sự phát triển của các hệ thống năng lượng

Các nguồn năng lượng không tái tạo • D ầu và cỏc sản phẩm của dầu mỏ - Ưu điểm: nhiệt lượng cao, dễ chuyờn chở, cú trữ lượng khỏ được xem là nguồn năng lượng số 1 của thế giới - Theo BP

Trang 1

D Ự BÁO PHỤ TẢI

TS PH ẠM MẠNH HẢI

Trang 2

V ẤN ĐỀ CHUNG

2

Năng lượng

Mọi quốc gia

Động lực

của cuộc

sống Quy hoạch HTĐ

Phương pháp Mô hình hóa

Gi ải bài toán

Trang 3

V ẤN ĐỀ CHUNG

T ối ưu hóa HTĐ

Bài toán 1 : Tối ưu hóa

HTĐ sẵn có

Bài toán 2 : Tối ưu hóa

Trang 4

CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA

1.1 Quá trình phát tri ển của các hệ thống năng lượng

trên th ế giới 1.2 Tiêu th ụ năng lượng trên thế giới

1.3 D ự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới

1.4 Tiêu th ụ năng lượng ở Việt Nam

1.5 Giá c ả năng lượng và chính sách của các quốc gia 1.6 Qu ản lí nhu cầu năng lượng

4

Trang 5

1.1 Quá trình phát tri ển của các hệ

• 1.1.1 L ịch sử phát triển của việc sử dụng năng

lượng trên thế giới

• 1.1.2 Đặc điểm của cuộc cách mạng khoa học kỹ

thu ật ở nửa cuối thế kỉ 20 về mặt năng lượng

• 1.1.3 Nh ững đặc điểm đặc trưng của hệ thống năng lượng

Trang 6

1.1.1 L ịch sử phát triển của việc sử dụng năng

lượng trên trái đất

6

S ản lượng điện từ năm 1985- 2012

1.0 10.0 100.0 1000.0 10000.0

US Pháp

Vi ệt Nam TWh

Ngu ồn: http://www.bp.com

Trang 7

1.1.1 L ịch sử phát triển của việc sử dụng năng

lượng trên trái đất

100.0 150.0 200.0

250.0

Indonesia Malaysia Philippines Singapore Thailand Vietnam TWh Sản lượng điện năm 2012

Trang 8

1.1.1 L ịch sử phát triển của việc sử dụng

năng lượng trên trái đất

thương mại đầu tiên trên thế giới tại London (Edison

Electric Light Station)

Manhattan

8

Trang 9

1.1.2 Đặc điểm của cuộc cách mạng khoa học

kỹ thuật ở nửa cuối thế kỉ 20 về mặt năng lượng

1 Sự tăng vọt nhu cầu các dạng năng lượng khác nhau và

đặc biệt là sự xâm nhập rộng rãi của điện năng vào mọi lĩnh vực hoạt động của con ngươì

2 Sự phát triển mạnh mẽ các phương tiện vận tải và thông tin

3 Sự khám phá ra các mỏ dầu khí mới do việc áp dụng các phương pháp thăm dò hiện đại đã bác bỏ quan điểm cũ về những khả năng rất hạn chế của các mỏ dầu

Trang 10

1.1.3 Nh ững đặc điểm đặc trưng của

Trang 11

1.2 Tình hình năng lượng trên thế giới

1.2.1 T ổng quan cỏc nguồn năng lượng trờn thế giới

1.2.2 Cỏc ngu ồn năng lượng khụng tỏi tạo

1.2.3 Cỏc ngu ồn năng lượng mới và tỏi tạo

1.2.3 Qui mụ và cơ cấu sản xuất năng lượng trờn thế

gi ới 1.2.4 S ự phỏt triển khụng đồng đều về năng lượng trờn

Trang 12

12

World Energy Production (2011)

(source: BP Statistical Review of

World Energy 2011, BP)

31.7

4.8 6.3

1.6 23.7

32.0

Coal Nuclear Hydroelectric Renewables Natural gas Oils

Trang 13

World Energy Consumption (2012)

(source: BP Statistical Review of

World Energy 2012, BP)

29.9

Nuclear Hydroelectric Renewables

Trang 14

1.2.1 Các nguồn năng lượng không tái tạo

• D ầu và cỏc sản phẩm của dầu mỏ

Eurasia Total Middle East Total Africa

Total Asia Pacific Total World

Trang 15

• D ầu và cỏc sản phẩm của dầu mỏ

- Ưu điểm: nhiệt lượng cao, dễ chuyờn chở, cú trữ lượng khỏ được xem là nguồn năng lượng số 1 của thế giới

- Theo BP (tập đoàn dầu lớn nhất thế giới của Anh), trong năm

2012, sản lượng dầu toàn cầu là 3995.6 triệu tấn (toe) tương đương 28.54 tỉ thựng (boe)

- Trữ lượng dầu đến cuối năm 2011 toàn cầu: 1668.9 tỉ thựng

Trang 16

Total S

& Cent

America

Total Europe

&

Eurasia

Total Middle East &

Africa

Total Asia Pacific

Total World

Trang 17

• Than đỏ

- Là nguồn năng lượng rẻ nhất trong cỏc loại nguồn năng lượng húa thạch nờn vẫn được sử dụng nhiều trong tương lai

- Trữ lượng than cũn lại: 861 tỷ tấn

- Cụng nghiệp khai thỏc than cú nhiều bất lợi, trước hết là tớnh ỡ của nú, cho dự cơ giới húa rất nhiều nhưng vẫn phải

sử dụng nhiều lao động

Trang 18

• Khớ thiờn nhiờn

18

- 20.0

Eurasia Total Middle East Total Africa

Total Asia Pacific Total World

TR Ữ LƯỢNG KHÍ THIấN NHIấN ĐẦU NĂM 2013 Tm3

Trang 19

- Phong phỳ trờn thế giới, phõn bố đều hơn so với dầu mỏ

- Chi phớ khai thỏc rẻ nhưng chi phớ vận chuyển rất cao, chiếm gần 40% tổng chi phớ kĩ thuật

Trang 20

• Năng lượng Mặt Trời

20

1.2.2 Các ngu ồn năng lượng mới và tái tạo

Trang 21

• Năng lượng Mặt Trời

Trang 22

Nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời

22

Trang 23

• Pin năng lượng mặt trời (Photovoltaic cells)

được sử dụng để chuyển hóa năng lượng thành d ạng điện

Trang 24

Nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời

24

• Pin mặt trời cần một

bộ pin ngoài để tích năng lượng

• Phát triển cho khu

vực nhu cầu nhỏ và điện lưới hạn chế

Trang 25

• Các d ự án đã được hoàn thành Việt Nam

Nóc tòa nhà b ộ Công thương: 12 kWp

Cù Lao Chàm: 28kWp (+20 kW diesel)

TT h ội nghị Quốc gia Mỹ Đình: 154 kWp

• Nhà máy l ớn trên thế giới:

Agua Caliente Solar Project (USA): 251.3 kWp

Trang 26

26

Ti ềm năng NLG tại VN

(Theo WorldBank Asia)

+ 6m/s t ại độ cao 65m (39%) + Mi ền Trung, Tây Nguyên, Tây Nam Bộ + H ải đảo xa bờ

Quy ho ạch điện lực QG

(Theo Quy ho ạch điện VII)

+ 1.000 MW vào năm 2020, chiếm 0,7%

điện năng sản xuất + 6.200 MW vào năm 2030, chiếm 2,4%

điện năng sx

Các D ự án điện gió nối lưới

(Theo B ộ Công thương)

+ T ập trung tại các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên, Tây Nam B ộ và hải đảo như Bình Thu ận, Ninh Thuận, Lâm Đồng

+ Hi ện có 21 dự án điện gió quy mô nối lưới

v ới tổng công suất là 2.000MW + Tri ển khai chậm và mang tính thăm dò

T ỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ NỐI LƯỚI TẠI VIỆT NAM

Trang 27

Trong đất liền

M ột số DA điện gió nối lưới tiêu biểu:

+ DA nhà máy điện gió Bạc Liêu (62*1.6 MW) + DA nhà máy điện gió Phương Mai- Bình Định (12*2.5MW)

+ DA NM điện gió Ninh Hải - Ninh Thuận (70MW) + DA NM điện gió Mẫu Sơn – Lạng Sơn (80*2.5 MW) + DA NM điện gió Phước Dân – Ninh Thuận (50MW) + DA NM điện gió Cần Giờ - Tp.HCM (200MW) + DA NM Tuy Phong 1 – Bình Thu ận (120MW): Cho đến nay, đây là dự án điện gió nối lưới đầu tiên và duy nhất tại Việt Nam đã hoàn thành và đi vào vận hành ổn định giai đoạn 1 (2*1.5 MW).

Trang 28

Tuabin gió + Các tuabin đều được nhập từ nước ngoài.

+ Tuabin tr ục ngang (upwind) + T ừ 1.5MW - 2.5MW

+ T ại độ cao từ 50m – 60m + Đường kính roto từ 70m - 100m + Số cánh gió: 3 cánh

+ Máy phát điện DFIG 3 pha + Lo ại có hộp số

+ B ộ chuyển đổi điện IGBT + H ệ thống điều khiển truyền động điện: điều khiển bước cánh và điều khiển tuabin theo hướng gió

+ Các tuabin s ẽ phát với điện áp 0,4kV (0.69kV), sau đó được nâng lên 22kV và đấu nối vào lưới điện 110kV khu

v ực

Trang 29

H ạn chế V + Đường dây truyền tải điện nằm ở độ cao thấp; ề điều kiện cơ sở hạ tầng:

+ Vận chuyển đường sông đôi khi không thực hiện được

vì đáy sông không đủ sâu, sà lan không vào được; đường

v ận chuyển có trọng tải thấp;

+ Nền đất có độ cứng yếu, đặc biệt là vùng ven biển miền Nam

H ạn chế

V ề điều kiện nắm bắt kỹ thuật:

+ Ch ưa có cơ sở đào tạo chính quy về điện gió + Chưa chuyển giao được công nghệ, toàn bộ công nghệ

ẫn phải nhập khẩu

Trang 30

30

GI ỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN GIÓ NỐI LƯỚI

Công su ất định mức đạt từ 50kW - 65kW trở lên

Hi ện nay, trên thế giới, phần lớn các tuabin gió công

su ất trung bình và lớn được thiết kế theo loại trục

ngang và có công su ất từ vài chục kW đến 10 MW

Tuabin điện gió trục đứng thường được sản xuất cho

nh ững nơi cần công suất khoảng từ 5 đến 20kW

Trang 31

1.2.2 Các ngu ồn năng lượng mới

và tái t ạo được

• Ngu ồn năng lượng sinh khối (Biomass)

 Nhiên liệu sinh khối bao gồm thực vật, chất thải động vật

hoặc bất kỳ tổ chức hữu cơ nào được dùng làm năng lượng

 Nhiên liệu hóa thạch mặc dù nằm trong Biomass nhưng

không tái tạo được

 Lá cây, gỗ, phân gia cầm là các nguồn chính

Trang 32

Chất béo (mỡ, dầu thực vật)

Các đường đơn

(glucose, lactose…)

Các axit amin, Peptit

CH4 (mê- tan) CO2, H2O, NH3, H2S

Trang 33

V i ệt nam là 1 trong 10 nước đứng đầu thế giới về chăn nuôi heo (đứng thứ 4 về số đầu heo, đứng thứ 6 về số

lượng thịt heo sản xuất) (2010)

• Gây ô nhi ễm cho ao, hồ, sông, suối,

nước ngầm…

Ti ềm năng Khí Sinh Học

Trang 34

• Ngu ồn 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

34

Trang 35

** Bồn nhiệt nước nóng

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

180oC-370oC 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, 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,

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

Trang 36

**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

36

Trang 38

1.2.3 Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lượng

trên th ế giới

Năm1994, lượng năng lượng tiêu phí một lần của thế giới là 11,149.109 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 25,340.109 đến 29.109 tấn than tiêu chuẩn

Năng lượng là một ngành công nghiệp phục vụ nhu cầu cho các ngành công nghiệp khác trong nền kinh tế quốc dân Đại

E – mức tiêu thụ năng lượng tính cho 1 năm, [TOE]

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

Trang 39

1.2.3 Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lượng

trên th ế giới

• Cường độ năng lượng I là số năng lượng cần 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

• Tiêu thụ năng lượng được chia theo:

 Công nghiệp 40%;

Trang 40

1.2.4 S ự phát triển không đồng đều

v ề năng lượng trên thế giới

• Một đặc trưng cho sự phát triển của hệ thống năng lượng 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

• Mức chênh lệch về tiêu thụ năng lượng giữa các nước trên 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

40

Trang 41

TWh

Trang 42

Trang 43

• Xu hướng chung của sự phát triển năng lượng trên thế

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

- Tư nhân hóa ngành năng lượng: sản xuất, truyền tải 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

Trang 44

• Xu hướng chung của sự phát triển 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 44

Trang 45

• Nhu c ầu của thế giới về năng lượng dự kiến sẽ tăng khoảng 53% và o 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 chi ếm 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

ụ năng lượng của Trung Quốc sẽ vượt nhu cầu này của

Trang 46

• 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 46

Trang 47

vào năm 2035 Tổng nhu cầu năng lượng của thế giới tăng

năm 2035, trong đó phần lớn là mức tăng từ các nền kinh

Trang 48

1.4 Tình hình n ăng lượng ở Việt Nam

1.4.1 Ngu ồn năng lượng sơ cấp

- Đến thời điểm này tổng công suất các nhà máy thủy điện đã 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

48

Trang 49

Việt Nam được đánh giá ở mức trung bình, thấp hơn Indonexia

và Malaysia nhưng cao hơn các nước còn lại

Trang 50

Trang 51

• Nguồn năng lượng địa nhiệt

Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy cả nước ta có khoảng 300 mạch nước nóng, nhiệt độ trên mặt đất đo được từ 30-1050C, phân bố chủ yếu ở vùng Tây Bắc (chiếm 49%) và Trung Bộ Các mạch nước có nhiệt độ cao

từ 61-1000C phần lớn lại tập trung ở miền Trung Bộ

như mạch nước ở Lò Vôi - Quảng Bình có nhiệt độ

Trang 52

• Nguồn năng lượng mặt trời, gió

- Số giờ nắng trung bình khoảng 200-2500 giờ/năm với tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 150-175 kcal/cm2.năm Tuy nhiên giá thành lắp đặt các bộ pin mặt

trời rất cao, khoảng 8-8,5 USD/W

- Tiềm năng gió được đánh giá vào khoảng 800-1400 kWh/m2.năm ở các hải đảo, 500-1000 kWh/m2.năm ở các khu vực khác Có 1000 trạm điện gió cỡ gia đình (công suất

từ 150-200W) Dự kiến có thể đưa tổng công suất điện gió lên đến 150MW vào khoảng năm 2020 52

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	1,23 MB