CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀ I 1. Tính cấ p thiế t của luận văn Thế kỷ XX đã trải qua với bao tiến bộ vượt bậc của loài người. Một thế kỷ trong đó con người đã làm nên những điều kỳ diệu, phát minh ra vô vàn những công cụ máy móc giúp nâng cao năng suất lao động, giúp đáp ứng những nhu cầu không ngừng của con người. Nhưng bên cạnh sự phát triển và tiến bộ đó thì con người cũng phải đối mặt với những mặt trái của sự phát triển không bền vững của kinh tế thế giới.
Môi trường bị hủy hoại, tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt, áp lực công việc ngày càng lớn với mỗi người và hàng loạt những mặt trái khác. Trong thế kỷ XXI con người phải đối diện với một loạt các thách thức mang tính toàn cầu chẳng hạn như: năng lượng, môi trường sống bị hủy hoại, bùng nổ dân số, chiến tranh, y tế, v.v… Trong đó vấn đề năng lượng vẫn là vấn đề được xem là quan trọng nhất và cấp thất nhiết trong thế kỷ XXI. Năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ, tạo ảnh hưởng để duy trìnguồn cung cấp năng lượng là những mối họa tiềm ẩn nguy cơ xung đột. Năng lượng hóa thạch không đủ cung cấp cho cỗ máy kinh tế thế giới đang ngày càng phình to làm kinh tế trìtrệ dẫn đến những cuộc khủng hoảng và suy thoái kinh tế.
Bất ổn chính trị rất có thể sẽ xảy ra tại nhiều nơi trên thế giới. Bên cạnh đó việc sử dụng quá nhiều năng lượng hóa thạch khiến một loạt các vấn đề về môi trường nảy sinh. Trái đất có thể ấm lên, đất canh tác bị thu hẹp, môi trường bị thay đổi, dịch bệnh xuất hiện khó lường và khó kiểm soát hơn, thiên tai ngày càng mạnh hơn khó lường hơn, mùa màng thất thu ảnh hưởng đến vấn đề lương thực. Tất cả những điều đó tiềm ẩn một thế giới hỗn độn, tranh chấp, không kiểm soát.
Từ những điều trên, để duy trìmột thế giới ổn định, không cách nào khác là chúng ta phải tìm ra những nguồn năng lượng tái sinh thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Chúng ta những con người thế kỷ XXI phải thực hiện một loạt những hành động nhưng quan trọng nhất vẫn là tìm ra một nguồn năng lượng có thể thay thế cho năng lượng hóa thạch để đáp ứng cho nhu cầu của thế giới. 2 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY Hàng loạt các năng lượng mới hứa hẹn trong thế kỷ XXI này như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối và những nguồn năng lượng khác.Bằng những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật và xu hướng tất yếu của thế giới, các năng lượng tái sinh đang được nghiên cứu và sử dụng ngày càng nhiều. Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng tái sinh quan trọng nhất đang và sẽ đóng góp ngày càng lớn vào sản lượng năng lượng của thế giới.
Năng lượng nói chung và năng lượng điện nói riêng là một trong những yếu tố cần thiết phục vụ cho cuộc sống sinh hoạt và sản xuất của nhân loại. Điều này cũng có nghĩa rằng khi mức sống của con người và nhu cầu sản xuất được tăng cao thì nhu cầu về năng lượng điện cũng tăng theo để đáp ứng. Đây chính là thách lớn đối với hầu hết các quốc gia, trong đó có Việt Nam. Tốc độ tăng trưởng trung bình của sản lượng điện ở Việt Nam 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.
Chiến lược công nghiệp hóa và duy trì tốc độ tăng trưởng cao để thực hiện “dân giàu, nước mạnh” và tránh nguy cơ tụt hậu sẽ còn tiếp tục đặt lên vai ngành điện nhiều trọng trách và thách thức to lớn trong những thập niên tới. Để hoàn thành được những trọng trách này, ngành điện phải có khả năng dự báo nhu cầu về điện năng của nền kinh tế, trên cơ sở đó hoạch định và phát triển năng lực cung ứng của mình. Nếu tốc độ phát triển nhu cầu về điện tiếp tục duy trì ở mức rất cao 14 – 15%/năm như mấy năm trở lại đây thì đến năm 2010 cầu về điện sẽ đạt mức 90.000 GWh, gấp đôi mức cầu của năm 2005. 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.
Trong khi đó, ngay cả khi huy động tối đa các nguồn điện truyền thống thì sản lượng điện nội địa của chúng ta cũng chỉ đạt mức tương ứng là 165. 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. Nếu dự báo này của Tập đoàn Điện lực 3 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY trở thành hiện thực thì hoặc là chúng ta phải nhập khẩu điện với giá đắt gấp 2 – 3 lần so với giá sản xuất trong nước, hoặc là hoạt động sản xuất của nền kinh tế sẽ rơi vào trì trệ và đời sống của người dân sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Không phải đến những năm 2015 hay 2020, ngay thời điểm hiện tại chúng ta cũng đã đối mặt với tình trạng thiếu điện.
Năm 2005, lần đầu tiên sau nhiều năm trở lại đây, người dân ở hai trung tâm chính trị và kinh tế của đất nước chịu cảnh cắt điện luân phiên gây nhiều khó khăn cho sinh hoạt và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống kinh tế. Ngoài ra, Việt Nam hiện vẫn còn khoảng 4,5 triệu dân, đặc biệt các hộ vùng sâu, vùng xa và hải đảo,…vẫn chưa có điện. Theo quy hoạch phát triển mạng lưới điện thì dự kiến đến năm 2020, vẫn còn trên 1000 xã (trong tổng số hơn 9000 xã) đại diện cho 500.000 hộ dân với dân số khoảng 3 triệu người vẫn chưa có lưới điện quốc gia. Đồng bào dân tộc thiểu số ở Tây Nguyên, những nơi chưa có điện lưới quốc gia, bài toán bơm nước tưới cây hay phục vụ nhu cầu cuộc sống của bà con là một bài toán khó.
Những đồn biên phòng xa xôi trên những mõm núi chót vót của vùng Tây Bắc tổ quốc, những chiến sĩ ngoài đảo xa, nhà giàn, những ghe tàu đánh cá ngoài biển khơi. cũng cần có điện để phục vụ tốt cho sinh hoạt và cho công tác an ninh quốc phòng. Thêm vào đó, theo dự báo của một số nhà khoa học, trữ lượng than và dầu khí mà đang được con người sử dụng sẽ cạn kiệt trong 30 năm tới. Chính vì lý do này, hầu hết các quốc gia trên thế giới đang nổ lực nghiên cứu, khai thác và phát triển các nguồn năng lượng tái tạo nhằm mục đích thay thế phần nào nguồn năng lượng hóa thạch đang được khai thác và có xu hướng cạn dần.
Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng gió là một trong các dạng năng lượng đang được các quốc gia tập trung khai thác. Tổ chức năng lượng gió Châu  u (European Wind Energy Association - EWEA) đã khởi xướng cho mục tiêu ưu tiên phát triển điện gió trong giai đoạn đầu thế kỷ XXI. Việt Nam cũng đang dần dần định hướng chiến lược cho việc phát triển và khai thác nguồn năng lượng này. Vì thế, việc nghiên cứu, mô hình và phân tích cho hệ thống khai thác nguồn năng lượng này là thật sự 4 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CH U DUY có nghĩa và cần thiết.
Có thể nhận thấy rằng, tỷ suất tăng trưởng của toàn thế giới về các dạng năng lượng điện từ những năm 1990 – 2000 như sau: Năng lượng gió: 32% Năng lượng mặt trời: 20,1% Khí thiên nhiên: 1,6% Dầu mỏ: 1,2% Năng lượng nguyên tử: 0,6% Than đá: 1% Như vậy, tỷ suất tăng trưởng của năng lượng mới cao hơn nhiều so với năng lượng truyền thống. Trong đó, điện gió có tốc độ tăng trưởng cao nhất. Theo các thống kê của Hội đồng năng lượng gió toàn cầu (Global Wind Energy Council – GWEC) hình 1.1 thì Châu Âu là châu lục chiếm tỷ lệ khai thác năng lượng gió hàng đầu của thế giới. Năm 2010, tổng công suất lắp đặt khoảng 82 GW, chiếm 55% của toàn thế giới.
Bắc Mỹ là khu vực lớn thứ hai về tổng công suất lắp đặt 31,6 GW vào năm 2010. Trong đó: Mỹ là thị trường quan trọng nhất trong khu vực này với công suất lắp đặt dự đoán trung bình 3,5 GW/năm. Châu Á đã vượt quá mọi dự đoán trước đây do sự tăng trưởng mạnh mẽ ngoài dự kiến của Trung Quốc và châu lục này có tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm cao nhất (28,3%) trong suốt giai đoạn này. Năm 2010, tổng công suất đạt 29 GW so với 10,7 GW vào năm 2006.
Năm 2010, khu vực Châu Mỹ La Tinh và vùng Caribe có 296 MW công suất lắp đặt mới, bắt đầu từ Brazil sau đó là Mexico. Những dự án phát triển nhỏ hơn cũng sẽ được thực hiện ở một số nước Trung Mỹ. 5 HVTH: NGÔ TIẾN HUY LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: PGS.TS HUỲNH CHÂ U DUY Khu vực Thái Bình Dương với sự phát triển của năng lượng điện gió ở Australia với 1 GW được lắp đặt trong giai đoạn 2007 – 2010. Công suất lắp đặt trên thế giới 2001 – 2010 Theo báo cáo năng lượng gió toàn cầu năm 2010 dự báo rằng năng lượng gió sẽ chiếm 12% nguồn cung cấp điện năng toàn cầu vào đầu năm 2020.
Khi đó, năng lực sản xuất dự kiến sẽ đạt 1000 GW công suất. Nghĩa là, hàng năm lượng giảm phát thải đạt 1,5 tỷ tấn CO2, tương đương với 50 – 75% lượng phát thải mà các quốc gia công nghiệp đã cam kết thực hiện theo thỏa thuận Copenhagen. Năm 2030, điện gió sẽ chiếm đến 22% nguồn cung cấp năng lượng toàn cầu. Trong trường hợp này, lượng giảm phát thải lên tới 34 tỷ tấn CO2 hàng năm.
Theo Tổng thư ký Steve Sawyer (GWEC), năng lượng gió có thể đóng góp đáng kể vào việc sản xuất điện trên toàn thế giới và giúp giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trong lĩnh vực năng lượng. Tuy nhiên, cần phải có những cam kết để biến chúng thành hiện thực.