LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nêu
trong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ một công trình nào.

Đại diện tập thể hướng dẫn

Tác giả

PGS. TS Trần Văn Tớp

Nguyễn Quang Thuấn

i


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, tôi đã hoàn thành luận án của mình.
Để có được kết quả này, ngoài sự nỗ lực, tìm tòi, học hỏi, nghiên cứu của bản thân, tôi
cũng luôn nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo cô
giáo, các nhà khoa học, các cơ quan, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình.
Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể giáo viên hướng dẫn PGS.TS
Trần Văn Tớp và TS Phạm Hồng Thịnh đã luôn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo
tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các nhà khoa học của Bộ môn Hệ
thống điện, Viện điện, Viện đào tạo sau đại học, Hội đồng đánh giá luận án các cấp và
Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu
về chuyên môn, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện và bảo vệ luận
án.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. Marc Petit trường Đại học Supelec, Cộng hòa
Pháp đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi hoàn thiện một số nội dung quan trọng của luận
án trong thời gian nghiên cứu tại đây.

Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................................6
1.1. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ THẾ GIỚI ................................................. 6
1.1.1. Điện gió nói chung................................................................................................................ 7
1.1.2. Điện gió ngoài khơi .............................................................................................................. 9

1.2. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ Ở VIỆT NAM ......................................... 10
1.2.1. Tiềm năng điện gió ............................................................................................................. 10
1.2.2. Các dự án điện gió hiện nay................................................................................................ 11
1.2.3. Chiến lược thúc đẩy phát triển điện gió .............................................................................. 14

1.3. CÔNG NGHỆ ĐIỆN GIÓ ......................................................................................... 14
1.3.1. Cấu tạo của WT .................................................................................................................. 14
1.3.2. Kết nối hệ thống điện gió .................................................................................................... 18

1.4. TỔNG QUAN HỆ THỐNG BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TUA BIN GIÓ ......... 21
1.4.1. Thế giới ............................................................................................................................... 21
1.4.2. Việt Nam............................................................................................................................. 26

1.5. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ....... 28

iii


1.5.1. Thông số dòng điện sét ....................................................................................................... 28
1.5.2. Xác định vị trí sét đánh trực tiếp vào WT ........................................................................... 31
1.5.3. Xác định số lần sét đánh trực tiếp WT ................................................................................ 33
1.5.4. Nghiên cứu QĐA cảm ứng và lan truyền trong HTĐ&ĐK của WT và WF....................... 34

1.6. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 39
Chương 2. XÁC ĐỊNH SỐ LẦN SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP VÀO TUA BIN GIÓ ..........41


3.4.2. QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT khi có CSV ................................................... 76
3.4.3. QĐA sét cảm ứng trên cách điện giữa cột trụ và các đường cáp ........................................ 88

3.5. KẾT LUẬN ................................................................................................................. 91
Chương 4. PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP LAN TRUYỀN DO SÉT TRONG LƯỚI ĐIỆN
TRANG TRẠI GIÓ ...............................................................................................................93
4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 93
4.2. MÔ HÌNH CÁC PHẦN TỬ CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT LAN
TRUYỀN TRONG TRANG TRẠI GIÓ ......................................................................... 94
4.2.1. Mô hình cột trụ WT ............................................................................................................ 95
4.2.2. Mô hình máy biến áp .......................................................................................................... 95
4.2.3. Mô hình đường dây tải điện ................................................................................................ 96
4.2.4. Mô hình hệ thống nối đất .................................................................................................... 97

4.3. LỰA CHỌN TRANG TRẠI GIÓ VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ MÔ HÌNH
CHO NGHIÊN CỨU QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT LAN TRUYỀN.......................................... 98
4.3.1. Lựa chọn trang trại gió........................................................................................................ 98
4.3.2. Kết quả tính toán các thông số mô hình cho nghiên cứu QĐA sét lan truyền trong WF đã
lựa chọn ...................................................................................................................................... 101

4.4. PHÂN TÍCH QUÁ ĐIỆN ÁP SÉT LAN TRUYỀN TRONG TRANG TRẠI GIÓ
ĐÃ LỰA CHỌN............................................................................................................... 103
4.4.1. Khi sét đánh vào một WT bất kỳ trong WF ...................................................................... 103
4.4.2. Khi sét đánh vào đường dây trung áp trên không kết nối WF với hệ thống ..................... 112
4.4.3. Quá điện áp sét lan truyền trong trang trại gió có cấu hình khác nhau ............................. 119

4.5. KẾT LUẬN ............................................................................................................... 132
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................................134
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 134

Hình 1.19. Các phương án bố trí bộ phận thu sét trên cánh WT [43] ....................................22
Hình 1.20. Mô hình quả cầu lăn xác định vùng sét đánh vào WT [43] ..................................24
Hình 1.21. Các vùng bảo vệ theo các phần tử của WT [43] ...................................................25
Hình 1.22. Vị trí lắp đặt SPD (CSV) cho các phần tử (trong thùng, trong cột trụ và dưới chân
cột trụ) trong HTĐ&ĐK của WT theo các vùng bảo vệ khác nhau [43] .................................25
Hình 1.23. Đường dẫn dòng điện sét của WT xuống hệ thống nối đất [43] [45] ...................26
Hình 1.24. Đường dẫn sét từ cánh qua vành trượt - chổi than xuống nối đất của WT [45] ...27
Hình 1.25. Vị trí lắp đặt CSV bảo vệ chống QĐA sét cảm ứng và lan truyền cho các phần tử,
thiết bị của WT 1,5 ÷ 2MW [58] hay được sử dụng tại Việt Nam ...........................................27
Hình 1.26. Xác suất tích lũy biên độ dòng điện trong phóng điện sét hướng xuống ..............29
Hình 1.27. Xác suất tích lũy thời gian đầu sóng của dòng sét phóng điện hướng xuống đợt
đầu cực tính âm [16] ................................................................................................................30

vi


Hình 1.28. Xác định điểm sét đánh WT [60] ...........................................................................31
a) Cánh ở vị trí 300 so với trục hoành; b) Cánh ở vị trí 600 so với trục hoành .......................31
Hình 1.29. Mô hình thực nghiệm xác định điểm sét đánh WT [21] ........................................32
Hình 2.1. Mô hình điện hình học .............................................................................................42
Hình 2.2. Diện tích thu hút sét tương đương của WT trên mặt đất theo phương pháp IEC ...44
Hình 2.3. Diện tích thu sét tương đương của WT trên mặt đất theo phương pháp EGM .......46
Hình 2.4. Chiều cao của WT phụ thuộc vị trí góc quay của cánh ...........................................47
Hình 2.5. Lưu đồ thuật toán xác định số lần sét đánh trực tiếp WT theo phương pháp EGM 50
Hình 2.6. Bản đồ mật độ sét của Việt Nam [13] .....................................................................52
Hình 2.7. Số lần sét đánh trực tiếp WT có chiều cao khác nhau theo mật độ sét Việt Nam ...53
Hình 2.8. Mối quan hệ giữa chiều cao của WT với số lần sét đánh (cùng mật độ sét Ng = 3,4)
..................................................................................................................................................58
Hình 2.9. So sánh số lần sét đánh trực tiếp vào WT có công suất (ứng với kích thước) và mật
độ sét khác nhau theo phương pháp IEC và EGM ...................................................................59

Hình 3.19. So sánh QĐA sét cảm ứng trên cách điện cáp điều khiển phía đỉnh (mầu đỏ) và
chân cột trụ (mầu xanh lá cây) ................................................................................................82
Dạng sóng của dòng điện phóng qua CSV lắp đặt tại đầu (phía đỉnh cột trụ) và CSV lắp đặt
tại cuối (phía chân cột trụ) của đường cáp điện được so sánh trên hình 3.20a, còn đường cáp
điều khiển trên hình 3.20b. Trong đó, mầu đỏ là dòng điện phóng qua CSV lắp đặt tại đầu,
còn mầu xanh lá cây là dòng điện phóng qua CSV lắp đặt tại cuối đường cáp điện và cáp
điều khiển. ................................................................................................................................83
Hình 3.20. Dòng điện qua các CSV lắp đặt tại hai đầu cáp điện (a) và cáp điều khiển (b) ...84
Hình 3.21. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện cáp phía đỉnh cột trụ ............84
theo trị số điện trở nối đất........................................................................................................84
Hình 3.22. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện cáp phía chân cột trụ ............85
theo trị số điện trở nối đất........................................................................................................85
Hình 3.23. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện của các đường cáp phía đỉnh
cột trụ theo biên độ dòng điện sét khác nhau...........................................................................86
Hình 3.24. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện của các đường cáp phía chân
cột trụ theo biên độ dòng điện sét khác nhau...........................................................................86
Hình 3.25. Biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện các cáp phía đỉnh và chân cột
trụ theo thời gian đầu sóng dòng điện sét ................................................................................87
Hình 3.26. Sóng QĐA sét cảm ứng phân bố trên cách điện giữa cột trụ với cáp điện (a) và
cáp điều khiển (b) từ đỉnh xuống chân cột trụ .........................................................................88
Hình 3.27. Sơ đồ thuật toán xác định khoảng cách an toàn lắp đặt đường cáp so với cột trụ
..................................................................................................................................................90
Hình 4.1. Một mô hình WF nối lưới tiêu biểu .........................................................................93
Hình 4.2. Mô hình MBA ..........................................................................................................95
Hình 4.3. Sơ đồ thay thế của điện cực nối đất chôn nằm ngang .............................................97
Hình 4.4. Mô hình WF tỉnh Ninh Thuận..................................................................................99
Hình 4.5. Mô hình mô phỏng của WF tỉnh Ninh Thuận trong EMTP ...................................100

viii


Hình 4.25. Sóng QĐA phía cao áp của MBA WT1 đến WT5 ................................................114
Hình 4.26. Sóng QĐA phía hạ áp của MBA WT1 đến WT5 ..................................................114
Hình 4.27. QĐA (pha A) phía cao áp của MBA WT1 khi sét đánh vào DCS theo các vị trí: (1)
mầu đỏ, (2) mầu xanh lá cây và (3) màu xanh dương ...........................................................115

ix


Hình 4.28. QĐA (pha A) phía hạ áp của MBA WT1 khi sét đánh vào DCS theo các vị trí: (1)
mầu đỏ, (2) mầu xanh lá cây và (3) màu xanh dương ...........................................................115
Hình 4.29. So sánh biên độ QĐA (pha A) phía hạ áp (mầu nâu đỏ) và cao áp (mầu xanh
dương) của MBA WT1 khi sét đánh vào DCS theo các vị trí (1), (2) và (3) ..........................116
Hình 4.30. So sánh sóng QĐA (pha A) tại phía cao áp (a) và hạ áp (b) của MBA WT1 khi sét
đánh vào đường dây treo và không treo DCS cùng vị trí (1) .................................................117
Hình 4.31. So sánh sóng QĐA (pha A) phía cao áp của MBA WT1 trong trường hợp đường
dây trên không không DCS, có DCS (i) và có DCS kết hợp CSV (ii) ....................................118
Hình 4.32. So sánh sóng QĐA (pha A) phía hạ áp của MBA WT1 trong trường hợp đường
dây trên không không DCS, có DCS (i) và có DCS kết hợp CSV (ii) ....................................118
Hình 4.33. Cấu hình A ...........................................................................................................120
Hình 4.34. Cấu hình B ...........................................................................................................121
Hình 4.35. Cấu hình C...........................................................................................................122
Hình 4.36. Cấu hình D ..........................................................................................................122
Hình 4.37. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT1 theo các cấu hình
khác nhau ...............................................................................................................................126
Hình 4.38. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT2 theo các cấu hình
khác nhau ...............................................................................................................................126
Hình 4.39. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT3 theo các cấu hình
khác nhau ...............................................................................................................................126
Hình 4.40. QĐA phía cao áp (a) và phía hạ áp (b) khi sét đánh vào WT4 theo các cấu hình
khác nhau ...............................................................................................................................127

các dự án điện gió đăng ký ......................................................................................................57
Bảng 2.8. So sánh số lần sét đánh trực tiếp vào WT giữa phương pháp EGM và IEC ...........60
Bảng 3.1. Các thông số trên mỗi đoạn trong mô hình mạch hình 3.3 .....................................66
Bảng 3.2. Đặc điểm và thông số các phần tử cơ bản của WT loại 1,5MW điển hình Việt Nam
..................................................................................................................................................72
Bảng 3.3. Kết quả lựa chọn và tính toán thông số các mô hình phần tử - thiết bị liên quan
cho nghiên cứu QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT ...................................................73
Bảng 3.4. Kết quả so sánh điện thế lớn nhất tại hai đầu các đường cáp ................................80
khi không lắp đặt và lắp đặt CSV .............................................................................................80
Bảng 3.5. So sánh biên độ QĐA sét cảm ứng lớn nhất trên cách điện đầu các đường cáp phía
đỉnh và chân cột trụ..................................................................................................................83
Bảng 4. . Trị số điện dung ký sinh điển hình của MBA theo dung lượng [28] .......................96
Bảng 4.2. Lựa chọn mô hình và kết quả tính toán các thông số mô hình các phần tử ..........101
Bảng 4.3. Thông số mô hình cáp hạ áp 0,69kV trong ATP/EMTP ........................................102

xi


Bảng 4.4. Thông số mô hình cáp ngầm trung áp 22kV trong ATP/EMTP ............................102
Bảng 4.5. Thông số mô hình đường dây không trung áp 22kV trong ATP/EMTP ................102
Bảng 4. . So sánh QĐA truyền vào phía cao áp và hạ áp của MBA WT1 theo biện pháp (i) và
(ii) so với khi đường dây không treo DCS (0) ........................................................................119
Bảng 4. . QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình A ....123
Bảng 4. . QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình A .....124
Bảng 4. . QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình B ....124
Bảng 4. 0. QĐA lớn nhất phía hạ áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình B ...124
Bảng 4.

. QĐA lớn nhất phía cao áp các MBA khi sét đánh WT1 đến WT5 - cấu hình C .124


Mức điện áp xung (Basic Impulse Level)

DFIG

Máy phát không đồng bộ rotor dây quấn dạng nguồn kép (Double Fed
Induction Generator)

DCS

Dây chống sét

EGM

Mô hình điện hình học (Electro-Geometrical Method)

HAWT
HTĐ
HTĐ&ĐK

Tua bin gió kiểu trục ngang (Horizontal Axis Wind Turbines)
Hệ thống điện
Hệ thống điện và điều khiển

IEC

Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (International Electrotechnical Commission)

IEEE

Viện các kỹ sư điện và điện tử quốc tế (Institute of Electrical and

Tủ điều khiển

TBĐ

Thiết bị điện

TBĐK

Thiết bị điều khiển

VAWT

Tua bin gió kiểu trục đứng (Vertical Axis Wind Turbines)

WF

Trang trại gió (Wind Farm)

WRIG

Máy phát điện không đồng bộ rotor dây quấn (Wound Rotor Induction
Generator)

WRSG

Máy phát điện đồng bộ rotor dây quấn (Wound Rotor Synchoronous
Generator)

WT


hưởng không nhỏ đến độ tin cậy hệ thống. Vì thế vấn đề nghiên cứu bảo vệ chống
sét cho các WT gió đã được nhiều tổ chức và cá nhân quốc tế quan tâm trong những
năm gần đây. Tuy nhiên đây là vấn đề phức tạp, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như
mật độ sét, thông số dòng điện sét, vị trí sét đánh, địa hình lắp đặt - vận hành WT,
đặc điểm của WT, phương thức kết nối các WT, đặc điểm của lưới điện, phương
1


thức nối đất, phương pháp mô hình các phần tử, phương pháp tính toán mô phỏng
quá trình quá độ điện từ. Do đó vấn đề này vẫn cần được tiếp tục quan tâm nghiên
cứu, đánh giá để từ đó đưa ra khuyến cáo các biện pháp phối hợp cách điện hợp lý
nhằm góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn cho các phần tử, thiết bị trong hệ
thống điện gió.
Với các lý do trên đây, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quá điện áp sét và
bảo vệ chống sét cho tua bin gió có kết nối lưới điện”. Đây là đề tài có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn cao, đặc biệt đối với Việt Nam - quốc gia giàu tiềm năng điện
gió nhất khu vực Đông Nam Á và đang có nhiều chính sách thúc đẩy sự phát triển
của hệ thống điện này, trong khi chưa có nghiên cứu nào đáng kể được công bố liên
quan đến vấn đề bảo vệ chống sét cho các WT. Luận án thực hiện thành công sẽ góp
phần đáp ứng nhu cầu làm chủ các kỹ thuật chống sét cho các WT và WF cũng như
việc đào tạo đội ngũ chuyên gia trong lĩnh vực này tại Việt Nam.

2. Mục đích nghiên cứu của luận án
- Tìm hiểu các đặc trưng cơ bản của chống sét cho các WT và các phương pháp tính
toán chống sét cho WF kết nối với lưới điện.
- Đề xuất phương pháp xác định số lần sét đánh trực tiếp vào WT. Ứng dụng phương
pháp đề xuất xác định số lần sét đánh trực tiếp WT có công suất (ứng với kích
thước) khác nhau trong điều kiện mật độ sét Việt Nam.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến: QĐA sét trong hệ thống
điện và điều khiển (HTĐ&ĐK) của WT, QĐA sét lan truyền trong lưới điện WF.

- Luận án cũng xây dựng được thuật toán tính toán số lần sét đánh trực tiếp vào WT
theo phương pháp đề xuất và thuật toán xác định khoảng cách an toàn lắp đặt các
đường cáp so với cột trụ để giảm QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT.
5.2. Ý nghĩa khoa học thực tiễn
- Kết quả tính toán số lần sét đánh trực tiếp vào WT - kích thước khác nhau tại các dự
án điện gió đã được đăng ký trên lãnh thổ Việt Nam có mật độ sét khác nhau trong
luận án có thể dùng làm tài liệu tra cứu, tham khảo cho các chủ đầu tư cũng như các
nhà tư vấn, thiết kế, xây dựng các dự án điện gió ở Việt Nam.
- Việc tổng hợp, đánh giá các nghiên cứu, mô hình các phần tử cho nghiên cứu quá
trình quá độ điện từ và phương pháp phân tích đánh giá QĐA sét đối với WT (WF)
trong luận án có thể được sử dụng để đào tạo đội ngũ chuyên gia trong lĩnh vực bảo vệ
chống sét cho các WT (WF) tại Việt Nam.
- Nghiên cứu xem xét đầy đủ các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến QĐA sét đối với hệ
thống điện gió trong luận án là các gợi ý kỹ thuật quan trọng nhằm hạn chế QĐA sét
góp phần nâng cao độ tin cậy, an toàn và giảm thiểu thiệt hại về kinh kế trong quá
trình vận hành hệ thống điện gió của Việt Nam.

3


6. Những đóng góp của luận án
- Tổng hợp, đánh giá các nghiên cứu liên quan quá điện áp sét và bảo vệ chống quá
điện áp sét cho tua bin gió có kết nối với lưới điện
- Áp dụng mô hình điện hình học trong tính toán số lần sét đánh vào tua bin gió trong
điều kiện Việt Nam. Xây dựng các đường đặc tính xác định số lần sét đánh đối với các
tua bin gió điển hình lắp đặt trong điều kiện Việt Nam. Kết quả tính toán có thể được
sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án điện gió tương lai tại Việt Nam.
- Nghiên cứu quá điện áp cảm ứng do sét đến các thiết bị điện và điều khiển lắp đặt
trong tua bin gió điển hình sử dụng trong điều kiện Việt Nam. Ảnh hưởng của thông
số dòng sét, khoảng cách giữa các phần tử, điện trở tiếp địa, thiết bị bảo vệ và hiệu

Trình bày nguyên nhân phát sinh QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT;
lựa chọn mô hình và phương pháp xác định thông số mô hình các phần tử liên quan
cho nghiên cứu QĐA sét cảm ứng trong HTĐ&ĐK của WT. Mô hình và phương pháp
xác định thông số mô hình các phần tử được ứng dụng tính toán cho loại WT điển
hình Việt Nam. Bằng việc sử dụng phần mềm phân tích quá độ điện từ ATP/EMTP
(Alternative Transients Program/Electromagnetic Transients Program), tác giả tiến
hành mô phỏng, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến QĐA sét cảm ứng trong
HTĐ&ĐK của WT điển hình Việt Nam như thông số dòng điện sét, điện trở nối đất,
khoảng cách lắp đặt đường cáp điện và cáp điều khiển so với cột trụ. Trên cơ sở đó,
tác giả đưa ra các khuyến cáo các biện pháp phối hợp bảo vệ chống sét thích hợp cho
các phần tử trong HTĐ&ĐK của WT.
Chương 4. Phân tích quá điện áp sét lan truyền trong lưới điện trang trại gió
Trình bày các nguyên nhân phát sinh QĐA sét lan truyền trong lưới điện WF; lựa
chọn mô hình và phương pháp xác định các thông số mô hình của các phần tử liên
quan cho nghiên cứu phân tích QĐA sét lan truyền trong lưới điện WF. Mô hình và
phương pháp xác định thông số mô hình các phần tử được ứng dụng tính toán cho WF
điển hình Việt Nam. Tiếp đó, tác giả xem xét các yếu tố khác nhau đến QĐA sét lan
truyền trong lưới điện WF như thông số dòng điện sét, hệ thống nối đất, vị trí sét đánh
vào các WT khác nhau trong WF, vị trí sét đánh đường dây trên không trung áp nối
WF với lưới điện hệ thống (hoặc cấp điện cho phụ tải địa phương) và cấu hình kết nối
các WT khác nhau bằng phần mềm ATP/EMTP. Trên cơ sở đó, tác giả khuyến cáo
các biện pháp phối hợp bảo vệ để hạn chế sự nguy hiểm của QĐA sét trong lưới điện
WF.
Cuối cùng là phần kết luận và kiến nghị của luận án.

5


Chương 1
TỔNG QUAN

Hình 1.1. Tình hình phát triển công nghệ điện gió từ năm 1987 đến 2013 [6]

1.1.1. Điện gió nói chung
Tính đến năm 2012, có khoảng 100 quốc gia trên thế giới đã đưa vào vận hành
hệ thống điện gió với tổng công suất 282.275MW. Riêng trong năm 2012, lắp đặt
được lượng công suất 44.609MW (tức 580TWh) và đáp ứng 3% tổng nhu cầu điện
năng toàn cầu. Hình 1.2 là biểu đồ tăng trưởng công suất điện gió thế giới trong 10
năm gần đây (2002 - 2012) [37] [93].

Hình 1.2. Biểu đồ tăng trưởng công suất điện gió thế giới giai đoạn 2002 - 2012

Thị phần điện gió thế giới theo các châu lục tính đến năm 2012 được tổng hợp
trong biểu đồ hình 1.3 [93]. Trong đó, Châu Á chiếm tỷ trọng lớn nhất (36,3%), tiếp
sau lần lượt là: Bắc Mỹ (31,3%), Châu Âu (27,5%), Mỹ La Tinh (3,9%), Châu Đại
Dương (0,8%) và Châu Phi (0,2%).
7


Hình 1.3. Thị phần điện gió thế giới theo các châu lục tính đến năm 2012

Tính đến năm 2012, 24 quốc gia có công suất điện gió trên 1.000MW, bao gồm
16 quốc gia thuộc Châu Âu, 4 quốc gia thuộc Châu Á - Thái Bình Dương (Trung
Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản và Úc), 3 quốc gia thuộc Bắc Mỹ (Canada, Mexico, Mỹ) và 1
quốc gia thuộc Châu Mỹ Latinh (Brazil). Mười quốc gia phát triển điện gió mạnh mẽ
nhất thế giới được tổng hợp trong biểu đồ hình 1.4. Theo thống kê này, 3 nước có
công suất điện gió lớn nhất thế giới là: Trung Quốc 75,3GW, Mỹ 59,8GW và Đức
31GW [93].

Hình 1.4. Biểu đồ 10 quốc gia đứng đầu thế giới về công suất điện gió


và Đức 65,0MW.
Mục tiêu phát triển điện gió ngoài khơi đến năm 2020 của một số quốc gia trên
thế giới: Trung Quốc 30GW, Anh 18GW, Đức 10GW, Hàn Quốc 2GW. Theo dự báo
của Hội đồng năng lượng gió toàn cầu (Global Wind Energy Council - GWEC) [37]
thì công suất điện gió ngoài khơi thế giới có thể đạt mốc 80GW vào năm 2020, trong
đó Châu Âu chiến tỷ trọng khoảng một phần ba, còn lại là các quốc gia khác.

1.2. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN ĐIỆN GIÓ Ở VIỆT NAM
Trước những thách thức về tình trạng thiếu điện và ứng phó với biến đổi khí hậu,
Chính phủ Việt Nam đã xác định rõ các mục tiêu phát triển các dạng năng lượng tái
tạo là một giải pháp khả thi nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Trong đó năng lượng gió được xem như là một lĩnh vực trọng tâm, do Việt Nam được
xem là quốc gia giàu tiềm năng điện gió nhất trong khu vực Đông Nam Á.
1.2.1. Tiềm năng điện gió
Với chiều dài bờ biển hơn 3.000 km, Việt Nam được đánh giá là đất nước có
tiềm năng điện gió rất lớn. Bảng 1.1 tổng hợp tiềm năng khai thác năng lượng gió ở độ
cao 65m tại 4 quốc gia Đông Nam Á [85].
Bảng 1.1 cho thấy Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có
tiềm năng gió từ “tốt đến “rất tốt để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn, trong khi
diện tích này của Lào là 2,9%, Thái Lan và Campuchia cùng là 0,2%. Cũng theo kết
quả nghiên cứu này, tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360MW, lớn
hơn 200 lần công suất của Nhà máy Thủy điện Sơn La, gấp khoảng 20 lần so với tổng
công suất đặt của tất cả các nguồn điện Việt Nam hiện nay (khoảng 25.000MW). Tuy
nhiên, để chuyển từ tiềm năng lý thuyết thành tiềm năng có thể khai thác đến tiềm
năng kỹ thuật và cuối cùng thành tiềm năng kinh tế vẫn là cả một câu chuyện dài, cần
được tiếp tục xem xét một cách thấu đáo để khai thác có hiệu quả tiềm năng to lớn
điện gió ở Việt Nam.
10



3,4%

0,2%

≈ 0,0%

≈ 0,0%

- Tiềm năng (MW)

24620

1260

120

0

- Có thể khai thác (km2)

38787

6070

671

35

- % diện tích quốc gia


7,2%

0,2%

≈ 0,0%

0,0%

- Tiềm năng (MW)

149348

2992

52

0

- Có thể khai thác (km2)

100361

25679

2187

113

- % diện tích quốc gia


Tính đến tháng 5/2013, có trên 50 dự án điện gió đã được đăng ký trên lãnh thổ
Việt Nam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam Bộ, với tổng công suất
đăng ký trên 5000MW, quy mô công suất của các dự án từ 6MW đến 250MW [5].
Tuy nhiên, do suất đầu tư của dự án điện gió vẫn còn khá cao, trong khi giá mua điện
gió là khá thấp 1.614 đồng/kWh (tương đương khoảng 7,8 UScents/kWh), 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 [9]. Do vậy đến thời
điểm này mới chỉ 3 dự án điện gió bước đầu đi vào hoạt động, đó là:
- Dự án ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận (Hình 1.7) đã hoàn
thành giai đoạn I, với công suất lắp đặt 30MW (20WTx1,5MW). Chủ đầu tư dự án là
Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Việt Nam (Vietnam Renewable Energy Joint
Stock Company - REVN). Các thiết bị WT sử dụng của Công ty Fuhrlaender, Đức.
Dự án chính thức được nối lên lưới điện quốc gia vào tháng 3 năm 2011. Theo kế
hoạch, giai đoạn 2 của dự án chuẩn bị khởi công xây dựng và lắp đặt thêm 60WT nữa,
nâng tổng công suất của toàn bộ Nhà máy điện gió Tuy Phong lên 120MW
(80WTx1,5MW).
11


nh .7. WF Tuy Phong, Bình Thuận [11]

- Dự án điện gió ghép lai với máy phát điện diesel trên đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận
có tổng công suất là 6MW (3WTx2MW) khánh thành ngày 24/01/2013 (Hình 1.8).
Dự án này do Tổng Công ty Điện lực Dầu khí, thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam
(Petro Vietnam) làm chủ đầu tư, sử dụng các WT của hãng Vestas, Đan Mạch.

nh .8. WF tại huyện đảo Phú Quý, Bình Thuận [10]

- Dự án điện gió trên biển đầu tiên của Việt Nam tại tỉnh Bạc Liêu đã hoàn thành giai
đoạn I với WT thứ 10 lắp đặt thành công vào chiều ngày 2/10/2012 (Hình 1.9) [11] có