Luận văn thạc sĩ: Đánh giá ổn định lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời tại An Giang

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu đánh giá ổn định lưới điện htđ có tích hợp điện năng lượng mặt trời hòa lưới điện quốc gia tỉnh an, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Nguyễn Hửu Trí
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Mi Sa
• Trường học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
• Đề tài: Đánh giá ổn định lưới điện HTĐ có tích hợp năng lượng mặt trời hòa lưới tại An Giang
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nhiên cứu
• 1.5. Điểm mới của đề tài
• 1.6. Nội dung luận văn
• 1.7. Tiến độ luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Chiến lược và chính sách phát triển năng lượng tái tạo cụ thể ở một số nước trong khu vực
• 2.1.1. Trung Quốc
• 2.1.2. Thái Lan
• 2.1.3. Ấn Độ
• 2.1.4. Inđônêxia

Tóm tắt

I. Tổng quan về đánh giá ổn định lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời tại An Giang

Đánh giá ổn định lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời tại An Giang là một chủ đề quan trọng trong bối cảnh phát triển năng lượng tái tạo. Năng lượng mặt trời đang trở thành một nguồn năng lượng chính trong việc cung cấp điện cho các khu vực nông thôn và thành phố. Việc nghiên cứu và đánh giá tính ổn định của lưới điện khi tích hợp năng lượng mặt trời không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn đảm bảo an toàn cho hệ thống điện. An Giang, với tiềm năng bức xạ mặt trời cao, là một địa điểm lý tưởng để thực hiện các nghiên cứu này.

1.1. Tình hình năng lượng mặt trời tại An Giang

An Giang có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc phát triển năng lượng mặt trời. Với bức xạ mặt trời trung bình hàng năm cao, tỉnh này đã bắt đầu triển khai nhiều dự án năng lượng mặt trời. Các dự án này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn cung cấp nguồn điện ổn định cho người dân.

1.2. Vai trò của lưới điện thông minh trong tích hợp năng lượng mặt trời

Lưới điện thông minh đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều phối năng lượng mặt trời. Nó giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giảm thiểu tổn thất và đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện. Việc áp dụng công nghệ lưới điện thông minh tại An Giang sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp năng lượng mặt trời.

II. Thách thức trong việc đánh giá ổn định lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời

Mặc dù năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc tích hợp vào lưới điện cũng đặt ra nhiều thách thức. Các vấn đề như biến động công suất, sự không ổn định của điện áp và tần số là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Đặc biệt, trong điều kiện thời tiết thay đổi, sản lượng điện từ năng lượng mặt trời có thể dao động mạnh, gây ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện.

2.1. Biến động công suất và ảnh hưởng đến lưới điện

Biến động công suất từ các hệ thống năng lượng mặt trời có thể gây ra sự không ổn định cho lưới điện. Khi sản lượng điện từ năng lượng mặt trời tăng hoặc giảm đột ngột, lưới điện cần có các biện pháp điều chỉnh kịp thời để duy trì sự ổn định.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện năng

Chất lượng điện năng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá ổn định lưới điện. Các yếu tố như điện áp, tần số và độ méo sóng cần được theo dõi và kiểm soát để đảm bảo rằng lưới điện hoạt động hiệu quả và an toàn.

III. Phương pháp đánh giá ổn định lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời

Để đánh giá ổn định lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời, cần áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại. Các mô hình toán học và phần mềm mô phỏng như MATLAB có thể được sử dụng để mô phỏng và phân tích các tình huống khác nhau. Việc sử dụng các phương pháp này sẽ giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện.

3.1. Mô hình hóa hệ thống điện mặt trời

Mô hình hóa hệ thống điện mặt trời giúp phân tích các đặc tính của tấm pin mặt trời và bộ chuyển đổi. Việc này cho phép đánh giá chính xác hơn về sự ổn định của lưới điện khi tích hợp năng lượng mặt trời.

3.2. Phân tích ổn định động và tĩnh

Phân tích ổn định động và tĩnh là hai phương pháp quan trọng trong việc đánh giá lưới điện. Phân tích ổn định tĩnh giúp xác định khả năng của hệ thống duy trì trạng thái cân bằng, trong khi phân tích ổn định động giúp đánh giá phản ứng của hệ thống khi có sự cố xảy ra.

IV. Kết quả nghiên cứu về ổn định lưới điện tại An Giang

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tích hợp năng lượng mặt trời vào lưới điện tại An Giang có thể thực hiện được với các biện pháp quản lý và điều chỉnh hợp lý. Các mô phỏng cho thấy rằng lưới điện có thể duy trì sự ổn định ngay cả khi có sự biến động lớn từ nguồn năng lượng mặt trời. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn tại tỉnh.

4.1. Đánh giá hiệu suất của hệ thống điện mặt trời

Đánh giá hiệu suất của hệ thống điện mặt trời cho thấy rằng sản lượng điện từ năng lượng mặt trời có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng điện tại An Giang. Các số liệu thu thập được cho thấy rằng hệ thống hoạt động hiệu quả trong các điều kiện thời tiết khác nhau.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao. Các kết quả có thể được áp dụng để phát triển các dự án năng lượng mặt trời tại An Giang, góp phần vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy rằng việc tích hợp năng lượng mặt trời vào lưới điện tại An Giang là khả thi và có thể mang lại nhiều lợi ích. Tương lai của lưới điện tích hợp năng lượng mặt trời tại An Giang hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự hỗ trợ của công nghệ lưới điện thông minh và các chính sách khuyến khích từ chính phủ.

5.1. Triển vọng phát triển năng lượng mặt trời tại An Giang

Triển vọng phát triển năng lượng mặt trời tại An Giang rất sáng sủa. Với tiềm năng bức xạ mặt trời cao và nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, năng lượng mặt trời sẽ trở thành một phần quan trọng trong cơ cấu năng lượng của tỉnh.

5.2. Các chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo

Các chính sách hỗ trợ từ chính phủ sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo. Việc tạo ra các cơ chế khuyến khích và hỗ trợ tài chính sẽ giúp các dự án năng lượng mặt trời phát triển bền vững hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1, Chương 2, Chương 3. - Tháng 04, 05, 06 năm 2018: Viết Chương 4. - Tháng 07, 08 năm 2018: Viết Chương 5,6 và hoàn thiện đề tài. - Tháng 10 năm 2018: Bảo vệ đề tài.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí Page 15 of 118 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Chiến lược và chính sách phát triển năng lượng tái tạo cụ thể ở một số nước trong khu vực 2.1 Trung Quốc Trung Quốc đã có một lịch sử phát triển rất ấn tượng về sử dụng năng lượng tái tạocho phát triển nông thôn với một số chương trình lớn nhất thế giới như thủy điện nhỏ,bếp cải tiến và khí sinh học. Để tiếp tục phát triển năng lượng tái tạo, chiến lược và kế hoạch phát triển năng lượng trung hạn và dài hạn đến 2020 đã đặt mục tiêu riêng cho phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo. Mục tiêu đến 2010, điện tái tạo sẽ đạt tỉ lệ 10% tổng công suất điện lắp đặt và đến 2020 đạt 12%. Ngoài ra, Trung Quốc cũng sẽ chú trọng đáng kể đến phát triển các nguồn nhiệt từ năng lượng tái tạo và nhiên liệu sinh học dạng lỏng.

Để đạt được mục tiêu trên, Trung Quốc đã đặt ra chiến lược phát triển năng lượng tái tạo với 4 nguyên tắc cơ bản sau: - Hỗ trợ phát triển hài hoà xã hội, kinh tế và môi trường thông qua ưu tiên phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo có thể giúp người dân đạt được mức tiện nghi cơ bản. - Trong giai đoạn ngắn hạn, phát triển thuỷ điện nhỏ, đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời, cấp nhiệt từ địa nhiệt và các công nghệ năng lượng tái tạo cạnh tranh khác. - Hỗ trợ tích cực các công nghệ năng lượng tái tạo mới và phát triển các công nghệ như phát điện bằng sức gió và điện sinh khối thông qua các biện pháp khuyến khích phát triển thị trường, thành tựu kỹ thuật và năng lực chế tạo. HVTH: Nguyễn Hửu Trí Page 16 of 118 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa - Lồng ghép các thành tựu kỹ thuật dài hạn với việc sử dụng và phát triển ngắn hạn, cụ thể đẩy mạnh phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo với thị trường hiện tại và xem xét đến tiềm năng thị trường trong tương lai.

Tới năm 2020, phát triển hầu hết các nguồn sẵn có của thuỷđiện nhỏ, đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời, cấp nhiệt từ địa nhiệt và các công nghệ năng lượng tái tạo cạnh tranh khác. Ngoài ra cần đẩy mạnh thương mại hoá và phát triển năng lực chế tạo đối với các công nghệ phát điện bằng sức gió, sinh khối, và năng lượng mặt trời.2 Thái Lan Năng lượng tái tạo ở Thái Lan đã được hỗ trợ phát triển mạnh mẽ từ khi Quỹ Tiết kiệm Năng lượng được thành lập theo qui định của Bộ luật Xúc tiến Tiết kiệm Năng lượng (thông qua vào năm 1992). Năm 2003, Chính phủ Thái Lan đã thông qua chiến lược phát triển năng lượng tái tạo, với mục tiêu tăng từ tỉ lệ 1% điện tái tạo năm 2002 lên 8% vào 2011. Để đạt được mục tiêu này, Thái Lan đã thực hiện các chính sách hỗ trợ phát triển như sau: - Xây dựng Quỹ hỗ trợ mua điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, kinh phí được huy động từ việc thu thêm 0,05 Bath/kWh từ tiền điện bán ra (tương đương 0,125 US centvới tỉ giá 40 Bath/USD, chiếm khoảng 3% giá điện- 1,74 Bath/kWh hoặc 4,35 US cent/kWh).

- Cơ chế hỗ trợ giá cho điện tái tạo hòa điện lưới được xác định dựa trên chi phí khác nhau tuỳ theo từng loại công nghệ. Ví dụ, đối với phát điện từ sinh khối, mức hỗ trợ là 0,3 Bath/kWh, thuỷ điện nhỏ (<50kW) là 0,8 Bath/kWh.3 Ấn độ Ấn Độ đã hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo từ những năm cuối 1980 thông qua Bộ các nguồn năng lượng phi qui ước (MNES) và sự quan tâm của chính phủ. Về điện tái tạo hòa điện lưới, những nỗ lực của Ấn Độ tập trung chủ yếu vào gió, đồng phát điện từ nguồn sinh khối. HVTH: Nguyễn Hửu Trí Page 17 of 118 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa Sự hỗ trợ của Ấn Độ cho năng lượng gió được thực hiện bằng các cơ chế như: các hợp đồng mua điện có bảo lãnh, các khuyến khích về thuế, vay vốn ưu đãi theo các qui định cụ thể của chính phủ.

Ngoài ra, các khuyến khích khác về thuế cũng được chính phủ cho áp dụng như: khấu hao luỹ tiến 100% trong năm đầu cho các dự án điện gió cùng với việc miễn hoặc giảm thuế nhập khẩu cho các thiết bị phải nhập khẩu. Ấn Độ cũng đã thành lập Cục phát triển năng lượng tái tạo Ấn Độ (IREDA), cơ quan chính phủ thuộc MNES, để tài trợ cho các dự án năng lượng tái tạo. IREDA cho phép các dự án gió vay 100% vốn để mua thiết bị, và giới hạn vốn vay tối đa đến 75% tổng chi phí cho dự án. Thời gian vay vốn trong 10 năm, ân huệ 1 năm.

Lãi suất cho vay của IREDA thông thường từ 15% đến 17%, nhưng thấp hơn sẽ được qui định cho riêng từng loại công nghệ, chẳng hạn cho các bộ đun nước nóng mặt trời lãi suất từ 2,5% đến 8,3%, các hầm biogas có thể được tài trợ với lãi suất từ 4-10,5%, các dự án pin mặt trời và gió phát điện cho nông thôn từ 2,5-8,5%.4 Inđônêxia Được sự uỷ quyền của Chính phủ Inđônêxia, Bộ Năng lượng và các tài nguyên khoáng sản đã thông qua “Chính sách phát triển năng lượng tái tạo và bảo tồn năng lượng (Năng lượng xanh)” ngày 22/12/2003. Tầm nhìn đã được xác định rõ trong chính sách phát triển là để “cung cấp và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả, sạch, tin cậy và đầy đủ trong bối cảnh phát triển bền vững”. Để hiện thực tầm nhìn, các trọng trách được đặt ra cho Inđônêxia cho phát triển năng lượng tái tạo là: Sử dụng tối đa năng lượng tái tạo; Nâng cao khả năng làm chủ công nghệ năng lượng tái tạo; và Tăng nhanh sự tham gia của xã hội vào sử dụng năng lượng tái tạo. Để đạt được mục tiêu “cung cấp và sử dụng năng lượng bền vững” một số chiến lược đã được nêu ra như: Khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo thông qua sự hỗ trợ của xã hội; Phát triển năng lượng tái tạo ở phạm vi ưu tiên dựa trên tiềm năng sẵn có, công nghệ, tài chính và hiệu quả xã hội.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí Page 18 of 118 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa 2.2 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo ở việt nam 2.1 Nguồn nguyên liệu 2.1 Thủy điện nhỏ (TĐN) Theo kết quả nghiên cứu phân ngưỡng công suất TĐN, do Bộ Công Thương tiến hành [23] thì tiềm năng kỹ thuật TĐN ở Việt Nam với gam công suất từ 0,1MW đến 30MW/trạm có khoảng 1050 nhà máy, tổng công suất lắp đặt khoảng 4.015 MW, điện năng trung bình 16,4 TWh/năm, chiếm 10-12% tổng trữ năng nguồn thủy điện toàn quốc. Tiềm năng TĐN phân bố tập trung chủ yếu ở các vùng núi phía Bắc, Nam Trung bộ và Tây Nguyên.4 minh hoạ tiềm năng kỹ thuật nguồn TĐN toàn quốc theo các gam công suất từ 0,1-30 MW. Dải công suất (MW) Tổng công suất (MW) 0,1-1 126,8 1-5 1. 1 Tiềm năng kỹ thuật thủy điện nhỏ theo gam công suất 2.2 Năng lượng sinh khối Việt Nam có nhiều loại sinh khối có thể sử dụng một cách hiệu quả để cung cấp và đáp ứng một phần nhu cầu nhiên liệu và điện của đất nước.

Các loại sinh khối chính ở Việt Nam gồm: (i) Củi gỗ; (ii) Phế thải từ cây nông nghiệp. Rừng tự nhiên và rừng trồng: Năm 2012, tổng diện tích rừng của VN khoảng 13,95 triệu ha, trong đó 10,39 triệu ha là rừng tự nhiên và 3,56 triệu ha là rừng trồng HVTH: Nguyễn Hửu Trí Page 19 of 118 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa [24]. Với hệ số trung bình khai thác củi bền vững 0,7 tấn/ha/năm đối với rừng tự nhiên và 2,1 tấn/ha/năm đối với rừng trồng, tổng sản lượng củi khai thác từ rừng tự nhiên và rừng trồng tương ứng là 7,2273 triệu tấn và 7,476 triệu tấn (Bảng 2. Nguồn cung cấp củi Đầu năm Cuối năm A.Rừng tự nhiên 10.Rừng tre nứa 521.Rừng hỗn giao 648.Rừng ngập mặn 58.Rừng trồng có trữ lượng 1.Rừng trồng chưa có TL 1.Rt là cây ngập mặn,phèn 73.

2 Hiện trạng rừng toàn quốc năm 2012 2.3 Năng lượng mặt trời (NLMT) Tổ chức năng lượng tái tạo của các nước ASEAN đã phân loại tiềm năng năng lượng mặt trời thành 4 mức như sau: - Mức 1: Khu vực có bức xạ trung bình năm trên 4,8 kWh/m2/ngày. - Mức 2: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ 3,8÷4,8 kWh/m2/ngày. - Mức 3: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ 3,2÷3,7 kWh/m2/ngày. - Mức 4: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ 3,2 kWh/m2/ngày trở xuống.

Với các khu vực ở mức 1 thì khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời đạt hiệu quả cao, mức 2 đạt hiệu quả, mức 3 bình thường, mức 4 thì không có hiệu quả. HVTH: Nguyễn Hửu Trí Page 20 of 118 Luận văn Thạc Sĩ GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa Theo số liệu thống kê của Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia về số giờ nắng (số liệu bình quân 20 năm) ở Việt Nam, thì có thể chia thành 3 khu vực như sau: - Khu vực 1: Các tỉnh vùng Tây Bắc (Sơn La, Lai châu): Số giờ nắng tương đối cao từ 1897÷2102 giờ/năm. - Khu vực 2: Các tỉnh còn lại của miền Bắc và một số tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng Bình. Số giờ nắng trung bình năm từ 1400÷1700 giờ/năm.

- Khu vực 3: Các tỉnh từ Huế trở vào: Số giờ nắng cao nhất cả nước từ 1900÷2900 giờ/năm. Theo đánh giá, những vùng có số giờ nắng từ 1800giờ/năm trở lên thì được coi là có tiềm năng để khai thác sử dụng. Đối với Việt Nam, thì tiêu chí này phù hợp với nhiều vùng, nhất là các tỉnh phía Nam. Ở Việt Nam, năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng phong phú bởi nơi nào cũng có, và có những đặc điểm nổi bật sau đây : Năng lượng mặt trời không phân bố đồng đều trên toàn lãnh thổ do đặc điểm địa hình và chịu ảnh hưởng của các dòng khí quyển đại dương và lục địa.

Có hai vùng khí hậu đặc trưng khá rõ nét là : + Từ vĩ tuyến 17 trở ra Bắc, khí hậu có 4 mùa rõ rệt: xuân, hạ, thu, đông. + Từ vĩ tuyến 17 trở vào Nam, khí hậu phân ra 2 mùa: mùa mưa và mùa khô.