Điều tra đánh giá tiềm năng và khả năng đóng góp của các nguồn nlmvàtt trên địa bàn tỉnh thái nguyên vào lưới điện của tỉnh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG ĐÓNG GÓP CỦA CÁC NGUỒN NLM&TT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN VÀO LƯỚI ĐIỆN CỦA TỈNH Ngành : THIẾT BỊ MẠNG – NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số:23.0 Học Viên: HÀ THỊ NINH Người HD Khoa học : PGS.TS ĐẶNG ĐÌNH THỐNG Khoa đào tạo SĐH Người HD khoa học Học viên Đặng Đình Thống Hà Thị Ninh THÁI NGUYÊN - 2008 MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 1.1 CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG 1.1.1 Các nguồn lƣợng tái tạo 1.1.2 Các đặc tính nguồn lƣợng tái tạo 1.2 CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA CHÚNG 1.2.1 Công nghệ điện lƣợng mặt trời (NLMT) 1.2.2 Công nghệ thuỷ điện nhỏ (TĐN) 11 1.2.3 Công nghệ điện gió 12 1.2.4 Phát điện từ sinh khối 14 1.2.5 Công nghệ địa nhiệt điện địa nhiệt 15 1.2.6 Phát điện từ nguồn lƣợng đại dƣơng 16 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN ĐIỆN 18 TỪ NLM & TT 1.3.1 Trên giới 18 1.3.2 Tại Việt Nam 20 CHƢƠNG TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC NĂNG 24 LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO Ở THÁI NGUYÊN 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI 24 2.1.1 Vị trí địa lý 24 2.1.2 Dân số 24 2.1.3 Địa hình – Khí hậu 26 2.1.4 Tài nguyên 26 2.2 HIỆN TRẠNG VÀ DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN 28 2.2.1 Hiện trạng phụ tải 28 2.2.2.Dự báo nhu cầu điện 29 2.2.3.Các nguồn cung cấp điện 35 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3 TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG 36 MỚI VÀ TÁI TẠO Ở THÁI NGUYÊN 2.3.1 Vai trò lƣợng tái tạo 36 2.3.2 Các nguồn lƣợng tái tạo Thái Nguyên 38 2.3.3 Năng lƣợng thuỷ điện nhỏ 38 2.3.4.Năng lƣợng sinh khối 45 2.3.5 Năng lƣợng mặt trời 2.4 HIỆN TRẠNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG 50 54 CHƢƠNG PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN 58 NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 3.1 CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN 58 3.2 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƢỢC ĐỀ NGHỊ 58 3.2.1 Năng lƣợng thuỷ điện nhỏ 59 3.2.2 Năng lƣợng sinh khối để phát điện 63 3.2.3 Năng lƣợng mặt trời 67 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG 79 4.1 TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƢỜNG TỰ NHIÊN 79 4.2 TÁC ĐỘNG TỚI ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC 85 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Bước sang kỷ 21, với nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày gia tăng khuôn khổ nguồn tài nguyên bị hạn chế, loài người đứng trước nguy cạn kiệt nguồn tài nguyên lượng cổ điển phải đương đầu với vấn đề ô mhiễm môi trường sống mức báo động phạm vi toàn cầu gây lượng khí thải độc hại trình sử dụng lượng Vì vậy, việc tìm kiếm nguồn lượng bổ sung nghiên cứu sử dụng nguồn lượng tái tạo quốc gia toàn giới quan tâm Năng lượng tái tạo nguồn lượng sạch, có trữ lượng to lớn có khả tái tạo vô tận Việt Nam nói chung Thái Nguyên nói riêng nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng, nguồn lượng truyền thống không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng lượng cho người Do vậy, việc điều tra, đánh giá tiềm khả đóng góp nguồn lượng tái tạo vấn đề cấp bách cần thiết Đề tài tốt nghiệp “Điều tra, đánh giá tiềm khả đóng góp nguồn NLM & TT địa bàn tỉnh Thái Nguyên vào lưới điện Tỉnh” nghiên cứu với mục đích góp phần vào chiến lược phát triển lượng chung Tỉnh nước, nguồn lượng đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho vùng miền núi xa xơi, hẻo lánh, nơi chưa có điện lưới quốc gia Thái Nguyên, phục vụ cho việc phát triển kinh tế, xã hội, xố đói, giảm nghèo Trong tương lai, dần thay nguồn lượng điện Khi nghiên cứu đề tài này, tơi có tài liệu liên quan có nguồn lượng tái tạo Việt Nam Thái Nguyên Tuy nhiên, lĩnh vực hoàn toàn tài liệu hạn chế số liệu chưa đầy đủ, có sai lệch số liệu từ nguồn khác ( báo, dự án, tạp chí, quy hoạch phát triển ), khơng phải tất số liệu sử dụng cập nhật Trong q trình nghiên cứu đề tài, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình PGS.TS Đặng Đình Thống – Giám đốc trung tâm lượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, sở Điện lực, Công nghiệp, Nông nghiệp, Tài nguyên môi trường bạn bè, đồng nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2008 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 1.1 CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG 1.1.1 Các nguồn lƣợng tái tạo 1.1.1.1 Năng lƣợng mặt trời Đây nguồn lượng vô quan trọng tồn phát triển sống trái đất Đồng thời nguồn gốc dạng lượng tái tạo khác lượng gió, lượng sinh khối, lượng dịng sơng Năng lượng mặt trời nói vơ tận Tuy nhiên để khai thác sử dụng nguồn lượng cần phải biết đặc trưng tính chất đặc biệt tới bề mặt đất 1.1.1.2 Năng lƣợng gió Năng lượng gió dạng chuyển tiếp lượng mặt trời, ánh nắng ban ngày đun nóng bầu khí quyển, tạo nên tình trạng chênh lệch nhiệt độ áp suất nhiều vùng khác nhau, khối không khí từ khu vực có áp suất cao dịch chuyển nhanh đến vùng có áp suất thấp hơn, tạo tượng gió thổi khắp bề mặt địa cầu Năng lượng gió đánh giá thân thiện với mơi trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội 1.1.1.3 Năng lƣợng thuỷ điện nhỏ Theo đánh giá chung thủy điện nhỏ lớn, đặc biệt khu vực miền núi nơi tập trung nhiều sông suối nhỏ, mặt khác nguồn lượng có giá thành rẻ nên cần có sách khai thác sử dụng hiệu Từ sông, suối chảy từ nguồn xuống biển mang theo tiềm lượng (gọi thuỷ năng) Thông thường nguồn thuỷ phụ thuộc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vào độ dốc sông suối lưu lượng nước chảy qua Nguồn thuỷ phân bố khơng đoạn sông suối Để tập trung lượng dòng chảy, nghĩa để tạo độ chênh lệch mực nước thượng lưu hạ lưu người ta sử dụng số phương pháp kiểu trạm thuỷ điện như: Phương pháp tập trung lượng đập ngăn, phương pháp tập trung lượng đường dẫn phương pháp tổng hợp tập trung lượng dòng chảy 1.1.1.4 Năng lƣợng sinh khối Sinh khối bao gồm loài thực vật sinh trưởng phát triển cạn nước, phế thải hữu như: rơm rạ, vỏ trấu, bã mía, vỏ cà phê , loại phế thải động vật như: phân người, phân gia súc, gia cầm Sinh khối nguồn lượng loài người ngày nguồn lượng hoá thạch như: than đá, dầu mỏ, khí đốt nguồn lượng sinh khối cịn sử dụng với khối lượng tỉ lệ lớn, nước phát triển Sinh khối nguồn lượng có khả tái sinh Nó tồn phát triển hành tinh nhờ có ánh sáng mặt trời Các lồi thực vật hấp thụ ánh sáng mặt trời để thực phản ứng quang hợp, biến đổi khoáng chất, nước nguyên tố vô khác thành chất hữu Trong trình quang hợp, thực vật cịn hấp thụ khí cacbonic tạo oxy chất khí tạo sống đất Các tính tốn cho thấy rằng, hàng năm thực vật hấp thụ 0,1% tổng lượng xạ mặt trời tới đất, nhờ phản ứng quang hợp, tạo 2x1011 chất hữu cho nguồn lượng lớn, khoảng 3x1012J Phần lớn nước phát triển, có Việt Nam ta, thiên nhiên ban tặng cho nguồn tài nguyên lượng mặt trời dồi Ở nước mật độ lượng mặt trời cao, nằm khoảng từ đến 7KWh/m2.ngày, điều kiện thuận lợi cho thực vật phát triển Phản ứng quang hợp phản ứng tạo thức ăn cho động vật Nếu kể đến sản phẩm oxy phản ứng quang hợp ta nói sinh khối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nói chung thực vật nói riêng có ý nghĩa định sống hành tinh Năng lượng sinh khối hồn tồn thay nguồn lượng hoá thạch bị khai thác cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường nặng nề 1.1.1.5 Năng lƣợng địa nhiệt Địa nhiệt nguồn lượng tự nhiên lịng đất, lớp vỏ khơng dày đất, nhiệt độ lên đến 10000C đến 40000C, số khu vực áp suất lớn, vượt 130MPa Còn lớp vỏ Trái đất có nhiệt độ bình qn năm 150C, lớp lớp có nhiệt độ bình qn 5400C, cịn lớp lõi nhiệt độ bình quân 70000C Khối lượng khổng lồ tồn đồng hành với Trái đất nguồn lượng vô hạn sinh từ chuỗi phản ứng hạt nhân, phân hủy chất phóng xạ tiến hành thường xun lịng Trái đất Thori (Th), Protactini (Pa), Urani (U) vv, lượng phản ứng phóng xạ tích tụ lòng đất hàng triệu năm với lượng khổng lồ làm nóng chảy lõi đất áp suất cao Đi sâu xuống lòng đất 2-40m (tùy địa điểm) ta gặp tầng Thường ôn, tức tầng có nhiệt độ khơng chịu ảnh hưởng nhiệt độ Mặt Trời Dưới tầng Thường ôn xuống sâu nhiệt độ tăng Người ta gọi địa nhiệt cấp độ sâu tính mét đủ để nhiệt độ tăng lên 10C Trị số trung bình 33m Nếu xuống sâu đến 60km có nhiệt độ tới 18000C Thường thường để khai thác nguồn lượng địa nhiệt người ta cần khoan giếng sâu 4-5km tới vùng có nhiệt độ khoảng 2000C Nước làm sơi lên theo ống dẫn lên làm chạy máy phát điện vv Theo đánh giá chun gia, có khoảng 10% diện tích vỏ đất có chữa nguồn địa nhiệt đánh giá tiềm Các nguồn cung cấp cho nhân loại nguồn lượng lớn 1.1.1.6 Năng lƣợng đại dƣơng Tiềm năng lượng đại dương chứa sóng thuỷ triều chênh lệch nhiệt độ lớp nước nóng bề mặt lớp nước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn lạnh đáy đại dương vơ to lớn Gió thổi khoảng không gian bao la đại dương tạo sóng biển dội, liên tục mang theo nguồn lượng nói vô tận Thuỷ triều kết lực hút mặt trời, mặt trăng với đất chuyển động đất xung quanh mặt trời, quay xung quanh trục nghiêng đất Ở số khu vực giới, mức nước biển dâng lên hạ xuống 12m hai lần ngày Đại dương thu lượng khổng lồ, hấp thụ lượng mặt trời dạng nhiệt làm nóng lớp nước bề mặt tạo chênh lệch nhiệt độ lớp nước nóng bề mặt nước lạnh sâu 1.1.2 Các đặc tính nguồn lƣợng tái tạo 1.1.2.1 Đặc tính phong phú tái sinh: Có thể nói nguồn lượng tái tạo (NLM & TT) phong phú có sẵn thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, hầu hết nguồn lượng tái tạo Về nguồn mà nói lượng mặt trời dồi dào, gió, lượng thủy điện nhỏ, lượng sinh khối, lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt có trữ lượng lớn khơng muốn nói khó cạn kiệt Tiềm năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vô hạn Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc lượng tồn nhiều đến mức mà trở thành cạn kiệt sử dụng người (thí dụ lượng Mặt Trời) lượng tự tái tạo thời gian ngắn liên tục (thí dụ lượng sinh khối) quy trình cịn diễn tiến thời gian dài Trái Đất Ngược lại với việc sử dụng quy trình việc khai thác nguồn lượng than đá hay dầu mỏ, nguồn lượng truyền thống mà ngày tiêu dùng nhanh tạo nhiều Theo ý nghĩa định nghĩa tồn "vơ tận" phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), thực bình diện kỹ thuật, phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với lò phản ứng tái sinh, lượng hao tốn lúc khai thác uranium hay Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn thorium giữ mức thấp, nguồn lượng tái tạo thường chúng khơng tính vào loại lượng 1.1.2.2 Nguồn lượng không gây ô nhiễm môi trường Tất nguồn NLM & TT nên việc sử dụng nguồn lượng mang lại nhiều lợi ích sinh thái lợi ích gián tiếp cho kinh tế So sánh với nguồn lượng truyền thống như: Than đá, hoá thạch hay thuỷ điện, lượng tái tạo có nhiều ưu điểm tránh hậu có hại đến mơi trường Năng lượng gió đánh giá thân thiện với mơi trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội Để xây dựng nhà máy thủy điện lớn cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng rủi ro xảy với đập nước Ngoài ra, việc di dân việc vùng đất canh tác truyền thống đặt gánh nặng lên vai người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy, tốn khó nhà hoạch định sách Hơn nữa, khu vực để quy hoạch đập nước Việt Nam khơng cịn nhiều Song hành với nhà máy điện hạt nhân nguy gây ảnh hưởng lâu dài đến sống người dân xung quanh nhà máy Các học rò rỉ hạt nhân cộng thêm chi phí đầu tư cho công nghệ, kĩ thuật lớn khiến ngày có nhiều ngần ngại sử dụng loại lượng Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch ln thủ phạm gây nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường sức khỏe người dân Hơn nguồn nhiên liệu ổn định giá có xu ngày tăng cao Theo báo cáo từ Tổ chức Hồ Bình Xanh Hội đồng Năng lượng Tái tạo châu Âu việc đầu tư vào lượng xanh tới năm 2030 giảm nửa lượng phát thải CO2 Bản báo cáo cung cấp luận kinh tế luân chuyển khoản đầu tư toàn cầu sang lượng mặt trời, lượng gió, thuỷ điện, địa nhiệt lượng sinh khối nửa kỷ tới 1.2 CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA CHÚNG 1.2.1 Công nghệ điện lƣợng mặt trời (NLMT) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  84  - TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Đình Thống – Lê Danh Liên (2006), Cơ sở lượng tái tạo, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội UBND tỉnh Thái Nguyên (7-2006), Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2006-2010 có xét đến 2015, Hà Nội Viện Khoa học thuỷ lợi (1998), Báo cáo kết nghiên cứu nhánh đề tiềm năng, trạng phương hương phát triển thuỷ điện nhỏ Việt Nam, Hà Nội TS Phạm Khánh Toàn (2005), Báo cáo tổng kết KH&KT đề tài Nghiên định hướng tính khả thi việc sử dụng lượng mặt trời, thuỷ điện nhỏ sinh khối quy mô công nghiệp Việt Nam, Hà Nội PGS.TS Đặng Đình Thống (2005), Năng Lượng mặt trời ứng dụng, Hà Nội GS.TS Trần Đình Long (1999), Quy hoạch phát triển lượng điện lực, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tập đoàn điện lực Việt Nam (2007), Báo cáo đề tài nghiên cứu, tính tốn múc hỗ trợ giá chiến lược phát triển nguồn điện năng lượng tái tạo độc lập Việt Nam Sở NN& PTNT tỉnh Thái Nguyên (2007), Báo cáo kết thực dự án khí sinh học Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  84  - PHỤ LỤC Tiềm năng lượng mặt trời Tiềm thuỷ điện nhỏ Tiềm năng lượng gió Diện tích loại cơng nghiệp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... nghiệp ? ?Điều tra, đánh giá tiềm khả đóng góp nguồn NLM & TT địa bàn tỉnh Thái Nguyên vào lưới điện Tỉnh? ?? nghiên cứu với mục đích góp phần vào chiến lược phát triển lượng chung Tỉnh nước, nguồn lượng... dung Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 1.1 CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG 1.1.1 Các nguồn lƣợng tái tạo 1.1.2 Các đặc... dịng chảy cao, tiềm to lớn thuỷ điện nhỏ cần điều tra, đánh giá khai thác 2.3.3.3 Đánh giá tiềm thuỷ điện nhỏ Thái Nguyên Theo đánh giá Viện Năng Lượng, Tổng tiềm lý thuyết thuỷ điện nhỏ ước tính