1
H ĐI NGHĨA
NGHIÊN CU TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ TIM NĂNG VÀ
CÁC GII PHÁP PHÁT TRIN NGUN NĂNG LƯNG GIÓ,
TNH PHÚ YÊN
Chuyên ngành:
MNG VÀ H THNG ĐIN
Mã s:
60.52.50
TÓM TT LUN VĂN THC SĨ K THUT
Đà Nng - Năm 2010
B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
Đ
I HC
ĐÀ N
NG
2
Công trình ñưc hoàn thành ti
ĐI HC ĐÀ NNG
Ngưi hưng dn khoa hc: TS. TRN VINH TNH
Phn bin 1:
TS. Nguyn Lương Mính.
Phn bin 2: PGS. TS Ngô Văn Dưng
Lun văn s ñưc bo v ti Hi ñng chm Lun văn
tt nghip thc sĩ k thut hp ti Đi hc Đà Nng
tháng … năm 2011.
Có th tìm hiu lun văn ti:
- Trung Tâm Thông tin - Hc liu, Đi hc Đà Nng
- Trung Tâm Hc liu, Đi hc Đà Nng
Đà Nng-Năm 2011
3
M ĐU
1. Lý do chn ñ tài
Năng lưng là mt trong các ñiu kin thi t y u trong ñi
sng con ngưi. T! lâu ngưi ta ñã khai thác nhiên liu hóa thch ñ
sn xut năng lưng. Tuy nhiên tr" lưng nhiên liu hóa thch có
hn, trong tương lai g#n s cn kit và vn ñ phát thi khí nhà kính
ñang tr$ thành mi lo ngi toàn c#u. Trong khi ñó, nhu c#u s% d&ng
năng lưng ngày càng tăng do s' gia tăng trư$ng dân s, s' phát
trin kinh t , v.v., nên vic tìm ki m các ngun năng lưng tái to và
thay th là vô cùng quan trng.
Phú Yên ñưc chn ñ ñánh giá tim năng gió vi lý do sau:
- Phú Yên là t(nh Duyên hi Nam Trung B, n)m $ phía
Đông dãy Trưng Sơn, có ta ñ ñ*a lý: Đim c'c B+c 13
0
41’28”,
Đim c'c Nam 12
0
42’36”, Đim c'c Tây 108
0
40’40” và Đim c'c
Đông 109
0
27’47”. Phía B+c giáp t(nh Bình Đ*nh, Nam giáp t(nh
Khánh Hòa, Đông giáp bin Đông, Tây giáp t(nh Đ+k L+k và Gia
Lai. Din tích t' nhiên 5.045 km
2
.
Vi ñ*a hình ña dng, ñi núi, ñng b)ng, thung lũng xen k
nhau và thp d#n t! Tây sang Đông, khí hu nhit ñi gió mùa, ch*u
nh hư$ng c-a khí hu ñi dương và mng lưi ñin 110 kV chy
dc quc l 1A rt thun li ñ phát trin phong ñin.
- Mt trong nh"ng gii pháp nâng cao ñ tin cy cung cp
ñin cho vùng sâu, vùng xa và nh"ng vùng có cht lưng ñin áp
kém, góp ph#n phát trin kinh t , xã hi, giáo d&c, y t , nâng cao ñi
sng tinh th#n và vt cht cho ngưi dân là khai thác tim năng gió
trên ñ*a bàn t(nh Phú Yên ñ xây d'ng h thng phong ñin.
4
2. Mc ñích nghiên cu
Vic nghiên c.u tính toán, ñánh giá tim năng gió ñ l'a
chn nh"ng ñ*a ñim có th ti n hành quan tr+c gió và lp d' án ñ#u
tư xây d'ng nhà máy phong ñin ñóng vai trò quan trng trong vic
lp quy hoch phát trin ñin gió, góp ph#n vào s' phát trin kinh t
- xã hi c-a t(nh Phú Yên.
3. Đi tưng và ph m vi nghiên cu
3.1. Đi tưng nghiên cu
Ngun năng lưng gió trên ñ*a bàn t(nh Phú Yên.
3.2. Phm vi nghiên cu
- Đánh giá t/ng quan v tim năng gió c-a t(nh Phú Yên, xác
ñ*nh nh"ng vùng có tim năng gió tt, ñ*a hình thun li có kh năng
khai thác s% d&ng.
- T! nh"ng vùng có tim năng gió tt, chn mt ñ*a ñim ñ
tính toán quy mô công sut c-a trm phong ñin d' ki n.
- Xây d'ng chương trình tính toán năng lưng gió b)ng ngôn
ng" MATLAB ñ phân tích tim năng gió c-a khu v'c l'a chn.
- Trên cơ s$ ñó s ñ xut gii pháp phát trin ngun năng
lưng gió trên ñ*a bàn t(nh Phú Yên.
4. Phương pháp nghiên cu
- S% d&ng bn ñ tim năng gió c-a Ngân hàng Th gii $
ñ cao 65 mét và chng x p vi bn ñ hin trng và quy hoch s%
d&ng ñt, bn ñ ñ*a hành, bn ñ quy hoch c&m ñim công
nghip,...ñ xác ñ*nh nh"ng vùng có tim năng gió tt có th khai
thác s% d&ng trên ñ*a bàn t(nh Phú Yên.
- Thu thp s liu v vn tc gió năm 2010 và chn ñ*a ñim
xây d'ng h thng phong ñin.
5
- S% d&ng ph#n mm Matlab ñ xây d'ng chương trình tính
toán năng lưng gió c-a khu v'c ñưc l'a chn.
5. Ý nghĩa khoa hc và th#c ti$n c%a ñ tài
Trong thi gian qua nhiu d' án năng lưng gió ñã ñưc trin
khai xây d'ng và ñưa vào s% d&ng như d' án ñin gió ti Phương
Mai - Bình Đ*nh, Tuy Phong - Bình Thun,... Trong bi cnh giá d#u
tăng, s' quan tâm v an ninh năng lưng và môi trưng ngày càng
tăng, gii pháp xây d'ng h thng phong ñin ñ cung cp ñin cho
các khu v'c có tim năng gió là gii pháp c#n ñưc khích l.
Ni dung c-a lun văn ñánh giá tim năng gió c-a t(nh Phú
Yên; xây d'ng chương trình tính toán năng lưng gió b)ng ngôn ng"
MATLAB và áp d&ng vào phân tích tim năng gió c-a khu v'c ñưc
l'a chn ñ kho sát xây d'ng h thng phong ñin cp ñin cho khu
v'c này.
Chương trình MATLAB này có th tính toán và ñánh giá
năng lưng gió c-a tt c các vùng có tim năng gió tt trên ñ*a bàn
t(nh Phú Yên, n u có ñ#y ñ- s liu v vn tc gió.
6. C&u trúc lu'n văn
M( ñ)u
Chương 1: Cơ s$ lý thuy t v năng lưng gió
Chương 2: Phương pháp ñánh giá tim năng năng lưng gió
Chương 3: Đánh giá tim năng phát trin ngun năng lưng
gió và tính toán s liu th'c t
Chương 4: Gii pháp phát trin ngun năng lưng gió t(nh
Phú Yên
K*t lu'n và ki*n ngh+
Danh mc tài li,u tham kh-o
Ph lc
6
Chương 1
CƠ S LÝ THUY/T V NĂNG LƯNG GIÓ
1.1. Khái quát v tim năng gió ( Vi,t Nam
Gió là hin tưng t' nhiên thưng g0p, nó hot ñng $ kh+p
nơi trên trái ñt. Tuy nhiên tính cht gió ph& thuc vào nhiu y u t
khác nhau và phân b không ñu trên các vùng. Ti bin ñông khu
v'c ño Trưng Sa, Bch Long Vĩ…vn tc gió trung bình khong 6
m/s, mt ñ công sut vùng này khong 200 W/m
2
ñ n 300 W/m
2
.
1.2. Mc tiêu c%a v&n ñ năng lưng gió trong chương trình năng
lưng m0i
Vic phát trin ngun năng lưng gió là mt trong nh"ng
vn ñ trng tâm c-a chương trình năng lưng mi, năng lưng tái
to ñ khuy n khích phát trin ngun ñin s% d&ng năng lưng ti
ch1, năng lưng mi và tái to ñ cung cp ñin cho vùng nông thôn,
min núi và hi ño.
M&c tiêu c-a chương trình nghiên c.u s% d&ng năng lưng
gió là gii quy t vn ñ ô nhim môi trưng nh hư$ng ñ n s.c kh2e
con ngưi. Sau ñó ti n ti khai thác năng lưng gió và ph/ cp vic
.ng d&ng các thi t b* s% d&ng năng lưng gió trong nn kinh t quc
dân mt cách kinh t nht.
1.3. Tình hình s1 dng năng lưng gió ( các nư0c trên Th* gi0i
và ( Vi,t Nam
1.3.1. các nư0c trên Th* gi0i
Hin nay các nưc trên Th gii ñã ti n hành nghiên c.u s%
d&ng năng lưng gió rt nhiu và mang li hiu qu kinh t tương ñi
cao, góp ph#n vào vic gii quy t vn ñ kinh t năng lưng c-a
quc gia và vn ñ cn kit năng lưng c-a Th gii.
7
Ngoài nh"ng nưc như M, 3n Đ, Đ.c, Tây Ban Nha ñã và
ñang phát trin rt mnh phong ñin, mt s nưc khác cũng có k
hoch phát trin phong ñin như Trung Quc d' ki n tăng công sut
l+p ñ0t phong ñin lên khong 30.000 MW vào năm 2030 và ñ n
năm 2050, công sut ñ0t phong ñin ñt m.c 1,5 triu MW, sn
lưng 4.092 TWh.
1.3.2 Vi,t Nam
T/ng tim năng ñin gió c-a Vit Nam ưc ñt 513.360 MW
t.c là hơn 200 l#n công sut c-a th-y ñin Sơn La và hơn 10 l#n t/ng
công sut d' báo c-a ngành ñin vào năm 2020.
Các d án ñin gió ñã và ñang xây dng ti Vit Nam:
- D' án ñin gió-m0t tri ti Cù Lao Chàm (1,5KW),
Qung Nam.
- D' án ñin gió Phương Mai (50MW), Bình Đ*nh.
- D' án ñin gió Côn Đo (7,5MW), Bà R*a - Vũng Tàu.
- D' án ñin gió Xuân Hòa, Xuân Hi (45MW), Phú Yên.
- D' án ñin gió ln nht Đông Nam Á ti Tuy Phong
(30MW), Bình Thun ñã phát ñin hòa lưi Quc gia.
1.4. Gi0i thi,u các lo i h, thng gió, các hư0ng gió
1.4.1. Các loi h thng gió
1.4.1.1 H thng gió Bridơ
1.4.1.2 H thng gió núi
1.4.2 Các hưng gió
1.4.3. Các cp gió [6]
Trong t' nhiên có tt c 12 cp gió theo th. t' như sau: L0ng
gió, gió thong, gió nh4, gió tương ñi nh4, gió bình thưng, thanh
phong, cưng phong, gió mnh, ñi phong, lit phong, ác phong, bc
phong, rt mnh.
8
1.5. Hi,n tưng gia tc dòng không khí
Khi dòng không khí c$i qua vt cn thì tc ñ s tăng lên li
g#n ñ(nh c-a vt cn, nh hư$ng này càng ln khi ñ*a hình c-a vt
cn càng trơn tru, gia tc lý tư$ng khi ñ dc khong 16
0
ho0c khi
dòng chy ñ/ xung thung lũng.
1.6. Năng lưng gió
Gió chính là k t qu c-a s' chuyn ñ/i th năng c-a không
khí thành ñng năng ch- y u qua công c-a áp l'c.
Công sut ñng năng c-a dòng không khí chuyn ñng tính trong
mt giây:
)(...
2
1
)...(
2
1
32
WVAVVAP
ρρ
==
(1.2)
T! công th.c này ta thy r)ng:
+Công sut t l thun vi khi lưng riêng không khí.
+Công sut t l thun vi din tích ñón gió
+ Công sut t l lp phương vi vn tc gió
Chương 2
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TIM NĂNG C2A
NĂNG LƯNG GIÓ
2.1. Tính phân b v'n tc gió [17]
2.2. Tính v'n tc gió ( ñ3 cao b&t kỳ [18]
Vn tc gió $ ñ cao bt kỳ ñưc tính theo công th.c:
)Z/Zln(/)Z/Zln(.VV
0ref0refZ
= (2.18)
+ V
Z
: Vn tc gió $ ñ cao Z
+ V
ref
: Tc ñ gió $ ñ cao qui chi u (ñ cao ño)
+ Z
ref
: Đ cao quy chi u ( ñ cao ño)
+ Z
0
: Đ thô nhám c-a ñ*a hình
9
2.3. Tính phân b Weibull [17]
2.4. Tính phân b
Rayleigh
2.5. Tính toán máy phát ñi,n [17]
2.5.1. Tính công sut máy phát ñin
2.5.1.2. Tn tht b phn truyn ñng
2.5.1.3. Tn tht máy phát
2.5.1.4. Công sut và ñin năng ñu ra máy phát ñin [17]
Hình 2.8: Đc tuyn công sut phát theo vn tc gió
Theo hình 2.8 ta thy r)ng:
P
e
= 0 khi V < V
C
P
e
= a + bV
k
khi V
C
V
V
R
(2.88)
P
e
= P
eR
khi V
R
V
V
F
P
e
= 0 khi V > V
F
Các h s a và b ñưc xác ñ*nh như sau:
k
R
k
c
k
ceR
VV
VP
a−
= (2.89)
P
e
(kW)
P
eR
V
C
V
R
V
F
V(m/s)
0
10
k
c
k
R
eR
VV
P
b−
= (2.90)
Sau quá trình bi n ñ/i, ta có công sut trung bình c-a máy phát là:
( )
[
]
( )
[
]
( ) ( )
−−
−
−−−
=
k
F
k
c
k
R
k
R
k
c
avee
c
V
cVcV
cVcV
Pexp
//
/exp/exp
,(kW)
(2.96)
Vy ñin năng trung bình do máy phát gió phát ra trong mt năm là:
8760.PE
ave,e
= (kWh) (2.97)
Các giá tr* vn tc gió c-a máy phát ñưc chn như sau:
*
(
)
V5,04,0V
C
÷≈
* V2V
R
≈
*
RF
V2V ≈
2.5.2. Tính toán s lưng và ñưng kính cánh
2.5.2.1. S lưng cánh B
2.5.2.2. Đưng kính ca cánh qut D
2.6. Kho-ng cách l5p ñ6t gi7a các máy [11]
+ Khi hưng gió di chuyn tương ñi /n ñ*nh: Khong cách gi"a 2
hàng tuabin là 30D, khong cách gi"a 2 tuabin là 10D.
+ Khi hưng gió di chuyn không /n ñ*nh:
Khong cách gi"a các
tuabin là 10D.
(Vi D là ñưng kính cánh qut)