TR Ư NG I H C KHOA H C T NHIÊN --------------------- TR N ... · TR Ư NG I H C KHOA H C T NHIÊN --------------------- TR N

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

TRẦN THỊ BÉ

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ

VÙNG BIỂN VEN BỜ VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

TRẦN THỊ BÉ

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ

VÙNG BIỂN VEN BỜ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. DƯ VĂN TOÁN

Hà Nội - Năm 2013

Đánh giá tiềm năng năng lượng gió vùng biển ven bờ Việt Nam

Trần Thị Bé i K19 Cao học Môi Trường

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 1

2. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................... 2

3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 2

Chương 1 - TỔNG QUAN ........................................................................................ 3

1.1. Tổng quan về năng lượng gió .................................................................. 3

1.2. Hiện trạng phát triển điện gió trên thế giới ........................................... 3

1.2.1. Hiện trạng phát triển điện gió ..................................................................... 3

1.2.2. Hiện trạng phát triển điện gió ngoài khơi ................................................... 5

1.2.3. Hiện trạng phát triển công nghệ tua-bin gió ............................................... 6

1.3. Hiện trạng phát triển điện gió ở Việt Nam ............................................ 8

1.3.1. Vai trò của điện gió ở Việt Nam ................................................................ 8

1.3.2. Các dự án điện gió hiện nay ở Việt nam .................................................. 11

1.3.3. Quy hoạch phát triển điện gió toàn quốc .................................................. 14

1.3.4. Một số nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam ....... 17

1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ....................................................... 22

1.4.1. Đặc điểm chung ........................................................................................ 22

1.4.2. Đặc điểm của chế độ gió .......................................................................... 23

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 26

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................... 26

2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 27

2.2.1. Phương pháp tính toán tốc độ gió ở các độ cao khác nhau ...................... 27

2.2.2. Phương pháp tính toán mật độ năng lượng gió ........................................ 37

2.2.3. Phương pháp xây dựng sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió ........... 42

2.2.4. Phương pháp đánh giá tiềm năng năng lượng gió .................................... 44


Trần Thị Bé ii K19 Cao học Môi Trường

Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 47

3.1. Kết quả tính toán tốc độ gió tại các độ cao khác nhau ....................... 47

3.2. Kết quả tính toán mật độ năng lượng gió ............................................ 52

3.3. Kết quả xây dựng sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió ............. 60

3.4. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió ...................................................... 61

3.4.1. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo tốc độ gió ................................ 61

3.4.2. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo mật độ năng lượng gió ............ 64

3.5. Một số giải pháp nhằm khai thác điện gió trên biển .......................... 67

3.5.1. Giải pháp về thị trường ............................................................................. 67

3.5.2. Giải pháp về kỹ thuật công nghệ .............................................................. 68

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 71

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 71

KHUYẾN NGHỊ ............................................................................................. 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 73


Trần Thị Bé iii K19 Cao học Môi Trường

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Công suất và tốc độ gia tăng điện gió ở một số nước trên thế giới trong giai đoạn 2010 - 2012 [28] .......................................................................................... 5

Bảng 2: Công suất điện gió ngoài khơi ở một số nước trên thế giới trong giai đoạn 2009 - 2012 [28] .......................................................................................................... 6

Bảng 3: Phân loại tua-bin gió theo công suất [12] ..................................................... 8

Bảng 4: Thống kê diện tích tiềm năng gió lý thuyết theo tỉnh (km2) [14] ............... 15

Bảng 5: Thống kê diện tích tiềm năng gió kỹ thuật theo tỉnh (km2) [14] ................ 16

Bảng 6: Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tại độ cao 65 m theo Atlas gió năm 2001 [26] ........................................................................................................... 19

Bảng 7: Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tại độ cao 80m theo Atlas gió năm 2010 [14] ........................................................................................................... 19

Bảng 8: Danh sách các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo dùng để khai thác số liệu về tốc độ gió tầng thấp [3, 10] ....................................................................... 30

Bảng 9: Tốc độ gió thực và tốc độ gió tách lặng trung bình theo mùa, năm tại các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo, độ cao 10m [3, 10] ............................... 32

Bảng 10: Bảng phân loại địa hình và độ gồ ghề khu vực các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo [3] ............................................................................................ 34

Bảng 11: Hệ số mẫu năng lượng K ở các trạm đo gió [3] ........................................ 41

Bảng 12: Phân cấp năng lượng gió của Cục Năng lượng Hoa Kỳ [4] ..................... 44

Bảng 13: Phân cấp tài nguyên gió trên biển Châu Âu [4] ........................................ 45

Bảng 14: Phân cấp tài nguyên gió Đông Nam Á ở độ cao 30 và 65m [26] ............. 45

Bảng 15: Phân cấp năng lượng gió theo tốc độ gió và mật độ năng lượng gió........ 46

Bảng 16: Kết quả tính toán tốc độ gió ở các độ cao 50m, 100m và 150m tại các trạm khí tượng đo gió ................................................................................................ 48

Bảng 17: Tốc độ gió trung bình năm thay đổi theo độ cao ...................................... 51

Bảng 18: Kết quả tính toán mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa, năm tại các trạm khí tượng đo gió ................................................................................................ 53

Bảng 19: Danh mục các sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió .......................... 61


Trần Thị Bé iv K19 Cao học Môi Trường

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Tổng công suất lắp đặt điện gió trên thế giới trong giai đoạn 1997 - 2012 (MW) [28] ................................................................................................................... 4

Hình 2: Một số hình ảnh về các dự án điện gió ở Việt Nam .................................... 13

Hình 3: Atlas tiềm năng gió của Việt Nam năm 2001 và năm 2010 ....................... 20

Hình 4: Bản đồ tiềm năng năng lượng gió trên Biển Đông và biển ven bờ Việt Nam, độ cao 80m [8] ................................................................................................. 21

Hình 5: Bản đồ các tỉnh, thành phố ven biển Việt Nam [6] ..................................... 23

Hình 6: Hoa gió tại trạm khí tượng ở một số hòn đảo [8] ........................................ 24

Hình 7: Khu vực nghiên cứu .................................................................................... 27

Hình 8: Sơ đồ phân bố tốc độ gió trung bình năm ở vùng biển ven bờ Việt Nam tại độ cao 10m và 100m ................................................................................................. 62

Hình 9: Sơ đồ phân bố mật độ năng lượng gió trung bình năm ở vùng biển ven bờ Việt Nam tại độ cao 100m ........................................................................................ 65

Hình 10: Sơ đồ phân bố mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa ở vùng biển ven bờ Việt Nam tại độ cao 100m............................................................................. 67

Hình 11: Cấu tạo công trình điện gió trên biển [2] .................................................. 69

Hình 12: Tua-bin gió trục ngang và trục đứng được lắp đặt trên biển ..................... 70


Trần Thị Bé 1 K19 Cao học Môi Trường

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế và gia tăng dân số dẫn đến tốc độ sử

dụng năng lượng ngày càng tăng, làm cho các nguồn năng lượng truyền thống ngày

càng trở nên khan hiếm. Một trong những vấn đề về năng lượng là sự thiếu hụt điện

do việc sử dụng điện ngày càng gia tăng nhằm phục vụ cho các nhu cầu như sản

xuất, sinh hoạt và các mục đích khác. Do vậy, trên thế giới nói chung và ở Việt

Nam nói riêng cần có các chiến lược trung và dài hạn nhằm đảm bảo an ninh năng

lượng bằng cách khai thác tiết kiệm, hiệu quả và giảm thiểu sự phụ thuộc vào những

nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu khí, thủy điện…. , đồng thời mở

rộng ứng dụng các nguồn năng lượng mới, đặc biệt ưu tiên phát triển các nguồn

năng lượng tái tạo như năng lượng gió, mặt trời, thủy triều, sinh khối.…

Việt Nam là nước có hơn 3000km đường bờ biển và nằm trong khu vực có

khí hậu nhiệt đới gió mùa nên được đánh giá là một trong những quốc gia có tiềm

năng năng lượng gió khá tốt. Tuy nhiên, hiện nay các dự án điện gió ở Việt Nam

vẫn chưa thu hút được các nhà đầu tư trong và ngoài nước, điện gió vẫn chưa phát

huy được hết tiềm năng của mình. Nhận thấy việc cần thiết nhằm phát triển điện gió

ở nước ta, ngày 29/06/2011 Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 37/2011/QĐ-

TTg Về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam, và ngày

21/07/2011 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc

gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030 (Quy hoạch điện VII), theo đó đến năm

2020 nước ta sẽ có 1.000MW điện gió và đến năm 2030 là 6.200MW công suất

nguồn điện gió.

Vùng biển nước ta có diện tích rộng hơn 1 triệu km2 và có nhiều vùng biển

nông. Mặt khác, theo nguồn số liệu về gió được thu thập chủ yếu từ các trạm khí

tượng thuỷ văn, tốc độ gió trung bình năm đo được từ các trạm ở trong đất liền

tương đối thấp, khoảng 2-3m/s. Tuy nhiên, ở khu vực ven biển có tốc độ gió cao

hơn, từ 3-5m/s. Ở khu vực các đảo, tốc độ gió trung bình có thể đạt tới 5-8m/s. Do

đó, có thể nói ở vùng biển ven bờ và các hải đảo của nước ta có tiềm năng khá tốt



để phát triển điện gió. Ngoài ra, các nhà máy điện gió trên đất liền chiếm dụng khá

nhiều đất đai, trong khi đó không gian trên mặt biển vẫn chưa được khai thác nhiều.

Do vậy, việc nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng gió trên biển nhằm xác

định các khu vực phù hợp để xây dựng nhà máy điện gió là rất cần thiết. Đó là lý do

tôi chọn đề tài:

“Đánh giá tiềm năng năng lượng gió vùng biển ven bờ Việt Nam”

2. Mục tiêu của đề tài

Bước đầu áp dụng các phương pháp tính toán năng lượng gió để tính tiềm

năng năng lượng gió lý thuyết cho vùng biển ven bờ Việt Nam. Qua đó nhằm xác

định ra những khu vực phù hợp để xây dựng các nhà máy điện gió trên biển và đề

xuất một số giải pháp để khai thác nguồn năng lượng này.

3. Nội dung nghiên cứu

- Tính toán tốc độ gió ở các độ cao khác nhau (50m, 100m, 150m), tính toán

mật độ năng lượng gió trung bình cả năm và trong hai mùa (mùa hạ và mùa đông) ở

các độ cao khác nhau tại các vị trí được lựa chọn trong khu vực nghiên cứu.

- Vẽ các sơ đồ phân bố tốc độ gió, mật độ năng lượng gió trong khu vực

nghiên cứu.

- Đánh giá tiềm năng năng lượng gió lý thuyết ở vùng biển ven bờ Việt Nam.

- Đề xuất một số giải pháp nhằm khai thác điện gió trên biển.



Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về năng lượng gió

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển

trái đất, đây là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Năng lượng gió là

một nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tạo.

Con người từ lâu đã biết sử dụng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm,

khinh khí cầu hoặc cối xay gió. Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình

thành sau khi ra đời các phát minh về điện và máy phát điện. Từ sau cuộc khủng

hoảng dầu lửa vào những năm 1970, việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các

nguồn khác nhau được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tua-bin

gió hiện đại.

Nguyên lý phát điện từ năng lượng gió như sau: tua-bin gió biến động năng

của gió thành động năng của tua-bin, chuyển động quay của tua-bin dẫn đến chuyển

động quay của máy phát điện và tạo ra điện. Để truyền điện đi xa hơn, người ta

dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế. Điện năng được truyển tải đi đến nơi sử

dụng qua đường dây tải điện.

1.2. Hiện trạng phát triển điện gió trên thế giới

1.2.1. Hiện trạng phát triển điện gió

Từ sau cuộc khủng hoảng dầu lửa trong thập niên 70 của thế kỷ 20, việc

nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác, nhất là từ gió, được đẩy mạnh

trên toàn thế giới. Điện gió cũng là một trong những công nghệ phát điện bằng năng

lượng tái tạo với giá thành tương đối thấp và có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất trên

thế giới hiện nay. Theo Báo cáo Năng lượng gió thế giới năm 2012 [28] của Hiệp

hội Năng lượng gió thế giới (World Wind Energy Association - WWEA) cho biết:

Trong năm 2012, trên toàn thế giới mới lắp đặt thêm được 44.609MW điện

gió, nâng tổng công suất lắp đặt của điện gió đạt 282. 275MW (Hình 1), đóng góp

khoảng 580 TWh điện mỗi năm, đáp ứng 3% nhu cầu tiêu thụ điện trên toàn thế

giới, doanh thu từ điện gió ước tính là 75 tỷ USD.



Tốc độ tăng trưởng của điện gió trong năm 2012 trên toàn thế giới là 19,3%,

đây là mức tăng thấp nhất trong 10 năm trở lại đây. Trong đó, châu Á là khu vực

dẫn đầu về công suất điện gió mới được lắp đặt (chiếm 36,3% toàn thế giới), tiếp

theo là Bắc Mỹ (31,3%) và châu Âu (27,5%), còn lại là các khu vực khác: châu Mỹ

Latinh (3,9%), Australia (0,8%) và châu Phi (0,2%).

WWEA cũng dự đoán công suất điện gió trên toàn thế giới có thể sẽ đạt

500.000MW vào năm 2016 và đạt ít nhất là 1.000.000MW vào cuối năm 2020.

Hình 1: Tổng công suất lắp đặt điện gió trên thế giới trong giai đoạn 1997 - 2012 (MW) [28]

Hiện nay, trên thế giới có 100 nước đang sử dụng điện gió. Trong đó, 10

nước đứng đầu về công suất điện gió là: Trung Quốc, Mỹ, Đức, Tây Ban Nha, Ấn

Độ, Anh, Italy, Pháp, Canada, Bồ Đào Nha. Chỉ riêng 10 nước này đã chiếm 86%

công suất điện gió trên toàn thế giới. Việt Nam là nước có công suất điện gió đứng

thứ 59/100 theo xếp loại của WWEA, thể hiện trong bảng sau:



Bảng 1: Công suất và tốc độ gia tăng điện gió ở một số nước trên thế giới trong giai đoạn 2010 - 2012 [28]

Vị trí năm 2012

Quốc gia Tổng công suất năm

2010 (MW)

Tổng công suất năm

2011 (MW)


2012 (MW)

Công suất gia tăng

năm 2012 (MW)

Tỷ lệ gia tăng năm 2012 (%)

1 Trung Quốc 44.733 62.364 75.324 12.960 20,8

2 Mỹ 40.180 46.883 59.882 12.990 27,6

3 Đức 27.215 28.893 31.308 2.415 7,7

4 Tây Ban Nha 20.676 21.674 22.796 1.122 5,2

5 Ấn Độ 13.065 15.880 18.321 2.441 15,4

6 Anh 5.203,8 6.548 8.445 1.897 40,3

7 Italy 5.797 6.871 8.144 1.273 20,9

8 Pháp 5.660 6.716 7.473 757 14,1

9 Canada 4.008 5.265 6.201 936 17,8

10 Bồ Đào Nha 3.702 4.380 4.525 145 10,8

….

58 Philippines 33,0 33,0 33,0 0,0 0,0

59 Việt Nam 31,0 31,0 31,0 0,0 0,0

1.2.2. Hiện trạng phát triển điện gió ngoài khơi

Điện gió ngoài khơi ở đây được hiểu là điện gió được xây dựng trên mặt

nước, bao gồm cả trên biển và các hồ trong lục địa.

Từ một tua-bin gió đầu tiên được xây dựng ngoài khơi ở Thụy Điển vào năm

1990 với công suất 300kW, qua 15 năm phát triển rất chậm, đến năm 2005 các công

trình điện gió ngoài khơi đã tăng mạnh. Năm 2006 đã có 18 dự án điện gió ngoài

khơi được xây dựng trên toàn thế giới với tổng công suất 804MW. Đến cuối năm

2012, theo báo cáo Năng lượng gió thế giới năm 2012 của WWEA, toàn thế giới có

5.426MW điện gió ngoài khơi chiếm tỷ lệ 4,3% trong tổng công suất điện gió, trong

đó có 1.903 KW mới lắp đặt trong năm 2012, tốc độ tăng trưởng của điện gió ngoài



khơi trong năm 2012 lên tới 54%, trong đó Vương quốc Anh là quốc gia có mức

tăng trưởng điện gió ngoài khơi lớn nhất với 1.423MW điện gió mới được lắp đặt

trong năm 2012. Hiện nay, có 13 nước trên thế giới có điện gió ngoài khơi (Bảng 2),

đứng đầu là 5 nước: Anh, Đan Mạch, Trung Quốc, Bỉ, Đức.

Bảng 2: Công suất điện gió ngoài khơi ở một số nước trên thế giới trong giai đoạn 2009 - 2012 [28]

Vị trí năm 2012

Quốc gia Tổng công suất năm

2009 (MW)


2010 (MW)


2011 (MW)

Công suất gia tăng

năm 2012 (MW)

Tổng công suất năm 2012

(MW)

1 Anh 688 1.341 1.524,6 1.423,3 2.947,9

2 Đan Mạch 663,6 854 857,6 63,4 921

3 Trung Quốc 23 123 222,3 167,3 389,6

4 Bỉ 30 195 195 184,5 379,5

5 Đức 72 107 215,3 65 280,3

6 Hà Lan 247 249 249 0 249

7 Thụy Điển 164 164 164 0 164

8 Phần Lan 30 30 30 0 30

9 Nhật Bản 1 2 25,2 0,1 25,3

10 Ireland 25 25 25 0,2 25,2

11 Tây Ban Nha 10 10 10 0 10

12 Na Uy 2,3 2,3 2,3 0 2,3

13 Bồ Đào Nha 2 2 2 0 2

Tổng cộng 1.955,9 3.102,3 3.522,3 1.903,8 5.426,1

1.2.3. Hiện trạng phát triển công nghệ tua-bin gió

1.2.3.1. Phân loại tua-bin gió

Bắt đầu từ những cối xay gió xa xưa, hiện nay với sự phát triển nhanh chóng

về công nghệ và vật liệu, trên thế giới đã xuất hiện nhiều loại tua-bin gió khác nhau,



về cơ bản có thể chia chúng thành 2 loại chính: loại trục đứng và loại trục ngang,

dựa vào định hướng trục quay của cánh quạt.

* Tua-bin gió trục đứng:

Tua-bin gió trục đứng có thể đón gió từ mọi hướng nên hiệu quả cao hơn,

cùng với cấu tạo đơn giản, các bộ phận đều có kích thước không quá lớn nên vận

chuyển và lắp ráp dễ dàng, độ bền cao, duy tu bảo dưỡng đơn giản. Tuy nhiên, loại

tua-bin này cũng có nhiều hạn chế nên không được phổ biến rộng rãi, chẳng hạn

như:

- Khó có thể đặt tua-bin thẳng đứng trên tháp cao, chỉ đặt được ở các vị trí

thấp như mặt đất hoặc nóc các tòa nhà nơi có độ cao thấp, tua-bin phải hoạt động

trong dòng không khí xáo động nhiều hơn, ở gần mặt đất có tốc độ gió thấp hơn nên

năng lượng thu được rất thấp. Do đó công suất hoạt động của tua-bin trục đứng thấp

hơn.

- Tua-bin trục đứng phải sử dụng các dây chằng để giữ cho hệ thống đứng

yên, đáy chịu toàn bộ trọng lượng của rotor nằm trên trụ. Các dây chằng được nối

với đỉnh trụ làm giảm áp lực hướng xuống mỗi khi gió giật. Với rotor đặt gần mặt

đất là nơi tốc độ gió thấp hơn do cản trở bề mặt địa hình, tua-bin trục đứng không

sản xuất được nhiều điện như tua-bin trục ngang ở cùng độ cao.

* Tua-bin gió trục ngang:

Đây là loại tua-bin gió đang được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi hiện

nay. Loại này thường có 3 cánh, đôi khi cũng có 2 cánh và có cả loại 1 cánh. Tua-

bin gió 3 cánh quạt hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều

gió đang thổi. Tua-bin gió trục ngang có ưu điểm là có bệ tháp cao cho phép tua-bin

gió trục ngang tiếp cận gió mạnh hơn khi hướng gió hoặc tốc độ gió thay đổi.

1.2.3.2. Công suất các loại tua-bin gió

Hiện nay có nhiều loại tua-bin gió với công suất lớn nhỏ khác nhau, theo

công suất có thể chia tua-bin gió thành các loại như bảng sau:



Bảng 3: Phân loại tua-bin gió theo công suất [12]

Loại Công suất Đường kính rotor

Nhỏ 10 - 50kW 5 – 16m

Trung bình 50 - 500kW 16 – 45m

Lớn 0,5 - 10 MW 45 – 130m

Các tua-bin gió loại nhỏ có công suất dưới 50kW có thể tự điều chỉnh theo

hướng gió, hoạt động được với tốc độ gió thấp thường được sử dụng cho hộ gia

đình, viễn thông hoặc bơm nước, đôi khi cũng dùng để nối với máy phát diezen, pin

và hệ thống quang điện. Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai ghép và điển

hình là sử dụng cho các vùng sâu, vùng xa, những địa phương chưa có điện hoặc

những nơi mà mạng điện không thể nối tới các khu vực này.

Các tua-bin gió phát điện thường có công suất khá lớn từ 0,5 - 10MW. Tuy

nhiên, cho đến nay loại tua-bin gió phát điện có công suất vừa từ 800kW đến

2.500kW được ứng dụng phổ biến nhất. Để có dãy công suất tua-bin gió lớn hơn,

các tua-bin gió thường được xây dựng thành cụm, tạo thành các trang trại điện gió

phát điện với qui mô công suất thường từ 20 - 100MW và có khả năng cung cấp

năng lượng lớn hơn cho lưới điện. Các tua-bin gió có công suất lớn thường phát

điện để nối với lưới điện quốc gia.

Do nhiều hạn chế, hiệu suất năng lượng của tua-bin chỉ đạt tối đa khoảng

59% so với tiềm năng năng lượng gió tự nhiên. Tuy nhiên, sau 20 năm do những

tiến bộ trong thiết kế, hiệu suất ngày nay đã có thể tăng lên tới 80% do kỹ thuật

cánh quạt máy bay đã được áp dụng trong thiết kế cánh quạt tua-bin.

1.3. Hiện trạng phát triển điện gió ở Việt Nam

1.3.1. Vai trò của điện gió ở Việt Nam

1.3.1.1. Cung ứng điện năng, đảm bảo an ninh năng lượng

Ở Việt Nam, tình trạng khó khăn về nguồn than đá được dự báo đã rất cận kề

(năm 2012 bắt đầu phải nhập khẩu với số lượng lớn để phục vụ các nhà máy nhiệt

điện), nguồn dầu mỏ cũng không còn nhiều kể từ năm 2030 trở đi. Với những dự án



điện hiện có, kể cả nhà máy điện hạt nhân với công suất 4.000MW, thì từ 10 đến 20

năm tới, Việt Nam vẫn thiếu điện. Tốc độ tăng trưởng trung bình của sản lượng điện

ở Việt Nam trong 20 năm trở lại đây đạt mức rất cao, khoảng 12-13%/năm, tức là

gần gấp đôi tốc độ tăng trưởng GDP của nền kinh tế. Theo dự báo của Tập đoàn

Điện lực Việt Nam (EVN), nếu tốc độ tăng trưởng GDP trung bình tiếp tục được

duy trì ở mức 7,1%/năm thì nhu cầu điện sản xuất của Việt Nam vào năm 2020 sẽ là

khoảng 200.000 GWh, vào năm 2030 là 327.000 GWh. Trong khi đó, ngay cả khi

huy động tối đa các nguồn điện truyền thống thì sản lượng điện nội địa của chúng ta

cũng chỉ đạt mức tương ứng là 165.000 GWh (năm 2020) và 208.000 GWh (năm

2030). Điều này có nghĩa là nền kinh tế sẽ bị thiếu hụt điện một cách nghiêm trọng,

và tỷ lệ thiếu hụt có thể lên tới 20-30% mỗi năm. Nếu dự báo này của EVN trở

thành hiện thực thì hoặc là chúng ta phải nhập khẩu điện với giá đắt gấp 2-3 lần so

với giá sản xuất trong nước, hoặc là hoạt động sản xuất của nền kinh tế sẽ rơi vào trì

trệ. Vì thế, Việt Nam cần có chiến lược đảm bảo an ninh năng lượng bằng cách một

mặt mở rộng khai thác những nguồn năng lượng truyền thống; mặt khác, thậm chí

còn quan trọng hơn, phát triển các nguồn năng lượng mới, đặc biệt là các nguồn

năng lượng sạch và tái tạo, điển hình như năng lượng gió.

1.3.1.2. Lợi ích về mặt môi trường - sinh thái và xã hội

Năng lượng gió được đánh giá là nguồn năng lượng thân thiện với môi

trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội.

Khi tính đầy đủ cả các chi phí ngoài (là những chi phí phát sinh bên cạnh

những chi phí sản xuất 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 (như ở các nhà máy

nhiệt điện dùng than) hay phải phá rừng, chiếm dụng đất đai, di dời dân với quy mô

lớn (như các nhà máy thủy điện lớn) hoặc tiềm ẩn nguy cơ xảy ra các sự cố rò rỉ

phóng xạ (như các nhà máy điện hạt nhân), khi sử dụng năng lượng gió, người dân

không phải chịu thiệt hại do thất thu hoa màu hay tái định cư, và họ cũng không

phải chịu thêm chi phí y tế và chăm sóc sức khỏe do ô nhiễm môi trường.



Ngoài ra, năng lượng gió giúp đa dạng hóa các nguồn năng lượng, tránh phụ

thuộc vào một hay một số ít nguồn năng lượng chủ yếu như năng lượng hóa thạch,

giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, góp phần giữ vốn đầu tư nội địa. Do

đó, năng lượng gió giúp phân tán rủi ro và tăng cường an ninh năng lượng.

1.3.1.3. Ưu điểm của điện gió trên biển so với trên đất liền

Cho tới nay, phần lớn những nhà máy điện gió đều ở trên đất liền. Tuy nhiên,

trong những năm gần đây, các nhà máy điện gió đã được xây dựng. So với điện gió

trên đất liền, điện gió trên biển có những ưu điểm sau:

- Tiềm năng năng lượng gió trên biển lớn hơn nhiều so với trên đất liền.

Theo nguồn số liệu về gió được thu thập chủ yếu từ các trạm khí tượng thuỷ văn,

tốc độ gió trung bình năm đo được từ các trạm ở trong đất liền tương đối thấp,

khoảng 2-3m/s. Tuy nhiên, ở khu vực ven biển có tốc độ gió cao hơn, từ 3-5m/s. Ở

khu vực các đảo, tốc độ gió trung bình có thể đạt tới 5-8m/s. Do đó, có thể nói vùng

biển và các hải đảo ở nước ta có tiềm năng khá tốt để phát triển điện gió.

- Trên đất liền địa hình và mặt đệm khá đa dạng dẫn đến tốc độ gió phân bố

rất phức tạp, phụ thuộc rất lớn vào đặc điểm và độ gồ ghề của lớp bề mặt, không chỉ

làm chậm việc tốc độ gió tăng theo độ cao mà còn có thể tạo ra sự khác nhau rất

nhiều trên một khu vực không lớn. Việc chọn địa điểm để đặt tua-bin gió trở nên

khó khăn, dễ dẫn đến năng lượng thực thấp hơn dự báo hoặc ngược lại. Đối với

ngoài khơi do bề mặt thoáng, đồng đều nên tốc độ gió không bị ảnh hưởng bởi địa

hình.

- Cho đến nay, vùng ven biển đều là những khu vực phát triển, bao gồm các

thành phố, khu công nghiệp, khu dân cư tập trung. Đó chính là những khu vực tiêu

thụ lớn nguồn điện năng, mạng lưới tải điện cũng phát triển. Như vậy các nhà máy

điện gió trên biển sẽ gần các trung tâm tiêu thụ và dễ dàng kết nối với mạng điện

quốc gia, giảm chi phí và tiêu hao do truyền tải điện.



1.3.2. Các dự án điện gió hiện nay ở Việt nam

1.3.2.1. Các dự án điện gió có nối lưới

Theo thống kê, đến tháng 9 năm 2012, có tổng cộng 77 dự án điện gió quy

mô công nghiệp đã được đăng ký tại 18 tỉnh thành với tổng công suất đăng ký là

7.234MW (công suất đăng ký giai đoạn 1 là 1.488MW) [5]. Khu vực tập trung chủ

yếu là ở các tỉnh miền Nam Trung Bộ và Nam Bộ, với tổng công suất đăng ký gần

5.000MW, quy mô công suất của mỗi dự án từ 6MW đến 250MW. Nhìn chung, các

dự án và các nhà đầu tư điện gió tập trung nhiều nhất trên địa bàn 2 tỉnh Bình Thuận

và Ninh Thuận, đây cũng là 2 tỉnh được đánh giá có tiềm năng gió dồi dào nhất Việt

Nam.

Tỉnh Bình Thuận hiện có đến 18 nhà đầu tư, đăng ký 22 dự án điện gió với

tổng công suất đăng ký gần 1.700MW [14]. Ngày 16/8/2012 Bộ Công Thương đã

có Quyết định số 4715/QĐ-BCT về việc phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện gió

tỉnh Bình Thuận giai đoạn 2011 - 2020, tầm nhìn đến năm 2030” với các nội dung:

đến năm 2020, tổng công suất lắp đặt đạt xấp xỉ 700MW với sản lượng điện gió

tương ứng 1.500 triệu kWh; đến năm 2030, dự kiến công suất lắp đặt tích luỹ đạt

khoảng 2.500MW với sản lượng điện gió tương ứng là 5.475 triệu kWh.

Tỉnh Ninh Thuận hiện có 13 nhà đầu tư, đăng ký 16 dự án điện gió với tổng

công suất đăng ký hơn 1.100MW [14]. Ngày 23/4/2013, Bộ Công Thương đã phê

duyệt “Quy hoạch phát triển điện gió tỉnh Ninh Thuận giai đoạn 2011-2020, tầm

nhìn đến năm 2030” tại Quyết định số 2574/QĐ-BCT với các nội dung: đến năm

2015, dự kiến công suất lắp đặt khoảng 90MW với sản lượng điện gió tương ứng là

197 triệu kWh; đến năm 2020, dự kiến công suất lắp đặt tích lũy đạt khoảng

220MW với sản lượng điện gió tương ứng là 482 triệu kWh.

Tại Việt Nam hiện nay đang có một số dự án điện gió nối lưới điển hình như

sau:



* Dự án điện gió số 1 Bình Thuận [19]:

Dự án điện gió số 1 Bình Thuận do Công ty Cổ phần Tái tạo Năng lượng

Việt Nam (REVN) làm chủ đầu tư, xây dựng ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong,

tỉnh Bình Thuận. Toàn bộ dự án, khi hoàn thành, sẽ có 80 tua-bin với tổng công suất

120MW, sử dụng công nghệ của hãng Furlaender (Đức). Giai đoạn 1 của dự án gồm

20 tua-bin gió, chiều cao cột tháp là 85m, đường kính cánh quạt 77m, công suất

1,5MW/tua-bin, tổng công suất là 30MW. Hàng năm dự tính sản xuất khoảng gần

100 triệu kWh điện. Hiện nay, nhà máy đã hoàn thành giai đoạn 1 và chính thức đi

vào hoạt động từ ngày 18/4/2012. Tổng mức đầu tư trong giai đoạn này là 1.500 tỷ

đồng. Đây cũng là nhà máy điện gió nối lưới đầu tiên chính thức đi vào hoạt động ở

nước ta. Theo kế hoạch, giai đoạn 2 của dự án chuẩn bị khởi công xây dựng và lắp

đặt thêm 60 tua-bin gió, nâng tổng công suất của toàn bộ nhà máy lên 120 MW.

* Dự án điện gió Bạc Liêu [17]:

Dự án điện gió Bạc Liêu là dự án điện gió trên biển đầu tiên ở nước ta được

xây dựng. Dự án này do Công ty TNHH Xây dựng - Thương mại và Du lịch Công

Lý làm chủ đầu tư, xây dựng tại xã Vĩnh Trạch Đông, thành phố Bạc Liêu, tỉnh Bạc

Liêu. Toàn bộ nhà máy điện gió Bạc Liêu được đặt dọc theo đê biển Đông, cách bờ

200 - 1000m, kéo dài từ phường Nhà Mát đến ranh giới tỉnh Sóc Trăng và chiếm

tổng diện tích gần 500 ha mặt biển. Các tua-bin gió sử dụng là loại tua-bin trục

ngang của hãng General Electric (Mỹ) được làm bằng thép không gỉ, trụ lắp tua-bin

cao 90m, gồm 3 cánh quạt với chiều dài mỗi cánh là 42m. Hiện nay, nhà máy đã

hoàn thành giai đoạn 1 với 10 tua-bin có tổng công suất là 16 MW và chính thức đi

vào hoạt động từ ngày 29/5/2013. Giai đoạn 2 của dự án sẽ xây lắp đặt tiếp 52 tua-

bin gió còn lại, dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2014. Sau khi hoàn thành, nhà

máy điện gió Bạc Liêu sẽ có tổng số 62 tua-bin với tổng công suất trên 99 MW và

điện năng sản xuất ra khoảng 320 triệu kWh/năm với tổng mức đầu tư là 5.200 tỷ

đồng.



* Dự án phong điện Phú Quý [18]:

Dự án phong điện Phú Quý do Công ty TNHH MTV Năng lượng tái tạo

Điện lực Dầu khí Việt Nam làm chủ đầu tư, có tổng vốn đầu tư là 335 tỷ đồng, được

xây dựng tại 2 xã Long Hải và Ngũ Phụng, huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận.

Nhà máy phong điện Phú Quý có công suất 6MW, gồm 3 tua-bin gió trục ngang với

công suất mỗi tua-bin là 2MW. Các tua-bin gió sử dụng của hãng Vestas, Đan

Mạch, chiều cao mỗi trụ tháp tua-bin là 60m, gồm 3 cánh quạt, mỗi cánh dài 37m

để hứng gió, đường kính khi quạt quay là 75m. Đây là dự án phong điện đầu tiên

của Việt Nam sử dụng mô hình vận hành hỗn hợp Gió – Diesel, được khởi công xây

dựng vào cuối năm 2010 và khánh thành vào ngày 24/1/2013. Nhà máy khi đi vào

hoạt động sẽ cung cấp bình quân hàng năm khoảng 25,4 triệu kwh.

Điện gió Bạc Liêu [17] Điện gió Bình Thuận 1 [19] Điện gió Phú Quý [18]

Hình 2: Một số hình ảnh về các dự án điện gió ở Việt Nam

1.3.2.2. Các dự án điện gió không nối lưới

Tại Việt Nam, trong những năm trước đây, có một số dự án điện gió qui mô

nhỏ đã được triển khai với công suất tua-bin không quá 20kW, không nối lưới. Các

dự án đã được triển khai trước đây hầu hết không còn hoạt động do quá tuổi thọ

thiết bị và thiếu sự bảo trì, bảo dưỡng.

Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn một số nhà máy điện gió không nối lưới với qui

mô nhỏ, xây dựng tại các tỉnh miền núi, vùng sâu vùng xa và hải đảo, ví dụ như: ở

tỉnh Kon Tum năm 2004 đã lắp đặt và vận hành dự án điện gió nối lưới mini đầu

tiên - vùng ngoài lưới có công suất 7kW. Dự án điện gió Trường Sa 9kW (3 x



3kW) và 7kW điện mặt trời, do Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

thực hiện, đã đưa vào vận hành.

Các tua-bin nhỏ quy mô hộ gia đình có công suất 100 - 200W tới 500W được

xem là vận hành khá tốt ở Việt Nam do được bảo dưỡng thường xuyên. Đơn vị

chính sản xuất tuabin gió loại này là Trung tâm Năng lượng tái tạo và thiết bị nhiệt

(RECTERE) thuộc Trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Ngoài ra,

Viện Năng lượng là đơn vị cũng đã nghiên cứu, triển khai ứng dụng các tua-bin có

công suất 150W để áp dụng cho các hộ dân cư vùng sâu, vùng xa.

1.3.3. Quy hoạch phát triển điện gió toàn quốc

Quy hoạch phát triển điện gió toàn quốc đến năm 2020, có xét đến năm 2030

là nhằm thực hiện chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam đến năm

2020, tầm nhìn đến năm 2050, nhằm thực hiện các thỏa thuận của Thủ tướng Chính

phủ và Bộ Công Thương bổ sung các dự án điện gió đã đăng ký đầu tư vào quy

hoạch phát triển điện lực. Trong bản Quy hoạch này cũng đã tính toán được tiềm

năng năng lượng gió lý thuyết và kỹ thuật ở trên khu vực đất liền của Việt nam, cụ

thể như sau:

1.3.3.1. Tiềm năng gió lý thuyết

Theo bản Báo cáo tóm tắt của Quy hoạch phát triển điện gió toàn quốc đến

năm 2020, có xét đến năm 2030 [14], tiềm năng gió lý thuyết được xét theo tỉnh, là

khu vực có vận tốc gió trung bình năm từ 6,0m/s trở lên, ở độ cao 80m so với mặt

đất. Theo tính toán, tiềm năng gió lý thuyết của Việt Nam phân bố trên 16 tỉnh từ

Hà Tĩnh đến Sóc Trăng với tổng diện tích là 5.339 km2 (Bảng 4). Trong số đó, tiềm

năng gió tập trung ở khu vực các tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ (Bình Thuận, Ninh

Thuận), khu vực Tây Nguyên (Gia Lai, Đăk Lăk). Trong các khu vực có tiềm năng

gió, vận tốc trung bình năm phổ biến nằm trong khoảng 6,5-7,0m/s chiếm khoảng

67% diện tích, vận tốc gió trung bình năm lớn hơn 7,0m/s chiếm khoảng 21% diện

tích, phần lớn là khu vực núi cao thuộc Tây Nguyên và dải Trường Sơn. Tổng công

suất điện gió tiềm năng lý thuyết có thể lắp đặt trên địa bàn Việt Nam ước khoảng

21.356MW. Lượng công suất này được ước tính dựa trên tổng diện tích khu vực có



tiềm năng gió lý thuyết và giả thiết rằng mật độ bố trí công suất tua-bin gió là

1MW/25ha.

Bảng 4: Thống kê diện tích tiềm năng gió lý thuyết theo tỉnh (km2) [14]

TT Tỉnh Vận tốc (m/s)

Diện tích (km2) 6,0 - 6,5 6,5 - 7,0 >7,0

1 Hà Tĩnh 6 0 0 6

2 Quảng Bình 33 381 0 414

3 Quảng Trị 35 100 85 220

4 Kon Tum 0 26 20 46

5 Gia Lai 0 901 266 1.167

6 Đăk lăk 0 796 0 796

7 Đăk Nông 0 22 0 22

8 Bình Định 0 107 144 251

9 Phú Yên 19 12 92 123

10 Khánh Hòa 0 58 0 58

11 Lâm Đồng 67 154 101 322

12 Ninh Thuận 128 242 232 602

13 Bình Thuận 332 676 164 1.172

14 Bến Tre 24 48 0 72

15 Trà Vinh 48 0 0 48

16 Sóc Trăng 20 0 0 20

Tổng (km2) 712 3.523 1.104 5.339

1.3.3.2. Tiềm năng gió kỹ thuật

Khu vực có tiềm năng gió kỹ thuật của Việt Nam được xác định dựa trên

Atlas gió là khu vực có vận tốc gió trung bình năm trên 6,0m/s, có địa hình bằng

phẳng hoặc có độ dốc nhỏ, có khả năng tiếp cận và khả năng đấu nối với lưới điện

quốc gia.

Tổng diện tích khu vực có tiềm năng gió kỹ thuật của Việt Nam vào khoảng

1.932 km2, phân bố trên 13 tỉnh (Bảng 5). Tuy nhiên, tập trung chủ yếu tại các tỉnh



Bình Thuận, Ninh Thuận, Gia Lai, Đăk Lăk. Tổng công suất điện gió nối lưới về

mặt kỹ thuật có thể lắp đặt trên địa bàn Việt Nam ước khoảng 7.728MW. Lượng

công suất này được ước tính dựa trên tổng diện tích khu vực có tiềm năng gió lý

thuyết và giả thiết rằng mật độ bố trí công suất tua-bin gió là 1MW/25ha.

Bảng 5: Thống kê diện tích tiềm năng gió kỹ thuật theo tỉnh (km2) [14]

TT Tỉnh Vận tốc (m/s)

Diện tích (km2) 6,0 - 6,5 6,5 - 7,0 >7,0

1 Hà Tĩnh 6 0 0 6

2 Quảng Bình 12 0 0 12

3 Kon Tum 0 5 0 5

4 Gia Lai 0 330 7 337

5 Đăk lăk 0 337 0 337

6 Bình Định 0 20 0 20

7 Phú Yên 19 12 19 50

8 Khánh Hòa 0 24 0 24

9 Ninh Thuận 123 48 66 237

10 Bình Thuận 241 397 126 764

11 Bến Tre 24 48 0 72

12 Trà Vinh 48 0 0 48

13 Sóc Trăng 20 0 0 20

Tổng (km2) 493 1.221 218 1.932

Với tiềm năng phong phú nêu trên, Việt Nam có khả năng khai thác năng

lượng gió để sản xuất điện với qui mô công nghiệp tại một số địa bàn thuộc duyên

hải miền Trung, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long. Tuy

nhiên, do đặc thù về địa hình, cơ sở hạ tầng và chính sách vĩ mô, bên cạnh việc sử

dụng các thiết bị điện gió cỡ nhỏ phát điện độc lập (không nối lưới), trước mắt đến

năm 2020, Việt Nam có thể ưu tiên phát triển điện gió nối lưới tại các khu vực Nam

Trung Bộ, duyên hải miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long. Tổng công suất lắp

đặt điện gió đạt 1.000MW với sản lượng điện tương ứng là 2.190 GWh (bằng

0,75% điện thương phẩm toàn quốc năm 2020). Các khu vực có tiềm năng còn lại,



dự kiến sẽ được tiếp tục khai thác trong giai đoạn 2021 – 2030 với mức công suất

tích lũy dự kiến của điện gió đạt 7.700MW (mức tăng trưởng bình quân

22,7%/năm) với sản lượng điện tương ứng là 16.863 GWh (bằng 2,74% điện

thương phẩm toàn quốc năm 2030) [14].

1.3.4. Một số nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam

Trong thập niên vừa qua có một số công trình nghiên cứu được thực hiện bởi

các tổ chức trong và ngoài nước đã phác thảo sơ lược bức tranh về tiềm năng năng

lượng gió ở Việt Nam. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu này phần lớn tập trung

nghiên cứu, đánh giá tiềm năng năng lượng gió ở trong đất liền, gần đây mới có một

số nghiên cứu về năng lượng gió ngoài biển. Tại cấp độ quốc gia, một số đề án, dự

án, công trình nghiên cứu khoa học đã được thực hiện, có thể kể đến là:

- “Atlas tài nguyên năng lượng gió khu vực Đông Nam Á” (Wind Energy

Resource Atlas of Southeast Asia) gồm 04 nước: Việt Nam, Lào, Campuchia và

Thái Lan, được Ngân hàng Thế giới tài trợ thực hiện và ấn hành vào tháng 9 năm

2001.

- “Đánh giá tài nguyên gió cho sản xuất điện tại các tỉnh duyên hải Việt

Nam” do Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) tài trợ thực hiện năm 2007.

- “Đánh giá tài nguyên gió tại các địa điểm lựa chọn ở Việt Nam”, dự án này

cũng được Ngân hàng Thế giới tài trợ thực hiện thông qua Bộ Công Thương, dự án

bắt đầu triển khai vào năm 2008, kéo dài trong 02 năm.

- “Quy hoạch phát triển điện gió toàn quốc giai đoạn đến năm 2020, có xét

đến 2030” do Tổng cục Năng lượng - Bộ Công Thương thực hiện vào năm 2012.

- Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Đánh giá tài nguyên và khả năng khai

thác năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam” - Viện Khí tượng Thủy Văn, năm 2004

- 2007.

- Đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước, mã số KC.09.19/06-10: “Nghiên

cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp



khai thác” - Viện Cơ học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, năm 2006 -

2010.

Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với bờ biển kéo dài (trên 3000 km),

Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng năng lượng gió khá lớn. Tuy

nhiên, giống như nhiều quốc gia đang phát triển khác, tiềm năng năng lượng gió của

Việt Nam vẫn chưa được lượng hoá ở mức độ thích hợp. Cho đến nay, nguồn số

liệu về gió chủ yếu được thu thập từ 150 trạm khí tượng thuỷ văn. Dữ liệu gió do

các trạm khí tượng thuỷ văn cung cấp, mặc dù có tính dài hạn nhưng vẫn chưa đáng

tin cậy để đánh giá tiềm năng năng lượng gió trên diện rộng vì các trạm khí tượng

thủy văn này thường được đặt ở trong thành phố hoặc thị trấn, việc đo gió được tiến

hành ở độ cao 10m và dữ liệu chỉ được đọc 4 lần/ngày.

Trong năm 2001, Ngân hàng thế giới (WB) đã tài trợ để xây dựng Atlas gió

cho 4 nước (Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam) nhằm hỗ trợ phát triển năng

lượng gió cho khu vực này (Hình 3). Bản nghiên cứu này, với dữ liệu gió lấy từ

trạm khí tượng thủy văn cùng với dữ liệu lấy từ mô hình mô phỏng MesoMap, đưa

ra ước tính sơ bộ về tiềm năng gió ở Việt Nam tại độ cao 30m và 65m cách mặt đất,

tương ứng với độ cao trục của các tua-bin gió nối lưới cỡ lớn và tua-bin gió nhỏ

được lắp đặt ở những vùng có lưới mini độc lập. Nghiên cứu này của WB chỉ ra

rằng Việt Nam là nước có tiềm năng năng lượng gió tốt nhất trong 4 nước trong khu

vực. Tổng diện tích được đánh giá vào loại khá trở lên (có vận tốc trung bình năm

tại độ cao lắp tua-bin từ 6m/s trở lên) là 128.340km2, chiếm tỷ lệ 39,4% diện tích cả

nước, với tổng công suất điện gió ước đạt khoảng 513.360MW (Bảng 6). Đây là

những con số được nhiều người trích dẫn nhất khi nói đến tiềm năng gió ở Việt

Nam. Tuy nhiên, atlas gió này của WB được nhiều chuyên gia đánh giá là quá lạc

quan và có thể mắc một số lỗi do tiềm năng gió được đánh giá dựa trên chương

trình mô phỏng.



Bảng 6: Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tại độ cao 65 m theo Atlas gió năm 2001 [26]

Tốc độ gió trung bình

Nghèo < 6m/s

Khá 6-7m/s

Tốt 7-8m/s

Rất tốt 8-9m/s

Tuyệt vời > 9m/s

Diện tích (km2) 197.242 100.367 25.679 2.187 113

Diện tích (%) 60,6 30,8 7,9 0,7 >0

Tiềm năng (MW) 401.444 102.716 8.748 452

Đến năm 2008, Bộ Công Thương cho triển khai dự án “Đánh giá tài nguyên

gió tại các địa điểm lựa chọn ở Việt Nam”, 03 địa điểm được lựa chọn tại 03 tỉnh:

Bình Thuận, Ninh Thuận và Gia Lai. Số liệu đo được trong 02 năm 2009 - 2010

được sử dụng để phân tích và làm căn cứ để hiệu chỉnh lại bản đồ Atlas tiềm năng

gió Việt Nam (đã công bố trước đó trong tài liệu “Wind Energy Resource Atlas of

Southeast Asia”, WB, 2001). Tiềm năng gió Việt Nam được đánh giá căn cứ vào

bản đồ Atlas tiềm năng gió Việt Nam (Hình 3), thiết lập năm 2010, kết hợp với bản

đồ địa dư các địa phương liên quan (đã số hóa).

Atlas tiềm năng gió cho thấy, các khu vực có tiềm năng gió tập trung ở khu

vực duyên hải các tỉnh phía Nam. Tổng diện tích được đánh giá có tiềm năng gió

vào loại khá trở lên (có vận tốc trung bình năm tạo độ cao lắp tua-bin từ 6m/s trở

lên) là 5.339km2, chiếm tỷ lệ 1,6% diện tích cả nước, với tổng công suất điện gió

ước đạt 21.356MW. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá tiềm năng năng lượng gió ở độ

cao 80m thể hiện ở bảng sau đây:

Bảng 7: Tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tại độ cao 80m theo Atlas gió năm 2010 [14]

Tốc độ gió trung bình

Nghèo <6m/s

Khá 6 -7m/s

Tốt >7m/s

Diện tích (km2) 324.800 4.235 1.104

Diện tích (%) 98,4 1,3 0,3

Tiềm năng (MW) 16.940 4.416



Atlas gió năm 2001, độ cao 65m [26] Atlas gió năm 2010, độ cao 80m [14]

Hình 3: Atlas tiềm năng gió của Việt Nam năm 2001 và năm 2010

Thực hiện so sánh giữa 2 Atlas gió năm 2001 và năm 2010, có thể nhận thấy

về mặt định tính, cả 2 atlas đều khá giống nhau về tiềm năng gió tương đối vượt trội

ở một số khu vực như khu vực duyên hải các tính phía nam và Nam Trung Bộ, đặc

biệt là 02 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận, các tỉnh khu vực Tây Nguyên như Gia

Lai, Đăk Lăk…Tuy nhiên, về mặt định lượng, kết quả chênh lệch rất lớn. Số liệu

diện tích khu vực có tiềm năng trong atlas năm 2010 chỉ bằng khoảng 4,2% số liệu

đã công bố ở atlas năm 2001, đó là chưa kể đến sự chênh lệch về độ cao làm kết quả

có thể thêm khác biệt (độ cao của nghiên cứu cũ là 65m và nghiên cứu mới là 80m).

Để thực sự khai thác hết tiềm năng năng lượng gió, ngày nay người ta không

chỉ xây dựng các trang trại gió trên đất liền mà có khuynh hướng tiến ra biển. Trên

đất liền, vận tốc gió trung bình khoảng 2 - 3m/s, trong khi ngoài khơi, vận tốc gió

trung bình có thể lên đến trên 5 - 8m/s. Trong những năm gần đây đã có một số đề

tài nghiên cứu về tiềm năng năng lượng gió trên biển Việt Nam, điển hình là Đề tài

nghiên cứu khoa học cấp nhà nước, mã số KC.09.19/06-10: “Nghiên cứu đánh giá



tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác”

do Viện Cơ học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện từ năm 2006 -

2010. Trong phạm vi của đề tài này đã xây dựng được tập bản đồ năng lượng gió

cho khu vực Biển Đông và biển Việt Nam (Hình 4) dựa trên mô hình Nghiên cứu và

dự báo khí tượng (Weather Reseach and Forecast - WRF) với dữ liệu về tốc độ

được khai thác từ các nguồn: số liệu đo gió của các trạm khí tượng ven biển và hải

đảo; số liệu gió của đề tài tổ chức đo đạc; số liệu quan trắc gió từ vệ tinh của Hoa

Kỳ và Nhật Bản; nguồn số liệu từ đầu ra của mô hình WRF (đây là nguồn số liệu

chính để xây dựng atlas), với đầu vào là số liệu tái phân tích của Trung tâm Quốc

gia Nghiên cứu khí quyển của Hoa Kỳ (NCAR) sau khi được bổ sung, hiệu chỉnh và

so sánh với các nguồn số liệu quan trắc đã nêu.

Hình 4: Bản đồ tiềm năng năng lượng gió trên Biển Đông và biển ven bờ Việt Nam, độ cao 80m [8]



Đề tài đã đánh giá tiềm năng gió dựa vào bản đồ phân bố mật độ năng lượng

gió ở độ cao cần khai thác năng lượng. Trên bản đồ phân bố tiềm năng gió ở độ cao

80m cho thấy trên Biển Đông, vùng kéo dài dọc theo hướng đông bắc - tây nam từ

eo biển Đài Loan tới vùng biển khu vực Đông Nam Bộ nước ta có tiềm năng năng

lượng khá cao đạt 300 - 600 W/m2. Trong đó khu vực ven biển cực Nam Trung Bộ

là một trung tâm có mật độ năng lượng 400 - 600W/m2. Ngoài ra trên khu vực vịnh

Bắc Bộ cũng hình thành một trung tâm có mật độ năng lượng đạt 300 - 400 W/m2.

1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.4.1. Đặc điểm chung

Phạm vi nghiên cứu của luận văn là năng lượng gió ở vùng biển ven bờ và

một số hòn đảo (chủ yếu là gần bờ) của Việt Nam. Diện tích vùng biển Việt Nam là

hơn 1 triệu km2, trong đó có hơn 3.000 hòn đảo lớn, nhỏ và hai quần đảo lớn là

Hoàng Sa và Trường Sa. Các đảo của ViệtNam được chia thành hệ thống các đảo

ven bờ và hệ thống các đảo xa bờ. Hệ thống đảo ven bờ có khoảng 2.800 đảo, phân

bố tập trung nhất ở vùng biển các tỉnh: Quảng Ninh, Hải Phòng, Khánh Hòa, Kiên

Giang với tổng diện tích 1.720 km2, trong đó có 84 đảo có diện tích trên 1 km2, 24

đảo có diện tích trên 10 km2, 66 đảo có dân sinh sống với tổng số dân khoảng

200.000 người.

Việt Nam có 28 tỉnh tiếp giáp với biển (Hình 5), bao gồm 116 huyện giáp

biển và 12 huyện đảo (Cô Tô, Vân Đồn, Bạch Long Vĩ, Cát Hải, Cồn Cỏ, Hoàng

Sa, Lý Sơn, Trường Sa, Phú Qúy, Côn Đảo, Kiên Hải, Phú Quốc).

Địa hình đáy biển nước ta khá phức tạp, có thể chia thành 4 khu vực chính:

vịnh Bắc Bộ với độ sâu lớn nhất khoảng 90m, biển miền Trung với độ sâu lớn nhất

khoảng 2.000m, biển miền Đông Nam Bộ với độ sâu lớn nhất khoảng 100m và vịnh

Thái Lan với độ sâu lớn nhất khoảng 80m. Thềm lục địa Biển Đông chiếm 50%

diện tích, phân bố ở độ sâu nhỏ hơn 200m. Ở đây thường tồn tại các bồn trầm tích

liên quan với các bể chứa dầu khí, tích tụ sa khoáng và là điểm quần tụ của các loài

hải sản có giá trị, do đó ở đây có các hoạt động kinh tế diễn ra rất sôi động.



Hình 5: Bản đồ các tỉnh, thành phố ven biển Việt Nam [6]

1.4.2. Đặc điểm của chế độ gió

1.4.2.1. Hướng gió trên Biển Đông và biển ven bờ Việt Nam

Việt Nam nằm trong khu vực gió mùa Đông Nam Á. Trong năm có hai mùa

gió khác nhau về bản chất và có hướng thịnh hành trái chiều nhau. Vào thời kỳ lạnh

các khối không khí có nguồn gốc tại Sibêri tràn xuống phía Nam, khi xâm nhập vào

lãnh thổ nước ta gây ra gió mùa Đông Bắc với hướng gió thịnh hành bắc - đông bắc.

Vào thời kỳ nóng, những khối không khí có nguồn gốc xích đạo từ phương nam

thổi lên gây ra gió mùa Tây Nam với hướng gió thịnh hành là tây nam ở Nam Bộ và

Nam Trung Bộ, sau khi vòng qua biển thổi tới Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ gió lệch

sang hướng đông nam. Căn cứ vào tần suất xâm nhập của hai hệ thống hoàn lưu này

vào các thời gian trong năm, có thể phân chia ra gió mùa đông hay gió mùa Đông

Bắc (từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau), gió mùa hạ hay gió mùa Tây Nam (từ tháng

5 đến tháng 9).



Với cơ chế hoàn lưu vừa nêu, trên Biển Đông nói chung, ven biển và hải đảo

Việt Nam nói riêng đã hình thành một chế độ gió có phân hóa mùa khá rõ rệt. Sự

phân hóa đó trước hết được biểu hiện qua sự thay đổi của hướng gió thịnh hành.

Trên Biển Đông tuy với hai hướng chủ đạo của gió mùa là Đông Bắc về mùa đông

và Tây Nam về mùa hè song hướng gió thịnh hành thực tế trên các khu vực còn có

ảnh hưởng của địa hình và các hoàn lưu địa phương. Trên khu vực vịnh Bắc Bộ

hướng gió đông bắc và đông chiếm ưu thế tuyệt đối, các hướng gió nam và tây nam

chỉ chiếm một phần nhỏ. Vào đến ven biển Trung Bộ hướng gió thịnh hành hàng

năm chịu ảnh hưởng rất mạnh của địa hình dải bờ chạy theo hướng tây bắc -đông

nam rồi chuyển dần qua hướng bắc - nam. Ở Nam Bộ hướng gió thịnh hành là tây

nam với gió mùa Tây Nam hoạt động vào mùa hạ. Hướng gió thịnh hành trên các

hòn đảo cũng tương tự như trên biển thể hiện qua hình sau:

Cô Tô Bạch Long Vĩ

Hòn Ngư Cồn Cỏ

Côn Đảo Phú Quốc

Hình 6: Hoa gió tại trạm khí tượng ở một số hòn đảo [8]



Các đảo ở khu vực Bắc Bộ có hướng gió thịnh hành là đông bắc vì ở đây gió

mùa Đông Bắc chiếm ưu thế như các đảo Cô Tô, Bạch Long Vĩ. Các đảo ở Trung

Bộ có hướng tây bắc - đông nam hoặc bắc - nam như các đảo Hòn Ngư (Nghệ An),

Cồn Cỏ (Quảng Trị), Lý Sơn (Quảng Ngãi). Tới Phú Quý (Bình Thuận) chế độ gió

ở đây thịnh hành với hai hướng là đông bắc và tây nam. Ra khỏi ảnh hưởng của địa

hình vùng bờ Trung Bộ, gió trên các đảo của vùng biển phía Nam có dạng chung

của cơ chế gió mùa. Tuy nhiên những ảnh hưởng của địa hình khu vực cũng làm

cho chúng khác nhau đáng kể. Ở Côn Đảo (Bà Rịa - Vũng Tàu) vẫn chịu ảnh hưởng

của gió mùa Đông Bắc nên có hướng chính là đông bắc. Đảo Phú Quốc (Kiên

Giang) nằm xa về phía tây nam khuất sau đồng bằng Nam Bộ so với hướng gió

đông bắc và do các núi che chắn ở trên đảo nên hướng gió phân tán.

1.4.2.2. Tốc độ gió tầng thấp khu vực Biển Đông

Với đặc tính các hoàn lưu như trên, có thể thấy hoàn lưu Đông Bắc có vai trò

quan trọng hơn. Gió mùa Tây Nam mặc dù khá mạnh song khi tới Biển Đông

thường đã suy yếu hoặc do bị các khối núi trên bán đảo Đông Dương ngăn cản hoặc

cũng đã vượt khá xa từ khu vực xích đạo chủ yếu ở phần tây Ấn Độ Dương nên khi

tới nam Biển Đông đã suy yếu. Mặt khác các dòng gió này thường hình thành từng

đợt mạnh xen kẽ những đợt gió yếu làm cho tốc độ gió trung bình cả tháng thấp

không như mùa đông.

Có thể thấy trên Biển Đông nói chung và ven biển nước ta nói riêng hình

thành 2 mùa gió khá rõ rệt. Mùa đông có tốc độ gió lớn hơn ở vịnh Bắc Bộ, vùng

biển Trung Bộ. Đối với vùng biển Nam Bộ gió thường yếu đi rõ rệt, với các đảo

phía đông thì tốc độ gió lớn hẳn vào gió mùa mùa đông như ở Côn Đảo, còn với các

đảo phía tây nam thì tốc độ gió lớn hơn trong mùa hạ hay gió mùa Tây Nam như ở

Phú Quốc. Có thể đây là ảnh hưởng của địa hình khu vực địa phương quanh đảo.

Trên các hải đảo phía đông lãnh thổ, gió thổi rất mạnh. Tại các đảo phía nam do gần

xích đạo gió thổi có tốc độ nhỏ hơn so với các đảo phía đông.



Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của Luận văn là năng lượng gió (cụ thể là tốc độ gió

và mật độ năng lượng gió).

* Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của Luận văn là vùng biển ven bờ và các hải đảo của

Việt Nam (Hình 8), cách đường bờ khoảng 50km (trừ một số hòn đảo ngoài khơi),

được chia thành các khu vực sau:

- Vùng biển Bắc Bộ bao gồm 5 tỉnh: Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình,

Nam Định, Ninh Bình.

- Vùng biển Bắc Trung Bộ bao gồm 6 tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh,

Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế.

- Vùng biển Nam Trung Bộ bao gồm 8 tỉnh, thành phố: Đà Nẵng, Quảng

Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận.

- Vùng biển Nam Bộ bao gồm 9 tỉnh, thành phố: Bà Rịa-Vũng Tàu, Thành

phố Hồ Chí Minh, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau,

Kiên Giang.

- Các đảo gần bờ bao gồm 7 đảo: Cô Tô, Hòn Dấu, Hòn Ngư, Cồn Cỏ, Lý

Sơn, Côn Đảo, Phú Quốc.

- Các đảo xa bờ bao gồm 2 đảo: Bạch Long Vĩ, Phú Quý.

Khu vực nghiên cứu và vị trí các trạm khí tượng dùng để khai thác số liệu về

tốc độ gió thể hiện qua hình sau:



Hình 7: Khu vực nghiên cứu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Một số phương pháp dùng để tính toán tiềm năng lý thuyết năng lượng gió

được sử dụng trong nghiên cứu của Luận văn này là:

2.2.1. Phương pháp tính toán tốc độ gió ở các độ cao khác nhau

Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió tại một độ cao nào đó của khu vực,

cần phải biết giá trị tốc độ gió ở độ cao đó. Song, trong thực tế, trên thế giới nói

chung và ở nước ta nói riêng, số trạm quan trắc cao không (có thể quan trắc được

gió trên các độ cao) rất ít. Do đó, những nơi không có thiết bị quan trắc gió trên cao,

phải xác định gió cho các độ cao một cách gián tiếp dựa vào tốc độ gió mặt đất quan

trắc được từ các trạm khí tượng bằng một hàm phân bố gió theo độ cao.



Phân bố gió theo độ cao (thường gọi là profil gió) ở từng khu vực, từng thời

điểm cụ thể phụ thuộc không chỉ vào độ gồ ghề của mặt đệm mà cả tầng kết nhiệt

của khí quyển và một số yếu tố khác. Nếu chỉ dừng ở những đặc trưng trung bình

dài ngày như trung bình tháng, năm…những ảnh hưởng của các đặc trưng môi

trường tới profil gió nhỏ nên người ta thường chỉ để ý đến ảnh hưởng của độ nhám

của lớp bề mặt. Khi đó quy luật biến đổi theo độ cao của tốc độ gió trong lớp gần

mặt đất có thể biểu diễn theo 2 hàm cơ bản là logarit và lũy thừa. Người ta thường

gọi là quy luật loga hay lũy thừa. Hiện nay, trên thế giới thường áp dụng 2 quy luật

này để ước lượng gián tiếp profil gió theo độ cao. Tuy nhiên, theo nhiều tài liệu cho

thấy, sử dụng hàm phân bố loga vừa tiện lợi vừa phù hợp khá tốt đối với tốc độ gió

trong lớp khí quyển từ mặt đất đến độ cao khoảng 100m.

Quy luật loga nhằm mô phỏng sự biến đổi theo chiều thẳng đứng của tốc độ

gió ngang trong lớp biên, chủ yếu là lớp bề mặt (từ mặt đất đến độ cao khoảng

100m). Ở những lớp cao thuộc khí quyển tự do thì phân bố gió lại tuân theo luật gió

địa chuyển.

Nếu biết tốc độ gió V1 ở độ cao z1 có thể tính được tốc độ gió Vz ở độ cao zz

theo công thức sau:

)z/zln(

)z/zln(

V

V

01

0z

1

z = (2.1)

Suy ra: )/ln(

)/ln(.

01

01 zz

zzVV z

z = (2.2)

Trong đó, Vz là tốc độ gió ở độ cao cần tính zz, V1 là tốc độ gió quan trắc mặt

đất, z0 là độ gồ ghề của mặt đệm, mức z1 là độ cao của máy đo gió mặt đất (z1 = 10

mét).

Do độ cao cần tính thường lớn hơn độ cao đo gió mặt đất (zz > z1) nên Vz >

V1 hay tốc độ gió tăng theo độ cao của địa hình. Ngoài ra, mức độ tăng lên của tốc

độ gió theo độ cao phụ thuộc vào độ gồ ghề của mặt đệm (z0). Khi độ gồ ghề của

mặt đệm càng lớn thì tốc độ gió ở độ cao cần tính (Vz) càng tăng nhanh.



2.2.1.1. Bộ số liệu về tốc độ gió dùng để tính toán năng lượng gió

Số liệu gió quan trắc trên các trạm khí tượng bề mặt, phục vụ chủ yếu việc

dự báo thời tiết và các nghiên cứu khí hậu, nên thường chưa đáp ứng được yêu cầu

tính toán các đặc trưng khí hậu gió phục vụ mục tiêu khai thác năng lượng gió do

khoảng cách đo khá lớn (3 - 6 giờ), thiết bị đo thay đổi và thường là độ chính xác

chưa cao, độ cao đặt máy đo thấp (10m)…Tuy nhiên, đây là các bộ số liệu đủ dài để

phản ánh những biến động vốn có của chế độ gió mà không bộ số liệu khảo sát nào

có thể có được. Nếu chỉ dựa vào số liệu đo một thời gian ngắn để đánh giá tiềm

năng năng lượng gió sẽ không thể phản ánh được những đặc tính của nó gắn với

những điều kiện địa phương, dẫn đến những đánh giá thiếu chính xác về nguồn

năng lượng có thể khai thác cũng như những tính thất thường của nó.

Trên vùng lãnh hải của nước ta, hầu như chưa có trạm quan trắc khí tượng

nào đặt trực tiếp trên bề mặt biển như ở nhiều nước. Có 4 trạm phao đo các yếu tố

khí tượng hải văn do Na Uy tài trợ, đặt tại một số khu vực biển gần bờ thuộc các

tỉnh Trung Bộ nhưng chỉ hoạt động được một ít ngày thì bị mất, hầu như chưa có số

liệu thu thập được. Thay vào đó, chúng ta có các trạm khí tượng hải văn đặt trên các

đảo nằm rải rác trên vùng biển dọc bờ từ Bắc vào Nam, đã hoạt động liên tục trong

nhiều thập kỷ gần đây.

Do nguồn số liệu đo đạc về gió trên mặt biển chưa có và do hạn chế về

nguồn kinh phí cũng như thời gian nghiên cứu có hạn nên trong Luận văn này,

nguồn số liệu về gió dùng để tính toán năng lượng gió được thu thập từ 45 trạm khí

tượng bao gồm 36 trạm duyên hải và 9 trạm hải đảo, thời gian quan trắc là trong 10

năm (1995 - 2004). Các trạm này tiêu biểu cho vùng duyên hải và các đảo gần bờ

thuộc lãnh thổ Việt Nam, trải dài từ Bắc xuống Nam. Nguồn số liệu này chủ yếu

được thu thập từ các Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước, cấp Bộ đã được

phê duyệt và nghiệm thu [3, 10]. Các trạm khí tượng dùng để khai thác số liệu về

tốc độ gió tầng thấp (10m) sử dụng trong Luận văn này được nêu ở Bảng 8 sau đây:



Bảng 8: Danh sách các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo dùng để khai thác số liệu về tốc độ gió tầng thấp [3, 10]

TT Tên trạm Tỉnh Vĩ độ Bắc

(độ)

Kinh độ Đông (độ)

Độ cao (m)

Số obs

1 Móng Cái

Quảng Ninh

21,52 107,97 7 8

2 Tiên Yên 21,33 107,40 14 8

3 Cửa Ông 21,02 107,35 60 4

4 Cô Tô 20,98 107,77 70 4

5 Bãi Cháy 20,97 107,07 87 8

6 Phù Liễn

Hải Phòng

20,80 106,63 113 8

7 Hòn Dấu 20,67 106,80 38 4

8 Bạch Long Vĩ 20,13 107,72 68 8

9 Thái Bình Thái Bình 20,42 106,38 3 4

10 Văn Lý Nam Định 20,12 106,30 3 4

11 Ninh Bình Ninh Bình 20,25 105,98 2 4

12 Sầm Sơn Thanh Hóa

19,75 105,90 2 4

13 Tĩnh Gia 19,45 105,78 5 4

14 Quỳnh Lưu

Nghệ An

19,13 105,63 3 4

15 Hòn Ngư 18,80 105,77 113 4

16 Vinh 18,67 105,68 6 8

17 Hà Tĩnh Hà Tĩnh

18,35 105,90 3 8

18 Kỳ Anh 18,10 106,27 3 8

19 Ba Đồn Quảng Bình

17,75 106,42 8 4

20 Đồng Hới 17,47 106,62 7 8

21 Cồn Cỏ Quảng Trị

17,17 107,35 6 4

22 Đông Hà 16,83 107,10 4 4

23 Huế Thừa Thiên Huế 16,43 107,58 17 8

24 Đà Nẵng Đà Nẵng 16,07 108,35 6 8

25 Tam Kỳ Quảng Nam 15,57 108,47 5 4

26 Lý Sơn Quảng Ngãi

15,38 109,15 12 4

27 Quảng Ngãi 15,12 108,80 8 8



TT Tên trạm Tỉnh Vĩ độ Bắc

(độ)

Kinh độ Đông (độ)

Độ cao (m)

Số obs

28 Hoài Nhơn Bình Định

14,52 109,03 6 4

29 Quy Nhơn 13,77 109,22 5 8

30 Tuy Hòa Phú Yên 13,08 109,28 11 8

31 Nha Trang Khánh Hòa

12,30 109,13 5 8

32 Cam Ranh 11,92 109,15 7 4

33 Phan Thiết

Bình Thuận

10,93 108,10 9 8

34 Hàm Tân 10,68 107,75 5 4

35 Phú Qúy 10,52 108,93 5 8

36 Vũng Tàu Bà Rịa-Vũng Tàu

10,37 107,08 4 8

37 Côn Đảo 8,68 106,60 7 8

38 Mỹ Tho Tiền Giang 10,35 106,40 2 4

39 Ba Tri Bến Tre 10,05 106,60 12 4

40 Càng Long Trà Vinh 9,98 106,20 7 4

41 Sóc Trăng Sóc Trăng 9,60 105,97 3 4

42 Bạc Liêu Bạc Liêu 9,30 105,72 2 4

43 Cà Mau Cà Mau 9,18 105,15 3 8

44 Rạch Giá Kiên Giang

10,02 105,07 2 8

45 Phú Quốc 10,22 103,97 2 8

Nguồn số liệu về gió dùng để tính toán năng lượng gió trong Luận văn này

được thu thập từ 45 trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo Việt Nam với khoảng

thời gian quan trắc trong 10 năm (1995 - 2004). Vì độ lớn của năng lượng tỉ lệ

thuận với tam thừa của tốc độ gió nên độ tin cậy của kết quả tính toán phụ thuộc rất

chặt chẽ vào độ chính xác của nguồn số liệu đo đạc. Do đó, việc hiệu chỉnh số liệu

là rất quan trọng, điều này sẽ loại trừ được các sai số thô, sai số hệ thống, loại trừ

tính bất đồng nhất trong các chuỗi số liệu và tuyển chọn các chuỗi số liệu cần thiết,

hợp lý và đủ cho mục đích tính toán năng lượng gió.



Việc phát hiện và loại bỏ các số liệu xấu được tiến hành trên dãy số liệu

trung bình năm và trung bình từng tháng của cả thời gian quan sát ở mỗi trạm. Số

liệu khả nghi là các giá trị lạ chưa từng xảy ra hoặc rất hiếm gặp trong cả thời gian

quan sát. Ngoài ra, còn tồn tại một vấn đề cần quan tâm là sự có mặt của tần suất

cao các cấp độ gió yếu và đặc biệt là lặng gió. Thời gian lặng gió có thể được xem

như thời gian có tốc độ gió ở dưới 1 ngưỡng VT nào đó (thường VT < 2m/s) phụ

thuộc vào kỹ năng quan trắc của quan trắc viên và đặc tính làm việc của máy đo gió.

Khi đó, trong kết quả ghi chép lại ở thời gian lặng gió thì tốc độ gió có giá trị V =

0m/s. Do vậy, giá trị trung bình theo tháng, năm của tốc độ gió thực (số liệu ghi

chép theo thực tế đo được của máy) nhỏ hơn nhiều so với giá trị trung bình theo

tháng, năm của tốc độ gió đã tách lặng (sau khi đã loại bỏ các giá trị V = 0m/s ra

khỏi chuỗi số liệu để tính toán), điều này thể hiện rõ trong Bảng 9 dưới đây.

Trong Luận văn này chỉ sử dụng giá trị trung bình của tốc độ gió đã tách lặng

ở các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo trong thời gian có gió mùa mùa hạ

(từ tháng 5 đến tháng 9), trong thời gian có gió mùa mùa đông (từ tháng 10 đến

tháng 4 năm sau), và cả năm để tính toán mật độ năng lượng gió nhằm đánh giá

tiềm năng năng lượng gió.

Bảng 9: Tốc độ gió thực và tốc độ gió tách lặng trung bình theo mùa, năm tại các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo, độ cao 10m [3, 10]

Đơn vị:m/s

TT Tên trạm Vận tốc gió thực Vận tốc gió tách lặng

Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

1 Móng Cái 1,7 1,7 1,7 2,7 2,7 2,7

2 Tiên Yên 1,6 1,7 1,7 3,3 3,4 3,4

3 Cửa Ông 3,1 3,1 3,1 3,2 3,2 3,2

4 Cô Tô 4,2 4,6 4,4 4,5 4,9 4,7

5 Bãi Cháy 2,6 2,6 2,6 2,9 3,0 3,0

6 Phù Liễn 3,1 2,9 3,0 3,8 3,3 3,6

7 Hòn Dấu 5,1 4,4 4,7 5,4 4,5 5,0




Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

8 Bạch Long Vĩ 6,0 6,5 6,3 6,2 6,7 6,5

9 Thái Bình 2,6 2,8 2,7 3,1 3,2 3,2

10 Văn Lý 3,7 3,4 3,5 3,7 3,5 3,7

11 Ninh Bình 1,8 1,9 1,9 2,5 2,8 2,6

12 Sầm Sơn 2,4 2,1 2,2 3,2 3,0 3,1

13 Tĩnh Gia 1,9 1,8 1,8 2,9 2,9 2,9

14 Quỳnh Lưu 2,1 2,0 2,0 3,4 3,3 3,4

15 Hòn Ngư 3,6 3,9 3,8 4,2 5,2 4,7

16 Vinh 1,8 1,6 1,8 2,9 2,5 2,7

17 Hà Tĩnh 1,4 1,5 1,5 2,9 3,0 3,0

18 Kỳ Anh 2,7 2,4 2,5 3,8 3,7 3,8

19 Ba Đồn 2,1 2,1 2,1 2,6 2,7 2,6

20 Đồng Hới 2,2 2,5 2,4 3,1 3,7 3,4

21 Cồn Cỏ 3,4 4,0 3,8 3,7 4,7 4,2

22 Đông Hà 3,0 2,3 2,6 3,8 2,9 3,4

23 Huế 1,5 1,6 1,5 2,7 2,9 2,9

24 Đà Nẵng 1,2 1,7 1,5 2,0 2,4 2,2

25 Tam Kỳ 1,8 1,7 1,8 2,7 3,0 2,9

26 Lý Sơn 3,2 5,5 4,5 3,6 6,1 5,1

27 Quảng Ngãi 1,3 1,6 1,5 2,5 2,8 2,6

28 Hoài Nhơn 1,4 1,8 1,6 2,4 3,2 2,8

29 Quy Nhơn 1,5 2,2 1,9 3,0 3,5 3,2

30 Tuy Hòa 1,9 2,3 2,1 2,6 3,3 3,1

31 Nha Trang 1,7 2,9 2,4 3,2 5,1 4,4

32 Cam Ranh 2,2 3,0 2,7 2,8 3,6 3,2

33 Phan Thiết 2,9 3,2 3,1 3,8 4,3 4,1

34 Hàm Tân 1,4 1,6 1,5 2,9 3,4 3,1

35 Phú Qúy 5,9 5,3 5,5 6,6 5,4 6,0




Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

36 Vũng Tàu 3,3 3,4 3,4 3,7 3,7 3,8

37 Côn Đảo 2,4 2,8 2,7 3,1 3,8 3,5

38 Mỹ Tho 1,7 1,7 1,7 3,8 3,7 3,7

39 Ba Tri 1,5 2,4 2,0 3,4 4,3 3,8

40 Càng Long 1,5 1,6 1,6 2,5 2,6 2,6

41 Sóc Trăng 1,8 2,0 1,9 2,7 2,9 2,8

42 Bạc Liêu 2,5 2,7 2,7 3,1 3,3 3,2

43 Cà Mau 1,5 1,9 1,7 2,6 3,1 2,9

44 Rạch Giá 3,8 2,1 2,8 4,3 2,8 3,8

45 Phú Quốc 3,9 2,2 2,9 4,5 3,0 3,8

2.2.1.2. Xác định đồ gồ ghề

Để tính toán tốc độ gió ở các độ cao khác nhau chúng ta cần xác định độ gồ

ghề của khu vực đặt trạm đo gió. Độ gồ ghề của khu vực đặt trạm phụ thuộc vào

dạng địa hình của khu vực chung quanh và tình trạng của mặt đệm. Độ gồ ghề càng

lớn khi địa hình có nhiều vật cản, do đó càng lên cao tốc độ gió càng tăng. Để ước

lượng độ gồ ghề, Luận văn này sử dụng cách phân loại địa hình đối với các khu vực

đặt trạm theo bảng phân loại địa hình của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) và

tham khảo từ tài liệu [3], kết quả như sau:

Bảng 10: Bảng phân loại địa hình và độ gồ ghề khu vực các trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo [3]

TT Tên trạm Nhóm

loại địa hình

Đặc điểm địa hình Độ gồ ghề Zo

(m)

1 Móng Cái F Vùng ven biển, phía giáp Trung Quốc có nhiều đồi núi nhưng không cao, trong vòng 3km không có đồi núi

0,195

2 Tiên Yên F Có đồi núi cao bao bọc xung quanh nhưng không cao

0,195




loại địa hình


(m)

3 Cửa Ông F Có đồi núi cao bao bọc xung quanh nhưng không cao, trạm đặt trên đồi cao gần 60m

0,195

4 Cô Tô G Đảo gần bờ 0,105

5 Bãi Cháy F Vùng ven biển thoáng, có đồi thấp 0,195

6 Phù Liễn E Vùng đồi núi cao, ít cây cối, bề mặt thoáng

0,37

7 Hòn Dấu G Đảo gần bờ 0,105

8 Bạch Long Vĩ H Đảo xa bờ 0,0445

9 Thái Bình G Đồng bằng ven biển 0,105

10 Văn Lý G Đồng bằng ven biển thoáng, ít nhà cao tầng

0,105

11 Ninh Bình E Ngoại ô thành phố, thị xã 0,37

12 Sầm Sơn F Thị xã ven biển, có núi 0,195

13 Tĩnh Gia F Thị trấn đồng bằng ven biển 0,195

14 Quỳnh Lưu F Đồng bằng ven biển, có núi 0,195

15 Hòn Ngư G Đảo gần bờ 0,105

16 Vinh C Thành phố đồng bằng lớn, nhiều nhà cao tầng

0,795

17 Hà Tĩnh C Thành phố đồng bằng lớn, nhiều nhà cao tầng

0,795

18 Kỳ Anh F Thị trấn đồng bằng ven biển 0,195

19 Ba Đồn E Vùng trung du thoáng 0,37

20 Đồng Hới F Thành phố ven biển, nhiều nhà cao tầng

0,195

21 Cồn Cỏ G Đảo gần bờ 0,105

22 Đông Hà F Đồng bằng ven biển, phía tây có đồi cỏ tranh

0,195

23 Huế B Thành phố vùng núi cao ít rừng cây, gần trạm tương đối thoáng

1,05

24 Đà Nẵng E Thành phố nhiều nhà cao tầng 0,37




loại địa hình


(m)

25 Tam Kỳ E Thị xã gần núi, đồi cây thấp 0,37

26 Lý Sơn G Đảo gần bờ 0,105

27 Quảng Ngãi E Thị xã đồng bằng, gần núi cao, nhiều nhà cao tầng

0,37

28 Hoài Nhơn E Vùng đồi, gần núi, thoáng 0,37

29 Quy Nhơn F Thành phố ven biển, nhiều nhà cao tầng

0,195

30 Tuy Hòa C Trạm nằm trong lòng thành phố, có núi ở xa

0,795

31 Nha Trang F Thành phố ven biển, phía tây có núi, thoáng

0,195

32 Cam Ranh F Thị xã ven biển, có núi, thoáng 0,195

33 Phan Thiết F Trạm ven biển, trên gò cao đất thoáng 0,195

34 Hàm Tân F Thị trấn gần biển, nhiều nhà cao tầng 0,195

35 Phú Qúy H Đảo xa bờ 0,0445

36 Vũng Tàu F Trạm ven biển, nhiều nhà cao tầng 0,195

37 Côn Đảo G Đảo gần bờ 0,105

38 Mỹ Tho F Vùng đồng bằng 0,195

39 Ba Tri F Vùng đồng bằng 0,195

40 Càng Long F Vùng đồng bằng 0,195

41 Sóc Trăng F Thị xã đồng bằng 0,195

42 Bạc Liêu F Đồng bằng, cạnh sân bay thoáng 0,195

43 Cà Mau F Thị xã đồng bằng 0,195

44 Rạch Giá F Thị xã đồng bằng ven biển 0,195

45 Phú Quốc G Đảo gần bờ 0,105

Do đó, căn cứ vào số liệu đo tốc độ gió V1 tại mặt đất (z1 = 10m) ở các trạm khí

tượng, Luận văn đã sử dụng công thức (2.2) để xác định tốc độ gió V2 cho các mức

độ cao z2 (50m, 100m, 150m) ở từng trạm.



2.2.2. Phương pháp tính toán mật độ năng lượng gió

Năng lượng tức thời của luồng gió có vận tốc V trên diện tích S được đặt

thẳng góc với luồng gió chính là động năng của khối không khí và được tính bằng

công thức sau:

2

2

1mVE = (2.3)

Trong đó:

- E: năng lượng tức thời của khối không khí trên diện tích S, (đơn vị: J/m2/s)

- V: vận tốc của luồng gió (đơn vị:m/s)

- m: khối lượng các phân tử không khí qua diện tích S trong 1 đơn vị thời

gian, (đơn vị: kg/m2/s).

Nếu S là đơn vị diện tích thì khối lượng các phân tử không khí đập trên S

trong một giây sẽ là : Vm ρ= (2.4)

Với : ρ (kg/m3) là khối lượng riêng (mật độ) của khối khí

Như vậy : 3

2

1VE ρ= (2.5)

Đại lượng E được gọi là mật độ năng lượng gió tức thời tương ứng với vận

tốc gió V và mật độ không khí ρ .

Gió là một yếu tố biến thiên liên tục. Trong khoảng thời gian nào đó gió có

phân bố theo hàm f(V) thì giá trị trung bình của V3 trong khoảng thời gian đó là 3V

được xác định bởi biểu thức:

dVVfV )( V0

33

∫∞

= (2.6)

Do đó, mật độ năng lượng trung bình E trong khoảng thời gian đó là:

dVVfV )(.2

1 E

0

3

∫∞

= ρ (2.7)

Như vậy để tính E phải xác định 2 đại lượng ρ và f(V).



Mật độ không khí ρ tăng hoặc giảm làm cho mật độ năng lượng gió E thay

đổi theo với tỷ lệ tương ứng. Tuy nhiên, tại cùng một điểm mức biến thiên của ρ

nhỏ hơn nhiều mức biến thiên của V3. Để đơn giản trong việc tính toán, với độ

chính xác cho phép có thể coi ρ là một hằng số và lấy giá trị bằng 1,2 kg/m3. Chỉ

với những điểm nằm đủ cao mới cần phải chú ý tới việc hiệu chỉnh giá trị ρ này.

Do đó biểu thức (2.7) có thể viết thành: dVVfV )(.6,0 E0

3

∫∞

= (2.8)

2.2.2.1. Hàm phân bố tốc độ gió f(V)

Trước đây, song song với việc nghiên cứu sự phân bố của tốc độ gió cho các

mục đích khác nhau, các nhà khoa học đã đi sâu nghiên cứu và hoàn thiện việc chọn

hàm phân bố tốc độ gió tối ưu cho mục đích khai thác và sử dụng năng lượng gió.

Đã có nhiều loại hàm phân bố khác nhau như hàm phân bố chuẩn (Pômôrsep -

1894), hàm Pearson loại V, hàm Pearson loại III (Putnam-1948 và Sherlock - 1951),

phân bố loga chuẩn (Luna và Church - 1974), hàm Weibull…được nghiên cứu sử

dụng.

Trong vài chục năm gần đây, các công trình nghiên cứu về năng lượng gió

của các nước đều khẳng định rằng hàm Weibull hai thông số không những cho xấp

xỉ tốt với dãy số liệu thực nghiệm mà còn do tính chất đặc biệt của nó hàm này đã

được sử dụng như một công cụ rất thuận tiện để phân tích và tính toán năng lượng

gió.

Hàm Weibull đối với mật độ xác suất tốc độ gió có dạng :

−

=

− γγ

βββ

γ VVVf exp)(

1

(2.9)

Với 0≥V , 0>β , 0>γ

Trong đó :

- V(m/s) : là giá trị vận tốc gió xuất hiện tại một địa điểm

- β(m/s) : là tham số kích cỡ, có thứ nguyên của tốc độ gió và có giá trị xấp

xỉ với tốc độ gió trung bình.



- γ >0 : là tham số dạng, không thứ nguyên, nó cho biết hình dạng của đường phân bố.

Như vậy, để đánh giá năng lượng gió cần xác định 2 tham số β và γ riêng cho

mỗi trạm cần tính toán.

2.2.2.2. Ước lượng các tham số của hàm phân bố Weibull

Hai tham số β và γ của hàm Weibull có thể ước lượng bằng một số phương

pháp như: phương pháp đồ thị, phương pháp bình phương tối thiểu và phương pháp

xác suất cực đại.

Các tài liệu công bố trên thế giới hiện nay đều cho rằng 2 tham số β và γ ước

lượng bằng phương pháp xác suất cực đại có mức chính xác tốt nhất. Phương pháp

xác suất cực đại do Johnson và Knotz đề xuất dựa trên lý thuyết chọn các tham số β

và γ sao cho xác suất mật độ L(β,γ) của từng quan trắc cá biệt Vi đối với dãy quan

trắc cực đại:

∑∏

−

=

=

− γ

γ

γ

γ

βγ

βγβ i

n

ii

n

n

VVL1

exp.1

),(1

1

.

(2.10)

Để tránh việc phức tạp trong việc cực đại hóa trực tiếp L(β,γ) thuận tiện hơn

là cực đại hóa ln[L(β,γ)]:

[ ] ( ) ∑∑

−−++

= γ

γγ

βγγ

βγβ ii VVnnL

1ln1ln.

1ln.),(ln (2.11)

ln[L(β,γ)] đạt cực đại khi β, γ thỏa mãn hệ phương trình:

( )[ ]

( )[ ] ( )∑∑

∑

=−=

=−=

0.ln1,ln

0,ln

γ

γ

γγ

βγγ

γβ

ββ

γβ

iii

i

VVVn

d

Ld

Vnd

Ld

(2.12)

Từ hệ phương trình (2.15) thu được:

[ ] γγβ/11∑−= iVn (2.13)

( ) ( )[ ]∑ ∑∑ −−−= iiii VnVVV ln.ln 11γγγ (2.14)



Giải các phương trình (2.13) và (2.14) khá phức tạp, có thể thực hiện bằng

một quá trình lặp được viết cho một chương trình máy tính.

2.2.2.3. Tính mật độ năng lượng gió

Trước tiên chúng ta tìm hiểu một tính chất chất đặc biệt của hàm Weibull.

Mô men phi trung tâm bậc m của hàm Weibull là:

∫∫∞ −∞

−

==

0

1

0

]exp[)( dVVV

VdVVfV mmm

γγ

βββ

γµ (2.15)

Đặt )1(γ

mx += ,

γ

β

=

Vt , và hàm Gamma có dạng:

∫∞

−−=Γ0

1)( dttex xt (2.16)

Do đó, biểu thức (2.15) trở thành:

+Γ=

γβµ

mmm 1 (2.17)

Chúng ta biết rằng giá trị trung bình là momen phi trung tâm bậc 1 của phân

bố, do đó :

+Γ==

γβµ

11.1 V (2.18)

Suy ra:

+Γ

=

γ

β1

1

V (2.19)

Mặt khác theo công thức tính mật độ năng lượng gió trung bình (2.8): số

hạng dưới dấu tích phân của biểu thức (2.8) chính là momen phi trung tâm bậc 3

của phân bố Weibull. Do đó, biểu thức (2.8) có thể viết thành:

)3

1(.6,0 3

γβ +Γ=E (2.20)

Thay biểu thức (2.19) vào biểu thức (2.20) ta được:

)1

1(

)3

1(6,0

3

3

γ

γ

+Γ

+Γ

= VE (2.21)



Giá trị của hàm Gamma đã cho sẵn trong các bảng tính nên việc sử dụng

hàm phân bố Weibull để tính toán năng lượng gió sẽ dễ dàng hơn.

Giá trị 3

6,0 V là mật độ năng lượng gió tính với giá trị tốc độ gió trung bình

và hệ số: )

11(

)3

1(

3

γ

γ

+Γ

+Γ

=K (2.22)

gọi là hệ số mẫu năng lượng K, giá trị của K luôn luôn lớn hơn 1. Ý nghĩa của hệ số

mẫu năng lượng là nó cho biết năng lượng thực lớn gấp K lần năng lượng tính với

giá trị tốc độ gió trung bình.

Hệ số mẫu năng lượng K là đại lượng không thứ nguyên, nó phụ thuộc vào

mức độ chia cắt của địa hình khu vực và mức độ thông thoáng của chính địa điểm

quan trắc. Vị trí càng bị che chắn hệ số K càng lớn, ở nơi thông thoáng K càng nhỏ.

Ngoài ra, K có xu hướng tăng theo chiều từ vĩ độ cao xuống vĩ độ thấp.

Để tính được hệ số mẫu năng lượng K theo công thức (2.22) phải ước lượng

được các tham số β, γ. Hai tham số này được tính theo các công thức (2.13) và

(2.14). Việc giải các phương trình (2.13) và (2.14) khá phức tạp, do hạn chế về thời

gian và nguồn số liệu nên người làm Luận văn không đi sâu vào việc giải các

phương trình trên. Vì vậy, kết quả tính toán hệ số năng lượng K được tham khảo từ

tài liệu liên quan [3] như sau:

Bảng 11: Hệ số mẫu năng lượng K ở các trạm đo gió [3]

TT Tên trạm Hệ số K


Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

1 Móng Cái 1,8 1,9 1,8 24 Đà Nẵng 2,5 2,4 2,5

2 Tiên Yên 1,6 1,7 1,6 25 Tam Kỳ 1,5 1,6 1,5

3 Cửa Ông 2,2 2,1 2,1 26 Lý Sơn 2,3 1,9 2,1

4 Cô Tô 2,0 1,7 1,8 27 Quảng Ngãi 1,6 1,7 1,6

5 Bãi Cháy 1,7 1,7 1,7 28 Hoài Nhơn 1,4 1,3 1,4

6 Phù Liễn 1,9 1,6 1,7 29 Quy Nhơn 1,4 1,2 1,3





Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

7 Hòn Dấu 2,3 2,2 2,2 30 Tuy Hòa 1,4 1,5 1,4

8 Bạch Long Vĩ 2,2 2,1 2,1 31 Nha Trang 1,4 1,4 1,4

9 Thái Bình 1,8 1,7 1,7 32 Cam Ranh 1,5 1,5 1,5

10 Văn Lý 1,9 1,8 1,8 33 Phan Thiết 1,3 1,7 1,5

11 Ninh Bình 1,6 1,7 1,6 34 Hàm Tân 1,3 1,5 1,4

12 Sầm Sơn 1,8 1,5 1,6 35 Phú Qúy 1,8 1,7 1,8

13 Tĩnh Gia 1,6 1,5 1,5 36 Vũng Tàu 1,8 1,7 1,7

14 Quỳnh Lưu 1,7 1,8 1,7 37 Côn Đảo 1,8 2,0 1,9

15 Hòn Ngư 2,4 2,0 2,2 38 Mỹ Tho 1,3 1,4 1,4

16 Vinh 1,6 1,5 1,5 39 Ba Tri 1,5 1,6 1,5

17 Hà Tĩnh 1,6 1,5 1,5 40 Càng Long 1,4 1,4 1,4

18 Kỳ Anh 1,8 1,7 1,8 41 Sóc Trăng 1,6 1,5 1,6

19 Ba Đồn 1,6 1,7 1,7 42 Bạc Liêu 1,6 1,6 1,6

20 Đồng Hới 1,5 1,6 1,5 43 Cà Mau 1,4 1,3 1,3

21 Cồn Cỏ 1,8 1,8 1,8 44 Rạch Giá 1,5 1,3 1,4

22 Đông Hà 1,8 1,6 1,7 45 Phú Quốc 1,9 2,2 2,1

23 Huế 1,4 1,3 1,4

Từ công thức (2.21) và (2.22) ta có công thức tính mật độ năng lượng gió

trung bình như sau: KVE .6,03

= (2.23)

2.2.3. Phương pháp xây dựng sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió

Luận văn sử dụng phần mềm MapInfo Professional, phiên bản 10.5 để xây

dựng các sơ đồ phân bố tốc độ gió và mật độ năng lượng gió trong khu vực nghiên

cứu.

MapInfo Professional là phần mềm hệ thống thông tin địa lí do công ty

MapInfo (nay là Pitney Bowes) sản xuất. Đây là phần mềm chạy trên môi trường

Windows, có chức năng kết nối với các ứng dụng Windows khác (chẳng hạn như

Microsoft Office). Các chức năng chính của MapInfo có thể tóm tắt như sau:



- Nhập dữ liệu: mapInfo cho phép nhập dữ liệu thuộc các khuôn dạng khác

nhau như AutoCAD DWG/DXF 2004, MicroStation DGN v8, Open ESRI Grid

data, Open CSV, Open Shape files...;

- Hỗ trợ cơ sở dữ liệu không gian: Oracle 10G Spatial & Locator, MS SQL

Server and Informix thông quan SpatialWare;

- Xuất dữ liệu sang các khuôn dạng khác: cho phép xuất dữ liệu sang các

khuôn dạng GIF, LZW TIFF và TIFF CCITT Group 4;

- Biên tập bản đồ/chỉnh sửa dữ liệu: tạo lập các đối tượng đồ họa, hiển thị

chúng theo các kiểu ký hiệu có trong thư viện ký hiệu mặc định hoặc trong thư viện

tự tạo, hiển thị các đối tượng theo lớp trong Layer Control... Tạo bảng chú giải, cho

phép hiển thị dữ liệu theo 2 biến số khác nhau trong cùng một thời điểm, tạo các

vùng đệm bằng công cụ buffer...;

- Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu bằng công cụ Universal Translator: cho

phép chuyển đổi dữ liệu từ khuôn dạng của MapInfo *.TAB sang các khuôn dạng

*.shp của ArcView, DGN của Microstation, DXF và DWG của AutoCAD và ngược

lại. Trong quá trình chuyển đổi, công cụ này còn cho phép xác định và chuyển đổi

cơ sở toán học của dữ liệu.

MapInfo có rất nhiều ưu điểm với khả năng hiển thị và lập bản đồ tốt và có

những chức năng hệ thống thông tin địa lí cơ bản và được nhiều người sử dụng ưa

chuộng trong các dự án hệ thống thông tin địa lí quy mô nhỏ, cơ sở dữ liệu cỡ nhỏ.

Trong Luận văn này đã sử dụng phần mềm vẽ bản đồ Mapinfo dựa trên nền

bản đồ Việt Nam được cung cấp bởi Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt

Nam tỷ lệ 1:4.000.000 để vẽ các sơ đồ phân bố tốc độ gió và mật độ năng lượng gió

trung bình với lựa chọn tầng gió 10m và 100m.

Hiện nay, các bản đồ gió ở Việt Nam và trên thế giới thường được xây dựng

bằng các mô hình mô phỏng với nhiều biến đầu vào khác nhau như tốc độ gió, địa

hình...với số lượng các số liệu đầu vào rất lớn, lưới chiếu chi tiết hơn sẽ làm cho kết

quả bản đồ nội ngoại suy được chính xác hơn.



2.2.4. Phương pháp đánh giá tiềm năng năng lượng gió

Trong Luận văn này đã sử dụng phương pháp phân cấp năng lượng gió dựa

vào độ lớn của tốc độ gió và mật độ năng lượng gió để đánh giá tiềm năng năng

lượng gió.

2.2.4.1. Giới thiệu về phương pháp phân cấp năng lượng gió

Việc sử dụng các phân cấp trong các Atlas gió hiện nay không giống nhau

giữa các nước, các tác giả do quan niệm khác nhau, do các bản đồ được dùng có độ

cao, thời kỳ không giống nhau. Trong tập bản đồ gió của Hoa Kỳ hiện nay, Cục

Năng lượng Hoa Kỳ đã phân cấp năng lượng gió như sau:

Bảng 12: Phân cấp năng lượng gió của Cục Năng lượng Hoa Kỳ [4]

Cấp năng lượng gió

Độ cao 10m Độ cao 50m

Tốc độ gió (m/s)

Mật độ năng lượng (W/m2)

Tốc độ gió (m/s)

Mật độ năng lượng (W/m2)

1 0 - 4,4 0 - 100 0 - 5,6 0 - 200

2 4,4 - 5,1 100 - 150 5,6 - 6,4 200 - 300

3 5,1 - 5,6 150 - 200 6,4 - 7,0 300 - 400

4 5,6 - 6,0 200 - 250 7,0 - 7,5 400 - 500

5 6,0 - 6,4 250 - 300 7,5 - 8,0 500 - 600

6 6,4 - 7,0 300 - 400 8,0 - 8,8 600 - 800

7 7,0 - 9,4 400 - 1000 8,8 - 11,9 800 - 2000

Dựa vào phân cấp trên, dự án “Năng lượng Gió và Bức xạ mặt trời” do

UNEP chủ trì đã dắn việc đánh giá chất lượng của các lớp năng lượng như sau: lớp

1: nghèo, lớp 2 là lớp biên, lớp 3: trung bình, lớp 4: tốt, các lớp 5, 6, 7 là tuyệt vời.

Hiện nay ở Mỹ người ta mới chỉ chú ý đến các vùng đạt từ lớp 4 trở lên.

Trong khi đó tại Cộng đồng Châu Âu người ta lại có cách phân cấp năng

lượng gió trên biển khác. Có 5 loại bản đồ ứng với các độ cao 10, 25, 50, 100, 200m

được dùng để phân lớp năng lượng gió như sau:



Bảng 13: Phân cấp tài nguyên gió trên biển Châu Âu [4]

Độ cao 10m Độ cao 25m Độ cao 50m Độ cao 100m Độ cao 200m

Vm/s) E(W/m2) V(m/s) E(W/m2) V(m/s) E(W/m2) V(m/s) E(W/m2) V(m/s) E(W/m2)

< 4,5 < 100 < 5,0 < 150 < 5,5 < 200 < 6,0 < 250 < 6,5 < 300

4,5 -6,0

100 - 250

5,0 – 6,5

150 - 300

5,5 – 7,0

200 – 400

6,0 – 7,5

250 – 450

6,5 – 8,0

300 – 600

6 - 7 250 - 350

6,5 – 7,5

300 - 450

7,0 – 8,0

400 - 600

7,5 – 8,5

450 - 650

8,0 – 9,5

600 - 900

7 - 8 350 -600

7,5 – 8,5

450 -700

8,0 – 9,0

600 -800

8,5 – 10,0

650 -1100

9,5 – 11,0

900 -1500

> 8,0 > 600 > 8,5 > 700 > 9,0 > 800 > 10 > 1100 > 11 > 1500

Trong Tập bản đồ gió Đông Nam Á năm 2001 (Hình 3) của WB do hãng

TrueWind (Hoa Kỳ) thực hiện cũng tiến hành phân cấp tiềm năng gió khu vực này

dựa vào bản đồ gió ở độ cao 30m và 65m theo các tiêu chí như sau:

Bảng 14: Phân cấp tài nguyên gió Đông Nam Á ở độ cao 30 và 65m [26]

Độ cao 30m Độ cao 65m Đánh giá Tốc độ gió (m/s) Tốc độ gió (m/s) Năng lượng

(W/m2)

< 4 < 6,0 < 250 Nghèo

4, 0 - 5,0 6,0 - 7,0 250 - 400 Khá

5,0 - 6,0 7,0 - 8,0 400 - 600 Tốt

6,0 - 7,0 8,0 - 9,0 600 - 850 Rất tốt

> 7,0 > 9,0 > 850 Tuyệt vời

2.2.4.2. Áp dụng phương pháp phân cấp năng lượng gió

Căn cứ vào kết quả tính toán tốc độ gió ở các độ cao khác nhau và mật độ

năng lượng gió trung bình, có thể thấy được sự tương quan giữa tốc độ gió và mật

độ năng lượng gió. Ngoài ra, theo các tham khảo về phân cấp năng lượng gió đã

trình bày như trên và các bản đồ năng lượng gió đã lập, trong Luận văn này cũng

phân chia các cấp năng lượng gió dựa theo tốc độ gió và mật độ năng lượng gió (tại

các độ cao 10m và 100m) nhằm tạo điều kiện dễ dàng hơn cho việc đánh giá và

phân vùng tiềm năng năng lượng gió. Trong Bảng 15 là các giới hạn trung bình của

giá trị mật độ năng lượng gió tương ứng với các khoảng tốc độ gió. Ngoài ra, có



những địa điểm do có hệ số năng lượng mẫu K nhỏ hoặc lớn trội hơn hẳn so với

những nơi khác nằm trong cùng khoảng tốc độ thì giá trị mật độ năng lượng nằm

ngoài giới hạn trên.

Bảng 15: Phân cấp năng lượng gió theo tốc độ gió và mật độ năng lượng gió

Độ cao 10m Độ cao 100m Đánh giá

V (m/s) E (W/m2) V (m/s) E (W/m2)

< 4 < 50 < 5,0 < 100 Nghèo

4, 0 - 4,5 50 - 100 5,0 - 6,0 100 - 200 Trung bình

4,5 - 5,0 100 - 150 6,0 - 7,0 200 - 300 Khá

5,0 - 5,5 150 - 200 7,0 - 8,0 300 - 600 Tốt

5,5 - 6,0 200 - 250 8,0 - 9,0 600 - 1000 Rất tốt

> 6,0 > 250 > 9,0 > 1000 Tuyệt vời



Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả tính toán tốc độ gió tại các độ cao khác nhau

Nhằm so sánh sự thay đổi của tốc độ gió ở các độ cao khác nhau, ngoài độ

cao 10m (gió tầng thấp), trong Luận văn này đã lựa chọn các độ cao khác là 50m,

100m và 150m để tính toán sự phân bố tốc độ gió theo độ cao. Độ tăng tương đối

của tốc độ gió theo độ cao không những phụ thuộc vào tình trạng địa lý của khu vực

mà còn của chính địa điểm nghiên cứu. Ngoài nhân tố trên, độ tăng tương đối của

tốc độ gió còn phụ thuộc vào cường độ gió tại điểm đó.

Việc tính toán tốc độ gió tại các độ cao khác nhau được áp dụng theo công

thức (2.2) ở Chương 2, kết quả thể hiện trong Bảng 16.

Tốc độ gió tăng theo độ cao và mức độ tăng được thể hiện qua Bảng 17 dưới

đây. Theo bảng này, tốc độ gió tăng theo độ cao từ 10m đến 50m thể hiện rõ rệt

nhất với ∆V = 1,1 ÷ 2,1m/s. Từ độ cao 50m đến 100m, tốc độ gió tiếp tục tăng, tuy

nhiên phần tăng thêm này ít hơn so với tốc độ gió tăng từ độ cao 10m đến 50m, cụ

thể ∆V = 0,5 ÷ 0,9m/s. Càng lên cao, tốc độ gió càng tăng chậm do đó từ độ cao

100m đến 150m tốc độ gió tăng chậm hơn so với các mức thấp hơn, cụ thể ∆V = 0,3

÷ 0,5m/s. Có thể nói độ cao 100m được xem là phù hợp để lắp đặt các tua-bin gió

bởi vì càng lên cao tốc độ gió càng tăng, từ độ cao 10m đến 100m tốc độ gió tăng

lên rõ rệt, còn từ độ cao 100m đến 150m tốc độ gió chỉ tăng nhẹ nên so với chi phí

tốn kém để nâng độ cao của tua-bin thì việc đầu tư khai thác năng lượng gió ở độ

cao 150m là chưa hiệu quả đối với tình hình tài chính và công nghệ hiện nay ở Việt

Nam. Mặt khác, các tua-bin gió công suất lớn hiện nay đều thiết kế với tháp cao từ

80 - 120m.



Bảng 16: Kết quả tính toán tốc độ gió ở các độ cao 50m, 100m và 150m tại các trạm khí tượng đo gió

Đơn vị: m/s

TT Tên trạm Tại độ cao 50m Tại độ cao 100m Tại độ cao 150m

Mùa hạ Mùa đông Năm Mùa hạ Mùa đông Năm Mùa hạ Mùa đông Năm

1 Móng Cái 3,7 3,8 3,8 4,2 4,2 4,3 4,5 4,5 4,5

2 Tiên Yên 4,7 4,8 4,7 5,3 5,4 5,3 5,6 5,7 5,7

3 Cửa Ông 4,5 4,6 4,5 5,0 5,1 5,1 5,3 5,5 5,4

4 Cô Tô 6,0 6,7 6,4 6,7 7,4 7,1 7,1 7,9 7,5

5 Bãi Cháy 4,1 4,3 4,2 4,6 4,8 4,7 4,9 5,1 5,0

6 Phù Liễn 5,6 4,9 5,4 6,4 5,6 6,1 6,9 6,0 6,6

7 Hòn Dấu 7,3 6,1 6,8 8,1 6,8 7,6 8,6 7,2 8,0

8 Bạch Long Vĩ 8,0 8,7 8,4 8,8 9,5 9,3 9,3 10,1 9,8

9 Thái Bình 4,2 4,3 4,3 4,7 4,8 4,8 5,0 5,1 5,1

10 Văn Lý 5,0 4,8 5,0 5,6 5,3 5,5 5,9 5,6 5,8

11 Ninh Bình 3,8 4,1 3,9 4,3 4,7 4,5 4,6 5,0 4,8

12 Sầm Sơn 4,5 4,2 4,4 5,0 4,8 5,0 5,4 5,1 5,3

13 Tĩnh Gia 4,1 4,1 4,1 4,6 4,6 4,7 4,9 4,9 5,0

14 Quỳnh Lưu 4,8 4,7 4,8 5,4 5,2 5,4 5,7 5,6 5,7

15 Hòn Ngư 5,7 7,0 6,3 6,3 7,8 7,1 6,7 8,3 7,5



Bảng 16 (tiếp): Kết quả tính toán tốc độ gió ở các độ cao 50m, 100m và 150m tại các trạm khí tượng đo gió

Đơn vị: m/s



16 Vinh 4,7 4,1 4,4 5,5 4,8 5,2 6,0 5,2 5,6

17 Hà Tĩnh 4,8 5,0 4,9 5,6 5,8 5,7 6,0 6,3 6,2

18 Kỳ Anh 5,4 5,2 5,3 6,0 5,9 6,0 6,4 6,3 6,4

19 Ba Đồn 3,8 3,9 3,9 4,4 4,5 4,4 4,7 4,8 4,7

20 Đồng Hới 4,3 5,2 4,8 4,8 5,9 5,4 5,2 6,3 5,8

21 Cồn Cỏ 5,0 6,3 5,7 5,5 7,0 6,4 5,9 7,5 6,8

22 Đông Hà 5,4 4,1 4,8 6,0 4,6 5,4 6,4 4,9 5,7

23 Huế 4,7 5,0 4,9 5,5 5,9 5,8 6,0 6,5 6,3

24 Đà Nẵng 3,0 3,5 3,3 3,4 4,0 3,8 3,7 4,3 4,0

25 Tam Kỳ 4,1 4,4 4,3 4,7 5,1 4,9 5,0 5,4 5,2

26 Lý Sơn 4,9 8,3 6,8 5,4 9,2 7,6 5,7 9,8 8,1

27 Quảng Ngãi 3,7 4,1 3,9 4,2 4,7 4,4 4,5 5,1 4,8

28 Hoài Nhơn 3,6 4,7 4,2 4,1 5,4 4,8 4,4 5,8 5,2

29 Quy Nhơn 4,2 4,9 4,6 4,7 5,5 5,1 5,0 5,9 5,5

30 Tuy Hòa 4,3 5,5 5,0 5,0 6,4 5,8 5,4 6,9 6,3



Bảng 16 (tiếp): Kết quả tính toán tốc độ gió ở các độ cao 50m, 100m và 150m tại các trạm khí tượng đo gió

Đơn vị: m/s



31 Nha Trang 4,6 7,2 6,1 5,1 8,1 6,9 5,5 8,6 7,4

32 Cam Ranh 3,9 5,1 4,6 4,4 5,7 5,1 4,7 6,1 5,5

33 Phan Thiết 5,3 6,1 5,8 6,0 6,8 6,5 6,4 7,3 6,9

34 Hàm Tân 4,1 4,8 4,4 4,7 5,4 5,0 5,0 5,7 5,3

35 Phú Qúy 8,5 7,0 7,8 9,4 7,7 8,5 9,9 8,1 9,0

36 Vũng Tàu 5,3 5,2 5,3 5,9 5,9 6,0 6,3 6,3 6,4

37 Côn Đảo 4,1 5,2 4,7 4,6 5,7 5,2 4,9 6,1 5,5

38 Mỹ Tho 5,3 5,2 5,3 6,0 5,9 5,9 6,3 6,2 6,3

39 Ba Tri 4,7 6,0 5,4 5,3 6,8 6,1 5,7 7,2 6,5

40 Càng Long 3,5 3,7 3,6 4,0 4,2 4,1 4,2 4,5 4,4

41 Sóc Trăng 3,8 4,1 4,0 4,3 4,6 4,5 4,5 4,9 4,7

42 Bạc Liêu 4,4 4,6 4,5 4,9 5,2 5,1 5,2 5,6 5,4

43 Cà Mau 3,7 4,3 4,0 4,1 4,8 4,5 4,4 5,2 4,8

44 Rạch Giá 6,1 4,0 5,3 6,8 4,5 6,0 7,3 4,8 6,4

45 Phú Quốc 6,1 4,1 5,2 6,7 4,6 5,7 7,1 4,8 6,1



Bảng 17: Tốc độ gió trung bình năm thay đổi theo độ cao

Đơn vị:m/s

TT Tên trạm V50m – V10m V100m – V50m V150m – V100m

1 Móng Cái 1,1 0,5 0,3

2 Tiên Yên 1,4 0,6 0,3

3 Cửa Ông 1,3 0,6 0,3

4 Cô Tô 1,7 0,7 0,4

5 Bãi Cháy 1,2 0,5 0,3

6 Phù Liễn 1,8 0,8 0,4

7 Hòn Dấu 1,8 0,8 0,4

8 Bạch Long Vĩ 1,9 0,8 0,5

9 Thái Bình 1,1 0,5 0,3

10 Văn Lý 1,3 0,6 0,3

11 Ninh Bình 1,3 0,6 0,3

12 Sầm Sơn 1,3 0,6 0,3

13 Tĩnh Gia 1,2 0,5 0,3

14 Quỳnh Lưu 1,4 0,6 0,4

15 Hòn Ngư 1,7 0,7 0,4

16 Vinh 1,7 0,7 0,4

17 Hà Tĩnh 1,9 0,8 0,5

18 Kỳ Anh 1,5 0,7 0,4

19 Ba Đồn 1,3 0,5 0,3

20 Đồng Hới 1,4 0,6 0,4

21 Cồn Cỏ 1,5 0,6 0,4

22 Đông Hà 1,4 0,6 0,4

23 Huế 2,1 0,9 0,5

24 Đà Nẵng 1,1 0,5 0,3

25 Tam Kỳ 1,4 0,6 0,4

26 Lý Sơn 1,8 0,8 0,4

27 Quảng Ngãi 1,3 0,5 0,3

28 Hoài Nhơn 1,4 0,6 0,4



TT Tên trạm V50m – V10m V100m – V50m V150m – V100m

29 Quy Nhơn 1,3 0,6 0,3

30 Tuy Hòa 1,9 0,8 0,5

31 Nha Trang 1,8 0,8 0,4

32 Cam Ranh 1,3 0,6 0,3

33 Phan Thiết 1,7 0,7 0,4

34 Hàm Tân 1,3 0,6 0,3

35 Phú Quý 1,8 0,8 0,4

36 Vũng Tàu 1,5 0,7 0,4

37 Côn Đảo 1,2 0,5 0,3

38 Mỹ Tho 1,5 0,7 0,4

39 Ba Tri 1,6 0,7 0,4

40 Càng Long 1,1 0,5 0,3

41 Sóc Trăng 1,1 0,5 0,3

42 Bạc Liêu 1,3 0,6 0,3

43 Cà Mau 1,2 0,5 0,3

44 Rạch Giá 1,5 0,7 0,4

45 Phú Quốc 1,3 0,6 0,3

3.2. Kết quả tính toán mật độ năng lượng gió

Mật độ năng lượng gió trung bình trong khu vực nghiên cứu tại các độ cao

khác nhau theo mùa hạ, mùa đông và cả năm được tính theo công thức (2.23), kết

quả thể hiện trong Bảng 18 sau đây:



Bảng 18: Kết quả tính toán mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa, năm tại các trạm khí tượng đo gió

Đơn vị: W/m2

TT Tên trạm Tại độ cao 10m Tại độ cao 50m Tại độ cao 100m Tại độ cao 150m

Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

1 Móng Cái 20,3 21,6 21,0 56,9 60,4 58,6 81,0 86,0 83,4 97,8 103,9 100,8 2 Tiên Yên 35,4 40,1 36,6 98,9 112,2 102,3 140,8 159,7 145,6 170,1 192,9 175,8 3 Cửa Ông 41,9 42,7 42,3 117,1 119,4 118,3 166,8 170,0 168,4 201,4 205,3 203,4 4 Cô Tô 106,7 122,0 114,3 264,4 302,3 283,2 364,0 416,2 389,9 432,4 494,4 463,2 5 Bãi Cháy 25,5 28,2 26,8 71,3 78,8 74,9 101,5 112,2 106,7 122,6 135,6 128,9 6 Phù Liễn 61,2 34,1 47,5 201,8 112,4 156,6 300,0 167,1 232,8 370,0 206,1 287,2 7 Hòn Dấu 217,2 120,2 168,7 538,2 297,8 418,0 740,9 409,9 575,4 880,2 487,0 683,6 8 Bạch Long Vĩ 314,6 379,0 346,0 686,7 827,3 755,4 910,8 1097,1 1001,8 1062,0 1279,3 1168,1 9 Thái Bình 33,0 33,6 33,3 81,8 83,3 82,5 112,6 114,6 113,6 133,7 136,2 135,0 10 Văn Lý 59,2 47,2 53,2 146,7 117,0 131,8 201,9 161,0 181,5 239,9 191,3 215,6 11 Ninh Bình 15,7 21,6 17,9 51,9 71,0 58,9 77,1 105,6 87,5 95,1 130,2 107,9 12 Sầm Sơn 34,8 24,4 29,6 97,4 68,3 82,9 138,7 97,3 118,0 167,5 117,5 142,5 13 Tĩnh Gia 23,7 21,7 22,9 66,3 60,6 63,9 94,5 86,3 91,0 114,1 104,2 109,9 14 Quỳnh Lưu 40,1 39,0 40,1 112,1 108,9 112,2 159,6 155,1 159,7 192,8 187,3 192,9 15 Hòn Ngư 105,8 166,6 136,3 262,3 412,9 337,8 361,0 568,4 465,0 428,9 675,3 552,4



Bảng 18 (tiếp): Kết quả tính toán mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa, năm tại các trạm khí tượng đo gió Đơn vị: W/m2

TT Tên trạm

Tại độ cao 10m Tại độ cao 50m Tại độ cao 100m Tại độ cao 150m

Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

16 Vinh 23,4 14,1 17,7 102,5 61,5 77,5 163,0 97,9 123,3 207,5 124,6 157,0

17 Hà Tĩnh 23,6 25,1 23,8 103,3 109,7 104,0 164,4 174,5 165,4 209,3 222,2 210,6

18 Kỳ Anh 60,0 52,6 57,8 167,8 146,9 161,5 238,8 209,2 229,9 288,5 252,7 277,7

19 Ba Đồn 16,2 19,0 17,7 53,4 62,7 58,3 79,4 93,3 86,7 97,9 115,0 106,9

20 Đồng Hới 25,8 48,8 36,5 72,0 136,4 101,9 102,5 194,2 145,1 123,8 234,6 175,3

21 Cồn Cỏ 53,6 110,9 82,2 132,8 274,8 203,7 182,8 378,3 280,4 217,2 449,4 333,1

22 Đông Hà 59,3 23,4 40,1 165,7 65,5 112,1 235,9 93,2 159,6 284,9 112,6 192,7

23 Huế 16,8 19,8 19,9 84,5 99,6 100,1 138,7 163,4 164,3 179,1 211,0 212,1

24 Đà Nẵng 12,4 19,1 16,5 41,0 62,9 54,2 61,0 93,5 80,6 75,2 115,4 99,5

25 Tam Kỳ 18,6 25,5 21,3 61,3 84,1 70,3 91,1 125,0 104,5 112,4 154,1 128,9

26 Lý Sơn 63,9 261,7 162,8 158,3 648,4 403,3 217,8 892,6 555,2 258,8 1060,4 659,6

27 Quảng Ngãi 14,4 22,0 17,0 47,4 72,6 56,2 70,4 108,0 83,5 86,9 133,1 103,0

28 Hoài Nhơn 12,2 24,8 19,4 40,1 81,7 64,0 59,7 121,4 95,2 73,6 149,7 117,4

29 Quy Nhơn 21,6 30,9 26,3 60,5 86,4 73,5 86,2 123,1 104,6 104,1 148,7 126,4

30 Tuy Hòa 14,9 33,4 24,1 65,2 146,2 105,5 103,7 232,5 167,8 132,1 296,0 213,6



Bảng 18 (tiếp): Kết quả tính toán mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa, năm tại các trạm khí tượng đo gió Đơn vị: W/m2

TT Tên trạm

Tại độ cao 10m Tại độ cao 50m Tại độ cao 100m Tại độ cao 150m

Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm Mùa hạ

Mùa đông

Năm

31 Nha Trang 28,4 110,6 69,6 79,3 309,2 194,5 112,9 440,3 276,9 136,4 531,8 334,4

32 Cam Ranh 18,9 42,6 30,7 52,8 119,1 85,8 75,2 169,6 122,2 90,9 204,8 147,6

33 Phan Thiết 42,5 81,9 62,2 118,8 229,0 173,9 169,2 326,0 247,6 204,3 393,8 299,0

34 Hàm Tân 19,7 34,8 25,8 55,2 97,3 72,2 78,6 138,5 102,7 94,9 167,3 124,1

35 Phú Qúy 306,0 159,4 232,8 668,1 348,0 508,2 886,0 461,5 673,9 1033,1 538,1 785,8

36 Vũng Tàu 56,2 52,1 54,7 157,2 145,6 152,8 223,8 207,4 217,6 270,3 250,5 262,8

37 Côn Đảo 30,8 66,6 46,8 76,4 165,1 116,0 105,2 227,2 159,7 125,0 270,0 189,8

38 Mỹ Tho 41,5 42,5 43,8 116,1 118,8 122,5 165,3 169,1 174,5 199,7 204,3 210,7

39 Ba Tri 34,2 75,0 50,8 95,7 209,7 141,9 136,3 298,5 202,0 164,6 360,5 244,0

40 Càng Long 13,2 15,5 14,5 37,0 43,3 40,4 52,7 61,7 57,5 63,6 74,5 69,5

41 Sóc Trăng 18,7 22,2 21,3 52,4 62,0 59,4 74,6 88,3 84,6 90,1 106,6 102,2

42 Bạc Liêu 28,6 34,5 31,5 80,0 96,5 87,9 113,8 137,3 125,2 137,5 165,9 151,2

43 Cà Mau 14,8 22,2 18,1 41,4 62,0 50,5 59,0 88,3 71,9 71,3 106,7 86,8

44 Rạch Giá 72,7 17,8 45,2 203,1 49,7 126,3 289,2 70,7 179,8 349,3 85,4 217,2

45 Phú Quốc 102,7 36,8 69,8 254,5 91,1 173,0 350,3 125,4 238,1 416,2 149,0 282,9


Trần Thị Bé 60 K19 Cao học môi trường

3.3. Kết quả xây dựng sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió

Xây dựng bản đồ gió nói riêng, nghiên cứu tài nguyên gió nói chung là điều

kiện cần, là cơ sở cho việc quy hoạch, lập dự án đầu tư khai thác nguồn năng lượng

gió cho bất kỳ vùng lãnh thổ nào. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có một khuôn mẫu

atlas gió chung cho quốc gia về nguồn số liệu sử dụng, phương pháp thực hiện,

chủng loại bản đồ, tầng gió thể hiện…

Cùng với nguồn tài nguyên gió trên đất liền đã được phát triển từ khá lâu, tài

nguyên gió ngoài khơi với những ưu thế vượt trội đang là đối tượng được quan tâm

trong những năm gần đây. Vì thế cùng với sự ra đời của atlas gió trên đất liền, các

atlas gió ngoài khơi cũng đã được triển khai ở nhiều nước, ví dụ như Anh, Hoa Kỳ,

Trung Quốc…

Trong Luận văn này đã sử dụng phần mềm vẽ bản đồ Mapinfo dựa trên nền

bản đồ Việt Nam được cung cấp bởi Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt

Nam tỷ lệ 1:4.000.000 để vẽ các sơ đồ phân bố tốc độ gió và mật độ năng lượng gió

trung bình với lựa chọn tầng gió 10m là tầng cơ bản vì nó gắn trực tiếp với các sản

phẩm được tính toán từ nguồn số liệu về gió đo ở tầng thấp từ các trạm khí tượng.

Ngoài ra, để tận dụng tối đa nguồn năng lượng gió thì độ cao 10m không

phải là tầng khai thác năng lượng tối ưu mà thường ở các độ cao cao hơn. Mặt khác,

người làm Luận văn cũng đã tham khảo Atlas gió ngoài khơi của các quốc gia như

Hoa Kỳ (ở độ cao 90m), Trung Quốc (ở độ cao 90m) và Anh (ở độ cao 100m). Do

đó, Luận văn đã chọn các độ cao khác nhau (50m, 100m, 150m) để tính toán năng

lượng gió, trong đó nhận thấy rằng độ cao 100m là phù hợp để lắp đặt các tua-bin

gió ở khu vực biển ven bờ nước ta hiện nay. Trên cơ sở các kết quả tính toán, người

làm Luận văn đã lập ra 05 sơ đồ phân bố của tốc độ gió và mật độ năng lượng gió ở

tầng thấp (10m) và tầng cao dự kiến lắp đặt tua-bin gió (100m). Các sơ đồ này thể

hiện từ Hình 8 đến Hình 10 được trình bày cụ thể trong mục phân tích tiềm năng

năng lượng gió dưới đây. Danh mục các sơ đồ về tiềm năng năng lượng gió cụ thể

như sau:



Bảng 19: Danh mục các sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió

TT Tên sơ đồ Độ cao (m) Đơn vị

1 Phân bố tốc độ gió trung bình năm 10m m/s

2 Phân bố tốc độ gió trung bình năm 100m m/s

3 Phân bố mật độ năng lượng gió mùa hạ 100m W/m2

4 Phân bố mật độ năng lượng gió mùa đông 100m W/m2

5 Phân bố mật độ năng lượng gió năm 100m W/m2

Để thiết lập các sơ đồ theo các đường đẳng trị, khoảng cách giữa các đường

này có ý nghĩa quan trọng. Dựa trên kết quả tính toán và phân cấp năng lượng như

trên, các sơ đồ phân bố tốc độ gió và mật độ năng lượng gió ở độ cao 100m đều lấy

khoảng cách giữa các đường đẳng trị tốc độ gió trung bình năm là 1m/s, giữa các

đường đẳng trị mật độ năng lượng gió trung bình năm và mùa là 100W/m2. Chỉ

trong trường hợp ở tầng thấp 10m, cấp tốc độ gió nhỏ nên lấy khoảng cách giữa các

đường đẳng trị tốc độ gió trung bình năm là 0,5m/s.

3.4. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió

3.4.1. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo tốc độ gió

Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió nhằm phục vụ cho việc khai thác điện

gió ở một khu vực nào đó, trước hết phải đánh giá được tiềm năng năng lượng gió

lý thuyết trong khu vực đó. Tiếp đó, phải đánh giá được dải tốc độ gió tối ưu phù

hợp với từng loại động cơ gió (tua-bin gió), xác định được những vị trí có khả năng

khai thác đảm bảo thu được sản lượng điện tối ưu. Ngoài ra, để đảm bảo khả năng

khai thác năng lượng gió, cần tính đến các điều kiện địa lý, địa hình, các điều kiện

tự nhiên, xã hội có liên quan đến việc lắp đặt các tua-bin gió cũng như khả năng hòa

vào lưới điện quốc gia... Bởi vậy khả năng khai thác năng lượng gió (tiềm năng kỹ

thuật) phụ thuộc vào hai yếu tố: tiềm năng năng lượng gió lý thuyết của địa điểm và

khả năng khai thác của thiết bị. Do Luận văn này là bước đầu nghiên cứu về nguồn

năng lượng gió, cùng với lượng thời gian có hạn nên người làm Luận văn chỉ tập

trung nghiên cứu đánh giá tiềm năng lý thuyết của năng lượng gió tại vùng biển ven



bờ nước ta, do đó sẽ không đi sâu tìm hiểu đánh giá về tiềm năng kỹ thuật của năng

lượng gió.

Từ độ lớn và sự phân bố của tốc độ gió và hệ số mẫu năng lượng có thể đánh

giá được tiềm năng năng lượng gió và sự phân bố của nó trong khu vực nghiên cứu.

Trong hai nhân tố quyết định giá trị của năng lượng là tốc độ gió trung bình và hệ

số mẫu năng lượng thì tốc độ gió trung bình vẫn giữ vai trò chủ yếu. Do đó, sự phân

bố tiềm năng năng lượng gió ở vùng biển ven bờ và hải đảo về cơ bản tương tự với

phân bố của tốc độ gió trung bình. Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo tốc

độ gió trung bình năm, người làm Luận văn đã lựa chọn tốc độ gió tại độ cao 10m

(tầng cơ bản) và độ cao 100m (tầng lắp đặt tua-bin gió). Tốc độ gió trung bình năm

ở độ cao 10m và 100m thể hiện trong Bảng 9, Bảng 16 và sơ đồ Hình 8 dưới đây.

Tại độ cao 10m Tại độ cao 100m

Hình 8: Sơ đồ phân bố tốc độ gió trung bình năm ở vùng biển ven bờ Việt Nam tại độ cao 10m và 100m



Theo số liệu ở Bảng 9 và Hình 8 cho thấy tốc độ gió tầng thấp (10m) ở vùng

ven biển và hải đảo của Việt Nam là khá nhỏ, phần lớn trong khu vực nghiên cứu có

tốc độ gió trung bình năm dưới 4,0m/s, chỉ ở một số địa điểm (như Nha Trang, Phan

Thiết) và ở các đảo gió mới đạt tốc độ trên 4,0m/s là mức tiềm năng thuộc loại trung

bình và khá, đặc biệt ở các đảo xa bờ như Bạch Long Vĩ và Phú Quý có tiềm năng

tốt với tốc độ gió đạt trên 6m/s.

Theo số liệu ở Bảng 16 và Hình 8 cho thấy tiềm năng năng lượng gió ở độ

cao 100m tại vùng biển ven bờ và hải đảo của Việt Nam khả quan hơn so với ở độ

cao10m. Ở độ cao 100m so với 10m thì các vùng có tốc độ gió nhỏ thu hẹp lại, các

vùng có tốc độ lớn hơn được mở rộng ra, phần lớn trong khu vực nghiên cứu đều có

tốc độ gió trung bình năm đạt trên 5m/s. Các khu vực có tiềm năng năng lượng gió

khá (với tốc độ gió trung bình năm trên 6m/s) là vùng biển ngoài khơi các tỉnh

Quảng Ninh, Hải Phòng (xung quanh các đảo Cô Tô, Hòn Dấu, Bạch Long Vĩ),

xung quanh các đảo gần bờ, vùng biển ven bờ các tỉnh Nam Trung Bộ từ Khánh

Hòa đến Bình Thuận, vùng biển ven bờ một số tỉnh Nam Bộ như Bến Tre. Đặc biệt

ở các đảo xa bờ có tiềm năng năng lượng gió rất tốt với tốc độ gió trung bình năm

đạt trên 8m/s như ở Bạch Long Vĩ (9,3m/s) và Phú Quý (8,5m/s).

Tiềm năng năng lượng gió trên biển thực tế sẽ cao hơn tiềm năng được tính

toán trong Luận văn này dựa trên các số liệu về tốc độ gió đo đạc trên đất liền. Bởi

vì do số liệu gió thu thập phần lớn từ các trạm khí tượng đặt ở trong đất liền, địa

hình bị che chắn nên nếu so với khu vực ngoài khơi mặt nước không có các vật cản

thì tốc độ gió trên biển sẽ lớn hơn so với trên đất liền. Cụ thể như Dự án điện gió

Bạc Liêu theo số liệu đo đạc và quan trắc từ vệ tinh từ năm 2000 – 2009 [32, 33]

cho thấy tốc độ gió trung bình năm đạt tới 8,19m/s ở độ cao 100m tại khu vực dự

án. Trong khi đó theo kết quả tính toán tốc độ gió trung bình năm ở độ cao 100m

cho trạm Bạc Liêu chỉ đạt 5,1m/s. Như vậy, so với trong đất liền, tốc độ gió ngoài

biển tăng lên rất nhiều.



3.4.2. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo mật độ năng lượng gió

3.4.2.1. Phân bố tiềm năng năng lượng gió

Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió ta còn dựa vào kết quả tính toán mật

độ năng lượng gió ở độ cao cần khai thác năng lượng. Từ Bảng 18 và Hình 11 cho

thấy những vùng có tiềm năng năng lượng gió đạt mức khá (với tốc độ gió trung

bình năm > 6,0m/s, mật độ năng lượng gió trung bình năm > 200W/m2) là vùng

biển ven bờ các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Hà Tĩnh, Khánh Hòa, Bình Thuận,

Vũng Tàu, Bến Tre, Bạc Liêu, Kiên Giang. Những nơi có tiềm năng năng lượng gió

đạt mức tốt (với mật độ năng lượng gió trung bình năm > 300W/m2) là ở các đảo Cô

Tô, Hòn Dấu, Hòn Ngư, Lý Sơn; đặc biệt ở các đảo xa bờ có tiềm năng năng lượng

gió rất tốt như Bạch Long Vĩ (1001W/m2), Phú Quý (673 W/m2).

Thực tế cho thấy, khi mật độ năng lượng gió trung bình năm nhỏ hơn

100W/m2, việc khai thác năng lượng gió không hiệu quả vì năng lượng khai thác

được quá ít, giá trị sử dụng không đáng kể so với các chi phí thiết bị tốn kém.

Người ta chỉ thực sự quan tâm đến nguồn năng lượng này khi mật độ năng lượng

gió trung bình năm đạt chừng khoảng 100 W/m2 trở lên hoặc khi tốc độ gió trung

bình năm từ 5,0m/s trở lên ở độ cao lắp đặt tua-bin.

Trong việc khai thác tiềm năng năng lượng gió, nhận thấy rằng:

- Những vùng có mật độ năng lượng gió trung bình năm lớn hơn 300W/m2

tương ứng với tốc độ gió trung bình năm từ 7m/s trở lên là nơi có tiềm năng năng

lượng gió tốt, có thể sử dụng loại máy phát có công suất lớn. Trong khu vực nghiên

cứu có các đảo xa bờ (như đảo Phú Quý và Bạch Long Vĩ), một số đảo gần bờ (Cô

Tô, Hòn Dấu, Hòn Ngư, Lý Sơn) có tiềm năng gió đạt được cấp độ này. Trên thực

tế, ở đảo Phú Quý đã lắp đặt thành công 03 tua-bin gió loại có công suất 2MW/tua-

bin.

- Những vùng có mật độ năng lượng gió trung bình năm từ 200 - 300W/m2 là

nơi có tiềm năng gió khá tốt, việc khai thác năng lượng có hiệu quả, có thể sử dụng

loại máy gió có công suất trung bình. Trong khu vực nghiên cứu có các vị trí sau có



năng lượng gió đạt được cấp độ này là vùng biển ven bờ các tỉnh Quảng Ninh, Hải

Phòng, Hà Tĩnh, Khánh Hòa, Bình Thuận, Vũng Tàu, Bến Tre; ở một số đảo gần bờ

(Cồn Cỏ, Phú Quốc).

- Những vùng có mật độ năng lượng gió trung bình năm từ 100 - 200W/m2

là nơi có tiềm năng nhỏ, việc khai thác chỉ nên sử dụng loại máy phát có công suất

nhỏ. Trong khu vực nghiên cứu có các vị trí sau có năng lượng gió đạt được cấp độ

này là vùng biển ven bờ các tỉnh Nam Định, Nghệ An, Quảng Bình, Bình Định, Phú

Yên, Tiền Giang, Bạc Liêu, Kiên Giang và ở Côn Đảo.

Hình 9: Sơ đồ phân bố mật độ năng lượng gió trung bình năm ở vùng biển ven bờ Việt Nam tại độ cao 100m

Tuy nhiên, ngoài yếu tố về tiềm năng năng lượng gió được đánh giá vào loại

khá trở lên, việc lựa chọn một khu vực để đầu tư khai thác điện gió trên vùng biển

ven bờ nước ta còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: độ sâu của vùng biển, địa



hình địa chất đáy biển, thuận lợi cho việc đấu nối với lưới điện quốc gia…Do đó,

dự án Điện gió Bạc Liêu xây dựng trên biển, khu vực vùng biển Bạc Liêu được lựa

chọn là khu vực biển nông, thuộc bãi bồi, thuận tiện cho việc thi công, khi thủy

triều xuống có thể nhìn thấy cả chân cột tua-bin. Mặc dù một số khu vực khác cũng

được khảo sát như Khai Long, Đất Mũi, Hòn Khoai (Ngọc Hiển, Cà Mau) nhưng

khu vực này quá xa xôi, sẽ khó kết nối với lưới điện quốc gia.

3.4.2.2. Phân bố tiềm năng năng lượng gió theo mùa

Dựa vào các Bảng 16 và Bảng 18 cùng với sơ đồ ở Hình 10 có thể nhận thấy

rằng trong khu vực nghiên cứu, tốc độ gió cũng như mật độ năng lượng gió có sự

phân hóa khá rõ rệt theo mùa, nhiều vùng trên lãnh thổ chịu ảnh hưởng của hai mùa

gió không như nhau, ưu thế có thể thuộc hẳn về một mùa gió nào đó trong năm. Mật

độ năng lượng của mùa gió chiếm ưu thế có thể lớn gấp đôi thậm chí gấp bốn mùa

kia. Tốc độ gió ở chính mùa hoạt động của gió mùa đông cũng như gió mùa hạ lớn

hơn rõ rệt, trong đó gió mùa mùa đông mạnh hơn. Ngược lại các thời kỳ chuyển tiếp

tốc độ gió giảm hẳn, đặc biệt vào mùa xuân. Đây sẽ là một bất lợi cho việc khai thác

nguồn năng lượng này trên khu vực biển Việt Nam.

Mỗi khu vực trên lãnh thổ đều chịu ảnh hưởng khác nhau của hai mùa gió là

gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam. Độ lớn của tốc độ gió và mật độ năng

lượng gió ở mỗi nơi trong từng mùa gió phụ thuộc vào địa hình và vị trí địa lý của

khu vực đó.

Những khu vực biển ven bờ có tiềm năng năng lượng gió mùa đông cao hơn

mùa hạ rõ rệt là:

- Khu vực Bắc Bộ;

- Phía nam khu vực Bắc Trung Bộ (từ Quảng Bình đến Huế);

- Khu vực Nam Trung Bộ;

- Khu vực Nam Bộ (trừ vùng biển phía tây nam từ Cà Mau đến Kiên Giang );

- Các đảo phía đông lãnh thổ (trừ đảo Hòn Dấu và đảo Phú Quý);



Những khu vực biển ven bờ có tiềm năng năng lượng gió mùa hạ cao hơn

mùa đông rõ rệt là:

- Phía bắc khu vực Bắc Trung Bộ (từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh);

- Phía tây nam khu vực Nam Bộ (từ Cà Mau đến Kiên Giang);

- Các đảo phía tây nam lãnh thổ (như đảo Phú Quốc);

Mùa hạ Mùa đông

Hình 10: Sơ đồ phân bố mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa ở vùng biển ven bờ Việt Nam tại độ cao 100m

3.5. Một số giải pháp nhằm khai thác điện gió trên biển

3.5.1. Giải pháp về thị trường

Rào cản lớn nhất hiện nay đối với điện gió ở Việt Nam đó là giá thành điện

gió còn cao do vốn đầu tư ban đầu tương đối lớn, dẫn tới giá bán điện gió cũng cao.

Vì vậy, hiện nay điện gió chưa cạnh tranh về mặt kinh tế được với các ngành điện

khác như thủy điện, nhiệt điện nên chưa thu hút được nhiều nhà đầu tư.



Theo tính toán của Viện Năng lượng (Bộ Công thương) nếu sử dụng công

nghệ từ các nước Mỹ và châu Âu, đáp ứng đủ các tiêu chuẩn IEC (Hội đồng kỹ

thuật điện quốc tế) về điện gió thì suất đầu tư của dự án điện gió là 2.250 USD/kW,

giá điện bình quân quy dẫn là khoảng 10,68 UScents/kWh. Còn nếu sử dụng công

nghệ đến từ Trung Quốc thì suất đầu tư sẽ là 1.700 USD/kW, giá bán điện cũng là

8,6 UScents/kWh. Tuy nhiên, hiện nay giá mua điện gió là khá thấp 1.614

đồng/kWh (tương đương khoảng 7,8 Usents/kWh) theo Quyết định số 37/2011/QĐ-

TTg- về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió ở Việt Nam, cao hơn 310

đồng/kWh so với mức giá điện bình quân hiện nay là 1.304 đồng/kWh, được xem là

chưa hấp dẫn các nhà đầu tư điện gió trong và ngoài nước.

Để phát triển điện gió, tạo điều kiện cho điện gió cạnh tranh được với những

nguồn điện khác như thủy điện, nhiệt điện thì cần phải hạch toán đầy đủ các chi phí

để đưa vào giá thành của các nguồn điện này. Giá thành thủy điện hiện nay còn rẻ vì

chưa tính đến tiền đất chiếm dụng lòng hồ, tiền phá rừng để làm hồ chứa, chi phí

phát sinh về xã hội do phải tái định cư…Còn giá thành của nhiệt điện cũng thấp hơn

điện gió do chưa tính đến các chi phí do ô nhiễm môi trường (phát thải khí thải độc

hại như CO2, SO2, NOx…), chi phí về y tế và chăm sóc sức khỏe do ô nhiễm. Khi

tính toán đầy đủ cả các chi phí trên thì giá thành của thủy điện và nhiệt điện sẽ tăng

lên, tạo điều kiện cho điện gió có thể cạnh tranh về giá đối với các nguồn điện này.

3.5.2. Giải pháp về kỹ thuật công nghệ

Tương tự như công nghệ điện gió trên đất liền, tua-bin gió ngoài khơi cũng

có các loại sau:

- Tua-bin gió trục đứng:

Một hạn chế của tua-bin gió trục đứng là không đưa được lên cao nên không

đón được gió lớn. Tuy nhiên, khi ra khơi thì sự khác biệt giữa tốc độ gió trên cao và

phía dưới gần mặt biển không lớn như ở đất liền do vậy loại trục đứng phát huy

được hiệu quả.



- Tua-bin gió trục ngang:

Tua-bin gió trục ngang là loại phổ biến hiện nay không chỉ trên đất liền mà

cả trên biển. Ở ngoài biển thường dùng tua-bin ngang và đóng cọc xuống đáy biển .

Có nhiều hãng khác nhau của châu Âu và Mỹ đang sản xuất loại tua-bin này với

công suất khác nhau, từ vài trăm kW đến 7,5MW. Đối với ngoài khơi do điều kiện

mặt bằng thoáng nên tua-bin trục ngang thường được sử dụng có công suất khá lớn,

với độ cao tháp ở mức phổ biến là 80 - 120m như hình vẽ sau:

Hình 11: Cấu tạo công trình điện gió trên biển [2]

Đối với vùng biển, cho đến nay vẫn thường sử dụng loại tua-bin gió trục

ngang và đóng cọc thẳng xuống đáy biển. Phương pháp này áp dụng phù hợp với

những vùng biển nông, có độ sâu không quá 30m. Theo các nghiên cứu cho thấy

với độ sâu dưới 30m có thể sử dụng loại đế đơn, từ 30 - 60m là vùng chuyển tiếp có

thể sử dụng cả 2 loại là đế chôn cố định (loại 3 chân hoặc chân chùm) và đế nổi,

ngoài 60m chỉ có thể dùng loại đế nổi. Như vậy ở những vùng biển nông, gần bờ thì

kỹ thuật tua-bin gió gần giống như trên đất liền. Còn các nhà máy điện gió được lắp

đặt trên đảo thì có công nghệ tua-bin gió giống như trên đất liền (ví dụ như nhà máy

phong điện Phú Quý). Các loại tua-bin gió trên biển hiện nay thể hiện qua hình sau:



Tua-bin gió trục ngang trên biển [30]

Tua-bin gió trục đứng trên biển [29]

Hình 12: Tua-bin gió trục ngang và trục đứng được lắp đặt trên biển

Như vậy, việc phát triển điện gió ngoài khơi Việt Nam có thể tiến hành qua 3

giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1: Phát triển điện gió trên các vùng biển nông gần bờ, có độ sâu

không quá 30m với công nghệ gần tương tự như trên đất liền giống như ở Nhà máy

điện gió Bạc Liêu. Đó là sử dụng tua-bin trục ngang với độ cao tháp từ 80m đến

100m có đế đặt trực tiếp trên đáy biển, công suất từ 1,5 đến 5MW. Hai khu vực có

thể phát triển các trang trại gió ngoài khơi tại các vùng biển nông gần bờ là vùng

biển ven bờ Quảng Ninh, Hải Phòng và vùng biển ven bờ thuộc khu vực Nam Bộ,

từ Bà Rịa - Vũng Tàu đến Cà Mau.

- Giai đoạn 2: Phát triển điện gió trên các vùng biển có độ sâu 30 - 60m với

kỹ thuật hỗn hợp cả tua-bin trục ngang và trục đứng. Với tua-bin trục ngang có đế

đặt trực tiếp trên đáy biển hoặc đế nổi với neo chùm hoặc đặt trên các phao nổi dạng

dàn khoan dầu khí với công suất tua-bin lớn hơn 5MW, tháp cao trên 100m. Khu

vực phát triển trong giai đoạn này cũng tập trung chính ở vùng biển gần bờ thuộc

khu vực phía bắc vịnh Bắc Bộ và Nam Bộ.

- Giai đoạn 3: Phát triển điện gió trên các vùng biển sâu hơn 60m, gần bờ

chủ yếu thuộc vùng biển khu vực Bắc Trung Bộ từ Nghệ An đến Quảng Bình và

Nam Trung Bộ từ Bình Định đến Bình Thuận. Kỹ thuật sử dụng cả 2 loại tua-bin

trục ngang và trục đứng nhưng chỉ một loại đế nổi theo dạng neo chùm hoặc phao

neo. Công suất tua-bin có thể đạt trên 7,5MW, độ cao tháp đôi với tua-bin trục

ngang có thể lên đến trên 100m.



KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

KẾT LUẬN

Từ các kết quả tính toán và phân tích của Luận văn, có thể đưa ra một số kết

luận sau đây:

1. Các kết quả của Luận văn được tính toán dựa trên cơ sở số liệu gió thực đo

của mạng lưới gồm 45 trạm khí tượng quốc gia ở vùng ven biển và hải đảo đã được

chỉnh lý và đáng tin cậy, tuy nhiên còn thiếu nhiều so với yêu cầu. Luận văn bước

đầu đã đưa ra các kết quả tính toán tốc độ gió ở các độ cao khác nhau (50, 100,

150m) và kết quả tính toán mật độ năng lượng gió trung bình theo mùa (mùa hạ,

mùa đông) và cả năm, từ đó áp dụng phương pháp GIS để xây dựng các sơ đồ phân

bố tốc độ gió và mật độ năng lượng gió cho toàn vùng biển ven bờ Việt Nam.

2. Theo các kết quả tính toán và từ các sơ đồ đã được xây dựng cho thấy tại

tầng thấp (độ cao 10 mét), tiềm năng năng lượng gió trên vùng biển ven bờ của Việt

Nam nhìn chung tương đối nhỏ, phần lớn trong khu vực nghiên cứu có tốc độ gió

trung bình năm dưới 4,0m/s, chỉ có một số ít nơi như ở các đảo mới có thể khai thác

năng lượng gió có hiệu quả. Tại các độ cao 50m, 100m và 150m, tiềm năng năng

lượng gió lớn hơn nhiều so với tầng thấp, mức tăng phụ thuộc vào tính chất địa

hình, vị trí địa lý và độ lớn của tốc độ gió. Ở độ cao 100m, những vùng có tiềm

năng năng lượng gió đạt mức khá (với tốc độ gió trung bình năm > 6,0m/s, mật độ

năng lượng gió trung bình năm > 200W/m2) là vùng biển ven bờ các tỉnh Hải

Phòng, Hà Tĩnh, Khánh Hòa, Bình Thuận, Vũng Tàu, Bến Tre, Bạc Liêu, Kiên

Giang. Những nơi có tiềm năng năng lượng gió đạt mức tốt (với mật độ năng lượng

gió trung bình năm > 300W/m2) là ở các đảo Cô Tô, Hòn Dấu, Hòn Ngư, Lý Sơn;

đặc biệt ở các đảo xa bờ có tiềm năng năng lượng gió rất tốt như Bạch Long Vĩ

(1001W/m2), Phú Quý (673 W/m2).

3. Việc đánh giá tiềm năng năng lượng gió chi tiết và đầy đủ cho vùng biển

ven bờ Việt Nam nói chung, cũng như cho từng tỉnh thành, từng khu vực là chưa

thể thực hiện được do thiếu các số liệu đo đạc thực về gió, cũng như sự hạn chế về

kinh phí của đề tài. Đây có thể sẽ là hướng phát triển nghiên cứu tiếp theo của đề tài

này trong thời gian tới.



KHUYẾN NGHỊ

Nhằm phát triển điện gió trên biển ở Việt Nam, Người làm Luận văn đưa ra

một số khuyến nghị như sau:

1. Do các số liệu về gió được thu thập từ các trạm khí tượng phần lớn đặt ở

trong đất liền, địa hình bị che chắn, cũng như sự thiếu hụt các số liệu đo đạc thực tế

về gió ở nhiều vùng biển, hải đảo xa bờ nên tiềm năng năng lượng gió trên biển

thực tế sẽ cao hơn các kết quả tính toán trong Luận văn này (ví dụ như ở vùng biển

Bạc Liêu). Do đó, cần tiến hành việc đo gió chi tiết ở những khu vực có tiềm năng

về điện gió trong khoảng thời gian ít nhất là 1 năm ở các độ cao khác nhau để có bộ

số liệu về gió đáng tin cậy hơn trước khi lập dự án.

2. Trong khu vực biển Việt Nam hàng năm có nhiều bão và tố lốc. Việc thiết

kế động cơ gió phải đảm bảo độ bền để tránh bị phá hỏng bởi bão tố. Ngoài ra, đối

với các thiết bị sử dụng trên hải đảo và vùng biển ven bờ, phải chú ý đến điều kiện

chống ăn mòn kim loại để kéo dài tuổi thọ của máy móc.

3. Để phát triển điện gió ở Việt Nam nói chung và điện gió trên biển nói

riêng cần thiết lập cho điện gió một thị trường cạnh tranh hơn hiện nay, bằng cách

tính toán đầy đủ các chi phí bên ngoài của các nguồn điện khác như thủy điện, nhiệt

điện. Nếu các chi phí ngoài như chi phí về chiếm dụng đất đai, chi phí bảo vệ môi

trường… được tính vào giá thành của các nguồn điện này thì giá thành của nó sẽ

tăng lên, tạo điều kiện cho giá điện gió có thể cạnh tranh trên thị trường mua bán

điện.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ Kế hoạch và Đầu tư, Vụ Khoa học, Giáo dục, Tài nguyên và Môi trường,

Văn phòng Phát triển bền vững, Dự án Hỗ trợ chương trình Phát triển bền

vững về Môi trường tại Việt Nam, Tiềm năng và phương hướng khai thác

các dạng năng lượng tái tạo ở Việt Nam, Hà Nội.

2. Vũ Đan Chỉnh, Mai Hồng Quân (2011), “Lựa chọn giải pháp kết cấu đỡ turbine

phát điện sức gió xây dựng ở ven biển Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo Hội

nghị Khoa học và Công nghệ Biển toàn quốc lần thứ V, tr. 61 - 67.

3. Tạ Văn Đa (2006), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học Đánh giá tài

nguyên và khả năng khai thác năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam, Viện

Khí tượng Thủy văn, Hà Nội.

4. Nguyễn Mạnh Hùng (2010), Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề

tài Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và

đề xuất các giải pháp khai thác, Mã số KC.09.19/06-10, Viện Cơ học, Viện

Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.

5. Nguyễn Quốc Khánh (2011), Thông tin về Năng lượng gió tại Việt Nam, Dự án

Năng lượng Gió GIZ/MoIT, Hà Nội.

6. Đặng Vũ Khắc, Hứa Chiến Thắng, Lê Quốc Hùng, Hồ Yến Thu, Nguyễn Thành

Long, Trần Việt Anh (2006), Atlas Đới bờ Việt Nam, Dự án Việt Nam - Hà

Lan về Quản lý tổng hợp đới bờ, Cục Bảo vệ Môi trường, Hà Nội.

7. Khoa môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội (2007), Báo cáo

đánh giá tác động môi trường Dự án đầu tư xây dựng công trình phong điện

1 - Bình Thuận.

8. Trần Việt Liễn và nhóm cộng tác (2010), Báo cáo chuyên đề Xây dựng Atlas

Năng lượng gió vùng Biển Đông và ven biển Việt Nam thuộc Đề tài Nghiên

cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các



giải pháp khai thác, Mã số KC.09.19/06-10, Viện Cơ học, Viện Khoa học và

Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.

9. Trần Việt Liễn, Trương Anh Sơn, Trần Hoàng Liên, Nguyễn Chí Kiên (2010),

Báo cáo chuyên đề Đánh giá tiềm năng năng lượng gió trên vùng biển và

hải đảo Việt Nam thuộc Đề tài Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn

năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác, Mã số

KC.09.19/06-10, Viện Cơ học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà

Nội.

10. Trần Việt Liễn, Bùi Thị Tân, Trần Hoàng Liên, (2010), Báo cáo chuyên đề Thu

thập các số liệu khí tượng hải văn tại 57 đài, trạm khí tượng hải văn phục vụ

tính toán tiềm năng năng lượng gió 3 vùng (Bắc, Trung, Nam) 2 giai đoạn

1957 - 1990, 1991 - 2004 thuộc Đề tài Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các

nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác, Mã số

KC.09.19/06-10, Viện Cơ học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà

Nội.

11. Nguyễn Ngọc Tân (2012), “Công nghiệp Điện gió”, Thời báo Kinh tế Sài Gòn

& Trung tâm Kinh tế Châu Á – Thái Bình Dương.

12. Trần Thục (2012), Năng lượng gió ở Việt Nam - Tiềm năng và khả năng khai

thác, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

13. Dư Văn Toán (2013), “Năng lượng tái tạo trên biển và định hướng phát triển tại

Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội thảo khoa học quốc gia Tài

nguyên thiên nhiên và tăng trưởng xanh, Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên

và Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội.

14. Tổng Cục Năng lượng, Bộ Công thương (2012), Báo cáo tóm tắt Qui hoạch

Phát triển điện gió toàn quốc giai đoạn đến năm 2020, có xét đến 2030.

15. Phan Thanh Tùng, Vũ Chi Mai, Angelika Wasielke (2012), Tình hình phát triển

điện gió và khả năng cung ứng tài chính cho các dự án ở Việt Nam, Dự án

Năng lượng Gió GIZ/MoIT, Hà Nội.



16. Nguyễn Thế Tưởng (2006), Báo cáo chuyên đề Phân tích thống kê và chỉnh lý

số liệu quan trắc tốc độ gió cho mục đích tính năng lượng gió thuộc Đề tài

nghiên cứu Xây dựng tập bản đồ phân bố tiềm năng năng lượng gió và bức

xạ mặt trời vùng duyên hải và một số đảo gần bờ của Việt Nam, Viện Địa lý

- Hội Khoa học kỹ thuật biển, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà

Nội.

17. http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-tai-tao/nang-

luong-tai-tao/nha-may-dien-gio-tren-bien-dau-tien-o-viet-nam-chuan-bi-

phat-dien.html

18. http://petrotimes.vn/news/vn/du-an/khanh-thanh-nha-may-phong-dien-tren-dao-

phu-quy.html

19. http://tietkiemnangluong.com/tin-tuc/174/nha-may-dien-gio-tuy-phong-binh-

thuan-hoan-thanh-giai-doan-1.html

20. http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_gi%C3

%B3

21. http://www.tienphong.vn/Kinh-Te/Doanh-Nghiep/650249/Mua-gat-dau-tren-

%E2%80%9CCanh-dong-dien-gio%E2%80%9D-tpp.html

Tiếng Anh

22. Department for Business Enterprise & Regulatory Reform (2008), Atlas of UK

Marine Renewable Energy Resources.

23. Energy Research Insitute (2011), Technology Roadmap China Wind Energy

Development Roadmap 2050.

24. Marc Schwarts, Donna Heimiller, Steve Haymes and Walt Musial (2010),

Assessment of Offshore Wind Energy Resources for the United States.

25. Tony Burton, Nick Jenins, David Sharpe, Ervin Bossanyi (2011), Wind Energy

Handbook, A John Wiley and Sons, Ltd., Publication.



26. U.S Department of Energy (2011), A National Offshore Wind Strategy:

Crearting an Offshore Wind Energy Industry in the United States.

27. True Wind Solutions (2001), Wind Energy Resource Atlas of Southeast Asia.

28. World Wind Energy Association (2012), World Wind Energy Report 2012.

29. http://cleantechnica.com/2013/03/07/modec-unveils-sqwid-offshore-wind-

current-ocean-energy-platform/

30. http://newswatch.nationalgeographic.com/2013/07/31/getting-charged-up-

about-blue-power/

31. http://www.wwindea.org/home/index.php?option=com_content&task=view&id

=387&Itemid=43

32. http://www.4coffshore.com/windfarms/windspeeds.aspx

33. http://www.4coffshore.com/windfarms/bac-lieu-province-wind-power-plant----

phase-i-vietnam-vn01.html

Documents

TR Ư NG I H C KHOA H C T NHIÊN --------------------- TR N ... · TR Ư NG I H C KHOA H C T NHIÊN --------------------- TR N