(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá ổn định lưới điện HTĐ có tích hợp điện năng lượng mặt trời hòa lưới điện quốc gia tỉnh An Giang

LỜI CAM ĐOAN
Tên tơi là: Nguyễn Hửu Trí
Sinh ngày: 21 tháng 04 năm 1985
Học viên lớp KDD17B khoá 2017-2019 – Kỹ thuật Điện - Trường Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh.
Hiện đang cơng tác tại: Cơng Ty CP Tập Đồn Lộc Trời.
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 11 năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Hửu Trí


LỜI CẢM TẠ
Sau một thời gian nghiên cứu, được sự động viên, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình
của Cơ giáo hướng dẫn TS.Nguyễn Thị Mi Sa, luận văn với đề tài “Đánh giá ổn định
lưới điện HTĐ có tích hợp năng lượng mặt trời hòa lưới tại An Giang” đã hồn thành.
Tác giả xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến:
-

Cô giáo hướng dẫn TS.Nguyễn Thị Mi Sa đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hồn
thành luận văn này.

-

Phòng quản lý đào tạo sau đại học, các Thầy giáo, Cô giáo khoa Điện trường Đại
học SPKT Tp.Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng
như trong quá trình nghiên cứu đề tài.

-

Tồn thể các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân đã quan tâm, động viên,
giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.

Tác giả luận văn

Nguyễn Hửu Trí


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: .................................................................................................................. 11
TỔNG QUAN ................................................................................................................ 11
1.1 Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 11
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu .............................................................................. 12
1.3 Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................. 13
1.4 Phương pháp nhiên cứu............................................................................................ 14
1.5 Điểm mới của đề tài ................................................................................................. 14
1.6 Nội dung luận văn .................................................................................................... 14
1.7 Tiến độ luận văn: ...................................................................................................... 15
CHƯƠNG 2: .................................................................................................................. 16
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................................... 16
2.1 Chiến lược và chính sách phát triển năng lượng tái tạo cụ thể ở một số nước ........ 16
trong khu vực ................................................................................................................. 16
2.1.1 Trung Quốc ........................................................................................................ 16
2.1.2 Thái Lan ............................................................................................................. 17
2.1.3 Ấn độ.................................................................................................................. 17
2.1.4 Inđơnêxia ........................................................................................................... 18
2.2 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo ở việt nam .................................................. 19
2.2.1 Nguồn nguyên liệu ............................................................................................. 19

2.2.1.1 Thủy điện nhỏ (TĐN) .................................................................................. 19


2.2.1.2 Năng lượng sinh khối .................................................................................. 19
2.2.1.3 Năng lượng mặt trời (NLMT) ..................................................................... 20
2.2.1.4 Năng lượng gió ............................................................................................ 21
2.2.1.5 Năng lượng thuỷ triều ................................................................................. 23
2.3 Xu thế phát triển điện mặt trời tại Việt Nam ........................................................... 24
2.3.1 Tiềm năng bức xạ mặt trời ở Việt Nam ............................................................. 24
2.3.2 Hiện trạng năng lực công nghiệp điện mặt trời Việt Nam ................................ 25
2.3.3 Định hướng phát triển công nghiệp điện mặt trời Việt Nam đến năm 2025 ..... 25
2.4 Các dạng ứng dụng năng lượng mặt trời .................................................................. 25
2.4.1 Ứng dụng nhiệt năng từ năng lượng mặt trời .................................................... 25
2.4.2 Ứng dụng nhiệt điện mặt trời ............................................................................. 26
2.4.3 Ứng dụng quang điện mặt trời ........................................................................... 26
CHƯƠNG 3: .................................................................................................................. 29
SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI ............................. 29
3.1 Sơ đồ kết nối lưới ..................................................................................................... 29
3.1.1 Giới thiệu về pin mặt trời................................................................................... 29
3.1.2 Đặc tính làm việc của pin mặt trời ..................................................................... 30
3.1.3 Mơ hình máy phát điện đồng bộ SG .................................................................. 33
3.2 Module PV ............................................................................................................... 35
3.2.1 Kết nối nối tiếp và kết nối song song trong các module PV ............................ 35
3.2.2 Thông số mô đun PV ......................................................................................... 37
3.2.3 Phần bóng mờ do bị che khuất và các nhánh Diot ............................................ 38


3.2.4 Chế tạo mô-đun PV ........................................................................................... 39
3.3 Điểm công suất cực đại ............................................................................................ 41
3.3.1 MPPT gián tiếp .................................................................................................. 43

3.2.1.1 Phương pháp điện áp cố định ...................................................................... 43
3.2.1.2 Phương pháp điện áp mạch phân kỳ............................................................ 43
3.3.2 MPPT trực tiếp................................................................................................... 44
3.2.2.1 Thuật toán nhiễu loạn và quan sát (P&O) ................................................... 44
3.2.2.2 Thuật toán điện dẫn gia tăng INC ............................................................... 46
3.2.2.3 Một số nhận xét ........................................................................................... 48
3.4 Bộ chuyển đổi quang điện ........................................................................................ 49
3.4.1 Bộ chuyển đổi DC-DC....................................................................................... 49
3.4.1.1 Chức năng .................................................................................................... 49
3.4.1.2 Bộ chuyển đổi Buck .................................................................................... 50
3.4.1.3 Bộ chuyển đổi Boost ................................................................................... 51
3.4.1.4 Chuyển đổi Buck-Boost .............................................................................. 52
3.4.2 Bộ chuyển đổi DC-AC....................................................................................... 53
3.4.2.1 Nghịch lưu nguồn dòng ............................................................................... 53
3.4.3.2 Nghịch lưu nguồn áp ................................................................................... 59
3.5 Lý thuyết về hòa hệ thống điện mặt trời với lưới .................................................... 62
3.5.1 Các điều kiện về hòa đồng bộ ............................................................................ 62
3.5.1.1 Điều kiện về tần số ...................................................................................... 63
3.5.1.2 Điều kiện về điện áp .................................................................................... 63


3.5.1.3 Điều kiện về pha .......................................................................................... 63
3.5.2 Đồng vị pha trong hệ thống nối lưới.................................................................. 64
CHƯƠNG 4: .................................................................................................................. 65
ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN .................................................................. 65
4.1 Khái niệm, Giả thiết, Mục tiêu ................................................................................. 65
4.1.1 Ổn định động và tĩnh ......................................................................................... 66
4.1.1.1 Ổn định tĩnh ................................................................................................. 66
4.1.1.2 Ổn định động ............................................................................................... 67
4.1.2 Phương trình chuyển động roto ......................................................................... 67

4.2 Đánh giá ổn định tĩnh ............................................................................................... 73
4.2.1 Tiêu chuẩn năng lượng ...................................................................................... 73
4.2.1.1 Định nghĩa ổn định theo năng lượng ........................................................... 73
4.2.1.2 Xét máy phát cực lồi ................................................................................... 76
4.2.1.3 Xét hệ thống có hai máy: tải được coi là tuyến tính.................................... 77
4.2.1.4 Ổn định tĩnh động cơ ................................................................................... 78
4.2.2 Phương pháp dao động bé ................................................................................. 80
4.2.2.1 Phương pháp dao động bé ........................................................................... 80
4.2.2.2 Phương pháp dao động bé áp dụng trong hệ thống điện ............................. 81
4.2.2.3 Một vài tiêu chuẩn khảo sát dấu ................................................................. 86
4.3 Đánh giá ổn định động ............................................................................................. 90
4.3.1 Phương pháp diện tích ....................................................................................... 90
4.3.1.1 Tăng cơng suất cơ đột ngột trên máy phát .................................................. 91


4.3.1.2 Ảnh hưởng thời gian cắt ngắn mạch ........................................................... 93
4.2.1.3 Cắt một đường dây trong hai đường dây vận hành song song .................... 95
4.3.1.4 Ngắn mạch trên một trong hai dây vận hành song song ............................. 96
4.3.1.5 Ảnh hưởng của tự đóng lại .......................................................................... 98
4.3.2 Các phương pháp tích phân số ......................................................................... 100
4.3.2.1 Phương pháp Euler .................................................................................... 100
4.3.2.2 Phương pháp Runge – Kutta (R-T) ........................................................... 100
4.2.2.3 Phương pháp phân đoạn liên tiếp .............................................................. 101
CHƯƠNG 5 ................................................................................................................. 104
ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TÍCH HỢP NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
HỊA LƯỚI Ở AN GIANG .......................................................................................... 104
5.1 Giới thiệu về lưới điện An Giang ........................................................................... 104
5.1.1 Sơ đồ tổ chức ................................................................................................... 104
5.1.2 Tổng quan về lưới điện An Giang ................................................................... 104
5.1.3 Sơ đồ đơn tuyến lưới điện An Giang ............................................................... 106

5.2 Sơ đồ kết nối nối lưới HTĐ Mặt trời hòa lưới tại An Giang ................................. 107
5.3 Đánh giá ổn định tĩnh ............................................................................................. 107
5.4 Đánh giá ổn định động ........................................................................................... 109
CHƯƠNG 6 ................................................................................................................. 114
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................... 114
6.1 Kết luận .................................................................................................................. 114
6.2 Kiến nghị ................................................................................................................ 114



Tóm tắt:
Ổn định HTĐ là khả năng của một HTĐ ở một chế độ vận hành ban đầu cho trước
lấy lại trạng thái vận hành cân bằng sau khi trải qua một sự cố xảy ra trong hệ thống điện,
với tất cả các biến của hệ thống (biến vật lý/trạng thái) nằm trong giới hạn và vẫn duy trì
được tồn vẹn của HTĐ.
Vấn đề ổn định của hệ thống quang điện được kết nối với lưới điện là phức tạp
do đặc tính v - i phi tuyến của mảng PV cũng như sự tương tác giữa các bộ chuyển đổi
năng lượng. Bên cạnh đó, mặc dù lý thuyết hệ thống tuyến tính được sử dụng rộng rãi
trong phân tích ổn định của các hệ thống ba pha cân bằng, việc áp dụng cùng một lý
thuyết cho các hệ thống một pha đáp ứng là thách thức nghiêm trọng, vì hệ thống một
pha không thể biến đổi thành các hệ thống bất biến thời gian tuyến tính sử dụng cơng cụ
chuyển đổi như là hệ thống ba pha cân bằng.
Trong luận văn này, phân tích tính ổn định của tồn bộ hệ thống PV được kết nối
với lưới điện hai giai đoạn được trình bày. Cả bộ chuyển đổi DC-DC và bộ chuyển đổi
DC-AC sẽ được bao gồm trong mơ hình. Ngồi ra, đặc tính của mảng PV sẽ được xem
xét. Để tránh thiếu các tham số cụ thể của mảng PV, mơ hình được đề xuất sử dụng các
tham số cơ bản được cung cấp trong tất cả các biểu dữ liệu của các mảng PV. Việc áp
dụng phương pháp mơ hình mẫu quan sát biến đổi thành cơng hệ thống thành bất biến
thời gian. Với mơ hình được đề xuất, sự ổn định của hệ thống có thể được nghiên cứu
bằng cách tính tốn các giá trị riêng của hệ thống.và mơ hình hóa bằng phần mềm mơ

phỏng Matlab, phân tích và xuất ra kết quả mơ phỏng bằng hình ảnh.
Abstract:
Stabilization of the Mowers is the ability of a Matter in a given initial operating
mode to regain a steady-state operation after experiencing an electrical power failure,
with all system variables ( physical / state changes) within the limits and maintain the
integrity of the Masonry


The stability problem of the photovoltaic system connected to the grid is complex
due to the nonlinear v-i characteristic of the photovoltaic array as well as the interaction
between the energy converters. In addition, although linear system theory is widely used
in the analysis of stability of balanced three-phase systems. Applying the same theory to
one-phase response systems is a serious challenge, since a single-phase system can not
be transformed into linear time invariant systems using a transformer such as a system.
three phase balance.
In this paper, the stability analysis of the whole single-phase two-stage gridconnected PV system is presented. Both DC-DC converter and DC-AC converter will
be included in the model. Also, the characteristic of the PV array will be considered. To
avoid the lack of specific parameters of the PV array, the proposed model uses the basic
parameters that are provided in all datasheets of PV arrays. The application of observerpattern modeling method successfully transforms the system into time-invariant. With
the proposed model, the stability of the system can be studied by calculating the
eigenvalues of the system.


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài
Nguồn năng lượng mặt trời đang là một giải pháp hữu hiệu trong việc khai thác
nguồn năng lượng phục vụ đời sống và sản xuất mà không gây tác hại đến môi trường.
Việc nghiên cứu thiết kế điều khiển hệ thống phát điện sử dụng nguồn năng lượng mặt
trời nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng cũng như triển khai ứng dụng vào thực tế là điều
hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
Các hệ thống quang điện (PV) sẽ có ý nghĩa rất lớn trong tương lai của hệ thống
năng lượng nếu không phải là trung tâm điểm trong số tất cả. Trên thực tế, các hệ thống
năng lượng mặt trời cung cấp lợi thế về chi phí nhiên liệu thấp và nhu cầu bảo trì thấp
hơn các hệ thống năng lượng khác. Tuy nhiên, hệ thống PV có một số nhược điểm như:
(1) hiệu quả chuyển đổi tương đối thấp, (2) điện áp đầu ra không ổn định do năng lượng
mặt trời bất thường do thay đổi thời tiết làm cho hệ thống PV khơng tuyến tính. Hệ thống
PV đã được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm lưới điện thơng minh. Một
hệ thống PV có thể sản xuất nhiều loại điện áp và dòng điện ở đầu ra; tuy nhiên, sản
lượng PV không phù hợp do năng lượng mặt trời khơng được kiểm sốt. Do đó, một tế
bào PV phải tạo ra điện áp DC cố định ở mức mong muốn cho ứng dụng, bất kể sự thay
đổi của ánh sáng và nhiệt độ.
Hơn nữa hiện nay, tơi đang tác tại Cơng Ty CP Tập đồn Lộc Trời với nhu cầu
sử dụng năng lượng rất lớn lớn trong sản xuất và đang mong muốn xây dựng một số mơ
hình điều khiển hiện đại trong đó có hệ thống phát điện sử dụng năng lượng mặt trời
nhằm nâng cao hiệu suất và tiết kiệm, sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Việc nghiên
cứu hệ thống điều khiển phát điện năng lượng mặt trời qua luận văn này sẽ giúp tơi có
cơ sở để xây dựng mơ hình hệ thống thí nghiệm điều khiển phát điện sử dụng năng lượng

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 11 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

mặt trời tại Cơng ty. Vì vậy tơi chọn đề tài:" Đánh giá ổn định lưới điện HTĐ có tích
hợp Điện Năng lượng Mặt trời hòa lưới điện Quốc gia tỉnh An Giang ".
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu
Dưới sức ép từ cuộc khủng hoảng năng lượng, năng lượng quang điện (PV) ngày
càng trở nên hấp dẫn hơn để tạo ra điện. Vào cuối năm 2016, tổng công suất lắp đặt PV
trên toàn thế giới lên tới 305 GW [1]. Phần lớn lắp đặt PV là các hệ thống PV được kết
nối với lưới, vì chúng có thể cung cấp các hệ thống độc lập - hiệu quả của các hệ thống
độc lập [2]. Trong khi các hệ thống PV thương mại lớn được kết nối với lưới ba pha, cấu
trúc liên kết một pha là thuận lợi trong các hệ thống PV quy mô nhỏ như hệ thống dân
cư do sự đơn giản của nó [3,4]
Một hệ thống PV được kết nối lưới điển hình là một hệ thống hai giai đoạn, trong
đó giai đoạn đầu tiên thường là bộ chuyển đổi DC-DC để trích xuất nguồn từ mảng PV
và giai đoạn thứ hai là bộ chuyển đổi DC-AC để cấp nguồn cho lưới. Tuy nhiên, sự ổn
định của một hệ thống như vậy là một mối quan tâm lớn. Có hai yếu tố chính làm cho
việc phân tích tính ổn định của hệ thống PV có kết nối lưới hai giai đoạn khó khăn hơn
các hệ thống điện tử cơng suất khác. Đầu tiên là đặc tính của tấm PV. Đặc tính V – I của
một mảng PV là phi tuyến và thay đổi với cường độ ánh sáng hoặc nhiệt độ, do đó động
lực của một hệ thống PV có thể khác với hệ thống điện tử truyền thống được cấp từ
nguồn điện áp không đổi. Trong một số nghiên cứu về phân tích tính ổn định của hệ
thống PV, tấm PV được thay thế bằng nguồn điện áp khơng đổi [5,6] hoặc nguồn dịng
khơng đổi [7]. Những phương pháp này bỏ qua các đặc tính phi tuyến của tấm PV và có
thể gây ra độ lệch giữa phân tích lý thuyết và trạng thái của hệ thống thực [8]. Một số
nghiên cứu tính đến đặc điểm này của tấm PV bằng cách sử dụng đường cong V – I
được tính tốn từ kỹ thuật số với sự trợ giúp của máy tính [8,9]. Tuy nhiên, các thơng số
cụ thể của tấm PV như kháng shurnt và kháng loạt là cần thiết để thực hiện phép tính.
Các tham số này thường không thể lấy được từ biểu dữ liệu. Thứ hai, bộ chuyển đổi DC-

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 12 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

DC và bộ chuyển đổi DC-AC được kết nối theo tầng. Ngay cả trong một bộ chuyển đổi
năng lượng duy nhất cũng tồn tại những trạng thái phức tạp như phân nhánh và hỗn loạn
[10-13]. Trong trường hợp này, trạng thái của hệ thống tổng thể có thể phức tạp hơn so
với chỉ một bộ chuyển đổi, vì các bộ chuyển đổi được kết nối với nhau sẽ ảnh hưởng đến
nhau [14–17]. Do đó, cần thiết phải thiết lập một mơ hình tốn học tích hợp cho tồn bộ
hệ thống quang điện được kết nối lưới hai giai đoạn một pha có thể mơ tả đặc tính của
tấm PV cũng như tương tác giữa hai bộ chuyển đổi.
Đối với một hệ thống ba pha cân bằng, ứng dụng chuyển đổi Park tạo điều kiện
cho mơ hình hóa hệ thống. Hệ thống có thể được chuyển đổi đầu tiên thành hệ thống
nhiều đầu vào-nhiều đầu ra (MIMO) trong khung tham chiếu d – q và sau đó được tuyến
tính hóa xung quanh một điểm vận hành cố định trạng thái ổn định [18]. Cuối cùng, hệ
thống ba pha cân bằng có thể được mơ tả bằng mơ hình bất biến thời gian tuyến tính
(LTI). Do đó, các cơng cụ lý thuyết LTI rộng lớn có thể được áp dụng để hồn thành
thiết kế bộ điều khiển và phân tích tính ổn định [19,20]. Tuy nhiên, thật khó để đặt một
hệ thống một pha trong khn khổ của một mơ hình LTI. Khó khăn chính cho điều này
là q trình tuyến tính phải được thực hiện xung quanh một điểm vận hành ổn định cố
định chứ không phải là một quỹ đạo định kỳ theo thời gian trạng thái ổn định [18]. Để
đối phó với vấn đề này, một phương pháp mơ hình kiểu quan sát [21,22] được đề xuất
để loại bỏ ảnh hưởng của phương sai thời gian.
1.3 Phạm vi nghiên cứu
-

Tìm hiểu về cấu trúc điều khiển hệ thống phát điện sử dụng nguồn năng lượng
mặt trời.

-

Nghiên cứu về các bộ pin năng lượng mặt trời công suất nhỏ.

-

Nghiên cứu về mối quan hệ của các thông số trong bộ pin năng lượng mặt trời
công suất nhỏ.

-

Nghiên cứu bộ nghịch lưu công suất nhỏ một pha khi hòa vào lưới điện.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 13 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

-

Nghiên cứu phương pháp tính tốn bộ chuyển đổi nguồn DC-AC

-

Nghiên cứu tính ổn định trong hệ thống điện

-

Tất cả các mô phỏng được thực hiện bằng môi trường MATLAB / SIMULINK.

1.4 Phương pháp nhiên cứu
-

Tham khảo tài liệu (sách, báo và tạp chí khoa học).

-

Mơ hình hóa mơ phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink

-

Phân tích và đánh giá các kết quả mơ phỏng.

1.5 Điểm mới của đề tài
-

Đánh giá ổn định lưới điện hệ thống điện có tích hợp điện năng lượng mặt trời
hịa lưới điện quốc gia.

-

Tìm ra các thơng số ảnh hưởng đến việc hòa đồng bộ giữa các nguồn năng lượng

tái tạo và lưới điện quốc gia.

-

Đưa ra giải thuật và chương trình mới để tính tốn bộ chuyển đổi nguồn năng
lượng tái tạo hịa vào lưới điện quốc gia.

-

Góp phần tiết kiệm năng lượng của các hộ tiêu thụ điện cũng như cung cấp thêm
cho nguồn quốc gia một phần năng lượng.

1.6 Nội dung luận văn
-

Chương 1: Tổng quan

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

-

Chương 3: Sơ đồ điều khiển hệ thống điện mặt trời nối lưới

-

Chương 4: Đánh giá ổn định hệ thống điện

-

Chương 5: Đánh giá ổn định hệ thống điện tích hợp năng lượng mặt trời hịa lưới
tại Tỉnh An Giang.

-

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 14 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

1.7 Tiến độ luận văn:
-

Tháng 2 năm 2018: Hoàn thiện chuyên đề theo góp ý của các ủy viên hội đồng

-

Tháng 02, 03 năm 2018: Thu thập tài liệu, viết Chương 1, Chương 2, Chương 3.

-

Tháng 04, 05, 06 năm 2018: Viết Chương 4.

-

Tháng 07, 08 năm 2018: Viết Chương 5,6 và hoàn thiện đề tài.

-

Tháng 10 năm 2018: Bảo vệ đề tài.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 15 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Chiến lược và chính sách phát triển năng lượng tái tạo cụ thể ở một số nước
trong khu vực
2.1.1 Trung Quốc
Trung Quốc đã có một lịch sử phát triển rất ấn tượng về sử dụng năng lượng tái
tạocho phát triển nơng thơn với một số chương trình lớn nhất thế giới như thủy điện
nhỏ,bếp cải tiến và khí sinh học. Để tiếp tục phát triển năng lượng tái tạo, chiến lược và
kế hoạch phát triển năng lượng trung hạn và dài hạn đến 2020 đã đặt mục tiêu riêng cho
phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo. Mục tiêu đến 2010, điện tái tạo sẽ đạt tỉ lệ
10% tổng công suất điện lắp đặt và đến 2020 đạt 12%. Ngoài ra, Trung Quốc cũng sẽ
chú trọng đáng kể đến phát triển các nguồn nhiệt từ năng lượng tái tạo và nhiên liệu sinh

học dạng lỏng.
Để đạt được mục tiêu trên, Trung Quốc đã đặt ra chiến lược phát triển năng lượng
tái tạo với 4 nguyên tắc cơ bản sau:
-

Hỗ trợ phát triển hài hoà xã hội, kinh tế và môi trường thông qua ưu tiên
phát triển các cơng nghệ năng lượng tái tạo có thể giúp người dân đạt được
mức tiện nghi cơ bản.

-

Trong giai đoạn ngắn hạn, phát triển thuỷ điện nhỏ, đun nước nóng bằng
năng lượng mặt trời, cấp nhiệt từ địa nhiệt và các cơng nghệ năng lượng
tái tạo cạnh tranh khác.

-

Hỗ trợ tích cực các công nghệ năng lượng tái tạo mới và phát triển các
cơng nghệ như phát điện bằng sức gió và điện sinh khối thơng qua các biện
pháp khuyến khích phát triển thị trường, thành tựu kỹ thuật và năng lực
chế tạo.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 16 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

-

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

Lồng ghép các thành tựu kỹ thuật dài hạn với việc sử dụng và phát triển
ngắn hạn, cụ thể đẩy mạnh phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo với
thị trường hiện tại và xem xét đến tiềm năng thị trường trong tương lai.
Tới năm 2020, phát triển hầu hết các nguồn sẵn có của thuỷđiện nhỏ, đun
nước nóng bằng năng lượng mặt trời, cấp nhiệt từ địa nhiệt và các công
nghệ năng lượng tái tạo cạnh tranh khác. Ngoài ra cần đẩy mạnh thương
mại hoá và phát triển năng lực chế tạo đối với các cơng nghệ phát điện
bằng sức gió, sinh khối, và năng lượng mặt trời.

2.1.2 Thái Lan
Năng lượng tái tạo ở Thái Lan đã được hỗ trợ phát triển mạnh mẽ từ khi Quỹ Tiết
kiệm Năng lượng được thành lập theo qui định của Bộ luật Xúc tiến Tiết kiệm Năng
lượng (thơng qua vào năm 1992).
Năm 2003, Chính phủ Thái Lan đã thông qua chiến lược phát triển năng lượng tái
tạo, với mục tiêu tăng từ tỉ lệ 1% điện tái tạo năm 2002 lên 8% vào 2011. Để đạt được
mục tiêu này, Thái Lan đã thực hiện các chính sách hỗ trợ phát triển như sau:
-

Xây dựng Quỹ hỗ trợ mua điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, kinh phí được
huy động từ việc thu thêm 0,05 Bath/kWh từ tiền điện bán ra (tương đương 0,125
US centvới tỉ giá 40 Bath/USD, chiếm khoảng 3% giá điện- 1,74 Bath/kWh hoặc
4,35 US cent/kWh).

-

Cơ chế hỗ trợ giá cho điện tái tạo hòa điện lưới được xác định dựa trên chi phí
khác nhau tuỳ theo từng loại cơng nghệ. Ví dụ, đối với phát điện từ sinh khối,

mức hỗ trợ là 0,3 Bath/kWh, thuỷ điện nhỏ (<50kW) là 0,8 Bath/kWh.
2.1.3 Ấn độ
Ấn Độ đã hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo từ những năm cuối 1980 thông qua

Bộ các nguồn năng lượng phi qui ước (MNES) và sự quan tâm của chính phủ. Về điện
tái tạo hịa điện lưới, những nỗ lực của Ấn Độ tập trung chủ yếu vào gió, đồng phát điện
từ nguồn sinh khối.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 17 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

Sự hỗ trợ của Ấn Độ cho năng lượng gió được thực hiện bằng các cơ chế như:
các hợp đồng mua điện có bảo lãnh, các khuyến khích về thuế, vay vốn ưu đãi theo các
qui định cụ thể của chính phủ. Ngồi ra, các khuyến khích khác về thuế cũng được chính
phủ cho áp dụng như: khấu hao luỹ tiến 100% trong năm đầu cho các dự án điện gió
cùng với việc miễn hoặc giảm thuế nhập khẩu cho các thiết bị phải nhập khẩu.
Ấn Độ cũng đã thành lập Cục phát triển năng lượng tái tạo Ấn Độ (IREDA), cơ
quan chính phủ thuộc MNES, để tài trợ cho các dự án năng lượng tái tạo. IREDA cho
phép các dự án gió vay 100% vốn để mua thiết bị, và giới hạn vốn vay tối đa đến 75%
tổng chi phí cho dự án. Thời gian vay vốn trong 10 năm, ân huệ 1 năm. Lãi suất cho vay
của IREDA thông thường từ 15% đến 17%, nhưng thấp hơn sẽ được qui định cho riêng
từng loại công nghệ, chẳng hạn cho các bộ đun nước nóng mặt trời lãi suất từ 2,5% đến
8,3%, các hầm biogas có thể được tài trợ với lãi suất từ 4-10,5%, các dự án pin mặt trời
và gió phát điện cho nông thôn từ 2,5-8,5%.

2.1.4 Inđônêxia
Được sự uỷ quyền của Chính phủ Inđơnêxia, Bộ Năng lượng và các tài ngun
khống sản đã thơng qua “Chính sách phát triển năng lượng tái tạo và bảo tồn năng
lượng (Năng lượng xanh)” ngày 22/12/2003.
Tầm nhìn đã được xác định rõ trong chính sách phát triển là để “cung cấp và sử
dụng năng lượng một cách hiệu quả, sạch, tin cậy và đầy đủ trong bối cảnh phát triển
bền vững”. Để hiện thực tầm nhìn, các trọng trách được đặt ra cho Inđônêxia cho phát
triển năng lượng tái tạo là: Sử dụng tối đa năng lượng tái tạo; Nâng cao khả năng làm
chủ công nghệ năng lượng tái tạo; và Tăng nhanh sự tham gia của xã hội vào sử dụng
năng lượng tái tạo.
Để đạt được mục tiêu “cung cấp và sử dụng năng lượng bền vững” một số chiến
lược đã được nêu ra như: Khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo thông qua sự hỗ trợ
của xã hội; Phát triển năng lượng tái tạo ở phạm vi ưu tiên dựa trên tiềm năng sẵn có,
cơng nghệ, tài chính và hiệu quả xã hội.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 18 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

2.2 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo ở việt nam
2.2.1 Nguồn nguyên liệu
2.2.1.1 Thủy điện nhỏ (TĐN)
Theo kết quả nghiên cứu phân ngưỡng công suất TĐN, do Bộ Công Thương tiến
hành [23] thì tiềm năng kỹ thuật TĐN ở Việt Nam với gam cơng suất từ 0,1MW đến
30MW/trạm có khoảng 1050 nhà máy, tổng công suất lắp đặt khoảng 4.015 MW, điện

năng trung bình 16,4 TWh/năm, chiếm 10-12% tổng trữ năng nguồn thủy điện toàn quốc.
Tiềm năng TĐN phân bố tập trung chủ yếu ở các vùng núi phía Bắc, Nam Trung bộ và
Tây Nguyên. Bảng 2.4 minh hoạ tiềm năng kỹ thuật nguồn TĐN tồn quốc theo các gam
cơng suất từ 0,1-30 MW.
Dải công suất (MW)

Tổng công suất (MW)

0,1-1

126,8

1-5

1.030,2

5-10

1.048,3

10-15

648

15-20

562,8

20-25

309

25-30

290

Tổng:

4.015,1

Bảng 2. 1 Tiềm năng kỹ thuật thủy điện nhỏ theo gam cơng suất
2.2.1.2 Năng lượng sinh khối
Việt Nam có nhiều loại sinh khối có thể sử dụng một cách hiệu quả để cung cấp
và đáp ứng một phần nhu cầu nhiên liệu và điện của đất nước. Các loại sinh khối chính
ở Việt Nam gồm: (i) Củi gỗ; (ii) Phế thải từ cây nông nghiệp.
Rừng tự nhiên và rừng trồng: Năm 2012, tổng diện tích rừng của VN khoảng
13,95 triệu ha, trong đó 10,39 triệu ha là rừng tự nhiên và 3,56 triệu ha là rừng trồng

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 19 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

[24]. Với hệ số trung bình khai thác củi bền vững 0,7 tấn/ha/năm đối với rừng tự nhiên
và 2,1 tấn/ha/năm đối với rừng trồng, tổng sản lượng củi khai thác từ rừng tự nhiên và
rừng trồng tương ứng là 7,2273 triệu tấn và 7,476 triệu tấn (Bảng 2.5).

Nguồn cung cấp củi
A.Rừng tự nhiên

Đầu năm

Cuối năm

10.423.844

10.389.160

8.491.520

8.429.476

2.Rừng tre nứa

521.304

517.694

3.Rừng hỗn giao

648.423

672.971

4.Rừng ngập mặn

58.227

57.716

5.Rừng núi đá

704.370

720.303

B.Rừng trồng

3.438.200

3.356.294

1.Rừng trồng có trữ lượng

1.873.659

1.915.080

2.Rừng trồng chưa có TL

1.135.997

1.076.012

81.287

86.652

273.963

416.529

73.239

61.961

13.862.043

13.954.454

1.Rừng gỗ

3.Tre luồng
4.Cây lâu năm (Ăn quả,cao su)
5.Rt là cây ngập mặn,phèn
Tổng:

Bảng 2. 2 Hiện trạng rừng toàn quốc năm 2012
2.2.1.3 Năng lượng mặt trời (NLMT)
Tổ chức năng lượng tái tạo của các nước ASEAN đã phân loại tiềm năng năng
lượng mặt trời thành 4 mức như sau:
-

Mức 1: Khu vực có bức xạ trung bình năm trên 4,8 kWh/m2/ngày.

-

Mức 2: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ 3,8÷4,8 kWh/m2/ngày.

-

Mức 3: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ 3,2÷3,7 kWh/m2/ngày.

-

Mức 4: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ 3,2 kWh/m2/ngày trở xuống.
Với các khu vực ở mức 1 thì khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời đạt hiệu

quả cao, mức 2 đạt hiệu quả, mức 3 bình thường, mức 4 thì khơng có hiệu quả.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 20 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

Theo số liệu thống kê của Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia về số giờ
nắng (số liệu bình quân 20 năm) ở Việt Nam, thì có thể chia thành 3 khu vực như sau:
-

Khu vực 1: Các tỉnh vùng Tây Bắc (Sơn La, Lai châu): Số giờ nắng tương đối cao
từ 1897÷2102 giờ/năm.

-

Khu vực 2: Các tỉnh cịn lại của miền Bắc và một số tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng
Bình. Số giờ nắng trung bình năm từ 1400÷1700 giờ/năm.

-

Khu vực 3: Các tỉnh từ Huế trở vào: Số giờ nắng cao nhất cả nước từ 1900÷2900
giờ/năm.

Theo đánh giá, những vùng có số giờ nắng từ 1800giờ/năm trở lên thì được coi là có
tiềm năng để khai thác sử dụng. Đối với Việt Nam, thì tiêu chí này phù hợp với nhiều
vùng, nhất là các tỉnh phía Nam. Ở Việt Nam, năng lượng mặt trời được coi là nguồn
năng lượng phong phú bởi nơi nào cũng có, và có những đặc điểm nổi bật sau đây :
Năng lượng mặt trời không phân bố đồng đều trên toàn lãnh thổ do đặc điểm địa hình
và chịu ảnh hưởng của các dịng khí quyển đại dương và lục địa. Có hai vùng khí hậu
đặc trưng khá rõ nét là :
+ Từ vĩ tuyến 17 trở ra Bắc, khí hậu có 4 mùa rõ rệt: xuân, hạ, thu, đông.
+ Từ vĩ tuyến 17 trở vào Nam, khí hậu phân ra 2 mùa: mùa mưa và mùa khô.
Như vậy, giá trị bức xạ mặt trời trung bình hàng năm ở cao nguyên, duyên hải
miền Trung, và các tỉnh phía nam cao hơn và ổn định hơn trong suốt cả năm so với các
tỉnh phía Bắc. Như vậy, các hệ thống được thiết kế dùng năng lượng mặt trời lắp đặt ở
miền Bắc sẽ đắt hơn các hệ thống lắp đặt ở miền Nam đồng thời chúng phải có cơng suất
lớn để bù vào các tháng mùa đơng có nhiều mây.
2.2.1.4 Năng lượng gió
Việt Nam là nước có tiềm năng năng lượng gió tốt nhất trong 4 nước với 39%
lãnh thổ có tốc độ gió lớn hơn 6m/s tại độ cao 65m, tương đương với 513 GW. Đặc biệt,
hơn 8% lãnh thổ, tương đương 112 GW được đánh giá là có tiềm năng năng lượng gió
tốt (Bảng 2.6).

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 21 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

Tốc độ gió

Thấp

Trung bình

Tương đối

Cao 8-

Rất cao

trung bình

<6m/s

6-7m/s

cao 7-8m/s

9m/s

>9m/s

Diện tích (km2)

197.242

100.367

25.679

2.178

111

Diện tích (%)

60,60

30,80

7,90

0,70

>0

401.444

102.716

8.748

452

Tiềm năng (Kw)

Bảng 2. 3 Tiềm năng năng lượng gió tại Việt Nam ở độ cao 65 m [WB-2001]
Chương trình phát triển hạ tầng năng lượng châu Âu - ASEAN ước lượng tiềm
năng kỹ thuật năng lượng gió thấp hơn do chỉ xem xét đến khu vực có tốc độ gió được
phân loại là “tương đối cao”, “cao”, và “rất cao”. Nghiên cứu này giả thiết 20% cơng
suất của các nhóm này là tiềm năng kỹ thuật, tương ứng với 22.400 MW.
Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng kết quả đánh giá tiềm năng năng lượng gió
của WB đối với Việt Nam là lạc quan. Điều này được thể hiện ở Bảng 2.7, trong đó tốc
độ gió từ bản đồ gió của WB và tốc độ đo gió thực tế tại một số điểm được so sánh.
Tốc độ gió trung bình tại độ cao 65m
STT

Vị trí

so với mặt đất (m/s)
EVN

WB

1 Móng cái, Quảng Ninh

5,80

7,35

2 Văn Lý, Nam Định

6,88

6,39

3 Sầm Sơn, Thanh Hóa

5,82

6,61

4 Kỳ Anh,Hà Tỉnh

6,48

7,02

5 Quảng Ninh, Quảng Bình

6,73

7,03

6 Gio Linh, Quảng Trị

6,53

6,52

7 Phương Mai, Bình Định

7,30

6,56

8 Tu Đơng, Khánh Hịa

5,14

6,81

9 Phước Minh, Ninh Thuận

7,22

8,03

6,88

7,57

10 Đà Lạt, Lâm Đồng

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 22 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

11 Tuy Phong, Bình Thuận

6,89

7,79

12 Duyên Hải, Trà Vinh

6,47

7,24

Bảng 2. 4 Tốc độ gió theo nghiên cứu của WB và tốc độ đo thực tế
2.2.1.5 Năng lượng thuỷ triều
Việt Nam có hơn 3.200 km bờ biển nhưng chỉ có 12 trạm đo thủy triều (mặc dù
đã được bổ sung 57 trạm di động). Các trạm khí tượng thủy văn cũng đo tốc độ, hướng
các dịng hải lưu, biên độ và pha của sóng thủy triều xung quanh các đảo Bạch Long Vỹ,
Cô Tô, Cát Bà, Hịn Dấu, Phú Quốc, Hồng Sa, Trường Sa… Những số liệu đo này cho
thấy dòng thủy triều lớn nhất là từ 0,74m/s đến 0,84 m/s.
Thủy triều có những đặc tính khác nhau: một số chỗ có thủy triều lớn nhất và nhỏ
nhất trong một ngày (gọi là nhật triều). Nhiều chỗ có hai lần cao nhất và hai lần thấp
nhất trong một ngày. Nhiều chỗ có cả hai chế độ trên với chiều cao khác nhau. Bảng 2.8
trình bày đặc tính thủy triều của Việt Nam.
Tọa độ
Số
TT

Tên trạm

Vĩ độ

Kinh độ

Chế

Độ rộng

độ

thủy

thủy

triều

triều

(cm)

Chiều cao thủy
triều
Hmax/HTB/Hmin

1 Lô Trúc Sơn

210 15’

1070 57’

Đều

252

480/235/-5

2 Cô Tô

200 58’

1070 46’

Đều

235

467/208/-9

3 Thiên Môn

210 08’

1070 37’

Đều

231

440/204/-4

4 Văn Hoa

210 12’

1070 33’

Đều

262

500/232/-4

5 Cửa Ơng

210 02’

1070 22’

Đều

260

478/219/-4

6 Hịn Gai

200 57’

1070 04’

Đều

258

402/206/-5

7 Cửa Yên Bình

200 46’

1070 08’

Đều

212

440/204/-5

8 Cát Bà

200 43’

1070 03’

Đều

231

440/201/-6

9 Long Châu

200 38’

1070 07’

Đều

206

396/183/-3

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 23 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

10 Cửa Nam Triệu

200 46’

1070 50’

Đều

210

430/183/-4

11 Hải Phòng

200 52’

1070 40’

Đều

213

430/200/-5

12 Đồ Sơn

200 43’

1060 47’

Đều

210

404/191/-7

13 Hịn Dấu

200 40’

1060 49’ Khơng

210

404/191/-7

14 Ba Lạt

200 19’

1060 31’ Khơng

200

364/192/-11

Bảng 2. 5 Chế độ trung bình, chiều cao, chiều rộng của thủy triều (+/- 5%)
2.3 Xu thế phát triển điện mặt trời tại Việt Nam
2.3.1 Tiềm năng bức xạ mặt trời ở Việt Nam
Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng đáng kể về năng lượng mặt trời
(NLMT). Các số liệu khảo sát về lượng bức xạ mặt trời cho thấy, các địa phương ở phía
Bắc bình qn có khoảng từ 1800-2100 giờ nắng trong một năm, cịn các tỉnh ở phía
Nam (từ Đà Nẵng trở vào) bình qn có khoảng từ 2000-2600 giờ nắng trong một năm.

Hình 2. 1: Bản đồ tổng lượng bức xạ mặt trời tồn cầu trung bình/năm (KWh/m2)
Nhìn một cách khái quát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh phía Bắc giảm 20% so
với các tỉnh miền Trung và miền Nam, và lượng bức xạ mặt trời không phân phối đều

quanh năm. Vào mùa đông, mùa xuân mưa phùn kéo dài hàng chục ngày liên tục và
nguồn bức xạ mặt trời dường như khơng đáng kể chỉ cịn khoảng 1 – 2 KWh /m2/ngày,
yếu tố này là cản trở lớn cho việc ứng dụng ĐMT.

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 24 of 118


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: TS.Nguyễn Thị Mi Sa

Hình 2. 2: Đồ thị bức xạ mặt trời & số giờ năng trung bình/ ngày của đại diện 3 vùng
của Việt Nam
2.3.2 Hiện trạng năng lực công nghiệp điện mặt trời Việt Nam
Tính đến nay, cơng nghiệp điện mặt trời TP Hồ Chí Minh đã tạo dựng được một
số cơ sở sản xuất tiêu biểu như nhà máy sản xuất Module PMT quy mô công nghiệp đầu
tiên tại Việt Nam, cơ sở hạ tầng công nghiệp sản xuất chế tạo các thiết bị điện tử ngoại
vi phục vụ cho ĐMT xây dựng dựa trên sự hợp tác giữa Solar và Công ty CP Nam Thái
Hà, nhà máy “Solar Materials Incorporated” có khả năng cung cấp cả hai loại Silic khối
(mono and multi-crystalline) sử dụng cho công nghiệp sản xuất PMT.
2.3.3 Định hướng phát triển công nghiệp điện mặt trời Việt Nam đến năm
2025
Hướng đến việc xây dựng ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam lên hàng đầu khu
vực và cạnh tranh thế giới về công nghệ và sản lượng vào năm 2025, các nhà quản lý và
các nhà khoa học đã đưa ra chiến lược phát triển kích cầu cơng nghiệp ĐMT Việt Nam,
dự thảo đề cương [I] Chương trình điện mặt trời siêu công suất 2010-2025 [I]. Dự thảo
đã vạch ra các mục tiêu cụ thể của Chương trình là khai thác hiệu quả ĐMT đảm bảo an
ninh năng lượng quốc gia trong mọi tình huống (250 MWp = 456,25 tỷ KWh/năm), và

cùng với lưới Quốc gia điện khí hóa 100% tồn bộ lãnh thổ Việt Nam vào năm 2025.
2.4 Các dạng ứng dụng năng lượng mặt trời
2.4.1 Ứng dụng nhiệt năng từ năng lượng mặt trời
-

Bếp năng lượng mặt trời

HVTH: Nguyễn Hửu Trí

Page 25 of 118