Nghiên cứu xây dựng hệ thống cung cấp điện hỗn hợp trên cơ sở sử dụng năng lượng tái tao cho huyện côn đảo, tỉnh bà rịa vũng tàu xét đến năm 2030

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTTRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN PHÚ SƠN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN HỖN HỢP TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO HUYỆN CÔ

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN PHÚ SƠN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN HỖN HỢP TRÊN

CƠ SỞ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO HUYỆN CÔN ĐẢO,

TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU XÉT ĐẾN NĂM 2030

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2017

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

NGUYỄN PHÚ SƠN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN HỖN HỢP TRÊN

CƠ SỞ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CHO HUYỆN CÔN ĐẢO,

TỈNH BÀ RỊA - VŨNG TÀU XÉT ĐẾN NĂM 2030

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Công Thành

HÀ NỘI - 2017

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Lê Công Thành Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác Mọi trích dẫnđều ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2017

Người viết cam đoan

Nguyễn Phú Sơn

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Sau khi hoàn thành chương trình học tập giai đoạn 2016 - 2017, được sự đồng ý củaPhòng Đào tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy lợi, tôi thực hiện luận văntốt nghiệp: ''Nghiên cứu xây dựng hệ thống cung cấp điện hỗn hợp trên cơ sở sử dụngnăng lượng tái tạo cho huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu xét đến năm 2030".Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại họctrường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi hoàn thành mọi thủtục cần thiết trong quá trình nghiên cứu

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Lê Công Thành đã địnhhướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, sửa luận văn và tạo mọi điều kiện kỹ thuậttrong thực hiện nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành bài luận văn này

Nhân dịp này tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo và đồngnghiệp trong bộ môn, khoa, nhà trường đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thànhchương trình học tập nâng cao kiến thức về chuyên môn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thân trong gia đình và bạn bè

đã động viên, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả

Nguyễn Phú Sơn

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 1

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 1

4 Kết quả dự kiến đạt được 2

Chương 1: Giới thiệu về địa phương 3

1.1 Vị trí địa lý, lịch sử hình thành và quá trình phát triển 3

1.1.1 Vị trí địa lý 3

1.1.2 Lịch sử hình thành và quá trình phát triển [2] 4

1.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội hiện nay 6

1.3 Hiện trạng hệ thống cấp điện 7

1.4 Các vấn đề và lựa chọn hướng nghiên cứu 8

1.4.1 Các vấn đề 8

1.4.2 Hướng nghiên cứu 8

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về quy hoạch hệ thống điện 9

2.1 Hệ thống cung cấp điện truyền thống 9

2.1.1 Dự báo phụ tải điện 9

2.1.2 Quy hoạch nguồn điện 14

2.1.3 Quy hoạch lưới điện 18

2.2 Hệ thống cung cấp điện hỗn hợp sử dụng năng lượng tái tạo 19

2.2.1 Năng lượng tái tạo 19

2.2.2 Đánh giá Năng lượng sơ cấp gió và mặt trời 22

2.3 Đánh giá kinh tế tài chính 27

2.3.1 Đánh giá dự án theo chỉ tiêu tổng chi phí hiện tại ròng NPC 28

2.3.2 Tính toán biến nhạy và các chi phí kinh tế 29

Chương 3: Nghiên cứu xây dựng hệ thống cung cấp điện hỗn hợp năng lượng tái tạo cho huyện Côn Đảo tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu 33

3.1 Dự báo nhu cầu điện năng 33

3.2 Xây dựng hệ thống nguồn nhiều thành phần trên cơ sở sử dụng năng lượng tái tạo 33

3.2.1 Giai đoạn từ 2015-2020 34

3.2.2 Giai đoạn từ 2021-2030 58

Trang 6

443.3 Xây dựng lưới điện 68

Trang 7

3.3.1 Lưới trung thế 68

3.3.2 Trạm biến áp phân phối 69

3.3.3 Lưới hạ thế 70

3.3.4 Nhánh rẽ và điện kế vào nhà dân 70

3.4 Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

PHỤ LỤC A 74

Bảng Biểu 74

A.1 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020 (DO = 0,6$/L, NG = 0,11$/m3) 74

A.7 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020 (DO = 0,6$/L, NG = 1$/m3) 81

A.11 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020 (DO = 0,9$/L, NG = 1$/m3) 86

PHỤ LỤC B 90

Hình Ảnh 90

Trang 8

66B.1 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020

(DO = 0,6$/L, NG = 0,11$/m3) 90

Trang 9

B.2 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020

(DO = 0,6$/L, NG = 0,49$/m3) 91B.3 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020

(DO = 0,6$/L, NG = 0,75$/m3) 92B.4 Kết quả mô phỏng cho hệ thống nguồn trong giai đoạn 2015-2020

(DO = 0,9$/L, NG = 0,56$/m3) 93

Tài liệu tham khảo 95

Trang 10

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Địa hình Côn Sơn 3

Hình 2.1 Công suất lắp đặt năng lượng tái tạo phân phối theo khu vực 21

Hình 2.2 Mức tiêu thụ năng lượng tái tạo trên thế giới trong năm 2015 [8] 21

Hình 2.3 Công suất quang điện thế giới, theo quốc gia/khu vực, 2005-2015 .23

Hình 2.4 Dữ liệu bức xạ mặt trời tại Côn Đảo 24

Hình 2.5 Tổng công suất điện gió trên thế giới và lượng tăng thêm hàng năm 25

Hình 2.6 Công suất điện gió và lượng tăng thêm 2015 tại 10 quốc gia hàng đầu 26

Hình 2.7 Dữ liệu tốc độ gió trung bình tháng tại Côn Đảo 27

Hình 3.1 Khung sơ đồ hệ thống nguồn 35

Hình 3.2 Mức tiêu thụ dầu diesel trong tuần đầu tháng 1 39

Hình 3.3 Mức tiêu thụ khí tự nhiên trong tuần đầu tháng 1 39

Hình 3.4 Mức tiêu thụ dầu diesel trong tuần đầu tháng 1 43

Hình 3.5 Mức tiêu thụ khí tự nhiên trong tuần đầu tháng 1 43

Hình 3.6 Công suất phát của turbin gió 44

Hình 3.7 Công suất phát của turbin và tốc độ gió trong tuần đầu tháng 1 44

Hình 3.8 Trạng thái sạc của bộ lưu trữ trong tuần đầu tháng 1 45

Hình 3.9 Mức tiêu thụ dầu diesel tuần đầu tháng 1 47

Hình 3.10 Mức tiêu thụ khí tự nhiên tuần đầu tháng 1 48

Hình 3.11 Công suất phát của nguồn quang điện trong tuần đầu tháng 1 49

Hình 3.12 Trạng thái sạc của bộ lưu trữ trong tháng 1 54

Hình 3.13 Công suất đầu ra từ nguồn năng lượng tái tạo trong tuần đầu tháng 1 56

Hình 3.14 Khung sơ đồ hệ thống nguồn cho giai đoạn 2021-2030 58

Hình 3.15 Công suất đầu ra của nguồn năng lượng tái tạo trong tuần đầu tháng 1 64

Hình 3.16 Trạng thái sạc của bộ lưu trữ trong tuần đầu tháng 1 65

Trang 11

7 viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Diễn biến giá trị sản xuất và cơ cấu giá trị sản xuất trên địa bàn huyện 7

Bảng 3.1 Khối lượng xây dựng và vốn đầu tư cho nguồn điện huyện Côn Đảo 34

Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật thành phần nguồn 36

Bảng 3.3: Quy mô nguồn cần xây dựng thêm cho Côn Đảo 37

Bảng 3.4 Các chi phí hiện tại ròng 37

Bảng 3.5 Sản lượng điện của từng thành phần 37

Bảng 3.6 Mức tiêu thụ dầu diesel và khí tự nhiên 38

Bảng 3.7 Sản lượng các loại khí thải trong một năm 40

Bảng 3.8 Dữ liệu thống kê về Bộ lưu trữ 40

Bảng 3.9 Quy mô nguồn cần xây dựng thêm cho Côn Đảo 41

Bảng 3.20 Dữ liệu thống kê cho thành phần PV cần xây dựng thêm 49

Bảng 3.22 Ngưỡng giá khí tự nhiên với kịch bản giá dầu DO = 0,6$/L 50

Bảng 3.32 Dữ liệu thống kê cho thành phần PV và WT cần xây dựng thêm 54

Trang 12

8 viiiBảng 3.36 Mức tiêu thụ dầu diesel và khí tự nhiên 56

Trang 13

9 viii

Bảng 3.40 Ngưỡng giá khí tự nhiên với kịch bản giá dầu DO = 0,9$/L 57

Bảng 3.42 Đặc tính kỹ thuật thành phần nguồn 59

Bảng 3.43 Quy mô nguồn cần xây dựng thêm cho Côn Đảo giai đoạn 2021-2030 60

Bảng 3.64 Vốn đầu tư xây dựng và cải tạo lưới điện 71

Bảng 3.65 Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới 22kV 72

Trang 14

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

NG Nguồn điện khí tự nhiên hóa lỏng

O&M Vận hành và bảo dưỡng

NPC Tổng chi phí hiện tại ròng

A batt Thời gian toàn hệ thống có thể hoạt động bình thường khi gặp sự cốREN21 Mạng lưới chính sách năng lượng tái tạo cho thế kỷ 21

IRENA Cơ quan Năng lượng tái tạo Quốc tế

Trang 16

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Phát triển kinh tế biển, đảo và những vấn đề liên quan đến việc bảo đảm quốc phòng,môi trường và an ninh vùng biển, đảo trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiệnđại hóa và hội nhập quốc tế là một trong những nhiệm vụ vừa mang tính cấp bách, vừamang tính chiến lược lâu dài của Đảng và nhà nước Việt Nam Để có thể thực thi tốtnhiệm vụ này, việc cung cấp năng lượng điện cho các huyện đảo xa đất liền và cô lậpvới lưới điện quốc gia cần được đặc biệt quan tâm Với xu thế giá nhiên liệu truyềnthống tăng cao, có biên độ về giá dao động lớn, giá thành thiết bị nguồn năng lượng táitạo lại giảm xuống cũng như các đòi hỏi ngày càng khắt khe về bảo vệ môi trườngđang thúc đẩy việc xây dựng và phát triển một hệ thống cung cấp điện hỗn hợp trên cơ

sở sử dụng năng lượng tái tạo cho những huyện đảo cô lập tại Việt Nam

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu đề xuất xây dựng và định hướng phát triển hệ thống điện hỗn hợp trên cơ

sở sử dụng hợp lí nguồn năng lượng truyền thống và khai thác hiệu quả nguồn nănglượng tái tạo với mục đích đảm bảo chất lượng nguồn điện ổn định, có tính cạnh tranh,đáp ứng được nhu cầu phát triển của Côn Đảo, và phù hợp với cách tiếp cận mới củathế giới trong việc sử dụng năng lượng sạch để hạn chế dần nguồn nhiên liệu hóa thạchtruyền thống

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quy hoạch hệ thống điện Cơ sở dữ liệu được xây dựngtheo các phương thức thu thập, xử lý và thống kê phù hợp Sử dụng phần mềmHOMER để đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng tái tạo kết hợp với nguồn nănglượng truyền thống Lập các phương án tính toán khác nhau và lựa chọn phương án tối

ưu về giá thành đầu tư cho hệ thống cũng như mức độ ảnh hưởng của các phương ánđến môi trường

Trang 17

4 Kết quả dự kiến đạt được

Xây dựng, phát triển hệ thống điện hỗn hợp năng lượng gió, mặt trời kết hợp với nguồndiesel phù hợp với xu thế phát triển kinh tế xã hội của địa phương

Đánh giá được tác động của giá cả đến cơ cấu hệ thống nguồn và tác động của hệ thốngđến môi trường

Trang 18

Chương 1: Giới thiệu về địa phương

1.1 Vị trí địa lý, lịch sử hình thành và quá trình phát triển

1.1.1 Vị trí địa lý

Huyện Côn Đảo thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nằm ở vùng biển phía Đông Nam nước

ta, có toạ độ 8o34’ đến 8o49’ vĩ độ Bắc và 106o31’ đến 106o46’ kinh độ Đông, cáchthành phố Vũng Tàu 185 km, cách thành phố Hồ Chí Minh 230 km và cách cửasông Hậu

83km

Huyện Côn Đảo là một quần đảo bao gồm đảo Côn Sơn và 15 hòn đảo: hòn Bảy Cạnh;hòn Cau; hòn Trứng; hòn Bông Lan; hòn Trác Lớn; hòn Trác Nhỏ; hòn Tài Lớn; hònTài Nhỏ; hòn Bà; hòn Vung; hòn Trọc; hòn Tre Lớn; hòn Tre Nhỏ; và hòn Anh, hòn

Em, tổng diện tích tự nhiên (không kể mặt nước) là 7.537,25ha và là huyện duy nhấtcủa tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu không có đơn vị hành chính cấp xã

Côn Sơn (Hình 1.1) là hòn đảo lớn nhất với diện tích 51,52 Km2 cũng là trung tâmkinh tế - văn hóa - chính trị - xã hội của huyện

Hình 1.1 Địa hình Côn Sơn

Trang 19

Với vị trí thấp về mặt vĩ độ và xung quanh là biển, Côn Đảo nằm trọn trong vành đaikhí hậu nhiệt đới gió mùa có ảnh hưởng của khí hậu đại dương, vì thế, đặc trưng cơbản

Trang 20

của khí hậu Côn Đảo là có nền nhiệt độ cao đều trong năm, có lượng mưa lớn và phânhóa theo mùa rõ rệt, có độ ẩm cao và thường xuyên bị tác động của gió đại dương thổimạnh Ngoài ra, khí hậu của Côn Đảo không có những cực đoan như: mùa đông lạnh,gió nóng, sương muối và sương mù

Địa hình Côn Đảo nhìn chung thuộc dạng núi thấp dốc mạnh, gồm 16 khối núi lớn nhỏkhác nhau nhô trên mặt nước biển Đông tạo thành quần đảo, trong đó:

- Côn Sơn, gồm hai khối núi lớn phân cách nhau bằng vùng thấp Cỏ Ống Khối phíaBắc có hai đỉnh cao là núi Ông Cường (238m) và núi Đầm Chơi (174m) Khối phíaNam là những dải núi kéo dài tạo thành hình cánh cung ôm lấy đồng bằng trung tâmnhỏ hẹp Địa hình có 2 dạng phân biệt: dạng núi thấp, đỉnh thoải, sườn dốc mạnh (20-

35o); trong đó độ cao so với mặt nước biển của một số đỉnh là: núi Thánh Giá 577m,núi Sở Rẫy

478m, núi Chúa 515m, núi Nhà Bàn 396m và núi Tàu Bể 259m Dạng thung lũng đồngbằng xen đồi gò, gồm 2 khu vực, khu Cỏ Ống và khu Trung tâm, có dạng các dải cồncát cao xen kẹp các trảng bằng thấp, được cấu trúc từ những sản phẩm dốc tụ và cáctrầm tích biển gió sinh gắn liền với những đợt biển lùi trong kỷ thứ Tư [1]

1.1.2 Lịch sử hình thành và quá trình phát triển [2]

Côn Lôn hoặc Côn Nôn là tên gọi của Côn Đảo từ trước thế kỷ 20 Tên gọi cũ trongcác văn bản tiếng Anh và tiếng Pháp là Poulo Condor Quốc hội nước Cộng hòa Xã hộiChủ nghĩa Việt Nam quyết định tên gọi chính thức là Côn Đảo vào năm 1977

Côn Đảo được người phương tây biết rất sớm do có vị trí thuận lợi trên đường hàng hảinối liền Âu - Á

Từ thế kỷ thứ XIII (1294) đoàn thuyền của nhà thám hiểm người Ý tên Marco PoLo,gồm 14 chiếc trên đường từ Trung Hoa về nước bị một cơn bão nhấn chìm mất 8 chiếc,

số còn lại đã dạt vào trú tại Côn Đảo

Thế kỷ thứ XV-XVI có rất nhiều đoàn du hành của Châu Âu ghé viếng Côn Đảo

Trang 21

Cuối thế kỷ XVII và đầu thế kỷ XVIII tư bản Anh, Pháp đã bắt đầu nhòm ngó cácnước Phương Đông Năm 1702, đời chúa Nguyễn Phúc Chu, năm thứ 12, công tyĐông - Ấn của Anh cho xây dựng pháo đài, cột cờ trên Côn Đảo

Trang 22

Sau 3 năm (ngày 3-2-1705) xảy ra cuộc nổi dậy của người Mã Lai MACASSAR (línhđánh thuê của chính quyền Anh), đoàn quân Anh phải rời bỏ Côn Đảo

Ngày 28-11-1783, Pigneau de Béhaine (Bá Đa Lộc) trong chuyến đem hoàng tử Cảnh

và vương ấn của chúa Nguyễn Ánh về Pháp, tự đứng ra đại diện cho Nguyễn Ánh kývới Bá tước De Montmarin đại diện cho vua Louis 16 hiệp ước Versailles Theo vănkiện này, nhà Nguyễn nhường cho Pháp chủ quyền cửa biển Đà Nẵng và quần đảo CônLôn, để đổi lại Pháp giúp Nguyễn Ánh 4 tàu chiến, 1.200 lính, 200 pháo thủ, 250 ngườilính phi để chống trả lại Tây Sơn

Ngày 28-11-1861, Bonard (thuỷ sư đô đốc Pháp) hạ lệnh cho thông báo hạmNorzagaray đến xâm chiếm Côn Lôn lúc 10 giờ sáng Nước Pháp chính thức đặt áchthống trị lên quần đảo Côn Lôn

Ngày 14-1-1862 chiếc tàu chở hàng (Nievre) chở một số nhân viên ra đảo, họ có nhiệm

vụ tìm vị trí thuận lợi dựng tạm hải đăng Côn Đảo, nhằm chống chế nếu có nước nàophản kháng hành động xâm lược

Ngày 1-2-1862 Bonard ký quyết định thành lập nhà tù Côn Đảo, và từ đó biến CônLôn núi non hùng vĩ, biển trời trong lành thành “Địa Ngục Trần Gian”

Quần đảo Côn Lôn trước khi thuộc Pháp, thuộc tỉnh Hà Tiên, sau đổi cho tỉnh VĩnhLong quản hạt

Ngày 16-5-1882, Tổng thống Pháp Jules Grévy ký sắc lệnh công nhận quần đảo CônLôn là một quận của Nam Kỳ

Tháng 9-1954, chính quyền Ngô Đình Diệm tiếp tục chế độ lao tù của thực dân Pháp

đã đổi tên quần đảo Côn Lôn thành hải đảo Côn Sơn và sau đó là tỉnh Côn Sơn

Ngày 24-4-1965, chính quyền Sài Gòn đổi tỉnh Côn Sơn thành cơ sở hành chính CônSơn, trực thuộc Bộ Nội vụ và chức tỉnh trưởng được đổi thành Đặc phái viên hànhchánh

Sau hiệp định Paris (27-1-1973) chính quyền Sài Gòn đổi tên quần đảo này thành PHÚHẢI

Trang 23

Ngày 1-5-1975, Đất nước thống nhất, Côn Đảo thoát khỏi cảnh “ĐỊA NGỤC TRẦNGIAN” trải qua 113 năm

Tháng 5-1975, Côn Đảo được gọi là tỉnh Côn Đảo

Tháng 1-1977, huyện Côn Đảo - Tỉnh Hậu Giang

Tháng 5-1979, quận Côn Đảo - Đặc khu Vũng Tàu - Côn Đảo

Tháng 10-1991 đến nay: Huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

1.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội hiện nay

Huyện Côn Đảo là một vùng đặc thù, hoàn toàn cách biệt với đất liền, phần lớn diệntích đất của Côn Đảo là rừng đặc dụng thuộc Vườn quốc gia, một diện tích khá lớnthuộc khu di tích lịch sử, các điểm cao thuộc đất quốc phòng, quỹ đất dành cho pháttriển các ngành kinh tế không nhiều Tuy nhiên nền kinh tế - xã hội huyện Côn Đảovẫn đạt được những thành tựu quan trọng về nhiều mặt nhờ những chủ trương, giảipháp phát triển đúng đắn của Đảng và chính quyền kết hợp với sự nỗ lực đồng lòngcủa người dân Kinh tế tiếp tục đạt tốc độ tăng trưởng cao, có sự chuyển dịch tích cực

về cơ cấu kinh tế; văn hóa, xã hội có nhiều tiến bộ, đảm bảo được an sinh xã hội, cảithiện đời sống tinh thần của các tầng lớp nhân dân; kết cấu hạ tầng phát triển tốt, quốcphòng an ninh giữ vững

Theo Báo cáo tổng hợp quy hoạch phát triển nông nghiệp huyện Côn Đảo đến năm

2020, tầm nhìn năm 2030 của UBND Huyện Côn Đảo, giá trị sản xuất và tốc độ tăngtrưởng các ngành kinh tế trên địa bàn huyện trong giai đoạn 2011 – 2015 có nhữngbước chuyển mình mạnh mẽ Tốc độ tăng giá trị sản xuất bình quân đạt 17,62%/năm,trong đó ngành công nghiệp xây dựng và dịch vụ có tốc độ tăng trưởng cao nhất phùhợp với chủ trương và định hướng phát triển của huyện nói riêng và của tỉnh nóichung Từ nguồn số liệu của Chi cục thống kê huyện Côn Đảo, Bảng 1 cho thấy rõdiễn biến giá trị sản xuất và cơ cấu giá trị sản xuất trên địa bàn huyện Thu nhập bìnhquân đầu người đạt 84,14 triệu đồng/người trong năm 2015 [1] và trên địa bàn huyệnkhông có hộ nghèo

Trang 24

Bảng 1.1: Diễn biến giá trị sản xuất và cơ cấu giá trị sản xuất trên địa bàn huyện

STT Hạng mục Đơn vị tính Năm 2010 Năm 2015

Tăng BQ (%/năm) 2011-2015

I Giá trị sản xuất (giá so sánh 2010) đồng Tỷ 568,29 1.279,50 17,62

II Giá trị sản xuất (giá hiện hành) đồng Tỷ 568,29 2.024,53

3,53% năm 2015 Đến năm 2015, GTSX theo giá hiện hành của ngành dịch vụ cao gấp

13 lần ngành công nghiệp, 25 lần ngành nông nghiệp và đạt 1.816,00 tỷ đồng; cơ cấukinh tế năm 2015 là: Dịch vụ (89,70%), Công nghiệp xây dựng (6,77%), Nông lâmthủy sản (3,53%)

1.3 Hiện trạng hệ thống cấp điện

Hiện nay, nguồn điện chủ yếu cấp cho huyện Côn Đảo là từ hai nhà máy điện TrungTâm và nhà máy điện An Hội, hoạt động độc lập cung cấp điện cho địa bàn toànhuyện Trên địa bàn huyện có hệ thống đường dây trung hạ thế (03 đường) và 03 trạmbiến áp Sản lượng điện sản xuất của toàn huyện cả năm đạt 13.500.000 kW/h [1].Nguồn điện cung cấp cho huyện có thể đáp ứng nhu cầu sản xuất kinh doanh và sinhhoạt của người dân Thời gian cung cấp điện đảm bảo, hiện nay 100% dân số huyệnCôn Đảo được sử dụng điện, từ nhà máy điện diesel trên đảo

Trang 25

Trong những năm qua, hệ thống điện chiếu sáng đã được quan tâm và đầu tư Tất cảcác tuyến đường của huyện được chiếu sáng với tổng chiều dài là 33.860 m và 4 côngviên, tỷ lệ đường phố chính được chiếu sáng đạt 70%, tỷ lệ ngõ hẻm được chiếu sángđạt trên

70% Hệ thống đèn trang trí tại các giao lộ chính và các khu trung tâm trong đô thị đã

và đang được triển khai, góp phần tạo cảnh quan chung cho đô thị

1.4 Các vấn đề và lựa chọn hướng nghiên cứu

Một trong những hậu quả nặng nề nhất của việc sử dụng các loại năng lượng không thểtái tạo được, đó chính là sản sinh ra quá nhiều CO2 và làm ô nhiễm môi trường dẫnđến hiện tượng nóng lên toàn cầu Ảnh hưởng đó cũng là một rào cản lớn đối với việcđầu tư cho nguồn phát điện sử dụng năng lượng truyền thống trong tương lai

1.4.2 Hướng nghiên cứu

Đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng tái tạo kết hợp với nguồn năng lượng truyềnthống qua việc sử dụng phần mềm HOMER và nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quyhoạch hệ thống điện

Nghiên cứu xây dựng, phát triển hệ thống điện hỗn hợp năng lượng gió, mặt trời kếthợp với nguồn diesel

Đánh giá được tác động của giá cả đến cơ cấu hệ thống nguồn và tác động của hệthống đến môi trường

Trang 26

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về quy hoạch hệ thống điện

2.1 Hệ thống cung cấp điện truyền thống

2.1.1 Dự báo phụ tải điện

Để đáp ứng liên tục nhu cầu dùng điện, cần phải dự báo được nhu cầu điện trongnhiều năm tiếp theo Để dự trù công suất và điện năng của hệ thống cần phải lập kếhoạch phát triển hệ thống cung cấp điện trên cơ sở dự báo phụ tải Có nhiều phươngpháp dự báo như phương pháp (PP) trực tiếp, PP ngoại suy, PP hồi quy, PP hệ số đànhồi, PP mạng neurol nhân tạo, PP tương quan – xu thế, chuyên gia…

2.1.1.1 PP trực tiếp:

Trong phương pháp này thành phần phụ tải được phân thành các thành phần phụ tải cótính chất và nhu cầu gần giống nhau Ở Việt Nam hiện nay có năm thành phần phụ tảisau: Công nghiệp – Xây dựng; Nông, Lâm, Thủy sản ; Thương nghiệp, Dịch vụ ; Quản

lí tiêu dùng và các loại phụ tải khác

Đối với phụ tải Công nghiệp – Xây dựng lại chia ra làm 11 nhóm bao gồm: Khaikhoáng; Chế biến thực phẩm / gỗ; Dệt may / giấy; In / Hóa chất; Luyện kim; Chế tạomáy và thiết bị; Gas / Nước; Xây dựng

Thành phần phụ tải Nông, Lâm, Thủy sản chia thành 4 nhóm: Thủy lợi (tưới, tiêu, vậnhành hệ thống), Nông nghiệp, Lâm nghiệp, Ngư nghiệp

Năm nhóm trong thành phần Thương nghiệp dịch vụ là Buôn bán, Cửa hàng; Kháchsạn; Nhà hàng; Văn phòng, Ngân hàng; Liên Doanh NN

Trong thành phần sinh hoạt dân dụng chia thành hai nhóm là Thành thị và Nông thôn.Các nhóm khác bao gồm Văn phòng công chính; Cơ sở văn hóa giáo dục thể thao;Bệnh viện; Truyền thông; Chiếu sáng công cộng…

Phương trình 2.1 mô tả cách xác định phụ tải điện năm t [3]:

Trang 27

At =  Ait

i

(

Trang 28

13Trong đó Ait là phụ tải nhóm i năm t được tính theo công thức 2.2:

Trang 29

Với p jt S jt là suất tiêu hao năng lượng và sản lượng sản phẩm j của nhóm i.

Thuật toán và cách giải của phương pháp trực tiếp tương đối đơn giản và chắc chắn cónghiệm Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm đó là không thể dùng choquy hoạch dài hạn vì số liệu đầu vào khi đó sẽ không chính xác

2.1.1.2 PP ngoại suy:

Đây là phương pháp dự báo quy luật phát triển của phụ tải điện trong quá khứ căn cứvào số liệu thống kê trong thời gian đủ dải Sau đó kéo dài quy luật đó vào tương lai.Quy luật này được biểu diễn dưới dạng:

Trong đó At là phụ tải điện tại t, f(t) là hàm xác định At

Hai dạng thông dụng nhất của phụ tải dùng trong dự báo là hàm tuyến tính và hàm mũ[3]

Đối với hàm A t =f(t) là hàm tuyến tính Mối quan hệ tuyến tính giữa phụ tải và thời

gianđược đánh giá bởi hệ số tương quan:

Trang 30

Trong đó:

Trang 31



A i : giá trị của phụ tải tại thời điểm ti quan sát được trong quá khứ.

A: giá trị trung bình của tất cả các A i

t : giá trị trung bình của tất cả các ti

n: số giá trị thống kê được trong quá khứ

Thời gian t thường lấy đơn vị là năm và giá trị thống kê được bắt đầu thường kí hiệu lànăm thứ 0, tức t0 = 0; t1 = 1; tn = n

A và t được tính theo các công thức sau:

Sử dụng bảng tra Student ứng với mức ý nghĩa α và số bậc tự do f, tìm được hệ số , f

Mức ý nghĩa α lấy từ 0,001 đến 0,1 Hệ số α nói lên khả năng phàm sai lầm của giảthiết thống kê Hệ số α càng nhỏ thì càng chính xác nhưng lại càng khó đạt và thườngđược chọn bằng 0,05 [4]

Số bậc tự do f phụ thuộc vào số thông số đo được n được tính như sau:

Trang 32

Khi n  25 thì f  n  2

Trang 33

Nếu   , f thì quan hệ tuyến tính có thể được chấp nhận.

Theo [3], hệ số a và b của phụ tải có dạng hàm tuyến tính được xác định qua phươngtrình 2.10 và 2.11

n

Đối với các hàm phi tuyến, ta có thể dùng phương pháp lấy logarit để tuyến tính hóa rồi dùng phương pháp như trên để tính

Số liệu phụ tải điện đối với từng loại dự báo cần đảm bảo những điều kiện sau:

+ Dự báo năm: Số liệu ít nhất 5 năm trước gần nhất

+ Dự báo tháng: Số liệu của tháng cùng kỳ năm trước và ít nhất 03 tháng trước gầnnhất

+ Dự báo tuần: Số liệu ít nhất 04 tuần trước gần nhất

+ Dự báo ngày: Số liệu ít nhất 07 ngày trước

+ Đối với dự báo nhu cầu phụ tải điện giờ: Số liệu ít nhất 48 giờ cùng kỳ tuần trước

2.1.1.3 PP hồi quy:

Phương pháp này dựa trên mối tương quan giữa phụ tải điện và các ngành kinh tế kháccủa nền kinh tế quốc dân để tìm ra nhu cầu điện năng trong tương lai Phương pháp nàyđòi hỏi phải biết kế hoạch phát triển kinh tế quốc dân và bộ dữ liệu trong quá khứ đủmức tin cậy Hàm dự báo điện năng và công suất trong phương pháp này được mô tảqua phương trình 2.12 ở dạng tuyến tính và phương trình 2.13 với dạng số mũ:

Trang 34

A = a0 + ai X i

Trang 35

Là phương pháp dự báo dựa trên tăng trưởng kinh tế Đặc điểm của phương pháp này

là phù hợp với các dự báo trung và dài hạn Các hệ số đàn hồi theo ngành và miền lãnhthổ được xác định nhờ chuỗi dữ liệu theo thời gian trong quá khứ và mô phỏng kinhnghiệm của các quốc gia tương tự cũng như từ ý kiến của các chuyên gia Hệ số đànhồi được tính theo công thức sau:

A : điện năng (công suất)

Y : giá trị kinh tế (GDP, giá trị công nghiệp, hệ số tiết kiệm năng lượng, )

2.1.1.5 PP tương quan:

Đây là phương pháp dự báo dựa trên quan hệ giữa phụ tải điện và các chỉ tiêu cơ bảncủa các ngành kinh tế quốc dân Phương pháp này bao gồm hai bước [4]:

Bước 1: Xác định tương quan giữa điện [A] và chỉ tiêu cần xét [x]

Bước 2: Xác định quan hệ giữa các chỉ tiêu đó với thời gian t Cuối cùng tính đượcnhu cầu điện theo quan hệ tương quan dựa trên cơ sở dự báo phải triển của chỉ tiêutheo thời gian

Trang 36

Phương pháp chuyên gia thường được ứng dụng trong các trường hợp so sánh các tiêuchuẩn đơn giản, không cần phải phân nhỏ thành các tiêu chuẩn cấp thấp hơn.

2.1.2 Quy hoạch nguồn điện

Việc phát triển tối ưu hệ thống điện là hết sức quan trọng và cấp bách đối với mỗi quốcgia, trong đó bài toán quy hoạch phát triển nguồn là một phần không thể tách rời Quyhoạch phát triển nguồn có thể trả lời các câu hỏi sau: Nhà máy điện xây mới thuộc loại

gì, được xây dựng ở đâu, nguồn vốn xây dựng và công suất là bao nhiêu?

Nguồn năng lượng sơ cấp hay chính là các nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhiên làmột trong các yếu tố đầu vào quan trọng của quy hoạch nguồn Các dạng nguồn nănglượng được phân biệt ra hai dạng sau [4]:

+ Nguồn năng lượng không tái tạo là nguồn năng lượng với lượng dự trữ của chúng không được bổ sung và cạn dần do tiêu thụ không ngừng (dầu, khí, than …)

+ Nguồn năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng mà lượng dự trữ của nó luôn luôn được tái tạo lại (năng lượng gió, năng lượng mặt trời, thủy năng…)

2.1.2.1 Đặc điểm các loại nguồn điện [3]:

a Thủy điện:

+ Được xây dựng gần nguồn thủy năng

+ Chủ yếu đưa điện lên lưới cao áp

+ Hiệu suất cao (85-90%)

+ Vận hành linh hoạt và có khả năng tự động hóa cao

Trang 37

+ Giá sản xuất điện thấp.

+ Số người quản lý vận hành nhà máy ít

+ Góp phần điều tiết nước dòng chảy của sông và chống lũ (đối với loại có hồ chứa).+ Vốn lớn, thời gian xây dựng lâu

b Nhiệt điện ngưng hơi:

+ Thường được xây dựng ở gần nguồn nhiên liệu

+ Điện năng sản xuất ra chủ yếu được phát lên lưới điện cao áp

+ Làm việc với đồ thị phụ tải tự do

+ Vốn đầu tư thấp, thời gian xây dựng nhanh

+ Khởi động và tăng tải chậm, tính linh hoạt trong vận hành không cao

+ Hiệu suất thấp 30-40%

+ Phát thải gây ô nhiễm môi trường, khối lượng nhiên liệu lớn

c Nhiệt điện trích hơi:

+ Xây dựng gần phụ tải nhiệt

+ Hiệu suất từ 60 - 70%

+ Phụ tải điện phụ thuộc vào phụ tải nhiệt

+ Phần lớn điện năng sản xuất ra được cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát

+ Phát thải gây ô nhiễm môi trường

d Turbin khí (đơn, hỗn hợp):

+ Không có lò hơi

+ Vận hành linh hoạt, khả năng tự động hóa cao, có thể điều khiển từ xa

+ Không cần dùng nhiều nước để làm mát

Trang 38

+ Vận hành và bảo dưỡng đơn giản.

e Điện nguyên tử:

+ Ít phụ thuộc các nguồn nhiên liệu

+ Vận hành linh hoạt với đồ thị phụ tải tự do

+ Không phát thải ô nhiễm

+ Chủ yếu đưa điện lên lưới cao áp

+ Hiệu suất 30-40%

+ Vốn đầu tư lớn, đòi hỏi nhân lực trình độ cao

f Điện gió và mặt trời:

+ Không phát thải ô nhiễm

+ Hiệu suất không cao 10-20%

+ Vốn đầu tư cao

2.1.2.2 Cấu trúc tối ưu nguồn điện:

Quy hoạch nguồn là một bài toán quan trọng của quy hoạch năng lượng và việc chọncấu trúc tối ưu nguồn điện là cơ bản nhất trong bài toán này Vì vậy bài toán chọn cấutrúc tối ưu thường được coi là bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện Do luôn luôntồn tại mâu thuẫn giữa tính kinh tế và yêu cầu kỹ thuật nên trong thực tế thường không

có phương án tối ưu tuyệt đối, đặc biệt đối với hệ thống điện là một hệ thống có cấutrúc phức tạp và chịu tác động của nhiều yếu tố như xã hội, môi trường… Quá trìnhgiải bài toán chọn cấu trúc tối ưu trong quy hoạch và phát triển nguồn gồm ba bước[3]:

1 Thống kê xử lý số liệu

2 Xây dựng hàm mục tiêu và hàm ràng buộc

3 Chọn phương pháp giải và áp dụng giải bài toán

Trang 39

Các phương pháp dùng trong quy hoạch (QH) hệ thống điện cũng là phương phápdùng trong quy hoạch nguồn điện như: QH tuyến tính, QH phi tuyến, QH động

a Mô hình quy hoạch tuyến tính:

Một số đặc điểm của mô hình quy hoạch tuyến tính là tính đơn giản của mô tả toánhọc, tính chắc chắn của lời giải, tính phổ biến của thuật toán và dễ dàng kiểm tra tínhhợp lý cũng như thiếu sót của mô hình ban đầu từ lời giải nhận được Tuy nhiên môhình không cho độ chính xác cao Có thể sử dụng thuật toán quy hoạch tuyến tính chứatham số hoặc quy hoạch tuyến tính nguyên hỗn hợp để khắc phục những nhược điểmtrên [4]

b Mô hình quy hoạch phi tuyến:

Mô hình này cho phép mô phỏng bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện chính xáchơn mô hình quy hoạch tuyến tính mặc dù việc tìm một phương pháp toán học để giảitheo mô hình này là một khó khăn Phương pháp giải bài toán quy hoạch phí tuyếnngày nay là phương pháp gradient, phương pháp Lagrange Sự hội tụ của quá trình tínhtoán bằng phương pháp gradient thường chậm do phương pháp này dựa trên thủ tục lặp

để đi đến lời giải tối ưu Ngoài ra kết quả với phương pháp gradient chỉ cho phép tìmđiểm tối ưu cục bộ Chỉ khi hàm mục tiêu và miền lời giải cho phép đều có tính chất lồithì điểm tối ưu tuyệt đối mới xác định được

c Mô hình quy hoạch động:

Giải bài toán quy hoạch nguồn theo mô hình quy hoạch động đòi hỏi những thuật toánphức tạp, công cụ tính toán hiện đại, khối lượng tính toán khá lớn vì phải đưa vào mộtkhối lượng lớn số liệu đầu vào Để giảm bớt khối lượng tính toán thực tế thường phảibớt đi ở bước ban đầu một số phương án cho phép, do đó hạn chế nhiều tính tối ưu củalời giải

Mô hình WASP-III (Wien Automatic System Planning-III) đã được đưa ra với mụcđích áp dụng phương pháp quy hoạch động giải bài toán quy hoạch phát triển nguồn vàcũng là mô hình tối ưu hóa phát triển dài hạn nguồn điện WASP-III là một môđun

Trang 40

18trong bộ chương trình phân tích năng lượng-điện lực do cơ quan Năng lượng nguyên

tử quốc tế (IAEA) và Viện nghiên cứu quốc gia ARGONNE của Mỹ thực hiện [4]

Định dạng
Số trang	131
Dung lượng	3,48 MB