Giáo án, silde bài giảng môn BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Ts. Lương Văn Việt đại học công nghiệp tp.hcm

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Thứ 2

Thứ 6
THỐNG KÊ TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
ĐIỀU TRA PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH
PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH VIỆT NAM
TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH
CÁC PHƯƠNG ÁN GIẢM NHẸ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

1


THỐNG KÊ TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
I) Độ lệch chuẩn

1 n
2
Sx =
(
x
−
x
)
∑ i
n − 1 i =1
Ví dụ 3.1. Tính SX
Năm
1970+
1980+

1990+
2000+

1

2

3

13
8
9

19
24
18

14
24
14

x = 16 ,34 , Sx = 4,51

2

4
12
20
20
23

5
17
17
16
17

6
9
17
18
17

7
15
17
28
16

8
10
15
16
15

9
12
22
13

10
19
12
16


II. Xác định xu thế biến đổi khí hậu
Để xác định xu thế biến đổi khí hậu cần loại bỏ phần dao động
khí hậu. Thông thường việc xác định xu thế = hàm tuyến tính

ˆy = at + b
Trong đó a , b là các hệ số cần
xác định và a thể hiện xu thế
Gọi yếu tố khí hậu y có các giá
trị yi ứng với các thời điểm ti với
i = 1, 2, ..., n
n

a=

∑( t
i =1

i

n

2
(
t

−
t
)
∑ i
i =1

b = y − bt
3

− t )( yi − y )

1 n
t = ∑ ti
n i =1
1 n
y = ∑ yi
n i =1


Ví dụ: Xác định xu thế biến đổi nhiệt độ tại trạm Tân Sơn Hòa từ
năm 1961 đến năm 2006 với dữ liệu như sau

Năm
1960+
1970+
1980+
1990+
2000+

1

27.1
26.8
27.1
27.6
28.1

t = 1983.5 và

2
26.8
27.4
27.2
27.4
28.2
y=

3
26.9
27.6
27.4
27.1
28.1

27.46 ... => a = 0.0207
và b = -13.609.
∆T = (2006-1961)x 0.02070C
= 0.930C
4

4

27.2
27.1
27.0
27.3
28.0

5
27.2
27.1
27.4
27.6
28.0

6
27.6
27.2
27.1
27.4
28.1

7
27.0
27.3
27.9
27.9

8
27.4
27.2
27.7

28.5

9
27.6
27.4
27.5
27.7

10
27.4
27.2
27.9
27.6


THỐNG KÊ TRONG ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
III. Phân tích tần suất

Xác suất
Năm
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000

5

R
1850
1720
2000
1900
1600
1750
1450
1950
1800
1650

nA
P( A ) =
n

nA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

R'
2000
1950
1900
1850
1800
1750
1720
1650
1600
1450

P(%)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100


Xác suất điều kiện

P( A ∩ B ) = P( B / A )* P( A )

P(A ∩ B): Xác suất để A và B cùng xuất hiện

P(B/A) là XS có đ.kiện để B x.hiện khi biến cố A đã x.hiện
Khi A và B là độc lập thì P( A ∩ B ) = P( A )* P( B )
Ví dụ: a) Tính XS để R năm bất kỳ >1000 mm và <1200mm.
b) Giả sử R là độc lập, hãy tính XS để R hai năm liên tiếp <1000mm
Năm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1940+
1013
787 1074 1069 1044
729
427
866 1433
1950+
1237 1120 1087 1229
869
823 1179
988
947 1285
1860+
1138
864 1158

947 1110 1062 1044
792
894
892
1970+
1252 1123 1059
782 1361
876 1278 1113
549 1196
1980+
792
686
940 1189
683
645
584 1435 1102 1049
1990+
1168 1125
960
752
892 1262
930
826 1313 1204
2000+
861
805
800 1514 1283
980 1102
729
813 1316

Gọi A là b.cố có R <1000 và B là b.cố có R >1200 => nA = 33, nB = 14.
a) P(1000 ≤ R ≤ 1200) = 1 - P(A) - P(B) =1 - 33/69 - 14/69 = 46.4%

b) P(C) = [P(R<1000mm)]2 = (33/69)2 = 22,9%

6


Hàm phân bố xác suất và hàm mật độ
Hàm phân bố của đại lượng ngẫu nhiên X

F(x)

F(x) = P(X < x)
xsuất để X nhận giá trị < x
Hàm mật độ
x

x
f(x)

∫ f ( x )dx = F ( x )

−∞

Phân bố xác suất thực nghiệm và các dạng hàm phân bố
m − 0.3
m − 0.25
m
'

m
'
'
'
F ( xm ) =
F ( xm ) =
F ( xm ) =
F ( xm ) =
n + 0.4
n + 0.55
n+1
n

7

x


STT
(m)
(1)
1
2
3
4
..
11

8

Năm
(2)
1990
1991
1992
1993
...
2000

T(oC)
,x
(3)
29.0
28.4
27.5
28.9
...
29.0

x'
(4)
27.5
27.9
28.1
28.1
...
29.5

F(x')
(5)

0.06
0.15
0.24
0.32
....
0.94

Các dạng hàm phân bố
Chuẩn
Log chuẩn
Mũ
Gamma
Pearson loại III
Giá trị cực hạn loại I


Hàm phân bố chuẩn

f(x)

 ( x − µ )2 
1
f(x)=
exp −

2
2σ
2π σ



x
2
 Z 
1
x−µ
f (Z ) =
exp −
Z
=

biến chuẩn hóa
2
2π
σ


+∞
 u2 
1
F (Z ) =
exp − du u là biến hình thức trong tích phân
∫
2π −∞  2 

(

1
3
2
B = 1 + 0 ,196854 Z + 0 ,115194 Z + 0 ,000344 Z + 0 ,019527 Z 4

2
F(Z) = B với Z<0
Sai số của F(Z) < 0,025%
F(Z) = 1-B với Z≥0
VD: Tính XS ứng với biến chuẩn hóa Z ≤ -2, Z ≤ 1 và -2 < Z < 1.

P(Z ≤ -2) = F(-2). Với Z = -2 => B = 0,023 và F(Z) = B = 0,023
P(Z ≤ 1) = F(1). Với Z = 1 => B = 0,159 và F(Z) = 1 - B = 0,841
P(-29

)

−4


Hàm phân bố các giá trị cực hạn
Hàm phân bố bố giá trị cực hạn loại I (hàm Gumbel),
Hàm mật độ
Hàm phân bố

f (Q ) =

 Q−u
1
 Q − u 
exp −
− exp −

α

α
α 




 Q − u 
F ( Q ) = exp − exp −

α 



6 Sx
1 n
α=
Sx =
( xi − x )2
∑
n − 1 i =1
π
u = x − 0,5772α
=> xT = u + αyT

10

  T 
yT = − ln ln

  T − 1 

Ví dụ 3.1. Tính X ứng với tần suất hiện p= 50, 20, 10, 5, 2, 1%
Năm
1970+
1980+
1990+
2000+

1

2

3

13
8
9

19
24
18

14
24
14

4
12
20

20
23

5
17
17
16
17

6
9
17
18
17

7
15
17
28
16

8
10
15
16
15

9
12
22

13

10
19
12
16

T= 1/p => với p= 50, 20, 10, 5, 2, 1% <=> T = 2, 5, 10, 20, 50 và 100 năm

x = 16 ,34 , Sx = 4,51

6σ Q
6 * 4 ,51
α=
=
= 3,52
π
3,1416

u = x − 0 ,5772α = 16 ,34 − 0 ,5772 * 3 ,52 = 14 ,31
Với T =5 =>

11

  T 
yT = − ln ln
 = 1,50
  T − 1 
xT = u + αyT = 14,31 + 3,52*1,50 = 19,6 mm/10 phút

Chu kỳ lặp lại, T(năm)
5
10
Lượng mưa 10 phút, xT (mm) 19.6 22.2

20

50

100

24.8

28.0

30.5


Sử dụng hệ số tần suất trong xây dựng các đường tần suất
- Khái niệm về hệ số tần suất
xT : Giá trị của x ứng với chu kỳ T năm
KT : Hệ số tần suất

xT = x + S x K T
a) Phân bố các giá
trị cực trị loại I

6
KT = −
π


  T  
 
0 ,5772 + ln ln
  T − 1  


Áp dụng vào ví dụ trước, với T = 5

  5  
6
KT = −
  = 0,719
0,5772 + ln ln
π 
  5 − 1  

xT = x + S x K T

= 16,34 + 4,51* 0,719 =19,6mm/10 phút
b) Phân bố log - chuẩn

2,515517 + 0,802853W + 0,010328W 2
KT = Z = W −
1 + 1,432788W + 0,189629W 2 + 0,001308W 3

12

[ ( )]

W = ln T

2

1/ 2


c) Phân bố log-Pearson loại III

1 3
1 5
2
2
3
4
K T = Z + ( Z − 1 )k + ( Z − 6 Z )k − ( Z − 1 )k + Zk + k
3
3
2

2,515517 + 0,802853W + 0,010328W 2
Z =W −
1 + 1,432788W + 0,189629W 2 + 0,001308W 3

[ ( )]

W = ln T 2

1/ 2

n

k =Cs/6

Cs =

n∑ ( yi − y )3
i =1

( n − 1 )( n − 2 )S y3

Ví dụ 8.7. Tính Q với T = 5, 10, 20, 50 bằng hàm phân bố log chuẩn
và phân bố log - Pearson loại III
Năm

1

2

3

4

5

1960+
1970+

13

1564 1623 1567

6

7

8

9

10

1077 2211

481

711

138

501 1287

195

576

708 1631

283

216

344

616

1980+

372

344

795

325

240

139

48

1990+

663 1561

302

115

160

700

274 1959

400

2000+

257

273 1637

926

705

845

395 1525

355

146


Loga cơ số e chuỗi số liệu trên(x) ta được chuỗi y, với y =6,209,
Sy = 0,896, Cs=-0.253.

Với T = 5 năm

[ ( )]

W = ln T 2

1/ 2

2,515517 + 0,802853W + 0,010328W 2
Z =W −
2
3 = 0.842
1 + 1,432788W + 0,189629W + 0,001308W

a) Với phân bố log chuẩn ta có: KT = Z

yT = y + S y K T = 6,209+0,896*0,842 =6.966
xT = exp(yT) = exp(6,966) = 1060 m3/s
b) Với phân bố log - Pearson III ta có:
1
1
K T = Z + ( Z 2 − 1 )k + ( Z 3 − 6 Z )k 2 − ( Z 2 − 1 )k 3 + Zk 4 + k 5 = 0,851
3
3

Z = 0.842; k = Cs/6 = 0,042

yT = y + S y K T = 6,209+0,896*0,851 =6.975
xT = exp(yT) = exp(6,975) = 1069 m3/s
14

Chu kỳ T (năm)
xT(m3/s) Log chuẩn
Log Pearson III

1
52
42

2
497
516

5
1060
1069

10
1575
1533

20
2184
2042

50
3156
2788

C h u k ú lÆ p l¹ i (n ¨ m )
1000

200

100

50

20

10

0 .5

1

2

5

10

7

5

3

2

1 .5

1 .2 5

1 .1

1 .0 5

1 .0 1

L u l î n g (m 3 /s )

3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
-5 0 0

A T: 021165

0 .1

15

20 25 30

40

50

60

70 75 80

90

95

Giấy Hazen sử dụng cho phân bố chuẩn,
Giấy Brokovich cho phân bố nhị thức,
Giấy vẽ tần suất cho quy luật phân bố log chuẩn,
Giấy vẽ tần suất cho phân bố Gumbel (cực trị loại I),

98

99

9 9 .5

9 9 .9

T Ç n su Ê t (% )


ĐIỀU TRA PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

1. Sản xuất điện năng
2. Sản xuất Cement (CO2)
3. Sản xuất phân bón (CO2)
4. Sản xuất Nitric Acid (N2O)
5. Nông nghiệp
- Chăn nuôi
- Trồng trọt
6. Chất thải
- Chất thải rắn
16

- Nước thải

the 2006 IPCC
Guidelines for National
Greenhouse Gas
Inventories


BẢNG CHUYỂN ĐỔI PHÁT THẢI

17

CO2
CH4
N2O
SF6

100-year
GWP (SAR)

1
21
310
23,900

100-year GWP
(AR4)
1
25
298
22,800

CHF3
CH2F2

11,700
650

14,800
675

CF4
C2F6
C3F8
C4F10
c-C4F8
C5F12
C6F14

6,500

9,200
7,000
7,000
8,700
7,500
7,400

7,390
12,200
8,830
8,860
10,300
13,300
9,300

Greenhouse Gas

Formula

Carbon dioxide
Methane
Nitrous oxide
Sulphur hexafluoride
Hydrofluorocarbons (HFCs)
HFC-23
HFC-32
Perfluorocarbons (PFCs)
Perfluoromethane
Perfluoroethane
Perfluoropropane

Perfluorobutane
Perfluorocyclobutane
Perfluoropentane
Perfluorohexane

Fourth Assessment Report (AR4) in 2007 IPCC
Second Assessment Report (SAR)


BẢNG CHUYỂN ĐỔI

Mass
1 pound (lb)
1 kilogram (kg)
1 short ton (ton)
1 metric tonne

453.6 grams (g)
2.205 pounds (lb)
2,000 pounds (lb)
2,205 pounds (lb)

0.4536 kilograms (kg)

0.0004536 metric tonnes

907.2 kilograms (kg)
1,000 kilograms (kg)

1.1023 short tons (tons)

Volume
1 cubic foot (ft 3)
1 cubic foot (ft 3)
1 gallon (gal)
1 barrel (bbl)
1 litre (L)
1 cubic meter (m 3)

7.4805 gallons (gal)
28.32 liters (L)
0.0238 barrel (bbl)
42 gallons (gal)
0.001 cubic meters (m 3)
6.2897 barrels (bbl)

0.1781 barrel (bbl)
0.02832 cubic meters (m 3)
3.785 liters (L)
158.99 liters (L)
0.2642 gallons (gal)
264.2 gallons (gal)

3,600 kilojoules (KJ)

1 Btu (btu)
1 million Btu (million btu)
1 therm (therm)

3412 Btu (btu)

0.001 gigajoules (GJ)
0.9478 million Btu (million
btu)
1,055 joules (J)
1.055 gigajoules (GJ)
100,000 btu

Other
kilo
mega
giga
tera

1,000
1,000,000
1,000,000,000
1,000,000,000,000

Tấn khí

0.003785 cubic meters (m 3)
0.1589 cubic meters (m 3)
1,000 liters (L)

Energy
1 kilowatt hour (kWh)
1 megajoule (MJ)
1 gigajoule (GJ)

18

277.8 kilowatt hours (kWh)
293 kilowatt hours (kWh)
0.1055 gigajoules (GJ)

29.3 kilowatt hours (kWh)


HỆ SỐ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SANG TOE
TOE - Ton of Oil Equivalent (Tấn dầu tương đương)
STT

19

Loại nhiên liệu

1
2
3
4
5
6

Điện
Than cốc
Than cám loại 1,2
Than cám loại 3,4
Than cám loại 5,6
Dầu DO (Diesel Oil)

7

Dầu FO (Fuel Oil)

8
9

LGP
Khí tự nhiên (Natural Gas)

10

Xăng ôtô-xe máy (Gasoline)

11

Nhiên liệu phản lực (Jet Tuel)

Đơn vị
kWh
Tấn
Tấn
Tấn
Tấn
Tấn
1000 lít
Tấn
1000 lít
Tấn
Tr.m3

Tấn
1000 lít
Tấn

TOE/Đơn
vị
0.0001543
0.70-0.75
0.7
0.6
0.5
1.02
0.88
0.99
0.94
1.09
900
1.05
0.83
1.05

Theo Công văn Số 3505/BCT-KHCN ngày 19 tháng 4 năm 2011


Các phương án giảm nhẹ phát thải KNK trong lĩnh vực Năng Lượng
Tủ lạnh hiệu suất cao:
Với 6 triệu hộ gia đình được thay thế tủ lạnh hiệu suất cao với công suất
102 W bằng tủ lạnh truyền thống công suất 120 W. Tính tiềm năng giảm
nhẹ CO2 một năm biết:
• Tiêu thụ điện năng trung bình bằng 58,2% so với công suất tủ lạnh

(Do có các khu vực lạnh và không sử dụng toàn thời gian)
• Hệ số phát thải CO2 khi sử dụng điện năng 0,5603tCO2/MWh
Số kWh giảm được:
6.106 hộ * (120-102).10-3*24*365*58,2% kwh/hộ
= 550.618.560 kWh = 550.618 MWh
Số tấn CO2 giảm:
550.618 MWh * 0,5603tCO2/MWh = 308512 tấn = 0,31 triệu tấn
20


Các phương án giảm nhẹ phát thải KNK trong lĩnh vực Năng Lượng
• Bếp than cải tiến: Tăng hiệu suất từ 23% lên 30%. Mỗi gia đình tiêu
thụ 0,48 TOE/năm, trong khi sử dụng bếp cải tiến sẽ tiêu thụ 0,35
TOE/năm.
Với 3 triệu hộ, tiềm năng giảm nhẹ CO2 khoảng 25,3 triệu tấn CO2,
chi phí giảm nhẹ -17,4 USD/tCO2.
• Chuyển đổi sử dụng khí hóa lỏng (LPG) thay thế than cho đun nấu: Sử
dụng bếp LPG, hàng năm mỗi hộ gia đình tiêu thụ 0,14 TOE/năm. Giả
thiết có 0,9 triệu hộ gia đình chuyển đổi từ sử dụng than sang LPG để
đun nấu: Tiềm năng giảm nhẹ CO2 khoảng 22 triệu tấn, chi phí giảm
nhẹ -23,8 USD/tCO2.
• Tủ lạnh hiệu suất cao: Tủ lạnh hiệu suất cao công suất 102 W, tiêu thụ
521 kWh/năm sẽ thay thế tủ lạnh truyền thống công suất 120 W, tiêu
thụ 613 kWh/năm.

21

Giả thiết đến có 6 triệu hộ gia đình sử dụng tủ lạnh hiệu suất cao, Tiềm
năng giảm nhẹ CO2 khoảng 7,3 triệu tấn CO2, chi phí giảm nhẹ 12,3
USD/tCO2.

22

C

Các-bon

CH4

Mêtan

CO

Các-bon mô-nô-xít

CO2tđ Các-bon-níc tương đương

CO2

Các-bon-níc

Tg

Triệu tấn

HFCs Hydro-fluo-cácbon

t

Tấn

NMVOC Các hợp chất hữu
cơ ngoài mêtan

tdm

Tấn chất khô

TOE

Tấn dầu tương đương

NOX

Ôxít Ni-tro-gen

N 2O

Ôxít Nitơ

KTOE Nghìn tấn dầu tương
đương

PFCs

Perfuorocarbons

SF6

Sulfur hexafluoride

SO2

Sun-phua-rơ

BTU

Đơn vị nhiệt Anh 1
BTU= 1,055 joules


Cơ sở tính phát thải:
- Hệ số phát thải (Thành phần nhiên liệu, nguyên liệu, công nghệ)
Hệ số phát thải hay hệ số ô nhiễm (Emission Factor - EF) được tính
bằng khối chất ô nhiễm sinh ra trên quy mô hoạt động. Quy mô hoạt
động có thể là công suất sản phẩm, nguyên nhiên liệu sử dụng, quãng
đường di chuyển, ...
Ví dụ dầu DO có thành phần như sau: Cp = 86,3%; Hp = 10,5%; Op =
0,3%; Np = 0,3%; Sp = 0,5%; Ap = 0,3%; Wp = 1,8%. Khi sử dụng
cho phát điện 1 tấn dầu DO => 3,4tCO2E
- Phương trình phản ứng
C + O2 = CO2

1 tấn C tạo 44/12 tấn CO2

N + xO2 = yN2O + zNO + vNO2
Ví dụ tính tCO2E khi đốt 1 tấn dầu DO có thành phần Cp = 86,3%, Np =
0,3% biết cứ đốt 1 tấn dầu DO tạo ra 0.0007 tấn N2O và C cháy hoàn toàn.
23

M.CO2 = M.CO2Điện + M.CO2(nh.liệu, ng.liệu) + M.CO2 (quá trình sx)
Ví dụ: Tính phát thải CO2E khi:
• Sản xuất 1 tấn XM cần tiêu thụ 150KW điện, 180 lít dầu
FO và 1,5 tấn đá
• Sản xuất 1 tấn thóc cần tiêu thụ 12KW điện, 8 lít xăng và
150 kg phân đạm. Và biết cứ SX ra 1 tấn thóc theo pp ngập
nước tạo ra 0,14 tấn CO2.

24


1. Sản xuất điện năng
XÂY DỰNG HỆ SỐ PHÁT THẢI (EF) CỦA LƯỚI ĐIỆN
Cơ quan thực hiện: Trung tâm Bảo vệ tầng ô - zôn, Bộ TN&MT
Phương pháp:
• Theo hướng dẫn của Công ước khung của Liên hiệp quốc về
BĐKH (UCFCCC)
• Tool to calculate the emission factor for an electricity
system)” phiên bản 4.0 của UNFCCC.

25