DỰ BÁO PHỤ TẢI VÀ THIẾT KẾ LƯỚI TRUYỀN TẢI

DỰ BÁO PHỤ TẢI
VÀ THIẾT KẾ LƯỚI
TRUYỀN TẢI
1


VẤN ĐỀ CHUNG


Năng lượng là một vấn đề thu hút sự quan tâm của mọi
quốc gia trong mọi thời đại. Lí do là vì năng lượng là
nguồn động lực duy nhất cho mọi hoạt động của con
người



Ở nước ta tuy vấn đề phát triển năng lượng đã được sự
quan tâm của nhà nước nhưng vẫn còn nhiều vấn đề
chưa được giải quyết một cách thấu đáo



Việc QHPTNL bao gồm nhiều lĩnh vực rộng lớn mà trong
đó QHPTHTĐ là quan trọng nhất
2


VẤN ĐỀ CHUNG
Nói chung nội dung của việc QHPTHTĐ là giải bài toán tối
ưu trong sự ràng buộc theo ba bước như sau :
Bước 1 : Lựa chọn mục tiêu, các chỉ tiêu phát triển và các hạn chế

của hệ thống
Bước 2 : Xây dựng mô hình toán học của hệ thống cần nghiên cứu
Bước 3 : Chọn phương pháp toán học thích hợp và tìm lời giải.
Những bài toán phát triển tối ưu hệ thống điện có thể chia
thành hai nhóm :
Nhóm 1 : Cho trước vốn đầu tư và các nguồn lực, cần khai thác sử
dụng tối ưu để đạt kết quả tốt nhất (ví dụ đạt sản lượng cao nhất).
Nhóm 2 : Cho yêu cầu của sản xuất (ví dụ cho sản lượng cần có),
cần làm cách nào để đạt được yêu cầu đó với chi phí nhỏ nhất.
3


CHƯƠNG 1: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
CÁC HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
1.1. Quá trình phát triển của các hệ thống năng lượng
trên thế giới
1.2. Tình hình năng lượng trên thế giới
1.3. Dự báo nhu cầu năng lượng trên thế giới
1.4. Tình hình năng lượng ở Việt Nam
1.5. Giá cả năng lượng và chính sách của các quốc gia
1.6. Quản lí nhu cầu năng lượng
4


1.1. Quá trình phát triển của các hệ
thống năng lượng trên thế giới


1.1.1. Lịch sử phát triển của việc sử dụng năng
lượng trên trái đất



1.1.2. Đặc điểm của cuộc cách mạng khoa học kỹ
thuật ở nửa cuối thế kỉ 20 về mặt năng lượng



1.1.3. Những đặc điểm đặc trưng của hệ thống năng
lượng
5


1.1.1. Lịch sử phát triển của việc sử dụng năng
lượng trên trái đất

6


1.1.1. Lịch sử phát triển của việc sử dụng
năng lượng trên trái đất


Từ TKVI BC: biết các mẩu hổ phách được cọ sát sẽ hút
các vật nhỏ nhẹ và đá nam châm có thể hút các mạt sắt.
Hylạp “electron - hổ phách”→ Thuật ngữ “electric”
Hàng loạt các phát minh của các nhà bác học đã thúc
đẩy quá trình phát triến của ngành điện lực



4/9/1882 NMĐ đầu tiên trên thế giới ra đời, tại New York



Việc tải dòng điện xoay chiều đi xa lần đầu tiên được
thực hiện ở Pháp vào năm 1884.
7


Công suất đơn vị phát (kW)

1010
109
108
107
106
10
10

5

4

103
102
101
100
0
10-1

.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

1700

4

1. guồng nớc
2. máy hơi nớc
3. tuabin nớc
4. tuabin hơi nớc
5. tuabin khí
6. động cơ đốt trong
7. động cơ gió
8. sức ngời
9. sức súc vật

5

3
1
9
7

.
1750

.
1800

.
1850

2

.
1900

6

.

1950

8

.
2000

t

Quan h gia cụng sut n v phỏt vi cỏc cỏc loi ngun
nng lng trong 300 nm qua

8


1.1.2. Đặc điểm của cuộc cách mạng khoa học
kỹ thuật ở nửa cuối thế kỉ 20 về mặt năng lợng
1. Sự tăng vọt nhu cầu các dạng năng lợng khác nhau và đặc
biệt là sự xâm nhập rộng rãi của điện năng vào mọi lĩnh vực
hoạt động của con ngơì.
2. Sự phát triển mạnh mẽ các phơng tiện vận tải và thông tin.
3. Sự khám phá ra các mỏ dầu khí mới do việc áp dụng các
phơng pháp thăm dò hiện đại đã bác bỏ quan điểm cũ về
những khả năng rất hạn chế của các mỏ dầu.
4. Sự phát triển mạnh mẽ của ngành năng lợng nguyên tử do
những thành tựu to lớn của vật lí học và của các ngành kĩ
thuật có liên quan.
9


1.1.3. Những đặc điểm đặc trng của
hệ thống năng lợng
1. Tính liên tục về thời gian của các quá trình chủ yếu của sản
xuất và tiêu thụ năng lợng.
2. Tính có thể thay thế lẫn nhau của các sản phẩm và sản phẩm
của một hệ thống này là đầu vào của một hệ thống khác .
3. Sự tập trung ngày càng cao trong sản xuất và phân phối các

nguồn năng lợng và điện năng.
4. Năng lợng chiếm một tỉ lệ quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân:
- Năng lợng thờng chiếm 1/3 ngân sách đầu t của nhà nớc
- Hơn 15% ngời lao động hoạt động ở khu vực này.
5. Năng lợng tham gia vào hầu hết các quá trình công nghệ.

10


1.2. T×nh h×nh n¨ng lîng trªn thÕ giíi
1.2.1. Tình hình các nguồn năng lượng không tái tạo
được trên thế giới
1.2.2. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo được
1.2.3. Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lượng trên thế
giới
1.2.4. Sự phát triển không đồng đều về năng lượng trên
thế giới
11


1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Dầu và các sản phẩm của dầu mỏ
- Ưu điểm: nhiệt lượng cao, dễ chuyên trở, có trữ lượng khá được
xem là nguồn năng lượng số 1 của thế giới, 3 GTOE trữ lượng
(30% tiêu thụ ở dạng sơ cấp).
- Được khai thác chủ yếu ở dưới lòng đất. Trữ lượng dầu chủ yếu
phân bố ở Trung Cận Đông 65,2% và Trung, Nam Mỹ 11,6%.

- Công nghệ khai thác dầu mỏ được hình thành và phát triển nhanh
chóng để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng dầu mỏ.
- Các sản phẩm của dầu mỏ ← lọc dầu thô, chi phí lọc dầu chiếm
20% tổng chi phí tính đến hộ tiêu thụ cuối cùng (chưa kể thuế)


12


1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Than đá
- Là nguồn năng lượng rẻ nhất trong các loại nguồn năng
lượng hóa thạch nên vẫn được sử dụng nhiều trong tương lai.
- Trữ lượng than trên thế giới khoảng trên 1.000 tỉ tấn.
- Công nghiệp khai thác than có nhiều bất lợi, trước hết là tính ì
của nó, cho dù cơ giới hóa rất nhiều nhưng vẫn phải sử dụng
nhiều lao động. Mặt khác thiếu tính đa dạng trong sử dụng.
- Đáng chú ý: việc đốt than gây ra những hậu quả khá nghiêm
trọng, nhất là lượng khí thải CO2, bụi than, NOx, SOx.


13




1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Khí thiên nhiên

- Chiếm vị trí thứ 3 trong bảng cân bằng năng lượng thế giới: sản lượng
thương mại khoảng 2 Tm3 (2.1012 m3), chiếm 20% tiêu thụ năng lượng sơ
cấp (2 Tm3 khí lẫn trong dầu thô hoặc quay trở lại vỉa dầu hoặc bốc
cháy).
- Trữ lượng trên toàn thế giới là khoảng 144 Tm 3. Số năm có thể khai thác
được dự đoán là 60 năm.
- Có tính thuần khiết, cho phép đốt cháy hoàn toàn → là loại nhiên liệu hóa
thạch “sạch” nhất, có tính linh hoạt trong sử dụng, khống chế dễ dàng về
tốc độ và áp suất.
- Là nguồn tài nguyên phong phú trên thế giới, phân bố đều hơn so với dầu
mỏ.
- Chi phí khai thác rẻ nhưng chi phí vận chuyển rất cao, chiếm gần 40%
tổng chi phí kĩ thuật.
14


1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi


Năng lượng điện

- Được xem là nguồn năng lượng sơ cấp nếu nó được sản
xuất từ thủy năng, địa nhiệt, nguyên tử, quang điện, gió,
thủy triều;
- Được xem là nguồn năng lượng thứ cấp nếu được sản suất
ở các nhà máy nhiệt điện dùng than, dầu hoặc khí thiên
nhiên.

- Năm 2001 toàn thế giới đã sản xuất một lượng điện năng là
14,851 TWh (trong đó các nhà máy nhiệt điện chiếm 64%,
nhà máy thủy điện 17,3%, nhà máy điện nguyên tử 17% và
còn lại từ địa nhiệt, điện Mặt Trời, phong điện và rác rưởi
15




1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Năng lượng điện

- Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu cổ điển chiếm vị trí
quan trọng trong sản xuất điện ở nhiều nước

16


1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Năng lượng điện
- Năng lượng thủy lực trên Trái Đất là 2,26.106 MW,
tương đương với 540 triệu tấn than.
- Các nhà máy thủy điện sản xuất 54% điện sơ cấp.
- Tỷ lệ sản xuất điện năng từ thủy điện của châu Mỹ Latinh vượt trước rất xa so với các nước khác trên toàn
thế giới (chiếm 58%).
- Thủy điện còn có nhiều lợi ích khác: giao thông đường

thủy, điều tiết thủy lợi, chống lũ, nuôi trồng thủy sản…
- Chi phí xây dựng thủy điện đắt nhưng chi phí vận hành
thì rẻ (không mất chi phí nhiên liệu).


17


18




1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Năng lượng điện

- Các nhà máy điện nguyên tử chiếm vị trí thứ 3: khoảng
447 lò phản ứng đang vận hành trên thế giới với tổng
công suất trang bị khoảng 359 GW và tổng sản lượng
điện là 2.575 TWh. Các nhà máy này sản xuất 46% điện
năng sơ cấp trên toàn thế giới.
-

Năm 2000: Mỹ - 103 lò - 101.000 MW;
Pháp – 57 lò - 63.000 MW; Nhật – 51 lò – 45.000 MW;
Đức – 19 lò - 22.000 MW; Nga – 29 lò – 21.000 MW;
Anh–33 lò - 13.000 MW; Trung Quốc – 3 lò – 2.300 MW;
19



1.2.1. T×nh h×nh c¸c nguån n¨ng lîng kh«ng
t¸i t¹o ®îc trªn thÕ giíi

Năng lượng điện

- Vấn đề an toàn hạt nhân: tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân
Three Mile Island của Mĩ năm 1979; thảm họa Chernobyl
năm 1986; vụ rò rỉ hạt nhân ở đông bắc Nhật Bản.
-

Các nhà máy điện nguyên tử hiện nay dùng phản ứng phân
hạch uranium và plutonium. Trữ lượng của chúng rất lớn
nhưng cũng chỉ có hạn. Nếu sử dụng phản ứng tổng hợp hạt
nhân đơteri (D – là đồng vị phóng xạ của hydro) thì sẽ thu
được năng lượng nhiều gấp 6 lần so với phản ứng phân hạch
uran. D có nhiều trong nước biển, có trữ lượng khoảng
44.000 tỉ tấn.
20


1.2.2. Các nguồn năng lượng mới
và tái tạo được
- Nguồn năng lượng tái tạo chiếm ¼ công suất tiêu thụ năng lượng
trên toàn thế giới và cung ứng 18% nguồn điện năng cho hành tinh
(2009).
- Khoảng 70tr hộ dân sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời.

- Nguồn vốn đầu tư cho năng lượng tái tạo trong năm 2008 và 2009
chiếm hơn một nửa tổng số tiền đầu tư cho việc tạo ra các nguồn
năng lượng mới trên toàn cầu.
- 2005 - 2009 công suất năng lượng gió tăng trung bình 27% mỗi
năm, máy nước nóng năng lượng mặt trời tăng 19% và sản xuất
ethanol tăng 20%. Năng lượng sinh khối và năng lượng địa nhiệt
(tạo ra nguồn điện và nhiệt) cũng tăng trưởng mạnh.
21




1.2.2. Các nguồn năng lượng mới
và tái tạo được
Năng lượng Mặt Trời

Mặt Trời là một khối khí hình cầu, có đường kính 1,39.10 6
km, tự quay quanh trục như một vật rắn. Khoảng cách trung
bình từ Mặt Trời đến Trái Đất là 149,6.10 6 km. Có thể coi đây
là một lò phản ứng nhiệt hạch khổng lồ
- Năng lượng mặt trời phát ra trong 1s tương đương 2,5.10 9 tấn
than đá.
- Trái Đất chỉ nhận được một phần rất nhỏ cỡ khoảng 10 4 tấn
than đá/1s.
- Mật độ năng lượng mặt trời chiếu trên mặt đất ở những nơi
khác nhau là không giống nhau, trung bình mật độ này vào
khoảng 200W/m2, mức cao điểm đạt 1000W/m2
-

22

Nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời

23


1.2.2. Các nguồn năng lượng mới
và tái tạo được



Nguồn năng lượng địa nhiệt

- Nhiệt năng của Trái Đất là khoảng 64 tỉ kWh, khoan sâu
trong lòng đất 1km thì nhiệt độ tăng thêm 300C. Giá trị
này phụ thuộc vào từng nơi.
- Các bồn nước nóng là kết quả của lớp magma trộn lẫn với
đá nóng chảy (nham thạch của núi lửa) và khí thẩm thấu
qua lớp vỏ cứng của Trái Đất. Nếu lớp nhão này xuyên
qua lớp vỏ trào lên bề mặt sẽ phun thành núi lửa. Nếu
lớp thẩm thấu này dừng lại ở lớp gần mặt trái đất thì tạo
thành hệ đá nóng, bồn địa nhiệt.
24


1.2.2. Các nguồn năng lượng mới
và tái tạo được
Nguồn năng lượng địa nhiệt
** Bồn nhiệt hơi khô

- Người ta khoan 1 lỗ sâu đến bồn chứa hơi nóng, hơi
nóng phun ra với áp suất rất cao → dùng trực tiếp để
chạy tuabin như nhà máy nhiệt điện.
- Trong hơi nóng có chứa các khí CO2, H2S, NH3 và
không có hoặc có 1 ít hơi nước H2O → gọi là hơi khô.


25