Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030

Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030 Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030 luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ THANH MAI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ THANH MAI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 Chuyên ngành: Quản lý Công nghiệp Mã số: 62340414 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI HUY PHÙNG TS PHẠM CẢNH HUY HÀ NỘI – 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu trích dẫn có nguồn gốc Các kết trình bày luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 16 tháng 04 năm 2017 Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Bùi Huy Phùng TS Phạm Cảnh Huy Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Mai ii LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu viết luận án Viện Kinh tế Quản lý – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, với tất kính trọng lịng biết ơn sâu sắc nhất, xin chân thành cảm ơn PGS TS Bùi Huy Phùng, người giúp xây dựng ý tưởng nghiên cứu ban đầu, cho hội để theo đuổi niềm đam mê lĩnh vực hướng dẫn, hỗ trợ tơi q trình viết luận án, động viên, khuyến khích tơi đạt kết nghiên cứu hay gặp khó khăn để tơi có thêm niềm tin đường chọn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Cảnh Huy, người Thầy ln bên cạnh tơi, tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu, giúp tơi tháo gỡ khó khăn hướng nghiên cứu so với chuyên ngành mà nghiên cứu sinh đào tạo trước để tơi hồn thành luận án Các phân tích định lượng với mơ hình lượng khơng thể thực mà khơng có giấy phép sử dụng mơ hình Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Tổ chức liên bang phát triển quốc tế (United States Agency for Internatinal Development USAID) phát triển viên ông Charlie Heaps, ông David von Hippel Viện Môi trường Stockholm, Thụy Điển (SEI), ông Taylor Binnington cộng cho phép sử dụng mơ hình LEAP, cho tơi hội học tập, nghiên cứu LEAP trải nghiệm quãng thời gian Medan, Indonesia, sẵn sàng trả lời câu hỏi chạy mô LEAP để hiểu làm chủ mơ hình Cảm ơn thật nhiều ông Hà Đăng Sơn Công ty cổ phần Năng lượng môi trường - RCEE-NIRAS người giúp tơi hiểu tính mơ hình để từ tơi biết cách vận dụng phát triển nghiên cứu riêng cho Tơi xin dành lời cảm ơn chân thành đến Viện Khoa học Năng lượng – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Viện Năng lượng – Bộ Công thương, Đại học Điện lực với Tập đoàn điện lực Việt Nam - EVN có giúp đỡ quý báu, tạo điều kiện cho tác giả thu thập tài liệu, thiết lập hồn thiện mơ hình, tham dự hội thảo khoa học có ý kiến đóng góp hữu ích cho luận án iii Xin chân thành cảm ơn tập thể giảng viên Viện Kinh tế Quản lý, Bộ môn Kinh tế Công nghiệp, Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người thầy, người tận tình tham dự buổi báo cáo từ bước xây dựng đề cương nghiên cứu đến chuyên đề dự thảo luận án để có ý kiến đóng góp quý báu động viên, giúp tác giả hồn thiện dần luận án ngày hơm Xin bày tỏ lịng biết ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại học Kinh tế & Quản trị Kinh doanh – Đại học Thái Nguyên có động viên khích lệ vật chất tinh thần, đến ngày hôm hoàn thành nhiệm vụ Xin cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa đồng nghiệp Khoa Quản trị Kinh doanh, Bộ mơn Phân tích Kinh doanh tạo điều kiện giúp đỡ, chia sẻ công việc môn, khoa để dành nhiều thời gian cho nghiên cứu suốt trình thực luận án Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình người chồng tơi tơi chia sẻ khó khăn suốt trình nghiên cứu Cảm ơn đồng nghiệp bạn bè tôi, người tin nỗ lực ghi nhận động viên giúp đỡ suốt chặng đường dài vừa qua Trân trọng cảm ơn! iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp khoa học thực tiễn luận án Kết cấu Luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 10 1.1 Tổng quan phát triển nguồn điện từ lượng tái tạo 10 1.1.1 Các khái niệm 10 1.1.2 Vai trò Năng lượng tái tạo 11 1.1.3 Đặc điểm Năng lượng tái tạo 13 1.1.4 Các nguồn lượng tái tạo sử dụng cho phát điện 16 1.2 Tổng quan tình hình xu hướng sử dụng lượng tái tạo cho phát điện giới 17 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan 21 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 21 1.3.2 Tình hình nghiên cứu giới 27 1.3.3 Khoảng trống nghiên cứu câu hỏi nghiên cứu 29 Kết luận Chương 31 CHƯƠNG CỞ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VÀ CÁC MƠ HÌNH SỬ DỤNG TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN 32 2.1 Cơ sở lý thuyết Quy hoạch nguồn điện 32 2.1.1 Khái niệm, nội dung trình tự bước Quy hoạch nguồn điện 32 2.1.2 Yêu cầu liệu cho Quy hoạch nguồn điện 34 2.1.3 Các phương pháp toán học sử dụng Quy hoạch nguồn điện 35 2.1.3.1 Bài toán quy hoạch tổng quát 35 2.1.3.2 Phương pháp quy hoạch tuyến tính 35 2.1.3.3 Phương pháp quy hoạch phi tuyến 36 v 2.1.3.4 Phương pháp quy hoạch động 37 2.2 Một số mơ hình sử dụng Quy hoạch nguồn điện 39 2.2.1 Mơ hình EFOM-ENV 39 2.2.2 Mơ hình WASP 41 2.2.3 Mơ hình STRATEGIST 43 2.2.4 Mơ hình MARKAL 45 2.2.5 Mơ hình MESSAGE 46 2.2.6 Mô hình LEAP 47 2.3 Đánh giá, lựa chọn mơ hình 52 Kết luận Chương 54 CHƯƠNG TIỀM NĂNG VÀ HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CỦA VIỆT NAM 55 3.1 Tiềm nguồn lượng tái tạo 55 3.1.1 Tiềm nguồn thuỷ điện nhỏ 55 3.1.2 Tiềm nguồn lượng gió 55 3.1.3 Tiềm nguồn lượng mặt trời 56 3.1.4 Tiềm nguồn lượng sinh khối 58 3.1.5 Tiềm nguồn lượng địa nhiệt 58 3.1.6 Tổng hợp tiềm nguồn lượng tái tạo 59 3.2 Hiện trạng phát triển nguồn điện Việt Nam 59 3.3 Hiện trạng phát triển nguồn điện từ lượng tái tạo 61 3.3.1 Hiện trạng phát triển điện gió 62 3.3.2 Hiện trạng phát triển điện mặt trời 65 3.3.3 Hiện trạng phát triển thủy điện nhỏ, điện sinh khối điện địa nhiệt 66 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 69 4.1 Thiết lập mơ hình tốn học 69 4.1.1 Hàm mục tiêu 69 4.1.2 Các ràng buộc 74 4.2 Các bước tính tốn mơ hình 76 4.3 Thiết lập liệu mơ hình 78 4.3.1 Dữ liệu đầu vào mơ hình 78 4.3.2 Kết đầu mô hình 78 4.3.3 Cây liệu mơ hình 79 4.4 Cơ sở liệu cho mơ hình 80 4.4.1 Khả cung cấp nguồn nhiên liệu, lượng cho phát điện 80 4.4.1.1 Nguồn than 80 vi 4.4.1.2 Nguồn dầu, khí thiên nhiên 81 4.4.1.3 Nguồn thủy điện lớn 83 4.4.1.4 Nguồn Uranium 83 4.4.1.5 Nguồn lượng tái tạo 84 4.4.2 Tình hình xuất nhập điện 84 4.4.3 Các số liệu dự báo 85 4.4.3.1 Dự báo phát triển kinh tế - xã hội nhu cầu điện 85 4.4.3.2 Dự báo xu hướng phát triển công nghệ nhà máy điện 88 4.4.3.3 Dự báo giá nhiên liệu cho sản xuất điện 93 4.4.3.4 Dự báo lượng phát thải chi phí phát thải 95 Kết luận Chương 97 CHƯƠNG XÂY DỰNG KỊCH BẢN VÀ KẾT QUẢ TÍNH TỐN CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 99 5.1 Căn xây dựng đề xuất kịch tính tốn 99 5.2 Kết tính tốn cấu nguồn điện từ lượng tái tạo 102 5.2.1 Kịch tự cạnh tranh (BAU) 102 5.2.2 Kịch tỉ lệ điện từ lượng tái tạo theo Quy hoạch (PDP) 105 5.2.3 Kịch giới hạn lượng phát thải CO2 (LOWC) 109 5.2.4 Kịch xu phát triển nguồn điện từ NLTT (TREND) 113 5.3 Nhận xét kết nghiên cứu bàn luận 121 5.3.1 Cơ cấu công suất điện từ nguồn lượng tái tạo 121 5.3.2 Chi phí hệ thống lượng phát thải CO2 125 5.3.3 Đề xuất cấu nguồn điện từ lượng tái tạo 128 5.3.4 Chi phí quy dẫn cho sản suất 1kWh điện từ lượng tái tạo 132 5.4 Một số giải pháp thúc đẩy phát triển nguồn điện từ lượng tái tạo 135 5.4.1 Giải pháp chế, sách hỗ trợ đầu tư phát triển 136 5.4.2 Giải pháp phát triển nguồn nhân lực 140 5.4.3 Giải pháp tài huy động nguồn vốn 140 5.4.4 Tăng cường hợp tác quốc tế lĩnh vực lượng tái tạo 141 Kết luận Chương 141 KẾT LUẬN 145 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục 3.1 Danh sách dự án điện gió Việt Nam Phụ lục 3.2 Ứng dụng điện mặt trời nối lưới Việt Nam Phụ lục 4.1: Danh mục nguồn điện có Hệ thống điện Việt Nam (2010) vii Phụ lục 4.2: Danh mục dự án nguồn điện có khả vào vận hành giai đoạn 2011- 2030 Phụ lục 4.3: Các tiêu kinh tế - kỹ thuật năm 2014-2030 13 Phụ lục 4.4: Nhu cầu điện ngành giai đoạn 2015-2030 18 Phụ lục 4.5 Công suất lắp đặt tối đa nguồn điện theo Quy hoạch điện VII 19 Phụ lục 5.1 Công suất lắp đặt nhà máy kịch BAU (MW) 24 Phụ lục 5.2 Công suất lắp đặt nhà máy kịch PDP (MW) 31 Phụ lục 5.3 Công suất lắp đặt nhà máy kịch LOWC (MW) 38 Phụ lục 5.4 Công suất lắp đặt nhà máy kịch TREND1 (MW) 45 Phụ lục 5.5 Công suất lắp đặt nhà máy kịch TREND2 (MW) 52 Phụ lục 5.6 Cơ cấu công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT kịch (%) 59 Phụ lục 5.7 Cơ cấu điện sản xuất theo dạng nhiên liệu/năng lượng kịch (%) 60 Phụ lục 5.8 Chi phí hệ thống kịch (tỷ USD) 62 Phụ lục 5.9 Phát thải CO2 kịch (triệu tấn) 62 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Dự báo phát triển nguồn điện nhu cầu than cho nhiệt điện Bảng Tổng hợp tiềm năng, khả khai thác nguồn NLTT Bảng 1.1 Tác động môi trường nguồn lượng 12 Bảng 1.2 Chi phí quy dẫn nguồn phát điện 15 Bảng 1.3 Công suất lắp đặt tốc độ tăng trưởng nguồn điện từ NLTT giới 18 Bảng 1.4 Danh sách 10 nước dẫn đầu giới sản xuất điện từ NLTT (2011) 18 Bảng 1.5 Cơ cấu nguồn điện từ NLTT Quy hoạch điện VII 22 Bảng 1.6 Tỷ trọng điện sản xuất từ loại nhà máy điện (%) 26 Bảng 2.1 Bảng tổng hợp đặc điểm tính mơ hình 53 Bảng 3.1 Tiềm kỹ thuật thủy điện nhỏ theo dải công suất 55 Bảng 3.2 Tiềm kỹ thuật lượng gió Việt Nama 56 Bảng 3.3 Tiềm năng lượng gió độ cao 80m 56 Bảng 3.4 Tổng xạ mặt trời trung bình ngày năm số nắng số khu vực khác Việt Nam 57 Bảng 3.5 Tiềm lý thuyết điện mặt trời 57 Bảng 3.6 Tổng hợp tiềm địa nhiệt theo vùng 58 Bảng 3.7 Tổng hợp khả khai thác nguồn NLTT cho sản xuất điện 59 Bảng 3.8 Công suất nguồn cấu nguồn điện từ NLTT 61 Bảng 4.1 Trữ lượng than xác minh 81 Bảng 4.2 Khả khai thác khí đến năm 2030 82 Bảng 4.3 Trữ lượng tiềm dầu 82 Bảng 4.4 Khả khai thác nguồn NLTT cho sản xuất điện đến năm 2030 84 Bảng 4.5 Dự báo phát triển kinh tế - xã hội kịch sở 86 Bảng 4.6 Nhu cầu điện giai đoạn 2015-2030 (Đơn vị: TWh) 87 Bảng 4.7 Tỷ lệ tổn thất điện tự dùng 88 Bảng 4.8 Suất đầu tư nhà máy điện gió số quốc gia 89 Bảng 4.9 Công suất, chi phí lắp đặt chi phí sản xuất điện gió (2010-2014) 89 Bảng 4.10 Công suất, chi phí lắp đặt chi phí sản xuất điện mặt trời (2010-2014) 90 Bảng 4.11 Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật nhà máy điện năm 2014 2030 93 Bảng 4.12 Giá nhiên liệu hóa thạch cho sản xuất điện 95 ... hoạch phát triển nguồn điện Việt Nam Chính Luận án lựa chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ lượng tái tạo Quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030? ?? nhằm xây dựng mơ hình quy hoạch nguồn. .. dụng quy hoạch nguồn điện Chương 3: Tiềm trạng phát triển nguồn điện từ lượng tái tạo Việt Nam Chương 4: Đề xuất mơ hình xác định cấu nguồn điện từ lượng tái tạo quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến. .. sách lượng QUY HOẠCH NĂNG LƯỢNG Quy hoạch Than QUY HOẠCH HỆ THỐNG ĐIỆN Dự báo phụ tải điện Quy hoạch nguồn điện Quy hoạch Dầu, Khí Quy hoạch lưới điện Quy hoạch Năng lượng mới, lượng tái tạo CÂN