Nghiên cứu phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải tham gia vào đồ thị phụ tải của hệ thống điện

Một trong những mục tiêu chính của chương trình DSM là thay đổi hình dáng đồ thị phụ tải, điều hoà nhu cầu điện hàng ngày bằng cách tác động vào các khách hàng sử dụng điện năng để họ th

Trường đại học bách khoa hà nội

-0o0 -

Nghiên cứu phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải tham gia vào đồ thị phụ tải của hệ thống điện

Ma thị thương huyền

Luận văn thạc sỹ khoa học

Nghiên cứu phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải tham gia vào đồ thị phụ tải của hệ thống điện

Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống điện Mã số: 02-06-07

Ma thị thương huyền

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS đặng quốc thống

MỤC LỤC

Mục lục 1

Danh mục các từ viết tắt 3

Chương I - Mở đầu 5

1.1 Lý do chọn đề tài 5

1.2 Mục đích của luận văn 6

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 7

Chương II - Tổng quan về quản lý nhu cầu sử dụng điện năng (DSM) và vấn đề nghiên cứu ứng dụng DSM ở Việt Nam 8

2.1 Tổng quan về DSM 8

2.1.1 Khái niệm về DSM 8

2.1.2 Lợi ích của việc ứng dụng DSM 8

2.1.3 Các chiến lược thực hiện chương trình DSM 9

2.1.3.1 Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện 9

2.1.3.2 Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất 13

2.1.3.2.1 Điều khiển trực tiếp dòng điện 13

2.1.3.2.2 Lưu trữ nhiệt 16

2.1.3.2.3 Điện khí hoá 16

2.1.3.2.4 Đổi mới giá 16

2.2 Tình hình áp dụng DSM ở các nước trên thế giới 17

2.2.1 Quản lý nhu cầu tại Châu Âu 17

2.2.2 Quản lý nhu cầu tại Châu á 20

2.2.3 Tình hình ứng dụng DSM trong khu vực Đông Nam á 22

2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng DSM ở Việt Nam 25

2.3.1 Dự án quản lý nhu cầu/Hiệu quả năng lượng (DSM/EE) giai đoạn 1 26

2.3.2 Dự án quản lý nhu cầu/Hiệu quả năng lượng (DSM/EE) giai đoạn 2 27

Chương III – Phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải trong đồ thị phụ tải hệ thống điện 31

3.1 Mở đầu 31

3.2 Nội dung phương pháp 32

3.2.1 Phương pháp luận 32

3.2.2 Cách lấy số liệu đồ thị phụ tải 34

3.2.3 Thông tin đặc trưng của đồ thị phụ tải 35

3.2.4 Thông tin đầu vào 35

3.2.5 Các giả thiết 36

3.2.6 Xác định các khoảng thời gian công suất cực đại, cực tiểu và trung bình 37

3.2.6.1 Xác định các thời đoạn T max , T tb và T min của đồ thị phụ tải các ngành nhỏ 37 3.2.6.2 Tính toán T max , T tb và T min của đồ thị phụ tải các khu vực 38

3.2.6.3 Hệ số công suất K min , K tb của từng khu vực kinh tế 40

3.2.6.4 Tính công suất cực đại, trung bình và cực tiểu cho các khu vực kinh tế 41

3.2.6.5 Tính toán thành phần công suất phụ tải của các khu vực tham gia vào biểu đồ phụ tải tổng 41

Chương IV - Áp dụng phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải để phân tích đồ thị phụ tải ngày của thành phố Hà nội 43

4.1 Xây dựng các đồ thị phụ tải thành phần 43

4.1.1 Đồ thị phụ tải của thành phần ánh sáng sinh hoạt 45

4.1.2 Biểu đồ phụ tải của thành phần công nghiệp 47

4.1.3 Đồ thị phụ tải của thành phần thương mại 48

4.1.4 Đồ thị phụ tải của thành phần phụ tải dịch vụ công cộng 49

4.1.5 Đồ thị phụ tải của thành phần nông nghiệp 51

4.2 Tính toán công suất P max , P min , P tr của các thành phần phụ tải 53

4.3 Phân tích tỷ lệ các thành phần tham gia vào đồ thị phụ tải tổng của thành phố Hà N ội 55

4.3.1 Tỷ lệ công suất của các thành phần kinh tế trong đồ thị phụ tải tổng 55

4.3.2 Tỷ lệ điện năng của các khu vực kinh tế trong các thời gian cao điểm, bình thường và thấp điểm 60

Chương IV - Đánh giá sơ bộ tiềm năng tiết kiệm điện của các khu vực kinh tế và lựa chọn các giải pháp DSM phù hợp 64

5.1 Khu vực ánh sáng sinh hoạt 65

5.2 Khu vực công nghiệp 67

5.2.1 Chuyển dịch phụ tải 68

5.2.2 Thay thế các động cơ, thiết bị lạc hậu hiệu suất thấp bằng các động cơ thế hệ mới 69

5.2.3 Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng công nghiệp 70

5.3 Khu vực thương mại 71

Chương 6 - Kết luận và kiến nghị 73

6.1 Kết luận 73

6.2 Các đề xuất và triển vọng nghiên cứu sâu hơn 76 Phụ lục

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AC (Air Conditioner) : Máy điều hòa

ASSH : ánh sáng sinh hoạt

CFL (Compact Flash Light): Đèn compact

CN : Nông nghiệp

DLC: Điều khiển phụ tải trực tiếp

DSM (Demand Side Management) : Quản lý phía nhu cầu DVCC : Dịch vụ công cộng

DVTM : Dịch vụ thương mại

ĐTPT : Đồ thị phụ tải

EE (Energy Efficiency) : Hiệu quả năng lượng

EEMs : Động cơ thế hệ mới

EGAT : Điện lực Thái Lan

ESCO : Công ty dịch vụ năng lượng

EVN : Tổng công ty Điện lực Việt Nam

GTVT : Giao thông vận tải

HEM (High Efficiency Motor) : Động cơ hiệu suất cao HTĐ : Hệ thống điện

IPP : Nhà máy điện độc lập

IRP (Integrated Resource Planning) : Quy hoạch nguồn

JV (Joint – Venture) : Liên doanh

VCR (Video Cassette Recorder) : Đầu máy video Vinacoal : Tổng công ty Than Việt Nam

VSD (Variable Speed Drive) : Bộ điều tốc

WB (World Bank) : Ngân hàng thế giới

CHƯƠNG I - MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu về năng lượng và tốc

độ sử dụng năng lượng ngày càng cao Các nguồn năng lượng hoá thạch truyền thống như than, dầu, khí đốt có nguy cơ cạn kiệt, đồng thời vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng và trở thành vấn đề toàn cầu Ngành điện cũng trong tình trạng như vậy Xét riêng ở nước ta, trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập kinh tế thế giới, cùng với sự phát triển mạnh mẽ về mọi mặt của nền kinh tế quốc dân, nhu cầu về điện năng cũng tăng lên rất cao Theo kết quả dự báo Tổng sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn V (hiệu chỉnh), nhu cầu điện thương phẩm toàn quốc phương án cơ sở năm 2005 đạt: 45 tỷ kWh, năm 2010 đạt 82,9 tỷ kWh và năm 2020 đạt 178,4 tỷ kWh Nhu cầu công suất đỉnh sẽ tăng từ 2700MW (Năm 1995) lên tới khoảng 16.033MW (năm 2010) và 32.376MW (năm 2020) Như vậy, để đáp ứng nhu cầu của phụ tải, từ nay đến năm 2020 ta sẽ phải xây dựng thêm các nhà máy điện có tổng công suất lắp đặt xấp xỉ 37000

MW, cần lắp đặt thêm gần 170.000km đường dây chuyên tải, phân phối điện

và xây dựng hàng nghìn trạm biến áp Nguồn vốn cần huy động khoảng 42 tỷ USD, trong đó có tới (35÷50)% vốn phải huy động từ nước ngoài Đây là một sức ép lớn đối với ngành điện cũng như của chính phủ trong việc thu hút vốn đầu tư cả ở trong nước lẫn nước ngoài

Thực tế cho thấy, nhu cầu về điện năng xuất hiện không đồng đều giữa các giờ trong ngày, giữa các ngày trong tuần, giữa các tháng trong năm Điều

đó dẫn đến hiện tượng có những thời điểm nhu cầu điện tăng lên rất cao đòi hỏi phải huy động hết các nguồn công suất phát nhưng có những giờ nhu cầu điện rất thấp phải ngừng làm việc một số tổ máy Mặt khác, thời gian xuất

hiện nhu cầu đỉnh thường rất nhỏ Điều đó gây nên hiện tượng thiếu ảo, nghĩa

là vào những giờ cao điểm thì bị thiếu công suất, nhiều trường hợp phải sa thải bớt các phụ tải không quan trọng, còn trong những giờ thấp điểm thì không sử dụng hết công suất đặt của nhà máy Đó cũng chính là nguyên nhân làm cho đồ thị phụ tải không đều, mức chênh lệch công suất giữa giờ cao điểm và thấp điểm lên tới 2,5 lần (theo thống kê năm 1998)

Theo kinh nghiệm của nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu và áp dụng biện pháp điều khiển quản lý nhu cầu điện năng (Demand Side Management - DSM) cho thấy hiệu quả to lớn của nó Một trong những mục tiêu chính của chương trình DSM là thay đổi hình dáng đồ thị phụ tải, điều hoà nhu cầu điện hàng ngày bằng cách tác động vào các khách hàng sử dụng điện năng để họ thay đổi thói quen sử dụng điện, nhằm đạt được mục đích giảm phụ tải vào giờ cao điểm, nâng cao phụ tải vào giờ thấp điểm

Do đó, nếu biết được quy luật sử dụng điện năng của từng loại hộ tiêu thụ điện, biết được tỷ trọng của từng thành phần phần phụ tải trong đồ thị phụ tải của hệ thống ta có thể đưa ra được những chiến lược DSM phù hợp nhất

1.2 Mục đích của luận văn

Nghiên cứu phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải trong

đồ thị phụ tải của hệ thống điện dựa vào những đặc trưng của các đồ thị phụ tải thành phần Áp dụng để phân tích đồ thị phụ tải của thành phố Hà Nội Từ kết quả đó đánh giá tiềm năng và lựa chọn các giải pháp DSM phù hợp đối với từng khu vực phụ tải

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là đồ thị phụ tải ngày trung bình của hệ thống điện, các số liệu đồ thị phụ tải ngày của các hộ tiêu thụ, đặc điểm tiều thụ điện năng của các ngành kinh tế

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu và đưa ra phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải trong điều kiện thiếu thông tin về phụ tải, xác định tỷ trọng các thành phần tham gia vào đồ thị phụ tải đỉnh, đánh giá sơ bộ tiềm năng tiết kiệm điện của các khu vực phụ tải, từ đó đưa ra các biện pháp để thực hiện chương trình DSM có hiệu quả nhất

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng vào phân tích đồ thị phụ tải của hệ thống điện, của các công ty điện lực

1.5 Nội dung của luận văn

Bản luận văn gồm 6 chương:

Chương I – Mở đầu

Chương II – Tổng quan về quản lý nhu cầu sử dụng điện năng (DSM) và vấn

đề nghiên cứu ứng dụng DSM ở Việt Nam

Chương III – Phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải trong đồ thị phụ tải hệ thống điện

Chương IV – Áp dụng phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải

để phân tích đồ thị phụ tải ngày của thành phố Hà Nội

Chương V - Đánh giá sơ bộ tiềm năng tiết kiệm điện của các khu vực kinh tế

và lựa chọn các giải pháp DSM

Chương VI – Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG II - TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ NHU CẦU SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG (DSM) VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

cấp (SSM) và Quản lý nhu cầu điện năng (DSM)

Chương trình DSM bao gồm các hoạt động gián tiếp hay trực tiếp của các khách hàng sử dụng điện (phía cầu) và quá trình đó được khuyến khích bởi các Công ty Điện lực (phía cung cấp) với mục tiêu giảm công suất phụ tải cực đại (công suất đỉnh) và điện năng tiêu thụ của hệ thống

2.1.2 Lợi ích của việc ứng dụng DSM

Việc ứng dụng DSM sẽ mang lại lợi ích rất to lớn không chỉ cho ngành điện, cho các hộ tiêu thụ điện mà còn cho cả xã hội

Đối với ngành điện:

• Giảm chi phí đầu tư xây dựng nguồn, lưới truyền tải và phân phối trong quy hoạch phát triển hệ thống điện trong tương lai

• Giảm nhu cầu và chi phí nhiên liệu cho sản xuất điện

• Cải thiện hiệu suất sử dụng thiết bị

Đối với các hộ tiêu thụ điện: Việc ứng dụng DSM sẽ giúp họ giảm được chi

phí trong việc sử dụng điện năng, nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị, nâng cao tuổi thọ thiết bị và nhận được những dịch vụ tốt hơn

Đối với xã hội:

• Giảm chi tiêu ngoại tệ

• Tiết kiệm được tài nguyên

• Giảm thiểu các tác động xấu tới môi trường

2.1.3 Các chiến lược thực hiện chương trình DSM

Việc thực hiện DSM dựa vào hai chiến lược :

1 Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện

2 Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

2.1.3.1 Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện

Chiến lược nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện một cách hợp lý nhằm làm giảm lượng điện năng tiêu thụ trên cơ sở vẫn đáp ứng được yêu cầu của các hộ tiêu thụ điện Nhờ đó, có thể giảm vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới đồng thời khách hàng sẽ phải trả ít tiền điện hơn Chiến lược này bao gồm hai nội dung cơ bản:

- Sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao: Việc sử dụng các thiết bị điện

dân dụng và công nghiệp có hiệu suất thấp làm tiêu tốn một lượng điện năng lớn, tuổi thọ của thiết bị không cao Hiện nay, các nhà chế tạo đã sản xuất được các thiết bị điện có hiệu suất cao, tuổi thọ lớn, giá thành tăng không đáng kể Có thể chia các thiết bị dùng điện làm hai mảng: Thiết bị điện dân dụng và thiết bị điện công nghiệp

Các thiết bị dân dụng được sử dụng phổ biến trong khu vực dân cư, công

sở, các toà nhà thương mại, các khu vực hành chính vv bao gồm: đèn chiếu sáng, quạt, máy thu thanh, máy thu hình (TV), video (VCR), tủ lạnh, tủ đá, bình đun nước nóng, máy điều hoà không khí (AC), máy giặt, bàn là, bếp điện, lò sấy, nồi cơm điện vv Trong đó, nhu cầu điện cho các phụ tải chiếu sáng và các thiết bị điện như điều hoà nhiệt độ, tủ lạnh, nấu ăn chiếm khoảng 80% phụ tải sinh hoạt Vì vậy, các thiết bị này thường được đầu tư nghiên cứu

để nâng cao hiệu suất Với đèn chiếu sáng: các loại đèn sợi đốt có công suất lớn, toả nhiều nhiệt, hiệu suất phát quang kém đã dần dần được loại bỏ và thay thế bằng các loại đèn compact có độ sáng tương đương nhưng lượng điện năng tiêu thụ ít hơn nhiều Tại các nước Tây Âu và Bắc Mỹ đã có những chương trình khuyến khích sử dụng và chế tạo bóng đèn compact flourescent với công suất chỉ có 9W, 12W, 15W mà quang thông tương đương với các loại bóng sợi đốt có công suất 40W, 60W, 75W Tại Thái Lan đã chuyển từ bóng đèn ống 20W, 40W sang sản xuất và sử dụng bóng đèn công suất 18W, 36W, theo đánh giá đến cuối năm 1997 đã giảm được 104 MW công suất đỉnh

và tiết kiệm được lượng điện năng hàng năm là 473MWh Đối với hệ thống chiếu sáng đường phố có thể sử dụng đèn Sodium cao áp –150W để thay thế cho các loại đèn thuỷ ngân cao áp –250W Đối với các thiết bị điện khác thì các nhà sản xuất cũng đã nghiên cứu cải tiến thiết bị, chu trình làm việc, nâng cao hiệu suất (hiệu suất tăng lên 2 lần như TV, AC hoặc tăng lên 3 lần như tủ lạnh) Nhà nước sẽ tiến hành kiểm tra, đánh giá chất lượng, phân loại và dán tem Nhà nước cũng khuyến khích người tiêu dùng chuyển sang sử dụng các thiết bị này bằng cách trợ giá Trong năm năm thực hiên chương trình tủ lạnh

và điều hoà hiệu suất cao (1993-1997) Thái Lan đã giảm được 49 MW công suất đỉnh và tiết kiệm được 303GWh điện mỗi năm

Bảng 2.1 Điện năng tiêu thụ trung bình của một số loại thiết bị điện

thông dụng được sử dụng ở Mỹ

Thiết bị điện

Điện năng tiêu thụ trung bình của loại tốt nhất sản xuất năm

1986 (kWh/năm)

Điện năng tiêu thụ trung bình của loại đã cải tiến năm 1990 (kWh/năm)

lớn, tối ưu hoá khe hở giữa rotor và stator nâng cao hiệu suất từ (3-8)% đồng thời cải thiện hệ số công suất cosϕ Thực hiện các biện pháp quảng cáo, khuyến mãi, cho các loại động cơ hiệu suất cao, bao gồm cả các thiết bị phụ trợ như thiết bị điều tốc.

Nền kinh tế càng phát triển, đời sống nhân dân được nâng cao thì tốc độ gia tăng các thiết bị dùng điện càng lớn, việc lựa chọn các thiết bị dùng điện

có hiệu suất tốt sẽ càng đem lại hiệu quả cao

- Giảm thiểu sự chi phí năng lượng một cách vô ích: Do chưa có ý

thức về tiết kiệm điện năng nên hiện nay việc sử dụng điện còn rất lãng phí Việc thực hiện giảm thiểu sự chi phí năng lượng một cách vô ích sẽ đem lại hiệu quả kinh tế rất cao do vốn đầu tư ít, hiệu quả cao Chương trình này được thực hiện thông qua việc kết hợp các biện pháp tuyên truyền, quảng cáo, phát hành các tài liệu, sách báo về tiết kiệm năng lượng, phối hợp với bộ Giáo dục

và đào tạo để đưa vấn đề tiết kiệm điện vào giáo dục cho học sinh vv Từ

đó, xây dựng một ý thức tránh lãng phí trong việc sử dụng năng lượng điện ở người dùng mà đặc biệt là thế hệ trẻ Ngoài ra người ta còn có các biện pháp

cụ thể đối với từng khu vực sử dụng điện như sau:

Khu vực nhà ở: Ngoài việc sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao phù

hợp với yêu cầu sử dụng thì việc hạn chế thời gian làm việc vô ích của các thiết bị sẽ làm tăng tổng điện năng tiết kiệm được Có thể sử dụng các thiết bị phụ trợ như: tự động cắt điện khi ra khỏi phòng, tự động điều chỉnh độ sáng của đèn, tự động cắt các bình đun nước nóng ra khỏi lưới khi không sử dụng vv Đối với điều hoà không khí lựa chọn nhiệt độ đặt thích hợp vào mùa hè hoặc mùa đông Hạn chế số lần đóng mở tủ lạnh, tủ đá, số lần làm việc của bàn là, máy giặt, bếp điện

Khu vực công cộng:

+ Thiết kế, xây dựng công trình hợp lý để tận dụng được nguồn sáng và không khí tự nhiên

+ Có quy định về việc sử dụng các thiết bị điện trong văn phòng

+ Trang bị các thiết bị đóng cắt tự động, các thiết bị khống chế nhiệt

độ, ánh sáng

+ Sử dụng điều hoà trung tâm thay thế cho các điều hoà đặt tại nhiều điểm riêng lẻ

Khu vực công nghiệp:

+ Thiết kế và xây dựng nhà xưởng hợp lý

+ Tối ưu hoá các quá trình sản xuất

+ Bù công suất phản kháng để cải thiện cosϕ

+ Thiết kế và vận hành kinh tế các trạm biến áp

+ Tối ưu hoá việc sử dụng các động cơ, hệ thống nước, hệ thống nén khí, hệ thống chiếu sáng

Khu vực sản xuất, truyền tải và phân phối điện:

+ Giảm lượng điện tự dùng

+ Tối ưu hoá chế độ vận hành hệ thống điện

+ Giảm tổn thất trong quá trình truyền tải và phân phối điện

2.1.3.2 Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

Đây là biện pháp chủ yếu do ngành điện thực hiện, nhằm mục đích san bằng đồ thị phụ tải nhằm giảm tổn thất, định được phương pháp vận hành kinh tế hệ thống điện

2.1.3.2.1 Điều khiển trực tiếp dòng điện

Cắt giảm đỉnh

Cắt một phần phụ tải đỉnh vào giờ cao điểm nhằm giảm nhu cầu gia tăng công suất 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 hộ tiêu thụ

Lấp thấp điểm

Là biện pháp tạo thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm Thường áp dụng biện pháp này khi công suất thừa được sản xuất bằng nhiên liệu rẻ tiền Hiệu quả thực 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, có thể lấp thấp điểm bằng các kho nhiệt (nóng, lạnh), xây dựng các nhà máy thuỷ điện tích năng, nạp điện cho ắc quy, ô tô điện

Chuyển dịch phụ tải

Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm Hiệu quả thực là giảm được công suất đỉnh song không làm thay đổi điện năng tiêu thụ tổng

Hình 2.2: L ấp thấp điểm Hình 2.1: Cắt giảm đỉnh

Biện pháp bảo tồn

Đây là biện pháp giảm tiêu thụ cuối cùng dẫn tới giảm tiêu thụ điện năng tiêu thụ tổng nhờ việc nâng cao hiệu năng của các thiết bị dùng điện

Tăng trưởng dòng điện

Tăng thêm các khách hàng mới (chương trình điện khí hoá nông thôn là một ví dụ) dẫn tới tăng cả công suất đỉnh và tổng điện năng tiêu thụ

Biểu đồ phụ tải linh hoạt

Có thể linh hoạt cắt điện khi cần thiết Hiệu quả thực là công suất đỉnh

và cả điện năng tiêu thụ tổng có thể suy giảm

Hình 2.4: Bi ện pháp bảo tồn

Hình 2.5: T ăng trưởng dòng điện

Hình 2.6: Biểu đồ phụ tải linh hoạt

2.1.3.2.2 Lưu trữ nhiệt

Sử dụng các kho nóng, kho lạnh để lưu giữ nhiệt Trong khoảng thời gian thấp điểm, sử dụng điện năng để cung cấp nhiệt cho các kho nóng hoặc làm lạnh để cất giữ trong kho lạnh Đến giờ cao điểm các kho này sẽ cung cấp cho các hộ tiêu thụ Phương pháp này sẽ làm giảm công suất đỉnh và nâng cao đường cong phụ tải trong giờ thấp điểm

2 1.3.2.3 Điện khí hoá

Mở rộng điện khí hoá nông thôn, điện khí hoá hệ thống giao thông vận tải, sử dụng điện để thay thế các nguồn nhiên liệu Biện pháp này làm tăng điện năng tổng của hệ thống và công suất đỉnh nhưng sẽ thúc đẩy sự phát triển kinh tế – xã hội và giảm thiểu tác hại tới môi trường

2.1.3.2.4 Đổi mới giá

Xây dựng biểu giá linh hoạt phụ thuộc vào từng mùa, từng thời điểm cấp điện, khả năng đáp ứng của hệ thống, trị số công suất và điện năng yêu cầu, địa điểm tiếp nhận và đối tượng khách hàng Việc sử dụng giá bán linh hoạt sẽ phán ánh được giá trị của điện năng tại các thời điểm khác nhau, khuyến khích được các hộ tiêu thụ điện sử dụng điện hiệu quả Các biểu giá thường dùng hiện nay:

Giá tính theo thời điểm sử dụng (TOU): Giá điện sẽ khác nhau tuỳ theo thời

điểm sử dụng, khoảng thời gian sử dụng điện liên tục, độ lớn và sự biến động công suất cũng như điện năng yêu cầu, mùa và thời điểm sử dụng theo mùa vùng, loại khách hàng Áp dụng biểu giá này sẽ mang lại lợi ích cho cả ngành điện và khách hàng Đối với ngành điện có thể cung cấp điện phù hợp với khả năng của mình, còn các hộ tiêu thụ thì dễ dàng lựa chọn thời điểm sử dụng điện sao cho chi phí phải trả thấp nhất

Giá cho phép cắt điện khi cần thiết: Biểu giá này được áp dụng để khuyến

khích các khách hàng cho phép ngành điện cắt điện khi cần thiết, số lần cắt và thời gian cắt, số tiền trả cho khách hàng tuỳ theo sự thoả thuận của ngành điện

và khách hàng

Giá giành cho các mục tiêu đặc biệt: Biểu giá đặc biệt nhằm khuyến khích

khách hàng thực hiện DSM hoặc phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế của chính phủ Khách hàng có thể lắp đặt các nguồn khác để thay thế điện lưới trong giờ cao điểm

2.2 Tình hình áp dụng DSM ở các nước trên thế giới

Vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã được các nước phát triển trên thế giới quan tâm từ nửa đầu thế kỷ này Nhưng phải đến đầu những năm 70 với các cuộc khủng hoảng dầu mỏ tác động nặng đến nền kinh

tế thế giới đặc biệt các nước phải nhập khẩu năng lượng, vấn đề này mới trở thành mối quan tâm toàn cầu Các nhà quản lý và phân phối điện năng trên toàn thế giới qua đó cũng đã học được tầm quan trọng của việc phải có được các chiến lược quản lý đa dạng và năng động để cung cấp điện năng một cách đầy đủ và tin cậy trong môi trường cạnh tranh ngày càng tăng và thị trường không ổn định Một trong những giải pháp giúp họ đảm bảo sử dụng và quản

lý hiệu quả hệ thống điện và tăng khả năng lựa chọn để thoả mãn nhu cầu điện năng tương lai là quản lý nhu cầu

Quản lý nhu cầu đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới và đã mang lại không chỉ hiệu quả kinh tế cao mà còn cải thiện đáng kể các vấn đề

xã hội và môi trường

2.2.1 Quản lý nhu cầu tại Châu Âu

Các nước phát triển ở Châu Âu cho đến nay đã thực hiện các chương trình DSM trong một thời gian dài, mang lại những thay đổi lớn về cơ cấu tiêu

dùng điện năng, tiết kiệm được một phần không nhỏ dự trữ năng lượng trên thế giới Các chương trình quản lý phụ tải tại các nước phát triển ở Tây Âu tương đối thống nhất do điều kiện khí hậu, tài nguyên cũng như cơ sở hạ tầng phát triển tương tự nhau Có thể lấy Pháp làm ví dụ

Năm 1973, điện năng được sản xuất ra với tỷ lệ chỉ có 24% từ các nhà máy thuỷ điện trong khi có tới 63% nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu đốt, trong đó nhiêu liệu nhập khẩu (chủ yếu là dầu) chiếm 43% Đến năm 1988, cơ cấu điện năng phát của Pháp đã thay đổi đáng kể với 70% từ các nhà mày điện nguyên tử và 21% thuỷ điện Với giá điện năng rẻ và sản lượng lớn, Pháp đã xuất khẩu 37TWh/năm tương đương 10% lượng điện năng phát Đầu năm 1987, công suất cực đại ngày của Pháp là 63,2GW, điện năng ngày 1,4TWh với hệ số đầy tải là 0,9 vào mùa đông Có được khả năng năng lượng dồi dào cùng với hệ số tải khá cao như vậy một phần do Pháp đã thực hiện các chương trình quản lý nhu cầu trong một thời gian dài và toàn diện Các chương trình DSM được chia làm các mảng chủ yếu như chính sách áp dụng biểu giá bán điện năng, các chiến lược tiết kiệm năng lượng, phát triển nhu cầu, các hoạt động thay đổi biểu đồ phụ tải linh hoạt

Về lập biểu giá bán điện, Điện lực Pháp (Electricité de France – EDF)

đã có những kinh nghiệm quí báu qua một thời gian dài thực hiện các chương trình không ngừng cải tiến và hoàn thiện Năm 1957, EDF giới thiệu “Biểu giá Green” cho các ngành công nghiệp, chủ yếu các ngành có quá trình sản xuất nhiều công đoạn Thực chất đó là biểu giá bán điện theo thời gian sử dụng với mục tiêu nhằm dịch chuyển nhu cầu điện năng trong thời đoạn phụ tải đỉnh Đến năm 1965, “Biểu giá Blue” được giới thiệu cho các khách hàng

sử dụng điện dân dụng (sinh hoạt) với một biểu giá lựa chọn “giá kép” (double tariff)

Mục tiêu của chương trình biểu giá kép nhằm dịch chuyển phụ tải trong biểu đồ phụ tải ngày thông qua thay đổi các thời đoạn sử dụng các thiết bị tiêu thụ điện một cách gián đoạn và lấp phụ tải thấp điểm bằng cách tăng tiêu thụ điện năng cho đun nước nóng Năm 1980, EDF giới thiệu “Biểu giá Green” sửa đổi đối với các phụ tải công nghiệp cỡ trung và phụ tải thương mại

Các chương trình giá bán điện này được lập nên có liên quan đến các thay đổi chi phí biên (marginal costs) để sản xuất thêm một đơn vị điện năng Biểu giá khuyến khích phát triển các hệ thống tiêu dùng hai dạng năng lượng trong đó điện năng chi phí thấp sẽ được dùng trong thời đoạn biểu giá 7 tháng mùa hè, còn nhiêu liệu năng lượng khác (chẳng hạn nhiên liệu đốt) được dùng trong thời đoạn mùa đông Năm 1984, EDF giới thiệu biểu giá “thời gian thực” (real time tariff) áp dụng mức giá cao cho thời đoạn 18 giờ mỗi ngày trong 22 ngày phụ tải (làm việc) trong tháng đối với các ngành công nghiệp

và thương mại Các khách hàng ký kết các hợp đồng mua điện chấp nhận giảm một lượng công suất nhất định trong thời đoạn và các ngày phụ tải đỉnh Các biện pháp tương ứng là giảm sản xuất, sử dụng các máy phát tự dùng, dùng các quá trình cấp đa nhiên liệu năng lượng

Tiết kiệm điện năng chiến lược được EDF áp dụng chủ yếu cho các thiết bị tiêu thụ điện dân dụng trong nước và sử dụng các thiết bị đun nước nóng gia dụng Cho đến nay, EDF tham gia vào quá trình tiêu chuẩn hóa hiệu suất tiêu thụ điện năng hiệu quả Đối với các thiết bị đun nước nóng, EDF đưa

ra tiêu chuẩn cho các vật liệu cách nhiệt với hai loại khuyến khích tài chính Khuyến khích thứ nhất áp dụng cho việc lắp đặt mới thiết bị đun nước Nếu thiết bị có chất lượng cách nhiệt đảm bảo tiêu chuẩn thì sẽ nhận được khuyến khích tương đương 1500 FF/hộ tiêu thụ Đối với các hộ đã có sẵn thiết bị đun nước, EDF sẽ trả 25% chi phí đầu tư lắp thêm cho các thiết bị tiết kiệm điện năng nhưng tổng chi phí hỗ trợ không quá 2000FF/hộ

2.2 2 Quản lý nhu cầu tại Châu Á

Châu Á phát triển kinh tế chậm sau Châu Âu nhưng tỷ lệ tăng trưởng kinh tế từ thập niên 70 trở lại đây lại rất cao Nhu cầu dùng điện năng cũng đang trong giai đoạn bùng nổ và do vậy vấn đề quản lý nhu cầu đã rất được quan tâm tại các nước phát triển tại Châu Á Trong các nước phát triển nhất Châu Á, Nhật Bản là nước có nền kinh tế phát triển nhất Tuy nhiên thực tế, Nhật Bản rất nghèo tài nguyên, đồng thời lại trải qua thế chiến thứ hai như một nước thua trận, suốt trong một thời gian dài phải nỗ lực phát triển kinh tế, Nhật Bản cũng đã trở thành một trong những nước có kinh nghiệm nhất và quản lý và sử dụng tiết kiệm năng lượng

Ở Nhật Bản, chính phủ và nhân dân đã triển khai các hoạt động tiết kiệm năng lượng từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ và kết quả là cường độ năng lượng theo GNP đã vượt 35% so với giai đoạn khủng hoảng dầu mỏ năm

1973

Tuy nhiên trong những năm gần đây, giá dầu bất ổn cộng với sự nâng cao mức sống do có nhiều tiện nghi, tự động hóa, tiêu thụ năng lượng ở Nhật Bản đã tăng lên đáng kể trong các khu vực sinh hoạt, thương mại và giao thông vận tải với tỉ lệ gần 3,1% / năm Thêm nữa, gần đây, một loạt vấn đề về môi trường như hiệu ứng nhà kính do lượng khí CO2 thải vào khí quyển quá nhiều đã buộc chính phủ Nhật Bản phải có điều chỉnh quản lý cung cấp năng lượng cho tương lai Sự điều chỉnh ấy bao gồm việc giảm tỉ lệ tăng trưởng tiêu thụ năng lượng hàng năm từ 3,1% xuống còn 1% Để đạt được mục tiêu này, chính phủ Nhật Bản đã thực hiện một loạt chính sách

- Triển khai các giải pháp tiết kiệm năng lượng bao gồm:

• Giới thiệu và áp dụng các thiết bị và hệ thống tiết kiệm năng lượng : Tạo một khuôn khổ luật pháp liên quan đến tiết kiệm năng lượng, giảm

thuế, đầu tư với những khoản vay lãi suất thấp cho các thiết bị và hệ thống tiết kiệm năng lượng

• Nhanh chóng áp dụng thực tế các công nghệ hiệu năng cao : Nghiên cứu, áp dụng các giải pháp công nghệ tiết kiệm điện năng cho tương lai

• Xây dựng các tiêu chuẩn và luật tiết kiệm điện năng cho các ngành : Đối với công nghiệp, đó là các tiêu chuẩn và các chỉ dẫn về hiệu năng cho các nhà máy Đối với giao thông vận tải, có tiêu chuẩn về mức tiêu thụ nhiên liệu Đối với khu vực thương mại và sinh hoạt, xây dựng các tiêu chuẩn năng lượng cho các toàn nhà thương mại và sinh hoạt, tiêu chuẩn hiệu năng cho các thiết bị tiêu dùng năng lượng dân dụng

• Nâng cao ý thức của dân chúng về tiết kiệm năng lượng dưới mọi hình thức

• Chủ động triển khai hệ thống dán nhãn tiêu chuẩn hiệu năng cho các thiết bị nhập khẩu

- Triển khai các giải pháp tiết kiệm năng lượng quốc tế : Thông qua hợp tác

song phương trên các lĩnh vực đào tạo, gửi chuyên gia, thực hiện các dự án tiết kiệm năng lượng Tham gia trao đổi thông tin kinh nghiệm thông qua các

tổ chức như APEC, xây dựng các mối quan hệ hợp tác

Các chính sách tiết kiệm năng lượng cho tương lai:

- Đối với khu vực công nghiệp : khuyến khích đầu tư cho các dự án tiết kiệm

năng lượng cải tiến và nâng cao chất lượng quản lý , giới thiệu các công nghệ mới về tiết kiệm năng lượng

- Đối với khu vực thương mại và sinh hoạt : thiết kế và xây dựng mới các toà

nhà hoặc nâng cấp lại các công trình có sẵn nhằm đạt chỉ tiêu hiệu năng cao

Có những chỉ dẫn quản lý thích hợp với các tiện nghi tiêu dùng năng lượng

trong nhà như điều hoà, ánh sáng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng Sử dụng các thiết bị sinh hoạt hiệu suất cao

Trong lĩnh vực giao thông vận tải, tăng hiệu suất các phương tiện vận tải và các thiết bị giao thông, khuyến khích sử dụng các phương tiện giao thông công cộng, tăng hiệu suất phân phối bằng cách sử dụng ngày càng nhiều phương tiện vận tải trọng tải lớn

Ngoài ra có chính sách chung cho tất cả các ngành như đa dạng hóa giáo dục và giải thích sự cần thiết tiết kiệm năng lượng xây dựng kết cấu hạ tầng đô thị thành một khối thống nhất theo hướng này Mở rộng các hoạt động quốc tế, hợp tác thực hiện các dự án mới về tiết kiệm năng lượng

2.2.3 Tình hình ứng dụng DSM trong khu vực Đông Nam Á

Trong khu vực Đông Nam Á, Thái Lan có nền kinh tế phát triển hơn Việt Nam nhưng có nhiều đặc điểm tự nhiên và xã hội tương tự như Việt Nam Trong 15 năm lại đây, việc tăng nhanh nhu cầu điện năng ở Thái Lan đã tạo ra nhiều vấn đề cho phần cung cấp điện Để phát đủ điện năng thỏa mãn được nhu cầu, nhiều nhà máy mới đã được xây dựng Do đó một lượng vốn lớn đã và đang được đầu tư kèm theo là nhu cầu lớn về các dạng nhiên liệu Hơn nữa, xây dựng và vận hành các nhà máy đã gây ra những hậu quả lớn về môi trường Điều đó khiến ngành điện lực Thái Lan phải tập trung nghiên cứu nhu cầu tiêu thụ điện năng của các hộ tiêu thụ, triển khai các chương trình sử dụng hiệu quả năng lượng thông qua một loạt các hoạt động rất thiết thực Với niềm tin rằng DSM được xem như một nguồn “điện năng” cho hệ thống điện, Điện lực Thái Lan trình chính phủ một kế hoạch tổng thể áp dụng DSM trong 5 năm Tháng 12 năm 1992, chính phủ Thái Lan đã thông qua kế hoạch này và chỉ thị cho Điện lực Thái Lan (EGAT) triển khai thực hiện

Kế hoạch tổng thể DSM này dự kiến sẽ làm giảm được 311MW nhu cầu công suất đỉnh và tiết kiệm được 1826GWh điện năng hàng năm vào cuối năm 1997 Tổng số vốn thực hiện kế hoạch này là 189 triệu USD cho 6 chương trình khu vực kinh tế Cho đến năm 1995, kế hoạch này đã được thực hiện với kết quả khả quan như sau:

- Khu vực sinh hoạt: Thống kê rút ra rằng phụ tải sinh hoạt chủ yếu gồm bốn

loại thiết bị tiêu thụ điện năng bao gồm điều hòa không khí, máy lạnh, nấu

ăn và chiếu sáng Từ đó mục tiêu của chương trình DSM cho khu vực này

là chuyển việc sản xuất và sử dụng các thiết bị tiêu thụ năng lượng truyền thống sang sản xuất và sử dụng các thiết bị hiệu năng cao, đặc biệt tập trung vào bốn loại thiết bị nêu trên Chiến lược cơ bản của chương trình là hợp tác với các nhà sản xuất nhằm giáo dục và tạo các động lực tài chính khuyến khích người tiêu dùng sử dụng thiết bị hiệu năng cao Sau 2 năm thực hiện đã cho những kết quả rất đáng khích lệ:

Bảng 2.1 Tổng kết hiệu quả các chương trình DSM cho khu vực sinh hoạt

Chương trình

Giải pháp

Đèn huỳnh quang hiệu suất cao

Máy lạnh hiệu suất cao

Điều hoà không khí hiệu suất cao Kết quả giảm công

Tiết kiệm điện năng

- Khu vực thương mại : các tòa nhà, văn phòng thương mại với các tiện nghi

chiếu sáng, điều hòa là đối tượng chính thực hiện DSM Mục tiêu là thuyết phục chủ các toà nhà và các cơ quan thiết kế xây dựng cải tiến các toà nhà sẵn

có hoặc sắp xây dựng để đạt được các chỉ tiêu hiệu năng cao Năm 1995, chương trình “toà nhà xanh” (TNX) đã được giới thiệu rộng rãi Khái niệm

TNX là một bộ các giải pháp tiết kiệm năng lượng chiến lược và quản lý nhu cầu Giải pháp tiết kiệm năng lượng chiến lược nhằm kết hợp các công nghệ kinh tế nhất cho các toà nhà mà chủ yếu nhắm vào cải tiến các hệ thống chiếu sáng hiệu quả hơn, vật liệu xây dựng, hệ thống các cửa kính, các khối nhà nhô

ra để tận dụng ánh sáng Giải pháp quản lý phụ tải là khuyến khích các khách hàng giảm nhu cầu công suất 10% trong thời đoạn phụ tải cực đại Do đó các thiết bị theo dõi và điều khiển phụ tải đã được lắp đặt trong các công trình toà nhà Động lực cho các khách hàng tham gia là đầu tư các khoản vay không lãi suất cho các thiết bị quản lý phụ tải với thời gian thanh toán kéo dài trong khoảng 3 đến 5 năm

Áp dụng chương trình TNX này đến cuối năm 1997, Thái Lan đã giảm được 81MW nhu cầu công suất đỉnh và tiết kiệm 486GWh/năm điện năng

- Khu vực công nghiệp : chương trình DSM thực hiện cho khu vực này chủ

yếu nhằm vào việc triển khai sử dụng các động cơ hiệu suất cao (HEM – High Efficiency Motor) với các thiết bị làm giảm tiêu thụ điện năng như bộ điều tốc (VSD – Variable Speed Drive) cho các nhà máy

Các buổi hội thảo với các nhà sản xuất và phân phối thiết bị công nghiệp đã được tổ chức Một vài chương trình thử nghiệm đã được thiết kế cho các nhà máy mới được đưa vào hoạt động từ 1996 Song song với việc đưa ra các loại động cơ hiệu năng cao, việc kiểm tra hiệu năng các thiết bị động cơ, quấn lại động cơ, các chiến dịch quảng cáo cho HEM đã được thực hiện Chiến lược cơ bản của chương trình là cung cấp các trợ giúp tài chính cho các khách hàng dựa trên lượng công suất kW tiết kiệm được từ việc tham gia chương trình này Sau đó khách hàng có thể trả chậm trong vòng 3 năm với lãi suất 0% Với chương trình này, vào cuối năm 1997, đã giảm được 30MW nhu cầu công suất đỉnh và tiết kiệm được 225GWh/năm

- Kết luận : cũng tương tự Việt Nam, nhu cầu phụ tải ở Thái Lan đang tăng

khá nhanh với tỷ lệ trung bình 7% năm (1200MW) trong giai đoạn

1995-2011 Với chương trình quản lý phụ tải đã và đang tiến hành nêu trên đã chứng minh là giải pháp kinh tế nhất nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng Đồng thời cũng đã đưa ra được các kinh nghiệm quý báu về tổ chức kết hợp giữa chính phủ, ngành điện lực và các ngành liên quan thực hiện chương trình Ngành điện Thái Lan đánh giá rằng nếu chương trình DSM này thực hiện thành công, sẽ giảm được nhu cầu đỉnh 311MW và tiết kiệm được 1826GWh/năm Đồng thời tiêu thụ các dạng nhiên liệu khác có thể tránh được

sẽ giảm 1200 tỷ tấn Nếu tạm thời giả thiết Thái Lan phát triển vượt trước Việt Nam 10 năm thì những kinh nghiệm thực hiện DSM tại Thái Lan sẽ rất quý báu cho Việt Nam trong những năm sắp tới

2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng DSM ở Việt Nam

Từ khi nước ta thực hiện chính sách mở cửa vào năm 1986, nhu cầu điện năng cũng tăng rất cao và vấn đề nghiên cứu ứng dụng DSM trở nên cấp thiết

- Năm 1997, Tổng công ty Điện lực Việt Nam với sự trợ giúp của Ngân hàng thế giới (WB), đã hoàn thành dự án “Đánh giá tiềm năng quản lý nhu cầu ở Việt Nam” nhằm xác định tiềm năng quản lý nhu cầu để hỗ trợ cho ngành điện đáp ứng nhu cầu sử dụng điện trong tương lai

- Từ năm 1996, nước ta đã triển khai chương trình nghiên cứu khoa học, công nghệ về “Xây dựng chính sách và chiến lược phát triển năng lượng bền vững” bao gồm 9 đề tài liên quan tới các lĩnh vực năng lượng Trong đó “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ở Việt Nam” là một trong những đề tài phục vụ cho việc xây dựng chính sách năng lượng ở Việt Nam

- Theo báo cáo của công ty tư vấn Hagler Bailley cũng khuyến nghị phương thức triển khai một chương trình DSM gồm 2-3 giai đoạn Chương trình cho phép đến năm 2010 sẽ cắt giảm 770MW công suất đỉnh và hơn 3.550 GWh điện năng gồm hai giai đoạn:

2.3.1 Dự án quản lý nhu cầu/Hiệu quả năng lượng (DSM/EE) giai đoạn 1

Dự án DSM/EE giai đoạn 1 được thực hiện trong 3 năm (1999-2003) với mục tiêu giảm 166MW phụ tải đỉnh tới năm 2002 Giai đoạn này do SIDA Thuỵ Điển tài trợ với tổng giá trị 29 triệu SEK nằm trong dự án truyền tải, phân phối và khắc phục hậu quả thiên tai do IDA tài trợ Trong giai đoạn này, nhóm DSM của EVN được thành lập, hình thành năng lực nghiên cứu phụ tải, triển khai thí điểm một chương trình quản lý phụ tải và một số chương trình DSM thí điểm khác, xây dựng khả năng thực hiện kiểm toán năng lượng trong EVN, báo cáo nghiên cứu khả thi cho giai đoạn 2 của chương trình DSM; Bộ xây dựng (MoC) xây dựng quy chuẩn hiệu quả năng lượng đối với các toà nhà;

và Bộ khoa học công nghệ (MoSTE) sẽ giới thiệu các tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng đối với các thiết bị chiếu sáng và động cơ công nghiệp Bộ công nghiệp chịu trách nhiệm quản lý điều hành toàn bộ dự án

Nội dung chính của dự án DSM/EE giai đoạn 1

• Nâng cao năng lực điều hành DSM và thực hiện giám sát và đánh giá các biện pháp DSM trong EVN

• Nâng cao năng lực nghiên cứu phụ tải của EVN

• Thiết kế và thực hiện chương trình nghiên cứu quản lý phụ tải thí điểm trong khoảng 100 đơn vị thương mại và công nghiệp lớn

• Chuẩn bị và thực hiện một luật xây dựng mang tính thương mại liên quan đến hiệu quả năng lượng

• Phát triển các tiêu chuẩn quốc gia về động cơ và thiết bị chiếu sáng có hiệu suất cao và một cơ chế thực hiện

• Thực hiện thí điểm chương trình DSM cho chiếu sáng công cộng thành phố

• Thực hiện thí điểm kiểm toán năng lượng

• Chuẩn bị nghiên cứu khả thi cho việc thực hiện giai đoạn 2 của kế hoạch hành động DSM toàn quốc

Sự tiến triển của giai đoạn 1 của chương trình DSM nói chung là đạt yêu cầu tuy đã bị chậm mất 2 năm do sự chậm trễ của hiệu lực tín dụng IDA, quá trình thoả thuận tài trợ, quá trình thương thảo của 4 bên hợp đồng tư vấn Chương trình DSM giai đoạn 1 đã kết thúc vào tháng 12 năm 2003

2.3.2 Dự án quản lý nhu cầu/Hiệu quả năng lượng (DSM/EE) giai đoạn 2

Các nhiệm vụ chính của giai đoạn 2 chương trình DSM được xây dựng trên cơ sở các kết quả của giai đoạn 1, và DSM sẽ được sử dụng như một công cụ để thực hiện quản lý phụ tải, cải thiện biểu đồ phụ tải và hệ số điền kín phụ tải Giai đoạn 2 của chương trình cũng sẽ tài trợ cho nhu cầu của EVN nhằm cải thiện cơ sở thông tin và dữ liệu, xác định các biện pháp hiệu chỉnh hệ số công suất, thực hiện các chương trình bảo tồn năng lượng khi các biện pháp quản lý phụ tải truyền thống không đem lại mức giá cắt giảm phụ tải mong muốn, giảm thiểu tác động của quá trình hợp lý hoá biểu giá đang diễn ra thông qua dịch vụ tư vấn cho các khách hàng về các biện pháp EE, tăng cường các dịch vụ DSM có khả năng đem lại lợi nhuận và cải tạo tình hình sử dụng năng lượng của chính bản thân EVN (Các giai đoạn tiếp theo sẽ

cố gắng thực hiện các chương trình DSM quy mô lớn do EVN và các PC chủ trì và cũng có thể bao gồm cả tài trợ cho thành lập đơn vị ESCO thuộc EVN,

và các giai đoạn này sẽ nằm trong khuôn khổ các hoạt động năng lượng tương lai của IDA/GEF)

Dự án giai đoạn 2 gồm 4 chương trình chính và các chương trình bổ trợ sau:

1 Chương trình giá điện theo thời gian: EVN sẽ lắp đặt 5600 công tơ điện theo thời gian TOU cho khoảng 4000 khách hàng lớn và trung bình để khuyến khích các khách hàng sử dụng hợp lý điện năng trong giờ cao điểm Hiện tại EVN đã lắp đặt công tơ TOU cho phần lớn khách hàng có công suất ≥50kVA chủ yếu là công nghiệp và thương mại Theo đánh giá thì chương trình này hiện đang đạt hiệu quả cao nhất

2 Chương trình thí điểm điều khiển phụ tải trực tiếp (DLC): Trong chương trình này EVN phối hợp với PC HCM và PC HN sẽ giới thiệu chương trình thí điểm DLC bằng hệ thống điều khiển sóng điện (ripple control) để cắt tải của khoảng 2000 điểm phụ tải của khách hàng (như điều hoà nhiệt độ, bình đun nước nóng ) với lượng công suất đỉnh cắt được khoảng 2700kW Theo

đó, EVN sẽ cắt cưỡng bức các thiết bị trong một số khoảng thời gian đã định mỗi năm (Cắt đỉnh 15phút/lần trong giờ cao điểm trên tổng số không quá 120 giờ) trong thời gian cao điểm của hệ thống Tuy nhiên, do mức độ am hiểu về

kỹ thuật và thiết bị của khách hàng còn hạn chế và mức khuyến khích tài chính đối với khách hàng còn thấp, khách hàng còn lo lắng về ảnh hưởng của chương trình đến tiện nghi sử dụng nên việc thực hiện chương trình này gặp nhiều khó khăn

3 Chương trình đèn compact (CFL): Theo số liệu thống kê, nước ta đang

sử dụng khoảng 55-60 triệu bóng đèn chiếu sáng dân dụng, trong đó khoảng 25-30 triệu bóng đèn huỳnh quang và 30-35 triệu bóng đèn sợi đốt Việc thay thế các loại đèn đó bằng đèn compact công suất 12-18W có công suất chiếu sáng tương đương với đèn sợi đốt có thể giảm đáng kể lượng điện năng tiêu

điểm Tuy nhiên, giá đèn compact tương đối cao (3-5 USD) so với đèn sợi đốt thông thường (0.2- 0.4 USD) Trong chương trình này EVN hỗ trợ khách hàng bằng cách mua khoảng 1 triệu bóng đèn compact sau đó phân phối với giá khuyến khích cho các hộ gia đình trong các khu vực phụ tải lớn và quá tải của hệ thống thông qua các văn phòng chi nhánh của các Điện lực, các quầy bán lẻ bóng đèn hoặc các tổ chức chính phủ Trong 3 năm thực hiện dự án, EVN sẽ áp dụng giảm giá, kết hợp với các hoạt động quảng bá để đẩy mạnh việc sử dụng đèn tiết kiệm năng lượng và việc giảm giá này sẽ giảm dần theo thời gian thực hiện chương trình (1.5USD/đèn cho 200.000 đèn đầu tiên, 1 USD/đèn cho 300.000 đèn tiếp theo và 0.6 USD/đèn cho 500.000 đèn còn lại)

4 Chương trình bóng đèn huỳnh quang gầy (đèn Tuýp gầy T-8): Đẩy mạnh việc sử dụng đèn tuýp gầy hiệu suất cao 36W, chấn lưu điện tử với công suất chiếu sáng và giá thành tương đương như bóng đèn T-12 40W nhưng tiêu thụ điện ít hơn 10% EVN sẽ hỗ trợ giá cho nhà sản xuất khuyến khích họ sản xuất các loại đèn T-8, chấn lưu điện tử và thực hiện các chương trình quảng bá để người dân chuyển sang dùng loại đèn này

Dự tính với 6 triệu đèn tuýp gầy và 1 triệu bóng đèn compact được đưa vào sử dụng sẽ tiết kiệm được khoảng 64kWh điện, cắt được 47MW nhu cầu công suất đỉnh

5 Các chương trình bổ trợ: EVN cũng sẽ triển khai các hoạt động phụ trợ

để giúp cho chương trình trên bao gồm:

- Nghiên cứu phụ tải: nhằm xác định dạng phụ tải, biểu đồ tiêu thụ điện, tiềm năng tiết kiệm điện

- Đánh giá và lập kế hoạch DSM: đánh giá hiệu quả thực hiện DSM, tư vấn miễn phí cho khách hàng các biện pháp giảm tiêu thụ điện năng, cải thiện

hệ số công suất

Kết luận:

Qua phân tích ở trên có thể thấy được việc ứng dụng DSM đã, đang và

sẽ mang lại hiệu quả rất lớn cả về kinh tế và môi trường

Việc ứng dụng DSM ở nước ta hiện nay đang ở những giai đoạn đầu, nhưng cũng có thể thấy được những lợi ích to lớn mà nó mang lại Nhưng vấn

đề nghiên cứu và ứng dụng DSM ở nước ta chủ yếu dựa trên những kinh nghiệm thực hiện DSM ở các nước Tây Âu, Bắc Mỹ và một số nước trong khu vực và mới thực hiện được một số biện pháp nên hiệu quả thật sự chưa cao

Để nâng cao hiệu quả của chương trình DSM, thì một trong những vấn

đề cần nghiên cứu hiện nay là phân tích được tỷ trọng của các thành phần phụ tải tham gia vào phụ tải đỉnh trong đồ thị phụ tải ngày của hệ thống điện, từ

đó lựa chọn được các giải pháp DSM phù hợp nhất cho mỗi loại phụ tải Đó chính là nội dung sẽ được đề cập trong chương tiếp theo

CHƯƠNG III – PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CƠ CẤU CÁC THÀNH PHẦN PHỤ TẢI TRONG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI HỆ

THỐNG ĐIỆN

3.1 Mở đầu

Tác động nhằm biến đổi san bằng đồ thị phụ tải hệ thống là một trong các mục tiêu chính của DSM Vấn đề đặt ra là phải có một cơ sở và định hướng cụ thể nào để lựa chọn và thực hiện các chương trình này Một cách trực tiếp là phải phân tích được cơ cấu thành phần các phụ tải tham gia vào đồ thị phụ tải hệ thống

Để phân tích cơ cấu các thành phần trong đồ thị phụ tải ngày của hệ thống điện có thể dùng các phương pháp sau:

• Đặt đồng hồ tự ghi (Các công tơ điện tử) tại tất cả các nút phụ tải của

hệ thống Đồng thời, xây dựng mạng lưới truy cập thông tin nhằm thu thập và tổng hợp số liệu phụ tải ghi được, từ đó xây dựng đồ thị phụ tải của hệ thống Phương pháp này có ưu điểm là đo và ghi lại chính xác phụ tải tại các thời điểm Song trong thực tế nước ta hiện nay, việc thực hiện phương pháp này rất khó khăn do lượng vốn đầu tư lớn để lắp đặt hệ thống đồng hồ tự ghi và mạng lưới thu thập số liệu gồm trang thiết bị và con người Mặt khác, tại các nút lớn, việc phân biệt ranh giới giữa các loại hộ tiêu thụ rất tương đối nên số liệu đem vào phân tích sẽ không đủ tin cậy Một nhược điểm nữa có thể thấy

là khi hệ thống truy cập thông tin bị sự cố hoặc bị lỗi thì toàn bộ số liệu sẽ bị phá huỷ, toàn bộ số liệu nghiên cứu sẽ bị mất

• Phương pháp so sánh đối chiếu: Không xét được đặc điểm riêng của các phụ tải và các ảnh hưởng khách quan nên độ tin cậy thấp

• Phương pháp phân tích cơ cấu đồ thị phụ tải dựa trên cơ sở các đặc trưng của đồ thị phụ tải thành phần Phương pháp này dựa trên các số liệu

thống kê điển hình, phân tích các đồ thị phụ tải này và dựa vào đó đưa ra kết luận Việc chọn các đồ thị điển hình được thực hiện một cách ngẫu nhiên và

xử lý bằng phương pháp xác suất vừa đảm bảo thu được các kết quả một cách nhanh chóng, khách quan, không tốn kém mà vẫn đảm bảo độ tin cậy cho việc thực hiện các chương trình DSM Chương này sẽ trình bày nội dung và kết quả phân tích cơ cấu đồ thị thị phụ tải của phương pháp này

3.2 Nội dung phương pháp

3.2.1 Phương pháp luận

Phương pháp phân tích cơ cấu thành phần phụ tải của đồ thị phụ tải hệ thống nhằm tính toán và chỉ ra tỷ lệ nhu cầu công suất tham gia của các khu vực phụ tải điển hình vào đồ thị phụ tải ngày của hệ thống Đồ thị phụ tải hệ thống được xây dựng từ việc tổng hợp các số liệu của các đồ thị phụ tải thành phần Tuy nhiên, khó khăn là ở chỗ rất khó thu thập được đầy đủ các thông tin

về đồ thị phụ tải vì nước ta chưa có một mạng lưới các thiết bị đo đếm và ghi lại các số liệu này một cách có hệ thống theo hình thức mạng máy tính để có thể truy cập, thu thập, tổng hợp và xử lý số liệu từ một trung tâm điều khiển thống nhất Khó khăn này có thể khắc phục được nếu chỉ dựa trên một số lượng nhất định số liệu biểu đồ phụ tải thành phần, có thể xây dựng được biểu

đồ phụ tải hệ thống đủ tin cậy Ý tưởng cơ bản của phương pháp này là ở chỗ

do các số liệu sau hoàn toàn xác định được:

- Điện năng tiêu thụ của toàn hệ thống cũng như của các khu vực phụ tải

- Một số lượng hạn chế biểu đồ phụ tải của các phụ tải cụ thể có tính điển hình cho các khu vực phụ tải mà nó nằm trong đó

Từ các số liệu này, ta xây dựng một cách gần đúng đồ thị phụ tải điển hình của từng khu vực phụ tải Sau đó tổng hợp các phụ tải điển hình cho từng khu vực phụ tải, ta sẽ xây dựng lên đồ thị phụ tải tổng của hệ thống Việc xây

dựng gần đúng các đồ thị phụ tải điển hình cho các khu vực phụ tải được tiến hành dựa trên các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải gồm: các thời đoạn công suất cực đại, trung bình và cực tiểu, giá trị các công suất cực đại, trung bình và cực tiểu hoặc các hệ số công suất tương ứng Từ các số liệu đồ thị phụ tải đã thu thập được (số liệu đầu vào), các đặc trưng nêu trên được tính theo xác suất Cách tính này sẽ tránh được tính mất tổng quát do hạn chế số lượng

số liệu đầu vào Kết quả thu được có thể tin cậy được Cụ thể theo lý thuyết xác suất, với một biến ngẫu nhiên rời rạc X có phân phối xác suất là:

Pi = P(X=xi), i = 1, 2, , N thì vọng số của X là số được xác định theo:

Tmax = E(Tmax) = ∑

=

N i

i T

i p T

1

max max (3-2)

Tmin = E(Tmin) = ∑

=

N i

i T

i p T

3.2.2 Cách lấy số liệu đồ thị phụ tải

1 Thu thập và phân loại số liệu về các đồ thị

phụ tải riêng biệt

2 Xác định các đặc trưng của các đồ thị phụ tải riêng biệt (Tmaxi, Ttbi, Tmini ), (Ktbi, Kmini)

3 Xác định các đặc trưng của các đồ thị phụ tải điển hình (Tmax, Ttb, Tmin ), (Ktb, Kmin) cho các

khu vực phụ tải theo xác suất

4 Tính các đặc trưng công suất của các đồ thị

phụ tải điển hình (Pmax, Ptb, Pmin)

5 Xây dựng đồ thị các khu vực phụ tải

điển hình

6 Xác định thành phần phụ tải khu vực tham

gia vào đồ thị phụ tải hệ thống

Hình 3.1 S ơ đồ khối phương pháp phân tích đồ thị phụ tải

- Đồng hồ tự ghi: Cho phép theo dõi liên tục công suất truyền tải qua thiết bị đo

- Các thiết bị đo điện tự động ghi giá trị công suất và điện năng qua nó trong một đơn vị thời gian đã lập trình trước

- Số liệu lấy được nhờ sự theo dõi và ghi chép của các nhân viên vận hành tại các nơi đặt thiết bị đo công suất Theo A0, chu kỳ lấy số liệu thường là từng giờ một

3.2.3 Thông tin đặc trưng của đồ thị phụ tải

Từ các số liệu của đồ thị phụ tải, các đặc trưng sau luôn xác định được:

- Điện năng đơn vị: là lượng điện năng phát, truyền hoặc tiêu thụ trong một đơn vị thời gian Ví dụ điện năng ngày (Ang)

- Công suất cực đại, cực tiểu trong một chu kỳ thời gian được xem xét

Ví dụ: Công suất cực đại, cực tiểu trong ngày (Pmaxng, Pminng)

Chi tiết hơn gồm các số liệu như công suất tại từng đơn vị thời gian lấy số liệu Ví dụ công suất trong từng giờ Pt

3.2.4 Thông tin đầu vào

Thông tin đầu vào cho phân tích cấu trúc thành phần phụ tải là thông số đặc trưng của các đồ thị phụ tải

Để thuận tiện cho việc tính toán, thống kê và tăng độ chính xác của khi nghiên cứu, chia các phụ tải thành 5 thành phần có tính chất tương đối giống nhau là:

• Ánh sáng sinh hoạt

• Thương mại

• Công nghiệp

• Dịch vụ công cộng

• Nông nghiệp

Sau đó, từ mỗi thành phần lại chia ra nhiều ngành con, và lựa chọn một

số đồ thị phụ tải ngày trung bình của các ngành con này để tính toán Số lượng các đồ thị phụ tải điển hình phụ thuộc vào tỷ lệ của ngành con đó trong phụ tải thành phần Từ các đồ thị phụ tải riêng biệt của các ngành con tiến hành thống kê số liệu và xây dựng nên đồ thị phụ tải điển hình của từng khu vực kinh tế

Đồ thị phụ tải được dùng trong phân tích là đồ thị phụ tải ngày

Thông số của đồ thị phụ tải là công suất theo từng giờ

3.2.5 Các giả thiết

Giả thiết 1: Từ số liệu hóa đơn thanh toán tiền điện của các khu vực

phụ tải trong từng chu kỳ nhất định, hoàn toàn có thể có được các con số về điện năng tiêu thụ tháng và do đó tính được giá trị trung bình điện năng tiêu thụ của từng ngày Thống kê chỉ ra rằng tỉ trọng tiêu thụ điện năng chủ yếu nằm ở các khu vực công nghiệp, ánh sáng sinh hoạt, thương mại Khu vực nông nghiệp và giao thông vận tải thường chiếm một lượng nhỏ Do đó, trong phân tích cơ cấu thành phần phụ tải của đồ thị phụ tải các số liệu chủ yếu tập chung ở 3 khu vực: công nghiệp, ánh sáng sinh hoạt, thương mại Trong một phạm vi phụ tải đã khoanh vùng nhất định, số liệu thống kê điện năng sẽ được lấy cho tất cả các phụ tải thuộc khu vực đó

Giả thiết 2: Các số liệu thống kê cùng cho thấy đỉnh của đồ thị phụ tải

thường chỉ xuất hiện rõ nét từ một đến hai lần, thường là hai lần Đỉnh thứ nhất thường xuất hiện trong nửa ngày đầu (0-12h) tại 8 đến 10 giờ sáng Đỉnh thứ hai thường xuất hiện trong nửa ngày sau (12-24h) tại 6 đến 10h tối Khi phân tích và tính toán, ta giả thiết rằng các đồ thị phụ tải có hai đinh trong hai thời đoạn 0-12 giờ và 13-24 giờ

Giả thiết 3: Đồ thị điển hình xấp xỉ sẽ có dạng bậc thang 3 cấp ứng với

các giá trị công suất cực đại, trung bình và cực tiểu Tương ứng là các thời đoạn công suất đạt cực đại, trung bình và cực tiểu Việc chia ra thành nhiều cấp hơn sẽ càng làm cho dạng đồ thị điển hình được mịn và chi tiết hơn Tuy nhiên, với số lượng tính toán sẽ tăng lên nhiều và có thể có kết quả khác thường làm giảm đáng kể ý nghĩa của giá trị thu được

Giả thiết 4: Các đồ thị phụ tải của các phụ tải trong từng ngành nhỏ có

dạng tương tự nhau Các thời đoạn công suất phụ tải cực trị gần trùng nhau Trong tính toán không xét đến độ lớn của công suất của các phụ tải mà chỉ quan tâm đến các thời đoạn các phụ tải đó đạt cực trị Nói khác đi, ta chỉ xem xét đồ thị phụ tải với trục công suất lấy giá trị tương đối

3.2.6 Xác định các khoảng thời gian công suất cực đại, cực tiểu và trung bình

3.2.6.1 Xác định các thời đoạn T max , T tb và T min của đồ thị phụ tải các ngành nhỏ

- Từ một đồ thị phụ tải ngày có công suất thay đổi liên tục theo thời gian t,

ta tiến hành đẳng trị thành đồ thị phụ tải có 3 bậc công suất: Pmax, Pmin, Ptb cho

cả hai thời đoạn từ 0-12 giờ và từ 13-24 giờ Với Pmax, Pmin, Ptb là công suất cực đại, cực tiểu và trung bình trong mỗi thời đoạn

- Các thời đoạn công suất cực đại, cực tiểu và trung bình tương ứng: Tmax,

Kmin=Pmin/Pmax

Từ các đồ thị phụ tải tổng của từng ngành nhỏ, xác định các đặc trưng trên như sau:

- Thời gian công suất cực đại (Tmax1, Tmax2):

Tmax1=∀ti{Pi≥Pmin(1÷12)+0.67.(Pmax(1÷12)-Pmin(1÷12)); i:1÷12} (3-4) Cho thời đoạn từ 1÷12 giờ và

Tmax2=∀ti{Pi≥Pmin(13÷24)+0.67.(Pmax(13÷24)-Pmin(13÷24)); i:13÷24} (3-5) Cho thời đoạn từ 13÷24 giờ

- Thời gian công suất cực tiểu (Tmin1, Tmin2):

Tmin1=∀ti{Pi≥Pmin(1÷12)+0.33.(Pmax(1÷12)-Pmin(1÷12)); i:1÷12} (3-6) Cho thời đoạn từ 1÷12 giờ và

Tmin2=∀ti{Pi≥Pmin(13÷24)+0.33.(Pmax(13÷24)-Pmin(13÷24)); i:13÷24} (3-7) Cho thời đoạn từ 13÷24 giờ

- Thời gian công suất trung bình (Ttb):

Ttbj = 24-Tmaxj-Tminj; j=1 hoặc 2 (3-8)

Pi: Công suất phụ tải của ngành tại giờ thứ i,

ti: giờ thứ i tương ứng với công suất phụ tải Pi

Pmax(1÷12), Pmax(13÷24), Pmin(1÷12), Pmin(13÷24): Công suất cực đại và cực tiểu trong các thời đoạn từ 1÷12 giờ và từ 13÷24 giờ

Chỉ số 1 và 2 tương ứng các giá trị T lần lượt thuộc các thời đoạn từ 1÷12 giờ

và từ 13÷24 giờ

3.2.6.2 Tính toán T max , T tb và T min của đồ thị phụ tải các khu vực

Các giá trị Tmax, Ttb và Tmin của đồ thị phụ tải các khu vực kinh tế được