CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ DSM (DEMAND SIDE MANAGEMENT) - TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. Tổng quan về DSM
1.1.3. Các mục tiêu của một hệ thống điện khi áp dụng DSM
1.1.3.2. Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất
Điều khiển nhu cầu điện là chiến lƣợc của DSM mà các giải pháp của nó thực hiện với sự chủ động nhiều hơn từ phía các nhà cung cấp điện nhằm làm thay đổi nhu cầu sử dụng điện năng phù hợp với khả năng cấp điện của HTĐ.
Chiến lƣợc này bao gồm các giải pháp chủ yếu sau:
- Điều khiển trực tiếp dòng điện.
- Lưu trữ nhiệt.
- Điện khí hóa.
- Đổi mới giá.
1. Điều khiển trực tiếp dòng điện:
Mục tiêu chính của giải pháp này là san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống điện nhằm giảm tổn thất, dễ dàng định được phương thức vận hành kinh tế hệ thống, giảm nhẹ vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện, cung cấp điện cho khách hàng linh hoạt, tin cậy, chất lƣợng cao và giá rẻ.
a. Cắt giảm đỉnh (peak clipping):
Đây là biện pháp khá thông dụng để giảm phụ tải đỉnh trong các giờ cao điểm của hệ thống điện nhằm làm giảm nhu cầu gia tăng công suất phát và tổn thất điện năng. Có thể điều khiển ng điện của khách hàng để giảm đỉnh bằng các tín hiệu điều khiển từ xa hoặc trực tiếp tại các hộ tiêu thụ. Ngoài ra bằng chính sách giá điện cũng có thể đạt đƣợc mục tiêu này. Tuy nhiên khi áp dụng biện pháp này các khách hàng thường được thoả thuận hoặc thông báo trước để tránh những thiệt hại do ngừng cung cấp điện.
b. Lấp thấp điểm (Valley filling):
Đây là biện pháp truyền thống thứ hai để điều khiển dòng điện. Lấp thấp điểm tạo thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm. Điều này đặc biệt hấp dẫn nếu nhƣ giá điện cho các phụ tải dưới đỉnh nhỏ hơn giá điện trung bình. Thường biện pháp này áp dụng khi công suất thừa đƣợc sản xuất bằng nhiên liệu rẻ tiền. Hiệu quả là gia tăng tổng điện năng thương phẩm nhưng không tăng công suất đỉnh, tránh được hiện tượng xả nước (thuỷ điện), hoặc hơi (nhiệt điện) thừa. Có thể lấp thấp điểm bằng các kho nhiệt (nóng, lạnh), xây dựng các nhà máy thuỷ điện tích năng, nạp điện cho ắc quy, ô tô điện, …
Hình 1.1. Các giải pháp DSM đƣợc thực hiện nhằm đạt đƣợc 6 mục tiêu cơ bản về dạng đồ thị phụ tải.
c. Chuyển dịch phụ tải (load shifting):
Chuyển dịch phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm. Hiệu quả thực là giảm đƣợc công suất đỉnh song 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 lƣợng và thiết lơp hệ thống giá điện thật hợp lý.
d. Biện pháp bảo tồn (strategic conservation):
Đây là biện pháp giảm tiêu thụ cuối cùng dẫn tới giảm điện năng tiêu thụ nhờ việc nâng cao hiệu năng của các thiết bị dùng điện.
e. ăng trưởng òng điện (strategic load growth):
Tăng thêm khách hàng mới (chương trình điện khí hóa nông thôn) dẫn tới khả năng tăng cả công suất đỉnh và tổng điện năng tiêu thụ.
f. Biểu đồ phụ tải linh hoạt (flexible load shape):
Biện pháp này xem độ tin cậy cung cấp điện nhƣ một biến số trong bài toán lập kế hoạch tiêu dùng. Và do vậy đương nhiên có thể cắt điện khi cần thiết. Hiệu quả thực tế là công suất đỉnh và cả điện năng tiêu thụ có thể giảm.
2. Lưu trữ nhiệt
Đây là biện pháp hiệu quả để nâng cao đường cong phụ tải trong giai đoạn thấp điểm nhằm san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống. Nó thường được áp dụng với các thiết bị có khả năng thay đổi thời điểm cung cấp điện năng ở đầu vào mà vẫn đảm bảo lịch trình cung cấp năng lượng ở đầu ra theo yêu cầu sử dụng. Đun nước nóng và dịch vụ điều hòa không khí đƣợc xem là hai đối tƣợng chủ yếu của giải pháp này. Trong khoảng thời gian thấp điểm, điện năng được sử dụng để đun nước cung cấp cho kho lưu trữ nóng. Trong khoảng thời gian cao điểm, các nhu cầu sử dụng nước nóng sẽ được cung cấp từ kho này. Tương tự đối với kho lạnh sẽ đáp ứng mọi nhu cầu điều hòa không khí trong thời gian cao điểm mà không cần cung cấp điện.
3. Điện khí hóa
Mở rộng điện khí hóa nông thôn, điện khí hóa các hệ thống giao thông hoặc dùng điện để thay thế việc đốt dầu trong các thiết bị động lực làm gia tăng dòng điện đỉnh và điện năng tổng của hệ thống. Song đó là việc làm cần thiết bởi nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của kinh tế- xã hội và giảm thiểu sự hủy hoại môi trường.
4. Đổi mới giá
Tại một số nước, giá bán điện không thay đổi trong suốt thời gian cung cấp điện đã tạo ra những hạn chế đáng kể đối với việc khuyến khích sử dụng điện năng thật hiệu quả và không phản ánh đúng thực chất giá trị của điện năng tại cac thời điểm khác nhau.
Trong các nước phát triển, giá bán điện được sử dụng như một công cụ rất hiệu quả để điều hòa nhu cầu dùng điện. Biểu giá bán điện đƣợc thay đổi một cách linh hoạt phụ thuộc vào từng mùa, từng thời điểm cấp điện, khả năng đáp ứng của hệ thống, trị số công suất và điện năng yêu cầu, địa điểm tiếp nhận, đối tƣợng khách hàng… Nhờ vậy điện năng đã đƣợc sử dụng một cách hiệu quả đem lại lợi ích cho cả người cung cấp lẫn người sử dụng. Có thể đưa ra một vài biểu giá thông dụng nhất hiện nay:
a. Giá tính theo thời điểm sử dụng ( OU)
Mục tiêu chính của biểu giá TOU là điều hoà phụ tải điện của hệ thống sao cho phù hợp với khả năng cung cấp đem lại lợi ích cho cả ngành điện lẫn khách hàng.
Và do vậy, nó phải có tính linh hoạt cao bởi muốn đạt đƣợc mục tiêu trên TOU phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố: thời điểm dùng điện, khoảng thời gian dùng điện liên tục, độ lớn và sự biến động công suất cũng nhƣ điện năng yêu cầu, mùa và thời điểm trong một vựng, vựng, loại khách hàng, định hướng phát triển kinh tế và ngành điện,..Từ đó cũng đễ dàng nhận thấy việc lập đƣợc một TOU thật không đơn giản. Nhƣng ít nhất TOU cũng phải mang tính tích cực. Thúc đẩy kinh tế phát triển và khuyến khích sử dụng điện năng một cách hiệu quả. Với các khách hàng mà chi phi điện năng chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong giá thành sản phẩm do họ sản xuất ra thì đôi khi họ cũng ít quan tâm đến TOU. Vì lợi ích chung, bên cạnh TOU cũng cần thêm một quy định bắt buộc khi cần thiết. Các nước đang phát triển thuộc Châu Á có Hàn Quốc, Đài Loan, Thái Lan, Srilanka, Bangladesd, …. đã sử dụng TOU và thu được kết quả bước đầu trong lĩnh vực điền khiển dòng điện phụ tải. Theo KEMKO (công ty quản lý điện năng Hàn Quốc) ƣớc đoán TOU đã giảm đƣợc
986MW nghĩa là khoảng hơn 10% nhu cầu đỉnh của hệ thống điện Hàn Quốc vào tháng 6 năm 1982.
b. Giá cho phép cắt điện khi cần thiết
Biểu giá này đƣợc áp dụng để khuyến khích khách hàng cho phép cắt điện trong các trường hợp cần thiết với khả năng cung cấp điện kinh tế của ngành điện. Số lần cắt và thời gian cắt phụ thuộc vào sự thoả thuận với khách hàng và số tiền khách hàng đƣợc nhận từ dịch vụ này.
c. Giá dành cho các mục tiêu đặc biệt
Biểu giá đặc biệt nhằm khuyến khích khách hàng thực hiện DSM hoặc phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế của chính phủ. Ví dụ các khách hàng có đặt hệ thống lưu nhiệt hoặc đặt các thiết bị sử dụng năng lƣợng mặt trời để giảm dòng điện trong suốt thời gian cao điểm của hệ thống có thể được hưởng mức giá đặc biệt.
Tuy nhiên, cũng cần phải lưu ý khi thiết lập và thực hiện các biểu giá đặc biệt sao cho nó thực sự có tính thuyết phục, hợp lý theo quan điểm hiệu quả tổng của cả chương trình DSM. Nếu khoản tiền trả cho khách hàng khi cho phép cắt điện hoặc tham gia tích cực vào chương trình DSM lớn hơn những gì do DSM mang lại có thể làm gia tăng giá cả cho những khách hàng không tham gia chương trình.
Để thực hiện hiệu quả DSM cần thiết phải có những hoạt động đồng bộ nhƣ:
1. Cần có những tổ chức cấp chính phủ chuyên nghiên cứu, soạn thảo luật liên quan đến việc sử dụng và tiết kiệm năng lƣợng, hoạch định các chính sách, kế hoạch hợp lý và tổ chức thực hiện giám định, kiểm tra đánh giá hiệu quả của chương trình.
2. Các biện pháp mang tính thể chế: Luật tiết kiệm năng lƣợng, các tiêu chuẩn đánh giá hiệu năng, chỉ định các nhà máy, trung tâm, công trình kiến trỳc,...cần thực hiện DSM, chỉ định các loại thiết bị dùng điện tiêu thụ nhiều năng lƣợng đƣợc dùng phổ biến hoặc dự đoán sẽ tăng nhanh trong tương lai. Ví dụ ở Nhật Bản chính phủ chỉ định có 9 mặt hàng điện gia dụng: xe con, AC, đèn huỳnh quang, TV, máy photocopy, máy tính điện tử, đầu CD, VTR, xe tải. Với các mặt hàng này các nhà sản xuất phải công bố những thông tin chi tiết để có thể đánh giá hiệu qủa sử dụng
năng lƣợng, biểu thị hiệu suất tiêu thụ năng lƣợng, nghĩa vụ đạt mức hiệu năng tiêu chuẩn trong thời gian quy định. Nhờ những quy định này người tiêu dùng có thể nắm đƣợc những thông tin chính xác về hiệu năng của các thiết bị khi lựa chọn, thúc đẩy các nhà sản xuất và nhập khẩu đưa ra thị trường những thiết bị có hiệu suất cao.
3. Các biện pháp trợ giúp kinh tế: trợ giúp phát triển công nghệ chế tạo các thiết bị có hiệu suất cao, ƣu tiên thuế cho đầu tƣ phát triển công nghệ, cho vay vốn với lãi suất thấp, bảo lãnh vay vốn, khen thưởng các nhà chế tạo có những sản phẩm đạt hiệu năng cao và giới thiệu rộng rãi trờn cỏc phương tiện thông tin, tạp chí kỹ thuật.
Trong bảng 1.3 là một ví dụ về việc thực hiện biện pháp này ở Nhật Bản.
Bảng 1.3. Tỷ lệ cắt giảm điện năng tiêu thụ của các sản phẩm sẽ đƣợc khen thưởng.
Năm Những loại sản phẩm Tỷ lệ giảm điện năng tiêu thụ so với các sản phẩm cũ do cùng một nhà sản xuất.
1995
Máy giặt Tủ lạnh
Đèn huỳnh quang AC
15%
20%
25%(so với bóng đèn thường):tuổi thọ tăng 6 lần 25%
1996
AC Tủ lạnh Máy giặt
20%
28%
50%
1997
AC
Đèn huỳnh quang Lò vi sóng
VTR
22%
10%
27%
28%
4. Các biện pháp thông tin tuyên truyền, phổ cấp, giáo dục, đào tạo về chính sách và các giải pháp tiết kiệm năng lƣợng.
Cuối cùng trong quá trình lập kế hoạch thực hiện DSM cần chú ý tới các khâu:
- Phân tích hiện trạng và đặc điểm sử dụng điện năng trong các thành phần kinh tế, trên cơ sở đó đánh giá tiềm năng của việc áp dụng DSM.
- Phân tích cơ cấu phụ tải điện trong đồ thị phụ tải của hệ thống điện để lựa chọn giải pháp điều khiển dòng điện thích hợp.
- Phân tích kinh tế tài chính của chương trình DSM lựa chọn, cần thiết phải so sánh với các chương trình khác nếu có để tăng thêm tính thuyết phục khi quyết định.