Quản lý nhu cầu điện năng trong hệ thống phân phối điện đô thị lựa chọn các hệ thống quản lý phụ tải tối ưu nhất Vấn đề tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng

Quản lý nhu cầu điện năng trong hệ thống phân phối điện đô thị lựa chọn các hệ thống quản lý phụ tải tối ưu nhất Vấn đề tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng Quản lý nhu cầu điện năng trong hệ thống phân phối điện đô thị lựa chọn các hệ thống quản lý phụ tải tối ưu nhất Vấn đề tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội

-

Luận văn thạc sĩ khoa học

Quản lý nhu cầu điện năng trong hệ thống phân phối điện đô thị, lựa chọn các hệ thống quản lý phụ tải tối ưu nhất Vấn đề tiết kiệm điện năng trong

điện rất cần các biện pháp quản lý nhu cầu nhằm san bằng đồ thị để đảm bảo cung, cầu cân bằng hoặc chênh lệch không quá lớn Xuất phát từ tình hình thực tiễn luận văn đã nghiên cứu phân tích các biện pháp để quản lý nhu cầu điện năng trong hệ thống cung cấp điện, vấn đề tiết kiệm điện năng đặc biệt trong chiếu sáng vì nhu cầu điện dành cho chiếu sáng ở nước ta khá cao

Hoàn thành bản luận văn này tác giả xin trân trọng cảm ơn PGS.TS

Đặng Quốc Thống cùng các thầy cô, các đồng nghiệp thuộc các đơn vị của

ngành điện : Điện lực Quận Long Biên, Công ty chiếu sáng đô thị, trường Đại học Điện lực…đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu Tuy nhiên thời gian nghiên cứu có hạn vấn đề nghiên cứu đòi hỏi khảo sát thực

tế rất rộng nên luận văn không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô và đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn !

Hà nội -2006

Phần I : Quản lý nhu cầu điện năng (DSM) trong

1.2 Kinh nghiệm thực hiện DSM trên thế giới 10

1.4 Các chương trình DSM được thực hiện ở Việt Nam 14

1.4.1 Dự án quản lý phía nhu cầu (DSM/EE) giai đoạn I 14

1.4.2 Dự án quản lý phía nhu cầu (DSM/EE) giai đoạn II 15

Chương 2: Hiện trạng lưới điện quận Long Biên- Hà Nội 20

2.2 Hiện trạng hệ thống điện quận Long Biên – Hà Nội 21 2.3 Quy hoạch hệ thống điện quận Long Biên trong giai đoạn tới 22

Chương 3: Phân tích cơ cấu thành phần phụ tải của

hệ thống cung cấp điện quận Long Biên-Hà Nội 24

3.3 Trình bày phương pháp phân tích cơ cấu, thành phấn phụ tải 25

3.3.3 Thông tin đặc trưng của đồ thị phụ tải 27

3.3.5 Xác định khoảng thời gian P max , P tb , P min 28 3.4 Phân tích cơ cấu thành phần phụ tải của biểu đồ phụ tải

3.4.1 Số liệu và biểu đồ phụ tải ngày của các khu vực 31

3.4.2 Tính T max , T min , T tb , k min của từng khu vực 49

Chương 4: các biện pháp quản lý nhu cầu điện năng

trong hệ thống cung cấp điện quận long biên- hà nội 67 4.1 Lựa chọn hệ thống quản lý và điều khiển phụ tải 67

4.1.1 Yêu cầu cơ bản đối với một hệ thống quản lý phụ tải 67

4.2.2 Lắp đặt công tơ ba giá cho khách hàng quận Long Biên 84 4.3 Bù công suất phản kháng cho các xí nghiệp 85

4.3.1 Các biện pháp bù công suất phản kháng cho xí nghiệp 85

4.3.2 Tính toán đặt bù cho các khách hàng quận Long Biên 89

4.4.1 Lắp đặt các bộ thiết bị tiết kiệm điện năng 94

4.5 Tổng hợp hiệu quả chương trình quản lý nhu cầu DSM áp dụng cho

Phần II : vấn đề tiết kiệm điện năng trong

Danh mục chữ viết tắt :

DSM Demand side management Quản lý nhu cầu

EE Effecian energy Hiệu quả năng lượng

EVN Electric of Việt Nam Tổng công ty Điện lực Việt Nam

RCS Ripple Control System Hệ thống điều khiển phụ tải bằng sóng

TOU Time of use

WTO World Trade Organization Tổ chức thương mại thế giới

phần mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài :

Đứng trước ngưỡng cửa WTO nền kinh tế Việt nam đang chuyển mình

để bước sang một trang mới với nhiều vận hội và cũng không ít thách thức mới Sau nhiều năm cải cách và mở cửa nền kinh tế Việt nam đã trưởng thành vượt bậc, hiện nay được xem là nền kinh tế năng động nhất Châu á Sau khi gia nhập WTO chắc chắn nền kinh tế sẽ còn phát triển mạnh mẽ hơn nữa với nhiều thành phần kinh tế như công nghiệp, thương mại dịch vụ, tư nhân vv Để đáp ứng được sự phát triển của nền kinh tế nước nhà ngành điện cũng

có những cơ hội và khó khăn mới Cơ hội là khả năng gia tăng phụ tải rất nhanh nhưng khó khăn lại gấp bội khi phải đảm bảo cung cấp điện thường xuyên liên tục với chất lượng cao

Hiện nay hệ thống điện của nước ta đang gặp phải sự mất cân bằng giữa cung và cầu vào thời gian cao điểm Điện năng lại là nguồn năng lượng không thể dự trữ với trữ lượng lớn mà thông thường điện phát ra đến đâu thì tiêu thụ

đến đó Do đó đòi hỏi phải có tổng công suất nguồn cân bằng với phụ tải cực

đại (Pmax) hệ thống Tuy nhiên hiện nay khả năng cung cấp nguồn cũng đang

bị hạn chế do một số tiến độ nguồn đưa vào bị chậm và nguồn vốn trong nước còn thiếu thốn, chủ yếu nguồn vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện là nguồn vốn vay của các tổ chức tài chính trên thế giới (WB, ADB ) đặt ra cho ngành điện phải giải quyết một vấn đề hết sức khó khăn: phải đáp ứng nhu cầu

điện năng theo tăng trưởng của nền kinh tế nhưng lại rất khó khăn về nguồn vốn đầu tư

Mặt khác, do nhu cầu tiêu thụ điện của phụ tải biến đổi liên tục theo thời gian, biểu đồ phụ tải không đồng đều do có sự chênh lệch lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm đã tạo ra rất nhiều khó khăn cho công tác vận hành hệ thống điện Vào mùa khô để “phủ” được nhu cầu cao điểm hệ thống phải huy

động nhhững loại nguồn có chi phí nhiên liệu lớn như diesel, các máy phát chạy dầu v.v…còn vào giờ thấp điểm mùa mưa, mặc dù đã ngừng hầu hết các nhà máy nhiệt điện, ở các nhà máy thuỷ điện vẫn phải dừng bớt một số tổ máy

và xả bớt nước xuống hạ lưu Tình trạng đó làm gia tăng tổn thất điện năng, lãng phí vốn đầu tư cũng như năng lượng sơ cấp

Như vậy bên cạnh việc quy hoạch và cải tạo hệ thống điện một cách hiệu quả và kinh tế chúng ta rất cần có các hệ thống quản lý phụ tải để quản lý nhu cầu điện năng của các hệ thống phân phối điện, tránh quá tải vào giờ cao

điểm, lãng phí vào giờ thấp điểm Đồng thời cần có các biện pháp tiết kiệm

điện năng đặc biệt trong lĩnh vực chiếu sáng

2 Đối tượng, mục tiêu của đề tài :

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là ứng dụng DSM trong HTCCĐT

đang có tốc độ tăng trưởng phụ tải nhanh (HTCCĐ Quận Long Biên – Hà Nội)

Mục tiêu của đề tài: “Nghiên cứu chương trình quản lý nhu cầu điện năng (DSM), lựa chọn hệ thống quản lý phụ tải cho lưới điện phân phối đô thị

Và các giải pháp tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng” Kết quả tính toán của luận văn có thể giúp các hộ tiêu thụ điện áp dụng các biện pháp tiết kiệm điện năng, đồng thời về phía các nhà cung cấp có thể áp dụng phương pháp điều khiển nhu cầu điện năng hiệu quả và hợp lý

3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài :

Với hiện trạng nền kinh tế và hệ thống điện nước ta như hiện nay việc

đảm bảo cung cấp điện liên tục, đầy đủ cho các hộ tiêu thụ vào giờ cao điểm

đang rất căng thẳng Do vậy tất cả các cấp ngành, và người dân đều cần ý thức tiết kiệm điện năng sẽ góp phần vào sự phát triển của bản thân mỗi gia đình, doanh nghiệp và của cả đất nước Vậy có những biện pháp nào để tiết kiệm

điện năng và đặc biệt là tiết kiệm điện năng vào giờ cao điểm và tránh dư thừa lãng phí điện năng vào giờ thấp điểm của ĐTPT trong HTCCĐ Đó chính là các biện pháp quản lý nhu cầu điện năng DSM nhằm san bằng ĐTPT sẽ được

đề cập trong nội dung của luận văn

4 Nội dung nghiên cứu trong luận văn :

Nghiên cứu áp dụng chương trình DSM cho HTCCĐ đang vận hành bao gồm các nội dung :

- Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu tổng quan về chương trình DSM, kinh nghiệm thực hiện DSM của một số nước

- Nghiên cứu phương pháp phân tích cơ cấu, thành phần, phụ tải trong

ĐTPT ngày của hệ thống điện Quận Long Biên thành phố Hà Nội

- Lựa chọn các hệ thống quản lý và điều khiển phụ tải hợp lý nhằm giảm nhu cầu quá cao vào giờ cao điểm và tăng nhu cầu tiêu thụ

điện năng vào giờ thấp điểm

- Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng

- Nhận xét và kiến nghị

Phần I: quản lý nhu cầu điện năng (DSM) trong hệ

thống cung cấp điện đô thị

Chương 1 Tổng quan về chương trình dsm 1.1 Giới thiệu về DSM :

và phát triển hệ thống điện trong tương lai Giảm được phụ tải đỉnh ngành điện

có thể trì hoãn chi phí xây dựng nhà máy điện mới, mở rộng lưới truyền tải và phân phối điện, vận hành và bảo dưỡng hệ thống cũng như chi phí mua nhiên liệu cho các nhà máy Đầu tư vào DSM sẽ giảm nguy cơ xây dựng vội vã hoặc thừa thãi các nhà máy điện Do đó, nguồn vốn khan hiếm được sử dụng một cách tối ưu và có hiệu quả

Các chương trình DSM sẽ giúp khách hàng tiết kiệm được một khoản tiền

điện đáng kể để chi phí cho các kế hoạch thiết thực khác DSM giúp giảm thiểu tác động xấu tới môi trường, cải thiện hiệu suất sử dụng thiết bị ( cả phía cung và phía cầu)

DSM được xây dựng dựa trên hai chiến lược chủ yếu sau:

- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cho các hộ tiêu thụ điện

- Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất

Ngoài ra nó còn có những biện pháp hỗ trợ mang tính kinh tế – xã hội thông qua thể chế của nhà nước

Các giải pháp DSM thực hiện nhằm đạt được 6 mục tiêu cơ bản về dạng

đổi biểu giá …nhằm làm giảm phụ tải đỉnh trong các giờ cao điểm

+ Lấp thấp điểm

Lấp thấp điểm sẽ tạo thêm các phụ tải vào giờ thấp điểm bằng cách khuyến khích như thực hiện biểu giá thấp hơn giá điện trung bình Biện pháp này làm tăng tổng điện năng tương phẩm nhưng không làm tăng công suất

đỉnh, tránh được hiện tượng xả nước ( thuỷ điện ) hoặc hơi thừa ( nhiệt điện )

Có thể lấp thấp điểm bằng các kho nhiệt (nóng, lạnh) xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng, nạp điện cho ăcqui, ô tô điện …

+, Chuyển dịch phụ tải

Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm Kết quả

là giảm được công suất đỉnh nhưng không làm thay đổi điện năng tiêu thụ tổng Các ứng dụng phổ biến trong trường hợp này là các kho nhiệt, các thiết

bị tích năng lượng và thiết lập hệ thống giá điện hợp lý

+ Biểu đồ phụ tải linh hoạt

Biện pháp này xem độ tin cậy cung cấp điện như một biến số trong bài toán lập kế hoạch tiêu dùng và do vậy đương nhiên có thể cắt điện khi cần thiết Kết quả là công suất đỉnh và cả điện năng tiêu thụ tổng đều giảm xuống

1.1.2, Các mô hình thực hiện DSM

Có ba mô hình về quản lý phụ tải đã được áp dụng ở các nước khác nhau trên thế giới, nó biểu hiện trạng thái hệ thống điện của mỗi nước, đặc trưng của hệ thống điện nước đó Dưới đây là những mô hình thực hiện DSM cũng như phạm vi ứng dụng

a Mô hình những quy tắc

Đây là mô hình được áp dụng chủ yếu ở các nước mà Nhà nước giữ vai trò

điều hoà lớn như Hoa Kỳ và Canada cũng như một số nước nhỏ ở Châu Âu như Đan Mạch và Hà Lan Với mô hình này, người ta áp dụng hai từ “ độc quyền” để đưa ra các nguyên tắc về tiêu dùng điện nhằm đạt được các mục tiêu khi thực hiện DSM Mô hình này có 4 đặc trưng chủ yếu sau:

- Nhà nước uỷ quyền cho các Công ty phân phối để các Công ty này có thể quản lý phụ tải với chức năng là người đáp ứng phụ tải điện Các công ty phân phối phải thực hiện công việc quản lý phụ tải trên cơ sở

định hướng mà Nhà nước đã chỉ ra với mục tiêu lợi ích toàn cộng đồng

là lớn nhất

- Để có thể giải quyết các khó khăn gặp phải khi các đơn vị điện lực thực hiện công việc quản lý, Nhà nước cần xây dựng một kế hoạch thích hợp giữa khả năng cung cấp và phụ tải yêu cầu bằng việc buộc các Công ty phân phối điện thực hiện một chương trình cung cấp vì lợi ích tổng thể

đi từ việc phân tích kinh tế của việc thực hiện DSM sẽ được áp dụng

- Nhà nước giữ vai trò là người điều hoà sẽ xây dựng các cơ chế và khuyến khích tài chính để có thể năng động hoá tính độc quyền của ngành điện khi thực hiện công việc quản lý phụ tải đối với các hộ tiêu thụ

- Trong quá trình thực hiện kế hoạc, phải có sự tham gia từ phía hộ tiêu thụ, nhóm các Công ty Điên lực phía Nhà nước và các chuyên gia trong lĩnh vực quản lý phụ tải điện

b Mô hình hợp tác

Đây là mô hình thực hiện DSM với mục đích là các bên tham gia hệ thống điện cùng nhau thực hiện vì lợi ích của hệ thống, của Nhà nước và của người tiêu dùng Mô hình này đang áp dụng ở một số nước Châu Âu như Đức, Pháp, Tây Ban Nha hay Italia

Trong viễn cảnh mà chính sách bảo vệ môi trường đã trở thành một chính sách hết sức quan trọng, Nhà nước thường có những thương lượng với các bộ, ngành về việc giám sát thực hiện các mục tiêu của chương trình DSM

mà các ngành thực hiện Đồng thời, Nhà nước cũng muốn mở rộng việc nghiên cứu sản xuất điện năng từ những nguồn năng lượng mới hoặc năng lượng tái tạo Còn về phía phụ tải là những chiến dịch vận động tiết kiệm năng lượng dưới nhiều hình thức khác nhau kết hợp với các chính sách về giá đánh vào các hộ sử dụng điện trong thời kỳ cao điểm

Sự phát triển của viện năng lượng điện chủ yếu phụ thuộc vào cơ cấu tổ chức củ các Công ty Điện lực Bắt đầu từ giữa thập kỷ 80, các Công ty Điện lực bắt đầu đưa ra các chiến lược nhằm tăng cường hơn nữa mối quan hệ giữa nhfa cung cấp và các khách hàng của họ

Ngoài ra, có một số những khuyến khích được đưa vào trong chương trình DSM xuất phát từ tính độc quyền của thị trường năng lượng, hộ tiêu thụ bắt buộc phải có những hợp tác với phía nhà sản xuất nếu như họ muốn có mặt trogn hệ thống và điều đó cho phép thực hiện tốt DSM theo cả hai khía cạnh là tiết kiệm điện năng và giảm công suất ở giờ cao điểm

c Mô hình cạnh tranh

Trong mô hình này, các Công ty Điện lực được tự do trong hoạt động vận hành Đây là mô hình được áp dụng ở vương quốc Anh và Nauy Tại đây, người ta đặt ra các cơ sở của mô hình DSM cạnh tranh theo những đặc trưng của ngành công nghiệp tự do Ngành công nghiệp điện được tái cấu trúc và mang ba đặc trưng sau:

- Một thị trường mở của trong sản xuất

- Một mạng lưới truyền tải mở, về nguyên tắc nó vận hành như một hệ thống truyền tải chung trên cơ sở không phân tách với những điều kiện

để được vào hệ thống và hiệu ứng giá

- Một hệ thống đảm bảo sự kết hợp về mặt kỹ thuật theo những thủ tục

mà phía Nhà nước yêu cầu

Ưu điểm:

- Sự cạnh tranh trên thị trường điện giúp chỉ ra những chi phí mà hộ tiêu thụ điện phải trả cho công suất yêu cầu và lượng điện năng sử dụng

- Các hộ tiêu thụ tìm cách giảm những chi phí phải trả bằng cách tạo ra

sự cạnh tranh giữa các nhà cung cấp

- Các nhà phân phối buộc phải tiếp xúc với các hộ tiêu thụ nhằm thuyết phục họ ủng hộ các chương trình DSM nhất là ở những vùng có mật độ dân cư trung bình hoặc thưa thớt

1.2, Kinh nghiệm thực hiện DSM trên thế giới

Chương trình DSM đã được thực hiện tại các nước Bắc Mỹ và Châu Âu

từ giữa đến cuối những năm 80 Các công ty điện của Bắc Mỹ có kinh nghiệm dày dạn trong việc thực hiện chương trình DSM, và DSM đã tránh được yêu cầu phải xây dựng thêm nhà máy điện cung cấp hàng nghìn MWh công suất phát điện Tại Mỹ, hiện nay nguồn tài chính của chương trình DSM chủ yếu dựa vào cơ chế biểu giá điện chẳng hạn như phí lợi ích công cộng (PBCs),

được hình thành để cung cấp tài chính cho chương trình DSM và các chương trình hiệu suất năng lượng

Chương trình DSM cũng được thực hiện ở một số nước Châu Âu Đan Mạch là quốc gia rất có kinh nghiệm trong việc thực hiện DSM và hiện nay

Đan Mạch dành khoảng 50 triệu đôla Mỹ/ năm để triển khai các chương trình DSM Tại Đan Mạch, theo luật định các công ty phân phối điện bắt buộc phải thực hiện các biện pháp DSM, và chương trình DSM được cung cấp tài chính thông qua việc áp dụng biểu giá với mức 0,001USD/kWh đối với tất cả các khách hàng sử dụng điện Đồng thời, quĩ tài chính đặc biệt cho chương trình DSM do Quỹ ủy thác Tiết kiệm điện quản lý và chịu trách nhiệm xây dựng

các chiến dịch tiết kiệm năng lượng nhằm vào các đối tượng khách hàng công cộng và dân dụng

Trong số các nước đang phát triển và các nước châu á, Thái Lan là một trong những nước thực hiện chương trình DSM thành công nhất Kể từ khi bắt

đầu chương trình DSM vào năm 1994, Thái Lan đã giảm mức nhu cầu đỉnh là hơn 700MW thông qua việc thực hiện hàng loạt các chương trình chiếu sáng hiệu suất năng lượng và dán nhãn thiết bị hiệu suất năng lượng Chi phí thu

được từ nguồn năng lượng tiết kiệm được từ các chương trình của Thái Lan là THB 0,49/kWh (tương đương với USD 0.013/kWh), so với mức chi phí bình quân tương ứng để đầu tư cho các nhà máy điện mới là khoảng THB2/kWh ( USD 0.05/kWH)

1.3 Tiềm năng áp dụng DSM ở Việt Nam

Một trong những nội dung rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng DSM

là nghiên cứu đánh giá tiềm năng tác động của DSM Tuy nhiên, phạm vi tác dụng của DSM rất rộng Nếu dựa trên góc độ đánh giá kinh tế của các thành phần tham gia ứng dụng DSM thì DSM tác động đến: Quản lý hệ thống điện, phụ tải ứng dụng DSM, phụ tải không tham gia ứng dụng DSM, thị trường cung cấp năng lượng, chính sách xã hội Riêng đối với quản lý hệ thống điện, ứng dụng DSM làm biến đổi đồ thị phụ tải và do đó sẽ tác động đến quá trình thiết kế và vận hành hệ thống điện

Trong quan hệ và DSM tác động làm biến đổi phụ tải thì đặc trưng của DSM thường là chi phí để thực hiện DSM, còn sự thay đổi của phụ tải được phản ánh thông qua các đặc trưng của đồ thị phụ tải Quan hệ này chỉ có thể xây dựng được trong những điều kiện rất cụ thể tuỳ thuộc nhiều yếu tố chẳng hạn như phương pháp và quản lý phụ tải, đặc điểm tiêu thụ điện của phụ tải, cấu trúc lưới điện Các dạng này thường là:

- Chi phí cho DSM theo lượng giảm công suất đỉnh (cực đại) của đồ thị phụ tải,

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

Một trong các mục tiêu cơ bản của chương trình DSM là cắt giảm phụ tải

đỉnh và trong một chừng mực nhất định nâng cao được hiệu suất của các thiết

bị sản xuất, truyền tải điện, tiêu thụ điện .Các chương trình quản lý phụ tải

được thiết kế nhằm mục đích cắt giảm phụ tải đỉnh và thường ít có ảnh hưởng

đến tổng năng lượng tiêu thụ Trong khi đó, các chương trình hiệu quả năng lượng thường bao gồm cả tác dụng giảm phụ tải đỉnh Qua phân tích các thành phần tham gia vào phụ tải đỉnh của hệ thống (cao điểm tối) Tuy nhiên, theo kết quả đánh giá khả năng tham gia vào công suất đỉnh của các thành phần phụ tải ở trên cho thấy: để giảm công suất đỉnh của hệ thống, chúng ta phải tập trung vào các thành phần phụ tải chủ yếu là tiêu dùng dân dụng (chiếm 68% công suất đỉnh), tiếp đến là thành phần công nghiệp (chiếm 17% công suất đỉnh), tiếp đến là thành phần thương mại (chiến 11% công suất đỉnh) Như vậy, tiềm năng, DSM cao nhất về công suất trước tiên là thành phần dân dụng, sau đó là công nghiệp và dịch vụ thương mại

1.3.1 Khu vực dân dụng

Là thành phần tiêu thụ năng lượng chủ yếu và vẫn giữ vai trò chủ đạo trong tiêu thụ điện Vào thời gian cao điểm, phụ tải dân dụng ước tính chiếm tới hơn 68% phụ tải đỉnh Do điện năng tiêu thụ tính trên đầu người hiện nay của Việt Nam còn ở mức rất thấp, chỉ khoảng 435kWh/năm, và do tỷ trọng các hộ có điện đang ngày càng tăng, hiện nay là khoảng 70% tổng số hộ gia

đình, nên theo tính toán khu vực điện gia dụng nông thôn sẽ là tương đối quan tâm chủ yếu trong các dự án tương lai vì thành phần nãy sẽ làm gia tăng tỷ trọng của khu vực dân dụng trong biểu đồ phụ tải đỉnh của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam trong vòng 5-10 năm tới Thường nhu cầu của khu vực dân dụng thường liên quan đến cao điểm tối, thiết bị tiêu thụ điện chủ yếu của khu vực dân dụng là thiết bị chiếu sáng Tuy nhiên cũng phải nhận thấy rằng, khi nền kinh tế càng phát triển thì vai trò của một số thiết bị khác như quạt điện, tủ lạnh, diều hoà và bình nóng lạnh sẽ ngày càng tăng

Đối với thành phần dân dụng có thể áp dụng các biện pháp sau:

- Tủ lạnh cải tiến; Tủ lạnh hiệu suất cao

- Chiếu sáng hiệu quả: Đèn hiệu suất cao, choá chấn lưu, các bộ cảm ứng, …

- Xây dựng mới: Thiết bị và vật liệu xây dựng

- Tuyên truyền trên các phương tiện thông tin để người dân có ý thức, thói quen sử dụng điện tiết kiệm

- Thực hiện chương trình khuyến mại, dán nhãn để khuyến khích các hộ

sử dụng các loại đèn, điều hoà không khí, tủ lạnh, … có hiệu suất cao,

Đặc biệt ưu tiên cho các chương trình khuyến mại thiết bị chiếu sáng

- Khuyến cáo, tuyên truyền và xây dựng các quy chuẩn về tiết kiệm năng lượng cho các toà nhà dân dụng và sự sẵn có của các thiết bị công nghệ hiệu suất năng lượng cao, hoặc hướng dẫn lựa chọn các thiết bị và đồ dùng mới

1.3.2 Khu vực công nghiệp

Đối với thành phần công nghiệp chiếm khoảng 17% công suất đỉnh Bên cạnh đó tỷ trọng lớn là các xí nghiệp quốc doanh, tiêu thụ hơn 40% tổng năng lượng trên cả nước, là khu vực kinh tế có tiềm năng tiết kiệm năng lượng nhất.Thông qua các chương trình kiểm toán năng lượng đã được thực hiện ước tính rằng có thể giảm tới 30% nhu cầu năng lượng nếu tiến hành cải tạo các thiết bị hiện có, và có thể hoàn vốn đầu tư chỉ có 3-5 năm Các kiểm toán năng lượng nói trên đều cho thấy phần lớn các lò hơi của các xí nghiệp quốc doanh đều chỉ đạt hiệu suất khoảng 50% trong khi hiệu suất này hoàn toàn có thể được cải thiện lên 80-90%, và như vậy tiềm năng tiết kiệm năng lượng ở

đây là rất to lớn Xét trong từng phân ngành công nghiệp, ước tính có thể tiết kiệm 50% năng lượng tiêu thụ trong ngành xi măng, 35% trong ngành gốm

sứ và 25% trong các nhà máy điện Tiềm năng DSM trong khu vực công nghiệp có thể là:

- Lắp đặt công tơ 3 giá tối đa với các khách hàng thuộc đối tượng áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng Xây dựng biểu giá điện theo thời gian sử dụng hợp lý dựa trên cơ sở kinh nghiệm của chương trình nghiên cứu phụ tải nhằm thúc đẩy việc sử dụng điện hợp lý, hiệu quả

- Khuyến khích khách hàng công nghiệp có nguồn Diesel tự phát bù trong giờ cao điểm

- Cải thiện hiệu suất các thiết bị như lò hơi, động cơ, điều hoà, …

- Phát triển hiệu suất hơn nữa các chương trình giúp đỡ về kiểm toán năng lượng, kỹ thuật, cơ cấu và cung cấp hoặc tăng cường về tài chính

để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư công nghiệp mở rộng về cải tiến quản lý năng lượng hiệu qủa chi phí

- Thiết lập các tiêu chuẩn về hiệu suất năng lượng tối thiểu cho các nhà thiết bị công nghiệp chính

- Động cơ cải tiến: Động cơ hiệu suất cao, động cơ biến đổi vận tốc

- Chiếu sáng hiệu quả: Đèn hiệu suất cao, choá, chấn lưu, …

- Biểu giá có thể cắt: Thiết bị kiểm soát phụ tải

1.3.3 Khu vực thương mại, dịch vụ

Tiêu thụ năng lượng trong khu vực thương mại và dịch vụ không phải là thành phần chủ đạo trong tổng tiêu thụ và biểu đồ phụ tải đỉnh, mặc dầu ảnh hưởng của thành phần này đối với tổng nhu cầu sẽ tăng gấp đôi trong 10 năm tới do tốc độ tăng trưởng 15% của việc xây dựng các toà nhà cao tầng Các toà nhà cũ sử dụng kỹ thuật thiết kế truyền thống và rất ít sử dụng điều hoà trung tâm, vậy nên năng lượng tiêu thụ tương đối ít Trong khi đó, các toà nhà mới yêu cầu năng lượng lớn hơn nhiều nhằm đáp ứng yêu cầu của công nghệ hiện

đại, tiện nghi hoàn hảo Trong thời gian ngắn trước mắt, thiết bị chiếu sáng trong các toà nhà vẫn sẽ là đối tượng có tiềm năng tiết kiệm năng lượng lớn nhất, tuy nhiên nếu nhìn dài hơn đến năm 2010 thì tiềm năng tiết kiệm từ hệ thống điều hoà không khí sẽ lớn hơn từ thiết bị chiếu sáng Các toà nhà sử dụng ánh sáng và điều hoà không khí hợp lý và hiệu quả, đã góp phần quan trọng trong việc sử dụng điện hiệu quả hơn Mục đích sử dụng các toà nhà khác nhau thì việc tham gia biểu đồ phụ tải đỉnh của các toà nhà cũng khác nhau ví dụ: khu vực văn phòng thì chủ yếu tiêu thụ điện vào ban ngày thì biểu

đồ phụ tải đỉnh vào ban ngày Các khách sạn sử dụng điện vào thời điểm tối thì biểu đồ phụ tải đỉnh là vào buổi tối Khu vực bệnh viện tham gia đồ thị phụ

tải cả ngày và đêm, nhưng phụ tải đỉnh lại vào buổi ngày Nhìn một cách tổng thể thì khu vực thương mại dịch vụ chiếm khoảng 11% công suất đỉnh của hệ thống Các biện pháp sau có tiềm năng trong khu vực này là:

- Lắp đặt công tơ điện tử nhiều giá cho các khách hàng thuộc đối tượng

áp dụng

- Đưa ra một biểu giá điện mới hợp lý nhằm thúc đẩy việc sử dụng năng lượng có hiệu quả, mức chênh lệch cao thấp sẽ hấp dẫn đối với khách hàng Đặc biệt là các khách sạn nhằm khuyến khích có nguồn diesel tự phát vào giờ cao điểm

- Biện pháp kỹ thuật điều khiển phụ tải bằng sóng để cắt luân phiên các thiết bị không thiết yếu: Bình nóng lạnh, máy điều hoà nhiệt độ, …cũng

có tiềm năng tương đối lớn trong khu vực này

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

1.4, Các chương trình DSM được thực hiện ở Việt Nam

Đối với nước ta, DSM mới được chú ý tới từ năm 1994 – 1995, với sự tài trợ của ngân hàng thế giới, chương trình DSM đã được triển khai bước đầu bằng việc nghiên cứu, đánh giá tiềm năng DSM ở Việt Nam và hiện nay ngành điện đã có chuẩn bị tích cực để triển khai thí điểm áp dụng một số biện pháp trong khâu quản lý phụ tải

1.4.1, Dự án quản lý phía nhu cầu (DSM/EE) giai đoạn I

Dự kiến sẽ có kết quả là giảm 166 MW phụ tải đỉnh vào năm 2005 bao gồm nội dung sau:

- Nâng cao năng lực điều hành DSM và thực hiện giám sát và đánh giá các biện pháp DSM trong EVN

- Nâng cao năng lực nghiên cứu phụ tảI của EVN

- Thiết kế và thực hiện chương trình nghiên cứu quản lý phụ tải thí

điểm trong khoảng 100 đơn vị thương mại và công nghiệp lớn

- Chuẩn bị và thực hiện một luật xây dựng mang tính thương mại liên quan đến hiệu quả năng lượng

- Phát triển các tiêu chuẩn quốc gia về động cơ và thiết bị chiếu sáng

có hiệu suất cao và một cơ chế thực hiện

- Thực hiện thí điểm chương trình chiếu sáng công cộng đường phố theo DSM

- Thực hiện thí điểm kiểm toán năng lượng

- Chuẩn bị nghiên cứu khả thi cho việc thực hiện giai đoạn II của kế hoạch hành động DSM toàn quốc

Sự tiến triển của giai đoạn I của DSM nói chung là đạt yêu cầu tuy đã bị chậm mất 2 năm do sự chậm trễ của hiệu lực tín dụng IDA, quá trình thỏa thuận tài trợ và quá trình thương thảo của bốn bên hợp đồng về tư vấn Do đó giai đoạn I của dự án vừa mới bắt đầu cuối năm 2000, và đến nay chưa có một

kế quả hay một chương trình thí điểm nào đã hoàn thành để có thể triển khai trên diện rộng

1.4.2, Dự án quản lý phía nhu cầu (DSM/EE) giai đoạn II

Dự án DSM/EE gian đoạn II bao gồm 2 thành phần

• Chương trình DSM/EE gian đoạn II do EVN quản lý: nhằm tiếp tục triển khai các hoạt động DSM của EVN và các hoạt động chuyển đổi thị trường, thử nghiệm các mô hình chương trình DSM mới, trợ giúp cho việc giám sát và đánh giá các kết quả đạt được, khám phá thêm các cơ hội kinh doanh DSM cho EVN

• Triển khai các chương trình EE do bộ công nghiệp quản lý

1.4.2.1, Chương trình DSM giai đoạn II do EVN thực hiện

Các nhiệm vụ chính của DSM giai đoạn II được xây dựng trên cơ sở cá kết quả của giai đoạn I, và DSM được sử dụng như một công cụ để giúp đỡ EVN quản lý phụ tải, cải thiện biểu đồ phụ tải và hệ số điền kín phụ tải DSM

được nhìn nhận như một công cụ làm giảm nhẹ của quá trình thay đổi giá

điện Giai đoạn thực hiện sẽ cắt được hơn 120 MW công suất đỉnh và tiết kiệm năng lượng hàng năm khoảng 64 GWh

Dự án giai đoạn II của EVN gồm 4 chương trình chính và các chương trình bổ trợ sau:

1 Chương trình giá điện theo thời gian TOU: EVN sẽ lắp đặt 5600 công tơ điện theo thời gian TOU cho khách hàng lớn và trung bình

2 Chương trình thí điểm điều khiển phụ tải trực tiếp (DLC): Thí điểm DLC bằng hệ thống điêu khiển sóng điển để cắt tải của khoảng 2000

điểm phụ tải của khách hàng tại thành phố Hồ Chí Minh với lượng công suất đỉnh cắt được khoảng 2700 kW Chương trình này sẽ cho phép EVN cắt cương bức các thiết bị trong một số khoảng thời gian đã định mỗi năm ( cắt đỉnh 15 phút / lần trong giờ cao điểm trên tổng số không quá 120h) trong thời gian cao điểm của hệ thống

3 Chương trình đèn Compact (CFL): Hiện nay, các hộ gia đình ở nông thôn và thành thị đều sử dụng đèn sợi đốt có công suất từ 60-100 W Việc thúc đẩy sử dụng đèn compact công suất 12-18 W và có công suất chiếu sáng tương đương với đèn sợi đốt, có thể giảm đáng kể lượng điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng, tiếp kiện tiền điện cho người sử dụng Tuy nhiên, giá của đèn compact thông thường cao gấp 10 lần đèn sợi đốt Trong chương trình này, EVN sẽ áp dụng viẹc giảm giá kết hợp với các hoạt động quảng bá đê bán khoảng 1 triệu bóng đèn CFL cho các hộ gia

đình trong khu vực phụ tải lớn và quá tải của hệ thông điện Việc giảm giá sẽ giảm dần theo thời gian thực hiện chương trình (1.5 USD/đèn cho

200 000 đèn CFL đầu tiên, 1 USD/đèn cho 300 000 đèn CFL tiếp theo

và 0,6 USD/đèn cho 500 000 đèn còn lại)

4 Chương trình bóng đèn huỳnh quang gầy (tuýp gầy T-8): Đẩy mạnh việc sử dụng đèn tuýp gầy hiệu suất cao 36W, với công suất chiếu sáng

và giá thành tương đương như T-12 40W nhưng tiêu thụ điện ít hơn khoảng 10% Vì các nhà sản xuất bóng gầy ở Việt Nam mới chỉ sản xuất số lượng nhỏ T-8, EVN sẽ trợ cấp tiếp thị cho các nhà sản xuất tham gia chương trình hỗ trợ chi phí cho họ trong việc quảng bá tích

cực loại đèn tiết kiệm năng lượng và EVN sẽ thực hiện chiến dịch song song để chỉ dẫn khách hàng về đèn T-8 và chấn lưu hiệu suất cao

5 Các chương trình bổ trợ: EVN cũng sẽ triển khai các hoạt động phụ trợ

để giúp cho các chương trình trên, bao gồm nghiên cứu phụ tảI để xác

định loại khách hàng và tiềm năng/tác động tiết kiệm năng lượng, quy hoạch chương trình DSM, phát triển thực hiện1-3 chương trình thí điểm DSM mới và trợ giúp cho trung tâm DSM

1.4.2.2, Chương trình tiết kiệm năng lượng thương mại thí điểm

Chương trình thí điểm nhằm thử nghiệm các mô hình kinh doanh và cơ chế phù hợp áp dụng vào 1 thị trường nhỏ, chắc chắn để trợ giúp việc đầu tư tiết kiệm năng lượng tại Việt Nam Các cơ quan thực hiện chương trình này có thể bao gồm các công ty Thiết kế và Kiểm toán năng lượng, các công ty dịch

vụ năng lượng Chương trình thí điểm sẽ bước đầu tập trung vào các toà nhà thương mại, khách sạn và các tòa nhà công sở của tư nhân có khả năng tài chính Chương trình sẽ được giới hạn thực hiện ở 4 thành phố chính ( Hải phòng, Hà nội, Đà nẵng và thành phố Hồ Chí Minh) Các biện pháp tiết kiệm năng lượng sẽ được giới hạn trong chiếu sáng, điều khiển động cơ, làm mát/sưởi ấm, và hệ thống cung cấp điện Từ giới hạn này dần xây dựng khả năng của các cơ quan thực hiện chương trình, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật chương trình

Các hoạt động trong chương trình thí điểm sẽ bao gồm:

• Chương trình đào tạo tổng hợp cho cơ quan thực hiện dự án: Chương

trình sẽ trợ giúp 1 chương trình đào tạo chính để cung cấp những kiến thức kỹ thuật, tài chính và kinh doanh cơ bản cho các cơ quan thực hiện

dự án Tạo thuận lợi cho việc thực hiện các đề xuất của dự án cũng như một vài trợ giúp kỹ thuật chọn lọc để phát triển các kế hoạch kinh doanh và quáng bá của họ

• Kiểm toán và đầu tư không hoàn lại: Chương trình sẽ cung cấp khoản

trợ giúp không hoàn lại cho kiểm toán năng lượng và các khoản trợ giúp cho các cơ quan thực hiện dự án và các khách hàng.Để đảm bảo các cơ

quan thực hiện dự án và khách hàng có tiền khuyến khích để thực hiện

và góp ý cho các báo cáo kiểm toán, một phần tiền cho việc kiểm toán năng lượng sẽ được giữ cho đến khi thực hiện dự án

• Quảng bá giám sát và điều hành chương trình: Chương trình sẽ cung

cấp kinh phí và hỗ trợ cho: quảng bá, giám sát và điều hành dự án Chi phí quản lý và trợ giúp kỹ thuật cho Bộ công nghiệp, các nghiên cứu khả thi cho việc mở rộng thành công dự án

• Ngoài ra còn các dự án tiết kiệm năng lượng sau:

STT Tên dự án Thời gian

tiến hành

Đơn vị thực hiện

Cơ quan quản lý Kinh phí

Ngân hàng thế giới

Bộ Công nghiệp

và EVN

19,44 triệu USD

UNDP

Bộ Khoa học và công nghệ

và phát triển nông thôn

2 triệu USD

Bộ Công nghiệp

4,5 triệu USD

UNDP 374.900 USD

MOSTE 1,5 triệu USD

1.5, Kết luận

DSM là một chương trình mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rất cao đã được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới ở nước ta chương trình DSM thực hiện tuy có phần chậm hơn các nước khác nhưng tiềm năng để thực hiện DSM là rất lớn DSM thực sự là một công cụ rất hữu ích không chỉ cho các hộ tiêu dùng điện sử dụng điện năng hiệu quả mà còn giúp cho các công

ty điện lực chủ động quản lý và điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với cung cấp một cách hợp lý nhất Để thấy được nhu cầu điện năng trong HTCCĐT thay đổi rất nhiều theo thời gian nhằm tìm ra biện pháp điều khiển phụ tải phù hợp, ta cần phân tích đồ thị phụ tải của một HTCCĐT cụ thể Trong luận văn này tác giả lựa chọn HTCCĐ của quận Long Biên - Hà Nội để phân tích đồ thị phụ tải ngày điển hình vào tháng 7 mùa hè, do đây là một quận mới và có tốc độ phụ tải tăng khá nhanh

Chương 2 Hiện trạng lưới điện quận long biên 2.1, Giới thiệu Quận Long Biên

Long Biên là một quận mới thành lập ngày 1/4/2004 được tách ra từ huyện Gia Lâm Hà nội Phía Tây Bắc giáp huyện Đông Anh, phía Tây giáp Quận Tây Hồ, Ba Đình, Hai Bà Trưng; các phía còn lại giáp huyện Gia Lâm

Diện tích toàn quận là 6.038,24ha, dân số 170.706 người với 14 phường (Thượng Thanh, Giang Biên, Ngọc Thuỵ, Việt Hưng, Thạch Bàn, Cự Khối,

Đức Giang, Sài Đồng, Phúc Lợi, Ngọc Lâm, Bồ Đề, Phúc Đồng, Gia Thuỵ) gồm 183 tổ dân phố, tỷ lệ hộ phi nông nghiệp chiếm 81,63%, mật độ dân số bình quân 2,83 nghìn người/km2

Về hạ tầng, quận Long Biên có hơn 336km đường liên huyện, liên xã,

đường đô thị ngõ xóm Trên 106 đường ống cấp nước; 88,3km đường ống dẫn chuyển tải với 63,1% số hộ dùng nước sạch với bình quân 106lít/ngày, đêm

Sau gần ba năm thành lập, kinh tế của Quận Long Biên tiếp tục tăng trưởng khá, các thành phần kinh tế phát triển đúng hướng; năm 2004 giá trị sản xuất công nghiệp tăng 17%, 9 tháng đầu năm tăng 18,5% Chuyển dịch cơ cấu theo hướng Công nghiệp – Dịch vụ – Nông nghiệp được tập trung chỉ

đạo Trong sản xuất nông nghiệp đã hình thành một số mô hình tốt về chuyển dịch cơ cấu cây trồng, vật nuôi, gắn sản xuất với hoạt động dịch vụ Kinh tế của quận đang phát triển rất mạnh mẽ với nền kinh tế đa dạng nhiều thành phần Nhiều khu công nghiệp lớn như Sài Đồng, Phú Thị…đang thu hút nguồn vốn đầu tư rất lớn từ nước ngoài Các nhà máy, xí nghiệp, công ty cũng

đang ngày một phát triển như : Công ty Sumi hanel, Công ty DAEWOO Sài

đồng, Công ty May 10, Nhà máy nhựa cao cấp, nhà máy hoá chất Đức Giang… Nhiều khu đô thị mới xuất hiện như khu đô thị Sài Đồng, khu đô thị Việt Hưng…

Quận Long Biên có vị trí địa lý quan trọng và thuận lợi, có truyền thống lịch sử – văn hóa và cách mạng, có nguồn nhân lực dồi dào và sáng tạo, Long

Biên thực sự có lợi thế và tiềm năng to lớn để phát triển thành đô thị lớn văn minh, hiện đại và bền vững của thành phố Hà Nội

Để góp phần vào sự phát triển kinh tế của quận Long Biên cần có sự

đóng góp không nhỏ của ngành Điện cụ thể là Điện lực quận Long Biên Cần

đảm bảo cung cấp điện thường xuyên với chất lượng tốt đáp ứng được nhu cầu của phụ tải hiện tại và tương lai Tuy nhiên sắp tới đây phụ tải tăng trưởng rất mạnh đặc biệt sau khi Việt Nam gia nhập WTO (ngày 7/11/2006 ) rất nhiều doanh nghiệp nước ngoài sẽ đầu tư vào Việt Nam nói chung và đầu tư vào quận Long Biên nói riêng, nhưng hiện tại cơ sở hạ tầng của ngành điện còn nhiều bất cập như tiến độ xây dựng nguồn chậm, cơ sở hạ tầng cũ nát nên đảm bảo cung cấp điện đầu đủ vào giờ cao điểm là một vấn đề rất khó khăn Do đó

ta cần có các biện pháp DSM để quản lý phụ tải hay quản lý nhu cầu điện năng của hệ thống để tránh gây căng thẳng cho hệ thống cung cấp điện vào giờ cao điểm

2.2, Hiện trạng lưới điện quận Long Biên – Hà nội

Quận Long Biên mới được thành lập từ huyện Gia Lâm nên lưới điện gần như là được tách ra từ lưới điện huyện Gia Lâm với các đường dây trên không và một số đường cáp ngầm Điện áp trung thế của quận sử dụng các cấp

10, 22, 35 kV được phân bố thành 3 vùng phụ tải như sau :

Vùng 1: Các phường Ngọc Lâm, Đức Giang, Thượng Thanh, Ngọc

Thuỵ, Bồ Đề và một phần phường Giang Biên, Việt Hưng được cấp điện chủ yếu từ các trạm 110kV Gia Lâm và trạm 110kV Đông Anh

Vùng 2: Các phường Phúc Lợi, Phúc Đồng và một phần phường Việt

Hưng, Sài Đồng, Giang Biên được cấp điện từ trạm 110kV Long Biên và 110kV Sài Đồng B Đây là vùng có tốc độ đô thị hóa khá cao vì có khu công nghiệp tập trung là Sài Đồng B và Đài Tư

Vùng 3 : Các phường Long Biên, Thạch Bàn, Cự Khối và một phần

phường Sài Đồng được cấp điện từ trạm 110kV Sài Đồng B

Hiện nay hệ thống điện quận Long Biên có : 95 trạm biến áp; 65,5 km

đường dây cao thế; 189,16 km đường dây hạ thế Hiện trạng HTCCĐ quận

Long Biên còn nhiều chỗ chắp vá, cũ nát tổn thất điện năng còn cao do đó cần phải có các biện pháp tiết kiệm điện năng và quy hoạch cải tạo hợp lý

2.3, Quy hoạch hệ thống điện quận Long Biên – Hà nội trong giai đoạn tới

Năm 2005, điện năng thương phẩm của quận Long Biên chiếm 7,9% tổng điện năng thương phẩm toàn Thành phố; dự báo năm 2010 chiếm 8,8%

và năm 2020 chiếm 13,1% Đây là con số cao so với 13 quận, huyện còn lại

và có đặc điểm khác với các quận nội thành cũ là tỷ lệ điện thương phẩm ngày càng tăng Chỉ tiêu điện năng thương phẩm trung bình cho người dân trong quận vào năm 2010 và 2020 cũng cao hơn so với điện năng bình quân đầu người toàn thành phố

Căn cứ vào tính toán công suất, trong giai đoạn 2006-2010, khu vực quận Long Biên sẽ được xây dựng trạm 220 KV Long Biên với công suất 2 x

250 MVA, trước mắt tới 2010 sẽ lắp đặt một máy 250MVA; trong trường hợp khu đô thị Việt Hưng có nhu cầu công suất lớn hơn, thì sẽ đặt trạm 110KV nối cấp tại trạm 220KV Long Biên vào vận hành để đáp ứng nhu cầu

Theo quy hoạch cải tạo và phát triển lưới điện giai đoạn 2006-2010, có xét tới năm 2020, các trạm 110KV cấp điện cho quận Long Biên sẽ được nâng công suất để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải ở mức cao cho quận ven đô; các đường dây 22KV sẽ được thiết kế mạch vòng, vận hành hở để giảm tổn thất, cấp điện linh hoạt, liên tục, tiện lợi khi thao tác và tiết kiệm thiết bị đóng, ngắt, bảo vệ, có dự phòng 100% Tại các khu đô thị mới, để bảo đảm mỹ quan

sẽ dùng cáp ngầm khô; khu vực ngoài đê sông Hồng, sông Đuống, thiết kế trục chính loại dây trên không bọc cách điện; xây dựng tuyến liên thông trung thế giữa các trạm 110KV để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện trong trường hợp sự cố các tuyến dây 110KV

Quận Long Biên sẽ xây dựng 4 loại Trạm biến áp phân phối: loại trạm trong nhà, ngầm (trạm xây) nhằm hạn chế tối thiểu ảnh hưởng của máy biến

áp và các thiết bị đóng ngắt đến mỹ quan chung; Trạm Ki-ốt dùng cho các khu vực chật hẹp và yêu cầu cao về mỹ quan đô thị; Trạm 1 cột giải quyết vấn

đề tiết kiệm đất và ngầm hoá lưới điện và Trạm treo dùng cho các khu vực ngoài đê

Vốn đầu tư cần xây dựng mới và cải tạo lưới điện cho quận Long Biên giai đoạn 2006-2010 là 424.000 triệu đồng Đây là con số đầu tư quá lớn so với một quận, trong điều kiện hiện nay ngành điện đang khó khăn về vốn đầu tư cho các công trình trọng điểm Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng kinh

tế cho quận Long Biên, cần được sự hỗ trợ của Nhà nước về cơ chế huy động vốn như: Đối với đường dây trung thế, trạm biến áp và công tơ đo đếm điện

được sử dụng kinh phí từ nguồn vốn cấp phát ngân sách; phần còn lại vốn khấu hao cơ bản và vốn vay tín dụng ưu đãi theo kế hoạch Nhà nước hàng năm; đối với lưới hạ thế tại các phường, sử dụng nguồn vốn từ ngân sách Thành phố hỗ trợ để đầu tư bổ sung nâng cấp trạm biến áp phân phối, cải tạo

đường trục và đường nhánh hạ thế đến trước hòm công tơ của dân; đường dây hạ thế từ sau công tơ đến nhà dân do nhân dân tự đầu tư

2.4, Kết luận

Với tốc độ đô thị hóa và kinh tế phát triển nhanh như hiện nay điện lực quận Long Biên cần phải nỗ lực hết sức để tiết kiệm điện năng đảm bảo cung cấp điện năng tin cậy và chất lượng tốt nhất Để tìm ra được các giải pháp quản lý phụ tải và tiết kiệm điện năng ta cần phân tích cơ cấu thành phần phụ tải trong phụ tải tổng của quận Long Biên và tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các giải pháp nhằm san bằng ĐTPT làm cho nhu cầu tiêu thụ điện năng đồng đều hơn

Chương 3 : Phân tích Đồ Thị Phụ Tải hệ thống cung cấp điện quận long biên – hà nội

3.1 Giới thiệu chung :

Điện năng là một loại hàng hoá đặc biệt, điện năng không thể dự trữ với công suất lớn Do đó muốn đảm bảo chất lượng điện năng cần có sự cân bằng giữa công suất phát và nơi tiêu thụ Các hộ tiêu thụ luôn làm việc thay

đổi theo thời gian trong ngày, trong tuần, tháng và mùa của mỗi năm Sự tiêu thụ điện năng của phụ tải điện theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị và

được gọi là đồ thị phụ tải ( ĐTPT )

Trong hệ thống điện ĐTPT có một vai trò đặc biệt quan trọng ĐTPT rất cần thiết cho thiết kế và vận hành các HTCCĐ, các nhà máy điện, trạm biến

áp…và đặc biệt ĐTPT có thể cho phép ta tính toán được tổn thất điện năng trong quá trình vận hành, từ đó ta có thể sử dụng các biện pháp cải thiện mức

độ tổn hao công suất, điện năng bằng nhiều biện pháp khác nhau như : phân

bố lại luồng công suất, áp dụng DSM ( các biện pháp tiết kiệm điện, điều khiển phụ tải…)…

ĐTPT bằng phẳng sẽ phần nào phản ánh lượng công suất phát đáp ứng

đủ yêu cầu sử dụng tránh dư thừa, lãng phí vào giờ thấp điểm và thiếu thốn vào giờ cao điểm Nhưng thực tế ĐTPT điện lại rất không bằng phẳng do có những giờ “cao điểm” và những giờ “thấp điểm” Do vậy để san bằng ĐTPT tải ta cần phân tích được cơ cấu thành phần của ĐTPT để có thể lựa chọn được phương pháp DSM hợp lý

Để phân tích cơ cấu thành phần phụ tải trong ĐTPT ngày của hệ thống

điện có các phương pháp sau :

+ Phương pháp đồng hồ tự ghi ( hay công tơ nhiều biểu giá ) đặt tại các nút phụ tải của hệ thống Xây dựng hệ thống truyền dẫn thông tin nhằm thu thập và tổng hợp số liệu đồng hồ tự ghi, từ đó xây dựng ĐTPT tổng của hệ thống Tuy nhiên hiện nay ở nước ta chưa thể thực hiện được do đòi hỏi vốn

để lắp đặt hệ thống rất lớn Mặt khác tại các nút lớn, việc phân biệt ranh giới giữa các loại hộ tiêu thụ rất tương đối nên số liệu đem vào phân tích sẽ không

đủ tin cậy Một nhược điểm nữa là khi hệ thống truy cập thông tin bị sự cố hoặc bị lỗi thì toàn bộ số liệu sẽ bị phá huỷ, toàn bộ số liệu nghiên cứu sẽ bị mất

+ Phương pháp so sánh đối chiếu : phương pháp này không xét đến đặc

điểm riêng của từng phụ tải và các ảnh hưởng khách quan lên phụ tải, do đó

độ tin cậy thấp

+ Phương pháp phân tích cơ cấu thành phần phụ tải của ĐTPT hệ thống nhằm tính toán và tìm ra các thành phần tham gia vào những điểm “ lồi “ ,

“lõm” của ĐTPT để có biện pháp DSM nhằm san bằng, lấp thấp điểm hay chuyển dịch …ĐTPT ( Điều khiển nhu cầu ) cho hợp lý

3.3, Trình bày phương pháp phân tích cơ cấu, thành phần phụ tải:

sẽ xây dựng được ĐTPT của hệ thống Việc tính toán gần đúng các phụ tải

điển hình cho các khu vực phụ tải dựa trên thông số đặc trưng của ĐTPT gồm: các thời đoạn công suất cực đại, trung bình, cực tiểu; giá trị công suất cực đại, trung bình, cực tiểu hoặc các hệ số công suất tương ứng Từ các số liệu thống

kê ĐTPT đã thu thập được, các đặc trưng nêu trên được tính toán theo xác xuất Cách tính này sẽ tránh được sự mất tính tổng quát do hạn chế số lượng

số liệu đầu vào Kết quả thu được có thể tin cậy được Cụ thể theo lý thuyết xác suất với một biến ngẫu nhiên rời rạc X có phân phối xác suất là

Pi = P(X=xi); i = 1,2,…,N Thì vọng số của X là số được tính theo

E(X) = ∑

=

N i

i

i P X

1

(3.1) Nếu trong một phụ tải đang xét có N phụ tải thành phần, phụ tải thành phần thứ i có các đặc trưng thời gian công suất cực trị là Tmaxi, Tmini Gọi PTmaxi, PTmini là xác xuất thời gian công suất cực trị của khu vực phụ tải đang xét lấy các giá trị Tmaxi, Tmini , thế thì vọng số thời đoạn công suất cực trị của khu vực phụ tải cũng được tính tương tự (3.1) như sau :

Tmax = E(Tmax) = ∑

=

N i

i T

i P T

1

max max

Tmin = E(Tmin) = ∑

=

N i

i T

i P T

1

min min

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

Trình tự các bước của phương pháp tóm tắt như sau :

1 Thu thập và phân loại số liệu từng khu vực

2 Xác định các đặc trưng của ĐTPT riêng biệt ( Tmaxi , Ttbi , Tmini ) ; (Kmaxi , Kmini )

3 Xác định các đặc trưng của ĐTPT điển hình ( Tmaxi , Ttbi , Tmini ) ; (Kmaxi , Kmini ) cho các khu vực phụ tải theo xác suất

4 Tính các đặc trưng công suất của ĐTPT điển hình ( Pmax , Ptb , Pmin )

5 Xây dựng ĐTPT các khu vực điển hình

6 Xác định các thành phần phụ tải khu vực tham gia vào ĐTPT hệ thống

3.3.2, Cách lấy số liệu phụ tải :

Phụ tải được xây dựng dựa trên các phương thức sau :

- Đồng hồ tự ghi: Cho phép theo dõi liên tục công suất truyền tải qua thiết bị

Từ các số liệu của ĐTPT các đặc trưng luôn luôn biết được :

- Điện năng đơn vị : là lượng điện năng phát, truyền hoặc tiêu thụ trong một

đơn vị thời gian Ví dụ điện năng ngày Angày

- Công suất cực đại, cực tiểu trong một chu kỳ thời gian được xem xét Ví dụ công suất cực đại, cực tiểu trong ngày Pmaxng, Pminng

Chi tiết hơn gồm các số liệu như công suất tại từng đơn vị thời gian lấy

số liệu Ví dụ công suất từng giờ

3.3.4 , Các giả thiết :

Giả thiết 1 : Tỷ trọng tiêu thụ điện năng của thành phố tập trung chủ yếu ở các khu vực công nghiệp, ánh sáng sinh hoạt và thương mại Các số liệu thống kê sẽ được lấy cho tất cả các phụ tải thuộc khu vực đó

Giả thiết 2 : Các số liệu thống kê cho thấy đỉnh của ĐTPT thường xuất hiện từ một đến hai lần Đỉnh thứ nhất thường xuất hiện trong nửa đầu từ 8

đến 10 giờ sáng khi các nhà máy công nghiệp hoạt động với công suất cao

Đỉnh thứ hai thường xuất hiện trong nửa ngày sau từ 18 đến 22 giờ tối do phụ tải sinh hoạt tăng Khi phân tích tính toán ta giả thiết rằng các ĐTPT có hai

đỉnh trong hai thời đoạn 0 ữ12 giờ và 13 ữ 24 giờ

Giả thiết 3 : Đồ thị điển hình xấp xỉ sẽ có dạng bậc thang cấp ứng với thời đoạn công suất cực đại, trung bình và cực tiểu Việc chia ra thành nhiều cấp sẽ làm cho dạng đồ thị điển hình được mịn và chi tiết hơn Tuy nhiên khối lượng tính toán sẽ tăng lên nhiều và có kết quả khác thường giảm đáng kể ý nghĩa thu được

Giả thiết 4 : Các ĐTPT trong từng nghành nhỏ có dạng tương tự nhau Các thời đoạn công suất phụ tải cực trị gần trùng nhau Trong tính toán không xét đến độ lớn của công suất các phụ tải mà chỉ quan tâm đến các thời đoạn các phụ tải có cực trị Hay ta chỉ xem xét ĐTPT với trục công suất lấy giá trị tương đối

3.3.5, Xác định khoảng thời gian công suất cực đại, trung bình và cực tiểu :

3.3.5.1, Xác định các thời đoạn Tmax, Tmin và Ttb của ĐTPT các ngành nhỏ

Từ ĐTPT tổng của từng ngành nhỏ, xác định các thông số trên như sau :

- Thời gian công suất cực đại ( Tmax1, Tmax2 ) :

Cho thời đoạn từ 1 ữ 12 giờ

Tmax1 = ∀ti {Pi ≥ Pmin (1ữ 12) + 0,67.( Pmax (1 ữ 12) - Pmin (1 ữ 12), i: 1ữ12 } ( 3.2) Cho thời đoạn 13 đến 24 giờ

Tmax2 = ∀ti {Pi ≥ Pmin (13ữ 24) + 0,67.( Pmax (13 ữ 24) - Pmin (13 ữ 24), i: 13ữ24 } (3.3)

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

Cho thời đoạn từ 1 ữ 12 giờ

Tmin1 = ∀ti {Pi ≤ Pmin (1ữ 12) + 0,33.( Pmax (1 ữ 12) - Pmin (1 ữ 12), i: 1ữ12 } (3.4) Cho thời đoạn 13 đến 24 giờ

Tmin2 = ∀ti {Pi ≤ Pmin (13ữ 24) + 0,33.( Pmax (13 ữ 24) - Pmin (13 ữ 24), i: 13ữ24 } (3.5)

- Thời gian công suất trung bình ( Ttb ) :

Ttbj = 24 - Tm axj - Tminj , j = 1 hoặc 2 (3.6)

Trong đó : Pi : công suất phụ tải giờ thứ i

Ti: giờ thứ i tương ứng với công suất phụ tải Pi Pmax (1ữ 12), Pmax (13 ữ 24 ), Pmin (1 ữ 12), Pmin (13 ữ 24) công suất cực đại và cực tiểu trong các thời đoạn từ 1 ữ 12 giờ và 13ữ 24 giờ

3.3.5.2 Tính toán Tmax , Ttb , Tmin của ĐTPT các khu vực

Các giá trị Tmax , Ttb , Tmin của ĐTPT các khu vực kinh tế tính theo các công thức ở trên Tuy nhiên mỗi khu vực kinh tế gồm nhiều ngành nhỏ khác nhau, trong mỗi ngành nhỏ số liệu lại thu thập được trên một số lượng phụ tải nhất định Nếu trong một ngành kinh tế có n ngành nhỏ được lấy số liệu Đối với ngành nhỏ thứ i số liệu được lấy từ Ni phụ tải, nếu xét đến giả thiết 4 thì các giá trị Tmax , Ttb , Tmin của ĐTPT các khu vực kinh tế đó được tính gần

i N N

1 (3.7)

Ni : là số lượng các phụ tải trong ngành thứ i trong khu vực kinh tế đang xét PTmaxi càng chính xác nếu thu thập được đầy đủ số liệu phụ tải cho một phạm

vi đã định theo giả thiết 1

n i

i i

N

T N

1

1

) 2 , 1 ( max

n i i

N

T N

1

1

) 2 , 1 min(

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

- Chỉ số 1 hoặc 2 ứng với thời đoạn từ 1 ữ 12 giờ và từ 13 ữ 24 3.3.5.3, Tỷ số Pmin/ Pmax , Ptb/Pmax của từng khu vực kinh tế

Đối với từng khu vực kinh tế ta có :

n i

i i

N

K N

1

1

.

(3.11)

Ki : Tỷ số Pmini/Pmaxi của ĐTPT ngành thứ i thuộc khu vực kinh tế đang xét

Ni : Số lượng phụ tải trong ngành thứ i

Chỉ số 1 hoặc 2 ứng với các thời đoạn từ 1 ữ 12 giờ và từ 13 ữ 24

Đối với một ngành con : Kmin =

max

) (

5 , 0

P

P P P

P

3.3.5.4, Tính công suất cực đại, trung bình và cực tiểu cho các khu vực kinh tế

Angày = Pmax Tmax + Ptb Ttb + Pmin Tmin

= Pmax Tmax + Pmax Ktb Ttb +Pmax Kmin Tmin

= Pmax.(Tmax + Ktb Ttb + Kmin Tmin) (3.13)

min min max K .T K .T T

A

tb tb

ngay

+

Pmax, Tmax , Ktb , Ttb , Kmin , Tmin là các giá trị được tính trong các thời

đoạn từ 1 ữ 12 giờ và từ 13 ữ 24 giờ cho từng khu vực kinh tế, nên giá trị điện năng tương ứng từ 1 ữ 12 giờ (A1ữ 12 ) và từ 13 ữ 24 giờ ( A13 ữ 24)

Các giá trị điện năng được tính như sau :

A1ữ 12 = ∫ ∑

=

= 12

1 12

1

) (

k k

P dt

13

) (

k k

P dt

t

Pk : Là giá trị công suất tại giờ thứ k của ĐTPT ngày trung bình của hệ thống lấy trong một thời gian nhất định

Sau khi tính được Pmax ta sẽ tính được các giá trị Ptb , Pmin

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

Sau khi tính được Pmax, Tmax , Ptb , Ttb , Pmin , Tmin của biểu đồ phụ tải ngày trong từng khu vực kinh tế Từ đó lập biểu đồ phụ tải ngày cho từng khu vực kinh tế tiếp theo tính phần trăm của công suất phụ tải các khu vực kinh tế tham gia vào biểu đồ phụ tải tổng theo giờ Tổng hợp lại ta sẽ lập được ĐTPT tổng của HTCCĐ

3.4, Phân tích ĐTPT của hệ thống cung cấp điện Quận Long Biên -

Viện KT

địa chất

Công ty xây dựng số 4 Tổng

24 85 246 145 476

§TPT ngµy khèi x©y dùng khai th¸c

0100200300400500600700

Cty May Nghi Tµm Tæng

XN cæ phÇn b¸nh kÑo Biªn Hoµ

TT nh©n gièng c©y ¨n qu¶