Luận văn Tính toán, thiết kế lưới điện hỗn hợp mini có các nguồn phát năng lượng mới và tái tạo cho các khu vực nông thôn chưa có điện lưới quốc gia

xây dựng dự án tại Hòn Báy (Hệ thống điện PV - diezen mini) dự kiến kéo dài 10 tháng. Trong suốt quá trình thực hiện dự án sẽ có sự phối hợp chặt chẽ của địa phương, nhà thầu và nhà đầu tư. Các công tác chuẩn bị sẽ thực hiện trong thời gian 2008 – 2010. 5.2. Tiến độ xây dựng Dự kiến tiến độ xây dựng các hạng mục của công trình nhà máy điện hỗn hợp mini Hòn Báy được trình bày trong bảng 4.8. Thời gian kể từ khi chuẩn bị xây dựng đến khi hoàn thành dự kiến kéo dài 10 tháng. Hạng mục xây dựng Tháng thứ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Chuẩn bị mặt bằng xây dựng x x Vận chuyển máy móc, thiết bị và nhân lực tới Hòn Báy x x x Tập kết nguyên vật liệu xây dựng đến Hòn Báy x x x x Xây dựng nhà đặt thiết bị x x x x x x x x Lắp đặt dàn PV x x x x Xây dựng hệ thống nối đất bảo vệ và chống sét x x Xây dựng hệ thống dây tải và phân phối điện x x x x Lắp đặt ăcquy và thiết bị điều khiển điện tử x x x x x Lắp đặt máy phát diezen x x Thử nghiệm và hiệu chỉnh x x Vận hành thử hệ thống x x x Công tác chuyển giao công nghệ và tập huấn kỹ thuật x x x Bảng 4.8. Tiến độ xây dựng TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.7. Quy trình vận hành, bảo dưỡng Công nhân vận hành sẽ có 2 người được hướng dẫn và đào tạo công tác vận hành và bảo dưỡng trạm điện và được cung cấp các dụng cụ nghề nghiệp cần thiết. Quy trình vận hành và bảo dưỡng được nêu trong tài liệu chuẩn bị riêng cho trạm điện do các kỹ sư công nghệ chuẩn bị hoặc do nhà cung cấp thiết bị cung cấp. Nhiệm vụ chính của công nhân vận hành trạm điện bao gồm : • Đóng hoặc cắt điện cung cấp cho khách hàng bảo đảm sự phát điện đồng bộ giữa các hệ thống điện mặt trời và diezen. • Theo dõi vận hành của trạm điện theo yêu cầu cơ bản thông qua kiểm soát các bộ phận liên quan của hệ thống. • Làm vệ sinh lau rửa sạch bề mặt dàn pin mặt trời. • Lau sạch các điện cực, các dây nối các ăcquy. Kiểm tra sự hoạt động của các ăcquy. • Giữ gìn trạm điện luôn sạch sẽ • Thực hiện bảo dưỡng theo đúng các bước qui định • Giải quyết các sự cố nhỏ đối với nguồn hoặc lưới điện • Tổ chức các công việc sửa chữa và bảo dưỡng cần thiết cho các việc mà họ không tự thực hiện được một mình • Trong trường hợp có sự cố lớn xảy ra đối với bộ phận nguồn hoặc lưới truyền tải, phải cảnh báo cho chủ đầu tư và phối hợp sửa chữa • Đọc đồng hồ đo điện tổng ở trạm điện hàng ngày. Thực hiện ghi chép công suất phát và thời gian vận hành vào sổ nhật ký. • Hàng tháng đọc , ghi chép và thu tiền điện qua các công tơ điện của các hộ sử dụng điện • Kiểm tra độ chính xác các công tơ điện. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.8. Quản lý nhà máy điện Chủ đầu tư của nhà máy điện sẽ chỉ định một ban quản lý. Ban này có trách nhiệm đối với các việc quản lý liên quan tới vận hành và bảo dưỡng của nhà máy điện. Nhiệm vụ chính của quản lý bao gồm: • Thiết lập và duy trì sổ kế toán và hệ thống tài khoản • Tuyển dụng, thuê và giám sát nhân viên vận hành, bảo dưỡng • Tổ chức bảo dưỡng, sửa chữa và phục hồi các bộ phận của trạm điện • Đảm bảo không có quá nhiều khách hàng và thiết bị điện nối với vào lưới điện một cách tùy tiện, tránh quá tải cho hệ thống • Quản lý tài chính của trạm điện • Chuẩn bị báo cáo hàng năm, bảng cân bằng thu chi và tình hình tài chính nhằm ghi chép vận hành của trạm điện. • Tổ chức và thực hiện các cuộc họp các thành viên của trạm điện. • Tổ chức và thực hiện các biện pháp marketing và thúc đẩy sản xuất. • Thiết lập và duy trì các mối quan hệ với các cơ quan liên quan. • Tổ chức và thực hiện các ngày thông tin cho cộng đồng, bao gồm cả an toàn sử dụng điện. • Thiết lập khả năng theo yêu cầu và điểm nối với khách hàng. • Ký hợp đồng điện với các khách hàng đủ tiêu chuẩn kết nối. • Quản lý tính chính xác của các thiết bị đo đạc. • Tiếp nhận các khiếu nại của khách hàng có liên quan tới kết nối khách hàng với hệ thống điện hoặc các vấn đề liên quan khác. • Kiểm tra định kỳ kết nối của khách hàng khi đọc đồng hồ đo. • Khi có thấy sự sai phạm với thiết bị đo cần đưa ra cảnh báo với khách hàng. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên • Cắt cung cấp điện đối với các trường hợp có sự tái vi phạm với thiết bị đo lường hoặc không chấp hành các qui định của nhà máy điện. • Kiểm tra thường xuyên hệ thống phân phối và các thiết bị liên quan nhằm phát hiện những khách hàng kết nối bất hợp pháp. • Khuyến khích sử dụng điện hiệu quả và có mục đích rõ ràng. 4.9. Lịch trình bảo dưỡng Lịch bảo dưỡng đối với công trình ở bảng 4.9 dưới đây. Chi tiết hơn sẽ được bổ sung trong giai đoạn chuẩn bị tài liệu hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng. TT Hạng mục, thành phần Lịch trình 1 Dàn pin mặt trời Hàng tháng Làm sạch bề mặt dàn pin Hàng tháng Kiểm tra các hư hỏng trên bề mặt dàn Hàng tháng Kiểm tra hệ tiếp đất và chống sét Hàng tháng Kiểm tra khung gía dàn pin Hàng tháng Kiểm tra sự dò hay đứt mạch điện trong dàn Hàng tháng 2 Bộ ăcquy Hàng tháng Kiểm tra và làm sạch các điện cực Hàng tháng Kiểm tra các đầu nối, dây nối Hàng tháng Kiểm tra các hư hỏng có thể Hàng tháng Kiểm tra an toàn Hàng tháng 3 Kiểm tra các thông số của thiết bị điện tử Hàng tháng 4 Máy phát diezen Làm vệ sinh máy Hàng tuần Kiểm tra dầu, mỡ,… Hàng tháng Kiểm tra và làm sạch điện cực, dây nối Hàng tháng Kiểm tra nối đất Hàng tháng TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Hệ thống dây truyền tải, phân phối điện Kiểm tra các vật cản như cây cối, nhà cửa, các vật cản khác,... Hàng tuần 6 Kiểm tra nhà lắp đặt thiết bị và vận hành về vấn đề thấm, dột, ... Hàng năm Bảng 4.9. Lịch trình bảo dưỡng nhà máy điện đối với các công việc bình thường • Qui trình vận hành, bảo dưỡng đối với ăcquy, các thiế t bị điện tử máy phát diezen sẽ được các nhà cung cấp thiết bị cung cấp chi tiết hơn. Chú ý: • Qui trình vận hành bảo dưỡng đối với hệ thống dây truyền tải và phân phối điện sẽ hợp tác với Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam. Các tiêu chuẩn về tải và phân phối điện sẽ được áp dụng. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƯƠNG V PHÂN TÍCH KINH TẾ - TÀI CHÍNH 5.1. Đặt vấn đề Trong phần này ta cần tính toán giá thành điện năng thông qua phân tích chi phí chu kỳ hoạt động (CCH), vòng đời của dự án “Life Cycle Cost (LCC)”. CCH là phương pháp phân tích kinh tế, trong đó tất cả các chi phí cho hoạt động của công trình đều được chuyển về giá trị hiện tại của tiền tệ, từ đó so sánh và lựa chọn các phương án sẽ được thực hiện. Bằng phương pháp CCH, cần giả thiết cho tỉ suất chiết khấu, tỉ suất tăng giá chung, tỉ suất tăng giá nhiên liệu, và giá nhiên liệu tại chỗ. Ta có thể tính được giá thành sản suất diện năng của hệ thống. Các bước phân tích được thực hiện như sau:  Tính toán chi phí vốn đầu tư  Tính toán chi phí nhiên liệu hàng năm, sau đó nhân với hệ số mà có tính đến tỉ suất chiết khấu, tỉ suất tăng giá nhiên liệu và thời hạn chu kỳ hoạt động  Tính toán chi phí bảo dưỡng hàng năm, sau đó nhân với hệ số mà có tính đến tỉ suất chiết khấu, tỉ suất tăng giá chung và thời hạn chu kỳ hoạt động  Tính toán chi phí thay thế định kỳ (không thường xuyên), sau đó nhân với hệ số mà có tính đến tỉ suất chiết khấu, tỉ suất tăng giá chung và năm thay thế  Giá thành điện năng CCH sẽ được xác định bằng cách chia tổng các chi phí trên cho tổng điện năng được tạo ra. Để tính toán các chi phí nói trên ta áp dụng các công thức sau: • Chi phí nhiên liệu: LCCFuel.cost = AnnFuel.costx                       + + −      − + term DR1 FE11. FEDR FE1 (5.1) Trong đó: AnnFuel.cost là chi phí nhiên liệu hàng năm (VND) DR là tỉ suất chiết khấu (%/năm) TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên FE là tỉ suất tăng giá nhiên liệu (%/năm) Term là thời gian chu kỳ hoạt động (năm) • Chi phí bảo dưỡng thường xuyên: LCCMaint.cost = AnnMaint.costx                       + + −      − + term DR1 GE11. GEDR GE1 (5.2) Trong đó: AnnMaint.cost là chi phí bảo dưỡng hàng năm (VND) GE là tỉ suất tăng giá chung (%/năm) • Chi phí thay thế: LCCRepl.cost = Σ                       + + RY DR1 GE1Costx.Item (5.3) Trong đó: Item.cost là chi phí thay thế định kỳ tính ở thời điểm hiện tại (VND) RY là năm thay thế • Chi phí điện năng của chu kỳ hoạt động: LCC = output tcosplRetcosintMaFuelcost E.Term.365 LCCLCCLCCst Capital.co +++ (5.4) Trong đó: Capital.cost là chi phí đầu tư ban đầu (VND) Eoutput là sản lượng điện hàng ngày (kWh/ngày) 5.2. Các số liệu tính toán 5.2.1. Số liệu đầu vào Để tính toán và so sánh về kinh tế giữa các phương án phát điện độc lập và lai ghép, điều cần thiết là xác định các số liệu đầu vào như các số liệu về kinh tế và các đặc tính kỹ thuật của thiết bị. Hầu hết các thiết bị của hệ thống đều không có sẵn ở Việt Nam, nên giá chi tiết thường được tham khảo ở Mỹ tính theo USD. Để thuận tiện cho việc phân tích ta chuyển sang đơn vị đồng Việt Nam (VND) có tính đến 10 – 30% chi phí vận chuyển và thuế nhập khẩu. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5.3.1.1. Các hệ số kinh tế Để thực hiện phân tích theo phương pháp CCH, một số các hệ số kinh tế cần được đưa vào xem xét, đó là: ♦ Thời hạn chu kỳ hoạt động: Với thời gian hoạt động của hệ pin mặt trời khoảng 25 năm nên ta chọn thời hạn chu kỳ hoạt động của hệ thống là 20 năm. ♦ Tỉ suất chiết khấu: Chọn bằng 6%. Hệ số này mô tả việc chuyển giá trị đồng tiền qua các thời điểm khác nhau, được áp dụng cho việc quy đổi giá của các thiết bị trong tương lai về hiện tại ♦ Tỉ suất tăng giá chung: Chọn bằng 5%. Hệ số này tính cho tỉ lệ tăng giá của các thiết bị , các dịch vụ và đắt hơn trong tương lai do tác động của lạm phát. ♦ Tỉ suất tăng giá nhiên liệu: Áp dụng cho hệ lai ghép PV – diezen hoặc hệ diezen độc lập. Trong nghiên cứu này chọn bằng 7%. 5.3.1.2. Các số liệu về kinh tế kỹ thuật a. Dàn pin mặt trời: Đối với hệ thống này đã chọn Siemens Solar module SM100 có công suất 100Wp, điện áp 12V hoặc 24V, phù hợp với các ứng dụng ở mức độ quy mô vừa và lớn. Sở dĩ chọn loại dàn pin mặt trời này là vì nó đã đáp ứng đủ các yêu cầu nghiêm ngặt như: thiết kế cứng vững, có khả năng tạo ra năng lượng lớn nhất ở suốt thời gian trong ngày, tuổi thọ khá cao và đủ điện áp nạp cho ăcquy. Hiện nay giá bán một Module này tại Việt Nam là 9,12 triệu đồng (VND) (Giá năm 2007 bán tại SELCO - Việt Nam), tuổi thọ được lấy là 20 năm. Các hệ số giảm công suất ước là 90% do nhiệt độ cao và 90% do bám bẩn và suy giảm do thời gian sử dụng. Số lượng dàn đã được tính cho hệ lai ghép PV – diezen là 52 dàn và cho hệ PV độc lập là 108 dàn. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên b. Máy phát diezen: Các máy phát điện chạy diezen công nghiệp hiện nay có sẵn với dải công suất rộng từ 5kW đến 10MW. Trong nghiên cứu này ta chọn máy phát diezen Fujian Tiger cỡ nhỏ, công suất 10kW và 16kW được bán rộng rải tại Việt Nam. Chi tiết về các máy phát được cho trong bảng 5.1 dưới đây: Loại máy phát Công suất (kW) Công suất lớn nhất (kW) Tiêu thụ năng lượng đầy tải (1/h) Giá bán lẻ VND USD GEP11SP-2 10 11 3,7 35.000.000 2188 L16SP 16 21,1 5,2 132.000.000 8183 Bảng 5.1. Các đặc tính của máy phát diezen Tuổi thọ của máy phát diezen thường kéo dài từ 20.000 đến 50.000 giờ vận hành. Ở Việt Nam nhiều trường hợp máy phát diezen có thể vận hành tới 25.000 giờ trước khi đại tu (Theo nguồn COWI – Study Report 5A.1999). Giá dầu ước tính là 17500 (VND/lít) do giá thực tế ở trong đất liền là 13800 (VND/lít) cộng với 25% cho chi phí vận chuyển. Hệ số giảm công suất do nhiệt độ, độ cao, độ ẩm... ước tính là 90%. Chi phí cho bảo dưỡng của máy phát sẽ tỉ lệ với số giờ vận hành và được ước tính như bảng 5.2 sau: Nhiệm vụ bảo dưỡng Khoảng thời gian (giờ) Ước tính chi phí (VND) Thay dầu 250 800.000 Tiểu tu 1500 4.000.000 Đại tu 6000 96.000.000 Bảng 5.2. Chi phí bảo dưỡng máy phát diezen Kinh nghiệm sử dụng ở một số nước cho thấy nhu cầu điện của cụm dân cư sẽ tăng nhanh sau một thời gian điện khí hoá. Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, công suất máy phát cần tăng ít nhất 1,3 lần so với phụ tải hiện tại. Vì thế đối với hệ lai ghép ta TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên chọn công suất máy phát là 16kW và hệ diezen độc lập là 10kW. b. Ăcquy: Trong nghiên cứu này, loại ăcquy được chọn là ăcquy công nghiệp Trojan. Đây là loại ăcquy có độ sâu phóng điện DOD đạt tới 80% và ở tỉ lệ này số chu kỳ phóng nạp của ăcquy có thể đạt tới 1500 lần. Để tránh cho ăcquy khỏi làm việc nặng nề, ta chọn độ sâu phóng điện DOD là 50%. Ở DOD 50%, số chu kỳ làm việc của ăcquy có thể đạt tới 2870 lần và do vậy tuổi thọ có thể lấy là 7 năm. Giá của ăcquy Trojian công nghiệp này năm 2007 là 3,52 triệu VND/kWh, bao gồm cả 15% chi phí vận chuyển và thuế. Hiệu suất năng lượng của ăcquy này là 80%. Đối với hệ lai ghép, với 0,456 ngày từ quản ta chọn dung lượng ăcquy là 738Ah - 48V(hoặc 34,57kWh), vì thế đối với hệ pin mặt trời độc lập cần ít nhất là 5 ngày từ quản nên ta chọn ăcquy với dung lượng là 7380Ah – 48V (hoặc 345,7kW). c. Bộ đổi điện/nạp điện: Bộ đổi điện là thiết bị chuyển từ điện một chiều DC từ ăcquy thành điện xoay chiều AC ở điện áp cao. Trong nghiên cứu này tôi chọn bộ đổi điện loại SW Series Power Panels của hãng Trace engineering - Mỹ. SW Series Power Panels có thể làm việc theo cả hai chiều: đổi điện/nạp điện. Thiết bị này còn cho phép liên kết với máy phát diezen trong hệ lai ghép và có thể làm việc độc lập, tự điều khiển, đóng ngát máy phát diezen theo dòng điện của phụ tải hoặc điện áp của ăcquy. SW Series Power Panels cũng cho phép đặt chế độ vận hành ở các phương thức khác nhau trong cùng hoặc khác thời gian tuỳ theo phương án vận hành được chọn. Trên cơ sở kết quả tính toán, với hệ lai ghép ta chọn bộ đổi điện/nạp điện loại PP-SW454E/S, có công suất là 4,5kW, điện áp vào là 48VDC và ra là 230V-50Hz. Nếu chi phí cho vận chuyển lấy là 10%, (giả sử rằng không tính chi phí thuế do nhập khẩu thiết bị kỹ thuật cao và ứng dụng cho năng lượng tái tạo), thì giá của thiết bị năm 2007 được định là 22,4triệu VND/kW. Hiệu suất của bộ đổi điện là 85%, nạp điện cũng là 85% và tuổi thọ của thiết bị là 10 năm. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Còn đối với hệ pin mặt trời độc lập, chỉ cần chức năng biến đổi điện, nên ta chọn bộ đổi điên (Inverter) có công suất theo như tính toán ở trên là Pinv = 8,71 nên ta chọn công suất là 9kW với giá bán là 19,5triệu VND kể cả chi phí vận chuyển. d. Bộ điều khiển nạp của pin mặt trời: Đối với hệ thống lai ghép để bảo vệ ăcquy khỏi bị quá điện áp khi nạp, bộ điều khiển Trace engineering controller C60 (TC60) được lựa chọn. TC60 có thể được ghép với dàn pin mặt trời và phụ tải DC ăcquy. Thiết bị có thể cho phép làm việc với các chương trình nạp ăcquy tự động ở 3 trạng thái: tăng điện áp (Bulk stage), giữ điện áp không đổi (Absorption stage) và giảm điện áp (Fload stage). Giá của bộ điều khiển TC60 năm 2007 là 5,8triệu (giá thành xấp xỉ là 96.000VND/A), trong đó đã tính cả 10% chi phí vận chuyển. Tuổi thọ của thiết bị ước tính là 10 năm. Đối với hệ PV độc lập ta đã chọn Imax = 120A, giá thiết bị là 11,5triệu VND. 5.2.2. Kết quả tính toán Từ các số liệu đầu vào trên, căn cứ vào những kết quả từ các dự án đã được thiết kế, triển khai trên cơ sở các phân tích giá thành điện năng theo chi phí vòng đời của dự án và so sánh kinh tế ta thu được bảng 5.3 sau: (Trong đó lấy giá trị trung bình của 1USD = 16 000VND, 12 000USD/kWp tương đương 192 triệu VND/kWp). Chi phí CCH Diezen độc lập PV độc lập Hệ PV-diezen Triệu VND USD Triệu VND USD Triệu VND USD Đầu tư ban đầu 89,44 5590 2073,6 129600 884,5 55282 Chi phí thay thế 56,35 3522 2139,4 133713 290 18129 Chi phí nhiên liệu 3184,4 199024 0 0 1114,5 69659 TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chi phí bảo dưỡng 659,2 43453 50,4 3150 274 17125 Tổng chi phí 3989,4 251589 4263,4 266463 2563 160159 Tổng điện năng (kWh) 235206 235206 235206 Giá thành điện năng 0,0169 1,056 0,0181 1,131 0,0108 0,675 Bảng 5.3. Kết quả so sánh kinh tế giữa các phương án phát điện Từ kết quả trên ta rút ra một số nhận xét sau: • Hệ pin mặt trời độc lập đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu và chi phí thay thế thiết bị rất lớn do giá của pin mặt trời và ăcquy cao cũng như phải thay thế ăcquy nhiều lần, vì thế giá thành năng lượng tăng • Đối với máy phát diezen độc lập, vì giá nhiên liệu cao do vận chuyển và do vận hành liên tục nên chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng cao. • Còn đối với hệ lai ghép có thể khắc phục được các nhược điểm của hệ pin mặt trời và diezen độc lập nên có thể đạt giá thành năng lượng thấp nhất là 0,675USD/kWh tương đương 10 800 VND/kWh. • Vì vậy phương án cấp điện bằng hệ thống điện lai ghép PV-diezen có chi phí thấp nhất sẽ được lựa chọn để cấp điện cho cụm dân cư Đầm Báy. Sử dụng hệ thống này sẽ tránh được chi phí 1,056USD/kWh tương đương 16 900 VND/kWh khi sử dụng hệ thống điện diezen độc lập. 5.3. Tính toán mức hỗ trợ giá Như trên đã phân tích, hệ thống lai ghép PV – diezen có giá thành điện năng đạt được chi phí tối thiểu là 10 800 VND/kWh, vì thế phương án này được lựa chọn cho các cụm dân cư trên đảo, đầm độc lập từ miền Trung trở vào, nơi có tiềm năng bức xạ mặt trời cao trên 5kWh/m2/ngày. Tuy nhiên, giá điện này vẫn còn quá cao so với các vùng nông thôn đất liền có điện lưới quốc gia. Vì vậy, cần phải có tính toán đến mức hỗ trợ giá cho phương án này. Dưới đây là bảng kết quả tính toán các mức hỗ trợ giá: TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TT Các mức hỗ trợ giá Giá thành điện năng (VND/kWh) (USD/kWh) 1 Hỗ trợ 50% vốn đầu tư 8960 0,56 2 Hỗ trợ 75% vốn đầu tư 8000 0,5 3 Hỗ trợ 100% vốn đầu tư 7040 0,44 Bảng 5.4. Kết quả tính toán các mức hỗ trợ giá Khi hỗ trợ 100% vốn đầu tư giá điện là 0,44USD/kWh tương đương 7040VND/kWh mới đủ chi phí cho vận hành, thay thế và sửa chữa. Giá điện 7040VND/kWh là cao so với giá điện lưới cũng như thu nhập của người dân địa phương. Vì vậy, cần xem xét mức hỗ trợ giá khoảng 65% và chỉ nên thu ở mức 2.464VND/kWh. Phần thiếu hụt cho chi phí vận hành và thay thế thiết bị sẽ được bù thêm từ các khoản thu bằng cách tính luỹ tiến ở các khu vực sinh hoạt và kinh doanh ở thành phố. Đây là vấn đề khá nhạy cảm, vì vậy để giải quyết vấn đề cần xem xét một cách tổng thể, trong chiến lược và chính sách chung về phát triển năng lượng tái tạo. Chi tiết hơn về đề xuất chiến lược phát triển và chính sách hỗ trợ NLTT sẽ được đề cập ở mục 5.5. 5.4. Đề xuất mức hỗ trợ giá trong chiến lược phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo độc lập 5.4.1. Một số nhận xét chung Như kết quả phân tích ở trên đối với cụm dân cư xa lưới điện cũng như ngoài đảo cho thấy: * Đối với cụm dân cư xa lưới điện: - Giá thành điện năng đối với trường hợp xa lưới điện đến là rất cao so với các nguồn điện gió và mặt trời, do hpụ tải thấp (chỉ có 35 hộ sử dụng điện), khoảng cách đến cụm dân cư xa. Có thể thấy rằng giá thành điện năng phụ thuộc rất lớn vào 2 yếu tố khoảng cách và phụ tải sử dụng. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Khi tăng phụ tải, đồng thời giảm khoảng cách kéo lưới, giá thành điện năng cũng tương ứng giảm. Giá thành điện năng kéo lưới sẽ tương ứng với các nguồn tại chỗ như gió, mặt trời….Khi phụ tải tăng lên (mức tối thiểu) 60 hộ gia đình và khoảng cách phụ tải giảm, hoặc giữ nguyên phụ tải 35 hộ thì khoảng cách phải giảm 20% tổng chiều dài. * Đối với cụm dân cư ngoài hải đảo: - Khi đầu tư vào hệ thống PV độc lập giá của điện năng là 1,131USD/kWh tương đương 18 100VND/kWh , cao hơn chi phí tránh được (diezen độc lập) 16 900 VND/kWh, trong khi hệ thống PV – diezen có giá thành điện năng đạt được chi phí tối thiểu là 10 800 VND/kWh. - Hệ thống lai ghép PV-diezen đạt được chi phí tối thiểu là do PV có thể cung cấp điện vào phần lớn thời gian (phụ tải không đỉnh) trong ngày, vì thế giảm số giờ vận hành và tăng hệ số phụ tải của máy phát diezen. 5.4.2. Đề xuất mức hỗ trợ giá 5.4.2.1. Một số nguyên tắc chung Hầu hết các nước đề xuất mức hỗ trợ giá chủ yếu tập trung vào các nguồn điện tái tạo nối lưới như sinh khối, thuỷ điện nhỏ, gió….Trên cơ sở chi phí tránh được. Mức hỗ trợ được xem xét nhằm đảm bảo các lợi ích xã hội, môi trường và bản thân doanh nghiệp thông qua các hợp đồng mua bán điện nhỏ được xác định đối với từng loại công nghệ khác nhau. Còn đối với các nguồn điện độc lập không nối lưới, chưa có quy định rõ ràng và chỉ được xem xét đối với từng dự án cụ thể trên cơ sở nghiên cứu khả thi. Từ các kết quả nghiên cứu trên, có thể đề xuất một số nguyên tắc chung trong việc đề xuất mức hỗ trợ giá cho các dự án điện NLTT độc lập, không nối lưới như sau: • Chỉ xem xét hỗ trợ giá đối với các dự án điện NLTT không nối lưới đạt được chi phí tối thiểu (hoặc giá thành điện năng thấp nhất) khi so sánh với các chi phí tránh được như kéo điện lưới hay diezen độc lập. • Mức hỗ trợ giá sẽ được xem xét và tính toán đối với từng dự án cụ thể nhằm TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên đảm bảo lợi ích nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng. • Hỗ trợ chi phí đầu tư, giá điện ở mức hợp lý nhằm giảm giá thành điện năng xuống mức người sử dụng có thể chấp nhận được trên cơ sở giá điện thực tế từ các nguồn phát tại chỗ ở địa phương và giá điện lưới thực tế ở nông thôn (gồm cả chi phí tổn thất). 5.4.2.2. Đề xuất mức hỗ trợ giá cho các dự án điện NLTT  Đối với các cụm dân cư xa lưới điện: Đối với các vùng nông thôn hẻo lánh, dân cư chủ yếu sống dựa vào sản xuất nông nghiệp, không có nguồn thu khác nên thu nhập rất thấp. Ở các khu vực có điện lưới, bình quân sử dụng điện hàng tháng chỉ khoảng 10kWh chủ yếu dùng vào mục đích thắp sáng. Dựa trên kết quả tính toán các mức hỗ trợ giá cho cụm dân cư Đầm Báy, có thể đề xuất mức hỗ trợ giá cho các vùng nông thôn hẻo lánh ngoài lưới như sau: - Hỗ trợ đầu tư cho các dự án điện gió, PV cho các cụm dân cư dưới 25 hộ, có khoảng cách kéo lưới trên 5km và có tiềm năng về gió (vận tốc gió tối thiểu đạt 4m/s ở độ cao 10m) và mặt trời (có bức xạ tối thiểu 4,5kWh/m2/ngày). - Hỗ trợ 100% vốn đầu tư ban đầu. Các hộ gia đình có trách nhiệm đóng tiền điện hàng tháng cho dịch vụ điện để phục vụ chi phí bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế thiết bị.  Đối với các dự án điện ở vùng hải đảo: - Những hải đảo có mật độ dân cư thưa thớt, nhu cầu phụ tải thấp chủ yếu cho thắp sáng sinh hoạt, mức hỗ trợ sẽ là 100% vốn đầu tư cho các hệ thống cấp điện NLTT (như với các hộ xa lưới ở đất liền). - Còn với các đảo có mật độ dân cư tập trung, có nhu cầu sử dụng điện cho các hoạt động dịch vụ, kinh doanh thì: + Hỗ trợ 100% vốn đầu tư cho xây dựng các hệ thống điện tập trung lai ghép giữa NLTT và diezen. + Hỗ trợ 50% giá điện cho các hộ gia đình sử dụng điện + Phần hỗ trợ cùng với tiền điện thu hàng tháng sẽ sử dụng cho chi phí vận TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên hành, bảo dưỡng, thay thế thiết bị. 5.4.2.3. Một số đề xuất về chiến lược phát triển các nguồn NLTT độc lập Trên cơ sở các tính toán giá thành điện năng và mức hỗ trợ giá cho các phương án cấp điện, có thể đề xuất chiến lược phát triển các nguồn điện NLTT độc lập như sau: - Cần có phân vùng, quy hoạch, kế hoạch phát triển các nguồn điện tại chỗ cho các vùng nông thông hẻo lánh, hải đảo nơi mà điện lưới không khả thi về mặt kinh tế. - Các dự án điện độc lập ngoài lưới sẽ được phát triển cho những nơi đạt được chi phí thấp nhất, mang lại hiệu quả kinh tế và có thể đạt được giá bán điện ở chi phí có thể tránh được so với diezen hoặc kéo điện lưới đến. - Nên xem xét đầu tư các dự án điện NLTT hộ gia đình ở những nơi có các cụm dân cư rải rác dưới 25 hộ, có khoảng cách kéo lưới trên 1km, hoặc dưới 50 hộ nhưng khoảng cách kéo lưới trên 5km, dưới 100 hộ có khoảng cách kéo lưới lớn hơn 10km, khi đó chi phí đầu tư cho các hộ gia đình sẽ nhỏ hơn chi phí kéo lưới. - Đối với các vùng dân cư xa lưới, có nhu cầu điện năng thấp, chủ yếu cho thắp sáng, nên phát triển các hệ điện mặt trời, gió hoặc thuỷ điện nhỏ gia đình nhằm giảm chi phí đầu tư. - Các hệ thống lưới điện mini tại chỗ chỉ nên đầu tưcho những nơi có nhu cầu cho phát triển sản xuất, và có khả năng nâng cao mức sống. Với các hệ này nên dùng các hệ lai ghép giữa các công nghệ NLTT (khi có tiềm năng) và các công nghệ truyền thống (diezen hoặc thuỷ điện nhỏ) để có giá thành điện năng thấp hơn so với các nguồn điện NLTT và truyền thống. - Đầu tư của nhà nước sẽ ưu tiên cho những vùng đặc biệt khó khăn về kinh tế nhằm phát triển sản xuất, nâng cao mức sống và giải quyết các vấn đề xã hội khác. - Cần xem xét đánh giá và phân tích kinh tế đối với từng dự án cụ thể căn cứ vào tiềm năng NLTT tại chỗ, khoảng cách kéo lưới và nhu cầu phụ tải, trước khi quyết định đầu tư. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Cộng đồng phải có sự cam kết đóng góp một phần vốn đầu tư, trả tiền điện và tham gia vào quản lý vận hành. - Chính quyền địa phương sẽ là đầu mối, tham gia quản lý, vận hành, sửa chữa, thay thế thiết bị thông qua dịch vụ năng lượng địa phương. - Giá điện được xác định trên cơ sở thoả thuận được người dân chấp nhận và có thể đủ để trang trải cho vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị. 5.4.2.4. Một số đề xuất về chính sách hỗ trợ phát triển các nguồn điện NLTT độc lập Hiện tại, giá thành điện NLTT còn cao hơn nhiều lần so với các nguồn điện quy ước, song vẫn có thể cạnh tranh được ở những vùng nông thôn hẻo lánh, miền núi và hải đảo nơi có tiềm năng NLTT dồi dào. Tuy nhiên, các nguồn điện NLTT vẫn còn nhiều hạn chế như hiệu quả sử dụng thấp, chi phí đầu tư, vận hành, sửa chữa cao. Vì thế nhà nước cần sớm ban hành các chính sách hỗ trợ phát triển điện NLTT cho các vùng ngoài lưới. Các chính sách hỗ trợ cần bao gồm hỗ trợ đầu tư, hỗ trợ giá, đào tạo nhân lực cũng như các ưu đãi khác về tài chính và thuế. - Chính sách hỗ trợ đầu tư: + Chính phủ khuyến khích các tổ chức, cá nhân trong và ngoài nước đầu tư xây dựng các cơ sở phát điện NLTT độc lập ở những vùng lưới điện quốc gia khó kéo đến được thông qua các cơ chế ưu đãi đặc biệt nhằm khuyến khích sản xuất và nâng cao đời sống nhân dân. + Các dự án NLTT độc lập sẽ được ưu tiên đầu tư cho các vùng có khả thi về mặt kinh tế và đạt chi phí thấp nhất. + Chính phủ sẽ tạo điều kiện cho các nhà đầu tư tiếp cận các nguồn tín dụng dài hạn để tăng khả năng thanh toán về tài chính. + Nhà nước sẽ hỗ trợ một phần hoặc toàn bộ vốn đầu tư cho các dự án điện NLTT độc lập ở các vùng nông thông hẻo lánh ngoài lưới vì mục tiêu xã hội, phát triển sản xuất và nâng cao đời sống. + Đối với công trình ở các vùng đặc biệt khó khăn, được chính phủ hỗ trợ toàn bộ vốn đầu tư, giá bán điện sẽ được thoả thuận giữa chủ dự án và người sử TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên dụng điện, trên cơ sở giá điện sẽ bù được chi phí về quản lý vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị. + Cộng đồng dân cư sẽ đóng góp tài chính và tham gia tích cực ngay từ giai đoạn đầu triển khai dự án. - Chính sách hỗ trợ giá điện: + Đối với các vùng dân cư ngoài lưới, các dự án có giá thành điện năng thấp hơn chi phí tránh được, nhưng cao hơn các vùng lân cận có điện lưới sẽ được xem xét hỗ trợ một phần giá. + Chi phí hỗ trợ giá cho các vùng xa lưới do các sở công nghiệp đề xuất và trình Bộ công thương xác định phương thức tính toán cụ thể sẽ được bù từ gía điện dịch vụ và giá điện luỹ tiến với các hộ có nhu cầu sử dụng điện kinh doanh cao. - Chính sách về tài chính: Các dự án đầu tư cho phát điện từ các nguồn NLTT sẽ được hưởng các chính sách ưu đãi tài chính và các ưu đãi khác theo quy định của pháp luật về khuyến khích đầu tư. + Các tổ chức, cá nhân trong và ngoài nước đầu tư vào các dự án điện NLTT sẽ được miễn thuế thu nhập doanh nghiệp về sản xuất điện NLTT trong vòng từ 10 đến 15 năm. + Các trang thiết bị, vật tư, dây truyền công nghệ nhập khẩu cho các dự án điện NLTT được miễn thuế nhập khẩu, thuế VAT và các loại phụ phí nhập khẩu khác miễn là các thiết bị này chưa được sản xuất trong nước. + Các dự án điện NLTT được miễn thuế tài nguyên. + Các dự án điện NLTT được vay vốn trung hạn hoặc dài hạn (từ 7 đến 10 năm) từ các quỹ phát triển liên quan (quỹ khoa học công nghệ, quỹ môi trường …) với lãi xuất ưu đãi. - Chính sách về dịch vụ và chất lượng sản phẩm: + Xây dựng chiến lược tổng thể vào lộ trình phát triển các công nghệ NLTT, từ đó xây dựng và triển khai các kế hoạch dài hạn và ngắn hạn về khoa học công nghệ NLTT. + Khuyến khích và hỗ trợ phát triển các tổ chức dịch vụ, tư vấn về NLTT. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Các tổ chức đăng ký kinh doanh về các dịch vụ tư vấn, thiết kế, xây dựng và các dịch vụ sau lắp đặt khác sẽ được hưởng các chính sách ưu đãi về tài chính theo quy định của pháp luật, có thể được xem xét, miễn, giảm các loại thuế (nhập khẩu thiết bị, VAT, doanh thu, lợi tức và tài nguyên,…) cho các hoạt động kinh trong ít nhất là 5 năm đầu. + Hỗ trợ và từng bước nâng cao chất lượng dịch vụ và các sản phẩm khoa học công nghệ: Tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng sản phẩm đối với các thiết bị NLTT và thiết kế công trình cần được xây dựng và bắt buộc áp dụng để đảm bảo chất lượng dịch vụ, sự an toàn và tin cậy cho các dự án điện NLTT. Khuyến khích các hoạt động kiểm tra và cấp giấy chứng nhận chất lượng sản phẩm nhằm ngăn ngừa các sản phẩm kém để đưa vào thị trường các sản phẩm tiêu chuẩn và nâng cao chất lượng dịch vụ. Các hoạt động nghiên cứu đổi mới và nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ được khuyến khích và hỗ trợ vốn. + Hỗ trợ sản xuất trong nước các thiết bị NLTT: Khuyến khích và hỗ trợ các doanh nghiệp đầu tư vào sản xuất và nội địa hoá các thiết bị NLTT. Các doang nghiệp đầu tư mới hoặc đầu tư nang cấp các dây truyền sản xuất các thiết bị NLTT, sẽ được khuyến khích và xem xét vay vốn từ quỹ phát triển NLTT. Khuyến khích các nhà đầu tư nước ngoài đầu tư hoặc liên doanh sản xuất các thiết bị NLTT và được hưởng các chính sách ưu đãi về đầu tư theo quy định của bộ tài chính. 5.4.2.5. Đề xuất về biện pháp thực hiện Để triển khai có hiệu quả các dự án điện NLTT độc lập, cung cấp cho các vùng ngoài lưới, cần có các biện pháp tổ chức thực hiện như sau: - Cần đề xuất xây dựng một chương trình quốc gia trung hạn và dài hạn về kế hoạch phát triển NLTT căn cứ vào các số liệu điều tra đánh giá tiềm năng các nguồn NLTT, phân vùng và đánh giá nhu cầu sử dụng điện ở các khu vưch xa lưới. - Xây dựng lộ trình phát triển NLTT đến 2020 nhằm đáp ứng nhu cầu điện cho cư dân các khu vực xa lưới như miền núi, hải đảo,… - Các Bộ, Ngành liên quan cần phối hợp với các địa phương xây dựng kế hoạch và triển khai thực hiện tuỳ theo từng điều kiện cụ thể của từng địa phương TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên và các nghiên cứu khả thi của các dự án tiềm năng. - Đào tạo, xây dựng nâng cao năng lực đồi ngũ khoa học công nghệ về NLTT từ cấp Trung ương tới các đại phương, đặc biệt hỗ trợ đào tạo và xây dựng tổ chức dịch vụ điện tái tạo cấp xã sử dụng các nguồn điện NLTT. - Đưa nội dung nghiên cứu, thúc đẩy triển khai các dự án phát điện từ các nguồn NLTT thành các hoạt động của các tổ chức khoa học công nghệ, các tổ chức xã hội và trong các hội thi sáng tạo, các giải trưởng quốc gia. - Tuyên truyền nâng cao nhận thức về các lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường của các dự án NLTT. - Xây dựng các chiến lược hành động NLTT, từng bước loại bỏ các rào cản hiện có về chính sách, thể chế, tài chính, công nghệ, nguồn nhân lực và nhận thức. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. PGS.TS.Đặng Đình Thống, Cơ sở năng lượng mới và tái tạo, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà nội 2006. [2]. PGS.TSKH.Nguyễn Phùng Quang, Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió có công suất 10-30KW phù hợp với điều kiện Việt Nam, Đại học Bách Khoa Hà Nội 2007 [3]. Dang Dinh Thong, Solar Photovoltaic (PV) system for Truong Sa Island, Center of energy study, Indian Institute of Technology, New Delhi, 12-1991, India. [4]. Đặng Đình Thống, Trần Hồng Quân, Ứng dụng các nguồn năng lượng thiên nhiên cho viễn thông, Hà Nội tháng 02 năm 1996 [5]. Renewable Energies, Innovation for the future, Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, Bonn, May 2004 [6]. Y. Marfaing, The photovoltaic effect, Physical Principles, apApplications and Trends, ediction du centre national de la recherche scientificque, Paris, 1978. [7]. James & James Publisher, Planning and Installing Photovoltaic Systems, a guide for installers, achitects and enginneers, 8-12 Camden High Street, London, OJH, UK 2005. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Nguồn năng lượng lượng tái tạo là một nguồn năng lượng sạch, hơn nữa nhu cầu về sử dụng điện ngày càng tăng, đồng thời tiềm năng về các nguồn năng lượng mới tái tạo ở nước ta là khá lớn. Do đó, việc nghiên cứu, tính toán và thiết kế lưới điện hỗn hợp mini dùng năng lượng mới và tái tạo cho cụm dân cư Hòn Báy là một vấn đề mang tính thời sự và có ý nghĩa, đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay nguồn năng lượng truyền thống đang cạn kiệt dần và nhà nước đã bắt đầu khuyến khích sử dụng năng lượng tái tạo phục vụ cho nhu cầu năng lượng. Để giải quyết những nội dung mà đề tài đặt ra, bản luận văn được bố cục thành 5 chương với đầy đủ nội dung chi tiết và những kết quả sau đây đã được giải quyết:  Tổng quan về các nguồn cũng như các công nghệ sử dụng năng lượng mới và tái tạo trên thế giới và ở Việt Nam.  Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống điện hỗn hợp mini (hệ lai ghép) sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo, đồng thời giới thiệu những ứng dụng về hệ lai ghép trên thế giới và ở Việt Nam.  Lựa chọn địa điểm xây dựng hệ thống điện hỗn hợp - Địa điểm xây dựng hệ thống được chọn là cụm dân cư Hòn Báy nằm ở đảo Hòn Tre thuộc Khu bảo tồn biển Vịnh Nha Trang tỉnh Khánh Hoà. - Mô tả địa điểm, đánh giá tiềm năng các nguồn NLM & TT ở Hòn Báy.  Thiết kế tính toán hệ thống hỗn hợp mini - Tính toán nhu cầu điện năng hiện tại và dự báo nhu cầu tương lai cho cụm dân cư Hòn Báy. - Phân tích đánh giá các phương án cung cấp điện và lựa chọn phương án khả thi nhất. - Xây dựng sơ đồ khối tổng quát hệ thống điện lai ghép mini Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Giới thiệu công tác xây dựng, sửa chữa bảo dưỡng, vận hành và quản lý hệ thống điện hỗn hợp mini.  Phân tích kinh tế tài chính - Tính toán tổng chi phí cho một kWh điện đối với các phương án cung cấp điện - Tính toán và đề xuất các phương án hỗ trợ giá điện Bản luận văn này đã hoàn thành yêu cầu đặt ra theo đúng nội dung và chất lượng của bản đề cương. Tuy nhiên, đây mới chỉ dừng lại ở các kết quả tính toán- thiết kế, chưa có mô hình để thí nghiệm và đánh giá, hy vọng đây cũng là một tài liệu tích cực cho công tác nghiên cứu xây dựng các dự án cấp điện từ các nguồn năng lượng mới và tái tạo sau này. 2. Kiến nghị Sau khi thực hiện xong đề tài, tác giả cũng xin đưa ra một số ý kiến sau đây:  Cần tiếp tục đi sâu nghiên cứu và phát triển đề tài ở quy mô lớn hơn để kết quả đem lại thực sự có ý nghĩa về mặt thực tiễn, có khả năng ứng dụng cao.  Nhà nước cần quan tâm hơn nữa cho lĩnh vực nghiên cứu và thực hiện các dự án về ứng dụng các nguồn năng lượng mới tái tạo, đặc biệt là ứng dụng các hệ phát điện lai ghép mini cho các vùng nông thôn không có khả năng kéo điện lưới quốc gia.  Cần khuyến khích đầu tư và có chính sách ưu đãi cho những chủ đầu tư là các cơ quan nhà nước hoặc các công ty tư nhân cho lĩnh vực phát triển các dự án phát điện sử dụng năng lượng mới và tái tạo.  Nhà nước nên có chính sách hỗ trợ về vốn đầu tư ban đầu, hỗ trợ về mức giá điện cho người dân để các hệ thống phát điện lai ghép nhanh được triển khai rộng khắp góp phần xoá đói giảm nghèo và nâng cao đời sống văn hoá cho nhân dân. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, các Cô giáo ở bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên đã đóng góp những ý kiến quan trọng và bổ ích cho tác giả để tác giả hoàn thành bản luận văn. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, các Cô và các anh chị ở phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ hết mức để tác giả hoàn thành bản luận văn. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và tình cảm sâu sắc tới cán bộ hướng dẫn khoa học, Giám đốc trung tâm Năng lượng mới, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, trang bị những kiến thức cần thiết cho tác giả. Đồng thời cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và những người quan tâm đến vấn đề này đã khích lệ, tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả thực hiện thành công bản luận văn này đúng thời gian dự kiến. Tác giả cũng xin được cảm ơn các Thầy, các Cô giáo và các anh chị em trung tâm Năng lượng mới, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã khích lệ và tạo điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất và những tư liệu quan trọng để tác giả thực hiện thành công luận văn Do thời gian không dài và kiến thức còn hạn chế nên bản luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót và những điều bất cập, đồng thời còn có một số vấn đề cần tiếp tục đi sâu nghiên cứu hơn nữa. Vì vậy tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Nguyễn Hồng Quang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Nội dung phần Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6 DANH MỤC CÁC BẢNG 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 9 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG I. CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 13 1. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo, các đặc tính của chúng 13 1.1. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo 13 1.1.1. Nguồn năng lượng mặt trời 13 1.1.2. Nguồn năng lượng gió 13 1.1.3. Nguồn năng lượng thuỷ điện nhỏ 13 1.1.4. Nguồn năng lượng sinh khối 14 1.1.5. Nguồn năng lượng địa nhiệt 14 1.1.6. Nguồn năng lượng đại dương 15 1.2. Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo 15 1.2.1. Đặc tính phong phú và có thể tái sinh: 15 1.2.2. Đặc tính sạch và bảo vệ môi trường: 16 2. Các công nghệ năng lượng mới và tái tạo, ứng dụng của chúng 16 2.1. Các công nghệ năng lượng mới và tái tạo 16 2.1.1. Công nghệ năng lượng mặt trời 16 2.1.2. Công nghệ thuỷ điện nhỏ 19 2.1.3. Công nghệ năng lượng gió 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.1.4. Công nghệ năng lượng sinh khối 21 2.1.5. Công nghệ năng lượng địa nhiệt 21 2.1.6. Công nghệ năng lượng đại dương 22 2.2. Các ứng dụng 23 2.2.1. Ứng dụng của năng lượng mặt trời 23 2.2.2. Ứng dụng của năng lượng thuỷ điện nhỏ 25 2.2.3. Ứng dụng của năng lượng gió 25 2.2.4. Ứng dụng của năng lượng sinh khối 25 2.2.5. Ứng dụng của năng lượng địa nhiệt 26 2.2.6. Ứng dụng của năng lượng đại dương 26 3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng các nguồn điện từ NLM & TT 27 3.1. Trên thế giới 27 3.2. Tại Việt Nam 28 CHƯƠNG II. CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP 31 2.1. Hệ thống điện hỗn hợp và lưới điện mini 31 2.1.1. Đặt vấn đề 31 2.1.2. Các loại nguồn điện trong hệ thống điện hỗn hợp và lưới điện mini 32 2.1.3. Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép 34 2.1.4. Vận hành hệ thống lai ghép 36 2.2. Các ứng dụng của hệ thống điện hỗn hợp 39 2.2.1. Trên thế giới 40 2.2.2. Ở Việt Nam 42 2.3. Những ưu nhược điểm của hệ thống điện hỗn hợp 42 2.3.1. Ưu điểm của hệ thống điện lai ghép 42 2.3.2. Những nhược điểm của hệ thống lai ghép 45 CHƯƠNG III. LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN HỖN HỢP 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1. Đặt vấn đề 47 3.2. Mô tả địa điểm lựa chọn xây dựng 48 3.2.1. Những đặc điểm về địa lý 48 3.2.2. Điều kiện về kinh tế và xã hội 48 3.2.3. Đầm Báy 49 3.2.4. Hiện trạng cung cấp điện ở cụm dân cư Đầm Báy 49 3.2.5. Tiềm năng các nguồn năng lượng của địa phương 50 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 53 4.1. Nhu cầu điện năng hiện tại và dự báo trong tương lai 53 4.1.1. Hiện trạng cung cấp điện ở đảo Hòn Tre 53 4.1.2. Tính toán nhu cầu sử dụng điện năm 2008 53 4.1.3. Biểu đồ phụ tải ngày 57 4.1.4. Dự báo độ tăng trưởng nhu cầu trong tương lai 59 4.1.5. Công suất phát đỉnh hiện tại và tương lai 61 4.2. Phương án cấp điện 61 4.2.1. Lựa chọn phương án cấp điện 61 4.2.2. Tính toán các phương án cấp điện 62 4.2.3. Vấn đề đồng bộ và khả năng nối lưới điện quốc gia 63 4.3. Xây dựng sơ đồ khối tổng quát 63 4.3.1. Sơ đồ hệ thống 63 4.3.2. Dự kiến phương thức vận hành 66 4.3.3. Tính toán lựa chọn thiết bị 67 4.4. Phân tích đánh giá các phương án cân bằng cung - cầu 76 4.5. Công tác xây dựng hệ thống 77 4.5.1. Xây dựng hệ thống dàn pin mặt trời 77 4.5.2. Nối điên bộ ăcquy 79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.5.3. Nhà lắp đặt thiết bị và vận hành 81 4.5.4. Lắp đặt máy phát Diezen 83 4.5.5. Hệ thống dây truyền tải và phân phối điện 83 4.5.6. Công tơ điện 83 4.6. Tiến độ xây dựng hệ thống 84 5.1. Công tác chuẩn bị 84 5.2. Tiến độ xây dựng 84 4.7. Quy trình vận hành, bảo dưỡng 85 4.8. Quản lý nhà máy điện 86 4.9. Lịch trình bảo dưỡng 87 CHƯƠNG V. PHÂN TÍCH KINH TẾ - TÀI CHÍNH 89 5.1. Đặt vấn đề 89 5.2. Các số liệu tính toán 90 5.3.1. Số liệu đầu vào 90 5.2.2. Kết quả tính toán 94 5.3. Tính toán mức hỗ trợ giá 95 5.4. Đề xuất mức hỗ trợ giá trong chiến lược phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo độc lập 96 5.4.1. Một số nhận xét chung 96 5.4.2. Đề xuất mức hỗ trợ giá 97 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: Eload.PV,Eload: Nhu cầu phụ tải ngày của dàn PMT và trong năm Ppeak, No.PV: Công suất đỉnh của một PMT, số dàn pin mặt trời Hpeak, HT: Số giờ nắng đỉnh trung bình ngày trong năm trên bề mặt nghiêng, bức xạ mặt trời trên bề mặt ngang Ft, Fd: Hệ số nhiệt độ, hệ số bám bẩn của dàn PMT ηbat, ηinv, ηsys, ηrec: Hiệu suất năng lượng ăcquy, hiệu suất bộ đổi điện, hiệu suất hệ thống, hiệu suất bộ chỉnh lưu It, Istc: Bức xạ mặt trời trung bình ngày trong năm trên bề mặt nghiêng, bức xạ mặt trời tại điều kiện tiêu chuẩn R, Rr: Hệ số chuyển đổi, công suất bộ chỉnh lưu Cbat, Cbatt: Dung lượng ăcquy tính theo kWh, dung lượng ăcquy tính theo ampe-giờ (A-h) DOD, Nd: Độ sâu phóng điện lớn nhất của bộ ăcquy, số ngày tự quản của bộ ăcquy Pinv, Pmax: Công suất bộ đổi điện, công suất phụ tải lớn nhất Pge.max , Pge.rec: Công suất lớn nhất của máy phát diezen, công suất máy phát cần nạp điện cho ăcquy Pge.peak, Ppeak.load: Công suất máy phát diezen cần cho phụ tải đỉnh, công suất phụ tải đỉnh Gd: Là hệ số giảm công suất của máy phát Imax: Dòng điện cực đại AnnFuel.cost, DR : Chi phí nhiên liệu hàng năm, tỉ suất chiết khấu LCCFuel.cost: Chi phí nhiên liệu LCCRepl.cost: Chi phí thay thế LCCMaint.cost: Chi phí bảo dưỡng thường xuyên Capital.cost: Chi phí đầu tư ban đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên FE, Term: Tỉ suất tăng giá nhiên liệu, chu kỳ hoạt động Item.cost, RY: Chi phí thay thế định kỳ ở hiện tại, năm thay thế Eoutput: Sản lượng điện hàng ngày Chữ viết tắt: NLM & TT: Năng lượng mới và tái tạo NLMT: Năng lượng mặt trời BXMT: Bức xạ mặt trời PMT: Pin mặt trời TL - HL: Thượng lưu và hạ lưu NLG: Năng lượng gió NMT: Nhiệt mặt trời NLTT: Năng lượng tái tạo PV: Dàn pin mặt trời ĐCG: Động cơ gió MPD: Máy phát diezen NREL: Phòng thí nghiệm quốc gia về năng lượng tái tạo DC - AC: Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều PVC: Nhãn hiệu loại cáp điện CCH: Chi phí chu kỳ hoạt động LCC: Vòng đời của dự án USD, VND: Tỷ giá đồng đôla Mỹ, tỷ giá đồng Việt Nam Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang 3.1 Bức xạ mặt trời trung bình tại Nha Trang 51 4.1 Số liệu sử dụng điện của các thiết bị gia dụng trong "Hộ tiêu thụ điện điển hình” ở Hòn Báy năm 2008 55 4.2 Số liệu sử dụng điện của các thiết bị phi gia dụng trong "Hộ tiêu thụ điện điển hình” ở Hòn Báy năm 2008 56 4.3 Tổng nhu cầu điện năng của cụm dân cư Hòn Báy năm 2008 56 4.4 Số liệu về sự thay đổi phụ tải ngày 58 4.5 Dự báo nhu cầu điện năng trong tương lai 60 4.6 Số giờ nắng đỉnh trung bình trong năm trên bề mặt nghiêng 69 4.7 Dây và cáp điện để nối dàn PMT và bộ ăcquy 79 4.8 Tiến độ xây dựng 84 4.9 Lịch trình bảo dưỡng nhà máy điện đối với các công việc bình thường 88 5.1 Các đặc tính của máy phát diezen 92 5.2 Chi phí bảo dưỡng máy phát diezen 92 5.3 Kết quả so sánh kinh tế giữa các phương án phát điện 95 5.4 Kết quả tính toán các mức hỗ trợ giá 96 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình vẽ và đồ thị Nội dung Trang 1.1 Sơ đồ hộp thu NLMT theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính 17 1.2 Sơ đồ cấu tạo một pin mặt trời tinh thể Si 19 1.3 Sơ đồ một bộ thu để sản xuất nước nóng 23 1.4 Hệ thống sưởi ấm nhà cửa hay chuồng trại sử dụng NMT 24 2.1 Hệ lai ghép thanh góp DC: chỉ có phụ tải DC 34 2.2 Hệ lai ghép thanh góp DC mở rộng: phụ tải DC và AC hỗn hợp 35 2.3 Hệ lai ghép thanh góp AC 36 2.4 Trạng thái các thiết bị trong quá trình vận hành của hệ thống 37 2.5 Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép 40 3.1 Bức xạ mặt trời trung bình ngày trong tháng trên bề mặt nằm ngang 51 4.1 Tỉ lệ sử dụng điện năm 2008 cụm dân cư Hòn Báy 57 4.2 Biểu đồ phụ tải hàng ngày 58 4.3 Dự báo tăng trưởng nhu cầu điện năng trong tương lai 60 4.4 Dự báo nhu cầu công suất phát đỉnh 61 4.5 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phát điện hỗn hợp 64 4.6 Sơ đồ hệ thống phát điện lai ghép PV-diezen tại Hòn Báy 65 4.7 Hình cắt ngang của khung thép và hình khung thép của bề mặt lắp module PMT 78 4.8 Sơ đồ nối điện bộ ăcquy 80 4.9 Sơ đồ nối điện bộ ăcquy vào đường trục chính 80 4.10 Sơ đồ điện tổng quát hệ phát điện hỗn hợp mini Hòn Báy 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.11 Sơ đồ mặt bằng, mặt trước và đầu đốc của nhà đặt thiết bị và làm việc 82