Bài trình bày 3 trong khoá huấn luyện về đo gió (TP HCM, 10-19/10/2011)

1. Các đ c đi m đ a hình và khí h u c a
đ a đi m đo
Tư v n và Đào t o cho chương trình đo gió Vi t
Nam
TP. H Chí Minh, ngày 10/10/2011
German ProfEC GmbH, Andreas Jansen
(Th c sĩ, C nhân k thu t, K sư ),
Ahornstr. 10, D-49744 Geeste, Germany
www.german-profec.com, a.jansen@german-profec.com
Cơ ch luân chuy n không khí trên toàn c u
S d ch chuy n c a không
khí l nh g n m t đ t
S d ch chuy n c a không khí m
t ng cao hơn c a khí quy n
2

2. B n đ tài nguyên gió toàn c u (b n đ thô, ch dùng đ so
sánh)
3
Cơ ch luân chuy n không khí trong khu v c
S d ch chuy n các kh i khí (gió) do 3 cơ ch cơ b n:
● các chu kỳ theo mùa
● các hi u ng vùng
● gió khu v c, ch y u đư c quy t đ nh b i các đi u ki n nhi t đ
và đ a hình
4

3. Gió thay đ i theo th i gian và không gian
● Gió thay đ i theo không gian:
– Các h th ng gió toàn c u và khu v c
– Các thay đ i v hư ng gió
– Chênh l ch t c đ gió (đ nhám và đ n đ nh (T, TI))
– Các nh hư ng do đ a hình và chư ng ng i v t
● Gió thay đ i theo th i gian:
– Dài h n (> 10 năm)
– Hàng năm
– Theo mùa
– Hàng ngày
– Trong kho ng th i gian ng n (gió gi t và gió xoáy)
5
S dao đ ng theo th i gian
T c đ gió [m/s]
Hư ng gió [°]
6

4. Phân b hư ng gió vào các tháng trong năm
Bình quân tháng Bình quân tháng Bình quân năm
trong mùa xuân trong mùa thu
7
Các c p đ nhám và chi u dài g nhám
8

5. Chu i s li u t c đ gió theo th i gian ph thu c vào c p đ
nhám t i khu v c đó trong đi u ki n đ a hình b ng ph ng
● Chi u dài g
nhám ~ 0,03
● Chi u dài g
nhám ~ 0,4
9
nh hư ng c a đ nhám đ a hình đ i v i t c đ gió
Trư ng h p lu ng gió v i s thay đ i rõ r t v c p đ nhám. Hình v cho th y gradient
t c đ gió và đ nhám z01 trư c khi đ nhám thay đ i cùng v i s thay đ i c a gradient
t c đ gió t i kho ng cách x xuôi theo chi u gió. Đ nhám sau khi thay đ i là z02. Đ
cao t c đ gió b nh hư ng do thay đ i đ nhám, ký hi u h, là hàm s c a x.
10

6. nh hư ng c a chư ng ng i v t, vách đá và đ a hình đ i núi
Hi u ng gi m t c đ t i các t ng th p do gió l c và dòng xoáy. Hi u ng tăng t c t i t ng th p hơn do hi u ng b o toàn
kh i lư ng
M tc t
ngang c a
khe núi v i
gradient t c
đ gió
Lưu ý kh
năng chênh
M t c t th ng đ ng c a l ch t c đ
gió âm
dòng không khí qua
vách đá
11
Gió toàn c u – gió b m t
● Gió không b xáo tr n = gió toàn c u, ch
y u đ cao ~ 1000m
Ekman layer:
~100-1000m
● Càng g n m t đ t, s nhi u đ ng càng
tăng
● T ng ranh gi i (t ng Prandtl) g n m t đ t
(đ n đ cao 100m, tùy theo đ n đ nh, đ Prandtl layer:
up to ~100m
nhám, v.v.)
● Trao đ i năng lư ng qua các dòng xoáy
(pha tr n theo phương th ng đ ng t ng
bình lưu) t gió toàn c u đ n các t ng g n
m t đ t bên dư i 12

7. Đ nh lu t lũy th a và lô-ga-rit đ i v i đi u ki n khí quy n n
đ nh
● Có th tính g n đúng s bi n thiên c a t c đ gió theo đ cao (so v i đ
cao tham chi u) b ng các công th c tương đ i đơn gi n (bên trái: logarit,
bên ph i: hàm s mũ)
Đ nh lu t logarit: v: t c đ gió; h: đ cao so v i m t đ t; z: chi u dài g nhám. Đ nh lu t hàm s mũ: u: t c đ
gió; z: đ cao so v i m t đ t; α: h s mũ chênh t c / h s hàm s mũ Hellmann
● Đ nh lu t logarit cho bi t s phân b t c đ gió theo phương th ng đ ng,
nhưng ch theo chi u dài g nhám z
● Đ nh lu t hàm mũ r t có ích đ ngo i suy t k t qu đo (tham chi u) đ n
chi u cao tr c tuabin, nhưng đây ch là s ư c tính.
● Tùy theo v trí, h s mũ chênh t c có th khác bi t l n (!)
13
S ph thu c c a gradient t c đ gió vào đ nhám c a đ a
hình 80
70
z0 = 0,01
height above ground level [m]
60 z0 = 0,1
z0 = 0,3
Đ cao l p đ t
50 tua bin
40
30
20
Đ cao đo đ c
10m = 32,81ft 10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
wind speed [m/s] 14

8. S ph thu c c a gradient t c đ gió vào s phân t ng và đ
n đ nh
80
Ảnh hưởng của sự phân Không n đ nh
tầng do nhiệt đối với
gradient tốc độ gió 60
n đ nh
Height/ m
40
20
Trung l p
00 5 10 15
Wind speed / m/s
15
H s mũ chênh t c là hàm s c a T, Z0 và thông lư ng nhi t,
đ a hình, v.v.
Sự ổn Gradient tốc độ gió ở mối Gradient tốc độ gió ở môi
trường trung lập trường không ổn định
định nào
xảy ra
thường
xuyên
như thế
nào
trong khí
quyển?
Ví d v chênh t c âm h t Solano, California 16

9. Th c t là m t trư ng gió ba chi u ph c t p
d
[m]
Rô-to quét qua một diện h
tích hơn 3000m2, nhưng [m]
gió chỉ được đo ở một
điểm!
Làm thế nào để giải quyết
vấn đề này?
► Lập mô hình trường gió
V1
3 chiều cho toàn bộ diện
[m/s]
tích quét của rô-to tại từng
địa điểm và chiều cao
tuabin gió ! V1 > V2
V2
[m/s]
17
T c đ gió và phân b thành các hàm s th ng kê
Phân b Weibull đư c xác đ nh b i 2 tham Phân b hư ng gió
s A (tham s qui mô) và k (tham s hình
d ng) 18

10. Hàm Weibull v i các h s khác nhau
19
Đ th histogram c a các tr m khí tư ng
● Đ th phân b t c đ gió và hàm
Weibull tương ng 4 đ a đi m
● T t c các tr m khí tư ng đ u n m
g n đ a đi m tr m đo gió
● T t c đ u r t khác nhau
● Tr m nào đ i di n dài h n cho đ a
đi m tr m đo gió?
20

11. Đi u gì là quan tr ng khi đánh giá năng lư ng gió?
● Đo t c đ gió (dài h n và ng n h n)
● Mô t môi trư ng l y d li u đo m t cách chính xác và c n
th n
● Phân b t c đ gió
● Phân b hư ng gió
● Kinh nghi m và ki n th c c p nh t, các phương pháp và th
t c
21
Kh o sát hi n trư ng và Các tr m khí tư ng – mô t vùng
ph c n có nh hư ng
Mô t đ nhám
Mô t các chư ng
ng i v t
Mô t đ a hình đ i
núi
Các d
li u khí
tư ng
(ng n h n
và dài
h n)
Trư ng gió trong tr m đi n gió
22