Quy hoạch nguồn điện khi có xét đến ảnh hưởng của thủy điện tích năng và yếu tố môi trường

1.2 MÔ HÌNH QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN Quy hoạch phát triển nguồn điện các nhà máy điện là một trong hai bài toán quan trọng nhất, là một phần không thể tách rời của bài toán tổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ một học vị nào khác

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội , ngày 24 tháng 3 năm 2014

Tác giả luận văn

Trần Đức Hùng

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới:

Phó giáo sư- Tiến sĩ Nguyễn Lân Tráng, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn phương pháp nghiên cứu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành các thầy cô giáo ở bộ môn Hệ thống điện, Viện điện, Viện đào tạo sau đại học trường ĐH Bách Khoa Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi thu thập số liệu phục vụ cho nghiên cứu, và tôi xin cảm ơn các anh chị tại Viện năng lượng đã giúp tôi sử dụng thành công chương trình WASP-IV

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho tôi những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn này

Lời cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình tôi, những người luôn bên cạnh chăm sóc, chia sẻ và động viên tôi những lúc khó khăn , giúp tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội , ngày 24 tháng 3 năm 2014

Tác giả luận văn

Trần Đức Hùng

Tên bảng Trang

Bảng 3.1 Lượng phát thải của của một số nhà máy nhiệt điện Việt Nam 30

Bảng 4.3 Các thông số công suất đặt của các năm trong thời gian

nghiên cứu

83

Bảng 4.5 Bảng so sánh chi phí vận hành và xác suất thiếu tải của trường

hợp không có ảnh hưởng thủy điện tích năng và trường hợp có

ảnh hưởng của thủy điện tích năng

85

Tên hình vẽ Trang

Chữ viết tắt Chữ đầy đủ

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương I 4

TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN 4

HỆ THỐNG ĐIỆN 4

1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 4

1.2 MÔ HÌNH QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN 5

1.2.1 Chương trình WASP 6

1.2.2 Chương trình Energy Toolbox ( ETB) 6

1.2.3 Mô tả bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện có xét đến yếu tố môi trường và thuỷ điện tích năng 10

Chương 2 14

THỰC TRẠNG VỀ NHU CẦU VÀ KHẢ NĂNG CẤP ĐIỆN 14

2.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHUNG 14

2.1.1 Xu hướng phát triển kinh tế - xã hội 14

2.1.2 Tốc độ phát triển dân số 16

2.1.3 Tốc độ tăng trưởng phụ tải 16

2.2 TÌNH HÌNH CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG Ở VIỆT NAM 21

2.2.1 Nguồn thủy năng 21

2.2.2 Nguồn than đá 21

2.2.3 Nguồn dầu khí 21

2.2.4 Nguồn năng lượng gió 22

2.3 KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU CÔNG SUẤT CỦA CÁC NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN 22

Chương 3 VẦN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN

VIỆT NAM 25

3.1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỀM NGUỒN NƯỚC CỦA VIỆT NAM 25

3.1.1 Tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam 25

3.1.2 Các tác hại của ô nhiễm môi trường nước 27

3.2 TÁC ĐỘNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC NGUỒN ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 29

3.2.1 Tác động đến môi trường của nhà máy nhiệt điện 29

3.2.2 Tác động đến môi trường của nhà máy thủy điện 31

3.3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP LÀM GIẢM TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 32

3.3.1 Nhà máy nhiệt điện 32

3.3.2 Nhà máy thủy điện 35

Chương 4 ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH WASP-IV ĐỐI VỚI BÀI TOÁN QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM KHI XÉT ĐẾN YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG VÀ THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG 37

4.1 TỔNG QUAN VỂ CHƯƠNG TRÌNH WASP 37

4.2 HÀM MỤC TIÊU 39

4.2.1 Tính toán các chi phí 39

4.2.2 Những ràng buộc của WASP-IV 42

4.3 CÁC MÔ ĐUN CỦA WASP 44

4.3.1 LOADSY - Load System Description 47

4.3.2 FIXSYS - Fixed System Description 49

4.3.3 VARSYS - Variable System Description 54

4.3.4 CONGEN - Configuration Generator 54

4.3.5 MERSIM - Merge and Simulate 60

4.3.6 DYNPRO - Dynamic Progamming Optimization 62

4.3.7 REMERSIM 64

4.3.8 REPROBAT - Report Writer of WASP in a Batched Environment 64 4.4 ỨNG DỤNG WASP IV CHO BÀI TOÁN QUY HOẠCH NGUỒN VIỆT NAM CÓ XÉT ĐẾN YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG VÀ THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG 65

4.4.1 Các thông số đầu vào 65

4.4.2 Kết quả tính toán 81

KÊT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….84 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Khi các nguồn năng lượng trên Trái đất ngày một cạn kiệt thì các vấn đề về năng lượng luôn là vấn đề nóng bỏng của quốc gia Do đó công tác quy hoạch phát triển hệ thống năng lượng luôn được các quốc gia đặt lên hàng đầu Trong bài toán quy hoạch năng lượng hiện nay, bài toán quy hoạch hệ thống điện là bộ phận quan trọng nhất và giữ vai trò trung tâm

Bài toán quy hoạch hệ thống điện là bài toán rất phức tạp, đặc biệt là công tác quy hoạch nguồn điện, yêu cầu rất nhiều ràng buộc về mặt kinh tế và kỹ thuật Kết quả của bài toán có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Từ yêu cầu đó, các tổ chức và quốc gia trên thế giới đã và đang nỗ lực cải tiến áp dụng các phương pháp và mô hình tính toán mới để đưa ra lời giải tối ưu cho bài toán

Cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Lân Tráng tôi đã

mạnh dạn chọn đề tài nghiên cứu “: Quy hoạch nguồn điện khi có xét đến ảnh hưởng của thủy điện tích năng và yếu tố môi trường’’ Nội dung chính của đồ án là nghiên

cứu phương pháp giải bài toán quy hoạch nguồn điện Việt Nam bằng chương trình WAPS-IV khi có xét đến các ràng buộc về hệ số phát thải và thủy điện tích năng

Quá trình thực hiện đồ án trong thời gian ngắn chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót, em mong các thầy cô đóng góp ý kiến để đồ án hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Lân Tráng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Học viên thực hiện

Trần Đức Hùng

Chương I TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN

HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

Trong thời đại ngày nay, năng lượng là vấn đề cấp thiết của tất cả các quốc gia trên thế giới Năng lượng là một trong những yếu tố cần thiết cho sự tồn tại và phát triển xã hội, đồng thời cũng là yếu tố duy trì sự sống trên trái đất Trong tương lai nếu chúng ta không sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng có sẵng trong tự nhiên chúng sẽ

bị cạn kiệt Vì thế chúng ta nên nghiên cứu tìm hiểu về hệ thống năng lượng ngày càng phức tạp và quy mô để có việc quy hoạch phát triển đúng hướng hệ thống năng lượng nói chung và hệ thống điện nói riêng, sử dụng chúng một cách có hiệu quả để góp phần bảo vệ các nguồn năng lượng đó là vấn để thời sự , là mối quan tâm của mỗi quốc gia

Quy hoạch phát triển hệ thống điện (HTĐ) là một bộ phận quan trọng nhất trong quy hoạch năng lượng Dựa vào chiến lược và chính sách năng lượng quốc gia, mỗi ngành (điện, than, dầu khí) xây dựng định hướng phát triển cho từng ngành trong tương lai 20 - 30 năm tới Nhiệm vụ của quy hoạch phát triển hệ thống điện là:

- Dự báo nhu cầu điện năng của hệ thống cho tương lai có xét đến định hướng phát triển kinh tế - xã hội của đất nước

- Xác định tỉ lệ tối ưu giữa các loại nguồn năng lượng sơ cấp thuỷ năng, nhiên liệu hoá thạch (than, dầu, khí thiên nhiên), hạt nhân, các dạng năng lượng mới và tái sinh dùng

để chuyển hoá thành điện năng trong từng giai đoạn tương lai

- Xác định khả năng xây dựng và điều khiển đưa vào hoạt động của các loại nhà máy điện khác nhau trong hệ thống điện sao cho đạt được hiệu quả tối ưu

- Xây dựng những nguyên tắc cơ bản về phát triển hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối Vấn đề liên kết hệ thống, tải điện đi xa, cấu trúc tối ưu của lưới điện, vấn đề

sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng, vấn đề giảm thiểu ảnh hưởng của vịêc phát triển điện năng lên môi trường

- Ước tính mức độ đầu tư cho các công trình và hoạt động điện lực, khả năng huy động vốn cho đầu tư điện lực

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của quy hoạch hệ thống năng lượng

1.2 MÔ HÌNH QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN

Quy hoạch phát triển nguồn điện (các nhà máy điện) là một trong hai bài toán quan trọng nhất, là một phần không thể tách rời của bài toán tổng hợp về sự phát triển tối ưu hệ thống điện Tuy nhiên, trong một chừng mực nhất định bài toán quy hoạch phát triển nguồn có thể xem xét độc lập với các nội dung khác (dự báo nhu cầu điện năng, quy hoạch phát triển lưới điện, cân bằng năng lượng - nhiên liệu…)

Bài toán quy hoạch phát triển nguồn dựa trên giả thiết các nguồn điện tập trung

có thể phát biểu như sau:

Xuất phát từ đồ thị phụ tải tổng của hệ thống được dự báo (gồm các đồ thị phụ tải một số ngày điển hình và đồ thị phụ tải năm), căn cứ vào các nguồn điện hiện hữu

CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ NHÀ NƯỚC

VÀ CHÍNH SÁCH NĂNG LƯỢNG

QUY HOẠCH NĂNG LƯỢNG

QUY HOẠCH

THAN

QUY HOẠCH

DẦU KHÍ

QUY HOẠCH NĂNG LƯỢNG

MỚI

QUY HOẠCH

HỆ THỐNG ĐIỆN

DỰ BÁO PHỤ TẢI ĐIỆN

QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN

QUY HOẠCH LƯỚI ĐIỆN

CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

và nguồn điện có kế hoạch phát triển chắc chắn, đặc tính kinh tế kĩ thuật của các nguồn có thể phát triển trong tương lai, các khả năng về các nguồn năng lượng thiên nhiên, nguồn vốn… Từ đó ta phải xác định: loại nhà máy điện, công suất và trình tự đưa vào xây dựng, mở rộng cũng như đưa vào vận hành các loại nhà máy đó để đạt điều kiện chi phí tính toán nhỏ nhất, trên cơ sở đảm bảo các ràng buộc về kinh tế, kĩ thuật

Để đảm bảo cùng mặt bằng về chỉ tiêu kinh tế phải sử dụng các chỉ tiêu đánh giá chi phí và hiệu quả được hiện tại hoá về một mốc thời gian như nhau Trong phần chi phí của từng phương án phải kể đến sự khác nhau của hệ thống tải điện tương ứng với từng phương án nguồn xem xét và thành phần nhiên liệu cho từng loại nhà máy điện cũng như chi phí để vận chuyển nhiên liệu đến nơi sử dụng

Mục tiêu cơ bản của chương trình WASP là tìm phương án phát triển nguồn điện sao cho:

- Đáp ứng nhu cầu điện đã được dự báo trước

- Với chi phí nhỏ nhất

- Thỏa mãn các điều kiện ràng buộc đề ra

1.2.2 Chương trình Energy Toolbox ( ETB)

ETB ban đầu do Nhóm chính sách Năng lượng thuộc trung tâm về công nghệ môi trường ở Đại học Hoàng Gia London xây dựng Sau đó mô hình này được ERM Energy London phát triển

ETB bao gồm nhiều Module, cho phép thực hiện dự báo nhu cầu năng lượng,

mô phỏng và tối ưu hóa về cung, cân bằng cung/cầu, đánh giá các tác động môi trường Các công cụ của mô hình ETB được sắp xếp theo ba mức: mức thứ nhất (A) bao gồm các công cụ cho dự báo, phân tích cung cầu và cân bằng năng lượng, mức thứ hai (B) dành cho việc phân tích nhu cầu một cách chi tiết hơn và tối ưu hóa về cung và mức thứ 3 ( C) cho mô hình hóa ngành ( bao gồm cả quy hoạch phát triển hệ thống điện ) Ở mức C có module quy hoạch điện sử dụng mô hình tuyến tính để tối ưu phát triển các nguồn điện

Bài toán quy hoạch phát triển nguồn nói riêng, cũng như nhiều bài toán tối ưu khác thường được giải nhờ những phương pháp quy hoạch toán học

Ở dạng tổng quát các bài toán quy hoạch có thể được biểu diễn như sau:

Tuỳ theo tính chất của hàm mục tiêu và các ràng buộc, bài toán có thể được giải bằng phương pháp quy hoạch tuyến tính, quy hoạch phi tuyến hoặc bằng phương pháp quy hoạch động…

1 Mô hình quy hoạch tuyến tính

Mô hình quy hoạch tuyến tính có thể áp dụng nếu các điều kiện ràng buộc và hàm mục tiêu là những biểu thức tuyến tính Lúc đó bài toán có dạng:

Xác định tập giá trị X = { x1, x2, , xn} sao cho hàm mục tiêu:

a x



Trong đó:xj là các ẩn cj, aij, bi là các hệ số tự do

Một số ưu nhược điểm của quy hoạch tuyến tính :

Ưu điểm: Dùng mô hình tuyến tính để giải bài toán chọn cấu trúc tối ưu trong

quy hoạch và phát triển nguồn điện có những ưu điểm cơ bản như tính đơn giản của

mô hình toán học, tính chắc chắn của lời giải, tính phổ biến của thuật toán Đưa được bài toán về mô hình quy hoạch tuyến tính thì lời giải sẽ dễ dàng tìm được và hiện nay

đã có những thuật toán và các chương trình chuẩn trên máy tính điện tử cho phép giải triệt để bài toán tối ưu bằng phương pháp quy hoạch tuyến tính với kích cỡ đủ lớn rất thuận tiện Lời giải nhận được thường cho phép dễ dàng kiểm tra tính hợp lý cũng như thiếu sót của mô hình xuất phát

Nhược điểm: Nhược điểm chính của mô hình QHTT khi giải quyết bài toán quy

hoạch phát triển nguồn điện là không cho độ chính xác cao Chẳng hạn để đưa hàm mục tiêu về dạng Z(x1, x2, , xn) =>min (max), khi xét các biến công suất x1, x2, ,

xn là công suất nguồn cần phải chấp nhận vốn đầu tư và chi phí vận hành tỉ lệ với công suất đặt, suất chi phí sản xuất điện năng không phụ thuộc vào công suất nguồn

2 Mô hình quy hoạch phi tuyến

Nếu như mô hình QHTT không cho độ chính xác khi mô tả bài toán thì mô hình QHPT về nguyên tắc lại cho phép mô phỏng bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện chính xác hơn Nhưng theo mô hình này vấn đề tìm ra một phương pháp toán học để giải là một khó khăn.Vì khi mô tả đúng đắn hiện thực bài toán quy hoạch thì phải vượt lên những giả thuyết đơn giản hoá như chi phí sẽ không tuyến tính theo công suất, hàm tổn thất cũng là hàm phi tuyến … và khi đó mô hình toán học sẽ phức tạp và không có hiệu lực để nhận được lời giải

3 Mô hình quy hoạch động

Phương pháp quy hoạch động là một phương pháp toán học kinh điển để xác

định lời giải tối ưu theo nhiều bước Mỗi bước cần có một quyết định và quyết định của bước trước sẽ có ảnh hưởng trực tiếp tới bước sau Cách giải bài toán quy hoạch động là tạo ra một dãy các quyết định hoặc một kịch bản cho cả quá trình Kịch bản thỏa mãn tất cả các mục tiêu và các ràng buộc được gọi là kịch bản tối ưu Thường bài toán quy hoạch thường lấy mục tiêu là tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên (tiền, thiết

bị, nhân công, nhiên liệu, ) cho cả quá trình nhiều giai đoạn để đạt được hiệu quả sử dụng lớn nhất

Tinh thần của phương pháp quy hoạch động là việc tối ưu hóa được thực hiện dần cho từng bước, nhưng phải đảm bảo nhận được lời giải tối ưu cho cả n bước Có nhiều trường hợp một phương án đem lại lợi nhuận cực đại riêng rẽ cho bước này nhưng lại dẫn đến hậu quả tai hại cho cho các bước sau Như vậy nguyên lí tối ưu của

quy hoạch động có thể phát biểu như sau: “Một bộ phận của sách lược tối ưu cũng là một sách lược tối ưu” Tức là, ở mỗi bước đều phải chọn quyết định sao cho dãy quyết

định còn lại phải tạo thành một sách lược tối ưu trừ bước cuối cùng Thật vậy, nếu có n bước thì quyết định ở bước thứ n sẽ không ảnh hưởng đến bất kỳ bước nào và chính vì vậy quá trình giải bằng phương pháp quy hoạch động được tiến hành theo trình tự từ bước cuối cùng lên bước đầu tiên

Tuy nhiên để đưa ra được quyết định ở bước cuối cùng thì ta phải biết được kết quả của những bước trước đó Vì thế cách làm của quy hoạch động là tìm lời giải tối

ưu ở bước ứng với những phương án kết thúc khác nhau ở bước (n-1) Đó là lời giải tối

ưu có điều kiện ở bước thứ n Sau đó xác định lời giải tối ưu có điều kiện ở bước thứ (n-1) ứng với mọi phương án kết thúc có thể có ở bước (n-2) sao cho hàm mục tiêu đạt giá trị cực trị trong cả 2 bước cuối n và (n-1) Cứ làm như vậy cho đến bước đầu tiên Đó là trình tự ngược để xác định lời giải tối ưu có điều kiện ở mỗi bước

Sau khi tiến hành xong trình tự ngược ta căn cứ vào trạng thái ban đầu đã cho của bài toán để tiến hành trình tự thuận từ bước 1 đến bước n và xác định dãy quyết định tối ưu

Theo mô hình toán học này thì khối lượng tính toán khá lớn, để giảm bớt khối lượng tính toán thực tế thường phải bớt đi ở bước ban đầu một số phương án cho phép Khi đó hạn chế nhiều tính tối ưu của lời giải Ngoài ra giải bài toán quy hoạch theo mô

hình quy hoạch động đòi hỏi những thuật toán phức tạp, công cụ tính toán hiện đại, đặc biệt là cần đưa vào một khối lượng lớn số liệu đầu vào

1.2.3 Mô tả bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện có xét đến yếu tố môi trường và thuỷ điện tích năng

Bài toán quy hoạch nguồn điện tổng quát gồm một hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc đều là tuyến tính

Trong đó: i chỉ số ký hiệu các nhà máy điện i = 1÷ n

f chỉ số ký hiệu loại nhiên liệu/năng lượng sử dụng cho các nhà máy điện

f = 1÷ p ( than , dầu, khí )

t thời gian nghiên cứu ( năm) t = 1÷ T ( T là thời gian quy hoạch)

c hệ số hàm mục tiêu

X là biến của mô hình, mô hình sử dụng 2 loại biến:

+ Biến năng lượng: Lượng nhiên liệu đầu vào của nhà máy điện i sử dụng nhiên liệu/ năng lượng f tại năm t ( MW )

+ Biến công suất: Công suất được lắp đặt hàng năm của Nhà máy điện i sử dụng nhiên liệu / năng lượng f tại năm t ( MW)

*Mô tả cách xác định các thành phần chi phí của hàm mục tiêu:

Các thành phần chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành và bảo dưỡng, chi phí môi trường được tính toán quy dẫn từ thời điểm giữa năm về năm đầu của thời gian quy hoạch, chi phí đầu tư được quy dẫn từ thời điểm đầu năm về năm đầu của thời gian quy hoạch (T) Các thành phần chi phí này được tính toán ở phần dưới đây:

+ Chi phí đầu tư: Tổng chi phí đầu tư C của nhà máy điện trong hệ thống ở năm t

được xác điện theo công thức:

C = (1+d)-t ́

ift 1

n

ift i

+ Chi phí nhiên liệu:Tổng chi phí nhiên liệu F của các nhà máy nhiệt điện tại năm t

được xác định theo công thức

X : lượng tiêu thụ nhiên liệu f của nhà máy điện i tại năm t [MW năm]

+ Chi phí vận hành và bảo dưỡng: Tổng chi phí vận hành và bảo dưỡng M của

năm t của các nhà máy điện được xác định theo công thức:

+ Chi phí môi trường: Thành phần chi phí môi trường này là thành phần thứ tư

trong hàm mục tiêu Hệ số chi phí này được xác định trước cho từng nhà máy điện cụ thể, giống như đối với các hệ số chi phí đầu tư và vận hành bảo dưỡng Tổng chi phí môi tường E của các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu f tại năm t được xác định theo công thức sau đây:

D : nhu cầu điện năng của hệ thống điện tại năm t, [MW năm]

- Ràng buộc công suất:

E t

D : nhu cầu điện năng của hệ thống điện tại năm t, [MW năm]

- Ràng buộc về nhiên liệu:Tổng nhiên liệu loại f sử dụng không vượt quá giới hạn

cho phép được biểu thị như sau:

L : lượng nhiên liệu loại f tối đa được sử dụng tại năm t, [MW năm]

- Ràng buộc phát thải môi trường:Tổng phát thải loại m của nhà máy i sử dụng

nhiên liệu f tại năm t được biểu diễn như sau:

B : lượng phát thải của loại ô nhiềm gồm bụi, SO2 và NOX

Phương án tính toán được chọn là phương án có giá trị hàm mục tiêu j,nhỏ nhất

và phải thỏa mãn các điều kiện ràng buộc trên

Như vây, theo mô hình trên, trong hàm mục tiêu có xét đến chi phí môi trường Tuy nhiên, trong các chương trình đã giới thiệu ở mục trên thì chi phí môi trường chưa được xét đến Trong các mô hình đó , yếu tố môi trường được xét ở các ràng buộc phát thải môi trường

Chương 2 THỰC TRẠNG VỀ NHU CẦU VÀ KHẢ NĂNG CẤP ĐIỆN

2.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHUNG

Nhu cầu điện năng và đồ thị phụ tải là những số liệu đầu vào rất quan trọng, quyết định rất lớn chất lượng của việc quy hoạch hệ thống điện, đặc biệt là bài toán quy hoạch nguồn Đối với ngành năng lượng, tác dụng của dự báo càng có ý nghĩa quan trọng, vì điện năng liên quan đến tất cả các nghành kinh tế quốc dân, cũng như mọi sinh hoạt đời thường của người dân Do đó nếu như chúng ta dự báo không chính xác, sai lệch nhiều về khả năng cung cấp, về nhu cầu điện năng thì sẽ dẫn đến hậu quả xấu cho nền kinh tế, đặc biệt trong công tác huy động nguồn Chẳng hạn, nếu chúng ta

dự báo phụ tải thừa so với nhu cầu sử dụng dẫn đến hậu quả là huy động nguồn quá lớn, làm tăng vốn đầu tư, có thể làm tổn thất năng lượng tăng lên Ngược lại, nếu chúng ta dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ và tất nhiên sẽ phải dẫn đến việc phải cắt bỏ một số phụ tải không

có kế hoạch gây thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân

Tuy nhiên đồ án này không đặt vấn đề nghiên cứu về phụ tải hay là các nghiên cứu mới về phụ tải mà chỉ cập nhật một số phân tích ảnh hưởng đến dự báo phụ tải như:

Xu hướng phát triển kinh tế xã hội

Tốc độ phát triển dân số

Tốc độ tăng trưởng của phụ tải

2.1.1 Xu hướng phát triển kinh tế - xã hội

Muốn đáp ứng đủ nhu cầu điện năng trong giai đoạn nghiên cứu ta cần đánh giá được tốc độ phát triển kinh tế xã hội:

Có thể nói trong những năm gần đây nền kinh tế của Việt Nam phát triển tương đối ổn định

Bảng 2.1 Tốc độ tăng trưởng kinh tế từ năm 2002 đến năm 2012

Từ năm 2007 đến năm 2009 nền kinh tế thế giới rơi vào tình trạng khủng hoảng, qua bảng 2.1 ta thấy tốc độ tăng trưởng kinh tế của Việt Nam vẫn ổn định và phát triển bền vững

Khi dự báo người ta xem xét 3 kịch bản kinh tế khác nhau: kịch bản cơ sở , kịch bản cao và kịch bản thấp Tương ứng với từng kịch bản phát triển kinh tế là các kịch bản phát triển phụ tải Căn cứ vào tình hình phát triển của Việt Nam trong những năm gần đây, luận văn chọn kịch bản cơ sở để khảo sát đánh giá, kịch bản có:

- Môi trường quốc tế ổn định và thuận lợi

- Việt Nam chủ động hội nhập quốc tế thành công, vượt qua đuợc thách thức toàn cầu hóa và hội nhập kinh tế thế giới

- Các yếu tố trong nước được huy động ở mức: các cải cách về thể chế, chính sách, cải cách hành chính được thực hiện tốt

- Các chính sách được hướng tới thúc đẩy phát triển nhanh các ngành công nghiệp tạo giá trị gia tăng cao, hướng về xuất khẩu, bài toán lao động được giải quyết thỏa đáng trên cơ sở phát triển cơ sở dịch vụ và các ngành công nghiệp sử dụng nhiều lao động,

hệ thống hạ tầng kỹ thuật được hình thành cơ bản, đồng thời phát triển mạnh các ngành công nhgiệp cơ bản tạo đầu vào cho nền kinh tế vào khoảng năm 2020, tạo sự phát triển vững chắc ở mức cao cho các giai đoạn tiếp theo

Theo định hướng phát triển 3 kịch bản trên, ta có một số kết quả nghiên cứu dự báo tăng trưởng kinh tế theo các kịch bản cao, thấp và cơ sở trong giai đoạn nghiên cứu như sau:

Bảng 2.2 Tốc độ tăng trưởng GDP Đơn vị: %

2.1.3 Tốc độ tăng trưởng phụ tải

Để đánh giá được mức độ phát triển của phụ tải qua các năm, ta cần phải so sánh về sản lượng và công suất qua chuỗi năm 2002-2012, chi tiết được thể hiện qua các bảng dưới đây:

1.Tổng hợp phụ tải

Trong những năm vừa qua, hệ thống điện Việt Nam đạt tốc độ tăng trưởng phụ tải ổn định ( tốc độ tăng trưởng trung bình từ năm 2002 – 2012 là 14,0%) thể hiện cụ thể ở bảng:

Bảng 2.3 Sản lượng phụ tải từ năm 2002 -2012 ( GWh )

* Ghi chú: Sản lượng HT đã bao gồm cả sản lượng điện hạn chế

Bảng 2.4.Tỷ lệ tăng trưởng sản lượng qua các năm

P 03 - 02

P 04 - 03

P 05 - 04

P 06 – 05

P 07 - 06

P 08 - 07

P 09 - 08

P 10 - 09

P 11 - 10

P 12 - 11

Hình 2.1 Biểu đồ tăng trưởng phụ tải

2.Tăng trưởng công suất đỉnh

Công suất đỉnh của hệ thống cũng tăng trưởng ổn định qua các năm được thể hiện qua bảng 2.5 và 2.6:

Bảng 2.5 Công suất đỉnh của hệ thống điện qua các năm (MW)

Quốc gia 6552 7408 8283 9255 10187 11286 14488 16357 18653 20781 23846

Miền Bắc 2880 3221 3494 3886 4233 4480 6299 7112 7894 8846 10157 Miền

Trung 684 773 853 979 1056 1167 1463 1652 1879 2140 2365 Miền Nam 3112 3529 4073 4539 5007 5794 6961 7858 8880 9795 11324

Bảng 2.6.Tỷ lệ tăng trưởng công suất đỉnh qua các năm

 P 03 - 02  P 04 - 03  P 05 - 04  P 06 – 05  P 07 – 06  P 08 - 07  P 09 - 08  P 10 - 09  P 11 – 10  P 12 – 11

HTĐ

QG 13.06 11.81 11.74 19.82 15.41 13.81 12.80 12.82 11.41 14.79 Bắc 11.84 8.48 11.22 19.83 19.52 13.48 12.48 11.00 12.94 14.83

Trong thí dụ cụ thể là Hệ thống điện liên hợp vùng Trung tâm (Liên bang Nga) tiến hành phân tích biểu đồ phụ tải

ngày-đêm về mùa đông theo báo cáo và dự báo cho giai đoạn đến năm 2020

năm

Hình 2.2 Biểu đồ tăng trưởng công suất đỉnh

Trong 10 năm (2002 – 2012), HT điện Việt Nam liên tục đạt được tốc độ tăng trưởng phụ tải trung bình ~ 13.85%, đặc biệt năm 2005 đạt tới 19.82%,

Do tốc độ tăng trưởng của phụ tải rất cao nên liên tiếp trong các năm 2002 đến nay, HT điện quốc gia liên tục phải đối mặt với khả năng thiếu năng lượng vào mùa khô và thiếu công suất phủ đỉnh vào mùa lũ

Tương ứng với tốc độ tăng trưởng GDP và các định hướng phát triển kinh tế của đất nước, kết hợp với tốc độ phát triển cùng kỳ; tốc độ tăng trưởng phụ tải được dự báo như sau

năm

MW

Các kịch bản phụ tải toàn quốc cho các năm trong giai đoạn 2011 – 2030 như sau:

Bảng 2.7 Số liệu dự báo phụ tải giai đoạn 2011-2030

Năm Kịch bản thấp Kịch bản cơ sở Kịch bản cao

2.2 TÌNH HÌNH CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG Ở VIỆT NAM

2.2.1 Nguồn thủy năng

Theo ước tính, tiềm năng thủy điện của nước ta vào khoảng 123 tỷ kWh, tương đương với một công suất lắp đặt 31000 MW Tuy nhiên khi xét đến các yếu tố kinh tế,

xã hội và các tác động đến môi trường thì tiềm năng chỉ vào khoảng 75 – 80 tỷ kWh

Đến nay nước ta đã xây dựng các nhà máy thủy điện với tổng công suất 4200

MW tương ứng với sản lượng điện năng trung bình năm khoảng 18 tỷ kWh Trữ năng kinh tế của 10 lưu vực sông chính chiếm khoảng 85,9% trữ năng kinh tế trên toàn lãnh thổ

Các nhà máy thủy điện tích năng cũng đang được nghiên cứu và thấy rằng có khoảng gần 10 vị trí có thể xây dựng được các nhà máy thủy điện tích năng với tổng công suất từ 400 – 1000 MW Tổng tiềm năng thủy điện tích năng ước tính khoảng

10000 MW Theo dự định đến năm 2019 sẽ đưa vào vận hành 2 nhà máy và đến năm

2020 thêm một nhà máy thủy điện tích năng nữa

2.2.2 Nguồn than đá

Các mỏ than đá chủ yếu nằm ở Đông Bắc Việt Nam (Quảng Ninh) Sản lượng khai thác hàng năm ở khu vực này chiếm khoảng 90% sản lượng than khai thai thác của toàn ngành than Tiêu thụ than trong nước năm 1997 khoảng trên 6 triệu tấn Hiện nay tổng công suất của các mỏ than trong nước khoảng 15 triệu tấn/năm Than được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện và một phần xuất khẩu ra nước ngoài bằng đường thủy

và tiềm năng chưa phát hiện

Hàng năm sản lượng dầu thô khai thác vào khoảng 16 triệu tấn, đang có khả năng nâng lên 21,6 triệu tấn một năm Song song với việc khai thác dầu thô, từ năm

1994 việc bắt đầu khai thác khí đồng hành đã bắt đầu tại Bà Rịa Hiện nay trung bình mỗi ngày khai thác từ 4 đến 4,5 triệu m3 khí đồng hành

2.2.4 Nguồn năng lượng gió

Nước ta nằm trong vùng có số giờ nắng trung bình khoảng 2000 – 2500 h với tổng năng lượng bức xạ mặt trời cao, khoảng 150 – 175 kcal/cm2.năm Tuy nhiên giá thành lắp đặt các bộ pin mặt trời rất cao, khoảng 3USD/W

Tiềm năng gió ở nước ta được đánh giá vào khoảng 800 – 1400 kWh/m2,năm ở các hải đảo, 500 – 1000 kWh/m2,năm ở vùng duyên hải và Tây Nguyên và dưới 500 kWh/m2,năm ở các khu vực khác

Dự kiến có thể đưa tổng công suất điện gió lên đến 150 MW vào khoảng năm

2020

Nhận thấy tỷ trọng các nguồn năng lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời và gió chỉ vào khoảng 350 – 500 MW vào năm 2020, chiếm tỷ trọng không đáng kể trong tổng công suất đặt của các nguồn khác trong cùng thời kỳ Tuy nhiên nó lại có ý nghĩa với những khu vực rất đặc biệt : như hải đảo, vùng núi khi mà việc truyền tải điện năng đi xa không mang tính khả thi và kinh tế

2.3 KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU CÔNG SUẤT CỦA CÁC NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN

Tổng công suất đặt các nguồn đã tăng từ 6192 MW vào năm 2002 lên đến

18428 MW vào năm 2010 (tăng 2,97 lần) Tính đến năm 2010, cơ cấu phát công suất của các nguồn trong hệ thống như sau: thủy điện chiếm 35%, tuabin khí chiếm 42%, nhiệt điện than chiếm 17%, nhiệt điện dầu chiếm 4%, diesel chiếm 0% và còn lại là điện ngoài ngành là 2%

Bảng 2.8 cho chúng ta biết sản lượng điện của các thành phần nguồn qua các năm tỷ kWh

Bảng 2.8 Sản lượng điên qua các năm 2002-2012 tỷ kWh

Điezen 226 240 90 86 29 43 16 25 42 15 10 Nhiệt điện

Có dự trữ để tách các tổ máy phát điện ra sửa chữa theo kế hoạch

Có dự trữ công suất đỉnh cho hệ thống

Có dự trữ về sản lượng

Có dự trữ có xét đến tăng trưởng của phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định

Tạo ra sự cạnh tranh để thị trường điện hoạt động có hiệu quả

Mặc dầu 10 năm trở lại đây, tổng công suất nguồn điện của hệ thống điện Việt Nam luôn lớn hơn nhu cầu của phụ tải, nhưng đây mới hoàn toàn ở góc độ công suất thiết kế Thực tế trong HT điện Quốc gia, thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn (từ 50 - 35,30%

và giảm dần theo từng năm), việc khai thác các nhà máy này phụ thuộc rất nhiều vào tình hình thuỷ văn, một số nhà máy thuỷ điện lớn công suất phát phụ thuộc nhiều vào cột nước dẫn tới công suất khả dụng thay đổi rất nhiều (ví dụ NMTĐ Hòa Bình với cột nước tính toán là 88m thì tổng công suất nhà máy là 240x8= 1920MW, nếu cột nước giảm, đặc biệt vào cuối mùa khô đầu mùa lũ thì công suất của Hoà Bình chỉ đạt khoảng 150 x 8 = 1240 MW); Các nhà máy nhiệt điện than phần nhiều là cũ và lạc hậu, vì vậy vận hành không ổn định thiết bị phụ hư hỏng nhiều; Tua bin khí chạy không ổn định lại tập trung tại Trung tâm điện lực Phú Mỹ khi sự cố lưới dẫn tới HT điện mất một lượng công suất lớn; Các nguồn điện vào không đúng kế hoạch đã đề ra

Do vậy vào nhiều thời điểm hàng năm việc đáp ứng nhu cầu phụ tải HT điện quốc gia

về cả công suất lẫn sản lượng là cực kỳ khó khăn, đặc biệt là khi có những sự cố về nguồn Việc khai thác tối ưu các nguồn điện trong hệ thống ở tình trạng cung luôn nhỏ hơn cầu là rất khó khăn vì nếu các tổ máy mới dự kiến đưa vào hoạt động không đúng tiến độ hoặc tiến độ sửa chữa không đúng, chất lượng sửa chữa không đảm bảo sẽ dẫn

đến việc cân bằng năng lượng không chính xác và không tối ưu

Chương 3

VẦN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM 3.1 TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỀM NGUỒN NƯỚC CỦA VIỆT NAM 3.1.1 Tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam

Chất lượng nước được đặc trưng bằng các chỉ tiêu nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước Trong nước càng ít chất ô nhiễm và nồng độ các chất ô nhiễm đó cáng nhỏ thì chất lượng nước đó càng đảm bảo tốt

Ở nước ta nguồn gây ô nhiễm nguồn nước chủ yếu gồm các yếu tố:

- Các hoạt động CN và tiểu thủ công nghiệp

- Xây dựng đô thị và hạ tầng kỹ thuật

- Sinh hoạt của nhân dân ( xả rác sinh hoạt)

- Các hoạt động khai thác khoáng sản

Các chất ô nhiễm điển hình trong môi trường nước là amoni, mangan, asen (thạch tín)

Bảng 3.1 Nồng độ cho phép của một số chất ô nhiễm

Bộ, Nam Bộ và Tây Nguyên, Duyên hải Nam Trung Bộ

Tại Đồng bằng Bắc Bộ Nước khai thác tại một số điểm đã đạt mức báo động như Mai Dịch, Cầu Giấy, thuộc Hà Nội Nước ở Hải Hậu, Trực Ninh, tỉnh Nam Định, Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình còn trong ngưỡng an toàn, nhưng do tầng chứa nước có điều kiện thủy địa hóa phức tạp

Trung tâm quan trắc đã phân tích hàm lượng các nguyên tố vi lượng từ 36 mẫu nước cho thấy, gần một nửa mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép Hầu hết các mẫu phân tích cho hàm lượng amoni, mangan và asen vượt tiêu chuẩn cho phép, nhất là tại các điểm khai thác ở Hà Nội

Hình 3.1 Nguồn nước ngầm tại Việt Nam

Nguồn nước ngầm tại Việt Nam đang suy giảm nghiêm trọng

Cụ thể, hàm lượng ion amoni cao hơn tiêu chuẩn cho phép tới 92,4 lần Đặc biệt, tại điểm quan trắc Tân Lập, huyện Đan Phượng, Hà Nội, hàm lượng này cao gấp

233 lần tiêu chuẩn Hàm lượng mangan từ 32 mẫu nước lấy ở tầng nước ngầm có tới

17 mẫu vượt tiêu chuẩn, nhiều nơi có hàm lượng asen cao gấp 3 lần tiêu chuẩn

Về mùa mưa, kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố vi lượng từ 30 mẫu nước, hàm lượng mangan có 12/30 mẫu, 4/30 mẫu asen vượt tiêu chuẩn

Tại khu vực Đồng bằng Nam Bộ, một số điểm quan trắc, mực nước đã hạ thấp sâu, vào khoảng tiệm cận với mực nước hạ thấp cho phép, đặc biệt ở khu vực quận 12, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh

Kết quả đánh giá chất lượng nước theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia ở Đồng bằng này có hai chất là mangan và metan vượt tiêu chuẩn cho phép trong nước ngầm Điển hình là thị trấn Bến Lục, Long An, chỉ tiêu metan ở các tầng chưa nước chính đều vượt quá giới hạn

Vùng có tầng nước ngầm tương đối tốt là Tây Nguyên, chưa thấy dấu hiệu ô nhiễm nước dưới đất Hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong nước dưới đất hầu hết đạt tiêu chuẩn cho phép, trừ mangan

3.1.2 Các tác hại của ô nhiễm môi trường nước

1 Tác hại đối với sức khỏe con người và động vật sống trên mặt đất

Nước sạch và vệ sinh môi trường là một nhu cầu cơ bản trong đời sống hàng ngày của con người Con người, động vật và thực vật sẽ không thể tồn tại nếu thiếu nước Thế nhưng, thực trạng hiện nay cho thấy chúng ta đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm môi trường và khan hiếm nguồn nước sạch Ở Việt Nam có tới 80% trường hợp bệnh tật là do nguồn nước bị ô nhiễm gây ra

Bệnh đường tiêu hoá: với các bệnh thường gặp như: tả, lỵ, thương hàn, tiêu

chảy, viêm gan A, bại liệt… Bệnh thường xảy ra do người khoẻ ăn hoặc uống phải những thực phẩm, nước uống bị nhiễm vi khuẩn có trong phân người (do không rửa tay với xà phòng sau khi đi vệ sinh hoặc sau khi vệ sinh cho trẻ nhỏ, sau đó cầm vào thức ăn hoặc do ruồi, gián đậu lên thức ăn, nước uống không được đậy kín ) Sau khi

ăn hoặc uống các loại nước đã nhiễm vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng gây bệnh thì chúng ta dễ dàng bị mắc bệnh Tuy nhiên, các bệnh lây truyền trên đều có thể ngăn ngừa được nếu chúng ta thực hiện các biện pháp phòng bệnh đơn giản như: Rửa tay bằng xà phòng và nước sạch tại các thời điểm trước khi ăn, sau khi đại tiện hoặc sau khi tiếp xúc với người bệnh Thực hiện ăn chín, uống sôi, không ăn các thức ăn đã ôi thiu Sử dụng nhà tiêu hợp vệ sinh, sử dụng và bảo quản tốt các nguồn nước sạch, giữ gìn vệ sinh môi trường sạch sẽ Diệt các loại côn trùng có nguy cơ truyền bệnh như ruồi, gián và chuột

Bệnh giun sán: giun đũa, giun tóc, giun móc, giun kim thường lây truyền do

trứng giun của người bệnh theo phân ra ngoài rồi lại vào hệ tiêu hoá của người khoẻ qua thức ăn, nước uống nhiễm bẩn hoặc chui qua da người vào cơ thể và gây bệnh Ấu trùng của các loại sán lại từ phân người bệnh vào nước hoặc sống ký sinh trong ốc, cá

ăn ốc có ấu trùng sán sẽ bị nhiễm sán Người hay gia súc ăn cá, thịt không nấu chín cũng sẽ mắc bệnh Để phòng bệnh giun sán chúng ta không nên ăn gỏi cá, không ăn các loại gia súc bị bệnh chết, không đi chân đất hay để trẻ nhỏ mặc quần thủng đũng, đặc biệt cần chú ý tẩy giun, sán theo định kỳ và theo hướng dẫn của thầy thuốc

Bệnh do muỗi truyền: những bệnh do muỗi truyền thường thấy là bệnh sốt rét,

sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản… Các bệnh này dễ lây lan và có thể bùng phát

thành dịch lớn Bệnh lây truyền bằng cách: muỗi đốt người bị bệnh sau đó đốt người khoẻ mạnh, mầm bệnh sẽ truyền vào người khoẻ qua vết đốt của muỗi Để không bị muỗi đốt, khi ngủ chúng ta nên ngủ trong màn, tẩm màn bằng hoá chất; phun thuốc diệt muỗi và đốt hương muỗi trong nhà Bên cạnh đó phải vệ sinh nhà cửa sạch sẽ, phát quang bụi rậm quanh nhà và thu gom phế thải, khơi thông cống rãnh; diệt bọ gậy trong các dụng cụ chứa nước sinh hoạt đồng thời lật úp những dụng cụ chứa được nước không dùng đến; thường xuyên tổng vệ sinh dọn sạch ao tù, nước đọng

Các bệnh về mắt, ngoài da, bệnh phụ khoa: đa phần các bệnh về mắt, bệnh

ngoài da và bệnh phụ khoa có thể truyền từ người bệnh sang người lành qua nước Bởi vậy để phòng tránh các bệnh này cần có đủ nước sạch để sử dụng hàng ngày, đồng thời thực hiện vệ sinh cá nhân tốt, tắm rửa hay giặt giũ phải dùng xà phòng và nước sạch, mỗi người phải sử dụng một khăn mặt riêng, không dùng chung quần áo với người bệnh và không mặc quần áo khi còn ẩm

2 Tác hại của ô nhiễm môi trường đối với khí hậu

Ô nhiễm môi trường không những ảnh hưởng xấu đến khí hậu khu vực mà còn gây ảnh hưởng tới khí hậu toàn cầu Các phân tích sau đề cập đến khí hậu địa phương

Tăng nhiệt độ cao: Nhiệt độ tối thiếu trong ngày ở vùng đô thị cao hơn ở vùng nông thôn xung quanh 2-5 độ C và nhiệt độ trung bình năm cao hơn 0,5 – 1,3 độ C Nguyên nhân là do đốt nhiên liệu và các quá trình sản xuất theo phương pháp gia công nhiệt đã tỏa nhiệt lượng lớn ra môi trường, đồng thời diện tích nhà cửa, đường sá, sân bãi chiếm nhiều, hút bức xạ mặt trời nhiều hơn mặt đất có cây xanh ở nông thôn Mặt khác lượng nước bốc hơi hút nhiệt ở thành phố ít hơn ở nông thôn Ngược lại độ ẩm tương đối của thành phố thấp hơn ở nông thôn 2-8%

Giảm bức xạ mặt trời và tăng độ mây: Các khói bụi, sương mù ô nhiễm môi trường đô thị có tác dụng hấp thụ 10-20% bức xạ mặt trời và làm giảm tầm nhìn Các bụi khí do hoạt động sản xuất, giao thông , sinh hoạt của con người thải ra ngoài môi trường Hơi nước kết tủa ở vùng đô thị thường lớn hơn ở vùng nông thôn

3 Tác động của ô nhiễm môi trường đến biến đổi khí hậu toàn cầu

Khí hậu của trái đất có vai trò hết sức quan trọng đối với sự sống trên trên trái đất Nước bốc hơi từ mặt đật, mặt biển và các chât ô nhiễm do hoạt động của con

người thải vào khí quyển đã làm thay đổi thành phần cấu thành của khí quyển Nhiệt

độ của mặt đất và khí quyển tầng thấp bao quanh trái đất được hình thành và ổn định bởi thăng bằng nhiệt giữa năng lượng mặt trời chiếu xuống trái đất (năng lượng truyền đến trái đất) và năng lượng trao đổi giữa bề mặt trái đất với môi trường khí quyển xung quanh ( trái đất tỏa năng lượng) chủ yếu bằng bức xạ và đối lưu Hiệu quả của sự trao đổi nhiệt này lại phụ thuộc vào trạng thái khí quyển đặc biệt là phụ thuộc vào nồng độ khí CO2 và một số khí khác có tác dụng gây “ hiệu ứng nhà kính” trong khí quyển

4 Nóng lên của khí quyển

Dự báo đến cuối thế kỷ 21 nhiệt độ trung bình trên bề mặt trái đất sẽ tăng lên

2-6 độ C và mực nước biển sẽ dâng cao 0,5m đến 1,5m/(IPCC, 1992) Những thay đổi

đó sẽ gây ra hàng loạt hậu quả như tăng tần số xuất hiện và mức độ phá hoạt của các cơn bão, những vụ hạn hán kéo dài, những đợt nóng kéo dài hơn và nóng hơn, các mùa mưa cũng lớn hơn và cũng kéo dài hơn

3.2 TÁC ĐỘNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC NGUỒN ĐIỆN TRONG

HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

3.2.1 Tác động đến môi trường của nhà máy nhiệt điện

Tác động đến môi trường trong quá trình sản xuất điện của các nhà máy nhiệt điện gây ra chủ yếu là: khí thải, tiếng ồn, độ rung, nước thải, chất thải rắn

Hiện trạng của các tác động này được xem xét, đánh giá để làm cơ sở đề xuất các biện pháp hạn chế tác động là mục tiêu tiến tới trong quy hoạch Phát triển điện lực quốc gia theo định hướng “Phát triển bền vững” mà Đảng và nhà nước để ra trong chiến lược bảo vệ môi trường Việt Nam

1 Tác động đến môi trường nước

Giai đoạn thi công: nguồn gây ô nhiễm nước trong giai đoạn này chủ yếu là nước sinh hoạt của công nhân và nước mưa chảy tràn trên bề mặt công trình Nước này chứa nhiều chất cặn bã , chất rắn, chất hữu cơ, bùn đất và các tạp chất khác

Giai đoạn vận hành: Nước thải ra trong giai đoạn này gồm có:

+ Nước thải từ quá trình làm nguội thiết bị Loại nước này ít bị ô nhiễm và thường chỉ được làm nguội và cho chảy thẳng ra nguồn nước mặt khu vực

+ Nước thải từ các thiết bị lọc bụi và bãi thải xỉ có lưu lượng, hàm lượng cặn lơ lửng ( bụi than ) rất lớn, độ cứng cao , chứa SO2 , Cl có thể gây ô nhiễm môi trường nước nếu bị tràn ra ngoài

+ Nước thải từ quá trình rửa thiết bị có chứa dầu, mỡ, cặn và trong trường hợp rửa lò hơi có thể chứa cả axit, kiềm làm thay đổi độ PH cao của nước dẫn đến gây ảnh hưởng xấu đến môi trường nước

+ Nước xả từ lò hơi có nồng độ PH và có chứa một lượng nhỏ dầu mỡ, cặn lò không hòa tan, chất vô cơ Đặc biệt nó làm tăng nhiệt độ tại khu vực xả làm giảm lượng oxi hòa tan trong nước Điều này ảnh hưởng tới hệ sinh thái nước, từ đó tác động tiêu cực tới đời sống thủy sinh trong khu vực

2 Tác động đến môi trường không khí

Tác động môi trường chính do các nhà máy nhiệt điện gây ra là ô nhiễm không khí (CO2, SO2, NO2, CO, HC, bụi) Lượng phát thải các chất ô nhiễm này phụ thuộc vào các dạng nhiên liệu và công nghệ sử dụng

3 Tác động của ô nhiễm tiếng ồn đến môi trường

Phần lớn các nhà máy điện hiện có ở nước ta là các nhà máy điện cũ với công nghệ và thiết bị lạc hậu do đó tiếng ồn phát ra là điều khó tránh khỏi Tuy nhiên, ở các nhà máy sản xuất điện, khu vực gây tiếng ồn lớn thường không có công nhân làm việc hoặc làm việc trong khoảng thời gian nhất định; do đó việc ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động cũng được hạn chế

Các nguồn gây tiếng ồn chủ yếu là: Gian nghiền than, bộ kích hoạt trong phân xưởng máy, trạm bơm nước ngọt, các van xả tiếng ồn trong trường hợp này có khi vượt quá 100dB

Đánh giá mức độ tác động do tiếng ồn ở các nhà máy điện cho thấy, ở tần số

4000 Hz là giải tần số có ảnh hưởng lớn nhất đến việc làm giảm thính lực, có nhiều giá trị vượt tiêu chuẩn cho phép

4 Tác động đến môi trường sinh thái

Các tác động này chủ yếu liên quan đến việc thải các chất ô nhiễm vượt quá mức cho phép vào môi trường tiếp nhận gây nên những biến đổi cơ bản của hệ sinh thái

Bảng 3.1 Lượng phát thải của của một số nhà máy nhiệt điện Việt Nam

Ninh

Cao Ngạn

Na Dương Hải Phòng

Nghi Sơn Cẩm Phả

Mông Dương

SOx(tấn/năm) 10168,0 16946,7 48419,3 10168,0 10168,0 9648,2 16946,7 Thải

3.2.2 Tác động đến môi trường của nhà máy thủy điện

Các dự án thủy điện thường gây ra nhiều tác động trong một phạm vi không gian rộng lớn, và diễn biến khá phức tạp theo thời gian Có những tác động gây ảnh hưởng tức thời, có loại tác động diễn biến từ từ hàng chục năm hay hơn nữa Các tác động này không những đối với môi trường tự nhiên (vật lý, sinh vật ) mà còn gây ảnh hưởng sâu sắc đến các vấn đề kinh tế - xã hội, đến lối sống tập quán cũng như văn hóa của nhiều cộng đồng cư dân địa phương Các tác động này có thể là tích cực, đồng thời cũng gây không ít các tác động tiêu cực phải khắc phục lâu dài

Sau lúc hồ đã tích nước đi vào vận hành một số vấn đề môi trường mới sẽ nảy sinh như: đô thị hóa một số địa điểm vùng hồ và hạ lưu hồ, hình thành các khu công nghiệp mới, các khu nông nghiệp thâm canh được thủy lợi hóa Các khu này có nguy

cơ tạo ô nhiễm lãng phí tài nguyên nước Biện pháp khắc phục là có quy hoạch tổng thể về sử dụng tài nguyên nước của hồ, dự báo các vấn đề khó khăn, phức tạp có thể diễn ra và cách xử lý

Ngoài ra, nhiều vấn đề kinh tế - xã hội khác cũng cần quan tâm, như các vấn đề dân tộc, bảo vệ các di sản văn hóa, phong tục tập quán, chuyển đổi từ nền kinh tế tự cung, tự cấp sang nền kinh tế hàng hóa, nâng cao mức sống và nâng cao dân trí của các

cư dân tại chỗ, là những vấn đề cần có các giải pháp hữu hiệu và công bằng, để tạo điều kiện cho những vùng kém phát triển tiến kịp với các vùng khác

Nhiều biến động do tác động của các công trình thủy điện ở nước ta chưa thể đánh giá một cách đầy đủ và có căn cứ Ví dụ những biến đổi sinh thái ở các vùng hạ

du của công trình thủy điện Hòa Bình hoặc của công trình thủy điện Trị An chỉ mới có các nhận định, định tính, vì thời gian quan trắc còn ngắn Tuy nhiên đây là vấn đề lớn cần quan tâm tiếp tục theo dõi Nhiều hậu quả có thể chưa xuất hiện ngay nhưng sau một thời gian dài mới biểu hiện, vì vậy nhiệm vụ theo dõi kiềm tra đối với các công trình thủy điện lớn cần được đặt ra một cách nghiêm túc, và khẩn trương để theo dõi các biến động môi trường do tác động của công trình thủy điện gây ra về cả môi trường tự nhiên và kinh tế xã hội

3.3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP LÀM GIẢM TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

3.3.1 Nhà máy nhiệt điện

1.Đối với các NMNĐ cũ

Các nhà máy nhiệt điện hiện có của hệ thống điện Việt Nam chủ yếu là nhiệt điện ngưng hơi, sử dụng lò hơi tuần hoàn tự nhiên, công suất thấp Mặt khác, nhiều tổ máy có công nghệ chế tạo từ những năm 70 không đạt được hiệu suất cao của thiết bị như lò hơi, tuabin – máy phát và các thiết bị phụ như bơm, quạt máy biến áp dẫn tới điện tự dùng lớn, tiêu hao nhiên liệu cao, chi phí lao động cao dẫn đến giá thành sản xuất điện năng cao

Do cũng công nghệ cũ, vật liệu chế tạo không đáp ứng được yêu cầu đối với thông số hơi cao hoặc đạt được nhưng không đáp ứng về giá thành và độ ổn định trong vận hành

Các tổ máy nói trên không đáp ứng được yêu cầu về môi trường Các thiết bị lọc bụi chủ yếu là các thiết bị cổ điển có hiệu suất thấp Thiết bị hiện đại nhất hiện nay

là thiết bị lọc bụi tĩnh điện cũng đạt hiệu suất kém do thiếu phụ tùng thay thế Hiện nay trừ nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2, các nhà máy nhiệt điện cũ chưa có nhà máy điện nào

áp dụng công nghệ xử lý khói thải như công nghệ khử SO2, NOx và giảm thiểu sự tạo thành NOx trong quá trình cháy

Hầu hết các nhà máy nhiệt điện lớn của hệ thống điện sử dụng lò hơi tuần hoàn

tự nhiên, các lò hơi được thiết kế với than Việt Nam có chất lượng cao Qua thực tế

sử dụng cho thấy thiết kế lò hơi không phù hợp với thành phần và tính chất của than cung cấp đặc biệt là NMNĐ Uông Bí và Ninh Bình Kết quả là chế độ cháy không phù hợp, buồng đốt bị đóng xỉ nhiều, chu kỳ vận hành ngắn, hiệu suất cháy rất thấp

Tỷ lệ cácbon trong tro còn tới 10-50% Hiệu suất lò hơi thường chỉ đạt từ 65% đến 83%

Vòi phun than chủ yếu gồm 2 kiểu vòi phun xoáy và vòi phun dẹt kết cấu đơn giản, không tạo được sự xáo trộn tốt giữa bột than và không khí, do đó không phù hợp với than antraxit Việt Nam Đồng thời một số nhà máy nhiệt điện có số lượng vòi phun ít cũng gây khó khăn cho vận hành nhất là khi vận hành lò ở mức phụ tải thấp và trung bình

Phần lớn các lò hơi đều không có thiết bị để theo dõi và giám sát ngọn lửa, không thể theo dõi thường xuyên để điều chỉnh quá trình cháy

Vấn đề đóng xỉ buồng đốt và vệ sinh các bề mặt đốt đối lưu là một trong những điểm yếu của thiết kế cũng như vận hành thiết bị Các thiết bị vệ sinh, thổi tro xỉ làm việc kém hiệu quả hoặc bị cháy mô tơ, cháy vòi thổi bụi, nên đã bị tháo

dỡ bỏ hoặc không được lắp đặt phục hồi cũng góp phần làm giảm khả năng trao đổi nhiệt trong buồng lò dẫn tới giảm hiệu suất và chu kỳ vận hành an toàn của thiết bị lò hơi