Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu – Điều khiển thông minh nguồn năng lượng mặt trời

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn "Nghiên cứu thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu – Điều khiển thông minh nguồn năng lượng mặt trời" nhằm phân tích và xây dựng các mô hình giám sát thông số quan trọng trong một nhà máy điện mặt trời ở Việt Nam; Đề xuất, kiến nghị mô hình khả dụng để giám sát nhà máy điện mặt trời, lưới điện phân phối có tích hợp điện mặt trời.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu – Điều khiển thông minh nguồn năng lượng mặt trời

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ---------- TRẦN XUÂN CƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ SỞ DỮ LIỆU - ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ: QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG HÀ NỘI, 2024 I
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ---------- TRẦN XUÂN CƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ SỞ DỮ LIỆU - ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành : Quản lý năng lượng Mã số : 8510602 Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngọc Trung HÀ NỘI, 2024 II
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đề tài luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham khảo nêu ở phần tài liệu tham khảo của luận văn. Qua số liệu thu thập thực tế, tổng hợp tại nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa, không sao chép bất kỳ luận văn nào trước đó và dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Trung. Các số liệu và những kết quả trong luận văn là trung thực, các đánh giá, kiến nghị đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm, chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Quản lý năng lượng’’. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của luận văn này. Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2024. Tác giả luận văn Trần Xuân Cường III
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu thực hiện, đến nay luận văn thạc sỹ với đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu – Điều khiển thông minh nguồn năng lượng mặt trời” đã hoàn thành thời hạn đảm bảo yêu cầu đề cương duyệt. Trước tiên, tác giả xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô Khoa Quản lý công nghiệp và Năng lượng, Khoa sau đại học-Trường Đại học Điện lực đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn cho tác giả nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian theo học tại trường và thực hiện luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Ngọc Trung người đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ dạy và hỗ trợ tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Bên canh đó, tác giả cũng chân thành cảm ơn cán bộ lãnh đạo của Công ty CP Tập đoàn Hoành Sơn và Ban QLDA Xây dựng Điện Miền Bắc, cùng bạn bè đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ cho tác giả nhiều thông tin và ý kiến thiết thực trong quá trình tác giả thu thập thông tin để hoàn thành luận văn này. Với tất cả tình yêu thương xin cảm ơn các thành viên trong gia đình, các thầy cô và đồng nghiệp luôn bên cạnh chăm sóc, động viên khích lệ và giúp sức để tác giả hoàn thành luận văn. Với thời gian hạn chế, luận văn không tránh khỏi thiếu sót có phần nghiên cứu chưa sâu rất mong nhận được hướng dẫn đóng góp ý kiến của quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Tác giả luận văn Trần Xuân Cường IV
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ iii LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... iv MỤC LỤC.............................................................................................................. v PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CHUNG ................................................................... 5 1.1. Hiện trạng phát triển điện mặt trời ................................................................ 5 1.1.1. Hiện trạng phát triển điện mặt trời trên thế giới ...................................... 5 1.1.2. Hiện trạng phát triển ĐMT tại Việt Nam ................................................. 7 1.2. Quy hoạch, lộ trình phát triển ĐMT tại Việt Nam........................................ 11 1.2.1. Quy hoạch điện mặt trời tại Việt Nam ................................................... 11 1.2.2 Lộ trình phát triển điện mặt trời tại Việt Nam ......................................... 12 1.3. Tổng quan về nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa ............................................ 13 1.3.1. Giới thiệu chung về nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa ............................ 13 1.3.2. Phương án đấu nối nhà máy .................................................................. 15 1.3.3. Trạm biến áp 22/110kV ......................................................................... 15 1.3.4. Hiện trạng đấu nối với lưới điện khu vực .............................................. 16 1.3.5. Các giải pháp thu thập dữ liệu, điều khiển giám sát nhà máy ................. 17 1.4. Kết luận ....................................................................................................... 20 CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ GIÁM SÁT THÔNG SỐ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ TÍCH HỢP NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI .......................... 21 2.1. Nghiên cứu vấn đề giám sát chất lượng điện năng của lưới điện phân phối tích hợp nguồn điện mặt trời ..................................................................................... 21 2.2. Nghiên cứu đánh giá giới hạn vận hành của hệ thống điện và nâng cao hiệu quả vận hành của nhà máy điện mặt trời tích hợp vào hệ thống điện ......................... 24 2.2.1. Sự phân bố điện áp trên lưới phân phối ................................................. 24 2.2.2. Ảnh hưởng của DG-PV đến điện áp ...................................................... 25 2.3. Điện áp và công suất kết nối tới hạn của DG-PV ......................................... 28 2.3.1. Tổn thất điện áp trên lưới điện có PV .................................................... 28 2.3.2. Khi một DG-PV kết nối vào đường dây hạ áp ....................................... 29 2.3.3. Công suất tới hạn theo chỉ tiêu điện áp .................................................. 30 V
2.4. Điều chỉnh điện áp và nâng cao công suất kết nối DG-PV ........................... 31 2.4.1. Điều chỉnh điện áp trên lưới điện hạ áp ................................................. 31 2.4.2. Giải pháp nâng cao công suất tới hạn .................................................... 32 2.5. Kết luận ....................................................................................................... 33 CHƯƠNG III. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO CÔNG SUẤT PHÁT VÀ SẢN LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA NHÀ MÁY ĐMT CẨM HOÀ ............................. 34 3.1. Xây dựng mô hình kiến trúc hệ thống phần mềm dự báo công suất, dự báo sản lượng điện năng cho nhà máy điện mặt trời ........................................................ 34 3.1.1. Khối đầu vào ......................................................................................... 35 3.1.2. Khối xử lý dữ liệu ................................................................................. 36 3.1.3. Khối phân tích và phỏng đoán ............................................................... 37 3.1.4. Khối đầu ra............................................................................................ 37 3.1.5. Khối đánh giá và báo cáo kết quả .......................................................... 37 3.2. Đánh giá khả năng thiết lập hệ thống CSDL phục vụ bài toán dự báo .......... 37 3.2.1. Cơ sở dữ liệu và cách thức trao đổi giữa liệu giữa các phần mềm hiện hữu ....................................................................................................................... 37 3.2.2. Yêu cầu của các hệ thống phần mềm ..................................................... 38 3.2.3. Đánh giá khả năng thiết lập trao đổi dữ liệu .......................................... 39 3.3. Đề xuất giải pháp thiết lập hệ thống CSDL cho bài toán dự báo công suất phát và sản lượng điện năng ....................................................................................... 40 3.4. Đề xuất kiến trúc thiết kế hệ thống .............................................................. 40 3.4.1. Kiến trúc thiết kế dạng khối (Monolithic) .............................................. 40 3.4.2. Kiến trúc thiết kế hướng dịch vụ (SOA) ................................................ 41 3.4.3 Kiến trúc thiết kế các dịch vụ nhỏ (Microservice) .................................. 42 3.5. Các kiểu thiết kế cơ sở dữ liệu ..................................................................... 44 3.5.1. Cơ sở dữ liệu quan hệ ............................................................................ 44 3.5.2. Cơ sở dữ liệu phi quan hệ ...................................................................... 45 3.5.3. So sánh SQL và NoSQL ........................................................................ 45 3.6. Đề xuất giải pháp kiến trúc phần mềm phù hợp với nhà máy ....................... 47 3.6.1. Các giai đoạn phát triển hệ thống .......................................................... 47 3.6.2. Mô hình thiết kế mức vật lý................................................................... 50 VI
3.6.3. Mô hình thiết kế mức hạ tầng mạng ...................................................... 51 3.6.4. Mô hình thiết kế mức ứng dụng............................................................. 52 3.6.5. Mô hình thiết kế mức cơ sở dữ liệu ....................................................... 54 3.7. Đề xuất giải pháp thuật toán dự báo công suất phát phù hợp với nhà máy ... 54 3.7.1. Đề xuất tổ chức dữ liệu đầu vào ............................................................ 54 3.7.2. Đề xuất thuật toán dự báo công suất ...................................................... 55 3.8. Kết luận ....................................................................................................... 56 KẾT LUẬN CHUNG........................................................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 59 VII
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 0.1 Sản xuất năng lượng điện tái tạo được lắp đặt năm 2020…………….…5 Hình 0.2 Sự phát triển lắp đặt PV hằng năm……….……………………………..6 Hình 0.3 Tăng trưởng theo khu vực từ năm 2018-2022…………………………..6 Hình 0.4 10 quốc gia có lượng lắp đặt và tổng công suất lắp đặt hàng đầu năm 2022 ……………………………………………………………………………………7 Hình 0.5. Địa điểm và ranh giới đất thực hiện dự án nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa ………………………………………………………………………………13 Hình 0.6. Thực tế đã triển khai của nhà máy…………………………………….14 Hình 0.7. Sơ đồ một sợi nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa………………………17 Hình 0-1. Biểu đồ công suất và bức xạ mặt trời tại nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa..……………………………………………………………………………...24 Hình 0-2. Nguyên tắc cơ bản trong điều chỉnh điện áp lưới phân phối……….....25 Hình 0-3. Sơ đồ thay thế tính toán và giản đồ véc tơ điện áp khi có DG.………26 Hình 0-4. Phối hợp các đặc tính điện áp……………………………………….…30 Hình 0-5: Sơ đồ thay thế đường đây đơn có kết nối DG…………………………30 Hình 0-6: Sơ đồ bố trí đầu phân áp máy biến áp phân phối……………………...32 Hình 0-7: Các nhóm giải pháp nâng cao công suất tới hạn……….…..……….…33 Hình 0-8. Sơ đồ mô phỏng kiến trúc làm việc của phần mềm dự báo công suất nhà máy điện mặt trời………………………………………………………..….…….35 Hình 0-9. Hình ảnh theo dõi thông số thời tiết tại trạm thời tiết của nhà máy….…36 Hình 0-10. Phân nhóm cơ bản các phần mềm hiện hữu và đề xuất....… ………….39 Hình 3-4. Mô hình kiến trúc monolithic………………………………………….41 Hình 3-5. Kiến trúc SOA………………………………………...……….………42 Hình 3-6. Kiến trúc microservice……………………………………………...….43 Hình 3-7. Sơ đồ mô phỏng kiểu liên kết quan hệ…………………………………45 Hình 3-8. Kiến trúc hệ thống kho dữ liệu dự kiến………….…………….………48 Hình 3-9. Giai đoạn xây dựng API…………………………………..…….….….49 Hình 3-10. Tính năng dự kiến của các API…………………………….………....50 Hình 3-11. Mô hình thiết kế mức vật lý cơ bản của hệ thống Micoservice………..51 Hình 3-12. Mô hình thiết kế hạ tầng mạng……………..…………………...…….52 Hình 3-13. Mô hình thiết kế tầng ứng dụng……………………………..………..53 Hình 3-14. Mô hình thiết kế mức cơ sở dữ liệu………………………...…………54 Hình 3-15. Thuật toán dự báo công suất phát đơn giản đề xuất…….…………….56 VIII
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 0-1. Các chức năng của phần mềm SCADA……………………...………..19 Bảng 0-1. Giới hạn méo sóng hài cho phép theo IEC 61000-3-6………………….27 Bảng 0-2. Đặc điểm CSDL của các phần mềm hiện hữu…………………………..38 Bảng 3-2. Bảng tổ chức dữ liệu cần thiết phục vụ phần mềm dự báo công suất phát nhà máy điện mặt trời Cẩm Hòa……………………………….…………………..55 IX
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CSP Concentrated Solar Power – Công nghệ điện mặt trời hội tụ ĐMT Điện mặt trời EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam NLTT Năng lượng tái tạo NMĐ MT Nhà máy điện mặt trời PPA Hợp đồng mua bán điện PV Công nghệ quang điện TMĐT Tổng mức đầu tư A0 Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia Ax Trung tâm điều độ miền: A1, A2, A3 Application programing interface – Giao diện lập trình API ứng dụng ANTT An ninh thông tin BI Business Intelligence – Quản trị thông minh CSDL Cơ sở dữ liệu DB Database Data warehouse Kho dữ liệu tập trung ESB Enterprise Service Bus HTĐ Hệ thống điện SQL Structured Query Language RLBV Rơ le bảo vệ WF, Workflow Quản lý công việc CA Certificate Authority X
PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Điện năng là nguồn năng lượng có vai trò quan trọng trong đời sống xã hội và sản xuất kinh tế. Nhu cầu điện năng có xu hướng ngày càng gia tăng cùng với sự phát triển của xã hội. Để tăng khả năng đáp ứng nhu cầu điện năng của con người trước những hạn chế của những nhà máy điện truyền thống, việc sử dụng những nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, sinh khối, rác thải, thủy điện nhỏ, biogas, địa nhiệt, thủy triều … để phát điện đang trở thành một xu hướng phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Trong vòng 1 thập kỷ qua, điện mặt trời đã có những bước phát triển mạnh mẽ trên thế giới, bao gồm cả công nghệ quang điện (Photovoltaic) và công nghệ hội tụ năng lượng mặt trời (Concentrated solar power), trong đó công nghệ quang điện đang được nhiều nước đầu tư phát triển rộng rãi. Với những tiến bộ không ngừng về công nghệ và sự tham gia của Trung Quốc vào sản xuất, giá thành tấm pin điện mặt trời liên tục giảm tới hơn 80% trong vòng một thập kỷ qua, từ mức 3.5 – 4 Eur/Wp năm 2008 xuống còn 0.40 – 0.53 Eur/Wp vào tháng 3/2017 (theo trang web www.solarserver.com). Nhờ đó, giá thành sản xuất điện mặt trời đang trở nên cạnh tranh với các nguồn điện từ nhiên liệu hóa thạch (như than, dầu). Tại Việt Nam, năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió và mặt trời cũng được coi là nguồn năng lượng quan trọng để đáp ứng nhu cầu điện năng trong tương lai. Với vị trí nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới cận xích đạo, Việt Nam có tiềm năng rất lớn cho phát triển điện mặt trời, đặc biệt ở khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ, với lượng bức xạ trung bình được đánh giá ở mức từ 4.5 – 5kWh/m2/ngày; số giờ nắng ở mức trên 2500 giờ/năm. Quy hoạch điều chỉnh Quy hoạch Phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến 2030 (Quy hoạch 7 điều chỉnh, phê duyệt tháng 3/2016) đặt ra mục tiêu phát triển điện mặt trời tại Việt Nam từ mức khoảng 6MW hiện nay lên 850 MW vào năm 2020, 4.000 MW vào năm 2025 và 12.000 MW 1
vào năm 2030. Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn 2050 được Chính phủ phê duyệt vào tháng 11/2015 cũng xác định nâng tỷ lệ điện năng sản xuất từ điện mặt trời từ mức không đáng kể hiện nay lên khoảng 0.5% vào năm 2020 và khoảng 6% vào năm 2030. Để đạt được mục tiêu phát triển điện mặt trời, trong năm 2017 Chính phủ đã phê duyệt các quyết định quan trọng về các chính sách ưu đãi đối với dự án điện mặt trời và hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho dự án điện mặt trời. Chính vì thế, số lượng các nhà đầu tư đăng ký đầu tư phát triển các dự án điện mặt trời gia tăng nhanh chóng. Theo thống kê của Viện Năng Lượng, tính đến tháng 04/2018 đã có gần 300 dự án đầu tư điện mặt trời đang được phát triển tại các giai đoạn khác nhau, từ khảo sát lựa chọn địa điểm đến xin chủ trương đầu tư, lập nghiên cứu khả thi và thiết kế cơ sở đến chuẩn bị xây dựng. Các dự án này tập trung chủ yếu tại các tỉnh Tây Nguyên và Nam Trung Bộ như Đắk Lắk, Khánh Hòa, Hà Tĩnh, Bình Thuận. Đầu tư nguồn điện năng lượng tái tạo phù hợp với xu hướng phát triển chung của thế giới và quy hoạch phát triển điện lực của Việt Nam là rất cần thiết và cấp bách. Tuy nhiên, việc đầu tư đòi hỏi tiêu tốn một nguồn lực rất lớn trong thời gian dài, gồm vốn đầu tư mua sắm thiết bị, xây lắp, chi phí tư vấn, đền bù giải phóng mặt bằng, di dân tái định cư, san lấp mặt bằng, cải tạo cơ sở hạ tầng, đường xá phục vụ thi công, chi phí vận hành bảo dưỡng, tháo dỡ và xử lý môi trường khi hết vòng đời dự án v.v. Chính vì thế, ngoài việc đánh giá tính khả thi về mặt kỹ thuật và xác định phương án công nghệ-kỹ thuật, những phân tích đầy đủ, chính xác về tính khả thi về mặt kinh tế và tài chính của dự án trong giai đoạn chuẩn bị đầu tư cũng hết sức quan trọng để giúp nhà đầu tư có quyết định đầu tư đúng đắn và hiệu quả. Hiện nay, điện mặt trời là nguồn điện sạch và đang ngày càng phát triển tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc vận hành nhà máy điện mặt trời trong thực tế còn gặp một số trở ngại do sự không tương thích giữa các phần mềm giám sát các thông số hoạt động phục vụ công tác dự báo trong nhà máy điện mặt trời. Vì vậy, kết quả nghiên cứu thành công của đề tài có ý nghĩa khoa học trong việc thiết kế hệ thống cơ sở dữ liệu phù hợp với công tác dự báo công suất phát và sản lượng điện năng cho nhà máy điện mặt trời tại Việt Nam. 2
2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài hướng tới các mục tiêu như sau: - Mô tả hiện trạng và lộ trình phát triển của hệ thống điện Việt Nam sau khi có sự tham gia của các nguồn điện năng lượng tái tạo, đặc biệt là mặt trời. - Phân tích và xây dựng các mô hình giám sát thông số quan trọng trong một nhà máy điện mặt trời ở Việt Nam - Đề xuất, kiến nghị mô hình khả dụng để giám sát nhà máy điện mặt trời, lưới điện phân phối có tích hợp điện mặt trời. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu hiện trạng phát triển nguồn điện Việt Nam - Nghiên cứu hiện trạng lắp đặt các thiết bị, phần mềm giám sát một nhà máy điện mặt trời. - Nghiên cứu các vấn đề giám sát chất lượng điện năng trên lưới điện phân phối - Nghiên cứu nhiệm vụ dự báo công suất phát, sản lượng điện năng nhà máy điện mặt trời phục vụ vận hành lưới điện được đấu nối. - Xây dựng mô hình, kiến trúc phần mềm giám sát các thông số nhà máy điện mặt trời, lưới điện phân phối, tích hợp các chức năng phù hợp với sự phát triển tích hợp điện mặt trời. 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu trong đề tài gồm: - Dự án Nhà máy điện mặt trời cụ thể (ĐMT Cẩm Hòa, tỉnh Hà Tĩnh), đặc biệt các nội dung về phân tích hệ thống phần mềm phục vụ vận hành và dự báo công suất phát của nhà máy. - Lưới điện phân phối tích hợp các nguồn điện mặt trời. 5. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sẽ sử dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu tại văn phòng và khảo sát thực tiễn để thu thập số liệu, phân tích tổng hợp. 3
6. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, thì nội dung chính của luận văn được tổ chức thành 3 chương: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ GIÁM SÁT THÔNG SỐ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ TÍCH HỢP NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO CÔNG SUẤT PHÁT VÀ SẢN LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CỦA NHÀ MÁY ĐMT CẨM HOÀ 4
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CHUNG 1.1. Hiện trạng phát triển điện mặt trời 1.1.1. Hiện trạng phát triển điện mặt trời trên thế giới NLMT là nguồn năng lượng sạch, xanh, rẻ và có thể ngăn ngừa các tác động tiêu cực của nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như phát thải khí nhà kính từ việc sử dụng than. Việc sản xuất và sử dụng NLMT đang gia tăng trên quy mô toàn thế giới. Trên thế giới, cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21, điện mặt trời phát triển khá chậm. Từ vài năm gần đây sự phát triển mang tính đột phá, nhất là sau những sự cố về điện hạt nhân, sự cạn kiệt cũng như sự ô nhiễm môi trường của nguồn điện từ hóa thạch, chống biến đổi khí hậu. Theo báo cáo của Ngân hàng Thế giới (WB)1: Năm 2020, điện mặt trời chiếm khoảng 42% tổng sản lượng điện tái tạo từ việc sản xuất mới như hình dưới đây. Hình 0.1 Sản xuất năng lượng điện tái tạo được lắp đặt năm 2020 Phần lớn sự tăng trưởng của thị trường PV trong năm 2020 đến từ Trung Quốc, Việt Nam và sau đó là EU và Hoa Kỳ. Những tác động của đại dịch COVID-19 không ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của thị trường vào năm 2020. Mặc dù có một số sự chững lại do các biện pháp đóng cửa trong quý 1, nhưng sau đó đã được phục hồi trong quý 3 và quý 4 ở hầu hết các quốc gia. Khả năng phục hồi của thị trường PV bất chấp những gián đoạn lớn về kinh tế và hậu cần là đáng chú ý và cho thấy tiềm năng của công nghệ để hạn chế suy thoái kinh tế và thiệt hại xã hội do đại dịch COVID-19 mang lại. Điều này cho thấy các kế hoạch phục hồi xanh quốc gia và các kế hoạch tốt hơn có thể thúc đẩy ngành công nghiệp PV vượt xa việc lắp đặt hiện tại (cần thiết để đạt được Thỏa thuận khí hậu Paris). Theo công bố của tổ chức năng lượng quốc tế (IEA), lượng quang điện toàn cầu một lần nữa tăng trưởng đáng kể vào năm 20222, đạt 1.185 GW (≈ 1,2 TW) trong tổng số công suất tích lũy theo dữ liệu thị trường sơ bộ, bất chấp giá cả tăng vọt sau dịch bệnh và xung đột địa chính trị ở Châu Âu. Với 240 GW hệ thống mới được lắp đặt và vận hành, cùng nhiều quốc gia có tỷ lệ thâm nhập trên 10% (trên 19% đối với Tây Ban Nha), PV đã chứng minh rằng đây là yếu tố đóng góp quan trọng và lâu dài cho giá điện cạnh tranh, giảm phát thải của ngành năng lượng. 1 https://data.worldbank.org/topic/energy-and-mining 2 https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2023/04/IEA_PVPS_Snapshot_2023.pdf 5
Hình 0.2 Sự phát triển lắp đặt PV hằng năm3 Năm 2022, ít nhất 23 quốc gia đã lắp đặt thêm hơn 1GW. Mười sáu quốc gia (không bao gồm EU) hiện có tổng công suất tích lũy hơn 10 GW, năm quốc gia có tổng công suất trên 40 GW. Chỉ riêng Trung Quốc đã đại diện cho 414,5 GW, tiếp theo là Liên minh châu Âu (209,3 GW), Hoa Kỳ đứng thứ ba (142 GW) và Nhật Bản đứng thứ tư (85 GW). Với tốc độ tăng trưởng năng động liên tục, Trung Quốc vẫn là thị trường chính của khu vực vào năm 2022 với hơn 45% công suất mới, một thị phần chưa từng thấy kể từ năm 2018, tăng trưởng mạnh ở châu Âu và ở mức độ thấp hơn là Mỹ và Ấn Độ chiếm thêm 30%. Hình dưới đây minh họa thay đổi của thị trường PV toàn cầu theo khu vực và ảnh hưởng của thị trường PV Trung Quốc. Hình 0.3 Tăng trưởng theo khu vực từ năm 2018-2022 3 https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2023/04/IEA_PVPS_Snapshot_2023.pdf, trang 10 6
Hầu hết các nước đều cho thấy sự tăng trưởng từ năm 2020 đến năm 2022 bất chấp sự gián đoạn đáng kể đối với chuỗi cung ứng và thương mại do chi phí polysilicon, thủy tinh, nhôm, thép và vận chuyển hàng hóa tăng, do đó dẫn đến tăng chi phí mô- đun và hệ thống. Song song, kể từ đầu năm 2022, căng thẳng chính trị ở châu Âu và dẫn đến việc mua khí đốt giảm đã dẫn đến giá điện bán buôn và điện sinh hoạt cao hơn nhiều, không chỉ ở châu Âu mà còn ở nhiều quốc gia khác như Úc. Đến giữa năm 2022, chi phí vận chuyển và vật liệu hầu như ổn định và thị trường quang điện tiếp tục phát triển. Dưới đây là 10 quốc gia có lượng lắp đặt và tổng công suất lắp đặt hàng đầu năm 2022: Hình 0.4 10 quốc gia có lượng lắp đặt và tổng công suất lắp đặt hàng đầu năm 2022 Trung Quốc tăng trưởng với tốc độ đáng chú ý và lắp đặt 106 GW vào năm 2022 (tăng từ 55 GW vào năm 2021), tương đương 44% thị trường toàn cầu. Liên minh Châu Âu xếp thứ hai với 38,9 GW công suất lắp đặt hàng năm. Hoa Kỳ ước tính có 18,6 GW được lắp đặt, một thị trường bị ảnh hưởng bởi tranh chấp thương mại và ảnh hưởng nghẽn lưới. Tiếp theo là Ấn Độ với thị trường tăng 18,1 GW. Brazil đứng thứ tư với ước tính 9,9 GW, là thị trường năng động nhất ở Mỹ Latinh. Khả năng phục hồi của thị trường PV bất chấp những gián đoạn lớn về kinh tế và hậu cần là rất đáng chú ý và cho thấy tiềm năng của công nghệ trong việc hạn chế suy thoái kinh tế và thiệt hại xã hội do biến động trong khu vực hoặc trên toàn thế giới gây ra. Các kế hoạch phục hồi xanh và các quy định tốt hơn có thể thúc đẩy ngành công nghiệp PV vượt xa các xu hướng lắp đặt hiện tại để đáp ứng Thỏa thuận Khí hậu Paris. 1.1.2. Hiện trạng phát triển ĐMT tại Việt Nam Mặc dù Việt Nam có tiềm năng năng lượng mặt trời cao nhưng việc phát triển điện mặt trời ở Việt Nam trước năm 2019 vẫn còn thấp[1]. Trước năm 2005, công suất lắp đặt điện mặt trời ở Việt Nam không đáng kể, với công suất lắp đặt khoảng 1,1 MWp trên khắp cả nước. Các ứng dụng sớm nhất của điện mặt trời do đó chủ yếu là để chiếu sáng, sinh hoạt dân cư ở nông thôn, vùng sâu vùng xa hoặc hải đảo. Công suất của mỗi hệ thống PV từ 40 Wp đến 220 Wp và được chia thành ba nhóm chính theo mức độ sử dụng: 50% hoạt động chuyên biệt, 30% bệnh viện và trường học và 20% hộ gia đình. Số lượng trạm lúc đó lên tới 10.000 trạm không nối lưới quy mô nhỏ, bao gồm hệ thống PV và hệ thống hỗn hợp PV và điện diesel/gió. Ngoài ra, lưới điện địa phương sử dụng một số lượng lớn các trạm điện PV quy mô nhỏ đã được sử dụng để cung cấp 7
điện cho các cụm dân cư vùng sâu vùng xa ở một số tỉnh ở Việt Nam như Kon Tum, Gia Lai. Hầu hết các hệ thống này được thực hiện theo các dự án nghiên cứu do chính phủ hoặc các tổ chức nhà nước của Việt Nam tài trợ. Tại Việt Nam, trước năm 2017 do chưa có quy hoạch, cơ chế, chính sách cho phát triển ĐMT, hạ tầng cho phát triển điện ĐMT chưa sẵn sàng, hệ thống đấu nối, truyền tải, phân phối, v.v… cũng chưa được xây dựng, nguồn vốn cho các dự án ĐMT còn khó khăn, giá đầu tư cao, nhân lực chuyên môn còn rất thiếu nên việc triển khai xây dựng các dự án ĐMT lớn gặp nhiều khó khăn. Đến tháng 08/2017, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời chỉ dưới 30 MWp, chủ yếu là quy mô nhỏ cấp điện tại chỗ. Năm 2018, điện mặt trời của Việt Nam ghi nhận mức tăng trưởng đáng kể nhưng con số này vẫn còn quá nhỏ so với một số quốc gia có tiềm năng tương tự như Mỹ, Ý, Philippines thậm chí còn thấp hơn Malaysia, Thái Lan. Cụ thể, tổng công suất điện mặt trời Việt Nam năm 2018 chỉ là 106 MWp, chưa bằng 1% so với Ý và chỉ bằng khoảng 4% của Thái Lan. Năm 2019, tổng công suất điện mặt trời đã tăng lên khoảng 5 GWp, trong đó 4,5 GWp là của các nhà máy điện máy điện mặt trời nối lưới và gần 0,4 GWp của hệ thống điện mặt trời mái nhà. Sự phát triển mạnh mẽ này là do các nhà đầu tư đã tăng tốc độ triển khai dự án để tận dụng các ưu đãi của Chính Phủ theo quyết định số 11/2017/QĐ- TTg và Thông tư số 16/2017/TT-BCT về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam. Tính hết năm 2020[2], nguồn điện mặt trời nối lưới đã được đưa vào vận hành lên tới 9 GWp (trong đó, 2 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận gần 3,5 GWp). Quy mô công suất của các dự án điện mặt trời đã được bổ sung quy hoạch là trên 13 GWp (tổng quy mô đăng ký xây dựng các dự án điện mặt trời nhưng chưa được bổ sung vào quy hoạch là khoảng 50 GWp). Theo Dự thảo quy hoạch điện VIII, dự kiến công suất lắp đặt điện mặt trời sẽ tăng từ 17 GW (giai đoạn 2020-2025) lên khoảng 20 GW (năm 2030). Tỷ trọng điện mặt trời được kỳ vọng sẽ chiếm 17% (năm 2025), 14% (năm 2030) trong cơ cấu các nguồn điện. Theo Quyết định số 500/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch điện VIII được Thủ tướng Chính phủ ký, ban hành ngày 15/5/20234, dự kiến quy mô điện mặt trời ở Việt Nam sẽ khoảng 12.800 MW (không bao gồm điện mặt trời mái nhà hiện có) vào năm 2030, tăng thêm khoảng 2.600 MW điện mặt trời loại hình tự tiêu thụ không phát lên lưới. Việt Nam đã có sự tăng trưởng nhanh chóng trong đầu tư phát triển NLMT trong những năm gần đây. Đến năm 2023, Việt Nam đã trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu thị trường năng lượng mặt trời ở Đông Nam Á. Công suất điện mặt trời lắp đặt tại Việt Nam đã tăng đáng kể trong 5 năm qua, đạt khoảng 19 GW vào năm 2022. Sự tăng trưởng đáng kể này có thể là nhờ các chính sách hỗ trợ của Chính phủ, biểu giá ưu đãi hấp dẫn (FIT) và nguồn tài nguyên tuyệt vời. Sự bùng nổ NLMT ở Việt Nam diễn ra từ năm 2017 đến năm 2020, nhờ áp dụng giá FIT ở mức giá ban đầu là 0,0935 USD/kWh, cho các dự án hoàn thành trước ngày 30/6/2019. Khung giá FIT thứ hai được thiết lập từ ngày 1/7/2019, với 0,0709 USD/kWh cho trang trại, 0,0769 USD/kWh cho NLMT nổi và 0,0838 USD/kWh trên mái nhà, áp dụng cho các dự án hoàn thành vào cuối năm 2020. Nhờ hai khung giá FIT 4 https://vanban.chinhphu.vn/?pageid=27160&docid=207889&classid=0 8
này, công suất quang điện ở Việt Nam đã tăng 16 GW chỉ trong giai đoạn 2019 - 2020[2]. Tỷ trọng NLMT trong hệ thống điện của Việt Nam lên tới 24% vào năm 2020, thuộc hàng cao nhất thế giới. Nhưng việc thiếu các giải pháp linh hoạt để tích hợp nguồn điện này quy mô lớn đã gây thêm áp lực cho lưới điện. Trong những năm gần đây, thị trường thu hẹp đáng kể sau khi kết thúc FIT và những thay đổi về quy định liên quan. Khi triển vọng về dự án NLMT tập trung dường như mờ nhạt, nhiều bên tham gia bắt đầu tăng cường hoạt động trong các dự án trên mái nhà. Sau vài năm đầy thử thách đối với các doanh nghiệp, kỳ vọng khung pháp lý mới sẽ được ban hành. Tuy nhiên, những hạn chế đối với các dự án mới hòa lưới, do lo ngại về nghẽn lưới điện và chiếm dụng đất đai sẽ gây ra hạn chế đáng kể cho việc phát triển nguồn năng lượng này ở Việt Nam. Công nghệ điện mặt trời đang phát triển nhanh, bên cạnh việc nghiên cứu, tự mình làm chủ công nghệ, có một lựa chọn khác ít tốn kém hơn là chuyển giao công nghệ và từ đó tự sản xuất nhờ vào sự đa dạng của các nhà cung cấp công nghệ. Một vấn đề công nghệ khác mà chúng ta cần quan tâm, đó là công nghệ điện mặt trời nổi trên mặt nước với nhiều ưu điểm vượt trội.  Khó khăn và thách thức5 - Chính sách: Rào cản lớn nhất trong chính sách là thiếu quy hoạch quốc gia về năng lượng điện mặt trời. Hiện tại, Việt Nam mới có quy hoạch phát triển điện mặt trời ở cấp tỉnh, đặc biệt tập trung ở một số tỉnh, thành phố có tiềm năng. Ngoài ra, các quy hoạch này của tỉnh mới chỉ áp dụng cho các nhà máy điện mặt trời nối lưới, không áp dụng cho các dự án điện mặt trời mái nhà. Bên cạnh đó, sự chậm trễ trong việc ban hành các chính sách hỗ trợ năng lượng điện mặt trời, hạn chế trong công tác quản lý từ trung ương đến địa phương về phát triển điện mặt trời đã cho thấy sự lúng túng trong quy hoạch và năng lực quản trị của các cơ quan hữu quan6. - Công nghệ: Cơ sở hạ tầng ngành điện hiện nay chưa phát triển tương xứng với tiềm năng của điện mặt trời. Sự bùng nổ của điện mặt trời trong năm 2019 đã gây áp lực lớn lên cơ sở hạ tầng hiện có, đòi hỏi nhu cầu củng cố và thiết lập các kết nối mới với lưới điện trong thời gian ngắn. Ngoài ra, còn thiếu các quy định về tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật để đáp ứng yêu cầu thực tiễn trong quá trình thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý các dự án điện mặt trời. - Kinh tế và tài chính: Vướng mắc lớn nhất trong các vấn đề về kinh tế, tài chính là trách nhiệm chia sẻ rủi ro tài chính không rõ ràng giữa các bên trong hợp đồng mua bán điện theo thông lệ quốc tế. Cụ thể như những thay đổi về chính sách thuế, phí, giá cả, quy hoạch, kế hoạch 5 https://www.erav.vn/tin-tuc/t15355/nhieu-nghi-dinh-chinh-sach-quan-trong-gop-phan-thuc-day-phat-trien- nang-luong-tai-tao.html 6 https://www.erav.vn/tin-tuc/t2859/thach-thuc-lon-nhat-cua-phat-trien-nang-luong-tai-tao-nam-o-von-dau- tu.html 9
phát triển; rủi ro trong huy động vốn vay, lãi suất, tỷ giá hối đoái; hoặc rủi ro bất khả kháng như lũ lụt, động đất… ngoài tầm kiểm soát của doanh nghiệp.  Các vấn đề Việt Nam cần quan tâm7 Về công nghệ: ngành công nghiệp điện mặt trời bao gồm các nhà sản xuất mô-đun, dây chuyền sản xuất và các đầu vào quan trọng với sự hợp tác chặt chẽ với các bên nghiên cứu, nên: - Cần cải thiện hơn nữa hiệu quả, tỷ lệ hiệu suất và độ bền của các mô-đun và hệ thống điện mặt trời; - Tăng cường nghiên cứu và phát triển công nghệ dọc theo chuỗi giá trị của ngành công nghiệp điện mặt trời; - Xây dựng các chương trình đào tạo, chuẩn bị nguồn nhân lực thiết kế và vận hành hệ thống tương ứng với sự phát triển của năng lượng tái tạo trong tương lai; - Tăng cường hợp tác và nghiên cứu và chuyển giao công nghệ với các nước có kinh nghiệm về phát triển điện mặt trời. Về quản lý/chính sách: Chính phủ, các nhà hoạch định chính sách cần loại bỏ các rào cản triển khai; thiết lập các khuôn khổ thúc đẩy sự hợp tác chặt chẽ giữa điện mặt trời và ngành điện rộng nói chung. Để thực hiện điều này, Chính phủ cần: - Đặt ra hoặc cập nhật các mục tiêu dài hạn cho việc triển khai điện mặt trời, bao gồm các mốc ngắn hạn quan trọng phù hợp với chiến lược năng lượng quốc gia; - Xây dựng cơ chế hỗ trợ tài chính ổn định trong dài hạn, có kế hoạch tổ chức thực hiện các gói hỗ trợ cho các nhà đầu tư một cách cụ thể, qua đó tạo được niềm tin đối với nhà đầu tư; - Xác định và cung cấp mức tài trợ công phù hợp cho R&D tương ứng với mục tiêu giảm chi phí và tiềm năng của công nghệ và mục tiêu giảm thiểu CO 2, tăng cường hợp tác quốc tế về R&D để tận dụng tốt nhất năng lực của các quốc gia; - Khi thị trường điện mặt trời đã phát triển, từng bước sửa đổi khung chính sách về năng lực xây dựng các Dự án của các nhà đầu tư, xem xét điều chỉnh cơ cấu giá điện cho khách hàng sử dụng điện để đảm bảo thu hồi đầy đủ chi phí cố định 7 https://gizenergy.org.vn/vi/project/chuong-trinh-phat-trien-du-an/ 10