BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---ĐÀO ĐỨC QUANG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ – MẶT TRỜI, ỨNG DỤNG ĐÈN LED CUNG CẤP ĐIỆN, TI
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-ĐÀO ĐỨC QUANG
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ
HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ – MẶT TRỜI, ỨNG DỤNG ĐÈN LED CUNG CẤP ĐIỆN, TIẾT KIỆM CHO CÁC GIÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ BIỂN – LDDK VIETSOPETRO
CHUYÊN NGÀNH: QUẢN TRỊ KINH DOANH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS TS TRẦN VĂN BÌNH
HÀ NỘI 2012
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng Tôi xin trân trọng cảm ơn quí thầy cô giáo Viện Kinh tế và Quản lý, Viện sau Đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồng thời cảm ơn và tri ân các vị lãnh đạo, đồng nghiệp đang công tác tại Phòng Cơ khí - năng lượng - tự động hóa, Xí nghiệp Cơ Điện và đặt biệt nhóm Cơ Điện giàn MSP-9 thuộc Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro; Công ty SUNLED 16/56 phố Hoa Lâm, Việt Hưng, Long Biên, Hà Nội, công ty CP tư vấn xây dựng điện gió Việt Nam VIWICO số 18 lô 10A, Trung Yên 10, Trung Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện bản luận văn này
Đặc biệt tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Phó giáo sư - Tiến sĩ Trần Văn Bình – Bộ môn kinh tế năng lượng – Viện kinh tế và quản lý - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn
Trong quá trình nghiên cứu, mặc dù đã có sự cố gắng của bản thân, song do khả năng và kinh nghiệm có hạn nên luận văn không tránh khỏi một số thiếu sót ngoài mong muốn, những hạn chế nhất định, tôi thành thật mong được quý thầy cô giáo, các đồng nghiệp góp ý để các nghiên cứu trong luận văn này được áp dụng vào thực tiễn
Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2012
Học viên
Đào Đức Quang
Trang 3MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa 01
Lời cam đoan 02
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt 06
Danh mục các bảng 07
Danh mục các hình vẽ, đổ thị 09
PHẨN MỞ ĐẦU 11
CHƯƠNG 1 – NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO, ĐÈN LED VÀ ỨNG DỤNG 14
1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất năng lượng gió, năng lượng mặt trời, đèn LED 14
1.1.1 Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo 14
1.1.2 Các công nghệ năng lượng điện mặt trời 15
1.1.3 Công nghệ năng lượng gió 19
1.2 Hệ lai ghép năng lượng và các ứng dụng 25
1.2.1 Đặt vấn đề 25
1.2.2 Các loại nguồn điện trong hệ thống điện hỗn hợp 26
1.2.3 Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép 27
1.2.4 Ưu nhược điểm của hệ thống điện lai ghép 34
1.3 Phương pháp phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế của một hệ lai ghép sử dụng năng lượng tái tạo 38
1.3.1 Các chỉ tiêu kinh tế dùng để đánh giá 38
1.3.2 Các số liệu cần thu thập của hệ lai ghép 44
Trang 4CHƯƠNG 2 – THỰC TRẠNG NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ - NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI VÀ ĐÈN LED 47
2.1 Giới thiệu tổng quan về LDDK VIETSOVPETRO 47
2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 47
2.1.2 Một số dấu mốc lịch sử 47
2.1.3 Tình hình sản suất kinh doanh qua các năm 48
2.1.4 Chiến lược phát triển của Vietsovpetro trong giai đoạn mới 50
2.2 Nhu cầu sử dụng năng lượng trên giàn khai thác dầu khí 51
2.2.1 Cấu tạo giàn khai thác 51
2.2.2 Quá trình khai thác 56
2.2.3 Nhu cầu sử dụng năng lượng trên giàn cố định MSP-9 56
2.3 Hiện trạng sản xuất và cung cấp năng lượng trên giàn khai thác 61
2.3.1 Mô tả hệ thống sản suất và cung cấp điện cho các khối, phụ tải 61
2.3.2 Giá thành sản xuất điện 62
2.4 Ưu, nhược điểm hệ thống năng lượng hiện hữu và nhu cầu đầu tư hệ
lai ghép 66
2.4.1 Ưu, nhược điểm của hệ thống năng lượng hiện hữu 66
2.4.2 Nhu cầu đầu tư hệ lai ghép 67
CHƯƠNG 3 – PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐÈN LED CHO GIÀN KHAI
Trang 53.1.2 Mô tả địa điểm 69
3.1.3 Điều kiện thời tiết, môi trường khu vực giàn MSP-9 71
3.2 Thiết kế và xây dựng dự toán cho các hệ lai ghép 73
3.2.1 Điện sử dụng cho thiết bị chiếu sáng 73
3.2.2 Tổng nhu cầu điện năng 76
3.2.3 Biểu đồ phụ tải ngày 76
3.2.4 Dự báo độ tăng trưởng nhu cầu trong tương lai 76
3.2.5 Phương án cung cấp, tiết kiệm điện 77
3.2.6 Xây dựng sơ đồ khối tổng quát 78
3.2.7 Tính toán lựa chọn thiết bị 79
3.3 Phân tích hiệu quả kinh tế - tài chính 88
3.3.1 Phân tích hiệu quả kinh tế cho các phương án 88
3.3.2 Phân tích độ nhạy (ngưỡng thâm nhập) 100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO 105
TÓM TẮT LUẬN VĂN 106
PHỤ LỤC 109
Trang 6DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trong luận văn này có sft dụng các ký hiện chữ viết tắt và thuật ngữ sau:
Từ viết tắt Nội dung
Vietsovpetro Liên doanh dầu khí Việt Nga “Vietsovpetro”
PVEP Tổng công ty thăm dò, khai thác dầu khí Petrovietnam
XNKTDK Xí nghiệp khai thác dầu khí, trực thuộc Vietsovpetro
MSP Giàn cố định - là các giàn cố định khoan-khai dầu khí biển trên khu
vực mỏ Bạch Hổ
RP Giàn cố định - là các giàn cố định khoan-khai dầu khí biển trên khu
vực mỏ Rồng
BK, RC Giàn nhẹ - là các giàn khai thác vệ tinh, ít hoặc không người
Giàn CNTT giàn công nghệ trung tâm - là giàn tập trung các hệ thống công nghệ
xử lý tách khí, nước từ dầu thô nhận từ các MSP, BK khác CTB Công trình biển
BM Block Module – khu vực trên giàn có chức năng riêng biệt
NLTT Năng lượng tái tạo
NLM & TT Năng lượng mới và tái tạo
NLMT Năng lượng mặt trời
PMT Pin mặt trời
PV Dàn pin mặt trời Photovoltaic
NL gió Năng lượng gió
ĐCG Động cơ gió hay Turbine gió
MPD Máy phát điện
DC điện 1 chiều
AC điện xoay chiều
GOCT Bộ tiêu chuẩn kỹ thuật của Liên Xô cũ
ДГ8ЧН Máy phát điện chạy bằng dầu Diezen do Nga chế tạo
Trang 7DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Công suất điện sản xuất từ năng lượng gió trên thế giới 19
Bảng 2.2 Sản lượng khai thác của Vietsovpetro qua các năm 48
Bảng 2.4 Kích thước Block dự kiến lắp đặt Turbine gió và NLMT 55 Bảng 2.5 Thống kê phụ tải liên tục của giàn MSP-9 58 Bảng 2.6 Thống kê số lượng, chủng loại, công suất chiếu sáng giàn MSP-9 60
Bảng 2.10 Tổng hợp chi phí cho 1KWh điện giàn MSP-9 65 Bảng 3.1 Thống kê các khu block chức năng MSP-9 70
Bảng 3.3 Thống kê khí hậu, môi trường giàn MSP-9 71 Bảng 3.4 Bảng công suất thiết bị chiếu sáng trong ngày (nguồn MSP-9) 74 Bảng 3.5 Tải tiêu thụ theo “ngày” và “đêm” trong ngày 75
Bảng 3.7 Nhu cầu phụ tải theo thời gian của MSP-9 77 Bảng 3.8 Số giờ nắng đỉnh trung bình trong năm trên bề mặt nghiêng 83 Bảng 3.9 Số lượng Turbine và Panel PMT lắp đặt trên giàn 9 85
Bảng 3.12 Phương án 2 – kết hợp LED, NL Gió, NLMT 88 Bảng 3.13 Sản lượng điện hàng năm do hệ Gió + PV tạo ra 89
Trang 8Bảng 3.16 Hiệu quả kinh tế -phương án 1 93
Bảng 3.19 Tổng vốn đầu tư ban đầu cho phương án 2 95 Bảng 3.20 Chi phí thay thế thiết bị hàng năm cho đèn LED 97
Bảng 3.22 Bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế 2 phương án 100
Trang 9DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời 15
Hình 1.6 nguyên lý hoạt động tháp năng lượng mặt trời 17
Hình 1.12 Hệ lai ghép thanh góp AC nối mạng điện lưới 29 Hình 1.13 Trạng thái các thiết bị trong quá trình vận hành của hệ thống 30 Hình 1.14 Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép 33
Hình 2.3 Cấu tạo giàn khai thác cố định có tháp khoan (mặt hông) 51 Hình 2.4 Cấu tạo giàn khai thác cố định có tháp khoan (mặt trước) 52 Hình 2.5 Sơ đồ giàn cố định đã tháo tháp khoan 55 Hình 2.6 Sơ đồ 1 dây hệ thống cung cấp điện giàn 9 56 Hình 2.7 Biểu đồ phụ tải điện điển hình TB trong ngày giàn 9 57 Hình 2.8 Biểu đồ phụ tải điện điển hình TB trong tháng giàn 9 57 Hình 3.1 Đồ thị tốc độ gió trung bình trong năm ở khu vực giàn MSP-9 72 Hình 3.2 Biểu đồ bức xạ NL mặt trời (kWh/m2/ ngày) 73 Hình 3.3 Biểu đồ phụ tải chiếu sáng trong ngày 76
Trang 10Hình 3.6 Cấu tạo động cơ gió Elena 80
Hình 3.9 Biểu đồ phụ tải chiếu sáng trong ngày (đèn LED) 87 Hình 3.10 Biểu đồ phân tích độ nhạy phương án 1 101 Hình 3.11 Biểu đồ phân tích độ nhạy phương án 2 101
Trang 110 PHẦN MỞ ĐẦU
0.1 LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
0.1.1 Cơ sở khoa học:
Trong bối cảnh ngày càng cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch nội địa, giá dầu thế giới tăng cao và sự phụ thuộc ngày càng nhiều hơn vào giá năng lượng thế giới, khả năng đáp ứng năng lượng đủ cho nhu cầu trong nước ngày càng khó khăn và trở thành một thách thức lớn Việt Nam là nước có nguồn tài nguyên tái tạo sạch khá dồi dào, là một trong những nước nằm trong giải phân bố ánh sáng nhiều nhất trong năm theo bản đồ bức xạ Mặt trời của thế giới nhờ bờ biển dài tới hơn 3.000 km, có khả năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm thiểu tác động tới môi trường Vì vậy việc xem xét khai thác nguồn năng lượng tái tạo sạch thay thế cho năng lượng truyền thống có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng và phát triển bền vững
Mặt khác, sau thảm họa kép động đất - sóng thần, nước Nhật còn bị thảm họa về rò
rỉ nhà máy điện hạt nhân Pukoshima, nước Nhật đã tuyên bố giảm dần năng lượng hạt nhân, đầu tư nghiên cứu năng lượng tái tạo Các nước châu Âu mà dẫu đầu là Đức, cũng đã tuyên bố chuyển dần sang nguồn năng lượng tái tạo Đây là cơ hội tốt
để ngành công nghệ sạch sử dụng năng lượng mặt trời – gió phát triển Giá trị đầu
tư cho thiết bị cũng sẽ giảm
Mỗi năm Việt Nam có khoảng 2.000-2.500 giờ nắng với mức chiếu nắng trung bình khoảng 150kCal/cm2, tương đương với tiềm năng khoảng 43,9 triệu tấn dầu qui đổi/năm Trong khi đó năng lượng gió cũng khá hấp dẫn, có thể đạt công suất phát điện khoảng 800-1.400 kwh/m2/năm trên đất liền, từ 500-1.000 kwh/m2/năm tại các khu vực bờ biển
0.1.2 Tính thực tiễn:
Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro là một đơn vị tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ngoài khơi thềm lục địa phía nam của Việt Nam thuộc lô 09-1, nhiên liệu phục
vụ cho quá trình khoan và khai thác hàng năm tốn rất nhiều chi phí, hiện chỉ có một
số giàn khai thác công nghệ trung tâm mới có điều kiện lắp đặt máy phát điện Turbine khí, sử dụng nguồn khí đồng hành tại chỗ, xử lý và sử dụng Còn lại một loạt các giàn khác như giàn khai thác dầu cố định (giàn cố định MSP, RP), giàn nhẹ khai thác dầu (giàn nhẹ BK, RC), không thể đầu tư máy phát điện Turbine khí và phải chạy máy phát truyền thống dùng dầu Diezen Việc vận chuyển dầu Diezen ra
Trang 12các công trình biển này khá khó khăn, nhất vào mùa biển động vì phải dùng tàu vận tải vận chuyển Hơn nữa, việc chạy máy phát điện Diezen cũng gây ô nhiễm môi trường cho cả vùng biển
Các công trình dầu khí biển (CTB) của Vietsovpetro nằm trong vùng biển nhiều nắng và gió nên việc sử dụng năng lượng sạch hệ lai ghép gió - năng lượng mặt trời
là hoàn toàn phù hợp Trước đây, khi các giàn cố định và giàn nhẹ nói trên còn khai thác dầu thô với sản lượng lớn, vấn đề tiết kiệm chi phí nói chung và chi phí năng lượng nói riêng chưa được đặt ra Tuy nhiên hiện nay, sản lượng khai thác dần tụt giảm, chi phí vận hành, bảo dưỡng các giàn này trở thành gánh nặng cho Vietsovpetro Hàng loạt biện pháp khác nhau đã được đặt ra để tiết kiệm chi phí như giảm nhân lực, giảm vật tư tiêu hao, tiết kiệm năng lượng, v.v… đã trở nên vô cùng cấp bách
Chính vì những lý do nêu trên tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Phân tích, đánh
giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió – mặt trời, ứng dụng đèn LED cung cấp điện, tiết kiệm cho các giàn khai thác dầu khí biển – LDDK VIETSOVPETRO” cho luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh của mình Dựa trên
các cơ sở căn cứ khoa học, tham khảo kinh nghiệm của các nước khác cũng như từ thực trạng sử dụng năng lượng của Vietsovpetro, luận văn xin đề xuất một số giải pháp và kiến nghị nhằm giải quyết vấn đề mang tính cấp bách này
Tuy nhiên, đây là một đề tài rộng, đòi hỏi phải có sự nghiên cứu, đóng góp của nhiều nhà khoa học cũng như những người hoạt động thực tiễn Với khả năng và trình độ có hạn, mong muốn của tác giả chỉ là đóng góp những ý kiến nhỏ bé từ nghiên cứu của bản thân vào vấn đề rộng lớn này
0.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích nghiên cứu: đánh giá khả năng áp dụng hệ lai ghép trên các công trình
biển hiện hữu của Vietsovpetro
Luận văn xác định 3 mục tiêu nghiên cứu sau:
Trang 130.2.3 Phân tích hiệu quả kinh tế đánh giá các phương án sử dụng năng lượng
và đưa ra một số giải pháp ứng dụng hệ lai ghép gió - năng lượng mặt trời và ứng dụng đèn LED trên giàn cố định
0.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
0.3.1 Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ lai ghép năng lượng gió – năng lượng mặt trời và đèn LED tiết kiệm điện khi sử dụng kết hợp vào hệ thống năng lượng hiện có trên giàn cố định của Vietsovpetro
0.3.2 Phạm vi nghiên cứu luận văn:
Luận văn tập trung nghiên cứu hiệu quả kinh tế việc sử dụng năng lượng trên giàn khai thác dầu khí thông dụng trong Vietsovpetro hiện nay là giàn cố định
0.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Trên cơ sở nghiên cứu, thu thập tài liệu thông tin thứ cấp có liên quan trong các báo cáo sử dụng năng lượng hàng năm của Vietsovpetro, thu thập tài liệu (số liệu) sơ cấp trên công trình biển theo mục đích nghiên cứu Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả sử dụng phương pháp thống kê, phân tích, tổng hợp và so sánh để làm
rõ nội dung nghiên cứu mà đề tài đặt ra
Cấu trúc luận văn bao gồm các chương sau:
CHƯƠNG 1 – NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO, ĐÈN LED VÀ ỨNG DỤNG
CHƯƠNG 2 – THỰC TRẠNG NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ - NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐÈN LED
CHƯƠNG 3– PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐÈN LED CHO GIÀN KHAI THÁC DẦU KHÍ CỐ ĐỊNH
Trang 14CHƯƠNG 1 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO, ĐÈN LED VÀ ỨNG DỤNG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG GIÓ,
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, ĐÈN LED 1.1.1 Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo
1.1.1.1 Đặc tính phong phú và có thể tái sinh
Có thể nói các nguồn năng lượng mới và tái tạo (NLM & TT) rất phong phú và có sẵn, không những thế hầu hết các nguồn năng lượng này đều có thể tái tạo được
Về nguồn mà nói thì năng lượng mặt trời hết sức dồi dào, rồi gió, năng lượng thủy điện nhỏ, năng lượng sinh khối, năng lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt cũng có trữ lượng khá lớn nếu không muốn nói là khó có thể cạn kiệt được Tiềm năng của năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục
mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (ví dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái Đất Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này
là việc khai thác các nguồn năng lượng như than đá hay dầu mỏ, những nguồn năng lượng truyền thống mà ngày nay được tiêu dùng nhanh hơn là được tạo ra rất nhiều
1.1.1.2 Đặc tính sạch và bảo vệ môi trường:
Tất cả các nguồn NLM & TT đều sạch nên việc sử dụng các nguồn năng lượng này
sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián tiếp cho kinh tế So sánh với các nguồn năng lượng truyền thống như: Than đá, hoá thạch hay thuỷ điện, năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội