Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời và ứng dụng đèn LED cung cấp điện, tiết kiệm điện cho các trạm BTS nằm xa lưới điện của mobifone hoặc Vinaphone trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------

PHẠM HUY TÂN

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ

HỆ LAI GHÉP NĂNG LƯỢNG GIÓ - MẶT TRỜI VÀ ỨNG

DỤNG ĐÈN LED CUNG CẤP ĐIỆN, TIẾT KIỆM ĐIỆN

CHO CÁC TRẠM BTS NẰM XA LƯỚI ĐIỆN CỦA

MOBIFONE HOẶC VINAPHONE TRÊN ĐỊA BÀN

TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: QUẢN TRỊ KINH DOANH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN VĂN BÌNH

HÀ NỘI – 2012

MỤC LỤC MỤC LỤC..............................................................................................................1

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ .............................................4

DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ............................................5

LỜI CẢM ƠN........................................................................................................7

MỞ ĐẦU ................................................................................................................8

CHƯƠNG I: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ CÁC ỨNG DỤNG VÀO ĐỜI

SỐNG XÃ HỘI .................................................................................................... 11

1.1. Tổng quan về tình hình năng lượng và các công nghệ sạch đang được quan

tâm ...................................................................................................................... 11

1.2. Năng lượng gió ............................................................................................. 14

1.2.1. Khái niệm về năng lượng gió ................................................................ 14

1.2.3. Cấu tạo tuabin gió................................................................................. 18

1.2.4. Nguyên lý hoạt động của các tuabin gió................................................ 20

1.2.7. Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng năng lượng gió............. 21

1.3. Năng lượng mặt trời ...................................................................................... 22

1.3.1. Nguyên lý làm việc của pin mặt trời ..................................................... 23

1.3.3. Sự chuyển đổi ánh sáng ........................................................................ 26

1.3.4. Thành phần cơ bản của một hệ thống điện mặt trời: .............................. 27

1.3.5.1. Tấm pin mặt trời (Solar Panel) ..................................................... 27

1.3.5.2. Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller) .................. 28

1.3.5.3. Bộ kích điện DC-AC (Solar Inverter) ........................................... 28

1.3.5.4. Cầu dao chuyển mạch (Solar Inverter).......................................... 29

1.3.5.5. Ắc quy (Battery)........................................................................... 29

1.3.5. Ưu, nhược điểm của NLMT:................................................................. 29

1.4. Các hệ thống lai ghép .................................................................................... 32

1.4.1. Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép...................................................................... 33

1.4.1.1. Hệ lai ghép thanh góp DC ............................................................ 33

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 1

1.4.1.2. Hệ lai ghép thanh góp AC : .......................................................... 35

1.4.2. Các ứng dụng của hệ thống điện hỗn hợp.............................................. 36

1.4.3. Những ưu nhược điểm của hệ thống điện hỗn hợp ................................ 37

1.5. Các chỉ tiêu đánh gía tài chính một dự án........................................................... 38

1.5.1. Phương pháp giá trị hiện tại ròng (NPV) ................................................... 38

1.5.2. Phương pháp tỷ lệ hoàn vốn nội bộ ( IRR)................................................. 40

1.5.3. Phương pháp thời gian hoàn vốn (PP) ................................................... 41

1.5.4. Phương pháp tỷ suất trung bình lợi nhuận trên đầu tư (ROI) ................. 42

CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG CHO CÁC TRẠM

BTS THUỘC MẠNG VIỄN THÔNG TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU TẠI KHU

VỰC XA ĐIỆN LƯỚI. ........................................................................................ 44

2.1. Giới thiệu khái quát về viễn thông Bà Rịa Vũng Tàu .................................... 44

2.2. Hiện trạng cung cấp năng lượng cho các trạm BTS thuộc mạng lưới viễn thông

trên địa bàn Huyện Côn Đảo - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu xa điện lưới......................... 54

2.2.1. Cấu tạo, chức năng và nhu cầu năng lượng của các trạm BTS:.............. 54

2.2.2. Hiện trạng cung cấp năng lượng cho các trạm BTS............................... 57

2.2.3. Những khó khăn trong việc sử dụng nguồn điện và việc đảm bảo vận

hành thiết bị VT – CNTT tại Huyện Côn Đảo ................................................... 64

2.2.4. Khả năng ứng dụng các hệ lai ghép với năng lượng gió và mặt trời để

cung cấp năng lượng cho các trạm BTS tại khu vực huyện Côn Đảo ................. 65

2.3. Tình hình điều kiện khí tượng huyện Côn Đảo .............................................. 68

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁC HỆ

LAI GHÉP VỚI NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ

CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRẠM BTS THUỘC KHU VỰC XA ĐIỆN LƯỚI . 77

3.1. Đặt vấn đề..................................................................................................... 77

3.2. Tính toán thiết kế hệ lai ghép ........................................................................ 77

3.2.1. Các thông số khí tượng ......................................................................... 77

3.2.2. Tính toán nhu cầu sử dụng điện và dự phòng tương lai ......................... 80

3.2.3. Phương án cung cấp điện ...................................................................... 81

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 2

3.2.4. Sơ đồ khối đấu nối hệ thống.................................................................. 82

3.2.5. Tính toán công suất và số lượng thiết bị ................................................ 83

a. Phương án 1............................................................................................... 84

+ Tính toán động cơ gió ................................................................................ 84

+ Tính toán số dàn pin mặt trời...................................................................... 85

+ Tính toán dàn acquy:.................................................................................. 86

b. Phương án 2 ............................................................................................. 86

+ Tính toán động cơ gió ................................................................................ 86

+ Tính toán số dàn pin mặt trời...................................................................... 86

+ Tính toán dàn acquy:.................................................................................. 87

3.3. Phân tích hiệu quả kinh tế-tài chính hệ thống lai ghép ................................... 87

3.3.1. Phương án 1.......................................................................................... 87

+ Chi phí đầu tư ban đầu ............................................................................... 87

+ Chi phí vận hành hệ thống.......................................................................... 89

+ Hiệu quả kinh tế dự án được xác định trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế......... 89

+ Phân tích độ nhạy....................................................................................... 90

3.3.2. Phương án 2.......................................................................................... 91

+ Chi phí đầu tư ban đầu ............................................................................... 91

+ Chi phí vận hành hệ thống.......................................................................... 93

+ Hiệu quả kinh tế dự án được xác định trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế......... 93

+ Phân tích độ nhạy....................................................................................... 93

3.3.3. So sánh 2 phương án:............................................................................ 95

3.4. Kết luận và khuyến nghị................................................................................ 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 99

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ.................................................................... 100

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ

TỪ Ý NGHĨA

NLTT Năng lượng tái tạo

NLMT Năng lượng mặt trời

MPD Máy phát điện

ĐCG Động cơ gió

VT-CNTT Viện thông - Công nghệ thông tin

PV Photovoltaic

BTS Base Transceiver Station

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 4

DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH

Danh mục Bảng

Bảng 1.1: Bảng phân loại các cấp độ gió ............................................................... 17

Bảng 1.2: Bảng phân loại theo mật độ công suất.................................................... 18

Bảng 2.1 :Tình hình nhân sự qua các năm : (ĐVT : người).................................... 49

Bảng 2.2: Thống kê nhân lực Viễn thông tỉnh........................................................ 49

Bảng 2.3: Bảng thống kê lao động Viễn thông Tỉnh theo cơ cấu trình độ.............. 50

Bảng 2.4:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu hiệu quả hoạt động kinh doanh của Viễn thông

BR - VT năm 2007-2011. ...................................................................................... 51

Bảng 2.5 Tình hình phát triển dịch vụ của Viễn thông BR-VT từ năm 2007-2011 . 54

Bảng 2.6: Công suất tiêu thụ tại các trạm BTS....................................................... 57

Bảng 2.7: Số liệu thống kê sử dụng điện năm 2011 ............................................... 60

Bảng 2.8: Thống kê thời gian vận hành máy phát điện........................................... 61

Bảng 2.9: Số liệu dầu năm 2011 ........................................................................... 62

Bảng 2.10: Tổng chi phí điện và dầu năm 2011 ..................................................... 64

Bảng 3.1: Thống kê nhiệt độ hàng tháng trong năm 2011 ...................................... 79

Bảng 3.2: Thống kê vận tốc gió hàng tháng trong năm 2011.................................. 79

Bảng 3.3: Thống kê bức xạ mặt trời hàng tháng trong năm 2011 ........................... 80

Bảng 3.4: Nhu cầu sử dụng điện tại trạm BTS ...................................................... 81

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật động cơ gió.............................................................. 85

Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật pin mặt trời............................................................... 85

Bảng 3.7: Bảng báo giá thiết bị PA1 ...................................................................... 88

Bảng 3.8: Tổng dự toán công trình PA1................................................................ 89

Bảng 3.9: Bảng phân tích độ nhạy PA2 ................................................................ 90

Bảng 3.10: Bảng báo giá thiết bị PA2 .................................................................... 92

Bảng 3.11: Tổng dự toán công trình PA2.............................................................. 93

Bảng 3.12: Bảng phân tích độ nhạy PA2 ............................................................... 94

Bảng 3.13: Bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế 2 phương án ........................................... 95

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 5

Danh mục Biểu đồ

Biểu đồ 2.1: Biểu đồ cơ cấu nhân lực Viễn thông BR-VT..................................... 50

Biểu đồ: 2.2: Dự báo về sự phát triển các trạm BTS .............................................. 66

Biểu đồ 3.1: Phân tích độ nhạy PA1 ...................................................................... 90

Biểu đồ 3.2: Phân tích độ nhạy PA2 ...................................................................... 94

Danh mục Hình vẽ

Hình 1.1: Mô hình chuyển động của gió và tuốc bin.............................................. 15

Hình 1.2: cấu tạo tuabin gió................................................................................... 18

Hình 1.3: Phân bố bức xạ mặt trời ......................................................................... 23

Hình 1.4: Nguyên lý hoạt động pin mặt trời........................................................... 23

Hình 1.5: Các thành phần cơ bản của hệ thống điện mặt trời ................................. 27

Hình 1.6: Hệ lai ghép thanh góp DC: chỉ có phụ tải DC......................................... 34

Hình 1.7: Hệ lai ghép thanh góp DC mở rộng: phụ tải DC và AC hỗn hợp .............1

Hình 1.8: Hệ lai ghép thanh góp AC ..................................................................... 35

Hình 1.9: Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép....................................................1

Hình 2.1: Mô hình tổ chức, quản lý của VNPT BRVT........................................... 48

Hình 2.2 : Cấu trúc mạng GSM ............................................................................. 55

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ lai ghép............................................................................ 82

Hình 3.2: Sơ đồ đấu nối chi tiết hệ lai ghép ........................................................... 83

Hình 3.3: Kích thước động cơ gió.......................................................................... 84

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 6

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học: “Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ

lai ghép năng lượng gió - mặt trời và ứng dụng đèn LED cung cấp điện, tiết

kiệm điện cho các trạm BTS nằm xa lưới điện của mobifone hoặc Vinaphone

trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu” là kết quả của quá trình học tập, nghiên cứu

khoa học độc lập và nghiêm túc.

Cam đoan các số liệu trong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng,

được trích dẫn và có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, tạp chí, các công trình

nghiên cứu đã được công bố, các trang web, … .

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Bách

Khoa Hà Nội. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trường Đại học

Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt thời

gian học tập tại trường.

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Văn Bình đã dành rất nhiều

thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt

nghiệp. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc VNPT Bà Rịa Vũng

Tàu đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học.

Hà Nội, ngày 24 tháng 9 năm 2012

Phạm Huy Tân

Học viên cao học

Lớp QTKD khóa 2009 – 2011

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 7

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

- Tình hình mất điện kéo dài và khả năng cung cấp điện của Tập đoàn điện lực Việt

Nam.

- Ảnh hưởng giảm chất lượng dịch vụ điện thoại di động cũng như giảm doanh thu,

tăng chi phí sử dụng máy phát điện, nhân công vận hành, bảo dưỡng, …khi mất

điện lưới.

- Xu thế kiệt quệ nguồn năng lượng dẫn đến giá xăng, dầu, than, điện, … tăng cao ->

tăng chi phí sản xuất sản phẩm.

- Xu hướng phát triển tất yếu của năng lượng sạch và các công nghệ phát triển, hỗ trợ

cho các ứng dụng năng lượng sạch.

- Điều kiện địa hình, vật lý của nước ta cũng như tại Vũng Tàu phù hợp với việc sử

dụng nguồn năng lượng sạch.

- Năng lực tài chính của đơn vị có thể tự triển khai được nhằm đáp ứng nhu cầu riêng

của đơn vị.

2. MỤC TIÊU CẦN ĐẠT ĐƯỢC

Nhằm thống kê hiện trạng sử dụng nguồn điện, chi phí, … của hệ thống nguồn cũ

(điện lưới AC, máy phát điện); phân tích hiệu quả kinh tế hệ thống nguồn lai ghép

năng lượng gió và mặt trời để tìm ra các điểm thuận lợi, khó khăn của hệ thống.

Trên cơ sở đó đưa ra một số đề xuất về việc sử dụng nguồn điện hiệu quả cung cấp

cho các trạm BTS nằm xa lưới điện, những nơi sử máy phát điện bằng nguyên liệu

dầu DO, than đá, … trong lương lai.

3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Các trạm BTS nằm xa lưới điện quốc gia, những khu vực hay mất điện (thiếu

điện) hoặc cung cấp điện bằng động cơ sử dụng nguyên liệu : dầu DO, than, ….

4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 8

- Nghiên cứu cơ sở thực tiễn sử dụng nguồn điện lưới AC của một trạm BTS nằm

xa lưới điện.

- Tìm hiểu về hệ thống lai ghép giữa năng lượng gió và năng lượng mặt trời.

- Phân tích hệ thống năng lượng lai ghép giữa năng lượng gió và năng lượng mặt

trời có công suất tương đương để đủ cung cấp điện cho 01 trạm BTS.

- Tìm hiểu được hoạt động và đánh khả năng khi sử dụng hệ thống lai ghép năng

lượng gió và năng lượng mặt trời thay cho hệ thống điện lưới AC truyền thống.

5. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

- Thống kê số liệu hiện trạng sử dụng năng lượng tại các trạm BTS hàng

ngày/tháng: công suất tiêu thụ điện hàng tháng, chí phí chi trả hàng tháng, các

chi phí năng lượng khác, các chi phí liên quan khác, …… .

- Tìm hiểu hệ năng lượng lai ghép gió và năng lượng mặt trời.

- Thống kê các số liệu về sức gió, số giờ nắng trong ngày/năm để xem xét khả

năng lắp đặt hệ thống tại điểm cần khảo sát.

- Tính toán hệ thống lai ghép năng lượng gió và năng lượng mặt trời có công suất

tương đương với hệ thống cung cấp năng lượng cũ: công suất, chi phí đầu tư

ban đầu, khấu hao hàng tháng, chi phí bảo trì bảo dưỡng,…

- So sánh ưu khuyết điểm của hệ thống năng lượng: chi phí đầu tư ban đầu, chí

phí vận hành, khả năng hoàn vốn và lợi nhuận mang lại, … .

- Đánh giá, phân tích được hiệu quả kinh tế khi sử dụng hệ thống lai ghép năng

lượng gió và năng lượng mặt trời. Đồng thời xem xét tính khả thi khi áp dụng

hệ thống lai ghép năng lượng trên.

6. NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN

Nội dung của luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Năng lượng tái tạo và các ứng dụng vào đời sống xã hội.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 9

Chương 2: Hiện trạng cung cấp năng lượng cho các trạm BTS thuộc mạng

viễn thông tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu tại khu vực xa điện lưới.

Chương 3: Phân tích đánh giá khả năng ứng dụng các hệ lai ghép với năng

lượng gió và năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho trạm BTS

thuộc khu vực xa điện lưới.

Từ đó người viết đưa ra kết luận tổng quan và một số khuyến nghị.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 10

CHƯƠNG I: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ CÁC ỨNG DỤNG VÀO ĐỜI

SỐNG XÃ HỘI

1.1. Tổng quan về tình hình năng lượng và các công nghệ sạch đang được

quan tâm

Trong thế kỷ 21 con người phải đối diện với một loạt các thách thức mang

tính toàn cầu chẳng hạn như: năng lượng, môi trường sống bị hủy hoại, bùng nổ dân

số, chiến tranh, y tế, ... . Trong đó vấn đề năng lượng vẫn là vấn đề được xem là

quan trọng nhất và cấp thiết trong thế kỷ 21.

Năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ, tạo ảnh hưởng

để duy trì nguồn cung cấp năng lượng là những mối họa tiềm ẩn nguy cơ xung đột.

Năng lượng hóa thạch không đủ cung cấp cho cỗ máy kinh tế thế giới đang ngày

càng phình to làm kinh tế trì trệ dẫn đến những cuộc khủng hoảng và suy thoái kinh

tế. Bất ổn chính trị rất có thể sẽ xảy ra tại nhiều nơi trên thế giới.

Bên cạnh đó việc sử dụng quá nhiều năng lượng hóa thạch khiến một loạt các

vấn đề về môi trường nảy sinh. Trái đất có thể ấm lên, đất canh tác bị thu hẹp, môi

trường bị thay đổi, dịch bệnh xuất hiện khó lường và khó kiểm soát hơn, thiên tai

ngày càng mạnh hơn khó lường hơn, mùa màng thất thu ảnh hưởng đến vấn đề

lương thực. Tất cả những điều đó tiềm ẩn một thế giới hỗn độn, tranh chấp, không

kiểm soát.

Từ những điều trên, để duy trì một thế giới ổn định, không cách nào khác là

chúng ta phải tìm ra những nguồn năng lượng tái sinh thay thế cho nguồn năng

lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Chúng ta phải thực hiện một loạt những

hành động nhưng quan trọng nhất vẫn là tìm ra một nguồn năng lượng có thể thay

thế cho năng lượng hóa thạch để đáp ứng cho nhu cầu của thế giới.

Hàng loạt các năng lượng mới hứa hẹn trong thế kỷ 21 này như: năng lượng

mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối và những

nguồn năng lượng khác. Nguồn năng lượng này còn gọi là năng lượng lựa chọn,

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 11

năng lượng thay thế hay năng lượng xanh. Ưu điểm của nguồn năng lượng này là

sạch, có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm, không bị cạn kiệt và là giải pháp

tốt nhất nhằm tiết kiệm năng lượng hóa thạch cho tương lai. Các nguồn năng lượng

được nghiên cứu như sau:

Pin nhiên liệu

Đây là kỹ thuật có thể cung cấp năng lượng cho con người mà không hề phát

ra khi thải CO2 (các bon điôxít) hoặc những chất thải độc hại khác. Một pin nhiên

liệu tiêu biểu có thể sản sinh ra điện năng trực tiếp bởi phản ứng giữa hydro và ôxy.

Hydro có thể lấy từ nhiều nguồn như khí thiên nhiên, khí mêtan lấy từ chất thải sinh

vật và do không bị đốt cháy nên chúng không có khí thải độc hại. Đi đầu trong lĩnh

vực này là Nhật Bản. Quốc gia này sản xuất được nhiều nguồn pin nhiên liệu khác

nhau, dùng cho xe phương tiện giao thông, cho ôtô hoặc cả cho cả các thiết bị dân

dụng như điện thoại di động.

Năng lượng mặt trời

Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là những nơi đi đầu trong việc sử

dụng nguồn năng lượng mặt trời rất sớm (từ những năm 50 ở thế kỷ trước). Tính

đến năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất được khoảng 520.000 kW điện bằng pin mặt

trời, với giá trung bình 800.000 Yên/kW, thấp hơn 10 lần so với cách đây trên một

thập kỷ. Nếu một gia đình người Nhật 4 người tiêu thụ từ 3 đến 4 kWH điện/mỗi

giờ, thì họ cần phải có diện tích từ 30-40 m2 mái nhà để lắp pin. Nhật Bản phấn đấu

đến năm 2010 sẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kWH điện tử năng lượng mặt trời.

Năng lượng từ đại dương

Đây là nguồn năng lượng vô cùng phong phú, nhất là quốc gia có diện tích

biển lớn. Sóng và thủy triều được sử dụng để quay các turbin phát điện. Nguồn điện

sản xuất ra có thể dùng trực tiếp cho các thiết bị đang vận hành trên biển như hải

đăng, phao, cầu cảng, hệ thống hoa tiêu dẫn đường, … .

Năng lượng gió

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 12

Năng lượng gió được coi là nguồn năng lượng xanh vô cùng dồi dào, phong

phú và có ở mọi nơi. Người ta có thể sử dụng sức gió để quay các turbin phát điện.

Ví dụ như ở Hà Lan hay ở Anh, Mỹ. Riêng tại Nhật mới đây người ta còn sản xuất

thành công một turbin gió siêu nhỏ, sản phẩm của hãng North Powen. Turbin này

có tên là NP 103, sử dụng một bình phát điện dùng cho đèn xe đạp thắp sáng hoặc

giải trí có chiều dài cánh quạt là 20 cm, công suất điện là 3 W, đủ để thắp sáng một

bóng đèn nhỏ.

Dầu thực vật phế thải dùng để chạy xe

Dầu thực vật khi thải bỏ, nếu không được tận dụng sẽ gây lãng phí lớn và gây

ô nhiễm môi trường. Để khắc phục tình trạng này, tại Nhật có một công ty tên là

Someya Shoten Group ở quận Sumida Tokyo đã tái chế các loại dầu này dùng làm

xà phòng, phân bón và dầu VDF (nhiên liệu diezel thực vật). VDF không có các

chất thải ôxít lưu huỳnh, còn lượng khỏi đen thải ra chỉ bằng 1/3 so với các loại dầu

truyền thống.

Năng lượng từ tuyết

Hiệp hội nghiên cứu năng lượng thiên nhiên ở Bihai của Nhật đã thành công

trong việc ứng dụng tuyết để làm lạnh các kho hàng và điều hòa không khí ở những

tòa nhà khi thời tiết nóng bức. Theo dự án này, tuyết được chứa trong các nhà kho

để giữ nhiệt độ kho từ 0oC đến 4oC. Đây là mức nhiệt độ lý tưởng dùng để bảo

quản nông sản vì vậy mà giảm được chi phí sản xuất và giảm giá thành sản phẩm.

Năng lượng từ sự lên men sinh học

Nguồn năng lượng này được tạo bởi sự lên men sinh học các đồ phế thải sinh

hoạt. Theo đó, người ta sẽ phân loại và đưa chúng vào những bể chứa để cho lên

men nhằm tạo ra khí metan. Khí đốt này sẽ làm cho động cơ hoạt động từ đó sản

sinh ra điện năng. Sau khi quá trình phân hủy hoàn tất, phần còn lại được sử dụng

để làm phân bón.

Nguồn năng lượng địa nhiệt

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 13

Đây là nguồn năng lượng nằm sâu dưới lòng những hòn đảo, núi lửa. Nguồn

năng lượng này có thể thu được bằng cách hút nước nóng từ hàng nghìn mét sâu

dưới lòng đất để chạy turbin điện. Tại Nhật Bản hiện nay có tới 17 nhà máy kiểu

này, lớn nhất có nhà máy địa nhiệt Hatchobaru ở Oita Kyushu, công suất 110.000

kW đủ điện năng cho 3.700 hộ gia đình.

Khí Mêtan hydrate

Khí Mêtan hydrate được coi là nguồn năng lượng tiềm ẩn nằm sâu dưới lòng

đất, có màu trắng dạng như nước đá, là thủ phạm gây tắc đường ống dẫn khí và

được người ta gọi là “nước đá có thể bốc cháy”. Metan hydrate là một chất kết tinh

bao gồm phân tử nước và metan, nó ổn định ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất

cao, phần lớn được tìm thấy bên dưới lớp băng vĩnh cửu và những tầng địa chất sâu

bên dưới lòng đại dương và là nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu lửa và than đá rất

tốt.

Một cách khách quan và tổng thể đối với Việt Nam thì năng lượng mặt trời

và năng lượng gió chính là những nguồn năng lượng dồi dào và có thể nói là vô tận

đối với Việt Nam. Chúng là những nguồn năng lượng có thể giải quyết tốt và nhanh

chóng các vấn đề năng lượng trong nước về hiện tại cũng như là trong tương lai.

Sau đây chúng ta cùng nhau tìm hiểu rõ hơn về năng lượng gió và năng

lượng mặt trời:

1.2. Năng lượng gió

1.2.1. Khái niệm về năng lượng gió

Gió là một dạng của năng lượng mặt trời. Gió được sinh ra là do nguyên

nhân mặt trời đốt nóng khí quyển, do trái đất xoay quanh mặt trời và do sự không

đồng đều trên bề mặt trái đất. Luồng gió thay đổi tuỳ thuộc vào địa hình trái đất,

luồng nước, cây cối, con người sử dụng luồng gió hoặc sự chuyển động năng lượng

cho nhiều mục đích như: đi thuyền, thả diều và phát điện, … .

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 14

Năng lượng gió được mô tả như một quá trình, nó được sử dụng để phát ra

năng lượng cơ hoặc điện. Tuabin gió sẽ chuyển đổi từ động lực của gió thành năng

lượng cơ. Năng lượng cơ này có thể sử dụng cho những công việc cụ thể như là

bơm nước hoặc các máy nghiền lương thực hoặc cho một máy phát có thể chuyển

đổi từ năng lượng cơ thành năng lượng điện.

1.2.2. Công suất của một tuốc bin gió

Công suất của một tuốc bin gió tạo ra có thể xác định theo các tính toán dựa

trên mô hình (Hình 1.1) sau:

Hình 1.1: Mô hình chuyển động của gió và tuốc bin

Giả sử không khí chuyển động với vận tốc v, thời gian t để đi được quãng

đường D, diện tích bề mặt A (tương ứng với diện tích do cánh quạt quét trong

không gian), tỉ trọng không khí ρ, khối không khí chuyển động m sẽ được như sau:

hay

Động năng của khối không khí có khối lượng m chuyển động với vận tốc v:

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 15

hay

Vì công suất được tính bằng năng lượng E cho một đơn vị thời gian, do đó

công suất của tuốc bin gió P sẽ là :

Với hệ số hòan thiện hay Betz limit C, công thức tính công xuất trên có thể

viết lại như sau :

Trong đó: ρ - tỉ trọng không khí, kg/m3 (khoảng 1,225 kg/m3 ở mực nước

biển, khi cao độ càng tăng tỉ trọng không khí càng giảm); A – bề mặt quét của cánh quạt hướng thẳng vào chiều gió, m2; v – tốc độ gió, m/sec và công xuất P, Watts (=

Joules/sec). Theo lý thuyết , C bằng 16/27 = 0.59, nhưng trên thực tế C nằm vào

khỏang 0.35.

Từ biểu thức trên cho thấy, công suất của tuốc bin gió phụ thuộc vào lập

phương của tốc độ gió, vào bề mặt quét của cánh quạt (tức chiều sải dài của cánh

quạt) và vào tỉ trọng không khí.

Bằng cách xác định như trên, chúng ta có thể thiết lập biểu đồ đường cong

biểu diễn quan hệ giữa vận tốc gió và công suất tạo ra của một tuốc bin gió (wind

speed – power curve) khi đã có kích thước hình học xác định.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 16

Theo công thức trên cho thấy công suất do tuốc bin gió có thể tạo ra tỷ lệ

theo lập phương của tốc độ gió, nghĩa là nếu tốc độ gió tăng lên 2 lần thì công suất

gió tăng lên 8 lần. Tất nhiên công suất trên chỉ là công suất theo lý thuyết, công suất

thực tế thu được sẽ thấp hơn (khoảng 60%) vì phụ thuộc vào hệ số hoàn thiện của

tuốc bin (coefficient of performance) vào hiệu suất của máy phát điện (generator

efficiency), hiệu suất của hộp số truyền động (gearbox/bearings efficiency), v..v..

Nếu tính công suất (lý thuyết) do tuốc bin gió tạo ra cho 1m2 bề mặt cánh

quạt quét trực tiếp với hướng gió, chúng ta được mật độ công suất gió (wind power density) (W/m2). Mật độ công suất gió chỉ phụ thuộc vào tốc độ gió v và tỷ trọng

không khí ρ, có giá trị bằng:

Tốc độ gió đo ở độ cao 10m Tốc độ gió ở độ cao 50m Cấp độ gió

Tốc độ, m/sec Tốc độ, m/sec

1 <4,4 <5,6

2 4,4 – 5,1 5,6 – 6,4

3 5,1 – 5,6 6,4 – 7,0

4 5,6 – 6,0 7,0 – 7,5

5 6,0 – 6,4 7,5 – 8,0

6 6,4 – 7,0 8,0 – 8,8

7 >7,0 >8,8

Bảng 1.1: Bảng phân loại các cấp độ gió

Tương ứng với cấp độ gió, mật độ công suất cũng được phân chia thành 7

cấp độ (Bảng 1.1 và 1.2):

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 17

Mật độ công suất gió, W/m2

Cấp độ gió Tốc độ gió đo ở độ cao Tốc độ gió đo ở độ cao

10m 50m

1 <100 <200

2 100 – 150 200 – 300

3 150 – 200 300 – 400

4 200 – 250 400 – 500

5 250 – 300 500 – 600

6 300 – 400 600 – 800

7 >400 >800

Bảng 1.2: Bảng phân loại theo mật độ công suất

1.2.3. Cấu tạo tuabin gió

Bao gồm các phần chính sau đây:

Hình 1.2: cấu tạo tuabin gió

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 18

- Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu

khiển.

- Blades: Cánh quạt. Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các

cánh quạt chuyển động và quay.

- Brake: Bộ hãm (phanh). Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện,

bằng sức nước hoặc bằng động cơ.

- Controller: Bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió

khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ

khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể

phát nóng.

- Gear box: 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 một phần của bộ động cơ và tuabin gió.

- Generator: Máy phát, phát ra điện

- High - speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao .

- Low - speed shaft: Trục quay tốc độ thấp .

- Nacelle: Vỏ. Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và

bao gồm các phần: gear box, low and high - speed shafts, generator, controller,

and brake. Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ

phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc.

- Pitch: Bước răng. Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor

quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện.

- Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.

- Tower: Trụ đỡ Nacelle. Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép.

Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng

lượng gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 19

- Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với "yaw drive" để định hướng

tuabin gió.

- Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự

thay đổi hướng gió.

- Yaw motor: Động cơ cung cấp cho "yaw drive" định được hướng gió.

1.2.4. Nguyên lý hoạt động của các tuabin gió

Tuabin gió làm việc trái ngược với một máy quạt điện, thay vì sử dụng điện để

tạo ra gió như quạt điện thì ngược lại tuabin gió lại sử dụng gió để tạo ra điện. Các

tuabin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản. Năng lượng của gió làm cho

2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor. Mà rotor được nối với trục chính và trục

chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.

Các tuabin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết năng lượng gió. Ở tốc độ

30 mét trên mặt đất thì các tuabin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh hơn và ít bị các luồng

gió bất thường. Các tuabin gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc xây

dựng, chúng có thể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn.

1.2.5. Các kiểu tuabin gió hiện nay

Các tuabin gió hiện nay được chia thành hai loại:

- Một loại theo trục đứng giống như máy bay trực thăng.

- Một loại theo trục ngang: Các loại tuabin gió trục ngang là loại phổ biến có 2 hay

3 cánh quạt. Tuabin gió 3 cánh quạt hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh

quạt hướng về chiều gió đang thổi. Ngày nay tuabin gió 3 cánh quạt được sử

dụng rộng rãi.

1.2.6. Công suất các loại tuabin gió

Dãy công suất tuabin gió thuận lợi từ 50 kW tới công suất lớn hơn cỡ vài

MW. Để có dãy công suất tuabin gió lớn hơn thì tập hợp thành một nhóm những

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 20

tuabin với nhau trong một trại gió và nó sẽ cung cấp năng lượng lớn hơn cho lưới

điện.

Các tuabin gió loại nhỏ có công suất dưới 50kW được sử dụng cho gia đình,

Viễn thông hoặc bơm nước đôi khi cũng dùng để nối với máy phát điện diezen, pin

và hệ thống quang điện. Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai gió và điển hình

là sử dụng cho các vùng sâu vùng xa, những địa phương chưa có lưới điện, những

nơi mà mạng điện không thể nối tới các khu vực này.

1.2.7. Những thuận lợi và khó khăn của việc sử dụng năng lượng gió

a. Những thuận lợi:

- Năng lượng gió là nhiên liệu sinh ra bởi gió, vì vậy nó là nguồn nhiên liệu sạch.

Năng lượng gió không gây ô nhiễm không khí so với các nhà máy nhiệt điện dựa

vào sự đốt cháy nhiên liệu than hoặc khí ga.

- Năng lượng gió có ở nhiều vùng, do đó nguồn cung cấp năng lượng gió của đất

nước thì rất phong phú.

- Năng lượng gió là một dạng năng lượng có thể tái tạo lại được mà giá cả lại thấp

do khoa học tiến tiến ngày nay. Điều đó còn tuỳ thuộc vào nguồn gió, tài chính

của công trình và đặc điểm của công trình.

- Tuabin gió có thể xây dựng trên các nông trại, vì vậy đó là một điều kiện kinh tế

cho các vùng nông thôn, là nơi tốt nhất về gió mà có thể tìm thấy. Những người

nông dân và các chủ trang trại có thể tiếp tục công việc trên đất của họ bởi vì

tuabin gió chỉ sử dụng một phần nhở đất trồng của họ, chủ đầu tư năng lượng gió

chỉ phải trả tiền bồi thường cho những nông dân và chủ các trang trại mà có đất

sử dụng việc lắp đặt các tuabin gió.

b. Những khó khăn:

- Năng lượng gió phải cạnh tranh với các nguồn phát sinh thông thường ở một giá

cơ bản. Điều đó còn phụ thuộc vào nơi có gió mạnh như thế nào. Vì thế nó đòi

hỏi vốn đầu tư ban đầu cao hơn các máy phát điện chạy bằng nhiên liêu khác.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 21

- Năng lượng gió là một nguồn năng lượng không liên tục và nó không luôn luôn

có khi cần có điện. Năng lượng gió không thể dự trữ được và không phải tất cả

năng lượng gió có thể khai thác được tại thời điểm mà có nhu cầu về điện.

- Những nơi có năng lượng gió tốt thường ở những vị trí xa xôi cách thành phố

nhưng những nơi đó lại cần điện.

1.3. Năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ

Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng

ra từ ngôi sao này. Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng

hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Năng lượng bức xạ

điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nhìn thấy. Mỗi giây trôi qua, Mặt

Trời giải phóng ra không gian xung quanh 3,827×1026 joule.

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các

quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất. Ngay ngoài khí quyển Trái

Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta

thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây. Việt Nam là một

trong những quốc gia có nguồn năng lượng mặt trời khổng lồ. Mặc dù các hoạt

động nghiên cứu đã được triển khai gần 30 năm, nhưng đến nay những sản phẩm sử

dụng nguồn năng lượng này vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi.

Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng

lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc,

Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao. Trong đó,

nhiều nhất phải kể đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai

Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)…

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 22

Hình 1.3: Phân bố bức xạ mặt trời

Các khu vực màu vàng có cường độ bức xạ phù hợp với công nghệ CPV.

1.3.1. Nguyên lý làm việc của pin mặt trời

Hình 1.4: Nguyên lý hoạt động pin mặt trời

Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị

bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, duới sự hiện diện của ánh sáng mặt trời có

khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang

điện.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 23

Các pin năng lượng mặt trời có nhiều ứng dụng. Chúng đặc biệt thích hợp cho

các vùng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, các vệ tinh quay xung quanh

quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm

nước... . Pin năng lượng mặt trời (tạo thành các module hay các tấm năng lượng mặt

trời) xuất hiện trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể kết nối với bộ chuyển đổi của

mạng lưới điện.

1.3.1. Lịch sử

Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên năm 1839 bởi nhà vật lý Pháp

Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên cho đến 1883 một pin năng lượng mới

được tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực

mỏng vàng để tạo nên mạch nối. Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%, Russell Ohl xem là

người tạo ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên năm 1946. Sven Ason Berglund đã có

phương pháp liên quan đến việc tăng khả năng cảm nhận ánh sáng của pin.

Nền tảng

Để tìm hiểu về pin mặt trời, thì cần một ít lý thuyết nền tảng về vật lý chất bán

dẫn. Để đơn giản, miêu tả sau đây chỉ giới hạn hoạt động của một pin năng lượng

tinh thể silic.

Silic thuộc nhóm IV, tức là có 4 electron lớp ngoài cùng. Silic có thể kết hợp

với silicon khác để tạo nên chất rắn. Cơ bản có 2 loại chất rắn silicon, đa thù hình

(không có trật tự sắp xếp) và tinh thể (các nguyên tử sắp xếp theo thứ tự dãy không

gian 3 chiều). Pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất dùng đa tinh thể silicon.

Silic là chất bán dẫn. Tức là thể rắn silic, tại một tầng năng lượng nhất định,

electron có thể đạt được, và một số tầng năng lượng khác thì không được. Các tầng

năng lượng không được phép này xem là tầng trống. Lý thuyết này căn cứ theo

thuyết cơ học lượng tử.

Ở nhiệt độ phòng, Silic nguyên chất có tính dẫn điện kém. Trong cơ học

lượng tử, giải thích thất tế tại mức năng lượng Fermi trong tầng trống. Để tạo ra

silic có tính dẫn điện tốt hơn, có thể thêm vào một lượng nhỏ các nguyên tử nhóm

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 24

III hay V trong bảng tuần hoàn hóa học. Các nguyên tử này chiếm vị trí của nguyên

tử silic trong mạng tinh thể, và liên kết với các nguyên tử silic bên cạnh tương tự

như là một silic. Tuy nhiên các phân tử nhóm III có 3 electron ngoài cùng và

nguyên tử nhóm V có 5 electron ngoài cùng, vì thế nên có chỗ trong mạng tinh thể

có dư electron còn có chỗ thì thiếu electron. Vì thế các electron thừa hay thiếu

electron (gọi là lỗ trống) không tham gia vào các kết nối mạng tinh thể. Chúng có

thể tự do di chuyển trong khối tinh thể.

Silic kết hợp với nguyên tử nhóm III (nhôm hay gali) được gọi là loại bán

dẫn p bởi vì năng lượng chủ yếu mang điện tích dương (positive), trong khi phần

kết hợp với các nguyên tử nhóm V (phốt pho, asen) gọi là bán dẫn n vì mang năng

lượng âm (negative). Lưu ý rằng cả hai loại n và p có năng lượng trung hòa, tức là

chúng có cùng năng lượng dương và âm, loại bán dẫn n, loại âm có thể di chuyển

xung quanh, tương tự ngược lại với loại p.

1.3.2. Vật liệu và hiệu suất

Nhiều lọai vật liệu khác nhau được thử nghiệm cho pin mặt trời. Và hai tiêu

chuẩn, hiệu suất và giá cả. Hiệu suất là tỉ số của năng lượng điện từ ánh sáng mặt

trời. Vào buổi trưa một ngày trời trong, ánh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m².

trong đó 10% hiệu suất của 1 module 1 m² cung cấp năng lượng khoảng 100 W.

hiệu suất của pin mặt trời thay đổi từ 6% từ pin mặt trời làm từ silic không thù hình,

và có thể lên đến 30% hay cao hơn nữa, sử dụng pin có nhiều mối nối nghiên cứu

trong phòng thí nghiệm.

Có nhiều cách để nói đến giá cả của hệ thống tạo điện, là tính toán cụ thể trên

từng kilo Watt giờ (kWh). Hiệu suất của pin mặt trời kết hợp với sự bức xạ là 1 yếu

tố quyết định trong giá thành. Nói chung hiệu suất của toàn hệ thống là tầm quan

trọng của nó. Để tạo nên ứng dụng thực sự của pin tích hợp năng lượng, điện năng

tạo nên nối với mạng lưới điện sử dụng inverter; trong các phương tiện di chuyển,

hệ thống ắc quy sử dụng để lưu trữ nguồn năng lượng không sử dụng hiện tại. Các

pin năng lượng thương mại và hệ thống công nghệ có hiệu suất từ 5% đến 15%. Giá

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 25

của điện từ 50 Eurocent/kWh (Trung Âu) xuống tới 25 eurocent/kWh trong vùng có

ánh mặt trời nhiều.

Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời (và cho các thiết bị bán

dẫn) là các silic tinh thể. Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3 loại:

* Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski.

Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16%. Chúng thường rất mắc tiền do được cắt

từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module.

* Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc-đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội

và làm rắn. Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém

hơn. Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn

đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.

* Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh

thể, Loại này thường có hiệu suất thấp nhất, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các loại

vì không cần phải cắt từ thỏi silicon.

Công nghệ trên là sản suất tấm, nói cách khác, các lọai trên có độ dày 300

μm tạo thành và xếp lại để tạo nên module.

1.3.3. Sự chuyển đổi ánh sáng

Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:

a. Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng

lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức

năng lượng cao hơn.

b. Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi

năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng

lượng cao hơn.

Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron

trong màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng, và thường

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 26

được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa. Khi electron

được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong

bán dẫn. Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là "lỗ trống". Lỗ trống này

tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào "lỗ

trống", và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có "lỗ trống". Cứ tiếp tục

như vậy "lỗ trống" di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn.

Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng luợng đủ để kích thích

electron lớp ngoài cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương

đương 6000°K, vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic.

Tuy nhiên hầu hết năng lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều

hơn là năng lượng điện sử dụng được.

1.3.4. Thành phần cơ bản của một hệ thống điện mặt trời:

Hình 1.5: Các thành phần cơ bản của hệ thống điện mặt trời

1.3.5.1. Tấm pin mặt trời (Solar Panel)

 Hiệu suất: từ 15% - 18%

 Công suất: từ 25Wp đến 225 Wp

 Số lượng cells trên mỗi tấm pin: 72 cells

Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời sử dụng trong hệ thống điện mặt trời:

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 27

 Kích thước cells: 5" – 6"

 Loại cells: monocrystalline và polycrystalline

 Chất liệu của khung: nhôm

 Tuổi thọ trung bình của tấm pin: 25-30 năm

Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi

mặt trời đứng bóng và quang mây).Công suất và điện áp của một hệ thống sẽ phụ

thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin mặt trời lại với nhau.

Các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng

tốt nhất từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có

thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ… .

1.3.5.2. Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller)

Đây là thiết bị có chức năng điều khiển việc sạc điện từ tấm pin NLMTcho ắc-

quy, ổn áp cho dòng điện nạp, bảo vệ cho ắc-quy chống nạp quá tải và xả quá sâu

nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc-quy, và giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu

quả và lâu dài. Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của tấm pin mặt trời

vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải. Bộ điều khiển còn

thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện thế thấp (<10,5V). Mạch

bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận

bình ắc-quy đã được nạp đầy hoặc điện áp của tấm pin mặt trời quá thấp.

1.3.5.3. Bộ kích điện DC-AC (Solar Inverter)

Bộ kích điện là một thiết bị biến đổi điện áp một chiều (DC) của bình ắcquy

(12V – 24V - 48V hoặc lên đến 240V) thành điện áp xoay chiều (AC) có tần số phù

hợp với lưới điện Việt Nam đang sử dụng là 220V, 50Hz. Bộ kích điện được thiết

kế với nhiều loại công suất từ 300VA – 10kVA tuỳ yêu cầu sử dụng

Bộ kích điện có hai dạng: sóng điện hình sin mô phỏng và hình sin thực.

Loại đầu có ưu điểm là giá rẻ, nhỏ gọn, thường dùng cho máy vi tính, đèn compact,

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 28

tivi, đầu máy… Loại sau sử dụng tốt với các thiết bị điện dân dụng, nhưng có giá

cao hơn.

1.3.5.4. Cầu dao chuyển mạch (Solar Inverter)

Thiết bị này dùng để chuyển mạch từ điện lưới và điện từ năng lượng mặt trời

tuỳ trạng thái khi dùng phối hợp giữa hệ thống điện mặt trời với điện lưới. Những

hệ thống điện mặt trời thông minh có thể vừa cấp điện cho lưới sau khi đã nạp đầy

ắc quy hoặc chuyển sang sử dụng điện lưới khi điện mặt trời không đủ cung cấp.

Đơn giản nhất có thể dùng loại cầu dao chuyển mạch thủ công hoặc muốn tự động

hoàn toàn, phải dùng tủ điều khiển ATS.

1.3.5.5. Ắc quy (Battery)

Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không

còn ánh nắng. Ắc-quy có nhiều loại như ắc quy nước axit, ắc quy miễn bảo dưỡng

MF, ắc quy kín khí VRLA, ắc quy khô (gel, cadimi, niken) với kích thước và dung

lượng (tính bằng AH) hoàn toàn khác nhau, tùy thuộc vào công suất và đặc điểm

của hệ thống pin mặt trời. Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử dụng ăc-quy có

dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với nhau.

1.3.5. Ưu, nhược điểm của NLMT:

+ Ưu điểm:

 Sau khi đầu tư ban đầu đã được thu hồi, năng lượng từ mặt trời là

Giúp bạn tiết kiệm tiền

 Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tư này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu hộ

thiết thực miễn phí.

 Ưu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí của bạn.

 Nếu hệ thống pin mặt trời sản xuất năng lượng nhiều hơn bạn sử dụng, chính

gia đình của bạn sử dụng điện.

phủ của bạn có thể mua điện từ bạn.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 29

 Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng.

 Năng lượng mặt trời không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu.

 Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó

 Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới.

 Việc sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp làm giảm chi phí y tế.

không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu.

 Năng lượng mặt trời sạch, tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than đá)

Thân thiện môi trường

 Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit nitơ,

và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường của chúng ta.

khí lưu huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển giống như nhiều hình thức

 Vì vậy năng lượng mặt trời không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu, mưa

truyền thống của các thế hệ điện không.

 Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại.

 Bằng cách không sử dụng bất kỳ nhiên liệu, năng lượng mặt trời không đóng

axit hoặc sương mù.

góp cho các chi phí và các vấn đề của việc thu hồi và vận chuyển nhiên liệu

hoặc lưu trữ chất thải phóng xạ.

 Năng lượng Mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp năng lượng tiêu thụ,

Độc lập, bán độc lập

cung cấp tiện ích. Nó không chỉ giúp giảm hóa đơn điện của bạn, nhưng

 Một hệ thống năng lượng mặt trời có thể hoạt động hoàn toàn độc lập, không

cũng sẽ tiếp tục cung cấp điện trong trường hợp bị cúp điện.

đòi hỏi một kết nối đến mạng lưới điện. Hệ thống do đó có thể được cài đặt

trong vị trí từ xa (giống như đăng nhập cabins kỳ nghỉ), làm cho nó thực tế

hơn và hiệu quả hơn tiện ích cung cấp điện cho một trang web mới.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 30

 Việc sử dụng năng lượng mặt trời làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn

nước ngoài, ảnh hưởng do thiên tai, các sự kiện quốc tế và vì thế góp phần

 Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm địa phương và tạo ra sự giàu có, thúc

vào một tương lai bền vững.

 Các hệ thống năng lượng mặt trời hầu như bảo dưỡng miễn phí và sẽ kéo dài

đẩy nền kinh tế địa phương.

 Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ.

 Thiết bị hoạt động âm thầm, không có bộ phận chuyển động, không có mùi

trong nhiều thập kỷ.

 Thêm tấm pin mặt trời có thể dễ dàng được thêm vào trong tương lai khi nhu

khó chịu phát hành và không yêu cầu bạn phải thêm bất kỳ nhiên liệu.

 Các tấm năng lượng mặt trời có thể được cài đặt trên hầu hết các mái nhà,

cầu của gia đình bạn phát triển.

loại bỏ các vấn đề của việc tìm kiếm một nơi phù hợp để cài đặt. Tấm năng

lượng mặt trời đòi hỏi ít hoặc không có bảo trì. Các tế bào gốc công nghệ

quang điện được sử dụng cho hầu hết các vệ tinh quay quanh trái đất của

chúng ta ngày hôm nay mà không được duy trì ở tất cả các. Nhiều nhà sản

xuất tấm pin mặt trời cung cấp cho 25 đến 40 năm bảo hành sản phẩm của

 Bởi vì hầu hết các vùng của đất nước nhận được một khối lượng ánh sáng

mình.

mặt trời trong suốt cả năm, tấm pin mặt trời có thể được cài đặt bất cứ nơi

nào.

 Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống năng lượng

+ Nhược điểm :

mặt trời, phần lớn là vì chi phí cao của các vật liệu bán dẫn được sử dụng

trong việc xây dựng.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 31

 Trong khi giá của các tế bào PV đang suy giảm liên tục, chi phí lắp đặt là

đáng kể cao so với giá điện hiện hành. Nhưng điều tốt là, sau khi ban đầu của

bạn ra tiền mặt, bạn không phải trả tiền hàng tháng trên hóa đơn

 Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để cài đặt để đạt

điện cho phần còn lại của cuộc sống của bạn.

 Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, mặc dù vấn đề

được một mức độ tốt hiệu quả.

 Trên khu vực thành phố và các khu vực với vấn đề ô nhiễm nặng, năng

này có thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định.

lượng mặt trời có thể không làm việc tốt. Thời tiết cũng có thể ảnh hưởng

đến hiệu quả của năng lượng mặt trời. Nếu trời mưa, u ám thời tiết hoặc nếu

 Chỉ sản xuất năng lượng trong thời gian ban ngày.

có một cơn bão, các tấm năng lượng mặt trời sẽ hiệu quả làm việc.

1.4. Các hệ thống lai ghép

Các hệ thống điện hỗn hợp ra đời là kết quả tất yếu do cuộc khủng hoảng dầu

lửa và sự nhận thức về môi trường, các hệ thống năng lượng tái tạo (NLTT) đã được

triển khai trong các chương trình năng lượng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Thuỷ

điện nhỏ, mặt trời, sức gió, khí sinh học ... là các nguồn năng lượng sạch, tái tạo

hiện đang được áp dụng rộng rãi nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng thông

qua các phương thức nối trực tiếp với lưới điện, cấp điện độc lập và các dạng ứng

dụng khác như: Bơm nước, thông tin liên lạc, thắp sáng ở các vùng sâu xa chưa có

điện lưới quốc gia.

Hệ thống điện hỗn hợp (còn gọi là hệ lai ghép) NLTT-Diezen là sự ghép nối

giữa nguồn NLTT và máy phát điện Diezen đã và đang được sử dụng ở nhiều nước

trên thế giới với các ưu điểm như: giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm chi phí bảo

dưỡng, kéo dài tuổi thọ và giảm tiêu thụ nhiên liệu ... . Theo báo cáo mới nhất của

Tổng công ty Điện lực Việt Nam số xã chưa có điện lưới chiếm gần 20%, số hộ

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 32

chưa có điện chiếm tỉ lệ gần 30%.

Do có chính sách mới và khuyến khích hoạt động kinh tế ở các vùng nông

thôn nên tạo ra nhu cầu dùng điện ngày càng cao và rất cấp thiết. Tuy nhiên ở

những vùng nông thôn này lại xa nguồn cấp, phụ tải thay đổi lớn trong ngày dẫn

đến chi phí cho việc điện khí hoá rất cao. Hệ thống phát điện Diezen độc lập là giải

pháp tỏ ra hữu hiệu, song lại khó khăn và thất thường về nhiên liệu, đặc biệt giá

nhiên liệu ngày một tăng. Hơn nữa các nghiên cứu cho thấy hệ thống phát điện lai

ghép giữa NLTT và Diezen mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nguồn phát Diezen

độc lập.

Đặc trưng cơ bản của hê thống điện hỗn hợp là ở chỗ nó bao gồm một tổ hợp

các nguồn điện. Việc kết hợp nhiều nguồn khiến cho hệ linh hoạt hơn so với chỉ dựa

vào một nguồn. Ngoài ra dùng nhiều nguồn có thể rẻ hơn dùng một nguồn tái tạo

trong một khoảng thời gian trong năm. Sau đây chúng ta đi xem xét những nguồn

 Dàn pin mặt trời (Photovoltaic – PV)

 Máy phát điện dùng động cơ đốt trong

 Động cơ gió phát điện

điện thường được dùng trong hệ thống điện hỗn hợp.

1.4.1. Sơ đồ đấu nối hệ lai ghép

Một trong những đặc điểm quan trọng trong việc thiết kế hệ lai ghép là sơ đồ

ghép nối. Các hệ lai ghép thường được phân thành hai loại theo cách bố trí “thanh

góp”: các hệ thống thanh góp một chiều DC và hệ thống xoay chiều AC.

1.4.1.1. Hệ lai ghép thanh góp DC

Trong một hệ lai ghép thanh góp DC, tổ hợp máy phát diezen/bộ chỉnh lưu

(rectifier), động cơ gió nạp điện cho acqui. Trung tâm của hệ thống là thanh góp

DC, nơi mà acqui, bộ chỉnh lưu và dàn PV được nối với nhau. Hệ thống này là lý

tưởng đối với hệ lai sử dụng cho thông tin liên lạc với phụ tải đặc trưng là điện một

chiều.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 33

ĐCG

DC Loads

Hình 1.6: Hệ lai ghép thanh góp DC: chỉ có phụ tải DC

Dàn PV, động cơ gió cấp điện cho phụ tải và nạp acqui khi có bức xạ mặt

trời và sức gió. Máy phát diezen (MPD) chỉ vận hành khi năng lượng của acqui cạn

và điện áp sụt xuống mức cần được nạp. Như vậy trong điều kiện bình thường,

MPD chỉ chạy để nạp acqui và cung cấp phần năng lượng bổ sung cần thiết để khôi

ĐCG

DC Loads

phục trạng thái nạp đầy của acqui.

Hình 1.7: Hệ lai ghép thanh góp DC mở rộng: phụ tải DC và AC hỗn hợp

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 34

Đôi khi MPD cũng cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải xoay chiều qua một

bộ chuyển mạch hoặc thanh góp DC cung cấp điện AC bằng cách đấu thêm một bộ

đổi điện (inverter)

ĐCG

1.4.1.2. Hệ lai ghép thanh góp AC :

DC Loads

Hình 1.8: Hệ lai ghép thanh góp AC

Hệ lai ghép thanh góp AC là hệ lai ghép, trong đó thanh góp AC là nơi mà

máy phát, bộ đổi điện và phụ tải AC nối với nhau. MPD cung cấp điện xoay chiều

cho một số hoặc tất cả các phụ tải. Acqui được nạp điện nhờ sử dụng bộ điều phối

hai chiều (bi-directional power conditioning unit) làm nhiệm vụ của cả bộ đổi điện

(inverter) và bộ chỉnh lưu. Hệ lai ghép thanh góp AC có thể có cả phụ tải một chiều

DC, nhưng nói chung thường chỉ có phụ tải xoay chiều AC.

Dàn PV, động cơ gió có thể cung cấp năng lượng cho acqui tuỳ theo bức xạ

mặt trời và sức gió. MPD có thể cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải AC và nạp điện

cho acquy. Bộ điều phối hai chiều có thể cấp điện cho phụ tải AC từ MPD để nạp

cho acqui. Một số bộ điều phối hai chiều có khả năng hoạt động theo phương thức

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 35

“đồng bộ” hoặc song song: cả bộ đổi điện và MPD có thể cùng cung cấp cho phụ

tải.

1.4.2. Các ứng dụng của hệ thống điện hỗn hợp

Các hệ thống điện hỗn hợp (hệ thống lai ghép) nói chung thường sử dụng các

phụ tải lớn hơn so với các hệ thống NLTT độc lập. Các nguồn diezen trong các hệ

thống lai ghép là các nguồn phát điện tin cậy và có thể bù công suất cho các nguồn

phát năng lượng tái tạo trong điều kiện thiếu nguồn. Vì thế với cùng cỡ công suất

thì các nguồn phát NLTT trong hệ lai ghép có thể đáp ứng được nhu cầu phụ tải lớn

hơn. Đối với những hệ thống nhỏ, chi phí máy phát diezen và các thiết bị điều khiển

cần có thêm sẽ làm giảm các ưu điểm về kinh tế của hệ lai.

Với đặc tính linh hoạt, mềm dẻo vốn có, hệ thống phát điện lai ghép cũng có

thể sử dụng được trong trường hợp phụ tải biến đổi lớn trong ngày. Hệ lai ghép rất

phù hợp với những trường hợp phụ tải cơ sở mang tải đỉnh cao trong một thời gian

hạn chế.

Theo kết quả phân tích về giới hạn phụ tải điển hình của Phòng thí nghiệm

quốc gia về Năng lượng tái tạo (National Renewable Energy Laboratory (NREL) -

Mỹ) khi sử dụng mô hình máy tính HOMER cho ta giới hạn ứng dụng của các hệ lai

0 50 100 150 200 250

Tải trung bình ngày (kWh)

ghép được mô tả bởi hình 1.9 sau đây:

Hình 1.9: Giới hạn ứng dụng của các hệ lai ghép

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 36

Hiện có hàng ngàn hệ thống phát điện lai ghép đang được sử dụng với quy

mô từ vài trăm W đến vài trăm kW. Ngược lại, nếu phụ tải nằm trong phạm vi này,

không có nghĩa là việc sử dụng hệ thống điện lai ghép là một giải pháp đúng. Còn

nhiều yếu tố khác cần được xem xét như: khả năng đưa vào các nguồn năng lượng

thay thế khác, khả năng hỗ trợ về kỹ thuật, tiềm năng nguồn năng lượng tái tạo và

yêu càu của người sử dụng. Chẳng hạn có thể tiếp cận được nguồn điện lưới quốc

gia dễ dàng, thì khó có thể đưa hệ thống lai ghép vào sử dụng nếu chỉ căn cứ riêng

vào cỡ phụ tải.

Việc phát triển và nghiên cứu về các hệ thống lai ghép mới bắt đầu gần đây,

và hầu hết các nghiên cứu bắt đầu thực hiện từ cuối thập kỷ 80. Có hai ứng dụng

chính cho các hệ lai ghép là thông tin liên lạc và điện khí hoá nông thôn.

1.4.3. Những ưu nhược điểm của hệ thống điện hỗn hợp

a. Ưu điểm:

Các hệ thống này có một số ưu điểm so với các hệ thống phát điện năng

dùng lượng tái tạo độc lập như sau

- Khai thác tốt hơn nguồn NLTT

- Cân đối tốt hơn với phụ tải

- Nguồn có khả năng đáp ứng cao hơn

- Chi phí bảo dưỡng thấp hơn so với hệ chỉ có máy phát diezen

- Hiệu suất nhiên liệu cao

- Giảm chi phí đầu tư

- Đáp ứng phụ tải linh hoạt hơn

b. Nhược điểm

Cũng như các hệ thống kỹ thuật khác, hệ thống điện lai ghép cũng có một số

nhược điểm nhất định sau đây:

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 37

- Phức tạp hơn trong điều khiển

- Yêu cầu kỹ thuật cao hơn

- Bảo dưỡng thường xuyên hơn các hệ PV thuần tuý

- Cần có trình độ chuyên môn kỹ thuật cao hơn trong việc xử lý những sự cố

- Gây tiếng ồn và tăng ô nhiễm môi trường

1.5. Các chỉ tiêu đánh gía tài chính một dự án

Một số các phương pháp thông dụng để tính toán tài chính được sử dụng trong thẩm

định hiệu quả tài chính bao gồm 1 số phương pháp tính sau:

- Phương pháp giá trị hiện tại ròng (NPV)

- Phương pháp tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR)

- Phương pháp tỷ suất trung bình lợi nhuận trên đầu tư (ROI)

- Phương pháp thời gian hoàn vốn (PP)

Cho dù áp dụng phương pháp nào để thẩm định tài chính dự án thì nguyên tắc giá trị

thời gian của tiền phải được áp dụng. Đồng tiền có giá trị về mặt thời gian, một đồng tiền

ngày hôm nay có giá trị hơn một đồng tiền ngày mai, bởi lẽ một đồng tiền hôm nay nếu để

ngày mai thì ngoài tiền gốc ra còn có tiền lãi do nó sinh ra, còn một đồng ngày mai nguyên

vẹn một đồng mà thôi.

1.5.1. Phương pháp giá trị hiện tại ròng (NPV)

+ Khái niệm: NPV (Net present value) - Giá trị hiện tại ròng - là chênh lệch giữa tổng

giá trị của dòng tiền thu được trong từng năm thực hiện dự án với vốn đầu tư bỏ ra được

hiện tại hóa ở mức 0. NPV có thể mang giá trị dương, âm hoặc bằng 0. Đây là chỉ tiêu

được sử dụng phổ biến nhất trong thẩm định tài chính dự án.

+ Cách xác định:

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 38

n

NPV



t



0t 

CF t  ki 



Trong đó:

CFt: Dòng tiền ròng năm thứ t

k: Lãi suất chiết khấu

n: Số năm thực hiện dự án

+ Ý nghĩa của chỉ tiêu: NPV phản ánh giá trị tăng thêm cho chủ đầu tư. NPV mang

giá trị dương nghĩa là việc thực hiện dự án sẽ tạo ra giá trị tăng thêm cho chủ đầu tư. Hay

nói cách khác, dự án không những bù đắp đủ vốn đầu tư bỏ ra mà còn tạo ra lợi nhuận.

Không những thế, lợi nhuận này còn được xem xét trên cơ sở giá trị thời gian của tiền.

Ngược lại nếu NPV âm có nghĩa dự án không đủ bù đắp vốn đầu tư, đem lại thua lỗ cho

chủ đầu tư.

+ Tiêu chuẩn lựa chọn dự án:

- Nếu NPV < 0: dự án bị từ chối.

- Nếu NPV = 0: tùy vào vị trí và mục đích khác ( xã hội, môi trường, … ) để lựa

chọn.

- Nếu NPV > 0:

+ Nếu đó là các dự án độc lập thì tất cả được lựa chọn.

+ Nếu đó là các dự án thuộc loại xung khắc thì dự án nào có NPV lớn nhất sẽ

được chọn.

+ Ưu điểm:

- Tính đến giá trị thời gian của tiền.

- Cho biết lợi nhuận của dự án đầu tư và giúp chủ đầu tư tối đa hóa lợi nhuận.

+ Nhược điểm:

- NPV không cho biết khả năng sinh lời tính bằng tỷ lệ phần trăm nên không thuận

tiện cho việc so sánh cơ hội đầu tư.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 39

- NPV không quan tâm đến sự khác biệt về thời gian hoạt động của các dự án nên

việc lựa chọn dự án có NPV lớn nhất không được chính xác.

- NPV dùng chung một lãi suất chiết khấu cho tất cả các năm hoạt động của dự án

nhưng tỷ lệ chiết khấu luôn thay đổi theo sự thay đổi của các yếu tố kinh tế - xã hội.

- Không thấy được giá trị lợi ích thu được từ một đồng vốn đấu tư.

- Phương pháp NPV khó tính toán vì đòi hỏi phải xác định chính xác chi phí vốn.

1.5.2. Phương pháp tỷ lệ hoàn vốn nội bộ ( IRR)

+ Khái niệm: IRR ( Internal Rate of Return) - Tỷ lệ hoàn vốn nội bộ - là tỷ lệ chiết

khấu mà tại đó giá trị hiện tại ròng của dự án bằng 0.



+ Cách xác định:

IRR



k



1

 k 

 k 1 2 NPV

NPV 1 NPV 1

2

Trong đó:

k1: lãi suất chiết khấu ứng với NPV1 dương gần tới 0.

k2: lãi suất chiết khấu ứng với NPV2 dương gần tới 0.

NPV1: Giá trị hiện tại ròng ứng với lãi suất chiết khấu k1.

NPV2: Giá trị hiện tại ròng ứng với lãi suất chiết khấu k2.

+ Ý nghĩa của chỉ tiêu: IRR phản ánh khả năng sinh lợi của dự án, chưa tính đến chi

phí cơ hội của vốn đầu tư. Tức nếu như chiết khấu các luồng tiền theo IRR, PV sẽ bằng

đầu tư ban đầu Co. Hay nói cách khác, nếu chi phí vốn bằng IRR dự án sẽ không tạo thêm

được giá trị hay không có lãi.

+ Tiêu chuẩn lựa chọn dự án:

Gọi r là chi phí sử dụng vốn bình quân của dự án.

- Nếu IRR < r : dự án bị loại

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 40

- Nếu IRR = r : dự án được lựa chọn hay bị loại tùy thuộc vào các yêu cầu khác

(giải quyết việc làm, cải tạo môi trường, … ).

- Nếu IRR > r :

+ Nếu đó là dự án độc lập: tất cả được chọn.

+ Nếu đó là các dự án thuộc loại xung khắc: dự án nào có IRR lớn nhất sẽ

được lựa chọn.

+ Ưu điểm:

- Có tính đến giá trị thời gian của tiền.

- Phương pháp IRR cho biết khả năng sinh lời của dự án tính bằng tỷ lệ phần trăm vì

vậy thuận tiện cho việc so sánh các cơ hội đầu tư.

+ Nhược điểm:

- IRR có thể cho kết quả sai lệch nếu có 2 hoặc nhiều dự án loại trừ nhau đem so

sánh vì IRR không xét đến quy mô dự án đầu tư.

- Do không tính toán trên cơ sở chi phí vốn của dự án, phương pháp IRR có thể dẫn

đến nhận định sai về khả năng sinh lời của dự án.

- Phương pháp IRR có thể mâu thuẩn với phương pháp NPV khi chi phí vốn thay

đổi.

- Phương pháp IRR có thể gặp vấn đề đa giá trị.

1.5.3. Phương pháp thời gian hoàn vốn (PP)

+ Khái niệm: PP ( Pay-back Period) – Thời gian hoàn vốn - là khoảng thời gian

cần thiết để thu hồi toàn bộ chi phí đầu tư ban đầu từ các dòng tiền ròng của dự án.

+ Cách xác định:

Số vốn đầu tư

PP = Thu nhập hàng năm

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 41

+ Ý nghĩa của chỉ tiêu: PP phản ánh thời gian thu hồi vốn đầu tư vào dự án, nó cho

biết sau bao lâu thì dự án thu hồi vốn đầu tư, do vậy PP cho biết khả năng tạo thu nhập của

dự án từ khi thực hiện cho đến khi thu hồi đủ vốn.

+ Tiêu chuẩn lựa chọn: Chấp nhận dự án khi PP của dự án nhỏ hơn hoặc bằng PP

tiêu chuẩn.

+Ưu điểm:

- Dễ làm, dễ áp dụng. Nó áp dụng cho các dự án nhỏ.

- Có cái nhìn tương đối chính xác về mức độ rủi ro của dự án, do đó chọn được

những dự án có rủi ro thấp nhất.

- Không cần tính đến dòng tiền những năm sau năm thu hồi vốn, tránh lãng phí thời

gian và chi phí.

- Sau thời gian hoàn vốn có thể tận dụng các cơ hội đầu tư khác có lợi hơn.

+ Nhực điểm:

- Không tính tới giá trị thời gian của tiền.

- Không chú ý tới các dự án có tính chất chiến lược, dự án dài hạn.

- Yếu tố rủi ro của các luồng trong tương lai không được xem xét.

1.5.4. Phương pháp tỷ suất trung bình lợi nhuận trên đầu tư (ROI)

+ Khái niệm: ROI ( Return On Investment) - Tỷ suất trung bình lợi nhuận trên đầu

tư - là thước đo phổ biến nhất được dùng để so sánh hiệu quả giữa sự đầu tư vào công việc

kinh doanh này với sự đầu tư vào công việc kinh doanh khác. Giá trị ROI càng cao thì việc

đầu tư càng hiệu quả.

+ Cách xác định:

x 100%

Tổng lợi nhuận (sau thuế)

ROI =

Tổng vốn đầu tư

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 42

+ Ý nghĩa của chỉ tiêu: ROI là tỷ lệ lợi nhuận so với chi phí đầu tư và cũng là

phương pháp chính xác mà bạn sử dụng để tính toán tùy thuộc vào các mục tiêu

chiến dịch của bạn.

+ Tiêu chuẩn lựa chọn dự án: khi lựa chọn các dự án đầu tư, nếu quan tâm đến lợi

nhuận, doanh nghiệp sẽ chọn dự án có tỷ suất trung bình lợi nhuận trên đầu tư cao nhất.

Thông thường các doanh nghiệp sẽ đặt ra một ROI tiêu chuẩn để xét. Nghĩa là các dự án

có ROI lớn hơn ROI tiêu chuẩn sẽ được chọn. Đối với các dự án thông thường, cột mốc

này được lấy tối thiểu bằng lãi suất vay ngân hàng.

+ Ưu điểm:

- Có xét đến dòng tiền tệ sau thời gian hoàn vốn.

- Xét được tổng thể các nguồn thu và chi trong suốt tuổi thọ kinh tế của dự án.

+ Nhược điểm:

- Dựa vào lợi nhuận chứ không phải tiền mặt, mà lợi nhuận và tiền mặt không phải

lúc nào cũng bằng nhau.

- Không xét đến giá trị thời gian của tiền.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 43

CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG CHO CÁC TRẠM

BTS THUỘC MẠNG VIỄN THÔNG TỈNH BÀ RỊA VŨNG

TÀU TẠI KHU VỰC XA ĐIỆN LƯỚI.

2.1. Giới thiệu khái quát về viễn thông Bà Rịa Vũng Tàu

2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển :

Là tiền thân của Bưu Điện Bà Rịa - Long Khánh (1975) sau đó là Bưu Điện

Đặc khu Vũng Tàu Côn Đảo (1979). Theo quyết định số 1029 của Tổng Công Ty

Bưu Chính Viễn Thông Việt Nam, ngày 19/8/1991 Bưu Điện Tỉnh Bà Rịa - Vũng

Tàu được thành lập trên cơ sở bộ máy của Bưu Điện Đặc khu Vũng Tàu Côn Đảo .

Ngày 09/09/1996 Tổng cục trưởng Tổng cục Bưu điện ra quyết định số

295/QĐTL thành lập doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ bưu chính, viễn thông tại

Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.

Ngày 16/10/1996 Hội đồng quản trị Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông Việt

Nam (nay là Tập đoàn Bưu chính Viễn thông) ra quyết định số 295/QĐ -

TCCB/HĐQT về việc phê chuẩn điều lệ tổ chức và hoạt động của Bưu Điện Bà Rịa

- Vũng Tàu. Theo quyết định này Bưu điện Bà Rịa - Vũng Tàu là doanh nghiệp nhà

nước với:

-Tên giao dịch trong nước: Bưu Điện Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

-Tên giao dịch Quốc tế: Vung Tau Post and Telecommunication.

Ngày 6 tháng 12 năm 2007 Hội đồng quản trị Tập đoàn Bưu chính Viễn thông

Việt nam quyết định thành lập Viễn thông Bà Rịa - Vũng Tàu đơn vị kinh tế trực

thuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam, trên cơ sở tổ chức lại các đơn vị

kinh doanh dịch vụ viễn thông – công nghệ thông tin và các đơn vị trực thuộc khác

của Bưu điện Bà Rịa Vũng Tàu sau khi thực hiện phương án chia tách bưu chính

viễn thông trên địa bàn tỉnh.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 44

Viễn thông Bà Rịa Vũng Tàu có tên giao dịch quốc tế là Baria - Vungtau

Telecommunication, trụ sở chính đặt tại số 35 đường 3/2 phương 8 thành phố

Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.

2.1.2. Chức năng, nhiệm vụ.

Viễn thông Bà Rịa -Vũng Tàu (VT BR-VT ) là tổ chức kinh tế, đơn vị thành

viên, hạnh toán phụ thuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam; có chức năng

hoạt động sản xuất kinh doanh và phục vụ chuyên ngành viễn thông - công nghệ

thông tin như sau:

-Tổ chức xây dựng, quản lý, vận hành, lắp đặt, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa

mạng viễn thông trên địa bàn tỉnh;

-Tổ chức, quản lý, kinh doanh và cung cấp các dịch vụ viễn thông, công nghệ

thông tin;

-Sản xuất, kinh doanh, cung ứng, đại lý vật tư, thiết bị viễn thông – công nghệ

thông tin theo yêu cầu sản xuất kinh doanh của đơn vị và nhu cầu của khách hàng;

-Khảo sát, tư vấn, thiết kế, lắp đặt, bảo dưỡng các công trình viễn thông – công

nghệ thông tin;

-Kinh doanh dịch vụ quảng cáo; dịch vụ truyền thông;

-Kinh doanh bất động sản, cho thuê văn phòng;

-Tổ chức phục vụ thông tin đột xuất theo yêu cầu của cấp uỷ Đảng, chính

quyền địa phương và cấp trên;

-Kinh doanh các ngành nghề khác khi được Tập đoàn cho phép.

2.1.3. Các dịch vụ viễn thông cung cấp.

Hiện nay Viễn thông Bà rịa - Vũng Tàu kinh doanh các sản phẩm, dịch vụ cho

khách hàng như sau:

2.1.3.1. Điện thoại cố định.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 45

- Dịch vụ điện thoại cơ bản: Khách hàng dụng điện thoại cố định quay số

truyền thống. Bao gồm điện thoại nội hạt, điện thoại liên tỉnh, điện thoại quốc tế

IDD.

-Dịch vụ điện thoại cố dịnh không dây Gphone: Sử dụng các dịch vụ như điện

thoại cố định thông thường nhưng không cần phải kéo dây cáp điện thoại vì dùng

chung trạm phát sóng của mạng di động Vinaphone.

- Dịch vụ điện thoại VoIP 171,1717, 1719: Đây là dịch vụ điện thoại theo

phương thức IP ( Internet protocol ) với phạm vi liên lạc liên tỉnh, quốc tế tương tự

dịch vụ điện thoại thông thường nhưng với giá cước rẽ, chất lượng ở mức chấp

nhận được. Khách hàng sử dụng chỉ thêm mã 171,1717,1719 trước cách gọi thông

thường.

- Dịch vụ nhắn tin cố định: Là dịch vụ cho phép thuê bao điện thoại cố định

nhận và nhắn tin với nhau dưới dạng văn bản (text) hoặc với thuê bao điện thoại di

động.

- Dịch vụ cộng thêm: Khách hàng dùng điện thoại cố định cộng thêm các dịch

vụ: chuyến cuộc gọi tạm thời, báo thức tự động, hiến thị số gọi đến,…

-Dịch vụ kết nối Internet: Cung cấp cho khách hàng các đường truyền riêng

nhằm mục đích kinh doanh Internet,

-Dịch vụ truy nhập Internet: Cung cấp cổng kết nối cho khách hàng truy nhập.

2.1.3.2. Điện thoại di động mạng Vinaphone.

Đây là mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM với hai loại khách

hàng sử dụng:

-Thuê bao trả trước: sử dụng các loại thẻ trả trước và trừ tiền dần trong tài

khoản simcard khi sử dụng. Bao gồm các loại: VinaCard, VinaDaily, VinaXtra…

-Thuê bao trả sau: Thanh toán sau khi sử dụng tiền thuê bao và cước phát sinh.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 46

Ngoài ra còn có các dịch vụ gửi, nhận tin nhắn SMS cũng như các dịch vụ gia

tăng của Vinaphone như: Chuyến vùng quốc tế, thông báo cuộc gọi nhỡ, nạp tiền

bằng mã thẻ trả trước, GPRS, MMS, WAP999…

2.1.3.3. Dịch vụ Intermnet.

-Dịch vụ MegaVnn: Là dịch vụ truy nhập Internet băng rộng qua mạng VNN do

VNPT cung cấp với tốc độ cao dựa trên công nghệ ADSL.

-Dịch vụ MegaWan: Dịch vụ mạng riêng ảo (VPN: Vitural Private Network) là

mạng riêng của khách hàng dựa trên cơ sở hạ tầng mạng dùng chung dịch vụ xDSL-

WAN kết nối các mạng máy tính trong nước và quốc tế bằng đường dây SHDL

hoặc ADSL.

-Dịch vụ điện thoại qua Internet Fone-Vnn: Là dịch vụ điện thoại sử dụng giao

thức Internet được thực hiện trên mạng Internet công cộng để thiết lập các cuộc gọi

giữa các máy điện thoại thông thường, các máy tính cá nhân (pc) và các thiết bị đầu

cuối khác.

-Dịch vụ Internet gián tiếp 1260, 1268, 1269, 1267: Truy nhập gián tiếp qua

mạng điện thoại công cộng, mạng truyền số liệu quốc gia VIETPAC, qua mạng số

đa dịch vụ (ISDN)

-Dịch vụ Internet trực tiếp: Bằng các đường nối trực tiếp đến khách hàng với độ

an toàn, tin cậy, tốc độ cao và được dự phòng tốt trên nền mạng trục Internet quốc

gia

-Dịch vụ VNN-Infogate: là dịch vụ cho phép người sử dụng liên kết thông tin

giữa máy điện thoại di động, máy nhắn tin với máy tính cá nhân có nối mạng

Internet.

-Dịch vụ WIFI@VNN: mạng Internet không dây

2.1.4. Mô hình tổ chức cơ cấu nhân lực của Viễn thông BR-VT

2.1.4.1. Mô hình tổ chức

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 47

Bộ máy quản lý của Viễn thông Bà Rịa Vũng Tàu được tổ chức theo kiểu trực

tuyến tham mưu, nghĩa là quyết định được thực hiện từ trên xuống dưới. Nhưng để

đưa ra những quyết định thì Ban giám đốc phải có các phòng ban chuyên môn tham

mưu.

MÔ HÌNH TỔ CHỨC QUẢN LÝ CỦA VIỄN THÔNG BÀ RỊA – VŨNG TÀU

VIỄN THÔNG BR-VT

(BAN GIÁM ĐỐC)

Tổ chuyên viên

Phòng Tổ chức cán bộ lao động

Phòng mạng và dịch vụ Phòng kế hoạch kinh doanh Phòng đầu tư xây dưng cơ bản Phòng Kế toán thống kê tài chính Phòng hành chánh quản trị

Trung tâm viễn thông Vũng Tàu Trung tâm viến thông Bà Rịa Trung tâm viễn thông Châu Đức Trung tâm viễn thông Xuyên Mộc Trung tâm dịch vụ khách hàng Tung tâm viễn thông Tân Thàn h Trung tâm dịch vụ viễn thông ghệ Trung tâm viễn thông Long Điền Đất

Các tổ Các tổ Các tổ Các tổ Các tổ Các tổ Các tổ Các tổ

Hình 2.1: Mô hình tổ chức, quản lý của VNPT BRVT

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 48

2.1.4.2. Cơ cấu nguồn nhân lực Viễn thông BR- VT.

Trước khi chia tách số lượng lao động của Bưu điện BR-VT qua các năm như

sau:

Năm 2002 2003 2004 2005 2006 2007

lượng 1.433 956 1.086 1.203 1.358 1.457 lao động

(Nguồn: Phòng Tổ chức Cán bộ - lao động tiền lương)

Bảng 2.1 :Tình hình nhân sự qua các năm : (ĐVT : người)

Từ 1/1/2008 Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) đã triển khai

phương án chia tách Bưu chính Viễn thông trên địa bàn các Bưu điện Tỉnh, Thành

phố từ. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin (CNTT) và

truyền thông, xu hướng tiêu dùng, sự phát triển sở trường viễn thông, CNTT, VNPT

đã có những bước phát triển vững chắc trong lĩnh vực viễn thông. Tách Bưu chính

ra khỏi Viễn thông để Viễn thông có một mặt bằng cạnh tranh bình đẳng, phát triển

được các lợi thế kinh doanh của mình trong môi trường hội nhập kinh tế là cần thiết.

Đồng thời, sự chia tách này cũng tạo điều kiện cho Bưu chính khẳng định mình, đổi

mới kinh doanh, hạch toán độc lập và tiến tới kinh doanh có hiệu quả.

Sau khi chia tách Viễn thông BR-VT hiện có 766 lao động với cơ cấu như sau:

Bảng 2.2: Thống kê nhân lực Viễn thông tỉnh

Lao động Viễn Thông Số lượng Cơ cấu

(người) Theo ba lực lượng (%)

Trực tiếp sản xuất 557 73%

Lao động phụ trợ 92 12%

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 49

Lao động quản lý, lãnh đạo 117 15%

Tổng cộng 766 100%

CƠ CẤU NHÂN LỰC VIỄN THÔNG TỈNH

15%

Trực tiếp sản xuất

12%

73%

Lao động phụ trợ

Lãnh đạo, quản lý

Biểu đồ 2.1: Biểu đồ cơ cấu nhân lực Viễn thông BR-VT

Qua bảng thống kê và biểu đồ biểu diễn cho thấy lực lượng lao động Viễn

thông Bà Rịa - Vũng Tàu phân theo tỷ lệ của 3 lực lượng : Công nhân trực tiếp

sản xuất – Lao động phụ trợ – Lãnh đạo, quản lý, trong đó công nhân trực tiếp sản

xuất có 557 người (chiếm 71%), lao động phụ trợ có 92 người (chiếm 12%), lãnh

đạo, quản lý có 117 người (chiếm 15%). Lực lượng công, nhân viên khối viễn thông

chủ yếu ở các ngành nghề: công nhân bảo dưỡng cáp và đường dây thuê bao, công

nhân trực tổng đài,nguồn, viba, khai thác dịch vụ 1080, kiểm soát viên nghiệp vụ

VT, cài đặt Internet, thu cước các dịch vụ viễn thông.

Bảng 2.3: Bảng thống kê lao động Viễn thông Tỉnh theo cơ cấu trình độ

Cơ cấu Số lượng Theo trình độ đào tạo. (người) (%) hiện có

Thạc sỹ 4 0,5%

Đại học Sơ cấp 186 352 24,% 46%

28,5% Cao đẳng, Trung cấp Chưa đào tạo 216 8 1,0%

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 50

Tổng cộng 766 100%

Lực lượng công nhân gồm các ngành nghề: Công nhân dây máy, cáp và khai

thác viễn thông. Lực lượng công nhân viên có trình độ cao học chiếm 0,5%, đại

học chiếm 24% thuộc ngành nghề kinh tế, quản trị kinh doanh, tài chính kế toán, kỹ

sư viễn thông, kỹ sư tin học. Công, nhân viên có trình độ cao đẳng, trung cấp chiếm

28,5% như: cao đẳng điện tử, viễn thông, khai thác viễn thông; kỹ thuật viên tin

học, tài chính kế toán, với các chức danh : kiểm soát viên nghiệp vụ VT, bão dưỡng

sửa chữa máy tính, cài đặt Internet, khai thác xử lý cước. Còn lại 47% là Công,

nhân viên có trình độ sơ cấp và chưa qua đào tạo như: công nhân dây máy, nhân

viên bảo vệ, tạp vụ…

2.1.5. Tình hình hoạt động sản xuất kinh doanh của Viễn thông BR-VT.

2.1.5.1. Tình hình doanh thu.

Bà Rịa - Vũng Tàu có vị trí địa lý thuận lợi, có tiềm năng phát triển kinh tế

cao, đặc biệt là các ngành dầu khí, du lịch, thủy hải sản nên nhu cầu sử dụng các

dịch vụ Bưu chính, Viễn thông trên địa bàn lớn. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu sản xuất

kinh doanh chủ yếu từ năm 2007 đến năm 2011 như sau:

Bảng 2.4:Bảng tổng hợp các chỉ tiêu hiệu quả hoạt động kinh doanh của Viễn thông

BR - VT năm 2007-2011.

Năm 2007 2008 2009 2010 2011 % Bình

quân

Chỉ tiêu

1. Doanh thu thuần 204,864 229,609 240,511 270,336 301.650 114

từ HĐKD (triệu

đồng)

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 51

2. Chi phí HĐKD 170,270 190,327 206,132 241,083 266,300 115

(triệu đồng)

3. Tổng tài sản 456,897 495,014 587,816 674,681 687,345 115

(triệu đồng)

4. Lãi (triệu đồng) 34,594 39,282 34,379 31,080 35,350 105

5. Lãi / Doanh thu 16,89 17,11 14,30 11,50 11,72 15,23

(%)

6.Lãi / Chi phí sinh 20,32 20,64 16,69 12,89 13,27 18,03

lãi (%)

7. Lãi / Tổng tài 5 6 4 3 5 5

sản (%)

Căn cứ vào bảng tổng hợp các chỉ tiêu sản xuất kinh doanh chủ yếu năm

2007-2011, có thể phân tích, đánh giá hiệu quả hoạt động kinh doanh của Viễn

thông BR-VT. Hiệu quả hoạt động kinh doanh của VT BR- VT là kết quả tương

quan, so sánh các lợi ích mà Viễn thông tỉnh (VTT) thu được với tất cả tài sản (chi

phí) để đạt được những lợi ích đó. Xét về mặt kinh tế, hiệu quả tuyệt đối chính là

lãi, hiệu quả về mặt tương đối là lãi trên tổng tài sản; Lãi trên chi phí sinh lãi.

Nhìn vào bảng tổng hợp có thể thấy từ năm 2007- 2011, VTT kinh doanh

luôn có lãi, lợi nhuận tăng đều hàng năm từ năm 2007- 2008, năm sau tăng cao hơn

năm trước. Tỷ lệ lợi nhuận của VTT tăng bình quân 5%/ năm.

Tỷ lệ lãi / doanh thu càng có giá trị cao phản ảnh lợi nhuận sinh ra từ hoạt

động kinh doanh càng lớn, phần lãi trong doanh thu có tỷ trọng lớn và doanh nghiệp

được đánh giá là hoạt động có hiệu quả. Theo số liệu tại bảng 2.4, từ năm 2007-

2008 VTT có tỷ lệ lãi / doanh thu trên 16%, năm sau hoạt động hiệu quả hơn năm

trước, năm cao nhất là 2008 với tỷ lệ 17,11%.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 52

Đến năm 2009 tỷ lệ lãi / doanh thu của VTT lại giảm từ 17,11% xuống còn

14,3%, năm 2010 chỉ còn 11,5%. Tỷ lệ lãi / doanh thu bình quân từ năm 2007-2011

của VTT chiếm 15,23%/ 1 năm. Như vậy, có thể thấy năm 2009-2011 VTT hoạt

động kém hiệu quả hơn năm 2007-2008; năm 2010 hoạt động kém hiệu quả hơn

năm 2009. Tỷ lệ lãi bình quân từ năm 2007-2011 của VTT chiếm 15,23% doanh thu

/ 1 năm cho thấy VTT đạt hiệu quả hoạt động ở mức trung bình.

Tỷ lệ lãi/chi phí sinh lãi cho thấy từ năm 2007-2008, VTT cứ đầu tư 100

đồng tiền chi phí thì thu về được khoảng 20 đồng tiền lãi. Tuy nhiên, năm 2009 tỷ lệ

lãi trên chi phí sinh lãi giảm còn 16,69%, năm 2010 giảm còn 12,89% và năm 2011

là 13,27%. Nguyên nhân năm 2009-2010 do phải cạnh tranh gay gắt với các doanh

nghiệp viễn thông khác như: Viettel; Saigon Postel… Viễn thông Bà Rịa – Vũng

Tàu đầu tư chi phí cho hoạt động kinh doanh tăng, trong khi giá cước viễn thông

giảm nên doanh thu giảm, dẫn đến lãi thu được từ hoạt động kinh doanh cũng giảm

theo. Tỷ lệ lãi trên chi phí sinh lãi bình quân từ năm 2007-2011 của VTT là

18,03%/1 năm, so với lãi suất huy động vốn của các ngân hàng Thương mại mấy

năm gần đây khoảng từ 9-10%/1 năm, có thể đánh giá hiệu quả hoạt động kinh

doanh của Viễn thông Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu đạt mức trung bình.

Tỷ lệ lãi/ tài sản của VTT từ năm 2007-2008 đạt trên 5%/1 năm. Tuy nhiên,

năm 2009 giảm còn 4% và năm 2010 giảm còn 3% và năm 2011 tăng lên 5%. Do

vậy, tỷ lệ lãi trên tài sản của VTT bình quân từ năm 2007-2011 đạt 5%. Điều này

cho thấy quá trình sinh lợi của VT BR-VT không cao.

Qua phân tích các chỉ tiêu hiệu quả hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp,

có thể kết luận Viễn thông Bà Rịa - Vũng Tàu từ năm 2007-2011 đạt hiệu quả kinh

doanh ở mức trung bình khá.

2.1.5.2. Phát triển địch vụ.

Trong những năm qua các dịch vụ viễn thông do viễn thông tỉnh cung cấp đều

có mức tăng trưởng đáng kể tổng số thuê bao trên mạng đến hết năm 2011 là

200.841 thuê bao trong đó: điện thoại cố định 109.254 khách hàng, điện thoại di

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 53

động trả sau 30.461 khách hàng, thuê bao Internet băng rộng ADSL có 61.212

khách hàng sử dụng. Với mạng lưới rộng khắp, thiết bị sử dụng công nghệ hiện đại

và chất lượng dịch vụ cũng như chất lượng phục vụ ngày càng nâng cao Viễn thông

BR-VT sẽ đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng trong thời gian tới.

Bảng 2.5 Tình hình phát triển dịch vụ của Viễn thông BR-VT từ năm 2007-2011

Chỉ tiêu ĐVT 2007 2008 2009 2010 2011

Thuê bao hiện có Tbao 99.033 121.941 149.412 174.232 200.841

Điện thoại cố định 91.508 110.291 133.819 154.023 109.154 nt

Điện thoại di động 7.525 11.062 13.461 14.315 30.461 nt

trả sau

Thuê bao ADSL nt 588 2.132 5.894 61.226

2.2. Hiện trạng cung cấp năng lượng cho các trạm BTS thuộc mạng lưới viễn

thông trên địa bàn Huyện Côn Đảo - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu xa điện lưới

2.2.1. Cấu tạo, chức năng và nhu cầu năng lượng của các trạm BTS:

Mạng GSM gồm có 3 thành phần, đó là trạm di động cung cấp khả năng liên

lạc, hệ thống trạm gốc điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động và hệ thống

mạng có chức năng thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi giữa các thuê bao di động.

Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phần. Trạm di động

(Mobile Station) được người thuê bao mang theo. Hệ thống trạm gốc ( Base Station

Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động. Hệ thống mạng (Network

Subsystem), với bộ phận chính là Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động (MSC),

thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các thuê

bao di động với thuê bao của mạng cố định. MSC cũng thực hiện các chức năng

quản lý di động. Ở đây không vẽ trung tâm vận hŕnh bảo dưỡng (OMC) với chức

năng đảm bảo vận hành và thiết lập mạng. Trạm di động với hệ thống trạm gốc giao

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 54

tiếp thông qua giao diện Um, còn được gọi là giao diện không gian hoặc kết nối vô

tuyến. Hệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A.

Hình 2.2 : Cấu trúc mạng GSM

Trạm di động

Trạm di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác

thực thuê bao (SIM). SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sử dụng

có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ

đã đăng ký. Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại

di động IMEI (International Mobile Equipment Identity). Card SIM chứa một số

nhận dạng thuê bao di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống

nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các thông tin khác. IMEI và IMSI

hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân. Card SIM có thể

chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN).

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 55

Hệ thống trạm gốc

Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm điều

khiển gốc (BSC). Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis, cho phép các

thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể "bắt tay" nhau được.

Trạm thu phát gốc có bộ thu phát vô tuyến xác định một ô (cell) và thiết lập

giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động. Trong một khu đô thị lớn thì số lượng

BTS cần lắp đặt sẽ rất lớn. Vì thế, yêu cầu đối với trạm BTS là chắc chắn, ổn đinh,

có thể di chuyển được và giá thành tối thiểu.

Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm BTS.

Nó thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng. BSC là kết

nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC.

Hệ thống mạng

Thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển mạch di động

MSC. Nó hoạt động giống như một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc ISDN thông

thường, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê bao di động như:

đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến cuộc gọi tới một thuê

bao roaming (chuyển vùng). MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định ( PSTN hoặc

ISDN). Báo hiệu giữa các thành phần chức

Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng với

tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và

roaming cho GSM. HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các thuê bao đã

được đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê bao. Vị trí của thuê

bao thường dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng với trạm di động. Chỉ có

một HLR logic cho toàn bộ mạng GSM mặc dù nó có thể được triển khai dưới dạng

cơ sở dữ liệu phân bố.

Hiện nay tại Huyện Côn Đảo có 04 trạm BTS phủ sóng hết toàn đảo tại các

vị trí: Trung tâm Côn Đảo, Bến Đầm, Cỏ Ống và núi Thánh Giá. Công suất tiêu thụ

của các trạm như sau:

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 56

STT Tên trạm Công suất Ghi chú

1 Trung tâm Côn đảo 5kw Có tính dự phòng

2 Bến Đầm 4 kw - nt -

3 Cỏ Ống 4kw - nt -

4 Núi Thánh Giá 4kw - nt -

Bảng 2.6: Công suất tiêu thụ tại các trạm BTS

2.2.2. Hiện trạng cung cấp năng lượng cho các trạm BTS

2.2.2.1. Tình hình cung cấp điện lưới của Huyện Côn Đảo

Hiện toàn huyện Côn Đảo có khoảng 6.000 dân sinh sống; 3 cụm khách sạn

du lịch; 13 nhà máy sản xuất nước đá phục vụ hậu cần nghề cá, nhu cầu sử dụng

điện đến thời điểm này là khoảng 6,5 MW. Tuy nhiên nguồn cung ứng điện cho

Côn Đảo trong những năm qua là từ 2 nhà máy điện diesel là nhà máy điện Trung

tâm và nhà máy điện An Hội, tổng công suất thiết kế 4.762 kWh (hơn 4,7 MW),

công suất khả dụng (công suất thực sử dụng) chỉ khoảng gần 3 MW (chưa bằng 1/2

nhu cầu).

Trong đó, nhà máy điện An Hội có 4 tổ máy, công suất thiết kế 3 MW, công

suất khả dụng khoảng hơn 2,1 MW- là nhà máy hoạt động chính. Còn nhà máy điện

trung tâm, công suất thiết kế 1,4762 MW, do sử dụng từ trước ngày giải phóng đến

nay, đã xuống cấp, mặc dù cũng đã được đầu tư bổ sung thiết bị nhưng máy móc

không đồng bộ, hơn nữa, đội ngũ cán bộ vận hành nhà máy còn yếu về kỹ thuật,

trình độ tay nghề, nhiều khi không phát hiện kịp những trục trặc để chỉnh sửa kịp

thời do đó, tình trạng hỏng hóc, lỗi kỹ thuật thường xảy ra do vậy công suất khả

dụng chỉ còn khoảng 55%, và chủ yếu nhà máy này ở chế độ dự phòng. Những năm

qua, 2 nhà máy điện ở Côn Đảo mới chỉ tạm đủ phục vụ cho sinh hoạt và dịch vụ du

lịch. Còn sản xuất nước đá trên đảo phải tự túc nguồn điện bằng các máy phát điện

riêng.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 57

Theo quy định vận hành một nhà máy điện, bắt buộc nhà máy phải có 3 đầu

máy, tức là có 3 công suất. Trong đó một để dự phòng, một để thực hiện trung tu

sửa chữa định kỳ. Các tổ máy sẽ phải hoạt động luân phiên để đảm bảo tuổi thọ và

an toàn kỹ thuật. Trong khi tại Côn Đảo chỉ có 2 nhà máy. Như vậy, so với yêu cầu,

sản xuất điện tại Côn Đảo không có chế độ dự phòng.

Thực tế, khoảng 3-4 năm trở lại đây, riêng nhu cầu sử dụng điện phục vụ

sinh hoạt trên đảo bình quân tăng 15%/năm. Để đảm bảo ổn định sinh hoạt, đáp ứng

một phần nhu cầu phát triển cùa ngành du lịch, Trạm cung ứng điện nước huyện

Côn Đảo – đơn vị quản lý và vận hành 2 nhà máy điện buộc phải đưa cả 2 nhà máy

vào vận hành, trong đó, nhà máy điện Trung tâm vận hành cấp điện ban ngày, còn

ban đêm, nhà máy điện An Hội vận hành. Như vậy, sản xuất điện tại Côn Đảo vừa

không có chế độ dự phòng vừa chẳng có chế độ trung tu sửa chữa định kỳ. Đáng nói

là sản lượng điện sản xuất cũng chỉ đáp ứng được từ 60 đến 70% nhu cầu sinh hoạt

và du lịch tại thời điểm này. Nếu có sự cố xảy ra với 1 nhà máy nào đó thì nhà máy

còn lại phải chạy hết công suất cả ngày lẫn đêm, tức là làm việc gấp 4 lần so với

quy định cho phép.

Côn Đảo đang là điểm đến của các nhà đầu tư, với mục tiêu xây dựng nơi

đây trở thành một trung tâm văn hóa du lịch tầm cỡ trong khu vực theo quy hoạch

đã đề ra. Tốc độ tăng trưởng phụ tải tại Côn Đảo hiện là 48%/năm. Đã có rất nhiều

dự án du lịch lớn đang được triển khai, bắt đầu từ cuối năm 2010, các dự án lần lượt

đi vào hoạt động. Chính vì vậy, để đảm bảo nguồn điện phục vụ cho phát triển, tỉnh

BR-VT đã phê duyệt đề án quy hoạch phát triển điện lực Côn Đảo. Theo đó, trong

năm 2009-2010, Côn Đảo sẽ phát triển nguồn điện diesel kết hợp với đầu tư khai

thác có hiệu quả các nguồn năng lượng điện mới như điện gió, điện năng lượng mặt

trời... . Trong đó, nhà máy điện An Hội sẽ được đầu tư mở rộng nâng công suất lên

gấp 2 lần công suất hiện hữu.

Cạnh đó, UBND tỉnh cũng có chủ trương tích cực kêu gọi đầu tư các dự án

điện gió cho Côn Đảo. Tuy nhiên, đầu tư một nhà máy phong điện cần nhiều thời

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 58

gian, trong khi các dự án cần sử dụng điện lại không thể “ngồi chờ”. Và bài toán

điện có lẽ sẽ chỉ có được một phần lời giải khi dự án mở rộng, nâng công suất nhà

máy điện An Hội được hoàn thành vào năm 2012.

2.2.2.2. Tình hình cung cấp điện cho các trạm BTS

Nhằm đảm bảo vận hành các thiết bị BTS, tại các trạm BTS lắp đặt điện kế

để sử dụng nguồn điện của điện lực Côn Đảo, số liệu thống kê sử dụng điện năm

2011 như sau: (giá điện năm 2011 là 4.515 đồng)

Số Trung tâm Côn Cỏ Ống Bến Đầm Núi Thánh Giá

KWH Đảo

/số tiền Số Số tiền Số Số tiền Số Số tiền Số Số tiền

VNĐ kwh kwh kwh kwh

Tháng 1.572 7.097.580 1.430 6.456.450 1.472 6.646.080 1.350 6.095.250 1

Tháng 1.703 7.689.045 1.503 6.786.045 1.510 6.817.650 1.390 6.275.850 2

Tháng 1.619 7.309.785 1.549 6.993.735 1.562 7.052.430 1.300 5.869.500 3

Tháng 1.592 7.187.880 1.462 6.600.930 1.472 6.646.080 1.298 5.860.470 4

Tháng 1.209 5.458.635 1.100 4.966.500 1.109 5.007.135 1.079 4.871.685 5

Tháng 1.670 7.540.050 1.490 6.727.350 1.480 6.682.200 1.356 6.122.340 6

Tháng 1.717 7.752.255 1.580 7.133.700 1.540 6.953.100 1.387 6.262.305 7

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 59

Tháng 1.544 6.971.160 1.400 6.321.000 1.424 6.429.360 1.344 6.068.160 8

Tháng 1.272 5.743.080 1.120 5.056.800 1.172 5.291.580 1.068 4.822.020 9

Tháng 1.540 6.953.100 1.410 6.366.150 1.440 6.501.600 1.330 6.004.950 10

Tháng 1.247 5.630.205 1.107 4.998.105 1.110 5.011.650 1.047 4.727.205 11

Tháng 1.548 6.989.220 1.448 6.537.720 1.438 6.492.570 1.318 5.950.770 12

Bảng 2.7: Số liệu thống kê sử dụng điện năm 2011

Ngoài việc lắp điện kế, đơn vị còn trang bị các máy phát điện dự phòng đặt tại

các trạm BTS để đảm bảo thiết bị hoạt động 24/7. Thống kê bảng thời gian chạy

máy phát điện năm 2011 như sau:

Thời gian Trung tâm Côn Cỏ Ống Bến Đầm Núi Thánh Giá

chạy máy Đảo (Máy phát (Máy phát điện (Máy phát ((Máy phát

phát điện điện 16KVA) 12KVA) điện 12KVA) điện 12KVA)

(giờ)

Tháng 1 9 14 7 8

Tháng 2 6 34 44 13

Tháng 3 14 20 46 13

Tháng 4 7 10 80 156

Tháng 5 6 11 5 14

Tháng 6 10 17 25 13

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 60

14 9 39 26 Tháng 7

8 5 24 22 Tháng 8

10 26 7 31 Tháng 9

10 40 6 18 Tháng 10

8 18 36 16 Tháng 11

Tháng 12 11 31 59 30

Bảng 2.8: Thống kê thời gian vận hành máy phát điện

Thống kê bảng tiêu thụ dầu năm 2011 như sau: (giá dầu năm 2011 là 20.800

đồng)

Số Trung tâm Côn Cỏ Ống Bến Đầm Núi Thánh Giá

KWH Đảo (Máy phát (Máy phát điện (Máy phát điện ((Máy phát điện

tiêu điện 16KVA) 12KVA) 12KVA) 12KVA)

thụ/số

tiền

Số Số Số Số Số tiền Số tiền Số tiền Số tiền kwh kwh kwh kwh

Tháng 45 561.600 56 873.600 28 436.800 32 499.200 1

Tháng 30 374.400 136 2.121.600 176 2.745.600 52 811.200 2

Tháng 70 873.600 80 1.248.000 184 3.702.400 52 811.200 3

Tháng 35 436.800 40 624.000 320 4.992.000 624 9.734.400 4

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 61

Tháng 30 374.400 44 686.400 20 312.000 56 873.600 5

Tháng 50 624.000 68 1.060.800 100 1.560.000 52 811.200 6

Tháng 70 873.600 36 561.600 156 1.809.600 104 1.622.400 7

Tháng 40 499.200 20 312.000 96 1.497.600 88 1.372.800 8

Tháng 50 624.000 104 1.622.400 28 436.800 124 1.934.400 9

Tháng 50 624.000 160 2.496.000 24 374.400 72 1.123.200 10

Tháng 40 499.200 72 998.400 144 2.246.400 64 998.400 11

Tháng 55 686.400 124 1.934.400 236 3.681.600 120 1.872.000 12

Bảng 2.9: Số liệu dầu năm 2011

Tổng hợp tình hình chi phí sử dụng nguồn điện lưới và nguồn dự phòng từ

máy phát điện năm 2011:

Số KWH Trung tâm Côn Đảo Cỏ Ống

/số tiền

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 62

Số kwh Số tiền Số kwh Số tiền

Tháng 1 1.617 7.659.180 1.486 7.330.050

Tháng 2 1.733 8.063.445 1.639 8.907.645

Tháng 3 1.689 8.183.385 1.629 8.241.735

Tháng 4 1.627 7.624.680 1.502 7.224.930

Tháng 5 1.239 5.833.035 1.144 5.652.900

Tháng 6 1.720 8.164.050 1.558 7.788.150

Tháng 7 1.787 8.625.855 1.616 7.695.300

Tháng 8 1.584 7.470.360 1.420 6.633.000

Tháng 9 1.322 6.367.080 1.224 6.679.200

Tháng 10 1.590 7.577.100 1.570 8.862.150

Tháng 11 1.287 6.129.405 1.179 5.996.505

Tháng 12 1.603 7.675.620 1.572 8.472.120

Tổng cộng 18.798 89.373.195 17.539 89.483.685

4.754 5.102 Giá thành 1Kwh

Số KWH Bến Đầm Núi Thánh Giá

/số tiền

Số kwh Số tiền Số kwh Số tiền

Tháng 1 1.500 7.082.880 1.382 6.594.450

Tháng 2 1.686 9.563.250 1.442 7.087.050

Tháng 3 1.746 10.754.830 1.352 6.680.700

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 63

Tháng 4 1.792 11.638.080 1.922 15.594.870

Tháng 5 1.129 5.319.135 1.135 5.745.285

Tháng 6 1.580 8.242.200 1.408 6.933.540

Tháng 7 1.696 8.762.700 1.491 7.884.705

Tháng 8 1.520 7.926.960 1.432 7.440.960

Tháng 9 1.200 5.728.380 1.192 6.756.420

Tháng 10 1.464 6.876.000 1.402 7.128.150

Tháng 11 1.254 7.258.050 1.111 5.725.605

Tháng 12 1.674 10.174.170 1.438 7.822.770

Tổng cộng 18.241 99.326.635 16.707 91.394.505

5.445 5.470 Giá thành 1Kwh

Bảng 2.10: Tổng chi phí điện và dầu năm 2011

( Chưa tính chi phí mua máy nổ phát điện, vận hành và bảo trì máy)

2.2.3. Những khó khăn trong việc sử dụng nguồn điện và việc đảm bảo vận

hành thiết bị VT – CNTT tại Huyện Côn Đảo

- Giá điện tại Côn Đảo cao hơn nhiều so với đất liền, năm 2011 giá điện là 4.515

VNĐ. Tuy nhiên từ tháng 06/2012 thì giá điện tăng lên là 9.030 VNĐ.

- Do 2 nhà máy vẫn không đảm bảo nguồn cung cấp điện cho cả đảo nên tình

trạng cúp điện vẫn thường xảy ra do phải bảo dưỡng máy phát điện. Đặc biệt là

vào mùa mưa và mùa gió chướng, muối biển ảnh hưởng đến các đường tải điện

nên thường xuyên cúp điện để bảo dưỡng đường dây.

- Khi hệ thống điện lưới bị ngắt, các doanh nghiệp phải chạy máy phát điện để tự

cung cấp nguồn điện. Tuy nhiên giá xăng dầu trong những năm qua tăng liên

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 64

tục, trong khi đó chi phí xăng dầu tại Côn Đảo cũng cao hơn so với đất liền. Giá

dầu năm 2011 là 20.800/lít, giá dầu đến tháng 09/2012 là 22.100/lít.

- Do bị mất điện nhiều nên hệ thống accu dự phòng phóng xả nhiều lần, làm ảnh

hưởng nhiều đến tuổi thọ accu, dẫn đến việc sớm phải tốn chi phí đầu tư mới hệ

thống accu mới.

- Tốn một khoảng chi phí không nhỏ cho việc vận hành, bảo dưỡng máy phát

điện của các doanh nghiệp.

2.2.4. Khả năng ứng dụng các hệ lai ghép với năng lượng gió và mặt trời để

cung cấp năng lượng cho các trạm BTS tại khu vực huyện Côn Đảo

Theo ước tính của Hiệp hội GSM Thế giới (GSM Association), hiện nay có

khoảng một phần ba dân số thế giới không được cung cấp lượng điện đầy đủ để sử

dụng và để con người có thể sử dụng các dịch vụ của thông tin di động, các trạm thu

phát phải sử dụng nguồn điện từ máy phát điện diesel.

Tuy nhiên, khi giá dầu diesel ngày càng tăng và các dịch vụ di động cũng cần

phải phát triển ở những vùng sâu vùng xa thì cần phải có những giải pháp khác về

nguồn năng lượng để cung cấp cho sự vận hành của các thiết bị mạng.

Tháng 9-2008, Hiệp hội GSM đã đưa ra chương trình được gọi là Năng

lượng xanh cho mạng di động – Green Power for Mobile – để thúc đẩy việc sử dụng

các nguồn năng lượng tái tạo trong ngành công nghiệp điện thoại di động. Ngoài ra,

các nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai các dịch vụ di động ở những nơi xa xôi

như hải đảo, rừng sâu mà đường dây điện chưa thể kéo đến được.

Hiệp hội GSM đã tiến hành một cuộc khảo sát các nhà cung cấp dịch vụ, các

nhà cung cấp thiết bị đầu cuối, các nhà cung cấp thiết bị năng lượng xanh cũng như

các tổ chức tài chính để đánh giá thị trường mạng di động và giải pháp tổng thể về

việc sử dụng năng lượng cho các thiết bị trong mạng di động.

Bản báo cáo của đợt khảo sát này ước tính có khoảng 300.000 trạm thu phát

sẽ được xây dựng ở các nước đang phát triển vào cuối năm 2012 và trong số đó

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 65

khoảng 75.000 trạm sẽ không sử dụng lưới điện quốc gia mà sử dụng năng lượng từ

các nguồn khác như năng lượng mặt trời, gió, nhà máy thủy điện nhỏ, pin nhiên

liệu…

Cũng theo bản báo cáo này, nếu như việc mở rộng lưới điện theo các trạm

thu phát của các mạng di động sẽ rất tốn kém chi phí, hơn nữa hiện nay lượng điện

cung cấp cũng đang thiếu trầm trọng, như ở những vùng nông thôn Ấn Độ, thì việc

cung cấp điện có thể bị cắt đến 14 giờ mỗi ngày. Hiện nay, các trạm của mạng di

động ở những nơi không có điện lưới thường vận hành bằng máy phát điện chạy

bằng dầu diesel. Tuy nhiên, giá dầu diesel đã tăng đáng kể trong thời gian qua và

chi phí cho việc vận chuyển, cung cấp nhiên liệu đến các trạm xa cũng tốn kém

không ít.

Hiệp hội GSM đã phân tích tính khả thi của các nguồn năng lượng khác như

pin mặt trời, gió, dầu diesel sinh học, máy phát thủy điện nhỏ, pin nhiên liệu để sử

dụng cho các trạm thu phát di động, thay thế cho máy phát điện diesel và điện lưới.

Năng lượng từ mặt trời

Biểu đồ: 2.2: Dự báo về sự phát triển các trạm BTS

Nguồn ánh sáng mặt trời vô tận luôn sẵn có ở những vùng nông thôn, cao

nguyên của các nước đang phát triển, sự phát triển công nghệ của pin mặt trời, các

thiết bị pin mặt trời ngày càng nhiều và rẻ, tất cả những yếu tố đó làm cho năng

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 66

lượng mặt trời là một lựa chọn phổ biến cho các trạm cần công suất tiêu thụ khoảng

2kW.

Tuy nhiên, bản báo cáo của Hiệp hội GSM cũng cho rằng các giải pháp năng

lượng mặt trời lại không có hiệu quả về mặt kinh tế ở những nơi cần công suất phát

lớn hơn, nhưng chắc chắn trong vài năm tới giá của các thiết bị năng lượng mặt trời

sẽ giảm.

Năng lượng từ gió

Các thiết bị tạo năng lượng từ gió thường rẻ hơn so với các thiết bị năng

lượng mặt trời, chi phí khoảng 10 hoặc 11 cent cho mỗi kWh để sản xuất điện cho

các trạm có công suất nhỏ. Theo một cuộc nghiên cứu của Hiệp hội Năng lượng gió

của Mỹ thì giá thành này dự kiến sẽ giảm đến khoảng 7 cent trong vòng năm năm

tới. Tuy nhiên, năng lượng điện từ gió chỉ khả thi ở những khu vực ven biển và

miền núi, nơi gió thổi mạnh và thường xuyên; tại những nơi khác có thể kết hợp gió

và mặt trời để tạo ra nguồn năng lượng.

Tiết kiệm chi phí vận hành

Thực tế cho thấy chi phí để lắp đặt máy phát điện diesel cho các trạm thu

phát di động tương đối rẻ nhưng ngược lại các chi phí hoạt động của nó như nhiên

liệu, bảo trì là rất cao và rất dễ bị tác động của thị trường nhiên liệu. Hiện nay, giải

pháp năng lượng từ mặt trời và gió chiếm hơn 50% vốn đầu tư nhưng chi phí khi

vận hành lại rất thấp và nó phù hợp cho những trạm vận hành với công suất khoảng

2 kW. Trong một tình huống khác, có thể kết hợp máy phát điện diesel với các giải

pháp năng lượng xanh để giảm chi phí và giảm bớt những tác động xấu đến môi

trường.

Hiệp hội GSM cho rằng nếu như một nhà cung cấp dịch vụ cần ba năm để

hoàn vốn đầu tư thì 9% các trạm thu phát của họ phải sử dụng năng lượng từ các

nguồn năng lượng xanh, khi đó cũng sẽ tiết kiệm 3 triệu tấn khí CO2 thải mỗi năm

và 1,3 tỷ đô-la Mỹ cho chi phí nhiên liệu. Với thời gian hoàn vốn là năm năm, số

trạm sử dụng năng lượng xanh là 30% và khi đó tiết kiệm 10 triệu tấn khí thải nhà

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 67

kính cũng như 4,4 tỷ đô-la chi phí nhiên liệu. Hiệp hội GSM cũng dự báo rằng sau

năm 2012 sẽ có hơn 50% trạm mới không sử dụng điện lưới mà được cung cấp từ

những nguồn năng lượng tái tạo.

Thiết kế thiết bị sử dụng năng lượng có hiệu quả

Một khía cạnh khác của công nghệ xanh là cải tiến các thiết kế để các thiết bị

giảm bớt việc tiêu thụ năng lượng. Cuộc khảo sát của Hiệp hội GSM cho thấy các

nhà sản xuất thiết bị viễn thông đang có những khoản đầu tư đáng kể trong việc

phát triển các thiết bị sử dụng càng ít năng lượng càng tốt. Một cách tiết kiệm năng

lượng nữa là thiết kế các thiết bị có thể hoạt động ở nhiệt độ lên đến 45°C mà không

cần đến hệ thống tản nhiệt, làm mát vì hệ thống làm mát thường cũng tiêu tốn năng

lượng đáng kể.

Việc phát triển các nguồn năng lượng xanh sử dụng trong các trạm của mạng

di động làm giảm chi phí không những trong việc mở rộng mạng lưới điện thoại di

động vào khu vực xa chưa thể có điện lưới mà còn trong vận hành. Điều này tạo ra

lợi ích cả về kinh tế, xã hội và môi trường.

2.3. Tình hình điều kiện khí tượng huyện Côn Đảo

Côn Đảo là một vùng gió mạnh và nhiều so với cả nước. Theo số liệu chuỗi

liên tục do Công ty cổ phần Tư vấn xây dựng điện 3 đã đo trong 2 năm qua, tốc độ

gió trung bình ở độ cao 60m là 5,33m/s; tốc độ này thay đổi theo từng tháng, có

tháng tốc độ gió trung bình hơn 7m/s (các nhà máy phong điện công nghiệp chỉ sử

dụng được khi tốc độ gió hơn 6m/s). Tốc độ gió cực đại tức thời lên tới 33,4m/s.

Vận tốc gió trung bình mạnh nhất (trên 8m/s) tập trung nhiều ở khu vực các

đỉnh núi: Núi ông Cương ở phía Bắc; núi Chúa, núi Nhà Bàn ở phía Đông và phía

Tây; núi Thánh Giá, mũi Cá Mập ở phía Nam. Ngoài ra, tiềm năng này còn xuất

hiện tại các cao điểm ở hòn Bà và hòn Bảy Cạnh.

Khu vực Côn Đảo được đặc trưng bởi khí hậu cận xích đạo, nhiệt đới, gió

mùa thường xuyên nóng ẩm. Mùa khô (tháng 12 - tháng 4 năm sau) chủ yếu là gió

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 68

Đông Bắc, mùa mưa (tháng 5 - 11) với sự hoạt động mạnh của gió Tây Nam. Nhiệt độ không khí khá cao và ổn định trong cả hai mùa gió, trung bình năm là 27oC.

Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.100mm. Bảng số liệu gió và nắng đo

được tại các trạm năm 2011 là: (nguồn từ NASA)

+ Núi Thánh

Giá

Climate

Unit data

location

°N 9,783 Latitude

°E 108 Longitude

m 0 Elevation

Heating design

temperature °C 23,65

Cooling design

temperature °C 28,83

Earth

temperature

amplitude °C 1,92

Frost days at

site day 0

Air Relative Wind Earth Daily solar Month temperature humidity speed temperature radiation -

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 69

horizontal

% kWh/m2/d m/s °C °C

77,10% 5,62 8,1 25,9 January 25,9

78,70% 6,31 6,6 26,2 February 25,8

79,00% 6,87 5,5 27,3 March 26,4

80,00% 6,93 3,8 28,8 April 27,2

81,80% 5,88 3,3 29,7 May 27,6

82,20% 5,29 5,7 29,4 June 27,6

82,00% 5,37 5,5 29,1 July 27,3

81,60% 5,34 6,4 28,9 August 27,4

82,20% 5,19 4,8 28,9 September 27,2

82,80% 4,86 4,2 28,7 October 26,8

6,5 27,8 November 27 78,90% 4,58

8 26,5 December 26,4 76,80% 4,72

Annual

26,9 80,30% 5,58 5,7 28,1

Measured at

10 0 (m)

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 70

+ Bến Đầm

Climate

Unit data

location

9,833 Latitude °N

108,15 Longitude °E

0 Elevation m

Heating

design

temperature °C 23,65

Cooling

design

temperature °C 28,83

Earth

temperature

amplitude °C 1,92

Frost days at

site day 0

Daily solar Air Relative Wind Earth Month radiation - temperature humidity speed temperature horizontal

°C % kWh/m2/d m/s °C

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 71

January 25,9 77,10% 5,62 8,1 25,9

February 25,8 78,70% 6,31 6,6 26,2

March 26,4 5,5 27,3 79,00% 6,87

April 27,2 3,8 28,8 80,00% 6,93

May 27,6 3,3 29,7 81,80% 5,88

June 27,6 5,7 29,4 82,20% 5,29

July 27,3 5,5 29,1 82,00% 5,37

August 27,4 6,4 28,9 81,60% 5,34

September 27,2 82,20% 5,19 4,8 28,9

October 26,8 82,80% 4,86 4,2 28,7

November 27 78,90% 4,58 6,5 27,8

December 26,4 76,80% 4,72 8 26,5

Annual

26,9 80,30% 5,58 5,7 28,1

Measured at

(m) 10 0

+ Trung tâm

Con-Dao

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 72

Climate

Unit data

location

°N 8,684 Latitude

°E 106,607 Longitude

m 0 Elevation

Heating design

°C 23,48 temperature

Cooling design

temperature °C 28,78

Earth

temperature

amplitude °C 2,14

Frost days at

day 0 site

Daily solar Air Relative Wind Earth Month radiation - temperature humidity speed temperature horizontal

°C % kWh/m2/d m/s °C

25,7 January 77,70% 5,64 6,8 25,5

25,7 February 79,40% 6,25 5,6 25,9

26,3 March 79,60% 6,78 4,8 27,1

27,2 April 79,70% 6,87 3,5 28,8

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 73

May 27,8 81,00% 5,68 3 29,8

June 27,7 81,20% 4,98 4,7 29,6

July 27,4 81,20% 5,08 4,7 29,2

August 27,5 80,60% 4,97 5,1 29

September 27,2 81,20% 4,96 4,2 29

October 26,8 83,20% 4,74 3,6 28,7

November 26,8 80,00% 4,82 5,5 27,6

December 26,3 77,00% 4,93 6,9 26,2

Annual

26,9 80,20% 5,48 4,9 28

Measured at

10 0 (m)

+ Cỏ Ống

Climate

Unit data

location

8,728 Latitude °N

106,63 Longitude °E

0 Elevation m

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 74

Heating design

temperature °C 23,48

Cooling design

°C 28,78 temperature

Earth temperature

°C 2,14 amplitude

Frost days at site day 0

Daily solar Air Relative Wind Earth Month radiation - temperature humidity speed temperature horizontal

°C % kWh/m2/d m/s °C

January 25,7 77,70% 5,64 6,8 25,5

February 25,7 79,40% 6,25 5,6 25,9

March 26,3 79,60% 6,78 4,8 27,1

April 27,2 79,70% 6,87 3,5 28,8

May 27,8 81,00% 5,68 3 29,8

June 27,7 81,20% 4,98 4,7 29,6

July 27,4 81,20% 5,08 4,7 29,2

August 27,5 80,60% 4,97 5,1 29

September 27,2 81,20% 4,96 4,2 29

October 26,8 83,20% 4,74 3,6 28,7

November 26,8 80,00% 4,82 5,5 27,6

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 75

December 26,3 77,00% 4,93 6,9 26,2

Annual

26,9 80,20% 5,48 4,9 28

Measured at (m) 10 0

Với các điều kiện về sức gió, cường độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ trung

bình hàng năm tại Côn Đảo, việc triển khai sử dụng hệ thống lai ghép năng lượng

gió và năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho các trạm BTS tại huyện Côn Đảo

là giải pháp có thể thực hiện được.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 76

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁC HỆ

LAI GHÉP VỚI NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI ĐỂ CUNG CẤP ĐIỆN CHO TRẠM BTS THUỘC

KHU VỰC XA ĐIỆN LƯỚI

3.1. Đặt vấn đề

Để đưa ra được các tiêu chí lựa giải pháp thích hợp cho hệ thống điện lai

ghép sử dụng năng lượng gió và năng lượng mặt trời, trước tiên cần điều tra, khảo

sát địa điểm định xây dựng dự án – cụ thể ở đây là trạm BTS Bến Đầm.

Hiện nay giá điện 1 Kwh tại khu vực Huyện Côn Đảo là 9030 VNĐ (có

VAT), cao gần gấp 4 lần giá điện 1 Kwh tại đất liền (nơi có điện lưới quốc). Và giá

xăng/dầu cũng tăng lên cao, riêng khu vực Huyện Côn Đảo giá 1 lít xăng/dầu cao

hơn mặt bằng chung khoảng 500 VNĐ/lít. Bên cạnh đó việc nền kinh tế đang gặp

nhiều khó khăn khiến nhiều doanh nghiệp phải cắt giảm các khoản chi phí để tồn

tại. Vì vậy việc triển khai hệ lai ghép năng lượng gió và năng lượng mặt trời là cần

thiết để tiết giảm chi phí, đảm bảo nguồn điện ổn định và bảo vệ môi trường.

Cần phải thu thập các thông số về năng lượng gió, năng lượng mặt trời khu

vực xung quanh vị trí được lựa chọn để xây dựng dự án, giá xây lắp và thiết bị tại

thời điểm xây dựng, công suất tải tại trạm, …. Từ đó mới tiến hành phân tích và

đánh giá hiệu quả dự án.

3.2. Tính toán thiết kế hệ lai ghép

3.2.1. Các thông số khí tượng

Côn Đảo là một vùng gió mạnh và nhiều so với cả nước. Theo số liệu chuỗi

liên tục do Công ty cổ phần Tư vấn xây dựng điện 3 đã đo trong 2 năm qua, tốc độ

gió trung bình ở độ cao 60m là 5,33m/s; tốc độ này thay đổi theo từng tháng, có

tháng tốc độ gió trung bình hơn 7m/s (các nhà máy phong điện công nghiệp chỉ sử

dụng được khi tốc độ gió hơn 6m/s). Tốc độ gió cực đại tức thời lên tới 33,4m/s.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 77

Vận tốc gió trung bình mạnh nhất (trên 8m/s) tập trung nhiều ở khu vực các

đỉnh núi: Núi ông Cương ở phía Bắc; núi Chúa, núi Nhà Bàn ở phía Đông và phía

Tây; núi Thánh Giá, mũi Cá Mập ở phía Nam. Ngoài ra, tiềm năng này còn xuất

hiện tại các cao điểm ở hòn Bà và hòn Bảy Cạnh.

Khu vực Côn Đảo được đặc trưng bởi khí hậu cận xích đạo, nhiệt đới, gió

mùa thường xuyên nóng ẩm. Mùa khô (tháng 12 - tháng 4 năm sau) chủ yếu là gió

Đông Bắc, mùa mưa (tháng 5 - 11) với sự hoạt động mạnh của gió Tây Nam. Nhiệt độ không khí khá cao và ổn định trong cả hai mùa gió, trung bình năm là 27oC.

Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.100mm.

Trạm BTS Bến Đầm có toạ độ là : kinh độ 9,833oN và vĩ độ 108,15oE và

diện tích đất xung quanh trạm là 30x20m. Các thông số khí tượng như: (các số liệu

lấy từ nguồn NASA và được đo ở độ cao 10m so với mặt nước biển).

- Nhiệt độ: (oC)

26,9

Tháng Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình

25,9

1

25,8

2

26,4

3

27,2

4

27,6

5

27,6

6

27,3

7

27,4

8

27,2

9

26,8

10

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 78

27

11

26,4

12

Bảng 3.1: Thống kê nhiệt độ hàng tháng trong năm 2011

- Vận tốc gió: (m/s)

Tháng Vận tốc gió Vận tốc trung bình

8,1 1

6,6 2

5,5 3

3,8 4

3,3 5

5,7

5,7 6

5,5 7

6,4 8

4,8 9

4,2 10

6,5 11

8 12

Bảng 3.2: Thống kê vận tốc gió hàng tháng trong năm 2011

- Bức xạ mặt trời: (kWh/m2/ngày)

Tháng Bức xạ Bức xạ trung bình

5,62

1

6,31

2

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 79

6,87

3

6,93

5,88

4

5,88

5

5,29

6

5,37

7

5,34

8

5,19

9

4,86

10

4,58

11

4,72

12

Bảng 3.3: Thống kê bức xạ mặt trời hàng tháng trong năm 2011

Với giá trị NLMT, gió khá cao ở khu vực Bến Đầm thì ứng dụng công nghệ

điện mặt trời, gió sẽ khá hiệu quả. Tuy nhiên trong tháng 5 tốc độ gió hơi kém (3,3

m/s). Tuy nhiên do địa hình trạm BTS Bến Đầm nằm trên dốc cao và thiết kế đặt

động cơ gió trên nóc nhà nên độ cao so với mặt nước biển khoảng 20-30m. Như vậy

vận tốc gió sẽ lớn như trong bảng tổng hợp nhiều và thống nhất lấy vận tốc gió

trung bình để thiết kế là vận tốc trung bình trong năm (5,7m/s).

Với bảng số liệu về khí tượng trên và diện tích đất đủ rộng, vị trí trạm BTS

Bến Đầm có thể triển khai áp dụng hệ lai ghép năng lượng gió, năng lượng mặt trời

để cung cấp điện.

3.2.2. Tính toán nhu cầu sử dụng điện và dự phòng tương lai

Số Các nhu cầu Hiệu điện Công Số giờ hoạt Lượng điện

lượng tiêu thụ thế (V) động/ngày tiêu thụ/ngày suất

(W) (h) (Wh)

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 80

1 BTS 48/DC 2000 24 48000

1 Máy điều hoà 220/AC 600 24 14400

1 Truyền dẫn 48/DC 60 24 1440

1 Dự phòng 48/AC 1000 24 24000

Tổng công suất tải (DC/AC): 3.060/600W, Tổng lượng điện tiêu thụ/ngày:

87.840Wh

+ 30% tổn hao ( chuyển hoá, dây dẫn, mạch, inverter…): 26.352Wh

Tổng năng lượng đòi hỏi trong ngày cần được cung cấp: 111.924 Wh

Bảng 3.4: Nhu cầu sử dụng điện tại trạm BTS

3.2.3. Phương án cung cấp điện

Theo như số liệu chương 2, giá thành 1kwh được cung cấp bởi máy phát điện

là 15.600VNĐ, còn giá điện lưới là 9.030VNĐ.

Mặt khác chi phí đầu tư cho 1kwh của điện mặt trời cao hơn rất nhiều so với

điện gió theo như đánh giá của Hiệp hội GSM. Bên cạnh đó số liệu tham khảo của

một số nhà cung cấp thì giá 1Wp điện mặt trời dao động từ 4 USD đến 6,5 USD tức

khoảng 4000 USD đến 6500 USD cho 1kw. Còn động cơ gió thì giá khoảng từ

2000 USD đến 3800 USD cho 1 kw.

Như vậy ta sẽ ưu tiên thiết kế sử dụng điện gió trước, phần công suất nhỏ còn

lại sẽ do pin năng lượng mặt trời đảm nhận. Như vậy:

- Ban ngày: sử dụng động cơ gió và pin năng lượng mặt trời để cung cấp điện.

- Ban đêm: sử dụng động cơ gió và acquy.

- Điện lưới và máy phát điện để dự phòng.

Có 02 phương án để thực hiện như sau:

a. Phương án 1: Mỗi động cơ điện gió và điện mặt trời cung cấp 50% công suất

tải tiêu thụ hàng ngày.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 81

b. Phương án 2: Điện gió cung cấp 70% công suất và điện mặt trời 30% công

suất tải hàng ngày.

3.2.4. Sơ đồ khối đấu nối hệ thống

+ Sơ đồ khối

Điện lưới

ĐCG

DC Loads

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ lai ghép

Hệ lai ghép thanh góp AC là hệ lai ghép, trong đó thanh góp AC là nơi mà

động cơ gió, điện lưới, máy phát điện, bộ đổi điện AC/DC và phụ tải AC nối với

nhau. Động cơ gió, điện lưới, máy phát điện cung cấp điện xoay chiều cho máy điều

hoà hoặc tất cả các phụ tải. Dàn PV nạp điện cho acquy và tải AC nhờ sử dụng bộ

điều phối hai chiều (bi-directional power conditioning unit) làm nhiệm vụ của cả bộ

đổi điện (inverter) và bộ chỉnh lưu. Hệ lai ghép thanh góp AC có thể có cả phụ tải

một chiều DC, nhưng nói chung thường chỉ có phụ tải xoay chiều AC.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 82

Dàn PV, động cơ gió có thể cung cấp năng lượng cho tải, acqui tuỳ theo bức

xạ mặt trời và sức gió. Điện lưới, máy phát điện có thể cung cấp điện trực tiếp cho

phụ tải AC và nạp điện cho acquy.

+ Sơ đồ đấu nối chi tiết chung

Hình 3.2: Sơ đồ đấu nối chi tiết hệ lai ghép

3.2.5. Tính toán công suất và số lượng thiết bị

(có tính đến dòng nạp cho accu = 1/13 dung lượng acquy, chi tiết như phục lục 1)

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 83

a. Phương án 1

+ Tính toán động cơ gió

Theo bảng tính toán công suất tiêu thụ thì điện gió phải cung cấp tối thiểu

99.093Wh/ngày, tức 36.169 Kwh/năm (theo phụ lục 1).

Ta chọn loại động cơ gió hiệu Elena: do nhỏ gọn, giảm tiếng ồn và đạt hiệu suất

cao.

Hình 3.3: Kích thước động cơ gió

Dòng sản phẩm nhỏ có công suất lần lượt là: 3.6 Kw và 6.8 Kw. Động

cơ ELENA 5.30 và ELENE 7.30 có các thông số sau:

Thông số ELENA 5.30 ELENA 7.30

Đường kính rotor 1.2 m 1.6m

Kích thước 1,6 x 1,6 m 1,8 x 2 m

Công suất đỉnh 3.6 Kw 6.8 Kw

Vận tốc gió ngừng quay 3 m/s 3 m/s

Hướng hoạt động Tự điều chỉnh theo Tự điều chỉnh theo

hướng gió hướng gió

Điện áp ra 230 VAC 230 VAC

Điện pha 1 pha 1 pha

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 84

Công suất (6m/s) 15000 kwh/năm 30000 kwh/năm

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật động cơ gió

Với nhu cầu công suất tải theo phân tích là 36.196 kwh/năm, ta chọn 02 động

Khoảng cách đặt giữa 2 Turbine nhỏ nhất là 5m.

cơ 6,8kw và 3,6kw. Tức động cơ gió sẽ cung cấp công suất là 45.000 kwh/năm.

+ Tính toán số dàn pin mặt trời

Tổng công suất tiêu thụ mà acquy cần phải cấp trong ngày là: 71.347Wh

(phụ lục 1).

- Tính pin mặt trời (PV panel): (tính ở mức hấp thụ bức xạ thấp nhất, 70%)

PV panel = 1,3 *71.347 = 92.751 Wh

- Tổng Wp của PV panel = 92.751/4,58 = 20.251 Wp (lấy bức xạ thấp nhất trong

năm, tháng 11/2011).

- Chọn chủng loại PV có 225 Wp thì số PV cần là: 20.251/225 # 90 tấm.

Chọn Pin mặt trời Mitsubishi PV-AD225MFD:

Thông số Giá trị Đơn vị

Công suất đỉnh 225 Wp

Hiệu suất 13.7 %

Điện áp sạc tối đa 30 V

Dòng sạc tối đa 7.5 A

Tổn thất do nhiệt 0.5 %/ o C

Kích thước 1658 x 994 x 46 mm

Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật pin mặt trời

Với điện áp một module PV 24 VDC, ta thiết kế ghép lần lượt nối tiếp 02

module lại thành điện áp 48VDC. Như vậy ta được 45 bộ module PV 48 VDC, tiếp

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 85

tục ghép song song 45 bộ trên thành hệ thống PV có hiệu điện thế là 48 VDC để

cung cấp tối thiểu 26.042 Kwh/năm (lắp đặt chiếm diện tích khoảng 148 m2).

+ Tính toán dàn acquy:

Do hệ thống BTS đã có acquy riêng (thông thường là 500Ah) để đảm bảo

cho hệ thống hoạt động liên tục trong khi chờ vận hành máy phát điện (điện lưới

gián đoạn). Nguồn điện dự phòng acquy chỉ cung cấp nguồn cho thiết bị BTS và

truyền dẫn hoạt động.

Tuy nhiên để dự phòng cho trường hợp động cơ gió/ pin mặt trời không đủ

công suất để cung cấp cho tải, cần phải thiết kế thêm 01 dàn acquy nữa để cấp điện

thêm cho riêng hệ thống BTS, truyền dẫn. Vì vậy chỉ cần bổ sung thêm 01 dàn

acquy có dung lượng 500Ah/2V nữa.

Như vậy có 02 dàn accu có tổng dung lượng là 1000Ah, có thể cung cấp điện

cho tải khoảng 22 giờ.

b. Phương án 2

+ Tính toán động cơ gió

Theo bảng tính toán công suất tiêu thụ thì điện gió phải cung cấp tối thiểu

138.730Wh/ngày, tức 50.636 Kwh/năm (theo phụ lục 5).

Với nhu cầu công suất tải theo phân tích là 50.636kwh/năm, ta chọn 02 động

cơ 6,8kw. Tức động cơ gió sẽ cung cấp công suất là 60.000 kwh/năm. Khoảng

cách đặt giữa 2 Turbine nhỏ nhất là 5m.

+ Tính toán số dàn pin mặt trời

Tổng công suất tiêu thụ mà acquy cần phải cấp trong ngày là: 42.808Wh

(phụ lục 5).

- Tính pin mặt trời (PV panel): (tính ở mức hấp thụ bức xạ thấp nhất, 70%)

PV panel = 1,3 *42.808 = 55.650 Wh

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 86

- Tổng Wp của PV panel = 55.650/4,58 = 12.151 Wp (lấy bức xạ thấp nhất trong

năm, tháng 11/2011).

Chọn chủng loại PV có 225 Wp thì số PV cần là: 12.151/225 # 54 tấm

Với điện áp một module PV 24 VDC, ta thiết kế ghép lần lượt nối tiếp 02

module lại thành điện áp 48VDC. Như vậy ta được 27 bộ module PV 48 VDC, tiếp

tục ghép song song 27 bộ trên thành hệ thống PV có hiệu điện thế là 48 VDC để

cung cấp tối thiểu 15.625Kwh/năm (lắp đặt chiếm diện tích khoảng 89 m2).

+ Tính toán dàn acquy:

Giống như phương án 1, ta trang bị thêm 01 dàn acquy có dung lượng

500Ah/2V.

3.3. Phân tích hiệu quả kinh tế-tài chính hệ thống lai ghép

3.3.1. Phương án 1

- Khấu hao thiết bị đều hàng năm và bằng 10% đơn giá.

+ Chi phí đầu tư ban đầu

- Chi phí đầu tư : (đơn giá 1USD = 20880 VNĐ)

Đơn giá Thành Tiền

STT Chủng loại hàng hóa ĐVT S.L (VNĐ) (VNĐ)

Pin mặt trời Mitsubishi

Poly-Crytalline công

1 suất 225Wp module 90 19.306.755 1.737.607.950

Động cơ gió ELENA

7.30- công suất 6,8KW 2 Bộ 1 450.799.200 450.799.200

Động cơ gió ELENA

5.30- công suất 3,6KW 3 Bộ 1 238.658.400 238.658.400

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 87

Bộ sạc ngoài trời

Outback 80A – MPPT 4 Bộ 5 15.356.250 61.420.000

Khung đỡ tấm PV – kết

cấu chịu gió cấp 12 – Hệ

6 bao gồm cả móng 1 66.690.000 66.690.000 thống

Hệ

thống 7 Vật tư phục vụ lắp đặt 1 35.100.000 35.100.000

Chi phí vận chuyển, lắp Hệ

đặt, nghiệm thu tại site thống 8 1 60.428.610 60.428.610

Bảng 3.7: Bảng báo giá thiết bị PA1

( Theo số liệu báo giá của Cty CP viễn thông Việt Dương và Cty CP và ĐT

Năng lượng Mặt trời bách khoa)

- Tổng dự toán đầu tư hệ lai ghép năng lượng: (VNĐ)

Gi¸

trÞ dù

Tû suÊt

Gi¸

trÞ

Stt Kho¶n môc chi phÝ

Tæng céng

to¸n kÓ c¶

VAT

VAT

VAT

127.685.184

A

X©y l¾p

95.528.610

Chi phÝ trùc tiÕp

I

35.100.000

VËt liÖu

1

2

VËn chuyÓn vËt liÖu

9.428.610

3

Nh©n c«ng

51.000.000

4 M¸y thi c«ng

II

Chi phÝ chung

25.500.000

III

Thu nhËp chÞu thuÕ tÝnh trưíc

6.656.574

Gi¸ tri x©y l¾p trưíc thuÕ

127.685.184

10%

12.768.518 140.453.702

B

ThiÕt bÞ

2.683.871.175

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 88

C

Chi phÝ kh¸c

115.387.041

10%

11.538.704 126.925.746

Chi phÝ thiÕt kÕ, LËp dù to¸n

1

c«ng tr×nh

78.723.578

Chi phÝ b¶o hiÓm XD, l¾p

2

c«ng tr×nh

14.057.782

3

Chi phÝ kiÓm to¸n

20.605.682

4

Chi phÝ nghiÖm thu, bµn giao

2.000.000

D

Céng

2.926.943.400

24.307.222 2.951.250.622

E

Dù phßng

292.694.340

292.694.340

Tæng Dù To¸n

3.219.637.740

24.307.222 3.243.944.962

Bảng 3.8: Tổng dự toán công trình PA1

+ Chi phí vận hành hệ thống

Chỉ bao gồm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên là 0,05 USD/Kwh. Giá

thành 1kwh tiêu thụ tại trạm BTS Bến Đầm có giá là 10.113 VNĐ.

+ Hiệu quả kinh tế dự án được xác định trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế

a. Giá trị hiện tại thuần – NPV (Nominal Present Value): (NPV-10%)

b. Hệ số hoàn vốn nội tại - IRR (Internal Rate of Return)

c. Thời gian hoàn vốn

Trên cơ sở bảng tính “Hiệu quả kinh tế dự án đầu tư xây dựng hệ lai ghép năng

lượng gió- năng lượng mặt trời cho trạm BTS Bến Đầm” trong vòng 12 năm, ta có

(phụ lục 4):

Chi phí đầu tư 155.361 USD;

Tổng sản lượng điện 746.529 KWh;

Lợi nhuận ròng 581.704 USD;

Chi phí vận hành 37.326USD;

Tổng chi phí phương án 1 192.688 USD;

NPV (10%) 60.048 USD;

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 89

IRR 18,67%

Thời gian hoàn vốn 6,12 năm.

+ Phân tích độ nhạy

Biểu đồ 3.1 phân tích độ nhạy cho thấy sự liên quan, ảnh hưởng của việc

thay đổi giá sản xuất 1KWh điện, chi phí đầu tư và chi phí vận hành trong khoảng

+10 % (so với mức trong tính toán) đến hiệu quả kinh tế của phương án.

0,8

0,85

0,9

0,95

1

1,05

1,1

1,15

1,2

Kết quả phân tích cho thấy:

Chi phí

vận hành

18,67% 20,57% 20,15% 19,73% 19,31% 18,88%

18,46%

18,03%

17,60%

17,17%

0,8

0,85

0,9

0,95

1,05

1,1

1,15

1,2

1

Chi phí

đầu tư

18,67% 24,75% 23,08% 21,56% 20,16% 18,88%

17,70%

16,60%

15,57%

14,61%

0,8

0,85

0,9

0,95

1,05

1,1

1,15

1,2

1

Chi phí

1 Kwh

18,67% 11,77% 13,64% 15,45% 17,19% 18,88%

20,53%

22,14%

23,72%

25,27%

Bảng 3.9: Bảng phân tích độ nhạy PA2

Biểu đồ 3.1: Phân tích độ nhạy PA1

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 90

Khi tăng chi phí đầu tư 10%: thì giá trị lợi nhuận ròng vẫn dương ( >0), NPV

= 44.512 > 0; T = 6,56 năm, IRR = 16,53% >10% -> phương án vẫn hiệu quả.

Khi tăng chi phí vận hành 10%: thì giá trị lợi nhuận ròng vẫn dương (>0),

NPV = 55.121 > 0; T = 6,16 năm, IRR = 18,46% >10% -> phương án vẫn hiệu quả.

Khi giá chi phí sản xuất 1Kwh điện giảm 10% (giá xăng dầu giảm, chi phí

nhân công giảm, chi phí vận chuyển giảm): thì giá trị lợi nhuận ròng vẫn dương (

>0), NPV = 36.580 > 0; T = 6,66 năm, IRR = 16,09% >10% -> phương án vẫn

hiệu quả.

3.3.2. Phương án 2

- Khấu hao thiết bị đều hàng năm và bằng 10% đơn giá.

+ Chi phí đầu tư ban đầu

- Chi phí đầu tư : (đơn giá 1USD = 20880 VNĐ)

Đơn giá Thành Tiền

STT Chủng loại hàng hóa ĐVT S.L (VNĐ) (VNĐ)

Pin mặt trời Mitsubishi

Poly-Crytalline công

1 suất 225Wp module 54 19.306.755 1.042.564.770

Động cơ gió ELENA

2 7.30- công suất 6,8KW Bộ 2 450.799.200 901.598.400

Bộ sạc ngoài trời

3 Outback 80A – MPPT Bộ 3 15.356.250 46.068.750

Khung đỡ tấm PV – kết

cấu chịu gió cấp 12 – Hệ

4 bao gồm cả móng 66.690.000 66.690.000 1 thống

5 Vật tư phục vụ lắp đặt 35.100.000 35.100.000 1 Hệ

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 91

thống

Chi phí vận chuyển, lắp Hệ

đặt, nghiệm thu tại site thống 6 1 60.428.610 60.428.610

Bảng 3.10: Bảng báo giá thiết bị PA2

( Theo số liệu báo giá của Cty CP viễn thông Việt Dương và Cty CP và ĐT

Năng lượng Mặt trời bách khoa)

- Tổng dự toán đầu tư hệ lai ghép năng lượng: (VNĐ)

Gi¸

trÞ dù

Tû suÊt

Gi¸

trÞ

Stt

Kho¶n môc chi phÝ

Tæng céng

to¸n kÓ c¶

VAT

VAT

VAT

127.685.184

A

X©y l¾p

I

Chi phÝ trùc tiÕp

95.528.610

1

VËt liÖu

35.100.000

2

VËn chuyÓn vËt liÖu

9.428.610

3

Nh©n c«ng

51.000.000

4

M¸y thi c«ng

II

Chi phÝ chung

25.500.000

III

Thu nhËp chÞu thuÕ tÝnh trưíc

6.656.574

Gi¸ tri x©y l¾p trưíc thuÕ

127.685.184

10%

12.768.518 140.453.702

B

ThiÕt bÞ

2.170.256.295

C

Chi phÝ kh¸c

94.676.097

10%

9.467.610

104.143.706

Chi phÝ thiÕt kÕ, LËp dù to¸n

1

c«ng tr×nh

64.342.361

Chi phÝ b¶o hiÓm XD, l¾p

2

c«ng tr×nh

11.489.707

3

Chi phÝ kiÓm to¸n

16.844.028

4

Chi phÝ nghiÖm thu, bµn giao

2.000.000

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 92

D

Céng

2.392.617.575

22.236.128 2.414.853.703

E

Dù phßng

239.261.758

239.261.758

Tæng Dù To¸n

2.631.879.333

22.236.128 2.654.115.461

Bảng 3.11: Tổng dự toán công trình PA2

+ Chi phí vận hành hệ thống

Chỉ bao gồm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên là 0,05 USD/Kwh. Giá

thành 1kwh tiêu thụ tại trạm BTS Bến Đầm có giá là 10.113 VNĐ.

+ Hiệu quả kinh tế dự án được xác định trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế

d. Giá trị hiện tại thuần – NPV (Nominal Present Value): (NPV-10%)

e. Hệ số hoàn vốn nội tại - IRR (Internal Rate of Return)

f. Thời gian hoàn vốn

Trên cơ sở bảng tính “Hiệu quả kinh tế dự án đầu tư xây dựng hệ lai ghép năng

lượng gió- năng lượng mặt trời cho trạm BTS Bến Đầm” trong vòng 12 năm, ta có

(phụ lục 8):

Chi phí đầu tư 127.113 USD;

Tổng sản lượng điện 746.529 KWh;

Lợi nhuận ròng 631.632 USD;

Chi phí vận hành 37.326USD;

Tổng chi phí phương án 2 164.439 USD;

NPV (10%) 109.837 USD;

IRR 23,61%

Thời gian hoàn vốn 5,28 năm.

+ Phân tích độ nhạy

Biểu đồ 3.2 phân tích độ nhạy cho thấy sự liên quan, ảnh hưởng của việc

thay đổi giá sản xuất 1KWh điện, chi phí đầu tư và chi phí vận hành trong khoảng

+10 % (so với mức trong tính toán) đến hiệu quả kinh tế của phương án.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 93

0,8

0,85

0,9

0,95

1

1,05

1,1

1,15

1,2

Kết quả phân tích cho thấy:

Chi phí

vận hành

23,61% 20,57% 20,15%

19,73%

19,31%

18,88% 18,46%

18,03% 17,60% 17,17%

0,8

0,85

0,9

0,95

1,05

1,1

1,15

1,2

1

Chi phí

đầu tư

23,61% 24,75% 23,08%

21,56%

20,16%

18,88% 17,70%

16,60% 15,57% 14,61%

1

0,8

0,85

0,9

0,95

1,05

1,1

1,15

1,2

Chi phí

1 Kwh

23,61% 11,77% 13,64%

15,45%

17,19%

18,88% 20,53%

22,14% 23,72% 25,27%

Bảng 3.12: Bảng phân tích độ nhạy PA2

Biểu đồ 3.2: Phân tích độ nhạy PA2

Khi tăng chi phí đầu tư 10%: thì giá trị lợi nhuận ròng vẫn dương ( >0), NPV

= 97.126 > 0; T = 5,66 năm, IRR = 21,19% >10% -> phương án vẫn hiệu quả.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 94

Khi tăng chi phí vận hành 10%: thì giá trị lợi nhuận ròng vẫn dương (>0),

NPV = 107.718 > 0; T = 5,32 năm, IRR = 23,36% >10% -> phương án vẫn hiệu

quả.

Khi giá chi phí sản xuất 1Kwh điện giảm 10% (giá xăng dầu giảm, chi phí

nhân công giảm, chi phí vận chuyển giảm): thì giá trị lợi nhuận ròng vẫn dương

(>0), NPV = 84.023 > 0; T = 5,57 năm, IRR = 20,68% >10% -> phương án vẫn

hiệu quả.

3.3.3. So sánh 2 phương án:

STT Danh mục Phương án 1 Phương án 2

1 Tổng sản lượng điện 746.529 KWh 746.529 KWh

2 Lợi nhuận ròng 581.704 USD 631.632 USD

3 Chi phí đầu tư 155.361 USD 127.113 USD

4 Chi phí vận hành 37.326 USD 37.326 USD

5 Tổng chi phí 192.688 USD 164.439 USD

6 NPV (10%) 60.048 USD 109.837 USD

7 IRR 15,58% 20,48%

8 Thời gian hoàn vốn 6,12 năm 5,28 năm

9 Giá thành 1kwh 0,300 USD 0,254 USD

Bảng 3.13: Bảng so sánh chỉ tiêu kinh tế 2 phương án

Phân tích kết quả tính toán kinh tế cho thấy, cả hai phương án đầu tư đều

mang lại hiệu quả kinh tế. Cả hai đều có NPV > 0, IRR > 10% và thời gian thu hồi

vốn từ 5 đến 7 năm. Tuy nhiên, phương án 2 hiệu quả hơn phương án 1 vì thời gian

thu hồi vốn nhanh hơn, NPV2 > NPV1, IRR2 > IRR1.

Đặc biệt phương án 2 khả thi hơn phương án 1 do phương án 1 chiếm diện

tích lắp đặt dàn pin mặt trời rất lớn 148 m2 , trong khi phương án 2 chỉ có 89 m2 .

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 95

3.4. Kết luận và khuyến nghị

Sau khi phân tích và so sánh 2 phương án thì cả 02 phương án đều khả thi,

tuy nhiên phương án 2 hiệu quả hơn ( sử dụng động cơ gió 70%, PV 30%).

Như vậy ta có thể triển khai áp dụng hiệu quả hệ lai ghép năng lượng gió,

năng lượng mặt trời (phương án 2) cho trạm BTS Bến Đầm nói riêng và các trạm

BTS nằm xa điện lưới của Mobifone hoặc Vinaphone trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng

Tàu. Có thể nhân rộng ra cho tất cả các trạm BTS của các nhà mạng khác nhau nằm

ở khu vực xa điện lưới nhưng đáp ứng đủ các điều kiện về vận tốc gió và bức xạ

mặt trời.

Tuy nhiên để việc ứng dụng năng lượng tái tạo ngày càng hiệu quả và nhân

rộng thì tác giả cũng có một số khuyến nghị đối với các cấp có thẩm quyền về các

cơ chế, chính sách như sau:

- Đề xuất mức hỗ trợ giá trong chiến lược phát triển các nguồn điện năng lượng tái

tạo độc lập. Mức hỗ trợ giá sẽ được xem xét và tính toán đối với từng dự án cụ

thể nhằm đảm bảo lợi ích nhà nước, nhà đầu tư và người sử dụng.

- Cần có phân vùng, quy hoạch, kế hoạch phát triển các nguồn điện tại chỗ cho các

- Hiện tại, giá thành điện NLTT còn cao hơn nhiều lần so với các nguồn điện quy

vùng nông thông hẻo lánh, hải đảo nơi mà điện lưới không khả thi về mặt kinh tế.

ước, song vẫn có thể cạnh tranh được ở những vùng nông thôn hẻo lánh, miền

núi và hải đảo nơi có tiềm năng NLTT dồi dào. Tuy nhiên, các nguồn điện NLTT

vẫn còn nhiều hạn chế như hiệu quả sử dụng thấp, chi phí đầu tư, vận hành, sửa

chữa cao. Vì thế nhà nước cần sớm ban hành các chính sách hỗ trợ phát triển

điện NLTT cho các vùng xa điện lưới quốc gia lưới. Các chính sách hỗ trợ cần

bao gồm hỗ trợ đầu tư, hỗ trợ giá, đào tạo nhân lực cũng như các ưu đãi khác về

tài chính và thuế.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 96

- Đưa nội dung nghiên cứu, thúc đẩy triển khai các dự án phát điện từ các nguồn

NLTT thành các hoạt động của các tổ chức khoa học công nghệ, các tổ chức xã

hội và trong các hội thi sáng tạo, các giải trưởng quốc gia.

- Xây dựng các chiến lược hành động NLTT, từng bước loại bỏ các rào cản hiện

có về chính sách, thể chế, tài chính, công nghệ, nguồn nhân lực và nhận thức.

Nguồn năng lượng lượng tái tạo là một nguồn năng lượng sạch, hơn nữa nhu

cầu về sử dụng điện ngày càng tăng, đồng thời tiềm năng về các nguồn năng lượng

mới tái tạo ở nước ta là khá lớn. Do đó, việc nghiên cứu, tính toán và thiết kế lưới

điện hỗn hợp lai ghép dùng năng lượng mới và tái tạo cho khu vực xa lưới điện

quốc gia nói chung và cho các trạm BTS trên huyện Côn Đảo nói riêng là một vấn

đề mang tính thời sự và có ý nghĩa, đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay nguồn năng

lượng truyền thống đang cạn kiệt dần và nhà nước đã bắt đầu khuyến khích sử dụng

năng lượng tái tạo phục vụ cho nhu cầu năng lượng.

Để giải quyết những nội dung mà đề tài đặt ra, bản luận văn được bố cục

thành 3 chương với đầy đủ nội dung chi tiết và những kết quả sau đây đã được giải

quyết:

1- Tổng quan về các nguồn cũng như các công nghệ sử dụng năng lượng mới và tái

tạo trên thế giới và ở Việt Nam. Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống điện hệ lai

ghép sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo, đồng thời giới thiệu những

ứng dụng về hệ lai ghép trên thế giới và ở Việt Nam.

2- Phân tích hiện trạng cung cấp điện tại trạm BTS trên địa bàn huyện Côn Đảo -

khu vực xa điện lưới (có giá thành bán 1kwh điện cao hơn rất nhiều so với giá

thành chung).

3- Thiết kế hệ thống điện lai ghép năng lượng gió và mặt trời cho trạm BTS Bến

Đầm thuộc huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu – khu vực xa điện lưới quốc

gia.

4- Tính toán nhu cầu điện năng và có dự phòng cho trạm BTS Bến Đầm.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 97

5- Phân tích đánh giá khả năng ứng dụng các hệ lai ghép với năng lượng gió và

năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho các trạm BTS thuộc khu vực xa điện

lưới.

Bản luận văn này đã hoàn thành yêu cầu đặt ra theo đúng nội dung và chất

lượng của bản đề cương. Tuy nhiên, đây mới chỉ dừng lại ở các kết quả tính toán

thiết kế, chưa có mô hình để thí nghiệm và đánh giá. Hy vọng đây cũng là một tài

liệu tích cực cho công tác nghiên cứu xây dựng các dự án cấp điện từ các nguồn

năng lượng mới và tái tạo sau này.

Tác giả sẽ tiếp tục đi sâu nghiên cứu và triển khai thực hiện đề tài này để áp

dụng thực tế cho trạm BTS Bến Đầm. Sau khi có kết quả thực tiễn sẽ triển khai cho

các trạm BTS còn lại trên đảo. Đồng thời sẽ nhân rộng mô hình cho cả Tập đoàn

Bưu chính viễn thông Việt Nam cũng như các nhà mạng cung cấp dịch vụ di động

khác áp dụng./.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PGS.TS.Đặng Đình Thống, Cơ sở năng lượng mới và tái tạo, NXB Khoa học

và kỹ thuật Hà nội 2006.

2. PGS.TSKH.Nguyễn Phùng Quang, Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ phát điện

bằng sức gió có công suất 10-30KW phù hợp với điều kiện Việt Nam, Đại học

Bách Khoa Hà Nội 2007.

3. Đặng Đình Thống, Trần Hồng Quân, Ứng dụng các nguồn năng lượng thiên

nhiên cho viễn thông, Hà Nội tháng 02 năm 1996.

4. PGS.TS Nguyễn Bốn, TS. Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời – lý

thuyết và ứng dụng, Đà Nẵng 2004.

5. Tham khảo một số website:

- http://redsun-vn.com

-

http://www.nangluongxanh.com

- http://www.vi.bk-idse.com

- http://www.ievn.com.vn

- http://www.nalutata.com

- http://eere.vn/

- http://vea.gov.vn

-

http://www.baria-vungtau.gov.vn

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 99

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài : “ Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời và

ứng dụng đèn LED cung cấp điện, tiết kiệm điện cho các trạm BTS nằm xa

lưới điện của mobifone hoặc Vinaphone trên địa bàn tỉnh Bà rịa Vũng Tàu”

Phạm Huy Tân 2009 PGS.TS. Trần Văn Bình

Tác giả luận văn: Khóa : Người hướng dẫn: Nội dung tóm tắt:

a) Lý do chọn đề tài :

Trong thế kỷ 21 con người phải đối diện với một loạt các thách thức mang

tính toàn cầu chẳng hạn như: năng lượng, môi trường sống bị hủy hoại, bùng nổ

dân số, chiến tranh, y tế, v.v. Trong đó vấn đề năng lượng vẫn là vấn đề được xem

là quan trọng nhất và cấp thiết trong thế kỷ 21. Riêng về lĩnh vực năng lượng thì

có một số vấn đề cần quan tâm sau:

- Tình hình mất điện kéo dài và khả năng cung cấp điện của Tập đoàn điện lực

Việt Nam.

- Xu thế kiệt quệ nguồn năng lượng -> giá xăng, dầu, than, điện, … tăng cao dẫn

đến tăng chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm.

- Việc cung cấp nguồn điện không liên tục làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ

điện thoại di động cũng như giảm doanh thu, tăng chi phí sử dụng máy phát

điện, nhân công vận hành, bảo dưỡng, …khi mất điện lưới.

- Xu hướng phát triển tất yếu của năng lượng sạch, năng lượng tái tạo và các công

nghệ phát triển, hỗ trợ cho các ứng dụng năng lượng sạch, tái tạo.

- Điều kiện địa hình, vật lý của nước ta cũng như tại tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu phù

hợp với việc sử dụng nguồn năng lượng sạch.

- Năng lực tài chính của đơn vị có thể tự triển khai được nhằm đáp ứng nhu cầu

riêng của đơn vị.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 100

b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

+ Mục đích :

Nhằm thống kê hiện trạng sử dụng nguồn điện, chi phí, … của hệ thống

nguồn cũ (điện lưới AC và máy phát điện); thiết kế và phân tích hiệu quả kinh tế

hệ thống nguồn lai ghép năng lượng gió và mặt trời để tìm ra các điểm thuận lợi,

khó khăn của hệ thống. Trên cơ sở đó đưa ra một số đề xuất về việc sử dụng nguồn

điện hiệu quả cung cấp cho các trạm BTS nằm xa lưới điện, những nơi sử máy

phát điện bằng nguyên liệu dầu DO, than đá, … trong lương lai.

+ Đối tượng:

Các trạm BTS nằm xa lưới điện quốc gia, những khu vực cấp điện không ổn

định (thiếu điện), có giá điện cao hơn nhiều so với giá thành chung hoặc cung cấp

điện bằng động cơ sử dụng nguyên liệu : dầu DO, than, ….

+ Phạm vi nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở thực tiễn sử dụng nguồn điện lưới AC, máy phát điện của một

trạm BTS nằm xa lưới điện (có giá điện cao gấp nhiều lần so với giá thành

chung).

- Tìm hiểu về hệ thống lai ghép giữa năng lượng gió và năng lượng mặt trời.

- Phân tích hệ thống năng lượng lai ghép giữa năng lượng gió và năng lượng mặt

trời có công suất tương đương để đủ cung cấp điện cho 01 trạm BTS.

- Xét hiệu quả kinh tế khi sử dụng hệ thống lai ghép năng lượng gió và năng

lượng mặt trời thay cho hệ thống điện lưới AC, máy phát điện hiện hữu.

c) Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả

+ Chương 1: Năng lượng tái tạo và các ứng dụng vào đời sống xã hội

- Giới thiệu tổng quan về tình hình năng lượng, các công nghệ sạch và ứng dụng

đang được quan tâm như: Pin nhiên liệu, Năng lượng mặt trời, Năng lượng gió,..

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 101

- Tìm hiểu về năng lượng gió và năng lượng mặt trời như: cấu tạo, đặc tính kỹ

thuật, các thành phần trong hệ thống, nguyên lý hoạt động, chủng loại, công suất,

ưu nhược điểm của từng hệ thống, … .

- Tìm hiểu về các hệ lai ghép năng lượng gió và năng lượng mặt trời như: các các

nguồn thường dùng hệ lai ghép, sơ đồ đấu nối, nguyên lý hoạt động, ưu nhược

điểm của hệ thống, … .

- Giới thiệu một số chỉ tiêu đánh giá tài chính như : Phương pháp giá trị hiện tại ròng

(NPV), Phương pháp tỷ suất hoàn vốn nội bộ (IRR), Phương pháp tỷ suất trung bình lợi

nhuận trên đầu tư (ROI), Phương pháp thời gian hoàn vốn (PP).

+ Chương 2: Hiện trạng cung cấp năng lượng cho các trạm BTS thuộc mạng

viễn thông tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu tại khu vực xa điện lưới

- Tổng quan về viễn thông Bà Rịa Vũng Tàu bao gồm các thông tin về chức năng

nhiệm vụ, mô hình hoạt động, nhân sự, các dịch vụ cung cấp và tình hình kinh

doanh – tài chính ừ năm 2007 đến năm 2011.

- Giới thiệu sơ bộ cấu tạo, chức năng và nhu cầu cần năng lượng của trạm BTS.

- Hiện trạng mạng lưới cung cấp điện cho cả huyện đảo nói chung và các trạm

BTS nói riêng tại Huyện Côn Đảo – tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.

- Những khó khăn trong việc sử dụng nguồn điện hiện trạng và đảm bảo vận hành

hệ thống viễn thông – CNTT trên huyện Côn Đảo.

- Khả năng ứng dụng các hệ lai ghép với năng lượng gió và năng lượng mặt trời để

cung cấp năng lượng cho các trạm BTS tại khu vực huyện Côn Đảo.

- Tình hình điều kiện khí tượng tại huyện Côn Đảo.

+ Chương 3: Phân tích đánh giá khả năng ứng dụng các hệ lai ghép với năng

lượng gió và năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho các trạm BTS thuộc

khu vực xa điện lưới.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 102

- Phân tích các số liệu khí tượng theo từng tháng trong năm để đánh giá khả năng

ứng dụng hệ thống lai ghép năng lượng gió và mặt trời.

- Tính toán nhu cầu sử dụng điện hiện tại và dự phòng trong tương lai.

- Xây dựng phương án cung cấp điện khi sử dụng hệ lai ghép.

- Xây dựng sơ đồ khối đấu nối các thiết bị, hệ thống.

- Tính toán công suất, chủng loại và số lượng các thiết bị cho từng phương án.

- Lập dự toán đầu tư và phân tích dòng tiền để đưa ra được các tiêu chí đánh giá

như: NPV, IRR và thời gian hoàn vốn.

- So sánh các phương án thiết kế để từ đó chọn ra phương án khả thi nhất có thể áp

dụng được.

d) Phương pháp nghiên cứu:

Trên cơ sở nghiên cứu, thu thập tài liệu thông tin thứ cấp có liên quan và có sẵn

trên các website. 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 nhằm đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời và ứng dụng

đèn LED cung cấp điện, tiết kiệm điện cho các trạm BTS nằm xa lưới điện của

mobifone hoặc Vinaphone trên địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.

e) Kết luận:

Trên đây là toàn bộ nội dung luận văn “Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép

năng lượng gió - mặt trời và ứng dụng đèn LED cung cấp điện, tiết kiệm điện

cho các trạm BTS nằm xa lưới điện của mobifone hoặc Vinaphone trên địa bàn

tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu”. Mặc dù rất cố gắng, nhưng do thời gian có hạn và kinh

nghiệm bản thân còn hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót và sai lầm

nhất định. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô./.

Đánh giá hiệu quả kinh tế hệ lai ghép năng lượng gió - mặt trời để ứng dụng cho các trạm BTS nằm xa lưới điện 103