Môn học Quản lý nhu cầu điện năng DSM Môn học Quản lý nhu cầu điện năng DSM MỤC LỤC 1 Đặt vấn đề và giới thiệu về DSM 2 1 1 Đặt vấn đề 2 1 2 Giới thiệu về DSM 2 1 3 Các chiến lược DSM 3 2 Chiên lược n[.]
Trang 1MỤC LỤC
1 Đặt vấn đề và giới thiệu về DSM 2
1.1 Đặt vấn đề 2
1.2 Giới thiệu về DSM 2
1.3 Các chiến lược DSM 3
2 Chiên lược nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện 3
2.1 Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao 3
2.1 Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích 4
3 Chiến lược điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất 5
3.1 Điều khiển trực tiếp dòng điện 5
3.2 Lưu trữ nhiệt 6
3.3 Điện khí hoá 7
3.4 Đổi mới giá 7
4 Các nội dung cần nghiên cứu khi ứng dụng DSM 8
4.1 Xác định nhu cầu điện năng của các hệ thống cung cấp điện kết hợp với dự báo phụ tải điện 8
4.2 Phương pháp phân tích kinh tế 10
5 Ứng dụng DSM cho một hệ thống chiếu sáng 12
5.1 Bài toán ví dụ 12
5.2 Tính toán và đưa ra phương án 13
Trang 21 Đặt vấn đề và giới thiệu về DSM
1.1 Đặt vấn đề
Trong những năm trước đây, để thoả mãn nhu cầu sử dụng ngày càng tăng của phụ tải người ta quan tâm đến việc đầu tư khai thác và xây dựng thêm các nhà máy điện mới Giờ đây, do sự phát triển quá nhanh của nhu cầu dùng điện, lượng vốn đầu
tư cho ngành điện đã trở thành gánh nặng của các quốc gia Lượng than, dầu, khí đốt dùng trong các nhà máy điện ngày một lớn kèm theo sự ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng
1.2 Giới thiệu về DSM
DSM là tập hợp các giải pháp Kỹ thuật - Công nghệ - Kinh tế - Xã hội - Điều khiển nhằm sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm DSM nằm trong chương trình tổng thể Quản lý nguồn cung cấp (SSM) và Quản lý nhu cầu sử dụng điện năng (DSM)
Dẫn tới DSM được xem như một nguồn cung cấp điện rẻ và sạch nhất Bởi DSM giúp chúng ta giảm nhẹ vốn đầu tư xây dựng các nhà máy điện mới, tiết kiệm tài nguyên, giảm bớt sự ô nhiễm môi trường Không chỉ vậy, nhờ DSM người tiêu dùng
có thể được cung cấp điện năng với giá rẻ và chất lượng cao hơn Thực tế, kết quả thực hiện DSM tại các nước trên thế giới đã đưa ra những kết luận là DSM có thể làm giảm
≥ 10% nhu cầu dùng điện với mức chi phí chỉ vào khoảng (0,3÷0,5) chi phí cần thiết xây dựng nguồn và lưới để đáp ứng lượng điện năng tương ứng Nhờ đó, DSM mang lại lợi ích về mặt kinh tế cũng như môi trường cho quốc gia, ngành điện và cho khách hàng
STT Phía khách hàng Tóm tắt các lợi ích của DSM mang lại Phía xã hội Phía ngành điện
1 Đáp ứng nhu cầu sử dụng điện Giảm tác hại tới môi trường, bảo vệ môi trường
2 Giảm ổn định chi phí sử dụng điện Bảo tồn tài nguyên Nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt trong vận
hành
3 Nâng cao giá trị dịchvụ Bảo vệ khách hàng tối đa Giảm nhu cầu về vốn đầu tư
4 Nâng cao chất lượngcuộc sống Nâng cao chất lượng dịch vụ cho khách hàng.
Trang 31.3 Các chiến lược DSM
DSM được xây dựng dựa vào hai chiến lược chủ yếu:
- Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện để giảm số kwh tiêu thụ
- Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất nhằm giảm số kwh yêu cầu
2 Chiên lược nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện
Chiến lược nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ tiêu thụ điện nhằm làm giảm nhu cầu tiêu thụ điện một cách hợp lý Nhờ đó có thể giảm vốn đầu tư phát triển nguồn lưới đồng thới khách hàng sẽ phải trả ít tiền điện hơn Ngành điện có điều kiện nâng cấp thiết bị, chủ động trong việc đáp ứng nhu cầu phụ tải điện, giảm thiểu tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng Chiến lược này bao gồm những nội dung sau:
2.1 Sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao.
Nhờ có tiến bộ của khoa học và công nghệ, ngày nay người ta có thể chế tạo được những thiết bị dùng điện với hiệu suất cao, tuổi thọ lớn và giá thành gia tăng không đáng kể Vì vậy lượng điện năng lớn sẽ được tiết kiệm trong một loạt các lĩnh vực sản xuất và đời sống như:
- Sử dụng thiết bị chiếu sáng hiệu suất cao
- Sử dụng các động cơ điện hay thiết bị dùng động cơ điện có hiệu suất cao
- Sử dụng các thiết bị điện tử đã được sản xuất theo các tiêu chuẩn hiệu năng cao thay thế các thiết bị điện cơ
Có thể chia các thiết bị dùng điện làm 2 mảng:
- Thiết bị điện dân dụng : có những thiết bị được sử dụng thường xuyên và tiêu thụ một lượng điện năng rất lớn trong đời sống sinh hoạt hàng ngày, chúng thường được đầu tư nghiên cứu để nâng cao hiệu suất như các loại đèn chiếu sáng, TV, tủ lạnh, bình đun nước nóng, nồi cơm điện, máy giặt
Hình 1: Thống kê tham khảo về sử dụng thiết bị điện dân dụng
Trang 4- Thiết bị điện công nghiệp: các động cơ điện là thiết bị tiêu thụ lớn nhất trong tổng điện năng thương phẩm Hiện nay các động cơ điện thế hệ mới EEMs nhờ những cải tiến như: tăng tiết diện lõi thép, sử dụng các vật liệu có tổn hao sắt từ thấp, dùng dây quấn có điện trở bé, tiết diện lớn, tối ưu hoá các khe hở không khí giữa rôto
và stato đã nâng cao được hiệu suất
Để thực hiện nội dung sử dụng các thiết bị điện có hiệu quả cao cần chú ý tới các công việc:
- Luôn cập nhật các thông tin về các công nghệ chế tạo thiết bị điện
- Thành lập hệ thống kiểm định đánh giá chất lượng và hiệu suất của các thiết bị điện được sản xuất hoặc nhập khẩu
- Thực hiện chế độ dán nhãn (Labelling) cho các thiết bị điện có chất lượng và hiệu quả sử dụng năng lượng cao
- Thông tin, tuyên truyền, đào tạo để giúp cho những người sử dụng điện biết cách lựa chọn và sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao
- Đưa ra những chỉ tiêu nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của từng loại thiết
bị dùng điện cần phấn đấu đạt được trong kế hoạch thực hiện DSM cho các nhà sản xuất
Tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, có thể thực hiện đồng thời hoặc từng phần những công việc trên Tuy nhiên, kết quả cuối cùng phụ thuộc rất nhiều vào việc thực hiện đó
2.1 Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích
Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích phụ thuộc chủ yếu vào ý thức của con người trong quá trình sử dụng thiết bị điện, đòi hỏi phải có các biện pháp cụ thế áp dụng cho từng khu vực có những đặc thù khác nhau, ta tạm chia thành 4 khu vực:
- Khu vực nhà ở: lựa chọn các thiết bị điện gia dụng có hiệu năng cao, hạn chế
thời gian làm việc vô ích của các thiết bị điện Có thể dùng bổ trợ các thiết bị như: tự động cắt điện khi không dùng các thiết bị điện, tự động điều chỉnh độ sáng của đèn, hạn chế sự thất thoát năng lượng nói chung
- Khu vực công cộng: bao gồm trung tâm thương mại, dịch vụ, văn phòng, công
sở, trường học, vui chơi giải trí, bệnh viện, Cần quan tâm đến khâu thiết kế công trình, tìm các phương thức vận hành một cách tối ưu, hợp lý để hạn chế tiêu tốn năng lượng trong hệ thống thiết bị có sử dụng điện năng làm nguồn năng lượng đầu vào
- Khu vực công nghiệp: Thiết kế và vận hành kinh tế các trạm biến áp, bù công
suất phản kháng, thiết kế và xây dựng các nhà xưởng hợp lý, vận hành hợp lý các quá
Trang 5trình sản xuất, các động cơ điện cũng như các hệ thống chiếu sáng, hệ thống nén khí,
hệ thống nước lạnh
- Khu vực sản xuất, truyền tải, phân phối điện năng: đổi mới công nghệ tại
các nhà máy nhiệt điện, thay thế các thiết bị lạc hậu cũ nát bằng các thiết bị công nghệ mới, hiện đại tiêu tốn ít năng lượng và hiệu suất cao trong lưới truyền tải, phân phối điện năng, áp dụng công nghệ mới như bù công suất phản kháng ( bù kinh tế), lắp đặt các thiết bị làm lưới điện vận hành linh hoạt
3 Chiến lược điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất
Chiến lược này bao gồm các giải pháp:
- Điều khiển trực tiếp dòng điện
- Lưu trữ nhiệt
- Điện khí hoá
- Đổi mới giá
Sau đây sẽ trình bày cụ thể từng giải pháp trên
3.1 Điều khiển trực tiếp dòng điện
Mục đích là san bằng đồ thị phụ tải một cách trực tiếp
1
Cắt giảm đỉnh
- Biện pháp thông dụng để giảm phụ tải đỉnh trong các giờ cao điểm của hệ thống điện nhằm làm giảm nhu cầu gia tăng công suất phát và tổn thất điện năng
- Có thể điều khiển dòng điện của khách hàng để giảm đỉnh bằng các tín hiệu điều khiển từ xa hoặc trực tiếp tại các hộ tiêu thụ
- Thỏa thuận, hoặc thông báo trước KH
2
Lấp thấp điểm - Lấp thấp điểm tạo thêm các phụ tải vào
thời gian thấp điểm
- Thường biện pháp này áp dụng khi công suất thừa được sản xuất bằng nhiên liệu rẻ tiền
- Hiệu quả là gia tăng tổng điện năng thương phẩm nhưng không tăng công suất đỉnh, tránh được hiện tượng xả nước (thuỷ điện), hoặc hơi (nhiệt điện) thừa
Trang 6STT Các biện pháp Nội dung chính
sang thấp điểm
- Hiệu quả thực là giảm được công suất đỉnh song không làm thay đổi điện năng tiêu thụ tổng
- Các phụ tải thích hợp trong trường hợp này là các kho nhiệt, các thiết bị năng lượng và thiết lập hệ thống giá điện hợp lý
4
Biện pháp bảo tồn
Đây là biện pháp giảm tiêu thụ cuối cùng dẫn tới giảm điện năng tiêu thụ nhờ việc nâng cao hiệu năng của các thiết bị dùng điện
5
Tăng trưởng dòng điện
Tăng thêm khách hàng mới (chương trình điện khí hoá nông thôn) dẫn tới khả cả công suất đỉnh và tổng điện năng tiêu thụ
6
Biểu đồ phụ tải linh hoạt
Biện pháp này xem độ tin cậy cung cấp điện như một biến số trong bài toán lập kế hoạch tiêu dùng Và do vậy đương nhiên
có thể cắt điện khi cần thiết Hiệu quả thực
tế là công suất đỉnh và cả điện năng tiêu thụ có thể giảm
3.2 Lưu trữ nhiệt
Đây là một giải pháp nhằm nâng cao phụ tải trong giai đoạn thấp điểm Nó thường được áp dụng với các thiết bị có khả năng thay đổi thởi điểm cung cấp điện năng đầu vào mà vẫn đảm bảo lịch trình cung cấp năng lượng ở đầu ra Đun nước nóng và điều hoà là hai đối tượng chủ yếu của giải pháp này.
Trang 73.3 Điện khí hoá
Đây là một giải pháp nhằm nâng cao toàn bộ phụ tải với việc mở rộng điện khí hoá nông thôn, điện khí hoá các hệ thống giao thông hoặc dùng điện thay thế xăng dầu…
3.4 Đổi mới giá
Giá bán điện được sử dụng rất hiệu quả để điều hoà nhu cầu dùng điện Sở dĩ phải điều hoà nhu cầu dùng điện bởi nhu cầu này thường phân bố không đều, luôn xuất hiện các cao điểm và thấp điểm Sự chênh lệch giữa cao điểm và thấp điểm càng lớn thì công tác đầu tư cũng như vận hành nguồn điện để đáp ứng nhu cầu điện càng khó khăn Ở Việt Nam, hiện nay công suất cao điểm gấp 1,4 đến 1,5 lần công suất thấp điểm, điều này có nghĩa là gì? Có nghĩa là nếu đầu tư xây dựng nhà máy điện để đáp ứng đủ cho nhu cầu điện lúc cao điểm thì đến giờ thấp điểm chỉ cần 70% nguồn thôi, còn lại 30% không sử dụng đến, đặc biệt là giờ cao điểm chỉ xuất hiện trong khoảng nửa giờ Như vậy nếu ta chuyển bớt phụ tải vào giờ cao điểm sang giờ thấp điểm thì vốn đầu tư vào nguồn sẽ giảm bớt mà hiệu quả sử dụng nguồn phát lại tăng lên Một trong những biện pháp hữu hiệu nhằm điều hoà nhu cầu phụ tải chính là giá bán điện
Có thể đưa ra một vài biểu giá thông dụng nhất hiện nay:
a Giá tính theo thời điểm sử dụng (TOU):
Để đạt được mục tiêu giảm nhu cầu điện lúc cao điểm và tăng nhu cầu điện lúc thấp điểm, TOU phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
- Thời điểm dùng điện
- Khoảng thời gian dùng điện liên tục
- Độ lớn và sự biến động công suất
- Mùa và các thời điểm trong một mùa
- Vùng
- Loại khách hàng
- Định hướng phát triển kinh tế và ngành điện
Ở Việt Nam mới áp dụng công tơ 3 giá tức là chỉ dừng lại ở việc chú ý đến yếu tố Thời điểm dùng điện
b Giá cho phép cắt điện khi cần thiết:
Trang 8Nhằm khuyến khích các khách hàng cho phép cắt điện trong các trường cần thiết phù hợp với khả năng cung cấp điện kinh tế của ngành điện và khách hàng chấp nhận Ngoài ra khách hàng còn nhận được thêm tiền từ dịch vụ này
c Giá dành cho các mục tiêu đặc biệt
Nhằm khuyến khích khách hàng thực hiện DSM Có vấn đề đặt ra là phải cân đối giữa việc trả cho khách hàng có thực hiện DSM hoặc khách hàng cho phép cắt điện với những lợi ích do DSM mang lại Muốn thực hiện DSM có hiệu quả, phải có những hoạt động đồng bộ như:
- Phải có các tổ chức cấp chính phủ chuyên nghiên cứu , soạn thảo luật liên quan đến việc sử dụng và tiết kiệm năng lượng, hoạch định các chính sách, kế hoạch hợp lý
và tổ chức thực hiện, giám định, kiểm tra đánh giá hiệu quả chương trình
- Các biện pháp mang tính thể chế: luật tiết kiệm năng lượng, các tiêu chuẩn đánh giá điện năng, chỉ định các nhà máy, trung tâm, công trình kiến trúc… phải thực hiện DSM, chỉ định các loại thiết bị dùng điện tiêu thụ nhiều năng lượng thường được dùng phổ biến …
- Các biện pháp trợ giúp kinh tế: trợ giúp phát triển công nghệ chế tạo các thiết bị
có hiệu suất cao, ưu tiên thuế cho đầu tư phát triển công nghệ, cho vay vốn với lãi suất thấp, bảo lãnh vốn vay, khen thưởng các nhà chế tạo có những sản phẩm đạt hiệu quả cao và giới thiệu rộng rãi trên các phương tiện thông tin, tạp chí kỹ thuật…
- Các biện pháp thông tin tuyên truyền, phổ cập giáo dục, đào tạo về chính sách
và các giải pháp tiết kiệm năng lượng
4 Các nội dung cần nghiên cứu khi ứng dụng DSM
4.1 Xác định nhu cầu điện năng của các hệ thống cung cấp điện kết hợp với
dự báo phụ tải điện.
- Các hệ thống cung cấp điện luôn có những đặc thù riêng nảy sinh bởi sự phân
bố, tính chất, công suất của phụ tải, cũng như điều kiện khí hậu, địa lý, dân số, trình độ khoa học kỹ thuật, tập quán sinh hoạt Do đó, việc lựa chọn các phương pháp khi xác định nghiên cứu điện năng phụ thuộc chủ yếu vào yêu cầu, điều kiện cụ thể của các hệ thống cung cấp điện và đặc biệt là lượng thông tin có thể có được về các phụ tải của hệ thống
Trang 9- Các phương pháp áp dụng, đồng thời để xác định nghiên cứu điện năng cho những kết quả có thể chấp nhận được
- Phương pháp tính trực tiếp: Đòi hỏi công tác điều tra phải được tiến hành tỷ
mỉ, nghiêm túc bởi những cán bộ có nghiệp vụ, số phiếu điều tra đủ lớn để giảm bớt sai số khi tính toán Trong khi chưa có được các sổ tay thiết kế, phương pháp tính trực tiếp qua các số liệu điều tra tỏ ra có hiệu quả
- Phương pháp ngoại suy theo chuỗi thời gian: Dựa vào chuỗi quan sát của
những năm trước để xây dựng mô hình toán học (Hàm xu thế) biểu thi quy luật của NCĐN, trên cơ sỡ đó xác định giá trị NCĐN của những năm tiếp sau Phương pháp này chỉ phù hợp trong hoàn cảnh nền kinh tế cũng như NCĐN thay đổi tương đối ổn định, không xuất hiện những biến động lớn trong quá trình xét và có chuỗi quan sát theo thời gian kéo dài
- Phương pháp tương quan: Để xác định NCĐN cho các HTCCĐ Đặc biệt
quan tâm đến mối tương quan giữa NCĐN và sự tăng trưởng của dân số cũng như sự phát triển kinh tế - xã hội (tổng thu nhập kinh tế, thu nhập kinh tế tính theo đầu người )
- Phương pháp MEDEE-S: Hay còn gọi là mô hình đánh giá nhu cầu năng
lượng cho các nước đang phát triển, được hình thành trên cơ sở của các mô hình MEDEE-2 và MEDEE-3 Mô hình cho phép đánh giá nhu cầu năng lượng nói chung vad điện năng nói riêng bằng phương pháp kinh tế - kỹ thuật, phân tích sự tăng trưởng của nhu cầu năng lượng trong các thành phần kinh tế
Những đặc trưng chủ yếu của mô hình MEDEE-S
+ Các yếu tố xác định nhu cầu năng lượng khác nhau được tổ chức thành các mô đun đồng nhất về phương diện sử dụng năng lượng trong từng ngành Nhờ vậy,
có thể phân tích cơ cấu của nhu cầu năng lượng một cách chi tiết, đồng thời mô hình
dễ dàng thích nghi theo yêu cầu và khả năng cung cấp về số liệu
+ Mô hình khảo sát từng ngành riêng rẽ: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dân dụng Mỗi một ngành có một mô hình cơ sỡ cùng nhiều mô hình con để biểu diễn các hoạt động kinh tế hoặc sử dụng năng lượng một cách chi tiết Qua đó cho phếp mô tả riêng rẽ nhu cầu năng lượng cuối cùng của từng ngành
Trang 10+ Sử dụng phương pháp kịch bản để tính đến sự biến động của tất cả các yếu tố phụ thuộc vào việc lựa chọn chính sách trong lĩnh vực năng lượng cũng như trong lĩnh vực khác
+ Dựa vào các chỉ số kinh tế - kỹ thuật khác, đánh giá nhu cầu năng lượng dưới dạng năng lượng hữu ích cho mỗi dạng sử dụng cuối cùng ( như vậy phương pháp sẽ đề cập đến mọi thiết bị sử dụng năng lượng ở các hộ tiêu thụ)
4.2 Phương pháp phân tích kinh tế.
a Có 3 phương pháp đánh giá kinh tế thường được sử dụng:
* Phương pháp đánh giá tĩnh.
Đơn giãn và trực tiếp, tuy nhiên nếu cần tính đến những thay đổi chi phí và thu nhập xảy ra ở những mốc thời gian khác nhau trong suốt thời gian phục vụ của dự án
sẽ rất khó khăn, đặc biệt khi tính đến sự biến động theo thời gian của vốn Vì thế nó chỉ được dùng cho giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi của dự án đơn giản
* Phương pháp đánh giá động.
- Thường sử dụng để lựa chọn phương án quy hoạch nguồn và lưới của nhiều nước Bởi nó tính đến sự thay đổi theo thời gian của vốn Nhờ vậy việc đánh giá kinh
tế sẽ tin cậy hơn
- Phương pháp giá trị tương đương
- Phương pháp hệ số hoàn vốn nội tại
- Phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư
* Phương pháp đánh giá xác suất.
- Là phương pháp phân tích kinh tế có tính đến sự bất định của đối tượng được đánh giá Đối với dự án quy hoạch phát triển HTCCĐ, tính bất định nảy sinh do dự báo phụ tải sai, do sự biến động của nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp và giá mua các thiết bị, vật tư Phương pháp này cần phải xác định được luật phân phối của các yếu tố bất định, đây là một đòi hỏi rất khó thực hiện đối với dự án quy hoạch phát triển HTCCĐ Vì vậy phương pháp này tỏ ra không thích hợp
b Giá trị thời gian của tiền tệ:
- Giá trị của tiền tệ liên quan chặt chẽ với thời gian và được biểu hiện ở 2 khía cạnh Thứ nhất do ảnh hưởng của lạm phát giá trị của đồng tiền sẽ giảm đi theo thời gian Thứ hai giá trị của đồng tiền có thể được gia tăng với những mức độ không giống