Chương 1 Giới thiệu chung 1. Giới thiệu 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 thử thách lớn đối với hầu hết các quốc gia, trong đó có Việt Nam.
Các dự báo phát triển kinh tế xã hội chủ nghĩa trong giai đoạn đến năm 2050 được dựa trên sự kế thừa các nghiên cứu khác nhau trong những năm qua, việc xem xét tình trạng phát triển trong những năm qua và đánh giá các điều kiện khó khăn hoặc thuận lợi trong tương lai. Ba kịch bản được mô tả như sau: - Kịch bản tăng trưởng cao - Kịch bản tăng trưởng thấp - Kịch bản tăng trưởng cơ sở 1. Kịch bản tỷ lệ tăng trưởng nhanh Tỷ lệ tăng trưởng theo kịch bản tăng trưởng nhanh được thể hiện như Bảng 1. Kịch bản tỷ lệ tăng trưởng nhanh Năm 2016 - 2020 2021 - 2030 GDP (%) 8,4 8,6 Nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy hải sản 2,2 2,2 Công nghiệp và xây dựng 9,3 9,1 Dịch vụ 9,3 9,2 2 1.
Kịch bản tỷ lệ tăng trưởng chậm Tỷ lệ tăng trưởng theo kịch bản tăng trưởng chậm được thể hiện như Bảng 1. Kịch bản tỷ lệ tăng trưởng chậm Năm 2016 - 2020 2021 - 2030 GDP (%) 7,0 7,2 Nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy hải sản 2,0 2,0 Công nghiệp và xây dựng 7,5 7,4 Dịch vụ 8,0 8,0 c. Kịch bản cơ sở Tỷ lệ tăng trưởng theo kịch bản cơ sở được thể hiện như Bảng 1. Kịch bản cơ sở Năm 2016 - 2020 2021 - 2030 GDP (%) 8,0 7,8 Nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy hải sản 2,2 2,2 Công nghiệp và xây dựng 8,6 8,1 Dịch vụ 9,0 8,6 Nhìn chung, giai đoạn 2016 - 2020 sẽ là giai đoạn phát triển nhanh, ngay cả trong kịch bản tăng trưởng chậm.
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. 3 Theo Quyết định 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc phê duyệt Tổng sơ đồ VII: Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 và Quyết định 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030. Theo đó, việc phát triển nguồn điện tối thiểu phải đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của cả nước khoảng 330 - 362 tỷ kWh trong năm 2020 và khoảng 695 - 834 tỷ kWh trong năm 2030.
Theo Quyết định 1208/QĐ-TTg ngày 21/7/2011 của Thủ Tướng Chính Phủ với mục tiêu cụ thể là ưu tiên phát triển nguồn năng lượng tái tạo cho sản xuất điện, tăng tỉ lệ điện năng sản xuất từ nguồn năng lượng này theo tổng điện năng sản xuất là 4,5% năm 2020 và 6% năm 2030. Về quy hoạch phát triển nguồn điện thì đưa tổng công suất nguồn điện gió từ mức không đáng kể hiện nay lên khoảng 1.000 MW vào năm 2020, khoảng 6. Điện năng sản xuất từ nguồn điện gió chiếm tỷ lệ 0,7% vào năm 2020 lên 2,4% vào năm 2030. Theo đánh giá tiềm năng gió của Ngân hàng Thế giới, tiềm năng gió của Việt Nam là rất lớn, vượt trội hơn so với tiềm năng của các nước láng giềng trong khu vực như Lào, Campuchia và Thái Lan.
Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam được ước tính vào khoảng 513.360 MW, cao hơn gấp 6 lần so với tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Trong đó, những khu vực hứa hẹn nhất cho phát triển điện gió chủ yếu nằm ở các vùng ven biển và cao nguyên miền nam trung bộ và miền nam của Việt Nam. Cũng theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới, ước lượng khoảng 8,6% tổng diện tích lãnh thổ Việt Nam có tiềm năng gió với mức từ “cao” đến “rất cao”, phù hợp cho việc triển khai tuabin gió cỡ lớn (với tốc độ gió lớn hơn 7,0 m/s). Hiện nay, căn cứ vào tốc độ gió, bảng cấp gió được sử dụng phổ biến trên thế giới là bảng cấp gió Beaufor với 17 cấp, Bảng 1.
Cấp gió Beaufor Cấp Tốc độ gió Áp suất gió trung Đặc điểm gió m/s km/h bình (kg/m2) của gió 0 0,0 - 0,2 0,0 - 1,0 0 Lặng gió 1 0,3 - 1,5 1-5 0,2 Gió êm 2 1,6 - 3,3 6 - 11 0,9 Gió nhẹ 3 3,4 - 5,4 12 - 19 2,2 Gió yếu 4 5,5 - 7,9 20 - 28 4,5 Gió vừa 5 8,0 - 10,7 29 - 38 7,8 Gió mát 6 10,8 - 13,8 39 - 49 12,5 Gió hơi mạnh 7 13,9 - 17,1 50 - 61 18,8 Gió mạnh 8 17,2 - 20,7 62 - 74 27,0 Gió rất mạnh 9 20,8 - 24,4 75 - 88 37,5 Gió bão 10 24,5 - 28,4 89 - 102 51,1 Bão 11 28,5 - 32,6 113 - 117 69,4 Bão mạnh 12 32,7 - 36,9 118 - 133 89,0 Bão rất mạnh 13 37,0 - 41,4 134 - 149 109,2 14 41,5 - 46,1 150-166 135,8 15 46,2 - 50,9 167-183 164,3 16 56,1 - 61,2 202-220 245,6 Mặt khác, đối với vùng biển đảo thì tiềm năng năng lượng gió lại vô cùng to lớn, Hình 1. Tuy nhiên, đây mới chỉ là tiềm năng lý thuyết. Tiềm năng có thể khai thác được và tiềm năng kinh tế kỹ thuật sẽ nhỏ hơn nhiều. Đây sẽ là một nguồn năng lượng tiềm năng đáng kể có thể khai thác bổ sung cho nguồn điện quốc gia, thay thế cho các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt.
Bên cạnh các chính sách và quy định liên quan đến phát triển năng lượng tái tạo, Chính phủ Việt Nam đã ban hành Quyết định số 37/QĐ-TTg ngày 29 tháng 6 năm 2011 về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam. Quyết định đưa ra mức giá điện gió được mua bởi Bên mua điện là 5 1.614 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng, tương đương 7,8 US cents/kWh), trong đó đã bao gồm khoản trợ cấp 207 đồng/kWh (tương đương với 1,0 US cent/kWh) của Chính phủ thông qua Quỹ Bảo vệ Môi trường Việt Nam. Tiềm năng gió biển của Việt Nam Cũng vì những lý do có tính phụ thuộc vào điều kiện môi trường như đã được trình bày, mặc dù năng lượng gió ngày càng phổ biến và quan trọng nhưng không thể là nguồn năng lượng chủ lực. Tuy nhiên, khả năng kết hợp giữa điện gió và thủy điện tích năng lại mở ra cơ hội cho Việt Nam.
Một mặt, có thể đa dạng hóa được nguồn năng lượng, kết hợp các nguồn năng lượng truyền thống với các nguồn năng lượng tái tạo 6 tương ứng với chi phí hợp lý. Mặt khác, có thể khai thác được thế mạnh, đồng thời hạn chế của mỗi nguồn năng lượng và tận dụng các nguồn năng lượng này trong mối quan hệ bổ sung lẫn nhau. Khác với điện hạt nhân luôn cần một quy trình kỹ thuật và giám sát hết sức nghiêm ngặt, việc xây lắp điện gió không đòi hỏi quy trình khắt khe đó. Các chuyên gia về điện gió cho rằng với kinh nghiệm phát triển điện gió thành công tại các nước trên thế giới và với những lợi thế về mặt địa lí của Việt Nam, năng lượng điện gió hoàn toán có thể được phát triển sao cho có thể đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế.
Có thể nhận ra rằng, so với các nguồn điện như nhiệt điện và thủy điện thì điện gió tận dụng được nguồn năng lượng vô tận là gió. Nguồn năng lượng này không bị hạn chế về quy mô diện tích đầu tư. Gió là nguồn nguyên liệu sơ cấp sạch, không gây ô nhiễm không khí và nước khi tạo ra điện. Và vì vậy, có khả năng giảm một cách đáng kể lượng khí CO2 thải ra môi trường, hạn chế các hiện tượng mưa axít do khí thải SO2.
Mặt khác, với đặc trưng phân tán và nằm sát khu dân cư nên năng lượng điện gió có thể giúp tiết kiệm chi phí truyền tải. Bên cạnh đó, đây cũng chính là cơ hội giúp cho việc đa dạng hóa các nguồn năng lượng mà là điều kiện quan trọng để tránh phụ thuộc vào một hoặc một số ít nguồn năng lượng chủ yếu và cũng chính điều này nhằm giảm các rủi ro và tăng cường an ninh năng lượng. Tuy nhiên, cũng có thể nhận ra rằng nhược điểm lớn nhất của điện gió là sự phụ thuộc mạnh mẽ của nó vào điều kiện thời tiết. Các tuabin gió khi hoạt động thường gây ra tiếng ồn, có thể phá vỡ cảnh quan tự nhiên và làm ảnh hưởng đến tín hiệu của các sóng vô tuyến.
Về cơ bản, một hệ thống điện gió có thể bao gồm các phần tử chính như sau: tuabin gió, hệ thống chuyển đổi năng lượng gió và máy phát điện gió, Hình 1. Từ các phân tích sơ bộ ở trên cho thấy rằng để đạt được hiệu quả cao nhất trong khai thác và phát triển nguồn năng lượng điện gió thì việc nghiên cứu và phân tích nguồn năng lượng cũng như các phần tử cấu thành nên một hệ thống điện gió là thật sự cần thiết và quan trọng. Trong số các thành phần quan 7 trọng của một hệ thống điện gió, máy phát điện gió đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm nghiên cứu và phân tích trong thời gian gần đây. Luận văn này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu và phân tích các loại máy phát điện đang được sử dụng và khai thác trong hệ thống điện gió.
Hệ thống chuyển đổi Máy phát năng lượng gió điện gió Hình 1. Hệ thống điện gió 1. Tính cấp thiết của đề tài Các nguồn điện truyền thống như thủy điện, nhiệt điện,. đang gánh chịu các áp lực nặng nề của sự cạn kiệt các nguồn năng lượng sơ cấp truyền thống (nước, nhiên liệu hóa thạch,.
Để giảm bớt các gánh nặng này, việc nghiên cứu, khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là thật sự quan trọng và cần thiết. Trong số các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh khối,. thì năng lượng gió được nhiều nhà khoa học quan tâm.