TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN – BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Giảng viên: TS. Lê Thị Minh
Châu


1. MÔ TẢ HỌC
PHẦN
1. Giới thiệu các khái niệm và vai trị của các nguồn NLTT
trong HT năng lượng.
2. Trình bày về nguyên lý biến đổi NL, các phẩn tử chính, đặc
điểm vận hành và ưu điểm, nhược điểm của các HT NLTT.
Khái quát các vấn đề cơ bản khi vận hành và kết nối.
3. Hướng dẫn tính tốn sơ bộ công suất phát của hệ thống.
4. Trong các bài giảng có các bài tập và ví dụ ứng dụng, các
giờ trình bày và thảo luận để hướng tới người học có kỹ
năng tư duy, trình bày các chun đề kỹ thuật liên quan đến
các nguồn NLTT.
2


MỤC ĐÍCH MƠN
HỌC

1.

Nắm được các lý thuyết chung về các nguồn năng lượng

tái tạo.

2.

Trình bày được các quy trình biến đổi năng lượng tái tạo
thành điện năng.

3.

Trình bày được các tiềm năng và cơ hội ứng dụng năng
lượng sạch và tái tạo ở Việt Nam.

4.

Sau khi học xong học phần này, người học có khái niệm
tổng quát về năng lượng tái tạo và ứng dụng khi có điều
kiện, trong đời sống cũng như công việc.

3


2. ĐẶT VẤN ĐỀ

4


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
mm
frforo
rtrt

ppoo ininaa
Im
Im CChh

Pđặt (MW)
Thủy điện lớn

16,881

Nhiệt điện than

19,258

Tuabin khí

7,260

Nhiệt điện dầu

1,412

Thủy điện nhỏ

3,530

Điện mặt trời

4,438

Điện gió


305

Sinh khối

337

Diesel
Nhập khẩu Lào
SUM

24
572

Solar; 8.25%

Diesel; 0.04% Im_Lao; 1.06%
Wind; 0.57% Biomass; 0.63%

Small HPP; 6.10%
Large HPP; 31.40%

Oil; 2.63%

54,016
Gas; 13.50%

Import
Import from
from

Lao
Lao

Export
Export to
to
Cambodia
Cambodia

Cuu Long

Nam Con Son

Coal; 35.82%

Cơ cấu nguồn điện việt nam, 7/2019

PM3-CAA

5


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
Tổng công suất đặt HTĐ Việt Nam giai đoạn 2001-2019
20%

12.5%

13.0%


2004

2005

2006

15,763

2003

13,512

10,627

2002

12,270

10,010

2001

8,893

10,000

6.0%

26,475


23,527

6.2%

11,576

20,000

18,481

8.9%

21,542

9.2%

29,775

10.1%

30,000

0

12.5%

38,642

12.6%


33,650

13.0%

7,872

(MW)

40,000

41,422

14.8%

18%

16%

14%

12%

9.6%

10%

9.5%
8.6%

8%

7.2%
6%

Tốc độ tăng trưởng hàng năm (%)

16.6%

49,336

16.7%

45,410

50,000

17.2%

54,016

60,000

4%

2%

2007

2008

2009


2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

0%

6


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
Tương quan tổng công suất đặt và phụ tải đỉnh giai đoạn 2001-2019
60,000


100%

2006

2007

2008

P_instal (P1)

54016

80%

38219

70%

35126

45410
30931

41422
28109

38642
25809

33650

22210

29775
20010

26475
18603

23527

21542

16490

2005

15416

2004

18481
13867

2003

15763
12636

2002


13512
11286

10627
8283

2001

12270
10187

10010
7408

0

8893
6552

10,000

11576
9255

20,000

7872
5655

(MW)


30,000

49336

50,000

40,000

90%

60%
50%
40%
30%
20%
10%

2009

2010

2011

Annual peak load (P2)

2012

2013


2014

2015

2016

2017

2018

2019

0%

P2/P1

7


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
Công suất khả dụng HTĐ QG qua các
tuần

8


2. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nguồn:
data.worldbank.org


Tăng trưởng GDP hàng năm
12
10
8

Nguồn: Vietnam energy outlook report
2017

%

6
4
2
0
85 987 989 991 993 995 997 999 001 003 005 007 009 011 013 015 017
9
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2

2
2
2
2

9


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
4439

4500

Công suất đặt và công suất phát lớn nhất của điện mặt trời (Cập nhật: June 30,
2019)
4110

4000

3570
3323

3500

Pmax

P_instal
2834

MW


3000
2231

2500
1780

2000
1500

1097

1000
500

Bản đồ bức xạ mặt trời tại Việt Nam (J. Polo et al., 2015).

9.35
Uscents/kWh
11/2017/QĐ-TTg: Cơ chế khuyến khích phát triển các dự
án điện mặt trời tại Việt Nam (Ngày hết hạn: 30/6/2019)

84

84

84

84


0 thành phố
Tỉnh,

260 260 260 260 260 310
174 174 174 211

559

712

Tuần

MWac

1

398

882

Tỉnh, thành phố

MWac

Tỉnh, thành phố

MWac

Ha Tinh


40.3

Quang Tri

40

Ninh Thuan

983.4

Thanh Hoa

29

Hue

35

Binh Thuan

892.3

SUM

69.3

Quang Ngai

57.6


Tay Ninh

628.5

Phu Yen

375.3

Long An

224.5

Binh Dinh

80.2

Ba Ria – Vung Tau

232.5

Khanh Hoa

188.4

An Giang

176

Gia Lai


61

Tra Vinh

140

Dak Lak

167.8

SUM

3277.2

Dak Nong

86

SUM

1091.3

10


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
 Trữ lượng các nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng giảm.
 Nhu cầu sử dụng năng lượng của thế giới tiếp tục tăng trong các thập
kỷ qua.
 Sau cuộc khủng hoảng dầu lửa đầu tiên 1974, thế giới mới khởi động

cho sự hỗ trợ ngành năng lượng tái tạo
 Nguồn năng lượng chủ yếu: nguồn năng lượng truyền thống (than đá,
dầu mỏ, khí đốt,...) => các nguy cơ:
 Mơi trường (đốt cháy các dạng hóa thạch => CO2, SO2 gây ô nhiễm);
 Ảnh hưởng xã hội và sức khỏe con người;
 Biến đổi khí hậu, trái đất nóng lên, băng tan làm mực nước biển dâng,…

=> Hiệu ứng nhà kính


THEO CƠ QUAN THÔNG TIN NĂNG LƯỢNG MỸ (EIA), MỨC TIÊU THỤ NL
CỦA THẾ GIỚI SẼ TĂNG 57% TỪ 2004-2030 (TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG SẼ
TĂNG VỚI TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH LÀ 0,46 TỶ GWH/NĂM)
=> Sự gia
tăng
rất
mạnh lượng
CO2
(nếu
2004
có
26,9 tỷ m3
khí này thải
vào
khí
quyển
thì
năm 2015 là
33,9
và

2030 sẽ là
42,9 tỷ m3)


2. ĐẶT VẤN ĐỀ
 Hiệp định Kyoto liên quan Công ước khung Liên Hiệp Quốc về Biến đổi
Khí hậu
 Kể từ tháng 9/2011 đã có khoảng 191 nước
 Việt Nam đã phê chuẩn Nghị định thư Kyoto ngày 25/9/2005

 Chỉ có Năng lượng tái tạo mới đủ điều kiện giúp nhân loại giải quyết
lâu bền những vấn đề trọng yếu sau đây:
 Chống hiệu ứng nhà kính (thay đổi khí hậu).
 Phát triển bền vững kinh tế và xã hội (đem lại nhiều cơng ăn việc làm).
 Dành dụm các nguồn hóa thạch.
 Tránh những tai biến quan trọng, những cơn khủng hoảng địa lí về dầu,
khí, hạt nhân có thể gây ra chiến tranh.
 Hạ mức sản xuất chất thải phóng xạ và sự lan rộng vũ khí nguyên tử.


3. GIỚI THIỆU CHUNG
3.1. KHÁINLTT
NIỆM
 Các dạng năng lượng có khả năng tái tạo được tức là trữ lượng của
chúng được bổ sung liên tục => còn gọi là năng lượng lựa chọn,
năng lượng thay thế hay năng lượng xanh
 NL tái tạo được hiểu là người năng lượng vô hạn. Vơ hạn có hai nghĩa:
 Năng lượng khơng cạn kiện vì sự sử dụng của con người.
 Tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục.


 Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng NLTT là tách một phần năng
lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong mơi trường và đưa
vào sử dụng. Các quy trình này được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt trời.


3.2. NGUỒN GỐC CÁC NGUỒN NLTT
 Phân loại theo nguồn gốc sinh ra
 Nguồn gốc từ bức xạ của mặt trời
 Nguồn gốc từ nhiệt năng của trái đất
 Nguồn gốc từ động năng hệ Trái Đất – Mặt trăng

Nguồn gốc từ bức xạ của Mặt trời
 NL mặt trời thu được trên Trái đất là NL của dòng bức xạ điện từ. Có
thể trực tiếp thu lấy NL này thông qua:
 Hiệu ứng quang điện, chuyển NL các photon của Mặt trời thành điện
năng (pin mặt trời)
 NL photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng vật thể - nhiệt năng
(bình đun nước nóng MT, làm sơi nước trong tháp MT của NM điện MT


3. GIỚI THIỆU CHUNG
Nguồn gốc từ bức
xạ của Mặt trời
NLTT
 Hạt photon hấp thụ và chuyển hóa thành NL trong các liên kết hóa học
của các phản ứng quang hóa => Quá trình quang hợp => quá trình
này được cho là dự trữ NLMT vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch.
 NL MT được hấp thụ bởi thủy quyển và khí quyển TĐ để sinh ra các
hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ NL có thể khai thác
được (Dịng chảy của gió, khí là quay tuabin gió - cối xay gió, chuyển

động sóng biển)
 Thế năng của nước mưa được dự trữ ở các đập nước và chạy máy phát
điện (cối xay nước, nhà máy điện dùng dịng hải lưu)=> thủy điện.
 Đại dương nóng hơn khơng khí vào ban đêm và lạnh hơn khơng khí vào
ban ngày => khai thác chện lệch nhiệt độ để chạy các động cơ nhiệt
trong các nhà máy điện dung nhiệt lượng của biển.


3.2. NGUỒN GỐC CÁC NGUỒN NLTT
 Khí nhiệt năng hấp thụ từ photon của MT làm bốc hơi nước biển, một
phần NL đó được dự trữ sử dụng tách muối ra khỏi nước biển. Nhà máy
nhiệt điện dùng phản ứng nước ngọt – nước mặn thu lại phần NL này
khi đưa nước ngọt của dịng sơng trở về biển

Nguồn gốc từ nhiệt năng của trái
đất
 Địa nhiệt: năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất.
 Nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động
phân hủy phóng xạ của các khống vật, và từ năng lượng mặt trời
được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.
 Năng lượng nhiệt có được thơng qua các phản ứng phân rã hạt nhân
âm ỉ trong lòng đất => nhà máy nhiệt địa nhiệt và sưởi ấm địa nhiệt


3.2. NGUỒN GỐC CÁC NGUỒN NLTT
Nguồn gốc từ động năng hệ Trái Đất – Mặt
Trăng
 Trường hấp dẫn không đều trên Trái Đất không đều gây ra bởi
Mặt trăng + trường lực qn tính ly tâm khơng đều trên bề mặt
thủy quyển của Trái đất + Trái Đất quay quanh Mặt Trăng =>

mực nước biển tại một điểm trên TĐ dâng lên hạ xuống trong
ngày => hiện tượng thủy triều
 Sự nâng hạ của nước biển -> chuyển động các NMĐ trong các
NM thủy triều


3.3. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI
TẠO
1. Năng lượng Gió
2. Năng lượng Mặt Trời
3. Năng lượng Thủy điện nhỏ
4. Năng lượng Sinh khối
5. Năng lượng Địa nhiệt
6. Năng lượng Đại dương



3.3. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI
TẠO

Đặc trưng các nguồn năng lượng tái tạo
 Về mặt kỹ thuật:

 Năng lượng tái tạo thường có nguồn gốc từ Mặt Trời, Mặt Trăng
và Trái đất
 Năng lượng tái tạo là loại năng lượng khơng bao giờ cạn kiệt
theo cách nói thơng thường và theo chuẩn mực của con
người.
 Năng lượng tái tạo thường khơng ổn định, lúc có lúc khơng,
lúc mạnh lúc ́u phụ thuộc vào nguồn năng lượng thiên

nhiên.
 Năng lượng tái tạo thường không phát thải các chất độc hại


Đặc trưng các nguồn năng lượng tái tạo
 NLTT trừ các nguồn thuỷ năng lớn ra còn lại thường là nguồn NL
phân tán, nhỏ lẻ, rất phức tạp khi hoà vào lưới điện. Khi kết nối
vào lưới điện dễ gây ra các vấn đề về chất lượng điện năng (dao
động chậm về điện áp, dao động nhanh hoặc các bước nhảy vọt
về điện, nhấp nháy điện, phát sóng hài và các sóng hài đa hài,
khơng cân bằng, gây nhiễu lên các hệ thống tín hiệu), ảnh hưởng
đến độ nhạy và độ chọn lọc của toàn bộ hệ thổng bảo vệ,...
 Về mặt kinh tế:
 Giá thành của các thiết bị thu hồi NLTT cịn khá cao nên nếu khơng
có sự tài trợ thì chúng rất khó cạnh tranh với các nguồn NL truyền
thống.
 Ảnh hưởng đến cơ chế giá mua bán điện.


4. NĂNG LƯỢNG
GIĨ gió
4.1. Năng lượng
 Năng lượng gió là động năng
của luồng khơng khí di
chuyển,có nguồn gốc từ năng
lượng Mặt Trời.

Nguồn năng
lượng tái tao
hoàn toàn và

sạch

Sử dụng
được ở
mọi nơi

Làm sạch
khơng
khí,giảm thiểu
hiệu ứng nhà
kính

Ưu
điểm

Tăng
trưởng
kinh tế
vùng sâu
vùng xa

Nguồn
nhiên
liệu vơ
tận
Gía thành
thấp




4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
tuabin gió
- Cánh turbine:
là để nâng cao
khả năng hứng
gió
Cánh
turbine

25