chủ đề hiệu quả năng lượng trong sản xuất và phân phối điện

Việc sử dụng chính là cung cấp năng lượng cho các động cơ dẫn động máy bơm, quạt và băng tải...Các ứng dụng khác bao gồm công nghệ thông tin máy tính, thông tin liên lạc và thiết bị văn

Hải Hà

Võ Tấn Dũng Xuân Hoàng

Nội dung

01 Giới thiệu

02 Nhà máy điện sử dụng điện

03 Chiếu sáng trong nhà máy điện

04 Điều hòa không khí và làm nóng nước

05 Động cơ

06 Viện nghiên cứu năng lượng điện

07 Hiệu suất trong việc truyền tải công suất bảo toàn điện áp giảm

08 Hiệu suất máy biến áp phân phối

09 Kết luận

Giới thiệu

01

- Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều trụ điểm như: dễ chuyển thành các năng

lượng khác, dễ truyền tải và phân phối

- Đây là ngành năng lượng chính trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt của con người

- Điện năng không thể tích trữ được, trừ pin,

ắc quy có công suất nhỏ Vì giữa sản suất và tiêu thụ điện phải đảm bảo cân bằng

- Mối quan tâm của nhà sản xuất và người

tiêu dùng đến hiệu suất năng lượng điện tăng lên

1A Liệu các khoản đầu tư được thực hiện trong hệ thống cung cấp điện và nhà máy điện để giảm nhu cầu tiêu thụ điện có thể mang lại những lợi ích gì?

1B Yếu tố của lưới điện thông minh liên quan đến viêc sản xuẩt điện hiệu quả

Một yếu tố của lưới điện thông minh liên quan đến việc sản xuất điện hiệu quả liên quan đến việc giám sát và đánh giá tình trang

Trong việc giám sát và đánh giá điều kiện các cảm biến và thông tin liên lạc được sử dụng để theo dõi hiệu suất của nhà máy và để tương quan hiệu suất đó với dữ liệu lịch sử, mô hình lý thuyết và hiệu suất tương đương của nhà máy

Mục tiêu là tối ưu hóa hiệu suất và quản lý bảo trì.Hầu hết các nhà máy đều có một số hình thức theo dõi tình trạng.

Một số đơn vị vận hành nhà máy điện có

đăng ký dịch vụ dữ liệu thương mại để có thể

so sánh các đơn vị vận hành nhà máy với cơ

sở dữ liệu trung tâm

Một số nhà điều hành nhà máy có thu thập

và giám sát dữ liệu tập trung

Khái niệm về việc sử dụng mở rộng cảm biển, thông tin liên lạc và khả năng tính toán là một phần khái niệm của lưới điện thông minh

Như vậy một lưới điện thực sự thông minh là

sẽ bao gồm việc mở rộng khái niệm này từ

sản suất điện, thông qua phân phối đến hộ tiêu dùng

Nhà máy điện sử

dụng điện

02

2A Tổng quan sử dụng điện trong nhà máy điện

Điện được sử dụng trong các nhà máy điện theo một số cách Việc sử dụng chính là cung cấp năng lượng cho các động cơ dẫn động

máy bơm, quạt và băng tải

Các ứng dụng khác bao gồm công nghệ thông tin (máy tính, thông tin liên lạc và thiết bị văn phòng), chiếu sáng tòa nhà, sưởi ấm, nhiệt nước sinh hoạt thông gió, điều hòa không

khí

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng 5% đến 7% năng lượng điện sản suất trong các nhà máy điện được sử dụng tại chỗ để sản xuất điện

Phần lớn lượng điện sử dụng là ở quạt và máy bơm chạy bằng động cơ điện

2B Phương pháp tiết kiệm tiêu thụ năng

lượng trong nhà máy điện

Các ứng dụng bơm và quạt tiêu thụ một phần lớn năng lượng tại chỗ

Cả máy bơm và quạt đều phải được điều

chỉnh với van tiết lưu và bộ giảm chấn để đáp ứng với tải của máy phát và điều kiện khí hậu

Cả máy bơm và quạt đều rất phù hợp với các

bộ truyền động tốc độ có thể điều chỉnh để điều chỉnh lưu lượng không khí và chất lỏng cũng như hoạt động với hiệu quả tối ưu

Chạy máy bơm và quạt với bộ truyền động tốc độ có thể điều chỉnh giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể so với việc điều chỉnh lưu

lượng chất lỏng hoặc không khí bằng van

điều tiết và bộ giảm chấn

Chiếu sáng trong

nhà máy điện

03

1.Chiếu sáng nhà máy điện:

- Chiếu sáng là một tiềm năng cai tiến công nghệ cao để phát huy chức năng của nó trong nhà máy điện

Bao gồm các văn phòng,phòng thi nghiệm,

kiểm soát các phòng trong nhà máy chủ yếu

là sử dụng ánh sáng huỳnh quang và đèn led

- Trong các nhà máy cũ, nhà khí hơi vẫn còn thường sử dụng đèn natri cao áp chiếu sáng halogen kim loại và phóng điện cường độ cao khác thắp sáng

- Đèn huỳnh quang

- Bóng cao áp natri

(SON/SON-T)

- Đèn led

- Đèn halogen kim loại

Halogen kim loại

-Không truyền ánh sáng trực tiếp đến mục tiêu, ánh sáng tỏa ra một góc 360 độ từ bóng thủy tinh và cần phải lắp thêm chóa để

hướng phần lớn ánh sáng về phía mục tiêu, chỉ có thể chiếu sáng được 3000 giờ => việc thay đổi bóng là thường xuyên, đèn halogen thải ra nhiều năng lượng, khả năng tỏa nhiệt

là lớn => sẽ gây cháy nổ và hỏa hoạn những

sự cố không đáng có trong nhà máy, giá

thành đắt đỏ và hiệu quả lại ko tốt

Ánh sáng huỳnh quang

-Ánh sáng huỳnh quang không sử dụng đèn sợi đốt, nên sẽ có tuổi thọ cao hơn các loại đèn natri cao áp và halogen kim loại, do ít tỏa nhiệt nên ánh sáng huỳnh quang sẽ có hiệu quả phát sáng cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt và halogen kim loại, hiện nay, ngoài thị trường xuất hiện đèn huỳnh quang thu nhỏ (còn gọi là đèn compact) Nó cũng rất giống với đèn huỳnh quang nhưng hiệu suất phát quang cao hơn và tiết kiệm điện năng tốt

hơn, khả năng chiếu sáng của đèn có thể lên 6000-15000 giờ hoạt động, giá thành rẻ

Đèn led

-Cấu tạo phức tạp nhiều bộ phận khác nhau, khả năng chiếu sáng 50000-65000 giờ, giá thành trung bình, có độ tin cậy,độ an toàn cao,chống chập cháy tốt, khả năng tiết kiệm điện năng là tốt hơn

So sánh 3 loại đèn led

Tiêu chí Halogen kim loại Đèn huỳnh quang Đèn led

Cấu tạo Đèn sợi đốt được đặt bên trong

các nguyên tố khi halogen( lot và Brom) bên trong bóng đèn

Cấu tạo đơn giản với 2 bộ phận chính lớp bột huỳnh quang, vỏ đèn

Cấu tạo phức tạp nhiều bộ phận khác nhau chịu led, nguồn đèn, chóa,

Tuổi thọ 3000 giờ hoạt động 6000-15000 giờ hoạt động 50000-65000 giờ hoạt

Giá thành Khá đắt tiền Giá thành rẻ Giá thành trung bình

Tính phổ biến Dùng trong các xưởng cũ Đèn dùng cho chiếu sáng dân

dụng, văn phòng Được sử dụng chiêu sáng cho mọi khu vực khác nhau như gia

đinh,văn phòng, nhà xưởng, đường phố,

Tính an toàn Dễ gây cháy nổ và hỏa hoạn Trung bình Tính an toàn cao, độ tin cậy

tốt,chống chập, cháy tốt

Các hệ thống sử dụng lưới điện thông minh hiện nay

Hệ thống VRT

2 Các vấn đề bảo trì

- Các nhà phát triển liên tục phấn đấu để

nâng cao tuổi thọ của đèn (VD, tuổi thọ đen huỳnh quang bình thường là 8.000h so với

đèn LED là 50.000h hoặc hơn), tương lai công nghệ chiếu sáng có thể đạt được tuổi thọ kì vọng là 4 triệu giờ, với kĩ thuật hiện nay thì các nhà phát triển đang nghiên cứu về đèn laser để sử dụng trong tương lai gần

Điều hòa không khí và làm nóng

nước

04

1 Nguyên nhân chính làm ảnh hưởng 1 đến chất lượng điều hòa không khí và làm nóng nước

ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Trời càng nóng thì hiệu quả năng lượng của máy càng giảm

Nhiệt độ ngoài trời càng nóng thì tôi thất nhiệt từ ngoài môi

trường vào trong phòng càng tăng, máy phải làm việc đầy tải và hết công suất nên tiêu tốn điện năng sẽ rất cao

Được gọi là sự rỏ rỉ không khí trong 1 không gian đang sử dụng điều hoà

không giải nào đó, Làm tiêu tốn 1 lượng lớn điện năng so với

những thiết bị thông thường khác

2 Ảnh hưởng đến con người và môi trường

ĐỐI VỚI CON NGƯỜI

Theo nghiên cứu mới đây cho thấy gần 1 phần 3 đến nửa số nhân viên trong 1 toà nhà làm việc thì họ pải mặc thêm áo âm cho mùa

hè vì nhiệt độ làm mát quá lạnh, hoặc cởi bỏ bớt vào mùa đông vì

ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG

Đối với máy điều hòa: làm mát dựa trên nguyên lý hoạt động sẽ khiến gas của điều hòa bị nén lại rất nóng Gas nóng này sẽ đi qua cục nóng để làm mát sau đó được giảm áp Như vậy trong suốt quá trình làm mát thì điều hòa tỏa ra rất nhiều nhiệt nóng ra môi trường Ngoài ra, các khí gas làm lạnh kia cũng góp phần gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, ngoài ra sử dụng có thể dẫn đến việc rò rỉ các hơi gas làm lạnh ra khỏi máy điều hòa làm hỏng tầng ozone – có tác dụng bảo vệ chúng ta khỏi bức xạ tia cực tím từ

mặt trời Những khí này bao gồm CFC và HCFC Và chắc chắn sẽ bị

rò rỉ khiến nguy cơ hỏng tầng ozone càng thêm trầm trọng

Đối với máy sưởi không khí: cũng dựa vào nguyên liệu hoá thạch

3 Các giải pháp nhằm khắc phục

Thực hiện việc quản lý năng lượng, liên tục thực hiện việc theo dõi năng lượng tiêu thụ của thiết bị điều hòa, máy sưởi và đồng thời kiểm tra hoá đơn tiền điện để biết năng

lượng được sử dụng nhiều hay không, kịp

thời phát hiện hệ thống làm việc kém hiệu quả khi nào Từ đó tìm hiểu nguyên nhân gây nên việc tăng đột ngột trong quá trình tiêu thụ năng lượng, tất nhiên một phần sự thay đổi này tùy thuộc theo từng mùa

Tiến hành bảo trì phòng ngừa đúng tiến độ

Đảm bảo rằng hệ thống điều hòa, máy sưởi luôn hoạt động với hiệu suất cao nhất giúp kiểm soát chi phi năng lượng bằng cách tự

giác thiết lập thời gian và tuân theo lịch trình bảo trì, bảo dưỡng

Việc bảo trì bảo dưỡng, kiểm tra thiết bị có the giúp kiến soát mọi thứ từ sự tiêu hao nhỏ

về hiệu quả làm việc đến các sự cố lớn khác giúp hạn chế sự tốn kém chi phí cũng như

thay thể thiết bị lập thời

Thiết kế kiến trúc tòa nhà với vật liệu cách nhiệt tốt

Thiết kế của một tòa nhà có thể gây ra sự thiếu hiệu quả về năng lượng Trong một số trường hợp, phải bỏ thời gian, công sức và chi phí để thiết kế lại một phần của tòa nhà nhằm khắc phục vấn đề

Động cơ

05

Các quy trình được điều khiển bởi động cơ điện thường tiêu thụ 80% điện năng sử dụng trong sản xuất điện

Ngày nay các động cơ điện đóng vai trò quan trọng trong đời sống

và sản xuất

Biến tần

Các bộ dẫn động điều tốc hay còn gọi là biến tần là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều hoặc xoay chiều thành dòng điện xoay

chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnh

Việc áp dụng các bộ dẫn động hay điều tốc hay còn gọi là biến tần (ASDs) trên động cơ trong các nhà máy điện giúp tang hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng sơ cấp sang điện năng

Dẫn động điều tốc (ASD) hoặc dẫn động biến tốc (VSD) mô tả thiết bị được sử dụng để

kiểm soát tốc độ máy móc

Tốc độ có thể được lựa chọn từ một số phạm

vi khác nhau được cài đặt trước, thường là đẫn động được cho là có thể điều chỉnh tốc

độ Nếu tốc độ đầu ra có thể thay đổi mà

không cần các bước trên phạm vi, dẫn động thường được gọi là biến tốc

Dẫn động biến tốc và biến tốc có thể hoàn toàn cơ khí, điện, thủy lực hoặc điện tử

Các động cơ được điều khiển ở một tốc độ cố định nên thực tế là không thể để đạt được hiệu quả tối ưu trong phạm vi kiểm soát Với bộ điều chỉnh điện tốc độ truyền động, thay đổi sản lượng

đầu ra cơ học của hệ thống đạt được bẳng cách thay đổi tốc độ

xung bằng thyristor

Viện nghiên cứu năng lượng điện

06

Viện nghiên cứu năng lượng điện (EPRI) là

một tổ chức phi lợi nhuận, độc lập của Mỹ, thực hiện nghiên cứu và phát triển liên quan đến sản xuất , phân phối và sử dụng điện để giúp giải quyết các thách thức về điện bao

gồm cả độ tịn cậy, hiệu quả, sức khỏe, an

toàn và môi trường…

Áp dụng bộ dẫn động điều tốc (ASDs) để điều chỉnh công suất đến đọng cơ pha của các

trạm phát điện

Biến áp đầu vào để điều khiển song hài đầu vao và đường đây nối đất điện áp ở động cơ

Hệ thống cung cấp điện liên tục (UPS) cho nguồn điện sạch hệ

thống điều khiển biến tần để loại bỏ các tác đọng bất lợi từ điện

áp tang đột biến, giảm và gián đoạn về hiệu suất biến tần

Các thyristos làm mát bằng nước để đơn giản hóa việc làm mát

biến tần thương xuyên môi trường nóng bụi của nhà máy điện

Biến tần GTO thyristor để điều khiển sings hài tới động cơ theo

thứ tự để loại bỏ cộng hưởng xoắn trục

Nối đất giữa biến tần và động cơ để điều khiển điện áp nối đất tại động cơ sử dụng kết hợp với máy biến áp đầu vào

Các đặc điểm của biến tần dành riêng cho nhà máy điện như sau

Sử dụng biến áp đầu vào cho bộ chuyển đổi 12 xung hoặc 18

xung, Nối đất hệ thống biến tần để ổn định điện áp liên kết DC và loại bỏ quá áp động cơ, Khả năng chịu dựng thiết kế tích hợp đối với sự thay đổi điện áp, đột biến và gián đoạn của bus, Các

thyristor làm mát bằng nước để làm mát đơn giản hiệu quả hơn, Kiểm soát hoặc loại bỏ cộng hưởng giữa bộ lọc đầu ra và động cơ

Hiệu quả trong việc truyền tải

công suất bảo

toàn điện áp giảm

07

Hiệu suất trong việc truyền tải công suất

+Hệ thống truyền tải và phân phối là nguyên nhân gây ra 7% tổn thất điện

+Trên hệ thống phân phối, dữ liệu từ nhiều thiết bị phụ trợ chứng minh rằng việc kiểm soát điện áp chặt chẽ hơn làm giảm tiêu thụ năng lượng.

+Bảo toàn điện áp giảm(CVR) được hình thành từ việc kết hợp các thiết bị phụ trợ nhằm giảm điện áp mà không gây ra tác dụng phụ

+Bộ năng lượng Hoa Kỳ(DOE) đưa ra các tiêu chuẩn cho các loại máy biến áp khác nhau Ước tính rằng có thể giảm 9-26% tổn thất trong máy biến áp và vận hành nếu tuân theo tiêu chuẩn này.

Bảo toàn điện áp giảm

Có thể tiết kiệm điện năng bằng cách giảm dải điện áp ở phía thấp nhưng vẫn ở trong dải cho phép trên dưới 5%.

Vào năm 1970, 1980 có khá ít nghiên cứu về phương pháp tiềm năng này.

Ở Mỹ chỉ có 7,5% xuất tuyến sử dụng công nghệ quan trọng để điều khiển điện áp chặt chẽ theo phương pháp này.

Sơ lược về CVR

Cụ thể hơn: Ở lưới 120V thì đài điện áp thật chặt cho phép là 114-126V.

+ Các thiết bị phụ trợ duy trì điện áp trên 120V để phòng cho trường hợp phụ tài tăng đột biến, doanh thu bản điện tăng ở mức điện áp cao (126)

+ 14V là điện áp thấp nhất có thể cho phép vì các thiết bị ở nước này chỉ có thể vận hành trên 110V (điện áp rơi trên thiết bị đo là 4V)

+He sò CVR- AU AF Công suất giảm trong 1 điện áp AU phần trăm điện áp giảm +Hệ số này được đề xuất từ 0,4 tới 1 và phụ thuộc vào cấu trúc mạch điện và tính chất tải

Tính chất tải

+ Đối với tải thuần trở: Bình nước nóng và đèn sợi đốt hoạt động như một điện trở tiêu thụ công suất tác dụng và phản ứng trực tiếp với sự thay đổi điện áp.

+ Hệ số này luôn lớn hơn 1.

+Tuy nhiên hệ thống tự động điều khiển trong tãi thuần trở sẽ giam tác động

từ CVR.

+ Tải phản kháng (máy bơm, động cơ và máy nén): Giảm điện áp cho các tài này không phải lúc nào cũng mang lại lợi ích, đặc biệt đối với các động cơ có công suất lớn.

* Các trang thiết bị chưa đủ khả năng để duy trì sự ổn định trong điện áp

luôn lớn hơn 114V) đối với cuối đường dây dài.

* Thậm chí là ở đường dây ngắn hơn.

+ Trong những bước đầu phát triển CVR gập phải khó khăn khi các nhà cung cấp coi phuơng pháp của họ là độc nhất và không chia sẽ thông tin.

+ Những kế hoạch về giảm diện áp trong trường hơn khần cấp hoặc giờ cho điện trong năm.

+ Việc điều chỉnh điện áp sẽ làm giảm lượng điện năng tiêu thụ, anh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế của nhà cung cấp.

+ Gia sư sau khi vượt qua mọi khó khăn, CVR hút hơn sẽ cung cấp năng

lượng hiệu quả hơn cho người dùng ở cuối đường dây.

Hiệu suất máy

biến áp phân phối

08

Máy biến áp phân phối:

* Khái niệm :

Còn được gọi là máy biến thế cách ly Chức năng chính của máy biến thế này

là biến đổi điện áp cao thành điện áp bình thường như 240/120 V để sử

dụng trong phân phối điện cho các thiết bị gia dụng, thiết bị công nghiệp.

Các máy biến áp này có các kích cỡ khác nhau với hiệu suất cùng với dầu

cách điện khác nhau Việc lựa chọn máy biến thế chủ yếu nằm ở nhu cầu và ngân sách của người sử dụng.

* Cấu tạo máy biến áp phân phối tương tự như các máy biến áp khác :

Vỏ máy được sử dụng để chứa các cuộn dây và bảo vệ máy biến thể

Bình dầu phụ được kết nối với bố chính với sự trợ giúp của một ống kim loại Dầu trong thùng có thể dễ dàng tăng hoặc giảm dung tích trong quá trình tải

do nhiệt độ thay đổi.

Rơ le chỉ ra các lỗi như mất lượng dầu khi nó xuống thấp, dòng chảy của dầu không đúng giữa bình và máy biến thể

• Chỉ báo dầu cho biết mức dầu trong đơn vị nhà kinh

Bộ dò nhiệt độ theo dõi nhiệt độ của dầu Nếu nhiệt độ của dầu tăng đến một mức nhất định thì máy biến thế sẽ bị ngắt khỏi dich vu

Thiết bị giảm áp làm giảm áp suất bên trong máy biến thể để tránh cháy nổ

Rơ le nhiệt được sử dụng như một chi báo cho nhiệt độ của cuộn dây

Bộ tản nhiệt được sử dụng để tăng hiệu quả làm mát của máy biến thể.