Trong những năm gần đây, điện gió đang phát triển mạnh trên thế giới cũng như tại Việt Nam, kéo theo yêu cầu ngày càng cao về việc tối ưu hóa thiết kế và vận hành các trang trại điện gió. Một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khai thác là hiệu ứng wake - hiện tượng vùng gió phía sau tuabin có vận tốc thấp hơn và mức độ nhiễu động cao hơn do tuabin đã khai thác một phần động năng của dòng gió. Khi các tuabin được bố trí gần nhau, hiệu ứng này làm giảm sản lượng điện và gia tăng tải trọng tác dụng lên kết cấu. Theo nhiều nghiên cứu, tổn thất điện năng do hiệu ứng wake tại các trang trại điện gió có thể chiếm từ 2% đến 20% sản lượng điện hằng năm.

Tổn thất sản lượng trong trang trại điện gió theo các hạng mục (Nguồn: Lee & Fields, 2021).

Nhằm làm chủ các công cụ phân tích và nâng cao năng lực tư vấn trong lĩnh vực điện gió, PECC2 đã triển khai đề tài nghiên cứu về hiệu ứng wake trong giai đoạn 2024-2025. Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá các mô hình mô phỏng hiệu ứng wake trong các trang trại điện gió trên biển, lựa chọn phương pháp phù hợp cho bài toán tính toán nhanh và phát triển công cụ hỗ trợ tối ưu bố trí tuabin.

Tổng quan nghiên cứu của PECC2 về hiệu ứng wake và bố trí tối ưu tuabin điện gió.

Đề tài được triển khai theo hai hướng nghiên cứu chính. Hướng thứ nhất tập trung đánh giá các mô hình wake giải tích thông qua so sánh với mô phỏng CFD có độ chính xác cao. Hướng thứ hai phát triển thuật toán và phần mềm hỗ trợ tối ưu bố trí tuabin nhằm giảm tổn thất do hiệu ứng wake.

Đối với nội dung mô hình hóa, nhóm nghiên cứu đã đánh giá các mô hình wake giải tích và so sánh với mô phỏng CFD. Kết quả cho thấy mô hình Jensen có độ phù hợp cao trong dự đoán công suất của các tuabin chịu ảnh hưởng của hiệu ứng wake, đồng thời có ưu điểm về tốc độ tính toán. Đây là cơ sở để lựa chọn mô hình phù hợp cho các bài toán phân tích và tối ưu bố trí tuabin trong trang trại điện gió.

Trên cơ sở mô hình đã được lựa chọn, nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển thuật toán tìm kiếm ngẫu nhiên có yếu tố di truyền nhằm tối ưu bố trí tuabin trong trang trại điện gió. Thuật toán được kiểm chứng bằng dữ liệu gió thực tế trước khi được tích hợp vào công cụ hỗ trợ thiết kế. Công cụ cho phép xác định phương án bố trí phù hợp dựa trên các thông tin đầu vào như ranh giới dự án, đặc tính tuabin và dữ liệu gió, góp phần giảm tổn thất do hiệu ứng wake và nâng cao hiệu quả khai thác của trang trại điện gió.

Một phần kết quả của đề tài đã được TS. Vũ Hoàng Nghĩa - Đại diện PECC2, Chủ nhiệm đề tài - giới thiệu tại hội thảo “The 8th International Conference on Green Technology and Sustainable Development” (GTSD 2026) tổ chức ngày 30/7/2026 tại Trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Nội dung trình bày tập trung vào kết quả đánh giá các mô hình wake và lựa chọn mô hình phù hợp cho các bài toán phân tích và tối ưu trang trại điện gió.

Đại diện PECC2 trình bày trong phiên kỹ thuật tại hội thảo khoa học GTSD 2026.

Trước đó, một nội dung khác của cùng đề tài cũng đã được công bố tại hội thảo EEE.AM 2025 (tháng 11/2025), tập trung vào thuật toán và phần mềm tối ưu bố trí tuabin. Kết quả nghiên cứu đã được đăng tải trong kỷ yếu hội nghị quốc tế IEEE.

Thông qua đề tài nghiên cứu, PECC2 đã và đang từng bước làm chủ các phương pháp mô hình hóa hiệu ứng wake, mô phỏng CFD và tối ưu hóa bố trí tuabin, qua đó xây dựng nền tảng kỹ thuật phục vụ công tác phân tích, thiết kế và tối ưu các dự án điện gió. Quan trọng hơn, những kết quả nghiên cứu không chỉ dừng lại ở các mô hình lý thuyết mà đã được chuyển hóa thành các giải pháp ứng dụng thực tiễn, hỗ trợ hiệu quả cho đội ngũ kỹ sư.

Việc hình thành năng lực nghiên cứu, làm chủ công nghệ và triển khai vào thực tiễn không chỉ nâng cao năng lực cạnh tranh của PECC2 mà còn khẳng định vai trò của Công ty trong việc cung cấp các giải pháp tư vấn kỹ thuật tiên tiến, mang lại giá trị gia tăng bền vững cho khách hàng và đóng góp vào sự phát triển của ngành năng lượng tái tạo Việt Nam.

Thực hiện: PECC2-TR&D