PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG
CỦA NĂNG LƯỢNG GIÓ
ASSESSMENT METHODS FOR THE WIND POWER POTENTIAL NGUYỄN NGỌC DIỆP
Hội Kỹ sư Ô tô Việt Nam TÓM TẮT
Đánh giá đúng tiềm năng gió cho địa điểm sẽ đặt cụm các tuabin gió phát điện lá rất quan
trọng bởi lẽ nó sẽ xác định tính hiệu quả, tính kinh tế của một dự án phong điện. Bài báo này
trình bày cơ sở lý thuyết của việc xử lý số liệu về gió và thử áp dụng để tính khả năng phát
điện cho dự án Phương Mai với các trụ gió cao 78 m, đường kính cánh quạt D=82 m.
ABSTRACT
The assessment of wind potential of a prospective place is very important because it will
specify the effectiveness, the economy of a wind-genereated electrical project. This article
presents fundamental theory of data processing process. It also estimates the electrical
capacity of the wind-generated electrical Phuong Mai project. The project has wind tower’s
height of 78 m with blade diameter of D = 82 m. 1. Đặt vấn đề
Loài người càng ngày càng tin rằng để phát triển bền vững cần phải áp dụng những
công nghệ không làm tổn hại đến môi trường sống, không bóc lột quá đáng thiên nhiên, tránh
làm ô nhiễm môi trường sống không chỉ dành riêng cho loài người mà cho cả mọi sinh vật,
hơn nữa, không chỉ mọi sinh vật trên trái đất mà cả những thứ vô tri vô giác như sông hồ, biển
cả, đất đai.
Năng lượng giành cho sự phát triển được lấy từ than đá, dầu mỏ, thậm chí từ các chất
phóng xạ... rồi sẽ cạn kiệt. Các dự báo về năng lượng đều khẳng định điều đó.
Năng lượng mà Trái Đất nhận được từ mặt trời rất khổng lồ. Nhưng đến nay loài

30
1


i
ii
tb
tV
V
trên quy mô cả nước. Tuy vậy bản đồ gió cho từng vùng, nhất là những vùng có tiềm năng
khá về gió thì không có ngay mà cần thời gian đo đạc trong nhiều năm khi cần chú ý lập dự án
cho vùng đó. Việc đo gió ở quy mô một dự án cũng không phải là không tốn kém: cần trang
bị các máy đo gió ghi tự động lưu trữ số liệu hoặc truyền trực tiếp số liệu xuống máy tính.
Cần xây lắp các trụ đặt thiết bị đo hướng gió, vận tốc gió có chiều cao từ vài chục mét đến 60,
80 mét. Từ số liệu đo gió đủ tin cậy với thời gian đo liên tục trong một số năm thì mới có căn
cứ ban đầu cho việc phân tích và đánh giá tiếp theo. Các máy đo gió này phải có tính năng đo
2 giây một lần và cứ 10 phút thì lấy giá trị trung bình.

3. Công việc xử lý số liệu đo
Từ số liệu đo được, ta sẽ lập các biểu mẫu:
1- Vận tốc gió theo từng giờ trong ngày (từ giờ thứ 1 đến giờ thứ 24 trong ngày) vào
mùa đông, vào mùa hè và trung bình trong năm.
2- Vận tốc gió trung bình theo từng ngày trong năm.
3- Vận tốc gió trung bình theo từng tháng trong năm.
Từ các biểu mẫu này, ta lập các đồ thị:
1) Đồ thị bar V=f (giờ trong ngày) v- m/s giờ trong ngày: 1,2,..,24
Từ đồ thị này tìm:
- Vận tốc gió trung bình trong ngàyVtb:

2) Đồ thị bar V=f (giờ trong tháng)

4. Phân bố Weibull
Nhận xét từ đồ thị tần suất vận tốc gió và đồ thị phân bố luỹ tích đã nói ở trên, nếu ta
lấy trục hoành theo V/Vtb thì ta sẽ có đồ thị của các đại lượng tương tự, rất tiện lợi cho việc
so sánh trạng huống của các vùng gió khác nhau. Những trạng huống này có thể được mô
)1(
)2(




0
)( dVVVfV
dVVfVV )()(
2
0
2





)7(













 kk
c
V
c
V
c
k
dV
dF
Vf exp)(
1
)9(
dyeyX
yx 




0
1
)(
)10(








k
k
V
V
k
VF
1
1exp1)(




















k
Vf
1
1exp
1
)(
)12(
)13(
hình hoá bằng hàm thống kê toán học Weibull hay Rayleigh. Nhờ hai hàm phân bố này ta có
thể đoán định số giờ làm việc có hiệu quả của tuabin gió và điện năng thu được từ các máy
phát điện bằng tuabin gió.
Hàm Weibull:
Hàm Weibull F(V) mô tả số thời gian hoặc số % thời gian mà gió có vận tốc nhỏ hơn
một vận tốc quy chiếu: F(V)=P (V<=V) (không thứ nguyên) (3)
Hàm Weibull f(V) mô tả mật độ phân bố tần suất Vgió:
f(V)=dF(V)/dV (s/m) (4)
hoặc
Hàm S(V) được định nghĩa là thời gian mà V>=V tức là S(V)=1 - F(V) = P (V>=V)

Vận tốc trung bình có thể tìm được từ biểu thức: (m/s)
Và lệch sai tiêu chuẩn  bằng:
(m
2
/s
2
)


``)()(
0
dVVfvF
V


)5(
)6(


















2
4
exp1)(
V

V
Vf

)14(
)15(
3
____
____
tb
E
Vtheotinhluongnang
dungkhaluongnangtong
k 
)16(
)
1
1(/)
3
1(
3
kk
k
E

3
1
1
3
1
1

P
E

)18(

Hàm 
k
(1+1/k) có thể được tính gần đúng bằng hàm Gamma G hoặc tra từ số tay toán
học. G=0.2869 1/k + 0.6880 k
0.1
.
Chú ý rằng cần lấy giá trị trục tung của đồ thị f(V) nhân lên 10 lần.
Tìm các nhân tử Weibull từ bảng số liệu về gió:
Sau khi đã có các số liệu đo đầy đủ, ta có thể tính được các giá trị của các nhân tử k và
c của hàm Weibull. Có ba phương pháp để xác định các giá trị này:
- Phương pháp dùng đồ thị hệ trục toạ độ Weibull
- Phương pháp phân tích lệch sai tiêu chuẩn
- Phương pháp phân tích hệ số đường cong năng lượng.
Trong bài này tác giả trình bày phương pháp thứ nhất và thứ ba.
Phương pháp dùng đồ thị hệ trục toạ độ Weibull
Bằng cách chuyển đường cong đồ thị Weibull sang dạng tuyến tính thì dễ dàng xác
định giá trị của k và c. Lúc này tang của góc nghiêng đường Weibull tuyến tính chính là k.
Cách làm:
Trục tung (hàm luỹ tích F(V)) có thang độ chia theo lnln[1-F(V)]

Như vậy, sau khi đã có k
E
ta sẽ tính mật độ năng lượng (W/m
2
)

5. Tính toán cho dự án phong điện Phương Mai III
5.1. Có thể nói dự án Phương Mai là dự án về phong điện lớn nhất Việt Nam. Các nhà
làm dự án và lãnh đạo tỉnh Bình Định có một tầm nhìn vượt lên nhiều nhà hoạch định chính
sách năng lượng bình thường. Tuy nhiên, với một dự án mà tổng công suất phong điện lớn
hơn toàn bộ công suất phát điện của tỉnh Bình Định với các cột cao 78 m và tuabin có đường
kính cánh 82 m và tiền đầu tư khoảng 50 triệu đôla thì cần phải tính toán đầy đủ về mọi mặt
trong đó có việc đánh giá càng chính xác càng tốt tiềm năng gió và công suất phát từ cụm các
tuabin gió đặt tại đây. Câu trả lời từ kết quả tính toán là tổng điện năng phát ra trong một năm
là bao nhiêu. Việc đầu tư sẽ có hiệu quả không. Giá thành điện sản xuất ra là bao nhiêu. Thị
trường có chấp nhận không.
Tác giả dựa trên số liệu đo của các cơ quan làm dự án đo đạc *** để tính toán kiểm tra
lại các kết quả tính của họ.

Giờ Vtb mùa Hè Vtb mùa Đông Vtb năm
0 -1 4.8 6.7 5.7
1 - 2 4.7 6.7 5.7
2 - 3 5.0 6.8 5.9
3 - 4 5.1 6.8 6.0
4 - 5 5.2 7.0 6.1
5 - 6 5.1 7.1 6.1
6 - 7 4.8 7.0 5.9