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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ------------------------ NGUYỄN HỒNG QUANG TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -------------------- NGUYỄN HỒNG QUANG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LƯỚI ĐIỆN HỖN HỢP MINI CÓ CÁC NGUỒN PHÁT NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO CHO CÁC KHU VỰC NÔNG THÔN CHƯA CÓ ĐIỆN LƯỚI QUỐC GIA Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Đặng Đình Thống THÁI NGUYÊN - 2008 TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của để tài: Một trong những yếu tố thúc đẩy kinh tế - xã hội phát triển ở một vùng miền trên lãnh thổ Việt Nam phải kể đến sự tham gia của nguồn điện năng. Ngày nay với yêu cầu đặt phát triển về tất cả các mặt kinh tế, xã hội, an ninh, quốc phòng,…vấn đề đặt ra là phải cung cấp điện đến tất cả những vùng miền trong cả nước, đặc biệt là những vùng sâu, vùng xa, miền núi và hải đảo. Trên thực tế việc cung cấp điện lưới quốc gia tới các vùng sâu, vùng xa, miền núi, hải đảo từ các nguồn phát lớn như thuỷ điện, nhiệt điện đang gặp nhiều khó khăn. Mặt khác năng lượng đầu vào cho những nguồn phát này ngày càng phụ thuộc vào thời tiết và đang dần cạn kiệt, thêm vào đó là vấn đề ưu tiên điện lưới cho những vùng kinh tế trọng điểm của quốc gia, những khu đô thị…vv. Xuất phát từ tình hình thực tiễn đó, việc tìm ra những giải pháp cung cấp điện hữu hiệu và phù hợp cho những khu vực chưa có điện lưới quốc gia là rất cần thiết. Vì vậy đề tài “ Tính toán, thiết kế lưới điện hỗn hợp mini có các nguồn phát năng lượng mới và tái tạo cho các khu vực nông thôn chưa có điện lưới quốc gia” mang tính cấp bách và có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện đời sống cho nhân dân các vùng nông thôn. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: - Ý nghĩa khoa học: Đánh giá hiện tại và dự báo tương lai tình hình tiêu thụ điện năng cho một cộng đồng dân cư khu vực nông thôn chưa có điện lưới quốc gia. Mặt khác tính toán, thiết kế hệ thống phát điện mini sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo, đồng thời so sánh về kinh tế tài chính cho các phương án cấp điện. - Ý nghĩa thực tiễn: Tìm ra được phương án cung cấp điện kinh tế và phù hợp nhất với điều kiện thực tế để xây dựng dự án hệ thống phát điện hỗn hợp mini từ các nguồn phát năng lượng mới và tái tạo của địa phương, tạo điều kiện thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội cho khu vực. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3. Phương pháp nghiên cứu: Để giải quyết những vấn đề được đề cập đến trong đề tài, tác giả đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây: - Tổng quan về các nguồn và các công nghệ năng lượng mới và tái tạo, tình hình nghiên cứu và ứng dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo trên thế giới và ở Việt Nam. - Tính toán nhu cầu điện năng hiện tại và dự báo trong tương lai, xây dựng sơ đồ khối tổng quát cho hệ thống điện hỗn hợp mini dùng các nguồn năng lượng mới và tái tạo - Phân tích tính kinh tế - tài chính, đánh giá các phương án, đề xuất giải pháp tối ưu để ứng dụng công nghệ phát điện hỗn hợp mini cho những khu vực chưa có điện lưới quốc gia. 4. Nội dung nghiên cứu: Luận văn được chia làm 5 chương bao gồm các nội dung chính sau: - Các nguồn và các công nghệ năng lượng mới và tái tạo - Công nghệ phát điện hỗn hợp - Lựa chọn địa điểm xây dựng dự án - Thiết kế, tính toán hệ thống - Phân tích kinh tế - tài chính Sau đây là nội dung chi tiết: TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƯƠNG I CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 1. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo, các đặc tính của chúng 1.1. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo 1.1.1. Nguồn năng lượng mặt trời Đây là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của sự sống trên trái đất. Có thể nói đây là nguồn năng lượng rất phong phú mà thiên nhiên đã ban tặng cho chúng ta. Năng lượng mặt trời thu được trên trái đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ ặt trời đến trái đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. 1.1.2. Nguồn năng lượng gió Năng lượng gió là một dạng chuyển tiếp của năng lượng mặt trời, bởi chính ánh nắng ban ngày đã đun nóng bầu khí quyển, tạo nên tình trạng chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa nhiều vùng khác nhau, và các khối không khí từ những khu vực có áp suất cao sẽ dịch chuyển nhanh đến những vùng có áp suất thấp hơn, tạo ra hiện tượng gió thổi đều khắp trên bề mặt địa cầu. 1.1.3. Nguồn năng lượng thuỷ điện nhỏ Từ các con sông, suối chảy từ nguồn xuống biển đều mang theo một tiềm năng về năng lượng (gọi là thuỷ năng). Thông thường nguồn thuỷ năng phụ thuộc vào độ dốc sông suối và lưu lượng nước chảy qua. Nguồn thuỷ năng có thể phân bố đều hoặc không đều trên một đoạn sông suối. Để tập trung năng lượng của dòng chảy, nghĩa là để tạo được độ chênh lệch mực nước giữa thượng lưu và hạ lưu người ta sử dụng một số phương pháp kiểu trạm thuỷ điện như: Phương pháp tập trung năng lượng bằng đập ngăn, phương pháp tập trung năng lượng bằng đường dẫn và phương pháp tổng hợp tập trung năng lượng dòng chảy. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.1.4. Nguồn năng lượng sinh khối Sinh khối bao gồm các loài thực vật sinh trưởng và phát triển trên cạn cũng như ở dưới nước, các phế thải hữu cơ như: rơm rạ, vỏ trấu, bã mía, vỏ cà phê..., các loại phế thải động vật như: phân người, phân gia súc, gia cầm.... Sinh khối là nguồn năng lượng đầu tiên của loài người và mặc dù ngày nay các nguồn năng lượng hoá thạch như: tha đá, dầu mỏ, khí đốt là các nguồn năng lượng chính nhưng sinh khối vẫn còn được sử dụng với một khối lượng và tỉ lệ khá lớn, nhất là ở các nước đang phát triển. Sinh khối là một nguồn năng lượng có khả năng tái sinh. Nó tồn tại và phát triển được trên hành tinh chúng ta là nhờ có ánh sáng mặt trời. Các loại thực vật hấp thụ ánh sáng mặt trời để thực hiện các phản ứng quang hợp, biến đổi các khoáng chất, nước và các nguyên tố vô cơ khác thành các chất hữu cơ. Phản ứng quang hợp còn là phản ứng cơ bản tạo ra thức ăn cho động vật. Nếu kể đến cả sản phẩm oxy của phản ứng quang hợp ta có thể nói rằng sinh khối nói chung và thực vật nói riêng có ý nghĩa quyết định đối với sự sống trên hành tinh chúng ta. Năng lượng sinh khối hoàn toàn có thể thay thế các nguồn năng lượng hoá thạch đang bị khai thác cạn kiệt và gây ra ô nhiễm môi trường nặng nề 1.1.5. Nguồn năng lượng địa nhiệt Địa nhiệt là nguồn năng lượng tự nhiên ở trong lòng quả đất, dưới một lớp vỏ không khí không dày lắm , nhiệt độ lên đến 10000C đến hơn 40000C. Còn ở lớp trên cùng của vỏ Trái đất chỉ có nhiệt độ bình quân trong năm là 150C, dưới lớp đó là một lớp có nhiệt độ bình quân là 5400C, còn tại lớp lõi trong nhiệt độ bình quân là 70000C. Khối năng lượng khổng lồ đó tồn tại đồng hành với Trái đất và là nguồn năng lượng vô hạn sinh ra từ các chuỗi phản ứng hạt nhân, sự phân hủy các chất phóng xạ tiến hành thường xuyên trong lòng Trái đất như Thori (Th), Protactini (Pa), Urani (U)...vv, năng lượng do các phản ứng phóng xạ được tích tụ trong lòng quả đất hàng triệu năm với một lượng khổng lồ làm nóng chảy lõi quả đất dưới áp suất cao. Đi sâu xuống lòng đất 2-40m (tùy địa điểm) ta sẽ gặp tầng Thường ôn, tức TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên là tầng có nhiệt độ không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Mặt Trời. Dưới tầng Thường ôn càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng. Theo đánh giá của các chuyên gia, có khoảng 10% diện tích vỏ quả đất có chữa các nguồn địa nhiệt có thể đánh giá được tiềm năng của nó. Các nguồn này có thể cung cấp cho nhân loại một nguồn năng lượng rất lớn. 1.1.6. Nguồn năng lượng đại dương Nguồn năng lượng này được chia thành 3 loại chính: Năng lượng thuỷ triều, năng lượng nhiệt đại dương và năng lượng sóng biển. Tiềm năng là vô cùng to lớn, gió thổi trên một khoảng không gian bao la trên các đại dương sẽ tạo ra sóng biển dữ dội, liên tục và mang theo một nguồn năng lượng có thể nói là vô tận. Thuỷ triều là kết quả giữa lực hút của mặt trời, mặt trăng với quả đất và do sự chuyển động của quả đất xung quanh mặt trời, cũng như sự quay xung quanh trục nghiêng của quả đất. Với năng lượng nhiệt đại dương có thể xem như một nhà máy nhiệt hoạt động với nguồn nóng trên bề mặt và nguồn lạnh dưới tầng sâu tương tự các máy nhiệt trong các nhà máy nhiệt điện, nhưng máy nhiệt đại dương lại không cần dùng một loại nhiên liệu nào cả. Nhiệt độ đại dương không biến đổi nhiều từ ban ngày sang ban đêm và vì vậy có thể coi là nguồn nhiệt rất ổn định. tuy nhiên có thể sẽ thay đổi theo mùa và phụ thuộc vào khoảng cách đến xích đạo. Cuối cùng là năng lượng sóng biển, đây cũng là một nguồn năng lượng rất lớn và hấp dẫn. Tiềm năng năng lượng sóng biển phụ thuộc vào vị trí địa lý , thậm chí ngay ở một vị trí đã cho năng lượng sóng biển cũng biến đổi theo thời gian từng giờ, từng ngày và từng mùa. 1.2. Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo 1.2.1. Đặc tính phong phú và có thể tái sinh: Có thể nói các nguồn năng lượng mới và tái tạo (NLM & TT) rất phong phú và có sẵn , không những thế hầu hết các nguồn năng lượng này đều có thể tái tạo được .Về nguồn mà nói thì năng lượng mặt trời hết sức dồi dào, rồi gió, năng lượng thủy điện nhỏ, năng lượng sinh khối, năng lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên cũng có trữ lượng khá lớn nếu không muốn nói là khó có thể cạn kiệt được. Tiềm năng của năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (thí dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái Đất. Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này là việc khai thác các nguồn năng lượng như than đá hay dầu mỏ, những nguồn năng lượng truyền thống mà ngày nay được t iêu dùng nhanh hơn là được tạo ra rất nhiều. 1.2.2. Đặc tính sạch và bảo vệ môi trường: Tất cả các nguồn NLM & TT đều sạch nên việc sử dụng các nguồn năng lượng này sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián tiếp cho kinh tế. So sánh với các nguồn năng lượng truyền thống như: Than đá, hoá thạch hay thuỷ điện, năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường. Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội. Theo báo cáo từ Tổ chức Hoà Bình Xanh và Hội đồng Năng lượng Tái tạo châu Âu việc đầu tư vào năng lượng xanh tới năm 2030 sẽ giảm một nửa lượng phát thải CO2. Bản báo cáo này cung cấp một luận cứ kinh tế về sự luân chuyển các khoản đầu tư toàn cầu sang năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thuỷ điện, địa nhiệt và năng lượng sinh khối trong hơn nửa thế kỷ tới. 2. Các công nghệ năng lượng mới và tái tạo, ứng dụng của chúng 2.1. Các công nghệ năng lượng mới và tái tạo 2.1.1. Công nghệ năng lượng mặt trời 2.1.1.1. Công nghệ nhiệt mặt trời a. Hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính là một trong những hiệu ứng quan trọng nhất được ứng dụng để khai thác năng lượng mặt trời (NLMT). Ta khảo sát một hộp thu nhiệt mặt TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên trời như hình 1.1. Mặt trên hộp được đậy bằng tấm kính (1). Thành xung quanh và đáy hộp có lớp vật liệu cách nhiệt dày (2). Đáy trong của hộp được làm bằng tấm kim loại dẫn nhiệt tốt, mặt trên của nó phủ một lớp sơn đen, hấp thụ nhiệt tốt và được gọi là tấm hấp thụ (3). Hình 1.1. Sơ đồ hộp thu NLMT theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính Các tia bức xạ mặt trời (BXMT) có bước sóng λ < 0,7µm tới mặt hộp thu, đi qua tấm kính phủ phía trên (1), tới bề mặt tấm hấp thụ (3). Tấm này hấp thụ năng lượng BXMT và chuyển hoá thành nhiệt làm cho tấm hấp thụ nóng lên, khi đó nó trở thành nguồn phát xạ thứ cấp phát ra các tia bức xạ nhiệt có bước sóng λ > 0,7µm , hướng về mọi phía. Các tia đi lên phía trên bị tấm kính ngăn lại, không ra ngoài được. Nhờ vậy, hộp thu liên tục nhận BXMT nên tấm hấp thụ được nung nóng dần lên và có thể đạt đến nhiệt độ hàng trăm độ. Như vậy năng lượng nhiệt mặt trời bị "giam" trong hộp, giống như một cái bẫy nhiệt - năng lượng vào được nhưng không thể ra đựơc. Đó là nguyên lý “hiệu ứng nhà kính”. b. Bộ thu phẳng Bộ thu phẳng có hình khối hộp chữ nhật, trên cùng được đậy bằng một hay vài lớp kính xây dựng trong suốt. Cũng có thể thay lớp kính này bằng các tấm trong suốt khác như thuỷ tinh hữu cơ, polyester, v.v... Đối với vật liệu ngoài thuỷ tinh tuy có độ bền cơ học cao hơn, nhưng độ già hoá lại nhanh, do đó hệ số truyền qua sau khoảng 5 –10 năm có thể giảm 5 ÷ 10%. 4 1 2 3 TÊm kÝnh Líp vá c¸ch nhiÖt TÊm hÊp thô Tia s¸ng mÆt trêi 1 2 3 4 TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tấm hấp thụ là một tấm kim loại dẫn nhiệt tốt, mặt trên có phủ một lớp sơn hấp thụ ánh sáng màu đen. Lớp hấp thụ cần có hệ số hấp thụ càng cao càng tốt, ví dụ > 85%, thì hiệu suất bộ thu sẽ có thể có giá trị cao. Ngoài ra, tấm hấp thụ bằng vật liệu kim loại còn để việc hàn các thành phần khác (ví dụ ống nước bằng kim loại nếu bộ thu dùng để đun nước nóng) được dễ dàng hơn. Thành hộp xung quanh và đáy hộp là một lớp vật liệu cách nhiệt khá dày để giảm hao phí nhiệt từ tấm hấp thụ ra xung quanh. Vật liệu cách nhiệt thường dùng là “xốp bọt biển” (polystyrene) màu trắng rất nhẹ được sản xuất dưới dạng tấm hoặc hạt,... cũng có thể dùng vật liệu khác như bông thuỷ tinh, mút, gỗ khô, mùn cưa,... Nếu cách nhiệt tốt thì trong những ngày nắng, nhiệt độ tấm hấp thụ có thể đạt đến 100 ÷115oC hoặc cao hơn. 2.1.1.2. Công nghệ điện mặt trời a. Công nghệ nhiệt điện mặt trời Người ta sử dụng bộ thu hội tụ đi kèm bộ dõi theo mặt trời (tracker) để hội tụ các tia mặt trời đúng diện tích cần thiết kế. Đối với các bộ thu không yêu cầu độ hội tụ cao thì sự định hướng bộ thu có thể chỉ cần điều chỉnh vài ba lần trong một ngày và có thể thực hiện bằng tay. Nhưng với các bộ thu yêu cầu độ hội tụ cao thì cần phải điều chỉnh sự định hướng bộ thu một cách liên tục. Đa số các bộ hội tụ này là các bộ hội tụ máng parabol, các tia sáng mặt trời được hội tụ lại trên đường tiêu hội tụ, tại đường tiêu này nhiệt độ có thể đạt 4000C hay cao hơn. b. Công nghệ pin mặt trời (PMT) Đây còn gọi là công nghệ pin quang điện, khác với công nghệ nhiệt điện mặt trời là năng lượng mặt trời được hội tụ nhờ các hệ thống gương hội tụ để tập trung ánh sáng mặt trời thành các nguồn nhiệt có mật độ năng lượng thì ở công nghệ PMT, năng lượng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành điện năng nhờ các tế bào quang điện bán dẫn được chế tạo từ các vật liệu bán dẫn điện. Các PMT sản xuất ra điện năng một cách liên tục chừng nào còn bức xạ mặt trời tới nó. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo một pin mặt trời tinh thể Si Khi chiếu ánh sáng mặt trời vào mặt trên của pin, ánh sáng sẽ tạo ra trong các lớp bán dẫn lân cận lớp tiếp xúc pn (4) các cặp điện tử – lỗ trống. Các cặp này là các hạt dẫn điện mang điện tích âm (điện tử) và điện tích dương (lỗ trống). Do tính chất đặc biệt của lớp tiếp xúc bán dẫn, nên tại lớp tiếp xúc (4) đã có sẵn một điện trường tiếp xúc Etx. Điện trường này lập tức tách điện tử và lỗ trống trong các cặp điện tử, lỗ trống vừa được ánh sáng tạo ra và bắt chúng chuyển động theo các chiều ngược nhau để tạo thành dòng điện. Vì vậy nếu nối các điện cực trên và dưới bằng một dây dẫn có bóng đèn (7) thì sẽ có một dòng điện qua bóng đèn và đèn sáng. Hiện tượng chiếu ánh sáng vào lớp tiếp xúc bán dẫn pn ta thu được dòng điện ở mạch ngoài được gọi là hiệu ứng Quang - Điện. Như vậy PMT hoạt động dựa trên hiệu ứng quang- điện để sản xuất điện. 2.1.2. Công nghệ thuỷ điện nhỏ 2.1.2.1. Phương pháp tập trung năng lượng bằng đập ngăn 4 3 5 6 12 ¸nh s¸ng mÆt trêi 7 Líp chÊt chèng ph¶n x¹ ¸nh s¸ng §iÖn cùc lưới mÆt trªn Líp b¸n dÉn n_Si 1 2 3 Líp tiÕp xóc b¸n dÉn p_n Líp b¸n dÉn p_Si §iÖn cùc dưới Bãng ®Ìn 4 5 6 7 TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Phương pháp này là đắp đập tạo nên độ chênh mực nước giữa thượng lưu và hạ lưu (TL - HL). Đập có nhiều loại: đập đất, đập đá và đập bêtông. Còn trạm thuỷ điện có thể bố trí sau đập hay trong lòng đập. Trạm thuỷ điện này gọi là trạm thuỷ điện sau đập hay trạm thuỷ điện trong lòng đập. Vì độ cao đập hạn chế nên phương pháp này được sử dụng chỉ cho các đoạn sông suôid có độ dốc nhỏ. Cột nước toàn phần của trạm thuỷ điện được xác định bằng hiệu mực nước TL và HL. 2.1.2.2. Phương pháp tập trung năng lượng bằng đường dẫn Phương pháp này sử dụng đường dẫn để tạo độ chênh mực nước giữa thượng lưu và hạ lưu. Trạm thuỷ điện này gọi là trạm thuỷ điện đường dẫn. Đường dẫn có thể bằng đường ống hoặc kênh dẫn. Trạm thuỷ điện dạng này thích hợp với các con sông, suối có độ dốc lớn hay có bậc thác. 2.1.2.3. Phương pháp tổng hợp tập trung năng lượng dòng chảy Phương pháp này tạo độ chênh mực nước bằng đập ngăn và bằng đường dẫn đối với đoạn sông có độ dốc khác nhau. Độ chênh mực nước của trạm bằng tổng độ chênh mực nước đập tạo nên và độ chênh của đường dẫn. Trạm thuỷ điện dạng này gọi là trạm thuỷ điện tổng hợp. Cột áp toàn phần được xác định bằng tổng cột áp do đập và đường dẫn tạo nên. 2.1.3. Công nghệ năng lượng gió Năng lượng gió (NLG) thường được khai thác từ các trạm đặt ở độ cao (20- 70)m so với bề mặt trái đất. Trên độ cao lớn (8-12)km gọi là tầng đối lưu, có gió thường xuyên hơn và gọi là dòng chảy luồng (hay luồng khí). Gió loại này có vận tốc lớn (25-80)m/s, tiềm năng năng lượng của chúng lớn hơn nhiều. Đặc tính gió ở tầng này khác nhiều so với đặc tính gió trên mặt đất. Song sử dụng gió ở độ cao này gặp phải một số khó khăn rất lớn về mặt kỹ thuật khi chuyển tải điện từ độ cao lớn tới mặt đất. Đặc tính quan trọng nhất đánh giá động năng của gió là vận tốc. Dưới ảnh hưởng của một loạt các yếu tố khí tượng (sự nhiễu loạn khí quyển, sự thay đổi tác động của mặt trời và lượng năng lượng nhiệt truyền tới mặt đất...), đồng thời các điều kiện địa hình tại chỗ, tốc độ gió thay đổi cả về giá trị và hướng. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Đặc trưng của NLG là tập hợp các dự liệu cần thiết và đủ độ tin cậy đặc trưng cho gió như là một nguồn năng lượng và cho phép làm rõ giá trị năng lượng của nó. Đó cũng là một hệ thống các dữ liệu đặc trưng cho chế độ gió ở các vùng khác nhau, trên cơ sở đó có thể tính toán các chế độ và thời g ian làm việc của tổ máy với công suất này hoặc khác, và năng lượng tổng cộng có thể khai thác được. Đặc tính đặc trưng quan trọng nhất là mật độ phân bố các vận tốc gió khác nhau, diễn biến các chu kỳ làm việc và sự lặng gió, các chế độ vận tốc cực đại (bão). Ngoài ra cần phải kể đến là hàm quy luật thống kê tần số biến đổi vận tốc gió trong khoảng thời gian xác định. Khi biết quy luật xác định và thông số của hàm này và khi có các đặc tính của các tổ máy NLG, có thể đánh giá được năng lượng sản ra, thời gian dừng làm việc, hệ số sử dụng, công suất lắp đặt, hiệu quả kinh tế...vv. 2.1.4. Công nghệ năng lượng sinh khối 2.1.4.1. Các công nghệ nhiệt hoá Công nghệ sinh hoá sử dụng các phản ứng lên men sinh khối như lên men rượu, lên men kỵ khí nhờ các chủng loại vi sinh để biến đổi sinh khối ở áp suất và nhiệt độ thấp thành các loại nhiên liệu khí (khí sinh học) hoặc lỏng (ethanol, methanol…). 2.1.4.2. Các công nghệ biến đổi sinh hoá Ngược lại công nghệ nhiệt hoá sử dụng các quá trình nhiệt độ cao để biến đổi sinh khối nhờ các quá trình đốt cháy, nhiệt phân, khí hoá, chất lỏng. 2.1.5. Công nghệ năng lượng địa nhiệt Địa nhiệt là nguồn năng lượng nhiệt tự nhiên ở trong lòng Quả đất. Có 4 loại nguồn địa nhiệt. Đó là: nguồn nước nóng, nguồn áp suất địa nhiệt, nguồn đá nóng khô, các núi lửa hoạt động và magma. Nguồn nước nóng là nguồn nước bị nung nóng dưới áp suất cao, các nguồn hơi nước hay hỗn hợp của chúng ở trong các tầng đá xốp rỗ, hoặc ở trong các khe nứt gãy của đá, nó bị giữ lại bởi một lớp đá khác đặc kín và không thấm. Nguồn áp suất địa nhiệt là các nguồn chứa nước muối có nhiệt độ trung bình TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên và chứa khí metan hoà tan. Các nguồn này bị vỏ quả đất nén lại dưới áp suất cao dưới các tầng trầm tích sâu và bị bao bọc bởi các lớp đất sét và trầm tích không thấm nước. Các nguồn đá nóng khô bao gồm các khối đá ở nhiệt độ cao từ 90 0C đến 6500C. Các nguồn đá này có thể bị nứt gãy nên có thể chứa một ít hoặc không có nước nóng. Để khai thác nguồn địa nhiệt này người ta khoan sâu đến tầng đá, tạo ra các nứt gãy nhân tạo, sau đó sử dụng một chất lỏng nào đó làm chất vận chuyển nhiệt bơm qua tầng đá đã bị nứt gãy để thu nhiệt. Năng lượng địa nhiệt ở các lỗ hổng núi lửa đang hoạt động. Magma là đá nóng chảy có nhiệt độ nóng chảy từ 7000C đến 16000C. Khi còn nằ m dưới vỏ quả đất đá nóng chảy là một phần của vỏ quả đất có độ dày khoảng từ 24km đến 48km. Các nguồn Magma chứa một nguồn năng lượng khổng lồ, lớn nhất trong các nguồn địa nhiệt, nhưng nó ít khi ở gần mặt đất nên việc khai thác rất khó khăn. 2.1.6. Công nghệ năng lượng đại dương 2.1.6.1. Năng lượng thuỷ triều Năng lượng thuỷ triều có tính chu kỳ, có thể là nửa ngày, nửa năm hoặc dài hơn. Các chu kỳ này ảnh hưởng đến độ chênh lệch của thuỷ triều. Biên độ của các chu kỳ thuỷ triều tăng lên một cách rất đáng kể, ở một số vùng biển có địa hình đặc biệt như ở các cửa sông, ở các vịnh dạng hình phễu, ở các khu vực có các đảo hay các doi đất chia mặt biển thành từng ngăn tạo ra sự phản xạ và cộng hưởng sóng biển. 2.1.6.2. Năng lượng nhiệt đại dương Có thể xem như một nhà máy nhiệt hoạt động với nguồn nóng trên bề mặt và nguồn lạnh dưới tầng sâu tương tự các máy nhiệt trong các nhà máy nhiệt điện, nhưng máy nhiệt đại dương lại không cần dùng một loại nhiên liệu nào cả. 2.1.6.3. Năng lượng sóng biển Đây cũng là một nguồn năng lượng rất lớn và hấp dẫn. Tiềm năng năng lượng sóng biển phụ thuộc vào vị trí địa lý, thậm chí ngay ở một vị trí đã cho năng lượng sóng biển cũng biến đổi theo thời gian từng giờ, từng ngày và từng mùa. Tuỳ TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên theo nguyên lý hoạt động mà các thiết bị khai thác sóng biển được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo theo từng loại khác nhau. 2.2. Các ứng dụng 2.2.1. Ứng dụng của năng lượng mặt trời 2.2.1.1. Sản xuất nước nóng Hình 1.3. Sơ đồ một bộ thu để sản xuất nước nóng Về cơ bản một thiết bị sản xuất nước nóng là một bộ thu nhiệt mặt trời (NMT). Trong thiết bị đun nước, người ta hàn vào tấm hấp thụ một hệ thống ống kim loại (như các ống bằng đồng hay ống nước mạ kẽm, xem hình 1.3) và sau đó cho nước chảy qua hệ ống đó. Nhiệt từ tấm hấp thụ sẽ được truyền qua thành ống vào nước và làm nước nóng dần lên. 2.2.1.2. Sấy bằng nhiệt mặt trời Phần lớn các thiết bị sấy hiện đại đều sử dụng hiệu ứng nhà kính. Khí nóng được tạo ra trong bộ thu hoặc buồng thu nhiệt mặt trời và được cho thổi qua sản phẩm sấy theo chu trình đối lưu tự nhiên hay đối lưu cưỡng bức. 2.2.1.3. Sưởi ấm nhà cửa, chuồng trại 4 1 2 3 5 N­íc nãng ra N­íc l¹nh vµo TÊm kÝnh Líp vá c¸ch nhiÖt TÊm hÊp thô 1 2 3 Tia s¸ng mÆt trêi èng dÉn n­íc kim lo¹i 4 5 (a) (b) TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.4. Hệ thống sưởi ấm nhà cửa hay chuồng trại sử dụng NMT NMT cũng thường được sử dụng để sưởi ấm nhà cửa, chuồng trại chăn nuôi trong mùa đông. Hình 1.4 là một hệ thống sưởi ấm nhà cửa, chuồng trại nhờ không khí nóng được sản xuất ra từ các bộ thu NMT. 2.2.1.4. Nguồn điện PMT nối lưới Dàn PMT gồm nhiều modun PMT được ghép nối lại với nhau (nối nối tiếp, song song hay hỗn hợp) và lắp đặt trên mái nhà hay nơi có nắng suốt ngày. Khi có nắng dàn PMT phát ra dòng điện một chiều. Dòng điện này được cho qua Bộ biến đổi điện (inveter) để biến đổi thành dòng điện xoay chiều (ví dụ dòng điện 230V, 50Hz) và qua công tơ điện CT1 đưa vào lưới điện quốc gia (hay địa phương). Trong phương pháp này mạng lưới điện quốc gia hay địa phương đóng vai trò như một hệ thống tích trữ điện năng (hay một ngân hàng điện năng). Tuy nhiên phương pháp này chỉ ứng dụng được những khu vực có điện lưới. 1 1 2 3 3 4 5 Bé thu n¨ng lượng mÆt trêi B×nh tÝch nhiÖt B¬m hay qu¹t 1 2 3 Nguån ®èt dù phßng Hệ thèng èng ế sưởi 4 5 TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.2.2. Ứng dụng của năng lượng thuỷ điện nhỏ 2.2.2.1. Tuabin nước chạy máy phát điện Tuabin được nối trực tiếp với máy phát điện hoặc gián tiếp thông qua các bộ truyền động. Công suất của máy phát điện sẽ được xác định theo công suất của tuabin, còn vòng quay của máy phát được chọn theo số vòng quay đồng bộ. 2.2.2.2. Tuabin kéo bơm Để phục vụ cho việc cung cấp nước sinh hoạt và nước tưới cho vùng sâu, vùng xa, nơi có nguồn thuỷ năng nhỏ, người ta sử dụng tuabin để trực tiếp kéo bơm. Tổ hợp như vậy gọi là bơm thuỷ luân. Tuabin kéo bơm có hai loại: Buồng hở và buồng kín. 2.2.3. Ứng dụng của năng lượng gió 2.2.3.1. Ứng dụng động cơ gió phát điện Động cơ gió phân làm 3 loại: Loại cánh dạng khí động, loại rôto cánh phẳng trục đứng và loại rôto cánh tròn trục đứng. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của động cơ gió là để chạy máy phát điện. Các động cơ gió dùng để kéo máy phát điện thường là các máy ít cánh có số vòng quay tương đối lớn. Điều quan trọng khi dùng động cơ gió chạy máy phát điện là phải đảm bảo sự phối hợp tải giữa động cơ gió và máy phát điện , vì máy phát điện thường có tốc độ quay lớn hơn động cơ gió do đó cần sử dụng máy phát có tốc độ quay thấp hoặc sử dụng các bộ truyền trung gian như hộp số, đai truyền, biến tốc thuỷ lực...vv. 2.2.3.2. Ứng dụng động cơ gió bơm nước Đây là ứng dụng quan trọng thứ hai của NLG. Người ta sử dụng các loại bơm khác nhau ghép nối với động cơ gió để bơm nước. Có thể chia động cơ gió bơm nước làm hai nhóm: Nhóm động cơ gió bơm nước cột áp thấp, lưu lượng lớn. Chiều cao bơm chỉ (1 -2)m. Loại này hay dùng cho các vùng làm muối và tưới ruộng lúa. Nhóm thứ hai thuộc loại cột áp cao, lưu lượng nhỏ. Chiều cao cột nước đạt tới (15- 35)m. Loại này phục vụ chủ yếu tưới cà phê, hồ tiêu, chè trên các vùng cao nguyên. 2.2.4. Ứng dụng của năng lượng sinh khối TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Khí sinh học có rất nhiều ứng dụng như thắp sáng, dùng làm nhiên liệu đun nấu, phát điện, v.v... Ngoài ra công nghệ khí sinh học còn là một công nghệ làm sạch môi trường. 2.2.5. Ứng dụng của năng lượng địa nhiệt Nhiệt từ các nguồn hay từ mỏ địa nhiệt có thể khai thác nhờ sử dụng một số chất lỏng tự nhiên của quả đất để làm chất làm việc vận chuyển nhiệt. Năng lượng nhiệt này có thể cho qua tuabin để phát điện hoặc dùng một cách trực tiếp cho các quá trình gia nhiệt hoặc chế biến nhiệt công nghiệp. Để khai thác các nguồn địa nhiệt người ta thường sử dụng phương pháp khoan như: khai tác dầu hay khí đốt. Đối với các nguồn địa nhiệt nông và nhiệt độ không cao (thấp hơn 1700C) thường người ta khai thác nhiệt một cách trực tiếp hoặc sử dụng gián tiếp qua bộ trao đổi nhiệt. Để sử dụng năng lượng điạ nhiệt có hiệu quả thông thường người ta sử dụng ngay tại chỗ, nơi có nguồ._.n địa nhiệt khai thác, vì khi dẫn nhiệt đi xa (ống dẫn) hao phí nhiệt sẽ lớn. Năng lượng địa nhiệt có nhiệt độ thấp hay trung bình có thể dùng để sưởi ấm hay sản xuất nước nóng cho các mục đích sinh hoạt trong các gia đình hay các cơ sở công cộng như: trường học, bệnh viện, nhà hàng, khách sạn...vv. Các chất lỏng địa nhiệt cũng được dùng để tạo ra nguồn nhiệt cho các quá trình công nghiệp như sản xuất hoá chất hay đun nấu. Nhiệt và hơi nước từ nguồn địa nhiệt cũng được sử dụng cho công nghiệp thực phẩm, sản xuất hàng hoá tiêu dùng, sưởi ấm chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm hay sử dụng trong các nhà kính trồng rau quả...vv. Năng lượng địa nhiệt có thể dùng quay các động cơ tạo ra cơ năng. Trong các chất lỏng địa nhiệt còn chứa nhiều kim loại và khoáng chất quý như: kali, cacbonat, bạc, bo, chì, kẽm...vv. Thu hồi các chất này khi khai thác các nguồn các nguồn địa nhiệt cũng là một nguồn sản phẩm phụ rất có giá trị. 2.2.6. Ứng dụng của năng lượng đại dương 2.2.6.1. Phát điện khi thuỷ triều lên, xuống hoặc cả hai chiều Khi thuỷ triều lên hoặc xuống người ta tạo ra sự chênh lệch giữa nước trong TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên hồ với nước bên ngoài làm cho cột nước có độ cao xác định nhờ hệ thống các kênh dẫn. Sau đó mở các cửa kênh cho nước dẫn qua các tuabin và phát điện. Các tuabin làm việc đến khi nào cột nước giữa mực nước biển ngoài cửa kênh và trong hồ giảm một nửa thì dừng lại. 2.2.6.2. Nhà máy nhiệt điện đại dương Nước nóng ở lớp nước bề mặt đại dương được dùng để làm nóng một lớp chất lỏng có nhiệt độ bay hơi thấp - chất lỏng này được gọi là chất lỏng làm việc – như Amoniac, Freon hay Propan. Chất lỏng làm việc khi đi qua buồng có áp suất thấp sẽ bị bốc hơi. Hơi này được cho qua tuabin làm quay tuabin phát điện, sau đó hơi đi qua buồng ngưng tụ được làm lạnh bằng nước biển lạnh lấy từ các tầng nước sâu và được bơm trở về buồng hoá hơi, ...vv Một ứng dụng khác là nước biển nóng được làm “bay hơi nổ” trong một buồng chân không. Hơi nước được dẫn để xả qua một tuabin hơi để phát điện, sau đó đi vào bình ngưng tụ dùng nước biển lạnh tự nhiên. Điều hấp dẫn của hệ thống này là hơi nước sau khi ngưng tụ trong buồng ngưng tụ là nước sạch đã được chưng cất. Nó có thẻ dùng như một nguồn nước sạch phục vụ sinh hoạt và công nghiệp. 3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng các nguồn điện từ NLM & TT 3.1. Trên thế giới Quốc gia đầu tiên phát triển ở lĩnh vực NLM & TT phải kể đến là Đức. Tại quốc gia này chủ yếu ứng dụng nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió để phục vụ nhu cầu sử dụng. Hệ thống cung cấp điện đã tương đối ổn định dựa trên một hạ tầng cơ sở tập trung với các nhà máy phát điện lớn và mạng lưới dẫn điện đường dài. Việc cung cấp điện ngày một tăng thông qua các thiết bị dùng năng lượng gió hay quang điện có thể sẽ thay đổi hạ tầng cơ sở này trong thời gian tới. Tại nhật bản đang nghiên cứu và sẽ tung ra thị trường các tế bào năng lượng mặt trời nhỏ hình cầu có thể nhận ánh sáng mặt trời từ mọi hướng với hiệu suất chuyển đổi quang điện cao.Các tế bào này có tên gọi Sphelar, đường kính 1 - 1,5 mm. Sphelar có thể tạo ra năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời trực tiếp hay gián tiếp và có thể thu năng lượng theo bất cứ hướng nào (không nhất thiết phải đối diện TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên trực tiếp với mặt trời). Ngoài ứng dụng trong việc tạo năng lượng điện dùng cho sinh hoạt, các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu ứng dụng Sphelar vào trong điện thoại di động. Điện gió đã được sử dụng phổ biến ở Châu Âu và là một nguồn điện rất có tiềm năng. Tây Ban Nha và Đan Mạch. mỗi năm người ta lại cho xây dựng thêm khoảng 30% số nhà máy điện gió mới đem lại sản lượng 15 tỷ kWh. Hiện Đan Mạch là nước có nhà máy điện gió ven bờ biển lớn nhất thế giới. Hà Lan cũng có trang trại gió lớn, chạy dài 5 km ven biển. Tổ chức đa quốc gia AMEC và Năng lượng Anh tới đây sẽ lắp 300 tuốc bin gió trên các bãi hoang và đầm lầy của mũi đảo phía bắc Scotland. Với vốn đầu tư 500 triệu bảng Anh, dự tính đây sẽ là nhà máy điện gió lớn nhất châu Âu, cho khoảng 1% tổng nhu cầu điện của Anh. Người ta cũng lắp đặt tuốc bin từ suốt phía Tây Ireland đến biển Baltic. Nước Mỹ đã có một số trạm gió đầu tiên tại Bắc Dakota. Chính phủ thuê đất của nhân dân với giá 2.000 USD/năm (bình thường họ thu được 500USD/năm từ nông nghiệp). Điện khí hydro chỉ vài năm nữa sẽ hết sức thông dụng. ở Ireland, từ các năm 70, người ta đã lắp đặt các giàn địa nhiệt để tận dụng tiềm năng to lớn của các núi lửa và suối nước nóng đang hoạt động, nhằm sản xuất điện. Đến nay, họ đã tìm cách tách khí hydro nguyên chất ra khỏi hơi nước để chạy máy. Những thử nghiệm quy mô đầu tiên về loại khí này đã được các hãng Demler Critler, Shell và Liên minh châu Âu tài trợ, khoảng vài chục triệu Euro. Vào năm 2005, tại đây xe buýt, xe hơi, các tàu đánh bắt cá sử dụng nguyên liệu hydro đã được thử nghiệm và thu được kết quả tốt. Trong tương lai sẽ triển khai ứng dụng rộng rãi vào tất cả các phương tiện (khoảng 30 - 40 năm tới). Khí hydro có rất nhiều trên mặt nước các sông hồ, đại dương và sẽ là một nguồn năng lượng vô tận, sạch, không độc, không gây ô nhiễm. 3.2. Tại Việt Nam Về vấn đề này hiện nay ở Việt Nam nói chung vẫn còn khá mới mẻ. Trước đây thì nhà nước chưa quan tâm nhưng 5 năm trở lại đây thì có chuyển biến khá mạnh về nguồn năng lượng tái tạo. Từ đó có chính sách hổ trợ nghiên cứu và đầu tư cho nguồn này. Cũng do thiếu điện nên nay là cơ hội cho năng lượng tái tạo phát TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên triển. Đầu tư nay cũng khá lớn như vay tiền ngân hàng thế giới, Dự án ODA Phần Lan cung cấp điện mặt trời cho khoảng 300 xã miền núi khó khăn, các xã vùng sâu vùng xa. Ngoài ra những dự án dưới 10 triệu đô thì khá nhiều. Việc hợp tác với các Tổ chức Phi chính phủ trong lĩnh vực này cũng nhiều. Hiện nay tại trung tâm Năng Lượng Mới thuộc Đại học Bách khoa Hà nội có nhiều hợp tác trong lĩnh vực này, song song với việc quan hệ hợp tác với các tổ chức này thì trung tâm này còn thường xuyên nghiên cứu và đưa vào lắp đặt nhiều dự án cung cấp điện bằng những nguồn năng lượng tái tạo tại hơn 30 Tỉnh thành trên cả nước chưa có điện lưới quốc gia như: Tỉnh Bắc Giang, Bình Định, Quảng Trị ...vv. Đánh giá chung nhất ở Việt Nam các dạng năng lượng tái tạo hay năng lượng mới đều có. Về nguồn mà nói thì năng lượng mặt trời rất phong phú, rồi gió, năng lượng thủy điện nhỏ, năng lượng sinh khối, năng lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt. Về năng lượng mặt trời đã thiết kế lắp đặt khoảng 1,5 MW, trong đó khoảng 35% cho thông tin viễn thông, 30% cho giao thông đường thuỷ, 30% cho hộ gia đình và cơ quan, cộng đồng nông thôn vù ng sâu, vùng xa, miền núi và 5% cho các ứng dụng khác. Các hệ thống lớn nhất là Trung tâm Hội nghị Quốc gia (150kWp), Mang Yang Gia Lai (100 kWp). Năng lượng mặt trời ở nước ta theo đánh giá thì khá nhất là từ Đà Nẵng trở vào. Còn về ứng dụng nhiệt mặt trời ở nước ta mới chủ yếu là để thiết kế, sản xuất, lắp đặt các thiết bị đun nước nóng sinh hoạt cho hộ gia đình, khách sạn, trường học, bệnh viện, ... khoảng 1,5 triệu m2 đã được lắp đặt. Trữ lượng thì khá lớn, tiềm năng của các nguồn như thủy điện nhỏ rất lớn như khu vực miền núi phía Bắc, phía Tây dọc biên giới Việt Lào. Tính đến nay đã xây dựng 300 trạm loại công suất 100kW với tổng công suất 100MW. Hiện chỉ còn khoảng 100 trạm với tổng công suất 70MW đang hoạt động, khoảng 13- 14 vạn gia đình khu vực miền núi đang sử dụng các máy thuỷ điện siêu nhỏ (công suất từ 200W đến vài kW). Thuỷ điện nhỏ là công nghệ ưu tiên số một trong các công nghệ năng lượng tái tạo đối với Việt Nam. Năng lượng sinh khối trong rừng cũng rất lớn , ngoài ra còn hai nguồn năng TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên lượng sinh khối khác là bã mía thì chưa tận dụng hết nguồn hoàn toàn chưa sử dụng là vỏ trấu. 63% của 4,5 triệu tấn bã mía đã được sử dụng để phát điện 150 – 200MW, 23% của 6,5 triệu tấn trấu được dùng cho mục đích năng lượng. Dự á n đang thực hiện: Nhà máy xử lý rác để sản xuất điện 15MW và phân hữu cơ NPK 1500-3000 tấn/năm đang thực hiện ở Thành Phố Hồ Chí Minh. Khí sinh học tiềm năng cũng lớn vì chăn nuôi hiện nay cũng ở qui mô công nghiệp, trang trại. Khoảng 60 000 hầm khí sinh học có thể tích từ 3 đến 30m3 đã được xây dựng và đang sản xuất khoảng 110 triệu m3 khí/năm, 70% là qui mô gia đình. Năng lượng gió Việt Nam thì không tốt bằng các nước châu Âu , thế nhưng dọc bờ biển và hải đảo thì Việt Nam cao nhất so với các nước trong khu vực. Đã lắp đặt được 1 tua bin 800kW ở đảo Bạch Long Vĩ (năm 2004) nhưng không có thông tin gì về hoạt động của hệ thống này . Khoảng 900 tuabin gió với công suất trong giải từ 150W đến 10kW đã được lắp đặt cấp điện cho các hộ gia đình hay cụm gia đình khu vực bờ biển, hải đảo,...Hiện nay chỉ còn khoảng 130 máy còn hoạt động. Khoảng 10 hệ thống đo gió ở các độ cao từ 20 đến 50m đang hoạt động. Một số dự án đang được chuẩn bị: Phương Mai (Qui Nhơn) 15MW, Tu Bông (Khánh Hoà) 20MW. Hiện nay đang xây dựng một số cột đo gió độ cao trên 40 mét, khi đánh giá được thì mới có thể khai thác. Năng lượng địa nhiệt của Việt Nam cũng khá nhiều nguồn, có đến 300 nơi có thể khai thác nhưng đến nay chưa có nghiên cứu sâu để khai thác ứng dụng. Năng lượng đại dương gồm nguồn sóng biển, thủy triều và nhiệt đại dương thì cho đến nay ở Việt Nam vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào để khai thác. Tại Los Angeles, California ngày 23-9-2007 Tập đoàn Tài chính EurOrient (“EurOrient”) công bố kế hoạch thúc đẩy phát triển các nguồn năng lượng tái tạo và sạch hơn tại khu vực miền Bắc Việt Nam, đồng thời dự tính sẽ quyết định đầu tư 125 triệu USD nhằm góp phần phát triển năng lượng điện chạy bằng sức gió. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP 2.1. Hệ thống điện hỗn hợp và lưới điện mini 2.1.1. Đặt vấn đề Các hệ thống điện hỗn hợp ra đời là kết quả tất yếu do cuộc khủng hoảng dầu lửa và sự nhận thức về môi trường, các hệ thống năng lượng tái tạo (NLTT) đã được triển khai trong các chương trình năng lượng ở nhiều quốc gia trên thé giới. Thuỷ điện nhỏ, mặt trời, sức gió, khí sinh học ...vv là các nguồn năng lượng sạch, tái tạo hiện đang được áp dụng rộng rãi nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng thông qua các phương thức nối trực tiếp với lưới điện, cấp điện độc lập, và các dạng ứng dụng khác như: Bơm nước, thông tin liên lạc, thắp sáng ở các vùng sâu xa chưa có điện lưới quốc gia. Hệ thống điện hỗn hợp (còn gọi là hệ lai ghép) NLTT-Diezen là sự ghép nối giữa nguồn NLTT và máy phát điện Diezen đã và đang được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới với các ưu điểm như: giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm chi phí bảo dưỡng, kéo dài tuổi thọ và giảm tiêu thụ nhiên liệu ...vv. Theo báo cáo mới nhất của Tổng công ty Điện lực Việt Nam số xã chưa có điện lưới chiếm gần 20%, số hộ chưa có điện chiếm tỉ lệ gần 30%. Do có chính sách mới và khuyến khích hoạt động kinh tế ở các vùng nông thôn nên tạo ra nhu cầu dùng điện ngày càng cao và rất cấp thiết. Tuy nhiên ở những vùng nông thôn này lại xa nguồn cấp, phụ tải thay đổi lớn trong ngày dẫn đến chi phí cho việc điện khí hoá rất cao. Hệ thống phát điện Diezen độc lập là giải pháp tỏ ra hữu hiệu, song lại khó khăn và thất thường về nhiên liệu, đặc biệt giá nhiên liệu ngày một tăng. Hơn nữa các nghiên cứu cho thấy hệ thống phát điện lai ghép giữa NLTT và Diezen mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nguồn phát Diezen độc lập. Những ưu điểm của các hệ thống lai ghép đó là: khai thác tốt hơn nguồn năng lượng tái tạo, can đối tốt hơn với phụ tải, nguồn có khả năng đáp ứng cao hơn, TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên chi phí bảo dưỡng thấp hơn so với máy phát diezen thuần tuý, hiệu suất nhiên liệu cao, giảm chi phí đầu tư, đáp ứng phụ tải linh hoạt hơn. Còn các nhược điểm của hệ thống lai ghép là: phức tạp hơn trong điều khiển, yêu cầu kỹ thuật cao hơn, bảo dưỡng thường xuyên hơn các hệ sử dụng nguồn năng lượng sử dụng dàn pin mặt trời thuần tuý, cần có trình độ chuyên môn kỹ thuật cao hơn trong việc xử lý những trục trặc, tiếng ồn và ô nhiễm môi trường tăng hơn. 2.1.2. Các loại nguồn điện trong hệ thống điện hỗn hợp và lưới điện mini Đặc trưng cơ bản của hê thống điện hỗn hợp là ở chỗ nó bao gồm một tổ hợp các nguồn điện. Việc kết hợp nhiều nguồn khiến cho hệ linh hoạt hơn so với chỉ dựa vào một nguồn. Ngoài ra dùng nhiều nguồn có thể rẻ hơn dùng một nguồn tái tạo trong một khoảng thời gian trong năm. Sau đây chúng ta đi xem xét những nguồn điện thường được dùng trong hệ thống điện hỗn hợp. 2.1.2.1. Dàn pin mặt trời (Photovoltaic – PV) PV rất thích hợp với những vùng sâu, vùng xa vì nó có độ tin cậy cao và ít đòi hỏi bảo dưỡng. Nhiều phụ tải viễn thông sử dụng PV làm nguồn điện duy nhất và hệ lai ghép là việc phát triển hợp logic của ứng dung PV. Những khó khăn đối với PV là chi phí ban đầu cao và cần diện tích không bị che bóng rộng để lắp đặt. Tuy nhiên ưu điểm của PV là bảo dưỡng ít, độ tin cậy cao, tuổi thọ dài làm cho nó trở thành một nguồn tái tạo càng ngày càng được dùng phổ biến cho các hệ lai ghép. Nhưng bên cạnh đó nhược điểm của nó là chi phí ban đầu cao, cần diện tích lớn không bị che bóng và nguồn thay đổi theo mùa 2.1.2.2. Máy phát điện dùng động cơ đốt trong Máy phát điện kéo bằng động cơ đốt trong là nguồn theo nhu cầu đơn giản phổ biến nhất. Đây là nguồn có kích thước gọn, giá không đắt lắm. Nguồn nhiên liệu có thể là xăng, diezen, khí thiên nhiên hoặc nguồn tái tạo như khí sinh học, khí sản xuất từ lò khí hoá sinh khối. Ưu điểm của máy phát điện dùng động cơ đốt trong là được sử dụng và ủng hộ rộng rãi, kích thước gọn và chi phí ban đầu thấp. Còn nhược điểm của chúng là cần bảo dưỡng và cung cấp nhiên liệu thường xuyên, gây tiếng ồn và ô nhiễm. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.1.2.3. Động cơ gió phát điện Năng lượng gió nhạy với tốc độ gió hơn năng lượng mặt trời với bức xạ. Về lý thuyết, năng lượng gió tỷ lệ với luỹ thừa bậc ba của tốc độ gió. Điều này vừa có lợi vừa có hại . Hạn chế là ở chỗ nếu ta dự báo tốc độ gió cao hơn thực tế một chút thì sản lượmg của động cơ gió (ĐCG) sẽ thấp hơn dự báo rất nhiều. Mặt khác, với khí hậu có chế độ gió tốt, sản lượng điện của ĐCG sẽ lớn đến mức các nguồn điện khác không thể cạnh tranh được về kinh tế. Nói chung , nếu tốc độ gió trung bình đạt trên 4 (m/s) thì một ĐCG trong hệ lai ghép sẽ rẻ hơn dàn PV ngay cả ở nơi có bức xạ tốt. Tuy nhiên vì sợ thay đổi mạnh của tốc độ gió theo ngày, theo mùa và theo năm nên vẫn dùng cả ĐCG và PV trong một hệ lai. ĐCG nhạy với địa điểm hơn PV. Tốc độ gió phụ thuộc nhiều vào các yếu tố địa hình như khoảng cách tới các cây, tới đồi núi xung quanh, độ cao đặt động cơ. Vì vậy cần phải đo tốc độ gió tại địa điểm dự tính sẽ lắp đặt ít nhất là một năm trước khi quyết định lắp đặt ĐCG tại đó. Vì năng lượng thu thêm được càng lớn khi càng xa mặt đất nên lắp đặt ĐCG càng cao càng tốt. Tóm lại ĐCG có thể là một nguồn phát điện rất tốt trong một hệ thống lai ghép. Tuy nhiên vì sản lượng điện phụ thuộc nhiều vào tốc độ gió và tốc độ gió lại phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu và địa hình nên cần dánh giá nguồn một cách thận trọng trước khi đầu tư cho ĐCG. Ưu điểm của ĐCG là không cần nhiên liệu và giá thành điện có thể thấp nhất. Còn nhược điểm là đòi hỏi thêm các công tác tại thực địa để lắp đặt, đòi hỏi thêm công tác bảo dưỡng và thường cần thời gian dài để thu thập số liệu. 2.1.2.4. Máy phát thuỷ điện Máy phát thuỷ điện sản xuất điện tương đối liên tục nên là nguồn tái tạo thích hợp với hệ thống điện xoay chiều để cung cấp năng lượng bổ xung cần thiết cho phụ tải thăng giáng hoặc thay đổi theo mùa. Điện lượng do máy phát thuỷ điện phát ra phụ thuộc trực tiếp vào chiều cao cột nước và lưu lượng dòng nước. Vì lưu lượng thay đổi theo mùa nên thiết kế hệ TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên thuỷ điện cần đòi hỏi ít nhất một năm số liệu về dòng nước. Tính kinh tế của hệ thuỷ điện phụ thuộc nhiều vào chế độ dòng chảy và vào điều kiện xây dựng công trình và bảo dưỡng tuabin. Ưu điểm của hệ là không cần nhiên liệu, không gây ô nhiễm và giá thành điện năng có thể thấp. Nhược điểm là phụ thuộc vào địa điểm lắp đặt, đòi hỏi thêm công tác xây dựng, thường cần thời gian dài để thu thập số liệu và cần quan tâm bảo dưỡng. 2.1.3. Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép Một trong những đặc điểm quan trọng trong việc thiết kế hệ lai ghép là sơ đồ ghép nối. Các hệ lai ghép thường được phân thành hai loại theo cách bố trí “thanh góp”: các hệ thống thanh góp một chiều DC và hệ thống xoay chiều AC. 2.1.3.1. Hệ lai ghép thanh góp DC Trong một hệ lai ghép thanh góp DC, tổ hợp máy phát diezen/bộ chỉnh lưu (rectifier) nạp điện cho acqui. Trung tâm của hệ thống là thanh góp DC, nơi mà acqui, bộ chỉnh lưu và dàn PV được nối với nhau. Hệ thống này là lý tưởng đối với hệ lai sử dụng cho thông tin liên lạc với phụ tải đặc trưng là điện một chiều. DEG Rectifier Battery Bank PV Array DC Loads (+) (-) AC DC Hình 2.1. Hệ lai ghép thanh góp DC: chỉ có phụ tải DC TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Dàn PV cấp điện cho phụ tải và nạp acqui khi có bức xạ mặt trời. Máy phát diezen (MPD) chỉ vận hành khi năng lượng của acqui cạn và điện áp sụt xuống mức cần được nạp. Như vậy trong điều kiện bình thường, MPD chỉ chạy để nạp acqui và cung cấp phần năng lượng bổ sung cần thiết để khôi phục trạng thái nạp đầy của acqui. Đôi khi MPD cũng cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải xoay chiều qua một bộ chuyển mạch hoặc thanh góp DC cung cấp điện AC bằng cách đấu thêm một bộ đổi điện (inverter). Hình 2.2. Hệ lai ghép thanh góp DC mở rộng: phụ tải DC và AC hỗn hợp 2.1.3.2. Hệ lai ghép thanh góp AC Hệ lai ghép thanh góp AC là hệ lai ghép , trong đó thanh góp AC là nơi mà máy phát, bộ đổi điện và phụ tải AC nối với nhau. MPD cung cấp điện xoay chiều cho một số hoặc tất cả các phụ tải. Acqui được nạp điện nhờ sử dụng bộ điều phối hai chiều (bi-directional power conditioning unit) làm nhiệm vụ của cả bộ đổi điện (inverter) và bộ chỉnh lưu . Hệ lai ghép thanh góp AC có thể có cả phụ tải một chiều DC, nhưng nói chung thường chỉ có phụ tải xoay chiều AC. DEG Rectifier Battery Bank PV Array DC Loads (+) (-) AC DC Inverter DC AC AC Loads Transfer Switch TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Dàn PV có thể cung cấp năng lượng cho acqui tuỳ theo bức xạ mặt trời. MPD có thể cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải AC và nạp điện cho acquy. Bộ điều phối hai chiều có thể cấp điện cho phụ tải AC từ MPD để nạp cho acqui. Một số bộ điều phối hai chiều có khả năng hoạt động theo phương thức “đồng bộ” hoặc song song: cả bộ đổi điện và MPD có thể cùng cung cấp cho phụ tải. 2.1.4. Vận hành hệ thống lai ghép 2.1.4.1.Vận hành hàng ngày Acqui trong hệ lai ghép trải qua các chu kì hoạt động ngắn hơn và mạnh mẽ hơn so với trong các hệ PV thuần tuý. Trong khi acqui trong hệ PV thuần tuý được duy trì ở trạng thái gần như đầy trong giai đoạn dài thì ở hầu hết các hệ lai ghép acqui quay vòng với chu kỳ (nạp, phóng) hai ngày một. Mức độ quay vòng của acqui trong hệ lai ghép sẽ tuỳ thuộc vào năng lượng nạp vào của dàn PV, bộ chỉnh lưu và mức độ tiêu thụ năng lượng của phụ tải. Dàn PV và chỉnh lưu, mỗi hệ cung cấp khoảng một nửa tổng năng lượng của hệ thống. Năng lượng tích trữ ở acqui có thể đủ cho khoảng 1,5 ngày sử dụng. Do đó hệ thống này có mức quay vòng của acqui cao và acqui làm việc khá nặng nề. Ba đường biểu diễn được chỉ ra trên đồ thị, một đường mô tả trạng thái của acqui, một đường chỉ năng lượng được cung cấp từ dàn PV, và một đường chỉ năng lượng cấp DEG Inverter/ Rectifier Battery Bank PV Array DC Loads (+) (-) AC DC AC Loads Hình 2.3. Hệ lai ghép thanh góp AC TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên từ bộ chỉnh lưu. Ở ví dụ này, phụ tải được coi là không đổi. Hình 2.4. Trạng thái các thiết bị trong quá trình vận hành của hệ thống Sơ đồ trên cho thấy acqui ở trạng thái ban đầu được nạp gần đầy. Trong ngày đầu dung lượng của acqui giảm do cung cấp năng lượng cho phụ tải. PV có thể bổ sung, nhưng chỉ được một phần năng lượng. Trong ngày thứ hai, năng lượng từ acqui tiếp tục cấp cho phụ tải và chỉ một phần được bù lại từ dàn PV. Đến cuối ngày thứ hai dung lượng acqui đã giảm tới mức cho phép, buộc bộ chỉnh lưu làm việc vả cung cấp một số lớn năng lượng, đưa acqui đến trạng thái đầy. Khi bộ chỉnh lưu ngừng, acqui vẫn tiếp tục được bổ sung một phần năng lượng. Ở cuối ngày thứ ba dung lượng acqui tiếp tục giảm do phụ tải. Trong ngày thứ tư dung lượng acqui tiếp tục giảm và chỉ một phần được cấp bổ sung từ dàn PV. Trạng thái này tương tự như ngày thứ nhất và hệ thống tiếp tục hoạt động theo chu trình với acqui cuối cùng sẽ đạt điểm thấp nhất khiến MPD phải khởi động. Chu kỳ nạp, phóng chỉ ra ở hình trên là một dạng điển hình của hệ thống lai ghép. Tuy nhiên, các chu kỳ có thể không đồng nhât do một vài yếu tố thay đổi. Cụ thể là: Acqui Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Dàn PV Máy phát/ Chỉnh lưu Ngày 1 TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên  Phụ tải có thể thay đổi do nhu cầu năng lượng hàng ngày khác nhau  Acqui có thể ở trạng thái nạp khác nhau ở đầu mỗi ngày  Bức xạ mặt trời có thể thay đổi dẫn đến nhiều hơn hoặc ít hơn năng lượng nạp từ dàn PV  Máy phát có thể được cài sẵn chương trình chạy khác nhau, chẳng hạn như được đặt sẵn để cung cấp năng lượng cho acqui với các chu kỳ giống nhau. 2.1.4.2. Các yếu tố đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ lai ghép Hiệu quả hàng năm của một hệ lai ghép được đo bởi các yếu tố sau:  Tổng sản lượng điện năng  Phàn đóng góp (%) của mỗi nguồn  Số chu kỳ phóng nạp của acqui  Số giờ chạy MPD  Số lần khởi động MPD  Tiêu thụ nhiên liệu của MPD Mỗi yếu tố trên được xác định bởi kích cỡ của các phần tử của hệ thống. Dưới đây là một số điều hướng dẫn tổng quát cho hầu hết hệ lai ghép: - Kích cỡ của acqui: Có ảnh hưởng tới chu kỳ phóng nạp đã trải qua của nó. Acqui càng nhỏ thì nó sẽ phóng, nạp càng thường xuyên hơn. - Kích cỡ của máy phát điện/bộ chỉnh lưu: Chủ yếu xác định thời gian máy phát sẽ chạy trong mỗi chu kỳ nạp. Nó không ảnh hưởng tới tổng năng lượng do MPD cung cấp. Vì vậy để giữ số giờ chạy hàng năm thấp nên chọn MPD tương đối lớn. - Kích cỡ của dàn pin mặt trời: Xác định tổng năng lượng do nó cung cấp hàng năm. Rõ ràng dàn pin càng lớn thì năng lượng do nó sản ra càng nhiều. - Kích cỡ của bộ đổi điện: Trong hệ thanh góp DC, kích cỡ của bộ đổi điện không ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả hoạt động hàng năm. Trong hệ thanh góp AC, kích cỡ của bộ đổi điện hai chiều có ảnh hưởng tới thời gian chạy MPD tương tự kích cỡ của bộ chỉnh lưu. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.1.4.3. Các vai trò khác nhau của máy phát điện MPD thường được đưa vào hệ lai và được sử dụng theo vài cách khác nhau. MPD có thể vận hành theo 4 phương thức như sau: - Nguồn cấp điện chính: MPD chạy bất cứ khi nào phụ tải cần điện. Trong một số trường hợp, MPD chạy liên tục quanh năm. - Nguồn cấp điện dự phòng: Một nguồn khác là nguồn cấp điện chính cho phụ tải. MPĐ thỉnh thoảng mới chạy để đáp ứng phụ tải vượt trội - Nguồn cấp điện để nạp theo chu kỳ: Một hệ thống nạ theo chu kỳ thuần tuý chỉ có MPD, acqui và bộ nạp acqui. MPD cung cấp toàn bộ năng lượng nhưng nó chỉ chạy khi acqui cần nạp lại. - Nguồn cấp điện khẩn cấp: MPD không chạy trong những tình huống thường. Trong một số hệ thống, máy phát khẩn cấp được điều khiển bằng thao tác thủ công. 2.2. Các ứng dụng của hệ thống điện hỗn hợp Các hệ thống điện hỗn hợp (hệ thống lai ghép) nói chung thường sử dụng các phụ tải lớn hơn so với các hệ thống NLTT độc lập. Các nguồn diezen trong các hệ thống lai ghép là các nguồn phát điện tin cậy và có thể bù công suất cho các nguồn phát năng lượng tái tạo trong điều kiện thiếu nguồn. Vì thế với cùng cỡ công suất thì các nguồn phát NLTT trong hệ lai ghép có thể đáp ứng được nhu cầu phụ tải lớn hơn. Đối với những hệ thống nhỏ, chi phí máy phát diezen và các thiết bị điều khiển cần có thêm sẽ làm giảm các ưu điểm về kinh tế của hệ lai. Với đặc tính linh hoạt, mềm dẻo vốn có, hệ thống phát điện lai ghép cũng có thể sử dụng được trong trường hợp phụ tải biến đổi lớn trong ngày. Hệ lai ghép rất phù hợp với những trường hợp phụ tải cơ sở mang tải đỉnh cao trong một thời gian hạn chế. Theo kết quả phân tích về giới hạn phụ tải điển hình của Phòng thí nghiệm quốc gia về Năng lượng tái tạo (National Renewable Energy Laboratory (NREL) - Mỹ) khi sử dụng mô hình máy tính HOMER cho ta giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép được mô tả bởi hình 2.5 sau đây: TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 2.5. Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép Hiện có hàng ngàn hệ thống phát điện lai ghép đang được sử dụng với quy mô từ vài trăm W đến vài trăm kW. Ngược lại, nếu phụ tải nằm trong phạm vi này, không có nghĩa là việc sử dụng hệ thống điện lai ghép là một giải pháp đúng. Còn nhiều yếu tố khác cần được xem xét như: khả năng đưa vào các nguồn năng lượng thay thế khác, khả năng hỗ trợ về kỹ thuật, tiềm năng nguồn năng lượng tái tạo và yêu càu của người sử dụng. Chẳng hạn có thể tiếp cận được nguồn điện lưới quốc gia dễ dàng, thì khó có thể đưa hệ thống lai ghép vào sử dụng nếu chỉ căn cứ riêng vào cỡ phụ tải. Việc phát triển và nghiên cứu về các hệ thống lai ghép mới bắt đầu gần đây, và hầu hết các nghiên cứu bắt đầu thực hiện từ cuối thập kỷ 80. Có hai ứng dụng chính cho các hệ lai ghép là thông tin liên lạc và điện khí hoá nông thôn. 2.2.1. Trên thế giới 2.2.1.1. Thông tin liên lạc 8 7 6 5 4 3 2 0 50 100 150 200 250 Tải trung bình ngày (kWh) Tố c đ ộ g ió tr un g bì nh (m /s ) Gió Gió-PV-Diezen Gió-Diezen Diezen PV-Diezen G ió - PV TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Thông tin liên lạc là nơi ứng dụng cho các hệ lai ghép vì nhiều lý do. Hầu hết các phụ tải thông tin liên lạc đều tương đối lớn và việc sử dụng hệ lai ghép có thể giảm được chi phí ban đầu khi phải tăng số dàn PV (để có “khả năng đáp ứng” cao) bằng việc thay thế động cơ diezen với giá thành rẻ hơn và chỉ vận hành khi mà không đủ bức xạ mặt trời. Các công ty thông tin thường có kinh nghiệm sử dụng động cơ diezen và dàn PV và các thợ kỹ thuật có thể thực hiện các công việc lắp ráp, bảo dưỡng dễ dàng khi qua huấn luyện. Việc sử dụng các hệ lai ghép cho thông tin liên lạc, nơi đòi hỏi độ tin cậy cao trong cấp điện, đã có từ nhiều năm. Theo công ty Pháp, các hệ lai ghép có thể phát huy được ưu thế đối với các trạm thông tin liên lạc với phụ tải từ 500 (W) trở lên. Tiếp theo sự áp dụng thành công của một hệ thống ở Alps, công ty thông tin Pháp đã được lắp dựng một hệ thống lai ghép khác với cùng một diện tích dàn thu. Hệ thống lai ghép McPherson Peak có quy mô lớn, đã được áp dụng cho thông tin liên lạc ở Mỹ. Hệ thống này được lắp đặt tại Santa Barbana, California với công suất dàn PV là 11 (KWp), dung lượng acqui 200 (KWh) và công suất máy phát diezen 4,8 (KW) để cấp điện cho phụ tải 70 (KWh). 2.2.1.2. Điện khí hoá nông thôn Hệ thống phát điện lai ghép cũng có thể sử dụng cho các công trình điện khí hoá nông thôn. Các biểu đồ phụ tải nông thôn thường._. đầu tư giá điện là 0,44USD/kWh tương đương 7040VND/kWh mới đủ chi phí cho vận hành, thay thế và sửa chữa. Giá điện 7040VND/kWh là cao so với giá điện lưới cũng như thu nhập của người dân địa phương. Vì vậy, cần xem xét mức hỗ trợ giá khoảng 65% và chỉ nên thu ở mức 2.464VND/kWh. Phần thiếu hụt cho chi phí vận hành và thay thế thiết bị sẽ được bù thêm từ các khoản thu bằng cách tính luỹ tiến ở các khu vực sinh hoạt và kinh doanh ở thành phố. Đây là vấn đề khá nhạy cảm, vì vậy để giải quyết vấn đề cần xem xét một cách tổng thể, trong chiến lược và chính sách chung về phát triển năng lượng tái tạo. Chi tiết hơn về đề xuất chiến lược phát triển và chính sách hỗ trợ NLTT sẽ được đề cập ở mục 5.5. 5.4. Đề xuất mức hỗ trợ giá trong chiến lược phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo độc lập 5.4.1. Một số nhận xét chung Như kết quả phân tích ở trên đối với cụm dân cư xa lưới điện cũng như ngoài đảo cho thấy: * Đối với cụm dân cư xa lưới điện: - Giá thành điện năng đối với trường hợp xa lưới điện đến là rất cao so với các nguồn điện gió và mặt trời, do hpụ tải thấp (chỉ có 35 hộ sử dụng điện), khoảng cách đến cụm dân cư xa. Có thể thấy rằng giá thành điện năng phụ thuộc rất lớn vào 2 yếu tố khoảng cách và phụ tải sử dụng. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Khi tăng phụ tải, đồng thời giảm khoảng cách kéo lưới, giá thành điện năng cũng tương ứng giảm. Giá thành điện năng kéo lưới sẽ tương ứng với các nguồn tại chỗ như gió, mặt trời….Khi phụ tải tăng lên (mức tối thiểu) 60 hộ gia đình và khoảng cách phụ tải giảm, hoặc giữ nguyên phụ tải 35 hộ thì khoảng cách phải giảm 20% tổng chiều dài. * Đối với cụm dân cư ngoài hải đảo: - Khi đầu tư vào hệ thống PV độc lập giá của điện năng là 1,131USD/kWh tương đương 18 100VND/kWh , cao hơn chi phí tránh được (diezen độc lập) 16 900 VND/kWh, trong khi hệ thống PV – diezen có giá thành điện năng đạt được chi phí tối thiểu là 10 800 VND/kWh. - Hệ thống lai ghép PV-diezen đạt được chi phí tối thiểu là do PV có thể cung cấp điện vào phần lớn thời gian (phụ tải không đỉnh) trong ngày, vì thế giảm số giờ vận hành và tăng hệ số phụ tải của máy phát diezen. 5.4.2. Đề xuất mức hỗ trợ giá 5.4.2.1. Một số nguyên tắc chung Hầu hết các nước đề xuất mức hỗ trợ giá chủ yếu tập trung vào các nguồn điện tái tạo nối lưới như sinh khối, thuỷ điện nhỏ, gió….Trên cơ sở chi phí tránh được. Mức hỗ trợ được xem xét nhằm đảm bảo các lợi ích xã hội, môi trường và bản thân doanh nghiệp thông qua các hợp đồng mua bán điện nhỏ được xác định đối với từng loại công nghệ khác nhau. Còn đối với các nguồn điện độc lập không nối lưới, chưa có quy định rõ ràng và chỉ được xem xét đối với từng dự án cụ thể trên cơ sở nghiên cứu khả thi. Từ các kết quả nghiên cứu trên, có thể đề xuất một số nguyên tắc chung trong việc đề xuất mức hỗ trợ giá cho các dự án điện NLTT độc lập, không nối lưới như sau: • Chỉ xem xét hỗ trợ giá đối với các dự án điện NLTT không nối lưới đạt được chi phí tối thiểu (hoặc giá thành điện năng thấp nhất) khi so sánh với các chi phí tránh được như kéo điện lưới hay diezen độc lập. • Mức hỗ trợ giá sẽ được xem xét và tính toán đối với từng dự án cụ thể nhằm TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên đảm bảo lợi ích nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng. • Hỗ trợ chi phí đầu tư, giá điện ở mức hợp lý nhằm giảm giá thành điện năng xuống mức người sử dụng có thể chấp nhận được trên cơ sở giá điện thực tế từ các nguồn phát tại chỗ ở địa phương và giá điện lưới thực tế ở nông thôn (gồm cả chi phí tổn thất). 5.4.2.2. Đề xuất mức hỗ trợ giá cho các dự án điện NLTT  Đối với các cụm dân cư xa lưới điện: Đối với các vùng nông thôn hẻo lánh, dân cư chủ yếu sống dựa vào sản xuất nông nghiệp, không có nguồn thu khác nên thu nhập rất thấp. Ở các khu vực có điện lưới, bình quân sử dụng điện hàng tháng chỉ khoảng 10kWh chủ yếu dùng vào mục đích thắp sáng. Dựa trên kết quả tính toán các mức hỗ trợ giá cho cụm dân cư Đầm Báy, có thể đề xuất mức hỗ trợ giá cho các vùng nông thôn hẻo lánh ngoài lưới như sau: - Hỗ trợ đầu tư cho các dự án điện gió, PV cho các cụm dân cư dưới 25 hộ, có khoảng cách kéo lưới trên 5km và có tiềm năng về gió (vận tốc gió tối thiểu đạt 4m/s ở độ cao 10m) và mặt trời (có bức xạ tối thiểu 4,5kWh/m2/ngày). - Hỗ trợ 100% vốn đầu tư ban đầu. Các hộ gia đình có trách nhiệm đóng tiền điện hàng tháng cho dịch vụ điện để phục vụ chi phí bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế thiết bị.  Đối với các dự án điện ở vùng hải đảo: - Những hải đảo có mật độ dân cư thưa thớt, nhu cầu phụ tải thấp chủ yếu cho thắp sáng sinh hoạt, mức hỗ trợ sẽ là 100% vốn đầu tư cho các hệ thống cấp điện NLTT (như với các hộ xa lưới ở đất liền). - Còn với các đảo có mật độ dân cư tập trung, có nhu cầu sử dụng điện cho các hoạt động dịch vụ, kinh doanh thì: + Hỗ trợ 100% vốn đầu tư cho xây dựng các hệ thống điện tập trung lai ghép giữa NLTT và diezen. + Hỗ trợ 50% giá điện cho các hộ gia đình sử dụng điện + Phần hỗ trợ cùng với tiền điện thu hàng tháng sẽ sử dụng cho chi phí vận TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên hành, bảo dưỡng, thay thế thiết bị. 5.4.2.3. Một số đề xuất về chiến lược phát triển các nguồn NLTT độc lập Trên cơ sở các tính toán giá thành điện năng và mức hỗ trợ giá cho các phương án cấp điện, có thể đề xuất chiến lược phát triển các nguồn điện NLTT độc lập như sau: - Cần có phân vùng, quy hoạch, kế hoạch phát triển các nguồn điện tại chỗ cho các vùng nông thông hẻo lánh, hải đảo nơi mà điện lưới không khả thi về mặt kinh tế. - Các dự án điện độc lập ngoài lưới sẽ được phát triển cho những nơi đạt được chi phí thấp nhất, mang lại hiệu quả kinh tế và có thể đạt được giá bán điện ở chi phí có thể tránh được so với diezen hoặc kéo điện lưới đến. - Nên xem xét đầu tư các dự án điện NLTT hộ gia đình ở những nơi có các cụm dân cư rải rác dưới 25 hộ, có khoảng cách kéo lưới trên 1km, hoặc dưới 50 hộ nhưng khoảng cách kéo lưới trên 5km, dưới 100 hộ có khoảng cách kéo lưới lớn hơn 10km, khi đó chi phí đầu tư cho các hộ gia đình sẽ nhỏ hơn chi phí kéo lưới. - Đối với các vùng dân cư xa lưới, có nhu cầu điện năng thấp, chủ yếu cho thắp sáng, nên phát triển các hệ điện mặt trời, gió hoặc thuỷ điện nhỏ gia đình nhằm giảm chi phí đầu tư. - Các hệ thống lưới điện mini tại chỗ chỉ nên đầu tưcho những nơi có nhu cầu cho phát triển sản xuất, và có khả năng nâng cao mức sống. Với các hệ này nên dùng các hệ lai ghép giữa các công nghệ NLTT (khi có tiềm năng) và các công nghệ truyền thống (diezen hoặc thuỷ điện nhỏ) để có giá thành điện năng thấp hơn so với các nguồn điện NLTT và truyền thống. - Đầu tư của nhà nước sẽ ưu tiên cho những vùng đặc biệt khó khăn về kinh tế nhằm phát triển sản xuất, nâng cao mức sống và giải quyết các vấn đề xã hội khác. - Cần xem xét đánh giá và phân tích kinh tế đối với từng dự án cụ thể căn cứ vào tiềm năng NLTT tại chỗ, khoảng cách kéo lưới và nhu cầu phụ tải, trước khi quyết định đầu tư. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Cộng đồng phải có sự cam kết đóng góp một phần vốn đầu tư, trả tiền điện và tham gia vào quản lý vận hành. - Chính quyền địa phương sẽ là đầu mối, tham gia quản lý, vận hành, sửa chữa, thay thế thiết bị thông qua dịch vụ năng lượng địa phương. - Giá điện được xác định trên cơ sở thoả thuận được người dân chấp nhận và có thể đủ để trang trải cho vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị. 5.4.2.4. Một số đề xuất về chính sách hỗ trợ phát triển các nguồn điện NLTT độc lập Hiện tại, giá thành điện NLTT còn cao hơn nhiều lần so với các nguồn điện quy ước, song vẫn có thể cạnh tranh được ở những vùng nông thôn hẻo lánh, miền núi và hải đảo nơi có tiềm năng NLTT dồi dào. Tuy nhiên, các nguồn điện NLTT vẫn còn nhiều hạn chế như hiệu quả sử dụng thấp, chi phí đầu tư, vận hành, sửa chữa cao. Vì thế nhà nước cần sớm ban hành các chính sách hỗ trợ phát triển điện NLTT cho các vùng ngoài lưới. Các chính sách hỗ trợ cần bao gồm hỗ trợ đầu tư, hỗ trợ giá, đào tạo nhân lực cũng như các ưu đãi khác về tài chính và thuế. - Chính sách hỗ trợ đầu tư: + Chính phủ khuyến khích các tổ chức, cá nhân trong và ngoài nước đầu tư xây dựng các cơ sở phát điện NLTT độc lập ở những vùng lưới điện quốc gia khó kéo đến được thông qua các cơ chế ưu đãi đặc biệt nhằm khuyến khích sản xuất và nâng cao đời sống nhân dân. + Các dự án NLTT độc lập sẽ được ưu tiên đầu tư cho các vùng có khả thi về mặt kinh tế và đạt chi phí thấp nhất. + Chính phủ sẽ tạo điều kiện cho các nhà đầu tư tiếp cận các nguồn tín dụng dài hạn để tăng khả năng thanh toán về tài chính. + Nhà nước sẽ hỗ trợ một phần hoặc toàn bộ vốn đầu tư cho các dự án điện NLTT độc lập ở các vùng nông thông hẻo lánh ngoài lưới vì mục tiêu xã hội, phát triển sản xuất và nâng cao đời sống. + Đối với công trình ở các vùng đặc biệt khó khăn, được chính phủ hỗ trợ toàn bộ vốn đầu tư, giá bán điện sẽ được thoả thuận giữa chủ dự án và người sử TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên dụng điện, trên cơ sở giá điện sẽ bù được chi phí về quản lý vận hành, sửa chữa và thay thế thiết bị. + Cộng đồng dân cư sẽ đóng góp tài chính và tham gia tích cực ngay từ giai đoạn đầu triển khai dự án. - Chính sách hỗ trợ giá điện: + Đối với các vùng dân cư ngoài lưới, các dự án có giá thành điện năng thấp hơn chi phí tránh được, nhưng cao hơn các vùng lân cận có điện lưới sẽ được xem xét hỗ trợ một phần giá. + Chi phí hỗ trợ giá cho các vùng xa lưới do các sở công nghiệp đề xuất và trình Bộ công thương xác định phương thức tính toán cụ thể sẽ được bù từ gía điện dịch vụ và giá điện luỹ tiến với các hộ có nhu cầu sử dụng điện kinh doanh cao. - Chính sách về tài chính: Các dự án đầu tư cho phát điện từ các nguồn NLTT sẽ được hưởng các chính sách ưu đãi tài chính và các ưu đãi khác theo quy định của pháp luật về khuyến khích đầu tư. + Các tổ chức, cá nhân trong và ngoài nước đầu tư vào các dự án điện NLTT sẽ được miễn thuế thu nhập doanh nghiệp về sản xuất điện NLTT trong vòng từ 10 đến 15 năm. + Các trang thiết bị, vật tư, dây truyền công nghệ nhập khẩu cho các dự án điện NLTT được miễn thuế nhập khẩu, thuế VAT và các loại phụ phí nhập khẩu khác miễn là các thiết bị này chưa được sản xuất trong nước. + Các dự án điện NLTT được miễn thuế tài nguyên. + Các dự án điện NLTT được vay vốn trung hạn hoặc dài hạn (từ 7 đến 10 năm) từ các quỹ phát triển liên quan (quỹ khoa học công nghệ, quỹ môi trường …) với lãi xuất ưu đãi. - Chính sách về dịch vụ và chất lượng sản phẩm: + Xây dựng chiến lược tổng thể vào lộ trình phát triển các công nghệ NLTT, từ đó xây dựng và triển khai các kế hoạch dài hạn và ngắn hạn về khoa học công nghệ NLTT. + Khuyến khích và hỗ trợ phát triển các tổ chức dịch vụ, tư vấn về NLTT. TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Các tổ chức đăng ký kinh doanh về các dịch vụ tư vấn, thiết kế, xây dựng và các dịch vụ sau lắp đặt khác sẽ được hưởng các chính sách ưu đãi về tài chính theo quy định của pháp luật, có thể được xem xét, miễn, giảm các loại thuế (nhập khẩu thiết bị, VAT, doanh thu, lợi tức và tài nguyên,…) cho các hoạt động kinh trong ít nhất là 5 năm đầu. + Hỗ trợ và từng bước nâng cao chất lượng dịch vụ và các sản phẩm khoa học công nghệ: Tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng sản phẩm đối với các thiết bị NLTT và thiết kế công trình cần được xây dựng và bắt buộc áp dụng để đảm bảo chất lượng dịch vụ, sự an toàn và tin cậy cho các dự án điện NLTT. Khuyến khích các hoạt động kiểm tra và cấp giấy chứng nhận chất lượng sản phẩm nhằm ngăn ngừa các sản phẩm kém để đưa vào thị trường các sản phẩm tiêu chuẩn và nâng cao chất lượng dịch vụ. Các hoạt động nghiên cứu đổi mới và nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ được khuyến khích và hỗ trợ vốn. + Hỗ trợ sản xuất trong nước các thiết bị NLTT: Khuyến khích và hỗ trợ các doanh nghiệp đầu tư vào sản xuất và nội địa hoá các thiết bị NLTT. Các doang nghiệp đầu tư mới hoặc đầu tư nang cấp các dây truyền sản xuất các thiết bị NLTT, sẽ được khuyến khích và xem xét vay vốn từ quỹ phát triển NLTT. Khuyến khích các nhà đầu tư nước ngoài đầu tư hoặc liên doanh sản xuất các thiết bị NLTT và được hưởng các chính sách ưu đãi về đầu tư theo quy định của bộ tài chính. 5.4.2.5. Đề xuất về biện pháp thực hiện Để triển khai có hiệu quả các dự án điện NLTT độc lập, cung cấp cho các vùng ngoài lưới, cần có các biện pháp tổ chức thực hiện như sau: - Cần đề xuất xây dựng một chương trình quốc gia trung hạn và dài hạn về kế hoạch phát triển NLTT căn cứ vào các số liệu điều tra đánh giá tiềm năng các nguồn NLTT, phân vùng và đánh giá nhu cầu sử dụng điện ở các khu vưch xa lưới. - Xây dựng lộ trình phát triển NLTT đến 2020 nhằm đáp ứng nhu cầu điện cho cư dân các khu vực xa lưới như miền núi, hải đảo,… - Các Bộ, Ngành liên quan cần phối hợp với các địa phương xây dựng kế hoạch và triển khai thực hiện tuỳ theo từng điều kiện cụ thể của từng địa phương TÝNH TO¸N, THIÕT KÕ L¦íI §IÖN HçN HîP MINI Cã C¸C NGUåN PH¸T N¡NG L¦îNG MíI Vµ T¸I T¹O CHO C¸C KHU VùC N¤NG TH¤N CH¦A Cã §IÖN L¦íI QUèC GIA Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên và các nghiên cứu khả thi của các dự án tiềm năng. - Đào tạo, xây dựng nâng cao năng lực đồi ngũ khoa học công nghệ về NLTT từ cấp Trung ương tới các đại phương, đặc biệt hỗ trợ đào tạo và xây dựng tổ chức dịch vụ điện tái tạo cấp xã sử dụng các nguồn điện NLTT. - Đưa nội dung nghiên cứu, thúc đẩy triển khai các dự án phát điện từ các nguồn NLTT thành các hoạt động của các tổ chức khoa học công nghệ, các tổ chức xã hội và trong các hội thi sáng tạo, các giải trưởng quốc gia. - Tuyên truyền nâng cao nhận thức về các lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường của các dự án NLTT. - Xây dựng các chiến lược hành động NLTT, từng bước loại bỏ các rào cản hiện có về chính sách, thể chế, tài chính, công nghệ, nguồn nhân lực và nhận thức. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. PGS.TS.Đặng Đình Thống, Cơ sở năng lượng mới và tái tạo, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà nội 2006. [2]. PGS.TSKH.Nguyễn Phùng Quang, Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ phát điện bằng sức gió có công suất 10-30KW phù hợp với điều kiện Việt Nam, Đại học Bách Khoa Hà Nội 2007 [3]. Dang Dinh Thong, Solar Photovoltaic (PV) system for Truong Sa Island, Center of energy study, Indian Institute of Technology, New Delhi, 12-1991, India. [4]. Đặng Đình Thống, Trần Hồng Quân, Ứng dụng các nguồn năng lượng thiên nhiên cho viễn thông, Hà Nội tháng 02 năm 1996 [5]. Renewable Energies, Innovation for the future, Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, Bonn, May 2004 [6]. Y. Marfaing, The photovoltaic effect, Physical Principles, apApplications and Trends, ediction du centre national de la recherche scientificque, Paris, 1978. [7]. James & James Publisher, Planning and Installing Photovoltaic Systems, a guide for installers, achitects and enginneers, 8-12 Camden High Street, London, OJH, UK 2005. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Nguồn năng lượng lượng tái tạo là một nguồn năng lượng sạch, hơn nữa nhu cầu về sử dụng điện ngày càng tăng, đồng thời tiềm năng về các nguồn năng lượng mới tái tạo ở nước ta là khá lớn. Do đó, việc nghiên cứu, tính toán và thiết kế lưới điện hỗn hợp mini dùng năng lượng mới và tái tạo cho cụm dân cư Hòn Báy là một vấn đề mang tính thời sự và có ý nghĩa, đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay nguồn năng lượng truyền thống đang cạn kiệt dần và nhà nước đã bắt đầu khuyến khích sử dụng năng lượng tái tạo phục vụ cho nhu cầu năng lượng. Để giải quyết những nội dung mà đề tài đặt ra, bản luận văn được bố cục thành 5 chương với đầy đủ nội dung chi tiết và những kết quả sau đây đã được giải quyết:  Tổng quan về các nguồn cũng như các công nghệ sử dụng năng lượng mới và tái tạo trên thế giới và ở Việt Nam.  Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống điện hỗn hợp mini (hệ lai ghép) sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo, đồng thời giới thiệu những ứng dụng về hệ lai ghép trên thế giới và ở Việt Nam.  Lựa chọn địa điểm xây dựng hệ thống điện hỗn hợp - Địa điểm xây dựng hệ thống được chọn là cụm dân cư Hòn Báy nằm ở đảo Hòn Tre thuộc Khu bảo tồn biển Vịnh Nha Trang tỉnh Khánh Hoà. - Mô tả địa điểm, đánh giá tiềm năng các nguồn NLM & TT ở Hòn Báy.  Thiết kế tính toán hệ thống hỗn hợp mini - Tính toán nhu cầu điện năng hiện tại và dự báo nhu cầu tương lai cho cụm dân cư Hòn Báy. - Phân tích đánh giá các phương án cung cấp điện và lựa chọn phương án khả thi nhất. - Xây dựng sơ đồ khối tổng quát hệ thống điện lai ghép mini Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Giới thiệu công tác xây dựng, sửa chữa bảo dưỡng, vận hành và quản lý hệ thống điện hỗn hợp mini.  Phân tích kinh tế tài chính - Tính toán tổng chi phí cho một kWh điện đối với các phương án cung cấp điện - Tính toán và đề xuất các phương án hỗ trợ giá điện Bản luận văn này đã hoàn thành yêu cầu đặt ra theo đúng nội dung và chất lượng của bản đề cương. Tuy nhiên, đây mới chỉ dừng lại ở các kết quả tính toán- thiết kế, chưa có mô hình để thí nghiệm và đánh giá, hy vọng đây cũng là một tài liệu tích cực cho công tác nghiên cứu xây dựng các dự án cấp điện từ các nguồn năng lượng mới và tái tạo sau này. 2. Kiến nghị Sau khi thực hiện xong đề tài, tác giả cũng xin đưa ra một số ý kiến sau đây:  Cần tiếp tục đi sâu nghiên cứu và phát triển đề tài ở quy mô lớn hơn để kết quả đem lại thực sự có ý nghĩa về mặt thực tiễn, có khả năng ứng dụng cao.  Nhà nước cần quan tâm hơn nữa cho lĩnh vực nghiên cứu và thực hiện các dự án về ứng dụng các nguồn năng lượng mới tái tạo, đặc biệt là ứng dụng các hệ phát điện lai ghép mini cho các vùng nông thôn không có khả năng kéo điện lưới quốc gia.  Cần khuyến khích đầu tư và có chính sách ưu đãi cho những chủ đầu tư là các cơ quan nhà nước hoặc các công ty tư nhân cho lĩnh vực phát triển các dự án phát điện sử dụng năng lượng mới và tái tạo.  Nhà nước nên có chính sách hỗ trợ về vốn đầu tư ban đầu, hỗ trợ về mức giá điện cho người dân để các hệ thống phát điện lai ghép nhanh được triển khai rộng khắp góp phần xoá đói giảm nghèo và nâng cao đời sống văn hoá cho nhân dân. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, các Cô giáo ở bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên đã đóng góp những ý kiến quan trọng và bổ ích cho tác giả để tác giả hoàn thành bản luận văn. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, các Cô và các anh chị ở phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ hết mức để tác giả hoàn thành bản luận văn. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và tình cảm sâu sắc tới cán bộ hướng dẫn khoa học, Giám đốc trung tâm Năng lượng mới, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, trang bị những kiến thức cần thiết cho tác giả. Đồng thời cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và những người quan tâm đến vấn đề này đã khích lệ, tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả thực hiện thành công bản luận văn này đúng thời gian dự kiến. Tác giả cũng xin được cảm ơn các Thầy, các Cô giáo và các anh chị em trung tâm Năng lượng mới, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã khích lệ và tạo điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất và những tư liệu quan trọng để tác giả thực hiện thành công luận văn Do thời gian không dài và kiến thức còn hạn chế nên bản luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót và những điều bất cập, đồng thời còn có một số vấn đề cần tiếp tục đi sâu nghiên cứu hơn nữa. Vì vậy tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Nguyễn Hồng Quang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Nội dung phần Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6 DANH MỤC CÁC BẢNG 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 9 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG I. CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 13 1. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo, các đặc tính của chúng 13 1.1. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo 13 1.1.1. Nguồn năng lượng mặt trời 13 1.1.2. Nguồn năng lượng gió 13 1.1.3. Nguồn năng lượng thuỷ điện nhỏ 13 1.1.4. Nguồn năng lượng sinh khối 14 1.1.5. Nguồn năng lượng địa nhiệt 14 1.1.6. Nguồn năng lượng đại dương 15 1.2. Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo 15 1.2.1. Đặc tính phong phú và có thể tái sinh: 15 1.2.2. Đặc tính sạch và bảo vệ môi trường: 16 2. Các công nghệ năng lượng mới và tái tạo, ứng dụng của chúng 16 2.1. Các công nghệ năng lượng mới và tái tạo 16 2.1.1. Công nghệ năng lượng mặt trời 16 2.1.2. Công nghệ thuỷ điện nhỏ 19 2.1.3. Công nghệ năng lượng gió 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.1.4. Công nghệ năng lượng sinh khối 21 2.1.5. Công nghệ năng lượng địa nhiệt 21 2.1.6. Công nghệ năng lượng đại dương 22 2.2. Các ứng dụng 23 2.2.1. Ứng dụng của năng lượng mặt trời 23 2.2.2. Ứng dụng của năng lượng thuỷ điện nhỏ 25 2.2.3. Ứng dụng của năng lượng gió 25 2.2.4. Ứng dụng của năng lượng sinh khối 25 2.2.5. Ứng dụng của năng lượng địa nhiệt 26 2.2.6. Ứng dụng của năng lượng đại dương 26 3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng các nguồn điện từ NLM & TT 27 3.1. Trên thế giới 27 3.2. Tại Việt Nam 28 CHƯƠNG II. CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN HỖN HỢP 31 2.1. Hệ thống điện hỗn hợp và lưới điện mini 31 2.1.1. Đặt vấn đề 31 2.1.2. Các loại nguồn điện trong hệ thống điện hỗn hợp và lưới điện mini 32 2.1.3. Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép 34 2.1.4. Vận hành hệ thống lai ghép 36 2.2. Các ứng dụng của hệ thống điện hỗn hợp 39 2.2.1. Trên thế giới 40 2.2.2. Ở Việt Nam 42 2.3. Những ưu nhược điểm của hệ thống điện hỗn hợp 42 2.3.1. Ưu điểm của hệ thống điện lai ghép 42 2.3.2. Những nhược điểm của hệ thống lai ghép 45 CHƯƠNG III. LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN HỖN HỢP 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1. Đặt vấn đề 47 3.2. Mô tả địa điểm lựa chọn xây dựng 48 3.2.1. Những đặc điểm về địa lý 48 3.2.2. Điều kiện về kinh tế và xã hội 48 3.2.3. Đầm Báy 49 3.2.4. Hiện trạng cung cấp điện ở cụm dân cư Đầm Báy 49 3.2.5. Tiềm năng các nguồn năng lượng của địa phương 50 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 53 4.1. Nhu cầu điện năng hiện tại và dự báo trong tương lai 53 4.1.1. Hiện trạng cung cấp điện ở đảo Hòn Tre 53 4.1.2. Tính toán nhu cầu sử dụng điện năm 2008 53 4.1.3. Biểu đồ phụ tải ngày 57 4.1.4. Dự báo độ tăng trưởng nhu cầu trong tương lai 59 4.1.5. Công suất phát đỉnh hiện tại và tương lai 61 4.2. Phương án cấp điện 61 4.2.1. Lựa chọn phương án cấp điện 61 4.2.2. Tính toán các phương án cấp điện 62 4.2.3. Vấn đề đồng bộ và khả năng nối lưới điện quốc gia 63 4.3. Xây dựng sơ đồ khối tổng quát 63 4.3.1. Sơ đồ hệ thống 63 4.3.2. Dự kiến phương thức vận hành 66 4.3.3. Tính toán lựa chọn thiết bị 67 4.4. Phân tích đánh giá các phương án cân bằng cung - cầu 76 4.5. Công tác xây dựng hệ thống 77 4.5.1. Xây dựng hệ thống dàn pin mặt trời 77 4.5.2. Nối điên bộ ăcquy 79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.5.3. Nhà lắp đặt thiết bị và vận hành 81 4.5.4. Lắp đặt máy phát Diezen 83 4.5.5. Hệ thống dây truyền tải và phân phối điện 83 4.5.6. Công tơ điện 83 4.6. Tiến độ xây dựng hệ thống 84 5.1. Công tác chuẩn bị 84 5.2. Tiến độ xây dựng 84 4.7. Quy trình vận hành, bảo dưỡng 85 4.8. Quản lý nhà máy điện 86 4.9. Lịch trình bảo dưỡng 87 CHƯƠNG V. PHÂN TÍCH KINH TẾ - TÀI CHÍNH 89 5.1. Đặt vấn đề 89 5.2. Các số liệu tính toán 90 5.3.1. Số liệu đầu vào 90 5.2.2. Kết quả tính toán 94 5.3. Tính toán mức hỗ trợ giá 95 5.4. Đề xuất mức hỗ trợ giá trong chiến lược phát triển các nguồn điện năng lượng tái tạo độc lập 96 5.4.1. Một số nhận xét chung 96 5.4.2. Đề xuất mức hỗ trợ giá 97 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: Eload.PV,Eload: Nhu cầu phụ tải ngày của dàn PMT và trong năm Ppeak, No.PV: Công suất đỉnh của một PMT, số dàn pin mặt trời Hpeak, HT: Số giờ nắng đỉnh trung bình ngày trong năm trên bề mặt nghiêng, bức xạ mặt trời trên bề mặt ngang Ft, Fd: Hệ số nhiệt độ, hệ số bám bẩn của dàn PMT ηbat, ηinv, ηsys, ηrec: Hiệu suất năng lượng ăcquy, hiệu suất bộ đổi điện, hiệu suất hệ thống, hiệu suất bộ chỉnh lưu It, Istc: Bức xạ mặt trời trung bình ngày trong năm trên bề mặt nghiêng, bức xạ mặt trời tại điều kiện tiêu chuẩn R, Rr: Hệ số chuyển đổi, công suất bộ chỉnh lưu Cbat, Cbatt: Dung lượng ăcquy tính theo kWh, dung lượng ăcquy tính theo ampe-giờ (A-h) DOD, Nd: Độ sâu phóng điện lớn nhất của bộ ăcquy, số ngày tự quản của bộ ăcquy Pinv, Pmax: Công suất bộ đổi điện, công suất phụ tải lớn nhất Pge.max , Pge.rec: Công suất lớn nhất của máy phát diezen, công suất máy phát cần nạp điện cho ăcquy Pge.peak, Ppeak.load: Công suất máy phát diezen cần cho phụ tải đỉnh, công suất phụ tải đỉnh Gd: Là hệ số giảm công suất của máy phát Imax: Dòng điện cực đại AnnFuel.cost, DR : Chi phí nhiên liệu hàng năm, tỉ suất chiết khấu LCCFuel.cost: Chi phí nhiên liệu LCCRepl.cost: Chi phí thay thế LCCMaint.cost: Chi phí bảo dưỡng thường xuyên Capital.cost: Chi phí đầu tư ban đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên FE, Term: Tỉ suất tăng giá nhiên liệu, chu kỳ hoạt động Item.cost, RY: Chi phí thay thế định kỳ ở hiện tại, năm thay thế Eoutput: Sản lượng điện hàng ngày Chữ viết tắt: NLM & TT: Năng lượng mới và tái tạo NLMT: Năng lượng mặt trời BXMT: Bức xạ mặt trời PMT: Pin mặt trời TL - HL: Thượng lưu và hạ lưu NLG: Năng lượng gió NMT: Nhiệt mặt trời NLTT: Năng lượng tái tạo PV: Dàn pin mặt trời ĐCG: Động cơ gió MPD: Máy phát diezen NREL: Phòng thí nghiệm quốc gia về năng lượng tái tạo DC - AC: Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều PVC: Nhãn hiệu loại cáp điện CCH: Chi phí chu kỳ hoạt động LCC: Vòng đời của dự án USD, VND: Tỷ giá đồng đôla Mỹ, tỷ giá đồng Việt Nam Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang 3.1 Bức xạ mặt trời trung bình tại Nha Trang 51 4.1 Số liệu sử dụng điện của các thiết bị gia dụng trong "Hộ tiêu thụ điện điển hình” ở Hòn Báy năm 2008 55 4.2 Số liệu sử dụng điện của các thiết bị phi gia dụng trong "Hộ tiêu thụ điện điển hình” ở Hòn Báy năm 2008 56 4.3 Tổng nhu cầu điện năng của cụm dân cư Hòn Báy năm 2008 56 4.4 Số liệu về sự thay đổi phụ tải ngày 58 4.5 Dự báo nhu cầu điện năng trong tương lai 60 4.6 Số giờ nắng đỉnh trung bình trong năm trên bề mặt nghiêng 69 4.7 Dây và cáp điện để nối dàn PMT và bộ ăcquy 79 4.8 Tiến độ xây dựng 84 4.9 Lịch trình bảo dưỡng nhà máy điện đối với các công việc bình thường 88 5.1 Các đặc tính của máy phát diezen 92 5.2 Chi phí bảo dưỡng máy phát diezen 92 5.3 Kết quả so sánh kinh tế giữa các phương án phát điện 95 5.4 Kết quả tính toán các mức hỗ trợ giá 96 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình vẽ và đồ thị Nội dung Trang 1.1 Sơ đồ hộp thu NLMT theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính 17 1.2 Sơ đồ cấu tạo một pin mặt trời tinh thể Si 19 1.3 Sơ đồ một bộ thu để sản xuất nước nóng 23 1.4 Hệ thống sưởi ấm nhà cửa hay chuồng trại sử dụng NMT 24 2.1 Hệ lai ghép thanh góp DC: chỉ có phụ tải DC 34 2.2 Hệ lai ghép thanh góp DC mở rộng: phụ tải DC và AC hỗn hợp 35 2.3 Hệ lai ghép thanh góp AC 36 2.4 Trạng thái các thiết bị trong quá trình vận hành của hệ thống 37 2.5 Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép 40 3.1 Bức xạ mặt trời trung bình ngày trong tháng trên bề mặt nằm ngang 51 4.1 Tỉ lệ sử dụng điện năm 2008 cụm dân cư Hòn Báy 57 4.2 Biểu đồ phụ tải hàng ngày 58 4.3 Dự báo tăng trưởng nhu cầu điện năng trong tương lai 60 4.4 Dự báo nhu cầu công suất phát đỉnh 61 4.5 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phát điện hỗn hợp 64 4.6 Sơ đồ hệ thống phát điện lai ghép PV-diezen tại Hòn Báy 65 4.7 Hình cắt ngang của khung thép và hình khung thép của bề mặt lắp module PMT 78 4.8 Sơ đồ nối điện bộ ăcquy 80 4.9 Sơ đồ nối điện bộ ăcquy vào đường trục chính 80 4.10 Sơ đồ điện tổng quát hệ phát điện hỗn hợp mini Hòn Báy 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.11 Sơ đồ mặt bằng, mặt trước và đầu đốc của nhà đặt thiết bị và làm việc 82 ._.