Đánh giá tài nguyên và khả năng khai thác năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam

Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr−êng

ViÖn KhÝ t−îng thuû v¨n

b¸o c¸o tæng kÕt

®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc

"®¸nh gi¸ tµi nguyªn vµ kh¶ n¨ng

khai th¸c n¨ng l−îng giã

trªn l·nh thæ viÖt nam"

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS. T¹ V¨n §a

6606

21/10/2007

Hµ Néi - 10/2006

Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr−êng

ViÖn KhÝ t−îng thuû v¨n

b¸o c¸o tãm t¾t

®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc

"®¸nh gi¸ tµi nguyªn vµ kh¶ n¨ng

khai th¸c n¨ng l−îng giã

trªn l·nh thæ viÖt nam"

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: T.S. T¹ V¨n §a

Hµ Néi - 10/2006

B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc

Tªn ®Ò tµi:

"®¸nh gi¸ tµi nguyªn vµ kh¶ n¨ng

khai th¸c n¨ng l−îng giã

trªn l·nh thæ viÖt nam"

ChØ sè ph©n lo¹i:

ChØ sè ®¨ng ký:

ChØ sè l−u tr÷:

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS. T¹ V¨n §a

Céng t¸c viªn chÝnh:

1. PGS. TS. TrÇn ViÖt LiÔn ViÖn KhÝ t−îng Thuû v¨n

2. TS. Phan Mü Tiªn

3. CN. Bïi ThÞ T©n

ViÖn KhÝ t−îng Thuû v¨n

ViÖn KhÝ t−îng Thuû v¨n

Ngµy 25 th¸ng 12 n¨m 2006

Chñ nhiÖm ®Ò tµi

(Ký, ghi râ hä tªn)

T¹ V¨n §a

Ngµy th¸ng n¨m 200

Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr×

(Ký tªn, ®ãng dÊu)

Ngµy th¸ng n¨m 200

Chñ tÞch Héi ®ång

®¸nh gi¸ chÝnh thøc

TS. NguyÔn §¨ng QuÕ

Ngµy th¸ng n¨m 200

Thñ tr−ëng c¬ quan chñ qu¶n

TL. Bé tr−ëng

KT. Vô tr−ëng Vô Khoa häc - C«ng nghÖ

Phã Vô tr−ëng

NguyÔn Lª T©m

Môc lôc

Môc Néi dung Trang

Lêi nãi ®Çu................................................................................... 4

Më ®Çu..................................................................................... 5

1. Tæng quan c¸c nghiªn cøu vÒ n¨ng l−îng giã.............................. 5

1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu ë ngoµi n−íc.............................................. 5

1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu ë trong n−íc.............................................. 6

2. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi............................................................... 10

3. Môc tiªu cña ®Ò tµi....................................................................... 11

4. C¸c s¶m phÈm ®Ò tµi dù kiÕn sÏ ®¹t ®−îc.................................... 11

Ch−¬ng I C¬ së sè liÖu vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ®−îc

¸p dông trong ®Ò tµi....................................................... 12

I. C¸c sè liÖu vµ chØnh lý sè liÖu giã mÆt ®Êt dïng trong ®Ò tµi...... 12

1.1. C¸c lo¹i sè liÖu............................................................................. 12

1.1.1. C¸c sè liÖu giã mÆt ®Êt................................................................. 12

1.1.2. C¸c sè liÖu Cao kh«ng................................................................. 12

1.1.3. C¸c sè liÖu th¸p............................................................................ 12

1.1.4. C¸c d÷ liÖu miªu t¶ tr¹m.............................................................. 12

1.2. Ph−¬ng ph¸p vµ kÕt qu¶ chØnh lý c¸c sè liÖu giã mÆt ®Êt............ 13

1.2.1. Môc ®Ých vµ yªu cÇu cña viÖc chØnh lý sè liÖu giã....................... 13

1.2.2. Nguyªn nh©n g©y ra t×nh tr¹ng bÊt ®ång nhÊt vµ c¸c sè liÖu xÊu

trong chuçi sè liÖu........................................................................ 13

1.2.3. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch bÊt ®ång nhÊt vµ sè liÖu kh¶ nghi........... 14

1.2.4. ChØnh lý c¸c sè liÖu giã mÆt ®Êt sö dông trong môc ®Ých tÝnh

to¸n n¨ng l−îng giã...................................................................... 17

II. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n vµ nghiªn cøu.......................................... 21

2.1. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n vµ g¸n ®é gå ghÒ cho khu vùc................. 21

2.1.1. Kh¶o s¸t ®o ®¹c c¸c tham sè ®Þa h×nh vµ tÝnh to¸n ®é gå ghÒ

cho mét sè khu vùc...................................................................... 21

2.1.2. Ph−¬ng ph¸p ph©n lo¹i ®Þa h×nh................................................... 24

2.1.3. G¸n ®é gå ghÒ cho c¸c khu vùc ®Æt tr¹m..................................... 24

2.2. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n tèc ®é giã cho c¸c møc ®é cao................ 25

2.2.1. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n tèc ®é giã cho c¸c møc ®é cao................ 25

2.2.2. KiÓm chøng, hiÖu chØnh ch−¬ng tr×nh tÝnh tèc ®é giã theo ®é

cao trong líp biªn......................................................................... 26

2.2.3. KiÓm chøng vµ hiÖu chØnh ®é gå ghÒ Z0 cho c¸c khu vùc tÝnh

giã................................................................................................ 30

Môc Néi dung Trang

2.3. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng giã vµ n¨ng l−îng giã....... 33

2.3.1. TÝnh to¸n mËt ®é n¨ng l−îng giã................................................. 33

2.3.2. TÝnh to¸n ph©n bè tèc ®é giã....................................................... 34

2.3.3. TÝnh to¸n tæng n¨ng l−îng giã c¶ n¨m vµ tõng mïa t¹i c¸c

møc............................................................................................... 36

ch−¬ng II ®¸nh gi¸ tµi nguyªn n¨ng l−îng giã trªn

l∙nh thæ viÖt nam............................................................. 37

2.1. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng giã vµ n¨ng l−îng giã................ 37

2.2. §¸nh gi¸ tµi nguyªn n¨ng l−îng giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam...... 38

2.2.1. Kh¸i qu¸t vÒ mét sè c¬ së ®¸nh gi¸ tµi nguyªn n¨ng l−îng

giã................................................................................................ 38

2.2.2. TËp c¸c b¶n ®å ph©n bè giã vµ n¨ng l−îng giã............................ 39

2.2.3. Ph©n bè tèc ®é giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam.................................. 40

A. C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn ph©n bè tèc ®é giã trªn l·nh thæ

ViÖt Nam...................................................................................... 40

B. Ph©n bè tèc ®é giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam.................................. 42

2.2.3.1. C¸c quy luËt vµ ®Æc ®iÓm chung.................................................. 42

2.2.3.2. Ph©n bè tèc ®é giã t¹i mÆt ®Êt trªn l·nh thæ................................ 42

2.2.3.3. Ph©n bè tèc ®é giã trªn l·nh thæ t¹i c¸c ®é cao........................... 45

2.2.4. Ph©n bè n¨ng l−îng giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam.......................... 49

2.2.4.1. §Æc ®iÓm vµ sù ph©n bè cña hÖ sè mÉu n¨ng l−îng K trªn l·nh

thæ ViÖt Nam................................................................................ 49

2.2.4. 2. Ph©n bè tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam......... 52

2.2.4.2.1. TiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã t¹i mÆt ®Êt......................................... 52

2.2.4.2.2. TiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã t¹i c¸c ®é cao.................................... 54

2.2.4.2.3. §Æc ®iÓm ph©n bè cña tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã theo mïa........ 56

ch−¬ng III ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng khai th¸c n¨ng l−îng giã

trªn l∙nh thæ viÖt nam................................................. 58

3.1. Kh¸i qu¸t vÒ yªu cÇu cña viÖc ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng khai th¸c

n¨ng l−îng giã............................................................................. 58

3.2. Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng khai th¸c n¨ng l−îng giã ®Ó

ph¸t ®iÖn....................................................................................... 59

3.2.1. TÝnh theo hiÖu suÊt trung b×nh cña m¸y ph¸t ®iÖn giã................. 59

3.2.2. TÝnh theo ®Æc tÝnh c«ng suÊt cña m¸y ph¸t ®iÖn giã.................... 59

3.3. D¶i tèc ®é khai th¸c tèi −u........................................................... 60

3.4. TÝnh to¸n tiÒm n¨ng giã kü thuËt cho mét sè khu vùc trªn l·nh

thæ ViÖt Nam................................................................................ 65

Môc Néi dung Trang

3.4.1. Giíi thiÖu s¬ l−îc vÒ phÇn mÒm WAS

P tÝnh n¨ng l−îng giã....... 66

3.4.1.1. PhÇn ph©n tÝch.............................................................................. 67

3.4.1.2. PhÇn ¸p dông................................................................................ 67

3.4.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n tiÒm n¨ng giã b»ng m« h×nh WAS

P cho mét

sè khu vùc.................................................................................... 68

3.4.2.1. KÕt qu¶ tÝnh to¸n khu vùc V¨n Lý............................................... 68

3.4.2.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n khu vùc ®¶o C« T«........................................... 71

3.4.2.3. KÕt qu¶ tÝnh to¸n khu vùc ®¶o Cån Cá........................................ 74

3.4.2.4. KÕt qu¶ tÝnh to¸n khu vùc ®¶o Phó Quý...................................... 77

3.4.3. NhËn xÐt vÒ kÕt qu¶ tÝnh tiÒm n¨ng kü thuËt............................... 80

3.5. Kh¶ n¨ng khai th¸c n¨ng l−îng giã ë ViÖt Nam.......................... 80

3.5.1. T¹i mÆt ®Êt (®é cao 10m)............................................................. 81

3.5.2. T¹i ®é cao 20 mÐt trªn mÆt ®Êt..................................................... 82

3.5.3. T¹i ®é cao 40 mÐt trªn mÆt ®Êt..................................................... 83

3.5.4. T¹i ®é cao 60 mÐt trªn mÆt ®Êt..................................................... 83

3.6. Mét sè nhËn xÐt vÒ kh¶ n¨ng khai th¸c n¨ng l−îng giã ë ViÖt

Nam.............................................................................................. 84

KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ...................................................... 85

Tµi liÖu tham kh¶o........................................................... 88

C¸c phô lôc........................................................................... 90

Phô lôc 1...................................................................................... 91

Phô lôc 2...................................................................................... 95

Phô lôc 3...................................................................................... 96

Phô lôc 4...................................................................................... 100

Phô lôc 5...................................................................................... 103

Phô lôc 6...................................................................................... 105

Phô lôc 7...................................................................................... 107

Phô lôc 8...................................................................................... 112

Phô lôc 9...................................................................................... 116

Phô lôc 10.................................................................................... 118

Phô lôc 11.................................................................................... 119

Phô lôc 12.................................................................................... 120

Phô lôc 13.................................................................................... 122

Phô lôc 14.................................................................................... 126

Phô lôc 15.................................................................................... 131

Phô lôc 16.................................................................................... 133

Phô lôc 17.................................................................................... 138

Phô lôc 18.................................................................................... 143

Phô lôc 19.................................................................................... 156

Môc lôc b¶ng

Trang

1.1. Tèc ®é giã trung b×nh n¨m cña tr¹m Tam §¶o ...................................... 18

1.2. Tèc ®é giã trung b×nh th¸ng giªng V(m/s) ........................................... 19

1.3. Tèc ®é giã trung b×nh n¨m tr¹m Chi Nª (Hoµ B×nh) ............................ 20

1.4. KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®é gå ghÒ (Z0) cho c¸c khu vùc ®· kh¶o

s¸t................................................................................................................. 23

1.5. So s¸nh kÕt qu¶ tÝnh tèc ®é giã (m/s) cho c¸c møc ®é cao t¹i Hµ Néi

b»ng ch−¬ng tr×nh (theo hµm ph©n bè loga, ®é gå ghÒ Z0=0.80) víi

sè liÖu giã quan tr¾c thùc tÕ cña tr¹m Cao kh«ng L¸ng th¸ng 1 vµ

th¸ng 4 n¨m 2004 ..................................................................................... 28

1.6. So s¸nh kÕt qu¶ tÝnh tèc ®é giã (m/s) cho c¸c møc ®é cao t¹i Hµ Néi

b»ng ch−¬ng tr×nh (theo hµm ph©n bè loga, ®é gå ghÒ Z0=0.80) víi

sè liÖu giã quan tr¾c thùc tÕ t¹i th¸p khÝ t−îng L¸ng th¸ng 1 vµ

th¸ng 4 n¨m 2004 ..................................................................................... 29

2.1. VÝ dô vÒ mét sè tr−êng hîp riªng cña hÖ sè K .................................... 51

2.2. Tû sè Wzi/ W10 ....................................................................................... 55

3.1. Tæng sè giê T(giê) vµ n¨ng l−îng W(Kwh/m2

) ®èi víi c¸c cÊp tèc

®é giã trong n¨m ....................................................................................... 63

3.2. TÇn suÊt giã ∑PV (%) vµ tÇn suÊt n¨ng l−îng ∑PE (%) trong c¸c

d¶i tèc ®é giã ............................................................................................. 64

3.3. KÕt qu¶ tÝnh tiÒm n¨ng giã kü thuËt khu vùc V¨n Lý ........................... 70

3.4. KÕt qu¶ tÝnh tiÒm n¨ng giã kü thuËt khu vùc C« T«.............................. 73

3.5. KÕt qu¶ tÝnh tiÒm n¨ng giã kü thuËt khu vùc Cån Cá............................ 76

3.6. KÕt qu¶ tÝnh tiÒm n¨ng giã kü thuËt khu vùc Phó Quý ........................ 79

3.7. T−¬ng quan trung b×nh cña tèc ®é giã trung b×nh n¨m V víi tæng

n¨ng l−îng giã n¨m W vµ mËt ®é n¨ng l−îng trung b×nh n¨m E 80... 80

3.8. Sù kh¸c nhau cña tæng n¨ng l−îng W (Kwh/m2

) vµ mËt ®é n¨ng

l−îng trung b×nh E (W/m2

) gi÷a hai mïa giã t¹i mét sè ®Þa ph−¬ng

trªn l·nh thæ ............................................................................................. 82

Môc lôc h×nh

Trang

1. Më ®Çu......................................................................................... 3

2. Néi dung cña bé d÷ liÖu giã vµ n¨ng l−îng giã..................... 3

2.1. C¸c sè liÖu gèc........................................................................... 3

2.1.1. C¸c sè liÖu giã mÆt ®Êt.............................................................. 3

2.1.2. C¸c sè liÖu Cao kh«ng............................................................... 3

2.1.3. C¸c sè liÖu th¸p.......................................................................... 4

2.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng giã vµ n¨ng l−îng giã......... 4

2.2.1. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng giã......................................... 4

2.2.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng n¨ng l−îng giã..................... 4

2.3. TËp b¶n ®å ph©n bè giã vµ n¨ng l−îng giã............................. 4

3. C¬ së vµ ph−¬ng ph¸p x©y dùng b¶n ®å ph©n bè giã vµ

n¨ng l−îng giã......................................................................... 5

3.1. C¬ së.............................................. ........................................... 5

3.2. Ph−¬ng ph¸p lËp b¶n ®å tèc ®é vµ n¨ng l−îng giã................ 5

4. §Æc ®iÓm cÊu tróc cña c¸c lo¹i d÷ liÖu.................................... 6

4.1. C¸c sè liÖu giã mÆt ®Êt.............................................................. 6

4.2. C¸c sè liÖu Cao kh«ng............................................................... 6

4.3. C¸c sè liÖu th¸p.......................................................................... 7

4.4. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng giã vµ n¨ng l−îng giã......... 7

4.5. TËp b¶n ®å ph©n bè giã vµ n¨ng l−îng giã............................. 10

4.5.1. C¸c b¶n ®å ph©n bè tèc ®é giã trung b×nh.............................. 10

4.5.2. C¸c b¶n ®å ph©n bè tæng n¨ng l−îng giã................................ 11

5. Ph−¬ng ph¸p khai th¸c sö dông c¸c lo¹i d÷ liÖu.................... 13

5.1. PhÇn mÒm khai th¸c c¸c d÷ liÖu giã vµ n¨ng l−îng giã........ 13

5.2. Ph−¬ng ph¸p khai th¸c c¸c d÷ liÖu giã vµ n¨ng l−îng giã.... 14

5.2.1. Ph−¬ng ph¸p khai th¸c c¸c d÷ liÖu giã trªn c¸c vËt mang

tin häc.......................................................................................... 14

5.2.2. Ph−¬ng ph¸p khai th¸c c¸c d÷ liÖu giã trªn c¸c s¶n phÈm

trùc tiÕp....................................................................................... 15

6. KÕt luËn....................................................................................... 16

4

lêi nãi ®Çu

Trong vµi thËp kû gÇn ®©y, cïng víi d©n sè t¨ng nhanh lµ t×nh tr¹ng kiÖt

quÖ nhanh chãng c¸c nguån nhiªn liÖu ho¸ th¹ch. ViÖc tiªu thô nhiÒu nhiªn liÖu

ho¸ th¹ch ®−îc x¸c ®Þnh lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh g©y nãng lªn

toµn cÇu. V× vËy, ®Çu t− nghiªn cøu khai th¸c, ph¸t triÓn sö dông n¨ng l−îng míi

lµ viÖc lµm cÇn thiÕt cÊp b¸ch hiÖn nay vµ trong c¸c n¨m tíi. Giã lµ mét trong sè

c¸c nguån n¨ng l−îng tiÒm tµng vµ s¹ch trong tù nhiªn vÉn Ýt ®−îc ®Çu t− nghiªn

cøu, khai th¸c ®Ó phôc vô cho nhu cÇu cuéc sèng.

Tõ tr−íc ®Õn nay trªn ThÕ giíi ®· cã nhiÒu n−íc quan t©m nghiªn cøu

®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng vµ khai th¸c n¨ng l−îng giã. Cßn ë ViÖt Nam tr−íc ®©y còng

®· tiÕn hµnh nghiªn cøu, ®¸nh gi¸ nguån tµi nguyªn giã, còng ®· ®−a ra ®−îc

nhiÒu kÕt qu¶ rÊt ®¸ng quan t©m; viÖc nghiªn cøu khai th¸c sö dông còng chØ

míi b¾t ®Çu vµ chñ yÕu cã tÝnh chÊt triÓn khai c«ng nghÖ.

N¨m 2004, Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr−êng ®· giao cho ViÖn KhÝ t−îng

Thuû v¨n (KTTV) chñ tr× thùc hiÖn ®Ò tµi “§¸nh gi¸ tµi nguyªn vµ kh¶ n¨ng khai

th¸c n¨ng l−îng giã ë ViÖt Nam”. Theo yªu cÇu ®ã, ViÖn giao cho Trung t©m

Nghiªn cøu KhÝ t−îng - KhÝ hËu (NCKTKH) trùc tiÕp thùc hiÖn ®Ò tµi nµy.

Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi, ®· ®−îc sù quan t©m s©u s¸t vµ t¹o ®iÒu

kiÖn thuËn lîi vÒ mäi mÆt cña l·nh ®¹o ViÖn KTTV còng nh− cña trung t©m

NCKTKH. Ngoµi ra, cã sù tham gia céng t¸c vµ gióp ®ì rÊt nhiÖt t×nh cña c¸c

®ång nghiÖp trong Phßng VËt lý khÝ quyÓn, Trung t©m NCKTKH còng nh− cña

c¸c chuyªn gia trong lÜnh vùc khÝ hËu. Trong ®ã ®Æc biÖt lµ PGS. TS. TrÇn ViÖt

LiÔn vµ TS. Phan Mü Tiªn, tuy lµ c¸c c¸n bé h−u trÝ, song hai chuyªn gia ®·

truyÒn ®¹t nhiÒu kinh nghiÖm, cung cÊp c¸c tµi liÖu quý b¸u còng nh− trùc tiÕp

gióp chñ nhiÖm hoµn thµnh tèt ®Ò tµi.

Thay mÆt nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi, xin ch©n thµnh c¶m ¬n tÊt c¶ v× sù quan

t©m vµ gióp ®ì nªu trªn.

Chñ nhiÖm ®Ò tµi

5

Më ®Çu

1. Tæng quan c¸c nghiªn cøu vÒ n¨ng l−îng giã

1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu ë ngoµi n−íc:

• N¨m 1994, Wim Hulscher vµ Peter Fraenkel (Hµ Lan) [30] ®· giíi thiÖu

tËp c«ng tr×nh cã tªn "The Power Guide" trong ®ã ®−a ra sù so s¸nh c¸c nguån

n¨ng l−îng (n¨ng l−îng giã ®· ®−îc ®Ò cËp tíi ®Çu tiªn) vµ chØ tiªu lùa chän c¸c

nguån n¨ng l−îng ®ã còng nh− giíi thiÖu vÒ c¸c lo¹i thiÕt bÞ ®−îc sö dông ®Ó

khai th¸c n¨ng l−îng trªn ThÕ giíi. §· giíi thiÖu chi tiÕt vÒ c¸c thiÕt bÞ n¨ng

l−îng giã vµ cho thÊy ®é cao cña c¸c ®éng c¬ giã cã thÓ ®¹t ®Õn 40m.

• erik L. Petersen, Ib. Troen, Sten Frandsen, Klaus Hedegaard [25], 1981

giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p x©y dùng Atlas giã, trong ®ã ph©n bè Weibull cho sù phï

hîp víi ph©n bè x¸c suÊt c¸c cÊp tèc ®é giã t¹i mét vÞ trÝ vµ ®é cao ®· x¸c ®Þnh

trªn mét ®Þa h×nh bÊt ®ång nhÊt. Trong kho¶ng vµi tr¨m mÐt thÊp nhÊt cña líp

biªn khÝ quyÓn, giã bÞ phô thuéc m¹nh mÏ vµo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, c¬ së vËt lý

cña ph−¬ng ph¸p lµ thuyÕt t−¬ng tù ®èi víi líp biªn khÝ quyÓn. Atlas giã §an

M¹ch ®· ®¸nh gi¸ ®−îc n¨ng l−îng giã rÊt phï hîp víi thùc tÕ tõ viÖc l¾p ®Æt c¸c

®éng c¬ giã trªn l·nh thæ n−íc nµy.

• Ib. Troen vµ erik L. Petersen, 1989 [27]. Víi môc ®Ých lµ thiÕt lËp mét

c¬ së khÝ t−îng ®èi víi viÖc ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã ®Ó x©y dùng

Atlas giã cho toµn khu vùc Ch©u ¢u. C¸c t¸c gi¶ ®· x¸c ®Þnh r»ng cã 3 yÕu tè

chÝnh ¶nh h−ëng ®Õn n¨ng l−îng giã: khu d©n c− (kho¶ng c¸ch, ®é cao c¸c c«ng

tr×nh x©y dùng), ®é gå ghÒ vµ ®Þa h×nh ®ång thêi ®−a ra ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch

vµ x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè trªn. Trªn c¬ së b¶n ®å tµi nguyªn giã, c¸c t¸c gi¶ ®· ®−a

ra ph−¬ng ph¸p vµ kÕt qu¶ x¸c ®Þnh mËt ®é n¨ng l−îng giã trªn mét sè vïng vµ

®iÓm trong khu vùc trªn c¬ së sö dông m« h×nh WAS

P tÝnh to¸n ng−îc l¹i víi m«

h×nh ph©n tÝch. KÕt qu¶ cuèi cïng lµ ®−a ra Atlas giã ch©u ©u gåm c¸c b¶n ®å

tiÒm n¨ng giã trªn toµn khu vùc, ë c¸c ®é cao kh¸c nhau, t−¬ng øng víi c¸c lo¹i

®Þa h×nh kh¸c nhau.

• Anna Mani, 1990 [28]. Trªn c¬ së c¸c sè liÖu 104 tr¹m quan tr¾c giã

mÆt ®Êt vµ 21 tr¹m ®o giã theo mét sè ®é cao tõ 1986 ®Õn 1989, t¸c gi¶ còng ®·

®−a ra kÕt qu¶ tÝnh to¸n ph©n bè giã vµ ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã cña

khu vùc Ên §é.

• Trong "TrueWind Solutions, LLC. Albany, NewYork. 2001" [33], ng−êi

ta dïng m« h×nh MASS (Mesoscale Atmospheric Simulation System) tÝnh to¸n

trong phÇn mÒm MesoMap ®Ó x©y dùng c¸c b¶n ®å tiÒm n¨ng giã khu vùc §«ng

Nam ¸. MASS cã kh¶ n¨ng m« pháng giã ë c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh kh¸c nhau vµ

c¸c hiÖn t−îng khÝ t−îng liªn quan kh¸c ë qu¸ khø vµ ph©n tÝch l¹i. KÕt qu¶ tÝnh

to¸n cho thÊy, trªn l·nh thæ ViÖt Nam cã mét sè khu vùc cã thÓ khai th¸c hiÖu

qu¶ n¨ng l−îng giã: MiÒn Trung vµ Nam ViÖt Nam; còng nh− mét sè vïng bê

biÓn phÝa B¾c ViÖt Nam (h×nh 1)

6

H×nh 1. B¶n ®å tµi nguyªn giã t¹i møc 65m vµo c¸c th¸ng 3-5 (a),

6-8 (b), 9-11 (c) vµ 12-1 (d) - nguån [33]).

1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu ë trong n−íc:

• N¨m 1985, Phan Mü Tiªn [15] trong c«ng tr×nh nghiªn cøu ph©n bè tèc

®é giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam cho môc ®Ých sö dông n¨ng l−îng giã ®· dïng

chuçi sè liÖu giã trªn 200 ®iÓm quan tr¾c ®Ó ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã

cho l·nh thæ trªn c¬ së sö dông hµm ph©n bè Weibull d¹ng:

⎥

⎦

⎤ ⎢

⎣

⎡ = × − γ− γ

β β β

γ ) V ) exp ( V f(V) ( 1

• Trong ®Ò tµi luËn ¸n PTS. hoµn thµnh n¨m 1994 [17], t¸c gi¶ Phan Mü

Tiªn ®· nªu cô thÓ ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã trªn c¬ së sö

dông hµm ph©n bè tèc ®é giã Weibull hai th«ng sè vµ ®−a thªm vµo hµm

Weibull th«ng sè thø ba ®Ó t¸ch riªng tÇn sè giã lÆng (t¸c gi¶ gäi lµ hµm Weibull

c¶i tiÕn). Hµm Weibull lµ c«ng cô rÊt tiÖn dông cho môc ®Ých tÝnh to¸n n¨ng

a) b)

c) d)

7

l−îng giã. Trong khi xö lý c¸c sè liÖu, t¸c gi¶ ®· ®−a ra c¸ch chän qu·ng thêi

gian lÊy trung b×nh c¸c quan tr¾c tèc ®é giã sao cho gi¸ trÞ n¨ng l−îng tÝnh to¸n

kh«ng bÞ thÊp ®i do qu·ng thêi gian qu¸ dµi ®ång thêi tËp hîp sè liÖu tÝnh to¸n

kh«ng qu¸ lín nh−ng vÉn ®¶m b¶o thu ®−îc kÕt qu¶ tÝnh n¨ng l−îng phï hîp víi

thùc tÕ.

Ngoµi ra, Phan Mü Tiªn cßn cã nhiÒu c«ng tr×nh kh¸c ®−îc c«ng bè chi tiÕt

h¬n cã liªn quan ®Õn vÊn ®Ò nµy. Tuy nhiªn, trong c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu

trªn, kÕt qu¶ tÝnh to¸n n¨ng l−îng giã míi chØ dõng l¹i ë c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh

mÆt ®Öm ®−îc gi¶ thiÕt lµ ®ång nhÊt vµ h¹n chÕ ë tÇng khÝ quyÓn gÇn mÆt ®Êt.

• N¨m 2001, Phan Mü Tiªn [20] ®· sö dông hµm l«ga cã d¹ng sau ®Ó

nghiªn cøu vÒ ph©n bè tèc ®é giã theo chiÒu cao trong líp biªn:

log(z / z )

log(z / z )

V

V

1 0

2 0

1

2 =

víi ®é gå ghÒ z0 cña khu vùc ®−îc −íc l−îng theo b¶ng c¸c gi¸ trÞ z0 ®èi víi

nh÷ng d¹ng mÆt ®Öm ®ång nhÊt kh¸c nhau ®· ®−îc c¸c n−íc c«ng bè vµ ®· ®−îc

Tæ chøc KhÝ t−îng ThÕ giíi (WMO) tæng kÕt. C«ng thøc l«ga ®¬n gi¶n, kh«ng

®ßi hái nhiÒu th«ng sè, nªn ®· ®−îc nhiÒu n−íc sö dông nh− mét ph−¬ng ph¸p

cæ truyÒn ®Ó tÝnh tèc ®é giã theo ®é cao trong líp khÝ quyÓn gÇn mÆt ®Êt. T¸c gi¶

còng nªu ra r»ng víi tr¹ng th¸i khÝ quyÓn trung tÝnh c«ng thøc l«ga cho kÕt qu¶

xÊp xØ kh¸ tèt ®èi víi tèc ®é giã trong líp khÝ quyÓn s¸t ®Êt cho tíi ®é cao

kho¶ng 100m.

• N¨m 1992, TrÇn ViÖt LiÔn [9] ®· tiÕn hµnh ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng giã cho

khu vùc Vòng Tµu, phôc vô thiÕt kÕ nhµ m¸y phong ®iÖn c«ng suÊt 2MW trªn c¬

së nhiÒu nguån sè liÖu kh¸c nhau chñ yÕu c¸c sè liÖu dÉn trong c¸c tµi liÖu cña

n−íc ngoµi vµ kÕt hîp víi c¸c sè liÖu cña c¸c tr¹m khÝ t−îng khu vùc. Tuy nhiªn,

v× ®iÒu kiÖn nguån sè liÖu ch−a ®¸p øng tho¶ m·n yªu cÇu tÝnh to¸n tiÒm n¨ng,

cho nªn c«ng tr×nh chØ míi ®−a ra ®−îc mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n vÒ diÔn biÕn vµ

biÕn tr×nh cña giã t¹i khu vùc trong mét sè thêi gian.

• TrÇn ViÖt LiÔn vµ Bïi ThÞ T©n [10] ®· ¸p dông phÇn mÒm WAS

P (Wind

Atlas Analysis and Application Program) tÝnh to¸n n¨ng l−îng giã ®èi víi c¸c

khu vùc cã ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh kh¸c nhau, cô thÓ: B¹ch Long Vü; §µ N½ng; Vòng

Tµu; Lý S¬n. Trong mçi khu vùc tÝnh to¸n, b»ng m« h×nh cã thÓ nhanh chãng chØ

ra vÞ trÝ cã thÓ cho n¨ng l−îng giã tèi −u.

• Trung b×nh nhiÒu n¨m cña yÕu tè giã cña c¸c tr¹m khÝ hËu ë ViÖt Nam

®· ®−îc ®óc kÕt trong tËp sè liÖu KhÝ hËu thuéc ch−¬ng tr×nh cÊp Nhµ n−íc 42A

c«ng bè n¨m 1989 [1]. Trong c«ng tr×nh nµy, c¸c sè liÖu ®−îc sö dông ®Ó tÝnh

to¸n thèng kª cã ®Õn n¨m 1985. Hoa giã (®å thÞ biÓu diÔn tÇn suÊt giã theo 8

h−íng) cña kho¶ng 100 tr¹m ®· ®−îc x©y dùng cho c¸c th¸ng chÝnh lµ I, IV, VII

vµ X (h×nh 2).

8

H×nh 2. B¶n ®å thÓ hiÖn ®å thÞ hoa giã c¸c th¸ng 1 (a), 4 (b), 7 (c)

vµ 10 (d) cña c¸c vïng trªn l·nh thæ ViÖt Nam (nguån [1])

a) b)

c) d)

9

• N¨m 1998, NguyÔn H÷u H−ng vµ D−¬ng ThÞ Thanh L−¬ng [31] thuéc

Trung t©m nghiªn cøu vÒ c¸c thiÕt bÞ nhiÖt vµ n¨ng l−îng t¸i t¹o (Research

Center of thermal Equipment and Renewable Energy – RECTERE) cña tr−êng

§¹i häc Kü thuËt Thµnh phè Hå ChÝ Minh ®· ®−a ra c¸c kÕt qu¶ chung vÒ ¸p

dông n¨ng l−îng giã ë ViÖt Nam tõ n¨m 1974 ®Õn 1990 vµ c¸c ho¹t ®éng cña

RECTERE tõ n¨m 1990 trong lÜnh vùc giã ®èi víi m¸y ph¸t ®iÖn, m¸y b¬m n−íc

vµ chÕ t¹o thuyÒn ch¹y b»ng søc giã ®Ó phôc vô thÓ thao vµ du lÞch.

Trong kÕt luËn cña m×nh, t¸c gi¶ cho r»ng ®èi víi mét sè vïng nói vµ h¶i

®¶o, viÖc ph¸t triÓn c¸c nguån n¨ng l−îng t¸i t¹o ®Ó cung cÊp ®iÖn cho khu vùc

lµ kinh tÕ vµ kh¶ thi. Do vËy viÖc ph¸t triÓn c¸c ®éng c¬ giã c«ng suÊt nhá (cho

vïng nói) vµ kÕt hîp m¸y giã víi m¸y ph¸t ®iÖn Diezen (cho c¸c h¶i ®¶o) lµ rÊt

cÇn thiÕt. Ngoµi ra thËm chÝ ë c¸c vïng ®· cã l−íi ®iÖn Quèc gia mµ cã tiÒm

n¨ng n¨ng l−îng giã lín, viÖc x©y dùng c¸c nhµ m¸y ®iÖn søc giã cì vµi

megawat (MW) còng sÏ ®em l¹i c¸c lîi Ých kinh tÕ ®¸ng kÓ.

• N¨m 1998, Lª V¨n L−u vµ c¸c céng sù [8] trªn c¬ së c¸c kÕt qu¶ ®¸nh

gi¸ vÒ nguån n¨ng l−îng giã tr−íc ®ã, ®· sö dông sè liÖu trung b×nh 10 n¨m

(1976 – 1985) ë ®é cao 10 mÐt vµ trªn th¸p ®o giã cao 40 mÐt ë B×nh §Þnh ®Ó

tÝnh to¸n ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng x©y dùng thiÕt bÞ n¨ng l−îng giã ë Ph−¬ng Mai

(B×nh §Þnh). Trong c«ng tr×nh nµy, t¸c gi¶ chØ ra r»ng, sù v¾ng mÆt cña atlas giã

ë ViÖt Nam lµ mét trë ng¹i cho viÖc lËp kÓ ho¹ch vµ sö dông n¨ng l−îng giã mét

c¸ch tèi −u. T¸c gi¶ cho r»ng, c«ng tr×nh cña m×nh sÏ lµ mét cÇu nèi sù gi¸n

®o¹n nµy b»ng sù −íc l−îng bæ sung cña atlas giã ®−îc thèng kª trªn toµn ViÖt

Nam, b¾t ®Çu tõ Ph−íc Hoµ (B×nh §Þnh). C¬ së ph−¬ng ph¸p trong c«ng tr×nh

nµy còng lµ sö dông hµm ph©n bæ x¸c suÊt Weibull. Trong kÕt luËn cña c«ng

tr×nh, t¸c gi¶ nªu ra r»ng: m« h×nh x¸c suÊt Weibull lµ c«ng cô h÷u Ých cho mËt

®é n¨ng l−îng giã vµ −íc l−îng c¸c tham sè kh¸c. Trªn c¬ së sè liÖu tèc ®é giã

trªn th¸p giã Ph−íc Hoµ trong th¸ng 7, cho thÊy r»ng, Ph−¬ng Mai lµ ®Þa ph−¬ng

thÝch hîp nhÊt cho viÖc sö dông n¨ng l−îng giã vµ x©y dùng c¸c ®éng c¬ giã.

Ngoµi ra, cßn cã mét sè c«ng tr×nh kh¸c nh− cña Lª V¨n L−u [8] vµ céng

sù nghiªn cøu vÒ ph©n bè tèc ®é giã theo chiÒu cao ë khu vùc Ph−íc Hoµ B×nh

§Þnh ®Ó tÝnh to¸n tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã ë khu vùc nµy nh»m môc ®Ých x©y

dùng nhµ m¸y ph¸t ®iÖn b»ng søc giã Ph−¬ng Mai; cña D−¬ng Duy Ho¹t [6] vÒ

kh¶o s¸t th¨m dß vµ lËp dù ¸n sö dông n¨ng l−îng giã cho c¸c vïng nói vµ h¶i

®¶o (cô thÓ cho c¸c vïng nh− Cao B»ng, Phó Yªn, Qu¶ng Ng·i vµ B×nh §Þnh);

cña D−¬ng Duy Ho¹t vµ NguyÔn §×nh Quang vÒ ®¸nh gi¸ kh¶o s¸t kh¶ n¨ng

n¨ng l−îng giã ®Ó t¹o n¨ng l−îng ®iÖn trªn khu vùc bê biÓn miÒn B¾c ViÖt

Nam,... Tuy nhiªn, c¸c c«ng tr×nh cña Lª V¨n L−u, D−¬ng Duy Ho¹t còng nh−

cña c¸c t¸c gi¶ kh¸c ®Òu chØ thùc hiÖn viÖc ®¸nh gi¸ trùc tiÕp cho mét vµi ®Þa

ph−¬ng cô thÓ trªn c¬ së c¸c kÕt qu¶ ®¸nh gi¸ tæng thÓ tr−íc ®©y nh»m môc ®Ých

lËp c¸c dù ¸n x©y dùng c¸c thiÕt bÞ khai th¸c n¨ng l−îng giã cho khu vùc ®· dù

®Þnh s½n.

10

2. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi:

Trong vµi thËp kû gÇn ®©y, cïng víi d©n sè t¨ng nhanh lµ t×nh tr¹ng kiÖt

quÖ nhanh chãng c¸c nguån nhiªn liÖu ho¸ th¹ch. ViÖc tiªu thô nhiÒu nhiªn liÖu

ho¸ th¹ch ®−îc x¸c ®Þnh lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh g©y nãng lªn

toµn cÇu. V× vËy, ®Çu t− nghiªn cøu khai th¸c, ph¸t triÓn sö dông n¨ng l−îng míi

lµ viÖc lµm cÇn thiÕt vµ cÊp b¸ch hiÖn nay vµ trong c¸c n¨m tíi. Giã lµ mét trong

sè c¸c nguån n¨ng l−îng tiÒm tµng vµ s¹ch trong tù nhiªn vÉn Ýt ®−îc ®Çu t−

nghiªn cøu, khai th¸c ®Ó phôc vô cho nhu cÇu cuéc sèng.

Tõ tr−íc ®Õn nay trªn ThÕ giíi còng nh− ë ViÖt Nam ®· cã nhiÒu c«ng

tr×nh nghiªn cøu, tÝnh to¸n, ®¸nh gi¸ tiÒm n¨ng n¨ng l−îng giã. Tuy c¸c c«ng

tr×nh ë mét sè n−íc trªn ThÕ giíi ®· ®−îc nghiªn cøu kh¸ kü, ®· ®−a ra c¸c

ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n vµ nh÷ng kÕt qu¶ ®¸nh gi¸ râ rµng ®èi víi c¸c khu vùc ®·

®−îc nghiªn cøu, nh−ng chóng ta kh«ng thÓ ¸p dông mét c¸ch rËp khu«n c¸c

ph−¬ng ph¸p còng nh− kÕt qu¶ cña n−íc ngoµi vµo ®iÒu kiÖn thùc tÕ cña m×nh

®−îc. C¸c t¸c gi¶ ViÖt Nam tr−íc ®©y còng ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu, ®¸nh gi¸

nguån tµi nguyªn n¨ng l−îng giã, còng ®· ®−a ra ®−îc nhiÒu kÕt qu¶ rÊt ®¸ng

quan t©m. Tuy nhiªn, do khi ®ã c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt, ®iÒu kiÖn ®Çu t−,... cßn

nhiÒu khã kh¨n nªn c¸c kÕt qu¶ míi chØ dõng l¹i trªn c¬ së c¸c chuçi sè liÖu

quan tr¾c s½n cã t¹i c¸c tr¹m vµ kü thuËt tÝnh to¸n thñ c«ng.

HiÖn nay, do nhu cÇu cung cÊp bæ sung n¨ng l−îng còng nh− b¶o vÖ m«i

tr−êng thiªn nhiªn, nhiÒu n¬i trªn ThÕ giíi ng−êi ta ®ang quan t©m nhiÒu ®Õn

viÖc khai th¸c c¸c nguån tµi nguyªn n¨ng l−îng thiªn nhiªn nhÊt lµ c¸c nguån

n¨ng l−îng s¹ch nh− n¨ng l−îng mÆt trêi, n¨ng l−îng giã,... ë ViÖt Nam còng ®·

cã mét sè dù ¸n nghiªn cøu khai th¸c nguån n¨ng l−îng giã ([2], [6], [7], [31],

[32],...). Tuy nhiªn, c¸c dù ¸n nµy chñ yÕu sö dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®¸nh

gi¸ tµi nguyªn cña ThÕ giíi ([26], [33]) hoÆc c¸c kÕt qu¶ cña ViÖt Nam tr−íc ®©y

([16], [17], [18], [19], [20], ([21]) nh−ng ch−a cã ®iÒu kiÖn nghiªn cøu ®¸nh gi¸

®Çy ®ñ vµ nhÊt lµ kh«ng hoµn toµn phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ hiÖn nay. Do

vËy, trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn dù ¸n, ng−êi ta ®· gÆp kh«ng Ýt khã kh¨n trë ng¹i

vµ thËm chÝ kh«ng ®¹t ®−îc kÕt qu¶ mong muèn.

ChÝnh v× vËy, n¨m 2004, Bé Tµi nguyªn vµ M«i tr−êng ®· duyÖt cho ViÖn

KhÝ t−îng Thuû v¨n thùc hiÖn ®Ò tµi cã tªn "§¸nh gi¸ tµi nguyªn vµ kh¶ n¨ng

khai th¸c n¨ng l−îng giã trªn l·nh thæ ViÖt Nam". Trªn c¬ së kÕ thõa nh÷ng

thµnh qu¶ cña c¸c t¸c gi¶ trong n−íc ®· t¹o ra tr−íc ®©y, vËn dông thªm c¬ së

ph−¬ng ph¸p míi cña c¸c t¸c gi¶ n−íc ngoµi ®· c«ng bè ®ång thêi sö dông c¸c

sè liÖu quan tr¾c thùc tÕ cña nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ®Ò tµi cã nhiÖm vô ®−a ra c¸c

kÕt qu¶ ®¸nh gi¸ ®Çy ®ñ, cã tÝnh khoa häc, míi mÎ vµ phï hîp h¬n víi ®iÒu kiÖn

thùc tÕ hiÖn nay vÒ tµi nguyªn n¨ng l−îng giã trªn l·nh thæ còng nh− kh¶ n¨ng

khai th¸c nguån n¨ng l−îng thiªn nhiªn tiÒm tµng ®ã ®Ó gãp phÇn phôc vô c¸c

ho¹t ®éng kinh tÕ - x· héi cña ®Êt n−íc.