ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CHƯƠNG TRÌNH KỸ SƯ CHẤT LƯỢNG CAO VIỆT PHÁP
TS Phạm Đình Anh Khôi (Giảng viên hướng dẫn)
Tập thể lớp Việt Pháp 2011 – Chuyên ngành Hệ Thống Năng Lượng và Viễn Thông

TIỂU LUẬN
CƠ BẢN VỀ CÁC HỆ THỐNG
SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG ĐIỆN
TPHCM - 2014

Lời nói đầu
Hiện nay điện năng là “máu” của nền công nghiệp, đóng vai trò quyết định trong việc vận hành
của các nhà máy, xí nghiệp. Điện năng còn tác động trực tiếp tới rất nhiều lĩnh vực khác trong
đời sống hằng ngày và các quá trình sản xuất. Chính vì lý do đó, việc sản xuất, truyền tải và đảm
bảo việc cung cấp điện một cách liên tục là nhiệm vụ vô cùng quan trọng và bức thiết của xã hội,
mà trực tiếp thực hiện những nhiệm vụ này là các kĩ sư và các công nhân kĩ thuật trong ngành
điện.

Thông qua môn học Sản xuất năng lượng điện, sinh viên được cung cấp những kiến thức cần
thiết và bao quát nhất về hệ thống điện và các định hướng phát triển của nó. Hơn nữa, bằng cách
đọc giáo trình và tìm tòi nghiên cứu, tổ chức thuyết trình, viết tiểu luận, sinh viên hiểu thêm cách

1.3.4 Các xu hướng tìm kiếm năng lượng sạch trên thế giới [11] 1-17
1.3.5 An ninh năng lượng [12] 1-19
1.3.6 Vai trò quy hoạch xây dựng trong sử dụng tiết kiệm năng lượng [13] 1-24
Nguồn tham khảo 1-27
Phụ lục: Hỏi và trả lời 1-28

Danh sách thành viên nhóm:

1. Nguyễn Huỳnh Vương 41104351

2. Phan Văn Hoàng Vỹ 81104384

3. Phạm Văn Tín 21103653


1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam 1-1
1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam
1.1 Giới thiệu chủ đề
Ở phần đầu tiên của bài tiểu luận, chúng tôi xin giới thiệu về tổng quan về các vấn đề liên quan
đến các định hướng phát triển hệ thống điện ở Việt Nam và vấn đề an ninh và tiết kiệm năng
lượng hiện nay.
1.2 Tổng quan về hệ thống điện và thực trạng ở Việt Nam
1.2.1 Tổng quan về nguồn điện
1.2.1.1 Đặc điểm xây dựng nhà máy điện
Xây dựng các nhà máy điện gắn liền với vị trí các nguồn năng lượng sơ cấp theo vị trí địa lý.

Hình 1.1: Phân bố các nhà máy điện [1]
1-2 1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam
1.2.1.2 Tỷ trọng các loại hình sản xuất điện năng


4) Đa dạng hoá các hình thức đầu tư phát triển nguồn điện nhằm tăng cường cạnh tranh nâng cao
hiệu quả kinh tế;

Cơ cấu các nguồn điện cho giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn 2030 đã được đề ra trong Tổng sơ đồ
VII và được tóm tắt ở bảng bên dưới. Nguồn điện quan trọng nhất vẫn là than và nhiệt điện.
Điện nguyên tử và năng lượng tái tạo chiếm tỉ trọng tương đối cao vào giai đoạn 2010-2020 và
sẽ dần trở nên tương đối quan trọng trong giai đoạn 2020-2030. Thuỷ điện vẫn duy trì thị phần
không đổi trong giai đoạn 2010-2020 và 2020-2030 vì thuỷ điện gần như đã được khai thác hết
trên toàn quốc.
1-4 1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam

Bảng 1.1: Cơ cấu nguồn điện theo công suất và sản lượng cho giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn
2030 [2]
1.2.2 Tổng quan về lưới điện trong hệ thống điện
1.2.2.1 Hiện trạng hệ thống lưới điện ở Việt Nam
Hệ thống truyền tải điện bao gồm các cấp điện áp 500 kV, 220 kV và 110 kV. Hệ thống truyền
tải điện 500 kV với tổng chiều dài 4670 km từ Bắc tới Nam tạo điều kiện truyền tải trao đổi điện
năng giữa các miền Bắc, Trung và Nam. Mạch 1 của đường dây 500 kV được đưa vào vận hành
tháng 9 năm 1994, mạch 2 được đưa vào vận hành vào cuối năm 2005.

Năm 2012 lưới truyền tải 500 kV Bắc Nam vận hành tương đối ổn định và luôn truyền tải công
suất cao từ Bắc vào Nam, tổn thất trên HTĐ 500 kV đạt 2,76% giảm 1,04% so với năm 2011
(3,80%). Nhiều công trình đường dây và trạm đã chính thức đưa vào vận hành góp phần đáng kể
trong việc đảm bảo cung cấp điện, cải thiện chất lượng điện áp, giảm tổn thất, chống quá tải và
nâng cao độ ổn định vận hành của hệ thống.

Về HTĐ 500 kV đã đóng mới: 05 máy biến áp với tổng dung lượng 2734 MVA gồm: MBA
AT5 Tân Định (450 MVA), AT1 Hiệp Hòa (900 MVA), AT2 Ô Môn (450 MVA), T5,T6 NMĐ
Sơn La (2x467 MVA); thay mới và nâng cấp 03 máy biến áp với dung lượng tổng 1500 MVA
gồm: AT1 Tân Định (600 MVA), AT1 Đăk Nông (600 MVA), MBA T2 Phú Mỹ 3 (300 MVA);

Đường dây bị quá tải, máy biến áp vận hành với hiệu suất chưa cao, cáp điện có chất lượng kém
1-8 1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam
là nhưng nguyên nhân chính gây ra tổn thất cao. EVN đã có một số biện pháp quan trọng để giải
quyết những vấn đề này và hiện nay đã giảm đáng kể những tổn thất trên lưới truyền tải và phân
phối. EVN có kế hoạch tiếp tục giảm tỷ lệ tổn thất hệ thống xuống dưới 8.8% vào năm 2013 và
các năm tiếp theo.
1.2.2.4 Tầm nhìn về tương lai
Để có thể đảm bảo nhu cầu về điện của quốc gia trong tương lai, Việt Nam có kế hoạch phát
triển lưới quốc gia đồng thời cùng với phát triển các nhà máy điện nhằm đạt được hiệu quả tổng
hợp của đầu tư, đáp ứng được kế hoạch cung cấp điện cho các tỉnh, nâng cao độ tin cậy của hệ
thống cung cấp điện và khai thác hiệu quả các nguồn điện đã phát triển, hỗ trợ chương trình điện
khí hoá nông thôn và thiết thực chuẩn bị cho sự phát triển hệ thống điện trong tương lai.
Theo Tổng sơ đồ VII, cho giai đoạn 2010 - 2020 tầm nhìn 2030 các trạm và đường dây truyền tải
điện sẽ được bổ sung đáng kể vào hệ thống (xem Bảng 2 dưới đây) Bảng 1.2: Số lượng đường dây và trạm điện được bổ sung vào lưới điện quốc gia cho giai đoạn
2010 – 2030 [2]
1.2.3 Tổng quan về phụ tải điện
1.2.3.1 Thông tin chung
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, khí hậu được chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa hè
(từ tháng 4 đến tháng 9) và mùa đông (thời gian còn lại). Do ảnh hưởng của đặc điểm khí hậu
cũng như tình hình phát triển của nền kinh tế trong giai đoạn hiện nay, biểu đồ phụ tải HTĐ Việt
Nam chia thành 2 dạng điển hình: mùa hè và mùa đông.

Đồ thị phụ tải hệ thống điện Quốc gia biến động lớn qua các giờ trong ngày (đặc biệt là đồ thị
mùa đông) và xuất hiện nhiều cao điểm trong ngày. Đồ thị phụ tải mùa hè bằng phẳng hơn đồ thị
phụ tải mùa đông, tuy nhiên cao điểm tối của mùa đông thường đến sớm hơn so với mùa hè.

Việc áp dụng và đưa vào hoạt động hệ thống công tơ 3 giá, công tác quản lý phụ tải đã được chú

1.3 Các xu hướng phát triển về sản xuất điện và các vấn đề liên quan
1.3.1 Hệ thống điện thông minh (Smart Grid)
1.3.1.1 Giới thiệu [5]
Hệ thống điện là hệ thống lớn, thời gian thực, chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu thời tiết,
kinh tế xã hội và là nguồn động lực cho sự phát triển của nhân loại.

Do sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật đo lường, điều khiển thông minh và hệ thống truyền
thông hiện đại dựa trên nền tảng kỹ thuật số tích hợp tất cả các lĩnh vực hoạt động trong hệ thống
điện tạo nên Hệ thống điện thông minh (Smart Grid) với các tính năng nổi trội nhằm mục tiêu:
+ Nâng cao độ tin cậy, an toàn và đảm bảo cung cấp điện.
+ Hiệu quả cao trong sản xuất, truyền tải, phân phối, tiết kiệm điện.
+ Sử dụng rộng rãi các nguồn năng lượng tái tạo.
+ Giảm thiểu các tác động ảnh hưởng tới môi trường.
1.3.1.2 Lịch sử hình thành hệ thống điện thông minh [5,6]
Nhu cầu sử dụng điện của con người:
+ Yêu cầu sử dụng điện tăng liên tục, trong khi các nguồn năng lượng sơ cấp truyền thống bị
dần cạn kiệt.
+ Nhiều tình huống xung đột xuất hiện, đòi hỏi điện năng tăng đột biến: ngày lễ tết, khí hậu
thời tiết , khiến nhiều hệ thống truyền tải và phân phối làm việc gần giới hạn cực đại, phát
sinh nguy cơ rã lưới.
1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam 1-11

Từ khởi đầu cho đến những năm 70 của thế kỷ 20, trong hệ thống điện, công nghệ điện cơ hoàn
toàn chiếm ưu thế.

Từ những năm 80, với sự phát triển mạnh mẽ của các bộ vi xử lý, xu hướng số hoá trong đo
lường, điều khiển và bảo vệ hệ thống điện đã dần thắng thế.

Từ năm 2000, hệ thống truyền thông kỹ thuật số dựa trên truyền dẫn bằng cáp quang, truyền
thông qua mạng Internet và hệ thống định vị toàn cầu GPS đã thâm nhập vào hệ thống điện.

Về truyền thông: tự động hoá hoàn hoàn các trạm, tự động hoá phân tán, hệ thống giám sát và
thu thập dữ liệu SCADA, hệ thống quản lý phụ tải, mạng không dây, truyền thông qua đường
dây tải điện, mạng cáp quang Các hệ thống thông tin này cho phép điều khiển thời gian thực,
thông tin và dữ liệu nhằm tối ưu hoá hệ thống điện, sử dụng hệ thống hiệu quả và an toàn.

Cảm biến và đo lường: có vai trò cốt lõi trong việc đánh giá tình trạng làm việc của hệ thống.
Các công nghệ gồm có dụng cụ thông minh dựa trên bộ vi xử lý, rơle bảo vệ kỹ thuật số, thiết bị
đọc dữ liệu, hệ thống hiển thị bảng giá trực tuyến

Các cảm biến thông minh tốc độ cao PMU phân bố trong mạng có thể được sử dụng để chỉ thị
chất lượng điện và một số đáp ứng một cách tự động.

Các linh kiện tiên tiến như các bộ điện tử công suất, bộ lưu trữ điện và các linh kiện chẩn đoán
đã làm thay đổi các khả năng và đặc tính của hệ thống: hệ thống điện xoay chiều linh hoạt,
truyền tải điện một chiều cao áp, hệ thống nguồn phân tán, cáp siêu dẫn

Điều khiển nâng cao: Tự động hoá hệ thống điện có khả năng dự đoán nhanh chóng và chính xác
các giải pháp cho lưới điện. Ba công nghệ điều khiển nâng cao được sử dụng là tác tử thông
minh phân tán, các công cụ phân tích (thuật toán phần mềm và máy tính tốc độ cao), các ứng
dụng (SCADA, tự động hoá trạm, đáp ứng tải) và trí tuệ nhân tạo.
1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam 1-13
1.3.1.5 Tình hình sử dụng hệ thống điện thông minh ở nước ta [6]
Từ năm 2003, EVN đã đưa vào sử dụng các trạm biến áp tự động. Mới đầu, công ty sử dụng các
sản phẩm của nước ngoài với giá thành khá cao. Sau đó, đã có những sản phẩm do Công ty ATS
(trong nước) sản xuất với giá thành chỉ bằng một nửa.

Các hệ thống giám sát và điều khiển trạm tích hợp với phần mềm @Station (sản phẩm được xếp
hạng 4 sao tại Sao Khuê 2010) đã được đưa vào vận hành trong hàng chục trạm 500 kV và 220
kV tại Việt Nam.


đổi điện áp với điện áp định mức bằng nhau, mắc nối tiếp về phía điện một chiều. Điểm
nối giữa hai bộ biến đổi được nối đất.
1-14 1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam
+ Kết nối đồng cực: Kết nối này gồm hai hay nhiều dây có cùng cực tính, thường chọn cực
tính âm vì có ít nhiễu thông tin do vầng quang gây ra hơn. Đường trở về thông qua đất.
1.3.2.3 Thuận lợi và không thuận lợi khi xây dựng hệ thống điện cao áp một chiều
(HVDC)
+ Thuận lợi [8]:
- Tải được lượng công suất lớn đi xa, truyền tải ít tổn hao hơn so với điện xoay chiều
- Hệ thống ổn định hơn
- Xây dựng đường dây đơn giản hơn, có vài khoảng tiết kiệm hơn hơn so với điện xoay
chiều như về vật liệu cách điện, diện tích xây dựng đường dây
- Các vấn đề liên quan đến kết nối và điều khiển hệ thống đơn giản hơn

+ Không thuận lợi [8]:
- Chi phí cao do xây dựng các trạm biến đổi phức tạp và các khí cụ đắt tiền
- Bộ biến đổi tiêu thụ công suất phản kháng đáng kể
- Công suất phản kháng của phụ tải phải được cung cấp tại chỗ do đường dây DC không
truyền tải công suất phản kháng
- Phát sinh họa tần, đòi hỏi mạch lọc
- Việc thiếu máy cắt DC có thể gây trở ngại vận hành của mạng điện
- Không có máy biến áp kiểu DC để thay đổi điện áp theo cách đơn giản
1.3.2.4 Tình hình và khả năng xây dựng hệ thống điện cao áp 1 chiều ở Việt Nam
Ở Việt Nam hiện nay chưa có hệ thống điện cao áp một chiều, tuy nhiên trong tương lai có thể sẽ
có.

Những dự án truyền tải điện cao áp một chiều tiềm năng [9]:
+ Truyền tải điện khu vực Nam Trung Bộ - Đông Nam Bộ
+ Truyền tải điện liên kết Việt Nam - Trung Quốc
1.3.3 Xu hướng sử dụng năng lượng tái tạo ở Việt Nam [10]

và đo đạc. Số liệu đánh giá về tiềm năng năng lượng gió có sự dao động khá lớn, từ 1.800 MW
đến trên 9.000 MW, thậm chí trên 100.000 MW. Theo các báo cáo thì tiềm năng năng lượng gió
của Việt Nam tập trung nhiều nhất tại vùng duyên hải miền Trung, miền Nam, Tây Nguyên và
các đảo.
1.3.3.3 Năng lượng sinh khối (Biomass)
Là một nước nông nghiệp, Việt Nam có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng sinh khối. Các
loại sinh khối chính là: gỗ năng lượng, phế thải - phụ phẩm từ cây trồng, chất thải chăn nuôi, rác
thải ở đô thị và các chất thải hữu cơ khác. Khả năng khai thác bền vững nguồn sinh khối cho sản
xuất năng lượng ở Việt Nam đạt khoảng 150 triệu tấn mỗi năm. Một số dạng sinh khối có thể
khai thác được ngay về mặt kỹ thuật cho sản xuất điện hoặc áp dụng công nghệ đồng phát năng
lượng (sản xuất cả điện và nhiệt) đó là: trấu ở Đồng bằng Sông Cửu long, bã mía dư thừa ở các
nhà máy đường, rác thải sinh hoạt ở các đô thị lớn, chất thải chăn nuôi từ các trang trại gia súc,
hộ gia đình và chất thải hữu cơ khác từ chế biến nông-lâm-hải sản…
1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam 1-17
1.3.3.4 Năng lượng mặt trời

Hình 1.10: Khai thác năng lượng mặt trời

Việt Nam có tiềm năng về nguồn năng lượng mặt trời, có thể khai thác cho các sử dụng như:
+ Đun nước nóng
+ Phát điện
+ Các ứng dụng khác như sấy, nấu ăn

Với tổng số giờ nắng cao lên đến trên 2.500 giờ/năm, tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm
vào khoảng 230-250 kcal/cm
2
theo hướng tăng dần về phía Nam là cơ sở tốt cho phát triển các
công nghệ năng lượng mặt trời.
1.3.3.5 Năng lượng địa nhiệt
Mặc dù nguồn địa nhiệt chưa được điều tra và tính toán kỹ. Tuy nhiên, với số liệu điều tra và

Mặt trời trên mặt đất.
1.3.4.2 Đại lộ mặt trời
Doanh nghiệp Start-Up Solar Roadways đang muốn lắp thêm các mô đun năng lượng Mặt trời
trên đường và biến các đại lộ giao thông trở thành nhà máy phát điện tương lai. Các mô đun này
hình vuông, mỗi chiều 3 m và được che bằng một tấm kính cường lực, xe tải có thể chạy qua mà
không gây sự cố. Những mô đun này nằm liền kề với nhau trên cả tuyến đường. Theo tính toán
của các chuyên gia tại Start-Up Solar Roadways, nếu như trên các tuyến đường của Hoa Kỳ đều
ứng dụng công nghệ này thì sản lượng điện được tạo ra từ các tuyến đường gấp ba lần lượng điện
mà người dân Hoa Kỳ sử dụng hằng năm. Tuy chi phí lắp đặt một tấm lên tới 10.000 USD nhưng
họ vẫn tin rằng chỉ sau 20 năm sẽ hoàn vốn. Ngoài ra, Start-Up Solar Roadways còn lắp đặt hệ
thống đèn LED để chiếu sáng các biển báo giao thông. Ngay trong năm nay doanh nghiệp này đã
có bước đi đầu tiên - xây dựng tại bang Idaho nhà máy phát điện đầu tiên trên một bãi đỗ xe.
1.3.4.3 Tế bào nhiên liệu vi sinh
Tế bào nhiên liệu vi sinh vật có thể giải quyết vấn đề hiện nay của ắc quy là hiệu suất thấp và nhanh hết
điện. Hãng Toshiba đã đưa ra thị trường tế bào nhiên liệu có kích thước như một bàn tay và có thể nạp
điện vào bình ắc quy trên đường đi. Methanol được tạo thành từ rác thải hay phụ phẩm nông nghiệp. Viện
Fraunhof đã chế tạo một tế bào nhiên liệu to bằng khuy áo, không lâu nữa nó có thể lấy hydro từ một
phản ứng hóa học của kim loại và nước.
1.3.4.4 Tế bào quang điện hữu cơ
Martin Pfeiffer, giám đốc kỹ thuật hãng Solar-Startups Heliatek Dresden (Đức) đưa ra một
miếng nhựa hết sức đặc biệt có thể, được tạo thành từ các tế bào quang điện hữu cơ có khả năng
biến ánh sáng thành điện. Tuy loại tế bào này chỉ có khả năng biến nhiều nhất 10,7 % năng
lượng Mặt trời mà nó thu được thành năng lượng điện, trong khi đó loại tế bào silizium thông
thường có thể tận dụng tới 20%. Nhưng loại nhựa tổng hợp này chỉ có trọng lượng 500 gram/m
2
,
chỉ bằng 1/15 so với tế bào silizium và giá bán 1 Watt là 50 Cent trong khi giá bán
siliziummodulle là 73 Cent.
1 Tổng quan về sản xuất điện và thực trạng hiện tại ở Việt Nam 1-19
Tế bào quang điện hữu cơ có khả năng tạo nhiệt cả từ ánh sáng nhân tạo, nên trong tương lai có

của trái đất…), trình độ và cách sử dụng (năng lượng truyền thống, năng lượng mới),
phương pháp khai thác (khai thác từ tự nhiên, chuyển hóa, gia công…), khả năng tái sinh
(năng lượng tái sinh và không tái sinh) và căn cứ vào mức độ ảnh hưởng đến môi trường
(năng lượng sạch, năng lượng không sạch…) để định nghĩa năng lượng.
+ Tuy nhiên, khái niệm năng lượng được hiểu chung nhất là các nguồn tài nguyên, nhiên liệu
cung cấp, phục vụ cho đời sống, sản xuất và các nhu cầu thiết yếu của con người. Năng
lượng là một trong những điều kiện tối kiên quyết của sự sống còn và phát triển của mỗi
con người và toàn nhân loại. Điều kiện tiên quyết cho sự tồn tại và phát triển của bất kì nền
văn minh nào đều là năng lượng. Trong các loại năng lượng, dầu mỏ, than đá và khí hóa
lỏng là ba loại hình năng lượng quan trọng nhất, có ảnh hưởng đến mọi đời sống của con
người.

 Khái niệm an ninh năng lượng
+ An ninh năng lượng là một lĩnh vực quan trọng gắn với vấn đề an ninh và an ninh quốc gia.
An ninh năng lượng là một từ xuất hiện trong hệ thống từ ngữ hiện đại từ thập niên 50 của