bản đồ phân bố mật độ năng lượng gió năm ở độ cao 80 mét....................49
Bản đồ phân bố mật độ năng lượng gió năm ở độ cao 100 mét.................50
Bản đồ phân bố mật độ năng lượng gió các mùa ở độ cao 80m.................50


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1:
Bảng 1.2:
Bảng 2.1:
Bảng 3.1:
Bảng 3.2:
Bảng 3.3:
Bảng 3.4:
Bảng 3.5:
Bảng 3.6:
Bảng 3.7:

Hiện trạng khai thác năng lượng gió ở Việt Nam................................................ 08
Các dự án điện gió đang được triển khai................................................................ 10
Kết quả tính toán tốc độ trung bình và mật độ năng lượng mực 10m.........35
Tần suất (%) và hướng gió thịnh hành khu vực Nam Định............................ 39
Tốc độ gió trung bình tháng và năm (m/s) từ năm 1961 – 2015...................41
Tốc độ gió (m/s) trung bình của hướng thịnh hành............................................ 41
Danh mục các bản đồ xây dựng khu vực Nam Định......................................... 43
Tỷ lệ phân bố mật độ năng lượng gió ở các độ cao so với 10m....................43

Kết quả tốc độ gió TB và mật độ năng lượng tại các độ cao..........................55
Kết quả tốc độ gió TB và mật độ năng lượng tại các độ cao..........................56


DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Đơn vị nhiệt lượng Anh (1024 Btu tương đương 172 triệu thùng dầu thô)
Học viện khoa học khí tượng Trung Quốc
Cơ quan Thông tin về năng lượng Mỹ (Energy Information Administration)
Tập đoàn Điện lực Việt Nam
Tổng sản phẩm quốc nội
Báo cáo tổng hợp của Hiệp hội chính sách năng lượng tái tạo toàn cầu
(Rennewables Global Status Reportl)
GWEC Hội đồng Năng lượng gió Toàn cầu (Global Wind Energy Council)
Hợp tác Phát triển CHLB Đức
GIZ
NOAA Cơ quan quản lý quốc gia về Khí quyển và Đại dương Hoa Kỳ
MT0E Đơn vị triệu tấn dầu tương đương
Viện năng lượng
IE
KMA Cơ quan khí tượng Hàn Quốc
REVN Công ty cổ phần năng lượng tái tạo Việt Nam
Ngân hàng Thế giới
WB
Btu
CAMS
EIA
EVN
GDP
GSR

MỞ ĐẦU

T

rongnguồn
vài thập
kỷliệu
gầnhóa
đây,thạch.
cùngViệc
với dân
nhanh
trạng được
cạn xác định
kiệt nhanh
các
nhiên
tiêu số
thụtăng
nhiên
liệulà tình
hóa thạch
là mộtchóng
trong
những nguyên nhân chính gây nóng lên toàn cầu. Vì vậy, việc đầu tư nghiên cứu khai thác, phát
triển sử dụng năng

lượng mới và sạch là việc làm cần thiết cấp bách hiện nay và trong các năm tới.

Năng lượng tái tạo được cho là giải pháp khá toàn diện, được hầu hết các
quốc gia trên thế giới lựa chọn. Trong đó, năng lượng gió thường là lựa chọn hấp
dẫn nhất nhìn từ góc độ kinh tế do không tiêu tốn nhiên liệu, an ninh năng lượng,
bảo vệ môi trường và đây là một trong số các nguồn năng lượng vô tận, đ và đang
được nhiều nước khai thác thành công. Trong năng lượng gió, việc khai thác trên đất
liền đ được triển khai sớm với nhiều trang trại gió có công suất hàng trăm MW
ở nhiều nước, nhưng trên biển tuy chỉ mới được phát triển vài thập kỷ gần đây, song

do tiềm năng lớn nên đ được phát triển khá nhanh ở nhiều nước như Vương Quốc
Anh, Đức, Đan Mạch, Mỹ, Trung Quốc… Tại Việt Nam, trên cả đất liền và vùng
biển ven bờ nhiều trang trại gió đ được xây dựng trong những năm gần đây.
Nam Định là một tỉnh đồng bằng ven biển, có đường bờ biển dài (72km)
cùng với vùng biển nông và khá rộng nên có một thuận lợi cơ bản để phát triển
nguồn năng lượng gió. Đây cũng là nơi được đánh giá có tiềm năng tương đối khá
về năng lượng gió ở nước ta (theo KC 09 19/06/2010). Vì vậy, đề tài Luận văn
“Đánh giá tiềm năng năng lượng gió trên đất liền và vùng biển tỉnh Nam Định”, với
hy vọng tạo cơ sở bước đầu nghiên cứu, lập quy hoạch phát triển và khai thác nguồn
năng lượng sạch ở địa phương. Luận văn bao gồm 03 chương, ngoài phần mở đầu,
kết luận và tài liệu tham khảo:
Chương 1: Tổng quan về phát triển năng lượng gió trên Thế giới và Việt Nam

Chương 2: Số liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Đánh giá tiềm năng năng lượng gió khu vực tỉnh Nam Định

1


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƢỢNG GIÓ
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1. NHU CẦU VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƢỢNG GIÓ TRÊN THẾ GIỚI
1.1.1. Nhu cầu sử dụng năng lƣợng trên Thế giới
Trong đời sống kinh tế - xã hội, năng lượng luôn là một nhu cầu không thể
thiếu, nhất là hiện nay khi mà đời sống của con người và trình độ sản xuất kinh tế
ngày càng cao và hiện đại thì nhu cầu về năng lượng cũng ngày càng tăng. Bên cạnh
nhu cầu năng lượng đó, vào những năm đầu của thế kỷ thứ 21, thế giới đang đứng
trước nhiều vấn đề cần phải đối mặt. Trong đó, hiện tượng ấm lên toàn cầu do tác
động của hiệu ứng nhà kính và sự khủng hoảng về năng lượng được xem là nóng
bỏng nhất và thu hút được nhiều sự quan tâm của tất cả các nhà khoa học cũng như
Chính Phủ các quốc gia trên thế giới.
Hiện nay, nguồn năng lượng sử dụng chủ yếu từ than, dầu khí và hạt nhân
chiếm 80%. Tính từ năm 1990, khu vực Châu Á – Thái Bình Dương là khu vực tiêu
thụ điện năng đứng thứ 3 trên thế giới sau Bắc Mỹ và Châu Âu với mức tiêu thụ
điện năng đạt 2.063 TWh, tương đương với 20,4% tổng điện năng tiêu thụ toàn cầu.
Tuy nhiên, quá trình công nghiệp hóa mạnh mẽ ở khu vực này đ làm thay đổi toàn
bộ bức tranh tiêu thụ năng lượng. Đến năm 2013, tổng mức tiêu thụ điện năng tại
Châu Á – Thái Bình Dương đạt 8.297 TWh (gấp 4 lần năm 1990) và vươn lên trở
thành khu vực tiêu thụ điện năng lớn nhất trên thế giới [15].
Theo báo cáo của Cơ quan Thông tin về năng lượng (EIA, 2013), nhu cầu
tiêu thụ điện năng trên thế giới bình quân tăng gần 5,4%/năm, tương đương với tốc
độ phát triển nguồn cung điện trong giai đoạn 1990 – 2013. Năm 1990 tổng mức
tiêu thụ điện năng trên toàn thế giới là 10.218 TWh, đến năm 2013 đ tăng lên

2


19.876 TWh. Dự kiến trong vòng ba
thập kỷ tới, mức tiêu thụ năng lượng
trên toàn thế giới tăng thêm 48%, từ

mức tiêu thụ 549.10

24

đơn vị nhiệt

lượng Anh (Btu) năm 2012 lên tới
815.10

24

mỗi 10
Hình 1.1. Nhu cầu năng lượng trên
thế giới tính đến năm 2040 (Nguồn:
báo cáo EIA, 2013)

24

Btu vào năm 2040 (trong đó
Btu tương đương 172 triệu

thùng dầu thô). Với mức tiêu thụ năng
lượng trên thế giới tăng lên đều đặn như
vậy thì theo các chuyên gia về năng
lượng, các nguyên liệu hóa thạch
sẽ cạn kiệt trong vòng 100 năm
nữa. Đồng thời với tốc độ và
phương thức tiêu thụ như hiện nay,
lượng phát thải khí nhà kính sẽ lên
tới trên 40 tỷ tấn/năm vào cuối thế

kỷ này. Khi đó những hậu quả về
môi trường sẽ không lường hết
được và nhiệt độ trái đất không
ngừng tăng.
Trước sức ép trên, đặc biệt
vào tháng 12/2015 tại Hội nghị
Paris (Pháp) về biến đổi khí hậu
COP 21, với mục tiêu hạn chế mức
tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu
0

không quá 2 C so với thời kỳ tiền
cách mạng công nghiệp, việc tìm
kiếm và phát triển các nguồn năng
lượng mới, đặc biệt các nguồn
năng lượng sạch, tái tạo sẽ là tất
yếu. Trong các loại năng lượng tái
tạo, năng lượng gió thường là lựa
chọn hấp dẫn nhất cho phát triển


nguồn điện mới nhìn từ góc độ an ninh
năng lượng, bảo vệ môi trường ít gây
ảnh hưởng xấu về mặt xã hội và cũng là
nguồn tài nguyên thiên nhiên vô tận.
1.1.2. Hiện trạng phát triển năng
lượng gió trên thế giới
Đ từ lâu, con người đ biết sử

dụng năng lượng gió để phục vụ trong đời

sống xã hội. Ngày xưa năng lượng này
được sử dụng để di chuyển thuyền buồm
hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng
gió còn được sử dụng để tạo công cơ học
như cối xay gió. Sau khi con người phát
minh ra điện và máy phát điện thì ý tưởng
dùng năng lượng gió

để sản xuất ra điện đ hình thành. Từ
khi con người tìm ra nguồn năng lượng
hóa

3


thạch (than, dầu và khí gas), năng lượng gió lùi vào quên lãng. Nhưng kể từ khi
cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970 việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ
các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tua-bin
gió hiện đại. Trong 2 thập kỷ vừa qua, công nghệ và kỹ thuật khai thác năng lượng
gió phát triển một cách vượt bậc; chẳng hạn như công suất tuabin gió hiện nay đ lớn
gấp 100 lần so với 20 năm trước đây và được phát triển khá mạnh trên đất liền ở hầu
khắp các châu lục [10]. Vì thế, năng lượng gió được liệt vào một trong những dạng
năng lượng hoàn nguyên và sản xuất điện năng phát triển nhanh nhất trong thời gian
gần đây.
Theo báo cáo mới nhất của Hiệp
hội chính sách năng lượng tái tạo toàn cầu
(Rennewables 2016 Global Status
Reportl, GSR) tính đến hết năm 2015,
tổng công suất lắp đặt điện gió trên toàn
thế giới đạt 433 GW (Hình 1.2), cung cấp

khoảng 5% nhu cầu tiêu thụ điện toàn
Hình 1.2. Phát triển công suất năng lượng
trên gió thế giới (Nguồn GSR, 2016)

cầu. Có thể nói đây là nguồn năng lượng
phát triển nhanh nhất, với tốc độ

tăng trưởng trung bình hàng năm 26,5%. Hiện nay, tổng công suất lắp đặt tăng gấp
gần 7,5 lần so với 10 năm trước đây, khi đó công suất điện gió chỉ vào khoảng
59GW (2005). Trong đó, tốp 10 quốc gia dẫn đầu về điện gió chiếm 84,5% tổng
công suất toàn cầu (Hình 1.3), nhiều nhất là các nước Trung Quốc (33,6%), Mỹ
(17,2%), Đức (10,4%); tiếp theo là Ấn Độ và Tây Ban Nha tương ứng là 5,8 và
5.3%. Tuy nhiên, điện gió chiếm tỷ trọng

Hình 1.3. Tốp 10 quốc gia phát triển điện
gió nhất trên thế giới (Nguồn GSR, 2016)

4


cao trong tiêu thụ điện lại là các nước
Đan Mạch (42%), Bồ Đào Nha (23,2%),
Tây Ban Nha (20,9%).
Khu vực có tăng trưởng công suất
lắp đặt lớn nhất là Châu Âu, Bắc Mỹ và
Châu Á; các khu vực Mỹ La Tinh, Châu
Phi và Trung Đông tăng trưởng thấp.
Đến năm 2009 khu vực Châu Á vượt
qua Châu Âu trở thành khu

Hình 1.4. Hiện trạng phát triển điện gió
các khu vực trên thế giới (Nguồn
Global Wind Energy Council, GWEC
2015)

vực có tốc độ tăng trưởng lắp đặt
điện gió lớn nhất trên thế giới;
đứng thứ ba là khu vực Bắc Mỹ;
tiếp theo là khu vực Mỹ La Tinh,
Trung Đông và Bắc Phi (hình 1.4).
Trong năng lượng gió, việc
khai thác trên đất liền đ được triển
khai sớm với nhiều trang trại gió
có công suất hàng trăm MW ở
nhiều nước nhưng trên biển tuy
chỉ mới được phát triển vài thập
kỷ gần đây, song do tiềm năng lớn
nên đ được
phát triển khá nhanh. Từ một tuabin gió đầu tiên được xây dựng ở
ngoài khơi Thụy Điển vào năm
1990 với công suất 300KW, qua
15 năm phát triển rất chậm nhưng
đến năm 2005 các công trình điện
gió ngoài khơi đ tăng mạnh. Năm
2006 đ có 18 dự án điện gió ngoài
khơi được xây dựng với tổng công
suất 804 MW và đến 2015


5

1.1.3. Tiề

năng v ph n

ố nguồn năng lƣợng gió trên Thế giới

Năng lượng gió có sẵn trong bầu khí quyển lớn hơn nhiều so với mức tiêu
thụ năng lượng thế giới hiện nay. Theo những nghiên cứu toàn diện nhất vào năm
2005, đ tìm ra tiềm năng của năng lượng gió trên đất liền và gần bờ là rất lớn lên tới
72 TW/năm, tương đương với 54.000 MT 0E (triệu tấn dầu tương đương), tức gấp 5
lần sử dụng năng lượng hiện nay của thế giới trong tất cả các hình thức sử dụng
năng lượng. Đây là con số mới chỉ tính cho những khu vực có tốc độ gió trung bình
> 6,9m/s ở độ cao 80m, với giả định 6 tuốc bin đường kính 77m và chiếm khoảng
13% diện tích đất liền toàn cầu.

Âu vẫn giữ tốc độ tăng trưởng ổn định; thứ ba là khu vực Bắc Mỹ.
Mặc dù nguồn năng lượng gió
trên thế giới là rất lớn, nhưng không
phải khu vực nào đều có tiềm năng và
khai thác hiệu quả. Bởi vì, nguồn
năng lượng này phụ thuộc vào hai
nhân tố chính đó là địa hình và hoàn
lưu khí quyển. Ở đâu có tốc độ gió
càng mạnh thì ở đó có tiềm năng năng
lượng gió càng lớn. Ngoài khơi gió

Hình 1.7. Bản đồ phân bố tốc độ gió trung
bình độ cao 100m (Global Wind Atlas, 2014)

6


thổi mạnh và giảm dần khi vào đất liền. Bờ biển và duyên hải là nơi trực tiếp đón
gió từ biển thổi vào. Tuy nhiên cường độ gió ở mỗi nơi còn tùy thuộc vào hướng
của bờ biển đối với hướng gió thịnh hành và hình thế địa hình của vùng đất liền kề
tiếp phía trong. Hình 1.7 cho ta thấy, tiềm năng năng lượng gió trên biển lớn hơn rất
nhiều so với trên đất liền, phần lớn mặt đại dương, nhất là các khu ven bờ có tốc độ
gió thường khá lớn, từ 5 – 10m/s. Khu vực có tốc độ gió lớn nhất nằm ở vùng biển
Bắc Đại Tây Dương đạt từ 9 – 10m/s, có nơi > 10 m/s, các khu vực khác trên đất
liền phần lớn ở khoảng 1 – 5m/s, chỉ vài khu vực có tốc độ lớn trên 5m/s.
1.2. NHU CẦU VÀ TIỀM NĂNG NĂNG LƢỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM
1.2.1. Nhu cầu sử dụng năng lƣợng ở nƣớc ta
Trong xu thế chung của thế giới,
Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ
khi mà quá trình tăng dân số, đô thị hóa
và phát triên kinh tế, nhu cầu sử dụng
năng lượng gia tăng mạnh mẽ. Tính
trong 15 năm trở lại đây, tốc độ tăng
trưởng trung bình sản lượng điện ở nước

Hình 1.8. Sản lượng điện thương
phẩm (Nguồn EVN, 2015)

ta rất cao 13%/năm - tức là gần gấp đôi

tốc độ tăng trưởng GDP của nền kinh tế (Hình 1.8). Năm 2000 với sản lượng điện
thương phẩm 27.0 triệu MWh, đến năm 2014 đạt 128.43 tỷ kWh, tức tăng gấp 5,73
lần so với nhu cầu ở năm 2000 [14].

Theo dự báo của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN), nếu tốc độ tăng
trưởng GDP bình quân hàng năm ở mức cao 6 – 7% thì nhu cầu điện tiêu thụ 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 nội địa cũng chỉ đạt mức tương ứng là 165.000 GWh (năm 2020) và
208.000 GWh (năm 2030). Điều này có nghĩa là nền kinh tế sẽ bị thiếu hụt điện một
cách nghiêm trọng, và tỷ lệ thiếu hụt có thể lên tới 20 - 30% mỗi năm.

7


1.2.2. Hiện trạng phát triển năng lƣợng gió tại Việt Nam
Có thể nói, tiềm năng gió của Việt Nam rất lớn, vì thế việc nghiên cứu phát triển
năng lượng gió là một công việc cần thiết. Sự nghiên cứu triển khai năng lượng gió ở
Việt Nam đ đi những bước đầu tiên. Nhưng về cơ bản sự phát triển năng lượng gió
trong nước còn nhỏ lẻ và khá khiêm tốn so với tiềm năng to lớn của Việt Nam. Bảng
1.1 cho ta thấy hiện trạng khai thác và phát triển điện gió ở Việt Nam.

Bảng 1.1: Hiện trạng khai thác năng lượng gió ở Việt Nam từ năm 1999 – 5/2016

Trang trại nă

gió
Tua-bin gió

đình (100Hệ lai ghép t

(30.000W) -

dies

Hệ lai ghép t

(2.000W) - p
Tua-bin gió

(800.000W
Tua-bin g

(1,5MW/
Tua-bin g

2,0MW/
Tua-bin g

1,6MW/
(Nguồn: IE, 2011)
Ở giai đoạn trước năm 2005, điện gió ở nước ta chưa được phát triển nhiều,

hầu hết đều ở mức nghiên cứu và đánh giá tiềm năng gió. Trong thời gian này, công
suất khai thác ở quy mô nhỏ từ 200W đến 3KW, các công trình điện gió này được
tiến hành tại các vùng không có lưới điện quốc gia, với số lượng ít và tuổi thọ thiết
bị ngắn từ 6 tháng đến 1 năm [1, 9].
Giai đoạn sau năm 2005, ngành công nghiệp điện gió Việt Nam đ có sự
chuyển mình đáng kể. Đặc biệt trong 5 năm trở lại đây, điện gió có bước đột phá mở
đường xây dựng nền công nghiệp non trẻ này. Dự án điện gió ở huyện Tuy Phong
tỉnh Bình Thuận, được coi là dự án lớn nhất đầu tiên của Việt Nam được


8

khởi công vào năm 2009, do Công ty cổ
phần năng lượng tái tạo (REVN) thực
hiện. Trong giai đoạn 1 có 20 tua-bin với
chiều cao cột 85m, tổng công suất 30 MW
đ nối lưới điện quốc gia vào tháng
4/2012, tổng sản lượng điện hàng năm
Hình 1.9. Công trình điện gió tại xã Bình
Thạnh-Tuy Phong tỉnh Bình Thuận (Nguồn:
Cổng TT Điện tử tỉnh Bình Thuận)

lên đến 85 triệu KWh (hình 1.9).
Sau dự án Tuy Phong, dự án điện

gió ở đảo Phú Quý với 3 tua bin, tổng công suất 6MW đ

lắp đặt xong và vận hành

an toàn, góp phần giải quyết tình trạng thiếu điện sinh hoạt và sản xuất cho 33.000
dân trên đảo.
Cùng với nhà máy điện gió ở Bình
Thuận, nhà máy điện gió ở Bạc Liêu có
thể xem là điểm đột phá mở đường cho
nền công nghiệp phong điện ngoài khơi
của nước ta. Đây là dự án điện gió trên
biển đầu tiên và lớn nhất của nước ta, với
62 tuabin, có chiều cao 82,5m, tổng công
suất 99,2 MW và hàng năm dự tính sẽ sản

Hình 1.10. Công trình điện gió

ngoài khơi tỉnh Bạc Liêu (Nguồn:
Cổng TT Điện tử tỉnh Bạc Liêu)

xuất ra 320 triệu KWh/ năm (hình 1.10).
Sau 5 năm xây dựng (từ 9/2010) nhà máy đ hoàn thành toàn bộ và đưa vào hoạt
động 62 tua-bin, chính thức hòa vào lưới điện quốc gia ngày 17/01/2016.
Tính đến nay, Việt Nam đ có 3 nhà máy điện gió được xây dựng và phát điện
thương mại, với tổng công suất lắp đặt khoảng 140MW. Ngoài ra, còn có gần
50 dự án điện gió khác đang trong quá trình nghiên cứu lập dự án và đăng ký trên

toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam Bộ, với
tổng công suất đăng ký gần 5.000MW, quy mô công suất của các dự án từ 6MW đến
250MW [13]. Tuy nhiên, hiện nay do suất đầu tư của dự án điện gió vẫn còn khá
cao, trong khi giá mua điện gió là khá thấp, được xem là chưa hấp dẫn các

9


nhà đầu tư điện gió trong và ngoài nước. Do vậy, cho đến nay tỷ lệ dự án phong
điện được triển khai, đi vào hoạt động chỉ chiếm khoảng 10% tổng số dự án đăng
ký. Bảng 1.2 danh sách hiện trạng phát triển các dự án điện gió ở Việt Nam.
Bảng 1.2: Các dự án điện gió đang được triển khai

Tỉnh

Lạng Sơn
Bình Định
Phú Yên
Lâm Đồng
Ninh Thuận

Bình Thuận
Bà Rịa-Vũng Tầ
Tiền Giang
Bến Tre
Trà Vinh
Sóc Trăng
Bạc Liêu
Cà Mau
Tổng cộng
Hiện trạng: BC = Báo cáo đầu tư; ĐT = Dự án đầu tư; TK = Thiết kế kỹ thuật; XD =
Đang xây dựng; VH = Đang vận hành (Nguồn: Dự án Năng lượng gió GIZ, 2012)

1.2.3. Tiề

năng năng lƣợng gió trên đất liền Việt Nam

Năm 2001, Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) và Ngân hàng Thế giới (WB)
đ công bố một nghiên cứu cho rằng Việt Nam có tiềm năng lớn nhất khu vực Đông

Nam Á, với hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió
trung bình hàng năm lớn hơn 6 m/s ở độ cao 65m, tương đương với tổng công suất
513.360 MW, tức là gấp hơn 200 lần công suất nhà máy thủy điện Sơn La, và hơn
10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện năm 2020. Đặc biệt, hơn 8% diện tích

Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt (hình 1.11) để xây dựng các trạm
điện gió cỡ lớn, trong khi đó ở các quốc gia lân cận diện tích này 0,2% ở
Campuchia và Thái Lan, ở Lào là 2,9%. Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng các trạm
điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển kinh tế ở những khu vực khó khăn thì Việt

10

Nam có đến 41% diện tích nông thôn có thể
phát triển điện gió loại nhỏ. Nếu so sánh con số
này với các nước láng giềng thì Campuchia có
6%, Thái Lan là 9% và Lào là 13% diện tích.
Ngoài ra, còn có nhiều công trình
nghiên cứu tiềm năng năng lượng gió của các
nhà khoa học trong nước như các nghiên cứu
của Phan Mỹ Tiên, Bùi Thị Tân, Tạ Văn Đa,
Trần Việt Liễn, Nguyễn Văn Thắng,.... Các nhà
nghiên cứu này cho rằng, tiềm năng gió tại mặt
đất (độ cao 10m) trên lãnh thổ Việt Nam nhìn
chung nhỏ, chỉ có một số ít nơi có thể

Hình 1.11. Bản đồ tài nguyên gió
Việt Nam ở độ cao 65m [IEA,
2001]
khai thác có hiệu quả năng
lượng gió (hình 1.12). Trên
phần lớn lãnh thổ, tổng năng
lượng gió cả năm không vượt
2

quá 200kWh/m [2, 5, 6, 12].
C
ụ thể
ở
Bắc
Bộ,

nơi
có
tiềm
Hình 1.12. Phân bố năng lượng gió
năm mức 10m lãnh thổ Việt Nam [2]

năng
đáng
kể là
duyê
n hải
từ
Cẩm
Phả
đến


Ninh

năm

Bình và

lớn

phần

hơn

đồng

500

bằng

kWh/

tiếp giáp

m.

2

với

Ở

duyên
hải này.
Tại
nhiều vị
trí nằm

nửa
phía
Bắc
Trun

sát biển

g Bộ

của các

tiềm

tỉnh

năng

thuộc

lại

Đồng

khá

Bằng

thấp,

Bắc Bộ,

chỉ

tổng

có

năng

dải

lượng

duyê

năm có

n hải

thể

đạt

tới

500

kWh/m

2

hẹp
của
Hà

. Nhiều

Tĩnh,

nơi trên

các

d y núi
cao
Hoàng
Liên
Sơn,
tổng
năng
lượng

tỉnh
vùng
Bình
Trị
Thiê
n và
núi


cao trên
d

y

Trường

Sơn mới
có tiềm
năng
khá hơn,
tuy
nhiên
cũng chỉ
ở

mức

300 đến
400
2

kWh/m . Phần lớn diện tích của nửa phía
Nam Trung Bộ là vùng núi và cao nguyên
Tây Nguyên, có tiềm năng lớn nhất trên lãnh
thổ; trừ vùng đất thấp phía Tây giáp

11


Campuchia và vùng núi thấp phía Đông thuộc các tỉnh Quảng Ng i, Bình Định có
tiềm năng nhỏ. Đặc biệt là vùng núi phía Đông Nam nối tiếp với biển (thuộc các
tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Đồng Nai) có nhiều nơi tổng năng lượng năm đạt
2

tới 500 kWh/m .
Duyên hải Nam Bộ có tiềm năng phong phú, đặc biệt là duyên hải phía Tây từ

Hà Tiên đến mũi Cà Mau năng lượng rất lớn. Phần đồng bằng Nam Bộ nằm sâu trong
đất liền có tiềm năng nhỏ. Trên các hải đảo phía Đông, tổng năng lượng gió năm từ 700
2

kWh/m tại các hải đảo gần bờ, tăng dần khi ra xa bờ, tại đảo Trường Sa là 2.058
2

2

kWh/m và Bạch Long Vĩ là 3.064 kWh/m . Trên các đảo phía Nam lãnh thổ tiềm năng
2

2

nhỏ hẳn, tại Côn Đảo là 302 kWh/m và Phú Quốc là 440 kWh/m [11, 12].

Tuy nhiên, do đặc điểm phân bố gió, càng
lên cao càng mạnh và vì vậy năng lượng gió ở
các mức độ cao càng lớn càng phong phú. Tại
các độ cao 40, 60 và 80m tiềm năng năng lượng
gió lớn hơn nhiều so với mặt đất (tăng từ 1,6 đến
6,6 lần). Riêng trên các hải đảo cách xa đất liền,
các vị trí nằm sát biển và trên các núi cao, tiềm
năng năng lượng gió khá lớn. Hình 1.13 và 1.14
cho thấy trên lãnh thổ Việt Nam có khá nhiều
khu vực có tiềm năng năng lượng gió tại mức
60m và 80m rất khả quan. Ở mực 60 m trên bản
đồ 1.13 tổng năng lượng gió năm lớn hơn

Hình 1.13. Phân bố tổng năng

lượng gió cả năm tại mức 60 m [2]

2

500kWh/m . Hầu hết các hải đảo đều có tổng
2

năng lượng gió cả năm lớn hơn 1.000 kWh/m . Trong đất liền, các dãy núi cao
Hoàng Liên Sơn, biên giới phía Đông tỉnh Lạng Sơn, các tỉnh vùng cao Tây Nguyên
và các vùng duyên hải suốt dọc từ Bắc vào Nam đều có tiềm năng năng lượng khá
2

phong phú, có tổng năng lượng gió năm lên tới 1.300 – 2.000 kWh/m .

12