6. Kết cấu của luận văn
4.4.1. Sử dụng phần mềm PSS/Adep để tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng
4.1.1.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT
* PSS/ADET được viết tắt Power System Simulator/ Avancer Distribution Enginering Productivity tool là công cụ mô phỏng lưới điện phân phối được thiết kế cho các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật những người làm công tác thiết kế, vận hành lưới điện phân phối. Phần mềm PSS/ADEPT 5.0 là công cụ hiệu quả giúp cho các đơn vị Điện lực phân tích và tính toán lưới điện trên địa bàn quản lý. Qúa trình áp dụng phần mềm cho thấy, phần mềm sử dụng rất tốt cho các qui trình phân tích lưới điện phân phối. Chương đầu của giáo trình tập trung giới thiệu hai chủ đề chính đó là lưới điện phân phối và mô hình thể hiện các phần tử của lưới điện phân phối trong phần mềm. Phần kiến thức về lưới phân phối đã trở nên rất quen thuộc với các Điện lực khu vực thuộc các Công ty Điện lực, do vậy được trình bày ngắn gọn. Phần mô hình hoá các phần tử lưới điện được trình bày chi tiết. Khối kiến thức này rất quan trọng, giúp chúng ta bước đầu tìm hiểu về quá trình mô hình hoá về lưới điện trên máy tính. Đảm bảo tính chính xác về mặt toán học trong quá trình mô phỏng không chỉ trên máy tính mà còn thể hiện đầy đủ các tính chất về điện học của mô hình phần tử lưới điện được mô phỏng. Mô hình hóa và mô phỏng bằng máy tính đang là một kỹ thuật được áp dụng cho tất cả các ngành khoa học kỹ thuật và kinh tế. Nếu trước kia việc thiết lập một mô hình, triển khai các dự toán, tính toán thống kê và trình
bày số liệu, đòi hỏi có kiến thức về toán ứng dụng nhiều, giải các phương trình vi phân, tính các tính tích phân, các phương pháp thống kê thì hiện nay với sự giúp đỡ của máy tính và nhất là các ngôn ngữ lập trình bậc cao (như Matlab, Mapple…), các kiến thức toán này đã tích hợp hoàn toàn trong các hàm và lệnh của các ngôn ngữ, tạo điều kiện cho người dùng tiếp cận trực tiếp và tập trung vào vấn đề mình nghiên cứu mà không phải dành quá nhiều thời gian cho kỹ thuật lập trình hay công cụ toán lý thuyết. Hiện nay có hai phương pháp mô phỏng để mô hình hóa các phần tử trong kỹ thuật mô hình hóa bằng máy tính. Đó là mô phỏng qua mô hình tính toán và qua mô hình đồ họa trực quan. Về phương pháp mô phỏng qua mô hình tính toán chỉ cho phép người dùng thiết kế thành những sơ đồ đơn tuyến, thường dùng trong các phần mềm kỹ thuật, đòi hỏi người sử dụng có những hiểu biết cơ bản về lĩnh vực họ đang nghiên cứu. Đối với mô phỏng qua mô hình đồ họa trực quan thì ngược lại, phần lớn các phần mềm đi theo hướng này tập trung vào tính phổ biến, dễ sử dụng cho người dùng. Tuy nhiên, cả hai phương pháp đều có đặc điểm chung là người dùng chỉ cần tập trung sâu vào các nội dung kỹ thuật và thuật toán giải bài toán. Điều này làm cho nhiều người không có chuyên môn sâu về công nghệ thông tin có thể giải quyết những vấn đề của chuyên môn mình bằng máy tính. Phần mềm PSS/ADEPT sử dụng phương pháp mô phỏng qua mô hình tính toán. Các phần tử trên lưới điện được mô hình chỉ những người làm việc trong ngành mới sử dụng được. Người sử dụng chỉ cần hiểu sâu về vấn đề kỹ thuật và các thuật toán về tính toán phân bố công suất, ngắn mạch, bù công suất v.v. Và đó là thế mạnh của các phương pháp mô phỏng thông qua các mô hình bằng máy tính.
4.4.1.2. Đề xuất giải pháp lắp đặt các Autorecloser, DCLTĐ trên đường dây
Như chúng ta đã biết, phụ tải của đường dây đang nghiên cứu hầu hết là các phụ tải quan trọng, thuộc loại I và loại II ta sẽ tiến hành lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ tại các vị trí cột đầu nguồn và cột đầu tiên của các nhánh rẽ (thay cho các vị trí cầu dao phân đoạn đóng cắt thủ công nêu trên), dựa trên tiêu chí đo ta có các vị trí lắp đặt các thiết bị như sau:
Tại vị trí cột 05 đường dây 476- E54: Lắp 01 bộ DCLTĐ Tại vị trí cột 56 đường dây 476- E54: Lắp 01 bộ DCLTĐ Tại vị trí cột 62 đường dây 476- E54: Lắp 01 bộ DCLTĐ Tại vị trí cột 02 đường dây 476- E54: Lắp 01 bộ DCLTĐ Tại cột 34 đường dây 476- E54: Lắp 01 Autorecloser Tại cột 10 đường dây 476- E54: Lắp 01 Autorecloser Với các vị trí lắp đặt như trên ta có các phân đoạn sau:
Phân đoạn 1 từ cột 05 đến cột 34. Phân đoạn 2 từ cột 2 đến cột 62.
Phân đoạn 3 từ cột 62 đến cột 14 nhánh rẽ
Phân đoạn 4 từ cột 56 đến cột 34’.(trong phân đoạn đang có 01 dao cách ly lắp tại cột 46).
Công suất trung bình và chiều dài đường trục các phân đoạn được trình bày trong bảng 4.2.
Bảng 4-2: Công suất trung bình và chiều dài các phân đoạn thuộc Phân đoạn Công suất trung bình (kW) Chiều dài (km)
1 2195.211 13.07
2 1092.884 5.15
3 883.547 7.42
Bảng 4-3: Các thông số của hệ thống Phần tử Cột 5 Cột 56 Cột 62 Cột 2 Cột 34 Cột 10 TBA 1 TBA Nhà thi đấu (lần/năm) 0,5 0,5 0,4 0,5 0,3 0,8 0,5 0,5 t (giờ) 7 8 7 8 8 7 5 5
Bảng 4-4: Các chỉ số tin cậy của đường dây khi chưa lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ
Các chỉ tiêu SAIFI SAIDI CAIFI CAIDI
Sự cố 2 12 2 6
Bảng 4-5: Các chỉ số tin cậy của đường dây khi lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ (ở đây ta lắp đặt Autorecloser) như sơ đồ hình 4.1
Các chỉ tiêu SAIFI SAIDI CAIFI CAIDI
Sự cố 1 5 1 4
So sánh số liệu tại bảng 4.4 với 4.5 cho thấy tại cùng một vị trí lắp đặt thì việc lắp đặt các Autorecloser, DCLTĐ thay cho cầu dao đóng cắt thủ công đã đem lại hiệu quả về ổn định cao, tuy nhiên cần tính đến hiệu quả kinh tế khi lắp đặt.
4.4.2. Tính toán hiệu quả kinh tế
Để tính toán hiệu quả kinh tế khi tiến hành thay thế, lắp đặt các thiết bị tự động nêu trên, lấy số vụ sự cố vĩnh cửu trên đường dây trung áp của lưới điện Ha ̣ Long năm 2013 và 6 tháng đầu năm 2014 để xác định cường độ hỏng hóc trên lưới trung áp trên 100 km đường dây trong một năm từ đó tinh toán hiệu quả cho đường dây đang nghiên cứu.
Bảng 4-6 Số vụ sự cố vĩnh cửu trên đường dây trung áp Số vụ sự cố vĩnh cửu
Năm 2013 125
Cuối năm 2013, lưới trung áp của Công ty Điện lực Hạ Long có 1810,34 km đường dây và tính đến hết quý 2 năm 2014 là khoảng 1830,34 km đường dây. Vậy cường độ hỏng hóc là 6,2 lần/100 km/năm.
Kỳ vọng thiếu hụt điện năng của hệ thống điện hiện tại (phân đoạn bằng dao cách ly đóng cắt thủ công) và kỳ vọng thiếu hụt điện năng khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ được xác định theo công thức (3.25) và (3.31) nêu trên.. Kỳ vọng thiếu hụt điện năng giảm được là hiệu của hai công thức này.
Ta có: (3.25) - (3.31) = λT I M i i P (LI + LII + LIII + ... + LM)
Vậy khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ sẽ giảm bớt được lượng điện năng thiếu hụt là:
E = λ.T.(P1 + P2 + P3+P4).(LI + LII + LIII+LIV)
= 6,2x1 x (2195,211+ 1092,884+ 883,547+ 3936,757) x (2,179+ 0,54+ 1,090+ 1,440)/100 2638.781 (kWh)
Hiệu quả kinh tế:
Theo biểu giá bán điện kèm quyết định số 21/2009/QĐ- TTg ngày 12/02/2009 của Thủ tướng chính phủ về giá bán điện năm 2009, các năm 2010- 2012 và trích Thông tư số 08/2010/TT- BCT ngày 24/02/2010 của Bộ trưởng Bộ Công Thương ngày Quy định về giá bán điện hàng năm và hướng dẫn thực hiện có biểu giá như sau:
Cấp điện áp từ 22 kV đến dưới 110 kV - Giờ bình thường: 898 đ/kWh - Giờ thấp điểm: 496 đ/kWh - Giờ cao điểm: 1.758 đ/kWh
Giá thành 1 kWh không bị mất do hạn chế được sự cố đắt gấp nhiều lần giá bán 1 kWh thông thường (4 USD so với 0,097 USD).
Khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ cho mạch 476-E54 sẽ mang lại lợi nhuận (trong một năm):
B = 2638.781 x 4 x 21.000 = 221.660.000 đồng. (Hai trăm hai mươi mốt triệu sáu trăm sáu mươi nghìn đồng chẵn - tỷ giá 1USD = 21.000 đồng).
Giá một máy Autorecloser cách điện bằng dầu của SamNung (bao gồm các phụ kiện đi kèm) khoảng 48 triệu đồng; Giá 1 DCLTĐ loại khí của Hàn Quốc (bao gồm các phụ kiện đi kèm) khoảng 28 triệu đồng. Chi phí vận chuyển, lắp đặt bằng khoảng 5% giá thành thiết bị.
Do đó, số tiền để đầu tư lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ cho lộ đường dây trên là: 48 x 2 x 1,05+ 28 x 4 x 1,05 = 218,4 triệu đồng (Hai trăm mười tám triệu bốn trăm nghìn đồng).
Để đánh giá hiệu quả kinh tế khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ ta sẽ tính toán chỉ tiêu NPV (Net present value) - Giá trị quy về hiện tại của dòng lãi ròng.
n 0 t t t t n n n 1 1 1 0 0 0 0 r r) (1 C B r) (1 C B ... r) (1 C B ) r 1 ( C B NPV
Lấy hệ số giảm giá r = 8 %.
Bảng 4-7: Kết quả tính giá trị quy đổi về hiện tại của dòng lãi ròng (NPV)
Năm 0 1 2 3 4 5
Lợi nhuận, Bt (triệu đồng) 0 221,66 221,66 221,66 221,66 221,66 Chi phí, Ct (triệu đồng) 218,4 12 0 12 0 12 Lãi ròng, Bt - Ct - 218,4 209.66 221,66 209.66 221,66 209.66 Hệ số quy đổi 1/(1+r)t 1,000 0,926 0,857 0,794 0,735 0,681 Giá trị lãi ròng quy về hiện
tại của năm thứ t - 218,4 194.15 189.96 166.47 162.92 142.78
NPV 637.88 triệu đồng
Ngoài vốn đầu tư ban đầu là 218,4 triệu đồng, trong quá trình vận hành cần thêm chi phí bảo dưỡng cho các Autorecloser (3 triệu/1máy); bảo dưỡng DCLTĐ (1,5 triệu/1bộ) với chu kỳ bảo dưỡng cho mỗi thiết bị là 2 năm/1 lần. Căn cứ vào số liệu nêu trên cho thấy việc lắp đặt thêm các thiết bị Autorecloser, DCLTĐ đem lại hiệu quả cao về kinh tế so với tuổi thọ của thiết bị là 20 năm.