Điểu khiển phụ tải trực tiếp bằng điều khiển khả trình

MỞ ðẦU GIỚI THIỆU CHUNG Các tiêu ngành ñiện ñộ tin cậy, chất lượng ñiện hiệu phục vụ Tuy nhiên, ñể ñồng thời ñạt ñược tiêu nêu khó khăn Vì điều cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ kỹ thuật, kinh tế, mơi trường, trị xã hội Những điều kiện có ảnh hưởng mạnh mẽ tới việc xây dựng phát triển kinh tế quốc dân Vì vậy, ngành điện cần phải có biện pháp quản lý tăng nhanh phụ tải ñồng thời nâng cao chất lượng ñiện ñối với hệ thống ñiện Trước đây, có số biện pháp ñược ñưa nhằm giảm sức ép ñầu tư cho nguồn, ñường dây truyền tải trạm biến áp Một biện pháp quản lý phụ tải (DSM) ðơn giá điện tăng nhanh, cơng ty ñiện lực phải bù lỗ nhiều ðể tăng hiệu suất địi hỏi cơng ty điện lực phải kiểm sốt phụ tải chặt chẽ cách thay ñổi phương thức vận hành từ nguồn tới tải Chương trình DSM chương trình sử dụng gần Việt Nam nhằm ñiều khiển giám sát việc tiêu thụ điện khách hàng Chương trình thiết lập nhằm theo dõi thay ñổi phụ tải khoảng thời gian khác ngày Chương trình DSM giám sát phụ tải trực tiếp gián tiếp sở ño lường thơng số phụ tải ðể đồ thị phụ tải hệ thống phẳng hóa Tuy nhiên để ñồ thị phụ tải ñược phẳng giảm công suất đỉnh nhọn có nhiều cách như: - Tăng cơng suất đáp ứng nguồn cách xây dựng thêm nhà máy điện - Giảm cơng suất đỉnh nhọn cách áp dụng ñơn giá ñiện thật cao vào cao ñiểm, ñơn giá ñiện ưu tiên vào thấp điểm - Áp dụng chương trình quản lý phụ tải DSM - Áp dụng chương trình điều khiển phụ tải trực tiếp ( sóng hay bàng ñường truyền hữu tuyến…) ðẶT VẤN ðỀ Vấn ñề ñặt hàng năm Ngành ñiện phải bỏ lượng kinh phí lớn để xây dựng nguồn ñiện nhằm ñáp ứng nhu cầu phụ tải vào cao ñiểm, thấp ñiểm nguồn điện khơng phát huy hiệu quả, gây lãng phí đầu tư Hiện tỷ lệ Pmin/Pmax nước ta dao động từ 0,4 ÷ 0,7, tỷ lệ thấp so với nước khu vực giới ðể giải vấn đề để đảm bảo việc sử dụng hợp lý nguồn cung cấp mạng lưới truyền tải phân phối điện có, cần tìm ñược cách làm cho ñường cong phụ tải phù hợp với cơng suất sản xuất Hiện chương trình quản lý nhu cầu ñiện (DSM) ñã ñược áp dụng hiệu nước giới, chương trình quản lý nhu cầu điện bao gồm: Biểu giá theo thời gian sử dụng: Phương pháp ñiều khiển phụ tải gián tiếp ðiều khiển tốc ñộ hiệu suất ñộng Nâng cao hệ số cơng suất vận hành lưới điện Nâng cao hiệu suất quạt thơng gió máy điều hồ khơng khí Nâng cao hiệu suất đèn chiếu sáng ðiều khiển phụ tải trực tiếp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Nguyễn Văn Thanh Điểu khiển phụ tải trực tiếp điều khiển khả trình Người hướng dẫn: Đặng Quốc Thơng 2013 Hiện EVN ñang áp dụng số biện pháp nhằm giảm phụ tải vào cao ñiểm bao gồm: - Sử dụng cơng tơ điện tử biểu giá theo thời gian - Sử dụng ñèn huỳnh quang compact - Sử dụng ñèn ống huỳnh quang tuýp gầy - ðiều khiển phụ tải trực tiếp Trong biện pháp nêu trên, phương pháp ñiều khiển phụ tải trực tiếp chưa ñược áp dụng rộng rãi Xét thấy ñây phương pháp ñang ñược áp dụng thành cơng giới, Vì việc nghiên cứu phương thức ñiều khiển phụ tải trực tiếp vấn ñề cần thiết cấp bách MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Việc điều khiển phụ tải trực tiếp có nhiều cách sóng, đường truyền cáp quang … ñã ñược thực nhiều nước giới Mỹ, Anh , hay Hàn Quốc… Song việc đóng cắt phụ tải phụ tải trực tiếp nói sử dụng DLC để quản lý phụ tải khơng phải giải pháp Trên thực tế, có nhiều giải pháp khác song giải pháp ñáp ứng ñược yêu cầu cụ thể ñối với hệ thống điện Tuy nhiên, khơng có ủng hộ hộ tiêu thụ chương trình DLC đạt hiệu thấp Kinh nghiệm cho thấy, số nước phát triển sử dụng hệ thống DLC cắt giảm (8÷25)% cơng suất đỉnh Tuy nhiên, hệ thống DLC thường gặp khó khăn: + Vốn đầu tư việc lắp ñặt bị giới hạn, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn + Nhiễu tồn hệ thống + Khách hàng không ủng hộ + Tăng công suất tiêu thụ hệ thống DLC hoạt ñộng + Áp dụng ñồng loạt cho tồn hệ thống + ðộ tin cậy tính bảo mật hệ thống Vì vậy, để đạt lợi ích to lớn cơng ty điện lực (cắt giảm ñược phụ tải cao ñiểm) với khách hàng (sự yên tâm chất lượng ñiện), cần thiết phải sử dụng ñến hệ thống DLC Trong ñề tài trình bày cấu trúc cách thiết lập chương trình hệ thống DLC dựa nguyên lý dùng điều khiển khả trình (PLC) KẾT CẤU CỦA ðỀ TÀI Phần tổng quan ñề tài ñược trình bày phần mở đầu Chương Khái niệm chung DSM; Chương Tìm hiểu hệ thống DLC; chương Ứng dụng DLC hệ thống ñiều khiển trực tiếp phụ tải ; Chương Áp dụng DLC ñiều khiển trực tiếp phụ tải cho ñối tượng phụ tải thực tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DSM ðặt vấn ñề: Trong chương trình bày tổng quan Quản lý nhu cầu (DSM) việc áp dụng DSM Việt Nam ñánh giá nhìn hạn chế ứng dụng thực tế quản lý phụ tải Từ đưa việc cần thiết áp dụng phương pháp ñiều khiển phụ tải trực tiếp (DLC) cơng nghệ điều khiển khả trình cần nghiên cứu áp dụng vào Việt Nam 1.1 Quản lý nhu cầu (DSM) 1.1.1 Khái niệm: * ðịnh nghĩa DSM: DSM tập hợp cỏc giải phỏp kỹ thuật – cơng nghệ - kinh tế - xó hội nhằm sử dụng ñiện cách hiệu Trước ñây, ñể ñảm bảo nhu cầu ngày gia tăng phụ tải ñiện người ta thường ý ñến ñầu tư xây dựng thêm nguồn ñiện mà chưa ñề cập ñến nhiều vấn ñề sử dụng lượng cho hiệu quả, kinh tế DSM tập hợp giải pháp kỹ thuật - công nghệ - kinh tế - xã hội nhằm sử dụng ñiện cách hiệu tiết kiệm Trước ñây, ñể ñảm bảo nhu cầu ngày gia tăng phụ tải ñiện người ta thường ý ñến ñầu tư xây dựng thêm nguồn ñiện mà chưa ñề cập nhiều ñến vấn ñề sử dụng lượng cho hiệu quả, kinh tế Do phát triển nhanh chóng nhu cầu sử dụng ñiện năng, vốn ñầu tư giành cho ngành ñiện tăng nhanh trở thành vấn ñề nan giải (và vấn đề khó khăn cho ñất nước ñang phát triển nước ta nay), nguồn tài nguyên thiên nhiên dùng nhà máy điện như: dầu, khí, than ngày tăng cao kèm theo vấn đề nhiễm mơi trường ngày trầm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn trọng dẫn tới DSM ñược coi nguồn lượng rẻ Hiệu kinh tế thực DSM mang lại ngày lớn Cụ thể: + Giảm vốn ñầu tư xây dựng thêm nhà máy ñiện + Tiết kiệm tài nguyên cho quốc gia + Giảm bớt ô nhiễm môi trường + DSM mang lại chất lượng ñiện tốt hơn, giá rẻ cho khách hàng DSM ñược xây dựng dựa hai chiến lược chủ yếu sau: • Nâng cao hiệu suất sử dụng lượng cho hộ tiêu thụ • ðiều khiển nhu cầu dùng ñiện cho phù hợp với khả cung cấp cách kinh tế * Chiến lược I: Sử dụng thiết bị điện có hiệu suất cao hơn: - Dùng thiết bị ñiện dân dụng với hiệu suất cao thay cho thiết bị ñã lạc hậu, lỗi thời, hiệu thấp (thiết bị chiếu sáng, tivi, quạt, máy thu thanh, video, tủ lạnh, máy điều hồ, bình đun nước, tủ đá, máy giặt, bàn là, bếp ñiện ) - Thay thiết bị điện cơng nghiệp thiết bị có hiệu sử dụng lượng cao - Thay dây chuyền sản xuất cũ với công nghệ lạc hậu, tiêu hao nhiều lượng dây chuyền sản xuất theo cơng nghệ đại tiêu hao lượng - Giảm xuống mức thấp vấn đề lãng phí lượng cách vơ ích Các biện pháp ñể tiết kiệm ñiện thuộc chiến lược chia làm khu vực chủ yếu: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn + Khu vực nhà ở: lựa chọn thiết bị điện gia dụng có hiệu cao, hạn chế thời gian làm việc vơ ích thiết bị điện Có thể dùng bổ trợ thiết bị như: Tự động cắt điện khơng dùng thiết bị ñiện, tự ñộng ñiều chỉnh ñộ sáng ñèn, hạn chế thất lượng nói chung + Khu vực công cộng bao gồm trung tâm thương mại, dịch vụ, văn phịng, cơng sở, trường học, vui chơi giải trí, bệnh viện Cần quan tâm đến khâu thiết kế cơng trình, tìm phương thức vận hành cách tối ưu, hợp lý ñể hạn chế tiêu tốn lượng hệ thống thiết bị có sử dụng ñiện làm nguồn lượng ñầu vào + Khu vực công nghiệp: thiết kế vận hành kinh tế trạm biến áp, bù công suất phản kháng, thiết kế xây dựng nhà xưởng hợp lý, vận hành hợp lý trình sản xuất, ñộng ñiện hệ thống chiếu sáng, hệ thống nén khí, hệ thống nước lạnh + Khu vực sản xuất, truyền tải, phân phối ñiện năng: ñổi công nghệ nhà máy nhiệt ñiện, thay thiết bị lạc hậu, cũ nát thiết bị với cơng nghệ mới, đại tiêu tốn lượng hiệu suất cao lưới truyền tải, phân phối điện năng, áp dụng cơng nghệ như: bù công suất phản kháng (bù kinh tế), lắp ñặt thiết bị làm lưới ñiện vận hành linh hoạt * Chiến lược ðiều khiển nhu cầu dùng ñiện phù hợp với khả cung cấp cách kinh tế Có nhiều giải pháp khác cách ứng dụng, phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, xã hội , tình hình, tập tục, khí hậu, thời tiết quốc gia, vùng, miền cụ thể Các giải pháp chiến lược bao gồm: - ðiều khiển trực tiếp dịng điện: Mục đích san đồ thị phụ tải đến mức hệ thống điện ñể giảm tổn thất, thuận tiện cho việc lập phương thức vận hành kinh tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HTð, giảm vốn ñầu tư phát triển nguồn lưới ñiện, cung cấp ñiện cho khách hàng linh hoạt, tin cậy, chất lượng + Cắt giảm ñỉnh: Cắt tải vào cao ñiểm ñể giảm phụ tải ñỉnh cho hệ thống ñiện dẫn ñến giảm tăng công suất phát tổn thất ñiện Khi áp dụng phương pháp này, thường có hợp đồng thơng báo trước cho khách hàng ñể tránh thiệt hại ngừng cung cấp ñiện + Lấp thấp ñiểm: Các phụ tải ñược vận hành vào thời gian thấp ñiểm Thường áp dụng biện pháp cơng suất thừa sản xuất nhiên liệu rẻ tiền Có thể lấp thấp điểm kho nhiệt (nóng, lạnh), xây dựng nhà máy thuỷ điện tích năng, nạp điện cho ắcquy, tơ điện + Dịch chuyển phụ tải: chuyển phụ tải từ thời gian cao ñiểm sang thời gian thấp ñiểm Các phụ tải thích hợp trường hợp kho nhiệt, thiết bị tích lượng thiết lập hệ thống giá ñiện hợp lý + Biện pháp bảo tồn: nâng cao hiệu suất thiết bị dùng ñiện dẫn ñến giảm ñiện tiêu thụ tổng + Tăng trưởng phụ tải: tăng thêm khách hàng (điện khí hố nơng thơn) dẫn đến tăng cơng suất đỉnh tổng điện tiêu thụ + ðồ thị phụ tải linh hoạt: xem ñộ tin cậy cung cấp điện biến số tốn lập kế hoạch tiêu dùng, cắt ñiện cần thiết Do cơng suất đỉnh điện tiêu thụ tổng giảm xuống - Lưu trữ lượng: cho phép dịch chuyển nhu cầu sử dụng ñiện từ cao ñiểm sang thấp ñiểm dẫn ñến san ñồ thị phụ tải hệ thống ñiện nhờ:
Áp dụng sách giá điện
Xây dựng kho lưu trữ nóng, kho lưu trữ lạnh vào thấp điểm - ðiện khí hố: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ðiện khí hố nơng thơn, giao thơng, thay dạng lượng khác ñiện làm gia tăng dịng điện đỉnh điện tổng hệ thống ðây việc làm cần thiết thúc đẩy phát triển kinh tế-xã hội làm giảm huỷ hoại môi trường - Chính sách giá điện: Áp dụng giá điện hợp lý ñộng lực làm thay ñổi ñặc ñiểm tiêu dùng ñiện, san ñồ thị phụ tải hệ thống ñiện dựa sở nhu cầu sử dụng ñiện phụ tải không ñồng ñều theo thời gian Theo tập quán sinh hoạt, làm việc sản xuất làm xuất cao ñiểm thấp ñiểm ðTPT Biểu giá bán ñiện ñược thay ñổi cách linh hoạt phụ thuộc vào mùa, thời ñiểm cấp ñiện, khả ñáp ứng tương ứng hệ thống ñiện nước phát triển, giá bán điện sử dụng cơng cụ hiệu để điều hồ nhu cầu dùng điện như:
Áp dụng giá tính theo thời điểm sử dụng: khuyến khích khách hàng sử dụng điện hiệu quả, thúc ñẩy kinh tế phát triển
Áp dụng giá tính theo công suất tiêu thụ
Áp dụng giá cho phép cắt cần thiết
Áp dụng giá giành cho mục tiêu ñặc biệt - Các biện pháp mang tính thể chế:
Luật tiết kiệm lượng
Tiêu chuẩn đánh giá
Kiểm tốn lượng
Các văn quan chủ quản, phủ tiêu chuẩn, quy phạm cho cơng trình xây lắp, hiệu suất lượng, hiệu thiết bị, ñịnh nhà máy, ñơn vị sản xuất, trung tâm, cơng trình, kiến trúc cần thực thí ñiểm DSM Ngoài ñể thực DSM có hiệu cần có hoạt động đồng bộ: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 80 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 88 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.3.8 Kết luận, kiến nghị ñề xuất 4.3.8.1 Kết luận Mục tiêu ñề tài thiết kế, cài đặt mơ hệ thống DLC Nền tảng hệ thống DLC dựa nguyên lý điều khiển khả trình (PLC) Cấu trúc hệ thống ñã thỏa mãn yêu cầu kinh tế kỹ thuật Cấu trúc hệ thống DLC ñề tài ñã cải thiện so với hệ thống DLC truyền thống trước ñây Bên hệ thống DLC thiết kế mạch phản hồi lấy thơng tin trực tiếp từ ñối tượng ñược ñiều khiển Mạch phản hồi giúp giảm chi phí cho hệ thống Ngồi ra, hệ thống cịn đảm bảo tính linh hoạt, tin cậy bảo mật cho công ty ñiện lực khách hàng tiêu thụ ñiện Hệ thống DLC bao gồm phần Phần thứ trạm trung tâm hay nói cách khác máy chủ Máy chủ đặt phịng điều độ ñiện lực Phần thứ hai thiết bị ñiều khiển ðây thết bị PLC ñược lắp ñặt hộ tiêu thụ Phần thứ kênh truyền làm nhiệm vụ giao tiếp máy tính thiết bị PLC Hệ thống DLC ñược cài ñặt chương trình phần mềm chuyên dụng Chương trình thứ chương trình PLC dùng để điều khiển phụ tải Chương trình thứ hai sử dụng để cài ñặt cho giao diện tập lệnh lắp ñặt phụ tải Hệ thống tập lệnh ñược thiết lập Nó thử nghiệm phịng thực nghiệm Hệ thống tập lệnh mơ tả nhiều trạng thái khác ñối tượng ñược ñiều khiển Kết thực nghiệm ñã chứng minh ñược giảm phụ tải cao ñiểm 4.3.8.2 Kiến nghị ñề xuất Nội dung nghiên cứu đề tài phát triển sâu cho ñề tài sau theo hướng sau: 1) Xử lý nhiễu cho hệ thống Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 http://www.lrc-tnu.edu.vn 2) Tăng cường tính giám sát phụ tải cho hệ thống PLC 3) Sử dụng muldul PLC 4) Nghiên cứu cấu trúc hệ thống DLC, áp dụng cho diện rộng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Trần Bách - Lưới ñiện & hệ thống ñiện Tập I - NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội - 2000 [2] Trần Bách - Lưới ñiện & hệ thống ñiện Tập II - NXB Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội - 2000 [3] Trần Bách - Lưới ñiện & hệ thống ñiện Tập III - NXB Khoa học & Kỹ thuật - Hà Nội - 2003 [4].Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khái, ðào Quang Thạch, Lã Văn Út, Phạm Văn Hồ, ðào Kim Hoa - Nhà máy điện & Trạm biến áp phần ñiện - NXB Khoa học & Kỹ thuật - 1996 [5] Bùi Thiện Dụ, Trần ðình Long, Bùi Ngọc Thư, Hà Học Trạc - Các chế ñộ hệ thống lượng - NXB Khoa học & Kỹ thuật - 1975 [6] ðặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Trần Bách - Hệ thống ñiện Tập I & Tập II- NXB Khoa học & Kỹ thuật - 1981 TIẾNG ANH [1] Clark W Gellings, “Demand-Side Management” IEEE Spectrum, pp 4952, Dec.1981 [2] Clark W Gellings, “The Concept Of Demand-Side Management for Electric Utilities” Proceeding Of the IEEE, Vol 73, No 10, pp 1468-1470, Oct 1985 [3] Delgado, “Demand-Side Management Alternatives” Proceeding of The IEEE, Vol 73, No 10, pp 1471-1488, Oct 1985 [4] R Limaye, “Implementation Of Demand-Side Management Programs” Proceeding Of the IEEE, Vol 73, No 10, pp 1503-1512, Oct 1985 [5] Clark W Gellings, “Integating Demand-Side Management into Utility Planning” Proceedings Of the IEEE, Vol 77, No 6, pp 908-918, June 1989 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 http://www.lrc-tnu.edu.vn [6] Flory & Others, “Evaluating DSM: Can an Engineer Count On it” IEEE Transactions on Power Systems, Vol 9, No 4, pp 1752-1758, Nov 1994 [7] Jack E runnels and Douglas Whyte, “Evaluation Of Demand-Side Management” Proceedings Of the IEEE, pp 1489-1495, Oct 1985 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 93 http://www.lrc-tnu.edu.vn h­íng dẫn đọc toàn văn báo cáo KQNC ! ! Bạn muốn đọc nhanh thông tin cần thiết ? Hy đọc qua Mục lục bên tay trái bạn trước đọc báo cáo ( với Acrobat 4.0 trở lên, cho trỏ chuột vào đề mục để đọc toàn dòng bị che khuất ) ! Chọn đề mục muốn đọc nháy chuột vào ! ! Bạn muốn phóng to hay thu nhỏ trang báo cáo hình ? Chọn, nháy chuột vào kích th thưước có sẵn Menu , ! Më View trªn Menu, Chän Zoom to ! Chän tû lƯ cã s½n hép kÝch th th­­íc mn,, Nhấn OK tự điền tỷ lệ theo ý muốn Chúc bạn hài lòng với thông tin đđưược cung cÊp ... thống PLC ñể ñiều khiển trực tiếp phụ tải Tuy nhiên, hệ thống bị hạn chế điều khiển phụ tải sinh hoạt mà khơng điều khiển phụ tải khác Do việc tín hiệu điều khiển cho tải cơng nghiệp lớn gặp vấn đề... thành cơng giới, Vì việc nghiên cứu phương thức điều khiển phụ tải trực tiếp vấn ñề cần thiết cấp bách MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Việc ñiều khiển phụ tải trực tiếp có nhiều cách sóng, ñường truyền cáp quang... ñầu cuối ñế áp dụng cho vấn ñề quản lý phụ tải sóng Họ sử dụng PLC để ñiều khiển phụ tải khách hàng trực tiếp Tuy nhiên, hệ thống đơn giản điều khiển phụ tải khách hàng On off Chương trình khơng