Luận văn thạc sĩ về cải thiện hiệu quả vận hành điện năng lượng tái tạo tại Việt Nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích quản lý năng lượng giải pháp cải thiện hiệu quả vận hành điện năng lượng tái tạo tại việt nam, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Hữu Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Quốc Việt
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Quản lý năng lượng
• Đề tài: Giải Pháp Cải Thiện Hiệu Quả Vận Hành Điện Năng Lượng Tái Tạo Tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Hướng tiếp cận đề tài
• 1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài
• 1.3.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.3.2. Nhiệm vụ đề tài
• 1.3.3. Phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu
• 1.3.4. Nội dung đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VÀ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM, VÀ TỈNH BÌNH THUẬN
• 2.1. Tình hình phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam
• 2.2. Tình hình phát triển điện năng lượng tái tại Tỉnh Bình Thuận
• 2.3. Ưu và nhược điểm của NMNLTT (ĐMT, ĐG)
• 2.3.1. Ưu điểm của NMNLTT
• 2.3.2. Nhược điểm NMNLTT
• 2.4. Hiện trạng vận hành các nguồn điện NLTT ở Việt Nam
• 2.5. Hiện trạng vận hành các nguồn điện NLTT tại Tỉnh Bình Thuận
• 3. CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP CẢI THIỆN VẬN HÀNH ĐIỆN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
• 3.1. Các giải pháp lưu trữ điện năng
• 3.2. Hệ thống lưu trữ năng lượng BESS
• 3.3. Pin nhiên liệu H2
• 3.4. Các công nghệ sản xuất khí H2
• 3.4.1. Phương pháp hóa nhiệt
• 3.4.2. Phương pháp quang điện hóa
• 3.4.3. Phương pháp điện hóa
• 3.5. Tình hình sử dụng H2 trên thế giới
• 3.6. Nhà máy điện ảo
• 3.6.1. Khái niệm nhà máy điện ảo
• 3.6.2. Ứng dụng của VPP trong thị trường điện
• 3.7. Dịch vụ năng lượng
• 3.8. Cơ hội và thách thức ở Việt Nam
• 3.9. Giải pháp cải thiện vận hành điện NLTT ở Việt Nam
• 3.9.1. Sản xuất H2 từ nguồn năng lượng sa thải điện NLTT
• 3.9.2. Nạp điện hệ thống BESS từ nguồn NLTT sa thải
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG LƯỚI ĐIỆN 110 kV TỈNH BÌNH THUẬN
• 4.1. Tổng quan lưới điện tỉnh Bình Thuận
• 4.2. Hiện trạng nguồn lưới và phụ tải điện
• 4.2.1. Hiện trạng nguồn điện
• 4.2.2. Nguồn diesel tại chỗ
• 4.2.3. Nguồn điện năng lượng tái tạo
• 4.3. Hiện trạng lưới điện 110 kV
• 4.3.1. Máy biến áp 3 cuộn dây
• 4.3.2. Thiết bị bù (kháng, tụ)
• 4.3.3. Nhập dữ liệu vào PSS/E
• 4.4. Các mô hình mô phỏng động hệ thống
• 4.4.1. Nhà máy điện gió
• 4.4.2. Tổng quan về công nghệ điện gió
• 4.4.3. Cấu trúc mô hình điện gió loại 4 – WT4G2
• 4.4.4. Nhà máy điện mặt trời
• 4.4.5. Lưu trữ ắc qui (BESS)
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KHI ÁP DỤNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU QUẢ VẬN HÀNH ĐIỆN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
• 5.1. Bài toán ổn định động, cách thức tính toán và thông tư qui định về ổn định hệ thống tại Việt Nam
• 5.1.1. Bài toán ổn định động, cách thức tính toán
• 5.1.2. Thông tư qui định về ổn định hệ thống tại Việt Nam
• 5.2. Mô phỏng ổn định động hệ thống lưới điện 110kV Tỉnh Bình Thuận
• 5.2.1. Kết quả mô phỏng
• 5.3. Khảo sát khi có sự thay đổi bức xạ mặt trời ảnh hưởng đến lưới điện
• 5.3.1. Kịch bản thực hiện mô phỏng
• 5.3.2. Kết quả thực hiện mô phỏng
• 5.4. Mô phỏng hệ thống lưới điện khi lắp đặt BESS, nhà máy sản xuất H2
• 5.4.1. Các kịch bản thực hiện mô phỏng
• 5.4.2. Kết quả thực hiện mô phỏng và nhận xét
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 6.1. Kết quả tính toán, đề xuất
• 6.2. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT LƯỚI ĐIỆN 110kV TỈNH BÌNH THUẬN TẠI THỜI ĐIỂM KHẢO SÁT (Trình bày A3)
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Trong bối cảnh hiện nay, năng lượng tái tạo đã trở thành một phần quan trọng trong chiến lược phát triển năng lượng của Việt Nam. Chính phủ đã ban hành nhiều chính sách nhằm khuyến khích phát triển các nguồn điện từ năng lượng mặt trời, điện gió và năng lượng sinh khối. Đặc biệt, hiệu quả vận hành của các nhà máy điện năng lượng tái tạo đang gặp nhiều thách thức do sự phát triển không đồng đều và thiếu đồng bộ của hệ thống lưới điện. Luận văn này sẽ phân tích hiện trạng và đưa ra các giải pháp nhằm cải thiện hiệu suất vận hành của các nhà máy điện này.

1.1 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam

Việt Nam đã chứng kiến sự gia tăng nhanh chóng của các dự án năng lượng tái tạo, đặc biệt là ở các tỉnh có tiềm năng lớn như Bình Thuận. Tuy nhiên, sự phát triển này không đồng đều, dẫn đến tình trạng quá tải và lãng phí năng lượng. Các chính sách ưu đãi như QĐ 11, QĐ 13 đã tạo động lực cho các nhà đầu tư, nhưng cần có sự đồng bộ trong quản lý năng lượng và phát triển hạ tầng lưới điện để tối ưu hóa hoạt động của các nhà máy điện năng lượng tái tạo.

1.2 Các thách thức trong việc vận hành điện năng lượng tái tạo

Một trong những thách thức lớn nhất là sự không ổn định của nguồn năng lượng tái tạo, phụ thuộc vào yếu tố thời tiết. Điện mặt trời và điện gió có công suất phát điện thấp và dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như bức xạ mặt trời và tốc độ gió. Điều này dẫn đến tình trạng cắt giảm công suất trong những thời điểm nhu cầu thấp, gây lãng phí nguồn năng lượng. Việc tìm ra giải pháp để tối ưu hóa việc sử dụng nguồn điện này là rất cần thiết.

II. Tổng quan và hiện trạng vận hành nguồn điện năng lượng tái tạo tại Việt Nam

Luận văn sẽ đi vào phân tích hiện trạng vận hành các nguồn điện năng lượng tái tạo, đặc biệt tại tỉnh Bình Thuận. Tình hình phát triển các nhà máy điện mặt trời và điện gió đã tạo ra nhiều cơ hội, nhưng cũng đặt ra không ít thách thức trong việc quản lý năng lượng và duy trì hiệu quả vận hành. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của các nhà máy điện năng lượng tái tạo sẽ giúp đưa ra những giải pháp khả thi và hiệu quả.

2.1 Tình hình phát triển điện năng lượng tái tạo tại tỉnh Bình Thuận

Bình Thuận là một trong những tỉnh có tiềm năng lớn về năng lượng tái tạo, với nhiều dự án điện mặt trời và điện gió được triển khai. Tuy nhiên, sự phát triển này vẫn chưa đồng bộ với hệ thống lưới điện, dẫn đến tình trạng quá tải và cắt giảm công suất. Cần có những giải pháp cụ thể để cải thiện tình hình và tối ưu hóa việc sử dụng nguồn năng lượng này.

2.2 Hiện trạng vận hành các nguồn điện NLTT ở Việt Nam

Các nguồn điện năng lượng tái tạo hiện đang hoạt động với hiệu suất không ổn định do nhiều yếu tố như thời tiết và quản lý lưới điện. Việc thiếu đồng bộ trong phát triển lưới điện và các nhà máy điện năng lượng tái tạo đã dẫn đến tình trạng lãng phí năng lượng. Do đó, cần thiết phải có một chiến lược tổng thể để cải thiện hiệu quả vận hành và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo một cách hiệu quả hơn.

III. Giải pháp cải thiện vận hành điện năng lượng tái tạo

Để nâng cao hiệu quả vận hành của các nhà máy điện năng lượng tái tạo, cần áp dụng các giải pháp như phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS) và sản xuất hydrogen từ nguồn năng lượng dư thừa. Những công nghệ này không chỉ giúp cân bằng cung cầu mà còn tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo trong lưới điện. Việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp công nghệ mới sẽ góp phần nâng cao tính bền vững của hệ thống điện quốc gia.

3.1 Các giải pháp lưu trữ điện năng

Hệ thống lưu trữ năng lượng (BESS) đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của các nhà máy điện năng lượng tái tạo. Bằng cách lưu trữ năng lượng trong những thời điểm dư thừa, hệ thống này có thể cung cấp điện vào những thời điểm cao điểm, từ đó tối ưu hóa việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo và giảm thiểu lãng phí.

3.2 Sản xuất hydrogen từ nguồn năng lượng sa thải

Sản xuất hydrogen từ năng lượng dư thừa là một giải pháp tiềm năng để cải thiện hiệu quả vận hành. Hydrogen có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng sạch và có thể tích trữ dễ dàng. Việc phát triển công nghệ sản xuất hydrogen sẽ giúp tối ưu hóa hoạt động của các nhà máy điện năng lượng tái tạo và tạo ra giá trị gia tăng cho nguồn năng lượng này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam đang chứng kiến sự phát triển nhanh chóng của các nguồn điện năng lượng tái tạo (NLTT), đặc biệt là điện mặt trời và điện gió, nhờ vào các chính sách ưu đãi của Chính phủ như Quyết định 11/2017/QĐ-TTg, Quyết định 13/2020/QĐ-TTg và các thông tư hướng dẫn. Tính đến cuối năm 2020, tỷ lệ công suất NLTT trong tổng công suất nguồn điện quốc gia đạt khoảng 26%, trong đó điện mặt trời chiếm 24% và điện gió chiếm 13%. Tuy nhiên, sự phát triển không đồng đều và tập trung chủ yếu ở các tỉnh có tiềm năng lớn như Bình Thuận đã dẫn đến tình trạng quá tải cục bộ và cắt giảm công suất phát điện do hệ thống truyền tải chưa đồng bộ. Đại dịch Covid-19 cũng làm giảm đáng kể nhu cầu tiêu thụ điện, khiến việc vận hành các nhà máy NLTT gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là việc sa thải công suất nguồn điện tái tạo làm giảm hiệu quả vận hành.

Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện hiệu quả vận hành các nguồn điện NLTT tại Việt Nam, tập trung phân tích lưới điện 110 kV tỉnh Bình Thuận – khu vực có mật độ NLTT cao nhất cả nước. Nghiên cứu sử dụng phần mềm mô phỏng PSS/E để đánh giá tính ổn định động của hệ thống, khảo sát ảnh hưởng của biến động bức xạ mặt trời, tốc độ gió, và thử nghiệm các giải pháp lưu trữ năng lượng như hệ thống pin lưu trữ (BESS) và nhà máy sản xuất hydrogen (H2). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa vận hành, giảm thiểu lãng phí năng lượng, đồng thời góp phần phát triển bền vững ngành năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết ổn định động hệ thống điện: Đánh giá khả năng duy trì trạng thái cân bằng điện áp, tần số khi có sự thay đổi đột ngột của nguồn phát NLTT do biến động thời tiết.
• Mô hình động nguồn điện NLTT: Bao gồm mô hình điện mặt trời, điện gió và hệ thống lưu trữ năng lượng BESS, mô phỏng đặc tính vận hành và phản ứng của các nguồn này trong hệ thống điện.
• Mô hình nhà máy điện ảo (Virtual Power Plant - VPP): Tập hợp các nguồn điện phân tán và tải linh hoạt thành một đơn vị điều khiển tập trung, giúp tối ưu hóa vận hành và tham gia thị trường điện.
• Khái niệm lưu trữ năng lượng điện hóa và pin nhiên liệu hydrogen: Chuyển đổi năng lượng dư thừa thành dạng lưu trữ khác để sử dụng khi cần thiết, giảm thiểu cắt giảm công suất.

Các khái niệm chính bao gồm: quán tính điện, công suất phát phụ thuộc thời tiết, cắt giảm công suất (curtailment), hệ thống lưu trữ năng lượng BESS, nhà máy sản xuất hydrogen, và nhà máy điện ảo.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực tế từ lưới điện 110 kV tỉnh Bình Thuận tại thời điểm khảo sát tháng 4/2021, bao gồm công suất các nhà máy điện mặt trời, điện gió, phụ tải và thiết bị lưới điện. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ các nhà máy NLTT đã kết nối lưới điện 110 kV tỉnh Bình Thuận với tổng công suất hơn 1.300 MW.

Phương pháp phân tích chính là mô phỏng hệ thống điện bằng phần mềm PSS/E của hãng PTI (Mỹ), cho phép khảo sát trạng thái ổn định tĩnh và động, mô phỏng các kịch bản biến động bức xạ mặt trời, tốc độ gió, và thử nghiệm tích hợp hệ thống lưu trữ BESS, nhà máy sản xuất H2. Phương pháp chọn mẫu là toàn bộ hệ thống lưới điện 110 kV tỉnh Bình Thuận do đây là khu vực có mật độ NLTT cao nhất, đại diện cho tình hình vận hành NLTT tại Việt Nam.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2021 đến tháng 6/2022, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tính ổn định động của lưới điện 110 kV Bình Thuận bị ảnh hưởng bởi biến động nguồn NLTT: Mô phỏng cho thấy các dao động tần số và điện áp tại các thanh cái 110 kV có thể vượt giới hạn kỹ thuật khi có sự thay đổi đột ngột bức xạ mặt trời hoặc tốc độ gió, đặc biệt trong giờ cao điểm công suất NLTT lớn. Ví dụ, dao động tần số tại các trạm biến áp có thể lên đến ±0,5 Hz, vượt mức cho phép theo Thông tư 25/2016-TT-BCT.

2. Tỷ lệ cắt giảm công suất NLTT tại Bình Thuận rất cao: Thống kê cho thấy trong năm 2020, sản lượng điện NLTT bị cắt giảm lên đến khoảng 50.000 MWh, và trong tháng 9/2021, mức tiêu thụ điện giảm 23% so với cùng kỳ năm trước, dẫn đến cắt giảm công suất NLTT lên đến 68% vào giờ cao điểm trưa. Điều này làm giảm hiệu quả vận hành và lợi nhuận của các nhà máy.

3. Ứng dụng hệ thống lưu trữ năng lượng BESS và nhà máy sản xuất hydrogen giúp giảm thiểu cắt giảm công suất: Mô phỏng các kịch bản lắp đặt BESS và nhà máy sản xuất H2 cho thấy có thể hấp thụ lượng điện dư thừa, giảm dao động tần số và điện áp, nâng cao tính ổn định hệ thống. Ví dụ, khi tích hợp BESS công suất 50 MW, dao động tần số giảm 30% so với kịch bản không có lưu trữ.

4. Mô hình nhà máy điện ảo (VPP) có tiềm năng tối ưu hóa vận hành nguồn NLTT phân tán: VPP giúp điều phối các nguồn NLTT và tải linh hoạt, nâng cao khả năng dự báo và cung cấp dịch vụ phụ trợ cho hệ thống điện, từ đó giảm thiểu cắt giảm và tăng hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng tái tạo.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các vấn đề vận hành NLTT là do đặc tính biến động và không kiểm soát được của nguồn NLTT, cùng với hệ thống truyền tải chưa đồng bộ và nhu cầu điện giảm do dịch bệnh. Kết quả mô phỏng cho thấy việc tích hợp các giải pháp lưu trữ năng lượng và nhà máy điện ảo có thể cải thiện đáng kể tính ổn định và hiệu quả vận hành.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc ứng dụng BESS và sản xuất hydrogen từ NLTT đã được chứng minh hiệu quả trong nhiều dự án tại Đức, Nhật Bản và Úc. Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi và tiềm năng lớn để phát triển các công nghệ này, tuy nhiên cần có chính sách hỗ trợ và khung pháp lý phù hợp để thúc đẩy ứng dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ dao động tần số, điện áp tại các trạm biến áp, biểu đồ công suất phát và cắt giảm NLTT theo thời gian, giúp minh họa rõ ràng tác động của các giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống lưu trữ năng lượng BESS quy mô lớn tại các khu vực có mật độ NLTT cao: Động viên đầu tư BESS công suất từ 50 MW trở lên, ưu tiên các tỉnh như Bình Thuận, Ninh Thuận. Thời gian thực hiện trong vòng 3-5 năm, do các đơn vị vận hành lưới điện và nhà đầu tư phối hợp thực hiện.

2. Phát triển nhà máy sản xuất hydrogen sử dụng nguồn điện NLTT dư thừa: Khuyến khích đầu tư các dự án điện phân nước công suất từ 10 MW trở lên, tận dụng nguồn điện bị cắt giảm để sản xuất hydrogen làm nhiên liệu sạch hoặc nguyên liệu công nghiệp. Lộ trình 5 năm, phối hợp giữa Bộ Công Thương, các doanh nghiệp năng lượng và nghiên cứu khoa học.

3. Xây dựng và vận hành mô hình nhà máy điện ảo (VPP): Đầu tư phát triển hạ tầng công nghệ thông tin, truyền thông, hệ thống điều khiển và giám sát tập trung các nguồn NLTT phân tán. Thúc đẩy tự do hóa thị trường điện để VPP có thể tham gia thị trường điện cạnh tranh. Thời gian triển khai 2-4 năm, do các đơn vị vận hành lưới điện và nhà quản lý ngành điện chủ trì.

4. Hoàn thiện khung pháp lý và chính sách hỗ trợ phát triển NLTT và các công nghệ lưu trữ, hydrogen: Ban hành các quy định cho phép kết nối, vận hành và tham gia thị trường của BESS, nhà máy sản xuất hydrogen và VPP. Xây dựng cơ chế giá mua điện, hỗ trợ đầu tư phù hợp. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, do Bộ Công Thương và các cơ quan liên quan đảm nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành năng lượng: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật để xây dựng chính sách phát triển NLTT, lưu trữ năng lượng và thị trường điện cạnh tranh.

2. Các doanh nghiệp đầu tư và vận hành nhà máy điện NLTT: Tham khảo các giải pháp kỹ thuật nhằm tối ưu hóa hiệu quả vận hành, giảm thiểu cắt giảm công suất và nâng cao lợi nhuận.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành quản lý năng lượng, kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo về mô hình mô phỏng lưới điện, công nghệ lưu trữ năng lượng, sản xuất hydrogen và nhà máy điện ảo.

4. Các đơn vị vận hành hệ thống điện và trung tâm điều độ điện quốc gia: Áp dụng các kết quả nghiên cứu để nâng cao tính ổn định, an toàn và hiệu quả vận hành hệ thống điện có tỷ lệ NLTT cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần cải thiện hiệu quả vận hành điện năng lượng tái tạo?
   Việc phát triển NLTT nhanh chóng dẫn đến quá tải cục bộ và cắt giảm công suất do hệ thống truyền tải chưa đồng bộ và biến động phụ tải. Cải thiện hiệu quả giúp giảm lãng phí năng lượng và tăng lợi ích kinh tế.

2. Hệ thống lưu trữ năng lượng BESS có vai trò gì trong vận hành NLTT?
   BESS giúp lưu trữ điện dư thừa khi công suất NLTT cao và cung cấp điện khi nhu cầu tăng, giảm dao động tần số, điện áp, nâng cao tính ổn định hệ thống.

3. Nhà máy sản xuất hydrogen từ NLTT có lợi ích gì?
   Hydrogen là nhiên liệu sạch, có thể lưu trữ lâu dài và sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Sản xuất hydrogen từ NLTT giúp tận dụng điện dư thừa, giảm cắt giảm công suất và hỗ trợ chuyển dịch năng lượng xanh.

4. Nhà máy điện ảo (VPP) hoạt động như thế nào?
   VPP tập hợp các nguồn điện phân tán và tải linh hoạt thành một đơn vị điều khiển tập trung, giúp tối ưu hóa vận hành, dự báo sản lượng và tham gia thị trường điện hiệu quả.

5. Việt Nam cần làm gì để phát triển các giải pháp này?
   Cần hoàn thiện khung pháp lý, chính sách hỗ trợ, đầu tư hạ tầng công nghệ thông tin và truyền thông, thúc đẩy tự do hóa thị trường điện để các giải pháp lưu trữ, hydrogen và VPP phát huy hiệu quả.

Kết luận

• Việt Nam có tiềm năng lớn phát triển điện năng lượng tái tạo, nhưng gặp thách thức về vận hành do biến động nguồn và hệ thống truyền tải chưa đồng bộ.
• Tỷ lệ cắt giảm công suất NLTT tại các khu vực như Bình Thuận lên đến 68% vào giờ cao điểm, gây lãng phí tài nguyên và giảm hiệu quả kinh tế.
• Giải pháp kỹ thuật như hệ thống lưu trữ năng lượng BESS, nhà máy sản xuất hydrogen và mô hình nhà máy điện ảo (VPP) được chứng minh có khả năng cải thiện hiệu quả vận hành và tính ổn định hệ thống.
• Cần có chính sách hỗ trợ, khung pháp lý phù hợp và đầu tư hạ tầng để thúc đẩy ứng dụng các công nghệ này tại Việt Nam trong vòng 3-5 năm tới.
• Mời các nhà quản lý, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu cùng phối hợp triển khai các giải pháp nhằm phát triển bền vững ngành năng lượng tái tạo, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu chung HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 4 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt Chương 2: Tổng quan và hiện trạng vận hành nguồn điện năng lượng tái tạo tại Việt Nam, và tỉnh Bình Thuận Chương 3: Các giải pháp cải thiện vận hành nguồn điện năng lượng tái tạo Chương 4: Xây dựng lưới điện 110kV Tỉnh Bình Thuận Chương 5: Kết quả mô phỏng khi áp dụng một số giải pháp vận hành Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 5 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VÀ HIỆN TRẠNG VẬN HÀNH NGUỒN ĐIỆN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM, VÀ TỈNH BÌNH THUẬN 2.1 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam Việt Nam là một quốc gia nhiệt đới, lượng gió và bức xạ mặt trời hàng năm lớn và được phân bố thành 3 vùng khu vực có những đặc điểm khác nhau về khí hậu: miền Bắc có khí hậu cận nhiệt đới ẩm, miền Trung mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong khi miền Nam nằm trong vùng nhiệt đới xavan. Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng lớn để phát triển các nguồn năng lượng tái tạo mới như điện gió và điện mặt trời.

Năng lượng mặt trời ở Việt Nam được phân bố quanh năm, và khá ổn định, số giờ nắng trong năm trung bình từ 1.600 giờ, đặt biệt khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ, các khu vực này có số giờ nắng hàng năm lên đến 2.600 giờ nắng/ năm, bức xạ khoảng 5Kwh/ngày rất thuận lợi để phát triển phát điện từ nguồn năng lượng mặt trời. Tiềm năng kỹ thuật điện mặt trời theo đánh giá của Viện Năng Lượng Việt Nam lên đến 386GW gồm điện mặt trời mặt đất và điện mặt trời nổi và 48 GW điện mặt trời mái nhà [1]. Việt Nam có đường bờ biển dài 3.260 Km trải dài từ Bắc đến Nam, khí hậu nhiệt đới rất thuận lợi để phát triển điện gió gồm điện gió trên bờ, gần bờ và xa bờ. Tiềm năng kỹ thuật điện gió theo đánh giá của Viện Năng Lượng lên đến 217 GW gồm gần bờ và trên bờ tập trung ở các khu vực Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Tây Nam Bộ, và tiềm năng gió xa bờ khoảng 160 GW tập trung ở các khu vực Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Trà Vinh, Hà Tĩnh, Quảng Ninh [1].

HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 6 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt Hình 2.1: Bản đồ phân bố bức xạ mặt trời tại Việt Nam [10].2: Bản đồ phân bố tốc độ gió trung bình năm ở độ cao 100 m ở VN [11] HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 7 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt Chính phủ Việt Nam đã có những định hướng để phát triển các nguồn năng lượng tái tạo qua các qui hoạch quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 đến 2020 có xét đến 2030 (qui hoạch điện VII), qui hoạch điện VII điều chỉnh, Nghị quyết 55-NQ/TW ngày 11/2/2020 của bộ chính trị với chủ trương là tăng tỉ lệ nguồn điện năng lượng tái tạo trong cơ cấu phát điện của Việt Nam cụ thể: QHĐ7 điều chỉnh: dự kiến nguồn điện năng lượng tái tạo mới sẽ chiếm 21% tổng công suất nguồn điện quốc gia năm 2030. Nghị quyết 55-NQ/TW: tỷ lệ điện năng của năng lượng tái tạo trong tổng điện năng sản xuất toàn quốc là khoảng 30% năm 2030 và 40% năm 2045.

Để đạt những mục tiêu trên chính phủ đã có những chính sách khuyến khích cụ thể cho các nguồn năng lượng tái tạo khác nhau để phát triển với giá ưu đãi mua điện cố định trong 20 năm. Đối với nguồn năng lượng mặt trời: QĐ11, QĐ13 áp dụng giá ưa đãi cho điện mặt trời Đối với nguồn năng lượng điện gió: quyết định 37/2011/QĐ-TTg, quyết định 39/2018/QĐ-TTg, áp dụng giá cố định ưu đãi cho điện gió. Ngoài ra các nguồn năng lượng tái tạo khác: sinh khối, chất thải rắn,. cũng được chính phủ ban hành giá ưu đãi mua điện để khuyến khích phát triển.

Tuy nhiên trong bối cảnh hiện tại thì hai nguồn điện gió và mặt trời phát triển mạnh mẽ hơn cả sau khi ban hành các chính sách mua điện ưu đãi.1:Thống kê nguồn phát điện ở Việt Nam từ năm 2010 đến năm 2020 [1] Nguồn Phát Đơn Vị 2010 2015 2019 2020 Thủy điện (bao gồm cả thủy MW 8.685 điện nhỏ) Nhiệt điện than MW 3.867 HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 8 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt Nhiệt điện khí + dầu MW 7.070 Điện gió MW 71 377 630 Điện mặt trời MW 4.700 Sinh khối MW 49 199 325 570 MW Thủy điện ( bao gồm cả thủy điện nhỏ) 25000 Nhiệt điện than Nhiệt điện khí + dầu Điện gió 20000 Điện mặt trời 15000 10000 5000 0 2010 2015 2019 2020 Hình 2.3: Biểu đồ công suất nguồn điện phân theo dạng năng lượng sơ cấp [1] Thủy điện ( bao gồm cả thủy điện nhỏ) 1% Nhiệt điện than 24% 30% Nhiệt điện khí + dầu 1% Điện gió 13% Điện mặt trời 31% Sinh khối Hình 2.4: Biểu đồ phần trăm cơ cấu nguồn điện sơ cấp năm 2020 [1] Điện mặt trời trước năm 2019, tiềm năng rất lớn nhưng hầu như không phát triển, chỉ được lắp đặt với qui mô tự dùng ở vùng xâu vùng xa, hải đảo. Tuy nhiên thời gian ngắn trong 2 năm 2019 – 2020 đã có 16,7 GW ĐMT được hòa vào lưới điện HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 9 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt quốc gia.

Qui hoạch điện VII điều chỉnh đề ra mục tiêu là đến hết năm 2020 có 850MW đưa vào vận hành, nhưng thực tế đến hết năm 2020 có nguồn điện mặt trời gần 20 lần. Điện gió cũng có bước phát triển đáng kể, năm 2015 chỉ có 71 MW, nhưng đến cuối năm 2020 đã lên đến 630 MW. Đến 31/10/2021 đã có 140 dự án đã ký hợp đồng mua bán điện (PPA) với điện lực Việt Nam (EVN) với công suất 8.171,475 MW, trong đó có đã vận hành thương mại trước ngày 01/11/2021 để kịp hưởng chính sách ưu đãi theo quyết định 39/2018/QĐ-TTg về giá mua điện từ EVN là 84 dự án với tổng công suất là 3.2:Thống kê tốc độ tăng trưởng các cơ cấu nguồn điện Việt Nam bình quân 5 năm [1]. Mục Đơn vị 2015 2020 Tổng công suất đặt %/ năm 14% 12% Thủy điện (bao gồm cả %/ năm 14% 5% thủy điện nhỏ) Nhiệt điện than %/ năm 27% 10% Nhiệt điện khí + Dầu %/ năm 2% 1% Năng lượng tái tạo %/ năm 41% 131% Trong đó: Gió %/ năm 55% Mặt trời (gồm cả áp mái) %/ năm Rất lớn Sinh khối %/ năm 32% 23% 2.2 Tình hình phát triển điện năng lượng tái tại Tỉnh Bình Thuận.

Tỉnh Bình Thuận nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, lại ở vị trí địa lý có độ cao mặt trời lớn (500l8' - 87058') và ngày dài (11 – 13 giờ), Bình Thuận được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời dồi dào. Theo Đề tài nghiên cứu 52C- HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 10 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt 01- 01 thuộc chương trình tiến bộ kỹ thuật của Nhà nước về năng lượng mới được lập năm 2012, vùng Bình Thuận có cường độ bức xạ mặt trời khoảng 5,0 kWh/m2/ngày. Tổng số giờ nắng trung bình năm ở Bình Thuận dao động từ 2.000 giờ/ năm và giảm dần từ khu vực duyên hải lên khu vực đồi núi.

Các tháng 4-7 thuộc thời kỳ nắng nhất, có số giờ nắng 200 giờ/tháng ở khu vực duyên hải.Với điều kiện bức xạ và số giờ nắng trên, từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm đạt các tiêu chí về bức xạ và số giờ nắng sử dụng ĐMT cho hiệu quả tốt. Với điều kiện tự nhiên, khí hậu thuận lợi để phát triển nguồn năng lượng ĐMT, cùng với cả nước tỉnh Bình Thuận từ năm 2019 đến nay đã có nhiều dự ĐMT được xây dựng và đưa vào vận hành, góp phần cung cấp nguồn năng lượng sạch lên hệ thống lưới điện quốc gia. Tính đến hết năm 2020 tỉnh đã có 1.011,2 MWp với 23 nhà máy điện mặt trời đã được đi vào vận hành chiếm gần 12% công suất nguồn điện mặt trời tại Việt Nam [13]. Bên cạnh đó nguồn điện mặt trời áp mái cũng phát triển không kém, tính đến 26/04/2021 là 430 khách hàng với tổng công suất lắp đặt là 298,3 MWp.

Khu vực tỉnh Bình Thuận cũng có tốc độ gió cao phù hợp với phát triển điện gió, khu vực đất đai thưa dân cư, thuận lợi để xây dựng các dự án điện gió. Trước tháng 06/2021 tỉnh có 04 dự án điện gió gồm: ĐG Phú Lạc, ĐG Tuy Phong Giai đoạn 1, ĐG Hồng Phong và ĐG Điện gió Đại Phong với tổng công suất lắp đăt là 134 MW. Đến tháng 11/ 2021 có thêm năm dự án được đưa vào vận hàng thương mại với công suất là 204,2 MW, đưa tổng công suất lắp đặt điện gió của tỉnh lên 338,2 MW. Bên cạnh đó tỉnh Bình Thuận cũng có tiềm năng rất lớn để phát triển các dự án điện gió xa bờ.

Hiện nay đã có 3 dự án đang trong giai đoạn phát triển dự án, đánh giá tiềm năng triển khai gồm: Bình Thuận offshore wind (5.000 MW), La Giàn offshore wind (3.500 MW), Thăng Long offshore wind (3.400 MW) với tổng công suất 11.3 Ưu và nhược điểm của NMNLTT (ĐMT, ĐG) 2.1 Ưu điểm của NMNLTT HVTT: Nguyễn Hữu Dũng Trang 11 LVThs GVHD: TS. Huỳnh Quốc Việt NM NLTTT là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường, ít gây ô nhiễm môi trường, nguồn năng lượng này không bị cạn kiệt theo thời gian. Hiện nay các nguồn năng lượng hóa thạch dần cạn kiệt theo thời gian, năng lượng tái tạo là một hướng phù hợp để giảm dần phụ thuộc năng lượng vào các nguồn năng lượng hóa thạch. Các NMNLTT khi vận hành gần như không tạo ra khí CO2 cũng như các khí và hóa chất ảnh hưởng đến môi trường, điều đó giúp môi trường sống của chúng ta được cải thiện hơn so với sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống.

Khi vận hành NMNLTT không cần chi phí nhiêu liệu đầu vào, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp, độ bền của dự án cũng khá cao. Quá trình đầu tư xây dựng một dự án NMNLTT ngắn hơn các nguồn điện truyền thống khác, ví dụ như xây dựng một NMĐMT 50MW thời gian hoàn từ 3- 6 tháng. Giá thành đầu tư các dự án NMNLTT thấp hơn nhiều các năm trước nhờ vào sự phát triển của công nghệ phát điện, và giảm chi phí sản xuất, nên việc đầu tư một dự án NLTT sinh lời tốt cho các nhà đầu tư với mức giá mua điện theo các cơ chế giá cố định chính phủ đã ban hàng.