Quy hoạch phát triển hệ thống điện sự phát triển của các hệ thống năng lượng

Chµo c¸c b¹n !

2


QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN
HỆ THỐNG ĐIỆN

Biªn so¹n:
PGS.TS. NguyÔn L©n Tr¸ng
3


Bµi më ®Çu


Năng lượ ng là một vấn đề thu hút sự quan tâm của
mọi quốc gia trong mọi thời đạ i. Lí do là vì năng
lượ ng là nguồn độ ng 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 đượ c giải quyết một cách thấu
đáo



Việc QHPTNL bao gồm nhiều lĩnh vực rộng lớn mà

trong đó QHPTHTĐ là quan trọng nhất
4


Nói chung nội dung của việc QHPTHTĐ là giải bài
toán tối u trong sự ràng buộc theo ba bớc nh sau :
Bướcư1ư: Lựa chọn mục tiêu, các chỉ tiêu phát triển và các hạn
chế của hệ thống
Bướcư2 : Xây dựng mô hình toán học của HT cần NC
Bướcư3 : Chọn phơng pháp toán học thích hợp và tìm lời giải.

Những bài toán phát triển tối u hệ thống điện có
thể chia thành hai nhóm :
Nhómư1 : Cho trớc vốn đầu t và các nguồn lực, cần khai
thác sử dụng tối u để đạt kết quả tốt nhất (ví dụ đạt sản lợng
cao nhất ).
ưưưưưNhómư2 : Cho yêu cầu của sản xuất (ví dụ cho sản lợng cần
có ), cần làm cách nào để đạt đợc yêu cầu đó với chi phí nhỏ
nhất.
5


1.1. Quá trình phát triển của
các hệ thống năng lợng trên
thế giới
1.2. Tình hình năng lợng trên
thế giới
1.3. Dự báo nhu cầu năng lợng
trên thế giới

Chơng 1

Sự phát triển
của các hệ thống
năng lợng

1.4. Tình hình năng lợng ở Việt
Nam
1.5. Giá cả năng lợng và chính
sách của các quốc gia
1.6. Quản lí nhu cầu năng lợng
6


1.1. Quá trình phát triển của các hệ thống
năng lợng trên thế giới
1.1.1. Lịch sử phát triển của việc
NI DUNG
sử dụng năng lợng 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 lợng
1.1.3. Những đặc điểm đặc trng
của hệ thống năng lợng

7


1.1.1. Lịch sử phát triển của việc sử dụng

năng lợng trên trái đất






Hơn một triệu năm trớc, loài ngời đã biết dùng lửa trong tự
nhiên (sét, núi lửa), nhờ có lửa họ có thể chống lại giá rét,
chống dã thú ăn thịt, nu chín thức ăn.
Vào thế kỷ thứ XIX máy hơi nớc biến nhiệt năng thành cơ
năng làm tăng thêm sức mạnh của con ngời và nền sản
xuất công nghiệp TBCN cũng phát triển từ đấy. Vào những
năm cuối của thế kỷ XIX động cơ đốt trong ra đời đã dần
thay thế máy hơi nớc.
So với các dạng năng lợng khác nh cơ, nhiệt, quang ... hiện
tợng điện từ đợc phát hiện chậm hơn. Nhng việc khám phá
ra hiện tợng điện từ đã thúc đẩy mạnh mẽ cuộc cách mạng
khoa học kĩ thuật chuyển sang lĩnh vực điện khí hoá, tự
động hoá.
8








1.1.1. Lịch sử phát triển của việc sử dụng

năng
l
ợng
trên
trái
đất
(tiếp
theo)
Các hiện tợng có nguồn gốc điện và từ đợc biết đến từ thời cổ đại.
Từ thế kỉ thứ VI trớc công nguyên ngời ta đã biết các mẩu hổ
phách đợc cọ sát sẽ hút các vật nhỏ nhẹ và đá nam châm có thể
hút các mạt sắt. Thuật ngữ điện(electric) có nguồn gốc là từ Hylạp
electron tức là hổ phách. Sau đó hàng loạt các phát minh của các
nhà bác học đã thúc đẩy quá trình phát triến của ngành điện lực
Năm 1882 nhà máy điện đầu tiên trên thế giới đã ra đời, và việc tải
dòng điện xoay chiều đi xa lần đầu tiên đợc thực hiện ở Pháp vào
năm 1884.
Quan hệ giữa công suất đơn vị phát với các các loại nguồn
năng lợng trong 300 năm qua đợc mô tả trên hình vẽ
9


109
108
107
106
10
10

5

4

10

3

102
101
100
0
10-1

Công suất đơn vị phát

1010

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

1700

4

1. guồng nớc
2. máy hơi nớc
3. tuôcbin nớc
4. tuôcbin hơi nớc
5. tuôcbin 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

8

.

.

1950

2000

Lịch sử phát triển các nguồn năng lợng

t
10


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 ph

ơng 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.
11


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.

12


1.2. Tình hình năng lợng trên thế giới
1.2.1. Tình hình các nguồn năng lợng không tái tạo đợc
trên thế giới
1.2.2. Các nguồn năng lợng mới và tái tạo đợc
1.2.3. Qui mô và cơ cấu sản xuất năng lợng trên thế

giới
1.2.4. Sự phát triển không đồng đều về năng lợng trên
thế giới
1.2.5. Giới thiệu một số hệ thống năng lợng các nớc
13


1.2.1. Tình hình các nguồn năng lợng không
tái tạo đợc trên thế giới


Dầu và các sản phẩm dầu mỏ.
- Dầu có u điểm nhiệt lợng cao, dễ chuyên chở, có trữ
lợng khá đợc xem là nguồn năng lợng số một của thế
giới với 3 GToe trữ lợng( 30% tiêu thụ ở dạng sơ cấp).
Dầu đợc khai thác chủ yếu dới lòng đất.
- Công nghệ khai thác dầu mỏ đợc hình thành và phát
triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng
lợng dầu mỏ.
- Để có đợc các sản phẩm của dầu mỏ ngời ta phải lọc
dầu thô. Chi phí lọc dầu chiếm 20% tổng chi phí tính
đến hộ tiêu thụ cuối cùng( cha kể thuế).
14


15


16

1.2.1. Tình hình các nguồn năng lợng không
tái tạo đợc trên thế giới


Than đá.
- Than là nguồn năng lợng rẻ nhất và có trữ lợng
nhiều nhất trong các dạng năng lợng hoá thạch nên
vẫn còn đợc sử dụng nhiều trong tơng lai.
- Trữ lợng than trên thế giới khoảng trên một ngàn tỉ
tấn. Sản lợng than trên thế giới khoảng 5 tỉ tấn/năm.
- Công nghiệp khai thác than có nhiều bất lợi, trớc hết
là tính ì của nó, cho dù cơ giới hoá rất cao thì vẫn
phải sử dụng nhiều lao động.
- Thiếu tính đa dạng trong sử dụng. Nhợc điểm đáng l
u ý nhất là sự nguy hại của việc đốt cháy than gây ra.
17


18


19


1.2.1. Tình hình các nguồn năng lợng không
tái tạo đợc trên thế giới


Khí thiên nhiên

- Khí thiên nhiên chiếm vị trí thứ ba trong bảng cân bằng năng l
ợng thế giới với một sản lợng thơng mại khoảng 2 Tm3 (2.1012 m3)
chiếm 20% tiêu thụ năng lợng sơ cấp.
- Trữ lợng của khí thiên nhiên trên toàn thế giới là khoảng 144
Tm3. Số năm có thể khai thác của khí thiên nhiên khoảng 60
năm.
- Khí thiên nhiên có tính thuần khiết cho phép đốt cháy hoàn
toàn nên nó là loại nhiên liệu hoá thạch "sạch" nhất, có tính
linh hoạt trong sử dụng, khống chế dễ dàng về tốc độ và áp suất
do nó ở trạng thái khí. Là nguồn tài nguyên phong phú trên thế
giới và phân bố đều hơn so với dầu mỏ:
Liên xô cũ 40,4%, Trung Cận Đông 32,5%, Châu Phi 6,5%,
Châu á - Thái Bình Dơng 6,4%, Bắc Mĩ 6,1%, Trung và Nam Mĩ
20
4,2%, Châu Âu (trừ Liên xô cũ) 3,9%.


1.2.1. Tình hình các nguồn năng lợng không
tái tạo đợc trên thế giới


Năng lợng điện
- Trong hệ thống năng lợng, điện đợc xem là năng lợng
sơ cấp nếu sản xuất từ thuỷ năng, nguyên tử, địa nhiệt,
quang điện, gió, thuỷ triều. Nhng, nó cũng là năng lợng
thứ cấp nếu sản xuất ở các nhà máy nhiệt điện dùng
than, dầu hoặc khí thiên nhiên.
- Năm 2001 toàn thế giới đã sản xuất một lợng điện năng
là 14.851 TWh (trong đó các nhà máy nhiệt điện chiếm
64%, nhà máy thuỷ điện (17,3%), nhà máy điện nguyên

tử (17%), và còn lại từ địa nhiệt, điện mặt trời, phong
điện và rác rởi)
21


Nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu cổ điển chiếm
vị trí hàng đầu trong sản xuất điện năng ở nhiều nớc

22




Năng lợng thuỷ lực trên trái đất là 2,26 10 6 MW, tơng đơng với 540 triệu
tấn than một năm. Các nhà máy thuỷ điện sản xuất 54% điện sơ cấp. Tỷ lệ
sản xuất điện năng từ thuỷ điện của châu Mĩ La tinh vợt trớc rất xa so với
các nớc khác trên thế giới (chiếm 58,5%). Về sản lợng hàng năm Bắc Mĩ
đứng đầu (565TWh) trớc cả Tây Âu (554TWh). Ngoài lợi ích về sản xuất
điện năng ra thuỷ điện còn có nhiều lợi ích kinh tế tổng hợp khác, chẳng
hạn nh giao thông đờng thuỷ, điều tiết thuỷ lợi, chống lũ, nuôi trồng thuỷ
sảnNhng chi phí xây dựng nhà maý thuỷ điện rất đắt(vì phải xây đập), còn
chi phí vận hành thì rẻ.
Các nhà máy thuỷ điện lớn nhất thế giới là: Tam Hiệp- (Trung Quốc)
18200MW; Itaipu (Braxin + Paraguay) 12600MW; Grand Coulee (Mĩ)
10830; Guri (Vênêzuêla) - 10200MW; Sayano Chuchenskaya (Nga)
6400MW.

23

24


25




Các nhà máy điện nguyên tử chiếm vị trí thứ ba: khoảng trên 439
lò phản ứng đang vận hành trên thế giới. Các nhà máy này sản xuất
46% điện năng sơ cấp trên toàn thế giới. Sự phân bố các nhà máy điện
nguyên tử rất khác so với nhà máy thuỷ điện: 32,7% tập trung ở Tây
Âu ( đặc biệt là Pháp chiếm 78% năng lợng điện toàn quốc), 26,6% tập
trung ở Bắc Mĩ, 15,2% ở Nga và Trung Âu, 22,6% ở châu á (xem bảng
PL-9). Cho đến nay năng lợng nguyên tử sản xuất còn rất ít ở các nớc
đang phát triển, ở Việt Nam dự kiến đến năm 2017 sẽ xây dựng nhà
máy điện nguyên tử đầu tiên. Trong các quốc gia phát triển mà công
nghệ nguyên tử đã tốt và ít có d luận chống đối của quần chúng (ví dụ
CH Pháp), chi phí sản xuất 1kWh điện nguyên tử ít hơn so với nhà
máy nhiệt điện chạy than làm việc ở chế độ phát nền ( 4000h/năm).

26