DỰ BÁO PHỤ TẢI VÀ THIẾT KẾ LƯỚI TRUYỀN TẢI

Nói chung nội dung của việc QHPTHTĐ là giải bài toán tối ưu trong sự ràng buộc theo ba bước như sau : Bước 1 : Lựa chọn mục tiêu, các chỉ tiêu phát triển và các hạn chế Nhóm 1 : Cho t

DỰ BÁO PHỤ TẢI

VÀ THIẾT KẾ LƯỚI

TRUYỀN TẢI

chưa được giải quyết một cách thấu đáo

 Việc QHPTNL bao gồm nhiều lĩnh vực rộng lớn mà trong

đó QHPTHTĐ là quan trọng nhất

Nói chung nội dung của việc QHPTHTĐ là giải bài toán tối

ưu trong sự ràng buộc theo ba bước như sau :

Bước 1 : Lựa chọn mục tiêu, các chỉ tiêu phát triển và các hạn chế

Nhóm 1 : Cho trước vốn đầu tư và các nguồn lực, cần khai thác sử

dụng tối ưu để đạt kết quả tốt nhất (ví dụ đạt sản lượng cao nhất)

Nhóm 2 : Cho yêu cầu của sản xuất (ví dụ cho sản lượng cần có),

cần làm cách nào để đạt được yêu cầu đó với chi phí nhỏ nhất

VẤN ĐỀ CHUNG

CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG

1.1 Quá trình phát triển của các hệ thống năng lượng trên thế giới

1.2 Tình hình năng lượng trên thế giới

1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

1.4 Tình hình năng lượng ở Việt Nam

1.5 Giá cả năng lượng và chính sách của các quốc gia 1.6 Quản lí nhu cầu năng lượng

1.1 Quá trình phát triển của các hệ

thống năng lượng trên thế giới

 1.1.1 Lịch sử phát triển của việc sử dụng năng

lượng trên trái đất

 1.1.2 Đặc điểm của cuộc cách mạng khoa học kỹ

thuật ở nửa cuối thế kỉ 20 về mặt năng lượng

 1.1.3 Những đặc điểm đặc trưng của hệ thống năng lượng

1.1.1 Lịch sử phát triển của việc sử dụng năng

lượng trên trái đất

 Từ TKVI BC: biết các mẩu hổ phách được cọ sát sẽ hút các vật nhỏ nhẹ và đá nam châm có thể hút các mạt sắt Hylạp “electron - hổ phách”→ Thuật ngữ “electric”

Hàng loạt các phát minh của các nhà bác học đã thúc đẩy quá trình phát triến của ngành điện lực

 4/9/1882 NMĐ đầu tiên trên thế giới ra đời, tại New York

 Việc tải dòng điện xoay chiều đi xa lần đầu tiên được

thực hiện ở Pháp vào năm 1884.

1.1.1 Lịch sử phát triển của việc sử dụng

năng lượng trên trái đất

Quan hệ giữa công suất đơn vị phát với các các loại nguồn

năng lượng trong 300 năm qua

1.1.2 Đặc điểm của cuộc cách mạng khoa học

kỹ thuật ở nửa cuối thế kỉ 20 về mặt năng l ợng

1 Sự tăng vọt nhu cầu các dạng năng l ợng khác nhau và đặc biệt là sự xâm nhập rộng rãi của điện năng vào mọi lĩnh vực hoạt động của con ng ơì

2 Sự phát triển mạnh mẽ các ph ơng tiện vận tải và thông tin.

3 Sự khám phá ra các mỏ dầu khí mới do việc áp dụng các

ph ơng pháp thăm dò hiện đại đã bác bỏ quan điểm cũ về những khả năng rất hạn chế của các mỏ dầu.

4 Sự phát triển mạnh mẽ của ngành năng l ợng nguyên tử do những thành tựu to lớn của vật lí học và của các ngành kĩ thuật có liên quan.

- Năng l ợng th ờng chiếm 1/3 ngân sách đầu t của nhà n ớc

- Hơn 15% ng ời lao động hoạt động ở khu vực này.

5 Năng l ợng tham gia vào hầu hết các quá trình công nghệ

1.2 T×nh h×nh n¨ng l îng trªn thÕ giíi

1.2.1 Tình hình các nguồn năng lượng không tái tạo

được trên thế giới 1.2.2 Các nguồn năng lượng mới và tái tạo được

1.2.3 Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lượng trên thế

giới 1.2.4 Sự phát triển không đồng đều về năng lượng trên

thế giới

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

 Dầu và các sản phẩm của dầu mỏ

- Ưu điểm: nhiệt lượng cao, dễ chuyên trở, có trữ lượng khá được xem là nguồn năng lượng số 1 của thế giới, 3 GTOE trữ lượng (30% tiêu thụ ở dạng sơ cấp).

- Được khai thác chủ yếu ở dưới lòng đất Trữ lượng dầu chủ yếu phân bố ở Trung Cận Đông 65,2% và Trung, Nam Mỹ 11,6%.

- Công nghệ khai thác dầu mỏ được hình thành và phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng dầu mỏ.

- Các sản phẩm của dầu mỏ ← lọc dầu thô, chi phí lọc dầu chiếm 20% tổng chi phí tính đến hộ tiêu thụ cuối cùng (chưa kể thuế)

- Trữ lượng than trên thế giới khoảng trên 1.000 tỉ tấn.

- Công nghiệp khai thác than có nhiều bất lợi, trước hết là tính ì của nó, cho dù cơ giới hóa rất nhiều nhưng vẫn phải sử dụng nhiều lao động Mặt khác thiếu tính đa dạng trong sử dụng.

- Đáng chú ý: việc đốt than gây ra những hậu quả khá nghiêm trọng, nhất là lượng khí thải CO 2 , bụi than, NO x , SO x .

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

 Khí thiên nhiên

- Chiếm vị trí thứ 3 trong bảng cân bằng năng lượng thế giới: sản lượng

thương mại khoảng 2 Tm 3 (2.10 12 m 3 ), chiếm 20% tiêu thụ năng lượng sơ cấp (2 Tm 3 khí lẫn trong dầu thô hoặc quay trở lại vỉa dầu hoặc bốc

- Là nguồn tài nguyên phong phú trên thế giới, phân bố đều hơn so với dầu mỏ.

- Chi phí khai thác rẻ nhưng chi phí vận chuyển rất cao, chiếm gần 40%

tổng chi phí kĩ thuật.

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

 Năng lượng điện

- Được xem là nguồn năng lượng sơ cấp nếu nó được sản

xuất từ thủy năng, địa nhiệt, nguyên tử, quang điện, gió, thủy triều;

- Được xem là nguồn năng lượng thứ cấp nếu được sản suất

ở các nhà máy nhiệt điện dùng than, dầu hoặc khí thiên

nhiên.

- Năm 2001 toàn thế giới đã sản xuất một lượng điện năng là 14,851 TWh (trong đó các nhà máy nhiệt điện chiếm 64%, nhà máy thủy điện 17,3%, nhà máy điện nguyên tử 17% và còn lại từ địa nhiệt, điện Mặt Trời, phong điện và rác rưởi

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

 Năng lượng điện

- Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu cổ điển chiếm vị trí quan trọng trong sản xuất điện ở nhiều nước

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

 Năng lượng điện

- Năng lượng thủy lực trên Trái Đất là 2,26.106 MW, tương đương với 540 triệu tấn than

- Các nhà máy thủy điện sản xuất 54% điện sơ cấp.

- Tỷ lệ sản xuất điện năng từ thủy điện của châu Mỹ tinh vượt trước rất xa so với các nước khác trên toàn thế giới (chiếm 58%).

La Thủy điện còn có nhiều lợi ích khác: giao thông đường thủy, điều tiết thủy lợi, chống lũ, nuôi trồng thủy sản…

- Chi phí xây dựng thủy điện đắt nhưng chi phí vận hành thì rẻ (không mất chi phí nhiên liệu).

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

447 lò phản ứng đang vận hành trên thế giới với tổng công suất trang bị khoảng 359 GW và tổng sản lượng điện là 2.575 TWh Các nhà máy này sản xuất 46% điện năng sơ cấp trên toàn thế giới

Pháp – 57 lò - 63.000 MW; Nhật – 51 lò – 45.000 MW; Đức – 19 lò - 22.000 MW; Nga – 29 lò – 21.000 MW;

Anh–33 lò - 13.000 MW; Trung Quốc – 3 lò – 2.300 MW;

1.2.1 T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng l îng kh«ng

t¸i t¹o ® îc trªn thÕ giíi

 Năng lượng điện

- Vấn đề an toàn hạt nhân: tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island của Mĩ năm 1979; thảm họa Chernobyl

năm 1986; vụ rò rỉ hạt nhân ở đông bắc Nhật Bản.

- Các nhà máy điện nguyên tử hiện nay dùng phản ứng phân hạch uranium và plutonium Trữ lượng của chúng rất lớn

nhưng cũng chỉ có hạn Nếu sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân đơteri (D – là đồng vị phóng xạ của hydro) thì sẽ thu

được năng lượng nhiều gấp 6 lần so với phản ứng phân hạch uran D có nhiều trong nước biển, có trữ lượng khoảng

44.000 tỉ tấn.

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

- Nguồn năng lượng tái tạo chiếm ¼ công suất tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới và cung ứng 18% nguồn điện năng cho hành tinh (2009)

- Khoảng 70tr hộ dân sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời.

- Nguồn vốn đầu tư cho năng lượng tái tạo trong năm 2008 và 2009 chiếm hơn một nửa tổng số tiền đầu tư cho việc tạo ra các nguồn năng lượng mới trên toàn cầu

- 2005 - 2009 công suất năng lượng gió tăng trung bình 27% mỗi năm, máy nước nóng năng lượng mặt trời tăng 19% và sản xuất

ethanol tăng 20% Năng lượng sinh khối và năng lượng địa nhiệt (tạo ra nguồn điện và nhiệt) cũng tăng trưởng mạnh

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

 Năng lượng Mặt Trời

- Mặt Trời là một khối khí hình cầu, có đường kính 1,39.10 6

km, tự quay quanh trục như một vật rắn Khoảng cách trung bình từ Mặt Trời đến Trái Đất là 149,6.10 6 km Có thể coi đây

Nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

- Nhiệt năng của Trái Đất là khoảng 64 tỉ kWh, khoan sâu

này phụ thuộc vào từng nơi.

- Các bồn nước nóng là kết quả của lớp magma trộn lẫn với

đá nóng chảy (nham thạch của núi lửa) và khí thẩm thấu qua lớp vỏ cứng của Trái Đất Nếu lớp nhão này xuyên qua lớp vỏ trào lên bề mặt sẽ phun thành núi lửa Nếu lớp thẩm thấu này dừng lại ở lớp gần mặt trái đất thì tạo thành hệ đá nóng, bồn địa nhiệt

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

 Nguồn năng lượng địa nhiệt

** Bồn nhiệt hơi khô

- Người ta khoan 1 lỗ sâu đến bồn chứa hơi nóng, hơi nóng phun ra với áp suất rất cao → dùng trực tiếp để chạy tuabin như nhà máy nhiệt điện.

- Trong hơi nóng có chứa các khí CO2, H2S, NH3 và không có hoặc có 1 ít hơi nước H2O → gọi là hơi khô.

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

 Nguồn năng lượng địa nhiệt

** Bồn nhiệt nước nóng

- Do nước sôi ở nhiệt độ sâu áp suất cao nên nhiệt độ sôi đạt tới

180 o C-370 o C và năng lượng tồn tại dưới dạng hơi nước nóng

- Khi xuyên qua lớp bề mặt Trái Đất có áp suất khí quyển nước bốc hơi nhanh tạo ra áp suất cao như được đun trong nồi supde, trong hơi nước có chứa 10% - 20% nước nên người ta gọi là bồn hơi ẩm.

- Phải dùng công nghệ đặc biệt để tách nước ra khỏi hơi nóng,

vì trong nước có chứa nhiều loại cặn, các loại muối khoáng,

và các nguyên tố nặng, chúng dễ gây hiện tượng ăn mòn các thiết bị.

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

 Nguồn năng lượng địa nhiệt

**Hệ đá nóng khô (Hot dry rock systems)

- Hầu hết mỏ địa nhiệt loại này đều nằm ở gần bề mặt Trái Đất, không tiếp xúc trực tiếp với các mạch nước ngầm nên ở đây không có hơi nước hoặc nước nóng.

- Để khai thác người ta thường dùng phương pháp khoan hai lỗ gần nhau theo hình chữ V để dẫn nước xuống và hơi nóng lên

- Theo đánh giá thì nguồn tài nguyên địa nhiệt trên toàn thế giới

có thể khai thác vào khoảng 880 GTOE, trong đó có 60 GTOE

đã được xác định.

Nhà máy điện địa nhiệt

1.2.2 Các nguồn năng lượng mới

và tái tạo được

 Nguồn năng lượng gió

- Vào TK II trước công nguyên, cối xay gió đầu tiên đã được chế tạo và sử dụng ở Trung Đông và Trung Quốc.

- Đầu tiên cối xay gió được sử dụng để xay ngũ cốc, sau đó được dùng để bơm nước và cưa gỗ.

- Qua nhiều thế kỷ năng lượng gió trở thành nguồn năng lượng quan trọng, người ta sản xuất điện và bơm nước từ nguồn năng lượng này và đặc biệt nó được sử dụng phân tán ở những vùng xa xôi.

- Người ta biến đổi năng lượng gió thành điện năng bằng cách sử dụng các tuabin khí động.

Nhµ m¸y ®iÖn ch¹y b»ng søc giã

1.2.3 Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lượng

trên thế giới

lần của thế giới là 11 tỉ 149 triệu tấn than tiêu chuẩn; dự báo đến năm 2050, dân số thế giới sẽ đạt mức 10 tỉ và lượng năng lượng cần dùng sẽ là từ 25 tỉ 340 triệu đến 29 tỉ tấn than tiêu chuẩn.

các ngành công nghiệp khác trong nền kinh tế quốc dân

EI

Y

Y – Tổng sản phẩm quốc nội, [đơn vị tiền tệ]

1.2.3 Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lượng

trên thế giới

thiết để sản xuất ra một đơn vị tiền tệ (VND, USD, EURO…) Sự biến thiên của cường độ năng lượng cần thiết

để sản xuất ra 1 đơn vị năng lượng theo thời gian (năm) đặc trưng cho quá trình tăng trưởng kinh tế của một đất nước.

ba ngành kinh tế chủ yếu là: công nghiệp 40%; khu vực nhà

ở và phi sản xuất (trong đó có nông nghiệp) 40%; giao

thông vận tải 20% Cơ cấu này thay đổi tùy thuộc vào từng quốc gia, từng vùng.

t 50

1.2.4 Sự phát triển không đồng đều

về năng lượng trên thế giới

trên thế giới trong TK XX là sự phát triển không đồng đều Những nước công nghiệp phát triển như Mĩ, Tây Âu và Nhật Bản chỉ chiếm dưới 10% diện tích, dưới 20% dân số nhưng có trên 50% sản xuất công nghiệp của thế giới, khoảng 65% sản xuất điện năng và tiêu thụ trên 55% các nguồn năng lượng thương mại.

thế giới là rất lớn, tỷ lệ đó từ 1 đến 40 lần, các nước công

nghiệp phát triển (Mỹ, Nhật Bản…) tiêu thụ xăng, khí thiên nhiên và điện rất lớn, 8TOE/người.năm, trong khi đó các

nước thuộc thế giới thứ 3 chỉ 0,2TOE/người.năm

1.2.4 Sự phát triển không đồng đều

về năng lượng trên thế giới

1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

giới được đặc trưng bởi 1 số đặc điểm chính như sau:

và phân phối năng lượng chuyển dần sang tư nhân Đặc biệt trong ngành điện thì tư nhân hóa đã trở thành một xu thế rõ nét trong tất cả các nhóm nước và khu vực trên thế giới.

nhân hoạt động trong mọi lĩnh vực của ngành năng

lượng.

1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

được đặc trưng bởi 1 số đặc điểm chính như sau:

- Phi tập trung trong quản lý, đầu tư và quy hoạch phát triển năng lượng để đáp ứng ngày càng tốt hơn với nhu cầu của nền kinh tế thị trường mở và khả năng đáp ứng những nhu cầu cấp thiết về nguồn năng lượng sơ cấp cũng như nhân lực và nguồn vốn.

- Các nước đang phát triển với tốc độ tăng trưởng kinh tế và nhu cầu năng lượng cao hơn nhiều so với các nước phát

triển sẽ chiếm phần lớn trong cán cân năng lượng thế giới

1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

 Nhu cầu của thế giới về năng lượng dự kiến sẽ tăng khoảng 53% vào năm 2035 so với mức tiêu thụ của năm 2008, trong đó hai nền kinh tế lớn đang nổi lên là Trung Quốc và Ấn Độ chiếm một nửa trong mức tăng này.

- Báo cáo "Viễn cảnh Năng lượng quốc tế" do Cơ quan quản lý

thông tin năng lượng của Bộ Năng lượng Mỹ vừa công bố cho

biết trong năm 2008, Trung Quốc và Ấn Độ chỉ tiêu thụ 21% tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu, nhưng đến năm 2035, tỷ lệ này

sẽ tăng vọt lên mức 31% Đến năm 2035, nhu cầu tiêu thụ năng lượng của Trung Quốc sẽ vượt nhu cầu này của Mỹ khoảng 68%.

1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

 Các nguồn năng lượng tái sinh được dự báo sẽ là lĩnh vực năng

lượng tăng nhanh nhất trong vòng 25 năm tới Nhu cầu của thế giới đối với các nguồn năng lượng tái sinh trong thời gian này tăng trung bình mỗi năm 2,8%, dự kiến đến năm 2035 chiếm khoảng 15% tổng nhu cầu năng lượng của thế giới so với 10% của năm 2008

 Giá dầu thô trên thị trường thế giới đến năm 2035 dự báo ở mức 125 USD/thùng, thấp hơn mức 133 USD/thùng do cơ quan này đưa ra trong bản báo cáo công bố hồi tháng 5/2010 Nhu cầu của thế giới đối với dầu lửa và các loại nhiên liệu hóa lỏng khác tăng thêm

khoảng 26,9 triệu thùng/ngày trong khoảng thời gian từ năm 2008 đến năm 2035

1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

 Nhu cầu dầu lửa của thế giới trong năm nay dự kiến đạt

khoảng 89,3 triệu thùng/ngày và năm sau khoảng 90,7 triệu thùng/ngày Mức tiêu thụ của thế giới đối với khí tự nhiên dự báo cũng tăng khoảng 52% lên 169.000 tỷ m3 vào năm 2035 Tổng nhu cầu năng lượng của thế giới tăng trung bình 1,6% trong khoảng thời gian từ năm 2008 đến năm 2035, trong đó phần lớn là mức tăng từ các nền kinh tế đang phát triển.

1.4 Tình hình năng lượng ở Việt Nam

1.4.1 Nguồn năng lượng sơ cấp

tương đương công suất lắp đặt khoảng 31.000 MW

trường thì tiềm năng kinh tế chỉ còn khoảng 75-80 tỉ kWh, tương đương với công suất lắp đặt 18.000-20.000 MW

được xây dựng ở nước ta là 4115 MW tương ứng sản lượng điện trung bình hàng năm khoảng 18 tỉ kWh Trữ năng kinh tế của 10 lưu vực sông chính chiếm 85,9% trữ năng kinh tế trên toàn lãnh thổ.