Đầu tư phát triển hệ thống điện có xét đến yếu tố môi trường

Bé GI¸O DôC Vμ μ § O T¹O TR¦êNG §¹I HäC B¸CH KHOA Hμ NéI ======================= TRÇN HåNG NGUY£N §ÇU T¦ PH¸T TRIÓN HÖ THèNG §IÖN Cã XÐT §ÕN YÕU Tè M¤I TR¦êNG LUËN ¸N TIÕN SÜ KINH TÕ Hμ NéI 2006 Bé GI¸O DôC Vμ μ § O T¹O TR¦êNG §¹I HäC B¸CH KHOA Hμ NéI ======================= TRÇN HåNG NGUY£N §ÇU T¦ PH¸T TRIÓN HÖ THèNG §IÖN Cã XÐT §ÕN YÕU Tè M¤I TR¦êNG Chuyªn ngµnh Tæ chøc vµ qu¶n lý s¶n xuÊt M sè 5 02 21 LUËN ¸N TIÕN SÜ KINH TÕ NG¦êI H¦íNG DÉN KHOA HäC 1 PGS TS NguyÔn Minh DuÖ 2 PGS TS §µm Xu©n.

TRÇN HåNG NGUY£N

§ÇU T¦ PH¸T TRIÓN HÖ THèNG §IÖN

Cã XÐT §ÕN YÕU Tè M¤I TR¦êNG

LUËN ¸N TIÕN SÜ KINH TÕ

Hμ NéI 2006

TRÇN HåNG NGUY£N

§ÇU T¦ PH¸T TRIÓN HÖ THèNG §IÖN

Cã XÐT §ÕN YÕU Tè M¤I TR¦êNG

Chuyªn ngµnh : Tæ chøc vµ qu¶n lý s¶n xuÊt

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu ®−îc trÝch dÉn cã nguån gèc C¸c kÕt qu¶ tr×nh bµy trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

T¸c gi¶ luËn ¸n

TrÇn Hång Nguyªn

lý – trường Đại học Bách Khoa Hμ Nội, với tất cả sự kính trọng vμ

lòng biết ơn sâu sắc nhất, tác giả xin chân thμnh cảm ơn PGS TS Nguyễn Minh Duệ, PGS TS Đμm Xuân Hiệp – những người thầy

đã hướng dẫn, tận tình chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu

để hoμn thμnh bản luận án nμy

Xin chân thμnh cảm ơn tập thể các thầy cô giáo khoa Kinh tế vμ Quản

lý, trung tâm Đμo tạo vμ Bồi dưỡng sau đại học của trường Đại học

Bách Khoa Hμ Nội đã tận tình động viên giúp đỡ tác giả trong quá

trình thực hiện luận án

Xin đ ợc b ư μy tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu của thầy giáo PGS TS Bùi Huy Phùng vμ các đồng nghiệp trong Trung tâm

Nghiên cứu Năng lượng của Viện Khoa học vμ Công nghệ Việt Nam

đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả thu thập tμi liệu, đóng góp ý kiến trong bản luận án nμy

Xin được bμy tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu của Viện Khoa Học vμ Kỹ Thuật Hạt Nhân, Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt

Nam vμ các đồng nghiệp trong Trung tâm Năng lượng hạt nhân đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận án

Cuối cùng xin b y tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, các đồng nghiệp μ

vμ bạn bè đã động viên giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu, thực hiện luận án

Mục đích nghiên cứu của luận án

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

đến yếu tố môi trường

Tổng quan hệ thống điện việt nam giai đoạn 1995-2004

Hiện trạng nguồn điện năm 2004

Cơ cấu sản xuất điện giai đoạn 1995-2004

Tình hình tiêu thụ điện giai đoạn 1995-2004

Chương trình phát triển các nguồn điện của hệ thống điện Việt Nam

Mô hình quy hoạch phát triển hệ thống điện

Chương trình WASP

Chương trình ETB

Chương trình EFOM-ENV

Chương trình MESSAGE

Những hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

Những văn bản pháp lý về bảo vệ môi trường

Những thực hiện trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

Mô hình quy hoạch phát triển hệ thống điện VN có xét đến yếu tố môi trường Xác định bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện VN có xét đến yếu tố môi trường

Mô tả toán học bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện có xét đến yếu tố môi trường

Cơ sở lý thuyết về ô nhiễm môi trường

Các phương pháp đánh giá tác động ô nhiễm môi tr ờng ư

Tổng quan về tình hình ô nhiễm môi trường không khí

Tình hình ô nhiễm môi trường không khí trên thế giới

Tình hình ô nhiễm môi trường không khí nước ta

Các tác hại của ô nhiễm môi trường không khí

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

Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí

Các nghiên cứu ô nhiễm ở nước ngoài

Các nghiên cứu ô nhiễm ở trong nước

Ô nhiễm môi trường của các nhà máy điện Việt Nam

Phân tích và lựa chọn các yếu tố môi trường

Xác định các loại chất thải gây ô nhiễm môi trường không khí

Xác định tác hại của các chất gây ô nhiễm

Lựa chọn mô hình để xác định chi phí ô nhiễm gây ảnh hưởng cho sức khoẻ người nhận

Chương 3: Đánh giá lượng phát thải và thiệt hại của ô nhiễm từ các nguồn

điện trong hệ thống điện Việt Nam

3.1

3.1.1

3.1.2

Xác định lượng phát thải của các nhà máy nhiệt điện Việt Nam

Hiệu chỉnh hệ số phát thải từ việc đốt than

Tính toán lượng phát thải của các nhà máy nhiệt điện Việt Nam

66

66 693.2

Phát thải khí CO2 và CH4 của các nhà máy thuỷ điện

Đánh giá tác động ô nhiễm môi trường của các nhà máy nhiệt điện

Mô hình Simple Uniform World Model (SUWM)

Mô hình Robust Uniform World Model (RUWM)

Tính toán hệ số của hàm phản ứng-ô nhiễm fer cho Việt am N

Kết quả tính toán chi phí thiệt hại sức khoẻ của các NM nhiệt điện Việt Nam

Đánh giá thiệt hại của khí nhà kính đến hiện tượng nóng lên toàn cầu

Quy hoạch phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam giai đoạn 2002-2020

Đặt bài toán quy hoạch phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam

Mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện có xét đến yếu tố môi trường Công cụ tính toán

Mô tả mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam có xét đến yếu

tố môi trường

Các biến số và hệ số hàm mục tiêu của mô hình

Các điều kiện ràng buộc của mô hình

Tính toán chi phí sản xuất điện của các nguồn điện được xem xét

Kết quả tính toán của 2 tr ờng hợp ư

Sử dụng mô hình để tính toán tối ưu giai đoạn 2002-2020 cho các nguồn điện Việt Nam

Thuế môi trường với sản xuất điện năng

Phụ lục 1: Kết quả tính toán hệ số hàm phản ứng - ô nhiễm cho Việt Nam

Phụ lục 2: Kế hoạch phát triển các nguồn điện từ nay đến 2010

Phụ lục 3: Số liệu đầu vào của mô hình

Phụ lục 4: Kết quả tính toán của mô hình

Phụ lục 5: Kết quả tính toán chi phí sản xuất của các nguồn điện Việt Nam

Bảng 1.1: Các nhà máy điện của Việt Nam đến giữa năm 2004 9

Bảng 2.1: Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí sạch và ô nhiễm (1998) 40

Bảng 2.3: ảnh hưởn g của ô nhiễm không khí đối với sức khoẻ con người

ở khu công nghiệp Thượng Đình

43

Bảng 2.4: Phát thải KNK do đốt các loại nhiên liệu năm 1994 49

Bảng 3.1: Hệ số phát thải SOx, NOx và bụi PM10 của than Việt Nam 68Bảng 3.2: Lượng phát thải của một số nhà máy nhiệt điện than Việt Nam 70Bảng 3.3: Lượng phát thải của một số nhà máy nhiệt điện dầu 71Bảng 3.4:Lượng phát thải của một số nhà máy nhiệt điện khí 72Bảng 3.5: Lượng thải CO2 của một số nhà máy nhiệt điện Việt Nam 73Bảng 3.6: Phát thải khí của hồ chứa trong quá trình vận hành 74Bảng 3.7: Lượng thải CO2 của các nhà máy thuỷ điện Việt Nam 74

Bảng 3.9: Kết quả tính toán hệ số fer cho một số vùng trong khu CNTĐ 86Bảng 3.10: Kết quả tính toán hệ số fer cho một số vùng trong khu CNTĐ 87Bảng 3.11: Kết quả tính toán hệ số fer cho 2 xã trong khu CNVĐ 88

Bảng 3.14: Số liệu và kết quả tính toán chi phí thiệt hại sức khoẻ của các nhà

Bảng 3.15: Số liệu và kết quả tính toán chi phí thiệt hại sức khoẻ của các nhà

Bảng 3.16: Số liệu và kết quả tính toán chi phí thiệt hại sức khoẻ của các nhà

Bảng 3.17: Chi phí thiệt hại của khí nhà kính đến hiện tượng nóng lên toàn cầu 96

B¶ng 4.3: Nhu cÇu s¶n xuÊt ®iÖn ViÖt Nam dù b¸o giai ®o¹n 2000-2020 104

B¶ng 4.6: Giíi h¹n tèi ®a cho phÐp cña bôi, SO2, NOx trong khãi th¶i 109B¶ng 4.7: TÝnh to¸n l−îng th¶i tèi ®a cho phÐp cña bôi, SO2, NOx 110

B¶ng 4.12: C¬ cÊu c¸c nguån ®iÖn trong HT§VN giai ®o¹n 2011-2020 115B¶ng 4.13: C¬ cÊu c¸c nguån ®iÖn trong HT§VN giai ®o¹n 2011-2020 116

B¶ng 4.17: §iÖn n¨ng s¶n xuÊt cña c¸c nguån ®iÖn VN giai ®o¹n 2002-2020 123

B¶ng 4.22: KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho giai ®o¹n 2002-2020 127

Hình 1.1: Cơ cấu sản xuất của các nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam 11

Hình 1.3: Minh hoạ quy hoạch tuyến tính của mô hình MESSAGE 20Hình 1.4: Sơ đồ tính toán của bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt

Hình 2.1: Chi phí và lợi ích của một hoạt động gây ô nhiễm 37Hình 2.2: Chu trình phát thải khí nhà kính và biến đổi khí hậu 46

GDP: Tổng thu nhập quốc nội

TCCP: Tiêu chuẩn cho phép

IPA: (Impact Pathways Approach) Cách tiếp cận đánh giá tác động

YOLL: (Years Of Life Lost)

VSL: (Value of Statistical Life)

WTA: (Willingness To Accept)

WTP: (Willingness To Pay)

MUV: (Monetary Unit Value)

WASP: (Wien Automatic System Planning Package)

ETB: (Energy ToolBox)

EFOM-ENV: (Energy Flow Optimization Model – Environment)

MESSAGE: (Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental Impacts)

SUWM: (Simple Uniform World Model)

RUWM: (Robust Uniform World Model)

Planning in Vietnam”, Meeting of National Experts on data requirements of IAEA’s planning Models for Energy, Electricity and NuclearPower Planning with emphasis

on the WASP Model, IAEA, 1994, Vienna

[2] Trần Hồng Nguyên, TS Đàm Xuân Hiệp, “Xác định chi phí ngoại ứng của nhà máy điện”, Tạp chí Điện lực, số 3 năm 2002, Tổng Công ty Điện Việt Nam, Hà Nội [3] Trần Hồng Nguyên, PGS TS Nguyễn Minh Duệ, “Mô hình phân tích nhu cầu năng lượng (MAED) và dự báo nhu cầu năng lượng việt nam đến năm 2020”, Tạp chí Điện lực, số 3 năm 2005, Tổng Công ty Điện Việt Nam, Hà Nội

[4] Trần Hồng Nguyên, TS Đàm Xuân Hiệp, PGS TS Nguyễn Minh Duệ, “Cân bằng cung cầu năng lượng Việt Nam với khía cạnh môi trường”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học công nghệ Điện lực Việt Nam – 2003, Nxb Lao động – Xã hội,

2003, Hà Nội

[5] TS Võ Văn Thuận, ThS Trần Hồng Nguyên, Nguyễn Mai Hương, “Quy hoạch năng lượng và kế hoạch phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học công nghệ Điện lực Việt Nam – 2003, Nxb Lao động – Xã hội,

Đề tài cấp Bộ KHCN-09-04, 1998, Hà Nội

[8] Trần Hồng Nguyên, kết quả dự báo nhu cầu năng lượng theo các kịch bản phát triển, Đề tài “Nghiên cứu phương án tổng thể khai thác và sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng Việt Nam”, 2002, Hà Nộị

[9] Trần Hồng Nguyên, Mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam có xét đến yếu tố môi trường, Tạp chí Công Nghiệp, số tháng 10 năm 2005, Bộ Công nghiệp, Hà Nội

[10] Trần Hồng Nguyên, Chất thải khí với hồ chứa của nhà máy thủy điện, Tạp chí Công Nghiệp, số tháng 12 năm 2005, Bộ Công nghiệp, Hà Nội

mở đầu

Nước ta đang trên đà phát triển kinh tế xã hội, công nghiệp hoá, hiện đại hoá

đất nước với tốc độ cao Trong giai đoạn 1995-2000, tổng sản phẩm quốc nội (GDP) tăng trung bình hàng năm là 7,4% [35] Mức tăng trưởng này là khá cao so với các nước trên thế giới (theo đánh giá của quỹ tiền tệ quốc tế khoảng 3%) và trong khu vực (khoảng 6-7%) Tốc độ tăng GDP của nước ta trong vài năm gần đây (2000-2005) đạt trung bình 7,1%/năm [43] Mục tiêu phấn đấu của đất nước được Đảng và Nhà n ớc ta xác định là “từ nay đếư n 2020, ra sức phấn đấu để đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp” Dự kiến trong 10 đến 15 năm tới GDP của nền kinh

tế Việt Nam sẽ tăng 2 đến 3 lần

Sự tăng trưởng cao như vậy tạo điều kiện cho nước ta nhanh chóng phát triển, hoà nhập với nền kinh tế thế giới và khu vực Nhưng đồng thời chính sự phát triển với nhịp độ tăng cao như vậy cũng có nghĩa là một khối lượng tài nguyên thiên nhiên được khai thác và sử dụng nhiều, nên một khối lượng chất thải thải vào môi trường ngày càng tăng lên

Công nghiệp hoá, hiện đại hoá nền kinh tế đất nước là nội dung cơ bản trong chiến lược phát triển quốc gia Tuy nhiên, cùng với quá trình phát triển, nhiều vấn đề môi trường đã và đang nảy sinh Môi trường nước, không khí, đất đang ngày càng bị suy thoái do ô nhiễm chất thải của các nhà máy, các khu vực công nghiệp Nồng độ các chất độc hại có trong môi trường vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Cùng với mức tăng trưởng của GDP, để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng, điện năng sản xuất của nước ta cũng tăng một cách đáng kể đạt tốc độ 15,1% năm 2001 và 17%% năm 2002 Trong những năm gần đây, điện sản xuất vẫn tăng ở mức 14,3% ở năm 2003 và đánh giá là 13,8% ở năm 2004 [43] Do đó, đòi hỏi phải

đầu tư phát triển hệ thống điện, đặc biệt là các nhà máy điện trong tương lai Tuy nhiên, sự phát triển các nhà máy điện sử dụng nguồn nhiên liệu hoá thạch (than, dầu, khí) và nguồn năng lượng tái tạo sẽ gây ra ô nhiễm về môi trường,

ảnh hưởng đến sinh thái, sức khoẻ con ng ời và gây ra hiệu ứng nhà kính ư

Nhìn chung khi các nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện vận hành đã gây ra ô nhiễm cho nguồn nước, không khí, đất đai, tiếng ồn Thực tế, khi các nhà máy nhiệt

điện sử dụng nguồn nhiên liệu hoá thạch hoạt động thải ra môi trường một lượng bụi

và khí thải đáng kể Khí thải đó chủ yếu bao gồm khí CO2, SO2, NO2, và một số khí khác Hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện sinh ra khí nhà kính chủ yếu bao gồm khí

CH4 và CO2 Sự ô nhiễm môi trường do các chất thải gây nên đã dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế Các nhà kinh tế đã dùng các phương pháp khác nhau để đánh giá thiệt hại môi trường Chẳng hạn ở Hà Lan, ước tính thiệt hại môi trường tích luỹ đến năm

1985 là 1,7-3,5 tỷ USD Trong đó thiệt hại do ô nhiễm không khí 1,2-3 tỷ (chiếm 70%), còn thiệt hại do tiếng ồn chỉ là 0,5 tỷ USD Tính riêng cho năm 1986, thiệt hại

do ô nhiễm không khí là 0,5-0,8 tỷ chiếm hơn 80% của tổng thiệt hại là 0,6-1,1 tỷ, thiệt hại do ô nhiễm nước chỉ là 0,1-0,3 tỷ (chiếm d ới 20%) [9] ư

Trong khuôn khổ dự án của cộng đồng châu Âu về vấn đề ngoại ứng của năng lượng (ExternE Project), các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sản xuất điện đã gây ra nhiều tác động môi trường bao gồm như sức khoẻ con ng ời, vật liệu và cây ưtrồng nông nghiệp Trong đó thiệt hại gây ra cho sức khoẻ con người là đáng kể nhất Số liệu trích dẫn từ tài liệu [45] của ExternE 1997a minh hoạ về các thiệt hại gây ra do ô nhiễm không khí cụ thể như sau:

Tỷ lệ thiệt hại của các chất gây ô nhiễm [45]

Vật liệu Cây trồng

98.0 1.9 0.1 Khí NOx (kể cả Ozone) Sức khoẻ

Vật liệu Cây trồng

98.6 0.3 1.1

Vật liệu Cây trồng

100.0 0.0 0.0

Từ các số liệu minh hoạ ở trên, ta nhận thấy ô nhiễm không khí gây ra thiệt hại là đáng kể so với ô nhiễm nguồn nước và tiếng ồn Trong ô nhiễm không khí, tác

động đến sức khoẻ con người do SO2, NOx, và bụi chiếm phần lớn nhất

Với mục tiêu trở thành nước công nghiệp trong 15 năm tới, tăng trưởng kinh

tế và nhu cầu năng lượng được dự báo ở mức tương đối cao Tổng lượng CO2 phát thải dự kiến sẽ tăng từ 49,97 triệu tấn vào năm 2000 lên 232,3 triệu tấn vào năm

2020 Điều này tương đ ơng với tỷ lệ tăng tr ởng trung bình 8,2% một năm Trong ư ư

đó, tỷ trọng tham gia của lĩnh vực vận tải vào tổng lượng phát thải CO2 là lớn nhất, vào khoảng 28,16% vào năm 2020 Tỷ trọng của lĩnh vực năng lượng sẽ tăng từ 18,95% năm 2000 lên đến 29,73% năm 2020 Tỷ trọng trong lĩnh vực thương mại và gia dụng giảm từ khoảng 24,72% xuống 13,25% vào các thời điểm tương ứng [12] Việc nghiên cứu đánh giá tác động môi trường của ô nhiễm không khí gây ra,

cụ thể là ô nhiễm của các nhà máy điện gây tác hại cho sức khoẻ người nhận ô nhiễm và sự nóng lên toàn cầu là hết sức cần thiết, đáng quan tâm Bởi vì, những ảnh hưởng này có liên quan đến việc quy hoạch phát triển các nguồn điện trong tương lai nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng của xã hội

Đầu tư phát triển hệ thống điện có xét đến yếu tố môi trường là một vấn đề cần thiết đang được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới Một số nội dung theo hướng nghiên cứu này được đề cập trong luận án

1 Mục đích nghiên cứu của luận án

• Lựa chọn và hoàn thiện mô hình quy hoạch phát triển tối ưu các nguồn điện

có xét đến yếu tố môi trường

• Sử dụng mô hình để nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố môi trường đến đầu tư phát triển các nguồn điện Việt Nam

• Đánh giá ảnh hưởng của ô nhiễm không khí do hoạt động của các nhà máy

điện gây tác hại cho sức khoẻ con người

• Nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng khí nhà kính gây nên sự nóng lên toàn cầu của các nhà máy điện

• Kết quả đánh giá ảnh hưởng của ô nhiễm không khí đến sức khoẻ con người

và ảnh hưởng khí nhà kính có thể là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu mức thuế môi trường do ô nhiễm gây ra nhằm bảo vệ và phục hồi chất lượng môi trường và đồng thời tạo căn cứ định hướng đầu tư cho các nguồn điện trong tương lai

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Hệ thống điện trong phạm vi luận án này được giới hạn chỉ bao gồm các nguồn điện (không tính đến lưới điện truyền tải)

- Các nguồn điện gồm các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện hiện hành và dự kiến phát triển trong t ơng lai của hệ thống điện Việt nam.ư

- Yếu tố môi trường ở đây được xem là ô nhiễm không khí gây ra gồm bụi, khí SO2, NO2, CO2 do hoạt động của các nhà máy nhiệt điện và khí CH4, CO2 từ các

hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện ảnh hưởng của ô nhiễm môi tr ờng không khí ưgây ra một số tác hại chủ yếu sau đây:

Các nhà máy nhiệt điện Các nhà máy thuỷ điện

(bụi PM10, SO2, NO2) (CO2, CH4)

- Trong phạm vi của luận án này, tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các chất thải bụi PM10, SO2, NO2 của các nhà máy nhiệt điện trong hệ thống điện Việt Nam đến sức khoẻ người nhận và ảnh hưởng của khí nhà kính (CO2, CH4) đến sự nóng lên toàn cầu của các nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện

Thu thập, phân tích số liệu để xác định ảnh hưởng đến sức khoẻ con ng ời và ư

sự nóng lên toàn cầu của các chất thải khí từ các nguồn nhiệt điện và thuỷ điện gây

ra

Sử dụng các mô hình toán học và công cụ tính toán hiện đại để nghiên cứu

ảnh hưởng của yếu tố môi trường đến đầu tư phát triển các nguồn điện Việt Nam

4 Nội dung nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết về ô nhiễm môi trường và các phương pháp đánh giá tác động

đến sức khoẻ con người và hiệu ứng khí nhà kính của các nguồn nhiệt điện và thuỷ

điện gây ra

Các mô hình tính toán phát triển tối ưu hệ thống điện có đánh giá tác động môi trường

Lựa chọn và hoàn thiện mô hình toán học và chương trình tính toán để giải quyết bài toán đầu tư phát triển hệ thống điện có xét đến yếu tố môi trường

Thu thập, xử lý và tổng hợp các cơ sở dữ liệu liên quan đến vấn đề đầu tư phát triển hệ thống điện Việt Nam

áp dụng mô hình lựa chọn để tính toán phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam có xét đến yếu tố môi trường

5 Đóng góp của luận án

Luận án đã hoàn thiện mô hình phát triển tối ưu các nhà máy điện trong hệ thống điện có xét đến yếu tố môi trường, trên cơ sở bổ sung chí phí môi trường vào hàm mục tiêu và có xét hạn chế phát thải môi trường ở điều kiện ràng buộc của mô hình toán học

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về ô nhiễm không khí và phương pháp đánh giá tác động ô nhiễm của các nhà máy điện đến môi trường, luận án đã lựa chọn các

chất gây ô nhiễm quan trọng và thích hợp (bụi, khí SO2, NOx, và CO2) từ các loại

nhà máy điện ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và gây hiệu ứng nhà kính Luận án

đã hiệu chỉnh các hệ số của hàm phản ứng - ô nhiễm dùng để đánh giá các tác động của các yếu tố môi trường đến sức khoẻ con người cho Việt Nam

Luận án cũng đã thu thập, tính toán, phân tích và xây dựng được bộ số liệu tính toán chi phí thiệt hại từ các loại chất gây ô nhiễm của các nhà máy điện đến sức khoẻ con người và tính toán chất phát thải khí nhà kính Bộ số liệu này sẽ là những tài liệu tham khảo để tính toán phát triển hệ thống điện Việt Nam có tính đến môi trường

Vềáp dụng thực tế của mô hình đề xuất, luận án đã tính toán cho bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam đến năm 2020 có xét đến yếu tố môi trường và so sánh với bài toán không xét đến yếu tố môi trường trong thực tế Việt Nam hiện nay Kết quả tính toán là tài liệu tham khảo hữu ích cho các tổ chức nghiên cứu Tổng sơ đồ phát triển hệ thống điện Việt Nam trong tương lai

Các tính toán về chi phí thiệt hại góp phần làm cơ sở khoa học cho việc tính thuế môi trường đối với các tác động gây ô nhiễm và góp phần bổ sung luật môi trường hiện hành ở Việt Nam

6 Bố cục của luận án

Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và các phụ lục được trình bày cụ thể như sau:

Phần Mở đầu:

Trong phần mở đầu, luận án đề cập đến sự cần thiết của việc nghiên cứu đánh giá tác động của ô nhiễm không khí đến sức khoẻ người nhận và hiệu ứng khí nhà kính từ các nguồn điện

Tiếp theo, phần này giới thiệu mục đích, đối tượng và phạm vi, phương pháp, nội dung nghiên cứu và đóng góp của luận án

Chương 1: Mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam có

xét đến yếu tố môi trường

Nội dung của chương này bao gồm một số nội dung chính sau đây:

1 Tổng quan hệ thống điện Việt Nam giai đoạn 1995-2004

2 Mô hình quy hoạch phát triển hệ thống điện

3 Những hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

4 Mô hình quy hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam có xét đến yếu tố môi trường

- Xác định bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam có xét đến yếu tố môi trường

- Mô tả toán học bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện có xét đến yếu

tố môi trường

Chương 2: Phân tích yếu tố môi trường đối với bài toán đầu tư phát triển các nguồn điện

Nội dung chính của chương này bao gồm các phần chính sau đây:

1 Cơ sở lý thuyết về ô nhiễm môi trường

2 Các phương pháp đánh giá tác động ô nhiễm môi tr ờng ư

3 Tổng quan về tình hình ô nhiễm không khí

4 Các tác hại của ô nhiễm không khí

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

6 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm không khí

7 Ô nhiễm môi trường của các nhà máyđiện Việt Nam

8 Phân tích và lựa chọn các yếu tố môi trường

Chương 3: Đánh giá lượng phát thải và thiệt hại của ô nhiễm từ các

nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam

Nội dung chính của chương này bao gồm các phần chính sau đây:

1 Xác định lượng phát thải của các nhà máy điện Việt Nam

2 Phát thải khí CO2 và CH4 của các nhà máy thuỷ điện

3 Đánh giá tác động môi trường của các nhà máy điện

4 Đánh giá thiệt hại của khí nhà kính đến hiện tượng nóng lên toàn cầu Chương 4: áp dụng mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện có xét

đến yếu tố môi trường cho hệ thống điện việt nam

Nội dung chính của chương này bao gồm các phần chính sau đây:

1 Quy hoạch phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam giai đoạn 2002-2020

- Đặt bài toán quy hoạch phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam

- Mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện có xét đến yếu tố môi trường

- Công cụ tính toán

2 Mô tả mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam có xét đến yếu

tố môi trường

- Các biến số và hệ số hàm mục tiêu của mô hình

- Các điều kiện ràng buộc của mô hình

- Tính toán chi phí sản xuất điện của các nguồn điện được xem xét

3 Kết quả tính toán của hai trường hợp

+ Cơ cấu các nguồn điện

+ Chi phí đầu tư cho các nguồn điện

+ Điện năng sản xuất của 2 trường hợp

+ Phát thải môi trường của 2 trường hợp

4 Sử dụng mô hình để tính toán tối ưu giai đoạn 2002-2020 cho các nguồn điện Việt Nam

5 Thuế môi trường với sản xuất điện năng

Phần kết luận: kết luận và đề xuất

Phụ lục 1: Kết quả tính toán hệ số hàm phản ứng - ô nhiễm

Phụ lục 2: Kế hoạch phát triển các nguồn điện từ nay đến 2010

Phụ lục 3: Số liệu đầu vào của mô hình

Phụ lục 4: Kết quả tính toán của mô hình

Phụ lục 5: Kết quả tính toán chi phí sản xuất của các nguồn điện

Chương 1 Mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện việt nam

có xét đến yếu tố môi trường

1.1 Tổng quan Hệ thống điện Việt Nam giai đoạn 1995-2004

1.1.1 Hiện trạng nguồn điện năm 2004

Đến giữa năm 2004, tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện trong hệ thống điện (HTĐ) khoảng 10770 MW, trong đó các nguồn điện thuộc Tổng công ty

Điện lực Việt Nam (EVN) quản lý là 8830 MW, chiếm 82%; các nguồn điện độc lập 1940 MW, chiếm 18% Cơ cấu các nguồn điện như sau: thuỷ điện 4233 MW (39,3%); nhiệt điện than 1331 MW (12,4%), nhiệt điện dầu 573 MW (5,3%); tua bin khí 4209 MW (39%) và các nguồn Diezel 424 MW (4%) Công suất lắp máy của các nhà máy điện trong HTĐ Việt Nam năm 2004 được trình bày ở bảng 1.1 [29]

Bảng 1.1: Các nhà máy điện của Việt Nam đến giữa năm 2004 [29]

1.1.2 Cơ cấu sản xuất điện giai đoạn 1995-2004

Sản xuất điện năng năm 2002 là 35,796 tỷ kWh tăng hơn 4 lần so với năm

1990 (8,678 tỷ kWh) Kể từ năm 1990 đến nay, điện năng sản xuất đạt tốc độ tăng cao nhất vào năm 1995 là 19,2%, và giảm xuống còn 9,6% năm 1999, và sau đó lại

có chiều hướng tăng lên và đạt 17% năm 2002

B¶ng 1.2: C¬ cÊu s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng (GWh) [43]

Thuû ®iÖn

Tû träng (%)

10582 72,3

12008 70,8

11677 61,0

11092 51,0

13937 58,7

14547 54,7

18251 59,5

18198 50,8

18986 46.4

17818 38.3

NhiÖt ®iÖn

Tû träng (%)

2929 20,0

3279 19,4

4333 22,6

5616 26,0

5386 22,7

5941 22,3

6458 21,1

8008 22,4

8124 19.9

8406 18.0

Diesel- TBK

Tû träng (%)

1125 7,7

1658 9,8

3142 16,4

4957 23,0

4416 18,6

6105

23

5930 19,4

9590 26,8

12251 29.9

14068 30.2

H×nh 1.1 : C¬ cÊu s¶n xuÊt cña c¸c nguån ®iÖn trong hÖ thèng ®iÖn ViÖt Nam

Trong c¬ cÊu s¶n xuÊt ®iÖn, s¶n l−îng cña thuû ®iÖn vÉn chiÕm u thÕ vµ cã −

xu h−íng gi¶m dÇn tõ 72,3% n¨m 1995 xuèng cßn 50,8% n¨m 2002 Tû träng cña

®iÖn s¶n xuÊt tõ c¸c nguån nhiÖt ®iÖn cã xu h−íng t¨ng tõ 20,0% n¨m 1995 lªn

22,4% n¨m 2002, nh−ng vÉn chËm h¬n so víi tû träng cña diezel-tua bin khÝ tõ 7,7% n¨m 1995 lªn 26,8% n¨m 2002 T×nh h×nh s¶n xuÊt ®iÖn giai ®o¹n 1995-2004

®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 1.2

1.1.3 T×nh h×nh tiªu thô ®iÖn giai ®o¹n 1995-2004

Trong nÒn kinh tÕ n−íc ta hiÖn nay, cã c¸c hé tiªu thô ®iÖn chÝnh nh− c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, gia dông vµ phi c«ng nghiÖp T×nh h×nh tiªu thô ®iÖn n¨ng cña nh÷ng hé tiªu thô ®iÖn nµy giai ®o¹n 1995-2004 ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 1.3

B¶ng 1.3: C¬ cÊu tiªu thô ®iÖn giai ®o¹n 1995-2004 (GWh) [43]

C¬ cÊu tiªu thô ®iÖn 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 *

Tiªu thô ®iÖn c«ng nghiÖp

Tû träng (%)

4614 41.3

5503 41.1

6163 40.3

6781 38.4

7590 38.7

9088 40.6

10394 40.4

12681 41.9

15205 43.6

17305 43.6 Tiªu thô ®iÖn n«ng nghiÖp

Tû träng (%)

632 5.6

643 4.8

691 4.5

715 4.0

582 3.0

428 1.9

478 1.9

506 1.7

555 1.6

636 1.6 Tiªu thô ®iÖn sinh ho¹t

Tû träng (%)

4929 44.1

6136 45.9

7221 47.2

8849 49.7

10020 51.1

10986 49.0

12646 49.1

14333 47.4

15991 45.9

18239 46.0 Tiªu thô ®iÖn kh¸c

Tû träng (%)

1010 9.0

1092 8.2

1228 8.0

1380 7.9

1400 7.2

1895 8.5

2227 8.6

2708 9.0

3087 8.9

3503 8.8 Tiªu thô ®iÖn Th PhÈm

T¨ng tr−ëng( %)

11185 20.6

13374 19.2

15303 14.8

17725 15.7

19592 10.5

22397 14.3

25752 15.0

30228 17.4

34853 15.12

39683 13.92

H×nh 1.2: C¬ cÊu tiªu thô ®iÖn giai ®o¹n 1995-2004

Tiêu thụ điện tăng nhanh từ 11,185 tỷ kWh năm 1995 lên 30,228 tỷ kWh năm 2002 Trong giai đoạn từ năm 1995 đến 2002, điện tiêu thụ đạt tốc độ tăng trưởng cao nhất là 20,6% vào năm 1995, sau đó giảm xuống 10,5% năm 1999 và lại tăng lên 17,4% năm 2002 Trong cơ cấu tiêu thụ điện, điện năng tiêu thụ của khu vực sinh hoạt và gia dụng chiếm tỷ trọng lớn nhất Tỷ lệ tổn thất điện có giảm nhiều

từ 21.7% năm 1995 xuống còn 14.0% năm 2002 nhưng vẫn còn ở mức cao so với mong muốn Tiêu thụ điện bình quân đầu người tăng lên đạt 384 kWh/người.năm vào năm 2002 vẫn còn thấp hơn nhiều so với các nước trong khu vực

Để đáp ứng nhu cầu điện trong tương lai, việc sử dụng các mô hình quy hoạch tính toán phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam là hết sức quan trọng và cần thiết

1.1.4 Chương trình phát triển nguồn điện của hệ thống điện Việt Nam

Theo “Tổng sơ đồ về phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001-2010 có xét đến triển vọng năm 2020” do Bộ Công nghiệp trình Chính phủ, từ nay cho đến

2020 Việt Nam phải xây dựng mới 85 nhà máy điện với tổng công suất lắp đặt

33981 MW [29]

Trong giai đoạn 2003-2005: Đưa vào vận hành 10 nhà máy điện với tổng công suất lắp đặt 3042 MW

Giai đoạn 2006-2010: 49 nhà máy với tổng công suất lắp đặt 10203 MW

Giai đoạn 2011-2020: 23 nhà máy (gồm cả nhà máy điện nguyên tử và nhập khẩu) với tổng công suất lắp đặt 20736 MW

Các kết quả về chương trình phát triển nguồn điện này được lấy từ “Báo cáo hiệu chỉnh Tổng sơ đồ V phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001-2010 có xét

đến triển vọng đến năm 2020” đã được phê duyệt Kế hoạch phát triển nguồn điện

được trình bày ở phụ lục 2

Đầu tư phát triển các nguồn điện của hệ thống điện Việt Nam

Để đảm bảo chương trình phát triển nguồn điện của hệ thống điện Việt Nam từ nay đến 2010 như đã được trình bày ở phụ lục 2 và kế hoạch phát triển tối ưu các nguồn điện ở giai đoạn 2011-2020 được tính toán bằng mô hình trong luận án này, cần một lượng vốn đầu tư cho các nguồn điện trong từng năm và cho cả giai đoạn 2002-2020, kết quả tính toán về vốn đầu tư ư đ ợc trình bày ở bảng 4.15 và 4.16

1.2 mô hình quy hoạch phát triển hệ thống điện

Nhằm đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng trong tương lai việc quy hoạch phát triển các nguồn điện là hết sức cần thiết và quan trọng Bởi vì nếu không nghiên cứu quy hoạch phát triển các nguồn điện một cách hợp lý thì rất có thể nhu cầu điện sẽ không được đáp ứng một cách đầy đủ Theo cách truyền thống, quy hoạch phát triển các nguồn điện là tìm cách tăng các nguồn cung cấp điện nhằm thoả mãn sự tăng trưởng nhu cầu điện được dự báo trước với độ tin cậy cao và có chi phí sản xuất nhỏ nhất

Kế hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam từ nay đến 2010 và có xét đến triển vọng năm 2020 trong báo cáo của Tổng sơ đồ V được trình bày ở phần trước là kết quả tính toán của mô hình quy hoạch tối ưu phát triển các nguồn điện Việt Nam

ở nước ta, trong thời gian vừa qua có một số phương pháp và phần mềm được

du nhập vào và đang được sử dụng phục vụ cho công tác quy hoạch phát triển hệ thống năng lượng nói chung và hệ thống điện nói riêng chẳng hạn như:

- Chương trình WASP: nghiên cứu quy hoạch tối ưu phát triển hệ thống điện

- Chương trình ETB: nghiên cứu tổng thể hệ thống năng lượng, trong đó hệ thống điện là hệ thống con

- Chương trình EFOM-ENV: nghiên cứu tổng thể hệ thống năng lượng, trong

đến thời điểm này là WASP-IV WASP là một chương trình thông dụng, được sử

dụng rộng rãi ở trên 70 quốc gia và tổ chức quốc tế cho mục đích quy hoạch phát triển nguồn điện

Chương trình này được sử dụng để tìm chiến lược phát triển tối ưu cho một hệ thống điện thoả mãn các ràng buộc của người quy hoạch Chương trình này dùng phương pháp mô phỏng xác suất để đánh giá chi phí sản xuất, chi phí năng lượng không được đáp ứng, độ tin cậy của hệ thống, và sử dụng phương pháp quy hoạch

động để so sánh các chi phí của các chính sách phát triển hệ thống nhằm tìm ra kế hoạch phát triển hệ thống tối ưu Kế hoạch phát triển tối ưu cho một hệ thống điện tìm đ ợc bởi chư ương trình WASP đó chính là lời giải tối ưu được xác định bằng cách cực tiểu hoá tổng chi phí quy dẫn của hàm mục tiêu gồm thành phần chi phí đầu tư, chi phí nhiên liệu, chi phí còn lại, kiểm kê nhiên liệu, chi phí vận hành và bảo dưỡng, chi phí năng lượng không đáp ứng

Trong hàm mục tiêu không có thành phần chi phí môi trường

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

Đáp ứng nhu cầu điện đã dự báo trước

Với chi phí nhỏ nhất

Thoả mãn các điều kiện ràng buộc đề ra Riêng đối với chương trình WASP-IV

có thêm ràng buộc về lượng phát thải khí đối với các nhà máy nhiệt điện

quy hoạch động trong chương trình WASP

- Tối ưu (sử dụng nguyên lý Bellman)

- Các giai đoạn (Stages), trong WASP biểu diễn là năm

- Các trạng thái (States), trong WASP biểu diễn là phương án

- Chất lượng (Quality), trong WASP cực tiểu hàm chi phí đ ợc dùng làm ưtiêu chuẩn tối ưu

Tìm chính sách phát triển tốt nhất (có giá trị hàm mục tiêu là nhỏ nhất) thoả mãn các điều kiện ràng buộc

Thuật toán quy hoạch động (Dynamic Programming Algorithm):

Nguyên tắc tối ưu Bellman: Một chính sách tối u có đặc tính là với trạng thái ư

và quyết định ban đầu dù là thế nào, thì các quyết định tiếp theo phải thiết lập nên một chính sách tối ưu đối với trạng thái do quyết định ban đầu tạo nên

C

B

A

Giả thử rằng, đường vạch liền nối từ A đến C là một đường tối u giữa các ư

điểm này Lấy B là điểm trung gian bất kỳ giữa A và C, nằm trên quỹ đạo tối ưu Vậy theo nguyên lý tối ưu Bellman, đoạn vạch liền từ A đến B cũng phải là đường

tối ưu giữa những điểm này Nếu không thì phải có một đường khác giữa các điểm

A và B mà sẽ có chi phí nhỏ hơn so với đường vạch liền Chẳng hạn đường nét đứt

đi thẳng từ A đến B Dù sao thì sự tồn tại của đường nét đứt này cũng vi phạm giả thuyết gốc ban đầu Bởi vì, một đường có chi phí thấp hơn từ điểm A đến điểm C có thể đạt được bằng cách đi theo đường nét đứt từ A đến B và sau đó lại đi theo đường nét liền từ B đến C Vì thế, để xác định đường tối u từ điểm A đến điểm C cần phảưxác định đường tối ưu từ điểm A tới từng điểm trung gian nằm trên quỹ đạo tối ưu giữa các điểm A và điểm C (điểm B trong hình vẽ trên) Chi tiết xem tài liệu [61] Chương trình WASP là công cụ đã được sử dụng cho nghiên cứu quy hoạch

phát triển tối ưu các nguồn điện Việt Nam trong Tổng Sơ Đồ IV và V, cũng như

trong nhiều nghiên cứu khác ở Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam

1.2.2 Chương trình Energy Toolbox (ETB)

ETB ban đầu do Nhóm Chính sách Năng lượng (Energy Policy Group) thuộc Trung Tâm về Công nghệ Môi Trường (Centre for Environmental Technology) ở

Đại Học Hoàng Gia tại Luôn Đôn (Imperial College) xây dựng Sau đó, mô hình này được ERM Energy London phát triển Trong khuôn khổ dự án Hỗ Trợ Kỹ Thuật

TA No 2239 VIE do ADB tài trợ, năm 1995 ERM Energy chuyển giao ETB cho Viện Chiến lược phát triển, Bộ Kế hoạch và Đầu tư đã triển khai tính toán [35] Trong quá trình phối hợp tham gia thực hiện Dự án TA No 2239 VIE, CT ETB đã

được Viện Chiến lược phát triển chuyển giao cho Viện Năng lượng

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 ba (C) cho mô hình hóa ngành (bao gồm cả quy hoạch phát triển

hệ thống điện) ở mức C, có mô đun quy hoạch điện sử dụng chương trình tuyến tính

để tối ưu phát triển các nguồn điện Chi tiết xem tài liệu [47]

Trong hàm mục tiêu của chương trình cũng chưa xét đến chi phí môi trường Công cụ ETB đã được sử dụng trong dự án Hỗ Trợ Kỹ Thuật TA No 2239 VIE do ADB tài trợ cho Viện Chiến lược phát triển, Bộ Kế hoạch và Đầu tư

1.2.3 Chương trình EFOM - ENV

EFOM-ENV (Energy Flow Optimization Model- Environment), thực chất

được cải biên từ mô hình có tên EFOM-12C MARK I, đây là công cụ được hình thành từ một nhóm các mô hình năng lượng, được nghiên cứu và phát triển ở cộng

đồng Châu Âu vào cuối thập niên 70 vào đầu 80

Đây là một mô hình tuyến tính, mô tả các quan hệ kinh tế- kỹ thuật - năng lượng để tính toán hệ thống năng lượng theo các dòng cung cấp Phương pháp cho phép mô phỏng hoặc tối ưu yêu cầu năng lượng sơ cấp, đầu tư cần thiết và đáp ứng nhu cầu năng lượng hữu ích hoặc năng lượng cuối cùng

Hàm mục tiêu trong EFOM-ENV là hàm cực tiểu tổng chi phí ký hiệu là OBCOST, được qui đổi về ngày1/1 của năm cơ sở (T0) bao gồm các chi phí: Chi phí biến đổi (CV), chi phí cố định (CF), chi phí đầu tư (CI) và chi phí nghiên cứu phát triển (CR)

Trong hàm mục tiêu chưa xét đến chi phí môi tr ờng ư

Khi nghiên cứu chiến lược phát triển năng lượng, một vấn đề cần đ ợc hết ưsức quan tâm đó là những ảnh hưởng tới môi tr ờng do phát triển năng lượng ư

như phát thải CO2, NOx, SOx, di dân, ngập đất Mô hình EFOM-12C được mở rộng thêm module môi trường nhằm mô tả và tính toán các ảnh hưởng môi trường

đối với các phương án ảnh hưởng môi trường khác nhau Bởi vậy mô hình 12C MARK I được mang tên EFOM – ENV

Đầu thập niên 90 trong chương trình hợp tác năng lượng, Cộng đồng Châu

Âu chuyển giao chương trình này cho các nước Châu á trong đó có Việt Nam Phương pháp này đã được sử dụng để nghiên cứu viễn cảnh năng lượng đến 2020 của 6 nước ASIAN (ASIA EC Energy Management Training and Research Centre-1996) Chi tiết xem tài liệu [54]

ở Việt Nam, chương trình EFOM-ENV đ ợc nghiên cứu sử dụng tại Trung ưTâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia để tính toán thử nghiệm cho nghiên cứu quy hoạch năng lượng Việt Nam [13] Kết quả cho thấy chương trình này có thể

sử dụng ở Việt Nam Và gần đây, EFOM-ENV được sử dụng để tính toán các phương án khai thác và sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng của Việt Nam, đưa ra các kết quả chấp nhận được [43]

1.2.4 Chương trình MESSAGE:

MESSAGE (Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental Impacts) là một mô hình được Viện quốc tế về phân tích hệ thống ứng dụng (International Institute for Applied Systems Analysis) ở áo nghiên cứu xây dựng sử dụng để tối ưu phát triển hệ thống năng lượng (cho cả hệ thống điện) MESSAGE là mô hình quy hoạch tuyến tính động có sử dụng quy hoạch nguyên hỗn hợp nếu cần (mixed integer programming) để tối ưu phát triển hệ thống

năng lượng tổng thể (có cả tối ưu các nguồn điện) cho thời gian trung hạn tới dài hạn Quy hoạch nguyên hỗn hợp được dùng khi cần giải bài toán có các biến là nguyên (biến công suất của các nhà máy điện)

Mục tiêu cơ bản của chương trình MESSAGE là tìm và đánh giá các chiến lược cung cấp năng lượng tối ưu nhằm

Đáp ứng nhu cầu năng lượng cuối cùng và nhu cầu điện đã dự báo tr ớc ư

Với chi phí nhỏ nhất

Thoả mãn các điều kiện ràng buộc của người sử dụng chẳng hạn như về đầu t ưmới, khả năng đáp ứng nhiên liệu, các qui định về phát thải môi trường và các ràng buộc khác có liên quan

Chương trình MESSAGE mới được chuyển giao cho Việt Nam năm 2003 và

đang trong giai đoạn tính toán thử nghiệm ở nước ta Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này được trình bày tóm tắt như sau:

Hàm mục tiêu của mô hình MESSAGE:

Hàm mục tiêu của mô hình có dạng tổng quát:

∑ c’ * X → min c’: hệ số chi phí của hàm mục tiêu

X: biến số cần tìm của hàm mục tiêu

Các biến của mô hình được nhóm thành 3 loại:

- Các biến năng lượng biểu diễn một lượng năng lượng hàng năm [MWnăm]

- Các biến công suất biểu diễn công suất sản xuất của một công nghệ [MW]

- Các biến dự trữ (Stock-piles) biểu diễn lượng của một loại nhiên liệu được tích luỹ tại một thời điểm nào đó [MWnăm]

Trong hàm mục tiêu của mô hình MESSAGE chưa xét đến chi phí môi trường

H×nh 1.3: Minh ho¹ quy ho¹ch tuyÕn tÝnh cña m« h×nh MESAGE

Ph−¬ng ¸n tÝnh to¸n ®−îc chän lµ ph−¬ng ¸n cã chi phÝ nhá nhÊt vµ tho¶ m·n c¸c rµng buéc d−íi ®©y:

C¸c ®iÒu kiÖn rµng buéc cña m« h×nh:

- Rµng buéc vÒ c©n b»ng: ∑ S¶n xuÊt - ∑ Tiªu dïng ≥ 0

∑= η

=

n i

i 1 i, t * Xi, t - ∑= X

=

m k

k 1 k, t ≥ 0

Xi, t: s¶n xuÊt cña nhiªn liÖu/n¨ng l−îng lo¹i i t¹i chu kú t

ηi, t: hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt nhiªn liÖu/n¨ng l−îng i t¹i chukú t

Xk, t: tiªu dïng nhiªn liÖu/n¨ng l−îng cña ngµnh k t¹i chu kú t

- Rµng buéc vÒ nhu cÇu: ∑ S¶n xuÊt ≥ Nhu cÇu

∑= η

=

n i

i 1

i, t * Xi, t ≥ Di, t

Di,t : nhu cÇu cña nhiªn liÖu/n¨ng l−îng lo¹i i t¹i chu kú t

- Ràng buộc về công suất: ηi, t * Xi, t - ∑= π

=

T t

t 1

t * Yt * τ ≤ π 0 x Y0 Trong đó, Xi, t: Tiêu dùng nhiên liệu của công nghệ i tại chu kỳ t

Y0, Yt: công suất của công nghệ i tại chu kỳ 0, t

ηi, t: hiệu suất của công nghệ i tại chu kỳ t

π0, πt: hệ số sử dụng công suất của công nghệ i tại chu kỳ 0, t

τ : khoảng thời gian [năm]

- Ràng buộc về đầu tư: ∑= c

=

n i

i 1

i, t x Yi, t ≤ CtTrong đó, ci, t: suất chi phí đầu tư cho công nghệ i ở chukỳ t

Yi, t: công suất mới của công nghệ i ở chu kỳ t

Ct: khả năng vốn đầu tư ở chu kỳ t

- Và một số ràng buộc khác như về nhiên liệu, phát thải,…

Chi tiết xem tài liệu [62]

Tóm lại: với các chương trình kể trên và một vài chương trình tính toán khác

đã được sử dụng ở nước ta để nghiên cứu phát triển tối ưu hoá hệ thống năng lượng nói chung và hệ thống điện nói riêng nhưng:

- Chưa tính đến chi phí môi tr ờng ở hàm mục tiêu ư

- Tác động môi trường đ ợc xét ở các ràng buộc ư

Cụ thể là, lượng phát thải được xác định từ hoạt động của hệ thống cho từng loại nhiên liệu, từng loại công nghệ được sử dụng và đối với từng loại chất thải Trên cơ sở lượng phát thải được xác định này để tính ra chi phí tác động đến môi trường của chúng

Thành phần chi phí tác động đến môi trường của các chất thải khí này vẫn chưa được xét đến trong hàm mục tiêu của bài toán phát triển tối ưu hệ thống năng lượng hay hệ thống điện

Chi phí môi trường chưa được tính đến ở hàm mục tiêu của các mô hình quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam

1.3 Những hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

1.3.1 Những văn bản pháp lý về bảo vệ môi trường

Trước những thiệt hại nặng nề về môi trường và những thách thức nhằm bảo

vệ môi trường, Đảng và Nhà nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã có những chủ trương và biện pháp nhằm giải quyết vấn đề này thể hiện bằng việc ban hành các văn bản pháp lý gồm:

Luật Bảo vệ môi trường: Luật Bảo vệ môi trường được Quốc hội khoá IX kỳ họp thứ tư thông qua ngày 27/12/1993 nhằm “để nâng cao hiệu lực quản lý Nhà nước và trách nhiệm của chính quyền các cấp, các cơ quan Nhà nước, tổ chức kinh

tế, tổ chức xã hội, đơn vị vũ trang nhân dân và mọi cá nhân trong việc bảo vệ môi trường nhằm bảo vệ sức khoẻ nhân dân, đảm bảo quyền con người được sống trong môi trường trong lành, phục vụ sự nghiệp phát triển lâu bền của đất nước, góp phần bảo vệ môi tr ờng khu vực và toàn cầu”ư

Trong luật Bảo vệ môi trường, tại mục 11, điều 2 của chương 1 có quy định

về việc đánh giá tác động môi trường của các dự án, quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội, các cơ sở sản xuất kinh doanh,… có ảnh h ởng đến môi trư ường

Nghị định 175/CP về hướng dẫn thi hành luật bảo vệ môi trường ký ngày 18/10/1994 Việc đánh giá tác động môi trường đ ợc quy định rất rõ đối với chủ đầu ưtư, chủ quản dự án hoặc Giám đốc các cơ quan, xí nghiệp tại chương III của Nghị

về quyđịnh chi tiết thi hành Pháp lệnh thuế tài nguyên (sửa đổi)

Thông tư số 153/1998/TT-BTC ký ngày 26 tháng 11 năm 1998 của Bộ tài chính về hướng dẫn thi hành Nghịđịnh số 68/1998/NĐ-CP

Năm 1998, Bộ Chính trị đã ban hành Chỉ thị số 36/CT-TW ký ngày 25 tháng

6 năm 1998 về tăng cường công tác Bảo vệ môi trường

Thông tư liên tịch về hướng dẫn việc ký quỹ để phục hồi môi trường trong khai thác khoáng sản ký ngày 22/10/1999

Quyết định số 82/2002 của Thủ tướng Chính phủ về việc thành lập, tổ chức

và hoạt động của Quỹ Bảo vệ môi trường Việt Nam ký ngày 26/6/2002

Nghị định của Chính phủ 67/2003/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải ký ngày 13/6/2003

Quyết định số 176/2004/QĐ-TTg ký ngày 05/10/2004 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt chiến lược phát triển ngành Điện Việt Nam giai đoạn 2004-

2010, định hướng đến 2020 có chú ý đến “kiểm soát và giảm nhẹ ô nhiễm môi trường trong các hoạt động điện lực”

Nghị quyết số 41/NQ-TW ngày 15 tháng 11 năm 2004 của Bộ Chính trị có

đánh giá việc bảo vệ môi trường nước ta chưa được chú trọng và tình hình đầu tư để bảo vệ môi trường còn rất hạn chế

Để thực hiện Nghị quyết số 41/NQ-TW ngày 15 tháng 11 năm 2004 của Bộ Chính trị, Thủ tướng Chính phủ đã có quyết định số 34/2005/QĐ-TTgngày 22 tháng

2 năm 2005 ban hành chương trình hành động của Chính phủ nhằm “Thể chế hoá yêu cầu Bảo vệ môi trường trong việc lập, thẩm định, phê duyệt và tổ chức thực hiện chiến lược, quy hoạch, kế hoạch, chương trình, dự án, phát triển kinh tế-xã hội” và

“Kiểm soát ô nhiễm và quản lý chất thải”

Và một số văn bản pháp lý khác như Luật Dầu khí năm 1993, Luật Điện lực năm 2004,…

1.3.2 Những thực hiện trong lĩnh vực bảo vệ môi trường

Để thực hiện những văn bản pháp lý nói trên, trong từng ngành và từng lĩnh vực có những thực hiện cụ thể như sau:

Trong lĩnh vực khai thác dầu mỏ, khí đốt:

Theo Luật Dầu khí năm 1993 và luật Dầu khí sửa đổi ngày 9-6-200 có quy

định ở chương V (thuế và lệ phí), tại điều 32 như sau: thuế suất thuế tài nguyên đối với dầu thô được quy định từ 4% đến 25%, đối với khí thiên nhiên đ ợc quy định từ ư0% đến 10% (giá tính thuế được quy định tại Điều 47 Nghị định số 84/CP ngày 17 tháng 12 năm 1996 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành Luật dầu khí)

Trong lĩnh vực khai thác than:

Theo Pháp lệnh thuế tài nguyên (sửa đổi) năm 1998 có quy định như sau: khai thác than an tra xít hầm lò có thuế xuất là 1%, than an tra xít lộ thiên có thuế suất là 2%, than nâu, than mỡ là 3%, than khác là 2% (giá tính thuế tài nguyên là giá bán đơn vị sản phẩm tài nguyên tại nơi khai thác tài nguyên)

Tổng giám đốc Than Việt Nam đã ra quyết định về việc thành lập Quỹ môi trường Than Việt Nam ký ngày 14 tháng 4 năm 1999 và quyết định về việc sửa đổi

và bổ sung Điều 11 của Quyđịnh về công tác bảo vệ môi trường và phòng chống sự

cố môi trường trong Tổng Công ty Than Việt Nam ký ngày 19 tháng 6 năm 2000

Trong lĩnh vực sử dụng nguồn nước thiên nhiên:

Theo Pháp lệnh thuế tài nguyên (sửa đổi) năm 1998 có quy định nước thiên nhiên dùng sản xuất thuỷ điện với thuế suất 2% (giá tính thuế tài nguyên là giá bán

điện thương phẩm)

Tổng Công ty Điện lực Việt Nam đã thực hiện hạch toán khoản thuế tài nguyên sử dụng nước thiên nhiên cho việc sản xuất điện thể hiện trong báo cáo tài chính hàng năm cụ thể: thuế tài nguyên của năm 2000 là 156 tỷ VND, năm 2001 là

188 tỷ VND, năm 2005 là 241 tỷ VND (Theo báo cáo tài chính hàng năm của EVN)

Trong các dự án xây dựng nhà máy điện:

Theo yêu cầu của Luật Bảo vệ môi trường và Nghị định Chính phủ số 175/NĐ-CP, trong hồ sơ xin phê duyệt của từng dự án cụ thể phải có một Báo cáo riêng về đánh giá tác động môi trường bao gồm các nội dung chính sau đây:

- Đánh giá hiện trạng môi trường tại địa bàn hoạt động của dự án

- Đánh giá tác động xảy ra đối với môi trường do hoạt động của dự án

- Kiến nghị các biện pháp xử lý về mặt môi trường

- Theo điều 34 của Nghị định 175/NĐ-CP có quy định về đối tượng nộp phí bảo vệ môi trường và mức thu phí bảo vệ môi trường Nhưng hiện nay, trong các dự

án nói chung và dự án của ngành điện nói riêng, chưa thấy thể hiện việc phải nộp phí bảo vệ môi trường do việc gây ra ô nhiễm

- Việc đánh giá tác động môi trường trong Báo cáo tác động môi trường của

hồ sơ dự án chỉ dừng ở mức đánh giá mức phát thải của công trình dự án so với tiêu chuẩn cho phép về nồng độ phát thải các chất gây ô nhiễm, nếu vượt quá giới hạn cho phép thì chủ đầu tư phải có những biện pháp để đảm bảo tiêu chuẩn môi trường Còn việc đánh giá mức độ tác hại gây ra đối với môi trường vẫn chưa được xem xét

Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá mức độ tác hại gây ra đối với môi trường của từng dự án cần được quan tâm hơn nữa Đặc biệt với các dự án ngành điện, các tác hại môi trường của mỗi dự án có ảnh hưởng như thế nào đến việc quy

hoạch phát triển hệ thống các nguồn điện cần được đặt ra trong quá trình nghiên cứu phát triển tổng thể các nguồn điện

1.4 Mô hình quy hoạch phát triển hệ thống điện việt nam có xét đến

yếu tố môi trường

Ngày nay, khi mà các nguồn năng lượng hoá thạch dùng cho sản xuất điện không còn dồi dào ở nhiều quốc gia trên thế giới, thì việc sử dụng năng lượng một cách hợp lý và có hiệu quả đang được nhiều nước quan tâm Hơn nữa, tác động đến chất l ợng môi trư ường không khí và sức khoẻ con ng ời do việc sản xuất điện gây ra ư

là không nhỏ, các ràng buộc về môi trường đã làm tăng các chi phí cung cấp điện Vì vậy, vấn đề quy hoạch phát triển các nguồn điện cần được xem xét với cách tiếp cận mới đó là cách quy hoạch nguồn lực tổng thể (Intergrated Resource Planning) Theo cách này, quy hoạch phát triển các nguồn điện phải đồng thời thoả mãn nhiều mục tiêu về kinh tế, xã hội và môi trường

1.4.1 Xác định bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện Việt Nam có xét

đến yếu tố môi trường

Trong các mô hình được trình bày ở phần trên, thành phần chi phí môi trường mới chỉ được xét đến bên ngoài hàm mục tiêu của bài toán tối u để lựa chọn việc ưphát triển các nguồn điện hay hệ thống năng lượng Điều này được thể hiện ở chỗ, lượng phát thải của từng chất ô nhiễm được tính dựa trên hệ số phát thải của từng loại công nghệ và sản lượng đầu ra của chúng, rồi sau đó tính tổng chi phí của lượng phát thải ô nhiễm đó Như vậy là, ảnh hưởng môi tr ờng đ ợc tính toán dựa trên kết ư ưquả quy hoạch phát triển các công nghệ sẽ hoạt động trong tương lai

Còn vấn đề xác định ảnh hưởng của yếu tố môi trường đến hoạt động của các công nghệ sẽ được lựa chọn sử dụng trong tương lai như thế nào thì vẫn chưa được xem xét đến

⇒ Vì thế, việc quy hoạch phát triển các nguồn điện có xét đến yếu tố môi trường là cần thiết Trong khuôn khổ luận án này, bài toán quy hoạch phát triển hệ thống điện Việt Nam giai đoạn 2002-2020 có xét đến yếu tố môi trường được đặt ra nhằm:

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của thành phần chi phí môi trường đến tổng đầu tư cho toàn hệ thống,

- Xác định ảnh hưởng của thành phần chi phí môi trường đến cơ cấu các nguồn điện dự kiến vào vận hành trong tương lai

Bài toán được đặt ra như sau:

- Để đảm bảo đáp ứng nhu cầu điện được dự báo trước cho từng năm trong giai đoạn 2002-2020

- Trên cơ sở hệ thống các nguồn điện của Việt Nam bao gồm các nhà máy

đang vận hành, đang được xây dựng và có kế hoạch chắc chắn đưa vào vận hành trong giai đoạn 2003-2010

- Vấn đề đặt ra ở đây là tìm các nguồn điện có xét đến chi phí môi trường sẽ

đưa vào vận hành trong giai đoạn 2011-2020 để đáp ứng nhu cầu điện của toàn hệ thống và thoả mãn các ràng buộc của hệ thống điện Việt Nam với tổng chi phí quy dẫn là nhỏ nhất

Sơ đồ minh hoạ quá trình tính toán:

Quá trình tính toán để giải bài toán đặt như đã nêu ở trên được minh hoạ ở hình vẽ 1.4

Hình 1.4: Sơ đồ tính toán của bài toán quy hoạch phát triển các nguồn điện

Việt Nam có xét đến yếu tố môi trường

Dự báo nhu cầu

điện năng

(MAED)

Mô hình phát triển tối ưu các nguồn điện (Hàm mục tiêu)

Ràng buộc nhiên liệu

Kết quả phát triển tối

ưu các nguồn điện

đưa vào HTĐ

Chi phí thiệt hại sức