1.3.4.1. Các khó khăn thách thức
Bình Thuận là tỉnh tiên phong thực hiện quy hoạch điện gió. Phương pháp tiếp cận quy hoạch cũng như kỹ thuật sử dụng phần mềm xử lý bản đồ và hệ thống thông tin địa lý (GIS) là hoàn toàn mới. Do vậy, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi các khó khăn, thách thức nhất định.
Khó khăn thứ nhất là chưa có một quy định Nhà nước nào về nội dung, trình tự, thủ tục để lập quy hoạch phát triển điện gió. Giải pháp tạm thời là sử dụng các kết quả của dự án điện gió đã được nghiên cứu để đưa vào quy hoạch phát triển điện lực Tỉnh. Khi Bộ Công thương phê duyệt quy hoạch phát triển điện lực tỉnh, đồng thời
11Báo cáo đầu tư tương đương với nghiên cứu tiền khả thi; Dự án đầu tư bằng nghiên cứu khả thi.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 28
sẽ phê duyệt luôn lưới điện đồng bộ của nhà máy điện gió. Giải pháp này không toàn diện, không có tính định hướng. Thực chất, nó chỉ đơn thuần là “hợp thức hóa” các dự án có sẵn.
Khó khăn thứ hai là nhận thức chung về công nghệ mới điện gió và các quy trình quy phạm kỹ thuật liên quan còn rất thấp. Trong điều kiện nền công nghiệp điện gió của Việt Nam còn rất phôi thai, kiến thức về công nghệ điện gió chưa được phổ biến rộng rãi, quy trình quy phạm kỹ thuật liên quan chưa có, thìcác cơ quan quản lý Nhà nước gặp nhiều khó khăn lúng túng khi phải thẩm định các đề án liên quan đến điện gió.
Khó khăn thứ ba liên quan đến quy hoạch sử dụng đất. Trên bản đồ quy hoạch sử dụng đất của địa phương, hoàn toàn chưa có vị trí nào quy hoạch cho mục đích phát triển phong điện. Việc bổ sung mục đích này vào bản đồ quy hoạch sử dụng đất sẽ dẫn đến việc thay đổi mục đích sử dụng đất của một khu vực nhất định nào đó và có khả năng ảnh hưởng đến mục đích sử dụng đất của khu vựclân cận. Ngoài ra, những quy định về vùng loại trừ, vùng đệm cho hoạt động điện gió hoàn toàn chưa có.
1.3.4.2. Các vấn đề nảy sinh trong quá trình thực hiện
Trong quá trình thực hiện quy hoạch,tư vấn quy hoạch đã nhận được sự hợp tác và chia sẻ kinh nghiệm quy hoạch từtư vấn Đức (Bosch&Partner). Kỹ thuật xếp chồng dùng phần mềm xử lý bản đồ và hệ thống thông tin địa lý MapInfo Pro 10.0 được giới thiệu như là kỹ thuật tiên tiến trong quy hoạch tại các nước phát triển. Đồng thời, áp dụng phần mềm này ở Việt Nam được đánh giá là có tính khả thi nhất so với các phần mềm khác. Tuy nhiên, do điều kiện khác biệt giữa Việt Nam và Đức về trình độ quản lý và tính sẵn có của cơ sở dữ liệu, việc quy hoạch theo phương pháp luận của tư vấn Đức đã gặp một số khó khăn khi áp dụng trong điều kiện Việt Nam.
Các quy định cụ thể về các vùng loại trừ và vùng đệm làm cơ sở xác định các vùng quy hoạch điện gió chưa từng tồn tại ở Việt Nam.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 29
1.3.4.3. Các giải pháp giải quyết vấn đề
Sau nhiều lần thảo luận, trao đổi, tư vấn quy hoạch đã nghiên cứu, vận dụng sáng tạo phương pháp luận quy hoạch cho phù hợp, khả thi với điều kiện Việt Nam và nhận được sự đồng thuận từ tư vấn Đức. Phương pháp luận này được áp dụng thành công trong trường hợp quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Bình Thuận.
Trong quá trình thực hiện quy hoạch, Sở Công thương Bình Thuận, với vai trò tham mưu cho UBND tỉnh, đã mạnh dạn xây dựng các quy định tạm thời về vùng loại trừ và vùng đệm. Quy định này chỉ có tính chất tạm thời, chỉ áp dụng trong phạm vi tỉnh Bình Thuận, trong khi chờ Bộ Công thương nghiên cứu ban hành quy định thống nhất trên toàn Việt Nam.
Dự án Năng lượng Gió GIZ (GIZ Wind Energy Project, thuộc Bộ Bảo tồn Thiên nhiên, Môi trường và An toàn Hạt nhân Đức, trợ giúp thiết lập khung pháp lý và hỗ trợ kỹ thuật cho phát triển điện gió nối lưới ở Việt Nam), đã hỗ trợ tích cực trong việc thuê chuyên gia xử lý lại bản đồ hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất tỉnh Bình Thuận và tổ chức đào tạo, chuyển giao công nghệ sử dụng phần mềm MapInfo cho các cán bộ liên quan. Cuối cùng bộ bản đồ này cũng được xử lý xong và là đầu vào rất quan trọng để thực hiện quy hoạch.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 30
Chương 2
ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ CỦA TỈNH QUẢNG NINH 2.1. Phương pháp đánh giá tiềm năng lượng gió
Một dự án về năng lượng gió phải được bắt đầu từ số liệu điều tra cơ bản được tiến hành trong nhiều năm.
Ở quy mô toàn cầu nên có một bản đồ gió một cách chi tiết. Đáng tiếc là chưa có tổ chức, định chế nào làm việc đó. Mới có bản đồ gió tỉ lệ xích nhỏ và không đầy đủ. Ở nước ta cũng chưa có tổ chức nào, chương trình quốc gia nào làm công việc đo và lập bản đồ đo gió Việt Nam. Một số nước như Trung Quốc, Nhật Bản….đã có bản đồ các đường đồng giá trị về vận tốc gió trên quy mô cả nước. Tuy vậy, bản đồ gió cho từng vùng, nhất là những vùng có tiềm năng về gió thì không có ngay mà cần thời gian đo đạc trong nhiều năm khi cần chú ý lập dự án cho vùng đó. Việc đo gió ở quy mô một dự án cần trang bị các máy đo gió ghi tự động lưu trữ số liệu hoặc truyền trực tiếp số liệu xuống máy tính, cần xây lắp các trụ đặt thiết bị đo hướng gió, vận tốc gió có chiều cao từ vài chục mét đến 60, 80 mét. Từ số liệu đo gió đủ tin cậy với thời gian đo liên tục trong một số năm thì mới có căn cứ ban đầu cho việc phân tích và đánh giá tiếp theo. Các máy đo gió này phải có tính năng đo 2 giây một lần và cứ 10 phút thì lấy giá trị trung bình.
Công việc xử lý số liệu đo
Từ số liệu đo được, ta sẽ lập các biểu mẫu:
(1) Vận tốc gió theo từng giờ trong ngày (từ giờ thứ 1 đến giờ thứ 24 trong ngày) vào mùa đông, vào mùa hè và trung bình trong năm.
(2) Vận tốc gió trung bình theo từng ngày trong năm. (3) Vận tốc gió trung bình theo từng tháng trong năm. Từ các biểu mẫu này, ta lập các đồ thị:
1/Đồ thị bar V=f (giờ trong ngày) v- m/s giờ trong ngày: 1,2,..,24 Từ đồ thị này tìm:
HV: Nguyễn Xuân Khánh 31
(1)
2/ Đồ thị bar V=f (giờ trong tháng)
Vận tốc gió trung bình trong tháng (vtb):
(2)
3/ Căn cứ biểu mẫu V=f (giờ trong ngày) (của giá trị trung bình trong cả năm), ta lập bảng tần suất xuất hiện từng vận tốc gió theo số giờ trong ngày hay theo số giờ trong tháng. Từ bảng này, lập đồ thị bar tần suất xuất hiện=f(V) (tần suất xuất hiện - tính theo thời gian: số giờ trong tháng) .
Lập thêm đồ thị XY-Scatter tần suất xuất hiện=f(V).
(4) Lập bảng phân bố luỹ tích số giờ có gió mà V gió < V gió tham chiếu. Cột thứ I của bảng này là các khoảng vận tốc gió, cột thứ II là số giờ có vận tốc gió đó xuất hiện, cột thứ III là số giờ luỹ kế. Cụ thể, gọi cột 1 của hàng thứ i là cột i,1. Cột thứ 2 là cột i,j-1 thì cột luỹ kế là cột i,j.
Giá tri của cột i,3= Giá trị của cột i-1, j+ giá trị cột i,2.
Vẽ đồ thị phân bố luỹ tích số giờ có gió mà V gió < V gió tham chiếu. (trục tung là % luỹ kế (cột 4). Trục hoành là các khoảng giá trị của V. (cột 1)
Lấy phương trình giải tích của đồ thị phân bố luỹ tích số giờ có gió mà V gió < V gió tham chiếu. Phương trình này cần ở dạng tuyến tính. Và chú ý tuyến tính hoá đường cong đồ thị tần suất xuất hiện=f(V) trong phạm vi V=0.7*Vtb đếnV=2*Vtb.
Từ đồ thị tần suất xuất hiện=f(V) và đồ thị phân bố luỹ tích số giờ có gió mà V
gió< Vgió tham chiếu ta có thể định tính được trạng huống của gió tại vùng khảo sát. Song để có cách nhìn tổng quan và chính xác, ta cần sử dụng hàm phân bố thống kê toán học Weibull. Sử dụng hàm Weibull sẽ vừa định tính và định lượng trạng huống của gió tại vùng này, vừa có thể từ đó tính được mật độ năng lượng gió.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 32
Có thể căn cứ thêm vào các thông số của tua-bin gió dự kiến sẽ được lắp đặt để tính ra điện năng mà nó sản xuất.
Phân bố Weibull
Nhận xét từ đồ thị tần suất vận tốc gió và đồ thị phân bố luỹ tích đã nói ở trên, nếu ta lấy trục hoành theo V/Vtb thì ta sẽ có đồ thị của các đại lượng tương tự, rất tiện lợi cho việc so sánh trạng huống của các vùng gió khác nhau. Những trạng huống này có thể được mô hình hoá bằng hàm thống kê toán học Weibull hay Rayleigh. Nhờ hai hàm phân bố này ta có thể đoán định số giờ làm việc có hiệu quả của tua-bin gió và điện năng thu được từ các máy phát điện bằng tua-bin gió.
Hàm Weibull:
Hàm Weibull F(V) mô tả số thời gian hoặc số % thời gian mà gió có vận tốc nhỏ hơn một vận tốc quy chiếu: F(V)=P (V≤V' ) (không thứ nguyên) (3)
Hàm Weibull f(V) mô tả mật độ phân bố tần suất Vgió: f(V)=dF(V)/dV (s/m) (4)
hoặc:
(m/s) (5)
Hàm S(V) được định nghĩa là thời gian mà V>=V' tức là S(V)=1 - F(V) = P (V>=V’)
Vận tốc trung bình có thể tìm được từ biểu thức:
(m/s) (6)
Và lệch sai tiêu chuẩn ρ (m2/s2 ) bằng:
HV: Nguyễn Xuân Khánh 33
Phân bố Weibull:
Đặc tính của phân bố Weibull biểu thị bởi hai nhân tử đặc tính: nhân tử k (không thứ nguyên) và nhân tử thang độ c (m/s). Nhân tử k đặc trưng cho dạng đường cong phân bố. Nhân tử c đặc trưng cho thang độ của trục toạ độ gọi là tham số tiêu độ.
Hàm số phân bố luỹ tích F(V):
(8)
Hàm phân bố tần suất mật độ vận tốc f(V):
(9)
Vtb có thể biểu thị qua k và c; hoặc c là hàm của Vtb và k. Các tích phân trên rất khó giải, do vậy để đơn giản người ta đưa (10) vào hàm Gamma Γ:
(10)
Suy ra:
(11)
Thay (11) vào biểu thức F(V) và f(V) ta được:
(12)
(13)
Hàm phân bố Rayleigh là trường hợp riêng của hàm Weibull, khi k=2. Khi đó, Γ2=(1+1/2)=π/4, lúc này F(v)và f(v) trở thành:
HV: Nguyễn Xuân Khánh 34
(14)
(15)
Hàm Γk(1+1/k) có thể được tính gần đúng bằng hàm Gamma G hoặc tra từ số tay toán học. G=0.2869 1/k + 0.6880 k0.1.
Chú ý rằng cần lấy giá trị trục tung của đồ thị f(V) nhân lên 10 lần.
Tìm các nhân tử Weibull từ bảng số liệu về gió:
Sau khi đã có các số liệu đo đầy đủ, ta có thể tính được các giá trị của các nhân tử k và c của hàm Weibull. Có ba phương pháp để xác định các giá trị này:
- Phương pháp dùng đồ thị hệ trục toạ độ Weibull - Phương pháp phân tích lệch sai tiêu chuẩn
- Phương pháp phân tích hệ số đường cong năng lượng. Trong phần này trình bày phương pháp thứ nhất và thứ ba.
Phương pháp dùng đồ thị hệ trục toạ độ Weibull
Bằng cách chuyển đường cong đồ thị Weibull sang dạng tuyến tính thì dễ dàng xác định giá trị của k và c. Lúc này tang của góc nghiêng đường Weibull tuyến tính chính là k. Cách làm:
Trục tung (hàm luỹ tích F(V)) có thang độ chia theo lnln[1-F(V)]-1. Trục hoành có thang độ chia theo ln(V).Lúc này đồ thị hàm Weibull sẽ có dạng đường thẳng. Đường thẳng này được đặt vào đồ thị qua hai cặp giá trị của phương trình giải tích của đố thị phân bố luỹ tích số giờ có gió mà Vgió< V gió tham chiếu (đã nói ở phần trên).
Đo độ nghiêng của đường đồ thị tuyến tính này, chính là hàm lượng giác tang của nó. Chính là k. Từ giao điểm của đường này với đường F(V)=0.632 chiếu xuống trục hoành, ta có giá trị của c.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 35
Phương pháp dùng hệ số đường cong năng lượng
Golding định nghĩa hệ số đường cong năng lượng k như sau:
(16)
E: Tổng năng lượng khả dụng e: Năng lượng tính theo Vtb3
Mật độ công suất: P(V)/A = 0.5*ρ*V3 (W/m2) Suy từ công thức trên cho hàm f(V), được:
(17)
Có thể tìm kE theo biểu thức:
(18)
Như vậy, sau khi đã có kE ta sẽ tính mật độ năng lượng (W/m2)
(19)
2.2. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực
2.2.1. Vị trí địa lý
Quảng Ninh có toạ độ địa lý khoảng 106026' đến 108031' kinh độ đông và từ 20040' đến 21040' vĩ độ Bắc. Bề ngang từ Đông sang Tây, nơi rộng nhất là 195 km. Bề dọc từ Bắc xuống Nam khoảng 102km. Điểm cực Bắc là dãy núi cao thuộc thôn Mỏ Toòng, xã Hoành Mô, huyện Bình Liêu. Điểm cực Nam ở đảo Hạ Mai thuộc xã Ngọc Vừng, huyện Vân Đồn. Điểm cực Tây là sông Vàng Chua ở xã Bình Dương và xã Nguyễn Huệ, huyện Đông Triều. Điểm cực Đông trên đất liền là mũi Gót ở Đông Bắc Trà Cổ, Tp Móng Cái.
HV: Nguyễn Xuân Khánh 36
Quảng Ninh có biên giới quốc gia và hải phận giáp giới nước Cộng hoà Nhân dân Trung Hoa. Trên đất liền, phía bắc (có các huyện Bình Liêu, Hải Hà và thành phố Móng Cái) giáp huyện Phòng Thành và thị trấn Đông Hưng, tỉnh Quảng Tây với 132,8km đường biên giới; phía Đông là vịnh Bắc Bộ; phía Tây giáp các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang, Hải Dương; phía Nam giáp Hải Phòng. Bờ biển dài 250km.
Diện tích tự nhiên toàn tỉnh Quảng Ninh tính đến ngày 01/10/2010 là 611.081,3Ha. Trong đó đất nông nghiệp 243.833,2Ha; đất chuyên dùng 36.513Ha; đất ở 6.815,9Ha; đất chưa sử dụng 268.158,3Ha.
2.2.2. Đặc điểm địa hình, địa chất
Quảng Ninh là tỉnh miền núi - duyên hải. Hơn 80% đất đai là đồi núi. Hơn hai nghìn hòn đảo nổi trên mặt biển cũng đều là các quả núi.
Vùng núi chia làm hai miền: Vùng núi miền Đông từ Tiên Yên qua Bình Liêu, Hải Hà, Đầm Hà đến Móng Cái. Đây là vùng nối tiếp của vùng núi Thập Vạn Đại Sơn từ Trung Quốc, hướng chủ đạo là Đông Bắc - Tây Nam. Có hai dãy núi chính: dãy Quảng Nam Châu (1.507m) và Cao Xiêm (1.330m) chiếm phần lớn diện tích tự nhiên các huyện Bình Liêu, Hải Hà, Đầm Hà, dãy Ngàn Chi (1.166 m) ở phía Bắc huyện Tiên Yên. Vùng núi miền Tây từ Tiên Yên qua Ba Chẽ, Hoành Bồ, phía Bắc thị xã Uông Bí và thấp dần xuống ở phía Bắc huyện Đông Triều. Vùng núi này là những dãy nối tiếp hơi uốn cong nên thường được gọi là cánh cung núi Đông Triều với đỉnh Yên Tử (1.068 m) trên đất Uông Bí và đỉnh Am Váp (1.094 m) trên đất Hoành Bồ.
Vùng trung du và đồng bằng ven biển gồm những dải đồi thấp bị phong hoá và xâm thực tạo nên những cánh đồng từ các chân núi thấp dần xuống các triền sông và bờ biển. Đó là vùng Đông Triều, Uông Bí, Bắc Yên Hưng, Nam Tiên Yên, Đầm Hà, Hải Hà và một phần Móng Cái. Ở các cửa sông, các vùng bồi lắng phù sa tạo nên những cánh đồng và bãi triều thấp. Đó là vùng nam Uông Bí, nam Yên Hưng (đảo Hà Nam), Đông Yên Hưng, Đồng Rui (Tiên Yên), Nam Đầm Hà, Đông Nam Hải Hà, Nam Móng Cái. Tuy có diện tích hẹp và bị chia cắt nhưng vùng trung du và
HV: Nguyễn Xuân Khánh 37
đồng bằng ven biển thuận tiện cho nông nghiệp và giao thông nên đang là những vùng dân cư trù phú của Quảng Ninh.
Vùng biển và hải đảo của Quảng Ninh là một vùng địa hình độc đáo. Hơn hai nghìn hòn đảo chiếm hơn 2/3 số đảo cả nước (2078/ 2779), trải dài theo đường ven biển hơn 250km chia thành nhiều lớp. Có những đảo rất lớn như đảo Cái Bầu, Bản Sen, lại có đảo chỉ như một hòn non bộ. Có hai huyện hoàn toàn là đảo là huyện Vân Đồn và huyện Cô Tô. Trên Vịnh Hạ Long và Bái Tử Long có hàng ngàn đảo đá vôi nguyên là vùng địa hình bị nước bào mòn tạo nên muôn nghìn hình dáng bên ngoài và trong lòng là những hang động kỳ thú. Vùng ven biển và hải đảo Quảng Ninh ngoài những bãi bồi phù sa còn những bãi cát trắng táp lên từ sóng biển. Có nơi thành mỏ cát trắng làm nguyên liệu cho công nghệ thuỷ tinh (Vân Hải), có nơi