Bài giảng Các nguồn năng lượng tái tạo - TS. Lê Thị Minh Châu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:183

Thêm vào BST

Báo xấu

77
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng giới thiệu các khái niệm và vai trò của các nguồn năng lượng tái tạo trong hệ thống năng lượng; trình bày về nguyên lý biến đổi năng lượng, các phẩn tử chính, đặc điểm vận hành và ưu điểm, nhược điểm của các hệ thống năng lượng tái tạo. Khái quát các vấn đề cơ bản khi vận hành và kết nối; hướng dẫn tính toán sơ bộ công suất phát của hệ thống;... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Các nguồn năng lượng tái tạo - TS. Lê Thị Minh Châu

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 trò 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 toán 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 chuyên đề kỹ thuật liên quan đến các nguồn NLTT. 2
MỤC ĐÍCH MÔN 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 Im Im CChh ppoo ininaa rtrt Pđặt (MW) frforo mm 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 Diesel; 0.04% Im_Lao; 1.06% Wind; 0.57% Biomass; 0.63% Solar; 8.25% Sinh khối 337 Diesel 24 Small HPP; 6.10% Large HPP; 31.40% Nhập khẩu Lào 572 Oil; 2.63% SUM 54,016 Gas; 13.50% Import Import from from Lao Lao Export Export to to Cambodia Cambodia Cuu Long Coal; 35.82% Nam Con Son 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 60,000 20% 18% 54,016 17.2% 50,000 16.7% 16.6% 16% 49,336 14.8% 45,410 Tốc độ tăng trưởng hàng năm (%) 14% 40,000 41,422 13.0% 13.0% 12.6% 12.5% 12.5% 38,642 12% 33,650 (MW) 30,000 10.1% 10% 9.6% 9.5% 29,775 9.2% 8.9% 8.6% 26,475 8% 23,527 7.2% 21,542 20,000 6.2% 6.0% 6% 18,481 15,763 13,512 4% 12,270 11,576 10,000 10,627 10,010 8,893 7,872 2% 0 0% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 6
2. ĐẶT VẤN ĐỀ Tương quan tổng công suất đặt và phụ tải đỉnh giai đoạn 2001-2019 60,000 100% 90% 54016 50,000 80% 49336 45410 70% 40,000 41422 38642 38219 60% 35126 33650 (MW) 30,000 50% 30931 29775 28109 26475 25809 40% 23527 22210 20,000 21542 20010 30% 18603 18481 16490 15763 15416 13867 20% 13512 12636 12270 10,000 11576 11286 10627 10187 10010 9255 8893 8283 7872 10% 7408 6552 5655 0 0% 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 P_instal (P1) Annual peak load (P2) 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 6 Nguồn: Vietnam energy outlook report % 4 2017 2 0 985 987 989 991 993 995 997 999 001 003 005 007 009 011 013 015 017 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 3000 2231 2500 MW 1780 2000 1500 1097 882 1000 712 559 398 260 260 260 260 260 310 500 174 174 174 211 84 84 84 84 Tuần Bản đồ bức xạ mặt trời tại Việt Nam (J. Polo et al., 2015). 0 thành phố Tỉnh, MWac Tỉnh, thành phố MWac Tỉnh, thành phố MWac 1 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 9.35 Phu Yen Binh Dinh 375.3 80.2 Long An Ba Ria – Vung Tau 224.5 232.5 Uscents/kWh Khanh Hoa 188.4 An Giang 176 11/2017/QĐ-TTg: Cơ chế khuyến khích phát triển các dự Gia Lai 61 Tra Vinh 140 án điện mặt trời tại Việt Nam (Ngày hết hạn: 30/6/2019) 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:  Môi 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 công 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. Vô hạn có hai nghĩa:  Năng lượng không 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 môi 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 sôi nước trong tháp MT của NM điện MT
3. GIỚI THIỆU CHUNG NLTT Nguồn gốc từ bức xạ của Mặt trời  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 (Dòng 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 dòng hải lưu)=> thủy điện.  Đại dương nóng hơn không khí vào ban đêm và lạnh hơn không 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 dòng sông 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 khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.  Năng lượng nhiệt có được thông 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 quán tính ly tâm không 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