Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Hệ thống điện gió - Chương 3: Nghiên cứu điều khiển góc nghiêng cánh tuabin gió của máy phát điện không đồng bộ - Chương 4: Mô phỏng điều khiển góc nghiêng cánh tuabin gió của máy phát điện không đồng bộ - Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai 1. Kết luận Rõ ràng rằng nhu cầu sử dụng năng lượng điện của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng là rất lớn. Theo tính toán của Tập đoàn Điện lực Việt Nam - EVN, để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế với tốc độ tăng trưởng từ 7,5% - 8% và thực hiện được mục tiêu đến năm 2020, Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp thì trong 20 năm tới nhu cầu điện sẽ phải tăng từ 15% - 17% mỗi năm [15]. Do đó, việc đầu tư phát triển nguồn điện, trong đó có các nguồn năng lượng tái tạo là vô cùng cần thiết và hiệu quả đối với một quốc gia có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi như Việt Nam.
Vì vậy, việc nghiên cứu các giải thuật để nâng cao hiệu quả khai thác của một hệ thống điện gió là hết sức cần thiết và cấp bách. 10 Chương 2 HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ 2. Năng lượng gió Năng lượng gió là một nguồn năng lượng thiên nhiên mà đang được đặc biệt quan tâm liên quan đến nhu cầu năng lượng tương lai của thế giới. Hiện tại, năng lượng gió đã mang đến nhiều hứa hẹn.
Tuy nhiên, nếu muốn đẩy mạnh việc khai thác nguồn năng lượng này trong tương lai, các nhà khoa học cần nghiên cứu nhiều hơn để hoàn chỉnh các công nghệ khai thác và sử dụng. Năng lượng gió được dựa trên nguyên lý là gió sẽ tạo ra sức quay các tuabin và sau đó, sẽ tạo ra năng lượng điện. Các yếu tố hình thành nên nguồn năng lượng gió bao gồm: sự hâm nóng bầu khí quyển quanh mặt trời, sự chuyển vận của trái đất và sự lồi lõm của mặt đất. * Ưu điểm của nguồn năng lượng gió Có thể nhận thấy rằng nguồn năng lượng gió mang nhiều điểm thuận lợi mà là lý do chính dẫn đến sự phát triển mạnh của nó trên thế giới trong những thập niên gần đây.
Các thuận lợi khi sử dụng nguồn năng lượng này cho việc sản xuất năng lượng điện bao gồm: + Giúp tăng trưởng kinh tế: Các nhà máy, xưởng sản xuất tuabin gió phát triển sẽ tạo thêm nhiều việc làm. + Là nguồn nhiên liệu sơ cấp đầu vào vô tận. + Giá thành thấp: theo đánh giá của Bộ Năng lượng Mỹ trong tương lai giá của nguồn điện được khai thác từ nguồn năng lượng gió sẽ rẻ hơn giá điện của các nguồn khác như than, dầu hay biomass,. Hiện tại, giá của nguồn năng lượng điện gió dao động từ 4 đến 6 cent/kWh và tùy theo nguồn gió của từng địa phương.
+ Giảm ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính so với các nguồn năng lượng điện khác. * Khuyết điểm của nguồn năng lượng gió - Khuyết điểm của nguồn năng lượng gió là phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên. 11 - Mặc dù công nghệ năng lượng gió đang phát triển và giá thành của một tuabin gió đã giảm dần từ hơn 10 năm qua nhưng mức đầu tư ban đầu cho nguồn năng lượng này vẫn còn cao hơn mức đầu tư so với các nguồn năng lượng truyền thống khác. - Cũng có thể dễ dàng nhận ra rằng, không có bất kỳ một nguồn năng lượng nào không gây ra các ảnh hưởng đến môi trường.
Đối với nguồn năng lượng gió, các ảnh hưởng cần phải quan tâm là các tuabin gió gây ra các tiếng ồn làm đảo lộn các luồng sóng trong không khí và có thể xáo trộn hệ sinh thái của các loài chim hoang dã. Năng lượng gió trên thế giới Năng lượng gió phát triển nhanh vào những năm 1990. Tuy nhiên, năng lượng gió có sự phân bố không đồng đều trên thế giới. Đến cuối năm 2012, khoảng 76% công suất là ở Châu Âu, 18% ở Nam Mỹ và 8% ở Châu Á Thái Bình Dương.
Châu Âu Từ cuối năm 2012, khoảng 76% tuabin gió trên thế giới là ở Châu Âu. Những nước có công suất lắp đặt lớn nhất là Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha. Theo đó, tổ chức EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) của Đức quy định mức giá từ hệ thống năng lượng gió của năm 2012 là: 8,8 eurocents/kWh cho 3 năm đầu tiên và 5,9 eurocents/kWh cho những năm tiếp theo. Chính phủ Đức thường xuyên thay đổi mức giá mua năng lượng điện gió và khuyến khích phát triển nguồn năng lượng gió ngoài khơi.
Bắc Mỹ Sau khi năng lượng điện gió phát triển bùng nổ ở California vào giữa những năm 1980, nó đã phát triển chậm lại ở Bắc Mỹ. Tuy nhiên, vào năm 1998, nhiều dự án phát triển năng lượng điện gió đã phát triển trở lại, có hơn 800MW từ máy phát điện năng lượng gió. Cùng với sự thành công từ năng lượng gió của Mỹ, Canada cũng đã lắp đặt những nông trại gió đầu tiên. Nam và Trung Mỹ Mặc dù có nguồn tài nguyên gió rất lớn ở nhiều vùng của Nam và Trung Mỹ nhưng sự phát triển năng lượng gió ở đây diễn ra rất chậm do các chính sách về năng lượng gió.
Nhiều dự án phát triển năng lượng gió ở Nam Mỹ đã được ủng hộ từ chương trình hỗ trợ quốc tế nhưng chỉ thu được những thành công nhỏ. Châu Á Thái Bình Dương Năm 1993, Ấn Độ đã đạt được sự phát triển ấn tượng về việc lắp đặt tuabin gió. Chính phủ bắt đầu tạo cơ hội khuyến khích đầu tư vào nguồn năng lượng này. Trung Quốc phát triển năng lượng gió cũng được tiến hành nhờ vào chương trình hỗ trợ của quốc tế.
Nhật phát triển vượt trội hơn với các dự án thử nghiệm tuabin gió công nghệ cao. Cuối năm 1990, dự án về năng lượng gió đầu tiên đã bắt đầu hoạt động tại đảo Hokkaido và Okinawa. Cuối năm 1990, dự án năng lượng gió đầu tiên đã trở thành hiện thực tại New Zealand và Australia. Trung Đông và Châu Phi Sự phát triển năng lượng gió diễn ra rất chậm ở Châu Phi.
Hầu hết, các dự án đều phụ thuộc vào sự hỗ trợ của quốc tế. Năng lượng gió tại Việt Nam Việt Nam được ước tính có tiềm năng về năng lượng gió rất lớn với tổng diện tích vùng lãnh thổ có tiềm năng khai thác xấp xỉ 9% tổng diện tích quốc gia. Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với đường bờ biển dài hơn 3000km, Việt Nam có lợi thế rất lớn về phát triển năng lượng gió. Ngân hàng thế giới đã tiến hành một khảo sát chi tiết về năng lượng gió ở vùng Đông Nam Á (SEA) bao gồm cả Việt Nam trong chương trình năng lượng bền vững và thay thế.
Theo kết quả của nghiên cứu này, Việt Nam có tiềm năng về năng lượng gió lớn nhất trong khu vực so với các nước láng giềng như Campuchia, Lào và Thái Lan. Hơn thế nữa, vùng duyên hải Miền Nam và Nam Trung bộ của Việt Nam đặc biệt hứa hẹn về tiềm 13 năng khai thác năng lượng gió vì vận tốc gió rất cao và mật độ dân cư thưa thớt. Trong đó, 8,6% tổng diện tích được đánh giá là có tiềm năng từ “cao” đến “rất cao” cho việc phát triển các tuabin gió công suất lớn với vận tốc gió lớn hơn 7 m/s. Theo bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của khu vực Đông Nam Á, do tổ chức True Wind Solutions LLC (Mỹ), khu vực ven biển từ Bình Định đến Bình Thuận, Tây Nguyên, dãy Trường Sơn phía Bắc Trung bộ, nhiều nơi có tốc độ gió đạt từ 7 - 9 m/s, có thể phát điện với công suất lớn nối lưới điện quốc gia.
Hầu hết, vùng ven biển còn lại trên lãnh thổ, vùng núi,… tốc độ gió đạt từ 5 - 6 m/s, có thể khai thác gió kết hợp với máy phát điện Diesel. Tuy nhiên, để khuyến khích đầu tư về năng lượng gió cần có các chính sách về năng lượng tái tạo, mạng lưới điện,. nhằm thu hút vốn cho các nhà máy điện gió. Tổng tiềm năng về năng lượng gió của Việt Nam được ước tính là 513.360 MW cao gấp 6 lần công suất dự kiến của ngành điện Việt Nam vào năm 2020.
Nhà máy điện gió Tuy Phong Nhà máy điện gió Tuy Phong, Huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận là dự án điện gió có quy mô lớn đầu tiên tại Việt Nam do Công ty cổ phần năng lượng tái tạo Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư với 80 tuabin, có tổng công suất là 120 MW và 1.500 ha của dự án chủ yếu được quy hoạch trên vùng đất bạc màu, chỉ có cây bụi và những rẫy dưa còi cọc. Giai đoạn 1 gồm 20 tuabin có chiều cao cột 85 m; đường kính cánh quạt 77 m; công suất 1,5 MW; tổng trọng lượng mỗi tuabin là 89,4 tấn; cột tháp là 165 tấn. Toàn bộ thiết bị do Fuhrlaender, hãng chế tạo thiết bị điện gió nổi tiếng thế giới của Đức cung cấp và được công ty Fuhrlaender Việt Nam lắp đặt. Tổng mức đầu tư giai đoạn một gần 820 tỷ đồng.
Khi cả 20 tổ máy đi vào hoạt động ổn định, sản lượng điện mà nó mang lại vào khoảng 100 triệu kWh/năm. Đây không phải là một con số lớn nhưng lại vô cùng có ý nghĩa, mở đầu cho ngành công nghiệp điện gió tại Việt Nam. Điện gió Tuy Phong, Bình Thuận b. Nhà máy điện gió Phú Quý Nhà máy điện gió đảo Phú Quý là công trình có 3 turbin gió, tổng công suất 6 MW với tổng mức đầu tư trên 335 tỉ đồng.
Đến nay, các hạng mục công trình đã hoàn thành bao gồm cả trạm biến áp 22 kV và đường dây 22 kV. Hệ thống đo điện năng, hệ thống cáp quang cũng đã được lắp đặt hoàn chỉnh. Các turbin gió vận hành bảo đảm các thông số kỹ thuật. Theo Công ty TNHH MTV Năng lượng tái tạo Điện lực Dầu khí Việt Nam (PVPower RE), đây là hệ thống hỗn hợp phong điện - diesel đầu tiên của Việt Nam và trên thế giới cũng chưa có hệ thống tương tự, chính vì vậy công tác thiết kế hệ thống gặp nhiều khó khăn.
Do đó, cần thêm thời gian vận hành thử nghiệm để điều chỉnh độ chính xác tối đa. Điện từ năng lượng gió của Nhà máy điện gió Phú Quý sẽ hòa cùng điện của Nhà máy điện Diesel hiện tại ở đảo. Khi vận hành, thì đảo Phú Quý sẽ được cung cấp điện chính thức 24/24 giờ. Dự kiến điện gió Phú Quý sẽ cung cấp sản lượng điện bình quân là 25 triệu kWh/năm.