daccd-nhom-3

Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn nay, lượng nói chung lượng điện nói riêng đóng vai trò quan trọng có ảnh hưởng đến lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội Nước ta nước phát triển nhu cầu sử dụng lượng lớn lại bị hạn chế mặt lượng, đặc biệt lượng điện Đứng trước tình hình tài nguyên lượng ngày khan hiếm, việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu ưu tiên quan trọng sách lượng quốc gia Để sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, trước tiên cần phải có hoạt động quản lý nghiên cứu tìm hiểu giải pháp tiết kiệm điện cho phụ tải điện, áp dụng cho nhà máy chế tạo khí, sở tiêu thụ lượng để tìm giải pháp tiết kiệm lượng Luật sử dụng tiết kiệm hiệu Quốc hội thông qua theo Nghị số 51/2001/QH10[10] quy định sách, biện pháp thúc đẩy sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, việc tiến hành nghiên cứu đề xuất giải pháp tiết kiệm lượng nói chung lượng điện nói riêng cần thiết Động KĐB có cấu tạo đơn giản, vận hành chắn, dải công suất rộng, nên sử dụng rộng rãi thực tế Theo ước tính 50% điện sản xuất giới động KĐB tiêu thụ, suốt vòng đời động KĐB tiền điện chiếm khoảng 96% chi phí mua động bảo dưỡng chiếm 4% Ở nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, doanh nghiệp, phụ tải chủ yếu động KĐB, nhiên việc sử dụng lãng phí hiệu chưa cao việc sử dụng hiệu động KĐB góp phần tiết kiệm điện cho nhà máy, xí nghiệp, doanh nghiệp nói riêng định đến việc sử dụng lượng nói chung Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện CHƯƠNG I: TỔNG QUAN (MỞ ĐẦU) Hiện sản xuất công nghiệp ngành dịch vụ kinh doanh khách sạn hay tòa nhà văn phòng,các phụ tải điện chiếm tỉ lệ lớn thiết bị tiêu thụ lượng điện Theo khảo sát hiệp hội Copper(International Copper Association) nghiên cứu gần việc tiêu thụ lượng khu vực lih tế có đến 50% lượng tiêu thụ động điện.Chính mà có nhiều hoạt động giải pháp nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị,giảm thiểu chi phí điện nâng cao lợi ích kinh tế Tiết kiệm lượng xu ngày giải pháp tích cực nhằm giảm chi phí sản xuất,giảm giá thành sản phẩm.Từ nhằm nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm thị trường.Hơn giảm lượng tiêu thụ giảm tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên,giảm nguồn chất thải vào thiên nhiên góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường Hưởng ứng phong trào “Sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả”, nhiều doanh nghiệp nỗ lực đầu tư nhằm nâng cao hiệu sử dụng lượng, đặc biệt điện Vấn đề đặt với doanh nghiệp tiết kiệm điện điện chỗ nào, đầu tư vào đâu đầu tư để đạt hiệu đầu tư Trong phương án để nâng cao hiệu sử dụng điện phương án đầu tư đổi công nghệ sang sử dụng công nghệ sản xuất với mức tiêu hao lượng thấp phương án tốt mặt kỹ thuật Tuy nhiên phương án lúc phương án khả thi xem xét tới toán kinh tế lực tài doanh nghiệp Do vấn đề cải tạo hệ thống sản xuất có để đạt tiết kiệm lượng nói chung, điện nói riêng mối quan tâm hàng đầu doanh nghiệp Bài viết giới thiệu số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng điện công nghiệp dân dụng giúp cho nhà quản lý doanh nghiệp có nhìn khách quan phân tích lựa chọn phương án đầu tư cải tạo hệ thống sản xuất để tiết kiệm lượng Chỉ tiết kiệm có tổn thất, lãng phí Đây nguyên tắc điều với việc sử dụng lượng nói chung điện nói riêng Việc sử dụng điện doanh nghiệp nhằm mục đích tạo sản phẩm cho xã hội đương nhiên tạo nhiều sản phẩm tiêu tốn nhiều điện Do hạn chế công nghệ nên điện sử dụng để tạo sản phẩm thông thường bao gồm phần lượng không tham gia vào trình tạo sản phẩm Phần lượng thông thường thoát môi trường dạng nhiệt năng, đốt nóng, bào mòn chi tiết máy, Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện thiết bị công nghệ người ta gọi tổn thất, lãng phí Việc cải tạo hệ thống sản xuất để tiết kiệm điện nhằm mục đích giảm thiểu tổn thất lãng phí Quán triệt nguyên tắc chủ đầu tư đảm bảo tránh khoản đầu tư sai không mang lại hiệu tiết kiệm lượng mà gây lãng phí thêm phân tích Vấn đề tiết kiệm điện xí nghiệp • “ Có định mức khoán điện tiêu thụ sản xuất ” Trong điều kiện chi phí tăng nay,chúng ta cần phải coi việc tiết kiệm điện chuáng ta cần có định mức tiêu thụ cho hợp lý phù hợp với phân xưởng nhằm sử dụng điện tiết kiệm mà mang lại hiệu cao sản xuất • “ Đầu tư trang thiết bị để cải tạo hệ thống điện ” Cải tạo hệ thống điện toàn công ty nhằm giảm thiểu đến mưc thấp việc sử dụng tiết kiệm điện nhằm cung cấp đầy đủ lưới điện đến phân xưởng • “ Thiết lập cân sản lượng sản phẩm – điện – nước ” Việc điện cắt điện gây nguy hiểm cho thiết bị, đặc biệt vấn đề liên quan đến môi trường, gây lãng phí lớn nguyên vật liệu lượng trình khởi động lại máy ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng sản phẩm, thời gian lần khởi động lại Ý thức tầm quan trọng sử dụng tiết kiệm lượng, công ty củng cố thiết bị máy móc để vận hành ổn định Đảm bảo vận hành hệ thống tuabin máy phát; áp dụng biện pháp tiết kiệm điện theo công nghệ vào sản xuất; phận hoạt động lĩnh vực sản xuất phải liên tục tham chiếu công tơ nhận lưới phát lưới để cân phụ tải sản xuất, đảm bảo kế hoạch sản lượng điện phân bổ • “ Hạn chế tối đa thiết bị không cần thiết ” Hạn chế tối đa thiết bị không cần thiết chế tạo,tắt thiết bị dung xong không dùng đến để tiết kiệm điên • “ Tuyên truyền người lao động ” Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Thường xuyên tuyên truyền, giáo dục ý thức tiết kiệm điện cho toàn thể cán bộ, công nhân viên phân xưởng • “ Tiết kiệm điện mục tiêu lâu dài ” Thường xuyên tìm giải pháp để tiết kiệm điện, thực hành tiết kiệm điện nhiệm vụ cán bộ, người lao động Thay tối đa bóng đèn sợi đốt, bóng đèn neon hệ cũ bóng compact ống huỳnh quang (chấn lưu điện tử) tiết kiệm điện Lắp máng, chảo chụp tất đèn chiếu sáng để tăng độ phản chiếu ánh sáng, điều chỉnh độ cao hợp lý đèn có công tắc bật tắt riêng Lắp hệ thống biến tần điều khiển mềm thiết bị điện dây chuyền sản xuất nhằm tiết kiệm điện • “ Từng cán nâng cao trách nhiệm ” Tuyên truyền sâu rộng cho cán bộ, công nhân hiểu nâng cao ý thức trách nhiệm việc tiết kiệm điện CHƠNG II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG I Nội dung nghiên cứu Mục tiêu Khảo sát nghiên cứu đưa giải pháp sử dụng lượng Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện tiết kiệm hiệu nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng lượng, cải thiện môi trường, qua góp phần đảm bảo an ninh lượng đất nước Nhiệm vụ nghiên cứu - Các chiến lược chủ yếu chương trình quản lý nhu cầu - Phân tích giải pháp sử dụng lượng hiệu - Tính toán kinh tế, đánh giá hiệu dùng giải pháp tiết kiệm lượng - Tính toán áp dụng cho nhà máy Đối tượng,phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các phụ tải tiêu thụ điện nhà máy chế tạo khí - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu chiến lược chương trình quản lý nhu cầu từ thấy lợi ích mà chương trình mang lại, nghiên cứu hiệu giải pháp sử dụng lượng hiệu thiết bị tiêu thụ điện nhằm giảm tổn thất điện cho nhà máy chế tạo khí Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu sách, báo, chuyên đề, giáo trình, giảng - Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng lý thuyết nghiên cứu để tính toán cho nhà máy nước Biển Hồ Gia Lai Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Nghiên cứu giải pháp sử dụng lượng hiệu phụ tải điện qua tiết kiệm điện năng, giảm chi phí sản xuất nhà máy, góp phần cải thiện môi trường, từ nhân rộng việc áp dụng giải pháp cho sở sản xuất khác II CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG Tiết kiệm điện chiếu sáng Giải pháp đơn giản tận dụng nguồn sáng tự nhiên, giảm thiểu việc sử dụng thiết bị chiếu sáng Tuy nhiên bắt buộc phải sử dụng nguồn sáng nhân tạo có hai giải pháp cho việc tiết kiệm điện chiếu sáng điển sau: Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện 1.1 Sử dụng thiết bị chiếu sáng có hiệu suất phát sáng cao Giải pháp giải pháp thay thiết bị chiếu sáng thiết bị chiếu sáng có tổn thất thấp nhằm tiết kiệm lượng Trong thiết bị chiếu sáng sử dụng bóng đèn sợi đốt có hiệu suất phát sáng thấp Nói cách khác có tổn thất cao Nguyên nhân hiệu suất phát sáng thấp đèn phát sáng dựa nguyên tắc đốt nóng sợi đốt nhiệt độ cao nên phần lớn điện bị biến thành nhiệt Bóng đèn sợi đốt khuyến cáo không nên sử dụng cho mục đích chiếu sáng trừ trường hợp có yêu cầu đặc biệt Giải pháp chiếu sáng khuyến nghị Việt Nam số nước giới sử dụng đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang compact Trong hiệu suất phát sáng thông thường đèn sợi đốt từ tới 3% đèn huỳnh quang huỳnh quang compact từ 15 tới 25% (thực tế phải tiêu tán công suất cho thiết bị phụ nên hiệu suất đèn huỳnh quang vào khoảng 12% đèn huỳnh quang compact vào khoảng 15%) Do có dải chiếu sáng rộng nên đèn huỳnh quang sử dụng để chiếu sáng không gian rộng phòng họp, hội trường, nhà xưởng đèn huỳnh quang compact sử dụng cho chiếu sáng không gian hẹp làm chiếu sáng công cộng Nhược điểm lớn đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang compact có chứa thủy ngân nên gây hại lớn cho môi trường nên cần chế độ thu gom tiêu hủy đèn hỏng đặc biệt Giải pháp chiếu sáng có hiệu suất cao chiếu sáng sử dụng đèn LED (Light Emiting Diode) Không giống đèn sợi đốt sử dụng nguyên tắc phát sáng nhiệt độ cao đèn huỳnh quang sử dụng nguyên tắc phát sáng kích thích bột huỳnh quang tia tử ngoại, đèn LED sử dụng nguyên tắc phát sáng lớp tiếp xúc p - n chất bán dẫn nên đạt hiệu suất cao Hiệu suất phát sáng đèn loại tốt lên tới 35% Các loại đèn LED công suất cao chế tạo vào đầu kỷ XXI cho nhiều mục đích chiếu sáng khác hứa hẹn thiết bị chiếu sáng phổ biến tương lai 1.2 Sử dụng thiết bị điều khiển để nâng hiệu suất đèn huỳnh quang Mặc dù có xuất đèn huỳnh quang compact đèn LED nhờ ưu điểm đèn huỳnh quang dạng ống sử dụng rộng rãi Ý tưởng phát triển thiết bị điều khiển để nâng cao hiệu suất phát sáng dựa đặc điểm phi tuyến đèn huỳnh quang Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện người ta tìm cách đưa chế độ hoạt động đèn mức tối ưu nhằm tiết kiệm điện kéo dài tuổi thọ đèn Khi phân tích hoạt động đèn huỳnh quang dạng ống người ta nhận thấy tính chất đặc biệt đèn sau mồi giảm điện áp cấp vào đèn làm giảm công suất tiêu thụ cường độ phát sáng giảm không đáng kể Cụ thể điện áp giảm 80% điện áp định mức, công suất tiêu thụ giảm 70% định mức cường độ sáng đèn giảm 5% (còn 95% cường độ sáng định mức), có nghĩa hiệu suất phát sáng đèn tăng lên Dựa vào tính chất đặc biệt người ta chế tạo tiết kiệm điện sử dụng cho đèn huỳnh quang Bộ điều khiển thực việc giảm công suất tiêu thụ đèn sau đèn mồi xong Có tiêu chuẩn chế tạo cho 10 , 20 50 đèn 40W Nhược điểm lớn phương án tiết kiệm điện cho đèn huỳnh quang dùng điều khiển hệ thống đèn phải cấp điện riêng Hệ thống chiếu sáng Ánh sáng Màu sắc Độ rọi E Quang thông Hiệu ánh sáng Thiết kế chiếu sáng Thiết kế chiếu sáng phải đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài ra, phải quan tâm đến màu sắc ánh sáng, lựa chọn chao chụp đèn, bố trí ánh sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật mà phải đảm bảo mỹ quan Phương pháp tính toán chiếu sáng Bố trí đèn Giải pháp sử dụng lượng hiệu Sử dụng nguồn sáng hợp lý lựa chọn chủng loại thiết bị chiếu sáng phù hợp Điều khiển vận hành hệ thống chiếu sáng hợp lý Áp dụng số công nghệ Hệ thống động Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất cosφ * Giảm công suất tổn thất mạng điện Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện * Giảm tổn thất điện áp mạng điện * Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ chia làm hai nhóm a) Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên b) Nâng cao hệ số công suất cosφ phương pháp bù Bù công suất phản kháng Khái niệm đương lượng kinh tế (kkt) [8], CSPK: “Đương lượng kinh tế công suất phản kháng lượng công suất tác dụng (kW) tiết kiệm bù (kVAr) công suất phản kháng” Như biết kkt lượng công suất bù Qbù, tính công suất tác dụng tiết kiệm bù là: (kW) Nếu Q R lớn kkt lớn, nghĩa phụ tải phản kháng lớn xa nguồn việc bù có hiệu kinh tế.Giá trị kkt thường nằm khoảng 0,02 ÷ 0,12 (kW/kVAr) Xác định dung lượng bù Dung lượng bù xác định theo công thức sau: = 0,91: hệ số xét tới khả nâng cao cos Xét đến thành phần tổn thất công suất tác dụng bên thiết bị bù thì: Các thiết bị bù Tụ điện Máy bù đồng Ứng với thiết bị bù khác tương ứng có tổn thất công suất tác dụng khác trình bày bảng (2.1) [8] Bảng 2.1 Suất tổn thất công suất tác dụng loại thiết bị bù TT Loại thiết bị bù Tụ điện Kbù( kW/kVAr 0,003 ÷ Nhóm-3 Máy bù đồng S=5000 ÷ Máy bù đồng Động dây quấn Máy phát đồng dùng Đồ án cung cấp điện 0,002 ÷ 0,03 ÷ 0,02 ÷ 0,10 ÷ Vị trí đặt thiết bị bù - Tụ điện điện áp thấp (0,4kV) đặt theo ba cách: + Đặt tập trung phía điện áp thấp trạm biến áp phân xưởng + Đặt thành nhóm tủ phân phối động lực đường dây phân xưởng + Đặt phân tán thiết bị dùng điện Ứng dụng hệ thống BMS tiết kiệm điện Trong tòa nhà văn phòng lớn, việc sử dụng hệ thống BMS (Building Management System) giúp cho tiết kiệm điện Hệ thống BMS tham gia trực tiếp vào trình điều khiển hệ thống điều hòa thông gió (HVAC) phải giữ cho hệ thống HVAC làm việc cách hiệu quả, đảm bảo hoạt động hệ thống HVAC an toàn tình bất thường (kể tình không dự báo trước) Hệ thống BMS điều khiển trình thông gió mức tối ưu, giảm tối thiểu mát nhiệt (vào mùa đông) lạnh (vào mùa hè) đồng thời đảm bảo yêu cầu thông gió Việc lựa chọn chiến lược điều khiển tốt đảm bảo yêu cầu hệ thống HVAC đồng thời giảm tải cho hệ thống làm lạnh điều hòa không khí dẫn tới tiết kiệm lượng điện tiêu thụ Chiến lược cấu trúc điều khiển phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống thông gió Tuy vậy, cho dù thông gió tự nhiên (natural ventilation) hay thông gió cưỡng (bằng thiết bị máy móc - mechanical ventilation) mục tiêu loại bỏ mùi, cacbon dioxide (CO2) ô nhiễm khác sinh người thải hoạt động khác (như máy in, máy photocopy,…) tòa nhà Trong yếu tố cần loại bỏ với môi trường văn phòng làm việc CO2 yếu tố hệ thống BMS cần phải khống chế nồng độ CO2 nồng độ cho phép (thông thường 1000ppm) Điều đặc biệt hữu ích cho khu vực có số lượng người làm việc thay đổi hội trường, phòng họp, phòng làm việc có thay đổi người làm việc thường xuyên Nếu kết hợp chiến lược điều khiển khống chế nồng độ CO2 với chiến lược điều khiển khác (khi nhiệt độ không khí trời thấp nhiệt độ Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện phòng, ban ngày, ban đêm, mùa hè, mùa đông,…) cho phép tiết kiệm nhiều lượng điện tiêu thụ hệ thống điều hòa thông gió Nguyên lý điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu thực hiện: + Trên stator: Thay đổi điện áp U đưa vào dây quấn stator, thay đổi số đôi cực từ P dây quấn stator thay đổi tần số f nguồn điện + Trên rotor: Thay đổi điện trở rotor, nối cấp đưa sức điện động phụ vào rotor Phương pháp điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số phương pháp điều chỉnh trơn trượt Trong thực tế ứng dụng,khi phụ tải yêu cầu mô men không đổi phải có: Yêu cầu điều chỉnh tốc độ động đảm bảo công suất không đổi (),nghĩa mô men tỉ lẹ nghịch với tần số : Tóm lại,khi thay đổi số điều chỉnh tốc độ động ta phải điều chỉnh đồng thời điện áp đưa vào động điện Các biến tần điều chỉnh tốc độ động Bộ biến tần trực tiếp dùng Thyristor Bộ biến tần trực tiếp dùng Thyristor biến đổi trực tiếp nguồn xoay chiều ba pha U1, f1 số thành nguồn xoay chiều ba pha có U2, f2 biến đổi Bộ biến tần dùng Thyristor có khâu trung gian chiều Bộ biến tần có khâu trung gian chiều biến đổi hai tầng , nhóm chỉnh lưu có chức biến đổi điện xoay chiều thành chiều, sau qua lọc, điện áp chiều nghịch lưu thành điện áp xoay chiều có tần số biến đổi Sự thay đổi công suất thay đổi lưu lượng (tốc độ) Với động tương thích (quạt, bơm ly tâm, công suất 10 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Hình 2.6 Giản đồ thay đổi công suất thay đổi lưu lượng (tốc độ) Các giải pháp tiết kiệm điện khác Gần hai phần ba lượng điện sử dụng công nghiệp để cung cấp cho động nên vấn đề tiết kiệm điện cho ứng dụng truyền động sử dụng động điện vấn đề có tính thời Ngoài giải pháp tiết giảm lượng cấp cho động cách sử dụng biến tần ứng dụng cần điều khiển, điều chỉnh trình bày trên, có giải pháp khác nhằm tiết kiệm điện cho ứng dụng truyền động sử dụng động điện Ngay hệ truyền động sử dụng biến tần cần phải xem xét áp dụng giải pháp để tăng mức độ tiết kiệm điện Giải pháp tiết kiệm điện tối ưu hệ truyền động sử dụng động điện phụ thuộc vào đặc điểm ứng dụng Ở tác giả xin giới thiệu số giải pháp điển sau: l Hoàn trả lượng lưới Trong hệ thống truyền động sử dụng động điện lượng điện biến đổi thành phục vụ cho yêu cầu công nghệ Trong trình phần lượng tích lũy dạng thiết bị nâng hạ động máy Khi thay đổi chế độ làm việc lượng cần phải giải phóng Ví dụ thiết bị nâng hạ chuyển từ chế độ nâng sang chế độ hạ tải tích lũy trình nâng cần phải giải phóng, máy xeo giấy giảm tốc độ động tích lũy lô máy giấy cần phải giải phóng Phần lượng cần giải phóng thường biến thành nhiệt thoát môi trường thông qua phanh hãm điện trở hãm lắp vào biến tần Một giải pháp tiết kiệm điện trường hợp hoàn trả phần lượng trở lại lưới cách lắp hãm tái sinh vào mạch chiều trung gian biến tần thay biến tần loại biến tần hoạt động bốn góc phần tư (biến tần 4q) 4.1 Giảm tổn hao động thiết bị điều khiển Đối với ứng dụng truyền động sử dụng động không đồng không cần điều khiển, điều chỉnh tốc độ hoạt động chế độ non tải nói có chu kỳ có tải không tải tiết kiệm điện thiết bị điều khiển để giảm từ thông động hoạt động non tải Ví dụ 12 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện máy ép nhựa, hành trình ép động hoạt động đầy tải hành trình lùi động hoạt động gần không tải Bộ điều khiển tiết kiệm điện tự động cảm nhận chế độ làm việc động thực tiết giảm điện áp đặt vào động qua giảm tổn thất động chế độ non tải, nâng cao hiệu suất hoạt động Bộ điều khiển tiết kiệm điện kiểu có cấu trúc đơn giản biến tần nhiều nên có hiệu suất cao giá thành thấp nên đảm bảo khả hoàn vốn đầu tư Giảm mức tiêu thụ công suất phản kháng động không đồng Các động không đồng doanh nghiệp sản xuất tiêu thụ lượng đáng kể công suất phản kháng Lượng công suất phản kháng mà động tiêu thụ phụ thuộc hệ số mang tải, biểu thị bởi: Q = Qo (1-k2mt)+Qdm k2mt ; đó: Qo công suất phản kháng lúc động làm việc không tải; Qđm công suất phản kháng lúc động làm việc với tải định mức; kmt hệ số mang tải thiết bị điện Thông thường thành phần công suất phản kháng không tải chiếm tới (60÷70)% tổng công suất phản kháng mà thiết bị tiêu thụ Như thấy hệ số mang tải có giá trị nhỏ lượng tiêu thụ công suất phản kháng tăng Việc truyền tải lượng công suất phản kháng qua mạng điện, gây tổn thất lớn, tỷ lệ với bình phương trị số chúng Ngoài việc truyền tải công suất phản kháng làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện áp Từ phân tích thấy áp dụng số giải pháp để giảm công suất phản kháng hộ tiêu thụ sau: - Hạn chế thời gian làm việc không tải động Đối với nhiều hộ tiêu thụ, thời gian làm việc không tải động chiếm đến 50÷65% toàn thời gian làm việc Nếu thời gian không tải lớn, tốt cắt động khỏi lưới thời gian đó, mức tiêu thụ điện tác dụng phản kháng giảm xuống đáng kể Trong trường hợp khác dùng khống chế không tải Tuy nhiên cần phải tính toán kinh tế - kỹ thuật dựa theo đồ thị công suất tác dụng phản kháng tiêu thụ động Để giảm thời gian làm việc không tải thiết bị đòi hỏi phải có dây chuyền công nghệ hợp lý 13 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện - Giảm điện áp đặt vào cuộn dây động non tải Khi khả thay động không đồng non tải, dùng biện pháp giảm điện áp đặt cực động Việc giảm điện áp cực động không đồng xuống trị số nhỏ cho phép Umin dẫn đến giảm tiêu thụ công suất phản kháng (do giảm dòng từ hoá) Khi tổn thất công suất tác dụng giảm xuống, kết làm tăng hiệu suất động Trong thực tế người ta thường dùng biện pháp đổi nối cuộn dây stator phân đoạn cuộn dây stator Hạn chế động làm việc non tải tải Thực tế, động máy công cụ hoạt động với công suất định mức, mà thường non tải Các động 1HP-5HP chạy 45% tải hiệu suất bắt đầu giảm, làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất cosj (hình 2) Nếu động thường xuyên làm việc với tải 45% định mức nên thay loại có công suất nhỏ Trường hợp động làm việc 40% công suất định mức mà không muốn thay thế, giảm điện áp cung cấp cho động cách đổi tổ đấu dây stato từ D sang Y, giảm công suất phản kháng lần (Q~U2), lúc phải kiểm tra lại điều kiện mở máy mômen giảm lần (M~U2) Trong số trường hợp tải thiết bị băng tải, gầu tải, máy nghiền, máy nén khí thay đổi liên tục, lúc non tải lúc đầy tải, sử dụng thiết bị điều chỉnh công suất (PowerBoss) mà không cần phải thay động Nguyên lý làm việc PowerBoss cấp vừa đủ điện cần thiết thông qua thay đổi điện áp cấp cho động PowerBoss ứng dụng giải pháp khởi động mềm, thyristor bật điểm mà điện áp nguồn gần với zêro bán chu kỳ, nhờ giảm dòng điện cấp cho động cơ, nên giảm tổn hao đồng sắt bên động (hình 3) Ngược lại, động làm việc 100% tải định mức, bị tải, gây phát nóng giảm hiệu suất Trong trường hợp làm việc với tải thay đổi, nên sử dụng động có hệ số an toàn 1,15 có công suất thấp tải cực đại khoảng 15%, phép động làm việc tải thời gian ngắn hạn Không có nguyên tắc cứng nhắc việc lựa chọn công suất động cơ, nên người sử dụng cần đánh giá tiềm tiết kiệm cho trường hợp Có thể tham khảo kinh nghiệm sau: (i) Cần thay động công suất lớn bị non tải hay tải loại có hiệu suất cao tải có hội; (ii) Không nên sửa chữa, mà cần 14 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện thay động công suất nhỏ bị non tải hay tải loại có hiệu suất cao tải bị hư hỏng; (iii) Động tiêu chuẩn làm việc tải bị hư hỏng nên thay loại động có hiệu suất cao Hạn chế thời gian làm việc không tải động Đối với nhiều hộ tiêu thụ, thời gian làm việc không tải động chiếm đến 50÷65% toàn thời gian làm việc Nếu thời gian không tải lớn, tốt cắt động khỏi lưới thời gian đó, mức tiêu thụ điện tác dụng phản kháng giảm xuống đáng kể Trong trường hợp khác dùng khống chế không tải Tuy nhiên cần phải tính toán kinh tế - kỹ thuật dựa theo đồ thị công suất tác dụng phản kháng tiêu thụ động Để giảm thời gian làm việc không tải thiết bị đòi hỏi phải có dây chuyền công nghệ hợp lý Thay động làm việc non tải động công suất bé Các động làm việc đầy tải có hiệu suất cao, hiệu suất giảm hệ số mang tải giảm Trong thực tế, phụ thuộc vào trình công nghệ, nhiều động làm việc với hệ số mang tải thay đổi có giá trị thấp Nếu non tải, công suất phản kháng mà động tiêu thụ tăng thêm lượng tỷ lệ với bình phương hệ số mang tải động Trong bảng trình bày kết tính toán hiệu thay động làm việc non tải trình sản xuất thép Động sử dụng loại TIM-380 kW, Uđm = 380 V, n = 740 v/phút Công suất trung bình động 135,37 kW (kmt = 0,36), áp dụng phương án thay động động 180 kW mang lại hiệu kinh tế Các biện pháp nâng cao chất lượng nguồn cung cấp Hiệu suất làm việc động điện phụ thuộc vào chất lượng nguồn điện cung cấp cho Nên để sử dụng điện cho động cách tiết kiệm, cần quan tâm nâng cao chất lượng nguồn cung cấp, ý đến yếu tố sau: 15 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện - Duy trì điện áp ổn định cho động cơ, giữ mức dao động tối đa 5% Nếu điện áp 95%Uđm hiệu suất động giảm 2%4% Khi làm việc với điện áp cao định mức hiệu suất động suy giảm ảnh hưởng đến tuổi thọ - Duy trì hệ số cosj cao (~ 0,92) cho lưới điện cách giảm thiếu hụt công suất phản kháng (hạn chế động không đồng chạy non tải, thay động không đồng động đồng bộ) bù công suất phản kháng Bù công suất phản kháng có tác dụng điều chỉnh ổn định điện áp cho lưới điện - Giảm thiểu cân pha gây tăng tổn thất giảm hiệu suất động - Nhận dạng loại trừ nguy cố lưới điện như: pha, đứt dây trung tính, hở mạch nối đất… Ngoài giải pháp kỹ thuật nêu trên, người sử dụng áp dụng biện pháp quản lý khác để tăng hiệu sử dụng động như: xây dựng quy trình vận hành để hợp lý hóa trình thao tác, giảm thời gian động chạy non tải hay chạy vô công; thực kiểm toán lượng triển khai đồng chương trình DSM (Demand Side Management) doanh nghiệp… 4.3 Vấn đề quản lý then chốt Thực tế chứng minh yếu tố công nghệ mức độ tổn thất lượng phụ thuộc nhiều ý thức trách nhiệm nhân viên, người vận hành Mong muốn người quản lý cho tất nhân viên, công nhân vận hành phải có ý thức tiết kiệm lượng Ở không đề cập tới sách quản trị doanh nghiệp mà xin nêu giải pháp công nghệ giúp cho nhà quản lý kiểm soát mức tiêu hao lượng hỗ trợ cho sách quản lý tiết kiệm điện Đó giải pháp kiểm soát mức tiêu hao điện đến ca sản xuất doanh nghiệp Để kiểm soát mức độ tiêu hao điện đến ca, tổ máy sản xuất ta trang bị thiết bị đo đếm điện thông minh thiết lập mạng giám sát (SCADA) Các thiết bị có bán thị trường với chuẩn truyền thông công nghiệp Profibus, RS485 cho phép ta kết nối thiết bị đo đếm thông minh thành mạng Thông qua máy tính kết nối với mạng truyền thông người quản lý giám sát mức tiêu hao điện khu vực công đoạn sản xuất tới ca sản xuất để từ có nhìn tổng quan mức độ tổn thất lượng toàn doanh nghiệp từ có 16 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện điều chỉnh hợp lý nhằm nâng cao khả tiết kiệm điện Tiết kiệm điện vấn đề thời nóng bỏng không với doanh nghiệp Việt Nam mà doanh nghiệp nước công nghiệp phát triển Xây dựng thành công chiến lược tiết kiệm điện có định đầu tư đắn giúp cho doanh nghiệp tăng sức cạnh tranh thị trường Việc định sai không giúp tiết kiệm điện mà gây lãng phí không đáng có doanh nghiệp, tạo thêm gánh nặng tài giảm sức cạnh tranh doanh nghiệp Tuy nhiên, với cân nhắc cẩn trọng cộng với việc sử dụng ý kiến chuyên gia nhiều kinh nghiệm nhà quản lý hoàn toàn có sách đắn cho vấn đề mang lại hiệu cao cho doanh nghiệp CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TẠI NHÀ MÁY Tổng quan nhà máy Quy trình sản xuất Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tình hình sản xuất nhà máy năm 2010 Tháng 10 11 12 Tiêu thụ điện tram (kW) Trạm Trạm xử bơm I lý nước 113400 22450 102360 20777 119880 21432 122640 20045 123360 22050 111360 12803 114360 22450 112365 21894 104326 20104 114235 21489 116370 20784 113642 22041 Tổng Trạm bơm II 98448 95361 98635 95361 99324 95465 98654 99342 96756 98634 95457 98763 Tổng điện trạm kW Lưu lượng nước 234298 218498 239947 238046 244734 219628 235464 233601 221186 234358 232611 234446 2786817 483589 423424 477455 480644 486671 442950 445295 456296 467072 487707 487749 476855 5614707 17 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Danh mục thiết bị Các hệ thống thiết bị tiêu thụ lượng điện Hệ thống chiếu sáng Hệ thống động Động bơm nước trạm bơm cấp I Gồm động có công suất 132 kW Động trạm sử lý nước Gồm có động 35 kW đồng 132kW Động bơm nước trạm bơm cấp II Gồm động có công suất 132 kW Tính toán kinh tế đánh giá hiệu dùng giải pháp thay bóng đèn cho hệ thống chiếu sáng Hiện trạng Hiện nhà máy sử dụng 34 bóng đèn huỳnh quang công suất 40W, 33 bóng đèn cao áp công suất 125W chiếu sáng cho khuôn viên nhà máy Các loại đèn thuộc loại tiêu tốn điện lớn Vì tính toán, đề xuất giải pháp tiết kiệm điện cho hệ thống chiếu sáng Biện pháp đề xuất Thay bóng đèn huỳnh quang 40W thành T8(36W) quang thông tiết kiệm 4W cho bóng đèn Thay bóng đèn cao áp 125W thành bóng đèn đường tiết kiệm IMPAC- 85 W Phân tích chi phí lợi ích hệ thống chiếu sáng Thay đèn huỳnh quang 40W đèn T8 (36W) Thay đèn cao áp 125 đèn IMPAC 85W * Nhận xét: Với hệ thống chiếu sáng ta thay bóng đèn huỳnh quang 40W đèn T8(36W) đèn cao áp 125W đèn IMPAC – 85W với tổng đầu tư chi phí ban đầu 4.170.106 VNĐ, điện tiêu thụ hàng năm giảm 7.212kWh, tiền tiết kiệm hàng năm 9.543.403VNĐ Lượng khí CO thải môi trường 4,5 Như việc thay bóng đèn cho hệ thống chiếu sáng mang lại hiệu kinh tế góp phần tiết kiệm lượng điện cho nhà máy Tính toán kinh tế đánh giá hiệu dùng phương 18 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện pháp bù Tính toán kinh tế dùng giải pháp bù (bù phân tán) *Nhận xét: Khi lựa chọn số động có công suất lớn, thời gian làm việc năm tương đối lớn, áp dụng giải pháp điều chỉnh tốc độ động không hiệu để áp dụng giải pháp bù để nâng cao HSCS hiệu kinh tế môi trường cải thiện Tổng dung lượng tụ bù có dung lượng 230 kVAr, số tiền đầu tư 34,5 triệu VNĐ, điện tiêu thụ tiết kiệm 56.414 kWh (khoảng 1,9%), số tiền tiết kiệm hàng năm 74.658.287,6VNĐ, lượng khí thải CO2 thải môi trường giảm 35,28 tấn, thời gian thu hồi vốn đầu tư để mua lắp đặt tụ tháng Đánh giá hiệu dùng giải pháp bù Hiệu dùng giải pháp bù đem lại là: Hệ số công suất nâng lên; giảm tổn thất công suất, tổn thất điện áp; tăng khả tải dây dẫn máy biến áp giảm điện tiêu thụ, góp phần bảo vệ môi trường Tính toán kinh tế đánh giá hiệu dùng giải pháp biến tần Các công thức tính toán Trường hợp dùng biến tần với động non tải có tải thay đổi Trường hợp dùng biến tần để điều chỉnh lưu lượng Trường hợp dùng tiết lưu (van) để điềuchỉnh lưu lượng Trong trường hợp không dùng van sau dùng van để điều chỉnh, công thức tính toán sau: ∆A=A-ATL Trường hợp dùng tiết lưu sau thay biến tần 19 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện ; ; ; hệ số giảm thấp công suất dùng biến tần Hoặc: ∆A = ABT –ATL Tính toán cụ thể cho động trạm cấp II Qua khảo sát tình hình vận hành nhà máy động quy làm việc tốc độ áp suất 3,6 Pa Ta có: Với Q =1000m3 : hai bơm vận hành bơm có Q đm = 500m H2 = 4,7 Pa: áp lực đạt bơm đồng thời máy H1 = 3,6 Pa: áp lực cần thiết để cung cấp nước Lưu lượng bơm là: Vậy tốc độ cần thiết động là: vòng/phút Bảng 3.22 Tổng hợp tính toán lắp đặt biến tần cho động bơm nước Diễn giải Đơn vị Kết Công suất định mức động kWh 132 Hiệu suất động - 0,95 Công suất điện kWh 138,95 Số vận hành năm Giờ 4380 20 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Điện chưa dùng biến tần kWh 570933 Điện dùng biến tần kWh 394517,25 Điện tiết kiệm năm kWh(%) 158198,5(%) Giá điện VNĐ/kWh 1323,4 Số tiền tiết kiệm năm VNĐ 209348512,7 Vốn đầu tư VNĐ 255936,176 Thời gian hoàn vốn Năm 1,2 Giảm khí CO2 Tấn 99 Số tiền tiết kiệm năm ĐC VNĐ 209348512,7 Số động vận hành Cái Tổng điện tiết kiệm kWh 316379,8 Tổng số tiền tiết kiệm VNĐ 418697027 Đầu tư mua biến tần VNĐ 451927432 Thời gian hoàn vốn Năm 1,2 Giảm khí CO2 Tấn 198 Sơ đồ hệ thống biến tần điều khiển động nguyên lý hoạt động * Nhận xét: Động bơm nước cần cung cấp lưu lượng nước định theo yêu cầu hộ gia đình theo thời điểm khác nhau,do việc sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ động hợp lý Với động ta chọn Biến tần có công suất 132kW – điện áp 0,4kV Điện tiết kiệm hàng năm 316.379,8kWh đạt (28%) tương ứng với số tiền tiết kiệm hàng năm gần 419 triệu VNĐ, lượng khí thải CO2 thải môi trường giảm 198 tấn, thời gian hoàn vốn mua lắp biến tần gần 1,2 năm Như lắp biến tần cho động bơm nước trạm bơm cấp II mang lại hiệu kinh tế, góp phần tiết kiệm lượng điện cho nhà máy bảo vệ môi trường Mặt khác sử dụng hệ thống biến tần tự động điều khiển hệ thống làm việc dẫn tới giảm công nhân vận hành 21 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện cho nhà máy Sử dụng pin mặt trời cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng Nước cung cấp cho mạng lưới cấp nước phải đảm bảo vệ sinh cho người sử dụng quan tâm bảo quản khu vực chứa nước cần thiết Để đảm bảo cho hệ thống cấp nước không bị ô nhiễm bảo quản kiểm tra thường xuyên quan trọng hệ thống chiếu sáng cho khu vực thiếu Hệ thống chiếu sáng nhà máy cung cấp từ lưới điện nên có cố lưới điện ảnh hưởng tới hệ thống chiếu sáng Cấu tạo hoạt động pin mặt trời Hiệu ứng quang điện Hiệu suất trình biến đổi quang điện Cấu tạo pin mặt trời Thiết kế hệ thống điện mặt trời Hệ thống lượng mặt trời hệ thống bao gồm thành phần như; pin mặt trời (máy phát điện), tải tiêu thụ điện, thiết bị tích trữ lượng thiết bị điều phối lượng Các thông số tải đặc trưng phụ tải Để thiết kế, tính toán hệ thống điện mặt trời trước hết cần số thông số sau đây: - Các yêu cầu đặc trưng phụ tải - Vị trí đặt hệ thống Các bước thiết kế hệ thống điện mặt trời a) Lựa chọn sơ đồ khối b) Tính toán hệ nguồn điện pin mặt trời Áp dụng tính toán cho hệ thống chiếu sáng nhà máy nước TT 01 04 Bảng 3.24 Công suất phụ tải chiếu sáng yêu cầu Loại đèn Công Số lượng Số sử Công suất dụng suất bóng (W) tổng(W) Cao áp 85 33 10 2805 Huỳnh 36 14 10 504 22 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện quang Tổng công suất chiếu sáng 3309 a) Xác định điện tiêu thụ ngày Tổng điện phải cấp hàng ngày cho tải tổng tất điện tải, thời gian tải sử dụng = 10h Png = τ(P1 + P2 ) = 10.(2.805 + 504) = 33.090, (Wh/ngày) Png tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện ngày a) Tính pin mặt trời (PV panel) Tổng số PV panel = 33.090,0x1,31 = 443.347,9 WP Ở PV hệ thống pin mặt trời ghép lại với Trong 1,31 suất tổn hao thiết bị Tổng WP panel WP công suất đỉnh dàn pin mặt trời (Peak Watt) Với cường độ xạ trung bình R = 4,425 (kWh/m2/ngày) Chọn loại PV có PWp = 150 WP số PV cần dùng tấm.chọn 66 npv số PV panel Khi chon 66 lượng điện sản xuất tổn hao dây dẫn thiết bị: Với Pt công suất thực tính đến tổn hao So sánh với công mà hệ thống chiếu sáng yêu cầu đạt tiêu chuẩn Giá hệ thống PV CPV = 19.500 (VNĐ): Vốn đầu tư ban đầu: Với giá điện trung bình C =1.323VNĐ (theo giá phục vụ cho ngành sản xuất) phí hóa đơn tiền điện hàng ngày là: Chđ = Png*C = 33,09x1.323= 43.778,07 VNĐ Tiền mà hệ thống PV tạo ra: Cht = Png*C = 33,44x1.323=44.241,12 VNĐ 23 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Cht tiền điện thu tương ứng lượng điện mà hệ thống sản xuất Một năm 365 ngày hệ thống PV sản suất lượng điện tương đương với số tiền là: C1 = Cht*365 = 44.241,12x365=16.148.009,0 VNĐ Số tiền 1năm phải trả ngành điện không dùng PV: C2 = Chđ*365 = 43.778,07 x365 =15.978.995,6 VNĐ Thời gian hoàn vốn: Bảng 3.25 Tổng hợp tính toán lắp đặt hệ thống pin mặt trời cho chiếu sáng Diễn giải Tổng công suất chiếu sáng Tổng điện chưa dùng pin mặt trời Tổng điện hệ thống pin mặt trời phát Số tiền tiết kiệm năm Đơn vị kW kWh 3309 12077,85 kWh 12205,6 VNĐ 32127004 ,6 55715000 7,55 18 Tổng vốn đầu tư VNĐ Giảm tổng lượng khí CO2 Thời gian thu hồi vốn Tấn Năm Kết *Nhận xét: Lắp đặt hệ thống pin mặt trời vốn đầu tư lớn so sánh với số kinh phí chi trả điện cho hệ thống này, thời gian hoàn vốn 18 năm Tuy nhiên với hệ thống chiếu sáng yêu cầu bắt buộc phải đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng ca trực tối nhà máy hệ thống pin lượng mặt trời cần thiết Bảng 3.26 Tóm tắt giải pháp tiết kiệm điện 24 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Biện Pháp Chi phí đầu tư(1000 đ) Tiết kiệm (1000đ)/n ăm Giảm khí thải CO2(tấ n) Thời gian hoàn vốn(nă m) Bù cho trạm cấp I 15000 35551,82 16,8 0,4 Bù cho trạm xử lý 4500 12443,2 5,88 0,4 Bù cho trạm cấp II 15000 26668,86 12,6 0,2 Lắp biến tần cho trạm cấp II 451927 418697 198 1,2 Thay bóng đèn lắp hệ thống pin mặt trời cho chiếu sáng 579150 7150 7,55 18 Tổng cộng 106557 500510 240,6 2,1 KẾT LUẬN Từ kết phân tích cho thấy việc tiến hành kiểm toán lượng nhà máy chế tạo khí tìm giải pháp nhằm sử dụng lượng tiết kiệm hiệu cần thiết Nó giảm chi phí, tăng lợi nhuận, nâng cao chất lượng sản xuất mà góp phần làm giảm nhu cầu sử dụng điện quốc gia Kết nghiên cứu cho thấy áp dụng chương trình tiết kiệm lượng lại nhà máy nước Biển Hồ tiết kiệm năm 500.510 triệu đồng, giảm 240,6 khí CO2 môi trường CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 25 Nhóm-3 Đồ án cung cấp điện Ngoài giải pháp trên, có giải pháp hiệu khác: hợp lý hoá dây chuyền sản xuất, thay bố trí lại chế độ việc máy biến áp, đối xứng hoá mạng điện, bảo dưỡng định kỳ thiết bị điện, sử dụng thiết bị bù công suất phản kháng sử dụng thiết bị tiết kiệm điện Từ kết tính toán hiệu tiết kiệm điện vài giải pháp nêu áp dụng cho số phụ tải công nghiệp địa phương Mỗi giải pháp cần chi phí định vốn đầu tư nhu cầu công nghệ Để có kết xác cần có khảo sát tỉ mỉ tính toán chi tiết 26