Chương 2: DỰ BÁO PHỤ TẢI ĐIỆN
2.1. Cơ sở lý thuyết
Nhu cầu điện của huyện Hoài Đức đƣợc tính toán dự báo căn cứ vào các tài liệu pháp lý sau:
- Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050, đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1259/QĐ- TTg ngày 26 tháng 7 năm 2011;
- Đề án “Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Hà Nội giai đoạn 2011- 2015, có xét đến năm 2020” do Viện Năng Lượng lập đã được Bộ Công Thương phê duyệt tại Quyết định số 4351/QĐ-BCT ngày 29/8/2011.
2.1.1. Vai trò của công tác dự báo phụ tải điện
Nhu cầu điện năng và đồ thị phụ tải điện là số liệu đầu vào rất quan trọng, quyết định rất lớn đến chất lượng của việc quy hoạch, cải tạo lưới điện.
Trên cơ sở định hướng cho sự phát triển của ngành điện người ta xây dựng quy hoạch phát triển của lưới điện cho từng giai đoạn 5 năm có xét đến triển vọng phát triển 10 15 năm sau. Thông thường khi dự báo người ta xem xét đến 3 kịch bản khác nhau:
kịch bản cơ sở BS (Basic solution) với mức tăng trưởng trung bình có xét đến xu thế phát triển trong tương lai; kịch bản cao (lạc quan) HS (High solution) với giả định là tương lai sẽ có tình huống tốt đẹp hơn dự kiến và kịch bản thấp (bi quan) LS (Low solution) đề phòng có những khả năng xấu hơn dự kiến xảy ra.
Vai trò của dự báo nhu cầu điện năng có tác dụng rất to lớn, nó liên quan đến quản lý kinh tế nói chung và quy hoạch lưới điện nói riêng. Dự báo và quy hoạch là hai giai đoạn liên kết chặt chẽ của cùng một quá trình quản lý. Trong mối quan hệ ấy, phần dự báo sẽ góp phần giải quyết các vấn đề cơ bản sau:
- Xác định xu thế phát triển của nhu cầu điện năng.
- Đề xuất những yếu tố cụ thể quyết định những xu thế ấy.
- Xác định quy luật và đặc điểm của sự phát triển của nhu cầu điện năng và phụ tải điện.
Công tác dự báo dựa trên cơ sở lập luận khoa học thì sẽ trở thành cơ sở để xây dựng các kế hoạch phát triển nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt với ngành năng lƣợng, tác dụng của dự báo càng có vai trò quan trọng, vì điện năng liên quan chặt chẽ với tất cả các ngành kinh tế cũng như đến mọi sinh hoạt của người dân. Do đó nếu dự báo không chính xác, sai lệch quá nhiều về khả năng cung cấp, về nhu cầu điện năng thì sẽ dẫn đến hậu quả không tốt cho nền kinh tế. Chẳng hạn, nếu dự báo phụ tải quá thừa so với nhu cầu thực tế thì sẽ dẫn đến hậu quả là huy động nguồn quá lớn, làm tăng vốn đầu tƣ. Ngƣợc lại nếu dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu thì sẽ không đủ điện để cung cấp cho các phụ tải và do đó sẽ dẫn đến việc cắt điện một số các phụ tải một cách không có kế hoạch gây thiệt hại cho nền kinh tế.
Dự báo phụ tải điện của một mạng lưới điện thường căn cứ vào:
- Quy hoạch tổng thể phát triển của các loại phụ tải trong mạng lưới điện trong khoảng thời gian ngắn hạn, trung hạn hay dài hạn.
- Các số liệu kinh tế kỹ thuật về phụ tải điện trong khoảng thời gian thích hợp đủ dài.
- Tổng sơ đồ phát triển của lưới điện vùng hàm chứa lưới điện khu vực.
Thường có ba loại dự báo phụ tải điện chủ yếu:
- Dự báo phụ tải tầm ngắn trong khoảng thời gian 1 tới 2 năm.
- Dự báo phụ tải tầm trung trong khoảng 3 tới 10 năm.
- Dự báo phụ tải tầm xa khoảng 10 tới 20 năm.
Tầm dự báo phụ tải điện càng ngắn thì độ chính xác đòi hỏi càng cao. Dự báo tầm ngắn cho phép sai số khoảng 5% tới 10%, tầm vừa và dài cho phép sai số khoảng 10% tới 20%. Đối với công tác dự báo tầm xa có tính chiến lƣợc thì chỉ cần nêu lên phương hướng phát triển chủ yếu của phụ tải mà không cần xác định các chỉ tiêu tiêu thụ điện năng cụ thể.
2.1.2. Các phương pháp dự báo nhu cầu điện năng
1. Phương pháp hệ số đàn hồi (Phương pháp tính gián tiếp theo GDP)
Là phương pháp thích hợp với các dự báo trung và dài hạn. Phương pháp này dựa trên cơ sở dự báo của các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội của huyện. Nhu cầu điện năng được mô phỏng theo quan hệ đàn hồi với tốc độ tăng trưởng kinh tế:
Hệ số đàn hồi đƣợc tính theo công thức sau:
Tốc độ tăng nhu cầu điện (%)
Hệ số đàn hồi = (2.1)
Tốc độ tăng trưởng kinh tế (%)
Các hệ số đàn hồi đƣợc xác định theo từng ngành, từng lĩnh vực tiêu thụ điện năng trên cơ sở chuỗi phân tích quá khứ.
Phương pháp dự báo phụ tải điện loại này thích hợp với dự báo trung hạn và dài hạn. Phương pháp này dựa trên cơ sở các thống kê về mối liên hệ của phát triển kinh tế xã hội cũng như định hướng phát triển kinh tế xã hội gắn với nhu cầu điện năng.
Hệ số đàn hồi đƣợc tính theo biểu thức sau:
K =
Trong đó:
K - Hệ số đàn hồi
VoED%, VoGDP% - Suất tăng tương đối điện năng và GDP 2. Phương pháp hệ số vượt trước
Hệ số vượt trước k là tỷ số giữa nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Nhƣ vậy căn cứ vào nhịp độ phát triển thực tế của quá khứ (thông thường lấy với khoảng thời gian 5 năm hay 10 năm), sẽ xác định đƣợc điện năng của năm dự báo.
Hệ số vượt trước k có thể lớn hơn 1 hay nhỏ hơn 1, nó chịu tác động của khá nhiều yếu tố như: xu hướng tiêu thụ điện năng của các loại phụ tải điện, tiến bộ khoa học kỹ thuật (tiến bộ khoa học kỹ thuật càng cao làm cho suất tiêu thụ điện năng trên một đơn vị sản phẩm càng nhỏ …). Chính vì thế hệ số vượt trước chỉ nêu lên được xu thế phát triển trong tương lai với độ chính xác không thật cao.
3. Phương pháp ngoại suy theo thời gian
%
% VoED VoGDP
Nội dung của phương pháp là nghiên cứu diễn biến của điện năng trong thời gian quá khứ tương đối ổn định để tìm ra một quy luật nào đó rồi dùng nó để dự đoán tương lai. Phương pháp này thường chỉ sử dụng khi thiếu các thông tin về tốc độ phát triển của các ngành, các phụ tải dự kiến, mức độ hiện đại hóa trong tương lai để làm cơ sở dự báo.
Để dự báo phụ tải điện theo phương pháp này thường áp dụng mô hình tốc độ phát triển điện năng có quy luật theo hàm số mũ nhƣ sau:
At = Ao (1 + )t (2.2)
Trong đó: At – điện năng dự báo tiêu thụ của năm thứ t;
Ao - điện năng của năm chọn làm gốc;kll - Tốc độ phát triển bình quân hàng năm;
t - thời gian dự báo.
Phương pháp này chỉ cho kết quả chính xác khi tương lai không có nhiễu và điện năng tăng trưởng trong quá khứ tuân thủ theo một qui định.
4. Phương pháp chuyên gia
Nội dung chính của phương pháp là dựa trên sự hiểu biết sâu sắc của các chuyên gia. Những chuyên gia giỏi có tầm nhìn, tầm dự báo chiến lƣợc về tất cả các khía cạnh liên quan tới dự báo phụ tải điện. Các chuyên gia sẽ đƣa ra các ý kiến nhận định và dự báo của mình về phụ tải điện trong tương lai.
5. Phương pháp đối chiếu
Nội dung của phương pháp là so sánh đối chiếu nhu cầu phát triển điện năng của các nước có hoàn cảnh tương tự. Phương pháp này tương đối đơn giản, thường mang tính tham khảo, nghiệm chứng.
6. Phương pháp dự báo trực tiếp
Nội dung của phương pháp là xác định nhu cầu điện năng của các năm dự báo dựa trên tổng sản lƣợng kinh tế của các ngành năm đó và suất tiêu hao điện năng của từng loại sản phẩm. Phương pháp này tỏ ra khá chính xác khi có tương đối đầy đủ thông tin về tốc độ phát triển kinh tế - xã hội, các phụ tải dự kiến mới và phát triển mở rộng của các ngành kinh tế, mức độ áp dụng tiến bộ khoa học, kỹ thuật,…
Với các ƣu điểm về độ chính xác, bám sát thực tế phát triển của khu vực dự báo, không quá phức tạp nên phương pháp này được dùng phổ biến cho các dự báo tầm ngắn (1-2) năm và tầm vừa (3-10) năm trong các đề án quy hoạch.
2.1.3. Lựa chọn phương pháp dự báo và phân vùng phụ tải 1. Lựa chọn phương pháp dự báo
Phù hợp với hoàn cảnh thực tế của địa phương và số liệu điều tra thu thập đƣợc từ các tài liệu công bố, nhu cầu điện của huyện Hoài Đức trong giai đoạn quy hoạch sẽ được dự báo theo 2 phương pháp:
- Sử dụng phương pháp tính trực tiếp và phương pháp ngoại suy theo thời gian để dự báo trong giai đoạn 2015 - 2020.
- Sử dụng phương pháp hệ số đàn hồi được dùng để kiểm chứng lại kết quả của phương pháp trực tiếp trong giai đoạn 2015-2020 và dự báo nhu cầu điện của huyện trong giai đoạn từ 2020-2025.
Dự báo theo phương pháp trực tiếp cho toàn huyện được tổng hợp từ nhu cầu điện các xã, thị trấn và đƣợc tổng hợp cho toàn huyện nên có tác dụng quan trọng trong việc phân vùng và nút phụ tải, làm cơ sở cho việc thiết kế lưới điện từ hệ thống cao thế 110kV đến lưới điện trung, hạ thế.
Dự báo nhu cầu điện cho toàn huyện đƣợc tổng hợp từ nhu cầu điện các xã, thị trấn nên có tác dụng quan trọng trong việc phân vùng và phân nút tải, làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống điện từ hệ thống truyền tải đến phân phối.
Quá trình tính toán dự báo nhu cầu điện huyện Hoài Đức theo cơ cấu gồm 5 thành phần (quy định tại quyết định số 389/1999/QĐ-TCTK của Tổng cục thống kê về việc ban hành bản danh mục phân loại điện thương phẩm cung cấp cho các hoạt động kinh tế - xã hội ngày 4/6/1999):
- Nhu cầu điện cho công nghiệp – xây dựng.
- Nhu cầu điện cho nông – lâm – thủy sản.
- Nhu cầu điện cho thương mại, dịch vụ.
- Nhu cầu điện cho quản lý và tiêu dùng dân cƣ.
- Nhu cầu điện phục vụ các hoạt động khác.
Việc tính toán dự báo đƣợc tiến hành từ các xã, thị trấn và cuối cùng tập hợp cho toàn huyện theo các mốc năm 2010, 2015, 2025.
2. Phân vùng phụ tải điện:
- Căn cứ vào đặc điểm địa hình tự nhiên, phân vùng phát triển kinh tế hiện tại và dự kiến phát triển trong tương lai và căn cứ vào các hộ tiêu thụ điện xác định trên địa hình từng vùng.
- Căn cứ vào khả năng cấp điện của các trung tâm nguồn hiện tại và phương thức vận hành lưới điện cũng như dự kiến xây dựng các nguồn trạm mới trong giai đoạn đến huyện Hoài Đức có thể chia thành 2 vùng phụ tải:
1. Vùng phụ tải I: gồm các xã phía Bắc và Tây Nam của huyện: TT Trôi, Đưc Thượng, Minh Khai, Dương Liễu, Đức Giang, Kim Chung, Di Trạch, Cát Quế, Sơn Đồng, Yên Sở, Đắc Sở, Vân Canh, Tiền Yên, Lại Yên,và Vân Côn. Đây là vùng tập trung khá nhiều các dự án CN lớn nhƣ CCN Lai Xá – Kim Chung (49ha), CCN Lại Yên (27,2ha)... Ngoài ra với vị trí địa lý thuận lợi, gần trung tâm Hà Nội và có tuyến quốc lộ 32 chạy qua, hiện đang có rất nhiều dự án khu ĐTM đăng ký XD trên địa bàn vùng trong giai đoạn này, trong đó có thể kể đến nhƣ khu ĐTM Bắc QL 32, khu ĐTM Nam QL 32, ĐTM Đại Học Vân Canh... Hiện tại vùng 1 đang đƣợc cấp điện chủ yếu từ trạm 110kV Chèm.
2. Vùng phụ tải II: gồm các xã phía Đông Nam của huyện: Song Phương, An Khánh, An Thƣợng, La Phù, Đông La. Đây là khu vực có mật độ các dự án XD khu ĐTM rất lớn, hiện đã có rất nhiều dự án khu ĐTM đã đăng ký XD trên địa bàn nhƣ ĐTM Nam An Khánh, ĐTM Bắc An Khánh, khu DL Sinh thái An Khánh... Ngoài ra, trên địa bàn cũng có khá nhiều dự án CN nhƣ CCN An Khánh (46ha), ĐCN La Phù (49,1ha)... Hiện tại, vùng II đang đƣợc cấp điện chủ yếu từ trạm 110kV Hà Đông.