Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lượng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lượng mặt trời cho thành phố Lào Cai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài là đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai; Cấu trúc bộ nguồn năng lượng mặt trời khi vận hành độc lập và nối lưới; Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt trời cho thành phố Lào Cai.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lượng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lượng mặt trời cho thành phố Lào Cai

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP PHẠM THỊ HUÊ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ LÀO CAI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên - năm 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP PHẠM THỊ HUÊ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ LÀO CAI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã số: 8 52 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển Thái Nguyên - năm 2020
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Phạm Thị Huê Đề tài luận văn: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lƣợng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lƣợng mặt trời cho thành phố Lào Cai " Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8.52.02.01 Tác giả, Cán bộ hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 23 / 09 /2020 với các nội dung sau: Bổ sung mã ngành trang bìa và phụ lục, danh mục bảng biểu. Sắp xếp lại hình vẽ cho phù hợp với nội dung, đánh lại số thứ tự bảng. Sửa lại các lỗi chính tả, danh mục tài liệu theo quy định trình bày. Thái Nguyên, ngày 18 tháng 10 năm 2020 Cán bộ hƣớng dẫn Tác giả luận văn PGS. TS. Nguyễn Nhƣ Hiển Phạm Thị Huê CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS. TS. Võ Quang Lạp i
THÔNG TIN CHUNG Họ và tên: Phạm Thị Huê Điện thoại: 0919709906 ; Email: huesinhlc@gmail.com Đơn vị công tác: Trường Cao đẳng Lào Cai. Ngành đào tạo: Kỹ thuật điện Lớp: K21 KTĐ; Khóa học: 2018-2020 Mã ngành : 8.52.02.01 Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển Điện thoại: 0868015995; 0913588906 Email: nhuhiendhktcn@gmail.com Tên đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lƣợng mặt trời cho thành phố Lào Cai và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lƣợng mặt trời" ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các nghiên cứu và kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố công bố trong bất kỳ một luận văn nào trước đây. Tác giả luận văn Phạm Thị Huê iii
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn của mình, tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp, động viên từ các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp và người thân trong gia đình. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS, TS. Nguyễn Như Hiển đã tận tình hướng dẫn, luôn hỗ trợ và khích lệ trong suốt thời gian làm luận văn để tôi có thể hoàn thành được luận văn của mình. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện đã cho tôi ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy giáo, Cô giáo của khoa Điện và Phòng Đào tạo Nhà trường đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành nội dung luận văn. Lào Cai, ngày tháng năm 2020 HỌC VIÊN Phạm Thị Huê iv
MỤC LỤC THÔNG TIN CHUNG ............................................................................................ II LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... III LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... IV MỤC LỤC ................................................................................................................. V DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT................................................................. VIII DANH MỤC BẢNG, BIỂU ................................................................................... IX DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................... X MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. .....................................................................1 2.1. Đối tượng nghiên cứu: .................................................................................1 2.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ....................................................................1 3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2 4. Kết cấu của luận văn ...........................................................................................2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................3 1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai và thành phố Lào Cai .....................3 1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai .................................................3 1.1.2. Giới thiệu khái quát về điện lực thành phố Lào Cai .................................4 1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc .......................5 1.2.1. Vai trò và đặc điểm...................................................................................5 1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc ...............................................6 1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc ...............................7 1.2. Vai trò của năng lượng mặt trời của thành phố Lào Cai .................................9 1.3. Một số lưu ý về năng lượng mặt trời tại thành phố Lào Cai .........................10 1.3.1. Tư vấn về lắp điện mặt trời: ...................................................................10 1.3.2. Chi phí lắp 1 hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàn chỉnh: ................10 1.3.3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời: ..................................................10 1.3.4. Thu hồi vốn khi lắp hệ thống năng lượng mặt trời: ................................11 1.4. Kết luận chương 1 ..........................................................................................11 v
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƢỚI CÓ LƢU TRỮ .........................................................................................................12 2.1. Giới thiệu: ......................................................................................................12 2.1.1. Nguyên lý hoạt động ..............................................................................12 2.1.2. Các mô hình lắp đặt ................................................................................13 2.1.2.1. Mô hình nối lưới trực tiếp (On Grid) ..............................................13 2.1.2.2. Mô hình năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid) ............................13 2.1.2.3. Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid) ................................14 2.2. Cấu trúc của hệ thống điện mặt trời ...............................................................15 2.2.1. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời nối lưới ...............................................15 2.2.2. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời độc lập ................................................15 2.2.3. Cấu trúc hệ năng lượng mặt trời lai ........................................................16 2.3. Hệ năng lượng điện mặt trời nối lưới có lưu trữ ............................................17 2.3.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic) ............................................................17 2.3.2. Bộ biến đổi một chiều - một chiều (DC/DC) .........................................21 2.3.3. Nghịch lưu nối lưới (Grid Tie Inverter) .................................................26 2.3.3.1. Nghịch lưu dòng một pha:...............................................................26 2.3.3.2. Sơ đồ nghịch lưu một pha có điểm giữa: ........................................27 2.3.3.3. Nghịch lưu áp 1 pha dạng cầu: ........................................................28 2.3.3.4. Mạch công suất của bộ nghịch lưu (cầu H).....................................29 2.3.4. Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp ......................................29 2.3.4.1. Dạng sóng sin mô phỏng: ................................................................30 2.3.4.2. Dạng sóng sin chuẩn: ......................................................................30 2.3.5. Lọc sóng hài............................................................................................31 2.3.5.1. Khái niệm về sóng hài .....................................................................31 2.3.5.2. Nguyên nhân phát sinh sóng hài .....................................................33 2.3.5.3. Tác hại sóng hài ..............................................................................33 2.3.5.4. Giải pháp lọc sóng hài .....................................................................33 2.3.6. Nguồn điện một chiều (Ắc quy) .............................................................34 2.3.6.1. Giới thiệu chung về Ắc quy ............................................................34 vi
2.3.6.2.Tiêu chuẩn ắc quy: TCVN : 4472 : 93 .............................................35 2.3.7. Hệ thống điều khiển................................................................................37 2.3.7.1. Điều khiển điện áp một chiều..........................................................38 2.3.7.2. Điều khiển nghịch lưu một pha .......................................................38 2.4. Kết luận chương 2 ..........................................................................................40 2.4.1. Căn cứ để chọn hệ thống điện mặt trời lai:.............................................40 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KINH DOANH NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI CHO THÀNH PHỐ LÀO CAI 43 3.1. Đánh giá khái quát .........................................................................................43 3.1.1. Ưu, nhược điểm của năng lượng mặt trời ..............................................43 3.1.2. Các văn bản pháp quy về điện mặt trời mái nhà ....................................45 3.2. Quan điểm và định hướng phát triển NL tái tạo ở VN đến 2030 và tầm nhìn đến 2050 ................................................................................................................46 3.2.1. Giai đoạn từ nay đến 2030 ......................................................................47 3.1.2. Định hướng đến 2050 .............................................................................47 3.3. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam và thành phố Lào Cai ..........50 3.3.1. Thực trạng phát triển NL mặt trời ở Việt Nam ......................................50 3.3.2. Tình hình phát triển điện mặt trời ở Thành phố Lào Cai .......................53 3.4. Đề xuất một số giải pháp QL và KD NLMT ở thành phố Lào Cai ...............55 3.4.1. Công tác tuyên truyền .............................................................................55 3.4.2. Việc thực hiện thủ tục của ngành Điện ..................................................58 3.4.3. Công tác kinh doanh, cung cấp thiết bị, phụ kiện, giá cả .......................59 3.4.4. Giải pháp hỗ trợ về tài chính ..................................................................60 3.4.5. Công tác quản lý vận hành điện mặt trời ................................................61 3.4. Kết luận ..........................................................................................................64 K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ ................................................................................65 1. Kết luận .............................................................................................................65 2. Kiến nghị: .........................................................................................................66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................67 vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam NLTT Năng lượng tái tạo NLMT Năng lượng mặt trời MT Mặt trời BXMT Bức xạ mặt trời DC Một chiều AC Xoay chiều MN Miền núi QL Quản lý KD Kinh doanh viii
DANH MỤC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1: Số liệu bức xạ của cả nước .........................................................................8 Bảng 2.1 Sơ đồ trạng thái đóng ngắt các khóa trên mạch cầu H ..............................29 Bảng 2.2: Dạng sóng của một số loại phi tuyến........................................................34 Bảng 2.3: Khả năng khởi động ban đầu của ắc quy ..................................................36 Bảng 2.4: Khả năng phóng điện của ắc quy ..............................................................37 ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam ................................8 Hình 2.1: Mô hình nối lưới trực tiếp .........................................................................13 Hình 2.2: Mô hình năng lượng mặt trời độc lập .......................................................14 Hình 2.3: Mô hình vừa nối lưới vừa có lưu trữ (Hybrid) ..........................................14 Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời nối lưới ...............................................15 Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời độc lập ................................................16 Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống điện mặt trời lai ........................................................17 Hình 2.7: Các tấm pin mặt trời ..................................................................................17 Hình 2.8: Mô hình tương đương của module PV......................................................19 Hình 2.9: Các họ đặc tính của PV .............................................................................21 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý bộ giảm áp Buck ..........................................................23 Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch tăng áp ................................................................24 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch Buck-Boost.........................................................24 Hình 2.13: Bộ chuyển đổi DC/DC có cách ly ...........................................................25 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn dòng.......................................26 S1, S4 đóng: i0>0; S2, S3 đóng: i0
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đề tài nghiên cứu khảo sát tiềm năng phát triển khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại tỉnh Lào Cai bằng việc thiết kế hệ thống điều khiển nhằm khai thác được nguồn năng lượng mặt trời đưa vào phục vụ sản xuất và đời sống, nhất là áp dụng cho các cơ quan cấp sở của tỉnh Lào Cai nhằm góp phần giảm tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính. Nguồn năng lượng mặt trời phong phú với nguồn bức xạ nắng trung bình là 4kW/h/m2/ngày. Bên cạnh đó việc sử dụng năng lượng mặt trời như là một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống đáp ứng nhu cầu năng lượng của các vùng dân cư không tập trung là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng và phát triển văn hoá giáo dục,… Từ những đánh giá quan trọng trên chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu tiềm năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại tỉnh Lào Cai cũng như nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống này để cung cấp cho một số phụ tải tại tỉnh Lào Cai, thực hiện thí điểm tại Thành phố Lào Cai. Vì vậy tôi chọn đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng năng lƣợng mặt trời và đề xuất giải pháp quản lý, kinh doanh cho năng lƣợng mặt trời cho thành phố Lào Cai " là đề tài thực hiện luận văn tốt nghiệp. 2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. 2.1. Đối tượng nghiên cứu: - Nguồn năng lượng tái tạo của thành phố Lào Cai và tiềm năng về điện mặt trời trên địa bàn thành phố Lào Cai. - Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai. 2.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài * Mục tiêu chung: - Nghiên cứu khảo sát tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai. - Cấu trúc của nguồn năng lượng mặt trời dạng tập trung và áp mái. 1
* Các mục tiêu cụ thể là: - Về lý thuyết: + Nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng mặt trời tại tỉnh Lào Cai. + Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp cho một số phụ tải tại Thành phố Lào Cai, Tỉnh Lào Cai; + Cấu trúc bộ nguồn năng lượng mặt trời khi vận hành độc lập và nối lưới; - Về thực tiễn: Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lượng mặt trời cho thành phố Lào Cai. 3. Phƣơng pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu: Đề tài sử dụng kết hợp 2 phương pháp nghiên cứu khảo sát, lý thuyết và thực tiễn nhằm có những đánh giá để đưa ra tính khả thi trong việc áp dụng khai thác nguồn năng lượng mặt trời cho thành phố Lào Cai. * Các công cụ, thiết bị nghiên cứu Sử dụng các phần mềm phục vụ cho khảo sát đánh giá kết quả lý thuyết và thực tiễn. 4. Kết cấu của luận văn Dự kiến kết cấu luận văn như sau Chƣơng 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Vai trò của năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng của thành phố Lào Cai. Chƣơng 2. Nghiên cứu cấu trúc hệ điện mặt trời nối lƣới có lƣu trữ Nghiên cứu mô hình đặc trưng là nguồn năng lượng mặt trời tập trung hay phân tán dưới dạng lai nối lưới có lưu trữ. Chƣơng 3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp quản lý, kinh doanh năng lƣợng mặt trời cho thành phố Lào Cai Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật, kinh tế và kinh doanh điện mặt trời từ các nguồn độc lập và nối lưới trên địa bàn thành phố Lào Cai. Kết luận và kiến nghị. 2
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai và thành phố Lào Cai Trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0, nguồn năng lượng điện luôn giữ vai trò xương sống góp phần quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia. Việc duy trì nguồn điện ổn định, liên tục luôn là bài toán đặt ra cho ngành điện hiện nay. 1.1.1. Giới thiệu về hệ thống điện tỉnh Lào Cai Hiện nay mạng lưới điện của tỉnh Lào Cai không ngừng được đầu tư xây dựng, cải tạo. Lưới điện quốc gia đã đến được các thôn, bản vùng sâu, vùng xa, vùng đặc biệt khó khăn nhất của tỉnh. Khi lưới điện ngày một phát triển thì yêu cầu cung cấp điện ổn định, liên tục đang là bài toán được đặt ra cho Công ty Điện lực Lào Cai và các Điện lực, đây cũng là một trong những tiêu chí hàng đầu mà Lãnh đạo Công ty đặt ra và hướng đến tương lai. Với thực trạng tổ chức sản xuất hiện nay Công ty Điện lực Lào Cai hiện đang quản lý: Trạm trung gian: 5 trạm/9 máy, dung lượng 47.500 kVA; Trạm biến áp phân phối 1.270 trạm/1.272 máy, dung lượng 26.874,85 kVA; 2.222 km đường dây trung áp; 3.279 km đường dây hạ áp; Tụ bù trung áp 40 bộ dung lượng 23.700 kVAR, tụ bù hạ áp 3.084 bộ dung lượng 67.075 kVAR; với tổng số 20 đường dây trung áp 35 kV, trong đó số đường dây đã khép vòng 6 đường dây cấp điện từ 15 xuất tuyến. Nằm trên địa bàn một tỉnh miền núi, bên cạnh hoạt động sản xuất, kinh doanh, một trong những mục tiêu lớn Công ty Điện lực Lào Cai hướng tới là làm sao “phủ” lưới điện đến 100% các hộ nghèo trên địa bàn tỉnh. Do đó, những năm qua, những đường dây cũ nát, cột tre, cột gỗ đã dần được thay thế bằng cột bê tông vững chắc, nguồn điện về nông thôn bảo đảm an toàn và chất lượng. Công ty Điện lực Lào Cai phấn đấu đưa điện lưới quốc gia sẽ về khắp các bản, làng. Đưa điện về vùng sâu, vùng xa là một trong những mục tiêu mà Công ty Điện lực Lào Cai đã và đang quyết liệt triển khai với mục đích tất cả người dân trên địa bàn Lào Cai sẽ được sử dụng điện lưới, kể cả những địa bàn xa xôi nhất. 3
1.1.2. Giới thiệu khái quát về điện lực thành phố Lào Cai - Nguồn điện Thành phố Lào Cai hiện đang được cấp điện trực tiếp từ lưới điện Quốc Gia thông qua hai trạm biến áp 220KV và 110 KV: + Trạm 220 KV Lào Cai 220/110 KV - 1x125MVA. + Trạm 110 KV Lào Cai 110/35/22/10 KV - 1x25MVA. - Lưới điện + Lưới 220KV: Từ trạm 220KV Lào Cai có hai tuyến 220KV đi Tân Kiều và Yên Bái: Tuyến 220KV Lào Cai - Tân Kiều (Trung Quốc) dây dẫn ACSR 300. Tuyến 220KV Lào Cai - Yên Bái dây dẫn ACSR 400. + Lưới 110KV: Từ trạm 110KV Lào Cai có các lộ xuất tuyến sau: Tuyến 110KV Lào Cai - Hà Khẩu (Trung Quốc) dây dẫn AC 185, Tuyến 110KV Lào Cai - Tằng Loỏng dây dẫn AC 185, Tuyến 110KV Lào Cai - Phong Thổ dây dẫn AC 185. + Lưới 35KV: Các tuyến 35KV hiện có trên địa bàn thành phố cấp điện đi nổi dây dẫn AC 70, AC90. + Lưới 22KV: Các khu vực hành chính, đô thị phát triển mới và một số khu vực trong đô thị cũ lưới điện 22KV hiện có đã được đầu tư hạ ngầm, sử dụng cáp ngầm trung thế XLPE 3x240 + Lưới 10KV: Trong khu vực đô thị cũ còn một số tuyến 10KV đi nổi dây dẫn AC 50, AC 70, AC90. + Lưới điện hạ thế 0,4KV trong khu vực đô thị mới và khu vực trung tâm đô thị cũ cơ bản đã được đầu tư xây dựng mới bằng hệ thống cột bê tông ly tâm cáp vặn xoắn ABC bọc cách điện tiết diện từ 50 mm2 đến 95 mm2, điện áp ổn định. Còn lại một số các khu vực dân cư ven đô thị lưới điện hạ thế 0,4KV đi nổi trên cột bê tông chữ H dùng dây nhôm bọc và dây nhôm trần A35, A50, A70 và A95. Nhu cầu sử dụng điện trong thành phố đạt 100%, tiêu chuẩn cấp điện sinh hoạt khu vực nội thị đạt khoảng 600 kwh/người/năm. - Chiếu sáng công cộng Tiếp tục nâng cao chất lượng chiếu sáng đô thị đảm bảo 100% các công trình giao thông, không gian công cộng và quảng cáo tại đô thị (bao gồm: xây mới, cải 4
tạo, nâng cấp) sử dụng các sản phẩm chiếu sáng hiệu suất cao, tiết kiệm điện, trong đó phấn đấu các công trình sử dụng đèn năng lượng mặt trời đạt tiêu chuẩn. 1.2. Vai trò, đặc điểm và hiện trạng cấp điện của các tỉnh Tây Bắc 1.2.1. Vai trò và đặc điểm Các tỉnh thuộc Tây Bắc (trong đó có tỉnh Lào Cai) chiếm một vùng rộng lớn, có rất nhiều tiềm năng, lợi thế về khí hậu, diện tích đất đai rộng, giàu khoáng sản và nhiều loại tài nguyên quý trữ lượng lớn, tiềm năng rừng , thuỷ điện phong phú, các di tích lịch sử và nhiều dân tộc có truyền thống văn hóa dân tộc đặc sắc rất thuận lợi cho phát triển du lịch. Nằm ở khu vực giáp biên giới 3 nước Việt Nam – Lào – Trung Quốc, các tỉnh Tây Bắc có thế mạnh kinh tế biên với cả Lào và Trung Quốc, đồng thời là tâm điểm giao thương và khu vực hợp tác giữa các nước thuộc Tiểu vùng sông Mê Công mở rộng. Chính phủ Việt Nam cũng đã có chính sách đầu tư riêng cho Tây Bắc, nhưng với những bất lợi như địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng thiếu và yếu kém, dân cư phân tán với nhiều dân tộc thiểu số, trình độ dân trí thấp, kinh tế chậm phát triển, đời sống nhân dân còn nhiều khó khăn, Tây Bắc vẫn là vùng kinh tế khó khăn và tỷ lệ hộ đói nghèo thuộc diện cao nhất cả nước. Các tỉnh thuộc Tây Bắc (trong đó có tỉnh Lào Cai) là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc phòng và là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khoáng sản, du lịch, kinh tế cửa khẩu, và năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời,... Do dân cư khu vực Tây Bắc tập trung nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng còn thiếu nên việc cấp điện cho phụ tải khu vực này còn gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu vực Tây Bắc là một nhu cầu có tính cấp thiết cao. Là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc phòng và là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khoáng sản, du lịch, kinh tế cửa khẩu và năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời,... Do dân cư khu vực Tây Bắc tập trung nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng còn thiếu nên việc cấp điện cho phụ tải khu vực này còn gặp rất nhiều khó 5
khăn. Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu vực Tây Bắc là một nhu cầu có tính cấp thiết cao. 1.2.2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc Theo đặc điểm cung cấp năng lượng, các tỉnh Tây Bắc phân chia thành 2 khu vực là khu vực có điện lưới, tập trung ở các xã thuộc vùng thấp, gần trung tâm các huyện, thành phố thuận tiện giao thông và khu vực vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới, có đặc điểm dân cư sống phân tán, nhu cầu năng lượng thấp, chưa có hoặc đầu tư đấu nối với lưới điện quốc gia gặp khó khăn và không kinh tế. Có một thực tế là tại các vùng nông thôn miền núi thì điện chủ yếu dùng trong sinh hoạt tiêu dùng và thường chiếm tỉ lệ rất cao, khoảng trên 70%. Theo tính toán, tiêu thụ điện các huyện vùng sâu, vùng xa Việt Nam bình quân đầu người hiện chỉ khoảng 60kWh/người.năm. Theo thống kê của EVN, số hộ gia đình nông thôn miền núi Tây Bắc nước ta (bao gồm các tỉnh Hòa Bình, Sơn La, Điện Biên và Lai Châu và một phần Lào Cai, Phú Thọ) có mức độ điện khí hóa của vùng này mới đạt khoảng hơn 74,0%, là một trong những vùng lãnh thổ có tỷ lệ điện khí hóa thấp nhất cả nước. Tình hình cấp điện phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất tại khu vực Tây Bắc như sau: - Sử dụng điện lưới quốc gia: đây là giải pháp hiệu quả nhất về mặt kinh tế – kỹ thuật, tuy nhiên giải pháp này chỉ có thể áp dụng được đối với các địa phương gần lưới điện quốc gia,… - Sử dụng máy phát diesel: được áp dụng phổ biến do có ưu điểm là chi phí đầu tư thấp và dễ vận hành. Tuy nhiên, việc sử dụng các dạng nhiên liệu như xăng, dầu để chạy máy có ảnh hưởng lớn đến môi trường và giá thành xăng dầu hiện nay đang tăng khá cao, vào khoảng 21.300đ/lít. Vì vậy thời gian sử dụng máy phát diesel trong ngày là không nhiều, chủ yếu phục vụ khi có nhu cầu và trong giờ cao điểm. - Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (NLTT): Hiện nay việc khai thác sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (đặc biệt từ các nguồn năng lượng nhiều tiềm năng là thủy điện nhỏ và năng lượng mặt trời (NLMT)) là rất phổ biến tại khu vực 6
xa lưới điện quốc gia, đã mang lại hiệu quả xã hội rất rõ rệt, tuy nhiên do chi phí đầu tư cao (ngoại trừ thuỷ điện nhỏ), nguồn năng lượng phụ thuộc thiên nhiên, không ổn định là rào cản lớn khi triển khai giải pháp này. Cho đến nay phần lớn các dự án cấp điện từ nguồn năng lượng tái tạo đều ở quy mô nhỏ, phân tán, chưa được xã hội hoá, chủ yếu do tài trợ của chính phủ, của các tổ chức quốc tế. Như vậy, có thể thấy rằng tình hình cung cấp và sử dụng điện tại khu vực Tây Bắc nói chung còn gặp nhiều khó khăn, các giải pháp cung cấp điện hiện nay đều không đảm bảo được chất lượng và sự ổn định cao. Đối với các địa phương xa lưới điện quốc gia thì giải pháp khả thi nhất là sử dụng các nguồn NLTT có tiềm năng như NLMT, thủy điện nhỏ,… để cung cấp điện năng phục vụ nhu cầu của đồng bào, chiến sĩ tại khu vực này. 1.2.3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc Các trạm khí tường vùng núi phía Bắc như Cao Bằng, Lai Châu đã tiến hành đo trong nhiều năm các số liệu khí tượng phục vụ cho ngành khí tượng thủy văn như số liệu về bức xạ mặt trời, số giờ nắng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, tốc độ gió, lượng mưa,… Các số liệu về đo bức xạ MT bao gồm cường độ trực xạ, tán xạ, tổng xạ, tổng lượng tổng xạ, số giờ nắng trung bình ngày, tháng. Khu vực Tây Bắc được đánh giá có tiềm năng năng lượng mặt trời vào loại khá trong toàn quốc do không bị ảnh hưởng nhiều bởi gió mùa và hoàn toàn có thể ứng dụng hiệu quả các công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời tại khu vực Tây Bắc. Bức xạ mặt trời trung bình năm từ 4,1 – 4,9 kWh/m2/ngày. Số giờ nắng trung bình cả năm đạt từ 1800 – 2100 giờ nắng, các vùng có số giờ nắng cao nhất thuộc các tỉnh Điện Biên, Sơn La. Số liệu bảng 2 cho thấy, thời điểm trong năm khai thác hiệu quả nhất NLMT tại khu vực Tây Bắc là vào tháng 3 đến tháng 9, trong khi vào các tháng mùa đông hiệu quả khai thác NLMT là rất thấp. 7
Số liệu bức xạ của cả nước ta như sau: Bảng 1.1: Số liệu bức xạ của cả nước Giờ nắng trong Cƣờng độ Vùng Ứng dụng năm BXMT (kWh/m2, ngày) Đông Bắc 1600-1750 3,3 – 4,1 Trung bình Tây Bắc 1750-1800 4,1 – 4,9 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700-2000 4,6 – 5,2 Tốt Tây Nguyên và Nam 2000-2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Trung Bộ Nam Bộ 2200-2500 4,3 – 4,9 Rất tốt Trung bình cả nước 1700-2500 4,6 Tốt Hình 1.1: Bản đồ số liệu bức xạ năng lượng mặt trời Việt Nam 8