Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng công cộng

Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng công cộng

Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Chương I TẦM QUAN TRỌNG CỦA TIẾT KIỆM ÐIỆN NĂNG TRONG CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG I TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG HIỆN NAY: Hiện nay, vấn đề tiết kiệm lương điện trở thành vấn đề mang tính toàn cầu hóa có tính cấp bách Trên giới xảy nhiều xung đột mà nguyên nhân bắt nguồn từ việc tranh chấp nguồn lượng cụm từ “An ninh lượng” đề cập đến nhiều Nhận thức vấn đề này, quốc gia tự xây dựng cho chương trình phát triển lượng mà trọng tâm hướng đến nguồn lượng sạch, có tính bền vững Đi đôi với chiến lược sử dụng lượng có hiệu tiết kiệm Riêng nước ta nay, việc tiết kiệm điện trước hết xuất phát từ tình hình thực tiễn sản xuất tiêu dùng điện nhiều điểm bất cập, cung không đủ cầu dẫn đến tình trạng thiếu điện, phải cắt điện luân phiên số nơi, gây nên nhiều vấn đề xã hội phức tạp Theo số liệu Tập đoàn điện lực Việt Nam, công suất tổng nhà máy điện nước ta khoảng 30.000 MW Năm 2013, tổng sản lượng điện sản xuất nhà máy điện nhập toàn quốc 133,4 tỉ kWh, điện nhập từ Trung Quốc 3,7 tỉ kWh, sản lượng điện thiếu hụt 1,43 tỉ kWh Do sản lượng điện năm 2013 bị thiếu hụt nên dẫn đến phải cắt điện số nơi Ngoài vận hành tổn thất điện lưới mức cao, riêng năm 2013 tổn thất điện 8,79% Có thể nói việt sử dụng điện nươc ta lãng phí, tài nguyên quốc gia để sản xuất điện ngày cạn kiệt Theo tính toán mức lãng phí điện Việt Nam cao gấp 1,5 lần so với giới, tổng hợp Bộ Công Thương cho thấy mức lãng phí điện nước ta cao từ 1050% Hiện tượng lãng phí sử dụng điện gặp đâu từ hộ gia đình quan, doanh nghiệp Theo số liệu thống kê Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), lượng điện tiêu thụ hệ thống chiếu sáng toàn quốc chiếm khoảng 25% tổng lượng điện tiêu thụ Có nghĩa lượng điện cấp cho hệ thống chiếu sáng chiếm tỷ trọng lớn tổng lượng tiêu thụ điện Vì tiết kiệm điện chiếu sáng yêu cầu cấp bách đặt II TÁC HẠI CỦA VIỆC SẢN XUẤT ĐIỆN ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG: Với hầu hết quốc gia giới nay, việc sản xuất điện từ nguồn nhiên liệu hóa thạch chiếm tỉ trọng lớn, trung bình khoảng 60% tổng sản lượng điện Bao gồm nhà máy nhiệt điện chạy SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân than, dầu mỏ, khí đốt lượng hạt nhân Ở nước ta khoảng 40% sản lượng điện từ nhà máy nhiệt điện, chủ yếu dùng than Các nhà máy nhiệt điện vận hành thải khí lượng lớn loại khí độc hại có khả hủy hoại môi trường như: CO , CH , NO x , SO x … Các chất thải thải môi trường với số lượng lớn gây cân sinh thái, gây tượng mưa axit, đặc biệt hiệu ứng nhà kính, làm nhiệt độ trái đát tăng lên Báo cáo WMO cho biết lượng khí giữ nhiệt CO xe cộ ống khói nhà máy thải đo bầu khí mức 393,1 ppm năm 2012 - tăng 2,2 ppm so với năm trước đó.Con số vượt xa so với mức tối đa 350 ppm mà số nhà khoa học nhóm môi trường khẳng định giới hạn CO tồn an toàn bầu khí Dựa tỷ lệ đó, WMO dự kiến mức độ ô nhiễm CO giới vượt qua ngưỡng 400 ppm vào năm 2016, mức số trạm đo chạm tới năm 2012 2013 Theo WMO, khí CO2 tồn nhiều kỷ không khí điều đồng nghĩa lượng khí thải tương lai khiến Trái Đất ngày ấm lên, kéo theo loạt hậu nạn đói, nghèo khổ, đợt nắng nóng, hạn hán, lũ lụt, chiến tranh dịch bệnh gia tăng giới Sau số tác hại đến môi trường bắt nguồn từ nguyên nhân chất thải nhà máy điện: 2.1 Mưa axit: Trong thành phần chất đốt tự nhiên than đá dầu mỏ có chứa lượng lớn lưu huỳnh, không khí lại chứa nhiều nitơ Quá trình đốt sản sinh khí độc hại :lưu huỳnh đioxit (SO ) nitơ đioxit (NO ) Các khí hòa tan với nước không khí tạo thành axit sunfuric (H SO ) axit nitric(HNO ) Khi trời mưa, hạt axit tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH nước mưa giảm Nếu nước mưa có độ pH 5,6 gọi mưa axit Do có độ chua lớn, nước mưa hoà tan số bụi kim loại ôxit kim loại có không khí ôxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc cối, vật nuôi người Mưa axit ảnh hưởng xấu tới thủy vực( ao, hồ) Các dòng chảy mưa axit đổ vào ao, hồ sễ làm độ pH ao, hồ giảm nhanh chóng, sinh vật ao, hồ suy yếu chết hoàn toàn Hồ ao trở thành thủy vực chết Mưa axit ảnh hưởng xấu tới đất nước mưa ngấm xuống đất làm tăng độ chua đất, hòa tan nguyên tố đất cần thiết cho Canxi ( Ca), Magiê ( Mg),… làm suy thoái đất, cối phát triển Lá gặp mưa axit bị “cháy” lấm chấm, mầm chết khô, làm cho khả quang hợp giảm, cho suất thấp Mưa axit phá hủy vật liệu làm kim loại sắt, đồng, kẽm,… làm giảm tuổi thọ công trình xây dựng, làm lở loét bề mặt đá công trình SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Hình 1.1: Mưa axit 2.2 Hiệu ứng nhà kính: CO2 chủ yếu lưu động tầng đối lưu Nhiệt độ mặt trái đất tạo thành cân lượng mặt trời chiếu xuống trái đất lượng xạ nhiệt mặt đất phát vào không gian vũ trụ Bức xạ mặt trời xạ sóng ngắn nên dễ dàng xuyên qua lớp khí CO2 chiếu xuống trái đất Ngược lại, xạ nhiệt từ mặt đất phát vào không gian vũ trụ xạ sóng dài, khả xuyên qua lớp khí CO2, bị hấp thu khí CO2 nước khí làm cho nhiệt độ khí bao quanh trái đất tăng lên dẫn đến tăng nhiệt độ mặt trái đất Hiện tượng gọi Hiệu Ứng Nhà Kính lớp khí CO2 có tác dụng lớp kính giữ nhiệt nhà kính trồng rau xanh mùa đông, khác có quy mô toàn cầu SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Hình 1.2: Hiệu ứng nhà kính Từ khoảng 100 năm người tác động vào cân nhạy cảm hiệu ứng nhà kính tự nhiên tia xạ mặt trời Sự thay đổi nồng độ khí nhà kính vòng 100 năm lại làm nhiệt độ tăng lên o C Một số tác hại hiệu ứng nhà kính đến môi trường: - Các nguồn nước: Chất lượng nước uống, nước tưới tiêu, nước cho kỹ nghệ cho nhà máy phát điện, sức khỏe loài thủy sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng thay đổi của trận mưa rào tăng khí bốc Mưa tăng lên gây luật lội thương xuyên Khí hậu thay đổi làm đầy lòng chảo nối với sông ngòi giới - Các tài nguyên bờ biển: Nhiệt đô trái đất tăng lên làm cho mực nước biển dâng lên làm thu hẹp diện tích đất ven biển Việt nam với bờ biển dài, số quốc gia chịu nhiều ảnh hưởng tượng nước biển dâng cao - Làm biến dạng công trình: Tình trạng trái đất nóng lên không khiến lớp băng địa cực bị tan chảy, mà lớp băng vĩnh cửu bên bề mặt trái đất bị ảnh hưởng, khiến tượng co rút lớp vỏ Trái đất xảy thường xuyên hơn, tạo nhiều vết nứt, làm biến dạng nhiều công trình sở hạ tầng đường sắt, đường cao tốc nhà cửa, đồng thời gây lở đá sạt đất đồi, núi - Sức khỏe: Số người chết nong tăng nhiết độ cao chu kì dài trước Sự thay đổi lượng mưa nhiệt độ đẩy mạnh bệnh truyền nhiễm - Lâm nhiệp: Nhiệt độ cao tạo điều kiện cho nạn cháy rừng dễ xảy - Bên cạnh nhà máy điện chạy than dầu, nhà máy điện nguyên tử tiềm ẩn nhiều nguy rủi ro SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Tóm lại, để phục vụ cho công nghiệp tăng trưởng nóng mình, thời gian qua quốc gia giới sử dụng vô tội vạ nguồn nguyên liệu thải môi trường nhiều chất độc hại có ngành công nghiệp sản xuất điện Việc tiết kiệm điện thời điểm đồng nghĩa với việc phủ đầu tư xây dựng thêm nhà máy điện, qua giúp giảm đáng kể lượng khí thải môi trường, bảo vệ môi trương sống III LỢI ÍCH TỪ VIỆC TIẾT KIỆM ĐIỆN: 3.1 Đối với môi trường: Việc sử dụng điện tiêt kiệm giúp làm giảm lượng điện tiêu thụ, qua giảm khối lương chất thải độc hại môi trường từ việc sản xuất điện, cách gián tiếp giúp bao vệ môi trường phát triển bền vững 3.2 Trong lĩnh vực kinh tế: Ngoài ích lợi cho môi trường việc tiết kiệm mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng, trước hết lĩnh vực kinh tế: - Đối với nhà nước: Tiết kiệm điện giúp phủ không tốn tiền để đầu tư cho nhà máy điện để nâng công suất hệ thống, đầu tư cho hệ thống truyền tải, phân phối điện vốn tốn kém, góp phần đảm bảo an ninh lương cho quốc gia Khoản tiền tiết kiệm đầu tư cho nhiều công trình phúc lợi có ý nghĩa khác Một ví dụ cụ thể: theo tính toán, thay triệu bóng đèn dây tóc đèn compact phải bỏ chi phí 1,5 triệu USB, xây thêm nhà máy điện 50MW với mức đầu tư tới 50 triệu USD - Đối với doanh nghiệp: Các nhà máy, xí nghiệp (lĩnh vực công nghiệp) Việt Nam tiêu thụ lượng cao từ 2,4 đến 3,6 lần so với nước khu vực Theo tính toán chuyên gia, Việt Nam để tạo 1USD tổng sản phẩm quốc nội phải tiêu tốn tới 1,02 kWh điện so với 0,19-0,512 kWh điện nước khu vực Vì vậy, thực tốt công tác tiết kiệm điện đem lại hiệu lớn, tăng sức cạnh tranh cho hàng hóa Việt Nam nói chung góp phần cho phát triển bền vững quốc gia Việc đầu tư cho tiết kiệm điện giúp cho doanh nghiệp giảm môt khoản tiền điện năm không nhỏ, thời gian thu hồi vốn thường không lâu, bối cảnh ngành điện tăng giá bán điện Tuy nhiên thực tế nhiều lý do, doanh nghiệp nước ta chưa trọng đầu tư cho tiết kiệm điện năng, chưa nhận thức rõ vai trò lợi ích việc tiết kiệm điện Ví dụ: Một công ty có tổng chi phí lượng 25 tỉ đồng/năm Nếu bổ nhiệm cán quản lý lượng điều hành ban quản lý lượng với mục tiêu giảm chi phí lượng đặt 2%/năm, tức 500 triệu đồng Chi phí trả lương, phụ cấp, chi phí đào tạo cho ban quản lý lượng hàng năm khoảng 200 triệu đồng Như vậy, doanh nghiệp đầu tư vào ban quản lý lượng lợi nhuận tăng thêm 300 SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân triệu đồng/năm Với số tiền doanh nghiệp tái đầu tư thực giải pháp tiết kiệm lượng khác mà không cần cần vốn từ nguồn vốn kinh doanh hay vốn vay khác Khi nguồn lượng quan lý phân bổ, đo đếm xác giúp cho doanh nghiệp hạch toán chi phí sản xuất chi tiết hơn, dễ dàng xác định tiêu, định mức tiêu thụ công đoạn sản xuất Việc sử dụng lượng kiểm soát tất phận, thiết bị, toàn trình hoạt động cách liên tục giúp doanh nghiệp dễ dàng theo dõi tình hình tiêu thụ lượng Từ phát điểm chưa hợp lý, cân đối tiêu thụ lượng, tình hình sản xuất - Đối với hộ gia đình : Tiết kiệm điện, trước hết tiết kiệm cho thân, cho túi tiền gia đình góp phần bảo đảm an ninh lượng cho đất nước Cụ thể, gia đình thay bóng đèn compact tiết kiệm điện tiết kiệm 80% điện so với bóng đèn sợi đốt Bên cạnh đó, tuổi thọ đèn compact lại gấp 3-5 lần đèn sợi đốt IV TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG: Ở nước ta, mức tiêu thụ điện cho chiếu sáng chiếm tỉ phần cao tổng lượng điện tiêu thụ Theo số liệu Tổng Công ty Điện lực (EVN), điện tiêu thụ cho chiếu sáng toàn quốc chiếm khoảng 25,3% tổng lượng điện tiêu thụ Tỉ phần tiêu thụ điện cho chiếu sáng Việt Nam: 40% cho chiếu sáng khu vực dân cư, 35% cho khu vực thương mại, 10% cho khu vực công nghiệp 1,5 % cho khu vực khác Chiếu sáng công cộng bao gồm chiếu sáng đường phố, trường học, bệnh viện,… nhiều vấn đề bất cập nước ta Thực tế, đến tất đô thị Việt Nam có hệ thống điện chiếu sáng với mức độ khác Mục tiêu phát triển chiếu sáng đô thị Việt Nam năm 2015 phát triển chiếu sáng đô thị phải theo quy hoạch, kế hoạch xây dựng phát triển đô thị, bước đại hoá, nâng cao hiệu hoạt động, chất lượng chiếu sáng đô thị, đổi công nghệ, sử dụng lượng mới, lượng tái tạo chiếu sáng đô thị nhằm tiết kiệm điện năng, góp phần phục vụ công phát triển kinh tế - xã hội đất nước tạo dựng hình ảnh đô thị Việt Nam có sắc văn minh đại Đối với đô thị loại đặc biệt, loại I: Chiếu sáng đường phố đạt tỷ lệ 100% chiều dài đường phố cấp đô thị đường phố cấp khu vực, phấn đấu nâng tỷ lệ chiếu sáng ngõ, xóm (có chiều rộng từ 2m trở lên) đạt 70-75% chiều dài đường Đối với đô thị loại II loại III: Chiếu sáng đường phố đạt 95-100% chiều dài đường phố cấp đô thị; 80-85% chiều dài đường phố cấp khu vực; chiếu sáng ngõ, xóm (có chiều rộng từ 2m trở lên) đạt 70-75% chiều dài đường Đối với đô thị loại IV loại V: Chiếu sáng đường phố đạt tỷ lệ 80-85% chiều dài đường phố cấp đô thị đường phố cấp khu vực, phấn đấu nâng tỷ lệ chiếu sáng ngõ, xóm (có chiều rộng từ 2m trở lên) đạt 60-65% chiều dài SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân đường Có thể thấy tốc độ phát triển hệ thông chiếu sáng đô thị tăng nhanh qua năm Chiếu sáng công cộng trở thành nhu cầu cần thiết sống, đến có 10 đô thị lập quy hoạch phát triển hệ thống chiếu sáng công cộng đô thị Chính từ việc thiếu quy hoạch đồng chiếu sáng công cộng công trình hạ tầng đô thị khác dẫn đến tinh trạng xây dựng chồng chéo, lộn xộn, không thỏa mãn yêu cầu chung kỹ thuật, an toàn, mỹ quan đô thị Một số rào cản định dẫn đến việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng công cộng không đảo bảo chất lượng chất chiếu sáng theo tiêu chuẩn quy định, không tối ưu kinh tế không thân thiện với môi trường Khi đất nước đà phát triển nhanh, chiếu sáng công cộng chắn tăng trưởng theo cách nhanh chóng Không có biện pháp hiệu quả, gánh chịu nặng nề ngành chiếu sáng công cộng lãng phí nguồn lực công góp phần không đáng có vào lượng phát thải khí nhà kính Thêm nữa, tiêu thụ điện cho chiếu sáng công cộng liên quan chặt chẽ đến phụ tải đỉnh hệ thống phát điện phân phối điện quốc gia Công suất phát điện phân phối điện không đủ đáp ứng nhu cầu lúc cao điểm Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất chiếu sáng công cộng có góp phần vào việc tiết kiệm lượng điện sẵn có để phục vụ cho mục đích khác thời điểm phụ tải đỉnh V MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG VÀ TỐI ƯU HÓA NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ: Theo tính toán cá chuyên gia, với tốc độ tăng trưởng mạnh hệ thống chiếu sáng đến năm 2013, lượng điện tiêu thụ dành cho chiếu sáng tăng lần, đạt số khoảng 1.624 GWh Như vậy, vấn đề giải pháp để xây dựng hệ thông chiếu sáng hiệu quả, tiết kiện điện trở nên xúc Việt tiết kiệm điên cho chiếu sáng cần thực thông qua tổng thể giải pháp thiết kế, lựa chọn hợp lí nguốn sáng (bóng đèn), thiết bị chiếu sáng hiệu suất cao, chế độ điều khiển đóng ngắt hợp lý Cụ thể phải đẩy mạnh việc áp dụng công nghệ tiên tiến quản lý điều hành hệ thống chiếu sáng để sử dụng hợp lý nguồn sáng dùng chiếu sáng dựa hiệu suất phát quang Với điều kiện kinh tế kỹ thuật Việt Nam nay, nguốn sáng Sodium cao áp lựa chọn phù hợp có ưu điểm bật như: hiệu suất phát sáng cao, dễ khởi động, tuổi thọ dài chịu ảnh hưởng dao động điện áp Về lâu dài, cần sử dụng dụng bóng đèn Sodium thấp áp nơi có yêu cầu chiếu sáng mức độ cao, đồng thời bước tiến tới loại bỏ loại bóng đèn sợi đốt, huỳnh quang, kể thủy ngân cao áp chiếu sáng Sự cần thiết việc tiết kiệm điện tiêu dùng vấn đề bàn cãi Tuy nhiên việc tiết kiệm điện cho chiếu sáng, cần nhấn mạnh số quan điểm sau: Thứ nhất: tiết kiệm điện cho chiếu sáng cần hiểu tổng thể quan điểm giải pháp việc lựa chọn định đầu tư SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân cho công trình, giải pháp thiết kế, lựa chọn chuẩn loại nguồn sáng thiết bị chiếu sang hiệu suất cao, chế độ điều khiển đong ngắt hợp lý, tu bảo dưỡng thiết bị phù hợp với điều kiện môi trường chất lượng thiết bị sử dụng, không đơn việc tiết giảm điện tiêu thụ cho chiếu sáng Thứ hai: tiết kiệm điện cho chiếu sáng hoàn toàn không đồng nghĩa với việc cắt giảm nhu cầu chiếu sáng, tạo công trình chiếu sáng chất lượng thấp, mức độ chiếu sáng không đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn quy định Ở đây, vấn đề tuân thủ tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam lãnh vực chiếu sáng cần đặt biệt coi trọng Thứ ba: vấn đề tiết kiệm lượng cho chiếu sáng cần phải hiểu theo nghĩa rộng, sở so sánh đánh giá hiệu nhiều mặt mà hệ thông chiếu sáng đêm lại so với chi phí đầu tư công trình Với quan điểm đó, số lãnh vực chiếu sáng trước coi la xa xỉ, chưa cần thiết chiếu sáng trang trí cảnh quan không gian, chiếu sáng công trình kiến trúc… Trên thực tế lại đầu tư có hiệu so sánh hiệu đầu tư xây dựng sở khai thác sử dụng công trình đêm lại lợi ích kinh tế- xã hội trước mắt lâu dài đáp ứng chủ trương sách quốc gia nói chung chiếu sáng công cộng nói riêng Ngoài việc thực chương trình góp phần phát triển kinh tế bền vững sở bảo vệ tái sinh làm giàu tài nguyên, nguồn nước, bảo vệ môi trường, đặc biệt môi trường sinh thái Dưới số biện pháp tiết kiệm điện tối ưu hóa lượng tiêu thụ: 5.1 Sử dụng thiết bị chiếu sáng có hiệu cao: Hiện hệ thống chiếu sáng nâng cấp tồn nhiều thiết bị cũ lạc hậu, tiêu tốn nhiều công suất hiệu chiếu sáng lại không cao Chính công tác đầu tư trang thiết bị cần trọng tới việc đầu tư nhiều loại nguốn sáng chất lượng, thiết bị kèm đồng có hiệu suất cao Ưu điểm việc rõ ràng, nhiên giá thành thiết bị thường cao nên cần phải cân đối mục tiêu kinh tế hiệu 5.2 Điều chỉnh thời gian đóng cắt hợp lý: Để tiết kiệm điện chiếu sáng ta cắt giảm công suất tiêu thụ chiếu sáng vào thấp điểm Để thực việc này, vào thấp điểm cắt giảm đèn theo hai phương thức vận hành pha vận hành pha nhằm thực theo chủ trương tiết kiệm điện: - Chế độ 1: Từ 18h-22h vận hành 100% - Chế độ 2: Từ 22h-02h vận hành pha (cắt pha) - Chế độ 3: Từ 02h-06h vận hành pha (cắt pha) Trên thực tế biện pháp đã góp phần giảm đáng kể lượng điện tiêu thụ, nhiên phương pháp có nược điểm tạo không đồng chiếu sáng, dẫn đén chất lượng chiếu sáng thấp SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân 5.3 Điều chỉnh giảm công suất tiêu thụ đèn (dimming): Là phương pháp đại nhiều nước ứng dụng sử dụng công nghệ Dimming chiếu sáng nghĩa giảm công suất tiêu thụ bóng đèn vào thời gian thấp điểm, nguyên tắc phương pháp giảm công suất tiêu thụ bóng đèn mà đảm bảo dãy đèn phát sáng Phương pháp hãng lớn khác phát triển đạt hiệu tốt Với điều kiện Việt Nam việc áp dụng giải pháp hãng nhiều bất cập chỗ, sử dụng giải pháp phải loại bỏ toàn ballast có vào ballast kèm với Dimming (giá 100USD) mà thiết bị cấp mức tiết giảm cố định 45%, thời gian tiết giảm cố định sau bật đèn 5h Dòng sản phẩm tiết kiệm điên đèn, áp dụng công nghệ cao vào thiết bị điều khiển chiếu sáng, phương pháp dimming sử dụng để giảm tiêu thụ điện bóng, đảm bảo dãy đèn sáng đều, sử dụng ballast, mồi có bỏ đi, cần lắp thêm sản phẩm vào đèn tiết kiệm điện Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý điều tiết Dimming hai cấp công suất Bộ điều tiết Dimming làm việc dựa nguyên lý thay đổi trở kháng Ballast, qua giảm công suất Ballast xuống nhằm vận hành khoảng 60% công suất ban đầu Việc thay đổi trở kháng thực chuyển mạch công suất Bộ chuyển mạch công suất cài đặt chương trình, dựa vào thời điểm bậc đen buổi tối thời điểm tắt đèn buổi sáng hôm sau, qua xác định thời gian chuyển mạch Đồng thời vào yêu cầu vận hành khoảng thời gian sử dụng mức tiết kiệm điện ta cài đặt thời điểm vận hành tiết kiệm Vào cao điểm (18h-22h) bóng điện cài đặt chế độ hoạt động 100% công suất, đến thấp điểm (22h-6h) cài đặt để điều chỉnh công suất xuống khoảng 62 đến 67% tùy theo công suất đèn 400W, 250W, SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân 150W Với khả tự điều chỉnh công suất, loại bóng đèn có khả tiết kiệm từ 33-38% lượng tiêu thụ Ưu điểm: - Điện tiêu thụ thấp - Độ đồng dọc trục tuyến đường chiếu sang cao - Có thể cài đặt nhiều chế độ tiết giảm công suất theo yêu cầu - Khi thay Dimming tận dụng chấn lưu dùng để thay cho tuyến đường khác hư hỏng - Dễ dàng lắp đặt sử dụng Nhược điểm: điện áp lưới giảm thí bóng đèn bi tắt Hình 1.4 Biểu đồ tiết kiệm điện cho đèn đêm 5.4 Sử dụng tủ điều chỉnh điện áp cung cấp: Biện pháp đơn giản để giảm công suất tiêu thụ đen giảm điện áp nguồn cung cấp, nhiên thực tế phương pháp khó áp dụng số trương hợp: - Sụt áp đường dây lớn - Nhiều loại bóng đèn đại lưới, loại lại có đặt tính khác nên khó khăn chỉnh điện áp, phải kể đến nhiều loại bóng đèn không phù hợp Trên thực tế loại bóng đèn có ngưỡng điện áp mà giá trị điện áp nguồn nhỏ đèn không hoạt động: Bảng 1.1: Ngưỡng điện áp mức lượng tiết kiệm Loại đèn Ngưỡng điện áp (V) Mức tiết kiệm điện (%) HPS LPS Đèn thủy ngân Metal hailide Đèn huỳnh quang 183 190 200 183 190 45-50 35 26-30 40 35-45 SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân 15 RC0/T1 OCO/T1CKI 16 RC1/T1OSI/CCP2 17 RC2/CCP1 18 RC3/SCK/SCL 19 RD0/PSP0 20 RD1/PSP1 21 RD2/PSP2 22 RD3/PSP3 23 RC4/SDI/SDA SVTH: Duy - RC0 : xuất/nhập số - T1OCO : ngõ vào dao động Timer - T1CKI : ngõ vào xung clock bên Timer - RC1 : xuất/nhập số - T1OSI : ngõ vào dao động Timer - CCP2 : ngõ vào Capture 2, ngõ compare 2, ngõ PWM2 - RC2 : xuất/nhập số - CCP1 : ngõ vào Capture 1, ngõ compare 1, ngõ PWM1 - RC3 : xuất/nhập số - SCK : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ chế độ SPI - SCL : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ ngõ chế độ I2C - RD0 : xuất/nhập số - PSP0 : liệu port nhánh song song - RD1 : xuất/nhập số - PSP1 : liệu port nhánh song song - RD2 : xuất/nhập số - PSP2 : liệu port nhánh song song - RD3: xuất/nhập số - PSP3 : liệu port nhánh song song - RC4 : xuất/nhập số - SDI : liệu vào SPI - SDA : xuất/nhập Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân liệu vào I2C - RC5 : xuất/nhập số - SDO : liệu SPI - RC6 : xuất/nhập số - TX : truyền bất đồng USART - CK : xung đồng USART - RC7 : xuất/nhập số - RX : nhận bất đồng USART - DT : liệu đồng USART - RD4: xuất/nhập số - PSP4 : liệu port nhánh song song - RD5: xuất/nhập số - PSP5 : liệu port nhánh song song - RD6: xuất/nhập số - PSP6 : liệu port nhánh song song - RD7: xuất/nhập số - PSP7 : liệu port nhánh song song 24 RC5/SDO 25 RC6/TX/CK 26 RC7/RX/DT 27 RD4/PSP 28 RD5/PSP5 29 RD6/PSP6 30 RD7/PSP7 31 VSS Chân nối đất 32 VDD Chân nguồn PIC 33 RB0/INT - RB0 : xuất/nhập số - INT : ngắt 34 RB1 xuất/nhập số 35 RB2 xuất/nhập số 36 RB3 37 RB4 38 RB5 SVTH: Duy - RB3 : xuất/nhập số - Chân cho phép lập trình điện áp thấp ICPS - xuất/nhập số - Ngắt PortB - xuất/nhập số - Ngắt PortB Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân 39 RB6/PGC 40 RB7/PGD - RB6 : xuất/nhập số - PGC : mạch vi sai xung clock lập trình ICSP - Ngắt PortB - RB7 : xuất/nhập số - PGD : mạch vi sai liệu lập trình ICSP - Ngắt PortB 3.3.3:Một vài thông số vi điều khiển PIC16F877A Đây vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit Mỗi lệnh thực thi chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép 20 MHz với chu kì lệnh 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, nhớ liệu 368x8 byte RAM nhớ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O với 33pin I/O Các đặc tính ngoại vi bao gồmcác khối chức sau: Timer0: đếm bit với chia tần số bit Timer1: đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep Timer2: đếm bit với chia tần số, postcaler Hai Capture/so sánh/điều chế độ rông xung Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI I2C Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với bit địa Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với chân điều khiển RD, WR, CS bên Các đặc tính Analog: kênh chuyển đổi ADC 10 bit Hai so sánh Bên cạnh vài đặc tính khác vi điều khiển như: Bộ nhớ flash với khả ghi xóa 100.000 lần SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Bộ nhớ EEPROM với khả ghi xóa 1.000.000 lần Dữ liệu nhớ EEPROM lưu trữ 40 năm Khả tự nạp chương trình với điều khiển phần mềm Nạp chương trình mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua chân Watchdog Timer với dao động Chức bảo mật mã chương trình Chế độ Sleep Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác 3.3.4:Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Hình 3.3:Cấu trúc bên PIC16F877A Như nói , vi điều khiển PIC có kiến trúc Harvard, CPU truy cập chương trình liệu hai bus riêng biệt, nên làm tăng đáng kể băng thông so với kiến trúc Von Neumann CPU truy cập chương trình liệu bus Việc tách riêng nhớ chương trình nhớ liệu cho phép số bit từ lệnh khác với số bit liệu Ở PIC 16F877A, từ lệnh dài 14 bit , từ liệu bit SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân PIC 16F877A chứa ALU bit ghi làm việc WR (working register) ALU đơn vị tính toán số học logic, thực hiên phép tình số đại số Boole ghi làm việc WR ghi liệu ALU thực phép cộng, trừ, dịch bit phép toán logic 3.3.5: TỔ CHỨC BỘ NHỚ 3.3.5.1.BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH Bộ nhớ chương trình vi điều khiển PIC16F877A nhớ flash, dung lượng nhớ 8K word (1 word = 14 bit) phân thành nhiều trang (từ page0 đến page 3) Như nhớ chương trình có khả năngchứa 8*1024 = 8192 lệnh (vì lệnh sau mã hóa có dung lượng word (14bit) Để mã hóa địa 8K word nhớ chương trình, đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC) Khi vi điều khiển reset, đếm chương trình đến địa 0000h (Resetvector) Khi có ngắt xảy ra, đếm chươngtrình đến địa 0004h (Interruptvector) Bộ nhớ chương trình không bao gồm nhớ stack không địa hóa đếm chương trình Bộ nhớ stack đượcđề cập cụ thể phần sau SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Hình 3.4: Bộ nhớ chương trình Pic 3.3.5.2 BỘ NHỚ DỮ LIỆU Bộ nhớ liệu PIC nhớ EEPROM chia làm nhiều bank Đối vớiPIC16F877A nhớ liệu chia làm bank Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm ghi có chức đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm vùng địa thấp ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm vùng địa lại bank Các ghi SFR thường xuyên sử dụng (ví dụ ghi STATUS) đặt tất cà bank nhớ liệu giúp thuận tiện trình truy xuất làm giảm bớt lệnh chương trình Sơ đồ cụ thể nhớ liệu PIC16F877A sau: SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Hình 3.5: Bộ nhớ RAM PIC SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân 3.1:Giới thiệu tổng quan Sim900A 3.1.1:Tổng quan hệ thống thông tin di động GSM Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global System for Mobile Communications; tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile; viết tắt:GSM) công nghệ dùng cho mạng thông tin di động Dịch vụ GSM sử dụng tỷ người 212 quốc gia vùng lãnh thổ Các mạng thông tin di động GSM cho phép roaming với máy điện thoại di động GSM mạng GSM khác sử dụng nhiều nơi giới Hình 3.6:Cấu trúc mạng GSM hoàn chỉnh GSM chuẩn phổ biến cho điện thoại di động (ĐTDĐ) giới Khả phát sóng rộng khắp nơi chuẩn GSM làm cho trở nên phổ biến giới, cho phép người sử dụng sử dụng ĐTDĐ họ nhiều vùng giới GSM khác với chuẩn tiền thân tín hiệu tốc độ, chất lượng gọi Nó xem hệ thống ĐTDĐ hệ thứ hai (second generation, 2G) GSM chuẩn mở, phát triển 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng phía quan điểm khách hàng, lợi GSM chất lượng gọi tốt hơn, giá thành thấp dịch vụ tin nhắn Thuận lợi nhà điều hành mạng khả triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng GSM cho phép nhà điều hành mạng sẵn sàng dịch vụ khắp nơi, người sử dụng sử dụng điện thoại họ khắp nơi giới SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Giống điện thoại di động GSM,một modem GSM yêu cầu thẻ sim với sóng mang Wireless để hoạt động Ở đây,Vi điều khiển PIC sử dụng tập lệnh AT mà ta lập trình sẵn để điều khiển việc nhận gởi tin nhắn modem gọi điện nghe điện thoại thông qua MicroPhone.Tất loại Chip SIM sử dụng chung tập lệnh AT Command chuẩn.Tuy nhiên tùy loại Chip SIM khác mà tập lệnh khác chút Để tiến hành giao tiếp với module sim900A ta giao tiếp thông qua máy tính thông qua vi điều khiển,cả giao tiếp hoạt động theo chuẩn truyền thông nối tiếp không đồng TTLRS232 3.1.2Tìm hiểu tập lệnh AT Command 3.1.2.1Tập lệnh AT gì? Lệnh AT loại tập lệnh Dennis Hayes phát minh vào năm 1977.Lệnh At truyền liệu từ điểm đầu cuối tới điểm đầu cuối khác mà thực lệnh điều khiển tới modem Nhờ đơn giản khả thực thi với chi phí thấp mà lệnh AT nhanh chóng sử dụng phổ biến rộng rãi Modem nhà sản xuất khác Ngày với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ,chức độ tích hợp Modem ngày tăng theo thời gian.Tập lệnh AT ngày đáp ứng yêu cầu ngày cao người.Nó sử dụng để truyền liệu,Fax,Voice,cũng ứng dụng cao Module GSM 3.1.2.1Sử dụng phần mềm Terminal để Test Sim900A Để sử dụng phần mềm Terminal cho việc kiểm tra hoạt động Module SIM900A,gửi lệnh AT tới điện thoại di động hay MODEM GSM/GPRS ta cần phải thực theo bước sau: -Cho mộ thẻ sim giá trị vào Modem GSM/GPRS -Kết nối Modem với máy tính cài đặt Driver Modem Wireless tương ứng -Chạy chương trình Terminal chọn cổng COM tương ứng với modem GSM/GPRS kết nối SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Ví dụ:Ta chọn cổng COM kêt nối tới Modem port COM1.Sau nhấn nút OK -Đôi có PORT khay connect using.Để biết port COM sử dụng với modem GSM/GPRS ta thực sau: Trong Window XP hay Win7 -Kích chuột phải vào My Computer-> Device Manager sau kích vào Port(COM&LPT) hộp thoại sau: Hình 3.7:Tổng quát cổng COM dùng Ở ta thấy cắm cổng chuyển đổi RS232 to USB vào mặc định cổng COM COM4 sau ta thiết lập lại thông số cho cổng Com cho phù hợp Trong thẻ Port Setting ta thiết lập lại tốc độ truyền thông mong muốn cấu hình lại khung truyền thông cho hợp lý SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Hình 3.8:Thiết lập thông số cho cổng nối tiếp -Gõ “AT” khung cửa sổ hình chính.Một phản hồi OK gởi từ MODEM SIM900A sau: SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân -Lệnh “AT+CPIN?” dùng để kiểm tra xem modem SIM900A có yêu cầu PIN hay không.Su gõ “AT+CPIN?” ta nhận kết sau: Kết trả +CPIN:READY nghĩa module sim sẵn sàng hoat động OK Bây ta gõ lệnh AT khác tập lệnh AT COMMAND để điều khiển hoạt động Module sim.Thông thường giao tiếp module sim thông qua tin nhắn ta không cần phait biết tất cá lệnh AT mà cần biết vài lệnh tin nhắn gởi tin,xóa tin,đọc tin,kiểm tra trạng thái module SIM vài lệnh khác 3.1.2.2Sử dụng phần mềm Terminal để Test Sim900A Gửi tin nhắn SMS từ MODEM GSM SIM900A -Sử dụng lệnh AT+CSMS xem thử tin nhắn SMS có nguồn gốc từ mobile có hỗ trợ hay không Ta nhận +CSMS: 1,1,1 OK Như việc gởi tập lệnh AT đến sim900A ta biết có hoạt động tốt không,từ sử dụng để giao tiếp với vi điều khiển PIC cách dễ dàng qua chuẩn USART truyền thông nối tiếp không đồng để gởi tin nhắn cảnh báo cố hệ thống điện ngắn mạch,quá áp mà ta thực chương sau.Ngoài ta gởi tin nhăn từ điện thoại để điều khiển độ sáng đèn theo ý muốn cách linh hoạt nhất.Làm tăng tính mềm dẻo thao tác vận hành hệ thống đèn đường chiếu sáng công cộng khu vực quan trọng SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân Thực thi hoạt động test xem liệu lệnh AT+CMGW hay CMSS có hỗ trợ không Nhận đọc tin nhắn từ vùng lưu trữ tin nhắn Kiểm tra xem Modem có hỗ trợ tập lệnh sau hay không Lệnh “AT+CNMI” thông báo có tin nhắn tới PC có tin nhắn đến SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp SVTH: Duy GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân [...]... đồng đều trong chiếu sáng, nâng cao chất lượng chiếu sáng mak vẫn tiết kiệm điện năng Có khả năng kết nối để điều khiển và giám sát từ xa - Tự động đều chỉnh điện áp trên đèn tránh hiện tượng tắt đèn do sụt áp Nhược điểm: giá thành đầu tư ban đầu cao VI ĐẶT TÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI NGUỒN SÁNG THƯỜNG DÙNG: Dưới đây là đặc tính của một số loại nguồn sáng thông dụng đang được sử dụng trong chiếu sáng hiện... lượng của hệ thống đèn công 2.1Phương pháp phân pha tiết kiệm năng lượng Trong hệ thống chiếu sáng công cộng nói chung và hệ thống chiếu sáng đèn đường nói riêng hiện nay thường sử dụng nhất là phương pháp phân pha,được gọi là phương pháp đóng cắt theo line,phân pha tiết kiệm năng lượng Thực hiện đóng cắt xen kẽ giữa các pha với nhau với hai chế độ từ 18h đến 23h và từ 23h đến 5h sáng của ngày hôm sau.Ở... giảm bớt lượng năng lượng khổng lồ gây lãng phí trong chiếu sáng công cộng. Với sự phát triển của công nghệ hiện đại ngày nay cho ra đời nhiều loại bóng đèn tốt hơn dần thay thế các bóng đèn sợi đốt gây lãng phí điện năng như đèn LED công suất SVTH: Duy Ðồ án tốt nghiệp GVHD:TH.S Nguyễn Quang Tân cao,Đèn huỳnh quang với bộ dimming 2 cấp công suất sử dụng Ballast điện tử với hiệu suất chiếu sáng rất cao.Tuy... để hòa ánh sáng Đèn LED có tuổi thọ từ 40.000 ÷100.000h tùy thuộc vào màu sắc Đèn LED đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng chiếu sáng Mặc dù còn mới mẻ, công nghệ đèn LED đang phát triển nhanh và hứa hẹn rong tương lai Tại đèn tín hiệu giao thông, một thị trường thế mạnh của LED, tín hiệu đèn đỏ bao gồm 196 đèn LED chỉ tiêu thụ 10W trong khi đèn nung sáng sẽ tiêu thụ 150W Khả năng tiết kiệm năng lượng... điện áp này góp phần nâng cao tuổi thọ cho các bóng đèn khi mà điện áp đặt vào các bóng cao hơvơ son 220v • Vì ta điều áp trong một khoảng rộng do đó mà điện áp đặt vào mỗi pha cũng giảm đều làm cho công suất tiêu thụ mỗi pha giảm dẫn đến công suất tiêu thụ giảm,góp phần tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả Nhược điểm: • Phương pháp này đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu khá cao,vì các thiết bị điện tử công. .. các bóng và chấn lưu đang sử dụng gây lãng phí, hiệu quả tiết kiệm lại không cao Vì vậy đòi hỏi phái có một phương pháp hiệu quả để vừa đảm báo được yêu cầu chiếu sáng, lượng ánh sáng phù hợp ở mỗi thời điểm khác nhau vừa tiết kiệm được điện năng, đảm bảo cho hệ thống vận hành kinh tế.Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của các linh kiện bán dẫn công suất cao như Triac,Thyristor,IGBT……cùng với sự phát... điều chỉnh điện áp về giá trị định mức Vận hành vào thời gian: 22h - 06h sáng chạy ở chế độ tiết giảm công suất, tất cả các bóng đèn vẫn sáng nhưng ở công suất tiêu thụ chỉ còn 55- 60% công suất định mức, cường độ ánh sáng có giảm theo nhưng vẫn phù hợp với mật độ hoạt động của người tham gia giao thông tại thời điểm đó Theo quá trình tìm hiểu và khảo sát trên mạng và các trang điện tử thì có công ty... lớn, ánh sáng vẫn đủ cho công nhân làm việc - Bảo trì thay thế dễ dàng So với đèn nung sáng thì đèn CF có các ưu điểm sau: - Quang hiệu lớn (H=20÷90Lm/W) trong khi đèn nung sáng có quang hiệu nhỏ hơn nhiều lần (H=5÷20Lm/W) Đặt tính này cho thấy đèn CF có thể tiết kiệm một lượng điện lớn, đén CF sử dụng số lượng lớn có thể làm giảm phụ tải cho hệ thống điện, giảm mức đầu tư cho các nhà máy điện khi... (T=8.000 ÷15.000) trong khi đèn nung sáng có tuổi thọ khoảng 2.000h Như vậy đèn CF có tuổi thọ lâu hơn từ 8 ÷15 lần Điều này có thể giảm được chi phí bảo trì và thay thế đèn cho hệ thống chiếu sáng, người sử dụng ít phải bận tâm - Khả năng tiết kiệm năng lượng của đèn CF không còn nghi ngờ gì nữa Chi phí cho ban đầu cao trong việc đầu tư mua đèn CF (gồm Ballast) thường có thể bù đắp trong một khoảng... hỏng ống phóng điện Ngoài hơi natri, trong ống phóng còn có một ít khí xenon để dễ tạo ra hiện tượng phóng điện hoặc cho thêm hơi thủy ngân để giảm dòng và điện áp phóng điện Đèn hơi natri cao áp không có các điện cực khởi động, chấn lưu mà chỉ có tắc-te điện tử cao áp Quang hiệu khá cao đạt120Lm/W nhưng chỉ số thể hiện màu rất kém (CRI=20), tuổi thọ đạt 10.000h Khi phóng điện hồ quang trong điều kiện ... cao áp chiếu sáng Sự cần thiết việc tiết kiệm điện tiêu dùng vấn đề bàn cãi Tuy nhiên việc tiết kiệm điện cho chiếu sáng, cần nhấn mạnh số quan điểm sau: Thứ nhất: tiết kiệm điện cho chiếu sáng. .. không đơn việc tiết giảm điện tiêu thụ cho chiếu sáng Thứ hai: tiết kiệm điện cho chiếu sáng hoàn toàn không đồng nghĩa với việc cắt giảm nhu cầu chiếu sáng, tạo công trình chiếu sáng chất lượng... 2.Phân tích chế độ hoạt động tiết kiệm lượng hệ thống đèn công 2.1Phương pháp phân pha tiết kiệm lượng Trong hệ thống chiếu sáng công cộng nói chung hệ thống chiếu sáng đèn đường nói riêng thường