Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp quản lý sử dụng điện các Cơ sở chế biến lúa gạo thuộc huyện Châu Thành - Tiền Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dựa vào tình hình tiêu thụ điện của hộ chế biến lúa gạo tại huyện Châu Thành trong thời gian qua, luận văn phân tích và đề xuất giải pháp quản lý sử dụng điện các Cơ sở chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang nhằm đáp ứng yêu cầu của chương trình sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả trên địa bàn quản lý của EVN SPC trong những năm tới. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Quản lý năng lượng: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp quản lý sử dụng điện các Cơ sở chế biến lúa gạo thuộc huyện Châu Thành - Tiền Giang

LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo EVN SPC đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi đƣợc học tập, nâng cao kiến thức. Xin ghi ơn Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Điện lực, Phòng Đào tạo và Khoa Sau đại học của Nhà Trƣờng cùng Quý Thầy Cô đã giảng dạy trong chƣơng trình Cao học Quản lý Năng lƣợng Khóa II, những Ngƣời đã truyền đạt cho tôi những kiến thức hữu ích về Quản lý năng lƣợng, làm cơ sở cho tôi thực hiện nghiên cứu này. Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sự cảm kích tới Thầy TS. Trần Hồng Nguyên đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận văn. Ngoài ra, Xin cảm ơn Điện lực Châu Thành – Tiền Giang đã tạo điều kiện và cung cấp dữ liệu để luận văn có tính thực tế cao. Trong quá trình viết bài khó có thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận đƣợc sự góp ý của Thầy cô giáo cũng nhƣ của các bạn đồng nghiệp.
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS Trần Hồng Nguyên. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Thái Lạc Hồng
MỤC LỤC I. Mở đầu.............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................................2 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................................2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu ..........................................................................................................2 6. Dự kiến kết quả và những đóng góp của luận văn (Giả thuyết khoa học) ...............3 II. Kết luận và kiến nghị ................................................................................................................3 Chƣơng 1 ................................................................................................................................................4 TỔNG QUAN CHUNG VỀ QUẢN LÝ SỬ DỤNG ĐIỆN .................................................4 1.1 Quản lý sử dụng điện ...............................................................................................................4 1.2 Giải pháp kỹ thuật .....................................................................................................................4 1.2.1 Kinh nghiệm của trong và ngoài nƣớc về áp dụng mô hình DSM ..........................8 1.2.2 Phƣơng pháp luận trong nghiên cứu phụ tải ..................................................................14 1.3 Giải pháp công nghệ .............................................................................................................. 20 1.4 Giải pháp sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả ............................................................... 30 Chƣơng 2 .............................................................................................................................................. 33 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TIÊU THỤ ĐIỆN CÁC CƠ SỞ CHẾ BIẾN LÚA GẠO HUYỆN CHÂU THÀNH, TỈNH TIỀN GIANG ............................... 33 2.1 Giới thiệu về Điện lực Châu Thành .................................................................................. 33 2.2 Phân tích tiêu thụ điện cơ sở chế biến lúa gạo.............................................................. 37 2.2.1 Đặc điểm biểu đồ phụ tải theo mùa vụ ............................................................................ 37 2.2.2 Tình hình cung cấp điện phục vụ chế biến lúa gạo. .................................................... 39 2.2.3 Khái quát quy trình chế biến lúa gạo ............................................................................... 39 2.3 Phân tích biểu đồ phụ tải ..................................................................................................... 44 2.4 Tác động giá điện và tổn thất điện năng trong chế biến lúa gạo ............................ 55 2.4.1 Phân tích tác động giá điện đối với thời điểm sản xuất của cơ sở chế biến lúa gạo ....................................................................................................................... 56 2.4.2 Tổn thất điện năng từ cơ sở chế biến lúa gạo ................................................................ 60 2.5 Thực trạng hiệu suất tiêu hao điện của các cơ sở chế biến lúa gạo ....................... 61 2.6 Thực trạng công tác quản lý sử dụng điện đối với khách hàng sử dụng điện trong sản xuất ..................................................................................................................................62 2.6.1 Công tác quản lý sử dụng điện ........................................................................................... 62 2.6.2 Hoạt động quản lý phụ tải .................................................................................................... 65 Chƣơng 3 .............................................................................................................................................. 67 CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ SỬ DỤNG ĐIỆN CHO MỘT SỐ CƠ SỞ CHẾ BIẾN LÚA GẠO Ở HUYỆN CHÂU THÀNH – TIỀN GIANG .................................................. 67
3.1 Nhu cầu sử dụng điện trong chế biến lúa gạo ............................................................... 67 3.2.1 Giải pháp dịch chuyển phụ tải ............................................................................................ 69 3.2.2 Giải pháp đầu tƣ xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu công tơ từ xa ..................... 74 3.2.3 Giải pháp quản lý tiêu thụ công suất phản kháng ........................................................ 77 3.2.4 Giải pháp sử dụng hiệu quả và tiết kiệm điện năng .................................................... 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................................... 87 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 89 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT EVN : Tập đoàn Điện lực Việt Nam EVN SPC : Tổng công ty Điện lực miền Nam DSM Demand Side Management ĐTPT : Đồ thị phụ tải ĐGTX : Đo ghi từ xa HTĐĐ : Hệ thống đo đếm TKĐ : Tiết kiệm điện TOU : Time of Use (Biểu giá điện theo thời gian ) HTĐ : Hệ thống điện Global System for Mobile Communication (Hệ thống thông tin GSM : di động toàn cầu) RF : Radio Frequency (Tần số Radio) LAN : Local Access Network (Mạng máy tính nội bộ) WAN Wide Access Netwok (Mạng máy tính diện rộng) PLC Power Line Communication (Truyền tín hiệu bằng dây dẫn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Sản lƣợng điện theo thành phần phụ tải năm ........................................... 35 Bảng 2.2 Tỉ lệ điện dùng để phân phối (tổn thất) ................................................... 36 Bảng 2.3 Kết quả thống kê thực hiện độ tin cậy cấp điện ....................................... 36 Bảng 2.4 Điện năng tiêu thụ chế biến lúa gạo năm 2013 - 2015 ............................. 37 Bảng 2.5 Công suất sử dụng điện chế biến lúa gạo theo thời gian/ngày(XT477) .... 44 Bảng 2.5 Công suất sử dụng điện chế biến lúa gạo theo thời gian/ngày(XT472) Bảng 2.6 Công suất sử dụng điện chế biến lúa gạo theo thời gian/ngày (XT471) Bảng 2.7 Tần suất xuất hiện Tmin ngày các cơ sở chế biến lúa gạo ....................... 47 Bảng 2.8 Tần suất xuất hiện Tmin ngày các cơ sở chế biến lúa gạo ....................... 48 Bảng 2.9 Tần suất xuất hiện Pmax, Ptb, Pmin theo ngày ....................................... 53 Bảng 2.10 Thông số P (kWh), Q(kVarh, Cosphi .................................................... 57 Bảng 2.11 Tiêu thụ điện năng ngày thông qua các thống số kỹ thuật ..................... 58 Bảng 2.12 Suất tiêu hao năng lƣợng của các cơ sở chế biến lúa gạo ...................... 61
Bảng 3.1 Quy hoạch diện tích sản xuất lúa trên cánh đồng lớn .... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.2 Sản lƣợng điện tiêu thụ theo biểu giá thời gian ....................................... 69 Bảng 3.3 Điện năng tiêu thụ Công ty Thành Phong Phú 2013, 2014, 2015 ............ 71 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Các mục tiêu về dạng đồ thị phụ tải khi thực hiện DMS ............................ 5 Hình 1.2 Mô hình Công nghệ kinh doanh .............................................................. 23 Hình 1.3 Mô hình kết nối công tơ đến Server ........................................................ 24 Hình 1.4 Mô hình tổng thể mạng PLC hai chiều .................................................... 25 Hình 1.5 Mô hình kết nối cầu thông tin ................................................................. 26 Hình 1.6 Chuỗi cung ứng hệ thống tự động hóa đo đếm điện năng ........................ 27 Hình 2.1Mô hình lò sấy lúa ................................................................................... 40 Hình 2.2 Quy trình chế biến lúa gạo ...................................................................... 41 Hình 2.3 Mô hình thu gọn công đoạn chế biến lúa gạo .......................................... 42 Hình 2.4 Quy trình chế biến củi trấu ...................................................................... 43 Hình 2.5 Mô hình máy ép củi trấu ......................................................................... 43 Hinh 3.1 Sơ đồ phƣơng thức hợp đồng ESCO ....................................................... 87 Biểu đồ 2.1Phụ tải 5 thành phần thƣơng phẩm năm 2014 ...................................... 35 Biểu đồ 2.2 Điện năng tiêu thụ theo tháng 2013.................................................... 38 Biểu đồ 2.3 Điện năng tiêu thụ theo tháng 2014.................................................... 38 Biểu đồ 2.4 Điện năng tiêu thụ theo tháng 2015.................................................... 38 Biểu đồ 2.5 Phụ tải ngày cơ sở chế biến lúa gạo tuyến 477 Tân Hƣơng ................. 45 Biểu đồ 2.6 Phụ tải ngày cơ sở chế biến lúa gạo tuyến 472 Cây Lậy ...................... 46 Biểu đồ 2.7 Phụ tải ngày cơ sở chế biến lúa gạo tuyến 471 Tân Hƣơng ................. 47 Biểu đồ 2.8 Phụ tải ngày các cơ sở chế biến lúa gạo trên từng xuất tuyến .............. 54 Biểu đồ 2.9 Biểu đồ phụ tải ngày XNTN Cửu Long .............................................. 57 Biểu đồ 2.10 Phụ tải ngày DNTT Đức Thành ........................................................ 59 Biểu đồ 2.11 Suất tiêu hao năng lƣợng .................................................................. 62 Biểu đồ 3.1Điện năng tiêu thụ các cơ sở chế biến lúa gạo năm 2013, 2014, 2015 .. 70
I. Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam đang trong giai đoạn đẩy nhanh tiến độ công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc, không ngừng thu hút đầu tƣ nƣớc ngoài, nên không thể tránh khỏi việc tiêu thụ nhiều điện năng cho công nghiệp và nông nghiệp. Thời gian qua, ngành điện đã có nhiều nỗ lực để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng điện phục vụ đời sống sinh hoạt, sản xuất kinh doanh và an ninh quốc phòng. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, ngoài việc chủ động đầu tƣ phát triển các nguồn điện thì biện pháp hữu hiệu là sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả. Nhiều nƣớc trên thế giới đã áp dụng hình thức tính giá điện theo biểu giá thời gian để điều chỉnh chế độ tiêu thụ điện của các hộ sử dụng điện.Với mục tiêu cắt giảm phụ tải đỉnh của hệ thống điện trong thời gian cao điểm, việc điều chỉnh phụ tải là một hình thức quản lý nhu cầu điện nhằm khuyến khích hộ sử dụng điện chủ động điều chỉnh nhu cầu sử dụng điện theo biểu giá có lợi ích kinh tế cho hộ sử dụng điện và cho xã hội. Mặc khác, tốc độ tăng trƣởng nhu cầu điện thƣơng phẩm thuộc khu vực phía Nam tăng bình quân trên 10% năm. Trong đó, ngành chế biến lúa gạo ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long phát triển vƣợt bậc về diện tích, năng suất, sản lƣợng. Năm 1997, diện tích canh tác toàn vùng chỉ có 3,4 triệu lƣợt ha, đến cuối năm 2013 tăng lên 4,2 triệu lƣợt ha; năng suất lúa từ 3,98 tấn/ha tăng lên 5,86 tấn/ha; sản lƣợng lúa từ 14 triệu tấn tăng lên 25 triệu tấn. Lƣợng gạo xuất khẩu hàng năm của Đồng bằng sông Cửu Long chiếm trên 90% lƣợng gạo xuất khẩu cả nƣớc, dẫn đến nhu cầu sử dụng điện trong chế biến lúa gạo tăng cao. Hiện nay khu vực phía Nam đang tiếp nhận nguồn điện từ miền Bắc và miền Trung, dự báo cung cấp điện trong những năm sắp tới mặc dù đảm bảo nhƣng vẫn trong tình trạng căng thẳng nhất là các tháng mùa khô. Có một số thời điểm nhu cầu phụ tải rất cao, hệ thống điện vận hành trong tình trạng bất lợi, khả năng dự phòng hạn chế dẫn đến tình trạng mất cân bằng cung và cầu điện là tất yếu. Nhận thức đƣợc tầm quan trọng của vấn đề đặt ra và đáp ứng đƣợc nhu cầu công việc tại cơ quan, tác giả đề xuất hƣớng nghiên cứu của đề tài luận văn tốt 1
nghiệp Thạc sĩ “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp quản lý sử dụng điện các Cơ sở chế biến lúa gạo thuộc huyện Châu Thành–Tiền Giang”. 2. Mục đích nghiên cứu Dựa vào tình hình tiêu thụ điện của hộ chế biến lúa gạo tại huyện Châu Thành trong thời gian qua, luận văn phân tích và đề xuất giải pháp quản lý sử dụng điện các Cơ sở chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang nhằm đáp ứng yêu cầu của chƣơng trình sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả trên địa bàn quản lý của EVN SPC trong những năm tới. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Khảo sát tình hình tiêu thụ điện, thu thập dữ liệu sử dụng điện của hộ tiêu thụ điện chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang trong giai đoạn năm 2013-2014, các tháng đầu năm 2015 - Khảo sát quy trình, quy định quản lý tiêu thụ điện dùng trong chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang. - Phân tích, đánh giá tình hình tiêu thụ điện và quản lý sử dụng điện trong chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang trong thời gian qua. - Nghiên cứu khả năng sử dụng công nghệ đo đếm điện năng từ xa để thu thập số liệu tiêu thụ điện thực tế của hộ tiêu thụ điện năng trong kinh doanh. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Việc sử dụng điện năng của một số hộ sử dụng điện trong chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành - Tiền Giang. - Phạm vi nghiên cứu: Các Cơ sở chế biến lúa gạo ở huyện Châu Thành - Tiền Giang. - Thời gian nghiên cứu: năm 2013, 2014 và 05 tháng đầu năm 2015. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập, thống kê, tổng hợp số liệu. - Phƣơng pháp tiếp cận, đánh giá: Tiếp cận thực tiễn nhu cầu và hành vi của cơ sở để phát hiện các vấn đề nghiên cứu, đối tƣợng nghiên cứu và những đặc trƣng của các đối tƣợng nhằm giải quyết mục tiêu nghiên cứu đề ra. 2
- Phƣơng pháp luận: Phƣơng pháp phân tích cơ cấu thành phần phụ tải là kết hợp các phƣơng pháp tính toán các đặc trƣng của đồ thị phụ tải ngày với lý thuyết xác suất và thống kê số liệu đồ thị phụ tải ngày 6. Dự kiến kết quả và những đóng góp của luận văn (Giả thuyết khoa học) - Khả năng ứng dụng trong việc điều chỉnh phụ tải trong thời gian cao điểm hoặc trong các điện kiện bất thƣờng của hệ thống điện. - Các Công ty Điện lực chủ động đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của hộ tiêu thụ, xây dựng hệ thống liên kết phối hợp và tƣơng tác chặt chẽ hơn với khách hàng hỗ trợ thực hiện các đề án, chƣơng trình sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả, nhƣ mô hình công ty dịch vụ năng lƣợng Esco. - Chƣơng trình, kế hoạch hành động. II. Kết luận và kiến nghị - Những đóng góp của luận văn. - Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo. 3
Chƣơng 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ QUẢN LÝ SỬ DỤNG ĐIỆN 1.1 Quản lý sử dụng điện Chƣơng trình quản lý nhu cầu phụ tải (DSM) là tập hợp các giải pháp kỹ thuật - công nghệ - kinh tế - xã hội nhằm sử dụng điện một cách hiệu quả và tiết kiệm, thông qua việc quản lý thời điểm sử dụng, thời gian sử dụng hoặc sản lƣợng điện tiêu thụ phía khách hàng tiêu thụ. Hầu hết các nghiên cứu ứng dụng DSM đƣợc xây dựng dựa trên hai chiến lƣợc  Nâng cao hiệu suất sử dụng điện cho các hộ dùng điện. Nhằm giảm nhu cầu điện năng một cách hợp lý.  Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất. Quá trình quản lý nhu cầu tiêu thụ điện thông qua sự trao đổi hai chiều giữa đơn vị cung cấp điện và khách hàng. Việc phân loại để thực hiện các giải pháp quản lý dựa trên các đặc tính khác nhau của tải, chẳng hạn nhƣ nhóm phụ tải, thời gian tính toán điều khiển cần thiết và bản chất của phụ tải đƣợc điều khiển. Do đó đề tài đƣợc xây dựng dựa trên ba giải pháp chính  Giải pháp kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng mô hình dịch chuyển phụ tải  Giải pháp công nghệ: Xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu từ xa phục vụ cho công tác quản lý kinh doanh điện năng,  Giải pháp kinh tế và xã hội: Xây dựng và triển khai các chƣơng trình sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả. 1.2 Giải pháp kỹ thuật Các giải pháp DSM phổ biến hiện nay trên thế giới đƣợc ứng dụng nhằm đạt đƣợc 6 mục tiêu cơ bản về dạng đồ thị phụ tải nhƣ đƣợc mô tả trong Hình 1-1 sau: 4
a. Cắt giảm đỉnh b. Lấp thấp điểm c. Chuyển dịch phụ tải d. Biện pháp bảo tồn e. Tăng trƣởng dòng điện g. Biểu đồ phụ tải linh hoạt Hình 1.1 Các mục tiêu về dạng đồ thị phụ tải khi thực hiện DMS a. Cắt giảm đỉnh Đây là biện pháp khá thông dụng để giảm phụ tải đỉnh trong các giờ cao điểm của hệ thống điện nhằm 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 từ xa hoặc trực tiếp từ hộ tiêu thụ. Ngoài ra bằng chính sách giá điện cũng có thể đạt đƣợc mục tiêu này. Ưu điểm:  Hạn chế rũi ro sự cố hệ thống điện vận hành trong thời điểm phụ tải đỉnh.  Giảm chi phí quy động nguồn phát điện bổ sung. Hạn chế:  Tăng giá thành sản phẩm cho các doanh nghiệp không có khả năng bố trí sản xuất, kinh doanh ngoài giờ cao điểm.  Chí phí đầu tƣ hệ thống thu thập, điều khiển dữ liệu từ xa. b. Lấp thấp điểm Đây là biện pháp truyền thống thứ hai để điều khiển dòng điện. Lấp thấp điểm là tạo thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm. Điều này đặc biệt hấp dẫn nếu nhƣ 5
giá điện cho các phụ tải dƣới đỉnh nhỏ hơn giá điện trung bình. Thƣờng áp dụng biện pháp này khi công suất thừa đƣợc sản xuất bằng nhiên liệu rẻ tiền.. Có thể lấp thấp điểm bằng các kho nhiệt (nóng, lạnh) xây dựng các nhà máy thuỷ điện tích năng, nạp điện cho ăcqui, ô tô điện. . . Ưu điểm:  Tận dụng tối đa các nguồn phát sử dụng năng lƣợng sạch và năng lƣợng thu hồi, tái tạo nhƣ tránh đƣợc hiện tƣợng xả nƣớc thuỷ điện) hoặc hơi thừa (nhiệt điện)  Tăng sản xuất, kinh doanh phát triển kinh tế đất nƣớc Hạn chế:  Kết quả là gia tăng tổn thất điện năng thƣơng mại .  Tốn kém chi phí đầu tƣ xây dựng nguồn tích trữ. c. Chuyển dịch phụ tải Chuyển dịch phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm. Kết quả là giảm đƣợc công suất đỉnh song không làm thay đổi điện năng tiêu thụ tổng. Các ứng dụng phổ biến trong trƣờng hợp này là các kho nhiệt, các thiết bị tích năng lƣợng, lập lịch sản xuất theo ca và thiết lập hệ thống giá điện thật hợp lý. Ưu điểm:  Dễ thực hiện, thông qua hình thức ứng dụng giá điện theo thời gian sử dụng.  Lợi ích chung cho cá thể, doanh nghiệp sản xuất và xã hội. Hạn chế:  Khó khăn trong bố trí lịch sản xuất, phụ tải thấp thƣờng rơi vào thời điểm ban đêm.  Tăng chi phí nhân công cho doanh nghiệp sản xuất.  Rủi ro chậm trễ tiến độ giao hàng. d. Biện pháp bảo tồn Đây là biện pháp giảm tiêu thụ cuối cùng dẫn tới giảm điện năng tiêu thụ tổng nhờ việc nâng cao hiệu năng của các thiết bị dùng điện. Ưu điểm:  Giảm chi phí xây dựng nguồn phát, truyền tải điện; Hạn chế tối đa sử dụng năng lƣợng hóa thạch gây tác động cho môi trƣờng, biến đổi khí hậu.  Lợi ích chung cho toàn xã hội. 6
Hạn chế:  Các thiết bị sử dụng điện hiệu suất cao còn hạn chế về chủng loại, giá thành cao.  Khả năng tiếp cận của khách hàng còn hạn chế, do thiếu thông tin và tƣ vấn.  Chi phí đầu tƣ ban đầu cao, thời gian hoàn vốn dài. e. Tăng trƣởng dòng điện Tăng thêm khách hàng mới (Chƣơng trình điện khí hoá nông thôn là một ví dụ) dẫn tới tăng cả công suất đỉnh và tổng điện năng tiêu thụ. Ưu điểm:  Tạo động lực trong phát triển kinh tế vùng miền,  Thực hiện theo chủ trƣơng phát triển nông thôn mới của Chính phủ (Điện Đƣờng Trƣờng Trạm) góp phần xóa đói giảm nghèo, nâng cao dân trí trong cộng đồng các dân tộc thiểu số ở Việt Nam. Hạn chế:  Nguồn phát điện còn hạn chế, sử dụng nhiều năng lƣợng hóa thạch trong sản xuất điện, tổn hại đến môi trƣờng, tài nguyên khoáng sản của Việt Nam.  Tăng chi phí đầu tƣ, vận hành hệ thống điện. f. Biểu đồ phụ tải linh hoạt Biện pháp này xem độ tin cậy cung cấp điện nhƣ một biến số trong bài toán lập kế hoạch tiêu dùng và do vậy đƣơng nhiên có thể cắt điện khi cần thiết. Kết quả là công suất đỉnh và cả điện năng tiêu thụ tổng có thể giảm theo. Ưu điểm:  Khả năng xử lý linh hoạt trong vận hành hệ thống điện, giảm chi phí đầu tƣ và sửa chữa.  Hiệu quả trong hoạt động mua bán điện theo thị trƣờng cạnh tranh. Hạn chế:  Khó khăn trong xây dựng đơn giá áp dụng.  Giảm doanh thu đối với ngành điện. 7
1.2.1 Kinh nghiệm của trong và ngoài nƣớc về áp dụng mô hình DSM Có ba mô hình về quản lý phụ tải đã đƣợc áp dụng ở các nƣớc khác nhau trên thế giới, nó biểu hiện trạng thái hệ thống điện của mỗi nƣớc, đặc trƣng của hệ thống điện trƣớc đó. Dƣới đây là những mô hình thực hiện DSM. a. Mô hình những quy tắc Đây là mô hình đƣợc áp dụng chủ yếu ở các nƣớc mà Nhà nƣớc giữ vai trò điều hoà lớn nhƣ Hoa Kỳ và Canada cũng nhƣ một số nƣớc nhỏ ở Châu âu nhƣ Đan Mạch và Hà Lan. Với mô hình này, ngƣời ta áp dụng hai từ "độc quyền" để đƣa ra các guyên tắc về tiêu dùng điện nhằm đạt đƣợc các mục tiêu khi thực hiện DSM. Mô hình này có 4 đặc trƣng chủ yếu sau:  Nhà nƣớc uỷ quyền cho các Công ty phân phối để các Công ty này có thể quản lý phụ tải với chức năng là ngƣời đáp ứng phụ tải điện. Các Công ty phân phối phải thực hiện công việc quản lý phụ tải trên cơ sở định hƣớng mà Nhà nƣớc đã chỉ ra với mục tiêu lợi ích toàn cộng đồng là lớn nhất.  Để có thể giải quyết các khó khăn gặp phải khi các đơn vị điện lực thực hiện công việc quản lý, Nhà nƣớc cần xây dựng một kế hoạch thích hợp giữa khả năng cung cấp và phụ tải yêu cầu bằng việc buộc các Công ty phân phối điện thực hiện một chƣơng trình cung cấp vì lợi ích tổng thể đi từ việc phân tích kinh tế của việc thực hiện DSM sẽ đƣợc áp dụng.  Nhà nƣớc giữ vai trò là ngƣời điều hoà sẽ xây dựng các cơ chế và khuyến khích tài chính để có thể năng động hoá tính độc quyền của ngành điện khi thực hiện công việc quản lý phụ tải đối với các hộ tiêu thụ.  Trong quá trình thực hiện kế hoạch, phải có sự tham gia từ phía hộ tiêu thụ, các đơn vị phân phối bán điện trực tiếp, phía Nhà nƣớc và các chuyên gia trong lĩnh vực quản lý phụ tải điện. b. Mô hình hợp tác Đây là mô hình thực hiện DSM với mục đích là các bên tham gia hệ thống điện cùng nhau thực hiện vì lợi ích của hệ thống, của Nhà nƣớc và của ngƣời tiêu dùng. Mô hình này đang áp dụng ở một số nƣớc Châu Âu nhƣ Đức, Pháp, Tây Ban Nha và Italia. Trong viễn cảnh mà chính sách bảo vệ môi trƣờng đã trở thành một chính sách hết sức quan trọng, Nhà nƣớc thƣờng có những thƣơng lƣợng với các bộ, ngành về 8
việc giám sát thực hiện các mục tiêu của chƣơng trình DSM mà các ngành thực hiện. Đồng thời, Nhà nƣớc cũng muốn mở rộng việc nghiên cứu, sản xuất điện năng từ những nguồn năng lƣợng mới hoặc năng lƣợng tái tạo. Còn về phía phụ tải là những chiến dịch vận động tiết kiệm năng lƣợng dƣới nhiều hình thức khác nhau kết hợp với các chính sách về giá đánh vào các hộ sử dụng điện trong thời kỳ cao điểm. Ngoài ra, có một số những khuyến khích đƣợc đƣa vào trong chƣơng trình DSM xuất phát từ tính độc quyền của thị trƣờng năng lƣợng, hộ tiêu thụ bắt buộc phải có những hợp tác với phía nhà sản xuất nếu nhƣ họ muốn có mặt trong hệ thống và điều đó cho phép thực hiện tốt DSM theo cả hai khía cạnh là tiết kiệm điện năng và giảm công suất ở giờ cao điểm. c. Mô hình cạnh tranh Trong mô hình này, các Công ty Điện lực đƣợc tự do trong hoạt động vận hành. Đây là mô hình đƣợc áp dụng ở vƣơng quốc Anh và Nauy. Tại đây, ngƣời ta đặt ra các cơ sở của mô hình DSM cạnh tranh theo những đặc trƣng của ngành công nghiệp tự do. Ngành công nghiệp điện đƣợc tái cấu trúc và mang ba đặc trƣng sau:  Một thị trƣờng mở trong sản xuất.  Một mạng lƣới truyền tải mở, về nguyên tắc nó vận hành nhƣ một hệ thống truyền tải chung trên cơ sở không phân tách với những điều kiện để đƣợc vào hệ thống và hiệu ứng giá.  Một hệ thống đảm bảo sự kết hợp về mặt kỹ thuật theo những thủ tục mà phía nhà nƣớc yêu cầu. Các tác động về giá dùng trong chƣơng trình DSM Khi áp dụng DSM doanh thu của các Điện lực có thể bị giảm đi và do chi phí đầu tƣ cho DSM, điều đó sẽ dẫn đến giá điện có thể tăng. Sử dụng biểu giá điện năng hợp lý là giải pháp làm thay đổi đặc tính tiêu dùng điện năng của hệ thống giúp cho san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống. Các giải pháp DSM đều bị tác động bởi ba loại biểu giá sau: a. Giá theo thời điểm sử dụng (TOU): Mục tiêu chính của TOU là điều hòa phụ tải điện hệ thống sao cho phù hợp với khả năng cung cấp đem lại lợi ích cho cả ngành điện lẫn khách hàng. Hiện nay 9
đã có nhiều nƣớc áp dụng TOU và thu đƣợc những kết quả bƣớc đầu trong lĩnh vực điều khiển dòng điện phụ tải nhƣ Hàn Quốc, Thái Lan, Đài Loan. Ưu điểm:  Không tốn kém chi phí đầu tƣ xây dựng nguồn phát, nâng cấp sửa chữa hệ thống truyền tải và phân phối.  Khách hàng dễ dàng chấp thuận và chuyển dịch thời gian sản xuất theo hƣớng có lợi cho khách hàng. Hạn chế:  Tốn kém chi phí, thời gian thay thế hệ thống đo đếm công tơ cơ cảm ứng và công tơ điện tử 01 biểu giá sang loại công tơ điện tử 03 biểu giá.  Đơn giá điện phải tuân thủ theo quy định của Bộ tài chính và chủ trƣơng của Thủ tƣớng chính phủ. b. Giá cho phép cắt điện khi cần thiết: Biểu giá này để khuyến khích các khách hàng cho phép cắt điện trong các trƣờng hợp cần thiết phù hợp với khả năng cung cấp điện kinh tế của ngành điện. Điển hình nhƣ ở Thái Lan: Tháng 01 năm 2014 Đƣờng dẫn chuyển khí Yetagun cung cấp cho nhà máy điện ngừng bảo dƣỡng (thời gian từ ngày 8-10/01/2014). Mục tiêu điều chỉnh phụ tải tính toán 200MW, Điện lực Thái Lan áp dụng chƣơng trình điều chỉnh phụ tải với sự tham gia của khách hàng. Kết quả lƣợng phụ tải tiết giảm mong muốn 87,8MW, kết quả thực tế tiết giảm 70,7MW. Ưu điểm:  Khả năng xử lý linh hoạt trong vận hành hệ thống điện, giảm chi phí đầu tƣ và sửa chữa.  Hạn chế rủi ro sự cố hệ thống lƣới điện, nhƣ rã lƣới, mất điện trên diện rộng. Hạn chế:  Khả năng tiếp cận và phối hợp với khách hàng còn hạn chế.  Tốn kém chi phí đầu tƣ và vận hành hệ thống dữ liệu và trung tâm điều khiển.  Cần có một đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp qua đào tạo.  Khó khăn trong xây dựng đơn giá áp dụng. c. Giá dành cho các phụ tải tiêu thụ đặc biệt: 10
Biểu giá đặc biệt nhằm khuyến khích khách hàng thực hiện DSM hoặc phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế của chính phủ. Biểu giá đặc biệt phải có tính hợp lý theo quan điểm tổng thể của cả chƣơng trình DSM vì đôi khi khoản tiền trả cho khách hàng khi cho phép cắt điện hoặc tham gia tích cực vào chƣơng trình DSM lại có thể làm tăng giá cho những khách hàng không tham gia vào chƣơng trình. Với điều kiện kinh tế, chính trị Việt Nam trƣớc hết nên thực hiện áp dụng giá điện theo thời gian, giá điện cho phép cắt điện khi cần thiết, cải thiện dịch vụ khách hàng. VD: Đối với các cơ sở sản xuất có khả năng dự phòng sản phẩm cung cấp cho thị trƣờng dồi dào, không bị ràng buộc thời gian giao hàng và các cơ sở sản xuất có khả năng nguồn phát điện riêng dự phòng tốt. Trƣờng hợp bên cung cấp điện cần giảm một lƣợng phụ tải việc ngƣng cấp điện đột xuất hoặc theo kế hoạch sẽ không gây thiệt hại lớn cho khách hàng; Khách hàng tự đầu tƣ các thiết bị điện có hiệu suất cao (tiết kiệm điện), sử dụng năng lƣợng sạch, năng lƣợng tái tạo trong sản xuất. Các Khách hàng khi tham gia chƣơng trình sẽ nhận đƣợc lợi ích về giá điện đặc biệt. Ưu điểm:  Khả năng xử lý linh hoạt trong vận hành hệ thống điện, giảm chi phí đầu tƣ và sửa chữa, trong các trƣờng hợp sữa chữa bảo trì, nâng cấp hệ thống điện.  Tiết kiệm chi phí bổ sung nguồn phát điện dự phòng. Hạn chế tối đa cắt điện trên diện rộng. Hạn chế:  Xác định đối tƣợng khách hàng là phụ tải đặc biệt.  Chi phí đầu tƣ ban đầu của khách hàng cao.  Lợi ích từ chƣơng trình quản lý nhu cầu phụ tải Về phía Khách hàng sử dụng điện:  Giảm số lần mất điện đột ngột không có trong kế hoạch.  Giảm và ổn định chi phí sử dụng điện.  Nâng cao giá trị dịch vụ.  Nâng cao chất lƣợng cuộc sống. Về phía cung ứng điện:  Chủ động đáp ứng nhu cầu của khách hàng.  Nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt trong vận hành hệ thống điện. 11
 Giảm nhu cầu về vốn đầu tƣ xây dựng mới nguồn phát và hệ thống lƣới điện.  Nâng cao chất lƣợng dịch vụ khách hàng, thông qua sự phối hợp, tƣơng tác chặt chẽ hơn với khách hàng. Về mặt xã hội:  Giảm tác hại môi trƣờng toàn cầu.  Bảo tồn các nguồn tài nguyên trong thiên nhiên.  Giảm nguy cơ mâu thuẫn trong cộng đồng do cạn kiệt tài nguyên.  DSM trong chiến lƣợc sản xuất, kinh doanh của ngành điện Việt Nam Đối với cấp Quản lý nhà nƣớc: Sự phát triển bền vững của ngành điện là một trong các yếu tố đáp ứng cho nhiệm vụ đảm bảo An ninh năng lƣợng Quốc Gia, phục vụ cho công cuộc phát triển và đổi mới đất nƣớc. Do vậy Chính phủ Việt Nam đã ban hành Quyết định 1855/QĐ-TTg ngày 27/12/2007 của Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt Chiến lƣợc phát triển năng lƣợng Quốc gia của Việt Nam đến năm 2020 và Tầm nhìn đến năm 2050. Để thực hiện Bộ Công Nghiệp đã ban hành Chƣơng trình Quốc gia về quản lý nhu cầu điện theo Quyết định số 2447/QĐ-BCN ngày 17/7/2007 phê duyệt chƣơng trình DSM giai đoạn 2007-2015 với các nội dung nhƣ: Chƣơng trình nghiên cứu phụ tải; chƣơng trình kiểm soát phụ tải trực tiếp; chƣơng trình áp dụng biểu giá đặc biệt cho khách hàng chấp nhận bị ngắt điện; chƣơng trình bù công suất phản kháng; chƣơng trình Quốc gia nhận thức về DSM; chƣơng trình hoàn thiện khung pháp lý về quản lý nhu cầu điện (DSM); Các giải pháp thực hiện chƣơng trình mục tiêu Quốc gia về quản lý nhu cầu điện (DSM). Thời gian gần đây, khung pháp lý đƣợc hình thành thông qua Luật sử dụng năng lƣợng tiết kiệm hiệu quả đã đƣợc Quốc hội thông qua ngày 17/06/2010, cùng với các hƣớng dẫn thực hiện theo Nghị định 21/2011/NĐ-CP và Quyết định số 1427/QĐ-TTg 02/10/2012 của Chính phủ về Chƣơng trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2012 – 2015. Đối với ngành: Bộ công thƣơng đã ban hành Thông tƣ số: 33/2011/TT-BCT ngày 06/9/2011 Qui định nội dung, phƣơng pháp, trình tự và thủ tục nghiên cứu phụ tải. Trong đó: 12
Thông tƣ này áp dụng đối với các đối tƣợng sau: Tập đoàn Điện lực Việt Nam; Tổng công ty điện lực và Đơn vị vận hành hệ thống điện và thị trƣờng điện. Hiện nay, từ cấp Tập Đoàn Điện lực đến Đơn vị phân phối điện đang phải đối mặt nguy cơ thiếu điện do phụ tải tăng trƣởng mạnh trong giai đoạn kinh tế Thế giới đang phục hồi. Để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện, hàng năm EVN phải đầu tƣ rất nhiều chi phí cho việc xây dựng mới nguồn điện, cải tạo nâng cấp lƣới điện truyền tải và phân phối. Do vậy công tác nghiên cứu phụ tải điện là nhu cầu tất yếu, xây dựng đƣợc biểu đồ phụ tải điển hình sẽ có căn cứ chọn lọc các phƣơng án đầu tƣ, vận hành hệ thống điện kinh tế và hợp lý nhất. Việc nghiên cứu phải đáp ứng các nội dụng theo yêu cầu. Nội dung nghiên cứu phụ tải điện Nghiên cứu phụ tải điện bao gồm các công việc sau:  Thiết kế chọn mẫu phụ tải.  Thu thập, hiệu chỉnh số liệu tiêu thụ điện năng của mẫu phụ tải.  Xây dựng biểu đồ phụ tải của nhóm phụ tải và các thành phần phụ tải.  Dự báo biểu đồ phụ tải. Các yếu tố cần xem xét khi thực hiện phân tích và phân loại phụ tải phi dân dụng bao gồm:  Tính đặc trƣng cho nhóm, thành phần phụ tải.  Cấp điện áp đấu nối của phụ tải.  Yếu tố địa lý, mùa. Xác định biến mục tiêu phục vụ tính toán chọn mẫu phụ tải phi dân dụng  Biến mục tiêu là tham số quan trọng biểu diễn đặc tính tiêu thụ điện của mỗi nhóm phụ tải phi dân dụng, đƣợc sử dụng trong tính toán độ lệch chuẩn và số lƣợng mẫu phụ tải phi dân dụng tối thiểu trong nghiên cứu phụ tải.  Biến mục tiêu đƣợc lựa chọn một trong các thông số sau:  Công suất phụ tải tại thời điểm công suất cực đại trong năm của hệ thống điện.  Công suất phụ tải tại thời điểm cao điểm sáng hoặc cao điểm tối của ngày có công suất cực đại trong năm của hệ thống điện.  Điện năng thƣơng phẩm theo thời gian (TOU).  Điện năng thƣơng phẩm của cả năm của phụ tải điện phi dân dụng. 13
Và các nội dung khác đƣợc ứng dụng trong đề tài này. 1.2.2 Phƣơng pháp luận trong nghiên cứu phụ tải Phƣơng pháp phân tích cơ cấu thành phần phụ tải là kết hợp các phƣơng pháp tính toán các đặc trƣng của đồ thị phụ tải ngày với lý thuyết xác suất và thống kê số liệu đồ thị phụ tải ngày. Thông thƣờng từ các nguồn số liệu thống kê, đo đạc, phân tích và dự báo chúng ta có thể biết trƣớc đƣợc: đồ thị phụ tải ngày trung bình của hệ thống tổng điện năng tiêu thụ; Nhu cầu sử dụng điện năng và đặc điểm sử dụng điện năng của từng khu vực kinh tế (Công nghiệp: CN, ánh sáng sinh hoạt: ASSH; Dịch vụ công cộng: DVCC; Thƣơng mại: TM). Từ các số liệu này ta có thể tính toán và xây dựng lên 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 đƣợc đồ thị phụ tải tổng của hệ thống. Việc tính toán gần đúng các đồ thị phụ tải điển hình cho các khu vực phụ tải dựa trên các thông số đặc trƣng của đồ thị phụ tải gồm: các thời đoạn công suất cực đại, trung bình, cực tiểu; giá trị công suất cực đại, trung bình, cực tiểu hoặc các hệ số công suất tƣơng ứng. Từ các số liệu thống kê đồ thị phụ tải đã thu thập đƣợc, các đặc trƣng nêu trên đƣợc tính toán theo xác suất. Cách tính này sẽ tránh đƣợc sự mất tính tổng quát do hạn chế số lƣợng số liệu đầu vào. Kết quả thu đƣợc có thể tin cậy đƣợc. 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 biến X là số đƣợc xác định theo: N E ( X )   X i.P i ( 1.1) i 1 Nếu trong một phụ tải đang xét có N phụ tải thành phần, phụ tải thành phần thứ i có các đặc trƣng thời gian công suất cực trị là Tmaxi, Tmini. Gọi PTmaxi, PTmini là xác suất thời gian công suất cực trị của khu vực phụ tải đang xét lấy các giá trị Tmaxi, Tmini, thì vọng số thời đoạn công suất cực trị của khu vực phụ tải cũng đƣợc tính tƣơng tự ( 2.1) nhƣ sau: N T max  E (T max )   i 1 T max j.P T max j (1.2) N T min  E (T min )   i 1 T min j.P T min j (1.3) Các biến này này đƣợc xem nhƣ là các đặc trƣng thời gian công suất cực trị của đồ thị phụ tải của khu vực đang xét. 14
 Tóm tắt trình tự các bƣớc của phƣơng pháp  Thu thập và phân loại số liệu về ĐTPT riêng biệt.  Xác định các đặc trƣng của các ĐTPT riêng biệt (Tmaxi, Ttbi, Tmini), (Kmaxi, Kmini).  Xác định các đặc trƣng của các ĐTPT điển hình (Tmaxi, Ttbi, Tmini), (Kmaxi, Kmini) cho các khu vực phụ tải theo xác suất.  Tính các đặc trƣng công suất của các ĐTPT điển hình (Pmax, Ptb, Pmin).  Xây dựng đồ thị các khu vực phụ tải điển hình.  Xác định thành phần phụ tải khu vực tham gia vào đồ thị phụ tải hệ thống.  Cách lấy số liệu phụ tải Phụ tải đƣợc xây dựng dựa trên các phƣơng thức sau: - 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 trƣớc. - Số liệu lấy nhờ sự theo dõi và ghi chép của các nhân viên vận hành tại các nơi đặt thiết bị đo công suất.  Thông tin đặc trƣng của đồ thị phụ tải Từ các số liệu của ĐTPT các đặc trƣng luôn luôn biết đƣợc: - Điện năng đơn vị: là lƣợng 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 đƣợc xem xét. Ví dụ công suất cực đại, cực tiểu trong ngày Pmax ngày, Pmin ngày. Chi tiết hơn gồm các số liệu nhƣ công suất tại từng đơn vị thời gian lấy số liệu. Ví dụ công suất trong từng giờ Pt.  Các giả thiết Giả thiết 1: Từ số liệu thu thập và hoá đơn tiền điện của các khu vực phụ tải có thể xác định đƣợc điện năng tiêu thụ tháng và do đó tính đƣợc điện năng tiêu thụ của từng ngày. 15