Ôn thi các nguồn năng lượng tái tạo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Giảng viên: TS Lê Thị Minh Châu MÔ TẢ HỌC PHẦN Giới thiệu khái niệm vai trò nguồn NLTT HT lượng Trình bày nguyên lý biến đổi NL, phẩn tử chính, đặc điểm vận hành ưu điểm, nhược điểm HT NLTT Khái quát vấn đề vận hành kết nối Hướng dẫn tính tốn sơ cơng suất phát hệ thống Trong giảng có tập ví dụ ứng dụng, trình bày thảo luận để hướng tới người học có kỹ tư duy, trình bày chuyên đề kỹ thuật liên quan đến nguồn NLTT MỤC ĐÍCH MƠN HỌC Nắm lý thuyết chung nguồn lượng tái tạo Trình bày quy trình biến đổi lượng tái tạo thành điện Trình bày tiềm hội ứng dụng lượng tái tạo Việt Nam Sau học xong học phần này, người học có khái niệm tổng quát lượng tái tạo ứng dụng có điều kiện, đời sống công việc ĐẶT VẤN ĐỀ ĐẶT VẤN ĐỀ mm frforo rtrt ppoo ininaa Im Im CChh Pđặt (MW) Thủy điện lớn 16,881 Nhiệt điện than 19,258 Tuabin khí 7,260 Nhiệt điện dầu 1,412 Thủy điện nhỏ 3,530 Điện mặt trời 4,438 Điện gió 305 Sinh khối 337 Diesel Nhập Lào SUM 24 572 Solar; 8.25% Diesel; 0.04% Im_Lao; 1.06% Wind; 0.57% Biomass; 0.63% Small HPP; 6.10% Large HPP; 31.40% Oil; 2.63% 54,016 Gas; 13.50% Import Import from from Lao Lao Export Export to to Cambodia Cambodia Cuu Long Nam Con Son Coal; 35.82% Cơ cấu nguồn điện việt nam, 7/2019 PM3-CAA ĐẶT VẤN ĐỀ Tổng công suất đặt HTĐ Việt Nam giai đoạn 2001-2019 20% 12.5% 13.0% 2004 2005 2006 15,763 2003 13,512 10,627 2002 12,270 10,010 2001 8,893 10,000 6.0% 26,475 23,527 6.2% 11,576 20,000 18,481 8.9% 21,542 9.2% 29,775 10.1% 30,000 12.5% 38,642 12.6% 33,650 13.0% 7,872 (MW) 40,000 41,422 14.8% 18% 16% 14% 12% 9.6% 10% 9.5% 8.6% 8% 7.2% 6% Tốc độ tăng trưởng hàng năm (%) 16.6% 49,336 16.7% 45,410 50,000 17.2% 54,016 60,000 4% 2% 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 0% ĐẶT VẤN ĐỀ Tương quan tổng công suất đặt phụ tải đỉnh giai đoạn 2001-2019 60,000 100% 2006 2007 2008 P_instal (P1) 54016 80% 38219 70% 35126 45410 30931 41422 28109 38642 25809 33650 22210 29775 20010 26475 18603 23527 21542 16490 2005 15416 2004 18481 13867 2003 15763 12636 2002 13512 11286 10627 8283 2001 12270 10187 10010 7408 8893 6552 10,000 11576 9255 20,000 7872 5655 (MW) 30,000 49336 50,000 40,000 90% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 2009 2010 2011 Annual peak load (P2) 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 0% P2/P1 ĐẶT VẤN ĐỀ Công suất khả dụng HTĐ QG qua tuần ĐẶT VẤN ĐỀ Thủy điện Than Khí • Cơ khai thác hết tiềm • 53% (2000) – 24% (2015) nguồn lượng sơ cấp Nguồn: data.worldbank.org Tăng trưởng GDP hàng năm 12 10 % • 2015 (than • Giai đoạn cho điện sụt giảm chiếm 87% mỏ lượng than khí tiêu thụ) • Chưa có • Nhập thêm mỏ than 2016mới 2025: • Nhập 266.2 triệu khí: 4.2 tỉ m3 (2016• Vấn đề mơi 2025) trường 90.2 tỉ m3 Nguồn: Vietnam energy outlook report (20262035) 2017 85 987 989 991 993 995 997 999 001 003 005 007 009 011 013 015 017 1 1 1 1 2 2 2 2 ĐẶT VẤN ĐỀ 4439 4500 Công suất đặt công suất phát lớn điện mặt trời (Cập nhật: June 30, 2019) 4110 4000 3570 3323 3500 Pmax P_instal 2834 MW 3000 2231 2500 1780 2000 1500 1097 1000 500 Bản đồ xạ mặt trời Việt Nam (J Polo et al., 2015) 9.35 Uscents/kWh 11/2017/QĐ-TTg: Cơ chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời Việt Nam (Ngày hết hạn: 30/6/2019) 84 84 84 84 thành phố Tỉnh, 260 260 260 260 260 310 174 174 174 211 559 712 Tuần MWac 398 882 Tỉnh, thành phố MWac Tỉnh, thành phố MWac Ha Tinh 40.3 Quang Tri 40 Ninh Thuan 983.4 Thanh Hoa 29 Hue 35 Binh Thuan 892.3 SUM 69.3 Quang Ngai 57.6 Tay Ninh 628.5 Phu Yen 375.3 Long An 224.5 Binh Dinh 80.2 Ba Ria – Vung Tau 232.5 Khanh Hoa 188.4 An Giang 176 Gia Lai 61 Tra Vinh 140 Dak Lak 167.8 SUM 3277.2 Dak Nong 86 SUM 1091.3 10 4.2 Năng lượng thủy triều Hệ thống Limpet Nguyên lý hoạt động hệ thống Limpet sau: • KHI NƯỚC TRIỀU DÂNG LÊN, NƯỚC DÂNG THEO TRONG KHOANG CỦA HỆ THỐNG, LÀM CHO KHÔNG KHÍ TRÀN QUA CÁNH TURBINE LÀM TURBINE QUAY, SINH RA ĐIỆN • KHI NƯỚC TRIỀU RÚT, NƯỚC TRONG KHOANG HẠ THẤP KHƠNG KHÍ TỪ BÊN NGỒI TRÀN VÀO KHOANG, LÀM CÁNH TURBINE QUAY, SINH RA ĐIỆN • TURBINE ĐƯỢC THIẾT KẾ SAO CHO KHI NƯỚC TRIỀU DÂNG LÊN VÀ RÚT ĐI, CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA TURBINE LÀ CÙNG MỘT CHIỀU QUAY Nguyên lý hoạt động hệ thống Limpet 97 4.2 Năng lượng thủy triều Hệ thống Tidal Stream Hệ thống hoạt động dựa phương pháp turbine thủy triều • Cấu tạo: turbine gắn vào phao lên xuống giữ cố định vị trí đặt thơng qua chân đế cánh tay giữ • Hoạt động: turbine hoạt động turbine gió Nhưng đặc biệt cánh tay di chuyển để đón dịng thủy triều chảy mạnh Hệ thống Tidal Stream 98 2.2 Năng lượng thủy triều Ưu điểm lượng thủy triều KHÔNG CẦN NHIÊN LIỆU ĐỂ DUY TRÌ, MIỄN PHÍ KHƠNG GÂY Ơ NHIỄM, ĐỘC LẬP VỚI THỜI TIẾT VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HIỆU SUẤT CAO HƠN TURBINE GIÓ, DO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA NƯỚC LỚN HƠN KHƠNG KHÍ CĨ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CÙNG BỜ BIỂN MỘT PHẨN KHỎI CÁC CƠN BÃO GIẢM SỰ PHỤ THUỘC VÀO NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH, GÓP PHẦN ĐẢM BẢO AN NINH NĂNG LƯỢNG THẾ GIỚI 99 2.2 Năng lượng thủy triều Nhược điểm lượng thủy triều CHI PHÍ ĐẦU TƯ VÀ BẢO TRÌ CAO: ĐỂ XÂY DỰNG VÀ DUY TRÌ CƠ SỞ CĨ CƠNG SUẤT 1085MW CẦN ĐẾN CHI PHÍ KHOẢNG 1,2 TỶ USD CẢN TRỞ GIAO THÔNG ĐƯỜNG THỦY VÀ ĐỜI SỐNG HOANG DÃ CÔNG NGHỆ CHƯA PHÁT TRIỂN ĐẦY ĐỦ THỜI GIAN CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG TRONG NGÀY CHỈ KÉO DÀI KHOẢNG 10H, TRONG KHOẢNG THỜI GIAN THỦY TRIỀU THỰC SỰ HOẠT ĐỘNG 4.2 Năng lượng thủy triều Tiềm Dự kiến định hướng phát triển lượng thủy triều 4.2 Năng lượng thủy triều Tiềm Dự tính đóng góp điện thủy triều tương lai Anh 4.3 NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐẠI DƯƠNG Nguồn gốc lượng nhiệt đại dương Khoảng 15% tổng lượng lượng mặt trời chiếu lên bề mặt Trái đất đại dương hấp thụ lại dạng lượng nhiệt, tập trung chủ yếu lớp Độ chênh lớn đển 20 – 25 độ C 103 4.3 NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐẠI DƯƠNG Nguồn gốc lượng nhiệt đại dương 104 4.3 NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐẠI DƯƠNG Phương pháp chuyển đổi lượng nhiệt đại dương Vận dụng độ chênh lệch nhiệt độ nước biển bề mặt sâu để chuyển đổi thành điện Nhiệt độ lớp bề mặt lớp sâu biển nhiệt đới cận nhiệt đới chênh lệch tới 250C Đây nguồn lượng to lớn mà người muốn khai thác sử dụng Theo nhà khoa học thi tiềm loại lượng khai thác ước tính đến 50 tỷ kWh Nguyên lý biến chênh lệch nhiệt độ nước đại dương thành điện là: sử dụng chất có điểm sơi thấp làm mơi giới NH3, He… máy làm bốc 105 Phương pháp chuyển đổi lượng nhiệt đại dương Do tác dụng nước biển nóng 250C, chất môi giới trạng thái lỏng bốc hơi, tạo áp lực lớn dạng khí qua đường ớng, làm quay máy phát điện Khí đó tiếp tục qua phận ớng khí, chất mơi giới áp thấp vào máy lạnh ngưng kết Ở máy lạnh ngưng kết chứa nước biển sâu có nhiệt độ 50C, khiến cho chất khí mơi giới lạnh qua máy nén, nó trơ thành trạng thái lỏng, chất lỏng trơ lại máy bốc tuần hoàn diễn liên tục 106 2.3 NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐẠI DƯƠNG Chuyển đổi phương pháp lắp đặt mặt đất  Vị trí xây dựng OTEC bãi ngầm hoăăc nơi có thềm lục địa cực dốc  Land-based OTEC khơng địi hỏi hêă thống neo phức tạp, đường dây cáp điêăn dài, chi phí cao để bảo trì mơi trường đại dương  Ngồi vị trí lắp đăăt kết hợp với cụm cơng nghiêăp, nơng nghiêăp, nhu cầu làm sạch, nước 107 2.3 NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐẠI DƯƠNG Ưu điểm Dạng lượng tái tạo, sạch, dồi Ít tác đơăng xấu đến mơi trường từ viêăc thải nước từ OTEC Có thể cung cấp nước sạch, nước tưới cho nông nghiêăp, nhu cầu làm lạnh Giảm thiểu phụ thuôăc vào nhiên liêău hóa thạch 108 2.3 NĂNG LƯỢNG NHIỆT ĐẠI DƯƠNG  Nhược điểm CHI PHÍ ĐẦU TƯ CAO CẦN RẤT NHIỀU NƯỚC CĨ THỂ LÀ THAY ĐỔI CÁC TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THÁCH THỨC LỚN VỀ KĨ THUÂăT 109 4.4 CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG ĐẠI DƯƠNG KHÁC Năng lượng chênh lệch độ mặn Năng lượng dòng hải dương 110 NĂNG LƯỢNG ‘‘CHÊNH LỆCH ĐỘ MẶN’’ Nguyên lý: Sử dụng sức ép từ thẩm thấu độ mặn nước biển nước để tạo lực đẩy cho nước qua tuabin phát điện Mơ hình việc vận dụng chênh lệch độ mặn ... triều 3.3 CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Năng lượng Gió Năng lượng Mặt Trời Năng lượng Thủy điện nhỏ Năng lượng Sinh khối Năng lượng Địa nhiệt Năng lượng Đại dương 3.3 CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Đặc... TẠO Đặc trưng nguồn lượng tái tạo  Về mặt kỹ thuật:  Năng lượng tái tạo thường có nguồn gốc từ Mặt Trời, Mặt Trăng Trái đất  Năng lượng tái tạo loại lượng khơng cạn kiệt theo cách nói thơng...  Năng lượng tái tạo thường khơng ổn định, lúc có lúc khơng, lúc mạnh lúc yếu phụ thuộc vào nguồn lượng thi? ?n nhiên  Năng lượng tái tạo thường không phát thải chất độc hại Đặc trưng nguồn lượng