TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC LÊ QUANG BÌNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ MÔ HÌNH KHAI THÁC HIỆU QUẢ NGUỒN ĐIỆN GIÓ QUY MÔ NHỎ CHO ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chuyên ngành:Quản lý lượng Mã số:60340416 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Tuấn Kiệt HÀ NỘI 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sỹ kinh tế chuyên ngành Quản lý Năng lượng với đề tài “Nghiên cứu giải pháp mô hình khai thác hiệu nguồn điện gió quy mô nhỏ cho điều kiện Việt Nam” thể kiến thức thu nhận tác giả năm học Trường Đại học Điện lực dẫn tận tình thầy cô trường đặc biệt thầy khoa Quản lý Năng lượng Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn chân thành đến thầy TS Ngô Tuấn Kiệt hết lòng dìu dắt, giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện để hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Điện lực, khoa Sau Đại học thầy cô trường, khoa Quản lý Năng lượng giảng dạy, tạo điều kiện để hoàn thành khóa học Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học lượng, Trung tâm Tư vấn phát triển lượng giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành khóa học luận văn Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân bạn bè, đồng nghiệp khích lệ, động viên hoàn thành luận văn TÁC GIẢ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn TS, NCVCC Ngô Tuấn Kiệt ThS Nguyễn Bình Khánh giám đốc Trung tâm phát triển lượng Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc TÁC GIẢ MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU .9 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 10 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ VIỆT NAM 17 1.1 TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ VIỆT NAM .17 1.2 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG GIÓ Ở VIỆT NAM 19 1.2.1 Các nhà máy điện gió Việt Nam 19 1.2.2 Những biện pháp thúc đẩy phát triển điện gió Việt Nam 20 1.3 HIỆN TRẠNG VÀ TRIỂN VỌNG KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ VIỆT NAM 24 1.4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .28 CHƯƠNG II .30 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ VÀ MÔ HÌNH KHAI THÁC HIỆU QỦA NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ QUY MÔ NHỎ PHÂN TÁN CÓ TRIỂN VỌNG Ở VIỆT NAM 30 2.1 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ .30 2.1.1 Giải pháp kỹ thuật 30 2.1.2 Về mặt công nghệ 32 2.2 MÔ HÌNH KHAI THÁC ĐIỆN GIÓ .32 2.2.1 Quy mô công nghiệp tập trung 32 2.2.2 Quy mô nhỏ phân tán 35 2.3 LỰA CHỌN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 43 2.3.2 Giải pháp nội địa hoá thiết bị 44 2.4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIÓ CUNG CẤP ĐIỆN NĂNG QUY MÔ NHỎ PHÂN TÁN CHO ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 45 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG .50 CHƯƠNG III 51 ÁP DỤNG ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG GIÓ CHO TỈNH ĐĂKLĂK .51 3.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TỈNH ĐĂK LĂK 51 3.1.1 Vị trí địa lý 51 3.1.2 Điều kiện tự nhiên 51 3.2 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ TỈNH ĐĂK LĂK 56 3.2.1 Theo liệu atlas gió Việt Nam .56 3.2.2 Đánh giá tiềm năng lượng gió 57 3.3 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG GIÓ QUY MÔ NHỎ (PHÂN TÁN) CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH ĐĂK LĂK 77 3.3.1 Cơ sở đề xuất mô hình khai thác quy mô nhỏ (phân tán) .78 3.3.2 Mô hình khai thác quy mô nhỏ (phân tán) 80 3.3.2.1 Mô hình khai thác điện gió quy mô nhỏ nối lưới 80 3.3.2.2 Mô hình khai thác điện gió quy mô nhỏ cấp điện cụm phụ tải độc lập .81 3.3.2.3 Mô hình hệ lai ghép gió - mặt trời - diesel 85 3.3.3 Đề xuất địa điểm xây dựng mô hình khai thác quy mô nhỏ (phân tán) 86 3.3.4 Hiệu khai thác nguồn điện gió quy mô nhỏ cho điều kiện tỉnh Đăk Lắk 88 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG .90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 Kết luận 91 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 DANH MỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC Hình 2.1 Công trình Phong điện huyện đảo Phú Quý .36 Hình 2.2 Hệ thống phong điện đảo Phú Quý 37 Hình 2.3 Đáp ứng tần số với số lượng máy diesel khác 40 Hình 2.4 Đáp ứng tần số mức thâm nhập khác .41 Hình 2.5 Hệ thống điện hổn hợp lượng gió mặt trời 43 Hình 2.6 Phân bố vận tốc gió năm độ cao thực đo 45m 47 Hình 2.7 Phân bố vận tốc gió năm độ cao tính toán 70m 47 Hình 2.8 Đường tần suất vận tốc gió độ cao 70m 48 Hình 2.9 Đường tần suất công suất gió độ cao 70m 48 Hình 2.10 Bố trí turbin hãng Bonus .50 Hình 2.11 Bố trí turbin hãng Enercon 50 Hình 3.1: Bản đồ phân bố vận tốc gió tỉnh Đăk Lăk 57 Hình 3.2 Phân phối vận tốc gió năm vị trí đo độ cao 40m .65 Hình 3.3 Phân phối vận tốc gió năm vị trí đo độ cao 50m .66 Hình 3.4 Phân phối vận tốc gió năm vị trí đo độ cao 60m 66 Hình 3.5 Hoa hồng gió vị trí đo 67 Hình 3.6 Bản đồ phân bố vận tốc gió độ cao 30m so với mặt đất 69 Hình 3.7 Bản đồ phân bố vận tốc gió độ cao 40m so với mặt đất 70 Hình 3.8 Bản đồ phân bố vận tốc gió độ cao 50m so với mặt đất 70 Hình 3.9 Bản đồ phân bố vận tốc gió độ cao 60m so với mặt đất 71 Hình 3.10 Bản đồ phân bố vận tốc gió độ cao 70m so với mặt đất 71 Hình 3.11 Bản đồ phân bố vận tốc gió độ cao 70m so với mặt đất 72 Hình 3.12 Bản đồ phân bố mật độ công suất gió độ cao 30m so với mặt đất 72 Hình 3.13 Bản đồ phân bố mật độ công suất gió độ cao 40m so với mặt đất 73 Hình 3.14 Bản đồ phân bố mật độ công suất gió độ cao 50m so với mặt đất 73 Hình 3.15 Bản đồ phân bố mật độ công suất gió độ cao 60m so với mặt đất 74 Hình 3.16 Bản đồ phân bố mật độ công suất gió độ cao 70m so với mặt đất 74 Hình 3.17 Bản đồ phân bố mật độ công suất gió độ cao 80m so với mặt đất 75 Hình 3.18 Bản đồ phân bố mật độ điện độ cao 30m so với mặt đất .75 Hình 3.19 Bản đồ phân bố mật độ điện độ cao 40m so với mặt đất 76 Hình 3.22 Bản đồ phân bố mật độ điện độ cao 70m so với mặt đất 77 Hình 3.23 Bản đồ phân bố mật độ điện độ cao 80m so với mặt đất 77 Hình 3.24 Sơ đồ mô hình quy mô nhỏ nối lưới phân phối .80 Hình 3.25 Sơ đồ hệ thống cấp điện độc lập tuabin gió 81 Hình 3.26 Sơ đồ cấu trúc cụm phát điện 82 Hình 3.27 Sơ đồ lai ghép hệ thống gió – diesel 84 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tiềm gió Việt Nam độ cao 65 m so với mặt đất 18 Bảng 1.2 Tiềm năng lượng gió Việt Nam độ cao 80m, [2] 24 Bảng 1.3: Hiện trạng khai thác lượng gió Việt Nam 26 Bảng 1.4: Các dự án điện gió triển khai 26 Bảng 2.1 Tính toán với turbin hãng Bonus, Phương án turbin .49 Bảng 2.2 Tính toán với turbin hãng Enercon, Phương án turbin 49 Bảng 3.1 Thay đổi độ nhám theo địa hình 62 Bảng 3.2 Phân bốvận tốc gió, mật độ công suất, mật độ điện trung bình67 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp tiềm lý thuyết nguồn điện gió độ cao 30m-80m 68 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tiềm kỹ thuật nguồn điện gió độ cao 30m-80m 68 Bảng 3.5.Đề xuất mô hình khai thác điện gió quy mô nhỏ tỉnh Đăk Lăk 86 Bảng 3.6 Bảng kết phân tích hiệu kinh tế mô hình khai thác .88 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ADB Asian Development Bank Ngân hàng Phát triển Châu Á BOT Built-Operation-Transfer Xây dựng, vận hành, chuyển giao BOO Building–Owing-Operating Xây dựng, vận hành, sở hữu Bộ Môi trường, Bảo tồn Thiên BMU Ministry of Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, Germany nhiên An toàn Hạt nhân CHLB CERs Certified Emission Reduction Chứng nhận giảm phát thải CDM Clean Development Mechanism Cơ chế phát triển DoIT Department of Industry & Trade Sở Công thương DNA Designated National Authority ERAV Electricity Regulatory Authority of Vietnam Cục Điều tiết Điện lực Việt Nam EVN Vietnam Electricity Tập đoàn Điện lực Việt Nam GIS Geographic Information Systems Hệ thống thông tin địa lý GIZ German Society for International Cooperation Cơ quan Hợp tác Quốc tế Đức GTZ German Technical Cooperation Cơ quan Hợp tác Kỹ thuật Đức IE Institute of Energy Viện Năng lượng IPP Independent Power Producer Nhà máy điện độc lập 10 Đức Cơ quan quốc gia có thẩm quyền định Nội (2011) [12] Đề tài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn lượng tái tạo giải pháp khai thác chúng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bảo vệ chủ quyền lãnh thổ số đảo Việt Nam”; Chủ nhiệm TS, NCVCC Dương Duy Hoạt, (2006) [13] Nguyễn Thanh Sơn, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, “Tính toán thuỷ văn”, Giáo trình, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 2003 [14] Phan Mỹ Tiên, “Phân bố tiềm năng lượng gió lãnh thổ Việt Nam”, Luận án phó tiến sĩ khoa học, 1994 [15] GIZ/MOIT, “Dự án lượng gió”, Tháng 04 năm 2011 [16] Bộ Xây dựng, “Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 285:2002, Công trình thủy lợi, quy định chủ yếu thiết kế”, Hà Nội 2002 [17] Nguyễn Thượng Bằng, Hoàng Đình Dũng, Ngô Tuấn kiệt, Vũ Hữu Hải, “Thủy điều tiết dòng chảy”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2012 [18] Phan Thanh Tùng, Vũ Chi Mai Angelika Wasielke, “Tình hình phát triển điện gió khả cung ứng tài cho dự án Việt Nam”, Dự án Năng lượng Gió GIZ (2012) [19] Renewables 2011-Global Status Report-w.Ren 21.net [20] B Tony, S David, J Nick and B Ervin, Wind Energy Handbook, Wiley, 2001 [21] Paul Gipe, Wind Energy Explained: Theory, Design and Application, Wiley, 2002 [22] “Feasibility Assessment and Capacity Building for Wind Energy Development in Cambodia, The Philippines and Vietnam”, EC-ASEAN Energy Facility (2005) 94 [23] “The Economics of Wind Energy”, the European Wind Energy Association (2009) [24] L Fingersh, M Hand, and A Laxson, “Wind Turbine Design Cost and Scaling Model”, National Renewable Energy Laboratory of the U.S Department of Energy (2006) [25] Walter Short, Daniel J Packey, and Thomas Holt, “A Manual for the Economic Evaluation of Energy Efficiency and Renewable Energy Technologies”, National Renewable Energy Laboratory of the U.S Department of Energy (1995) [26] “Renewable Energy Sources Act (EEG) 2012”, Federal Ministry for the Environment Nature Conservation and Nuclear Safety 2012 [27] Wind Resource Estimation - AnOverview (Lars Landberg*, Lisbeth Myllerup, Ole Rathmann, Erik Lundtang Petersen, Bo Hoffmann Jørgensen, Jake Badger and Niels Gylling Mortensen, Risø National Laboratory, Wind Energy, Building 118, PO Box 49, DK-4000 Roskilde, Denmark) [28] Developing Wind Power projects - Theory & practice (Tore Wizelius) [29] Các phần mềm WAsP 9.0 and Windfarm [30] Website: http://www.renewableenergy.org.vn 95 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG TẠI HUYỆN EAH'LEO Độ cao 30m 96 Độ cao 40m 97 Độ cao 50m 98 99 Độ cao 60m 100 101 Độ cao 70m 102 Độ cao 80m 103 104 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG TẠI CÁC ĐIỂM P1, P2, P3, P4 Điểm P1 105 Điểm P2 106 Điểm P3 107 Điểm P4 108