Luận văn thạc sĩ về quản lý năng lượng trong lưới điện 110kV và tích hợp nguồn phân tán

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích quản lý năng lượng bảo vệ khoảng cách trong lưới điện 110kv có tích hợp nguồn phân tán, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Đỗ Tuấn Anh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phúc Khải
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Quản lý Năng lượng
• Đề tài: Bảo Vệ Khoảng Cách Trong Lưới Điện 110kV Có Tích Hợp Nguồn Phân Tán
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH
• MỤC LỤC BẢNG
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
• 1.1. Xu hướng phát triển của năng lượng tái tạo
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Giới hạn đề tài
• 1.5. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.6. Các nghiên cứu liên quan
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Bảo vệ rơle trong hệ thống điện
• 2.2. Lý thuyết về bảo vệ khoảng cách (F21) trong lưới điện
• 2.3. Nguyên tác hoạt động của rơle khoảng cách. Đặc tuyến khởi động
• 2.4. Phương pháp chỉnh định cài đặt chức năng bảo vệ khoảng cách [16]
• 2.5. Đánh giá về bảo vệ khoảng cách
• 2.6. Ảnh hưởng của nguồn phân tán đến bảo vệ đã được khảo sát
• 2.7. Ảnh hưởng của nguồn phân tán đến dòng ngắn mạch
• 2.8. Ảnh hưởng của nguồn phân tán đến phân bố công suất
• 2.9. Ảnh hưởng của nguồn phân tán đến hiệu suất của rơle khoảng cách
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NGUỒN NĂNG LƯỢNG PHÂN TÁN LÊN RƠLE KHOẢNG CÁCH CỦA LƯỚI ĐIỆN 110KV
• 3.1. Vấn đề được đặt ra
• 3.2. Các bước giải quyết vấn đề
• 3.3. Giới thiệu module mô phỏng chức năng bảo vệ khoảng cách (F21) của phần mềm ETAP
• 3.4. Giới thiệu các mô hình
• 3.5. Lưới điện đơn giản hóa
• 3.6. Lưới điện IEEE 30 nút
• 3.7. Lưới điện thực tế
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH - KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.1. Xây dựng mô hình - Kết quả mô phỏng và tính toán lưới điện đơn giản hóa
• 4.2. Trường hợp không có nguồn phân tán
• 4.3. Trường hợp có nguồn phân tán với công suất tăng dần
• 4.4. So sánh kết quả và nhận xét
• 4.5. Xây dựng mô hình - Kết quả mô phỏng và tính toán lưới điện IEEE 30 nút
• 4.6. Trường hợp không có nguồn phân tán
• 4.7. Trường hợp có nguồn phân tán với công suất tăng dần
• 4.8. So sánh kết quả và nhận xét
• 4.9. Xây dựng mô hình - Kết quả mô phỏng và tính toán lưới điện thực tế
• 4.10. Trường hợp không có nguồn phân tán
• 4.11. Trường hợp có nguồn phân tán với công suất tăng dần
• 4.12. So sánh kết quả và nhận xét
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Hướng phát triển trong tương lai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu tổng quan

Trong bối cảnh phát triển năng lượng tái tạo, quản lý năng lượng trong lưới điện 110kV với nguồn năng lượng phân tán đang trở thành một vấn đề cấp thiết. Sự gia tăng các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió không chỉ cải thiện chất lượng năng lượng mà còn đặt ra những thách thức mới cho hệ thống điện hiện tại. Việc tích hợp các nguồn phân tán vào lưới điện yêu cầu một hệ thống điện thông minh để tối ưu hóa việc phân phối điện và đảm bảo hiệu suất năng lượng cao nhất. Theo các nghiên cứu, việc quản lý lưới điện hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và tăng cường độ tin cậy của hệ thống điện. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ lưới điện và cách thức mà các nguồn năng lượng phân tán tác động đến các chỉ số này.

II. Cơ sở lý thuyết

Phần này trình bày các lý thuyết cơ bản về bảo vệ khoảng cách trong lưới điện. Rơle khoảng cách là thiết bị quan trọng trong việc bảo vệ lưới điện, đặc biệt là trong các hệ thống có nguồn phân tán. Nguyên lý hoạt động của rơle khoảng cách dựa trên việc đo tổng trở và xác định khoảng cách đến sự cố. Sự phát triển của các nguồn năng lượng phân tán có thể làm thay đổi đặc tính hoạt động của rơle, dẫn đến việc cần phải điều chỉnh các thông số cài đặt để đảm bảo tính chính xác trong việc phát hiện sự cố. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc không điều chỉnh kịp thời có thể dẫn đến việc mất mát điện năng và tăng nguy cơ mất an toàn cho hệ thống.

III. Phân tích ảnh hưởng của nguồn năng lượng phân tán

Việc tích hợp nguồn năng lượng phân tán vào lưới điện 110kV gây ra nhiều thách thức cho hệ thống bảo vệ rơle. Các yếu tố như dòng ngắn mạch, phân bố công suất, và hiệu suất của rơle đều bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các nguồn phân tán. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi trong dòng ngắn mạch do nguồn phân tán có thể dẫn đến việc rơle không hoạt động chính xác, làm tăng khả năng xảy ra sự cố. Do đó, việc giám sát lưới điện và điều chỉnh các thông số bảo vệ là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc vận hành lưới điện.

IV. Xây dựng mô hình và kết quả mô phỏng

Mô hình mô phỏng được xây dựng trên phần mềm ETAP để phân tích ảnh hưởng của nguồn phân tán đến bảo vệ lưới điện. Các mô hình này bao gồm lưới điện đơn giản hóa và lưới điện thực tế 110kV. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng khi có sự hiện diện của nguồn phân tán, thời gian tác động của rơle và các thiết bị bảo vệ có thể thay đổi đáng kể. Việc này đòi hỏi các nhà quản lý lưới điện phải điều chỉnh các thông số bảo vệ để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong hoạt động của hệ thống điện.

V. Kết luận và hướng phát triển trong tương lai

Nghiên cứu này chỉ ra rằng việc quản lý năng lượng trong lưới điện 110kV với nguồn phân tán là một thách thức lớn nhưng cũng là cơ hội để cải thiện hiệu suất của hệ thống điện. Các đề xuất cải tiến bao gồm việc áp dụng công nghệ điện lưới thông minh và phát triển các giải pháp tích hợp nguồn năng lượng tái tạo. Hướng phát triển trong tương lai cần tập trung vào việc nâng cao tính linh hoạt của hệ thống điện và tối ưu hóa việc phân phối điện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển năng lượng tái tạo ngày càng mạnh mẽ, nguồn năng lượng phân tán (Distributed Generation - DG) đã trở thành xu hướng tất yếu trong ngành năng lượng toàn cầu. Ước tính đến năm 2025, năng lượng tái tạo phân tán sẽ cung cấp khoảng một phần ba tổng lượng điện trên thế giới, với công suất điện gió và quang điện vượt qua khí đốt và than đá. Tại Việt Nam, với tiềm năng địa lý và khí hậu thuận lợi, việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời được xem là chiến lược quan trọng nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển kinh tế bền vững.

Tuy nhiên, sự tích hợp nguồn phân tán vào lưới điện truyền tải, đặc biệt là lưới điện 110kV, đã đặt ra nhiều thách thức về chất lượng điện năng và hệ thống bảo vệ. Đặc biệt, chức năng bảo vệ khoảng cách (distance protection) trong lưới điện 110kV chịu ảnh hưởng lớn do sự thay đổi hướng công suất và đặc tính không ổn định của nguồn phân tán. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá chi tiết ảnh hưởng của nguồn năng lượng gió lên chức năng bảo vệ khoảng cách trong lưới điện 110kV, đồng thời đề xuất giải pháp hiệu chỉnh các thông số bảo vệ nhằm đảm bảo tính chính xác và an toàn cho hệ thống.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguồn phân tán có công suất phát dưới 30MW, chủ yếu là nguồn điện gió 1MW, trong hệ thống lưới điện 110kV tại khu vực miền Nam Việt Nam. Nghiên cứu sử dụng phần mềm mô phỏng ETAP để xây dựng mô hình lưới điện đơn giản hóa, lưới điện chuẩn IEEE 30 nút và lưới điện thực tế thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Nam. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả bảo vệ lưới điện truyền tải khi tích hợp nguồn phân tán, góp phần thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Bảo vệ rơle trong hệ thống điện: Hệ thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhằm đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy. Trong lưới điện truyền tải 110kV, bảo vệ khoảng cách (F21) là chức năng bảo vệ quan trọng, hoạt động dựa trên nguyên lý đo tổng trở từ vị trí rơle đến điểm sự cố.

• Lý thuyết bảo vệ khoảng cách: Rơle khoảng cách đo điện áp và dòng điện tại vị trí bảo vệ, tính toán tổng trở và so sánh với giá trị cài đặt để xác định sự cố. Đặc tuyến bảo vệ phổ biến là đặc tuyến MHO với góc nhạy từ 60° đến 85°. Các vùng bảo vệ được thiết lập với các mức trở kháng và thời gian tác động khác nhau nhằm đảm bảo tính chọn lọc và độ nhạy.

• Ảnh hưởng của nguồn phân tán: Nguồn phân tán có thể làm thay đổi dòng ngắn mạch, phân bố công suất và hướng dòng điện trong lưới, gây ảnh hưởng đến hiệu suất và độ chính xác của rơle khoảng cách. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng dòng ngắn mạch tổng tăng lên nhưng dòng từ hệ thống có thể giảm, dẫn đến rơle có thể không tác động hoặc tác động sai lệch.

• Mô hình mô phỏng ETAP: Phần mềm ETAP được sử dụng để mô phỏng chức năng bảo vệ khoảng cách, cho phép cấu hình thông số rơle, mô phỏng các điều kiện sự cố và phân tích kết quả nhằm tối ưu hóa cài đặt bảo vệ.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu thực tế từ lưới điện 110kV khu vực miền Nam Việt Nam, thông số đường dây, máy biến áp, rơle bảo vệ và đặc tính nguồn phân tán (điện gió 1MW).

• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn ba mô hình lưới điện để phân tích gồm lưới điện đơn giản hóa, lưới điện chuẩn IEEE 30 nút và lưới điện thực tế. Việc chọn mẫu nhằm đảm bảo tính đại diện và khả năng so sánh kết quả.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm ETAP để xây dựng mô hình, mô phỏng các trường hợp sự cố ngắn mạch với và không có nguồn phân tán tích hợp. Phân tích các thông số dòng điện, điện áp, thời gian tác động của rơle và máy cắt để đánh giá ảnh hưởng của nguồn phân tán.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 9/2023 đến tháng 12/2023, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, mô phỏng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nguồn phân tán đến dòng ngắn mạch: Khi tích hợp nguồn phân tán 1MW vào lưới điện đơn giản hóa, dòng ngắn mạch tổng tăng từ 2,44 kA lên 3,92 kA, tuy nhiên dòng từ hệ thống giảm từ 2,44 kA xuống 2,39 kA. Điều này làm cho rơle bảo vệ phía thượng nguồn có thể không tác động hoặc tác động trễ hơn, trong khi rơle phía hạ nguồn có thể tác động vượt ngưỡng, gây mất chọn lọc bảo vệ.

2. Phân bố công suất và dòng điện: Kết quả mô phỏng cho thấy khi công suất nguồn phân tán tăng dần từ 1MW đến 5MW, dòng điện từ nguồn phân tán đến bus tăng tương ứng, ảnh hưởng đến phân bố công suất và dòng ngắn mạch trên các đường dây. Ví dụ, dòng từ Bus_2 đến Bus_3 giảm nhẹ khi dòng từ nguồn phân tán tăng lên, thể hiện sự thay đổi hướng dòng điện.

3. Thời gian tác động của rơle và máy cắt: Thời gian khởi động và tác động của rơle R23 và R34 không thay đổi đáng kể khi tích hợp nguồn phân tán 1MW, vẫn đảm bảo tính chọn lọc và phối hợp bảo vệ. Cụ thể, thời gian khởi động của rơle MC34 là 20ms, thời gian tác động là 120ms; rơle MC23 khởi động 420ms, tác động 520ms.

4. Hiệu quả mô hình mô phỏng: Mô hình lưới điện IEEE 30 nút và lưới điện thực tế cũng cho kết quả tương tự, cho thấy mô hình mô phỏng ETAP có khả năng phản ánh chính xác ảnh hưởng của nguồn phân tán lên chức năng bảo vệ khoảng cách.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các ảnh hưởng trên là do nguồn phân tán phát dòng ngược vào lưới điện, làm thay đổi hướng và phân bố dòng điện, từ đó ảnh hưởng đến phép đo trở kháng của rơle khoảng cách. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô phỏng phù hợp với nhận định rằng dòng ngắn mạch tổng tăng nhưng dòng từ hệ thống giảm, gây ra hiện tượng tác động sai hoặc trễ của rơle.

Việc duy trì thời gian tác động và phối hợp bảo vệ trong điều kiện tích hợp nguồn phân tán 1MW cho thấy các cài đặt rơle hiện tại vẫn có thể đáp ứng yêu cầu bảo vệ trong phạm vi công suất phân tán nhỏ. Tuy nhiên, khi công suất nguồn phân tán tăng cao hơn, nguy cơ mất chọn lọc và tác động sai của rơle sẽ tăng lên, đòi hỏi phải hiệu chỉnh lại các thông số bảo vệ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố dòng điện và thời gian tác động của rơle theo công suất nguồn phân tán, cũng như bảng so sánh trị số cài đặt và thời gian tác động trước và sau khi tích hợp nguồn phân tán, giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng và hiệu quả các giải pháp đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Hiệu chỉnh trị số cài đặt rơle khoảng cách: Đề xuất điều chỉnh các vùng bảo vệ và thời gian tác động của rơle để phù hợp với sự thay đổi dòng điện do nguồn phân tán, nhằm đảm bảo tính chọn lọc và độ nhạy. Thời gian thực hiện: 6 tháng; Chủ thể: Tổng công ty Điện lực miền Nam phối hợp với các nhà cung cấp thiết bị bảo vệ.

2. Tăng cường giám sát và phân tích dữ liệu vận hành: Áp dụng hệ thống giám sát trực tuyến để theo dõi dòng điện, điện áp và trạng thái rơle nhằm phát hiện sớm các hiện tượng bất thường do nguồn phân tán. Thời gian thực hiện: 12 tháng; Chủ thể: Ban quản lý lưới điện và đơn vị vận hành.

3. Nâng cấp phần mềm mô phỏng và đào tạo nhân sự: Cập nhật phần mềm ETAP và các công cụ mô phỏng khác để mô phỏng chính xác hơn các tình huống phức tạp, đồng thời đào tạo kỹ thuật viên vận hành và bảo trì về các kỹ thuật bảo vệ mới. Thời gian thực hiện: 9 tháng; Chủ thể: Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh và các đơn vị điện lực.

4. Phát triển các thuật toán bảo vệ thông minh: Nghiên cứu và ứng dụng các thuật toán bảo vệ dựa trên trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn để tự động điều chỉnh cài đặt rơle theo điều kiện vận hành thực tế. Thời gian thực hiện: 18 tháng; Chủ thể: Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên viên vận hành lưới điện: Nắm bắt các ảnh hưởng của nguồn phân tán đến hệ thống bảo vệ, từ đó áp dụng các giải pháp hiệu chỉnh phù hợp nhằm đảm bảo vận hành an toàn.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách năng lượng: Hiểu rõ tác động của năng lượng tái tạo phân tán đến hệ thống điện truyền tải, hỗ trợ xây dựng các chính sách phát triển bền vững và an toàn.

3. Giảng viên và sinh viên ngành điện – điện tử: Tài liệu tham khảo chuyên sâu về bảo vệ khoảng cách và mô phỏng hệ thống điện có tích hợp nguồn phân tán, phục vụ nghiên cứu và giảng dạy.

4. Các nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ: Cung cấp cơ sở dữ liệu và mô hình để phát triển các giải pháp bảo vệ thông minh, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điện trong kỷ nguyên năng lượng tái tạo.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn phân tán ảnh hưởng như thế nào đến bảo vệ khoảng cách?
   Nguồn phân tán làm thay đổi hướng và phân bố dòng điện trong lưới, gây sai lệch phép đo trở kháng của rơle khoảng cách, dẫn đến tác động sai hoặc trễ. Ví dụ, dòng ngắn mạch tổng tăng nhưng dòng từ hệ thống giảm, khiến rơle phía thượng nguồn không tác động đúng.

2. Phần mềm ETAP có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   ETAP được sử dụng để mô phỏng các tình huống sự cố và chức năng bảo vệ khoảng cách, giúp đánh giá hiệu suất bảo vệ trong điều kiện có và không có nguồn phân tán, từ đó tối ưu hóa cài đặt rơle.

3. Làm thế nào để đảm bảo tính chọn lọc của rơle khi tích hợp nguồn phân tán?
   Cần hiệu chỉnh các vùng bảo vệ và thời gian tác động của rơle dựa trên phân tích dòng điện thực tế, đồng thời áp dụng các thuật toán bảo vệ thông minh để tự động điều chỉnh cài đặt.

4. Nguồn phân tán có công suất bao nhiêu được nghiên cứu trong luận văn?
   Nghiên cứu tập trung vào nguồn điện gió có công suất 1MW, phù hợp với đặc điểm nguồn phân tán phổ biến trong lưới điện 110kV tại Việt Nam.

5. Các kết quả mô phỏng có thể áp dụng thực tế như thế nào?
   Kết quả mô phỏng giúp các đơn vị điện lực điều chỉnh cài đặt bảo vệ, nâng cao độ tin cậy và an toàn vận hành lưới điện khi tích hợp nguồn phân tán, đồng thời hỗ trợ đào tạo và phát triển công nghệ bảo vệ mới.

Kết luận

• Nguồn năng lượng phân tán, đặc biệt là điện gió 1MW, ảnh hưởng rõ rệt đến dòng ngắn mạch và phân bố công suất trong lưới điện 110kV, gây thay đổi hiệu suất bảo vệ khoảng cách.
• Mô hình mô phỏng trên phần mềm ETAP cho thấy rơle bảo vệ vẫn duy trì được tính chọn lọc và thời gian tác động trong phạm vi công suất phân tán nhỏ.
• Cần thiết phải hiệu chỉnh các thông số cài đặt rơle để thích ứng với sự thay đổi dòng điện do nguồn phân tán nhằm đảm bảo an toàn và tin cậy cho hệ thống.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ, bao gồm giám sát trực tuyến, đào tạo nhân sự và phát triển thuật toán bảo vệ thông minh.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển tiếp theo trong việc ứng dụng công nghệ mới và mở rộng phạm vi nghiên cứu cho các nguồn phân tán công suất lớn hơn.

Luận văn khuyến khích các đơn vị điện lực và nhà nghiên cứu tiếp tục ứng dụng kết quả để nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện trong kỷ nguyên năng lượng tái tạo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1. Xu hướng phát triển của năng lượng tái tạo Nguồn phân tán được xem xét trong Luận văn là nguồn năng lượng tái tạo có công suất phát <30MW. Năng lượng tái tạo phân tán đang được xem là giải pháp và xu hướng tất yếu của ngành năng lượng hiện nay trên thế giới. Khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá dầu mở ngày càng trở nên cạn kiệt, gây ô nhiêm môi trường nghiêm trọng, buộc các quốc gia trên thế giới phải đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu ngành năng lượng theo hướng sạch và bền vững.

Phát triển nguồn năng lượng tái tạo phân tán đang dần chiếm vị trí quan trọng trong sự phát triển kinh tế ở các nước, do lợi ích to lớn trong việc tận dụng tối đa nguồn thiên nhiên vô tận (như gió, mặt trời,…), cũng như góp phần giảm tác động của hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hây gây ra. Năm 2025, năng lượng tái tạo phân tán sẽ trở thành nguồn sản xuất điện chính, cung cấp một phần ba lượng điện trên thế giới, ước tính công suất điện gió và quang điện sẽ vượt công suất của khí đốt vào năm 2023 và than đá vào năm 2024 [1] Tại khu vực EU EU là một trong khu vực đi đầu trong việc đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu ngành năng lượng theo hướng sử xây dựng cơ sở hạ tầng phát triển nguồn năng lượng sạch. Ngành công nghiệp năng lượng phân tán ở EU liên tục phát triển nhanh những năm gần đây, 6 tháng đầu năm 2020 tăng trưởng 11% so với cùng kỳ 2019, góp phần tạo ra 40% tổng sản lượng điện cho 27 quốc gia trong khu vực.Với quyết tâm mạnh mẽ trong việc chuyển đổi hướng đi ngành năng lượng, EU đặt mục tiêu sẽ tăng tỷ trọng nguồn năng lượng phân tán và năng lượng sinh học lên 60% vào năm 2030, và tăng cường công suất điện gió ngoài khơi lên gấp 25 lần vào năm 2050, để đạt mục tiêu trung hòa khí thải cacbon năm 2050. Để đẩy nhanh việc thực hiện kế hoạch “Năng lượng sạch cho toàn châu Âu”, cuối năm 2018 các nước thành viên Liên hiệp châu Âu (EU) đã thông qua đề xuất của Ủy ban châu Âu (EC) về gói đầu tư trị giá 873 Giới thiệu tổng quan HV: Đỗ Tuấn Anh Luận văn Thạc sĩ 2 GVHD: TS.

Nguyễn Phúc Khải triệu euro cho các dự án lớn của châu Âu về cơ sở hạ tầng năng lượng sạch, bao gồm 17 dự án. Trong đó, 680 triệu euro đầu tư cho 8 dự án thuộc lĩnh vực điện và 193 triệu Euro cho 9 dự án khác liên quan tới khí đốt. Các dự án liên quan tới lĩnh vực năng lượng tái tạo này sẽ đẩy mạnh liên kết và tăng cường an ninh cho mạng lưới năng lượng trên toàn châu Âu. Theo đó, các thành viên EU sẽ nhanh chóng chuyển đổi sang nền kinh tế có mức độ thải khí cacbon thấp, an toàn sức khỏe cho người dân và góp phần tăng khả năng cạnh tranh cho nhiều ngành công nghiệp.

Liên minh năng lượng sẽ là một trong những ưu tiên hàng đầu của EC nhằm chuyển đổi châu Âu sang một nền kinh tế sạch, hiện đại và bền vững [2]. Tại thị trường Mỹ Nhận thức sâu sắc tầm quan trọng của phát triển bền vững gắn liền với đảm bảo nguồn năng lượng tái tạo, để giảm dần những vấn đề môi trường gây hại sức khỏe từ các nhà máy năng lượng sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch, Chính phủ Mỹ đã đầu tư rất lớn cho việc phát triển cơ sở hạ tầng các nhà máy sản xuất năng lượng tái tạo, cũng các ngành công nghiệp sản xuất thay thế dần động cơ sở dụng năng lượng sạch. Trong giai đoạn 2011 - 2014, tại California đã xây dựng 2 nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới. Đó là Trang trại quang điện Topaz (công suất 550 MW) được đầu tư khoảng 2.5 tỷ USD, đi vào hoạt động năm 2014.

Nhà máy điện mặt trời thứ hai là Ivanpah (với công suất 392 MW) có tổng vốn đầu tư khoảng 2,2 tỷ USD, được xây dựng trên diện tích khoảng 13km2, tại sa mạc Mojave, bang California, được vận hành năm 2014. Trong năm 2019 Hoa Kỳ, đã đạt mức tăng trưởng mạnh mẽ trong ngành sản xuất năng lượng tái tạo, tăng 19% so, cao nhất trong những năm trước đó, sản xuất được 720,4 TWh điện tái tạo với các nguồn như điện mặt trời hoặc năng lượng địa nhiệt. Thành phố Babcock Ranch ở bang Florida (Mỹ) vào thời điểm cuối năm 2018 đã trở thành một trong những thành phố bền vững và thân thiện với môi trường bậc nhất trên thế giới. Tại đây, 100% điện năng sử dụng đều là từ năng lượng tái tạo và áp dụng theo công nghệ điện lưới thông minh.

Giới thiệu tổng quan HV: Đỗ Tuấn Anh Luận văn Thạc sĩ 3 GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải Trong nghiên cứu "Triển vọng năng lượng tái tạo" do Cơ quan Thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) thuộc Bộ Năng lượng Mỹ tiến hành cho thấy, Mỹ là một trong những nước sản xuất năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới, đi tiên phong trong lĩnh vực này, có thể sản xuất điện năng phần lớn từ năng lượng tái tạo vào năm 2050. Hầu hết các nhà máy nhiệt điện than và nhà máy điện hạt nhân sẽ ngừng hoạt động vào năm 2030 nhưng những nhà máy còn lại sẽ hoạt động đến năm 2050. Nghiên cứu nói trên cho rằng Mỹ có thể sản xuất ra 80% điện năng từ năng lượng tái tạo bằng công nghệ hiện có, bao gồm turbine gió, điện quang mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh học, địa nhiệt và thủy điện.

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành năng lượng tái tạo thay thế dần cho năng lượng sử dụng hóa thách đang diễn ra quốc gia đi đầu nền kinh tế thế giới, càng cho thấy rõ hơn tầm quan trọng của việc phát triển kinh tế phải gắn liền với việc phát triển năng lượng bền vững, an toàn [2]. Tại thị trường Trung Quốc Từ một đất nước sử dụng phần lớn dựa vào nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, dầu mỏ, khí đốt…), Trung Quốc xem trọng việc phát triển nguồn năng lượng tái tạo là nhiệm vụ trọng tâm trong việc phát triển nền kinh tế dẫn đầu thế giới. Điều đó được nhấn mạnh trọng kế hoạch hiện đại hóa công nghiệp “Made in China 2025”, mục tiêu đưa Trung Quốc trở thành quốc gia hàng đầu trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Theo tổng kết của Chương trình môi trường Liên Hiệp Quốc về năng lượng tái tạo, năm 2004 Trung Quốc mới đầu tư vào lĩnh vực này là 3 tỷ USD, nhưng đến năm 2015 tăng lên là 103 tỷ USD, vượt qua cả Mỹ là 44.1 tỷ USD, và chiếm khoảng 36% đầu tư của các nước trên toàn thế giới.

Trong tổng kết kế hoạch 5 năm từ 2016 - 2020, tổng đầu tư Trung Quốc vào ngành công nghiệp này đã lên đến hơn 360 tỷ USD, riêng lực lượng lao động làm việc trong lĩnh vực năng lượng tái tạo hiện đang có khoảng 3.5 triệu người, đông nhất so với các nước khác trên thế giới. Theo Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia Trung Quốc (NEA), dự kiến năm 2021 tổng sản lượng điện từ các nhà máy năng lượng mặt trời và năng lượng gió sẽ Giới thiệu tổng quan HV: Đỗ Tuấn Anh Luận văn Thạc sĩ 4 GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải đạt 11% trong tổng sản lượng tiêu thụ điện cả nước, cao hơn năm 2020 (9.7%), mục tiêu sẽ đạt 16. Chính phủ Trung Quốc tuyên bố sẽ tăng tỷ trọng của nhiên liệu tái tạo trong tiêu thị năng lượng sơ cấp lên khoảng 25% vào năm 2030.

Đây được coi là mục tiêu chính nằm trong cam kết của Trung Quốc cắt giảm lượng phát thải carbon trước năm 2030, và là một phần của chương trình cải tổ toàn diện năng lượng quốc gia, nhằm cắt giảm dần các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây ôi nhiễm môi trường. Trong vài năm gần đây, ngành năng lượng tái tạo được chính phủ hết sức chú trọng, là mục tiêu chính của việc phát triển và mở rộng phạm vi tầm ảnh hưởng của quốc gia trên toàn thế giới, nên trong ngành công nghiệp này đang có sự chuyển dịch và phát triển tốc độ. Chỉ từ năm 2018 đến nay, công suất điện mặt trời tăng 700 lần, công suất điện gió tăng gấp 22 lần, xuất khẩu của ngành này sang các nước khác càng ngày càng tăng (chủ yếu là pin năng lượng mặt trời). Đây chính là động lực giúp cho tổng công suất điện mặt trời và công suất gió của toàn cầu tăng gấp 33 lần kể từ năm 2018 [3].

Ở thị trường Việt Nam Theo nhận định của giới chuyên gia Việt Nam là quốc gia hội tụ những đặc điểm địa lý, khí hậu lý tưởng cho việc sản xuất các loại năng lượng tái tạo.Với vị trí địa lý có đường biển dài, thời tiết của khu vực nhiệt đới nhận được lượng nhiệt mặt trời tương đối lớn… đây là một trong những tiềm năng rất lớn để Việt Nam xây dựng và phát triển ngành công nghiệp năng lượng tái tạo như nhà máy năng lượng mặt trời, nhà máy năng lượng gió. Việc này có ý nghĩa vô cùng to lớn trong định hướng phát triển nền kinh tế Việt Nam trong tương lai, cũng như an ninh năng lượng. Phát triển năng lượng tái tạo còn đang là cuộc chay đua năng lượng của các nước trên thế giới tạo nên vị thế cạnh tranh trong khu vực và trên thế giới. Điều này cho thấy Việt Nam cũng không thể chẫm trễ trong lĩnh vực này, khai thác hiệu quả tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo để tạo sức cạnh tranh cho cả nền kinh tế.

Giới thiệu tổng quan HV: Đỗ Tuấn Anh Luận văn Thạc sĩ 5 GVHD: TS. Nguyễn Phúc Khải Nhận thấy tầm quan trọng hàng đầu của ngành công nghiệp năng lượng tái tạo, nên thời gian qua, Chính phủ đã ban hành nhiều cơ chế, chính sách nhằm khuyến khích phát triển nguồn năng lượng tái tạo. Kể từ khi Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 39/QĐ-TTg sửa đổi, bổ sung một số điều của Quyết định số 37/2011/QĐ - TTg về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam, hiện nay, đã có nhiều dự án được đề xuất và được thi công xây dựng. Trong đó dự án lớn nhất là trang trại điện gió Bạc Liêu với 99 MW, dự án nhỏ nhất là Nhà máy Điện gió Phú Quý 6 MW nối lưới độc lập (không nối lưới điện quốc gia) trên đảo Phú Quý (Bình Thuận), các nhà máy điện gió còn lại có quy mô công suất nhỏ dưới 50 MW [4].