Nghiên ứu 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 tiờu chớnh của chương trỡnh DSM là thay đổi hỡnh dỏng đồ thị phụ tải, điều hoà nhu cầu điện hàng ngày bằng cỏch tỏc động vào cỏc khỏch hàng sử dụng điện năng để họ th

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

Tổng quan về DSM

Có khá nhiều khái niệm về DSM, trong bản luận văn này xin trích dẫn một khái niệm về DSM tương đối tổng quát

DSM là giải pháp tích hợp giữa kỹ thuật công nghệ, kinh tế và xã hội nhằm tối ưu hóa việc sử dụng điện năng hiệu quả và tiết kiệm Giải pháp này không chỉ giúp khách hàng tiết kiệm chi phí mà còn cải thiện đồ thị phụ tải, từ đó nâng cao hiệu suất năng lượng DSM là một phần quan trọng trong chương trình tổng thể về Quản lý nguồn cung cấp (SSM) và Quản lý nhu cầu điện năng (DSM).

Chương trình DSM nhằm giảm công suất phụ tải cực đại và điện năng tiêu thụ thông qua các hoạt động của khách hàng sử dụng điện, được khuyến khích bởi các Công ty Điện lực.

2.1.2 Lợi ích của việc ứng dụng DSM

Việc áp dụng DSM sẽ mang lại lợi ích to lớn cho ngành điện, các hộ tiêu thụ điện và toàn xã hội Chương trình này không chỉ giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng mà còn giảm áp lực lên lưới điện, từ đó cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống 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

Việc áp dụng DSM không chỉ giúp các hộ tiêu thụ điện giảm chi phí sử dụng điện năng mà còn nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị Đồng thời, người tiêu dùng sẽ nhận được dịch vụ khách hàng tốt hơn, góp phần nâng cao chất lượng điện năng cho toàn 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 cho các hộ tiêu thụ điện nhằm giảm lượng điện tiêu thụ, đồng thời vẫn đáp ứng nhu cầu sử dụng Việc này không chỉ giúp giảm vốn đầu tư cho phát triển nguồn và lưới điện mà còn giúp khách hàng tiết kiệm chi phí tiền điện Chiến lược này bao gồm hai nội dung cơ bản:

Sử dụng thiết bị điện có hiệu suất cao là giải pháp hiệu quả để giảm tiêu thụ điện năng và kéo dài tuổi thọ thiết bị Các thiết bị điện dân dụng và công nghiệp có hiệu suất thấp không chỉ tiêu tốn nhiều điện năng mà còn có tuổi thọ ngắn Hiện nay, nhiều nhà sản xuất đã cho ra mắt các thiết bị điện hiệu suất cao với chi phí tăng không đáng kể, giúp người tiêu dùng tiết kiệm điện và chi phí bảo trì.

Các thiết bị dân dụng như đèn chiếu sáng, quạt, máy lạnh, và tủ lạnh chiếm khoảng 80% nhu cầu điện trong hộ gia đình Để nâng cao hiệu suất năng lượng, các loại đèn sợi đốt đã được thay thế bằng đèn compact tiết kiệm điện Nhiều quốc gia, như Thái Lan, đã chuyển sang sử dụng bóng đèn công suất thấp hơn mà vẫn đảm bảo độ sáng tương đương, giúp giảm công suất đỉnh và tiết kiệm điện năng đáng kể Các thiết bị điện cũng đã được cải tiến với hiệu suất cao hơn, như TV và máy lạnh có thể tăng hiệu suất gấp đôi hoặc gấp ba lần Nhà nước khuyến khích người tiêu dùng chuyển sang sử dụng thiết bị tiết kiệm năng lượng thông qua các chương trình trợ giá và kiểm tra chất lượng.

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)

Tủ đá 430 200 300- Điều hoà trung tâm 1800 1200 1500- Điều hoà không khí 500 300 400-

Theo thống kê, động cơ điện là thiết bị tiêu thụ điện lớn nhất trong tổng điện năng thương phẩm, vì vậy việc sử dụng động cơ có hiệu suất cao rất quan trọng Hiện nay, động cơ rôtor lồng sóc thường có hiệu suất và hệ số công suất cosϕ thấp, dẫn đến hiệu quả sử dụng năng lượng không cao Để cải thiện tình hình, các động cơ thế hệ mới (EEMs) đã được phát triển với thiết kế tối ưu như tăng tiết diện lõi thép, sử dụng vật liệu tổn hao từ thấp và dây quấn có điện trở nhỏ, giúp nâng cao hiệu suất từ 3-8% và cải thiện hệ số công suất Ngoài ra, cần thực hiện các biện pháp quảng cáo và khuyến mãi cho động cơ hiệu suất cao, bao gồm cả thiết bị phụ trợ như thiết bị điều tốc.

Khi nền kinh tế phát triển và đời sống người dân được cải thiện, nhu cầu sử dụng thiết bị điện ngày càng tăng cao Việc lựa chọn các thiết bị điện có hiệu suất cao không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn mang lại hiệu quả sử dụng tối ưu.

Giảm thiểu chi phí năng lượng một cách vô ích là cần thiết do ý thức tiết kiệm điện năng còn hạn chế, dẫn đến lãng phí Việc này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế cao với vốn đầu tư ít mà còn nâng cao nhận thức của người dân, đặc biệt là thế hệ trẻ Chương trình thực hiện qua các biện pháp tuyên truyền, phát hành tài liệu về tiết kiệm năng lượng và phối hợp với bộ Giáo dục và Đào tạo để đưa nội dung này vào giáo dục học sinh Bên cạnh đó, cần áp dụng các biện pháp cụ thể cho từng khu vực sử dụng điện để tối ưu hóa hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Để tiết kiệm điện năng trong khu vực nhà ở, ngoài việc sử dụng thiết bị điện hiệu suất cao, cần hạn chế thời gian hoạt động không cần thiết của các thiết bị Sử dụng các giải pháp tự động như tự động cắt điện khi ra khỏi phòng, điều chỉnh độ sáng đèn, và ngắt bình đun nước nóng khi không sử dụng sẽ giúp tiết kiệm điện Đối với điều hòa không khí, nên chọn nhiệt độ phù hợp theo mùa Ngoài ra, hạn chế số lần mở tủ lạnh, tủ đá, và giảm tần suất sử dụng bàn là, máy giặt, bếp điện cũng góp phần tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

+ 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

+ 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 phụ tải đỉnh trong giờ cao điểm giúp giảm nhu cầu tăng công suất và tổn thất điện năng Việc điều khiển dòng điện của khách hàng có thể thực hiện thông qua các tín hiệu điều khiển từ xa hoặc trực tiếp tại hộ tiêu thụ.

Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm giúp giảm công suất đỉnh mà không làm thay đổi tổng điện năng tiêu thụ.

Hình 2.2: L p th p i m ấ ấ đ ểHình 2.1: C ắ t gi ả m đỉ nh

Tình hình áp dụng DSM ở các nước trên thế giới

Vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã thu hút sự quan tâm của các nước phát triển từ giữa thế kỷ 20, nhưng chỉ trở thành mối quan tâm toàn cầu sau các cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào đầu những năm 70, đặc biệt đối với các nước nhập khẩu năng lượng Các nhà quản lý và phân phối điện năng trên toàn thế giới nhận ra tầm quan trọng của việc phát triển các chiến lược quản lý đa dạng và năng động nhằm cung cấp điện năng đầy đủ và tin cậy trong bối cảnh cạnh tranh gia tăng và thị trường không ổn định Một trong những giải pháp hiệu quả để đảm bảo quản lý hệ thống điện và tăng khả năng lựa chọn nhằm đáp ứng nhu cầu điện năng tương lai là quản lý nhu cầu.

Quản lý nhu cầu đã được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu, mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội và cải thiện rõ rệt các vấn đề xã hội cũng như môi trường.

2.2.1 Quản lý nhu cầu tại Châu Âu

Các nước phát triển ở Châu Âu đã triển khai các chương trình quản lý nhu cầu điện (DSM) trong thời gian dài, góp phần thay đổi đáng kể cơ cấu tiêu thụ điện năng và tiết kiệm một lượng lớn năng lượng toàn cầu Các chương trình này tại Tây Âu có sự đồng nhất do điều kiện khí hậu, tài nguyên và cơ sở hạ tầng phát triển tương tự nhau Một ví dụ điển hình là Pháp.

Năm 1973, Pháp sản xuất điện với 24% từ thủy điện và 63% từ nhiên liệu đốt, trong đó 43% là nhiên liệu nhập khẩu Đến năm 1988, cơ cấu điện năng đã thay đổi với 70% từ điện nguyên tử và 21% từ thủy điện, giúp Pháp xuất khẩu 37TWh/năm, tương đương 10% sản lượng điện Đầu năm 1987, công suất cực đại đạt 63,2GW với sản lượng 1,4TWh/ngày và hệ số đầy tải 0,9 vào mùa đông Sự dồi dào năng lượng và hệ số tải cao được hỗ trợ bởi các chương trình quản lý nhu cầu điện (DSM) toàn diện, bao gồm chính sách giá điện, chiến lược tiết kiệm năng lượng, phát triển nhu cầu và điều chỉnh biểu đồ phụ tải.

Điện lực Pháp (EDF) đã tích lũy kinh nghiệm quý báu trong việc lập biểu giá bán điện qua nhiều năm cải tiến Năm 1957, EDF ra mắt “Biểu giá Green” dành cho các ngành công nghiệp, nhằm điều chỉnh nhu cầu điện năng trong thời gian cao điểm Đến năm 1965, họ giới thiệu “Biểu giá Blue” cho khách hàng sử dụng điện dân dụng với lựa chọn “giá kép” (double tariff).

Chương trình biểu giá kép nhằm mục đích dịch chuyển phụ tải trong biểu đồ phụ tải hàng ngày bằng cách thay đổi thời gian sử dụng thiết bị tiêu thụ điện một cách gián đoạn Điều này giúp lấp đầy các khoảng thời gian thấp điểm bằng cách tăng cường tiêu thụ điện năng cho việc đun nước nóng Năm 1980, EDF đã giới thiệu "Biểu giá Green" sửa đổi cho các phụ tải công nghiệp cỡ trung và thương mại.

Các chương trình giá bán điện được thiết lập nhằm phản ánh sự thay đổi chi phí biên trong sản xuất điện năng Biểu giá khuyến khích sử dụng hai loại năng lượng, với điện năng giá rẻ được sử dụng trong 7 tháng mùa hè và nhiên liệu khác trong mùa đông Năm 1984, EDF đã giới thiệu biểu giá “thời gian thực”, áp dụng mức giá cao trong 18 giờ mỗi ngày trong 22 ngày phụ tải cho ngành công nghiệp và thương mại Khách hàng ký hợp đồng mua điện cam kết giảm công suất trong các thời điểm và ngày phụ tải đỉnh, với các biện pháp như giảm sản xuất, sử dụng máy phát tự dùng và quy trình cấp đa nhiên liệu.

Chiến lược tiết kiệm điện năng của EDF tập trung vào các thiết bị tiêu thụ điện trong hộ gia đình, đặc biệt là thiết bị đun nước nóng EDF đã tham gia vào việc tiêu chuẩn hóa hiệu suất tiêu thụ điện năng, đưa ra các tiêu chuẩn cho vật liệu cách nhiệt và cung cấp hai loại khuyến khích tài chính Khuyến khích đầu tiên dành cho việc lắp đặt mới thiết bị đun nước đạt tiêu chuẩn cách nhiệt, với mức hỗ trợ 1500 FF/hộ Đối với các hộ đã có thiết bị đun nước, EDF hỗ trợ 25% chi phí lắp đặt thiết bị tiết kiệm điện, nhưng tổng mức hỗ trợ không vượt quá 2000 FF/hộ.

2.2.2 Quản lý nhu cầu tại Châu Á

Châu Á đã phát triển kinh tế chậm hơn Châu Âu, nhưng từ thập niên 70, tỷ lệ tăng trưởng kinh tế rất cao, dẫn đến nhu cầu điện năng bùng nổ và quản lý nhu cầu trở thành vấn đề quan trọng Trong số các nước phát triển nhất châu lục, Nhật Bản nổi bật với nền kinh tế tiên tiến, mặc dù thiếu tài nguyên và trải qua khó khăn sau Thế chiến II Nhật Bản đã nỗ lực phát triển kinh tế và trở thành một trong những quốc gia có kinh nghiệm trong quản lý và tiết kiệm năng lượng Chính phủ và người dân Nhật Bản đã triển khai các hoạt động tiết kiệm năng lượng từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ, giúp cường độ năng lượng theo GNP giảm hơn 35% so với thời kỳ khủng hoảng.

Trong những năm gần đây, giá dầu tại Nhật Bản đã trở nên bất ổn, cùng với sự gia tăng mức sống và tiêu thụ năng lượng, đặc biệt trong các khu vực sinh hoạt, thương mại và giao thông vận tải, với tỷ lệ tăng trưởng lên tới 3,1% mỗi năm Điều này đã dẫn đến những vấn đề môi trường nghiêm trọng, bao gồm hiệu ứng nhà kính do lượng khí CO2 thải ra quá cao Để đối phó với tình trạng này, chính phủ Nhật Bản đã quyết định điều chỉnh quản lý cung cấp năng lượng, giảm tỷ lệ tăng trưởng tiêu thụ năng lượng hàng năm xuống còn 1% Các chính sách cụ thể đã được triển khai nhằm đạt được mục tiêu bền vững cho tương lai.

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

Để thúc đẩy việc tiết kiệm năng lượng, cần thiết lập một khuôn khổ pháp lý rõ ràng, bao gồm các quy định về tiết kiệm năng lượng, giảm thuế và khuyến khích đầu tư thông qua các 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 tiêu chuẩn và luật tiết kiệm điện năng là cần thiết cho các ngành công nghiệp, giao thông vận tải và khu vực thương mại Đối với công nghiệp, cần có các tiêu chuẩn và chỉ dẫn về hiệu năng cho nhà máy Trong lĩnh vực giao thông, việc thiết lập tiêu chuẩn về mức tiêu thụ nhiên liệu là rất quan trọng Đối với khu vực thương mại và sinh hoạt, cần xây dựng các tiêu chuẩn năng lượng cho các tòa nhà và 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 trong đào tạo, cử chuyên gia và thực hiện các dự án tiết kiệm năng lượng Tham gia trao đổi thông tin và kinh nghiệm qua các tổ chức như APEC để xây dựng mối quan hệ hợp tác vững mạnh.

Các chính sách tiết kiệm năng lượng cho tương lai:

Khu vực công nghiệp cần được khuyến khích đầu tư vào các dự án tiết kiệm năng lượng, nhằm cải tiến và nâng cao chất lượng quản lý Việc giới thiệu các công nghệ mới về tiết kiệm năng lượng cũng là một yếu tố quan trọng để thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành này.

Đối với khu vực thương mại và sinh hoạt, việc thiết kế và xây dựng mới các tòa nhà hoặc nâng cấp các công trình hiện có là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao.

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng DSM ở Việt Nam

Kể từ khi Việt Nam thực hiện chính sách mở cửa vào năm 1986, nhu cầu sử dụng điện năng đã gia tăng đáng kể, làm cho việc nghiên cứu và ứng dụng quản lý cầu điện (DSM) trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

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

Kể từ năm 1996, Việt Nam đã bắt đầu thực hiện chương trình nghiên cứu khoa học và công nghệ nhằm xây dựng chính sách và chiến lược phát triển năng lượng bền vững, bao gồm 9 đề tài liên quan đến các lĩnh vực năng lượng Đề tài "Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ở Việt Nam" đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng chính sách năng lượng quốc gia.

Theo báo cáo của công ty tư vấn Hagler Bailley, chương trình triển khai DSM được khuyến nghị nên chia thành 2-3 giai đoạn Chương trình này dự kiến sẽ giảm 770MW công suất đỉnh và hơn 3.550 GWh điện năng vào năm 2010.

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 diễn ra từ năm 1999 đến 2003, nhằm mục tiêu giảm 166MW phụ tải đỉnh vào năm 2002, được tài trợ bởi SIDA Thụy Điển với tổng giá trị 29 triệu SEK Giai đoạn này đã thành lập nhóm DSM của EVN, phát triển năng lực nghiên cứu phụ tải, triển khai chương trình quản lý phụ tải và thực hiện các chương trình DSM thí điểm Đồng thời, dự án cũng xây dựng khả năng thực hiện kiểm toán năng lượng trong EVN và báo cáo nghiên cứu khả thi cho giai đoạn 2 Bộ Xây dựng (MoC) đã xây dựng quy chuẩn hiệu quả năng lượng cho các tòa nhà, trong khi Bộ Khoa học và Công nghệ (MoSTE) giới thiệu tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng cho 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

Giai đoạn 1 của chương trình DSM đã đạt yêu cầu mặc dù bị chậm 2 năm do sự chậm trễ trong hiệu lực tín dụng IDA, quá trình thoả thuận tài trợ và thương thảo giữa 4 bên hợp đồng tư vấn Chương trình này đã chính thức 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

Giai đoạn 2 của chương trình DSM được xây dựng dựa trên kết quả giai đoạn 1, nhằm quản lý phụ tải, cải thiện biểu đồ phụ tải và hệ số điền kín Chương trình sẽ hỗ trợ EVN trong việc nâng cao cơ sở dữ liệu, xác định biện pháp điều chỉnh hệ số công suất và thực hiện các chương trình bảo tồn năng lượng khi các biện pháp truyền thống không hiệu quả Đồng thời, giai đoạn này sẽ giảm thiểu tác động từ việc hợp lý hóa biểu giá thông qua tư vấn cho khách hàng về các biện pháp tiết kiệm năng lượng (EE) Các dịch vụ DSM sẽ được tăng cường để mang lại lợi nhuận và cải thiện tình hình sử dụng năng lượng của EVN Các giai đoạn tiếp theo sẽ tập trung vào thực hiện các chương trình DSM quy mô lớn và có thể bao gồm việc thành lập đơn vị ESCO thuộc EVN, nằm trong 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

Việc sử dụng 6 triệu đèn tuýp gầy và 1 triệu bóng đèn compact dự kiến sẽ tiết kiệm khoảng 64 kWh điện, đồng thời giảm 47 MW 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 là quy trình quan trọng nhằm đánh giá hiệu quả thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện năng Chúng tôi cung cấp tư vấn miễn phí cho khách hàng về các giải pháp giảm tiêu thụ điện và cải thiện hệ số công suất, giúp tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

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 (Demand Side Management) ở Việt Nam hiện đang trong giai đoạn đầu, nhưng đã cho thấy những lợi ích to lớn Nghiên cứu và ứng dụng DSM chủ yếu dựa trên kinh nghiệm từ các nước Tây Âu, Bắc Mỹ và một số nước trong khu vực, tuy nhiên hiệu quả thực tế vẫn còn hạn chế do mới chỉ thực hiện được một số biện pháp Để nâng cao hiệu quả chương trình DSM, cần phân tích tỷ trọng các thành phần phụ tải tham gia vào phụ tải đỉnh trong đồ thị phụ tải hàng ngày của hệ thống điện, từ đó lựa chọn giải pháp DSM phù hợp cho từng loại phụ tải Nội dung này sẽ được đề cập trong chương tiếp theo.

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

Mở đầu

Tác động nhằm biến đổi và san bằng đồ thị phụ tải hệ thống là một trong những mục tiêu chính của quản lý cầu điện (DSM) Để thực hiện điều này, cần có cơ sở và định hướng cụ thể cho việc lựa chọn và triển khai các chương trình Một phương pháp trực tiếp là phân tích cơ cấu thành phần của các phụ tải trong đồ thị phụ tải hệ thống Để thực hiện phân tích này, có thể áp dụng các phương pháp phù hợp với cơ cấu các thành phần trong đồ thị phụ tải hàng ngày của hệ thống điện.

Để tối ưu hóa việc quản lý phụ tải trong hệ thống điện, cần lắp đặt đồng hồ tự ghi tại tất cả các nút phụ tải và xây dựng mạng lưới thu thập thông tin để tổng hợp số liệu Phương pháp này cho phép đo đạc và ghi lại chính xác phụ tải tại các thời điểm khác nhau Tuy nhiên, việc thực hiện gặp khó khăn do yêu cầu vốn đầu tư lớn cho hệ thống đồng hồ và thiết bị thu thập dữ liệu Thêm vào đó, tại các nút lớn, việc phân biệt giữa các loại hộ tiêu thụ có thể dẫn đến số liệu không đáng tin cậy Một nhược điểm nữa là nếu hệ thống truy cập thông tin gặp sự cố, toàn bộ dữ liệu sẽ bị mất, ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu và phân tích.

• 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 các đặc trưng của đồ thị phụ tải thành phần sử dụng số liệu thống kê điển hình để đưa ra kết luận Việc chọn các đồ thị điển hình được thực hiện ngẫu nhiên và xử lý bằng phương pháp xác suất, giúp thu được kết quả nhanh chóng, khách quan và không tốn kém, đồng thời đảm bảo độ tin cậy cho các chương trình DSM Chương này sẽ trình bày nội dung và kết quả của phân tích cơ cấu đồ thị phụ tải theo phương pháp này.

Nội dung phương pháp

Phương pháp phân tích cơ cấu thành phần phụ tải của đồ thị phụ tải hệ thống giúp tính toán tỷ lệ nhu cầu công suất của các khu vực phụ tải điển hình trong đồ thị phụ tải ngày Đồ thị phụ tải hệ thống được xây dựng từ việc tổng hợp số liệu của các đồ thị phụ tải thành phần Tuy nhiên, việc thu thập thông tin đầy đủ về đồ thị phụ tải gặp khó khăn do thiếu mạng lưới thiết bị đo đếm hệ thống tại Việt Nam Khó khăn này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng một lượng nhất định số liệu từ đồ thị phụ tải thành phần, từ đó xây dựng biểu đồ phụ tải hệ thống tin cậy.

- 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 cho các phụ tải điển hình trong từng khu vực Những biểu đồ này giúp xác định đặc điểm và nhu cầu năng lượng của các khu vực cụ thể, từ đó hỗ trợ trong việc quản lý và tối ưu hóa hệ thống điện.

Dựa trên các số liệu thu thập được, chúng ta có thể xây dựng đồ thị phụ tải điển hình cho từng khu vực phụ tải Sau khi tổng hợp các phụ tải này, ta sẽ tạo ra đồ thị phụ tải tổng của hệ thống Việc xây dựng đồ thị phụ tải điển hình được thực hiện dựa trên các thông số như thời đoạn công suất cực đại, trung bình và cực tiểu, cùng với giá trị của các công suất tương ứng Các đặc trưng này được tính toán theo xác suất từ số liệu đã thu thập, giúp đảm bảo tính chính xác và tránh mất tổng quát do hạn chế trong số liệu đầu vào Kết quả thu được có độ tin cậy cao theo lý thuyết xác suất cho biến ngẫu nhiên rời rạc.

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

Trong một khu vực phụ tải có N phụ tải thành phần, mỗi phụ tải thành phần thứ i có các đặc trưng về thời gian công suất cực trị Tmaxi và Tmini Xác suất thời gian công suất cực trị pTmaxi và pTmini được sử dụng để tính toán kỳ vọng thời đoạn công suất cực trị của khu vực phụ tải.

Các vọng số này được xem như là các đặc trưng thời gian công suất cực trị của đồ thị phụ tải của khu vực đang xét

Với các đặc trưng khác như các tỷ số Ktb=Ptb/Pmax, Kmin=Pmin/Pmax việc tính toán cũng tương tự

Sơ đồ khối các bước của phương pháp tóm tắt như sau:

3.2.2 Cách lấy số liệu đồ thị phụ tải Đồ thị phụ tải được xây dựng dựa trên các phương thức sau:

1 Thu th p và phân lo i sậ ạ ố ệ li u về các đồ th ị phụ ả t i riêng biệt

2 Xác nh các đị đặc trưng c a các đồ thịủ ph t i ụ ả riêng biệt (Tmaxi, Ttbi, Tmini ), (Ktbi, Kmini)

3 Xác nh các đị đặc trưng c a các đồ thịủ ph t i ụ ả đ ểi n hình (Tmax, Ttb, Tmin ), (Ktb, Kmin) cho các khu vực phụ ả t i theo xác suất

4 Tính các đặc trưng công suất của các đồ thị phụ ả t đ ểi i n hình (P max , P tb , P min )

5 Xây dựng đồ thị các khu vực phụ ả t i đ ểi n hình

6 Xác định thành phần phụ ả t i khu vực tham gia vào đồ thị phụ ả ệ ố t i h th ng

Hình 3.1 Sơ đồ kh i phương pháp phân tích đồ ố thịphụ ả t i

- 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

Dữ liệu được thu thập từ việc theo dõi và ghi chép của nhân viên vận hành tại các vị trí lắp đặt thiết bị đo công suất Theo A0, chu kỳ thu thập số liệu diễn ra hàng giờ.

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

Thông tin đầu vào cho phân tích cấu trúc thành phần phụ tải bao gồm các thông số đặc trưng của đồ thị phụ tải Để nâng cao độ chính xác trong nghiên cứu và thuận tiện cho việc tính toán, các phụ tải được phân chia thành 5 thành phần có tính chất tương đối giống nhau.

Từ mỗi thành phần, các ngành con được chia nhỏ và lựa chọn một số đồ thị phụ tải ngày trung bình để tính toán Số lượng đồ thị phụ tải điển hình phụ thuộc vào tỷ lệ của từng ngành con trong tổng phụ tải Dựa trên các đồ thị phụ tải riêng biệt của các ngành con, thống kê số liệu được thực hiện để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình cho từng khu vực kinh tế Đồ thị phụ tải được sử dụng trong phân tích là đồ thị phụ tải ngày.

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

Dựa vào số liệu hóa đơn thanh toán tiền điện theo từng khu vực phụ tải trong các chu kỳ nhất định, có thể xác định được điện năng tiêu thụ hàng tháng và tính toán giá trị trung bình tiêu thụ mỗi ngày Thống kê cho thấy tỉ trọng tiêu thụ điện năng chủ yếu tập trung ở các khu vực công nghiệp, ánh sáng sinh hoạt và thương mại, trong khi nông nghiệp và giao thông vận tải chỉ chiếm một phần nhỏ Do đó, khi phân tích cơ cấu thành phần phụ tải trong đồ thị phụ tải, dữ liệu chủ yếu tập trung vào ba khu vực này Trong một phạm vi phụ tải đã được xác định, số liệu thống kê điện năng sẽ được thu thập cho tất cả các phụ tải trong khu vực đó.

Theo giả thiết 2, các số liệu thống kê cho thấy đỉnh của đồ thị phụ tải thường chỉ xuất hiện rõ ràng từ một đến hai lần, với hai đỉnh thường gặp Đỉnh thứ nhất xuất hiện trong nửa đầu ngày (0-12h) vào khoảng 8 đến 10 giờ sáng, trong khi đỉnh thứ hai xuất hiện trong nửa sau (12-24h) vào khoảng 6 đến 10 giờ tối Khi phân tích và tính toán, chúng ta giả định rằng các đồ thị phụ tải có hai đỉnh trong hai thời đoạn 0-12 giờ và 13-24 giờ.

Giả thiết 3 cho rằng đồ thị điển hình sẽ có hình dạng bậc thang 3 cấp, tương ứng với các giá trị công suất cực đại, trung bình và cực tiểu Mỗi cấp độ này phản ánh các thời đoạn mà công suất đạt được các giá trị tương ứng Việc phân chia thành nhiều cấp hơn sẽ làm cho đồ thị trở nên mịn màng và chi tiết hơn, nhưng đồng thời cũng dẫn đến việc tăng số lượng tính toán, có thể gây ra các kết quả bất thường và làm giảm ý nghĩa của giá trị thu được.

Giả thiết 4 cho rằng các đồ thị phụ tải trong từng ngành nhỏ có hình dạng tương tự nhau, với các thời điểm công suất phụ tải cực trị gần trùng nhau Trong quá trình tính toán, chúng ta không xem xét độ lớn của công suất mà chỉ tập trung vào các thời đoạn mà phụ tải đạt cực trị Nói cách khác, đồ thị phụ tải được phân tích với trục công suất theo 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, Ttb và Tmin của đồ thị phụ tải các ngành nhỏ

Từ đồ thị phụ tải ngày với công suất biến đổi liên tục theo thời gian, chúng ta thực hiện quá trình đẳng trị để chuyển đổi thành đồ thị phụ tải có ba mức công suất: Pmax, Pmin, và Ptb Các mức công suất này được xác định cho hai khoảng thời gian: từ 0 đến 12 giờ và từ 13 đến 24 giờ, trong đó Pmax là công suất cực đại, Pmin là công suất cực tiểu, và Ptb là công suất trung bình trong mỗi khoảng thời gian.

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

- Thời điểm xuất hiện công suất cực đại, cực tiểu và trung bình: t * max, t * min, t * tb (thường là một khoảng)

- Ứng với công suất Ptb đẳng trị và Pmin đẳng trị ta có hệ số công suất trung bình, hệ số công suất cực tiểu:

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 (T max1 , T max2 ):

T max1 = t∀ i{P i ≥Pmin(1 ÷ 12)+0.67.(P max(1 ÷ 12)-P min(1 ÷ 12)); i:1÷12} (3-4) Cho thời đoạn từ 1÷12giờ và

T max2 = t∀ i{P i ≥Pmin(13 ÷ 24)+0.67.(P max(13 ÷ 24)-P min(13 ÷ 24)); i:13 2÷ 4} (3- 5) Cho thời đoạn từ 13 2÷ 4 giờ

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

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

Tmin2= t∀i{Pi≥Pmin(13÷24)+0.33.(Pmax(13÷24)-Pmin(13÷24)); i:13 2÷ 4} (3- 7) Cho thời đoạn từ 13 2÷ 4 giờ

- Thời gian công suất trung bình (Ttb):

P i : 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 12 giờ và từ 1÷ 13 2÷ 4 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 2÷ 4 giờ

3.2.6.2 Tính toán T max, Ttb và Tmin của đồ thị phụ tải các khu vực

Các giá trị T max, T tb và T min của đồ thị phụ tải các khu vực kinh tế được tính toán dựa trên các công thức (3-2) và (3-3) Tuy nhiên, dữ liệu thu thập từ các khu vực như công nghiệp (CN), thương mại (TM), và dịch vụ công cộng (DVCC) thường bao gồm nhiều ngành nhỏ Ví dụ, trong ngành công nghiệp, có các lĩnh vực như cơ khí, sản xuất hàng tiêu dùng, và khai khoáng Mỗi ngành nhỏ này lại có dữ liệu thu thập từ một số lượng phụ tải nhất định Đối với ngành nhỏ thứ n, số liệu được lấy từ N phụ tải Khi xem xét các giả thiết 4, các giá trị T max, T tb và T min của đồ thị phụ tải trong các khu vực kinh tế được tính gần đúng theo các công thức (3-9) và (3-10).

Trong một khu vực kinh tế, nếu ngành i có N i phụ tải và thời đoạn công suất cực đại là Tmaxi, thì xác suất pTmaxi cho thời đoạn công suất cực đại của khu vực kinh tế đó nhận giá trị Tmaxi là p Tmaxi.

N (3- 9) Đương nhiên (3-9) càng chính xác nếu thu thập được càng đầy đủ số liệu phụ tải cho một phạm vi đã định theo giả thiết 1

- T tb trung bình được tính theo công thức sau:

Ttb(khu vực) = 12- Tmax(khu vực)(1,2)-Tmin(khu vực)(1,2) (3-12)

- (Khu vực) gồm CN, CC, DVTM và GTVT

- N i : số lượng các phụ tải trong ngành thứ i trong khu vực kinh tế đang xét

- Tmaxi, Tmini: Thời đoạn công suất cực đại và cực tiểu của ngành thứ i

- 1 hoặc 2 (ứng với các thời đoạn từ 1÷12 giờ và từ 13 2÷ 4 giờ)

3.2.6.3 Hệ số công suất Kmin, Ktb của từng khu vực kinh tế

Các hệ số công suất Kmin, Ktb của từng khu vực kinh tế cũng được tính theo (3-1)

Tuy nhiên cũng tương tự trên, hệ số này cũng được tính một cách gần đúng theo công thức sau:

K i : Tỷ số P mini /P maxi của đồ thị phụ tải ngành thứ i thuộc khu vực kinh tế đang xét

Ni: Số lượng phụ tải trong ngành thứ i nêu trên

1 hoặc 2 (ứng với các thời đoạn từ 1÷12 giờ và từ 13 2÷ 4 giờ) Đối với một khu vực kinh tế ta có:

Do đó tỷ số Ptb/P max của khu vực kinh tế đó được tính theo

Ktb = Ptb/Pmax = [Pmin+0.5x(Pmax-Pmin)]/Pmax= 0.5 + 0.5xKmin (3-16)

3.2.6.4 Tính công suất cực đại, trung bình và cực tiểu cho các khu vực kinh tế Điện năng ngày được rút ra từ triển khai sau:

A ngày =P max T max +P tb T tb +P min T min (3-17)

=> Angày=(Pmax.Tmax+Ktb.Pmax.Ttb+Kmin.Pmax.Tmin) (3-18)

=> A ngày =P max (T max +K tb T tb +K min T min ) (3-19)

=> min min tb tb max ngay max T K T K T

Vì P max được tính trong các thời đoạn 0 12 giờ và 13 24 giờ, T- - max , T tb , T min ,

Ktb, Kmin là các giá trị được tính cho từng khu vực kinh tế theo (3-9) đến (3-

Giá trị điện năng được tính riêng cho hai thời đoạn: từ 0 đến 12 giờ và từ 13 đến 24 giờ, với công thức tính là (A1÷12) cho khoảng thời gian đầu và (A13÷24) cho khoảng thời gian sau.

Các Pk: là các giá trị công suất tại giờ thứ k của đồ thị phụ tải ngày trung bình của hệ thống lấy trong một thời gian nhất định

Có các giá trị Pmax của từng khu vực ta sẽ rút ra được các giá trị Ptb và Pmin từ (3-14) và (3 15) -

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

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

Xây dựng các đồ thị phụ tải thành phần

Theo số liệu của Công ty Điện lực Hà Nội năm 2002, lượng điện năng tiêu thụ của từng thành phần như bảng 4.1

Bảng 4.1: Điện năng tiêu thụ của các thành phần phụ tải thuộc công ty Điện lực Hà Nội

Thà nh phần Điện năng tiêu thụ

% Ngành % Công ty Ánh sáng sinh hoạt

Cửa hàng bán sỉ, lẻ và sửa chữa 93,255,668 18.79% 3.18%

Dịch vụ liên doanh với nước ngoài 101,137,202 20.38% 3.45%

Sản xuất phi kim loại 63,013,657 7.36% 2.15%

Sản xuất cơ khí và chế tạo thiết bị 87,409,678 10.20% 2.98% Sản xuất, phân phối khí và nước 64,548,868 7.53% 2.20%

Khu công nghiệp, liên doanh với nước ngoài 165,094,348 19.27% 5.63%

Trường học/Các trường đại học 68,177,018 26.70% 2.32%

Nhà văn hoá/Thể thao 15,113,255 5.92% 0.52%

Số liệu của các đồ thị phụ tải điển hình của từng khu vực kinh tế cho ở phụ lục

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

Thành phố Hà Nội có dân cư đông đúc, dẫn đến nhu cầu điện sinh hoạt lớn, chiếm 43,64% tổng lượng điện tiêu thụ Phụ tải ánh sáng sinh hoạt chủ yếu phục vụ cho việc chiếu sáng và các thiết bị điện gia đình như nồi cơm điện, tivi, tủ lạnh, điều hòa và bình nóng lạnh Luận văn này nghiên cứu 8 đồ thị phụ tải ngày trung bình của thành phần ánh sáng sinh hoạt.

Theo thống kê từ đồ thị phụ tải thực tế của các phụ tải sinh hoạt ở thành thị và nông thôn, nhu cầu điện năng thường tăng cao từ 17h đến 21h Sau 21h, nhu cầu điện giảm mạnh và bắt đầu tăng trở lại vào lúc 6h sáng, đạt công suất đỉnh vào lúc 10h Đến khoảng 14-15h chiều, nhu cầu điện lại giảm mạnh trước khi tăng lên công suất đỉnh vào buổi tối.

Các thông số của đồ thị phụ tải đẳng trị cho thành phần phụ tải ánh sáng sinh hoạt được xác định dựa trên các công thức đã trình bày trong chương 3.

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 0-12h Áp dụng công thức (3 10), tính toán theo số liệu phụ lục (4.2) ta có kết quả - sau:

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn P maxASSH1 xuất hiện với tần suất lớn nhất vào 7 giờ và từ 10 giờ đến 11 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PminASSH1xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 0 giờ đến 5.6 giờ

• Xác định các đặc trưng Tmax, T tb và T min trong khoảng từ 13-24h

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn P maxASSH2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn P minASSH2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ

• Xác định các đặc trưng K tb và K min trong khoảng từ 0-12h

• Xác định các đặc trưng K tb và K min trong khoảng từ 13-24 giờ

4.1.2 Biểu đồ phụ tải của thành phần công nghiệp

Thành phần phụ tải công nghiệp tại Hà Nội đóng góp lớn thứ hai trong tổng điện năng tiêu thụ, với ngành dệt may và khu công nghiệp liên doanh chiếm 37,8% Các xí nghiệp chủ yếu hoạt động vào ban ngày với một ca làm việc, dẫn đến biểu đồ phụ tải công nghiệp có đỉnh vào khoảng 8-10 giờ sáng, sau đó giảm vào buổi trưa và tăng trở lại vào khoảng 15 giờ chiều Ngoại trừ một số ngành như hoá chất, chế biến thực phẩm và phi kim loại, hầu hết các ngành công nghiệp khác đều ghi nhận sự giảm mạnh công suất sau giờ cao điểm vào buổi chiều.

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 0-12 giờ

Theo phụ lục (4.13) thời đoạn PmaxCN1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 8 giờ đến 11.4 giờ

Theo phụ lục (4.13) thời đoạn PminCN1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 0 giờ đến 5.8 giờ

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 13-24 giờ

Theo phụ lục (4.13) thời đoạn P maxCN2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 13 giờ đến 16.3 giờ

Theo phụ lục (4.13) thời đoạn P minCN2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 19.7 giờ đến 24 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 0-12 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 13-24 giờ

4.1.3 Đồ thị phụ tải của thành phần thương mại

Phụ tải thương mại bao gồm nhà hàng, khách sạn, cửa hàng bán sỉ và lẻ, văn phòng, ngân hàng và dịch vụ liên doanh Đồ thị phụ tải của nhà hàng và khách sạn thường bắt đầu tăng từ 8h sáng, đạt đỉnh vào khoảng 17h, sau đó giảm mạnh từ 21-22h khi các cửa hàng đóng cửa Đối với văn phòng và ngân hàng, điện năng tiêu thụ ổn định từ 8h đến 17h, và giảm dần sau giờ làm việc.

• Xác định các đặc trưng Tmax, T tb và T min trong khoảng từ 0-12 giờ

Theo phụ lục (4.1 thời đoạn P4) maxTM1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 9.4 giờ đến 12 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PminTM1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 0 giờ đến 6.1 giờ

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 13-24 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn P maxTM2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 15 giờ đến 19.3 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PminTM2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 21.1 giờ đến 24 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 0-12 giờ

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

Các ngành con của phụ tải dịch vụ công cộng bao gồm cơ quan chính quyền, trường học, thông tin, chiếu sáng công cộng và văn hóa thể thao Trong đó, cơ quan chính quyền và trường học tiêu thụ lượng điện năng lớn nhất Hầu hết các ngành này có biểu đồ phụ tải tương tự, ngoại trừ chiếu sáng công cộng Đồ thị phụ tải tăng dần từ 7-8 giờ sáng đến mức cực đại và duy trì ổn định vào buổi sáng Đến buổi trưa, nhu cầu điện năng giảm nhẹ, sau đó tăng trở lại vào chiều tối và ổn định đến khoảng 17 giờ, khi các cơ quan và trường học nghỉ, dẫn đến sự giảm mạnh trong nhu cầu điện năng.

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 0-12 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PmaxCC1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 8 giờ đến 11 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PminCC1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 0giờ đến 6.6 giờ

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 13-24 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn P maxCC2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 13 giờ đến 16.3 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PminCC2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 19.1 giờ đến 24 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 0-12 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 0-24 giờ

4.1.5 Đồ thị phụ tải của thành phần nông nghiệp

Thành phần phụ tải nông nghiệp tại Hà Nội chỉ chiếm 1.54% tổng điện năng tiêu thụ Đồ thị phụ tải nông nghiệp cho thấy sự gia tăng mạnh mẽ vào ban đêm từ 22 giờ đến 5 giờ sáng, trong khi vào giờ cao điểm, phụ tải lại giảm đáng kể, thậm chí có lúc giảm đến mức gần như không có.

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 0-12 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PmaxNN1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 0 giờ đến 5 giờ

Theo phụ lục (4.14) thời đoạn PminNN1 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 6 giờ đến 10 giờ

• Xác định các đặc trưng Tmax, Ttb và Tmin trong khoảng từ 13-24h

Theo phụ lục (4.1 thời đo4) ạn P maxNN2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 22 giờ đến 24 giờ

Theo phụ lục (4.1 thời đoạn P4) minNN2 xuất hiện với tần suất lớn nhất là từ 13 giờ đến 21 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 0-12 giờ

• Xác định các đặc trưng Ktb và Kmin trong khoảng từ 13-24 giờ

Tổng hợp các kết quả tính toán ta có thời gian, thời điểm và hệ số công suất của các thành phần phụ tải như bảng sau

Bảng 4 2 Thời đoạn công suất cực trị và thời điểm xuất hiện của các khu vực kinh tế

TM 5.3 15 – 19.3 3.9 21.1 - 24 2.9 Còn lại DVCC 4 3 13 -16.3 5.9 19 - 24 1.8 Còn lại

Bảng 4.3 Hệ số K min, Ktb của các thành phần phụ tải:

Khu vực kinh tế ASSH CN TM DVCC NN

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

Theo số liệu thống kê, điện năng tiêu thụ của các khu vực kinh tế trong năm

Bảng 4 Điện năng tiêu thụ 4 ngày của các khu vực kinh tế

Khu vực kinh tế Điện năng tiêu thụ năm 2002 (kWh) Điện năng tiêu thụ ngày (kWh) Tỷ lệ

Theo thống kê điện năng tiêu thụ năm 2002, từ biểu đồ phụ tải ngày trung bình của Hà Nội, tỷ lệ điện năng tiêu thụ trong hai thời đoạn 0-12 giờ và 13-24 giờ lần lượt là 44% và 56% Áp dụng tỷ lệ này cho tất cả các khu vực kinh tế, chúng ta có được số liệu chi tiết về mức tiêu thụ điện năng.

Bảng 4 5 Điện năng tiêu thụ ngày trong các thời đoạn 0 - 12 giờ và 13 -24 giờ của các khu vực kinh tế

Khu vực kinh tế Điện năng tiêu thụ ngày (kWh) Điện năng tiêu thụ

0-12 giờ (kWh) Điện năng tiêu thụ

Thay các giá trị T max T tb , T min , K tb , K min tính được từ bảng (4.2) và (4.3) và lượng điện năng trong nửa ngày tính được từ bảng (4.5) vào công thức (3-

18) ta rút ra được Pmax trong các thời đoạn 0 12 giờ, và 13- -24 giờ như sau:

PmaxCN1 1 CN min 1 CN min 1 tbCN 1 tbCN 1

Tính toán tương tự cho các khu vực kinh tế khác ta có kết quả như bảng sau:

Bảng 4 Công suất cực đại, trung bình, cực tiểu của các khu vực kinh tế 6

Pmax(kW) Ptb (kW) Pmin (kW) 0-12 g 13-24 g 0-12 g 13-24 g 0-12 g 13-24 g

Tổng hợp các kết quả ta có thành phần phụ tải của đồ thị phụ tải ngày của hệ thống như sau:

Bảng 4 Công suất cực đại, trung bình, cực tiểu và thời điểm xuất hiện 7

P max P min (kW) P tb (kW)

(kW) Thời điểm (kW) Thời điểm (kW) Thời điểm

NN 7059 0 - 5 2033 6 10- 4546 Phần còn lại 13-24 giờ

TM 94002 15 – 19.3 24617 21.1 24- 59309 Phần còn lại DVCC 52119 13 -16.3 17922 19 -24 35021 Phần còn lại

Phân tích tỷ lệ các thành phần tham gia vào đồ thị phụ tải tổng của thành phố Hà Nội

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

Dựa vào các số liệu phụ tải thành phần đã tính toán, ta xây dựng được đồ thị phụ tải của các khu vực phụ tải (Phụ lục 4.15, 4.16, 4.17, 4.18, 4.19, 4.20)

Tổng hợp các đồ thị phụ tải thành phần ta có đồ thị phụ tải ngày của toàn thành phố Hà Nội như bảng 4.8 và hình 4.1.

Bảng 4.8 Công suất các thành phần phụ tải

Giờ ASSH CN TM DVCC NN Tongtt Tongthuc

24 102027 69019 24618 17923 12904 226491 255194 Đồ thị phụ tải các thành phần

ASSH CN TM CC NN Tổng tính toán

Hình 4.1 Biểu đồ thụ tải của các thành phần phụ tải và đồ thị phụ tải tổng hợp

So sánh giữa đồ thị phụ tải của thành phố Hà Nội theo tính toán và đồ thị phụ tải thực tế cho thấy sai số trung bình là 6.75% Sai số lớn nhất xuất hiện tại một thời điểm cụ thể trong quá trình phân tích.

7 giờ là 15%, sai số nhỏ nhất là 0.07% vào lúc 8 giờ Kết quả như vậy có thể chấp nhận được Đồ thị phụ tải thực và tính toán

Hình 4.2 Biểu đồ phụ tải ngày của thành phố Hà Nội theo thực tế và t heo tính toán.

Từ biểu đồ phụ tải tổng có các nhận xét sau:

Biểu đồ phụ tải ngày của thành phố Hà Nội cho thấy hai đỉnh cao điểm: đỉnh đầu tiên từ 10 giờ đến 12 giờ sáng và đỉnh thứ hai, lớn hơn, từ 17 giờ đến 20 giờ tối Theo quy định ngành điện, thời gian cao điểm được xác định trong khoảng thời gian này Kết quả tính toán cho thấy công suất phụ tải vào giờ cao điểm lớn gấp đôi so với công suất vào giờ thấp điểm.

Thời gian thấp điểm trong ngành điện diễn ra từ 0 giờ đến 6 giờ sáng, với hệ số phụ tải rất thấp, dao động từ 0.43 đến 0.5 Theo quy định, thời gian thấp điểm chính thức được xác định từ 1 giờ đến 3 giờ sáng, và kết quả tính toán này hoàn toàn phù hợp với thực tế và quy định của ngành điện.

Bảng 4 9 Thành phần % công suất các khu vực kinh tế tron g đồ thị phụ tải tổng

Giờ ASSH CN TM DVCC NN

• Từ kết quả tính toán, có thể thấy trong thời gian cao điểm tối (từ 17-

20) giờ, thành phần phụ tải ánh sáng sinh hoạt chiếm tỷ trọng lớn nhất (từ 52.47% đến 68.69%) Đồng thời trong thời đoạn này công suất của thành phần ánh sáng sinh hoạt cũng đạt giá trị cực đại Tiếp đến là thành phần công nghiệp chiếm 17% đến 22,7% Trong thời đoạn này thành phần công nghiệp đạt giá trị trung bình Thành phần phụ tải thương mại cũng chiếm một tỷ lệ khá lớn trong đồ thị phụ tải đỉnh của thành phố Hà Nội (từ 6% - 22%), ứng với giá trị cực đại tối của thành phần phụ tải thương mại Từ đó có thể thấy tiềm năng ứng dụng phương pháp chuyển dịch phụ tải của 3 thành phần này sang các giờ thấp điểm là rất lớn

Trong khoảng thời gian từ 10 đến 12 giờ, hai yếu tố chính ảnh hưởng đến đồ thị phụ tải tổng là ánh sáng sinh hoạt, chiếm 42%, và phụ tải công nghiệp, chiếm 29%.

3 thành phần phụ tải công nghiệp, thương mại và dịch vụ công cộng đều đang đạt công suất cực đại buổi sáng

Trong khoảng thời gian từ 0 đến 3 giờ sáng, công suất của hầu hết các thành phần phụ tải đều giảm, với chỉ thành phần nông nghiệp không đạt giá trị công suất cực tiểu Điều này cho thấy tiềm năng lớn để áp dụng giải pháp chuyển dịch phụ tải từ giờ cao điểm sang giờ thấp điểm, nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng.

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

Từ đồ thị phụ tải, chúng ta có thể xác định lượng điện năng tiêu thụ của các khu vực kinh tế trong các thời điểm cao điểm, bình thường và thấp điểm, như thể hiện trong bảng (4.10).

Bảng 4.10 Tỷ lệ điện năng của các khu vực kinh tế t ham gia vào đồ t hị phụ tải

Trong giờ cao điểm, khu vực phụ tải ánh sáng sinh hoạt tiêu thụ lượng điện năng lớn nhất, chiếm 47.5%, tiếp theo là phụ tải công nghiệp với 24% và thương mại 19.2% Hai thành phần dịch vụ công cộng và nông nghiệp chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ, lần lượt là 7.1% và 0.8%.

Trong giờ thấp điểm, tỷ trọng ánh sáng sinh hoạt giảm xuống còn 40.5%, trong khi thành phần công nghiệp chỉ còn 23.8% Ngược lại, tỷ lệ phụ tải dịch vụ công cộng tăng lên 7.3% và thành phần nông nghiệp cũng tăng, chiếm 3.3%.

Ta cũng xác định được tỷ lệ phần trăm điện năng của từng ngành kinh tế trong các thời gian cao điểm, bình thường và thấp điểm như bảng 4.11

Bảng 4.11 Tỷ lệ phần trăm điện năng trong các giờ cao điểm, bình thường và thấp điểm của từng ngành kinh tế

Khu vực kinh tế Cao điểm (%) Bình thường (%) Thấp điểm (%)

Theo kết quả tính toán, thời gian cao điểm trong ngày chỉ kéo dài khoảng 7 giờ, nhưng lại chiếm đến 36.7% tổng lượng điện năng tiêu thụ trong ngày Ngược lại, thời gian thấp điểm chỉ tiêu thụ 7.6% tổng lượng điện năng Đối với phụ tải ánh sáng sinh hoạt, 40% lượng điện năng tiêu thụ rơi vào giờ cao điểm, trong khi chỉ có 7.2% được tiêu thụ trong giờ thấp điểm.

Ngành thương mại tiêu thụ 43.4% lượng điện năng vào giờ cao điểm, cho thấy tầm quan trọng của việc áp dụng phương pháp chuyển dịch đồ thị phụ tải để quản lý hiệu quả nguồn năng lượng.

Phương pháp phân tích cơ cấu các thành phần phụ tải dựa trên đặc trưng của từng phụ tải cho phép xây dựng mô hình thực tiễn cho đồ thị phụ tải của thành phố Hà Nội, ngay cả khi dữ liệu phụ tải còn hạn chế Phương pháp này đảm bảo tính tổng quát, vì các đặc trưng của đồ thị phụ tải được tính toán dựa trên giá trị kỳ vọng của các đại lượng liên quan.

Kết quả phân tích sẽ chính xác hơn khi số liệu trong khu vực tính toán được thu thập đầy đủ và các thành phần phụ tải được lựa chọn có tính điển hình cao.

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

Khu vực ánh sáng sinh hoạt

Tiềm năng tiết kiệm điện trong khu vực này rất lớn, có thể áp dụng các biện pháp sau:

Tuyên truyền và hướng dẫn người dân cách sử dụng điện hợp lý và tiết kiệm không chỉ giúp nâng cao kiến thức mà còn hình thành thói quen sử dụng điện hiệu quả Biện pháp này sẽ mang lại hiệu quả cao trong việc tiết kiệm năng lượng.

Áp dụng biểu giá bán điện theo thời gian sử dụng giúp khuyến khích người dân giảm thiểu tiêu thụ điện vào giờ cao điểm, đồng thời chuyển dịch việc sử dụng điện sang các khung giờ thấp điểm và bình thường.

Chương trình khuyến mại được triển khai nhằm dán nhãn thiết bị, khuyến khích hộ tiêu thụ điện sử dụng đèn và các thiết bị điện có hiệu suất cao.

Áp dụng các kỹ thuật điều khiển phụ tải bằng sóng giúp cắt luân phiên các thiết bị không thiết yếu như bình nóng lạnh và máy điều hòa nhiệt độ Ngoài ra, việc sử dụng thiết bị đóng cắt tự động có thể cắt nguồn điện khi không có người sử dụng, góp phần tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

Khả năng áp dụng DSM trong lĩnh vực chiếu sáng là rất lớn, với điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng chiếm khoảng 20-25% tổng điện năng tiêu thụ của các hộ gia đình Hiện nay, các hộ gia đình chủ yếu sử dụng hai loại đèn là đèn huỳnh quang và đèn sợi đốt, với ước tính trung bình mỗi hộ có khoảng 5.2 bóng đèn huỳnh quang.

• Loại đèn dài 1.2m có công suất đèn và chấn lưu 40 + 12 = 52W: 4 bóng/1hộ, chiếm khoảng 74% loại bóng tuýp

• Loại đèn dài 0.6m có công suất đèn và chấn lưu 20 + 8 = 28W : 1.2 bóng/1hộ chiếm khoảng 26% loại bóng tuýp

Và bóng đèn sợi đốt có công suất từ (45-100)W có khoảng 1.9 bóng trên một hộ

Các loại đèn này có thể thay thế bằng đèn tiết kiệm điện:

• Đèn T8 chấn lưu sắt từ có công suất : 36+6 BW

• Đèn T8 chấn lưu điện tử có công suất: 36+3 = 39W

• Đèn Compact công suất từ 7 cho đến 25W

Việc thay thế các loại đèn hiện tại bằng đèn tiết kiệm năng lượng có thể mang lại hiệu quả đáng kể trong việc tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng sinh hoạt.

Dùng đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng chấn lưu sắt từ (36W+6W) : Điện năng sử dụng bởi một bóng đèn sợi đốt ( P tb `W) sẽ giảm được

60 − Điện năng sử dụng bởi 1 đèn huỳnh quang thông thường sẽ giảm được

52 − Dùng đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng, chấn lưu điện tử (36W+3W) Điện năng sử dụng bởi một bóng đèn sợi đốt (P tb `W) sẽ giảm được

60 − Điện năng sử dụng bởi 1 đèn huỳnh quang thông thường sẽ giảm được

52 − Dùng đèn compact có công suất trung bình là 20W Điện năng sử dụng bởi một bóng đèn sợi đốt ( P tb `W) sẽ giảm được

60 − Điện năng sử dụng bởi 1 đèn huỳnh quang thông thường sẽ giảm được

Việc thay thế toàn bộ đèn huỳnh quang công suất 52W bằng đèn tiết kiệm điện 39W và chuyển đổi đèn sợi đốt sang đèn Compact có thể tiết kiệm khoảng 40% lượng điện năng chiếu sáng, tương đương từ 8% đến 10% tổng lượng điện năng tiêu thụ trong khu vực sinh hoạt.

Bảng 5.2 Tiềm năng tiết kiệm điện trong khu vực ánh sáng sinh hoạt

Khu vực kinh tế Cao điểm

Khu vực công nghiệp

Công nghệ và thiết bị trong các nhà máy, xí nghiệp hiện nay chủ yếu thuộc thế hệ cũ, dẫn đến năng suất và chất lượng sản phẩm không cao, cùng với hiệu quả sử dụng năng lượng thấp Do đó, tiềm năng áp dụng DSM trong khu vực này là rất lớn.

Lắp đặt công tơ 3 giá cho khách hàng áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng nhằm xây dựng biểu giá điện hợp lý Biểu giá này được thiết kế dựa trên kinh nghiệm từ các chương trình nghiên cứu phụ tải, với mục tiêu khuyến khích sử dụng điện hiệu quả.

• Khuyến khích khách hàng dùng các nguồn điện Diezen để tự phát bù trong giờ cao điểm

• Cải thiện hiệu suất sử dụng các thiết điện như động cơ, điều hòa, ánh sáng

• Phát triển hơn nữa các chương trình trợ giúp về kiểm toán năng lượng

• Thiết lập các tiêu chuẩn về hiệu suất năng lượng tối thiều cho các thiết bị công nghiệp chính

Phân tích đồ thị phụ tải trong ngành công nghiệp cho thấy hầu hết các nhà máy chỉ hoạt động 1 hoặc 2 ca, dẫn đến chênh lệch công suất giữa ban ngày và ban đêm Việc áp dụng giá điện theo thời điểm sử dụng giúp các nhà quản lý nhận thức được lợi ích từ việc giảm tiêu thụ điện vào giờ cao điểm và tối ưu hóa lịch trình sản xuất Thực tế cho thấy, tăng số ca làm việc hoặc chuyển đổi lịch làm việc từ giờ cao điểm sang giờ thấp điểm có thể tiết kiệm đáng kể chi phí điện hàng tháng cho nhà máy Dưới đây là phương pháp chuyển dịch phụ tải đã được áp dụng thành công trong thực tế.

Bảng 5.3 Chuyển dịch phụ tải và hiệu quả tiết kiệm điện năng

TT Hạng mục Đơn vị Giá trị

1 % tiêu thụ điện từ giờ cao điểm chuyển sang thấp điểm % 5

2 % tiêu thụ điện từ giờ cao điểm chuyển sang bình thường % 5

3 % tiêu thụ điện từ giờ bình thường chuyển sang thấp điểm

4 Điện năng tiêu thụ giờ cao điểm kWh 760675

5 Điện năng tiêu thụ giờ bình thường kWh 1409396

6 Lượng điện năng chuyển từ cao điểm sang thấp điểm kWh 38033

7 Lượng điện năng chuyển từ cao điểm sang bình thường kWh 38033

8 Lượng điện năng chuyển từ bình thường sang thấp điểm kWh 70469

9 Lượng điện năng giờ cao điểm giảm được kWh 76066

10 Lượng điện năng giờ thấp điểm tăng lên kWh 108502

11 Lượng điện năng giờ cao điểm giảm được % 10

12 Lượng điện năng giờ thấp điểm tăng lên kWh 71

Việc bố trí giờ làm việc hợp lý, như thể hiện trong bảng 5.3, có thể mang lại hiệu quả cao trong việc san bằng đồ thị phụ tải Điều này không chỉ giúp hạ thấp đỉnh mà còn nâng cao đáy của đồ thị phụ tải, từ đó tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng.

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

Nghiên cứu cho thấy cường độ năng lượng và suất tiêu điện năng ở Việt Nam cao gấp hơn 2 lần so với các nước phát triển Việc chuyển đổi công nghệ sản xuất sang các công nghệ tiên tiến có thể giảm 30-50% lượng điện năng tiêu thụ trong ngành công nghiệp Các nước phát triển thường sử dụng động cơ thế hệ mới (EEMs) với hiệu suất cao hơn từ 3-8% so với động cơ cũ, đồng thời nâng cao hệ số công suất cos-ϕ Mặc dù giá thành của động cơ EEMs cao hơn từ 15-25%, nhưng với năng suất và chất lượng sản phẩm tốt hơn, thời gian hoàn vốn sẽ rất nhanh Thêm vào đó, việc lắp đặt bộ tự động điều khiển tốc độ (ASD) cho động cơ EEMs có thể tiết kiệm thêm 20-30% điện năng tiêu thụ.

Theo thống kê, động cơ điện tiêu thụ khoảng 60% tổng điện năng trong khu vực công nghiệp Nếu thay thế toàn bộ động cơ điện thế hệ cũ bằng động cơ EEMs, với giả thiết hiệu suất trung bình của động cơ EEMs cao hơn 5% so với động cơ thông thường, chúng ta có thể tính toán được lượng điện năng tiết kiệm được từ việc thay thế này.

Bảng 5.4 Điện năng tiết kiệm được khi thay thế các động cơ

Khu vực kinh tế Cao điểm Bình thường Thấp điểm

Nếu các động cơ được trang bị bộ tự động điều khiển tốc độ, giả định rằng lượng điện năng tiết kiệm được là 25%, thì kết quả sẽ được trình bày trong bảng 5.5.

Bảng 5.5 Điện năng tiết kiệm được khi các động cơ thế hệ mới có đặt thêm

Khu vực kinh tế Cao điểm Bình thường Thấp điểm

5.2.3 Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng công nghiệp

Lượng điện năng sử dụng cho chiếu sáng trong khu vực công nghiệp chiếm khoảng 5% tổng nhu cầu điện, chủ yếu phục vụ cho chiếu sáng làm việc, sinh hoạt và bảo vệ Hệ thống chiếu sáng thường sử dụng bóng đèn sợi đốt công suất từ 60-100W và đèn huỳnh quang với tổng công suất 52W Tuy nhiên, bố trí hệ thống chiếu sáng chưa hợp lý, không tận dụng hết quang thông của đèn và ánh sáng tự nhiên Để tiết kiệm năng lượng, cần sử dụng đèn tiết kiệm và lắp đặt hệ thống chiếu sáng theo tiêu chuẩn.

Thay thế toàn bộ đèn chiếu sáng cũ bằng đèn tiết kiệm điện với tổng công suất 39W giúp tiết kiệm 40% lượng điện năng Kết quả là, lượng điện năng tiết kiệm trong chiếu sáng công nghiệp đạt 2%.

Tiêu thụ năng lượng điện trong khu vực thương mại hiện không chiếm tỷ trọng lớn trong tổng tiêu thụ điện và biểu đồ phụ tải đỉnh, nhưng dự kiến sẽ tăng nhanh trong tương lai Việc áp dụng quản lý nhu cầu điện (DSM) sẽ mang lại hiệu quả cao trong bối cảnh này Thời điểm phụ tải của khu vực thương mại đạt đỉnh trùng với giờ cao điểm, tuy nhiên, việc chuyển dịch phụ tải từ giờ cao điểm sang giờ thấp điểm gặp nhiều khó khăn Các biện pháp cần thiết có thể được áp dụng để cải thiện tình hình này.

• Lắp đặt công tơ 3 giá cho các khách hàng thuộc đối tượng áp dụng

Để khuyến khích sử dụng điện năng hiệu quả, cần thiết lập một biểu giá điện hợp lý, trong đó mức chênh lệch giữa giờ cao điểm và giờ thấp điểm phải đủ hấp dẫn để thu hút khách hàng.

• Khuyến khích các khách hàng sử dụng các nguồn năng lượng khác vào giờ cao điểm

Thực hiện điều khiển phụ tải bằng sóng giúp cắt luân phiên các thiết bị không thiết yếu trong giờ cao điểm, như bình nóng lạnh và máy điều hòa nhiệt độ, nhằm tiết kiệm năng lượng và giảm tải cho lưới điện.

• Sử dụng các đèn tiết kiệm điện phục vụ cho chiếu sáng và các thiết bị điện có hiệu suất cao

• Xây dựng quy chuẩn, khuyến khích cho các toà nhà thương mại, các thiết bị điện chiếu sáng cộng cộng nhằm sử dụng điện hiệu quả và hợp lý

CHƯƠNG 6 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận

Nghiên cứu phương pháp phân tích đồ thị phụ tải ngày của hệ thống điện cho phép xây dựng đồ thị phụ tải điển hình cho từng khu vực, giúp hiểu rõ đặc điểm tiêu thụ điện và tỷ trọng các thành phần phụ tải trong từng thời điểm Từ đó, chúng ta có thể xác định lượng điện năng tiêu thụ trong các thời đoạn cao điểm, thấp điểm và bình thường.

Chương trình DSM nhằm điều chỉnh hình dáng đồ thị phụ tải theo nhu cầu thực tế Phân tích đồ thị phụ tải sẽ cung cấp cơ sở để lựa chọn giải pháp DSM tối ưu, phù hợp với đặc điểm tiêu thụ điện năng, mang lại lợi ích cho ngành điện và người tiêu dùng.

Kết luận và kiến nghị -

Nghiên cứu phương pháp phân tích đồ thị phụ tải ngày của hệ thống điện cho phép xây dựng đồ thị phụ tải điển hình cho từng khu vực, giúp nhận diện đặc điểm tiêu thụ điện và tính toán tỷ trọng các thành phần phụ tải tại từng thời điểm Kết quả này cũng giúp xác định lượng điện năng tiêu thụ tương ứng trong các thời đoạn cao điểm, thấp điểm và bình thường.

Chương trình DSM nhằm điều chỉnh hình dáng đồ thị phụ tải theo yêu cầu, với việc phân tích đồ thị phụ tải làm cơ sở cho việc lựa chọn giải pháp DSM tối ưu Giải pháp này không chỉ phù hợp với đặc điểm tiêu thụ điện năng mà còn mang lại lợi ích cho cả ngành điện và người tiêu dùng.

Nghiên cứu đánh giá tiềm năng tác động của DSM là một nội dung quan trọng trong ứng dụng DSM Tác động của DSM lên biến đổi phụ tải được phản ánh qua các đặc trưng của đồ thị phụ tải Phân tích các đặc trưng này giúp xác định tiềm năng áp dụng DSM cho từng khu vực và ngành cụ thể Đồng thời, việc này cũng cho phép xác định các chi phí liên quan.

• Chi phí cho DSM theo lượng giảm công suất đỉnh của đồ thị phụ tải

• Chi phí cho DSM theo tổng lượng giảm điện năng của đồ thị phụ tải

• Chi phí cho DSM theo lượng dịch chuyển công suất từ cao điểm sang thấp điểm

Xác định được lượng công suất, điện năng tiết kiệm được và thời gian hoàn vốn của chương trình DSM

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về các thành phần phụ tải ảnh hưởng đến công suất đỉnh của hệ thống, từ đó giúp xây dựng kế hoạch đáp ứng nhu cầu phụ tải trong tương lai Đồng thời, nó cũng hỗ trợ các công ty điện lực trong việc lập kế hoạch sản xuất, truyền tải và phân phối, nhằm tối ưu hóa hoạt động của hệ thống.

Bài luận văn đã phân tích đồ thị phụ tải với hai đỉnh chính: cao điểm vào buổi trưa và buổi tối Phương pháp tính toán này phản ánh xu hướng tăng trưởng mạnh mẽ của nhu cầu điện trong ban ngày, đồng thời phù hợp với định hướng phát triển của ngành điện hiện nay.

Cũng từ kết quả của việc nghiên cứu xây dựng biểu đồ phụ tải chúng ta có thể hoàn thiện các chương trình DSM như sau:

Ánh sáng sinh hoạt đóng vai trò quan trọng trong giờ cao điểm tiêu thụ điện, nhưng hiện tại chỉ có các biện pháp khuyến khích sử dụng đèn tiết kiệm Cần có thêm các biện pháp kinh tế như quy định giá điện theo thời gian sử dụng, giúp người dân nhận thấy lợi ích của việc tránh sử dụng điện vào giờ cao điểm.

Để tối ưu hóa tiềm năng tiết kiệm điện trong ngành công nghiệp, các công ty cần thực hiện kiểm toán năng lượng mỗi 5 năm nhằm lập kế hoạch sử dụng năng lượng hiệu quả Kết quả từ chương trình thí điểm công tơ điện tử 3 giá đã cho thấy những hiệu quả ban đầu trong việc sử dụng điện hợp lý, do đó, cần mở rộng chương trình này đến nhiều hộ phụ tải công nghiệp hơn.

Để giảm công suất sử dụng vào giờ cao điểm trong lĩnh vực phụ tải thương mại, cần khuyến khích các hộ tiêu thụ sử dụng thiết bị điện hiệu suất cao Ngoài ra, việc ký kết hợp đồng với các doanh nghiệp tham gia chương trình điều khiển phụ tải bằng sóng và các doanh nghiệp sử dụng nguồn năng lượng thay thế trong giờ cao điểm là rất quan trọng.

• Đối với khu vực dịch vụ công cộng, cần có quy định phạt hành chính để mọi người có ý thức tiết kiệm điện

Mặc dù phương pháp nghiên cứu cơ cấu các thành phần phụ tải còn một số hạn chế, nhưng nó vẫn có thể được áp dụng hiệu quả trong thực tế để phân tích đồ thị phụ tải của hệ thống điện Việt Nam.

6.2 Các đề xuất và triển vọng nghiên cứu sâu hơn

Bản luận văn đã xây dựng biểu đồ cho các phụ tải thành phần và các ngành con trong từng khu vực phụ tải, nhưng do hạn chế về số lượng phụ tải mẫu, chưa thể hiện đầy đủ các đặc trưng của từng khu vực Để phân tích đồ thị phụ tải của hệ thống và các công ty điện lực, cần thu thập thêm số liệu phụ tải và tính chất đại diện cho từng ngành Hướng nghiên cứu sâu về tiềm năng ứng dụng DSM cho các khu vực phụ tải cần điều tra dữ liệu, đặc điểm tiêu thụ điện năng và tính chất của từng loại hộ phụ tải, hứa hẹn mang lại nhiều triển vọng.

Kết quả phân tích đồ thị phụ tải trước và sau khi triển khai chương trình quản lý phụ tải cho thấy hiệu quả rõ rệt của việc áp dụng chương trình DSM.

1 Đặng Quốc Thống, Nguyễn Thường, Đào Kim Hoa, Bạch Quốc Khánh,

“Đánh giá tiềm năng tiết kiệm điện năng và hiệu quả của việc ứng dụng DSM ở Việt Nam”, Báo cáo khoa học, Mã số KHCN.09.08.02,

Bộ khoa học công nghệ và môi trường, Hà Nội

2 Trần Đình Long, Đặng Quốc Thống, Nguyễn Thường, Lã Văn út, Nguyễn

Văn Đạm, Đào Kim Hoa (1997) , “Nghiên cứu khả năng ứng dụng

DSM ở Việt Nam” , Báo cáo khoa học, Mã số KCĐL.95.04.10, Bộ khoa học công nghệ, Hà Nội

3 Công ty tư vấn Hagler Bailly (1997), “Đánh giá quản lý nhu cầu đối với

4 Trần Đình Long (1999), “Quy hoạch phát triển năng lượng và điện lực”,

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

5 Bạch Quốc Khánh (2000), “Đánh giá tác động của quản lý nhu cầu điện đến các chỉ tiêu kinh tế, tiêu chuẩn thiết kế lưới điện đô thị và khả năng ứng dụng điều khiển phụ tải bằng sóng trong lưới điện các đô thị Việt Nam”, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà

6 Đặng Quốc Thống, Bạch Quốc Khánh, “Đánh giá tác động của giải pháp

DSM san bằng đồ thị phụ tải đến tổn thất điện năng lưới điện phân phối điện đô thị”, Tạp chí khoa học và công nghệ, số 25, Hà Nội

7 Viện Năng lượng (1/2002), “Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án quản lý nhu cầu giai đoạn 2 (2002-2005)” , Hà Nội

8 Viện Năng lượng (10/2002), “Tổng sơ đồ phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001-2010 có xét triển vọng đến năng 2020” , Hà Nội

9 Hồ Thị Kim Nga (2004), “Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả chương trình

DSM chiếu sáng đối với hệ thống điện Việt Nam”, Luận văn thạc sỹ,

10 Công ty tư vấn Fichtner/Colenco (2003), “Phương pháp nghiên cứu phụ tải” , Dự án DSM 2003, Hà Nội

1 Clark W Gelling & John Charmberlin (1993), “Demand Side

Management: Concepts and Methods”, The Fairmont Press, 2 nd Edition, India

2 Clark W.Gelling & John Charmberlin (1993), “Demand Side Management

Planning”, The Fairmont Press, India

3 Suwich Chanpaisarnwong (1996), “The Electricity Demand Side

Management Program in Thailand” , Presented in Ministry of Science, Technology and Environment

4 Nielsen B (1993), “Load shape data for residential and commercial lighting: Survey result of incadescent and compact fluorescent lamp”, Energy 18

5 Dilip R Limaye and Veronika Rabl (1998), “International load management: Method and Practices” , The Fairmont Press, India

6 Matteo Manera & Angelo Marzullo (2003), “Modelling the load curve of aggregate Electricity Consumption Using Principal Components”, International Energy Markets.