Nhiều học trò đã đồng hành cùng tác giả qua các đồ án tốt nghiệp đại học, luận văn Thạc sĩ và luận án Tiến sĩ. Tưởng rằng câu chuyện nỗi niềm ấy chỉ ngừng lại ở các công trình khoa học (KH), ai ngờ chúng lại có ngày có cơ hội trở thành hiện thực tại chính quê hương Việt Nam.

Hình 1: Dự án phong điện Tuy Phong (giai đoạn 1) với công suất 20 turbine  1,5MW = 30MW cách Nha Trang 165km (ảnh: tác giả)	Hình 2: Dự án phong điện tại đảo Phú Quý với công suất 3 turbine  2MW = 6MW (ảnh: tác giả)

Có thể nói “PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG SẠCH – NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM”, từ lâu đã là một điều day dứt các các nhà khoa học (KH) Việt Nam thuộc mọi lĩnh vực Tài nguyên - Môi trường, Năng lượng, Điều khiển - Tự động hóa vv… Chúng ta luôn mong ước và mơ về một Việt Nam xanh - sạch đẹp nhưng vẫn đủ năng lượng để cung cấp cho các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân.

Vậy mà đã mất khá nhiều thời gian, chúng ta vẫn gần như dẫm chân tại chỗ với lý do chủ yếu: Nhà nước chưa có chính sách quyết liệt hỗ trợ phát triển ngành năng lược này. Điều đó khiến cho một số dự án bắt đầu từ 2001-2002 thậm chí đã phải ngừng lại với nguyên nhân muôn thuở: Không thỏa thuận được giá bán điện (với EVN), đầu tư cho điện sức gió dường như không có tương lai.

Hình 3: a) Vị trí của 2 dự án Tuy Phong và Phú Quý trên bản đồ địa lý Việt Nam; b) Vị trí 3 turbine gió trên đảo Phú Quý (ảnh: tác giả)

Cục diện đã thay đổi hẳn kể từ ngày Thủ tướng Chính phủ ban hành “Quyết định về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam” số 37/2011/QĐ-TTg vào cuối tháng 6/2011 [2]. Chúng ta đã được các phương tiện thông tin và truyền thông liên tục đưa tin và hình ảnh về các dự án đã thực hiện thành công như Tuy Phong (hình 1), hay Phú Quý (hình 2), và mới đây nhất là tại miền biển Bạc Liêu. Hình 3 giúp bạn đọc có thể hình dung vị trí của hai địa danh có 2 dự án phong điện đầu tiên của nước ta. Bảng 1 cung cấp cho bạn đọc một số thông số kỹ thuật của hai dự án.

Bảng 1: Thông số kỹ thuật 2 dự án Tuy Phong và Phú Quý

Sau 2 dự án trên, quyết định số 37/2011/QĐ-TTg đã (gần như) tạo nên một sự bùng nổ: Các dự án phong điện mọc lên như nấm gặp mưa sau đại hạn. Một hiệu ứng đáng mừng nhưng cũng gây cho tác giả những băn khoăn lo lắng, bởi cơn sốt đã ít nhiều tạo nên những lạc quan thái quá, trong khi chúng ta chưa thực sự được chuẩn bị một cách đầy đủ để đón nhận công nghệ năng lượng còn mới này (đối với Việt Nam), mà bài học về sự vội vã và lơi lỏng quản lý quy hoạch thủy điện nhỏ vẫn đang còn đó. Nguy cơ lặp lại bài học đó không phải là không có và tác giả muốn tận dụng cơ hội này để bày tỏ nỗi niềm lo âu của mình.

Bảng 2: Thông tin có thể tìm thấy trên mạng Internet về các dự án phong điện tại Việt Nam

Qua các phương tiện thông tin đại chúng và mạng Internet, ta có thể tìm thấy thông tin về rất nhiều dự án (phần lớn đã được phê duyệt). Tác giả xin tập hợp trong bảng 2 để bạn đọc tham khảo. Danh sách đó chắc chắn còn chưa đầy đủ và có thể chưa chính xác, để cho thuận tiện tác giả xin phép bạn đọc giữ nguyên các dòng tiếng Anh khi tra cứu được trên Internet.

A. TIỀM NĂNG SỨC GIÓ TẠI VIỆT NAM

Vậy tiềm năng khai thác điện từ sức gió của Việt Nam như thế nào? Liệu tiềm năng có thực sự tương xứng với “cơn sốt” dự án đang diễn ra khắp cả nước? “Cơn sốt” đó có thực sự có cơ sở hay không? Để trả lời câu hỏi này ta hãy quan sát bảng 3 trích tài liệu của World Bank [3].

Bảng 3: Tiềm năng khai thác năng lượng từ gió ở độ cao 65m của 4 nước Đông Nam Á (trích [3])

Theo bảng 3, Việt Nam giữ vị trí dẫn đầu 4 nước khu vực Đông Nam Á về mọi tiêu chí. Đặc biệt, khoảng 0,7% diện tích nước ta ở mức gió 8-9m/s có thể khai thác được tới 8748MW (gấp hơn 4,5 lần nhà máy thủy điện Sông Đà 8turbine240MW=1920MW và hơn 3,5 lần so với nhà máy thủy điện Sơn La 6turbine400MW=2400MW vừa được khánh thành), 7,9% ở mức 7-8m/s cho phép khai thác tới 102716MW. Quả là những con số đáng khích lệ, những con số nếu không gây “sốt” mới là điều đáng ngạc nhiên.

Tuy nhiên, cũng theo bản đồ phân bố gió của tài liệu [3] trình bày theo mùa (hình 4), ta sẽ thu nhận được những thông tin khiến ta phải thận trọng hơn với “cơn sốt” đang diễn ra, phải thận trọng hơn trong bài toán quy hoạch kinh tế.

(December - February)  ( March - May)  (Juny - August)   (September - November) Hình 4: Bản đồ phân bố gió trên đất liền theo mùa của Việt Nam (trích [3])

Trong hình 4, phổ tiềm năng sức gió nước ta trải từ “yếu” (tô màu xanh lá cây) tới “rất tốt” (tô màu đỏ) và được trình bầy cho 4 mùa. Không khó để có thể rút ra được 2 thông tin chủ đạo:

* Khu vực có thể khai thác năng lượng gió của Việt Nam (vùng có phổ màu sẫm trong khoảng vàng - đỏ) chủ yếu tập trung ở khu vực 2 tỉnh Bình Thuận - Ninh Thuận. Điều đó cho thấy: Không phải ngẫu nhiên mà các dự án phong điện lớn nhất đều tập trung tại khu vực này, nước ta không phải nơi đâu cũng tràn ngập gió.

* Ở khu vực có tiềm năng lớn nhất (vùng có phổ màu vàng đỏ) là Bình Thuận - Ninh Thuận, thực tế cũng chỉ có thể khai thác được nhiều vào khoảng 3 tháng, từ tháng 12 cuối năm tới tháng 2 năm sau. Điều này cho thấy vấn đề gió thổi theo mùa, và vì vậy ta cũng chỉ có thể khai thác hiệu quả theo mùa trong năm là một vấn đề cần được tính kỹ khi đầu tư.

B. CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CẦN PHẢI LÀM CHỦ

Tạm thời chưa bàn đến việc nghiên cứu - phát triển (NC-PT) mới, khi đầu tư vào lĩnh vực năng lượng khai thác từ gió, vấn đề làm chủ kỹ thuật cũng là vấn đề cần được chuẩn bị kỹ lưỡng để tránh những thiệt hại có thể xảy ra. Câu chuyện về “bộ inverter nổ hỏng mỗi khi lưới chao đảo điện áp, dẫn đến thiệt hại ước chừng 16.000,-EUR/1 bộ” là bài học thực tế của một dự án đang chạy còn đó. Để bạn đọc chia sẻ với tác giả ở điểm này, xin trình bày vắn tắt một số vấn đề kỹ thuật tại đây.

Nguyên lý máy phát điện chạy sức gió

Về cấu tạo có thể chia máy phát điện chạy sức gió làm 2 loại kết cấu chính:

Hình 5: Loại máy phát có turbine truyền động trực tiếp, không sử dụng hộp số, máy phát có chiều dài ngắn và số đôi cực lớn khiến cho đường kính lớn (nguồn [4])

* Loại có hộp số một tầng hoặc nhiều tầng (single-stage gearbox, multi-stage gearbox): Hệ thống hộp số cho phép dễ dàng nâng tốc độ quay chậm (khi gió yếu) lên tốc độ quay thích hợp của máy phát. Nhờ đó máy phát thường có số đôi cực thấp (pole pair), thường là 1 hoặc 2. Đây là loại phổ biến hiện nay nhờ máy phát có hình dạng - kích thước khiến cho buồng máy trên cao (nacelle) có dạng khí động học thuận lợi khi thiết kế, chế tạo. Nhược điểm chính là hộp số gây tổn hao làm hạn chế hiệu suất thu thập năng lượng từ gió, đồng thời làm tăng khối lượng cụm máy phát. Hầu hết các nhà sản xuất công suất lớn đều chế tạo loại này.

* Loại không có hộp số, turbine truyền động trực tiếp (direct-drive generator): Điểm hấp dẫn chính của loại này là giảm tổn hao và giảm khối lượng do gearbox gây nên. Tuy nhiên, để khai thác gió yếu (tốc độ quay chậm) máy phát phải có số đôi cực lớn, khiến cho máy phát thường có đường kính lớn và chiều dài thân ngắn (hình 5). Đây là nhược điểm gây khó khăn cho việc thiết kế dạng khí động học của nacelle. Hiện tại còn rất ít nhà sản xuất máy phát công suất lớn sử dụng nguyên lý này. Ứng dụng bước đầu chủ yếu hạn chế cho dải công suất nhỏ - rất nhỏ.

Hình 6: Loại máy phát phổ biến trên thị trường hiện nay: ĐB-KTVC (hình trên cùng), KĐB-RLS (giữa) và KĐB-NK (hình dưới cùng)

Dễ hiểu là “cơn sốt“ phong điện của nước ta nhằm vào dải công suất lớn, và do đó loại có hộp số mới là đối tượng của bài viết này. Nhóm này (hình 6) gồm có 3 loại nguyên lý phát điện:

* Máy phát đồng bộ kích thích vĩnh cửu (ĐB-KTVC): Tên tiếng Anh “permanentmagnet excited synchronous generator” (viết tắt: PMSG). Loại ĐB-KTVC được điều khiển hòa với lưới (grid) nhờ thiết bị biến đổi (TBBĐ) điện tử công suất (ĐTCS) nằm xen giữa stator và lưới. Thiết bị đó có 2 phần chính: nghịch lưu phía lưới (NLPL, frontend converter) và nghịch lưu phía máy phát (NLMP, generator-side converter). Dòng năng lượng khai thác từ gió sẽ được lấy qua turbine tới stator, sau đó chảy qua TBBĐ lên lưới.

* Máy phát không đồng bộ rotor lồng sóc (KĐB-RLS): Tên tiếng Anh “squirrel-cage induction generator” (viết tắt: SCIG). Tương tự ĐB-KTVC, loại KĐB-RLS được điều khiển hòa với lưới (grid) nhờ thiết bị biến đổi ĐTCS nằm xen giữa stator và lưới.

* Máy phát không đồng bộ nguồn kép (KĐB-NK): Tên tiếng Anh “doubly-fed induction generator” (viết tắt: DFIG). Dòng năng lượng khai thác từ gió được lấy qua turbine tới stator, sau đó chảy trực tiếp lên lưới. Việc điều khiển dòng năng lượng đó được thực hiện gián tiếp nhờ TBBĐ nằm ở phía mạch điện rotor.

Theo hình 6 ta có thể chỉ ra điểm khác quan trọng giữa 2 loại PMSG/SCIG so với DFIG. Trong cấu trúc sử dụng PMSG/SCIG dòng năng lượng khai thác chảy trọn vẹn qua TBBĐ, do đó TBBĐ phải được thiết kế có công suất đúng bằng công suất của máy phát. Trường hợp DFIG, TBBĐ nằm phía rotor và chảy qua đó chỉ là dòng năng lượng có chức năng ĐK. Khiến cho công suất của TBBĐ chỉ còn cỡ 1/3 công suất máy phát.

Dễ thấy là giá thành của hệ sử dụng DFIG sẽ tương đối phải chăng so với 2 hệ còn lại. Thói quen “chỉ chọn giá rẻ khi đấu thầu” sẽ dễ dàng thôi thúc chủ đầu tư chọn DFIG, một quyết định đôi khi tiềm ẩn nguy cơ sau này.

Nguyên lý điều khiển máy phát điện chạy sức gió
Với 3 cấu trúc hệ thống sử dụng 3 loại máy phát rất khác nhau, dẫn đến các vấn đề ĐK cũng rất khác nhau về phương pháp. Có thể minh họa đầy đủ các vấn đề ĐK một cách đơn giản dễ hiểu như hình 7.

Hình 7: Các vấn đề ĐK máy phát điện chạy sức gió được phân thành 2 nhóm - ĐK nghịch lưu phía lưới (frontend converter) và nghịch lưu phía máy phát (generator-side converter)

Về cơ bản có thể chia các vấn đề ĐK (xem [5]) thành 2 nhóm ĐK nghịch lưu phía lưới (ĐK-NLPL) và ĐK nghịch lưu phía máy phát (ĐK-NLMP). Riêng nhóm ĐK-NLMP lại được tách ra thành 2 nhóm nhỏ cho SCIG/PMSG và DFIG.
* ĐK-NLPL (hình 7: viền khung màu đỏ phía phải): Tại đây cấu trúc ĐK phải có các tính năng như sau:
+ ĐK tựa theo vector điện áp lưới bằng bộ ĐK tuyến tính (ĐK phi tuyến không cần thiết)
+ ĐK tách kênh giữa công suất hữu công P và công suất vô công Q
+ ĐK hệ số công suất cosφ
+ Có thể tích hợp thêm chức năng lọc tích cực
+ ĐK bảo đảm khả năng ride-through (lướt sóng khi điện áp lưới chao đảo). Khả năng đó được xác định cụ thể dưới khái niệm “grid codes” (xem thêm tài liệu [6])
* ĐK-NLMP cho DFIG (hình 7: viền khung màu đỏ phía trái):
+ ĐK tựa theo vector điện áp lưới bằng bộ ĐK tuyến tính hoặc phi tuyến
+ ĐK tách kênh giữa công suất hữu công P và công suất vô công Q (tách kênh giữa hệ số công suất cosφ và mômen máy phát mG)
+ ĐK hệ số công suất cosφ
+ ĐK bảo đảm khả năng ride-through (lướt sóng khi điện áp lưới chao đảo), đáp ứng yêu cầu về “grid codes” (tài liệu [5])
* ĐK-NLMP cho SCIG/PMSG (hình 7: viền khung màu xanh lam):
+ ĐK tựa theo vector từ thông rotor bằng bộ ĐK tuyến tính hoặc phi tuyến
+ ĐK tách kênh giữa từ thông rotor r (quá trình từ hóa) và mômen máy phát mG
+  Riêng SCIG còn cần bộ ĐK kích từ khởi động máy phát nhờ dàn ắcquy
Việc am hiểu về các nguyên lý ĐK máy phát là điều kiện tiên quyết để có thể đưa ra các quyết định đúng đắn khi đầu tư, tránh các sai lầm có thể dẫn đến thiệt hại kinh tế về sau.
Hòa lưới hay không hòa lưới (phát điện sức gió trên hải đảo)
Việt Nam là một đất nước có rất nhiều đảo lớn nhỏ và do đó dẫn đến 2 kịch bản chính có thể xảy ra khi đầu tư phong điện, đó là:

Hình 8: Ví dụ về hệ thống phát điện lai sức gió – diesel (wind-diesel hybrid energy systems) đảo Phú Quý

* Có hòa lưới quốc gia: Đây là các dự án được thực hiện trên đất liền (ví dụ: Tuy Phong), hoặc ven biển gần đất liền (ví dụ: Bạc Liêu). Việc hòa lưới khiến cho cấu trúc ĐK trở nên đơn giản hơn, dễ đáp ứng các yêu cầu ổn định điện áp lưới do máy phát được ĐK bám theo lưới và có hệ số công suất cosφ thường được đặt xấp xỉ 1. Nghĩa là, máy phát gần như không cần phát công suất vô công Q. Quyết định lựa chọn loại máy phát cũng dễ dàng hơn.
* Không hòa lưới quốc gia: Đây là các dự án được thực hiện xa đất liền, không có điều kiện hòa lưới. Ví dụ điển hình là trên hải đảo như dự án đảo Phú Quý (hình 8) cách đất liền chừng 120km. Trong trường hợp này, các máy phát điện chạy sức gió thường được sử dụng cùng với máy phát diesel để bổ trợ cho nhau mỗi khi tốc độ gió thay đổi, tạo thành một hệ thống lai (wind-diesel hybrid energy system). Đối với dự án công suất nhỏ còn có thể lai ghép với pin mặt trời (wind-diesel-photovoltaic hybrid energy system).
Cho đến nay có thể khẳng định rằng trên thế giới không có các giải pháp trọn gói (có thể mua) cho tất cả các hải đảo. Nhiều vấn đề cần được ta trả lời:
* Mỗi hải đảo đều có một đặc thù riêng về cơ cấu ngành kinh tế, dẫn đến nhu cầu điện năng của mỗi thành phần kinh tế rất khác nhau (ví dụ: bệnh viện phải được cấp điện không gián đoạn để bảo đảm an toàn cho bệnh nhân đang được phẫu thuật, nhưng trường học phổ thông lại không đòi hỏi như vậy vv…). Nói cách khác, cấu trúc phụ tải của mỗi đảo là rất khác nhau và do đó việc ĐK đóng hay sa thải phụ tải có thể dẫn đến nhiều kịch bản phải được tính trước.
* Việc chọn đúng đắn loại máy phát (hình 6) mang ý nghĩa quyết định tới tính ổn định bền vững của lưới trên đảo.
* Trên đảo không có lưới điện quốc gia để có thể ĐK máy phát sức gió bám theo. Vì vậy, máy phát sức gió không thể chỉ phát công suất hữu công P mà còn buộc phải có khả năng phát công suất vô công Q để giúp hỗ trợ tránh nguy cơ rã lưới.
* Sức gió thay đổi liên tục khiến cho việc ĐK ổn định điện áp lưới là rất khó khăn. Trong trường hợp ấy, lưới điện độc lập buộc phải có thiết bị kho điện (battery energy storage systems, BESS) phục vụ ĐK ổn định điện áp lưới.
* Những khi quá thừa gió mà phụ tải lại nhỏ, thậm chí có thể phải có thêm tải giả (dump load) để bảo đảm cân bằng năng lượng, giúp ổn định hệ thống.
* Thiết kế, chế tạo một hệ thống ĐK cấp trên có tính chất quản trị mạng (energy management) để ĐK phối hợp hoạt động các thành phần của mạng lai “wind generator - diesel - thiết bị kho điện - phụ tải”.
Hiện nay, duy nhất đảo Phú Quốc là nơi được Nhà nước lên kế hoạch kéo đường cáp cao thế đi ngầm dưới biển ra đảo, tạo điều kiện cho máy phát điện sức gió (PĐSG) vận hành ở chế độ hòa lưới. Tất cả các đảo lớn khác như Bạch Long Vĩ, Quan Lạn, Cồn Cỏ, Lý Sơn, Phú Quý, Côn Đảo vv… đều sẽ phải (nếu được xây dựng phong điện) quy hoạch - thiết kế thích hợp riêng. Điều này đòi hỏi các kỹ sư Việt Nam phải có năng lực tương xứng.
C. YẾU TỐ CON NGƯỜI
Sau khi đã bàn một cách khái quát về các vấn đề kỹ thuật mà chúng ta cần phải làm chủ, ta phải xét đến yếu tố con người: Liệu các kỹ sư, các chuyên gia của ta đã được chuẩn bị một cách đầy đủ để tiếp nhận (chưa nói đến NC-PT mới) công nghệ khai thác nguồn năng lượng sạch này. Sau khi có điều kiện tiếp xúc với một số dự án phong điện trong nước, tác giả xin mạo muội đưa ra một vài nhận định về khả năng con người của chúng ta như dưới đây.
Cán bộ xây dựng dự án phía chủ đầu tư
Hiểu một cách nôm na, “chủ đầu tư chính là bên ra đề bài thầu của dự án”, là bên phải tự biết mình muốn gì, cần gì. Chỉ khi ấy mới có hy vọng đưa ra được bài thầu đúng đắn và hợp lý. Tuy nhiên, có thể đưa ra vài nhận xét như sau:
* Cán bộ quy hoạch dự án thường là các chuyên gia về “Hệ thống điện”:
+ Đây là đội ngũ chuyên gia khá/giỏi về phát và dẫn điện kinh điển, do đó họ đã vận dụng những kiến thức của hệ thống điện thông thường để xây dựng dự án phong điện, dẫn đến một số khiếm khuyết tiềm ẩn nguy cơ lâu dài.
+ Hệ thống PĐSG sử dụng rất nhiều thiết bị ĐTCS, việc ghép với lưới điện truyền thống đòi hỏi phải chú ý đặc biệt.
+ Đối với các dự án không hòa lưới quốc gia (chủ yếu là hệ thống lai trên hải đảo), lưới cục bộ có đặc điểm lưới mềm (soft grid) vì điện áp luôn chao đảo và do đó đòi hỏi cán bộ xây dựng dự án phải quy hoạch đủ thành phần cần thiết để bảo đảm ổn định bền vững cho lưới (ổn định cả ở chế độ xác lập và chế độ động).
* Cán bộ quy hoạch dự án thường thiếu kiến thức về “Điều khiển tự động - Tự động hóa” nói chung và “Điều khiển máy PĐSG hòa lưới/không hòa lưới” nói riêng. Có thể nói máy PĐSG là một đối tượng luôn được ĐK vận hành ở chế độ động, vì phía nguồn năng lượng sơ cấp (sức gió) luôn biến động. Hệ thống điện kinh điển thường được các chuyên gia coi (theo cách nhìn “ĐK tự động”) là một hệ thống vận hành ở chế độ xác lập, cùng lắm họ xét thêm quá trình điện - cơ để xử lý quá trình quá độ của lưới. Việc không đủ khả năng hiểu về phương pháp và cấu trúc ĐK máy phát khi xây dựng dự án là một thiếu sót nghiêm trọng hiện tại.
* Cán bộ quy hoạch dự án thường sử dụng “đơn vị tư vấn là những đơn vị thiếu kiến thức và kinh nghiệm” đầy đủ về phong điện. Những đơn vị đáp ứng được yêu cầu về chức năng tư vấn dự án phong điện còn đang là của hiếm tại Việt Nam. Vì lẽ ấy, hiện tại các đơn vị được chọn làm tư vấn dự án đã chưa thể hoàn thành chức năng tư vấn, giúp chủ đầu tư hạn chế hay (thậm chí) loại trừ các rủi ro kỹ thuật có thể xảy ra.
Cán bộ kỹ thuật phía nhà thầu (tổng thầu EPC)
Các dự án phong điện thường có suất đầu tư lớn, vì vậy dễ hiểu được niềm vui của tổng thầu khi trúng thầu được một dự án như vậy. Tuy nhiên, có thể dùng ngay những nhận xét về “cán bộ quy hoạch dự án phía chủ đầu tư” trên đây để đánh giá năng lực chuyên môn của các cán bộ kỹ thuật phía tổng thầu. Điều này cũng không có gì lạ, vì đó là thực trạng của Việt Nam nói chung.
Ngoài ra có thể nhận xét thêm:
* Phía tổng thầu EPC mới chỉ làm tốt chuỗi công việc thiết kế bản vẽ thi công, cung ứng vật tư, thiết bị đến thi công xây dựng công trình, hạng mục công trình và chạy thử bàn giao cho chủ đầu tư. Đây là những công việc mà người Việt Nam làm rất tốt, thậm chí có thể coi là thế mạnh.
* Khi thiết kế kỹ thuật, phía tổng thầu EPC chưa có “khả năng nhận biết các khiếm khuyết trong đề bài của chủ đầu tư”. Điều này:
+ Một mặt, tiềm ẩn nguy cơ gây khó khăn cho chính nhà thầu sau này, khi họ muốn nghiệm thu để bàn giao và kết thúc dự án.
+ Mặt khác, khiến họ không có khả năng “tư vấn ngược lại cho chủ đầu tư”, giúp chủ đầu tư khắc phục các khiếm khuyết về kỹ thuật của dự án, hạn chế khó khăn cho cả 2 bên sau này. Khả năng tư vấn ngược tuy hiện tại không bắt buộc, song vì lợi ích quốc gia trong tương lai có lẽ nên đề xuất một quy định bắt buộc khả năng này. Theo đó, trách nhiệm giữa 2 bên trở nên rõ ràng minh bạch, hạn chế các cuộc tranh cãi vô ích.
Cán bộ kỹ thuật vận hành hệ thống
Đội ngũ kỹ thuật viên vận hành hệ thống hiện tại còn đang thiếu. Tuy nhiên, đây là bài toán không quá khó giải quyết đối với các chủ đầu tư vì ba lý do chính sau:
* Hệ thống PĐSG là hệ thống có mức độ tự động hóa rất cao, ít đòi hỏi sự can thiệp thủ công của con người. Chính vì vậy, kỹ thuật viên vận hành chủ yếu cần nắm một số kiến thức cơ bản (không cần kiến thức chuyên sâu) và phải được huấn luyện kỹ về quy trình xử lý tình huống nhằm có khả năng ứng phó với mọi kịch bản có thể xẩy ra tại chỗ.
* Hơn thế, hệ thống PĐSG do các tập đoàn lớn chế tạo, sau khi bán và lắp đặt cho khách hành đến từ mọi quốc gia toàn cầu, quá trình vận hành luôn chịu sự ĐK giám sát chặt chẽ của một trung tâm ĐK của tập đoàn đó đặt ngoài lãnh thổ Việt Nam. Điều này là một lợi thế cho an toàn hệ thống nhưng đôi khi cũng gây nên những bất cập, nếu như tổng thầu EPC không biết và đàm phán ngay từ đầu về “một vài bậc tự do ứng xử trong quá trình vận hành”.
* Chủ đầu tư có thể tranh thủ thời gian thi công xây dựng và lắp đặt thiết bị để đào tạo, huấn luyện đội ngũ kỹ thuật viên vận hành. Việc đào tạo thông thường phải là một phần của gói thầu cung cấp thiết bị.
Nghiên cứu phát triển tại Việt Nam
Nói về yếu tố con người ta không thể quên lực lượng các nhà khoa học làm công tác NC-PT tại Việt Nam. Tại đây tác giả chỉ bàn đến lực lượng NC-PT về kỹ thuật (mục B của bài viết này), không bàn đến lực lượng NC về tiềm năng (hiện diện rải rác khắp mọi miền đất nước. Mặc dù rất thiếu thốn điều kiện vật chất, kỹ thuật, các nhà KH Việt Nam cũng đã có những đóng góp nhất định qua nhiều công trình NC chủ yếu về các phương pháp ĐK cho hệ thống PĐSG. Các NC đó tập trung vào đối tượng máy phát DFIG, một mặt đây là đối tượng cho phép hạ giá thành hệ thống do công suất của TBBĐ chỉ còn bằng cỡ 1/3 công suất máy phát (hình 6). Mặt khác, đây cũng là đối tượng khó ĐK rất hấp dẫn các nhà KH, đặc biệt khó ĐK khi phải đáp ứng các quy định về grid codes [6].
Nhân dịp năm mới Quý Tỵ, tác giả bài viết này cũng có thể tự hào rằng trong 10 năm qua mình đã hướng dẫn thành công tại mái Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội nhiều công trình ở cấp độ đồ án tốt nghiệp Kỹ Sư, luận văn Thạc sĩ và luận án Tiến sĩ về chủ đề ĐK máy phát điện sức gió. Các công trình đó cũng đã góp phần làm nên nhiều nội dung của tài liệu [5], giới thiệu với thế giới về các kết quả của Việt Nam chúng ta.
D. YẾU TỐ CƠ SỞ HẠ TẦNG
Khi nói về phong điện, tên của bài viết có nêu câu hỏi “LIỆU VIỆT NAM ĐÃ THỰC SỰ SẴN SÀNG?”. Để trả lời câu hỏi này một cách đầy đủ hơn, theo tác giả ta còn cần phải bàn đến một số vấn đề khác như hạ tầng giao thông, hay khả năng lắp ráp chế tạo trong nước.
Hệ thống giao thông
Người viết bài này đã may mắn có dịp ngồi mạn đàm với chuyên gia của tập đoàn Fuhrländer (CHLB Đức), nhà cung cấp turbine cho dự án Tuy Phong. Vị chuyên gia này đã tâm sự đôi điều cũng có thể giúp chúng ta thực sự nhìn lại điều kiện hạ tầng giao thông của chúng ta:
* Câu chuyện 1: Vị chuyên gia nói rằng khoảng cách từ nhà máy của tập đoàn Fuhrländer tới cảng Hamburg (nơi turbine xuống tàu sang Việt Nam) dài khoảng hơn 200km, tương đương với khoảng cách từ nơi cập cảng Việt Nam tới Tuy Phong. Việc vận chuyển tại Đức mất đúng 1 đêm, việc vận chuyển tại Việt Nam mất 10 tuần.
* Câu chuyện 2: Suốt chặng đường hơn 200km đó, các xe vận tải siêu trường siêu trọng đã nổ lốp 20 lần. Trung bình cứ 10km nổ một lốp.
* Câu chuyện 3: Nhiều nơi các khúc cua của đường giao thông với vòng cung không đủ rộng để xe chở cấu kiện dài hàng chục mét đi qua. Nhiều nơi cầu giao thông không được thiết kế để chịu tải trọng lên tới 60-70 tấn. Vậy là lại phải mở các đoạn đường phụ giúp xe vượt qua các khu yếu đó.
Với điều kiện hạ tầng như vậy, chắc chắn chúng ta sẽ phải đánh dấu hỏi rất to đằng sau các dự án phong điện với số turbine lên đến hàng chục, hàng trăm như trong bảng 2. Dễ dàng nhận thấy rằng, để có thể hoàn thành được số dự án trên Nhà nước sẽ còn phải đầu tư không ít vào hệ thống giao thông.
Cơ sở lắp ráp chế tạo trong nước
Việc bùng nổ cơn sốt phong điện tại Việt Nam đã khiến nhiều nhà cung cấp thiết bị PĐSG cân nhắc việc đầu tư mở cơ sở sản xuất chế tạo tại Việt Nam. Việc vận chuyển tốn kém và mất nhiều thời gian khiến họ có những tính toán ấy, và đây cũng là điều hợp lý nếu xét về hiệu quả kinh tế. Thêm vào đó, dường như phía Việt Nam cũng khích lệ các dự tính này.
Tuy nhiên, các nhà cung cấp nước ngoài cũng cho thấy rõ ý đồ về thành phần mà họ dự kiến chế tạo tại Việt Nam chỉ là hệ thống cột tháp. Đây là thành phần:
* Không đòi hỏi công nghệ cao, Việt Nam sẽ không học hỏi được gì về công nghệ PĐSG.
* Rất tốn năng lượng khi chế tạo vì nguyên công chủ yếu là hàn và cắt.
* Tiềm ẩn nguy cơ tác động tiêu cực tới môi trường do các nguyên công làm sạch, sơn gây nên.
Đến đây ta chỉ có thể hy vọng các nhà hoạch định chính sách phát triển kinh tế của ta sẽ cân nhắc đầy đủ giữa cái được và cái mất khi cấp phép chế tạo tại Việt Nam. Không thể chỉ nhìn thiên lệch về “hiệu ứng đầu tư nước ngoài” để đưa ra những quyết định khiến sau này chúng ta có thể phải ân hận.
E. KẾT LUẬN
Đến đây “người sinh năm Quý Tỵ” đã bày tỏ hết “nỗi niềm sức gió” của mình. Nỗi niềm ấy thực chất là sự băn khoăn về cơn sốt phong điện đang diễn ra tại Việt Nam. Một sự phát triển quá nóng, không được chuẩn bị kỹ lưỡng sẽ tiềm ẩn nguy cơ khôn lường. Chúng ta đã có bài học về phát triển thủy điện nhỏ.
Để có thể chỉ ra những cái ta còn thiếu, tác giả đã khái quát lại tiềm năng khai thác điện từ sức gió của Việt nam tại phần A và giới thiệu tóm tắt các vấn đề về kỹ thuật - công nghệ của PĐSG tại phần B. Từ đó tác giả đã bàn về yếu tố con người tại mục C và về hạ tầng cơ sở tại mục D, nhằm cố gắng minh họa cho quan điểm của cá nhân, cho rằng chúng ta còn chưa thực sự sẵn sàng để triển khai hiệu quả công nghệ năng lượng sạch này.
Ngoài ra, bài viết còn có tham vọng cung cấp cho bạn đọc một cái nhìn tổng thể về kỹ thuật khai thác năng lượng từ gió với niềm hy vọng rằng phong điện sẽ trở thành niềm hy vọng của chúng ta không chỉ về nguồn năng lượng sạch, hơn thế nữa hy vọng “về một đất nước Việt Nam xanh - sạch - đẹp”.
F. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]    NP Quang, JA Dittrich, A Thieme (1997) Doubly-fed induction machine as generator: control algorithms with decoupling of torque and power factor. Electrical Engineering (Archiv für Elektrotechnik), 10/1997, pp. 325-335
[2]    Quyết định về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam. Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, ban hành ngày 29/06/2011
[3]    Wind Energy Resource Atlas of Southeast Asia. TrueWind Solutions, LLC Albany, New York, prepared for The World Bank Asia Alternative Energy Program, September 2001
[4]    http://www.wind-energy-the-facts.org/
[5]    NP Quang, JA Dittrich (2008) Vector Control of Three-Phase AC Machines – System Development in the Practice. Springer, Berlin – Heidelberg, ISBN …
[6]    MP Comech, MG Gracia, SM Arroyo, MÁM Guillén (2011) Wind Farms and Grid Codes, From Turbine to Wind Farms – Technical Requirements and Spin-Off Products. Dr. Gesche Krause (Ed.), ISBN: 978-953-307-237-1, InTech, available from: http://www.intechopen.com/books/from-turbine-to-wind-farms-technical-requirements-and-spin-offproducts/wind-farms-and-grid-codes

GS. TSKH. Nguyễn Phùng Quang Đại học Bách Khoa Hà Nội

Số 146 (3/2013)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay