Phát triển năng lượng điện gió tại trung quốc, hàm ý cho việt nam

Tốc độ tiêu thụ quá mức năng lượng từ nguồn năng lượng hóa thạch đã dẫn đến lượng khí thải tăng gấp 10 lần trong vòng 100 năm qua, khiến nhiệt độ trung bình của trái đất có thể tăng đến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KINH TẾ QUỐC TẾ

CHƯƠNG TRÌNH ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Hà Nội – 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ

-

HOÀNG VŨ THỦY

PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ TẠI

TRUNG QUỐC, HÀM Ý CHO VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kinh tế quốc tế

Mã số: 60 31 01 06

LUẬN VĂN THẠC SĨ KINH TẾ QUỐC TẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM THU PHƯƠNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, chưa được công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào của người khác Việc sử dụng kết quả, trích dẫn tài liệu của người khác đảm bảo theo đúng các quy định Các nội dung trích dẫn và tham khảo các tài liệu, sách báo, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn

Tác giả luận văn

Hoàng Vũ Thủy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC VIẾT TẮT i

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC BIỂU ĐỒ iv

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN, THỰC TIỄN VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ 5

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 5

1.2 Cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển năng lượng điện gió 8

1.2.1 Khái niệm 8

1.2.2 Đặc điểm 8

1.2.3 Vai trò của năng lượng điện gió trong phát triển kinh tế bền vững 10

1.2.4 Điều kiện phát triển năng lượng điện gió 15

1.2.5 Tình hình sử dụng năng lượng điện gió trên thế giới 25

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Phương pháp nghiên cứu thu thập số liệu 28

2.2 Phương pháp so sánh 28

2.3 Phương pháp tổng hợp và phân tích 29

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ TẠI TRUNG QUỐC 30

3.1 Chính sách phát triển năng lượng điện gió của Trung Quốc 30

3.1.1 Chính sách về giá 31

3.1.2 Chuyển giao công nghệ và gia tăng tỷ lệ nội địa hóa 31

3.1.3 Các chương trình nghiên cứu và phát triển 32

3.1.4 Chính sách nâng cao hiệu quả sản xuất tua-bin gió 33

3.2 Điều kiện phát triển năng lượng điện gió tại Trung Quốc 34

3.2.1 Về vị trí địa lý 34

3.2.2 Về nhu cầu sử dụng năng lượng tại Trung Quốc 38

3.3 Thực trạng phát triển năng lượng điện gió tại Trung Quốc 40

3.3.1 Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng điện gió tại Trung Quốc 40

3.3.2 Đánh giá 45

CHƯƠNG 4 HÀM Ý CHO VIỆT NAM TRONG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ 53

4.1 Điều kiện phát triển năng lượng điện gió tại Việt Nam 53

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 53

4.1.2 Chính sách phát triển năng lượng điện gió 54

4.2 Thực trạng phát triển năng lượng điện gió ở Việt Nam 58

4.2.1 Thực trạng 58

4.2.2 Những khó khăn, thách thức đối với việc phát triển điện gió tại Việt Nam 60

4.3 Một số hàm ý phát triển năng lượng điện gió cho Việt Nam 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC VIẾT TẮT

Tên viết

BP Bristish Petroleum Công ty dầu khí của Anh BTCE Billion tons coal equal Tỷ tấn than tương đương BTOE Billion tons oil equal Tỷ tấn dầu tương đương

IISD International Institute for

Sustainable Development IEA International Energy Agency Cơ quan Năng lượng quốc tế

IRENA International Renewable Energy

R&D Research & Development Nghiên cứu và phát triển

REN 21 Renewable Energy Policy

Network for the 21st Century

Mạng lưới chính sách năng lượng tái tạo thế kỉ 21

DANH MỤC BẢNG

1 Bảng 1.1 Phân loại tua-bin gió theo công suất, đặc điểm

DANH MỤC HÌNH

1 Hình 1.1 Mức độ phân bổ, tốc độ gió trên thế giới 17

3 Hình 1.3 Công suất lắp đặt năng lượng tái tạo trên toàn thế

4 Hình 1.4 Công suất lắp đặt năng lượng điện gió toàn cầu giai

5 Hình 1.5 Công suất lắp đặt điện gió tại một số quốc gia trên

6 Hình 3.1 Bản đồ phân bổ gió tại Trung Quốc trên đất liền tính

tại độ cao 70m năm 2014 (đơn vị: W/m2) 36

7 Hình 3.2 Mật độ phân bổ gió trung bình hàng năm tại vùng

8 Hình 3.3 Tỷ lệ nhà sản xuất điện gió Trung Quốc và nước

9 Hình 3.4 Công suất lắp đặt điện gió mới và tỷ lệ nguồn gió

được sản xuất không kết nối vào mạng lưới điện 48

10 Hình 3.5 Mức cắt giảm gió năm 2013 và 2014 tại một số địa

11 Hình 4.1 Một số văn bản pháp luật liên quan đến phát triển

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

1 Biểu đồ 3.1 Tổng công suất lắp đặt điện gió tích lũy giai đoạn

2 Biểu đồ 3.2 Tỷ lệ công suất điện gió tích lũy tại các khu vực

3 Biểu đồ 3.3 Mức tiêu thụ năng lượng điện gió và năng lượng

tái tạo tại Trung Quốc giai đoạn 2010 – 2016 44

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sau khủng hoảng kinh tế thế giới (2008 - 2009), các quốc gia bắt đầu tiến hành tái cơ cấu nền kinh tế, hướng đến phát triển kinh tế bền vững Hiện nay, phát triển kinh tế xanh là xu hướng của hầu hết các quốc gia trên thế giới, trong đó phát triển các nguồn năng lượng tái tạo là mục tiêu quan trọng, được đặt lên hàng đầu của nhiều quốc gia Một số mục tiêu quan trọng để các quốc gia tiến hành phát triển năng lượng tái tạo: (1) Phát triển năng lượng tái tạo vừa đạt mục tiêu phát triển kinh tế bền vững, vừa giảm phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch đang có xu hướng cạn kiệt; (2) Giảm ô nhiễm môi trường, hạn chế tốc độ biến đổi khí hậu, đạt được mục tiêu của Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu1 Trong Báo cáo Hiện trạng năng lượng tái tạo toàn cầu, Mạng lưới chính sách năng lượng tái tạo cho thế kỷ 21 (Ren21) cho biết, giảm thiểu biến đổi khí hậu là lý do chính cho mục tiêu sử dụng 100% năng lượng tái tạo Tốc độ tiêu thụ quá mức năng lượng từ nguồn năng lượng hóa thạch đã dẫn đến lượng khí thải tăng gấp 10 lần trong vòng 100 năm qua, khiến nhiệt độ trung bình của trái đất có thể tăng đến 6oC vào năm 2050, dẫn đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng; (3) An ninh năng lượng cũng là một động lực quan trọng để các quốc gia đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển năng lượng tái tạo Theo thống kê của Tập đoàn dầu khí Anh (BP), nhu cầu năng lượng thế giới tăng đều khoảng 1%/năm trong 3 năm 2014 - 2016 và

sẽ tăng 38% đến năm 2040 Tuy nhiên, nguồn năng lượng hóa thạch có hạn, chỉ đủ để cung cấp cho thế giới trong vòng 51 năm với tốc độ tiêu thụ năng lượng như hiện nay; (4) Chi phí nghiên cứu, sản xuất một số loại năng lượng tái tạo như năng lượng điện gió, năng lượng mặt trời đang có xu hướng giảm

1

Trích từ Báo cáo Hiện trạng năng lượng tái tạo toan cầu, 2018

Trong thời kỳ đầu, năng lượng tái tạo chỉ mới xuất hiện ở các quốc gia phát triển như Mỹ, Hà Lan, Đan Mạch… hay còn gọi là năng lượng cho nước

“giàu” Tuy nhiên, hiện nay năng lượng tái tạo đã lan sang các nước đang phát triển Toàn cầu hóa là điều kiện lý tưởng cho các quốc gia, kể cả các quốc gia đang phát triển tiếp nhận và phát triển các loại công nghệ năng lượng tái tạo, đặc biệt chi phí đầu tư cho điện mặt trời và năng lượng điện gió đang giảm nhanh Năng lượng tái tạo bao gồm các loại năng lượng như địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh học, năng lượng gió, thủy điện đều được các quốc gia tập trung phát triển phong phú và đa dạng Trong đó, năng lượng gió có lịch sử hình thành lâu đời từ những năm trước Công nguyên với công dụng bơm nước, cối xay gió Ngày nay, các quốc gia chủ yếu sử dụng năng lượng gió để sản xuất điện, thay thế cho các loại năng lượng hóa thạch đang ngày càng khan hiếm và ảnh hưởng xấu tới môi trường

Có thể thấy năng lượng điện gió tiếp tục chiếm tỷ trọng đầu tư lớn từ các khu vực nước phát triển, đang phát triển và đặc biệt là Trung Quốc Điều này xuất phát từ nguyên nhân do đây là dạng năng lượng sạch, giá rẻ do được đầu

tư phát triển công nghệ, đáp ứng được nhu cầu sử dụng của các quốc gia Với nhu cầu sử dụng năng lớn, điều kiện tự nhiên thuận lợi, Trung Quốc đi đầu trong nhóm các nước đang phát triển đẩy mạnh nghiên cứu, triển khai năng lượng điện gió Tính đến năm 2015, tổng công suất năng lượng điện gió của Trung Quốc đứng đầu thế giới với 148.000 MW (theo Báo cáo Năng lượng gió thế giới năm 2016 của Tổ chức Năng lượng Thế giới) Hiện nay, Trung Quốc đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường do việc khai thác và

sử dụng quá mức các nguồn năng lượng hóa thạch Bên cạnh đó, chi phí năng lượng điện gió đã rẻ đáng kể so với một số loại năng lượng khác (địa nhiệt, sinh học ) do Trung Quốc có lợi thế về vị trí địa lý, công nghệ ngày càng tiên tiến nên việc phát triển điện gió tại Trung Quốc là vấn đề rất cần thiết Tuy

nhiên, mặc dù Trung Quốc là quốc gia đang phát triển khá thành công với việc phát triển năng lượng điện gió nhưng vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế, bất cập

Chính vì vậy, em lựa chọn đề tài “Phát triển năng lượng điện gió tại

Trung Quốc, hàm ý cho Việt Nam” để hiểu rõ hơn về việc khai thác và sử

dụng năng lượng điện gió của Trung Quốc cũng như việc đảm bảo an ninh năng lượng từ năng lượng điện gió của quốc gia này Qua đó, đánh giá các hạn chế, bất cập trong quá trình khai thác và sử dụng năng lượng điện gió tại

Trung Quốc và đề xuất một số hàm ý chính sách đối với Việt Nam

2 Câu hỏi nghiên cứu

Tiềm năng phát triển năng lượng điện gió của Trung Quốc như thế nào? Trung Quốc đã nghiên cứu, khai thác và sử dụng năng lượng điện gió như thế nào?

Một số vấn đề rút ra trong quá trình khai thác và sử dụng hiệu quả năng lượng điện gió của Trung Quốc là gì?

Việt Nam cần làm gì để khai thác và sử dụng hiệu quả năng lượng điện

gió nhằm phát triển bền vững nền kinh tế?

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu tình hình khai thác và sử dụng năng

lượng điện gió tại Trung Quốc Đánh giá những ưu điểm, các rào cản, tồn tại,

từ đó rút ra một số bài học kinh nghiệm trong khai thác và sử dụng năng lượng điện gió tại Trung Quốc và hàm ý cho Việt Nam

Nhiệm vụ nghiên cứu:

- Hệ thống cơ sở lý luận và thực tiễn về năng lượng điện gió

- Nghiên cứu thực trạng hoạt động khai thác, sử dụng năng lượng điện gió tại Trung Quốc và đánh giá hiệu quả hoạt động phát triển năng lượng điện gió của Trung Quốc

- Rút ra một số hàm ý cho Việt Nam trong phát triển năng lượng điện gió

từ thực tiễn phát triển của Trung Quốc

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Năng lượng điện gió

Phạm vi nghiên cứu: Năng lượng điện gió tại Trung Quốc (không bao gồm Hồng Công, Đài Loan và Macao) giai đoạn 2011 - 2016

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu và thu thập dữ liệu:

(1) Nghiên cứu cơ sở lý luận, các khái niệm về năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng điện gió nói riêng

(2) Nghiên cứu, thu thập dữ liệu về tiềm năng, thực trạng phát triển năng lượng điện gió tại Trung Quốc

(3) Số liệu được thu thập từ các nguồn: Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IAEA), Cơ quan Năng lượng tái tạo Quốc tế (IRENA), Ngân hàng Thế giới (WB)…

(4) Ngoài ra, các dữ liệu được thu thập từ các bên thông tin đại chúng, các trang web về kinh tế, các bài báo nghiên cứu, sách chuyên ngành… về việc phát triển năng lượng điện gió của Trung Quốc đặt trong tình hình phát triển chung của thế giới

- Tổng hợp và phân tích:

(1) Lựa chọn và tổng hợp các dữ liệu thu thập được

(2) Tiến hành phân tích các dữ liệu đã tổng hợp và đưa ra các đánh giá (3) Từ các phân tích trên, đưa ra đánh giá về tình hình khai thác và sử dụng năng lượng điện gió tại Trung Quốc

6 Kết cấu của luận văn

Chương 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và Cơ sở lý luận, thực tiễn

về năng lượng điện gió

Chương 2 Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Thực trạng phát triển năng lượng điện gió tại Trung Quốc Chương 4 Hàm ý cho Việt Nam trong phát triển năng lượng điện gió

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN, THỰC TIỄN VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Đầu tư phát triển năng lượng tái tạo (năng lượng xanh), trong đó có điện gió đang trở thành xu thế toàn cầu nhằm giúp các quốc gia chủ động nguồn năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch), năng lượng hạt nhân và giảm ô nhiễm môi trường Theo thống kê của Mạng lưới chính sách năng lượng tái tạo toàn cầu đa phương cho thế kỷ XXI (REN-21), sản lượng điện gió toàn cầu năm 2016 đã đạt tới 487GW, chiếm 24,14% tổng công suất điện tái tạo, so với mức 74GW của 10 năm trước đó Cũng trong năm 2016, hơn 90 quốc gia đã chủ động phát triển các dự án điện gió; điện gió đã đáp ứng ít nhất 5% tổng nhu cầu điện năng hàng năm tại 24 quốc gia và hơn 10% tại 13 quốc gia.Trong thời kỳ đầu phát triển, gần như chỉ có các nền kinh tế phát triển mới đầu tư phát triển điện gió, điển hình là Đức, Hà Lan, Tây Ban Nha Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của các thành tựu về khoa học công nghệ, giá thành sản xuất điện gió ngày càng cạnh tranh, tạo điều kiện cho nhiều quốc gia tham gia sản xuất điện gió Vì thế ngày càng nhiều quốc gia đang phát triển tham gia vào thị trường điện gió, điển hình là Ấn Độ, Trung Quốc Hầu hết công suất mới của năng lượng điện gió được lắp đặt ở các quốc gia đang phát triển, chủ yếu tại Trung Quốc Việc phát triển điện gió đã thu hút sự quan tâm của nhiều chuyên gia, tổ chức nghiên cứu Các nghiên cứu tập trung đánh giá sự cần thiết phải phát

triển điện gió; lịch sử hình thành và phát triển điện gió; về sự phát triển của

lĩnh vực điện gió ở cấp độ toàn cầu; các yếu tố ảnh hưởng đến phát triển điện gió, trọng tâm là các yếu tố thị trường toàn cầu, vấn đề công nghệ, kinh tế, môi trường, hoạt động nghiên cứu và phát triển (R&D) trong lĩnh vực điện

gió, thành tựu nổi bật của một số quốc gia Phần lớn các nghiên cứu tập trung làm rõ các yếu tố kỹ thuật liên quan đến phát triển điện gió như sức gió, công

suất tuabin, các hãng cung cấp thiết bị sản xuất điện gió (Wind energy systems

- Gary L Johnson, 2006) Về yếu tố kinh tế, các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kinh nghiệm của các nước (Brazil, Trung Quốc, Đan mạch, Đức, Hy Lạp, Ấn

Độ, Ireland, Italia, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Anh, Mỹ) trong 30 năm qua cho thấy, mặc dù điều kiện khác nhau, quy mô phát triển điện gió khác nhau, nhưng các nước này có điểm chung là để phát triển điện gió, các quốc gia đều phải có chiến lược, lộ trình, bước đi và cơ chế chính sách phù hợp với điều kiện của mỗi quốc gia (điều kiện tự nhiên để phát triển điện gió, điều kiện về kinh tế), bên cạnh đó là nguồn vốn đầu tư lớn2

Đối với Trung Quốc, áp lực về thiếu hụt năng lượng cùng với tình trạng

ô nhiễm môi trường trầm trọng ngày càng gia tăng Sự bùng nổ về tăng trưởng kinh tế trong suốt ba thập niên vừa qua đã kéo theo sự bùng nổ về tiêu thụ năng lượng của Trung Quốc Nước này cũng đã chuyển từ một nước xuất khẩu dầu mỏ lớn nhất Đông Á trở thành nước nhập khẩu dầu mỏ lớn thứ ba thế giới (2008), chỉ đứng sau Mỹ và Nhật Bản Từ năm 2011, Trung Quốc đã vượt qua Nhật Bản để trở thành quốc gia tiêu thụ dầu mỏ lớn thứ hai thế giới (9,76 triệu thùng/ngày, trong đó nhập khẩu khoảng 5,7 triệu thùng/ngày, chiếm hơn 58% nhu cầu tiêu dùng dầu mỏ của Trung Quốc)3 Bên cạnh đó, việc sử dụng không hiệu quả cũng là một nguyên nhân khiến tiêu dùng năng lượng của Trung Quốc luôn ở mức cao So với các nền kinh tế phát triển thuộc

Tổ chức Hợp tác và phát triển kinh tế (OECD), để tạo ra cùng một lượng GDP, Trung Quốc phải sử dụng năng lượng gấp 4,5 lần, điện gấp 3,8 lần4

Đứng trước thực trạng đó, để đảm bảo an ninh năng lượng, nhất là nguồn năng lượng điện phục vụ các hoạt động sản xuất, kinh doanh và tiêu dùng, Trung Quốc đã chủ động điều chỉnh chính sách phát triển các nguồn năng lượng tái tạo, trong đó có chính sách phát triển điện gió Mục tiêu phát triển điện gió của Trung Quốc là năng lượng gió có thể thay thế 130 triệu tấn than vào năm 2020, 260 triệu tấn than cân bằng (mtce) vào năm 2030 và 660 mtce vào năm 2050 Để thực hiện mục tiêu này, ngay từ năm 2006, Trung Quốc đã thông qua Luật năng lượng tái tạo, làm cơ sở cho việc phát triển các ngành năng lượng tái tạo nói chung và điện gió nói riêng5

Mới đây nhất, Trung Quốc đã tuyên bố loại bỏ hơn 100 nhà máy nhiệt điện đốt than đang được xây dựng hoặc quy hoạch, sau đó, nước này tuyên bố dừng xây dựng các nhà máy điện than mới ở 29 trong số 32 tỉnh vào tháng 5.2017 Đáng chú ý, để thúc đẩy lĩnh vực điện gió, Trung Quốc đã xây dựng được hệ thống chính sách hỗ trợ, bao gồm các chính sách về tài chính, thương mại, chuyển giao công nghệ, R&D phù hợp trong từng giai đoạn phát triển6

Năm 2016, Trung Quốc đã vượt qua các nước phát triển để trở thành nước có mức đầu tư vào lĩnh vực điện gió lớn nhất thế giới, đứng trên Mỹ, Đức, Ấn Độ, Brazil Trung Quốc cũng trở thành nhà sản xuất điện gió lớn nhất thế giới, với công suất lớn hơn Mỹ, Đức, Ấn Độ, Tây Ban Nha7 Tỷ lệ đóng góp của điện gió vào nguồn năng lượng tái tạo ngày càng cao (năm 2016 đạt trên 65%)8

Tuy nhiên, việc phát triển điện gió của Trung Quốc cũng đang tồn tại nhiều bất cập, nhất là việc chậm trễ trong kết nối và cắt giảm điện năng Những tồn tại này chủ yếu do nguyên nhân công nghệ, quản lý và yếu tố kinh

tế trong các dự án đầu tư

Mặc dù, đầu tư vào lĩnh vực năng lượng tái tạo của Trung Quốc đã thu hút khá nhiều chuyên gia, tổ chức trong và ngoài Trung Quốc nghiên cứu Tuy nhiên, về cơ bản, các nghiên cứu về thực trạng phát triển năng lượng điện gió tại Trung Quốc còn khá ít và rời rạc, chủ yếu tập trung nghiên cứu các chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng điện gió của Trung Quốc mà chưa làm

rõ được tính hiệu quả, đóng góp của sản xuất điện gió đối với ngành năng lượng điện của Trung Quốc, cũng như các bài kinh nghiệm đối với Trung Quốc để tăng cường hiệu quả đầu tư trong thời gian tới Luận văn này cũng chỉ ra các vấn đề phát triển điện gió của Trung Quốc như khả năng về tự nhiên, hoạt động sản xuất, sự hỗ trợ về chính sách, để từ đó rút ra được một số hạn chế, bất cập và nguyên nhân Trên cơ sở kinh nghiệm của Trung Quốc, Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển năng lượng điện gió sẽ có thêm bài học cũng như kinh nghiệm, tiếp thu những cái mới và hạn chế được một số bất cập các nước đang phát triển có thể gặp phải

1.2 Cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển năng lƣợng điện gió

1.2.1 Khái niệm

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển trái đất Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sử dụng năng lượng gió để tạo thành dòng điện được gọi là năng lượng điện gió9

1.2.2 Đặc điểm

- Có thể tái tạo: Năng lượng gió là nguồn năng lượng có thể tái tạo, trong khi than đá và gỗ là những nguồn năng lượng không thể tái tạo được Có một điều chắc chắn rằng, năng lượng gió sẽ luôn luôn tồn tại Nếu có sự nỗ lực lớn hơn để đưa năng lượng gió vào khai thác, sẽ làm giảm việc sử dụng các nguồn không thể tái tạo được, mà việc khai thác các nguồn năng lượng này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến thế hệ mai sau

9

Theo Wikipedia Tiếng Việt

- An toàn với môi trường: Sự nóng lên của toàn cầu là một trong những thách thức lớn nhất đối với toàn nhân loại Theo các báo cáo được công bố về vấn đề này, một yêu cầu cấp thiết là phải giảm phát thải các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển của Trái đất Năng lượng gió là lựa chọn một thay thế tuyệt vời cho nhu cầu năng lượng của chúng ta, bởi nó không gây ô nhiễm trên diện rộng như các nhiên liệu hóa thạch

- Tiết kiệm diện tích: Có thể phải khai phá cả một vùng đất lớn để xây dựng một nhà máy điện Nhưng với một nhà máy điện sử dụng năng lượng gió, bạn chỉ cần một diện tích nhỏ để xây dựng Sau khi lắp đặt các tua bin, khu vực này vẫn có thể được sử dụng cho canh tác hoặc các hoạt động nông nghiệp khác

- Chi phí sản xuất thấp: Một trong những lợi thế lớn nhất của năng lượng gió so với các nguồn năng lượng tái tạo khác là hiệu quả về mặt chi phí Không có các chi phí liên quan đến việc mua, vận chuyển nhiên liệu vào tua bin gió, như các nhà máy điện hoạt động bằng than Thêm vào đó, với những tiến bộ trong công nghệ, năng lượng gió sẽ trở nên rẻ hơn, do đó sẽ làm giảm được lượng vốn mà các nước phải bỏ ra để đáp ứng nhu cầu năng lượng

- Thích hợp cho nhiều quốc gia để phát triển: Các nước đang phát triển thiếu cơ sở hạ tầng cần thiết để xây dựng một nhà máy điện, có thể được hưởng lợi từ nguồn năng lượng này Chi phí lắp đặt một tuabin gió là thấp hơn so với một nhà máy điện than, các quốc gia không có nhiều kinh phí, có thể lựa chọn sử dụng phương án với hiệu quả chi phí cao mà vẫn đáp ứng được nhu cầu về năng lượng

- Nhược điểm lớn nhất năng lượng gió là không liên tục Điện có thể được sản xuất và cung cấp đầy đủ khi gió đủ mạnh, cũng có thời điểm gió tạm lắng, việc sản xuất điện bằng năng lượng gió là không thể Những nỗ lực đã được thực hiện lưu trữ năng lượng gió thành công và sử dụng nó kết hợp với

các dạng năng lượng khác, tuy nhiên, để nguồn năng lượng này trở thành một nguồn năng lượng chính trong tương lai gần, những nỗ lực này cần phải được nhanh chóng và rộng rãi hơn

- Việc lưu trữ tốn kém: Do tính chất không liên tục của năng lượng gió,

nó cần phải được lưu trữ hoặc phải sử dụng thêm các nguồn năng lượng thông thường Tuy nhiên, việc lưu trữ nó tốn khá nhiều chi phí và các quốc gia phải

sử dụng các nhà máy nhiên liệu hóa thạch để đáp ứng nhu cầu năng lượng

- Lắp đặt cối xay gió phải đối mặt với sự phản đối gay gắt từ những người sống trong khu vực lân cận, nơi mà các nhà máy điện gió đã được dự kiến xây dựng Các yếu tố như tốc độ của gió và tần số của nó được đưa vào

để tính toán trước khi lựa chọn nơi để lắp đặt một cối xay gió và đôi khi người dân địa phương kiên quyết phản đối kế hoạch này Một trong những lý do chính gây ra sự phản đối của họ là cối xay gió sẽ gây ra ô nhiễm tiếng ồn Ngoài ra, một số ý kiến cho rằng tua-bin gió làm ảnh hưởng xấu đến thẩm mỹ của một thành phố và ngành công nghiệp du lịch trong khu vực của họ Trên đây là một số ưu điểm và nhược điểm của năng lượng gió Năng lượng gió chắc chắn là một trong những nguồn năng lượng của tương lai, tuy nhiên điều quan trọng là chính phủ các nước trên toàn thế giới cần phân bổ nguồn lực để cải thiện các công nghệ hiện có Mặc dù năng lượng gió có những nhược điểm nhất định nhưng chúng ta không có lý do từ bỏ nguồn năng lượng sạch có thể tái tạo này và cản trở những nỗ lực để khai thác hết các tiềm năng của nó

1.2.3 Vai trò của năng lượng điện gió trong phát triển kinh tế bền vững

- Góp phần giải quyết vấn đề phát thải khí CO2, biến đổi khí hậu Việc phát triển năng lượng điện gió nằm chung trong chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của các quốc gia trên thế giới nhằm giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu đang trở nên trầm trọng hiện nay Hiện nay, năng lượng được tạo ra từ

nhiên liệu hóa thạch chiếm khoảng 67% năng lượng được cung cấp cho toàn cầu, nhưng lại đang làm ô nhiễm môi trường trầm trọng vì khí CO2 mà chúng thải ra10 Điều này dẫn đến các hiện tượng biến đổi khí hậu rất nguy hiểm, đe dọa sự sinh tồn của mọi sinh vật trên Các hiện tượng biến đổi khí hậu dễ nhận thấy nhất là: nhiệt độ tăng, băng ở các địa cực tan nhanh, nước biển dâng cao, diện tích sinh tồn của con người bị thu hẹp; thời tiết cực đoan: mưa,

lũ, hạn hán, xâm nhập mặn,… xảy ra ngày càng khốc liệt, tần suất ngày càng tăng Do vậy, các quốc gia cho rằng, phát triển năng lượng tái tạo là một phương án quan trọng giảm thiểu những vấn đề trên Tại Hội nghị của Liên Hiệp quốc về Biến đổi khí hậu lần thứ 21 họp tại Paris năm 2015 (COP21), các quốc gia đã thống nhất cần chuyển đổi từ sử dụng năng lượng hóa thạch sang các nguồn năng lượng sạch, năng lượng tái tạo thay thế với nền kinh tế phát thải khí nhà kính thấp Theo đánh giá của EWEA (Hiệp hội năng lượng gió Châu Âu) tiềm năng điện gió được lắp đặt ở Châu Âu đến cuối năm 2007

có tổng công suất là 56,5 GW, tránh thải ra 90 triệu tấn CO2 mỗi năm (tương đương với 45 triệu ô tô đang chạy trên đường) Đến năm 2020, điện gió trên biển và trên cạn sẽ được lắp đặt ở châu Âu có tổng công suất là 180GW (tương đương với 325 triệu tấn CO2 không thải ra môi trường) Ngoài việc có thể cắt giảm được khí CO2, điện gió cũng tránh được chất thải hóa học độc hại như là thủy ngân và chất gây ô nhiễm môi trường Năng lượng gió không có chất phóng xạ hoặc gây ô nhiễm nguồn nước Sử dụng năng lượng điện gió không làm suy kiện, hay phá hoại nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn đảm bảo tận dụng tốt nguồn tài nguyên từ gió

- Góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia An ninh năng lượng luôn là vấn đề quan trọng không chỉ riêng của một quốc gia mà là vấn đề toàn cầu, nhất là trong bối cảnh tình hình căng thẳng chính trị đang diễn ra tại

10

Trích Báo cáo ngành khí, Tháng 08/2017, Bùi Quốc Hiếu

nhiều khu vực Tăng trưởng kinh tế gắn liền với gia tăng nhu cầu tiêu thụ năng lượng, đặc biệt là điện năng Tăng trưởng kinh tế càng nhanh đòi hỏi nguồn năng lượng sử dụng càng lớn Với tốc độ phát triển của kinh tế thế giới

và nhu cầu tiêu thụ năng lượng, nguồn năng lượng truyền thống đang cạn kiệt dần Sự phụ thuộc ngày một nhiều vào việc nhập khẩu nguyên nhiên liệu có thể làm kìm hãm tốc độ tăng trưởng kinh tế dẫn đến tình trạng bất ổn xã hội

Vì lẽ đó, an ninh năng lượng được xem là có quan hệ mật thiết tới sự tăng trưởng kinh tế và ổn định chính trị - xã hội Các nguồn nguyên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ hầu như chỉ tập trung tại một số khu vực, quốc gia Việc một quốc gia nào đó phụ thuộc vào nguồn các nguồn năng lượng phải nhập khẩu này sẽ là mối đe dọa đối với vấn đề an ninh năng lượng, dễ dàng bị chi phối, khống chế Nhận thấy tính cấp thiết trong việc đảm bảo an ninh năng lượng, các quốc gia đang lựa chọn phát triển các nguồn năng lượng tái tạo bởi không bị phụ thuộc vào nguyên liệu từ các quốc gia khác, đồng thời hạn chế được những vấn đề trong về môi trường Trong đó, năng lượng điện gió với nhiều ưu điểm được các quốc gia chọn lựa phát triển

- Đóng góp đáng kể đối với phát triển kinh tế, cụ thể:

+ Góp phần giảm tổng thể giá điện Báo cáo mới của Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA) cho thấy, chi phí sản xuất điện gió trên đất liền

đã giảm khoảng 25% kể từ năm 2010, chi phí sản xuất điện gió trên đất liền trung bình giảm 23% trong khoảng từ năm 2010 đến năm 2017 Nhiều dự án điện gió trên đất liền hiện đang được vận hành thường xuyên với mức chi phí gần 900 đồng/kWh Chi phí sản xuất điện gió giảm đáng kể do có sự cải thiện đáng kể trong công nghệ sản xuất Một số tổ chức năng lượng quốc tế cũng

dự báo, thời gian tới, chi phí sản xuất điện gió có thể sẽ thấp hơn chi phí sản xuất nhiệt điện, điện than do không mất một khoản để nhập khẩu nhiên liệu Như vậy, việc giảm chi phí sản xuất điện gió thúc đẩy các quốc gia sử dụng loại hình năng lượng này, khiến cho giá điện tổng thể giảm đáng kể

+ Tăng khả năng thu hút vốn đầu tư vào lĩnh vực sản xuất điện gió Theo Hiệp hội điện gió toàn cầu, trên toàn thế giới, năm 2017, ngành điện gió đã thu hút đầu tư trị giá 107 tỷ USD và con số này có khả năng sẽ tiếp tục tăng Hiện nay, sản xuất điện gió được thúc đẩy mạnh mẽ tại các nước phát triển như Mỹ, Đan Mạch , ngoài ra còn có Trung Quốc, Ấn Độ Đối với các nước đang và kém phát triển, sản xuất điện gió vẫn là lĩnh vực khá mới mẻ Do vậy, phát triển điện gió là cơ hội để các nước thu hút nguồn vốn FDI, thúc đẩy tăng trưởng GDP, thúc đẩy quá trình chuyển giao công nghệ Đây cũng là cơ hội đầu tư của các nước phát triển, cũng như chuyển giao các công nghệ theo quy luật vòng đời sản phẩm, tạo động lực nghiên cứu, phát triển các công nghệ mới + Góp phần đảm bảo an sinh xã hội Bên cạnh mục đích đảm bảo nhu cầu tiêu thụ năng lượng nội địa, năng lượng điện gió cũng góp phần bảo đảm các vấn đề về an sinh xã hội như tạo việc làm, gia tăng thu nhập cho người dân quanh khu vực đặt cột gió Ngành điện gió có chuỗi cung ứng dài, từ cung cấp linh phụ kiện đến sản xuất tua-bin, từ đánh giá tài nguyên gió đến phát triển dự án, từ xây dựng đến vận hành và bảo trì nhà máy điện gió Việc phát triển năng lượng gió cần một lực lượng lao động là các kỹ sư kỹ thuật vận hành và giám sát lớn hơn các loại hình khác, vì vậy giúp tạo thêm nhiều việc làm với kỹ năng cao Vì vậy, điện gió tạo việc làm khi mỗi mắt xích trong ngành này đều tạo công ăn việc làm tại địa phương Ngành điện gió hiện đang sử dụng khoảng 1,15 triệu lao động trên toàn thế giới Dựa trên số liệu thống kê từ Cơ quan thống kê châu Âu, việc làm trong lĩnh vực năng lượng gió sẽ chiếm khoảng 7,3 % việc làm trong ngành điện, khí đốt, hơi nước, cấp nước tại châu Âu Trong tương lai, theo EWEA các dự án của ngành năng lượng gió tại châu Âu sẽ chiếm khoảng 184.000 nhân công vào năm 2010 (bao gồm cả công nhân trực tiếp và gián tiếp) và đạt 318.000 vào năm 2020 nếu Liên minh Châu Âu đạt được mục tiêu là sử dụng 20% nguồn năng lượng tái tạo Ngoài ra, tại các nước Châu Âu, các nhà máy điện gió

không cần đầu tư vào đất đai để xây dựng các trạm tua-bin mà thuê ngay đất của nông dân Giá thuê đất (khoảng 20% giá thành vận hành thường xuyên) giúp mang lại một nguồn thu nhập ổn định cho nông dân, trong khi diện tích canh tác bị ảnh hưởng không nhiều

- Tính kinh tế của năng lượng điện gió: Năng lượng gió cần vốn đầu tư, nhưng không tốn chi phí nhiên liệu, vì vậy giá điện từ năng lượng gió ổn định hơn nhiều so với giá điện từ nhiên liệu hóa thạch Chi phí xây dựng 1 trạm năng lượng gió thường dưới 0,01USD cho mỗi kWh Do chi phí vốn giảm khoảng 12%, hiện điện gió đã đạt mức ngang giá điện lưới ở một số nước châu Âu vào năm 2010 và Hoa Kỳ vào năm 2016 Tuy nhiên, ước tính chi phí trung bình trên mỗi đơn vị điện phải kết hợp chi phí xây dựng tuabin và thiết

bị truyền dẫn, vốn vay, trả lại cho nhà đầu tư (chi phí rủi ro), nên con số chi phí được công bố có thể khác nhau Năm 2004, chi phí năng lượng gió chỉ bằng 1/5 so với những năm 1980 và ngày càng giảm khi tuabin gió công suất lớn được sản xuất hàng loạt Trong năm 2012, chi phí vốn cho tuabin gió thấp hơn đáng kể so với năm 2008-2010 “Chi phí của điện gió đã giảm trong 2 năm qua khoảng 0,05-0,06USD mỗi kWh, rẻ hơn 0,02USD so với điện than”

- một báo cáo năm 2011 của Hiệp hội Năng lượng Gió Hoa Kỳ viết Trong khi đó, báo cáo của Hiệp hội Năng lượng Gió Anh đưa ra chi phí sản xuất điện gió trên bờ trung bình 0,055USD cho mỗi kWh (2005) Tại Anh năm

2011, năng lượng từ tua bin gió rẻ hơn từ hóa thạch hoặc nhà máy hạt nhân Người ta kỳ vọng năng lượng gió sẽ là hình thức năng lượng rẻ nhất trong tương lai Sự hiện diện của năng lượng gió có thể giảm chi phí cho người tiêu dùng (5 tỷ EUR/năm ở Đức) bằng cách giảm thiểu việc sử dụng nhà máy điện tốn nhiều vốn đầu tư Năng lượng gió có chi phí bên ngoài thấp nhất Vào tháng 2-2013 New Energy Finance (BNEF) đã báo cáo rằng chi phí sản xuất điện từ các trang trại gió mới rẻ hơn so với các nhà máy chạy than hoặc chạy gas mới Theo mô hình giá carbon của chính phủ Australia là 80USD/MWh

cho các trang trại gió mới, 143USD/MWh cho các nhà máy than mới và 116USD/MWh các nhà máy khí đốt, cho thấy năng lượng gió rẻ hơn 14% so với nhà máy than mới và rẻ hơn 18% so với nhà máy khí mới

Như vậy, có thể thấy, việc phát triển năng lượng tái tạo nói chung, năng lượng điện gió nói riêng đóng góp vào chiến lược phát triển bền vững của nhiều quốc gia trên thế giới Trong đó, phát triển và đảm bảo năng lượng điện gió đóng góp vào cả ba trụ cột của phát triển bền vững là phát triển kinh tế (thúc đẩy thu hút đầu tư, đóng góp cho ngành công nghiệp năng lượng ), phát triển xã hội (đảm bảo an sinh xã hội, tạo thêm việc làm ) và bảo vệ môi trường Do đó, năng lượng tái tạo, nhất là năng lượng điện gió đang được nhiều quốc gia trên thế giới lựa chọn nhằm phục vụ cho mục tiêu trên bởi các lợi ích và đặc điểm từ nguồn năng lượng này

1.2.4 Điều kiện phát triển năng lượng điện gió

1.2.4.1 Về điều kiện tự nhiên:

Việc phát triển điện gió phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố gió, đây là yếu tố quyết định tiềm năng cũng như khả năng phát triển điện gió của từng quốc gia, khu vực

- Phân loại gió: Mức nóng không đồng đều trên mặt địa cầu đã tạo ra những nơi có khí áp cao hay thấp nên gió cũng có nhiều loại Người ta thường phân biệt 3 loại gió chính11:

+ Gió geostrophic (hay còn gọi là gió toàn cầu - global wind): gây ra bởi

sự chênh lệch nhiệt độ, áp suất, thổi ở độ cao khoảng 1000 m so với mặt đất, không phụ thuộc nhiều vào bề mặt Trái Đất Loại gió này không tạo nguồn năng lượng cho điện gió

+ Gió bề mặt (surface wind): thổi trên mặt đất cho đến độ cao 100 m Loại gió này phụ thuộc điều kiện mặt đất, địa hình (giảm vận tốc gió) Lưu ý

là hướng gió thổi gần mặt đất khác rất xa gió thổi trên cao Gió bề mặt là nguồn năng lượng chủ yếu cho điện gió

11

Trích Wikipedia Tiếng Việt

+ Gió địa phương (gió biển, gió bờ…): gió bề mặt phụ thuộc mật thiết vào điều kiện khí hậu địa phương hầu hết được sử dụng tại các hệ thống điện gió, đặc biệt là gió biển và gió bờ Vào ban ngày, mặt trời hun nóng đất liền nhanh hơn mặt biển Khối khí trên bề mặt do đó bốc hơi, thổi ra ngoài biển, tạo khu vực áp suất thấp trên bề mặt và hút khí lạnh từ ngoài biển thổi vào đất liền Đây gọi là gió biển Khi mặt trời lặn và đêm xuống, thông thường có một khoảng thời gian tương đối đứng gió do nhiệt độ bề mặt đất liền và mặt biển chênh lệch rất ít Vào ban đêm, gió thổi hướng ngược lại, với vận tốc thấp hơn Tuy rằng gió toàn cầu có vai trò quan trọng trong việc xác định hướng gió chủ đạo trong khu vực, các điều kiện khí hậu địa phương có thể nắm ảnh hưởng chủ đạo đến hướng gió của khu vực Gió địa phương luôn “đè chồng” lên các hệ thống gió quy mô lớn hơn, có nghĩa là hướng gió ảnh hưởng bởi tác động chung giữa hiệu ứng toàn cầu và địa phương Như vậy khi gió quy

mô lớn giảm cường độ, gió địa phương sẽ có thể lấn át

Đơn vị của tốc độ gió được tính theo kilomet trên giờ (km/h) hoặc mét trên giây (m/s) hoặc kot (kn: hải lí trên giờ) hoặc mile trên giờ (mph) tại Mỹ.12

12

Trích Nghiên cứu thiết kế hệ thống kích từ cho máy phát điện turbin gió

gia tăng chi phí do việc vận chuyển, lắp đặt ngoài khơi là khá khó khăn, tốn kém nguồn lực

+ Tiềm năng năng lượng gió trên biển lớn hơn nhiều hơn so với đất liền Theo nguồn số liệu về gió được thu thập chủ yếu từ các trạm khí tượng thủy văn, tốc độ gió trung bình năm đo được từ các trạm ở trong đất liền tương đối thấp, khoảng 2-3m/s Tuy nhiên, ở khu vực ven biển có tốc độ gió cao hơn, từ 3-5m/s + Trên đất liền địa hình và mặt đệm khá đa dạng dẫn đến tốc độ gió phân

bố rất phức tạp, phụ thuộc rất lớn vào đặc điểm và độ gồ ghề của lớp bề mặt, không chỉ làm chậm việc tốc độ gió tăng theo độ cao mà còn có thể tạo ra sự khác nhau rất nhiều trên một khu vực không lớn Việc chọn địa điểm để đặt tua-bin gió trở nên khó khăn, dễ dẫn đến năng lượng thực thấp hơn dự báo hoặc ngược lại Đối với ngoài khơi do bề mặt thoáng, đồng đều nên tốc độ gió không bị ảnh hưởng bởi địa hình

+ Cho đến này, vùng ven biển đều là những khu vực phát triển, bao gồm các thành phố, khu công nghiệp, khu dân cư tập trung Đó chính là những khu vực tiêu thụ lớn nguồn điện năng, mạng lưới tải điện cũng phát triển Như vây các nhà máy điện gió trên biển sẽ gần các trung tâm tiêu thụ và dễ dàng kết nối với mạng điện quốc gia, giảm chi phí và tiêu hao do truyền tải điện

Hình 1.1 Mức độ phân bổ, tốc độ gió trên thế giới

(Nguồn: www.3tiers.com)

Qua Hình 1.1, có thể thấy khu vực ngoài khơi, tốc độ gió sẽ lớn hơn nhiều so với khu vực đất liền, đồng thời nhiều khu vực ven biển cũng có tốc

độ gió khá lớn Một cơn gió được coi là mạnh khi đạt vận tốc 51 - 101km/h Nếu gió đạt vận tốc 6,4 - 50km/h thì nó được gọi là gió nhẹ Các khu vực có tốc độ gió trên 6 m/s (tô gam màu vàng - nâu) được xem là tiềm năng khai thác điện gió mang lại lợi ích kinh tế Do đó đa phần các tài nguyên gió phân

bố trên bề mặt các đại dương (đặc biệt tại 2 phía cực) và tại các đồng bằng rộng lớn nằm sâu trong các lục địa Một số khu vực ven biển cũng có tiềm năng, đặc biệt là vào ban đêm Do vậy, việc phát triển điện gió ngoài khơi và ven biển sẽ được hưởng những thuận lợi về tự nhiên

1.2.4.2 Về công nghệ tua-bin gió

Tua-bin gió là bộ phận quan trọng nhất trong quá trình sản xuất điện gió Tua bin gió là các thiết bị chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng điện Kết quả của hơn một nghìn năm phát triển cối xay gió và kỹ thuật hiện đại, các tua-bin gió ngày nay được sản xuất trong một loạt các trục ngang

và trục dọc Các tua-bin nhỏ nhất được sử dụng cho các ứng dụng như sạc pin cho nguồn điện phụ trợ Các tuabin lớn hơn có thể được sử dụng để đóng góp một phần nhỏ năng lượng vào nguồn điện được sử dụng trong nước Tiêu biểu như những mảng tua-bin lớn, còn được gọi là trang trại gió, đã trở thành nguồn năng lượng tái tạo và được sử dụng ở nhiều nước và là một phần chiến lược trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch

- Phân loại tua-bin gió:

+ Dựa vào cấu tạo trục, có 2 loại gồm: trục nằm ngang và trục dọc

Loại có trục nằm ngang Loại có trục nằm dọc

Hình 1.2 Tua-bin gió theo các loại trục

(Nguồn: https://www.technologymag.net/tua-bin-gio/)

+ Dựa vào công suất:

Bảng 1.1 Phân loại tua-bin gió theo công suất, đặc điểm cánh quạt

Loại Khoảng công

suất (kW)

Công suất (kW)

Chiều cao (m)

Diện tích cánh quạt (m2)

(Nguồn: Ứng dụng năng lượng gió - xu thế chung và đánh giá dưới góc

độ kinh tế và môi trường - Trường Đại học Thủy lợi)

Một cách đơn giản là một tua-bin gió làm việc trái ngược với một máy quạt điện, thay vì sử dụng điện để tạo ra gió như quạt điện thì ngược lại tua-bin gió lại sử dụng gió để tạo ra điện Các tua-bin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản Năng lượng của gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 roto Mà roto được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện Các tua-bin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết năng lượng gió Ở tốc độ 30 m trên mặt đất thì các tua-bin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường Các tua-bin gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa, các cơ sở kinh doanh, trường học hoặc xây dựng, chúng có thể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn

- Vì gió không thổi đều đặn nên để cung cấp năng lượng liên tục, năng lượng điện phát sinh từ các tua-bin gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác Bên cạnh đó, cũng có thể sử dụng phương pháp dự trữ để ổn định nguồn cung từ điện gió Theo đó, trong trường hợp không đủ gió, người ta có thể sử dụng hai cách như sau:

+ Sử dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao và dùng nước để vận hành tuốc bin khi không đủ gió Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao Công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện

+ Cánh quạt gió sẽ được truyền động trực tiếp để quay máy nén khí Động năng của gió được tích lũy vào hệ thống nhiều bình khí nén Hệ thống hàng loạt bình khí nén này sẽ được luân phiên tuần tự phun vào các tua-bin để quay máy phát điện Như vậy năng lượng gió được lưu trữ và sử dụng ổn định hơn (dù gió mạnh hay gió yếu thì khí vẫn luôn được nén vào bình, và người ta

sẽ dễ dàng điểu khiển cường độ và lưu lượng khí nén từ bình phun ra), hệ

thống các bình khí nén sẽ được nạp khí và xả khí luân phiên để đảm bảo sự liên tục cung cấp năng lượng quay máy phát điện (khi 1 bình đang xả khí quay máy phát điện thì các bình khác sẽ đang được cánh quạt gió nạp khí nén vào)

1.2.4.3 Về điều kiện chính sách

Các nước phát triển đã bắt đầu quá trình phát triển năng lượng điện gió từ khoảng những năm 1970 khi nhận thấy được sự hạn chế của năng lượng hóa thạch và sự nguy hiểm của năng lượng hạt nhân Các nước như Braxin, Mỹ, Đức đã bắt đầu thiết lập những nền móng đầu tiên trong chính sách khuyến khích sản xuất và đưa vào tiêu thụ điện gió Một số chính sách được các nước sử dụng nhiều như thuế suất, tín dụng sản xuất, tín dụng đầu tư, trợ giá, tăng tỷ lệ nội địa hóa Để kích thích sản xuất trong nước phát triển, nhiều nước đã áp dụng chính sách gia tăng tỷ lệ nội địa hóa như Brazil, Trung Quốc Đây cũng là nhằm giảm tối đa chi phí sản xuất tua-bin gió nhằm hạ giá thành của điện gió bởi chi phí nhập khẩu đắt đỏ Ngoài ra, Brazil cũng áp dụng phương pháp đấu thấu cạnh tranh nhằm tìm kiếm các nhà sản xuất tiềm năng với chi phí thấp, hiệu quả cao Quá trình nghiên cứu những chính sách phát triển năng lượng điện gió đã trải qua nhiều khó khăn, Chính phủ các nước đã đưa ra được những chính sách trọng tâm nhằm thúc đẩy ngành công nghiệp năng lượng non trẻ này, cụ thể: Brazil đã thành công trong việc áp dụng đấu giá điện, tạo động lực mạnh mẽ cho các nhà sản xuất tua-bin điện, đồng thời cũng gia tăng được tỷ lệ nội địa hóa trong lĩnh vực này; Đan Mạch bước đầu phát triển các tua-bin gió cá nhân (phát triển đơn lẻ và cung cấp các lượng dư thừa ra thị trường) và tiến tới các hoạt động R&D, hỗ trợ chi phí sản xuất, phân phối điện; Đức áp đặt các mức giá cố định với điện gió được sản xuất ở các địa hình khác nhau, đẩy mạnh quá trình R&D, cải thiện năng lực vận tải của lưới điện

Như vậy, có thể khái quát một số chính sách thúc đẩy phát triển điện gió như sau:

- Ban hành các tiêu chuẩn năng lượng điện tái tạo (RES): các tiêu chuẩn đối với mỗi quốc gia trong việc phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo để từ đó

có những chính sách hỗ trợ phù hợp Các RES thường kéo dài hơn 10 năm và thay đổi tùy thuộc vào tính chất thị trường, công nghệ phát triển điện gió Bên cạnh các tiêu chuẩn năng lượng điện tái tạo cấp quốc gia, nhiều nước cũng ban hành các tiêu chuẩn năng lượng điện gió cấp địa phương để phù hợp với tình hình cụ thể tại các vùng, địa phương khác nhau Ngoài ra, Chính phủ cũng có tiêu chuẩn năng lượng điện gió ngoài khơi để nhằm phát triển nguồn năng lượng điện gió này như cấp tín dụng ưu đãi đối với các dự án điện gió ngoài khơi

- Hỗ trợ giá điện: Chính phủ có thể hỗ trợ một khoản tiền chỗ mỗi kilowatt giờ điện được hòa vào lưới điện Các khoản hỗ trợ giá này như một khoản đảm bảo đối với các nhà cung cấp điện thông qua một thỏa thuận mua bán dài hạn để phát điện ở một mức giá cụ thể, do đó cung cấp sự chắc chắn của thị trường cho các nhà đầu tư Các khoản hỗ trợ giá này được phân biệt phụ thuộc điều kiện tài nguyên gió (khu vực giàu tài nguyên gió thì khoản hỗ trợ sẽ ít hơn) nhằm cân bằng các nguồn điện được hòa vào lưới điện quốc gia; phụ thuộc vào quy mô dự

án (các dự án điện gió nhỏ sẽ được hỗ trợ nhiều hơn so với các dự án điện gió quy mô lớn); khoản hỗ trợ sẽ lớn hơn đối với các dự án điện gió ngoài khơi, hoặc lớn hơn đối với các dự án sử dụng, đổi mới công nghệ điện gió Tuy nhiên, việc

hỗ trợ giá điện gió cũng có nhiều biến động phụ thuộc vào tính chất thị trường, công nghệ

- Ban hành các tiêu chuẩn kết nối và đo lường điện gió phân tán: Việc phân tán hệ thống năng lượng điện gió nhằm giảm áp lực lên lưới điện và góp phần đảm bảo năng lượng cho gia đình, trang trại, trường học, nhà máy, cơ sở tư nhân

và công cộng Việc sử dụng các tua-bin cá nhân, quy mô nhỏ đang gia tăng trên toàn thế giới cho sử dụng như hộ gia đình, điện khí hóa nông thôn, viễn thông Các tiêu chuẩn kết nối điện gió quy định các điều kiện mà theo đó phân phối

năng lượng tái tạo được phép kết nối với lưới điện, và cung cấp các hướng dẫn

rõ ràng để đảm bảo độ tin cậy trong khi giảm chi phí và sự chậm trễ cho các dự

án Chính sách kết nối đảm bảo tất cả các dự án điện tái tạo có thể kết nối với lưới điện nếu đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nhất định để đảm bảo an toàn Các chính sách kết nối hiệu quả cũng cung cấp các thủ tục và biểu mẫu đơn giản cho các hệ thống nhỏ để không đặt gánh nặng hành chính đối với những người lắp đặt và chủ sở hữu hệ thống gió nhỏ Ngoài ra, việc đo lường điện gió phân tán cũng nhằm đảm bảo lợi ích đối với người phân phối điện gió nhỏ lẻ

- Cung cấp tín dụng thuế đầu tư và tín dụng thuế sản xuất điện gió: Các quốc gia áp dụng các ưu đãi về thuế để hỗ trợ đầu tư cho ngành công nghiệp gió Hai trong số các ưu đãi thuế năng lượng điện gió được chấp nhận rộng rãi nhất là tín dụng thuế đầu tư và tín dụng thuế sản xuất, đã được ban hành tại 37 quốc gia Tín dụng thuế sản xuất gió cung cấp tín dụng cho các công ty sản xuất năng lượng gió trên cơ sở mỗi kWh, trong khi tín dụng thuế đầu tư giảm trách nhiệm pháp lý của chủ dự án sản xuất điện gió dựa trên vốn đầu tư trong dự án Một số vấn đề lưu ý trong chính sách này:

+ Thiết lập một tỷ lệ khuyến khích thích hợp và kiểm soát chi phí: Để hỗ trợ các kết quả công bằng và hiệu quả, ưu đãi thuế điện gió thường gắn liền với các chi phí gia tăng liên quan đến sản xuất điện gió Nói chung, tỷ lệ tín dụng thuế cao hơn có thể có nhiều khả năng thúc đẩy triển khai gió, nhưng có thể gây thất thu thuế và nhiều nhà đầu tư ít kinh nghiệm tham gia thị trường Để kiểm soát chi phí, các nhà hoạch định chính sách có thể xem xét thiết lập một khuyến khích tối đa, hoặc bởi dự án riêng lẻ hoặc cho toàn bộ chương trình, để giới hạn các khoản tín dụng được cung cấp

+ Hỗ trợ môi trường chính sách ổn định, cụ thể: Các nhà hoạch định chính sách có thể xem xét thời gian phê duyệt lại cho các thuế tín dụng sản xuất điện gió và thuế đầu tư điện gió để hỗ trợ môi trường chính sách ổn định hơn

+ Xác định giai đoạn khuyến khích thuế: Các nhà hoạch định chính sách có thể thiết lập một giai đoạn khuyến khích thuế phù hợp để đảm bảo các mục tiêu chính sách đạt được và yêu cầu các nhà phát triển dự án duy trì quyền sở hữu trong một số năm nhất định hoặc mất một phần tín dụng thuế

+ Xem xét tín dụng thuế: Các tín dụng thuế thường được thực hiện ở cấp quốc gia trong một khung thời gian hoạt động thương mại đã được xác định, và cho phép các nhà phát triển dự án giảm giá bán điện từ các dự án gió, do đó giảm chi phí cho người mua điện và người tiêu dùng Tuy nhiên, các khoản tín dụng thuế này cần được xem xét hàng năm nhằm phù hợp với việc thay đổi chính sách

và thị trường

+ Hỗ trợ các đối tượng không chịu thuế

- Hỗ trợ đầu tư tư nhân: Chính phủ, các nhà hoạch định chính sách cần có những chính sách hỗ trợ các nhà đầu tư tư nhân trong lĩnh vực sản xuất điện gió nhằm đa dạng nguồn cung điện gió, gia tăng tính cạnh tranh Một số hoạt động

cụ thể như:

+ Xây dựng các khu năng lượng điện gió: Các nhà đầu tư tư nhân khi triển khai điện gió tại các khu vực này sẽ được cấp phép, đảm bảo quyền sử dụng đất, cài đặt truyền tải, hạn chế tối đa các thủ tục đầu tư

+ Hỗ trợ các nhà đầu tư điện gió vay vốn ngân hàng với lãi suất thấp nhằm giảm chi phí vốn, từ đó giảm giá điện gió Tuy nhiên, để được vay vốn với lãi suất thấp, thì các nhà đầu tư tư nhân cũng phải chấp nhận quy trình xét duyệt minh bạch, cũng như một số yêu cầu nhất định về công nghệ Ngoài ra, tại một

số quốc gia cũng phát triển điện gió dưới hình thức đối tác công - tư (PPP)

- Tăng tỷ lệ nội địa hóa trong sản xuất tua-bin gió Theo đó, Chính phủ nhiều nước đã thúc đẩy chính sách gia tăng tỷ lệ nội địa hóa trong ngành công nghiệp sản xuất tua-bin gió Đối với những nước tiên tiến trong sản xuất tua-bin gió thì sẽ tăng cường quá trình R&D để tăng công suất của tua-bin Đối với

những nước đi sau, bên cạnh hoạt động kêu gọi đầu tư nước ngoài, dần dần sẽ tiến hành liên doanh và áp dụng các quy định tỷ lệ nội địa hóa, buộc các nhà đầu

tư nước ngoài thiết lập các cơ sở sản xuất tại nước sở tại, từ đó gia tăng khả năng sản xuất của doanh nghiệp trong nước

1.2.5 Tình hình sử dụng năng lượng điện gió trên thế giới

Trong bối cảnh nhu cầu về năng lượng của thế giới tăng cao, năng lượng

tái được thúc đẩy mạnh mẽ Theo báo cáo “Xu hướng toàn cầu về đầu tư cho

năng lượng tái tạo năm 2016” của Liên Hợp quốc (3.2016), năm 2015 các quốc

gia trên thế giới đã đầu tư 286 tỷ USD (mức cao kỷ lục và tăng 2,5% so với năm 2011) vào năng lượng tái tạo Các hạng mục đầu tư phần lớn tập trung vào các nhà máy thủy điện, năng lượng mặt trời, gió và năng lượng sinh khối

Hình 1.3 Công suất lắp đặt năng lƣợng tái tạo trên toàn thế giới giai

đoạn 2010 - 2017

(Nguồn: IRENA)

Hình 1.3 cho thấy, thủy điện tiếp tục là nguồn năng lượng tái tạo được các quốc gia duy trì và liên tục thúc đẩy lắp đặt, chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu năng lượng tái tạo của thế giới Bên cạnh đó, tỷ trọng năng lượng điện gió đang ngày càng gia tăng và liên tục tăng qua các năm, trong đó, công suất lắp đặt điện gió luôn chiếm hơn 20% tổng công suất lắp đặt các nguồn năng

lượng tái tạo, đạt tỷ trọng cao nhất vào năm 2015 với mức 25,2% tổng công suất lắp đặt Điều này cho thấy, các quốc gia tiếp tục xu hướng đẩy mạnh đầu

tư xây lắp điện gió

Hình 1.4 Công suất lắp đặt năng lƣợng điện gió toàn cầu

giai đoạn 2010 - 2017

(Nguồn: IRENA)

Điện gió ngoài khơi tiếp tục đóng vai trò chủ yếu trong tổng công suất điện gió toàn cầu Năm 2016 là một năm thuận lợi với các nhà sản xuất tua-bin hàng đầu Tuy nhiên những cải tiến công nghệ của điện gió tiếp tục đối mặt với cạnh tranh từ khí đốt tự nhiên giá rẻ, và tăng trưởng mạnh của điện mặt trời Các thị trường mới tiếp tục mở rộng khắp thế giới Đến cuối năm

2016, hơn 90 quốc gia đã chủ động phát triển các dự án điện gió Gió ngoài khơi chứng kiến các dự án thương mại đầu tiên triển khai tại Hàn Quốc và Hoa Kỳ, và một lượng công suất mới đáng kể tăng lên ở Đức, Hà Lan và Trung Quốc Trong năm 2016, điện gió đã đáp ứng ít nhất 5% tổng nhu cầu điện năng hàng năm tại 24 quốc gia, và hơn 10% tại 13 quốc gia

Một số quốc gia có công suất lắp đặt điện gió đứng đầu thế giới:

Hình 1.5 Công suất lắp đặt điện gió tại một số quốc gia trên thế giới

năm 2015

Theo báo cáo thống kê của IRENA (2016), tỷ trọng công suất điện gió mới nhất toàn cầu chiếm 9% tổng các nguồn điện hiện có Đứng đầu về sản xuất điện gió hiện nay là Trung Quốc (chiếm 34%), tiếp sau là Mỹ (17%), Đức (10%)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu thu thập số liệu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

+ Xác định vấn đề cần nghiên cứu, cụ thể là vấn đề điện gió, phát triển điện gió tại Trung Quốc và khoanh vùng tìm kiếm các loại tài liệu, trong đó

có tài liệu của Trung Quốc và tài liệu của nước ngoài

+ Phân loại các tài liệu nghiên cứu, có những tài liệu để phục vụ cơ sở lý luận, tài liệu phục vụ hoạt động phân tích

+ Tiến hành phân tích tài liệu:

(1) Phân tích tài liệu sơ cấp: Phân tích các nguồn tư liệu, tài liệu lý thuyết về năng lượng tái tạo, năng lượng điện gió, tua-bin gió…và các nguồn

số liệu thống kê về công suất lắp đặt điện gió thế giới, Trung Quốc, các nguồn thông tin từ các trang web nước ngoài

(2) Phân tích tài liệu thứ cấp: Sau khi số liệu đã thu thập bằng các phương pháp định tính, dùng kỹ thuật so sánh cùng hạng, ví dụ so sánh trong một nhóm có những dữ liệu khẳng định, phủ định nào Dùng kỹ thuật so sánh khác nhóm với cùng một tiêu chí so sánh…

Sau quá trình so sánh, đưa ra những giải thích, kết luận về các vấn đề để cho thấy quá trình phát triển điện gió của thế giới nói chung, Trung Quốc nói riêng có nhiều điểm tương đồng, như việc điện gió ngoài khơi đều được các quốc gia phát triển mạnh mẽ hơn

2.3 Phương pháp tổng hợp và phân tích

- Phương pháp phân tích: là phương pháp phân tích vấn đề thành những mặt, những bộ phận, những mối quan hệ theo lịch sử thời gian để nhận thức, phát hiện và khai thác các khía cạnh khác nhau của lý thuyết từ đó chọn lọc những thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài nghiên cứu Ví dụ: từ các số liệu thống kê trên trang web nước ngoài, ta có thể tiến hành phân tích xu hướng phát triển của năng lượng điện gió trong cơ cấu năng lượng tái tạo hiện nay hoặc vấn đề điện gió của Trung Quốc đặt trong bối cảnh thế giới

- Phương pháp tổng hợp: Tổng hợp những mặt, những bộ phận, những mối quan hệ thông tin từ các tài liệu đã thu thập được thành một chỉnh thể để

hệ thống lại cơ sở lý thuyết đầy đủ và sâu sắc về chủ đề nghiên cứu

2.4 Phương pháp case stuady

Phương pháp nghiên cứu tình huống (case study) là một phương pháp nghiên cứu đang được sử dụng rất phổ biến trong các nghiên cứu kinh tế Trong nghiên cứu, tác giả sử dụng nghiên cứu về lí thuyết, thực tế phát triển điện gió tại Trung Quốc và Việt Nam Do mỗi quốc gia có một đặc thù riêng nên phương này sẽ nhằm làm rõ hơn đối tượng được nghiên cứu