đánh giá kinh tế kỹ thuật trong cung cấp điện

Khái niệm chung▪ Các phương án phát triển nguồn và lưới điện luôn đi đôivới sự phát triển liên tục của phụ tải.▪ Một phương án được coi là hợp lý phải thoả mãn cácyêu cầu kỹ thuật đã đề

Trang 2

✓ Trình bày đánh giá kỹ thuật của phương án cung cấp điện.

✓Phương pháp tính toán kinh tế kĩ thuật.

✓Phương pháp tính toán tổn thất kinh tế do ngừngcungcấp điện.

trường hợp thiết kế mở rộng và thay thế.

MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG

Trang 3

2 Khái niệm chung

▪ Các phương án phát triển nguồn và lưới điện luôn đi đôivới sự phát triển liên tục của phụ tải.

▪ Một phương án được coi là hợp lý phải thoả mãn cácyêu cầu kỹ thuật đã đề ra, lại vừa thấp về vốn đầu tư vàchi phí vận hành.

▪ Thông thường tồn tại mâu thuẫn giữa các chỉ tiêu kinh tếvà kỹ thuật, cho nên tính toán chỉ mới là căn cứ quan trọngchứ chưa phải là quyết định cuối cùng.

Trang 4

2.1 Khái niệm chung

▪ Để lựa chọn phương án cung cấp điện cần phải cânnhắc nhiều mặt khác nhau như: đường lối, tốc độ và quymô phát triển kinh tế, khả năng huy động vốn, tình hìnhcung cấp thiết bị vật tư, trình độ quản lý thi công và vậnhành.

Trang 5

2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của phương án cung cấp điện

2.2.1 Chất lượng điện năng

+ Chất lượng tần số - Độ lệch tần số

- Độ dao động tần số+ Chât lượng điện áp - Độ lệch điện áp

- Độ dao động điện áp - Độ không đối xứng - Độ không sin

Trang 6

a) Độ lệch tần số

+ Chất lượng tần số được đánh giá bằng hiệu trung bình trong vòng 10 phút giữa trị số thực tế của tần số cơ bản với giá trị danh định của nó:

+ Độ lệch tần số có thể trình bày dưới dạng tương đối:

+ Độ lệch tần số cho phép fcp theo tiêu chuẫn

GOCT-13109-87 (Của Nga) là  0,2 Hz, theo tiêu chuẩn Việt Nam và Singapor là  0,5 Hz.

2.2.1 Chất lượng tần số

Trang 7

b) Dao động tần số

+ Dao động tần số là hiệu số giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhấtcủa tần số cơ bản khi tốc độ thay đổi của tần số lớn 0,2 Hz trong một giây

+ Dao động tần số cho phép không được vượt quá 0,2 Hz:

Trang 8

2.2.2 Chất lượng điện áp

a) Độ lệch điện áp: là hiệu giữa trị số thực tế của điện áp Uvới giá trị danh định Uđm phát sinh khi thay đổi chế độ làm việc tương đối chậm (dưới 1% trong một giây):

+ Dao động điện áp tương đối:

▪ δU phải thỏa mãn điều kiện: δU- ≤ δU ≤δU+

▪ Ở đây: δU+, δU-là giời hạn trên và dưới của độ lệch điện áp ▪ Tiêu chuẩn độ lệch điện áp của một số nước như sau:

Trang 9

2.2.1.2 Chất lượng điện áp

Tiêu chuẩn độ lệch điện áp của một số nước như sau:

▪ Tiêu chuẩn Nga: chế độ làm việc bình thường là ± 5%, sau sự cố là ± 10%

▪ Tiêu chuẩn Pháp: ± 5% cho lưới trung và hạ áp, ± 7% cho lưới trung áp trên không, ± 10% cho lưới hạ áp trên không.▪ Tiêu chuẩn Việt Nam: -10% và +5%.

Trang 10

b) Độ dao động điện áp

Độ dao động điện áp: là hiệu giữa trị số hiệu dụng lớn bậc Umaxvà nhỏ bậc Umin của điện áp trong quá trình thay đổi khả nhanhthông số của chế độ khi tốc độ thay đổi của điện áp không dưới1%trong một giây.

Dao động điện áp gây dao động ánh sáng, gây hại cho mắt người, gây nhiễu radio, nhiễu TV và nhiễu các thiết bị điệntử,

Trang 11

Trang 12

• Các nguyên nhân cơ bản gây nên độ lệch và độ dao động điện áp quá mức cho phép là:

- Trình độ quản lý, khai thác lưới điện thấp- Mạng hạ áp bị quá tải

- Không có các thiết bị điều chỉnh điện áp tải chổ.

Trang 13

• Đế hạn chế độ lệch và độ dao động điện áp thường áp dụng các biện pháp sau:

- Sử dụng các thiết bị bù tự động

- Sử dụng các mày biến áp điều áp dưới tải và quá tải- Đóng cắt chuyển tải đường dây hay MBA

- Sử dụng các nguồn điện dự phỏng.

Trang 14

• Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các phakhông đối xứng.

c) Không đối xứng

• Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và giảm tuổi thọ của thiết bị dụng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng.

Trang 15

• Phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các phakhông đối xứng.

• Mức không đối xứng của điện áp dây chỉ do điện áp thứ tựnghịch U2 quyết định, còn mức không đối xứng điện áp pha thìphụ thuộc cả điện áp thứ tự không U0 và thứ tự nghịch U2.

• Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và giảm tuổi thọ của thiết bị dụng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng.

Trang 16

• Tiêu chuẩn Nga quy định: trên lưới sinh hoạt U2 khôngđược vượt quá giá trị làm cho điện áp thực trên cực thiết bịdụng điện thấp hơn giá trị cho phép Trên cực thiết bị dụngđiện 3 pha đối xứng, U2 không được vượt quá 2% Uđm.

• Trên cực các động cơ không động bộ, U2 cho phép đượcxác định riêng theo điều kiện phát nóng và có thể lớn hơn2%.

Trang 17

• Các thiết bị dụng điện có đặc tính phi tụyến như MBA không tải, bộchỉnh lưu, thyristor làm biến dạng đường độ thị điện áp, khiến cho dạngđiện áp không còn là hình sin nữa Xuất hiện các sóng hài bậc cao Uj, Ij.• Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đến điện vàthiết bị sinh nhiệt, làm tăng thêm tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thấtđiện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện và thiết bị dùng điện, giảm chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện, gây nhiễuradio, TV và cácthiết bị điện tử, điều khiển khác.

d) Độ không sin:

Trang 18

Tiêu chuẩn Nga quy định:

Với U1 là trị hiệu dụng sóng hài bậc nhất của điện áp.

Trang 19

Đế khắc phục các hài bậc cao trong mạng điện có thế áp dụng các biện pháp sau:

- Tăng số pha chỉnh lưu lên đến p =12 hay nhiều hơn.

- Sử dụng bộ lọc ngang: đây là một mạch vòng bao gồm cuộn điện cảm và tụ điện mắc nối tiếp, được chỉnh định theo một tần số nào đó của hài bậc cao Các bộ lọc ngang có thếđấu vào chỗ phát sinh hai bậc cao hay tải chỗ mà ở đó haibậc cao có thể được tăng cường hay có thế có cộng hưởngdòng điện.

- Sử dụng các bộ lọc dọc: bộ lọc dọc có thế đấu nối tiếp vàonhánh cần hạn chế dòng hài bậc cao nhưng sẽ làm tăngdòng nay ở các nhánh khác.

Trang 20

▪ Độ tin cậy cung cấp điện thể hiện qua khả năng liên tục cungcấp điện Độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian mấtđiện trung bình năm cho một hộ tiêu thụ và các chỉ tiêu khác,đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả phía người sử dụngđiện và ngành điện.

▪ Độ tin cậy cung cấp điện càng cao thì khả năng mất điệncàng thấp và ngược lại.

Trang 21

▪ Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bao nhờ kết cấu hợp lýcủa mạng cung cấp điện trong quy hoạch thiết kế.

Thông thường, mạng cung cấp điện đảm bảo độ tin cậy rất cao ở các nút chính của hệ thống (có liên lạc với nhiều nguồn)và ở các nút địa phương (có ít nhất hai nguồn) Sau đó, từ cácnút này cấu trúc lưới điện truyền tải và lưới phân phối trung ápphụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải.

Trang 22

▪ Theo chỉ tiêu độ tin cậy, phụ tải được chia làm hai loại: phụtải có tính chất chính trị xã hội cao được đảm bảo độ tin cậyđặc biệt hoặc rất cao và các phụ tải khác được phân loại theothiệt hại kinh tế khi mất điện tính bằng đ/kWh mất điện.

▪ Giá tiền mất điện này do ngành điện xác định, theo đó cáccơ quan thiết kế lựa chọn sơ đồ cung cấp điện.

Trang 23

2.2.3 Tính đơn giản trong lắp đặt, vận hành và bảo trì

✓ Đơn giản trong lắp đặt tạo điều kiện đẩy nhanh tiến độ thicông, sớm đưa công trình vào khai thác, vận hành.

✓ Đơn giản trong vận hành tạo điều kiện cho điều độ viên,nhân viên vận hành thao tác và ra quyết định chính xác trongthời gian ngắn nhất, góp phần nâng cao tính ổn định và anninh lưới điện.

✓ Đơn giản trong bảo trì làm giảm chi phí thuê chuyên gia bảotrì, rút ngắn thời gian bảo trì, nâng cao hiệu suất khai thác thiếtbị.

Trang 24

2.2.4 Tính linh hoạt

✓ Tính linh hoạt thể hiện ở khả năng mở rộng, phát triển trongtương lai và phù hợp với sự thay đổi nhanh chóng của côngnghệ

Trang 25

2.2.5 An toàn điện

✓ An toàn điện bao gồm: an toàn điện áp chuẩn, chống nguycơ cháy nổ, nguy cơ ăn mòn và đảm bảo hành lang an toàn.

Trang 26

2.2.6 Tính tự động hóa cao

✓ Vì các quá trình cơ điện diễn ra trong hệ thống điện xảy ratrong thời gian rất ngắn nên việc đưa ra các quyết định vàthao tác cần thiết đế đảm bảo an ninh và chế độ vận hành ổnđịnh của lưới điện cần có sự trợ giúp của các hệ thống giámsát và tự động hoá cao.

Trang 27

2.3 Các chỉ tiêu kinh tế của phương án cung cấp điện

Tổng chi phí của một phương án cung cấp điện

Tổng vốn đầu tư ban đầu V

Chi phí vận hành hàng năm C

Trang 28

2.3.1.Tổng vốn đầu tư ban đầu

Tổng vốn đầu tư ban đầu bao gồm các chi phí như sau:+ Chi phí mua mới thiết bị và chi phí xây dựng trực tiếp V1

+ Chi phí tồn kho cho các thiết bị và vật tư được sử dụng cho xây dựng mới V2

+ Chi phí xây dựng gián tiếp V3 bao gồm: chi phí cho lao độnggián tiếp, chi phí cho giám sát công trình, chi phí bảo hiểm,chi phí về thuế và các chi phí khác.

V = V1 + V2 + V3 (đ)

Trang 29

2.3.2 Chi phí vận hành hàng năm

• Chi phí vận hành hàng năm bao gồm các chi phí sau:+ Chi phí vận hành về công bảo quản C1 :

C1 = KbqV (đ)

Ở đây: Kbq là hệ số bảo quản, V là tổng đầu tư ban đầu

+ Chi phí vật tư được yêu cầu cho vận hành và bảo quản C2 :C2 = KvtV (đ)

Ở đây: Kvt là hệ số vật tư, V là tổng đầu tư ban đầu

Trang 30

Trang 31

+ Chi phí mất điện C5 :

Chi phí do ngừng cung cấp điện C5 gồm: tổn thất trực tiếp C51 và tổn thất gián tiếp C52

Trang 32

a).Tổn thất trực tiếp C51 bao gồm:

+ Tổn thất do giờ chết của công nhân nếu số công nhân không chuyển được hoàn toàn hay một phần sang các công việc khác + Giảm tuổi thọ máy móc

+ Gây ra phế phẩm và giảm chất lượng sản phẩm

+ Nguyên vật liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm.b).Tổn thất gián tiếp C52 bao gồm: giá trị số sản phẩm bị hao hụt do ngừng sản xuất vì mất điện.

Trang 33

2.3.3 Phương pháp thu hồi vốn đầu tư

Trong tính toán kinh tế, phương pháp thu hồi vốn đầu tư có thể viết dưới dạng ban đầu của nó:

Ở đây: Vpa1, Vpa2, Cpa1, Cpa2 lần lượt là vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm của phương án 1 và phương án 2.

Chi phí tính toán qui đổi được trình bày dưới dạng sau:

Ztt = ađm .V + C

Ở đây: ađm là hệ số định mức hiệu quả kinh tế.

Trang 34

2.3.3 Phương pháp thu hồi vốn đầu tư

Trong tính toán kinh tế, phương pháp thu hồi vốn đầu tư viết dưới dạng chi phí qui đổi tính toán.

Với Tđm là thời hạn tiêu chuẩn thu hồi vốn định mức, đối với hệ thống cung cấp điện thường lấy là 7 năm.

Trang 35

a) Trường hợp có hai phương án

▪ Nếu T < Tđm thì phương án một kinh tế hơn phương án hai, vìthời gian cần thiết để thu lại số vốn đầu tư (do tiết kiệm đượcchi phí vận hành hàng năm) của phương án một nhỏ hơn thờihạn cho phép là Tđm.

▪ Nếu T > Tđm thì phương án hai kinh tế hơn phương án một.Phương pháp tính thời hạn thu hồi vốn theo biểu thưc T có những nhược điểm sau:

+ Khối lượng tính toán tương đối lớn khi tổ hợp từng cấp phương án trong trường hợp có nhiều phương án khácnhau.

Trang 36

a) Trường hợp có hai phương án

▪ Hệ số hiệu quá kinh tế tương đối a = 1/T sẽ không phản ánh đúng thực chất khi vốn đầu tư ban đầu hay phí tổn vận hànhhàng năm của hai phương án chênh lệch nhau không nhiều.

Trang 37

b) Trường hợp có ba hay nhiều phương án

▪ Khi đầu tư cơ bản cùng một lúc (thời gian xây dựng dưới mộtnăm) và phí tổn vận hành hàng năm là cố định thì nên sử dụngchi phí tính toán qui đổi.

▪Hệ số Nếu Ztt1 < Ztt2 thì phương án một kinh tế hơn phương ánhai và ngược lại nếu Ztt1>Ztt2 thì phương án hai kinh tế hơnphương án một.

Trang 38

▪ Khi thời gian xây dựng lớn hơn một năm thì giả thiết toàn bộ vốn đầu tư được đạt vào một năm (năm hoàn thành công trình)và chi phí vận hành hàng năm giữa các năm là không đổikhông còn phù hợp nữa Khi đó, cần xét đến hiệu quả của vốnđầu tư trong các giai đoạn khác nhau và sự biến đổi của chi phívận hành qua các năm, có nghĩa là phải xét đến yếu tố thời gian trong khi tính toán so sánh kinh tế của các phương án.

Trang 39

▪ Thực tế, thiết kế và xây dựng cho thấy: đầu tư vốn vào công trình vào nhưng năm cuối cùng của thời kỳ xây dựng sẽ có lờihơn so với trường hợp đầu tư vốn vào thời kỳ đầu xây dựng.

▪ Đối với nhiều công trình sau khi kết thúc xây dựng đi vào vận hành phải mất một thời gian mới đạt công suất thiết kế Do đó,chi phí vận hành hàng năm của hệ thống cung cấp điện thayđổi hàng năm là điều tất nhiên.

Trang 40

Khi thời gian xây dựng lớn hơn một năm.

▪ Thời hạn để tính toán được kể từ năm bắt đầu xây dựng cho đến khi công trình đạt công suất thiết kế, tức là vào thời điểmchi phí vận hành hàng năm đạt giá trị ổn định Trong thời gianđó, vốn đầu tư V và chi phí vận hành C của từng năm thay đổi Để tiện so sánh, thường quy đổi V và C về một thời điểm nhấtđịnh, thời điểm này có thể chọn bất kỳ, nhưng để tiện việc tínhtoán thường chọn thời điểm kết thúc xây dựng và công trình đivào vận hành.

Trang 41

▪ Giả sử ở năm đầu, vốn đầu tư là Vt Hết năm thứ nhất Vt cònđọng lại trong các công trình đang xây dựng Như vậy sangnăm thứ hai Vt coi như tăng thêm một lượng Kt Vt, với Kt là hệsố kể đến tổn thất do vốn bị ứ đọng.

▪ Đối với hệ thống cung cấp điện thường chọn Kt = 0.08, vì thế vốn đầu tư ở năm thứ hai là:

Vt + K Vt = Vt (1 + Kt )

▪Từ đó, tính đến năm kết thúc công trình là T, vốn đầu tư sẽ là:V t (1 + Kt)T-1

Trang 42

▪Như vậy tổng số vốn đầu tư quy đổi về năm kết thúc công trình xây dựng là:

▪ Ở đây: Vt là vốn đầu tư ở năm thứ t, T là thời gian từ năm bắt đầu đến năm kết thúc công trình.

▪ Đối với chi phí vận hành hàng năm phải quy đổi chi phí ởnhững năm sau về năm thứ T là năm kết thúc công trình vàbắt đầu vận hành Vì chi phí vận hành ở những năm sau màquy đổi về những năm trước đó nên phải xem là chi phíđược giảm đi (quy đổi từ năm đạt công suất thiết kế về nămbắt đầu vận hành).

Trang 43

▪ Lập luận tương tự như vốn đầu tư, chi phí vận hành ở năm thứ t là Cvht Nếu quỷ đổi về trước một năm thì giảm đi một lượng (1+Kt).

Do đó, tổng chi phí vận hành hàng năm quy đổi về thời điểmT, năm bắt đầu vận hành sẽ là:

Ở đây Cvht là chi phí vận hành ở năm thứ t; T’là thời gian kể từ năm bắt đầu xây dựng đến năm công trình đạt công suất thiết kế, như vậy T’> T.