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 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu dẫn chứng trung thực, kết nghiên cứu riêng chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Học viên thực luận văn Đỗ Thị Liễu i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực hồn thành luận văn này, tác giả nhận quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ 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, cán chiến sĩ làm việc 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 quan tâm giúp đỡ q báu Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Văn Cự với tư cách người hướng dẫn khoa học tận tình giúp đỡ có đóng góp quý báu cho luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn ủng hộ, giúp đỡ gia đình, cảm ơn ý kiến nhận xét, đóng góp động viên bạn bè đồng nghiệp Xin cảm ơn chủ nhiệm Đề tài VAST.NĐP.05/11-12 cộng tác viên hỗ trợ kinh phí, tạo điều kiện thuận lợi trình thu thập liệu thực luận văn Hà Nội, ngày tháng HỌC VIÊN Đỗ Thị Liễu ii năm 201 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT III DANH MỤC BẢNG BIỂU VI DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ VII MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Năng lượng tái tạo sách phát triển nguồn lượng tái tạo 1.1.1 Năng lượng tái tạo 1.1.2 Chính sách phát triển nguồn lượng tái tạo 1.2 Vai trò lượng tái tạo 10 1.2.1 Vai trò 10 1.2.2 Tình hình ứng dụng NLTT bối cảnh BĐKH 13 1.2.3 Các nỗ lực nhằm hạn chế biến đổi khí hậu 19 1.3 Tiềm ứng dụng NLTT Việt Nam 22 1.3.1 Tiềm ứng dụng lượng mặt trời 22 1.3.2 Tiềm ứng dụng lượng gió 24 1.3.3 Tiềm giảm phát thải CO2 NLTT Việt Nam 27 1.4 Vị tiềm NLTT Khu Di tích K9, Ba Vì, Hà Nội 30 1.4.1 Vị 30 1.4.2 Tiềm tự nhiên 32 CHƯƠNG 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 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 41 3.1 Kết khảo sát phụ tải điện Khu Di tích K9 41 3.1.1 Địa điểm khảo sát 41 3.1.2 Kết khảo sát phụ tải điện 41 3.1.3 Lượng điện tiêu thụ 42 3.1.4 Nhận xét 43 3.2 Đánh giá tiềm năng lượng mặt trời lượng gió K9 44 3.2.1 Số liệu điều tra tiềm năng lượng mặt trời lượng gió K9 .44 3.2.2 Tiềm năng lượng xạ mặt trời khu vực K9 45 iii 3.2.3 Tiềm năng lượng gió khu vực K9 47 3.3 Tiềm giảm phát thải CO2 nguồn NLTT khu vực K9 51 3.4 Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng nguồn lượng tái tạo có triển vọng khai thác K9 54 3.4.1 Công nghệ thiết bị khai thác điện NLMT độc lập 55 3.4.2 Công nghệ thiết bị khai thác điện NLMT nối lưới 56 3.5 Mơ hình trạm điện mặt trời nối lưới thử nghiệm K9 58 3.5.1 Xác định điểm đặt cho trạm điện mặt trời K9 58 3.5.2 Xác định phụ tải điện ưu tiên cung cấp trạm điện pin mặt trời 58 3.5.3 Tính tốn lựa chọn cơng suất trạm điện pin mặt trời 59 3.5.4 Lựa chọn sơ đồ lưới điện trạm điện mặt trời 60 3.5.5 Tính tốn sản lượng điện lượng giảm phát thải CO2 trạm điện mặt trời K9 62 3.5.6 Đánh giá khả làm việc giải pháp nâng cao hiệu trạm điện mặt trời nối lưới 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Kiến nghị 68 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu BXMT Bức xạ mặt trời CDM Cơ chế phát triển ET Mua bán phát thải ĐMT Điện mặt trời ĐG Điện gió IEA International Energy Agency GWEC Hội đồng lượng gió tồn cầu KNK Khí nhà kính KP Nghị định thư Kyoto NLMT 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 Công nghệ Việt Nam v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thứ tự “cường quốc” điện gió kèm theo Tổng cơng suất điện gió tuyệt đối theo MW (cột cuối) tương đối triệu dân, MW/triệu dân 17 Bảng 1.2: Giá trị trung bình cường độ BXMT ngày năm số nắng số khu vực khác 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 vào 2020 2030 [18] 29 Bảng 1.5 : Thành phần dân số dân tộc xã khu vực K9 33 Bảng 1.6: Một số quan, hộ gia đình ứng dụng điện mặt trời nối lưới vùng Đông Bắc Việt Nam từ 2010 - 2014 34 Bảng 3.1: Tổng hợp 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 tốn kết xạ mặt trời Khu Di tích K9 46 Bảng 3.4: Tốc độ gió trung bình Khu vực K9 độ cao khác 47 Bảng 3.5: Tiềm giảm phát thải CO2 lượng mặt trời khu vực K9 53 Bảng 3.6: Phụ tải điện ưu tiên sử dụng nguồn điện pin mặt trời 58 Bảng 3.7: Kết tính tốn cơng suất trạm ĐMT cần thiết đáp ứng nhu cầu phụ tải theo tháng năm 59 Bảng 3.8: Kết tính tốn sản lượng điện trạm ĐMT Khu Di tích K9 63 vi 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: Cơng suất điện PV lượng mặt trời toàn cầu 1995 - 2012 13 Hình 1.3: Giá pin 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: Mơ tả thứ tự nước phát triển điện gió với số liệu thời điểm năm 2012 (MW/triệu dân ) [50] 16 Hình 1.6: Tham quan, học tập dự án điện gió Xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận tháng 12/2012 (tác giả đứng thứ từ phải sang) 26 Hình 1.7: Ngơi nhà đặc biệt dành cho Bộ Chính trị họp Chủ tịch Hồ Chí Minh làm việc năm chiến tranh chống Mỹ ác liệt 30 Hình 1.8: Bác Hồ bà Đặng Vĩnh Siêu thăm K9 31 Hình 1.9: Tổ chức Lễ báo công K9 Kỷ niệm 124 năm Ngày sinh nhận Bác 19/5/2014 Đồn huyện Ba Vì 32 Hình 3.1: Biểu đồ mức tiêu thụ điện năm 2009 - 2010 43 Hình 3.2: Cột đo gió xạ mặt trời Khu Di tích K9 45 Hình 3.3: Biểu đồ có tiềm xạ mặt trời Khu Di tích K9 năm 2012 46 Hình 3.4: Đồ thị tốc độ gió trung bình Khu vực K9 độ cao khác 47 Hình 3.5: Phân bố tốc độ gió khu vực K9 độ cao 40m so với mặt đất 48 Hình 3.6: Phân bố tốc độ gió khu vực K9 độ cao 60m so với mặt đất 48 Hình 3.7: Phân bố số có tốc độ gió khác năm 2012 khu K9 49 Hình 3.8: Bản đồ phân bố mật độ lượng khu vực K9 độ cao 40m 50 Hình 3.9: Bản đồ phân bố mật độ lượng khu vực K9 độ cao 60m 50 Hình 3.10: Tiềm giảm phát thải CO2 lượng mặt trời 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 mơ nhỏ .57 Hình 3.13: Mái nhà Trung tâm huấn luyện K9, Ba Vì, Hà Nội 58 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý đấu nối điện trạm điện mặt trời Khu Di tích K9 61 Hình 3.15: Đoàn thăm quan trạm điện mặt trời nối lưới K9 62 Hình 3.16: Giao diện hình hiển thị thơng tin trạm điện mặt trời nối lưới K9 65 vii MỞ ĐẦU Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội Khu Di tích lịch sử cấp Quốc gia, thuộc phạm vi quản lý Bộ Tư lệnh Bảo vệ Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh K9 di tích lịch sử quan trọng Nơi đây, Chủ tịch Hồ Chí Minh tượng trưng cho tinh hoa dân tộc Việt Nam, gương sáng phẩm chất đạo đức cách mạng sống làm việc Ngoài ra, nơi đại doanh Trung ương Đảng, nơi mà Chủ tịch Hồ Chí Minh đồng chí lãnh đạo Bộ Chính trị Trung ương Đảng họp bàn đưa định vấn đề hệ trọng đất nước giai đoạn khó khăn kháng chiến chống Mỹ, cứu nước Sau Người qua đời, nơi trở thành địa điểm giữ gìn tuyệt đối an tồn thi hài Chủ tịch Hồ Chí Minh suốt năm chiến tranh đế quốc Mỹ đánh phá ác liệt Miền Bắc Việt Nam (1969 - 1975) Hiện nay, K9 Khu rừng Cảnh quan đặc biệt Chủ tịch Hồ Chí Minh, tiếp tục thực nhiệm vụ trị theo Kết luận Bộ trị Thơng báo số 328-TB/TM ngày 19/4/2010; Quyết định số 2341/QĐ-TTg ngày 22/12/2010 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giữ gìn lâu dài, bảo vệ tuyệt đối an tồn thi hài Chủ tịch Hồ Chí Minh phát huy ý nghĩa trị, văn hóa Cơng trình Lăng giai đoạn mới” Vào năm 2014, Khu Di tích K9 mở rộng đối tượng đến thăm quan, du lịch, sinh hoạt văn hóa nhằm phát huy ý nghĩa trị, văn hóa Cơng trình Lăng giai đoạn hưởng ứng vận động học tập làm theo tư tưởng đạo đức Chủ tịch Hồ Chí Minh Do vậy, u cầu bảo vệ mơi trường, phát huy giá trị cảnh quan lãnh đạo cấp coi trọng Hiện nguồn cung cấp điện cho Khu Di tích K9 cấp chung đường dây 10 kV từ thị xã Sơn Tây Trạm biến áp 150kVA cũ, lắp đặt từ trước năm 1990 Phụ tải khu vực tăng nhiều năm qua dẫn đến tượng tải, sụt áp thường xuyên điện (mỗi tuần 01 lần, lần 04 xảy khu A, B, C) Do gia tăng đáng kể nhu cầu điện nhân dân khu vực, nên tượng tải thường xuyên xẩy ra, gây điện cục Vì vậy, việc cấp điện cho khu vực K9 đặc biệt khu vực ưu tiên không liên tục, chất lượng điện thấp Ảnh hưởng đáng kể đến thực nhiệm vụ trị Khu Di tích K9, hoạt động báo cơng với Bác, sinh hoạt, huấn luyện đội, hoạt động tham quan nghỉ dưỡng du khách nhà nghỉ lãnh đạo cao cấp Đảng, Nhà nước Quân đội Hơn nữa, phát triển tự nhiên, thiếu tính đồng chưa có nghiên cứu áp dụng công nghệ tiến kỹ thuật mới, nên 23 Wolfgang Palz (2014) Khái quát phát triển nguồn lượng tái tạo Đức (bản tiếng Trung Quốc) Tạp chí Wind Energy 24 Arne Klein et al (2010) Evaluation of Different Feed-in Design Options: Best practice Paper for the International Feed-in Co-operation 25 Bolinger Mark et al (2004) The impact of state clean energy fund support for utility-scale renewable energy projects, Lawrence Berkeley National Laboratory 26 Bolinger Mark et al (2001) Clean enery funds: An overview of state support for renewable enery Lawrence Berkeley National Laboratory 27 C Chen et al (2007) Weighing the costs and benefits of state renewables portfolio standards: A comparative analysis of state-level policy impact projections, LBNL-61580 Journal of Women s Health 28 Catherine Mitchell, Peter Connor (2004) Renewable energy policy in the UK 1990-2003 Energy Policy 29 Danyel Reiche, Mischa Bechberger (2004) Policy differences in the promotion of renewable energies in the EU member states Energy Policy 30 Del Rio Gonzalez (2008), P."Ten Years of Renewable Electricity Policies in Spain: An Analysis of Successive Feed-in Tariff Reforms", Energy 30 Del Rio Gonzalez,P (2008) Ten Years of Renewable Electricity Policies in Spain: An Analysis of Successive Feed-in Tariff Reforms Energy Policy 31 Electricity of Viet Nam (2007), Wind Resource Assessment for Power Generation 32 European Photovoltaic Industry Association (2012) Global market outlook for photovoltaics until 2016-EPIA 33 GIZ/MoIT (2011) Information on wind energy in Vietnam http://www.renewableenergy.org.vn/uploads/Publications/Information_o n_wind_energy_in_vietnam_ENG_Final.pdf , 6/2/2014 34 Hongtao Yi, Richard C Feiock (2012) Policy Tool Interactions and the Adoption of State Renewable Portfolio Standards Review of Policy Research 35 Ion Plumb, Andreea-Ileana Zamfir (2009) A comparative analysis of green certificates markets in the European Union Management of Environmental Quality: An International Journal 36 Joanna Lewis, Ryan Wiser (2004) Fostering a Renewable Energy Technology Industry: An International Comparison of Member States Energy Policy 37 Jon Kellett (2007), "Community-based energy policy: A practical approach to carbon reduction ", Journal of Environmental Planning and Management Vol.50, page 381-396 38 Judith Lipp (2007), Lessons for Effective Renewable Electricity Policy from Denmark, Germany and the United Kingdom, Energy Policy 71 39 Langniss,Ole and Ryan Wiser (2003) The Renewables Portfolio Standard in Texas: An Early Assessment Energy Policy 40 Lori Birda et al (2005) Policies and market factors driving wind power development in the United States Energy Policy 41 Meszaros Matyas Tamasa et al (2010) Feed-in tariff and tradable green certificate in oligopoly Energy Policy 42 R.E.H Sims (2004) Renewable energy: a response to climate change Solar Energy 43 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (2014) Renewables 2014 global status report http://www.ren21.net/portals/0/documents/resources/gsr/2014/gsr2014 _full%20report_low%20res.pdf , 10/12/2014 44 The German Energy Society (2008) Planning and Installing Photovoltaic Systems: A Guide for Installers, Architects and Engineers - 2nd edition Published by Earthscan The International Energy Agency (IEA) (2010) The IEA Technology Roadmap: Concentrating Solar Power http://www.csptoday.com/usa2010/assets/pdf/slides/day_1_track_1/Inte rnational%20Energy%20Agencies%20Road.pdf, 10/14/2014 46 The United Nations Development Program (2011) Human Development Report 2011 http://www.undp.org/content/dam/undp/library/corporate/HDR/2011%2 0Global%20HDR/English/HDR_2011_EN_Complete.pdf , 10/15/2014 47 Thomas Petersik (2004), State renewable energy requirements and goals: status through 2003-2004 48 Vietnam Ministry of Industry and Trade (2010), "Wind resource atlas of Viet Nam", Prepared by AWS Sponsored by World Bank.Truepower 463 New Karner Road, Albany, New York 12205 49 Dự án đầu tư XDCT Phong điện - Bình Thuận http://www.revn.vn/detail_message.asp?lang=1&fold=701&SubCatID=70 1&msgID=1926&tr=&dr=500, 02/01/2012 50 Worldbank (2001), Wind Energy Resource Atlas of Southeast Asia, Prepared by TrueWind Solutions, LLC, New York 51 Zachary Shahan (2013) Top Wind Power Countries Per Capita (Clean Technica Exclusive) http://cleantechnica.com/2013/06/20/topwind-power-countries-in-the-world-per-capita-per-gdp-in-total/ , 8/15/201472 45 72 Phụ lục 01 Số liệu xạ mặt trời K9 02 ngày điển hình vào tháng nắng (ngày 10 tháng năm 2012) tháng nhiều nắng (26 tháng năm 2012) (Trích bảng số liệu đo xạ mặt trời sử dụng đề tài) SỐ LIỆU BXMT TẠI KHU VỰC K9 (ngày 10 tháng năm 2012) Thời gian đo 2/10/2012 6:30 2/10/2012 6:40 2/10/2012 6:50 2/10/2012 7:00 2/10/2012 7:10 2/10/2012 7:20 2/10/2012 7:30 2/10/2012 7:40 2/10/2012 7:50 2/10/2012 8:00 2/10/2012 8:10 2/10/2012 8:20 2/10/2012 8:30 2/10/2012 8:40 2/10/2012 8:50 2/10/2012 9:00 2/10/2012 9:10 2/10/2012 9:20 2/10/2012 9:30 2/10/2012 9:40 2/10/2012 9:50 2/10/2012 10:00 2/10/2012 10:10 2/10/2012 10:20 2/10/2012 10:30 2/10/2012 10:40 2/10/2012 10:50 2/10/2012 11:00 2/10/2012 17:40 Năng lượng ngày SỐ LIỆU BXMT TẠI KHU VỰC K9 (ngày 28/6/2012) Thời gian đo 8/26/2012 6:00 8/26/2012 6:10 8/26/2012 6:20 8/26/2012 6:30 8/26/2012 6:40 8/26/2012 6:50 8/26/2012 7:00 8/26/2012 7:10 8/26/2012 7:20 8/26/2012 7:30 8/26/2012 7:40 8/26/2012 7:50 8/26/2012 8:00 8/26/2012 8:10 8/26/2012 8:20 8/26/2012 8:30 8/26/2012 8:40 8/26/2012 8:50 8/26/2012 9:00 8/26/2012 9:10 8/26/2012 9:20 8/26/2012 9:30 8/26/2012 9:40 8/26/2012 9:50 8/26/2012 10:00 8/26/2012 10:10 8/26/2012 10:20 8/26/2012 10:30 8/26/2012 10:40 8/26/2012 10:50 Phụ lục 02 Số liệu đo gió K9 ngày 20/01/2012 độ cao 20m, 40m 60m (Trích bảng số liệu đo gió sử dụng đề tài) Thời gian đo …… 1/20/2012 3:00 1/20/2012 3:10 1/20/2012 3:20 1/20/2012 3:30 1/20/2012 3:40 1/20/2012 3:50 1/20/2012 4:00 1/20/2012 4:10 1/20/2012 4:20 1/20/2012 4:30 1/20/2012 4:40 1/20/2012 4:50 1/20/2012 5:00 1/20/2012 5:10 1/20/2012 5:20 1/20/2012 5:30 1/20/2012 5:40 1/20/2012 5:50 1/20/2012 6:00 1/20/2012 6:10 1/20/2012 6:20 1/20/2012 6:30 1/20/2012 6:40 1/20/2012 6:50 1/20/2012 7:00 1/20/2012 7:10 Thời gian đo 1/20/2012 7:20 1/20/2012 7:30 1/20/2012 7:40 1/20/2012 7:50 1/20/2012 8:00 1/20/2012 8:10 1/20/2012 8:20 1/20/2012 8:30 1/20/2012 8:40 1/20/2012 8:50 1/20/2012 9:00 1/20/2012 9:10 1/20/2012 9:20 1/20/2012 9:30 1/20/2012 9:40 1/20/2012 9:50 1/20/2012 10:00 ……… ...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:... tiễn khu vực nghiên cứu, tiến hành thực đề tài ? ?Nghiên cứu tiềm nguồn lượng tái tạo Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội? ??, hy vọng góp phần nhỏ vào hoạt động giảm nhẹ phát thải khí nhà... nên nội dung nghiên cứu khu trú dạng lượng tái tạo (mặt trời, gió) Khu vực K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội với mục tiêu nghiên cứu đặt là: Đánh giá tiềm nguồn lượng gió lượng mặt trời khu vực