Luận án nghiên cứu phát triển nguồn điện từ năng lượng tái tạo trong quy hoạch nguồn điện Việt Nam đến năm 2030

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu được trích dẫn có nguồn gốc. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Mai ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và viết luận án tại Viện Kinh tế và Quản lý – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, với tất cả sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.

TS Bùi Huy Phùng, người đã giúp tôi xây dựng ý tưởng nghiên cứu ban đầu, cho tôi cơ hội để theo đuổi niềm đam mê về lĩnh vực này và đã hướng dẫn, hỗ trợ tôi trong quá trình viết luận án, động viên, khuyến khích tôi mỗi khi đạt được kết quả nghiên cứu mới hay gặp những khó khăn để tôi có thêm niềm tin trên con đường mình đã chọn. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phạm Cảnh Huy, người Thầy đã luôn bên cạnh tôi, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, giúp tôi tháo gỡ những khó khăn về một hướng nghiên cứu mới so với những chuyên ngành mà nghiên cứu sinh đã được đào tạo trước đó để tôi có thể hoàn thành bản luận án này. Các phân tích định lượng với các mô hình năng lượng sẽ không thể thực hiện được mà không có giấy phép sử dụng mô hình.

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Tổ chức liên bang về phát triển quốc tế (United States Agency for Internatinal Development - USAID) và các phát triển viên ông Charlie Heaps, ông David von Hippel ở Viện Môi trường Stockholm, Thụy Điển (SEI), ông Taylor Binnington cùng các cộng sự đã cho phép tôi được sử dụng mô hình LEAP, cho tôi cơ hội được học tập, nghiên cứu về LEAP và trải nghiệm một quãng thời gian tại Medan, Indonesia, luôn sẵn sàng trả lời những câu hỏi của tôi khi chạy mô phỏng về LEAP để hiểu hơn và làm chủ được mô hình. Cảm ơn thật nhiều ông Hà Đăng Sơn tại Công ty cổ phần Năng lượng và môi trường - RCEE-NIRAS là người đầu tiên đã giúp tôi hiểu về những tính năng cơ bản của mô hình để từ đó tôi biết cách vận dụng và phát triển nghiên cứu riêng cho mình. Tôi cũng xin dành lời cảm ơn chân thành đến Viện Khoa học Năng lượng – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Năng lượng – Bộ Công thương, cùng với Tập đoàn điện lực Việt Nam - EVN đã có những giúp đỡ quý báu, tạo mọi điều kiện cho tác giả thu thập tài liệu, thiết lập và hoàn thiện mô hình, tham dự hội thảo khoa học và có những ý kiến đóng góp hữu ích cho bản luận án này. Xin chân thành cảm ơn tập thể các giảng viên Viện Kinh tế và Quản lý, Bộ môn Kinh tế Công nghiệp, Viện Đào tạo sau đại học của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, iii những người thầy, người cô đã tận tình tham dự các buổi báo cáo từ bước xây dựng đề cương nghiên cứu đến các chuyên đề và các bản dự thảo luận án để có những ý kiến đóng góp quý báu và động viên, giúp đã tác giả hoàn thiện dần bản luận án của mình cho đến ngày hôm nay.

Xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại học Kinh tế & Quản trị Kinh doanh – Đại học Thái Nguyên đã có những động viên khích lệ cả về vật chất và tinh thần, để cho tôi đến ngày hôm nay hoàn thành được nhiệm vụ. Xin cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa và các đồng nghiệp trong Khoa Quản trị Kinh doanh, Bộ môn Phân tích Kinh doanh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, chia sẻ công việc của bộ môn, của khoa để tôi dành nhiều thời gian hơn cho nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và người chồng của tôi đã cùng tôi chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu. Cảm ơn các đồng nghiệp và bạn bè của tôi, những người luôn tin rằng những nỗ lực của tôi sẽ được ghi nhận và đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt chặng đường dài vừa qua.

Trân trọng cảm ơn! iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC. iv DANH MỤC BẢNG BIỂU. vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.

ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. 1 1 Tính cấp thiết của đề tài. 1 2 Mục tiêu nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu. 7 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

7 4 Phương pháp nghiên cứu. 7 5 Đóng góp mới về khoa học và thực tiễn của luận án. 8 6 Kết cấu của Luận án. 9 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .1 Tổng quan về Năng lượng tái tạo.1 Khái niệm Năng lượng tái tạo .2 Vai trò của Năng lượng tái tạo .3 Đặc điểm Năng lượng tái tạo .4 Các nguồn năng lượng tái tạo có thể sử dụng cho phát điện .2 Tổng quan tình hình và xu hướng sử dụng năng lượng tái tạo cho phát điện trên thế giới .3 Tổng quan tình hình nghiên cứu có liên quan.1 Tình hình nghiên cứu trong nước .2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới.

26 CHƯƠNG 2 CỞ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VÀ CÁC MÔ HÌNH SỬ DỤNG TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN .1 Cơ sở lý thuyết về Quy hoạch nguồn điện .1 Khái niệm, nội dung và trình tự các bước Quy hoạch nguồn điện .2 Yêu cầu về dữ liệu cho Quy hoạch nguồn điện .3 Các phương pháp toán học sử dụng trong Quy hoạch nguồn điện .1 Bài toán quy hoạch tổng quát .2 Phương pháp quy hoạch tuyến tính .3 Phương pháp quy hoạch phi tuyến .4 Phương pháp quy hoạch động .2 Một số mô hình sử dụng trong Quy hoạch nguồn điện.1 Mô hình EFOM-ENV .2 Mô hình WASP.3 Mô hình STRATEGIST .4 Mô hình MARKAL .5 Mô hình MESSAGE .6 Mô hình LEAP .3 Đánh giá, lựa chọn mô hình. 50 Kết luận Chương 2. 52 CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 .1 Thiết lập mô hình toán học .1 Hàm mục tiêu .2 Sơ đồ khối của mô hình .3 Thiết lập cây dữ liệu trong mô hình .4 Cơ sở dữ liệu cho mô hình .1 Khả năng cung cấp các nguồn nhiên liệu, năng lượng cho phát điện .2 Nguồn dầu, khí thiên nhiên .3 Nguồn thủy điện lớn .5 Nguồn thuỷ điện nhỏ .6 Nguồn năng lượng gió .7 Nguồn năng lượng mặt trời .8 Nguồn năng lượng sinh khối .9 Nguồn năng lượng địa nhiệt .10 Tổng hợp tiềm năng nguồn năng lượng tái tạo .2 Hiện trạng sử dụng nguồn năng lượng tái tạo cho phát điện .3 Tình hình xuất nhập khẩu điện năng.4 Tổng quan về tình hình kinh tế - xã hội và các số liệu dự báo .1 Dự báo về phát triển kinh tế - xã hội và nhu cầu điện năng .2 Dự báo xu hướng phát triển công nghệ các nhà máy điện .3 Dự báo giá nhiên liệu cho sản xuất điện .4 Dự báo lượng phát thải và chi phí phát thải. 86 Kết luận Chương 3.

88 vi CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG KỊCH BẢN VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NGUỒN ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRONG QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 .1 Căn cứ xây dựng và đề xuất kịch bản tính toán .2 Kết quả tính toán cơ cấu nguồn điện từ năng lượng tái tạo .1 Kịch bản tự do cạnh tranh (BAU) .2 Kịch bản tỉ lệ điện từ năng lượng tái tạo theo Quy hoạch (PDP) .3 Kịch bản giới hạn lượng phát thải CO2 (LOWC) .4 Kịch bản xu thế phát triển nguồn điện từ NLTT (TREND) .3 Nhận xét kết quả nghiên cứu và bàn luận .1 Cơ cấu công suất và điện năng từ nguồn năng lượng tái tạo .2 Chi phí hệ thống và lượng phát thải CO2 .3 Đề xuất cơ cấu nguồn điện từ năng lượng tái tạo .4 Chi phí quy dẫn cho sản suất 1kWh điện từ năng lượng tái tạo. 123 Kết luận Chương 4. 130 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

134 PHẦN PHỤ LỤC .1: Danh mục các nguồn điện hiện có trong Hệ thống điện Việt Nam (2010) .2: Danh mục các dự án nguồn điện đã và có khả năng vào vận hành giai đoạn 2011- 2030 .3: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật năm 2014-2030 .4: Nhu cầu điện các ngành giai đoạn 2015-2030 .5 Danh sách các dự án điện gió ở Việt Nam .6 Ứng dụng điện mặt trời nối lưới tại Việt Nam .7 Một số hình ảnh về dự án điện mặt trời và các tuabin gió đã được xây dựng ở Việt Nam…………………………………………………………………….8 Công suất lắp đặt tối đa các nguồn điện theo Quy hoạch điện VII (MW) .1 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản BAU (MW) .2 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản PDP (MW) .3 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản LOWC (MW) .4 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản TREND1 (MW) .4 Công suất lắp đặt các nhà máy kịch bản TREND2 (MW) .6 Cơ cấu công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT các kịch bản (%) .7 Cơ cấu điện sản xuất theo dạng nhiên liệu/năng lượng các kịch bản (%) .8 Chi phí hệ thống các kịch bản (tỷ USD) .9 Phát thải CO2 các kịch bản (triệu tấn). 63 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Dự báo phát triển nguồn điện và nhu cầu than cho nhiệt điện. 2 Bảng 2 Tổng hợp tiềm năng, khả năng khai thác các nguồn NLTT .1 Tác động môi trường của các nguồn năng lượng .2 Chi phí quy dẫn của các nguồn phát điện năm 2015.3 Công suất lắp đặt và tốc độ tăng trưởng nguồn điện từ NLTT trên thế giới .4 Danh sách 10 nước dẫn đầu trên thế giới về sản xuất điện từ NLTT (2011) .5 Cơ cấu nguồn điện từ NLTT trong Quy hoạch điện VII .6 Tỷ trọng điện năng sản xuất từ các loại nhà máy điện (%) .1 Bảng tổng hợp đặc điểm và tính năng của các mô hình .1 Trữ lượng than đã xác minh .2 Khả năng khai thác khí đến năm 2030 .3 Trữ lượng và tiềm năng dầu .4 Tiềm năng kỹ thuật thủy điện nhỏ theo dải công suất.5 Tiềm năng kỹ thuật năng lượng gió của Việt Nama .6 Tiềm năng năng lượng gió tại độ cao 80m.7 Tổng xạ mặt trời trung bình ngày trong năm và số giờ nắng của một số khu vực khác nhau ở Việt Nam .8 Tiềm năng lý thuyết điện mặt trời .