Nghiên cứu tiềm năng các nguồn năng lượng tái tạo tại khu di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI KHU DI TÍCH K9, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI KHU DI TÍCH K9, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: Chương trình thí điểm Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Cự Hà Nội - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu dẫn chứng là trung thực, các kết quả nghiên cứu là của riêng tôi và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Học viên thực hiện luận văn Đỗ Thị Liễu ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành bản luận văn này, tác giả đã nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Quốc gia Hà Nội; Ban lãnh đạo Trung tâm môi trường - Ban Quản lý Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh, các cán bộ chiến sĩ làm việc tại Khu Di tích K9, Bộ tư Lệnh Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh. Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới sự quan tâm giúp đỡ quý báu đó. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Văn Cự với tư cách là người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ và có những đóng góp quý báu cho luận văn. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sự ủng hộ, giúp đỡ của gia đình, cảm ơn những ý kiến nhận xét, đóng góp và sự động viên của bạn bè đồng nghiệp. Xin cảm ơn chủ nhiệm Đề tài VAST.NĐP.05/11-12 và các cộng tác viên đã hỗ trợ về kinh phí, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thu thập dữ liệu và thực hiện bản luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 201 HỌC VIÊN Đỗ Thị Liễu iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT III DANH MỤC BẢNG BIỂU VI DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ VII MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1 Năng lượng tái tạo và chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo 4 1.1.1 Năng lượng tái tạo 4 1.1.2 Chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo 6 1.2 Vai trò của năng lượng tái tạo 10 1.2.1 Vai trò 10 1.2.2 Tình hình ứng dụng NLTT trong bối cảnh BĐKH 13 1.2.3 Các nỗ lực nhằm hạn chế biến đổi khí hậu 19 1.3 Tiềm năng và ứng dụng NLTT tại Việt Nam 22 1.3.1 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng mặt trời 22 1.3.2 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng gió 24 1.3.3 Tiềm năng giảm phát thải CO 2 của NLTT tại Việt Nam 27 1.4 Vị thế và tiềm năng NLTT tại Khu Di tích K9, Ba Vì, Hà Nội 30 1.4.1 Vị thế 30 1.4.2 Tiềm năng tự nhiên 32 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 Đối tượng nghiên cứu 36 2.2 Phương pháp nghiên cứu 36 2.2.1 Cách tiếp cận: 36 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 36 2.3 Nội dung nghiên cứu 40 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 41 3.1 Kết quả khảo sát phụ tải điện tại Khu Di tích K9 41 3.1.1 Địa điểm khảo sát 41 3.1.2 Kết quả khảo sát phụ tải điện 41 3.1.3 Lượng điện năng tiêu thụ 42 3.1.4 Nhận xét 43 3.2 Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời và năng lượng gió tại K9 44 3.2.1 Số liệu điều tra tiềm năng năng lượng mặt trời và năng lượng gió tại K9 44 3.2.2 Tiềm năng năng lượng bức xạ mặt trời tại khu vực K9 45 iv 3.2.3 Tiềm năng năng lượng gió tại khu vực K9 47 3.3 Tiềm năng giảm phát thải CO 2 của nguồn NLTT tại khu vực K9 51 3.4 Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo có triển vọng khai thác tại K9 54 3.4.1 Công nghệ và thiết bị khai thác điện NLMT độc lập 55 3.4.2 Công nghệ và thiết bị khai thác điện NLMT nối lưới 56 3.5 Mô hình trạm điện mặt trời nối lưới thử nghiệm ở K9 58 3.5.1 Xác định điểm đặt cho trạm điện mặt trời tại K9 58 3.5.2 Xác định phụ tải điện ưu tiên sẽ được cung cấp bởi trạm điện pin mặt trời 58 3.5.3 Tính toán lựa chọn công suất trạm điện pin mặt trời 59 3.5.4 Lựa chọn sơ đồ lưới điện của trạm điện mặt trời 60 3.5.5 Tính toán sản lượng điện và lượng giảm phát thải CO 2 của trạm điện mặt trời tại K9 62 3.5.6 Đánh giá khả năng làm việc và giải pháp nâng cao hiệu quả của các trạm điện mặt trời nối lưới 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Kiến nghị 68 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BĐKH BXMT CDM ET Biến đổi khí hậu Bức xạ mặt trời Cơ chế phát triển sạch Mua bán phát thải ĐMT Điện mặt trời ĐG Điện gió IEA GWEC International Energy Agency Hội đồng năng lượng gió toàn cầu KNK KP NLMT Khí nhà kính Nghị định thư Kyoto Năng lượng mặt trời NLG Năng lượng gió NLTT Năng lượng tái tạo PMT Pin mặt trời Viện HLKH&CNVN Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thứ tự các “cường quốc” điện gió kèm theo Tổng công suất điện gió tuyệt đối theo MW (cột cuối) và tương đối trên triệu dân, MW/triệu dân 17 Bảng 1.2: Giá trị trung bình cường độ BXMT ngày trong năm và số giờ nắng của một số khu vực khác nhau ở Việt Nam [5] 23 Bảng 1.3: Ước lượng phát thải khí nhà kính năm 2010, 2020, 2030 [1] 27 Bảng 1.4: Phương án ước tính với tỷ trọng NLTT 6%; 10% tổng nhu cầu điện năng vào 2020 và 2030 [18] 29 Bảng 1.5 : Thành phần dân số và dân tộc các xã khu vực K9 33 Bảng 1.6: Một số cơ quan, hộ gia đình ứng dụng điện mặt trời nối lưới của vùng Đông Bắc Việt Nam từ 2010 - 2014 34 Bảng 3.1: Tổng hợp các hộ tiêu thụ điện khu vực K9 năm 2013 41 Bảng 3.2: Tổng hợp tình hình tiêu thụ điện K9 từ tháng 1/2009-12/2010 42 Bảng 3.3: Bảng tính toán kết quả bức xạ mặt trời tại Khu Di tích K9 46 Bảng 3.4: Tốc độ gió trung bình tại Khu vực K9 ở các độ cao khác nhau 47 Bảng 3.5: Tiềm năng giảm phát thải CO 2 của năng lượng mặt trời tại khu vực K9 53 Bảng 3.6: Phụ tải điện ưu tiên sử dụng nguồn điện pin mặt trời 58 Bảng 3.7: Kết quả tính toán công suất trạm ĐMT cần thiết đáp ứng nhu cầu phụ tải theo các tháng trong năm 59 Bảng 3.8: Kết quả tính toán sản lượng điện năng của trạm ĐMT tại Khu Di tích K9.63 vii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Nhân loại cần phải nỗ lực để ngăn chặn tình trạng BĐKH 11 Hình 1.2: Công suất điện PV năng lượng mặt trời toàn cầu 1995 - 2012 13 Hình 1.3: Giá pin năng lượng mặt trời từ năm 1977 – 2013 14 Hình 1.4: Sự phát triển thị trường điện mặt trời năm 2012 15 Hình 1.5: Mô tả thứ tự các nước phát triển điện gió với số liệu ở thời điểm năm 2012 (MW/triệu dân ) [50] 16 Hình 1.6: Tham quan, học tập tại dự án điện gió ở Xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận tháng 12/2012 (tác giả đứng thứ 3 từ phải sang) 26 Hình 1.7: Ngôi nhà đặc biệt dành cho Bộ Chính trị họp và Chủ tịch Hồ Chí Minh làm việc trong những năm chiến tranh chống Mỹ ác liệt 30 Hình 1.8: Bác Hồ cùng bà Đặng Vĩnh Siêu thăm K9 31 Hình 1.9: Tổ chức Lễ báo công tại K9 nhân dịp Kỷ niệm 124 năm Ngày sinh nhận Bác 19/5/2014 của Đoàn huyện Ba Vì 32 Hình 3.1: Biểu đồ mức tiêu thụ điện năm 2009 - 2010 43 Hình 3.2: Cột đo gió và bức xạ mặt trời tại Khu Di tích K9 45 Hình 3.3: Biểu đồ có tiềm năng bức xạ mặt trời tại Khu Di tích K9 năm 2012 46 Hình 3.4: Đồ thị tốc độ gió trung bình tại Khu vực K9 ở các độ cao khác nhau 47 Hình 3.5: Phân bố tốc độ gió khu vực K9 tại độ cao 40m so với mặt đất 48 Hình 3.6: Phân bố tốc độ gió khu vực K9 tại độ cao 60m so với mặt đất 48 Hình 3.7: Phân bố số giờ có các tốc độ gió khác nhau trong năm 2012 tại khu K9 49 Hình 3.8: Bản đồ phân bố mật độ năng lượng khu vực K9 ở độ cao 40m 50 Hình 3.9: Bản đồ phân bố mật độ năng lượng khu vực K9 ở độ cao 60m 50 Hình 3.10: Tiềm năng giảm phát thải CO 2 của năng lượng mặt trời tại khu vực K9 54 Hình 3.11: Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập 56 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời nối lưới quy mô nhỏ 57 Hình 3.13: Mái nhà Trung tâm huấn luyện tại K9, Ba Vì, Hà Nội 58 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý đấu nối điện trạm điện mặt trời tại Khu Di tích K9 61 Hình 3.15: Đoàn thăm quan trạm điện mặt trời nối lưới tại K9 62 Hình 3.16: Giao diện màn hình hiển thị thông tin trạm điện mặt trời nối lưới tại K9 65 1 MỞ ĐẦU Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội là Khu Di tích lịch sử cấp Quốc gia, thuộc phạm vi quản lý của Bộ Tư lệnh Bảo vệ Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh. K9 là một di tích lịch sử hết sức quan trọng. Nơi đây, Chủ tịch Hồ Chí Minh tượng trưng cho tinh hoa của dân tộc Việt Nam, là tấm gương sáng về phẩm chất đạo đức cách mạng đã từng sống và làm việc. Ngoài ra, nơi đây cũng đã từng là đại bản doanh của Trung ương Đảng, nơi mà Chủ tịch Hồ Chí Minh cùng các đồng chí lãnh đạo Bộ Chính trị và Trung ương Đảng đã họp bàn và đưa ra quyết định về các vấn đề hệ trọng của đất nước trong giai đoạn khó khăn nhất của cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước. Sau này khi Người qua đời, nơi đây trở thành địa điểm chính giữ gìn tuyệt đối an toàn thi hài của Chủ tịch Hồ Chí Minh trong suốt những năm chiến tranh đế quốc Mỹ đánh phá ác liệt Miền Bắc Việt Nam (1969 - 1975). Hiện nay, K9 là Khu rừng Cảnh quan đặc biệt về Chủ tịch Hồ Chí Minh, tiếp tục thực hiện nhiệm vụ chính trị theo Kết luận của Bộ chính trị tại Thông báo số 328-TB/TM ngày 19/4/2010; Quyết định số 2341/QĐ-TTg ngày 22/12/2010 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giữ gìn lâu dài, bảo vệ tuyệt đối an toàn thi hài Chủ tịch Hồ Chí Minh và phát huy ý nghĩa chính trị, văn hóa của Công trình Lăng trong giai đoạn mới”. Vào năm 2014, Khu Di tích K9 được mở rộng đối tượng đến thăm quan, du lịch, sinh hoạt văn hóa nhằm phát huy ý nghĩa chính trị, văn hóa của Công trình Lăng trong giai đoạn mới và hưởng ứng cuộc vận động học tập và làm theo tư tưởng đạo đức của Chủ tịch Hồ Chí Minh. Do vậy, yêu cầu về bảo vệ môi trường, phát huy giá trị cảnh quan được lãnh đạo các cấp rất coi trọng. Hiện nay nguồn cung cấp điện cho Khu Di tích K9 được cấp chung bằng một đường dây 10 kV từ thị xã Sơn Tây. Trạm biến áp 150kVA đã cũ, được lắp đặt từ trước năm 1990. Phụ tải trong khu vực đã tăng nhiều trong những năm qua dẫn đến hiện tượng quá tải, sụt áp và thường xuyên mất điện (mỗi tuần 01 lần, mỗi lần 04 giờ xảy ra tại khu A, B, C). Do sự gia tăng đáng kể nhu cầu điện năng của nhân dân trong khu vực, nên hiện tượng quá tải thường xuyên xẩy ra, gây mất điện cục bộ. Vì vậy, việc cấp điện cho khu vực K9 đặc biệt là khu vực ưu tiên không được liên tục, chất lượng điện năng thấp. Ảnh hưởng đáng kể đến thực hiện các nhiệm vụ chính trị của Khu Di tích K9, hoạt động báo công với Bác, sinh hoạt, huấn luyện của bộ đội, cũng như các hoạt động tham quan nghỉ dưỡng của du khách và nhà nghỉ của lãnh đạo cao cấp của Đảng, Nhà nước và Quân đội. Hơn nữa, do sự phát triển tự nhiên, thiếu tính đồng bộ và chưa có những nghiên cứu áp dụng công nghệ và tiến bộ kỹ thuật mới, nên [...]... được khu trú là các dạng năng lượng tái tạo (mặt trời, gió) tại Khu vực K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội với mục tiêu nghiên cứu đặt ra là: 1 Đánh giá được tiềm năng nguồn năng lượng gió và năng lượng mặt trời tại khu vực K9 2 Đề xuất được giải pháp đưa nguồn năng lượng tái tạo có tiềm năng phục vụ cho Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội Để đạt được các mục tiêu trên, tác giả trình bày luận... của khu vực nghiên cứu, tôi tiến hành thực hiện đề tài Nghiên cứu tiềm năng các nguồn năng lượng tái tạo tại Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội , hy vọng sẽ góp phần nhỏ vào các hoạt động giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, thích ứng với BĐKH và phát triển bền vững tại địa phương 2 Do quy mô mới chỉ dừng lại ở một luận văn thạc sỹ nên nội dung nghiên cứu được khu trú là các dạng năng lượng tái. .. hỏi nghiên cứu: (a) Tiềm năng năng lượng tái tạo tại khu vực K9 là gì? (b) Giải pháp lựa chọn khai thác năng lượng tái tạo tiềm năng tại khu vực K9? (c) Khả năng giảm thiểu CO2 của giải pháp được lựa chọn? Chương 3 Kết quả nghiên cứu, nêu lên kết quả đạt được của luận văn 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Năng lượng tái tạo và chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo 1.1.1 Năng lượng tái tạo Năng. .. dụng năng lượng NLTT là tách một phần năng lượng từ các quy trình di n biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật Các dạng năng lượng NLTT phổ biến: Năng lượng mặt trời (NLMT); Năng lượng gió (NLG); Năng lượng nước (thủy điện); Năng lượng địa nhiệt; Năng lượng thủy triều và Nhiệt năng biển; Năng lượng sinh học; Năng lượng hydro Đặc điểm chung của nguồn NLTT: Nguồn năng lượng. .. trọng, việc nghiên cứu về vấn đề năng lượng (nguồn năng lượng mới, tại chỗ) bắt đầu được đưa vào tầm ngắm của các học giả Các nghiên cứu về chính sách nguồn NLTT của nước ngoài có thể được quy nạp thành một số loại sau: Nghiên cứu tính tất yếu của việc phát triển nguồn NLTT, nghiên cứu so sánh các chính sách về nguồn NLTT, nghiên cứu cụ thể đối với một chính sách nguồn NLTT nào đó 1.1.2.1 Nghiên cứu về... và khu vực nghiên cứu, chương này nói về một số nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vấn đề sử dụng năng lượng tái tạo (mặt trời, gió), và tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính của ngành năng lượng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay Chương 2 Phương pháp nghiên cứu, chương này mô tả phương pháp đánh giá tiềm năng, sử lý số liệu các nguồn năng lượng gió, năng lượng mặt trời và tiềm năng. .. cácbon chứa trong đó Vì vậy nguồn năng lượng này là nguồn phát thải CO2 chủ yếu khi sử dụng, còn gọi tắt là nguồn năng lượng có phát thải Cácbon và phát thải các khí khác Trong khi đó đối với nguồn NLTT như năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng nước, năng lượng sóng, năng lượng thủy triều, năng lượng thu được để sử dụng không hàm chứa cácbon và nguyên tố khác nên khi... dụng nguồn NLTT là giải pháp cứu cánh cho thách thức khủng khoảng năng lượng và BĐKH, là một mũi tên bẵn chúng 2 mục tiêu, nên đã là xu hướng cho phát triển nguồn năng lượng cho thế kỷ 21 Nên nguồn NLTT ngày nay còn được gọi dưới nhiều tên gọi khác nhau như nguồn năng lượng mới (của loài người), nguồn năng lượng lựa chọn (cho thế kỷ), nguồn năng lượng thay thế (cho nguồn năng lượng truyền thống) hay nguồn. .. thải CO2 và các khí thải độc hại Vì vậy các nguồn năng lượng tái tạo kể trên là những nguồn năng lượng không có phát thải cácbon [20] Với tất cả những phân tích trên đây, cho thấy nguồn NLTT chính là nguồn năng lượng mới có một tiềm năng lớn, đảm bảo sự cung ứng về năng lượng cho tất cả mọi nhu cầu cũng như đảm bảo cho sự phát triển bên vững, không hủy hoại môi trường sống và biến đổi khí hậu hành tinh... dụng năng lượng tái tạo trong tất cả các lĩnh vực cũng là một trong những mục đích của Chương trình phát triển năng lượng tái tạo trên địa bàn thành phố Hà Nội, giai đoạn 2012-2015 Vì lý do trên, yếu tố kinh tế không đặt là mục tiêu hàng đầu; các mục tiêu hàng đầu là: i)Vấn đề xã hội, giáo dục; ii) Giảm phát thải CO2 đồng thời với tăng lượng điện tiêu thụ; iii) Nơi tiên phong về công nghệ đối với Khu Di . Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI KHU DI TÍCH K9, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI . ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI KHU DI TÍCH K9, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC. Nghiên cứu tiềm năng các nguồn năng lượng tái tạo tại Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội , hy vọng sẽ góp phần nhỏ vào các hoạt động giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, thích ứng với