BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------------
ĐÀO ĐỨC QUANG
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ
HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ – MẶT TRỜI,
ỨNG DỤNG ĐÈN LED CUNG CẤP ĐIỆN,
TIẾT KIỆM CHO CÁC GIÀN KHAI
THÁC DẦU KHÍ BIỂN – LDDK VIETSOPETRO
CHUYÊN NGÀNH: QUẢN TRỊ KINH DOANH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. TRẦN VĂN BÌNH
HÀ NỘI 2012
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của
tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Tôi xin trân trọng cảm ơn quí thầy cô giáo Viện Kinh tế và Quản lý, Viện sau Đại
học - Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đồng thời cảm ơn và tri ân các vị lãnh đạo, đồng
nghiệp đang công tác tại Phòng Cơ khí - năng lượng - tự động hóa, Xí nghiệp Cơ
Điện và đặt biệt nhóm Cơ Điện giàn MSP-9 thuộc Liên doanh Việt-Nga
Vietsovpetro; Công ty SUNLED 16/56 phố Hoa Lâm, Việt Hưng, Long Biên, Hà
Nội, công ty CP tư vấn xây dựng điện gió Việt Nam VIWICO số 18 lô 10A, Trung
Yên 10, Trung Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện bản
luận văn này.
Đặc biệt tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Phó giáo sư - Tiến sĩ Trần Văn
Bình – Bộ môn kinh tế năng lượng – Viện kinh tế và quản lý - Trường đại học Bách
Khoa Hà Nội đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Trong quá trình nghiên cứu, mặc dù đã có sự cố gắng của bản thân, song do khả
năng và kinh nghiệm có hạn nên luận văn không tránh khỏi một số thiếu sót ngoài
mong muốn, những hạn chế nhất định, tôi thành thật mong được quý thầy cô giáo,
các đồng nghiệp góp ý để các nghiên cứu trong luận văn này được áp dụng vào thực
tiễn.
Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2012
Học viên
Đào Đức Quang
Trang 2
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa ........................................................................................................ 01
Lời cam đoan......................................................................................................... 02
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt ........................................................................ 06
Danh mục các bảng ............................................................................................... 07
Danh mục các hình vẽ, đổ thị................................................................................. 09
PHẨN MỞ ĐẦU ................................................................................................... 11
CHƯƠNG 1 – NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO, ĐÈN LED VÀ ỨNG DỤNG.......... 14
1.1.
Tổng quan về công nghệ sản xuất năng lượng gió, năng lượng mặt trời, đèn
LED. ........................................................................................................... 14
1.1.1. Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo ................................ 14
1.1.2. Các công nghệ năng lượng điện mặt trời ..................................................... 15
1.1.3. Công nghệ năng lượng gió .......................................................................... 19
1.2.
Hệ lai ghép năng lượng và các ứng dụng..................................................... 25
1.2.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 25
1.2.2. Các loại nguồn điện trong hệ thống điện hỗn hợp........................................ 26
1.2.3. Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép ............................................................................ 27
1.2.4. Ưu nhược điểm của hệ thống điện lai ghép ................................................. 34
1.3.
Phương pháp phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế của một hệ lai ghép sử
dụng năng lượng tái tạo............................................................................... 38
1.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế dùng để đánh giá.......................................................... 38
1.3.2. Các số liệu cần thu thập của hệ lai ghép ...................................................... 44
Trang 3
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
CHƯƠNG 2 – THỰC TRẠNG NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỀ XUẤT
ỨNG DỤNG HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ - NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI VÀ ĐÈN LED ........................................................................................... 47
2.1.
Giới thiệu tổng quan về LDDK VIETSOVPETRO ..................................... 47
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển .................................................................. 47
2.1.2. Một số dấu mốc lịch sử ............................................................................... 47
2.1.3. Tình hình sản suất kinh doanh qua các năm ................................................ 48
2.1.4. Chiến lược phát triển của Vietsovpetro trong giai đoạn mới........................ 50
2.2.
Nhu cầu sử dụng năng lượng trên giàn khai thác dầu khí ............................ 51
2.2.1. Cấu tạo giàn khai thác................................................................................. 51
2.2.2. Quá trình khai thác...................................................................................... 56
2.2.3. Nhu cầu sử dụng năng lượng trên giàn cố định MSP-9................................ 56
2.3.
Hiện trạng sản xuất và cung cấp năng lượng trên giàn khai thác.................. 61
2.3.1. Mô tả hệ thống sản suất và cung cấp điện cho các khối, phụ tải .................. 61
2.3.2 Giá thành sản xuất điện............................................................................... 62
2.4.
Ưu, nhược điểm hệ thống năng lượng hiện hữu và nhu cầu đầu tư hệ
lai ghép ....................................................................................................... 66
2.4.1. Ưu, nhược điểm của hệ thống năng lượng hiện hữu .................................... 66
2.4.2. Nhu cầu đầu tư hệ lai ghép......................................................................... 67
CHƯƠNG 3 – PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ LAI GHÉP NĂNG
LƯỢNG GIÓ, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐÈN LED CHO GIÀN KHAI
THÁC DẦU KHÍ CỐ ĐỊNH ............................................................................... 69
3.1.
Phân tích lựa chọn các hệ lai ghép .............................................................. 69
3.1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 69
Trang 4
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
3.1.2 Mô tả địa điểm............................................................................................ 69
3.1.3 Điều kiện thời tiết, môi trường khu vực giàn MSP-9 ................................... 71
3.2.
Thiết kế và xây dựng dự toán cho các hệ lai ghép ....................................... 73
3.2.1. Điện sử dụng cho thiết bị chiếu sáng........................................................... 73
3.2.2 Tổng nhu cầu điện năng .............................................................................. 76
3.2.3 Biểu đồ phụ tải ngày ................................................................................... 76
3.2.4 Dự báo độ tăng trưởng nhu cầu trong tương lai............................................ 76
3.2.5 Phương án cung cấp, tiết kiệm điện............................................................. 77
3.2.6 Xây dựng sơ đồ khối tổng quát ................................................................... 78
3.2.7 Tính toán lựa chọn thiết bị........................................................................... 79
3.3.
Phân tích hiệu quả kinh tế - tài chính .......................................................... 88
3.3.1 Phân tích hiệu quả kinh tế cho các phương án ............................................ .88
3.3.2 Phân tích độ nhạy (ngưỡng thâm nhập) ..................................................... 100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 105
TÓM TẮT LUẬN VĂN...................................................................................... 106
PHỤ LỤC............................................................................................................ 109
Trang 5
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trong luận văn này có sft dụng các ký hiện chữ viết tắt và thuật ngữ sau:
Từ viết tắt
Nội dung
Vietsovpetro Liên doanh dầu khí Việt Nga “Vietsovpetro”.
PVEP
Tổng công ty thăm dò, khai thác dầu khí Petrovietnam
XNKTDK
Xí nghiệp khai thác dầu khí, trực thuộc Vietsovpetro
MSP
Giàn cố định - là các giàn cố định khoan-khai dầu khí biển trên khu
vực mỏ Bạch Hổ
RP
Giàn cố định - là các giàn cố định khoan-khai dầu khí biển trên khu
vực mỏ Rồng
BK, RC
Giàn nhẹ - là các giàn khai thác vệ tinh, ít hoặc không người.
Giàn CNTT
giàn công nghệ trung tâm - là giàn tập trung các hệ thống công nghệ
xử lý tách khí, nước từ dầu thô nhận từ các MSP, BK khác
CTB
Công trình biển
BM
Block Module – khu vực trên giàn có chức năng riêng biệt
NLTT
Năng lượng tái tạo
NLM & TT
Năng lượng mới và tái tạo
NLMT
Năng lượng mặt trời
PMT
Pin mặt trời
PV
Dàn pin mặt trời Photovoltaic
NL gió
Năng lượng gió
ĐCG
Động cơ gió hay Turbine gió
MPD
Máy phát điện
DC
điện 1 chiều
AC
điện xoay chiều
GOCT
Bộ tiêu chuẩn kỹ thuật của Liên Xô cũ
ДГ8ЧН
Máy phát điện chạy bằng dầu Diezen do Nga chế tạo
Trang 6
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên
Nội dung
Trang
Bảng 1.1
Công suất điện sản xuất từ năng lượng gió trên thế giới.
19
Bảng 1.2
Bảng so sánh các loại đèn thông dụng
23
Bảng 1.3
Bảng so sánh thay thế tương đương
25
Bảng 1.4
Giới hạn ứng dụng hệ lai ghép
33
Bảng 2.1
Một số sự kiện đáng nhớ
47
Bảng 2.2
Sản lượng khai thác của Vietsovpetro qua các năm
48
Bảng 2.3
Các Block chính của giàn MSP-9
53
Bảng 2.4
Kích thước Block dự kiến lắp đặt Turbine gió và NLMT
55
Bảng 2.5
Thống kê phụ tải liên tục của giàn MSP-9
58
Bảng 2.6
Thống kê số lượng, chủng loại, công suất chiếu sáng giàn MSP-9
60
Bảng 2.7
Thống kê máy phát điện của giàn MSP-9
61
Bảng 2.8
Đơn giá nhiên liệu giàn MSP-9
63
Bảng 2.9
Đơn giá sản suất điện giàn MSP-9
64
Bảng 2.10 Tổng hợp chi phí cho 1KWh điện giàn MSP-9
65
Bảng 3.1
Thống kê các khu block chức năng MSP-9
70
Bảng 3.2
Tọa độ địa lý giàn MSP-9
71
Bảng 3.3
Thống kê khí hậu, môi trường giàn MSP-9
71
Bảng 3.4
Bảng công suất thiết bị chiếu sáng trong ngày (nguồn MSP-9)
74
Bảng 3.5
Tải tiêu thụ theo “ngày” và “đêm” trong ngày
75
Bảng 3.6
Tổng nhu cầu điện năng của MSP-9
76
Bảng 3.7
Nhu cầu phụ tải theo thời gian của MSP-9
77
Bảng 3.8
Số giờ nắng đỉnh trung bình trong năm trên bề mặt nghiêng
83
Bảng 3.9
Số lượng Turbine và Panel PMT lắp đặt trên giàn 9
85
Bảng 3.10 LED thay thế tương đương trên giàn 9
86
Bảng 3.11 Tổng phụ tải chiếu sáng dùng LED
87
Bảng 3.12 Phương án 2 – kết hợp LED, NL Gió, NLMT
88
Bảng 3.13 Sản lượng điện hàng năm do hệ Gió + PV tạo ra
89
Bảng 3.14 Chi phí thiết bị
89
Bảng 3.15 Tổng vốn đầu tư xây dựng công trình
90
Trang 7
Đào Đức Quang
Bảng 3.16
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
Hiệu quả kinh tế -phương án 1
93
Bảng 3.17 Sản lượng điện của phương án 2
94
Bảng 3.18 Chi phí đầu tư ban đầu cho đèn LED
95
Bảng 3.19 Tổng vốn đầu tư ban đầu cho phương án 2
95
Bảng 3.20 Chi phí thay thế thiết bị hàng năm cho đèn LED
97
Bảng 3.21 Hiệu quả kinh tế -phương án 2
99
Bảng 3.22 Bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế 2 phương án
100
Bảng 3.23 Bảng phân tích độ nhạy phương án 1
101
Bảng 3.23 Bảng phân tích độ nhạy phương án 2
103
Trang 8
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Tên
Nội dung
Trang
Hình 1.1
Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời
15
Hình 1.2
Collector Parabol trụ
16
Hình 1.3
Nguyên lý gương phản xạ
16
Hình 1.4
hệ thống gương phản xạ
16
Hình 1.5
Sử dụng đĩa Parabol
16
Hình 1.6
nguyên lý hoạt động tháp năng lượng mặt trời
17
Hình 1.7
Các vùng hóa trị
17
Hình 1.8
Nguyên lý hoạt động của PMT
18
Hình 1.9
Giàn PMT công suất nhỏ
19
Hình 1.10 Cấu tạo Tua bin gió
20
Hình 1.11 Hệ lai ghép thanh góp AC độc lập
28
Hình 1.12 Hệ lai ghép thanh góp AC nối mạng điện lưới
29
Hình 1.13 Trạng thái các thiết bị trong quá trình vận hành của hệ thống
30
Hình 1.14 Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép
33
Hình 1.15 So sánh NPV của 2 phương án
39
Hình 1.16 Xác định IRR
40
Hình 2.1
Biểu đồ sản lượng khai thác dầu thô
49
Hình 2.2
Biểu đồ doanh thu xuất khẩu dầu thô
50
Hình 2.3
Cấu tạo giàn khai thác cố định có tháp khoan (mặt hông)
51
Hình 2.4
Cấu tạo giàn khai thác cố định có tháp khoan (mặt trước)
52
Hình 2.5
Sơ đồ giàn cố định đã tháo tháp khoan
55
Hình 2.6
Sơ đồ 1 dây hệ thống cung cấp điện giàn 9
56
Hình 2.7
Biểu đồ phụ tải điện điển hình TB trong ngày giàn 9
57
Hình 2.8
Biểu đồ phụ tải điện điển hình TB trong tháng giàn 9
57
Hình 3.1
Đồ thị tốc độ gió trung bình trong năm ở khu vực giàn MSP-9
72
Hình 3.2
Biểu đồ bức xạ NL mặt trời (kWh/m2/ ngày)
73
Hình 3.3
Biểu đồ phụ tải chiếu sáng trong ngày
76
Hình 3.4
Sơ đồ hệ thống lai ghép đề xuất
78
Hình 3.5
Sơ đồ mặt bằng bố trí hệ lai ghép
79
Trang 9
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
Hình 3.6
Cấu tạo động cơ gió Elena
80
Hình 3.7
Bố trí tấm PMT quanh sân bay
85
Hình 3.8
Bố trí tấm PMT quanh BM-15
85
Hình 3.9
Biểu đồ phụ tải chiếu sáng trong ngày (đèn LED)
87
Hình 3.10 Biểu đồ phân tích độ nhạy phương án 1
101
Hình 3.11 Biểu đồ phân tích độ nhạy phương án 2
101
Trang 10
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
0
PHẦN MỞ ĐẦU
0.1
LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
0.1.1 Cơ sở khoa học:
Trong bối cảnh ngày càng cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch nội địa, giá dầu thế giới
tăng cao và sự phụ thuộc ngày càng nhiều hơn vào giá năng lượng thế giới, khả
năng đáp ứng năng lượng đủ cho nhu cầu trong nước ngày càng khó khăn và trở
thành một thách thức lớn. Việt Nam là nước có nguồn tài nguyên tái tạo sạch khá
dồi dào, là một trong những nước nằm trong giải phân bố ánh sáng nhiều nhất trong
năm theo bản đồ bức xạ Mặt trời của thế giới nhờ bờ biển dài tới hơn 3.000 km, có
khả năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm thiểu tác động tới môi
trường. Vì vậy việc xem xét khai thác nguồn năng lượng tái tạo sạch thay thế cho
năng lượng truyền thống có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh
quốc phòng và phát triển bền vững.
Mặt khác, sau thảm họa kép động đất - sóng thần, nước Nhật còn bị thảm họa về rò
rỉ nhà máy điện hạt nhân Pukoshima, nước Nhật đã tuyên bố giảm dần năng lượng
hạt nhân, đầu tư nghiên cứu năng lượng tái tạo. Các nước châu Âu mà dẫu đầu là
Đức, cũng đã tuyên bố chuyển dần sang nguồn năng lượng tái tạo. Đây là cơ hội tốt
để ngành công nghệ sạch sử dụng năng lượng mặt trời – gió phát triển. Giá trị đầu
tư cho thiết bị cũng sẽ giảm.
Mỗi năm Việt Nam có khoảng 2.000-2.500 giờ nắng với mức chiếu nắng trung bình
khoảng 150kCal/cm2, tương đương với tiềm năng khoảng 43,9 triệu tấn dầu qui
đổi/năm. Trong khi đó năng lượng gió cũng khá hấp dẫn, có thể đạt công suất phát
điện khoảng 800-1.400 kwh/m2/năm trên đất liền, từ 500-1.000 kwh/m2/năm tại
các khu vực bờ biển.
0.1.2 Tính thực tiễn:
Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro là một đơn vị tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu
khí ngoài khơi thềm lục địa phía nam của Việt Nam thuộc lô 09-1, nhiên liệu phục
vụ cho quá trình khoan và khai thác hàng năm tốn rất nhiều chi phí, hiện chỉ có một
số giàn khai thác công nghệ trung tâm mới có điều kiện lắp đặt máy phát điện
Turbine khí, sử dụng nguồn khí đồng hành tại chỗ, xử lý và sử dụng. Còn lại một
loạt các giàn khác như giàn khai thác dầu cố định (giàn cố định MSP, RP), giàn nhẹ
khai thác dầu (giàn nhẹ BK, RC), không thể đầu tư máy phát điện Turbine khí và
phải chạy máy phát truyền thống dùng dầu Diezen. Việc vận chuyển dầu Diezen ra
Trang 11
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
các công trình biển này khá khó khăn, nhất vào mùa biển động vì phải dùng tàu vận
tải vận chuyển. Hơn nữa, việc chạy máy phát điện Diezen cũng gây ô nhiễm môi
trường cho cả vùng biển.
Các công trình dầu khí biển (CTB) của Vietsovpetro nằm trong vùng biển nhiều
nắng và gió nên việc sử dụng năng lượng sạch hệ lai ghép gió - năng lượng mặt trời
là hoàn toàn phù hợp. Trước đây, khi các giàn cố định và giàn nhẹ nói trên còn khai
thác dầu thô với sản lượng lớn, vấn đề tiết kiệm chi phí nói chung và chi phí năng
lượng nói riêng chưa được đặt ra. Tuy nhiên hiện nay, sản lượng khai thác dần tụt
giảm, chi phí vận hành, bảo dưỡng các giàn này trở thành gánh nặng cho
Vietsovpetro. Hàng loạt biện pháp khác nhau đã được đặt ra để tiết kiệm chi phí như
giảm nhân lực, giảm vật tư tiêu hao, tiết kiệm năng lượng, v.v… đã trở nên vô cùng
cấp bách.
Chính vì những lý do nêu trên tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Phân tích, đánh
giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió – mặt trời, ứng dụng đèn LED
cung cấp điện, tiết kiệm cho các giàn khai thác dầu khí biển – LDDK
VIETSOVPETRO” cho luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh của mình. Dựa trên
các cơ sở căn cứ khoa học, tham khảo kinh nghiệm của các nước khác cũng như từ
thực trạng sử dụng năng lượng của Vietsovpetro, luận văn xin đề xuất một số giải
pháp và kiến nghị nhằm giải quyết vấn đề mang tính cấp bách này.
Tuy nhiên, đây là một đề tài rộng, đòi hỏi phải có sự nghiên cứu, đóng góp của
nhiều nhà khoa học cũng như những người hoạt động thực tiễn. Với khả năng và
trình độ có hạn, mong muốn của tác giả chỉ là đóng góp những ý kiến nhỏ bé từ
nghiên cứu của bản thân vào vấn đề rộng lớn này.
0.2
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích nghiên cứu: đánh giá khả năng áp dụng hệ lai ghép trên các công trình
biển hiện hữu của Vietsovpetro.
Luận văn xác định 3 mục tiêu nghiên cứu sau:
0.2.1 Tổng quan lý thuyết về các công nghệ năng lượng mới và tái tạo đặc biệt
là hệ lai ghép gió - năng lượng mặt trời và ứng dụng đèn LED.
0.2.2 Tìm hiểu thực trạng sử dụng năng lượng hiện nay trên giàn khai thác
dầu khí cố định của Vietsovpetro, ngoài khơi thềm lục địa Việt Nam.
Trang 12
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
0.2.3 Phân tích hiệu quả kinh tế đánh giá các phương án sử dụng năng lượng
và đưa ra một số giải pháp ứng dụng hệ lai ghép gió - năng lượng mặt
trời và ứng dụng đèn LED trên giàn cố định.
0.3
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
0.3.1 Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ
lai ghép năng lượng gió – năng lượng mặt trời và đèn LED tiết kiệm điện khi sử
dụng kết hợp vào hệ thống năng lượng hiện có trên giàn cố định của Vietsovpetro.
0.3.2 Phạm vi nghiên cứu luận văn:
Luận văn tập trung nghiên cứu hiệu quả kinh tế việc sử dụng năng lượng trên giàn
khai thác dầu khí thông dụng trong Vietsovpetro hiện nay là giàn cố định.
0.4
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Trên cơ sở nghiên cứu, thu thập tài liệu thông tin thứ cấp có liên quan trong các báo
cáo sử dụng năng lượng hàng năm của Vietsovpetro, thu thập tài liệu (số liệu) sơ
cấp trên công trình biển theo mục đích nghiên cứu. Trong quá trình thực hiện luận
văn, tác giả sử dụng phương pháp thống kê, phân tích, tổng hợp và so sánh để làm
rõ nội dung nghiên cứu mà đề tài đặt ra.
Cấu trúc luận văn bao gồm các chương sau:
CHƯƠNG 1 – NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO, ĐÈN LED VÀ ỨNG DỤNG
CHƯƠNG 2 – THỰC TRẠNG NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỀ XUẤT ỨNG
DỤNG HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ - NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ
ĐÈN LED.
CHƯƠNG 3– PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG
GIÓ, NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ĐÈN LED CHO GIÀN KHAI THÁC DẦU
KHÍ CỐ ĐỊNH.
Trang 13
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
CHƯƠNG 1
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO, ĐÈN LED VÀ ỨNG DỤNG
1.1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG GIÓ,
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, ĐÈN LED
1.1.1 Các đặc tính của các nguồn năng lượng mới và tái tạo
1.1.1.1 Đặc tính phong phú và có thể tái sinh
Có thể nói các nguồn năng lượng mới và tái tạo (NLM & TT) rất phong phú và có
sẵn, không những thế hầu hết các nguồn năng lượng này đều có thể tái tạo được.
Về nguồn mà nói thì năng lượng mặt trời hết sức dồi dào, rồi gió, năng lượng thủy
điện nhỏ, năng lượng sinh khối, năng lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt cũng có
trữ lượng khá lớn nếu không muốn nói là khó có thể cạn kiệt được. Tiềm năng của
năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục
mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng
lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con
người (ví dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian
ngắn và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến
trong một thời gian dài trên Trái Đất. Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này
là việc khai thác các nguồn năng lượng như than đá hay dầu mỏ, những nguồn năng
lượng truyền thống mà ngày nay được tiêu dùng nhanh hơn là được tạo ra rất nhiều
1.1.1.2 Đặc tính sạch và bảo vệ môi trường:
Tất cả các nguồn NLM & TT đều sạch nên việc sử dụng các nguồn năng lượng này
sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián tiếp cho kinh tế. So
sánh với các nguồn năng lượng truyền thống như: Than đá, hoá thạch hay thuỷ điện,
năng lượng tái tạo có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi
trường. Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây
ảnh hưởng xấu về mặt xã hội.
Theo báo cáo từ Tổ chức Hoà Bình Xanh và Hội đồng Năng lượng Tái tạo châu Âu
việc đầu tư vào năng lượng xanh tới năm 2030 sẽ giảm một nửa lượng phát thải
CO2. Bản báo cáo này cung cấp một luận cứ kinh tế về sự luân chuyển các khoản
đầu tư toàn cầu sang năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thuỷ điện, địa nhiệt và
Trang 14
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
năng lượng sinh khối trong hơn nửa thế kỷ tới.
1.1.2 Các công nghệ năng lượng điện mặt trời
Đây là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của sự
sống trên trái đất. Có thể nói đây là nguồn năng lượng rất phong phú mà thiên
nhiên đã ban tặng cho chúng ta. Năng lượng mặt trời (NLMT) thu được trên trái đất
là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến trái đất. Chúng ta sẽ
tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên mặt
trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa
1.1.2.1 Công nghệ nhiệt điện mặt trời
Điện năng có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ cao bằng một hệ
thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việc truyền động
cho máy phát điện. Hiện nay các nhà máy nhiệt điện sử dụng NLMT có các loại hệ
thống bộ thu chủ yếu sau đây:
a. Hệ thống dùng Parabol trụ:
Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời
Để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi chất đặt dọc theo đường hội tụ của
bộ thu, nhiệt độ có thể đạt 4000C. Bộ thu NLMT gồm hệ thống collector trụ tập
trung năng lượng bức xạ mặt trời và hội tụ trên đường ống hấp thụ với cường độ 80
lần, ống hấp thu làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt, bên ngoài có bọc một ống thủy
Trang 15
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
tinh để tạo lồng kính và ở giữa 2 lớp được hút chân không nhằm hạn chế tổn thất
nhiệt. Trong ống hấp thụ có chứa chất lỏng tải nhiệt (dầu tổng hợp) được nung nóng
đến 4000C. Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng gương phản xạ có
định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao,
nhiệt độ có thể đạt tới 15000C. Hệ thống trữ nhiệt gồm các bình chứa chất giữ nhiệt
trung gian (thường là hỗn hợp muối) với khối lượng đủ để cấp nhiệt vào ban đêm.
Nhiệt lượng dầu tải nhiệt được cấp cho các thiết bị của nhà máy như lò hơi, bộ quá
nhiệt, các bộ gia nhiệt cao áp. Chu trình nhiệt của hơi nước trong lò hơi và turbine
hoàn toàn giống như trong nhà máy nhiệt điện bình thường.
Phạm vi ứng dụng: Công suất nhà máy có thể lên đến 200 – 400MW
Hình1.3: Nguyên lý gương phản xạ
Hình1.2: Collector Parabol trụ
b. Hệ thống dùng gương phản xạ :
Hình 1.4: hệ thống gương phản xạ
Hình 1.5: Sử dụng đĩa Parabol
Trang 16
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
Năng lượng được hội tụ bởi hệ thống gương phản xạ và nung nóng hỗn hợp muối
nóng chảy đến 7000C. Muối nóng được chứa trong bình và dẫn đi nung nóng nước
thành hơi trong lò hơi.
Phạm vi ứng dụng: cho các nhà máy công suất lớn từ 100MW – 400 MW
c. Hệ thống dùng tháp năng lượng mặt trời:
Hiện nay người ta dùng NLMT để phát điện theo kiểu tháp NLMT – Solar Power
Tower. Hệ thống này giống như một nhà kính khổng lổ, người ta dùng các gương
phản xạ bức xạ mặt trời để đốt nóng không khí ở phần dưới tháp và tạo một dòng
không khí nóng tuần hoàn từ dưới đi lên, trên đường đi của dòng không khí người ta
đặt các turbine khí để phát điện.
Hình 1.6: nguyên lý hoạt động tháp
năng lượng mặt trời.
Ứng dụng: cho các nhà máy sản suất
điện năng lớn. Giá sản xuất điện từ
nhà máy quang điện hiệu quả nhất
hiện nay là 172 USD/1Mwh, còn giá
sản xuất điện từ nhà máy nhiệt điện
Mặt Trời sử dụng hệ thống gương
lõm parabol và công nghệ tích nhiệt lên tới 267 USD/1Mwh.
1.1.2.2 Công nghệ pin mặt trời (PMT)
Đây còn gọi là công nghệ pin quang
điện, khác với công nghệ nhiệt điện
mặt trời là năng lượng mặt trời được
hội tụ nhờ các hệ thống gương hội
tụ để tập trung ánh sáng mặt trời
thành các nguồn nhiệt có mật độ
năng lượng thì ở công nghệ PMT,
năng lượng mặt trời được biến đổi
trực tiếp thành điện năng nhờ các
tế bào quang điện bán dẫn được
Hình 1.7: các vùng hóa trị
chế tạo từ các vật liệu bán dẫn
điện. Các PMT sản xuất ra điện năng một cách liên tục chừng nào còn bức xạ mặt
Trang 17
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
trời tới nó. Khi vật rắn nhận tia bức xạ mặt trời, điện tử ở vùng hóa trị hấp thụ năng
lượng photon hv và chuyển lên vùng dẫn tạo ra cặp hạt dẫn điện tử - lỗ trống e- - h+,
tức là đã tạo ra một điện thế. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng quang điện bên trong.
Cấu tạo pin mặt trời (PMT):
Hiện nay vật liệu chủ yếu cho PMT là các Silic tinh thể. Có thể chia thành 3 loại:
Đơn tinh thể module: có hiệu suất tới 16%, tuy nhiên loại này thường rất đắt tiền do
được cắt từ các thỏi silic hình ống. Các tấm đơn tinh thể này có các mặt trống ở các
góc nối các module.
Đa tinh thể: làm từ các thỏi đúc silic nung chảy. Loại này rẻ hơn đơn tinh thể nhưng
hiệu suất kém hơn. Tuy nhiên bể mặt che phủ nhiều hơn đơn tinh thể nên bù lại
Hình 1.8: Nguyên lý hoạt động của PMT
được hiệu suất kém so với đơn tinh thể.
Dải silic: tạo từ miếng phim mỏng nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại này có
hiệu suất thấp nhất. Tuy nhiên đây là loại rẻ nhất vì không phải cắt từ thỏi silic.
Trang 18
Đào Đức Quang
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
Ứng dụng: cho các hệ cung cấp điện có công suất nhỏ, độc lập.
Hình 1.9: Giàn PMT công suất nhỏ
1.1.3 Công nghệ năng lượng gió
Năng lượng gió là một dạng chuyển tiếp của năng lượng mặt trời, bởi chính ánh
nắng ban ngày đã đun nóng bầu khí quyển, tạo nên tình trạng chênh lệch nhiệt độ và
áp suất giữa nhiều vùng khác nhau, và các khối không khí từ những khu vực có áp
suất cao sẽ dịch chuyển nhanh đến những vùng có áp suất thấp hơn, tạo ra hiện
tượng gió thổi đều khắp trên bề mặt địa cầu.
Số thứ
tự
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
Quốc gia
Đức
Tây Ban Nha
Hoa Kỳ
Đan Mạch
Ấn Độ
Ý
Hà Lan
Nhật
Liên hiệp Anh
Trung quốc
Công suất
(MW)
16.628
8.263
6.752
3.118
2.983
1.265
1.078
940
897
764
Số thứ tự Quốc gia
Trang 19
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Bồ Đào Nha
Hy Lạp
Canada
Thụy Điển
Pháp
Úc
Ireland
New Zealand
Na Uy
Các nước còn lại
Công suất
(MW)
523
466
444
442
390
380
353
170
160
951
Đào Đức Quang
11
Áo
Luận văn thạc sĩ quản trị kinh doanh
Tổng cộng trên
toàn thế giới
607
47.574
Bảng 1.1 Công suất điện sản xuất từ năng lượng gió trên thế giới.
1.1.3.1 Máy phát điện dùng sức gió (Turbine)
Biến đổi sức gió thành điện năng là một biện pháp khá thuận tiện trong sử dụng
năng lượng gió, song hiện nay quá trình này đòi hỏi chi phí quá lớn. Trên thị trường
chào bán hàng loạt turbin gió, từ turbin cỡ nhỏ công suất 200W, cỡ 5 kW, tới các
turbin công suất lớn 800 kW. Giá trung bình khoảng 2000-3000EUR/KW
Dưới đây giới thiệu một số máy phát điện bằng sức gió đang có trên thị trường:
Vì gió không thổi đều đặn nên năng lượng điện phát sinh từ các tuốc bin gió chỉ có
thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác để cung cấp năng
lượng liên tục. Tại châu Âu các tuốc bin gió được nối mạng toàn châu Âu, nhờ vào
đó mà việc sản xuất điện có thể được điều hòa một phần. Một khả năng khác là sử
dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao
và dùng nước để vận hành tuốc bin khi không đủ gió. Công suất dự trữ phụ thuộc
vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu
dùng điện. Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào
thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao
1.1.3.2 Cấu tạo của tuabin gió
Hình 1.10: Cấu tạo Tua bin gió: là
thiết bị chuyển đổi năng lượng gió
thành điện. Đặc điểm này là sự khác
biệt chính của tuabin gió với “cối xay
gió”, một thiết bị biến năng lượng gió
thành năng lượng cơ học. Một tuabin
gió điển hình bao gồm các phần chính
sau đây:
1- Cánh quạt; 2- Rotor (các cánh quạt
và trục); 3- Bước răng; 4- Bộ hãm (phanh); 5- Trục quay tốc độ thấp; 6- Hộp số.
Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ
quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu cầu
của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền nó là
Trang 20
- Xem thêm -