Tiềm năng sử dụng năng lượng gió ở việt nam

Tiềm Năng lượng gió Việt Nam (ở độ cao 10m)  Bờ biển: Bắc bộ, Trung bộ: W: 800 - 1000 kWh/m2  Đồng Bắc bộ: Theo chiều từ trung du biển: 250-800 (1000) kWh/m2  Trung du & núi thấp: W < 200 kWh/m2  Cao nguyên thoáng gió W: 600 kWh/m2  Phía tây Quảng Nam, Quảng Ngãi: 300 kWh/m2  Đông Nam bộ: 600 - 800 kWh/m2  Đồng Nam bộ: 300 - 450 kWh/m2  Ngoài khơi: 500 - 600 kWh/m2 Diễn biến mật độ NL Gío năm  Trong năm, mật độ NL Gío có luôn không đổi không? Biến trình năm NL Gío có dạng tương tự biến trình năm tốc độ Gío  Nước ta có hướng gió chính?  Khu vực đảo phía Đông ưu gió gió gì?  đảo, đồng bắc bộ: Tiềm NL mùa gió đông bắc chiếm ưu mùa gió tây nam  trung bộ: Sát biển: Gío đông bắc chiếm ưu  Đất liền: ưu sang mùa gío tây nam  Tây Nguyên: Đông Bắc ưu  Vị trí thấp: Tây Nam  Nam bộ: Ven biển: Đông Bắc Phía Tây: Tây Nam 2.2 Tiềm kỹ thuật NL Gío      Gío đo đâu, sử dụng thiết bị đo đạc gì?  KN tiềm kỹ thuật NL Gío: NL kỹ thuật (hay gọi tiềm tính toán) gió giá trị NL gió độ cao tuabin tính từ giá trị tốc độ gió tính toán mực cao   Tính NL gió độ cao nào? trạm quan trắc khí tượng Độ cao trạm quan trắc? Khoảng 10m Cột lắp đặt tuabin gió cao? Lắp hệ thống quan trắc cao - Tốn Tính theo số liệu quan trắc trạm khí tượng Tiềm kỹ thuật Gío VN phụ thuộc ?:   Địa hình  Tiềm NL Gío độ cao phụ thuộc? Mùa  Mức độ tăng NL gió phụ thuộc tốc độ gió Tốc độ gió phụ thuộc độ nhám mặt đệm Độ nhám mặt đệm: Đặc trưng cho mức độ bị che chắn địa hình Địa hình bị che chắn, NL Gío biến đổi ntn theo chiều cao?  Địa hình bị che chắn, độ tăng NL Gío theo độ cao lớn    Các loại địa hình:       Loại hình 1: Các nơi thấp vùng núi có độ chia cắt lớn Loại hình 2: Trung du vị trí tương đối thoáng vùng núi Loại hình 3: Đồng Loại hình 4: Cao nguyên vị trí cao bị che chắn vùng núi Loại hình 5: Duyên hải Loại hình 6: Hải đảo Độ lớn lượng gió Wzi độ cao Zi = 20m, 40m, 60m so với mặt đất (Z = 10m) W10 đánh giá tỉ số Wzi/W10 bảng 20 (m) 40 (m) 60 (m) 2,3 – 2,5 4,5 – 4,8 6,2 – 6,6 2,2 4,0 – 4,4 5,6 – 6,1 1,9 – 2,1 3,1 – 3,9 4,1 – 5,5 1,7 – 1,8 2,8 – 3,0 3,4 – 4,0 1,6 2,4 – 2,7 2,9 – 3,3 1,4 – 1,5 2,0 – 2,3 2,4 – 2,8 Zi (m) Loại hình Tiềm năng lượng gió độ cao 40m mặt đất  Khoảng nửa diện tích lãnh thổ có tiềm lớn 400kWh/m2 năm Những vùng nghèo tiềm tổng lượng năm chưa vượt 400kWh/m2 vùng núi thấp, trung du phần đồng Bắc Bộ nằm sâu đất liền, vùng phía bắc Trung Bộ (tới Hà Tĩnh), vùng núi thấp trung Trung Bộ, vùng đất thấp phía tây Tây Nguyên phần đồng Nam Bộ nằm sâu đất liền  Tổng lượng năm lớn 1000kWh/m2 xuất dãy núi cao Hoàng Liên Sơn, vùng núi cao Tây Nguyên, duyên hải tỉnh thuộc đồng Bắc Bộ, duyên hải tây Nam Bộ số nơi duyên hải Thuận Hải duyên hải phía đông Nam Bộ  Trên hải dảo phía đông lãnh thổ tiềm năng lượng khoảng 1500kWh/m2 năm đảo gần bờ, tăng lên tới 6000kWh/m2 năm đảo xa bờ Trên đảo phía nam lãnh thổ tiềm năng lượng 700-1000kWh/m2 Tiềm năng lượng gió độ cao 60m mặt đất  Ở Bắc Bộ, nhiều nơi W>600kWh/m2 Giá trị W>1000kWh/m2 năm thấy khu vực tương đối rộng Hoàng Liên Sơn, cao nguyên Mộc Châu, phần phía đông tỉnh Lạng Sơn kéo dài theo biên giới Quảng Ninh, duyên hải phần đồng Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình… Trên bờ biển Bắc Bộ, nhiêu nơi tổng lượng năm đạt tới 1300kWh/m2  Ở Trung Bộ, W>900kWh/m2 có dải bờ biển hẹp từ Nghệ An đến tỉnh khu vực Bình Trị Thiên Vùng Tây Nguyên có tiềm phong phú; W>1400kWh/m2 Buôn Mê Thuột, Đà Lạt, Đắc Nông, An Khê, đặc biệt vùng có W>1300kWh/m2 phía nam Tây Nguyên kéo dài tới bờ biển Nam Trung Bộ  Duyên hải Nam Bộ có tiềm phong phú, vùng có tổng lượng năm tới 900kWh/m2 tương đối rộng Đặc biệt phía tây Nam Bộ, dải lượng nằm sâu đất liền Tại nhiều vị trí ven biển, tổng lượng năm tới 1500kWh/m2  Trên hải đảo phía đông lãnh thổ, tổng lượng năm khoảng 900-1000kWh/m2 gần bờ, tăng lên xa bờ, Trường Sa xấp xỉ 5000kWh/m2 7000kWh/m2 Trên đảo phía nam lãnh thổ, tổng lượng năm 800-1200kWh/m2 1.2 Cấu tạo Tuabin gió     Cấu tạo tuabin gió: Anemoneter: Bộ đo lường tốc độ gió truyền liệu tốc độ gió tới điều khiển Blades: Cánh quạt Brake: Bộ hãm Dùng để dừng roto tình trạng khẩn cấp điện, sức nước động Controller: Bộ điều khiển, điều khiển khởi động động tốc độ gió khoảng đến 16 dặm/ tắt động khoảng 65 dặm/  Gear box: Hộp bánh Bánh nối trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao tăng tốc độ quay từ 30 – 60 vòng/phút tới 1200-1500 vòng/phút            Generator: Máy phát Hight speed shaft: Trục truyền động tốc độ cao Low speed shaft: Trục quay tốc độ thấp Nacelle: Vỏ, gồm Roto vỏ bọc ngoài, toàn đặt đỉnh trụ Dùng bảo vệ thành phần vỏ Pitch: Bước Cánh làm nghiêng để giữ cho Roto quay gió không cao hay thấp để tạo điện Rotor: Bao gồm cánh quạt trục Tower: Trụ đỡ Được làm từ thép hình trụ lưới thép Wind direction: Hướng gió Wind vane: Chong chóng gió để xử lý hướng gió liên lạc với Yaw drive để định hướng Tuabin Yaw drive: Dùng để giữ Roto luôn hướng hướng gió có thay đổi hướng gió Yaw motor: Động cung cấp cho Yaw drive định hướng gió TÍNH GIÓ THEO ĐỘ CAO TRONG LỚP SÁT ĐẤT (DƯỚI 100-200m) VÀ TÍNH NĂNG LƯỢNG GIÓ 3.1 Xác định độ nhám Z0 hệ số m công thức biến đổi gió theo qui luật lũy thừa 3.2 Tính toán tải trọng gió (năng lượng gió) lớp sát mặt đệm 3.1 Xác định độ nhám Z0 hệ số m công thức biến đổi gió theo qui luật lũy thừa  Một đặc trưng lớp biên khí nói chung lớp sát đất nói riêng profin tốc độ gió Để tính profin gió có nhiều công thức thực nghiệm Song chất vật lý, gió phụ thuộc vào độ nhám mặt đệm tầng kết khí mà chúng xác định nhiều cách khác Dưới xem xét ý nghĩa độ nhám Z0 Z0 = h ρ (Re)0 Ở V* = đây: v (Re)0 V* - tốc độ động lực v - hệ số nhớt ρ0 (Re)0 - hàm vạn không thứ nguyên Tham số nhám Z0 có thứ nguyên theo độ dài phụ thuộc vào số Reynold Re0 mặt có độ cao trung bình gồ ghề h0 m0 - số không thứ nguyên Trong thực hành tính toán giá trị Z dẫn bảng Dạng bề mặt Z0 (cm) Mặt tuyết phẳng hay mặt phẳng 0.001 Tuyết phẳng cỏ thấp 0.005 Sa mạc 0.03 Mặt tuyết có bụi nhỏ 0.1 Thảm cỏ với độ cao 1,5 cm cm 4.5 cm V2=2 m/s V2=6-8 m/s 0.2 0.7 2.4 1.7 Cỏ cao (60-70 cm) 9.0 6.1 3.7 V2 = 1.5 m/s V2 = 3.5 m/s V2 = 6.2 m/s Cây cao khoảng 10 m 100 Công viên 50 Thành phố với nhà tầng cao 100 Bài toán Một kết nghiên cứu nước cho thấy ban ngày tốc độlnZ gió- lnZ biểu thị tốt theo qui luật lũy thừa, ban V10 *quy luật loga đêm theo ln 10 - lnZ0 Bài toán đặt với số liệu quan trắc gió dựa công thức gió sát đất sau để tính Z0 m công thức đây: VZ = (1) Xác định điều kiện chọn số liệu để tính toán   Khi lặng gió số liệu không tham gia vào tính toán Với giả thiết gió sát đất xác định theo công thức (1) Vậy từ (1) ta có (3) VZ * lnZ * -lnZ = 10m Ở V *_ tốc độ gió mục tiêu quan trắc Z V10minh ln 10 - lnZ0 Vì Z nhỏ 1, từ (3) dễ dàng chứng    > 0.3 Mặt khác V   10 > V * Z 1> VZ * V10 >0.3 V V10 Điều kiện (4) sử dụng để chọn số liệu tính Z * toán V i-1 ≤V i Cách xác tính Z0 hệ số m   Xác định Z  δi = (V *) – (V ) Z i 10 i      V - tốc độ gió mức Z* mét có quan trắc Z V - tốc độ gió mức 10 mét 10 Chỉ số i: biểu thị lần đo thứ i  Dựa phương pháp bình phương tối thiểu công thức tính (1): Kí hiệu a= lnZ ln Z * −a δi - sai số giá trị tốc độ gió độ lnthực 10 − a cao Z với giá trị lý thuyết Lấy tổng theo i vế (5) ta thu (∑ δi)2 = ∑[(V ) – (V )* Zi 10 ]2 (5) ln Z * −a ln 10 − a Cách xác tính Z0 hệ số m   Bài toán cần xác định a cho (∑ δi)2 cực tiểu Sau đạo hàm theo a sau vài phép biến đổi, ta có ln Z * ∑(V 10) i − ln10 * ∑(V *V )i   a=   ∑(V 10)  − ∑(V *V )i Z *  Từ công thức để tính Z :   Z = exp(a) Z* 10 10 Cách xác tính Z0 hệ số m  Xác định hệ số m  Từ công thức (2), với cách làm ta có công thức để tính hệ số m sau: ∑ (ln Z ) − ln 10 * ∑ (ln V ) m= N *ln(V ) * Ở N độ dài chuỗi số liệu tính toán 10 Z* Tính toán gió lớp sát mặt đệm  Trong thực hành người ta thường dùng hai công thức sau: (3)    lnZ * -lnZ VZ = V10 Ở V , V - tốc độ gió độ cao Z 10m Z 10 ln 10 - lnZ0 công thức lũy thừa v =v Z 10 (4) Z    10  m Việc sử dụng công thức (3) (4) nhà khí tượng nước ngòai đánh giá kết luận sau:  Profin tốc độ gió trung bình lớp mặt đệm đến độ cao 300m dùng công thức (4) xác công thức (3)  Với gió mạnh độ cao 200-300 mét tầng kết khí ổn định profin gió tính theo công thức lũy thừa (4) xác công thức loga (3)  Profin thẳng đứng gió lớp 300 mét mô tả công thức lũy thừa (4) đủ xác tất trường hợp với gradient thẳng đứng nhiệt độ lớp gần vượt đoạn nhiệt, tốc độ gió không lớn m/s Độ xác công thức (3) lớp 300 mét cao với độ bất ổn định khí lớn  Với gradient đoạn nhiệt siêu đoạn nhiệt lớp 300 mét tốc độ gió m/s profin gió theo công thức loga (3) có độ cong rõ sai số lớn Tải trọng gió (năng lượng gió)  Tải trọng gió, vuông góc với bề mặt thiết bị xác định QH = C x q  C - hệ số khí động (hệ số cản trở); q – áp lực tốc độ gió có dạng x   ρV 2 Ở độ cao 10 mét, áp lực gió tính theo công thức   q= q H = k n.c.q (5) (6) Ở k - hệ số chuyển (hiệu chỉnh) từ việc tính độ cao 10 mét đến độ cao cần tính; n - hệ số tải (thường nhận giá trị 1.3); c - hệ số “giật” phụ thuộc vào cấu trúc động lực mạch động áp lực gió Xác định hệ số k    Hệ số “chuyển” k độ cao Z 10 mét xác định theo công thức (7)  VZ   k H =  V10 Từ công thức gió tính theo độ cao mục trên; dễ dàng xác định k - hệ số chuyển độ cao cần tính tải   H trọng gió Bài toán  V   V 10 =8m/s; Z =0,0013; m=0,16 10 =4m/si; Z =0,02; m=0,16 Tính V độ cao (m): 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100