2.5.2.1. Năng lượng gió
Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á, Ngân hàng Thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Theo tính toán của nghiên cứu này thì Việt Nam có tiềm năng về gió lớn nhất, tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360MW [5][19].
Động cơ gió phát điện đã được nghiên cứu, ứng dụng từ đầu năm 80. Nằm trong chương trình Quốc gia về nghiên cứu, ứng dụng các dạng năng lượng mới và tái tạo. Các cơ quan tham gia nghiên cứu và lắp đặt thử nghiệm về lĩnh vực này gồm: Viện Năng lượng, Bộ Giao thông vận tải, Viện cơ giới Bộ quốc phòng, các Trung tâm nghiên cứu năng lượng mới của Trường đại học Bách khoa Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Hầu hết các cơ quan này đều nghiên cứu, thử nghiệm loại tua-bin gió công suất nhỏ từ 150W đến 5kW. Theo điều tra [14], tính đến cuối năm 1999 đã có khoảng 1000 máy phát điện gió phát điện cỡ gia đình (công suất từ 150W đến 200W) đã được lắp đặt
sử dụng, chủ yếu ở ven biển Đà Nẵng trở vào. Và nhiều dự án gió phát điện với công suất lớn như:
Dự án điện gió tại huyện đảo Thanh niên Bạch Long Vĩ - công suất 800kW. Dự án điện gió đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận với công suất 6MW, bao gồm 3 trụ tua-bin 2MW, điện năng sản xuất hàng năm khoảng 25,4 triệu kWh. Dự án điện gió huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận với công suất 625kW. Dự án điện gió tại đảo Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi đang tìm đối tác liên doanh đầu tư.
2.5.2.2. Năng lượng mặt trời
Việt Nam là nước nhiệt đới, tiềm năng bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, đặc biệt các vùng miền phía Nam có nhiều nắng. Theo thống kê của Tổng cục khí tượng thủy văn về số giờ nắng (bình quân trong 20 năm) ở nước ta có thể chia lam 3 vùng:
- Vùng 1: Các tỉnh vùng Tây Bắc (Sơn La, Lai Châu) có số giờ nắng tương đối cao, từ 1897h/năm đến 2102h/năm.
- Vùng 2: Gồm các tỉnh còn lại của miền Bắc và một số tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng Bình, số giờ nắng trung bình từ 1400h/năm đến 1700h/năm.
- Vùng 3: Gồm các tỉnh từ Huế trở vào, có số giờ nắng cao nhất cả nước, từ 1900h/năm đến 2700h/năm.
Đánh giá tiềm năng khả thực của nguồn năng lượng mặt trời cho một vùng thì số giờ nắng bình quân phải đạt từ 1800h/năm trở lên (theo nhận xét của Tạp chí Năng lượng thế giới - World Energy tháng 3 năm 2001). Đối với điều kiện ở Việt Nam thì chỉ tiêu trên là phù hợp.
Pin mặt trời được nghiên cứu và triển khai ứng dụng ở Việt Nam tương đối muộn, vào đầu năm 1990. Đến năm 1994 triển khai ứng dụng các thiết bị này phát triển khá mạnh mẽ. Các con số được thống kê cụ thể trong [14][15] như sau:
- Khu vực phía Nam: Các trạm có công suất từ (500 - 1000) Wp lắp đặt ở các trung tâm xã. Các dàn pin công suất từ (250 - 500) Wp phục vụ các bệnh viện, trạm xá và các cụm văn hóa xã. Đến nay có khoảng 800 dàn pin mặt trời đã được lắp đặt và sử dụng cho các hộ gia đình với công suất (22,5 - 50) Wp.
- Khu vực miền Trung: Có hai dự án lai ghép của Pin Mặt trời có công suất lớn nhất Việt Nam là: Dự án phát điện ghép giữa Pin Mặt trời và Thủy điện nhỏ, với công suất 125kW; Dự án phát điện ghép giữa Pin Mặt trời và động cơ gió phát điện với công suất 9kW.
- Khu vực phia Bắc: Tính đến tháng 12 năm 2004, khối lượng lắp đặt ứng dụng cho các hộ gia đình là 450 dàn, dùng cho Trạm Biên phòng và bộ đội ở hải đảo là 94 dàn, cho Trạm xá, trường học, Trung tâm văn hóa xã là 42 dàn.
Ngoài ra còn có các dự án như: Quảng Ninh có hai dự án với công suất 35kW; Dự án lắp đặt tại Quảng Hà, Cao Bằng với công suất 6120Wp; Dự án lắp đặt tại Lộc Bình, Lạng Sơn đã hoàn thành 2002 với tổng công suất là 3000Wp.
Tính đến tháng 12 năm 2004, tổng công suất Pin Mặt trời đã được lắp đặt, ứng dụng tại Việt Nam là 1152kWp.
Tiềm năng năng lượng mặt trời ở nước ta là rất lớn. Việc đầu tư, phát triển năng lượng mặt trời có thể là một trong những chiến lược phát triển năng lượng. Tuy nhiên, hiệu quả đầu tư phụ thuộc rất nhiều vào những nghiên cứu phân vùng tiềm năng năng lượng cụ thể.
2.5.2.3. Thủy điện nhỏ
Việt Nam là nước có tiềm năng TĐN rất phong phú. Theo ước tính của Viện Năng lượng, hệ thống sông ngòi của nước ta có tiềm năng khoảng 300 tỷ kWh [3][14].
Tính đến nay, theo thống kê của Bộ Công thương, toàn quốc có 216 dự án thủy điện vừa và nhỏ đăng ký đầu tư xây dựng với tổng công suất gần 4.100MW, gấp hai lần công suất của Nhà máy thủy điện Hòa Bình.
Theo đó, Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 - 2015 có xét triển vọng đến năm 2025 (Quy hoạch điện 4), đã được Thủ tướng phê duyệt, đề ra yêu cầu nâng tổng công suất các nguồn TĐN, năng lượng tái tạo thêm khoảng 1.200MW giai đoạn 2006 - 2010 và 1.250MW giai đoạn 2011 - 2015.
Tại tỉnh Đăk Nông ra hẳn chính sách khuyến khích và nhanh chóng xây dựng được hơn 60 dự án với tổng công suất hơn 200MW và vốn đầu tư hơn 4.000 tỷ đồng. Tỉnh Kon Tum cũng kịp quy hoạch 54 dự án với tổng công suất 138MW.
Đến nay, tại 36 tỉnh, thành phố trong cả nước đã có tới 1.021 dự án thủy điện với tổng công suất 24.246MW đã được phê duyệt quy hoạch. Trong đó có 138 dự án với quy mô lớn, công suất 18.366MW thuộc Quy hoạch bậc thanh thủy điện trên dòng chính các sông lớn được Bộ Công thương phê duyệt, hầu hết đã và đang được triển khai đầu tư xây dựng theo chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ.
Một làn sóng đầu tư vào TĐN đã bùng nổ ở nhiều tỉnh trong thời gian qua. Chỉ riêng tại 9 địa phương được kiểm tra gồm Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng, đã có tới 472 dự án, vị trí tiềm năng, với công suất hơn 7.500MW được quy hoạch làm thủy điện.
Nguồn lợi mà TĐN đem lại là rất lớn, nhưng việc tiếp tục cho phép triển khai xây dựng các nhà máy thủy điện cũng cần xem xét, đánh giá một cách toàn diện, tránh tình trạng cấp phép xây dựng ồ ạt, làm ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường, gây thiệt hại và cạn kiện tài nguyên. Bên cạnh đó, các cơ quan chức năng cũng cần thường xuyên giám sát chất lượng cũng như tiến
độ các công trình, nhằm đảm bảo chất lượng công trình, tiết kiệm chi phí và sớm đưa vào vận hành sử dụng.
2.5.2.4. Năng lượng sinh khối
Trong tài liệu [14] đã nêu ra tiềm năng to lớn của nguồn năng lượng sinh khối tại Việt Nam, cụ thể hàng năm, nguồn phụ phẩm, phế thải cung cấp trên 50 triệu tấn sinh khối. Tiềm năng sinh khối gỗ, phụ phẩm nông nghiệp, chất thải sinh hoạt xã hội của Việt Nam tương đương tương ứng với 8,78 triệu Toe dầu mỏ, với 7,3 triệu Toe là từ nguồn rơm rạ. Tuy nhiên, trong đó chủ yếu làm chất đốt cho đun nấu ở các hộ gia đình.
Cũng theo [14] thì tại tất cả gần 50 nhà máy đường trong nước đã được trang bị thiết bị phát nhiệt điện từ nguồn bã mía được tận dụng. Các dự án sản xuất điện từ bã mía thường bao gồm trong các dự án chế biến mía đường lớn, trong đó công suất các lò hơi hiện hữu đa phần chưa được sử dụng hết, nhờ đó có thể bổ sung một máy phát - tua bin hơi cho sản xuất thêm điện năng từ nguồn bã mía thừa. Đây là một bước tiến mới trong khai thác và sử dụng nguồn năng lượng sinh khối trong nước. Nó góp phần giảm nguy cơ thiếu điện cho quốc gia, đồng thời tiết kiệm nhiều tiền của cho cả doanh nghiệp và Nhà nước.
Trong tài liệu [14] cũng nêu, hiện nay chúng ta có thể sản xuất điện năng và nhiệt năng từ khoảng 1,5 triệu tấn trấu và 2,6 triệu tấn bã mía. Ngoài ra, có thể xem xét thêm các phế thải sau chế biến gỗ tại các nhà máy, xí nghiệp chế biến lâm sản lớn nhằm khai thác phục vụ sản xuất năng lượng.
2.5.2.5. Kế hoạch phát triển nguồn phân tán ở nước ta
Dự báo công suất của các nguồn phân tán có tiềm năng ở nước ta tính đến năm 2030 (Hình 2.16) [5][14]
Hình 2.16: Dự báo công suất các nguồn phân tán tại Việt Nam đến năm 2030
Theo những nghiên cứu trong Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030 [14], nguồn phân tán bao gồm chủ yếu là nguồn thủy điện nhỏ và các dạng năng lượng tái tạo khác chiếm từ (3 - 5)% tổng điện năng sản xuất của toàn hệ thống điện tương lai trong giai đoạn này. Trong đó, TĐN và điện gió sẽ chiếm phần lớn trong tỷ trọng những nguồn năng lượng phân tán sử dụng năng lượng tái tạo. Chi tiết kế hoạch phát triển nguồn phân tán được liệt kê trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Kế hoạch phát triển nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030
TT
Loại năng lượng và tiềm năng Giai đoạn khai thác trong quy hoạch (MW) Loại năng lượng Tổng tiềm năng kinh tế - kỹ thuật (MW) Tổng tiềm năng kinh tế - kỹ thuật khai thác (2011-2030) (%) 2011- 2015 2016- 2020 2021- 2025 2026- 2030 Tổng khai thác (2011- 2030) 1 Địa nhiệt 340 0 0 0 0 0 0 2 Mặt trời 81,22 7,4 2,5 4,5 6 6 6 3 Gió 2185 73 316 898 1594 1594 1594 4 Thủy triều 0 0 0 0 0 5 Sinh khối 501 64 100 210 319 319 319 6 Khí sinh học và từ bãi rác 466 42 32 88 181 181 181 7 Thủy điện nhỏ 1209 1679 2179 2829 2829 Tổng 3573,2 1479 2879 4279 4929 4929 2.5.3. Nhận xét
Nguồn điện phân tán đã và đang cho thấy những ưu điểm và những lợi ích thiết thực. Trong đó, những nguồn năng lượng tái tạo được đặc biệt chú trọng do có tiềm năng to lớn và thân thiện với môi trường.
Trên Thế giới, nguồn năng lượng phân tán đang được ứng dụng rộng rãi với sự quan tâm sâu sắc và những chính sách phù hợp. Đặc biệt, các nước cộng đồng Châu Âu đều có mục tiêu rõ ràng về năng lượng tái tạo của quốc gia, nhằm khuyến khích sự phát triển mạnh mẽ của loại năng lượng này.
Tiềm năng về nguồn năng lượng tái tạo của nước ta rất dồi dào. Nếu được ưu tiên, chú trọng phát triển, sẽ đem lại nguồn lợi to lớn, khắc phục tình trạng thiếu điện và giảm ô nhiễm môi trường.
2.6. Kết luận
Sự phát triển và hoàn thiện không ngừng của Hệ thống điện Việt Nam trong những năm gần đây đã đạt được nhiều kết quả đáng khích lệ, góp phần to lớn vào công cuộc Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước. Chất lượng điện năng cũng như độ tin cậy về cung cấp điện không ngừng được cải thiện. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của phụ tải điện đã khiến cho hệ thống điện vẫn chưa đáp ứng được hoàn toàn nhu cầu của phụ tải. Nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống đang dần cạn kiệt.
Trước thực trạng đó, việc phát triển các nguồn điện phân tán đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Tuy nhiên, việc phát triển nguồn điện phân tán sẽ gặp rất nhiều khó khăn về kỹ thuật, đặc biệt việc làm ảnh hưởng tới chất lượng điện năng của hệ thống điện hiện có, vấn đề về công nghệ và kỹ thuật trong việc kết nối DG với lưới điện hiện có cũng cần được quan tâm.
Mỗi DG thường có công suất nhỏ, chúng thường được kết nối trực tiếp với phụ tải dùng điện cuối cùng hoặc được kết nối vào các lưới điện trung áp để phân phối điện đến các phụ tải. Do đó, có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu chất lượng điện áp cũng như tổn thất công suất và tổn thất điện năng. Vì lý do đó, luận văn sẽ nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nguồn này tới các chỉ tiêu chất lượng điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng của LĐTA.
ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN ĐẾN
CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
3.1. Đặt vấn đề
Khi DG được kết nối vào lưới phân phối điện nó sẽ đem lại một số ảnh hưởng tích cực đến lưới [12][25]:
- Giảm tổn thất điện năng;
- Nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện; - Nâng cao chất lượng điện áp;
- Giải phóng khả năng tải của lưới phân phối điện; - Trì hoãn thời gian nâng cấp lưới điện;
- Lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng do sản xuất các phần tử theo mô đun; - Giảm được chi phí do không phải tải điện xa, điện áp cao;
- Thân thiện với môi trường nếu năng lượng tái tạo được sử dụng; - Dễ vận hành do độ phức tạp thấp.
Khi kết nối DG vào lưới điện phải tuân thủ các tiêu chuẩn kết nối và ràng buộc về mặt kỹ thuật và kinh tế. Tùy thuộc vào cấu trúc của lưới điện mà những tiêu chuẩn cũng khác nhau và ảnh hưởng của DG tới lưới cũng khác nhau. Lưới điện phân phối bị giới hạn bởi những ràng buộc về ổn định điện áp và khả năng tải của đường dây, thiết bị. Ngoài ra các tiêu chuẩn cơ bản cho phép kết nối vào lưới điện phân phối (tiêu chuẩn về cấp điện áp, tần số…) bị ảnh hưởng bởi kỹ thuật và công nghệ chế tạo.
Các DG thường được kết nối chủ yếu ở lưới điện phân phối trung áp với cấp điện áp từ 6kV đến 35kV. Những nghiên cứu trước đây cho thấy, với mức độ thâm nhập từ (10 - 15)% của các nguồn phân tán vào lưới sẽ không có những thay đổi đáng kể nào đối với cấu trúc lưới và hệ thống điện. Tuy nhiên,
càng lớn. Khi đó, ngoài những ảnh hưởng tới tính kinh tế của lưới điện mà còn làm phát sinh những vấn đề kỹ thuật cần phải quan tâm, như:
- Đặc tính điện áp thay đổi trên toàn lưới điện;
- Quá độ điện áp sẽ xảy ra do việc kết nối và ngắt kết nối các máy phát; - Gia tăng dòng điện ngắn mạch;
- Vấn đề về phối hợp giữa các bảo vệ rơle;
- Tổn thất công suất thay đổi theo các cấp độ phụ tải; - Chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện.
3.2. Ảnh hưởng tới tổn thất công suất
Khi DG kết nối vào lưới điện sẽ làm thay đổi dòng công suất. Nếu DG đặt giữa nguồn cấp điện và phụ tải sẽ làm giảm công suất truyền tải từ nguồn tới vị trí đặt DG, do đó làm giảm tổn thất công suất trên đoạn lưới này [17][20][28].
Khi phụ tải tăng cao thì DG gần phụ tải đó sẽ cung cấp công suất bù vào lượng tăng thêm đó, do đó giảm được lượng công suất từ nguồn hệ thống tới phụ tải. Mặt khác, khi phụ tải giảm thấp thì DG lại có tác dụng cung cấp điện cho lưới điện. Mức độ ảnh hưởng của DG phụ thuộc vào công suất phát của chúng và nhu cầu tăng thêm của phụ tải.
Tuỳ vào vị trí, công suất đặt của DG và cấu trúc của lưới điện mà DG có tác dụng làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất. Vị trí đặt của DG được xác định sao cho khi đó tổn thất trên lưới phải nhỏ hơn trước khi có DG. Việc xác định tối ưu vị trí đặt và công suất DG, có xét đến điều kiện vận hành khác nhau của lưới điện, sẽ đem lại kết quả tốt hơn cho bài toán giảm thiểu tổn thất công suất trên lưới. Tổn thất sẽ được giảm nhiều hơn khi kết nối các DG ở các