Các dự án điện gió ở Việt Nam

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1.5 Tình hình phát triển điện gió ở Việt Nam

1.5.3 Các dự án điện gió ở Việt Nam

Cho đến nay, có khoảng 48 dự án điện gió đã đăng ký trên tồn bợ lãnh thổ Việt Nam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam Bợ thể hiện ở Hình 1.15, với tổng cơng suất đăng ký gần 5000MW, quy mô công suất của các dự án từ 6MW đến 250 MW. Hiện nay vốn đầu tư của dự án điện gió vẫn cịn khá cao, tuy nhiên giá bán điện

gió được tập đồn điện lực Việt Nam mua nâng lên từ 7,8 Cent/kWh lên 9,8 Cent/kWh nên đã hấp dẫn các nhà đầu tư trong và ngoài nước đầu tư vào lĩnh vực này.

1.5.3.1 Tỉnh Bình Thuận.

Dự án điện gió ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận là hoàn thiện giai đoạn 1 (dự kiến nâng tổng công suất lên 120 MW trong giai đoạn 2 từ 2011 đến 2015), với công cuất lắp đặt 30 MW (20 turbine gió x1,5 MW mỗi turbine).

Chủ đầu tư dự án là công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Việt Nam (Vietnam Renewable Energy Joint Stock Company - REVN). Tổng mức đầu tư của dự án lên đến 1.500 tỷ đồng (tương đương 75 triệu USD), các thiết bị turbine gió sử dụng của Cơng ty Fuhrlaender Đức. Dự án chính thức được nối lên lưới điện quốc gia vào tháng 3 năm 2011. Theo nguồn tin nợi bợ, sản lượng điện gió năm 2011 đạt khoảng 79.000 MWh.

Trên đảo Phú Q, tỉnh Bình Thuận, dự án điện gió do Tổng Cơng ty Điện lực Dầu khí, tḥc Tập đồn Dầu khí Việt Nam (petro Vietnam) làm chủ đầu tư có tổng cơng śt là 6MW. Các turbine gió của hãng Vestas, Đan Mạch.

1.5.3.2 Tỉnh Bạc Liêu

Tại tỉnh Bạc Liêu, Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Công Lý cũng đang trong giai đoạn 2 lắp đặt 52 turbine, tổng công suất 83,2 MW (giai đoạn 1 lắp đặt 10 turbine gió, tổng cơng śt 16MW).

 Cánh đồng điện gió Phương Mai – Bình Định do Công ty Cổ phần Phong điện Phương Mai làm chủ đầu tư, gồm 12 turbine điện gió 2,5 MW, tổng cơng śt giai đoạn 1 là 30MW, giai đoạn 2 là 100 MW, đã được khởi công vào tháng 04/2012.

 Nhiều dự án xây dựng cánh đồng điện gió đang trong q trình làm kế hoạch hoặc đang tiến hành xin giấy phép như:

 Cánh đồng điện gió Mẫu Sơn – Lạng Sơn của tập đoàn Thanh Tùng, nhà cung cấp turbine là Avantis Turbine AV928 với công suất 200 MW.

 Cánh đồng điện gió Vĩnh Châu – Sóc Trăng của Cơng ty Cổ phần Điện Xanh Việt Nam, công suất 100 MW.

 Cánh đồng điện gió Vĩnh Châu - Sóc Trăng của Tập đồn Phú Cường tỉnh với quy mơ 170 MW, khởi công đầu năm 2016 và phát điện vào năm 2017.  Dự án liên danh EAB Viet Wind Power Co. Ltd, (tập đoàn EAB Đức) cũng

đầu tư khoảng 1.500 tỷ đồng vào Nhà máy điện gió Phước Hữu.

Ngồi ra, các dự án đang trong các giai đoạn tiến độ khác nhau của dự án và danh sách các dự án điện gió khác cịn đăng ký tại Lâm Đồng, Bến Tre, Trà Vinh, Cà Mau, Tiền Giang, …

Hình 1.15 Vị trí dự án điện gió tiêu biểu tại Việt Nam

Mợt số cơng ty nước ngồi đã và đang đặt chân vào thị trường này ở Việt Nam như: Aerogie.Plus (một công ty tư vấn đầu tư năng lượng tái tạo ở Thụy Sỹ) đầu tư ở Côn

Đảo một hệ thống hybrid wind-diesel với đầu tư 28 triệu USD, Avantis-Energy (một công ty Trung Quốc) lên kế hoạch lắp đặt khoảng 80 turbine loại 2MW ở Mẫu Sơn, Lạng Sơn và một số khác ở Bình Định, mợt cơng ty của Séc cũng đã sớm đặt trụ sở ở Đào Tấn – Hà Nội và đang xây dựng đề cương khoảng 12 dự án ở các khu vực Bình Thuận, Vân Đồn, Mợc Châu.

Đáng nói là cơng ty Fuhrlãnder của Đức, cũng vừa đầu tư 25 triệu USD xây dựng nhà máy sản xuất turbine gió ở Việt Nam, nhắm vào thị trường trong nước và khu vực Đông Nam Á.

Tập đồn GE Energy (Mỹ) cũng khơng chậm hơn với nhà máy sản xuất turbine gió được cấp phép 2008 tại Hải Phòng, đã xuất xưởng khoảng 200 turbine đầu tiên vào năm 2010 này. Có thể kể ra mợt số dự án gió đã và đang triển khai ở các mức độ khác nhau:

 Dự án điện gió tại đảo Bạch Long Vĩ (cơng śt 800 kW).  Các dự án điện gió tại Phương Mai, Nhơn Hợi (Bình Định).  Dự án điện gió tại Tu Bơng - Vạn Ninh (Khánh Hịa).  Dự án điện gió tại đảo Lý Sơn (Quảng Ngãi).

 Các dự án điện gió tại Ninh Phước, Thuận Bắc (Ninh Thuận).

 Các dự án điện gió tại Tuy Phong, Bắc Bình, Phú Q (Bình Thuận).  Dự án điện gió tại Cơn Đảo (Bà Rịa - Vũng Tàu).

 Dự án điện gió tại tỉnh Lâm Đồng, v.v.

Sau hơn 3 tháng khởi công xây dựng và lắp đặt, 14h30 ngày 21 tháng 8 năm 2009, turbine điện gió đầu tiên cơng śt 1.5 MW tại xã Phúc Lạc, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận đã khởi đợng an toàn và phát điện.

Đây là dự án phong điện có quy mơ lớn đầu tiên tại Việt Nam, do Công ty cổ phần năng lượng tái tạo Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư. Cánh đồng điện gió Tuy Phong - Bình Thuận - cơng suất 120MW gồm 80 turbine điện gió Fuhrländer 1.5 MW (Ukraina - Đức). Giai đọan I đã hoàn thành vào năm 2011 với 20 turbine, phong điện của REVN có tổng cơng śt là 120 MW với 80 turbine sẽ được thực hiện theo nhiều

giai đoạn. Giai đoạn 1 gồm 20 turbine chiều cao cợt 85m, đường kính cánh quạt 77m, công suất 1.5 MW, tổng trọng lượng turbine là 89.4 tấn, cợt tháp là 165 tấn.

Hình 1.16 Nhà máy Điện gió Phú Lạc – Ninh Thuận

1.5.4 Những lợi ích về mơi trường và xã hội của điện gió

Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với mơi trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội. Để xây dựng một nhà máy thủy điện lớn cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng các rủi ro có thể xảy ra với đập nước. Ngoài ra, việc di dân cũng như việc mất các vùng đất canh tác truyền thống sẽ đặt gánh nặng lên vai những người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy, và đây cũng là bài tốn khó đối với các nhà hoạch định chính sách. Hơn nữa, các khu vực để có thể quy hoạch các đập nước tại Việt Nam cũng khơng cịn nhiều.

Song hành với các nhà máy điện hạt nhân là nguy cơ gây ảnh hưởng lâu dài đến cuộc sống của người dân xung quanh nhà máy. Các bài học về rị rỉ hạt nhân cợng thêm chi phí đầu tư cho cơng nghệ, kĩ thuật quá lớn khiến càng ngày càng có nhiều sự ngần ngại khi sử dụng loại năng lượng này.

Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch thì ln là những thủ phạm gây ơ nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe người dân. Hơn thế nguồn nhiên liệu này kém ổn định và giá có xu thế ngày mợt tăng cao.

Khi tính tốn đầy đủ tất cả các chi phí ngồi – là những chi phí phát sinh bên cạnh những chi phí sản x́t truyền thống, thì lợi ích của việc sử dụng năng lượng gió càng trở nên rõ rệt. So với các nguồn năng lượng gây ô nhiễm (ví dụ như ở nhà máy nhiệt điện Ninh Bình) hay các nhà máy thủy điện có quy mơ lớn nay phải di chuyển sang vị trí mới ít ảnh hưởng đến cuộc sống của con người. Khi sử dụng năng lượng gió, người dân khơng phải chịu thiệt hại do tác động của môi trường (xả lũ trong mùa mưa hay khói bụi từ các nhà máy nhiệt điện) hay phải di dời tái định cư , và họ cũng không phải chịu thêm chi phí y tế và chăm sóc sức khỏe do ơ nhiễm.

Ngồi ra với đặc trưng phân tán và nằm sát khu dân cư, năng lượng gió giúp tiết kiệm chi phí truyền tải. Hơn nữa, việc phát triển năng lượng gió cần mợt lực lượng lao đợng là các kỹ sư kỹ thuật vận hành và giám sát lớn hơn các loại hình khác, vì vậy giúp tạo thêm nhiều việc làm với kỹ năng cao.

Cuối cùng, năng lượng gió giúp đa dạng hóa các nguồn năng lượng, là mợt điều kiện quan trọng để tránh phụ tḥc vào mợt hay mợt số ít nguồn năng lượng chủ yếu; và chính điều này giúp phân tán rủi ro và tăng cường an ninh năng lượng.

1.5.5 Thuận lợi và khó khăn về phát triển điện gió

Các thuận lợi của điện gió khá ấn tượng, năng lượng gió sinh ra từ nguồn gió tự nhiên, khơng dùng thêm nhiên liệu nào khác, nên nó là nguồn năng lượng sạch. Khác hẳn các nhà máy nhiệt điện chỉ dựa vào sự đốt cháy nhiên liệu than hoặc khí gas nên gây ơ nhiễm mơi trường nặng nề. Ngồi vùng ven biển có thể cả ở vùng núi, cao ngun xa xơi, nơng thơn hẻo lánh. Năng lượng gió là mợt dạng năng lượng có thể tái tạo lại được mà giá cả thấp do khoa học công nghệ ngày tiên tiến. Dĩ nhiên, điều này còn phụ tḥc vào nguồn gió, tài chính của cơng trình và đặc điểm của cơng trình cụ thể.

Tuy vậy, việc mở rợng khai thác năng lượng gió cũng gặp nhiều khó khăn khơng nhỏ. Trước hết là phụ tḥc vào vị trí có gió mạnh. Những nơi có năng lượng gió tốt thường ở xa thành phố, nơi cần nhiều điện. Như vậy, vị trí xây dựng ảnh hưởng nhiều đến việc nâng mức vốn đầu tư ban đầu cao hay thấp. Ngồi ra, năng lượng gió là mợt nguồn năng lượng không liên tục, không thể dự trữ với công śt lớn và khơng phải tất cả năng lượng gió có thể khai thác được tại thời điểm có nhu cầu về điện.

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG GIĨ

Phần này, Luận văn trình bày khái qt về năng lượng gió, cấu tạo, nguyên lý làm việc của turbine gió dùng máy phát điện đồng bợ nam châm vĩnh cữu (PMSG). Và giới thiệu mợt số turbine gió hiện nay.

2.1 Giới thiệu

Hàng nghìn năm nay con người đã biết khai thác sức gió để vận hành các cỗ máy phục vụ cho cuộc sống của mình, từ việc dựa vào sức gió để dong buồm ra khơi cho đến vận hành các máy bơm nước hay xay ngũ cốc. Hình ảnh cối xay gió trên những miền quê ở các nước phương Tây đã trở thành hình mẫu của nền văn minh nhân loại qua nhiều thế kỷ [9].

Gió là nguồn năng lượng sạch trong tự nhiên mà loài người nên khai thác và sử dụng nó, do đó yêu cầu đặt ra là cần phải có mợt cơng nghệ cao để khai thác có hiệu quả nguồn năng lượng đó. Gió sẽ thay đổi cả về tốc đợ cũng như hướng gió. Tốc đợ gió thay đổi theo các khoảng thời gian khác nhau. Tốc đợ gió thay đổi theo mùa trong một năm, thay đổi theo giờ trong một ngày hoặc cũng có thể thay đổi theo từng phút, ví dụ như tốc đợ gió vào mùa hè, thu ở nước ta thường lớn hơn các mùa khác hay tốc đợ gió vào ban ngày lớn hơn ban đêm. Ngồi ra tốc đợ gió cũng khác nhau phụ tḥc vào đợ cao và địa hình, gió ở trên cao thường mạnh hơn dưới thấp. Tốc đợ gió trung bình [10] trong 5 năm chênh lệch nhau khoảng 12% (tốc đợ gió trung bình hằng năm giao đợng 4.75m/s và 4.25 m/s)

2.2 Năng lượng gió

Các khối khí trong khơng khí chuyển đợng hỗn loạn với nhau, theo Hình 2.1, với A diện tích mặt cắt; v là vận tốc; lưu lượng dịng khơng khí tác đợng lên mặt cắt rotor A là dm

dt Từ đó xây dựng được phương trình chuyển đợng cơ học của khơng khí với 

dm

Av

dt   [-] (2.1)

Năng lượng gió hay cơng śt turbine gió thu được trong mợt đơn vị thời gian.

2 3 1 1 2 2 dm P v Av dt    [W] (2.2) v A

Hình 2.1 Dịng khơng khí qua mặt cắt rotor; A diện tích mặt cắt, v là vận tốc Cơng śt năng lượng gió thu được trong mợt đơn vị diện tích hoặc mật đợ cơng śt Cơng śt năng lượng gió thu được trong mợt đơn vị diện tích hoặc mật đợ cơng śt năng lượng gió:

3 1 2 P v A   [W] (2.3)

Cơng śt năng lượng gió thu được phụ tḥc vào các yếu tố sau:

 Cơng śt năng lượng gió thu được tỷ lệ thuận với mật đợ khơng khí. Trong điều kiện chuẩn (so với mực nước biển, t = 150C), mật đợ khơng khí là 1.225 kg/m3.

 Cơng śt năng lượng gió thu được tỷ lệ thuận với diện tích vùng quay của rotor (hoặc đường kính của rotor tỷ lệ thuận với chiều cao của turbine gió trục ngang) được trình bày ở Bảng 2.1 với  1.225kg/m3.

 Năng lượng gió thu được cịn tỷ lệ thuận với hình khối của tốc đợ gió.

Theo cơng thức (2.3), cơng śt năng lượng gió phụ tḥc vào hàm mật đợ khơng khí. Mật đợ khơng khí là mợt hàm phụ tḥc vào nhiệt đợ T , áp suất p và cả hai phụ thuộc vào đợ cao. Mật đợ khơng khí có thể được tính theo định luật khí lý tưởng được biểu diễn bằng công thức [10].

3 3, 4837 (kg/m ) p p RT T    [kg/m3] (2.4) trong đó:

p là áp suất khí quyển (đơn vị: Pa)

T là nhiệt đợ khơng khí (nhiệt đợ Kenlvin (K), 0 

270

T  t C

Năng lượng gió từ biểu thức (2.2) được biểu diễn lại như sau:

3 3 1 1, 742 2 w P Av Av T     [W] (2.5)

Đối với khơng khí ở nhiệt đợ bình thường so với mực nước biển, có T 288,15 K và p101,325Pa, phương trình (2.5) được viết lại:

3 0,6126

w

P  Av [W] (2.6)

Từ biểu thức (2.6), nên đặt turbine gió có đợ cao vài trăm mét so với mặt nước biển hoặc đặt ở nơi có nhiệt đợ lớn đáng kể so với 00C.

Bảng 2.1 Cơng śt năng lượng gió trên mợt đơn vị diện tích [10]

Vận tốc gió (m/s) Cơng suất/m2

0 0 5 80 10 610 15 2070 20 4 900 25 9 560 30 16 550

2.3 Hiệu suất thu được của năng lượng gió

Theo nguyên lý năng lượng gió Betz [11], Đợng năng Ewvà năng lượng Pw của gió được tính bằng cơng thức:

2 w w w 1 2 E  m v [J] (2.7) 2 3 w w w w w 1 1 2 2 P E  m v  Av [W] (2.8)

Với mw A vwR wlà dịng di chuyển khối khơng khí, là mật đợ khơng khí và A là diện tích khối khí là A1. Giả sử khơng khí di chuyển trong mợt ống thống nhất, tốc đợ gió ngõ vào là vw1, tốc đợ gió ngõ ra là vw3 và vw2 là tốc đợ gió tiếp xúc tại các cánh của turbine (Hình 2.2).

Đợng năng của gió ngõ vào và ngõ ra được tính bằng cơng thức:

1 2

2 2 2

1 w 2 w 3 w 3

A v A v A v

    [-] (2.9)

Mật đợ khơng khí  đầu vào và ra của của ống là hằng số. Động năng và cơng śt năng lượng gió được tính:

 2 2  w w w1 w 3 1 2 E  m v v [J]  2 2  1 3 1 - 2 w w w w w P E  m v v [W] (2.10) A1 A2 A3 vw1 vw2 vw3

Hình 2.2 Dịng di chuyển của khối khí qua turbine gió [10]. Dịng khơng khí tác đợng lên bề mặt cánh của rotor:

mw A v2 w 2 [-] (2.11) Áp dụng định lý Froud-Rankine chứng minh rằng, tốc đợ gió đặt lên turbine gió là tốc đợ gió trung bình trước và sau turbine, nghĩa là:

1 w W3 w 2 2 v v v   [-] (2.12)

Thay thế phương trình (2.11), (2.12) vào (2.10), năng lượng gió thu được tại turbine nhận đượclà: 1 1 p 2 2 3 3 3 1 Wind Power power coefficient C 1 1 1 1- 2 2 w w w w w w v v P R v v v                        [-] (2.13) trong đó:

Pw là năng lượng thu được (W)

 là mật đợ khơng khí (kg/m3)

A là diện tích mặt cắt của turbine gió (m2), A A2 R2 νw1,3 là vận tốc gió đi qua cánh quạt ở phía trước và sau (m/s)

R là bán kính rotor (m)

Cp là hiệu suất rotor hay hiệu suất của cánh quạt turbine được tính như sau:

2 1 (1 )(1 ) 2 p C  x x [-] (2.14)

Với x là tỉ số của tốc đợ gió phía sau cánh quạt và tốc đợ gió đi vào cánh quạt.

3 1 w w x    [-] (2.15)

Để tìm cơng śt cực đại hệ số công suất ta lấy đạo hàm Cp theo biến x và cho đạo