CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG THEO TIÊU
3.2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH HOẠCH ĐỊNH NĂNG LƯỢNG
3.2.3. Thiết lập đường cơ sở năng lượng và chỉ số hiệu quả năng lượng
3.2.3.1. Xác định các biến số liên quan có ảnh hưởng đáng kể đến việc sử dụng và tiêu thụ năng lượng
a. Xác định các biến số liên quan có ảnh hưởng đáng kể đến việc sử dụng và tiêu thụ năng lượng tại phân xưởng giấy
Căn cứ vào đặc thù sử dụng năng lượng và quy trình sản xuất tại phân xưởng giấy, các biến số liên quan có ảnh hưởng đến tiêu thụ điện năng và hơi là:
- Biến đầu vào: Đầu vào của dây chuyền sản xuất của phân xưởng giấy là bột giấy, bột giấy được sản xuất từ phân xưởng bột chuyển đến phân xưởng giấy hoặc là bột ngoại do nhà máy nhập từ một đơn vị bên ngoài về. Lượng bột giấy đầu vào càng nhiều, kéo theo máy móc hoạt động nhiều hơn dẫn đến tiêu thụ năng lượng tăng lên.
- Biến đầu ra: Sản lượng sản phầm (Q1) đầu ra của phân xưởng giấy là sản phẩm giấy cuộn. Sản lượng giấy có sự thay đổi giữa các tháng trong năm và giữa các năm.
Sự thay đổi này phụ thuộc vào đặt hàng bên mua, sản phầm càng nhiều điện năng tiêu thụ càng cao. Do đó, biến sản lượng sản phầm có mối quan hệ với lượng điện năng và hơi tiêu thụ.
- Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta sẽ đưa biến bột giấy và biến sản lượng sản phẩm Q1 vào mô hình. Tuy nhiên giữa hai biến này có mối quan hệ tương quan lẫn nhau nên
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
ta chỉ chọn biến sản lượng sản phẩm Q1 để đưa vào mô hình bởi biến này có mức độ phản ánh tiêu thụ năng lượng tốt hơn so với biến nguyên liệu bột giấy.
Hình 3. 10: Biểu đồ sản lượng điện tiêu thụ và sản lượng giấy năm 2015 của phân xưởng giấy Hình 3. 11: Biểu đồ sản lượng hơi tiêu thụ và sản lượng giấy năm 2015 của phân xưởng giấy
b. Xác định các biến số liên quan có ảnh hưởng đáng kể đến việc sử dụng và tiêu thụ năng lượng tại phân xưởng bột
Căn cứ từ đặc thù sử dụng năng lượng và quy trình sản xuất tại phân xưởng bột, các biến số liên quan có ảnh hưởng đến tiêu thụ điện năng và hơi là:
- Biến đầu vào: Đầu vào của dây chuyền sản xuất của phân xưởng bột là các mãnh chặt, mãnh chặt được sản xuất từ phân xưởng nguyên liệu chuyển đến phân xưởng bột.
Lượng mãnh chặt đầu vào càng nhiều, kéo theo máy móc hoạt động nhiều hơn dẫn đến tiêu thụ năng lượng tăng lên.
- Biến đầu ra: Sản lượng sản phầm (Q2) đầu ra của phân xưởng bột là sản phẩm bột giấy. Sản lượng bột giấy có sự thay đổi giữa các tháng trong năm và giữa các năm. Sự thay đổi này phụ thuộc vào tình hình sản xuất của phân xưởng giấy hoặc đặt hàng của bên mua, sản phầm càng nhiều điện năng tiêu thụ càng cao. Do đó, biến sản lượng sản phầm có mối quan hệ với lượng điện năng và hơi tiêu thụ.
- Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta sẽ đưa biến nguyên liệu mãnh chặt và biến sản lượng sản phẩm Q2 vào mô hình. Tuy nhiên giữa hai biến này có mối quan hệ tương quan lẫn nhau nên ta chỉ chọn biến sản lượng sản phẩm Q2 để đưa vào mô hình bởi biến này có mức độ phản ánh tiêu thụ năng lượng tốt hơn so với biến nguyên liệu.
Hình 3. 12: Biểu đồ sản lượng điện tiêu thụ và sản lượng giấy năm 2015 của phân xưởng bột Hình 3. 13: Biểu đồ sản lượng hơi tiêu thụ và sản lượng giấy năm 2015 của phân xưởng bột
c. Xác định các biến số liên quan có ảnh hưởng đáng kể đến việc sử dụng và tiêu thụ năng lượng tại phân xưởng nguyên liệu
Căn cứ vào đặc thù sử dụng năng lượng và quy trình sản xuất tại phân xưởng nguyên liệu, các biến số liên quan có ảnh hưởng đến tiêu thụ điện năng là:
- Biến đầu vào: Đầu vào của dây chuyền sản xuất của phân xưởng nguyên liệu là các cây gỗ, tre nứa, mãnh chặt được sản xuất từ các thân gỗ, tre nứa tại các lâm trường được Nhà máy thu mua tập trung tại bãi tập kết. Lượng gỗ, tre nứa nguyên liệu đầu vào
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
càng nhiều, kéo theo máy móc hoạt động nhiều hơn dẫn đến tiêu thụ năng lượng tăng lên.
- Biến đầu ra: Sản lượng sản phầm (Q3) đầu ra của phân xưởng nguyên liệu là sản lượng mãnh chặt. Sản lượng mãnh chặt có sự thay đổi giữa các tháng trong năm và giữa các năm. Sự thay đổi này phụ thuộc vào nhu cầu của phân xưởng bột và tình hình sản xuất của nhà máy, sản phầm càng nhiều điện năng tiêu thụ càng cao. Do đó, biến sản lượng sản phầm có mối quan hệ với lượng điện năng tiêu thụ.
- Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta sẽ đưa biến nguyên liệu gỗ, tre, nứa và biến sản lượng sản phẩm Q3 vào mô hình. Tuy nhiên giữa hai biến này có mối quan hệ tương quan lẫn nhau nên ta chỉ chọn biến sản lượng sản phẩm Q3 để đưa vào mô hình bởi biến này có mức độ phản ánh tiêu thụ năng lượng tốt hơn so với biến nguyên liệu.
Hình 3. 14: Biểu đồ sản lượng điện tiêu thụ và sản lượng giấy năm 2015 của phân xưởng nguyên liệu
d. Xác định các biến số liên quan có ảnh hưởng đáng kể đến việc sử dụng và tiêu thụ năng lượng tại khu vực máy nén khí
Căn cứ vào quá trình vận hành và cung cấp khí nén, các biến số liên quan có ảnh hưởng đến tiêu thụ điện năng của khu vực máy nén khí là:
- Biến đầu vào: Đầu vào của các máy nén khí là yêu cầu khí nén từ các phụ tải sử dụng khí nén, lượng khí nén của các phụ tải yêu cầu càng lớn, kéo theo máy chạy nhiều hơn dẫn đến tiêu thụ điện năng tăng lên.
- Biến đầu ra: Đầu ra của hệ thống máy nén khí là lượng khí nén sản xuất được, tuy nhiên vì nhà máy chưa đầu tư hệ thống đồng hồ đo lưu lượng khí nén, lượng khí nén sản xuất được có mối quan hệ tương quan với sản lượng giấy Q1 của nhà máy vì vậy ta có thể xem đầu ra của khí nén ở đây là sản phẩm cuối cùng của nhà máy là giấy Q1
- Tóm lại: Qua phân tích ở trên ta sẽ đưa biến sản phẩm giấy Q1 vào mô hình
3.2.3.2. Thiết lập đường cơ sở năng lượng và chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI) cho điện năng và năng lượng hơi tiêu thụ tại phân xưởng giấy
a. Thiết lập đường cơ sở năng lượng cho phân xưởng giấy
Sản lượng giấy phụ thuộc vào đơn đặt hàng, nên sản lượng giấy các tháng không giống nhau. Do đó sử dụng mô hình hồi quy nhằm chuẩn hóa đường cơ sở năng lượng này.
Căn cứ vào số liệu thu thập về tình hình tiêu thụ điện năng, hơi và sản lượng giấy của phân xưởng giấy trong năm 2015, có thể thấy được mối quan hệ đồng biến giữa biến sản lượng giấy (Q1) và tiêu thụ điện năng, hơi tại phân xưởng giấy
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
Do mối quan hệ giữa điện năng tiêu thụ và sản lượng giấy có quan hệ đồng biến với nhau nên ta sẽ xây dựng dạng hàm tuyến tính.
Sử dụng công cụ Excel ta có được mối tương quan giữa tiêu thụ năng lượng và sản lượng giấy của phân xưởng giấy như sau:
- Mối tương quan giữa điện năng tiêu thụ và sản lượng giấy
Hình 3. 15: Kết quả chạy mô hình hồi quy tuyến tính cho phân xưởng giấy Từ kết quả thu được ta có:
Agiấy = 0,668017*Q1+ 641,7153
Ta thấy hệ số của biến Q1 mang dấu dương, tức là khi sản lượng giấy tăng lên thì điện năng tiêu thụ cũng tăng theo. Mối quan hệ hệ giữa Agiấy và Q1 trong hàm tuyến tính này là đồng biến. Vậy mô hình này phù hợp với lý thuyết kinh tế.
Hình 3. 16: Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa năng lượng điện và sản phẩm giấy Tiến hành đánh giá mức độ chính xác của mô hình thông qua các tiêu chí sau:
Hệ số R2:
R2 = 0,7962 tức là có 79,62% sự thay đổi của các biến độc lập sẽ được giải thích bằng hàm hồi quy đã xây dựng ở trên.
Kiểm định T:
Mệnh đề kiểm định H0: β j = 0
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
H1: β j ≠ 0
Với mức ý nghĩa α = 0.05 ta thấy: P-Valu(tQ1) = 0.000221 < α
Bác bỏ nhận định H0. Như vậy biến Q1 có ảnh hưởng tới điện năng tiêu thụ tại phân xưởng giấy.
- Mối tương quan giữa lượng hơi tiêu thụ và sản lượng giấy
Hình 3. 17: Kết quả chạy mô hình hồi quy tuyến tính cho phân xưởng giấy Từ kết quả thu được ta có:
Qhơi giấy = 2,426*Q1 - 178,324
Ta thấy hệ số của biến Q1 mang dấu dương, tức là khi sản lượng giấy tăng lên thì điện năng tiêu thụ cũng tăng theo. Mối quan hệ hệ giữa Qhơi giấy và Q1 trong hàm tuyến tính này là đồng biến. Vậy mô hình này phù hợp với lý thuyết kinh tế.
Hình 3. 18: Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa năng lượng hơi và sản phẩm giấy Tiến hành đánh giá mức độ chính xác của mô hình thông qua các tiêu chí sau:
Hệ số R2:
R2 = 0,8135 tức là có 81,35% sự thay đổi của các biến độc lập sẽ được giải thích bằng hàm hồi quy đã xây dựng ở trên.
Kiểm định T:
Mệnh đề kiểm định H0: β j = 0 H1: β j ≠ 0
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
Với mức ý nghĩa α = 0.05 ta thấy: P-Valu(tQ1) = 0.000147 < α
Bác bỏ nhận định H0. Như vậy biến Q1 có ảnh hưởng tới năng lượng hơi tiêu thụ tại phân xưởng giấy.
Từ kết quả chạy mô hình hồi quy tuyến tính ta có đường cơ sở năng lượng cho phân xưởng giấy như sau:
- Đường cở năng lượng cho tiêu thụ điện
Agiấy = 0,668*Q1+ 641,7153 - Đường cơ sở năng lượng cho năng lượng hơi
Qhơi giấy = 2,426*Q1 - 178,324
Từ kết quả xây dựng đường cơ sở tiêu thụ điện tại phân xưởng giấy cho thấy giữa sản lượng giấy và lượng điện, hơi tiêu thụ tại đơn vị có mối liên hệ đồng biến với nhau.
Căn cứ từ việc thiết lập đường này, ông Nguyễn Minh Tuấn có trách nhiệm ước tính điện năng và lượng hơi tiêu thụ tại phân xưởng giấy.
b. Thiết lập chỉ số hiệu quả năng lượng tại phân xưởng giấy
- Chỉ số hiệu quả điện năng tại phân xưởng giấy được xác định bằng lượng điện (MWh) để sản xuất 1 tấn giấy qua công thức:
EnPIđiện giấy =
Theo kết quả xây dựng đường cơ sở năng lượng thể hiện mối liên hệ giữa điện năng và sản lượng giấy sản xuất được biểu diễn bằng hàm tuyến tính:
Agiấy = 0,668*Q1+ 641,7153
Thay kết quả điện năng tiêu thụ vào công thức EnPIđiện giấy ta có:
EnPIđiện giấy = (MWh/tấn giấy)
Hiện tại, Nhà máy sử dụng chỉ tiếu suất tiêu hao điện trung bình so sánh với suất tiêu hao điện hàng tháng. Điều này không quản ánh chính xác khi kết luận về hiệu quả năng lượng do không xét đến mối quan hệ giữa điện năng tiêu thụ và sản lượng thực tế tại mỗi tháng. Sau đây là kết tình toán và so sánh hiệu quả của hai tiêu chí suất tiêu hao điện trung bình và chỉ số năng lượng hiệu quả EnPIđiện giấy.
- Chỉ số hiệu quả năng lượng hơi tại phân xưởng giấy được xác định bằng lượng hơi (tấn hơi) để sản xuất 1 tấn giấy qua công thức:
EnPIhơi giấy=
Theo kết quả xây dựng đường cơ sở năng lượng thể hiện mối liên hệ giữa năng lượng hơi và sản lượng giấy sản xuất được biểu diễn bằng hàm tuyến tính:
Qhơi giấy = 2,426*Q1 - 178,324
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
Thay kết quả điện năng tiêu thụ vào công thức EnPIhơi giấy ta có:
Qhơi giấy = (tấn hơi/tấn giấy)
Hiện tại, Nhà máy sử dụng chỉ tiếu suất tiêu hao điện trung bình so sánh với suất tiêu hao hơi hàng tháng. Điều này không quản ánh chính xác khi kết luận về hiệu quả năng lượng do không xét đến mối quan hệ giữa lượng hơi tiêu thụ và sản lượng thực tế tại mỗi tháng. Sau đây là kết tình toán và so sánh hiệu quả của hai tiêu chí suất tiêu hao điện trung bình và chỉ số năng lượng hiệu quả EnPIhơi giấy.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page
Bảng 3. 11: Kết quả tính toán và so sánh kết quả suất tiêu hao năng lượng bằng phương pháp trung bình cộng và phương pháp dự báo cho năng lượng điện phân xưởng giấy
Thán g
Q1
(Giấy)
A thực tế
(MWh)
A dự báo (MWh)
Suất tiêu hao điện
hàng tháng (MWh/tấn
)
Suất tiêu hao điện trung bình(MWh/tấn
)
Đánh giá theo suất tiêu hao điện TB (Đạt/Khôn
g đạt)
Chỉ số hiệu quả năng lượng hàng
tháng (MWh/tấn)
Đánh giá theo chỉ số
hiệu quả năng lượng (Đạt/Không
đạt)
1 5.989 5.053 4.642 0,84 0,75 Không đạt 0,78 Không đạt
2 8.799 6.087 6.520 0,69 0,75 Đạt 0,74 Đạt
3 9.010 6.735 6.661 0,75 0,75 Đạt 0,74 Không đạt
4 9.247 6.823 6.819 0,74 0,75 Đạt 0,74 Không đạt
5 10.001 6.872 7.323 0,69 0,75 Đạt 0,73 Đạt
6 9.406 6.846 6.925 0,73 0,75 Đạt 0,74 Đạt
7 9.392 7.174 6.916 0,76 0,75 Không đạt 0,74 Không đạt
8 10.003 6.982 7.324 0,70 0,75 Đạt 0,73 Đạt
9 7.726 5.538 5.803 0,72 0,75 Đạt 0,75 Đạt
10 5.828 4.440 4.535 0,76 0,75 Không đạt 0,78 Đạt
11 8.264 6.598 6.162 0,80 0,75 Không đạt 0,75 Không đạt
12 9.358 7.784 6.893 0,83 0,75 Không đạt 0,74 Không đạt
Tổng 103.023 76.932 76.521
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page 86
Tính toán tương tự như đối với năng lượng điện ta có được kết quả tính toán EnPIhơi giấy cho năng lượng hơi như sau:
Bảng 3. 12: Kết quả tính toán và so sánh kết quả suất tiêu hao năng lượng bằng phương pháp trung bình cộng và phương pháp dự báo năng lượng hơi phân xưởng giấy
Thán g
Q1
(Giấy)
Q thực tế (tấn hơi)
Q dự báo (tấn
hơi)
Suất tiêu hao điện
hàng tháng
(Tấn hơi/tấn)
Suất tiêu hao điện trung
bình (Tấn hơi/tấn)
Đánh giá theo suất tiêu hao điện TB (Đạt/Không
đạt)
Chỉ số hiệu quả năng lượng hàng tháng (Tấn
hơi/tấn)
Đánh giá theo chỉ số
hiệu quả năng lượng (Đạt/Không
đạt)
1 5.989 17.663 14.353 2,95 1,25 Không đạt 2,40 Không đạt
2 8.799 6.087 21.171 1,02 1,25 Đạt 3,54 Đạt
3 9.010 6.735 21.684 1,12 1,25 Đạt 3,62 Đạt
4 9.247 6.823 22.257 1,14 1,25 Đạt 3,72 Đạt
5 10.001 6.872 24.087 1,15 1,25 Đạt 4,02 Đạt
6 9.406 6.846 22.643 1,14 1,25 Đạt 3,78 Đạt
7 9.392 7.174 22.610 1,20 1,25 Đạt 3,78 Đạt
8 10.003 6.982 24.092 1,17 1,25 Đạt 4,02 Đạt
9 7.726 5.538 18.566 0,92 1,25 Đạt 3,10 Đạt
10 5.828 4.440 13.962 0,74 1,25 Đạt 2,33 Đạt
11 8.264 6.598 19.872 1,10 1,25 Đạt 3,32 Đạt
12 9.358 7.784 22.527 1,30 1,25 Không đạt 3,76 Đạt
Tổng 103.023 76.932 247.825
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page 87
Căn cứ từ kết quả so sánh suất tiêu hao điện trung bình và EnPIđiệngiấy; suất tiêu hao hơi trung bình và chỉ số EnPI hơi giấy giữa các tháng trong năm 2015 ở Bảng 3.10 và bảng 3.11 cho thấy những vấn đề sau: Vào tháng 3 và 4 năm 2015, suất tiêu hao điện nhỏ hơn suất tiêu hao trung bình dẫn đến kết luận hiệu quả, trong khi suất tiêu hao các tháng này lớn hơn EnPIđiện giấy. Tháng 10 suất tiêu hao thực tế cao hơn suất tiêu hao trung bình dẫn đến kết luận không hiệu quả, trong khi suất tiêu hao tháng này nhỏ hơn chỉ số hiệu quả năng lượng EnPIđiện giấy. Nhận thấy đây là tháng có sản lượng thấp nên năng lượng tiêu thụ tính trên 1 tấn giấy sản phẩm sẽ tăng, nhưng việc so sánh theo suất tiêu hao trung bình thì không đổi giữa các tháng. Tương tự kết quả đối với năng lượng hơi ta thấy tháng 12 suất tiêu hao hơi thực tế lớn hơn suất tiêu hao hơi trung bình dẫn đến kết quả không đạt, tuy nhiên suất tiêu hao hơi thực tế nhỏ hơn chỉ số hiệu quả năng lượng
Như vậy, so với suất tiêu hao trung bình, EnPIđiện giấy, EnPIhơi giấy phản ánh chính xác hơn lượng điện và hơi sử dụng để sản xuất 1 tấn giấy sản phẩm.
Hình 3. 19: Biểu đồ so sánh suất tiêu hao năng lượng trung bình và chỉ số hiệu quả năng lượng EnPI điên
Hình 3. 20: Biểu đồ so sánh suất tiêu hao năng lượng trung bình và chỉ số hiệu quả năng lượng EnPI hơi
Như vậy, với mỗi mức sản lượng giấy khác nhau thì EnPIđiện giấy và EnPIhơi giấy có giá trị khác nhau. Chỉ số này được sử dụng để đánh giá hiệu quả năng lượng tại đơn vị, thông qua so sánh giữa EnPIđiện giấy, EnPIhơi giấy và cùng kì với suất tiêu hao điện thực tế.
Việc đánh giá này được thực hiện ở nội dung “CHECK – KIỂM TRA”. Và ông Nguyễn Minh Tuấn có trách nhiệm phân tích nhằm xác định hiệu quả năng lượng và tiến hành các hành động khắc phục phòng ngừa.
3.2.3.2. Thiết lập đường cơ sở năng lượng và chỉ số hiệu quả năng lượng (EnPI) cho điện năng và năng lượng hơi tiêu thụ tại phân xưởng bột
a. Thiết lập đường cơ sở năng lượng cho phân xưởng bột
Sản lượng bột giấy phụ thuộc vào tình hình sản xuất của nhà máy giấy hoặc đơn đặt hàng từ bên ngoài, nên sản lượng bột giấy các thàng không giống nhau. Do đó sử dụng mô hình hồi quy nhằm chuẩn hóa đường cơ sở năng lượng này.
Căn cứ vào số liệu thu thập về tình hình tiêu thụ điện năng, hơi và sản lượng giấy của phân xưởng bột trong năm 2015, có thể thấy được mối quan hệ đồng biến giữa biến sản lượng bột giấy(Q2) và tiêu thụ điện năng, hơi tại phân xưởng bột
Do mối quan hệ giữa năng lượng tiêu thụ và sản lượng bột giấy có quan hệ đồng biến với nhau nên ta sẽ xây dựng dạng hàm tuyến tính.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường_D7QLNL1 Page