Đang tải... (xem toàn văn)
(Smart_Choice).[r]
(1)MƠ HÌNH NGẪU NHIÊN
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ DỰ ÁN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
Trần Trí Dũng1, Trịnh Phương Thao2, Phạm Viết Tiệp3
1Kỹ sư tư vấn độc lập, 2Ban Kỹ thuật EVNNPC, 3Ban Kỹ thuật EVNNPC
1 GIỚI THIỆU & TÓM TẮT
Sử dụng lượng tiết kiệm & hiệu sách hàng đầu mục tiêu đảm bảo an ninh lượng tất nước giới Dùng thiết bị
hiệu suất lượng cao (HSC) hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ sinh hoạt biện pháp sử dụng lượng tiết kiệm & hiệu Dự án tiết kiệm lượng (TKNL) dự án có so sánh, đánh giá chi phí đầu tư thiết bị HSC thiết bị hiệu suất lượng tiêu chuẩn có tính kỹ
thuật (thường gọi phương án bản) Đương nhiên phương án HSC có chi phí đầu tư ban đầu lớn, bù lại, chi phí liên quan đến vận hành, bảo dưỡng suốt thời gian tuổi thọ dự án luôn thấp phương án Vì để định lựa chọn phương án TKNL phương án phải dùng tiêu chi phí vịng đời (CPVĐ Life Cycle Cost) Phân tích CPVĐ phương pháp kinh tế đánh giá dự án, tất chi phí phát sinh từ sở hữu, vận hành, bảo trì giá trị cịn lại (nếu có) dự án suốt thời gian đánh giá (thường trùng với tuổi thọ dự
án) xem xét để so sánh đưa định Đánh giá hiệu dự án đầu tư
với vòng đời dự án hàng chục năm, ln ln gặp khó khăn liệu đầu vào khơng chắn Vì thế, việc sử dụng mơ hình ngẫu nhiên (MHNN) thích hợp MHNN mơ tả đầy đủ khơng gian hiệu “có thể” “khơng thể” dự án MHNN giúp chủ đầu tư giảm thiểu rủi ro, tiết kiệm thời gian mà khơng cần chi phí tiền bạc để “thử nghiệm” tình xảy thực tế Tất tình
đã mơ máy tính
PHÂN TÍCH CHI PHÍ VỊNG ĐỜI (CPVĐ) LÀ GÌ?
Phân tích CPVĐ phương pháp kinh tế đánh giá dự án, tất chi phí phát sinh từ sở hữu, vận hành, bảo trì giá trị cịn lại (nếu có) dự án suốt thời gian đánh giá (thường trùng với tuổi thọ dự án) xem xét để đưa
định Phân tích CPVĐ thích hợp cho việc đánh giá kinh tế phương án đáp ứng
đầy đủ tiêu kỹ thuật dự án có chi phí khác vềđầu tư, vận hành, tiêu thụ lượng, bảo trì, sửa chữa chí tuổi thọ dự án
(2)CPVĐ = giá trị [chi phí đầu tư + chi phí bảo trì + chi phí lượng + chi phí thay thế giá trị cịn lại (nếu có)]
Cơng thức chuyển đổi dịng tiền chi phí (hoặc lợi nhuận) thời gian tương lai Fj giá trị PV theo biểu thức (*)
j j
d F PV
1 (*)
trong đó, d suất chiết khấu (discount rate) dạng đặc biệt lãi suất Với d, nhà đầu tư không cần quan tâm dòng tiền nhận thời điểm khác tương lai miễn tính đổi thời gian gốc (base date)
Các phương án dự án tiết kiệm lượng TKNL phương án loại trừ lẫn (exclusive alternatives), nghĩa chọn một phương án tốt số
các phương trình đem so sánh Các phương án đem so sánh phải tương đương
tiêu chuẩn kỹ thuật, thời gian khảo sát, đưa thời gian gốc, suất chiết khấu Đương nhiên dự án TKNL, phương án tốt phương án có giá trị
hiện CPVĐ nhỏ
3 PHÂN TÍCH CHI PHÍ VỊNG ĐỜI THEO “MƠ HÌNH NGẪU NHIÊN”
Mơ hình ngẫu nhiên (MHNN) dùng để xử lý toán liệu đầu vào (Input Data) bất định không chắn (uncertainty) Trong thực tế, giá trị liệu thay đổi theo thời gian với quy luật riêng Mơ hình cần phản ánh biến động bảo đảm kết đầu tổ hợp ngẫu nhiên kết
biến động liệu Mô hình hoạt động theo cách mơ hàng chục nghìn lần (mô MonteCarlo) khả tổ hợp giá trị ngẫu nhiên liệu Một mô gọi mơ hình ngẫu nhiên Ở mơ hình này, hoạt động, liệu phát giá trị ngẫu nhiên theo hàm phân bố xác suất cho trước, mơ hình tính tốn lưu trữ lại kết sau xếp kết lại dạng biểu đồ phân bố xác suất “histogram” Số lần mô (số lần phát ngẫu nhiên giá trị liệu) lớn biểu
đồ “histogram” phong phú, gần thực Từ biểu đồ phân phối “histogram” đánh giá khoảng tin cậy, giá trị min, max,… kết biểu đồ y1, y2
hình 1B
Trong mơ hình xác lập (deterministic model) hình 1A, liệu vào giá trị xác định, x1, x2, x3, kết giá trị xác định y1, y2, y3,….; Trong mơ hình
ngẫu nhiên hình 1B (stochastic model), phần toàn liệu đầu vào thay giá trị xác định, sẽđược cho dạng tham sốđặc trưng hàm phân bố
xác suất phù hợp liệu vào , x1, x2, x3,…
Cũng mơ hình xác lập, bước MHNN xây dựng mô hình tính tốn với cơng thức, điều kiên logic, điều kiện ràng buộc, mối quan hệ biến
(3)Hình 1A Mơ hình xác: lập liệu vào
các giá trị xác định, x1, x2, x3, kết
là giá trị xác định y1, y2, y3
Hình 1B Mơ hình ngẫu nhiên; liệu đầu vào dạng tham sốđặc trưng hàm phân bố xác suất
phù hợp dứ liệu vào , x1, x2, x3,… kết quảđầu
ra dạng biểu đồ phân bố xác suất ‘histogram’
Hình 1Input & Output mơ hình xác lập mơ hình ngẫu nhiên
Cấu trúc MHNN gồm mơđun (i) Dữ liệu: Phát hay tạo giá trị
ngẫu nhiên liệu theo quy luật hàm phân bố xác suất cho trước; (ii) Mơ hình tốn: cơng thức, điều kiện ràng buộc, mối quan hệ biến độc lập, biến phụ thuộc mô tả đắn chất vấn đề cần cần khảo sát, tính tốn tốn; (iii) Histogram: lưu trữ lại kết mơ tính tốn, xếp kết dạng biểu đồ phân bố xác suất “histogram”, “scatter” (xin xem hình 2)
Hoạt động tương tác mơđun MHNN trình bày hình Với cấu trúc vậy, người kỹ sư thực số lần mô khả tổ hợp giá trị ngẫu nhiên liệu lớn tuỳ ý để có biểu đồ “histogram”, “scatter” kết quảđáng tin cậy thể chất vấn đề khảo sát, nghiên cứu
Như vậy, MHNN, mơđun (ii) hồn tồn tương tự mơ hình xác lập có thêm mơđun (i) (iii) hỗ trợ Nói cách khác, MHNN tính lặp nhiều lần mơ hình xác lập với tập tổ hợp giá trị liệu ngẫu nhiên khác
4 MƠ HÌNH NGẪU NHIÊN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁP ĐIỆN LỰC THEO CPVĐ Các công ty điện lực thường phải thực dự án phát triển, mở rộng cải tạo lưới phân phối cung cấp điện cho khách hàng Nội dung chủ yếu dự án lựa chọn máy biến áp (MBA) dây cáp điện lực (CĐL) phần tử chủ
(4)đời 10 đến 15 năm với chi phí vịng đời Đây dự án đầu tư cần xem xét theo cách tiếp cận sử dụng hiệu tiết kiệm lượng tức dự án TKNL Dựa điều trình bày mục §.2 §.3, tác giảđã phát triển phần mềm môi trường Excel VBA “Mơ hình ngẫu nhiên lựa chọn máy biến áp cáp điện lực” gọi tắt “S_C” (Smart_Choice)
Hình 2: Hoạt động tương tác môđun MHNN Cấu trúc “S_C” gồm môđun trình bày Mục
I Dữ liệu: bao gồm thông số kỹ thuật thiết bị MBA hoăc CĐL & liệu tài chính, kinh tế dự án dạng giá trị xác định hàm phân bố xác suất Bảng giới thiệu số liệu mơ hình: Dữ liệu từ đến cho dạng hàm phân bố xác suất; liệu giá trị xác định
iDữ liệu: Phát giá trị
ngẫu nhiên liệu theo hàm phân bố xác suất cho trước đưa
vào mơ hình tốn
iiMơ hình toán: dùng giá trị ngẫu nhiên
của liệu để mơ phỏng, tính tốn
iiiHistogram ghi lại kết mơ phỏng,
tính tốn làm thành biểu đồ
Stop mô
Dữ liệu theo hàm phân bố
xác suất
Biểu đồ
kết
‘histogram’
Kiểm tra số lần tính mô
(5)Bảng Dữ liệu từ đến cho dạng hàm phân bố xác suất; các liệu cho dạng giá trị xác định
TT Tên liệu Hàm phân bố xác suât
Tham sốđặc trưng hàm phân bố xác suất
1 giải công suất biểu đồ phụ tải Hàm phân bốđều Giá trịmin, max
2 Tăng trưởng phụ tải gr (%/năm) Hàm phân bố chuẩn Giá trị trung bình, sai lệch chuẩn Tổn thất MBA, điện trở CĐL Hàm phân bố chuẩn Giá trị trung bình, sai lệch chuẩn
4 Tăng giá điện e (%/năm) Hàm phân bố chuẩn Giá trị trung bình, sai lệch chuẩn
5 Các dđời dựữ án; s liệu xác ố giờ vđịậnh: nn hành giăm bắải công sut đầu dự án; vất biểu ốn đồđầ phu tụư t ban ải; công suđầu; vấốt n vay; lãi suđịnh mức MBA;… ất; vịng
Hình 2: “UserForm1” nhập liệu; kết histogram” giá trị vùng tin cậy 90% tiêu chí khảo sát “S_C” Các liệu bảng đưa vào “S_C” qua cửa sổ nhập liệu phía trái của “UserForm1”; phía phải “UserForm1” “histogram” giá trị vùng tin cậy 90%
tiêu chí khảo sát (xem hình 2)
ii Mơ hình tốn: Giá trị chi phí vịng đời dự án nhưđã trình bày mục bao gồm thành phần sau:
PV [CPVĐ] = giá trị [chi phí đầu tư + chi phí bảo trì + chi phí lượng + chi phí thay thế giá trị cịn lại (nếu có)]
Trong mơ hình “S_C”, đểđơn giản xét thành phần chi phí:
PV [CPVĐ] = giá trị [chi phí đầu tư + chi phí tổn thất điện + chi phí lãi suất vốn vay]
(6) Chi phí tổn thất điện chi phí tính bằng tiền Đ tổn thất điện vận hành MBA CĐL
Để tính giá trị tổng chi phí tổn thất điện vòng đời PV [CPVĐ] MBA CĐL cần xác định tổn thất công suất ứng với mức phụ tải Si thời
gian ti ; i = 1, 2,…., theo biểu đồ phụ tải hàng năm cho trước Biểu đồ chia
thành dải công suất Si dải có số vận hành ti (tổng thời gian vận hành ∑ ti ≈
8760 giờ) Lưu ý rằng, theo dịng bảng 1, dải cơng suất Silà liệu ngẫu nhiên (biến
ngẫu nhiên) theophân bố giá trị Simin Simax; mặt khác Si tăng trưởng hàng
năm vòng đời n năm với tốc độ gr (%/năm) theo phân bố chuẩn Như vậy, phụ tải MBA CĐL giải công suất i, năm thứ j sẽ là:
Sij Simin RAND()(Simax Simin) 1 gr j (1) Trong đó:
j i
S phụ tải MBA CĐL giải công suất i, năm thứ j; i = 1,…,7; j = 1,…, n;
RAND ( ) số thực có giá trị ngẫu nhiên khoảng [0,1] hàm RAND ( )
trong Excel tạo ra;
gr suất tăng trưởng phụ tải hàng năm (%) có giá trị ngẫu nhiên gọi theo hàm chuẩn Excel tạo gr = NormInv(grtb,,grsl), đó tham số grtb giá trị trung
bình, grsl sai lệch chuẩn gr
Biểu thức tính tổn thất cơng suất MBA phụ thuộc vào phụ tải S, tổn thất không tải Po(kw) tổn thất có tải Pk (kw) máy biến áp
2 ) ( MBA i k o i i S S P P S
P (2) đó, SMBA dung lượng định mức MBA
Tương tự, tổn thất công suất CĐL phụ thuộc vào điện trở Ro (Ω/km), điện
áp vận hành U (kV), chiều dài L (km) phụ phụ tải Si (kVA) cáp
) ( U S R L S P i o i
i (3)
Lưu ý (2) (3), giá trị tổn thất không tải Po(kW); tổn thất có tải
Pk (kW); Ro (Ω /km) có giá trị ngẫu nhiên gọi theo hàm chuẩn Excel tạo = NormInv().
Từ (2) (3), dễ dàng xác định tổn thất điện năm thứ j vòng đời n năm j = 1,…, n của dự án
i
j i i i
j P S t
A
(7)trong đó:
∆Aj: tổn thất điện năng năm thứ j vòng đời n năm của dự án;
ti: thời gian mang tải (giờ) tương ứng với phụ tải Si;
7 bảy (7) dải biểu đồ phụ tải MBA CĐL;
j i
S : phụ tải MBA CĐL dải công suất i, năm thứ j; i = 1,…, 7; j = 1,…, n
được tính theo biểu thức (1);
) ( j
i
i S
P
: tổn thất công suất MBA CĐL mang phụ tải Sijđược tính theo (2) (3)
Từ (4) dễ dàng xác định chi phí (Đ) tổn thất điện năm thứ j vòng đời n năm; j = 1,…, n dự án Aj:
Aj G0(1e)j Aj (5)
trong đó:
Aj: chi phí tổn thất điện năng năm thứ j vịng đời n năm của dự án;
G0: giá điện 103Đ/kWh;
e: suất tăng giá hàng năm (%) có giá trị ngẫu nhiên gọi theo hàm chuẩn Excel tạo e = NormInv(etb,,esl), đó tham số etb giá trị trung bình, esl sai lệch
chuẩn e;
G0(1+e)j: giá điện năm thứ j 103Đ/kWh;
∆Aj: tổn thất điện năng năm thứ j vòng đời n năm của dự án tính theo (4)
Chi phí vốn vay: Chi phí vốn vay V (triệu Đ) số tiền trả hàng năm bao gồm vốn + lãi khoảng thời gian cho vay Chi phí tính theo hàm Excel:
V = PMT(r,t, L,1) (6) với tham số biến r lãi suất vay (%/năm); t thời gian vay (năm), L số tiền vay (triệu Đ) 1/0 trả vào đầu/cuối năm
Cuối cùng, tương tự biểu thức (*), giá trị tổng chi phí vịng đời dự án PV [VĐ] được tính theo (5):
j j n
j d
V A C
PV
) ( )
VD (
1
(7) đó:
PV (VĐ): giá trị tổng chi phí vịng đời n MBA CĐL; C: giá mua MBA hoặc CĐL;
Aj: chi phí tổn thất điện năng năm thứ j vòng đời n năm của dự án;