Tối ưu quy hoạch nhà máy điện mặt trời bằng phương pháp phân tích thứ bậc

TẠP CHÍ CỊNG ỈHŨGIÍG TỐI ƯU QUY HOẠCH NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỨ BẬC • NGUYỀN HUỲNH PHƯỚC - TRẦN VĂN TẤN TÓM TẮT: Năng lượng mặt trời dạng lượng tái tạo lắp đặt nhiều năm 2020 giới Việt Nam Tuy nhiên, để phát triển bền vững an toàn cho lưới điện địa phương khu vực, cần phải có quy hoạch cụ thể cho vị trí quy mơ cơng suất diện tích Bài báo nghiên cứu tối ưu quy hoạch nhà máy điện mặt trời tỉnh Hậu Giang phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process-AHP) Kết rằng, phân tích tiêu chí để so sánh lựa chọn địa điểm quy hoạch tối ưu quy hoạch, tiêu chí khoảng cách đường giao thông khoảng cách đường điện quan trọng Từ đó, lựa chọn thứ tự ưu tiên đầu tư dự án Nhà máy Điện mặt trời Hỏa Lựu, dự án Hồ nước Ngọt sau dự án Long Phú Từ khóa: tối ưu quy hoạch, điện mặt trời tỉnh Hậu Giang, thuật toán AHP Đặt vấn đề Năng lượng tái tạo nguồn lượng thân thiện môi trường nguồn lượng cho phát triển bền vững Năm 2020, với tổng công suất lắp đặt toàn cầu 256 GW nâng tổng cơng suất lũy kế lên 2,839 GW Trong đó, nguồn lượng mặt trời quan tâm nhiều với 139 GW đầu tư mới, chiếm 53% tổng công suất nguồn lượng tái tạo đầu tư năm 2020 Việt Nam vươn lên vị trí thứ ba giới, với công suât lắp đặt 11.1 GW từ vị trí thứ 5, với 4,8 GW năm 2019 Điều cho thấy, Chính phủ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho 74 SỐ 1-Tháng 1/2022 lượng tái tạo phát triển nói chung lượng mặt trời nói riêng [1] Việt Nam quốc gia có tiềm phát triển nguồn lượng mặt trời với công suất phát điện mặt trời từ 2.5 kWh/kWp đến 4.6 kWh/kWp, khu vực có tiềm lớn khu vực Nam Trung bộ, khu vực Tây nguyên vùng đồng sông Cửu Long [2] với tiềm kỹ thuật lên đến 1,568 GW [3], Hậu Giang tỉnh có tiềm lớn để phát triển nguồn lượng mặt trời với 4.6 - 4.8 kWh/m1 2/day tương ứng với tiềm kỹ thuật 5.1 GW [2], Trong năm gần đây, có nhiều nghiên KINH TÊ cứu tiềm năng lượng mặt trời Nghiên cứu [4] cho rằng, việc giảm phát thải khí carbon tồn cầu vốn vấn đề lớn mơi trường, xã hội kinh tế tồn cầu năm gần Ví dụ, có 696,544 khí thải co2 giảm thơng qua việc lắp đặt 113,533 điện mặt trời áp mái California, Hoa Kỳ [5] Do đó, việc sử dụng lượng mặt trời giảm thiểu đáng kể giảm bớt vấn đề liên quan đến an ninh lượng, biến đổi khí hậu, thất nghiệp, Các nhà nghiên cứu dự đoán, việc sử dụng lượng mặt trời đóng vai trị quan trọng lĩnh vực giao thơng vận tải tương lai, khơng sử dụng nhiên liệu cho trình vận hành Tại Việt Nam có nhiều nghiên cứu nguồn lượng Năm 2010, Phạm Khánh Toàn cộng cung cấp thông tin trạng xu hướng sử dụng lượng Việt Nam, dự báo nhu cầu lượng cung cấp lượng thập kỷ tới [6] Năm 2011, nghiên cứu khác [7] nêu vấn đề an ninh cung cấp lượng hậu kinh tế, môi trường, xã hội trị ngành Năng lượng Việt Nam Năm 2015, tổng luận “Tiềm phát triển lượng tái tạo Việt Nam" biên tập để trình bày tiềm thuận lợi khó khăn phát triển lượng tái tạo Việt Nam [8], Năm 2018, thuyết trình [9] trình bày phương pháp luận cho việc đánh giá lượng PV Nghiên cứu phân tích quy hoạch nhà máy điện mặt trời tỉnh Hậu Giang đến năm 2030 sử thuật tốn AHP để tơi ưu quy hoạch nhà máy điện mặt trời Mục tiêu nghiên cứu quy hoạch nhà máy điện mặt trời vị trí cụ thể (về cơng st, diện tích vị trí) dựa vào tiềm lý thuyết, tiềm kỹ thuật lựa chọn thứ tự ưu tiên đầu tư nhà máy điện mặt trời Đốì tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đôi tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu nguồn điện mặt trời địa bàn tỉnh Hậu Giang, hệ thông điện tỉnh Hậu Giang, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch giao thông, quy hoạch khu đô thị khu cơng nghiệp, tình hình xâm nhập mặn, tình hình nước biển dâng địa bàn tỉnh 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Các bước thực Trong q trình nghiên cứu có kế thừa kết nghiên cứu liên quan trước có vận dụng theo, phù hợp với hoàn cảnh đặc thù tỉnh Nghiên cứu thực bước sau: Bước 1: Thu thập tài liệu, số liệu Thu thập tài liệu, sô' liệu liên quan đến phát triển kinh tế - xã hội, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch phát triển khu công nghiệp, quy hoạch giao thông quy hoạch có liên quan Thu thập tình hình xâm nhập mặn, nước biển dâng địa bàn tỉnh Bước 2: Quy hoạch điện mặt trời tỉnh Từ Bản đồ trạng sử dụng đất, quy hoạch khu kinh tế, khu công nghiệp, cụm công nghiệp, đồ xâm nhập mặn, đồ nước biển dâng, kết hợp đồ tiềm điện mặt trời lý thuyết xây dựng đồ tiềm điện mặt trời kỹ thuật Khảo sát thực địa, thu thập liệu quy hoạch liên quan để xác định vùng loại trừ Chồng xếp đồ vùng loại trừ với đồ tiềm điện mặt trời kỹ thuật để tạo đồ tiềm điện mặt trời kỹ thuật xác định vị trí quy hoạch việc lập quy hoạch Bước 3: Tối ưu quy hoạch nhà máy điện mặt trời thuật toán AHP Căn vào quy hoạch nhà máy điện mặt trời bước 2, nghiên cứu sử dụng thuật tốn AHP đê phân tích tối ưu quy hoạch nhà máy theo tiêu chí đặc trưng tỉnh 2.2.2 Sơ lược phương pháp phân tích thứ bậc Phương pháp AHP dựa việc áp dụng so sánh theo cặp để định hướng trọng số cho phương án Thông thường, để thể tầm quan trọng yếu tố, điểm với giá trị từ đến sử dụng Bảng Trong đó, ữý mức độ đánh giá tiêu thứ i so với thứ j ~ Uaiỷ ^ii ~ Ví dụ: AI quan trọng A2 thể a12 > (ví dụ = ) quan hệ A2 với AI nghịch đảo (a12 - 1/3) Trọng số cao, mức độ quan trọng tiêu chí tương ứng cao Ngồi ra, đưa định SỐ 1-Tháng 1/2022 75 TẠP CHÍ CƠNG THƯƠNG Bảng Thang đo trọng số AHP (10) Quy mô giá tri Đ|nh nghĩa a,7 = — aií aij * Tầm quan trọng 1 Tầm quan trọng vửa phải 0.5 Tầm quan trọng vừa phải 0.33 Tầm quan trọng vừa phải mạnh 0.25 Tấm quan trọng mạnh 0.2 Tầm quan trọng mạnh lớn 0.17 Tầm quan trọng lớn 0.14 Tầm quan trọng lớn cục kỳ quan trọng 0.13 Cực kỳ quan trọng 0.11 phân tích độ nhạy kết tổng hợp Để hình dung khu vực phù hợp, phương pháp AHP chủ yếu sử dụng kết hợp với GIS Trọng số tiêu chí lựa chọn thay định nghĩa ma trận A an a22 ai3 - ain a21 a22 a23 - a2n _ữnl (1) an2 an3 - anri' Để đánh giá việc đo lường quán đánh giá chuyên gia, so sánh theo cặp xác minh tỉ số quán (CR) tính phương trình: Tỉ số quán: ™ _ CI (2) RI Trong đó: CR tỉ số nhát quán; CI sô' quán; RI số ngẫu nhiên Trường hợp giá trị CR thể tính quy trình phải 10% Mặt khác, giá trị lớn 10%, cần phải sửa đổi trình tính trọng số RI đề cập đến số ngẫu nhiên Giá trị RI cho biết độ lệch trung bình từ ma trận tạo ngẫu nhiên có kích thước khác thể Bảng CI tính phương trình 3: (3) CI = Umax-”) 4iax = n- • ị ữy (4) Trong đó: Ẳmax giá trị riêng ma trận so sánh, n số nhân tố, Wj trọng số ma trận tiêu chí Kết diễn giải phân tích kết 3.1 Quy hoạch Nhà máy Điện mặt trời tỉnh Hậu Giang Trên sở phân tích điều kiện thực trạng dự án, chuyên gia đưa tiêu chí lựa chọn phương án Có nhiều tiêu chí đề xuâ't, tùy thuộc vào điều kiện thực tế dự án điều kiện đặc thù tỉnh Hậu Giang, nghiên cứu chọn tiêu chí để xác định vị trí quy hoạch nhà máy điện mặt trời cụ thể sau: • Tiêu chí (C1): Cường độ xạ mặt trời (GHI) • Tiêu chí (C2): Nước biển dâng • Tiêu chí (C3): Xâm nhập mặn địa bàn tỉnh • Tiêu chí (C4): sử dụng đất Bảng Chỉ sơ' quán ngẫu nhiên (10) 76 N RI 0 0.58 0.9 1.12 1.24 1.32 SÔ'1-Tháng 1/2022 KINH TÊ 3.2 Tối liu quy hoạch Nhà máy điện mặt trời tỉnh Hậu Giang Đê’ xác định thứ tự ưu tiên đầu tư dự án, sử dụng thuật toán AHP để phân tích cho vị trí cụ thể Theo tiêu chí so sánh vị trí gọi phương án cụ thể: dự án Nhà máy Điện Hồ nước phương án 1; dự án Nhà máy Điện Long Phú phương án dự án Nhà máy điện Hỏa Lựu phương án Do phương án có tiêu chí nên cần tính tốn ma trận để đánh giá trọng sơ' tiêu chí cho phương án Sơ' liệu tính toán thu từ so sánh phương ấn (PA) theo cặp ma trận tính tốn cho tiêu chí C1 Bảng Theo đó, PA1 có xạ tốt nhất, kê' đến phương án PA2 PA3 có cường độ xạ Kết trọng sơ' phương án CR = 0,5%