Nghiên cứu tổng quan về điện gió và đánh giá tiềm năng phát triển điện gió ở tỉnh quảng bình

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Như biết việc phát minh điện thỏa mãn nhu cầu lượng người đưa văn minh nhân loại tiến bước dài Có nhiều cách để sản xuất điện như: thủy điện, nhiệt điện, điện nguyên tử Việc nghiên cứu tìm nguồn lượng trở thành nghiên cứu mũi nhọn nhiều quốc gia, đặc biệt nước phát triển Trong cơng tìm nguồn lượng người đạt thành công định: đời trung tâm phát điện dùng lượng gió lượng mặt trời với công suất lên đến hàng ngàn megaoat Tuy nhiên, nguồn lượng tương đối phụ thuộc vào tự nhiên Trong năm gần hoạt động nghiên cứu tái tạo nói chung lượng phong điện nói riêng nước ta triển khai mạnh mẽ Vì phải nghiên cứu ứng dụng nguồn lượng vô tận cách tốt hiệu Với đồ án “Nghiên cứu tổng quan điện gió đánh giá tiềm phát triển điện gió tỉnh Quảng Bình”, em mong muốn đóng góp phần việc đẩy mạnh nghiên cứu nguồn lượng gió tỉnh ta Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu tồn thể q thầy Khoa Kỹ Thuật - Cơng Nghệ Thơng Tin ,trường Đại Học Quảng Bình lòng biết ơn chân thành nhất, quý thầy cô giúp em có kiến thức để vận dụng vào thực tế Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Văn Đoài giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do kiến thức kinh nghiệm nhiều hạn chế nên việc thực đồ án tốt nghiệp nhiều thiếu sót Em kính mong nhận ý kiến đóng góp Quý thầy giúp đồ án tốt nghiệp hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn! SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIĨ 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CỦA GIĨ Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng làm cho bầu khí quyển, nước khơng khí nóng khơng Một nửa bề mặt Trái Đất ban đêm, bị che khuất không nhận xạ Mặt Trời thêm vào xạ Mặt Trời vùng gần xích đạo nhiều cực, có khác nhiệt độ khác áp suất mà khơng khí xích đạo cực khơng khí mặt ban ngày mặt ban đêm Trái Đất di động tạo thành gió Trái Đất xoay tròn góp phần vào việc làm xốy khơng khí trục quay Trái Đất nghiêng (so với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất tạo thành quay quanh Mặt Trời) nên tạo thành dòng khơng khí theo mùa Bản đồ vận tốc gió theo mùa bị ảnh hưởng hiệu ứng Coriolis tạo thành từ quay quanh trục Trái Đất nên khơng khí từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành gió xốy có chiều xốy khác Bắc bán cầu Nam bán cầu Nếu nhìn từ vũ trụ Bắc bán cầu khơng khí di chuyển vào vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ khỏi vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ Trên Nam bán cầu chiều hướng ngược lại Ngồi yếu tố có tính tồn cầu trên, gió bị ảnh hưởng địa hình địa phương Do nước đất có nhiệt dung khác nên ban ngày đất nóng lên nhanh nước, tạo nên khác biệt áp suất có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền Vào ban đêm đất liền nguội nhanh nước hiệu ứng xảy theo chiều ngược lại 1.2 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRONG ĐỜI SỐNG 1.2.1 Năng lượng gió – nguồn lượng vơ tận Năng lượng gió giới Cuối kỷ 20 đầu kỷ 21 vấn đề nguồn lượng cung cấp cần phải xem xét lại: nguồn lượng hóa thạch cạn dần, SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp đồng thời vấn đề gây ô nhiễm môi trường việc đốt nhiên liệu hóa thạch trở nên trầm trọng Vấn đề lượng quan tâm nhiều lựa chọn cho ngành lượng thay tương lai Nguồn lượng quan tâm lượng gió, lượng mặt trời, lượng địa nhiệt, lượng sóng biển, lượng thủy triều… Tất loại lượng góp phần lớn vào việc cải tạo sống nhân loại cải thiện môi trường Các hệ thống lượng xem lựa chọn thay cho hệ thống cung cấp từ lưới điện quốc gia vùng nông thôn biệt lập, nơi mà việc phát triển lưới điện không khả thi mặt kinh tế, đó, lượng gió xem nguồn lượng dễ khai thác với công nghệ đơn giản chi phí đầu tư vận hành tương đối thấp Theo tính tốn nhà nghiên cứu, lượng từ mặt trời trái đất vào khoảng 173.000 tỉ KW lượng từ gió ước tính khoảng 3.500 tỉ KW Trên toàn bề mặt hành tinh chúng ta, lượng khai thác từ gió lớn lượng tồn dòng sông trái đất từ 10 đến 20 lần Năng lượng gió khai thác ứng dụng từ lâu dùng để chạy bơm nước, thuyền buồm Các cối xay gió xuất từ kỷ thứ 12 Từ đến việc nghiên cứu phát triển cơng nghệ sử dụng lượng gió ngày phát triển với tốc độ ngày nhanh số lượng lẫn chất lượng Theo thống kê, đến cuối năm 2003 tổng công suất lắp đặt nhà máy phát điện tua-bin gió giới 39.294 MW, gấp lần tổng công suất lắp đặt nhà máy điện Việt Nam Giá trị tăng 26% so với năm 2002 Như việc sử dụng lượng gió khoa học chứng minh khẳng định thực tế phát triển với tốc độ nhanh tua-bin gió lắp đặt giới Sự phát triển theo thời gian làm cho giá thành điện phát từ tuabin gió giảm từ 6,15 UScent/kWh (năm 1995) xuống 4,6 UScent/kWh (năm 1999) đến năm 2005 dự kiến 3,91 UScent/kWh Giá thành lắp đặt tua-bin gió trung bình vào khoảng 1000 USD/kW Với giá thành SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp điện sản xuất từ tua-bin gió ngày rẻ, kỹ thuật ngày tin cậy, số nước phát triển triển khai nhiều dự án lượng gió, số bật nước Ấn Độ, Trung Quốc,… Tình hình phát triển điện gió Việt Nam Ngày nay, trước tình hình nguồn lượng truyền thống (dầu mỏ, khí thiên nhiên, than,…) giới ngày khan hiếm, việc khai thác sử dụng nguồn lượng (ngoài lượng nguyên tử) lượng mặt trời, lượng gió… đề tài chương trình lớn quốc gia Việt Nam vùng có tiềm năng lượng gió mức thấp, nhiên số vùng thuộc hải đảo ven biển miền Trung lại có tốc độ gió cao, phù hợp với việc tận dụng để phát điện Tốc độ gió cần thiết trục tua-bin (có cao độ khoảng 40 – 60m) phù hợp cho việc vận hành thương mại vào khoảng - 7m/giây Tốc độ gió trung bình Việt Nam độ cao cách mặt đất 30m theo đánh giá khoảng - m/giây vùng bờ biển Ở vài đảo độc lập số đạt 9m/s, phù hợp để phát triển việc tận dụng loại lượng Từ năm 80 trở lại nhiều nhà khoa học với cơng trình, đề tài nghiên cứu khoa học tập trung nghiên cứu, khai thác nguồn lượng gió để phát điện Tuy nhiên, nghiên cứu dừng lại ứng dụng có cơng suất thấp (từ vài trăm đến 1.000W) Các nghiên cứu nhằm cung cấp điện cho hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, hải đảo, nơi mà lưới điện Quốc gia chưa vươn tới Định hướng đề cập đến kế hoạch phát triển nguồn điện đến năm 2010 Tổng Công ty Điện Lực Việt Nam (EVN) Gần đây, số dự án nhà máy điện gió quy mơ cơng nghiệp nghiên cứu triển khai nhà máy điện gió có công suất 750 kW lắp đặt huyện đảo Thanh niên Bạch Long Vĩ – Hải Phòng vào năm 2003, dự án nhà máy điện gió Hướng Linh huyện Vĩnh Linh - Quảng Trị xây dựng với cơng suất lên đến 60MW Có thể thấy gió nguồn lượng kinh tế thiên SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp nhiên ban tặng Tuổi thọ tua-bin phát điện lên đến 20-30 năm; số tua-bin gió phát điện xây dựng cách 50 năm hoạt động tốt Việc khai thác tốt nguồn lượng giúp đa dạng hóa nguồn phát điện, giảm bớt gánh nặng cho lưới điện vốn dựa nguồn lượng truyền thống Vấn đề làm để quy hoạch sử dụng nguồn lượng cách phù hợp 1.2.2 Thiết bị sử dụng lượng gió Lưới điện sử dụng lượng gió Gần đây, nhà khoa học Mỹ đề xuất giải pháp nối liền nhà máy lượng gió vùng khác mạng đường dây truyền tải, làm cho việc cung cấp điện đạt hiệu cao Để khắc phục tình trạng thiếu lượng tồn cầu, đồng thời góp phần bảo vệ mơi trường, từ lâu người tăng cường khai thác lượng gió Năng lượng gió có nhiều lợi để tạo nguồn điện rẻ Nhưng vấn đề lớn mà nhà máy điện sử dụng lượng gió gặp phải thực tế lúc có gió, mà nguồn điện khơng ổn định Hình 1.1 Trạm lượng gió Tuy nhiên, người ta khắc phục nhược điểm cách kết nối nhà máy điện sử dụng lượng gió hệ thống đường dây truyền tải SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp Năng lượng gió nhiều nơi bổ trợ cho nhau, tạo nguồn điện trì ổn định Theo nghiên cứu hai nhà khoa học Mỹ Cristina Archer Mark Jacobson, có nhà máy lượng gió nối liền trở lên đảm bảo việc cung cấp nguồn điện liên tục Một điều thuận lợi giả pháp giúp giảm bớt thất q trình phân phối điện Thay sử dụng nhiều hệ thống đường dây nối liền nhà máy với nơi tiêu thụ, điện sau nối mạng tập trung điểm chuyển tới thành phố hệ thống đường dây Hiện Mỹ vài nước khác bắt đầu kết nối nhà máy điện sử dụng lượng gió Những nhà máy kỳ vọng trở thành nơi sản xuất nguồn lượng rẻ nhất, giúp giảm đáng kể nguồn điện phải sản xuất từ nhà máy điện đốt than đá, từ giảm phát thải khí nhà kính vào bầu khí Trái đất Cối xay gió gia Ở vùng xa hệ thống điện, người ta hồn tồn làm chủ cối xay gió nhà, miễn ngơi nhà khơng gần tòa nhà cao tầng hay nhiều cối Thực tế, thị trường tua-bin gió nhỏ tăng 14% năm 2007 Một số tua-bin dành cho tàu thuyền, số khác cung cấp cho chủ nhà, người sống xa hệ thống điện Tóm lại, Trái Đất đủ gió để sản xuất điện đáp ứng nhu cầu nhân loại Đó nghiên cứu cơng bố Energy Economics Còn theo Viện Năng lượng gió Đức, thị trường lượng gió tồn cầu đạt tới số 107.000 MW/năm vào 2017, tăng lần so với lượng điện 20.000 MW sản xuất hàng năm 1.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.3.1 Các xu đầu tư nguồn lượng Chúng ta sống nhiều nguồn lượng vô tận –như mặt trời, gió, đại dương, thực vật, nguyên tử, lõi Trái đất – câu hỏi SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp công nghệ tính kinh tế khai thác chúng giới hạn trí tưởng tượng Gió cao: Ý tưởng: Những tuabin gió truyền thống ngừng gió lặng Các bong bóng hay rotor làm quay tuabin chắn gió mạnh, chắn độ cao 1000 – 1500 foot (khoảng 300 - 450m ) Cơng ty Magenn Power có trụ sở Ottawa hy vọng tung thị trường loại tuabin thương mại độ cao lớn - khí cầu nhỏ bơm đầy khí heli có đường kính 60 foot (khoảng 18m) vào năm 2010 Thực tế: Theo tính tốn, nguồn phong cao cung cấp lượng cho tồn địa cầu có tiềm khai khác 100 lần Nhưng người ta chờ xem vượt qua rào cản cơng nghệ để khai thác nguồn lượng cách kinh tế hay không Nhiên liệu xanh : Ý tưởng: Để có dạng nhiên liệu sinh học nguồn gốc từ dầu thực vật đòi hỏi phải có q trình canh tác xử lý công phu Người ta thay đổi cấu trúc gen loại tảo để tận dụng lượng tinh dầu mà chúng liên tục tiết sau lọc thành nhiên liệu thay Hai công ty Synthetic Genomics, J Craig Venter - nhà kinh doanh, nhà nghiên cứu gen người - điều hành, Sapphire Energy, Bill Gates tài trợ, tiến hành thử nghiệm loại tảo để sản xuất loại "nhiên liệu sinh học" vốn tiền thân dầu hỏa, xăng máy bay dầu diesel Thực tế: Nhiên liệu từ tảo có chưa sản xuất cách kinh tế Tuy nhiên, nhiều công ty đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực này, phải kể đến cơng ty hàng khơng dầu khí hùng mạnh Chính phủ Mỹ đồng ý chi 50 triệu USD cho nghiên cứu nhiên liệu từ tảo năm Sóng hệ mới: Ý tưởng: Năng lượng sinh từ dao động sóng chuyển hóa để vận hành máy phát điện Ít có ba mươi công ty phát triển công nghệ thu SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp lượng từ sóng Cơng ty Pelamis Wave Power Scotland phát minh công cụ vận hành "nông trại sóng" thương mại thức vào hoạt động vào năm 2008 khơi bờ biển Bồ Đào Nha Mỗi cỗ máy có đường kính khoảng 4m cung cấp đủ điện cho 500 hộ gia đình Thực tế: Dù lượng từ sóng chưa có tính cạnh tranh theo nghiên cứu Viện Greentech Media/Prometheus, thị trường lượng đại dương loại đạt giá trị 500 triệu USD năm vòng năm tới, cơng suất tăng lên 100 lần, đạt tỷ watt Năng lượng nhiệt hạch: Ý tưởng: Nhiệt hạch hạt nhân - phản ứng nguyên tử cung cấp lượng cho - sử dụng để tạo lượng Công ty theo đuổi ý tưởng: Năm 2010, hệ thống tạo tia laser cực mạnh mang tên National Ignition Facility Mỹ chiếu tập trung 192 tia laser vào cap-xun siêu nhỏ chứa đầy khí hy-đrơ để kích hoạt phản ứng nhiệt hạch mà người ta dự đoán sinh nhiều lượng số lượng mà tiêu thụ bước tiến quan trọng tiến trình nghiên cứu lượng nhiệt hạch Thực tế: Các nhà khoa học theo đuổi mục tiêu suốt 50 năm nay, riêng phủ Mỹ chi 20 tỷ USD cho nghiên cứu nhiệt hạch Dù vậy, thí nghiệm sử dụng lượng nhiệt hạch thực 15 năm tới Địa nhiệt sâu: Ý tưởng: Những nhà máy địa nhiệt truyền thống khai thác sức nóng gần bề mặt đất Các hệ thống địa nhiệt cải tiến (EGS) ngày bơm nước lạnh vào sâu lòng đất 3km để đạt độ siêu sôi Và hệ thống hoạt động nơi Hàng chục dự án R&D EGS thực khắp giới Công ty Geodynamics Úc dự kiến vào đầu năm 2010, nhà máy thử nghiệm công suất Megawatt, xếp vào hàng lớn giới, đưa vào hoạt động Thực tế: Theo Bộ Năng lượng Mỹ, với tiến cơng nghệ có, SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp EGS trở thành nguồn lượng quan trọng, kinh tế bền vững Ánh sáng mặt trời trái đất: Ý tưởng: Hoạt động tế bào lượng mặt trời mặt đất bị hạn chế mây, bụi đêm Những tế bào lượng mặt trời ngồi khơng gian xoay theo quỹ đạo trái đất bắt lượng mặt trời suốt 24 ngày gần ngày năm, sau truyền dạng sóng vơ tuyến Trái đất Cơng ty thành lập Solaren đạt hợp đồng với California's Pacific Gas and Electric để trở thành nhà cung cấp lượng từ không gian kể từ năm 2016 Thực tế: NASA Bộ Năng Lượng Mỹ chi 80 triệu USD suốt 30 năm qua để nghiên cứu loại lượng đến kết luận ý tưởng khả thi mặt kỹ thuật khó mang tính thương mại 1.3.2 Phong điện - triển vọng lượng Gió khơng có chủ, phí sử dụng lượng gió rẻ nhiều so với công nghệ muốn hoạt động phải có nhiên liệu, than đá hay khí tự nhiên Tuy nhiên, đầu tư ban đầu cho lượng gió lại cao Nếu tính giá trị trước mắt, việc trang bị số lượng lớn tua-bin gió phí tới vài triệu USD/megawatt, so sánh với nhà máy nhiệt điện Hơn nữa, gió khơng thổi thường xuyên Trong thực tế, tua-bin gió thường sinh điện khoảng 30% thời gian, nhiều thời gian việc thu hồi vốn xây dựng Theo ước tính Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), với khích lệ phủ chi phí bảo dưỡng tua-bin gió vốn có tuổi thọ tới 20 năm, xem giá thành lượng gió vơ rẻ - khoảng cent/KWh Thậm chí, ơng Andrew Karsner, Thứ trưởng phụ trách Năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ, cho với nguồn “nguyên liệu vô tận” thiên nhiên, tương lai gần, người ta sản xuất điện từ gió với mức chi phí khơng q nửa cent cho kWh Ưu điểm dễ thấy phong điện SVTT: Trần Quang Huy Page Đồ án tốt nghiệp không tiêu tốn nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường nhà máy nhiệt điện, dễ chọn địa điểm tiết kiệm đất xây dựng, khác hẳn với nhà máy thủy điện xây dựng gần dòng nước mạnh với điều kiện đặc biệt cần diện tích lớn cho hồ chứa nước.Các trạm phong điện đặt gần nơi tiêu thụ điện, tránh chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện Tình hình cung cầu Điện Việt Nam: Tốc độ tăng trưởng trung bình sản lượng điện Việt Nam 20 năm trở lại đạt mức cao, khoảng 12-13%/năm - tức gần gấp đôi tốc độ tăng trưởng GDP kinh tế Và theo dự báo Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, tốc độ tăng trưởng GDP trung bình tiếp tục trì mức 7,1%/năm nhu cầu điện sản xuất Việt Nam vào năm 2020 khoảng 200.000 GWh, vào năm 2030 327.000 GWh Trong đó, huy động tối đa nguồn điện truyền thống sản lượng điện nội địa đạt mức tương ứng 165.000 GWh (năm 2020) 208.000 GWh (năm 2030) Điều có nghĩa kinh tế bị thiếu hụt điện cách nghiêm trọng, tỷ lệ thiếu hụt lên tới 20-30% năm Nếu dự báo Tổng Công ty Điện lực trở thành thực phải nhập điện với giá đắt gấp 2-3 lần so với giá sản xuất nước, hoạt động sản xuất kinh tế rơi vào đình trệ, đời sống người dân bị ảnh hưởng nghiêm trọng Tiềm Điện gió Việt Nam: Nằm khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có thuận lợi để phát triển lượng gió So sánh tốc độ gió trung bình vùng biển Đơng Việt Nam vùng biển lân cận cho thấy gió biển Đơng mạnh thay đổi nhiều theo mùa.Trong chương trình đánh giá lượng cho Châu Á, Ngân hàng Thế giới có khảo sát chi tiết lượng gió khu vực Đơng Nam Á, Việt Nam có tiềm gió lớn với tổng tiềm điện gió Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức 200 lần công suất thủy điện Sơn La, 10 lần tổng công suất dự báo SVTT: Trần Quang Huy Page 10 Đồ án tốt nghiệp  Z V Z   V Z r .  Zr     (6) V(z): Vận tốc gió độ cao z (m/s) V(zr): Vận tốc gió độ cao zr tham khảo (m/s) α: hệ số mũ, thay đổi theo độ mấp mô bề mặt (là đại lượng đo lực ma sát gió thổi ngang qua mặt đất) [9] Qua đó, ta thấy việc lựa chọn vị trí cao độ lắp đặt Tuabin gió ảnh hưởng lớn đến sản lượng điện thu Ngồi ra, Cơng suất điện thu tuabin gió phụ thuộc vào công nghệ tuabin, hay hệ số công suất (hiệu suất) tuabin Do cơng suất điện thực tế Tuabin xác định theo công thức: PR  Pg CF    (7) Trong đó, PR - Công suất thực tế CF    – Hệ số công suất (Hiệu suất) tuabin hàm tỷ số tốc độ  góc điều chỉnh cánh quạt  Tỷ số tốc độ  định nghĩa bởi:   V R (8) Trong đó:  - Vận tốc gốc cánh quạt Hiệu suất tổng cộng Tuabin = Hiệu suất Rotor x Hiệu xuất truyền động x Hiệu suất máy phát x Điều kiện gió [2] Vì vậy, Tuabin gió thiết kế hồn chỉnh tương đối tốt nhận khoảng 30% đến 40% Tổng lượng tiềm gió Từ phân tích ta xác định sản lượng điện trung bình năm: AE  PR T  Pg CF   .T (9) Trong đó: AE (MWh/tuabin) - Sản lượng điện thực tế năm tuabin CF: Hệ số công suất T (h/năm): Số vận hành năm SVTT: Trần Quang Huy Page 34 Đồ án tốt nghiệp 3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐIẾN SẢN LƯỢNG ĐIỆN - Sản lượng điện Tuabin gió phụ thuộc vào yếu tố sau: + Tỷ lệ bậc với tốc độ gió + Phụ thuộc vào độ mấp mơ bề mặt, hay lực ma sát gió thổi qua mặt đất nơi lắp đặt tuabin gió + Phụ thuộc vào hệ số công suất tuabin hay phụ thuộc vào chủng loại tuabin( Hãng sản xuất) + Phụ thuộc vào độ cao trụ tuabin diện tích cản gió cánh quạt (hay gọi thông số kỹ thuật tuabin) 3.3 CÁC ĐIỀU KIỆN LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ Bao gồm:       Tiềm gió khu vực Khả kết nối vào hệ thống điện Điều kiện địa hình, địa chất khu vực Điều kiện giao thông khu vực Khoảng cách tới cơng trình dân cư Các khó khăn cản trở khác SVTT: Trần Quang Huy Page 35 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4: TIỀM NĂNG GIÓ VÀ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIĨ TỈNH QUẢNG BÌNH 4.1 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG GIÓ CỦA KHU VỰC Theo khảo sát bước đầu chuyên gia xác định số địa điểm vùng tỉnh Quảng Bình có nguồn lượng gió phong phú, có khả xây dựng trạm phát điện gió với quy mơ cơng nghiệp Căn vào Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Quảng Bình giai đoạn đến 2020, tầm nhìn đến 2030 tỉnh Quảng Bình đánh giá tỉnh có tiềm gió, khu vực xã ven biển huyện Lệ Thủy,Quảng Ninh, khu vực Bãi Dinh (xã Dân Hóa, huyện Minh Hóa, tỉnh Quảng Bình) có tiềm gió điều kiện thuận lợi cho đầu tư phát triển nhà máy điện gió có vận tốc gió bình qn độ cao 60m từ 5,75-6m/s, cụ thể hình bên dưới: Hình 4.1: Bản đồ phân bố tốc độ gió trung bình Việt Nam (Lấy theo quy hoạch viên Năng lượng) Qua số liệu gió đo thực tế, đối chứng với số liệu Đài Khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Bình qua kết thu từ đo gió khác khu vực, khẳng định tiềm năng lượng gió khu vực thuộc SVTT: Trần Quang Huy Page 36 Đồ án tốt nghiệp loại lớn Việt Nam có tính khả thi để xây dựng nhà máy điện gió có quy mơ lớn Ngồi ra, vị trí dự án điện gió Bãi Dinh nằm vùng quy hoạch “Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Quảng Bình” Bộ Cơng thương phê duyệt Vì vậy, bổ sung dự án điện gió để phát điện phù hợp với quy hoạch điện gió tỉnh Quảng Bình 4.2 KẾT QUẢ ĐO GIĨ TẠI TRẠM ĐO GIĨ BÃI DINH 4.2.1 Trạm đo gió Trạm đo gió Bãi Dinh dự kiến xây dựng khu vực Bãi Dinh, xã Dân Hóa, huyện Minh Hóa, tỉnh Quảng Bình, cách cửa Cha Lo khoảng 8,5km Toạ độ địa lý hệ VN2000 múi 475756; 1963911 Hiện trạng khu vực trạm đo gió đất trống có bụi thấp Hình 4.2: Mặt khu vực lắp cột đo gió khu vực Bãi Dinh SVTT: Trần Quang Huy Page 37 Đồ án tốt nghiệp 4.2.2 Vận tốc gió trung bình khu vực Bảng 4.1: Tốc độ gió trung bình hàng tháng khu vực Bãi Dinh Đơn vị: m/s Tháng T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Năm 60m 6,41 5,06 5,30 6,13 4,70 11,26 9,85 8,50 7,15 5,55 7,41 6,63 6,93 50m 6,35 5,2 6,04 4,68 11,29 9,93 8,2 6,93 5,3 7,12 6,55 6,91 (Nguồn: Quy hoạch điện gió tỉnh Quảng Bình) Kết cho thấy tháng có vận tốc gió trung bình lớn tháng 6, 7, 8; tháng có vận tốc gió trung bình thấp tháng 2, 3, 10 Hình 4.3: Đồ thị biến thiên tốc độ gió theo độ cao khu vực Bãi Dinh Đường biến trình tốc độ gió trung bình tháng năm độ cao khác trạm đo có hình dạng tương tự Vì vậy, kết luận số liệu trạm đo có tính tương quan với có độ tin cậy cao để tính tốn sản lượng điện năm 4.2.3 Hướng gió Hình 4.4: Hoa gió theo 16 hướng năm đo đạc độ cao 60m Bãi Dinh SVTT: Trần Quang Huy Page 38 Đồ án tốt nghiệp * Nhận xét: Hướng gió chủ đạo khu vực hướng gió Đơng Bắc (NE) Tây Nam (SW) tần suất xuất tương ứng đạt 30,5% 25,7% 4.2.4 Tần suất xuất cấp độ gió chuỗi số liệu thực đo Tổng cộng 100 100 100 100 Hình 4.5: Biểu đồ phân bố tốc độ gió thực đo độ cao 60m Bãi Dinh * Nhận xét: Tần suất tốc độ gió để tuabin bắt đầu phát điện v  m/s độ cao 60m chiếm 98% thời gian đo đạc 01 năm Với đặc điểm gió trên, khu vực Bãi Dinh xem khu vực có tiềm gió tốt, khai thác hiệu 4.2.5 Kết luận tiềm gió khu vực Bãi Dinh - Các hướng gió khu vực: Đơng Bắc (NE), Tây Nam (WSW) - Tốc độ gió tương đối ngày tháng năm; tần suất gió phục vụ phát điện cao, chiếm 98% thời gian năm - Sự biến đổi tốc độ gió theo độ cao khu vực không nhiều - Vận tốc gió trung bình năm độ cao 50m 6,93m/s - Vận tốc gió trung bình năm độ cao 60m 7,6m/s 4.3 NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG GIÓ Ở KHU VỰC CÁC XÃ VEN BIỂN HUYỆN LỆ THUỶ VÀ QUẢNG NINH Căn vào Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Quảng Bình giai đoạn đến 2020, tầm nhìn đến 2030 tỉnh Quảng Bình đánh giá tỉnh có tiềm gió, khu vực xã ven biển hai huyện Quảng Ninh SVTT: Trần Quang Huy Page 39 Đồ án tốt nghiệp Lệ Thủy nằm khu vực có vận tốc gió bình qn độ cao 60m từ 5-6m/s, cụ thể hình bên dưới: Hình 4.6: Bản đồ tiềm gió tỉnh Quảng Bình 60m khu vực ven biển huyện Lệ Thủy Quảng Ninh Qua số liệu gió đo thực tế, đối chứng với số liệu Đài Khí tượng thủy văn huyện Quảng Ninh Lệ Thủy, qua kết thu từ đo gió khác khu vực, khẳng định tiềm năng lượng gió khu vực thuộc loại lớn Việt Nam có tính khả thi để xây dựng nhà máy điện gió có quy mơ lớn 4.3.1 Trạm đo gió Trạm đo gió xã ven biển hai huyện Quảng Ninh Lệ Thủy xây dựng tại, cách trung tâm huyện xã ven biển hai huyện Quảng Ninh Lệ Thủy tỉnh Quảng Bình Cao độ địa hình khu vực đặt trạm so với mặt biển 127m Hiện trạng khu vực trạm đo đất trống có bụi thấp SVTT: Trần Quang Huy Page 40 Đồ án tốt nghiệp 4.3.2 Vận tốc gió Hình 4.7: Đồ thị biến thiên tốc độ gió theo độ cao khu vực Hải Ninh Đường biến trình tốc độ gió trung bình tháng năm độ cao khác trạm đo có hình dạng tương tự Vì vậy, kết luận số liệu trạm đo có tính tương quan với có độ tin cậy cao để tính tốn sản lượng điện năm 4.3.3 Hướng gió Hình 4.8: Hoa gió theo 16 hướng năm đo đạc độ cao 60m khu vực Hải Ninh Hướng gió chủ đạo khu vực dự án hướng gió Bắc Đông Bắc (ENE) Nam Tây Nam (SWS) SVTT: Trần Quang Huy Page 41 Đồ án tốt nghiệp 4.3.4 Tần suất xuất cấp độ gió chuỗi số liệu gió đo thực Hình4.9: Biểu đồ phân bố tốc độ gió thực đo độ cao 60m Hải Ninh Tần suất tốc độ gió để tuabin bắt đầu phát điện v  m/s độ cao 60m chiếm 90% thời gian đo đạc 01 năm Với đặc điểm gió trên, khu vực ven biển huyện Lệ Thủy Quảng Ninh xem khu vực có tiềm gió tốt, khai thác hiệu 4.3.5 Kết luận tiềm gió khu vực xã ven biển huyện Lệ Thủy Quảng Ninh - Các hướng gió khu vực: Bắc Đông Bắc (ENE), Nam Tây Nam (SWS) - Tốc độ gió tương đối ngày tháng năm , tần suất gió phục vụ phát điện cao, chiếm 90% thời gian năm - Sự biến đổi tốc độ gió theo độ cao khu vực không nhiều - Vận tốc gió trung bình năm độ cao 60m 6,0m/s - Vận tốc gió trung bình năm độ cao 80m 6,5m/s 4.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 4.4.1 Nhận xét Dựa kết đánh giá tiềm gió tỉnh Quảng Bình Thấy khu vực Bãi Dinh xã ven biển huyện Lệ Thủy huyện Quảng Ninh có đủ yếu tố để lắp đặt điện gió - Điện gió nguồn lượng không ảnh hưởng đến môi trường SVTT: Trần Quang Huy Page 42 Đồ án tốt nghiệp - Tốc độ gió trung bình tháng/năm lớn tốc độ khởi động Tua-bin có thị trường(3m/s) chiếm 98% năm - Trong năm có tháng 6,7,8 có vận tốc lớn đủ Tua-bin chạy với công suất tối đa - Những khu vực có địa hình giao thơng thuận lợi cho việc thực điện gió - Đây khu vực chịu thiên tai - Ngồi có nhiều vùng đất trống phù hợp với điện gió - Có thể dễ dàng kết vào hệ thống điện quốc gia 4.4.2 Kết luận - Quảng Bình tỉnh phát triển nên nhu cầu cần điện ngày tăng - Với tình hình biến đổi khí hậu ngày phức tạp, nguồn nhiên liệu ngày cạn kiệt phải tìm nguồn lượng thay nguồn lượng cũ mà không gây ảnh hưởng đến môi trường - Kết đánh giá tiềm gió tỉnh Quảng bình dùng nguồn lượng gió để phát triển điện gió địa bàn - Qua Bãi Dinh khu vực ven biển huyện Lệ Thủy Quảng Ninh có đủ điều kiện yếu tố để tỉnh Quảng Bình thực dự án điện gió, nhằm giải nhu cầu dùng điện người dân SVTT: Trần Quang Huy Page 43 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) TS Nguyễn Thượng Bằng, KS Phạm Đức Cường – Tạp chí khoa học cơng nghệ xây dựng -Bài báo khoa học – Xây dựng thuật tốn chương trình tính tốn lượng gió Việt Nam đánh giá hiệu (2) PGS.TS.Hồng Dương Hùng –giáo trình lượng tái tạo (3)ThS Nguyễn Văn Đoài, Bài báo khoa học, “Nghiên cứu lựa chọn phương án xây dựng để tuabin gió đạt sản lượng điện tối ưu” Tạp chí KH&CN Đại học Đà Nẵng, Số 9(106).2016 (4)ThS Nguyễn Văn Đoài, Bài báo khoa học, “Nghiên cứu tổng quan Tuabin gió yếu tố ảnh hưởng đến sản lượng điện Tuabin” Tạp chí KH&CN Đại học Lạc Hồng, Số đặc biệt 2017 (5)ThS Nguyễn Văn Đoài, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở, “ Nghiên cứu, tính chọn thơng số kỹ thuật tuabin phù hợp với tốc độ gió khu vực trung trung nhằm đạt sản lượng điện tối ưu” Trường Đại Học Quảng Bình, năm 2016 (6)Báo cáo nghiên cứu hội đầu tư “Dự án điện gió Hải Ninh” cơng ty đầu tư điện gió B T (7)Báo cáo nghiên cứu hội đầu tư điện gió “Dự án điện gió Bãi Dinh” tổng cơng ty Tân Toàn Cầu (8)Báo cáo quy hoạch viên Năng lượng Tiềm năng lượng gió Việt Nam (9)Catalog giới thiệu thiết bị hãng cung cấp thiết bị tuabin gió như: Vestax; GE; W2E; Gamesa; Suzlon (10)http://nangluongvietnam.vn/news/vn/khoa-hoc-va-cong-nghe/nguyen-lylam-viec-cua-tuabin-gio.html SVTT: Trần Quang Huy Page 44 Đồ án tốt nghiệp Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CỦA GIĨ 1.2 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TRONG ĐỜI SỐNG 1.2.1 Năng lượng gió – nguồn lượng vô tận .2 1.2.2 Thiết bị sử dụng lượng gió 1.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.3.1 Các xu đầu tư nguồn lượng 1.3.2 Phong điện - triển vọng lượng 1.4 NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN CỦA VIỆC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 16 1.4.1 Những thuận lợi 16 1.4.2 Những khó khăn 16 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN GIÓ 18 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 18 2.2 CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ 18 2.3 CƠNG SUẤT CÁC LOẠI TUABIN GIĨ 21 2.4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT TUABIN GIÓ 22 2.5 MỘT SỐ TUA BIN GIÓ HIỆN CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG 23 2.5.1 Tuabin Ge 2.0 –116 23 2.5.2 Tuabin Vestas V100-2.0 25 2.5.3 Tuabin Gamesa 2.5 MW – G114 .27 2.5.4 Tuabin W2E 2.0 W100 .29 2.5.5 Tuabin Suzlon S88 – 2.1MW 31 CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẦU TƯ ĐIỆN GIÓ 33 3.1 CÁCH XÁC ĐỊNH SẢN LƯỢNG ĐIỆN CỦA MỘT TUA BIN 33 3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐIẾN SẢN LƯỢNG ĐIỆN 35 3.3 CÁC ĐIỀU KIỆN LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ 35 CHƯƠNG 4: TIỀM NĂNG GIÓ VÀ KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIĨ TỈNH QUẢNG BÌNH 36 4.1 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG GIÓ CỦA KHU VỰC 36 4.2 KẾT QUẢ ĐO GIÓ TẠI TRẠM ĐO GIÓ BÃI DINH 37 4.2.1 Trạm đo gió .37 4.2.2 Vận tốc gió trung bình khu vực 38 4.2.3 Hướng gió 38 SVTT: Trần Quang Huy Page 45 Đồ án tốt nghiệp 4.2.4 Tần suất xuất cấp độ gió chuỗi số liệu thực đo 39 4.2.5 Kết luận tiềm gió khu vực Bãi Dinh 39 4.3 NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG GIÓ Ở KHU VỰC CÁC XÃ VEN BIỂN HUYỆN LỆ THUỶ VÀ QUẢNG NINH 39 4.3.1 Trạm đo gió .40 4.3.2 Vận tốc gió .41 4.3.3 Hướng gió 41 4.3.4 Tần suất xuất cấp độ gió chuỗi số liệu gió đo thực 42 4.3.5 Kết luận tiềm gió khu vực xã ven biển huyện Lệ Thủy Quảng Ninh 42 4.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 42 4.4.1 Nhận xét 42 4.4.2 Kết luận 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 SVTT: Trần Quang Huy Page 46 Đồ án tốt nghiệp SVTT: Trần Quang Huy Page 47 Đồ án tốt nghiệp SVTT: Trần Quang Huy Page 48 ... cập đến kế hoạch phát triển nguồn điện đến năm 2010 Tổng Công ty Điện Lực Việt Nam (EVN) Gần đây, số dự án nhà máy điện gió quy mơ cơng nghiệp nghiên cứu triển khai nhà máy điện gió có cơng suất... 2: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN GIÓ 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, lượng gió trở thành nguồn tiềm cho hệ thống máy phát điện với ảnh hưởng cho môi trường nhỏ Tổng lượng máy phát sức gió (Wind Energy... vực phát triển lượng gió khơng trải tồn lãnh thổ Với ảnh hưởng gió mùa chế độ gió khác Nếu phía bắc đèo Hải Vân mùa gió mạnh chủ yếu trùng với mùa gió đơng bắc, khu vực giàu tiềm Quảng Ninh, Quảng