Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong quy hoạch nguồn điệ...

Tài liệu Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong quy hoạch nguồn điện việt nam đến năm 2030 (2)

.PDF
214
232
101

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ THANH MAI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ THANH MAI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 Chuyên ngành: Quản lý Công nghiệp Mã số: 62340414 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KINH TẾ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS BÙI HUY PHÙNG 2. TS. PHẠM CẢNH HUY HÀ NỘI – 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu được trích dẫn có nguồn gốc. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Mai ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và viết luận án tại Viện Kinh tế và Quản lý – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, với tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS Bùi Huy Phùng, người đã giúp tôi xây dựng ý tưởng nghiên cứu ban đầu, cho tôi cơ hội để theo đuổi niềm đam mê về lĩnh vực này và đã hướng dẫn, hỗ trợ tôi trong quá trình viết luận án, động viên, khuyến khích tôi mỗi khi đạt được kết quả nghiên cứu mới hay gặp những khó khăn để tôi có thêm niềm tin trên con đường mình đã chọn. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phạm Cảnh Huy, người Thầy đã luôn bên cạnh tôi, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, giúp tôi tháo gỡ những khó khăn về một hướng nghiên cứu mới so với những chuyên ngành mà nghiên cứu sinh đã được đào tạo trước đó để tôi có thể hoàn thành bản luận án này. Các phân tích định lượng với các mô hình năng lượng sẽ không thể thực hiện được mà không có giấy phép sử dụng mô hình. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Tổ chức liên bang về phát triển quốc tế (United States Agency for Internatinal Development USAID) và các phát triển viên ông Charlie Heaps, ông David von Hippel ở Viện Môi trường Stockholm, Thụy Điển (SEI), ông Taylor Binnington cùng các cộng sự đã cho phép tôi được sử dụng mô hình LEAP, cho tôi cơ hội được học tập, nghiên cứu về LEAP và trải nghiệm một quãng thời gian tại Medan, Indonesia, luôn sẵn sàng trả lời những câu hỏi của tôi khi chạy mô phỏng về LEAP để hiểu hơn và làm chủ được mô hình. Cảm ơn thật nhiều ông Hà Đăng Sơn tại Công ty cổ phần Năng lượng và môi trường - RCEE-NIRAS là người đầu tiên đã giúp tôi hiểu về những tính năng cơ bản của mô hình để từ đó tôi biết cách vận dụng và phát triển nghiên cứu riêng cho mình. Tôi cũng xin dành lời cảm ơn chân thành đến Viện Khoa học Năng lượng – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Năng lượng – Bộ Công thương, cùng với Tập đoàn điện lực Việt Nam - EVN đã có những giúp đỡ quý báu, tạo mọi điều kiện cho tác giả thu thập tài liệu, thiết lập và hoàn thiện mô hình, tham dự hội thảo khoa học và có những ý kiến đóng góp hữu ích cho bản luận án này. Xin chân thành cảm ơn tập thể các giảng viên Viện Kinh tế và Quản lý, Bộ môn Kinh tế Công nghiệp, Viện Đào tạo sau đại học của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, iii những người thầy, người cô đã tận tình tham dự các buổi báo cáo từ bước xây dựng đề cương nghiên cứu đến các chuyên đề và các bản dự thảo luận án để có những ý kiến đóng góp quý báu và động viên, giúp đã tác giả hoàn thiện dần bản luận án của mình cho đến ngày hôm nay. Xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại học Kinh tế & Quản trị Kinh doanh – Đại học Thái Nguyên đã có những động viên khích lệ cả về vật chất và tinh thần, để cho tôi đến ngày hôm nay hoàn thành được nhiệm vụ. Xin cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa và các đồng nghiệp trong Khoa Quản trị Kinh doanh, Bộ môn Phân tích Kinh doanh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, chia sẻ công việc của bộ môn, của khoa để tôi dành nhiều thời gian hơn cho nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và người chồng của tôi đã cùng tôi chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu. Cảm ơn các đồng nghiệp và bạn bè của tôi, những người luôn tin rằng những nỗ lực của tôi sẽ được ghi nhận và đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt chặng đường dài vừa qua. Trân trọng cảm ơn! iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................................... iv DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ............................................................................ ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................ x MỞ ĐẦU............................................................................................................................... 1 1 Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................. 1 2 Mục tiêu nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu ...................................................................... 7 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 7 4 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................... 7 5 Đóng góp mới về khoa học và thực tiễn của luận án ..................................................... 8 6 Kết cấu của Luận án ....................................................................................................... 9 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .............................................................................................. 10 1.1 Tổng quan về Năng lượng tái tạo.............................................................................. 10 1.1.1 Khái niệm Năng lượng tái tạo ......................................................................... 10 1.1.2 Vai trò của Năng lượng tái tạo ........................................................................ 10 1.1.3 Đặc điểm Năng lượng tái tạo .......................................................................... 12 1.1.4 Các nguồn năng lượng tái tạo có thể sử dụng cho phát điện .......................... 15 1.2 Tổng quan tình hình và xu hướng sử dụng năng lượng tái tạo cho phát điện trên thế giới .................................................................................................................................. 16 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan........................................................... 20 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................... 20 1.3.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................. 26 CHƯƠNG 2 CỞ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VÀ CÁC MÔ HÌNH SỬ DỤNG TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN ........................................... 30 2.1 Cơ sở lý thuyết về Quy hoạch nguồn điện ................................................................ 30 2.1.1 Khái niệm, nội dung và trình tự các bước Quy hoạch nguồn điện ................. 30 2.1.2 Yêu cầu về dữ liệu cho Quy hoạch nguồn điện .............................................. 32 2.1.3 Các phương pháp toán học sử dụng trong Quy hoạch nguồn điện ................ 33 2.1.3.1 Bài toán quy hoạch tổng quát ............................................................. 33 2.1.3.2 Phương pháp quy hoạch tuyến tính .................................................... 33 2.1.3.3 Phương pháp quy hoạch phi tuyến ..................................................... 34 2.1.3.4 Phương pháp quy hoạch động ............................................................ 35 2.2 Một số mô hình sử dụng trong Quy hoạch nguồn điện............................................. 37 v 2.2.1 Mô hình EFOM-ENV ..................................................................................... 37 2.2.2 Mô hình WASP.............................................................................................. 39 2.2.3 Mô hình STRATEGIST .................................................................................. 41 2.2.4 Mô hình MARKAL ........................................................................................ 43 2.2.5 Mô hình MESSAGE ....................................................................................... 44 2.2.6 Mô hình LEAP ................................................................................................ 45 2.3 Đánh giá, lựa chọn mô hình ...................................................................................... 50 Kết luận Chương 2 .......................................................................................................... 52 CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 ..................................................................................................................................... 53 3.1 Thiết lập mô hình toán học ....................................................................................... 53 3.1.1 Hàm mục tiêu .................................................................................................. 53 3.1.2 Các ràng buộc ................................................................................................. 56 3.2 Sơ đồ khối của mô hình ............................................................................................ 53 3.3 Thiết lập cây dữ liệu trong mô hình .......................................................................... 61 3.4 Cơ sở dữ liệu cho mô hình ........................................................................................ 63 3.4.1 Khả năng cung cấp các nguồn nhiên liệu, năng lượng cho phát điện ............. 63 3.4.1.1 Nguồn than ......................................................................................... 63 3.4.1.2 Nguồn dầu, khí thiên nhiên ................................................................ 64 3.4.1.3 Nguồn thủy điện lớn ........................................................................... 65 3.4.1.4 Nguồn Uranium .................................................................................. 66 3.4.1.5 Nguồn thuỷ điện nhỏ .......................................................................... 66 3.4.1.6 Nguồn năng lượng gió ........................................................................ 67 3.4.1.7 Nguồn năng lượng mặt trời ................................................................ 68 3.4.1.8 Nguồn năng lượng sinh khối .............................................................. 69 3.4.1.9 Nguồn năng lượng địa nhiệt ............................................................... 70 3.4.1.10 Tổng hợp tiềm năng nguồn năng lượng tái tạo ................................ 70 3.4.2 Hiện trạng sử dụng nguồn năng lượng tái tạo cho phát điện .......................... 71 3.4.3 Tình hình xuất nhập khẩu điện năng............................................................... 74 3.4.4 Tổng quan về tình hình kinh tế - xã hội và các số liệu dự báo ....................... 75 3.4.4.1 Dự báo về phát triển kinh tế - xã hội và nhu cầu điện năng ............... 75 3.4.4.2 Dự báo xu hướng phát triển công nghệ các nhà máy điện ................. 78 4.4.3 Dự báo giá nhiên liệu cho sản xuất điện ............................................... 83 3.4.4.4 Dự báo lượng phát thải và chi phí phát thải ....................................... 86 Kết luận Chương 3 .......................................................................................................... 88 vi CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG KỊCH BẢN VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 ................................................................................. 90 4.1 Căn cứ xây dựng và đề xuất kịch bản tính toán ........................................................ 90 4.2 Kết quả tính toán cơ cấu nguồn điện từ năng lượng tái tạo ...................................... 93 4.2.1 Kịch bản tự do cạnh tranh (BAU) ................................................................... 93 4.2.2 Kịch bản tỉ lệ điện từ năng lượng tái tạo theo Quy hoạch (PDP) ................... 96 4.2.3 Kịch bản giới hạn lượng phát thải CO2 (LOWC) ......................................... 100 4.2.4 Kịch bản xu thế phát triển nguồn điện từ NLTT (TREND) ......................... 104 4.3 Nhận xét kết quả nghiên cứu và bàn luận ............................................................... 112 4.3.1 Cơ cấu công suất và điện năng từ nguồn năng lượng tái tạo ........................ 112 4.3.2 Chi phí hệ thống và lượng phát thải CO2 ...................................................... 116 4.3.3 Đề xuất cơ cấu nguồn điện từ năng lượng tái tạo ......................................... 119 4.3.4 Chi phí quy dẫn cho sản suất 1kWh điện từ năng lượng tái tạo ................... 123 Kết luận Chương 4 ........................................................................................................ 126 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 130 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ......................... 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 134 PHẦN PHỤ LỤC ................................................................................................................. 1 Phụ lục 3.1: Danh mục các nguồn điện hiện có trong Hệ thống điện Việt Nam (2010) .. 2 Phụ lục 3.2: Danh mục các dự án nguồn điện đã và có khả năng vào vận hành giai đoạn 2011- 2030 ........................................................................................................................ 4 Phụ lục 3.3: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật năm 2014-2030 ........................................... 10 Phụ lục 3.4: Nhu cầu điện các ngành giai đoạn 2015-2030 ............................................ 15 Phụ lục 3.5 Danh sách các dự án điện gió ở Việt Nam ................................................... 16 Phụ lục 3.6 Ứng dụng điện mặt trời nối lưới tại Việt Nam ........................................... 18 Phụ lục 3.7 Một số hình ảnh về dự án điện mặt trời và các tuabin gió đã được xây dựng ở Việt Nam…………………………………………………………………….. ……. 19 Phụ lục 3.8 Công suất lắp đặt tối đa các nguồn điện theo Quy hoạch điện VII (MW) .. 20 Phụ lục 4.1 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản BAU (MW) ................................. 25 Phụ lục 4.2 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản PDP (MW) .................................. 32 Phụ lục 4.3 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản LOWC (MW) .............................. 39 Phụ lục 4.4 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản TREND1 (MW) .......................... 46 Phụ lục 4.4 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản TREND2 (MW) .......................... 53 Phụ lục 4.6 Cơ cấu công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT các kịch bản (%) ................ 60 Phụ lục 4.7 Cơ cấu điện sản xuất theo dạng nhiên liệu/năng lượng các kịch bản (%) ... 61 Phụ lục 4.8 Chi phí hệ thống các kịch bản (tỷ USD) ...................................................... 63 Phụ lục 4.9 Phát thải CO2 các kịch bản (triệu tấn) ......................................................... 63 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Dự báo phát triển nguồn điện và nhu cầu than cho nhiệt điện .................................. 2 Bảng 2 Tổng hợp tiềm năng, khả năng khai thác các nguồn NLTT ..................................... 3 Bảng 1.1 Tác động môi trường của các nguồn năng lượng ................................................. 11 Bảng 1.2 Chi phí quy dẫn của các nguồn phát điện năm 2015............................................ 14 Bảng 1.3 Công suất lắp đặt và tốc độ tăng trưởng nguồn điện từ NLTT trên thế giới ........ 17 (2004-2013) ......................................................................................................................... 17 Bảng 1.4 Danh sách 10 nước dẫn đầu trên thế giới về sản xuất điện từ NLTT (2011) ....... 17 Bảng 1.5 Cơ cấu nguồn điện từ NLTT trong Quy hoạch điện VII ..................................... 21 Bảng 1.6 Tỷ trọng điện năng sản xuất từ các loại nhà máy điện (%) .................................. 25 Bảng 2.1 Bảng tổng hợp đặc điểm và tính năng của các mô hình .................................... 51 Bảng 3.1 Trữ lượng than đã xác minh ................................................................................. 63 Bảng 3.2 Khả năng khai thác khí đến năm 2030 ................................................................. 64 Bảng 3.3 Trữ lượng và tiềm năng dầu ................................................................................. 65 Bảng 3.4 Tiềm năng kỹ thuật thủy điện nhỏ theo dải công suất.......................................... 67 Bảng 3.5 Tiềm năng kỹ thuật năng lượng gió của Việt Nama ............................................. 67 Bảng 3.6 Tiềm năng năng lượng gió tại độ cao 80m........................................................... 68 Bảng 3.7 Tổng xạ mặt trời trung bình ngày trong năm và số giờ nắng của một số khu vực khác nhau ở Việt Nam ......................................................................................................... 68 Bảng 3.8 Tiềm năng lý thuyết điện mặt trời ........................................................................ 69 Bảng 3.9 Tổng hợp tiềm năng địa nhiệt theo các vùng ...................................................... 70 Bảng 3.10 Tổng hợp khả năng khai thác các nguồn NLTT cho phát điện ......................... 70 Bảng 3.11 Công suất nguồn và cơ cấu nguồn điện từ NLTT .............................................. 72 Bảng 3.12 Dự báo phát triển kinh tế - xã hội kịch bản cơ sở .............................................. 76 Bảng 3.13 Nhu cầu điện năng giai đoạn 2015-2030............................................................ 77 Bảng 3.14 Tỷ lệ tổn thất điện năng và tự dùng................................................................... 78 Bảng 3.15 Suất đầu tư nhà máy điện gió của một số quốc gia ............................................ 79 Bảng 3.16 Công suất, chi phí lắp đặt và chi phí sản xuất điện gió (2010-2014) ................. 80 Bảng 3.17 Công suất, chi phí lắp đặt và chi phí sản xuất điện mặt trời (2010-2014) ......... 80 Bảng 3.18 Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các nhà máy điện năm 2014 và 2030................. 83 viii Bảng 3.19 Giá nhiên liệu hóa thạch cho sản xuất điện ........................................................ 86 Bảng 3.20 Phát thải khí nhà kính năm 2010 và ước lượng năm 2020, 2030 ....................... 86 Bảng 4.1 Kết quả tính toán kịch bản BAU .......................................................................... 95 Bảng 4.2 Kết quả tính toán kịch bản PDP ........................................................................... 97 Bảng 4.3 Công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT và Công suất bổ sung từng năm đến 2030 kịch bản PDP (MW) ............................................................................................................ 99 Bảng 4.4 Kết quả tính toán kịch bản LOWC ..................................................................... 101 Bảng 4.5 Công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT và Công suất bổ sung từng năm đến 2030 kịch bản LOWC (MW) ...................................................................................................... 103 Bảng 4.6 Kết quả tính toán kịch bản TREND1 ................................................................. 105 Bảng 4.7 Công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT và Công suất bổ sung từng năm đến 2030 kịch bản TREND1 (MW) .................................................................................................. 107 Bảng 4.8 Kết quả tính toán kịch bản TREND2 ................................................................. 109 Bảng 4.9 Công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT và Công suất bổ sung từng năm đến 2030 kịch bản TREND2 (MW) .................................................................................................. 111 Bảng 4.10 Cơ cấu công suất và điện năng từ nguồn NLTT, phát thải CO2, chi phí hệ thống các kịch bản ....................................................................................................................... 113 Bảng 4.11 So sánh cơ cấu nguồn điện từ NLTT với Quy hoạch điện VII điều chỉnh ...... 115 Bảng 4.12 Mối quan hệ giữa lượng phát thải và chi phí hệ thống các kịch bản................ 118 Bảng 4.13 Cơ cấu điện sản xuất từ NLTT theo chi phí giảm phát thải tăng dần ............. 119 Bảng 4.14 Cơ cấu nguồn điện từ NLTT các kịch bản ....................................................... 122 Bảng 4.15 Chi phí quy dẫn trung bình cho 1kWh điện sản xuất các kịch bản .................. 123 Bảng 4.16 Đề xuất mức trợ giá tối thiểu cho nguồn điện sản xuất từ NLTT .................... 125 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1 Cơ cấu công suất nguồn điện năm 2014 .................................................................... 3 Hình 1.1 Tiêu thụ các loại năng lượng trên thế giới năm 2013 [68] ................................... 16 Hình 1.2 Công suất, điện năng từ NLTT trên thế giới và dự báo (Kịch bản cơ sở) ............ 19 Hình 1.3 Mô hình SIMESLEAP tính toán tối ưu hệ thống năng lượng Việt Nam [12] ...... 24 Hình 2.1 Cấu trúc của quy hoạch hệ thống năng lượng [20] .............................................. 30 Hình 2.2 Sơ đồ khối của EFOM-ENV [46], [57] ................................................................ 38 Hình 2.3 Sơ đồ khối của WASP [46], [59] .......................................................................... 40 Hình 2.4 Sơ đồ khối của STRATEGIST [5], [46] ............................................................... 42 Hình 2.5 Sơ đồ khối của MARKAL [32] ............................................................................ 44 Hình 2.6 Sơ đồ phân tích tổng quan khi tính tối ưu trên MESSAGE [12] .......................... 45 Hình 2.7 Giao diện phần mềm LEAP [70] .......................................................................... 46 Hình 2.8 Sơ đồ khối của LEAP [70], [71] ........................................................................... 48 Hình 2.9 Quá trình tối ưu hóa trong LEAP ....................................................................... 48 Hình 3.1 Các bước tính toán xác định cơ cấu nguồn điện từ NLTT ................................... 59 Hình 3.2 Cấu trúc dữ liệu trong môđun Demand và Transformation................................. 62 Hình 3.3 Cân đối cung – cầu than trong nước cho nhiệt điện đến năm 2030 [6] ................ 64 Hình 3.4 Tiềm năng kinh tế - kĩ thuật nguồn thủy điện [5] ................................................. 66 Hình 3.5 Cơ cấu nguồn điện theo công suất lắp đặt 2011-2013 [23] .................................. 71 Hình 3.6 Sự phát triển điện mặt trời nối lưới tại Việt Nam ................................................. 73 Hình 3.7 Nhu cầu tiêu thụ điện các ngành (2000-2014) [23] .............................................. 76 Hình 3.8 Tỉ lệ tổn thất điện năng toàn hệ thống (2006-2014) [23]...................................... 78 Hình 3.9 Suất đầu tư Pin mặt trời trung bình của một số quốc gia năm 2014 [69] ............. 81 Hình 3.10 Chi phí sản xuất điện từ NLTT trung bình thế giới đến năm 2025 [69]............. 81 Hình 3.11 Tuổi thọ trung bình các loại hình nhà máy điện [5], [23] ................................ 83 Hình 4.1 Cơ cấu công suất và điện năng từ nguồn NLTT các kịch bản ............................ 112 Hình 4.2 Tổng chi phí hệ thống và phát thải CO2 các kịch bản ........................................ 116 Hình 4.3 Tỷ lệ phát thải CO2/Chi phí hệ thống các kịch bản ............................................ 118 Hình 4.4 Chi phí quy dẫn cho 1kWh điện sản xuất giai đoạn 2015-2030 ......................... 124 Hình 5.1 Dự án điện mặt trời tại đảo Trường Sa ................................................................ 19 Hình 5.2 Một số hình ảnh các tuabin gió đã xây dựng ở Việt Nam .................................... 19 x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AAECP ASEAN BAU CDM DO DSM ĐBSH ĐBSMK EFOM-ENV ETB EU EVN FO GDP GHG GIZ GNP GT IE INDCs IPCC IRENA KH&CN KNK LEAP LNG LPG LULUCF MAED MARKAL MESSAGE ASEAN/Australia Economic Cooperation Programme - Chương trình hợp tác kinh tế ASEAN/Australia Association of Southeast Asian Nations - Hiệp Hội các quốc gia Đông Nam Á Business-as-Usual - Kịch bản phát triển bình thường Clean Development Mechanism - Cơ chế phát triển sạch Diesel Oil – Dầu Diesel Quản lý nhu cầu sử dụng điện Đồng bằng sông Hồng Đồng bằng sông MêKông Energy Flow and Optimization Model - Environment Energy Toolbox European Union - Liên minh Châu Âu Viet Nam Electricity - Tập đoàn Điện lực Việt Nam Fuel Oil - Dầu nhiên liệu Gross Domestic Product - Tổng sản phẩm quốc nội Greenhouse Gas - Hiệu ứng khí nhà kính Tổ chức hợp tác phát triển Cộng hòa Liên bang Đức Gross National Product - Tổng sản phẩm quốc dân Gas Turbine (Institute of Energy) Viện Năng lượng - Bộ Công Thương Intended Nationally Determined Contributions - Đóng góp dự kiến do quốc gia tự quyết định Intergovernmental Panel on Climate Change - Ủy ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu The International Renewable Energy Agency Khoa học và Công nghệ Khí nhà kính Long-range Energy Alternatives Planning system Liquefied Natural Gas - Khí tự nhiên hóa lỏng Liquefied Petroleum Gas - Khí dầu mỏ hóa lỏng Land Use, Land-Use Change and Forestry - Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp Model for Analysis of the Energy Demand MARKET Allocation Model for Energy supply strategy Alternatives and their General Environmental Impacts xi MILP MOIT MOST NĐ NGCC NGT NLTT NOOA NPV NREL O&M OCT PDP PDPAT PECC PP RE RTSH SEI TĐN TNHH TPP UNFCCC UNIDO VLXD VND VNIHM WASP WB Mixed-integer linear programming - Qui hoạch nguyên bộ phận Ministry of Industry and Trade - Bộ Công thương Ministry of Science and Technology - Bộ Khoa học & Công nghệ Nhiệt điện Natural Gas Combined-Cycle Natural Gas Turbines Năng lượng tái tạo Cơ quan Thông tin Khí quyển và Đại dương Mỹ Net Present Value - Giá trị hiện tại ròng National Renewable Energy Laboratory Chi phí vận hành và bảo dưỡng Oil Combustion Turbines Power Development Planning - Quy hoạch Điện Power Development Assistant Tool Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng điện Power Plant - Nhà máy điện Renewable energy Rác thải sinh hoạt Stockholm Envinronment Institute Thủy điện nhỏ Trách nhiệm hữu hạn Thermal Power Plant - Nhà máy nhiệt điện Công ước khung của LHQ về biến đổi khí hậu United Nations Industrial Development Organization - Tổ chức phát triển công nghiệp Liên hiệp quốc Vật liệu xây dựng Việt Nam đồng Viện Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia Việt Nam Wien Automatic System Planning Package World Bank - Ngân hàng thế giới 1 MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Năng lượng là cơ sở hạ tầng, là động lực cho sự phát triển kinh tế - xã hội của một quốc gia. Một nguồn cung cấp năng lượng đầy đủ và bền vững là một trong những chìa khoá quyết định tăng trưởng kinh tế. Điều này đồng nghĩa với chính sách năng lượng là một phần mở rộng của chính sách quốc gia. Ngược lại, chính sách quốc gia là tiêu chuẩn để đánh giá và thiết lập một chính sách năng lượng. Chính vì vậy, quy hoạch năng lượng cần phải được quan tâm đặc biệt. Việt Nam là một trong những nước đang phát triển ở Đông Nam Á có nhu cầu sử dụng điện đang tăng cao để phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá đất nước. Tuy nhiên, hệ thống điện của nước ta hiện nay chủ yếu vẫn đang sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch là than, dầu và khí cho phát điện. Kết quả của việc lựa chọn này đó là, bên cạnh việc phải đối mặt với sự thiếu hụt nguồn năng lượng hóa thạch này do trữ lượng đang dần cạn kiệt thì việc sử dụng năng lượng hóa thạch đang gây ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường. Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một nước có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) nhưng hiện tại mới chỉ khai thác và sử dụng một tỷ lệ rất nhỏ do phần lớn các dự án NLTT có tính sinh lợi thấp, công nghệ lắp đặt còn phức tạp nên chưa hấp dẫn được cả người sử dụng lẫn nhà đầu tư. Cho đến nay số các dự án có tầm cỡ và quy mô ở nước ta có rất ít, tỷ trọng công suất lắp đặt các nhà máy điện sản xuất từ NLTT trong tổng công suất đặt của cả hệ thống còn rất khiêm tốn. Mặc dù Việt Nam đã có nhiều nỗ lực thúc đẩy phát triển NLTT và việc phát triển nguồn điện từ NLTT đã được quan tâm trong các Quy hoạch phát triển Điện lực quốc gia gần đây, đặc biệt là Quy hoạch điện VII [5] nhưng cơ cấu nguồn điện từ NLTT được đưa ra trong Quy hoạch vẫn chưa được cụ thể cho từng nguồn NLTT và chưa tương xứng với tiềm năng nguồn NLTT ở nước ta đồng thời chưa đáp ứng được mục tiêu đề ra về phát triển nguồn điện từ NLTT trong Chiến lược phát triển NLTT của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 mới được phê duyệt [40], Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh [37] và Cam kết của Việt Nam trong Hội nghị Thượng đỉnh Liên Hợp quốc về Biến đổi khí hậu (Thỏa thuận Paris) [36]. Trong bối cảnh hiện nay, tăng cường sử dụng nguồn năng 2 lượng sạch này đang là xu thế sử dụng của các nước trên thế giới bởi vai trò quan trọng và những ưu việt chúng, đồng thời công nghệ sản xuất điện từ NLTT đang dần có khả năng cạnh tranh với các nguồn năng lượng truyền thống. Chính vì vậy, việc gia tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ NLTT là một đòi hỏi tất yếu cho sự phát triển của Hệ thống điện Việt Nam cần được đưa vào cụ thể hơn trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam để phù hợp với tiềm năng nguồn NLTT và Chiến lược phát triển NLTT của nước ta. Những nội dung chi tiết dưới đây sẽ minh chứng cụ thể hơn cho những lý do được đề cập ở trên.  Nhu cầu điện của Việt Nam tăng cao trong khi khả năng cung cấp than trong nước cho sản xuất điện hạn chế Nhu cầu điện năng của Việt Nam trong thời gian tới được dự báo là rất lớn và tăng rất nhanh, kéo theo đó là nhu cầu than sử dụng trong nước cho những năm tới là vô cùng lớn. Tuy nhiên, khả năng cấp than cho sản xuất cho đến năm 2030 thì chỉ đạt được 32,4% so với nhu cầu cho phương án cao và và 28,35% so với nhu cầu cho phương án cơ sở. Điều này được thể hiện qua bảng 1 dưới đây. Bảng 1 Dự báo phát triển nguồn điện và nhu cầu than cho nhiệt điện Năm 2015 2020 2025 Tổng công suất (MW) Phương án cao 33.426 57.180 88.401 132.201 30.803 52.040 77.084 110.215 210.852 194.304 361.945 329.412 561.506 849.621 833.817 695.147 15.000 85 32 28 32.000 156 78 36 45.000 246 118 61 77.000 394 171 63 Phương án cơ sở Điện sản xuất (GWh) Phương án cao Phương án cơ sở Trong đó: Nhiệt điện than Tổng công suất (MW) Điện sản xuất (GWh) Tiêu thụ than (tr.tấn) Khả năng cung cấp (tr.tấn) 2030 Nguồn: [6]  Việt Nam có tiềm năng nguồn NLTT đa dạng, phong phú Sử dụng năng lượng hóa thạch cho sản xuất điện gây phát thải khí nhà kính lớn, trong khi đó Việt Nam có tiềm năng nguồn NLTT khá đa dạng và phong phú. Số liệu về tiềm năng nguồn NLTT có thể khai thác cho sản xuất điện của nước ta thể hiện trong bảng sau: 3 Bảng 2 Tổng hợp tiềm năng, khả năng khai thác các nguồn NLTT Loại nguồn Tiềm năng 1. Thủy điện nhỏ > 4.000 MW WB: 513.360 MW; EVN: 1.785 MW; PECC3: 10.637 MW 2. Gió 3. Mặt trời 4-5 kWh/m2/ngày 4. Sinh khối 1.000-2.000 MW 5. Địa nhiệt Nguồn: [2], [80], [17], [45], [11] 200-400 MW Như vậy, tiềm năng có thể khai thác nguồn NLTT ở nước ta vào khoảng 4.015,1MW thủy điện nhỏ, 2.000MW điện sinh khối, 400MW điện địa nhiệt, 45kWh/m2/ngày điện mặt trời. Riêng điện gió thì có nhiều tài liệu đánh giá ở mức độ khác nhau. Theo Worldbank, tiềm năng điện gió của Việt Nam vô cùng lớn, khoảng 513.360MW, theo PECC3 con số này là 10.637MW, còn theo EVN đánh giá tiềm năng điện gió chỉ cho ven bờ là 1.785MW.  Tỷ lệ điện năng sản xuất từ năng lượng tái tạo hiện còn thấp Theo báo cáo của Trung tâm điều độ Hệ thống điện Quốc gia năm 2015 [44], nhiệt điện chiếm 54,15% công suất nguồn theo loại nhiên liệu (trong đó nhiệt điện than 28,88%, nhiệt điện khí 21,85% và nhiệt điện dầu 3,42%); thủy điện 39,96% và 5,9% là NLTT như thủy điện nhỏ, biomass, rác thải sinh hoạt và gió. Điều này được minh họa trong hình 1.1. NLTT 5,89% Thủy điện 39,96% Nhiệt điện than 28,88% Nhiệt điện khí 21,85% Nhiệt điện dầu 3,41% Hình 1 Cơ cấu công suất nguồn điện năm 2014  Cơ cấu nguồn điện từ NLTT trong Quy hoạch chưa cụ thể và tương xứng với tiềm năng, mục tiêu phát triển Cụ thể, trong Quyết định số 1208/QĐ-TTg [5] đặt ra mục tiêu là: “Ưu tiên phát triển nguồn năng lượng tái tạo cho sản xuất điện, tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ nguồn năng lượng này từ mức 3,5% năm 2010, lên đến 4,5% tổng điện năng sản xuất vào năm 4 2020 và 6,0% vào năm 2030”. Về Quy hoạch phát triển nguồn điện: “Ưu tiên phát triển điện gió từ mức không đáng kể hiện nay lên khoảng 1.000MW vào năm 2020, khoảng 6.200MW vào năm 2030”; “Phát triển điện sinh khối, đồng phát điện tại các nhà máy đường đến năm 2020, nguồn điện này có tổng công suất khoảng 500MW nâng lên 2.000MW vào năm 2030”. Tuy nhiên, cơ cấu nguồn điện từ NLTT vẫn chưa được cụ thể cho từng nguồn NLTT như thủy điện nhỏ, điện mặt trời, địa nhiệt, đồng thời so với tiềm năng nguồn NLTT của nước ta thì con số này có thể gia tăng hơn nữa để phù hợp hơn với Chiến lược phát triển về NLTT, Chiến lược tăng trưởng xanh và Thỏa thuận Paris trong điều kiện chi phí cho sản xuất điện từ NLTT ngày càng giảm mạnh và có thể cạnh tranh với nguồn điện từ năng lượng hóa thạch như hiện nay. Cho đến nay, Việt Nam đã ban hành một số chính sách khuyến khích, định hướng phát triển NLTT. Đây được xem là những căn cứ pháp lý để thúc đẩy, gia tăng hơn nữa tỉ lệ điện sản xuất từ NLTT trong Hệ thống điện Việt Nam. Theo Quyết định 1393/QĐ-Ttg [37] nhiệm vụ chiến lược đặt ra đó là: Giảm cường độ phát thải khí nhà kính và thúc đẩy sử dụng năng lượng sạch, NLTT theo những chỉ tiêu chủ yếu sau: - Giai đoạn 2011 - 2020: Giảm cường độ phát thải khí nhà kính 8 - 10% so với mức 2010, giảm tiêu hao năng lượng tính trên GDP 1 - 1,5% mỗi năm. Giảm lượng phát thải khí nhà kính trong các hoạt động năng lượng từ 10% đến 20% so với phương án phát triển bình thường. Trong đó mức tự nguyện khoảng 10%, 10% còn lại mức phấn đấu khi có thêm hỗ trợ quốc tế. - Định hướng đến năm 2030: Giảm mức phát thải khí nhà kính mỗi năm ít nhất 1,5 - 2%, giảm lượng phát thải khí nhà kính trong các hoạt động năng lượng từ 20% đến 30% so với phương án phát triển bình thường. Trong đó mức tự nguyện khoảng 20%, 10% còn lại là mức khi có thêm hỗ trợ quốc tế. - Định hướng đến năm 2050: Giảm mức phát thải khí nhà kính mỗi năm 1,5 - 2%. Đẩy mạnh khai thác có hiệu quả và tăng tỷ trọng các nguồn NLTT trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng của quốc gia. Áp dụng các công cụ thị trường nhằm thúc đẩy thay đổi cơ cấu và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, khuyến khích sử dụng các loại nhiên liệu sạch, hỗ trợ phát triển NLTT, có lộ trình xóa bỏ bao cấp đối với nhiên liệu hóa thạch, đảm bảo nguyên tắc cạnh tranh, minh bạch, hiệu quả. Theo Quyết định số 2081/QĐ-TTg [40] mục tiêu đặt ra là: “Thu hút mọi nguồn lực 5 đầu tư phát triển lưới điện để cung cấp điện với chất lượng bảo đảm tại khu vực nông thôn, miền núi, hải đảo nhằm tạo điều kiện cho người dân khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa, vùng đồng bào dân tộc ít người, vùng có điều kiện kinh tế-xã hội đặc biệt khó khăn được sử dụng điện để sản xuất và phục vụ đời sống”. Mục tiêu tổng quát: Giai đoạn 2016 - 2020: Hoàn thành việc đưa điện đến hầu hết các hộ dân nông thôn trong toàn quốc; Đầu tư phát triển lưới điện để cung cấp điện lưới quốc gia cho đồng bào dân tộc tại các xã, thôn, bản chưa có điện có suất đầu tư không quá cao; Đầu tư cấp điện bằng các nguồn điện tại chỗ (nguồn NLTT, trạm nạp ắc quy...) cho các thôn, bản đặc biệt khó khăn không thể cấp điện từ lưới điện quốc gia hoặc cấp điện từ lưới điện quốc gia có chi phí quá lớn. Theo Quyết định số 2068/QĐ-TTg [40] chiến lược phát triển năng lượng của Việt Nam đó là: Khuyến khích huy động mọi nguồn lực từ xã hội và người dân cho phát triển NLTT để tăng cường khả năng tiếp cận nguồn năng lượng hiện đại, bền vững, tin cậy với giá cả hợp lý cho mọi người dân; đẩy mạnh phát triển và sử dụng nguồn NLTT, tăng nguồn cung cấp năng lượng trong nước, từng bước gia tăng tỷ trọng nguồn NLTT trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng quốc gia nhằm giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, giảm nhẹ biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Mục tiêu chiến lược: - Từng bước nâng cao tỷ lệ tiếp cận nguồn năng lượng sạch và điện năng của người dân khu vực nông thôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo. - Phát triển và sử dụng nguồn NLTT góp phần thực hiện các mục tiêu môi trường bền vững và phát triển nền kinh tế xanh: - Giảm nhẹ phát thải KNK trong các hoạt động năng lượng so với phương án phát triển bình thường: khoảng 5% vào năm 2020; 25% năm 2030 và 45% năm 2050. - Tăng sản lượng điện sản xuất từ NLTT từ khoảng 58 tỷ kWh năm 2015 lên đạt khoảng 101 tỷ kWh vào năm 2020, khoảng 186 tỷ kWh vào năm 2030 và khoảng 452 tỷ kWh vào năm 2050. Tỷ lệ điện năng sản xuất từ NLTT trong tổng điện năng sản xuất toàn quốc tăng từ khoảng 35% vào năm 2015 tăng lên khoảng 38% vào năm 2020; đạt khoảng 32% vào năm 2030 và khoảng 43% vào năm 2050. Đặc biệt, trong Hội nghị thượng đỉnh của Liên Hợp quốc về Biến đổi khí hậu (COP 21) diễn ra từ 30/11/2015-11/12/2015 tại Paris [36], Việt Nam đã cam kết: cắt giảm 8% lượng phát thải KNK so với kịch bản phát triển thông thường vào năm 2030. Và có thể giảm tiếp đến 25% nếu nhận được sự hỗ trợ quốc tế từ các hợp tác song phương và đa phương. Đây là một cam kết đóng góp chung của nước ta vào Thỏa thuận Paris. 6 Như vậy, vấn đề đảm bảo nhu cầu năng lượng an ninh và phát triển bền vững là những thách thức có tính thời đại. Để giảm bớt khó khăn về nguồn năng lượng và giảm thiểu ảnh hưởng xấu tới môi trường, việc phát triển và sử dụng các nguồn NLTT đã trở thành chiến lược của hầu hết các quốc gia trên thế giới và ở nước ta. Với tiềm năng to lớn của NLTT Việt Nam, để đạt được những mục tiêu và nhiệm vụ chiến lược đã đặt ra thì vai trò của NLTT cần phải được nhìn nhận, đánh giá một cách đúng đắn và quan tâm thích đáng hơn để NLTT phát triển cả về số lượng và chất lượng. Với những yêu cầu mới trong quá trình phát triển năng lượng bền vững, đặc biệt để đáp ứng yêu cầu của các Quy hoạch, Chiến lược đã đặt ra, quan tâm đúng mức tới phát triển NLTT thì việc lựa mô hình tính toán thị phần đóng góp của NLTT sao cho hợp lý để phục vụ cho phát triển năng lượng, kinh tế, xã hội là hết sức cần thiết. Với thực trạng đó, một sự mở rộng cụ thể và hợp lý vai trò của NLTT trong hệ thống năng lượng nói chung và hệ thống điện nói riêng là điều thiết yếu trong mục tiêu phát triển bền vững và an ninh năng lượng quốc gia đồng thời góp phần thực hiện những chiến lược và thỏa thuận quan trọng mà nước ta đã đặt ra. Việc tính toán cơ cấu các nguồn năng lượng thực chất là công tác quy hoạch nguồn điện trong hệ thống điện. Việc sử dụng mô hình nào để tính toán cho phù hợp trong điều kiện thiếu thông tin, dữ liệu về năng lượng như ở nước ta và đảm bảo có tính đến vai trò quan trọng của NLTT cần được xem xét bởi mỗi một mô hình có những ưu, nhược điểm riêng. Ở nước ta hiện nay có một số chương trình đang được sử dụng trong công tác quy hoạch hệ thống năng lượng, hệ thống điện hay quy hoạch nguồn điện như: EFOM, MARKAL, MESSAGE, WASP, STRATEGIST, LEAP... Do vậy, để phù hợp với mục đích nghiên cứu, luận án sẽ tiến hành so sánh đặc điểm của các mô hình để lựa chọn ra mô hình phù hợp, từ đó bổ sung những thủ tục tính toán cần thiết, lựa chọn các kịch bản có ý nghĩa, các điều kiện về kinh tế - xã hội - năng lượng - môi trường được đưa vào đầy đủ với các ràng buộc có ý nghĩa về nhu cầu năng lượng, năng lực hoạt động của các nhà máy, lượng nhiên liệu có thể được sử dụng và giới hạn lượng phát thải để tính toán xác định cơ cấu của các nguồn NLTT trong quy hoạch phát triển nguồn điện Việt Nam. Chính vì vậy Luận án đã lựa chọn đề tài: ”Nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030” nhằm xây dựng một mô hình quy hoạch nguồn điện phù hợp đảm bảo cho phép tính toán cơ cấu nguồn điện từ NLTT trong hệ thống điện thỏa mãn các điều kiện ràng buộc đặt ra và xác định chi phí hệ thống để đạt được cơ cấu đó. 7 2 Mục tiêu nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu:  Xây dựng mô hình xác định cơ cấu cụ thể nguồn điện từ NLTT trong Hệ thống điện của Việt Nam thỏa mãn các ràng buộc đặt ra.  Xác định chi phí nền kinh tế phải bỏ ra khi gia tăng cơ cấu nguồn điện từ NLTT trong Hệ thống điện. Câu hỏi nghiên cứu: 1. Mô hình phù hợp có thể sử dụng để xác định cơ cấu tối ưu nguồn điện từ NLTT trong quy hoạch phát triển nguồn điện Việt Nam? 2. Cơ cấu tối ưu nguồn điện từ NLTT của Việt Nam đến năm 2030 thỏa mãn các điều kiện ràng buộc theo từng kịch bản? 3. Tổng chi phí cần thiết để đạt được cơ cấu tối ưu nguồn điện từ NLTT theo từng kịch bản được xây dựng? 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống điện và các nguồn năng lượng phục vụ cho phát điện ở Việt Nam. - Các mô hình sử dụng trong quy hoạch nguồn điện. - Các chiến lược, chính sách, các công nghệ sản xuất điện từ NLTT + Phạm vi nghiên cứu - Sử dụng số liệu nghiên cứu về Hệ thống điện, nguồn NLTT và công nghệ sản xuất điện từ NLTT đến năm 2014 và những dự báo đến năm 2030. - Các nguồn điện từ NLTT được đề cập trong tính toán của nghiên cứu: thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối và điện địa nhiệt. 4 Phương pháp nghiên cứu * Cách tiếp cận: Trên cơ sở cập nhật thông tin, kết hợp với những mô hình Quy hoạch nguồn điện, kết quả nghiên cứu đã có, Luận án đặt vấn đề: - Đánh giá đặc điểm, ưu - nhược điểm của một số mô hình sử dụng trong quy hoạch nguồn điện từ đó đề xuất mô hình phù hợp có xét đến sự tham gia cụ thể của nguồn điện
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan