Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam theo số liệu quan trắc khí tượng thủy văn

104 7 0
  • Loading ...
1/104 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 18/01/2020, 11:22

Nhiệm vụ đầu tiên của đề tài là xử lý các số liệu hiện có thu được từ các trạm khí tượng trong phạm vi toàn quốc để đánh giá và xây dựng bản đồ về số giờ nắng chi tiết cho từng vùng ở Việt Nam. Hy vọng rằng, luận văn sẽ là đóng góp nhỏ cho phương hướng phát triển năng lượng mặt trời nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung ở Việt Nam. i MỤC LỤC  1.1.3.1.Cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời                                         8  1.1.3.2.Cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời                                                  11  1.1.3.3.Các ứng dụng khác                                                                                       14  2.1.Đối tượng nghiên cứu.                                                                                     27  2.1.1.Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng                                                             27  2.1.1.1.Tổng quát chung về quan trắc khí tượng                                                    27 2.1.1.2.Các cơ sở phát triển mạng lưới trạm quan trắc trong quy hoạch   từng giai đoạn:                                                                                                          28  2.1.1.3.Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng hiện tại                                            31  2.1.2.Thời gian nắng                                                                                                 32  2.2.Phương pháp nghiên cứu                                                                                32  2.2.1.Phương pháp đo thời gian nắng                                                                      32  2.2.2.Phương pháp thu thập, chiết xuất, thống kê, tổng hợp số liệu                    32  2.2.3.Phương pháp xây dựng bản đồ bằng phần mềm ArcView GIS 3.2        33       2.2.3.1.Khái niệm                                                                                                     33  2.2.3.2.Cấu trúc dữ liệu trong ArcView                                                                  34  2.2.3.3.Lập bản đồ                                                                                                   35  2.2.4.Phương pháp đánh giá tiềm năng                                                                    36 3.1.Tiềm năng năng lượng mặt trời theo từng khu vực trên lãnh thổ   Việt Nam                                                                                                                  37  3.1.1. Khu vực Tây Bắc                                                                                            37  3.1.1.1. Đặc điểm phân bố nắng                                                                             37  3.1.1.2. Đánh giá tiềm năng                                                                                      41  3.1.2. Khu vực Việt Bắc                                                                                          41  3.1.2.1. Đặc điểm phân bố  nắng                                                                            41  3.1.2.2. Đánh giá tiềm năng                                                                                      46  3.1.3. Khu vực Đông Bắc                                                                                         46  3.1.3.1. Đặc điểm phân bố nắng                                                                             46  3.1.3.2. Thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng năng lượng mặt trời         50       3.1.4. Khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ                                                                        51  3.1.5. Khu vực Bắc Trung Bộ                                                                                  56  3.1.5.1. Đặc điểm phân bố nắng                                                                             56  3.1.5.2. Đánh giá tiềm năng                                                                                      60  3.1.6. Khu vực Trung Trung Bộ                                                                               61  3.1.6.1. Đặc điểm phân bố nắng                                                                             61  3.1.6.2. Đánh giá tiềm năng                                                                                      66  3.1.7. Khu vực Nam Trung Bộ                                                                                 66 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Hán Thị Ngân ii  3.1.7.1.  Đặc điểm phân bố nắng                                                                            66  3.1.7.2. Đánh giá tiềm năng                                                                                      70  3.1.8. Khu vực Nam Bộ                                                                                            71  3.1.8.1. Đặc điểm phân bố nắng                                                                             71  3.1.8.2. Đánh giá tiềm năng                                                                                      75  3.1.9. Khu vực Tây Nguyên                                                                                      75  3.1.9.1. Đặc điểm phân bố nắng                                                                             75 3.2.Đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời trên lãnh thổ   Việt Nam                                                                                                                  80  3.2.1. Số giờ nắng trong năm                                                                                   80  3.2.1.1. Đánh giá, so sánh các khu vực trên toàn quốc                                            80  3.2.1.2 Bản đồ số giờ nắng                                                                                     81  3.2.2. Số ngày có nắng                                                                                             83  3.2.2.1. Đánh giá, so sánh các khu vực trên toàn quốc                                            83  3.2.2.2 Bản đồ số ngày nắng                                                                                   83  3.2.4. Chênh lệch số giờ nắng giữa các tháng trong năm                                       88  3.2.5. Đánh giá tổng hợp                                                                                          90  3.2.5.1. Đánh giá, so sánh tiềm năng                                                                        90 3.2.5.2. Bản đồ đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời Việt   Nam        92     Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Hán Thị Ngân iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các số liệu về nước nóng  mặt trời đã lắp đặt (cho đến   cuối năm 2005)                                                                                                         5   Bảng 1.2. Các số liệu về công suất pin mặt trời đã lắp đặt                           5  Bảng 1.3. Lộ trình phát triến nước nóng mặt trời                                           11  Bảng 3.1. Phân chia các mức giờ nắng năm                                                       80  Bảng 3.2. Điểm đánh giá số giờ nắng                                                                 81  Bảng 3.3. Điểm đánh giá số ngày có nắng                                                          83  Bảng 3.4. Đánh giá độ chênh số giờ nắng giữa các trạm                                 88  Bảng 3.5. Đánh giá độ chênh số giờ nắng giữa các tháng                                89  Bảng 3.6. Đánh giá tổng hợp                                                                                90 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Hán Thị Ngân iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời   theo kiểu đối lưu tự nhiên                                                                                     9 Biểu đồ 3.1. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Tây Bắc                                                                                                                    37 Biểu đồ 3.2. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Tây Bắc                                                                                                                    38 Biểu đồ 3.3. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 trạm Sơn   La                                                                                                                              39 Biểu đồ 3.4. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm Kim   Bôi                                                                                                                             39 Biểu đồ 3.5. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Tây Bắc                                                                                                                    40 Biểu đồ 3.6. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Tây Bắc                                                                                                                    40 Biểu đồ 3.7. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Việt Bắc                                                                                                                   42 Biểu đồ 3.8. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Việt Bắc                                                                                                                   43 Biểu đồ 3.9. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm Lào   Cai                                                                                                                             43 Biểu đồ 3.10. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Thái Nguyên                                                                                                             44 Biểu đồ 3.11. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Việt Bắc                                                                                                                   45 Biểu đồ 3.12. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Việt Bắc                                                                                                                   45 Biểu đồ 3.13. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Đông Bắc                                                                                                                  47 Biểu đồ 3.14. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Đông Bắc                                                                                                                  47 Biểu đồ 3.15. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 trạm   Bạch Long Vĩ                                                                                                           48 Biểu đồ 3.16. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Đình Lập                                                                                                                  49 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Hán Thị Ngân v Biểu đồ 3.17. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Đông Bắc                                                                                                                  49 Biểu đồ 3.18. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Đông Bắc                                                                                                                  50 Biểu đồ 3.19. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Đồng Bằng Bắc Bộ                                                                                                51 Biểu đồ 3.20. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Đồng Bằng Bắc Bộ                                                                                                52 Biểu đồ 3.21. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 trạm Sơn   Tây                                                                                                                            53 Biểu đồ 3.22. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Láng                                                                                                                          53 Biểu đồ 3.23. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Đồng Bằng Bắc Bộ                                                                                                54 Biểu đồ 3.24. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Đồng Bằng Bắc Bộ                                                                                                54 Biểu đồ 3.25. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Bắc Trung Bộ                                                                                                         56 Biểu đồ 3.26. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Bắc Trung Bộ                                                                                                         57 Biểu đồ 3.27. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 trạm Hà   Tĩnh                                                                                                                           58 Biểu đồ 3.28. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Hương Khê                                                                                                              58 Biểu đồ 3.30. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Bắc Trung Bộ                                                                                                         59 Biểu đồ 3.31. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Trung Trung Bộ                                                                                                      62 Biểu đồ 3.32. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Trung Trung Bộ                                                                                                      62 Biểu đồ 3.33. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 trạm Lý   Sơn                                                                                                                            63 Biểu đồ 3.34. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Tuyên Hóa                                                                                                                63 Biểu đồ 3.35. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Trung Trung Bộ                                                                                                      64 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Hán Thị Ngân vi Biểu đồ 3.36. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Trung Trung Bộ                                                                                                      64 Biểu đồ 3.37. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Nam Trung Bộ                                                                                                        67 Biểu đồ 3.38. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Nam Trung Bộ                                                                                                        67 Biểu đồ 3.39. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Phan Thiết                                                                                                               68 Biểu đồ 3.40. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Hoài Nhơn                                                                                                                69 Biểu đồ 3.41. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Nam Trung Bộ                                                                                                        69 Biểu đồ 3.42. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Nam Trung Bộ                                                                                                        70 Biểu đồ 3.43. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Nam Bộ                                                                                                                    71 Biểu đồ 3.44. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Nam Bộ                                                                                                                    72 Biểu đồ 4.45. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Mộc Hóa                                                                                                                  72 Biểu đồ 3.46. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm Cà   Mau                                                                                                                           73 Biểu đồ 3.47. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Nam Bộ                                                                                                                    74 Biểu đồ 3.48. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Nam Bộ                                                                                                                    74 Biểu đồ 3.49. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực   Tây Nguyên                                                                                                              76 Biểuđồ 3.50. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực   Tây Nguyên                                                                                                              76 Biểu đồ 3.51. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm   Kon Tum                                                                                                                  77 Biểu đồ 3.52. Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm Đà   Lạt                                                                                                                            78 Biểu đồ 3.53. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực   Tây Nguyên                                                                                                              78 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Hán Thị Ngân vii Biểu đồ 3.54. Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2010 khu vực   Tây Nguyên                                                                                                              79 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Hán Thị Ngân MỞ ĐẦU Con người đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng về năng lượng do các  nguồn năng lượng truyền thống như  than đá, dầu mỏ  đang dần cạn kiệt, giá   thành cao, nguồn cung không  ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế  đang  được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Khai thác năng lượng tái tạo là chiến  lược của cả  thế  giới, là giải pháp hữu hiệu nhằm giải quyết vấn đề  an ninh  năng lượng.  Theo  ước tính đến năm 2015, Việt Nam sẽ  thiếu nguồn cung cấp năng  lượng từ  nhiên liệu hóa thạch truyền thống, cần được bổ  sung từ  nguồn năng   lượng tái tạo. Theo kế  hoạch, đến năm 2020, Việt Nam sẽ  sản xuất 5% điện  năng từ  năng lượng tái tạo. Cho dù đến nay, cả  nước mới chỉ  có 20 turbine gió   với cơng suất 1.5 MW/ turbine đặt tại Ninh Thuận, còn nguồn năng lượng mặt  trời vẫn còn là tiềm năng bị bỏ ngỏ ở Việt Nam Tiềm năng năng lượng mặt trời được phản ánh qua số  giờ  nắng. Trung   bình năm   nước ta có khoảng 1400 – 3000 giờ  nắng. Việt Nam với lợi thế  là  một trong những nước nằm trong giải phân bổ  ánh nắng mặt trời nhiều nhất  trong năm trên bản đồ  bức xạ  mặt trời của thế  giới. Với dải bờ  biển dài hơn  3.000km, có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi khơng thể  đưa điện lưới đến được. Việc sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng  lượng tại chỗ để  thay thế  cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp  ứng nhu   cầu của dân cư các đảo là một giải pháp có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc   phòng. Tuy nhiên, việc  ứng dụng năng lượng mặt trời   Việt Nam cho đến nay   còn có nhiều hạn chế, cho dù giải pháp này có tác dụng giảm nhẹ hiệu  ứng nhà   kính và biến đổi khí hậu tồn cầu. Trong các khó khăn hạn chế khả năng sử dụng  rộng rãi năng lượng mặt trời trong cuộc sống người dân là: giá thành đầu tư  và   chi phí sản xuất điện mặt trời còn khá cao, trang thiết bị  sử dụng còn chưa phổ  Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Hán Thị Ngân biến   Việt Nam; hơn thế  nữa đó là thiếu các thơng tin khoa học cần thiết để  đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời Với mục đích góp phần vào việc cung cấp thơng tin khoa học cho việc nghiên  cứu triển khai áp dụng cơng nghệ  khai thác và sử  dụng năng lượng mặt trời, tơi   đã chọn đề  tài theo tiêu đề: “Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời   Việt   Nam theo số liệu quan trắc khí tượng thủy văn”. Số  liệu đặc trưng nhất có thể  phản ánh được tiềm năng năng lượng mặt trời là số  liệu về  số  giờ  nắng và số  ngày có nắng. Trong phạm vi luận văn thạc sỹ tơi tập trung đánh giá theo số liệu  số giờ nắng và số ngày có nắng trong hai năm 2009 và 2010. Nhiệm vụ đầu tiên   của đề  tài là xử  lý các số  liệu hiện có thu được từ  các trạm khí tượng trong   phạm vi tồn quốc để  đánh giá và xây dựng bản đồ  về số giờ  nắng chi tiết cho   từng vùng ở Việt Nam. Hy vọng rằng, luận văn sẽ là đóng góp nhỏ  cho phương   hướng phát triển năng lượng mặt trời nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung ở  Việt Nam.  Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Hán Thị Ngân Chương 1. TỔNG QUAN Tổng quan về năng lượng mặt trời 1.1 1.1.1 Khái niệm chung Mặt trời là quả  cầu lửa khổng lồ  với đường kính trung bình khoảng 1,36  triệu km ở cách Trái đất khoảng 150 triệu km. Theo các số liệu hiện có, nhiệt độ  bề mặt của Mặt trời vào khoảng 6000 0K, trong khi đó nhiệt độ ở vùng trung tâm  của Mặt trời rất lớn, vào khoảng 8x106 0K đến 40x106 0K. Mặt trời được xem là  một lò phản ứng nhiệt hạch hoạt động liên tục. Do ln ln bức xạ năng lượng  vào trong Vũ trụ  nên khối lượng của Mặt trời sẽ giảm dần. Điều này dẫn đến   kết quả là đến một ngày nào đó Mặt trời sẽ thơi khơng tồn tại nữa. Tuy nhiên, do  khối lượng của Mặt trời vơ cùng lớn, vào khoảng 1,991x10 30kg, nên thời gian để  Mặt trời còn tồn tại được tính hang tỷ  năm. Bên cạnh sự  biến đổi nhiệt độ  rất  đáng kể theo bán kính, một điểm đặc biệt khác của Mặt trời là sự  phân bố khối   lượng rất khơng đồng đều. Ví dụ, khối lượng riêng ở vị trí gần tâm Mặt trời vào  khoảng 100g/cm3, trong khi đó khối lượng riêng trung bình của Mặt trời chỉ vào  khoảng 1,41g/cm3 Các kết quả  nghiên cứu cho thấy, khoảng cách từ  Mặt trời  đến Trái đất  khơng hồn tồn  ổn định mà dao động trong khoảng ±1,7% xoay quanh giá trị  trung bình đã trình bày   trên. Trong kỹ  thuật năng lượng mặt trời, người ta rất   chú ý đến khái niệm hằng số mặt trời (Solar Constant). Về mặt định nghĩa, hằng  số mặt trời được hiểu là lượng bức xạ mặt trời nhận được trên bề mặt có diện   tích 1m2 đặt bên ngồi bầu khí quyển và thẳng góc với tia tới. Tại khoảng cách  trung bình từ  trái đất đến mặt trời (1.5x1011  m), hằng số  mặt trời là S0  = 1367  W/m2. Mặt trời phát ra dòng năng lượng gần như khơng đổi được gọi là độ  chói  của mặt trời, có giá trị: L0 = 3.9x1026 W Trong tự nhiên, bức xạ mặt trời là dòng vật chất và năng lượng của q trình  phong hóa, bóc mòn, vận chuyển, bồi tụ cũng như chiếu sáng và sưởi ấm cho các  Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Hán Thị Ngân 83            Dựa theo bản đồ có thể thấy, số giờ nắng phân chia rõ rệt từ  Bắc Trung   Bộ trở ra phía Bắc số giờ nắng ít hơn, từ Bắc Trung Bộ trở vào phía Nam số giờ  nắng nhiều hơn rõ rệt. Tiềm năng năng lượng mặt trời khu vực phía Nam rất dồi   dào. Riêng khu vực Tây Bắc, số giờ nắng nhiều hơn hẳn các khu vực xung quanh  là Việt Bắc và Đồng Bằng Bắc Bộ. Khu vực Nam Trung Bộ, Nam Bộ và Tây   Ngun có số giờ nắng nhiều nhất cả nước 3.2.2. Số ngày có nắng 3.2.2.1. Đánh giá, so sánh các khu vực trên tồn quốc Số ngày có nắng được đánh giá theo các mức phân chia như sau: ­ Dưới 70% số ngày trong năm: 1 điểm ­ Từ 71% đến 80% số ngày trong năm: 2 điểm ­ Từ 81% đến 90% số ngày trong năm: 3 điểm ­ Từ 91% đến 100% số ngày trong năm: 4 điểm Dựa theo các mức phân chia trên ta có bảng phân loại đánh giá tiềm năng  năng lượng mặt trời theo số ngày có nắng trong năm.  Bảng 3.3. Điểm đánh giá số ngày có nắng TT Khu vực Tây Bắc Đông Bắc Việt Bắc Đồng Bằng Bắc  Bộ Bắc Trung Bộ Trung Trung Bộ Nam Trung Bộ Nam Bộ Tây Nguyên Trung bình số  ngày nắng 311,9 274,3 287,3 % số ngày  trong năm 85,5 75,2 78,7 269,9 73,9 272,9 301,1 313,0 355,0 345,1 74,8 82,5 85,8 97,3 94,5 3 4 Điểm 2 3.2.2.2 Bản đồ số ngày nắng Giá trị % trên bản đồ biểu thị giá trị % số ngày trong năm có nắng (tổng số  ngày của năm là 365 ngày) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Hán Thị Ngân 84 Những trạm có lá cờ biểu thị giá trị  
- Xem thêm -

Xem thêm: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam theo số liệu quan trắc khí tượng thủy văn, Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam theo số liệu quan trắc khí tượng thủy văn

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn