I. DSM Là Gì Tổng Quan Lợi Ích Cho Lưới Điện 35kV
DSM (Demand Side Management) hay Quản lý nhu cầu điện năng là một tập hợp các giải pháp kỹ thuật, công nghệ, kinh tế và xã hội nhằm sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm. DSM nằm trong chương trình tổng thể Quản lý nguồn cung cấp (SSM) và Quản lý nhu cầu sử dụng điện năng (DSM). Trước đây, để đáp ứng nhu cầu điện, chúng ta tập trung vào việc xây dựng thêm các nhà máy điện. Tuy nhiên, với tốc độ tăng trưởng phụ tải cao, nguồn năng lượng hóa thạch cạn kiệt và các vấn đề môi trường, DSM trở thành một giải pháp quan trọng. DSM giúp giảm vốn đầu tư xây dựng nhà máy điện, tiết kiệm tài nguyên và giảm ô nhiễm. Thực tế cho thấy DSM có thể giảm ≥ 10% nhu cầu dùng điện với chi phí thấp hơn nhiều so với xây dựng nguồn và lưới điện mới. DSM được xây dựng trên cơ sở nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng và điều khiển nhu cầu dùng điện một cách kinh tế nhất.
1.1. Định nghĩa và vai trò của DSM trong hệ thống điện
DSM không chỉ là tiết kiệm điện, mà còn là quản lý nhu cầu điện một cách thông minh. Nó bao gồm các biện pháp từ nâng cao hiệu suất sử dụng điện của các hộ tiêu thụ đến điều khiển phụ tải điện cho phù hợp với khả năng cung cấp. DSM đóng vai trò quan trọng trong việc giảm áp lực lên lưới điện, đặc biệt là trong bối cảnh tăng trưởng phụ tải nhanh chóng và nguồn cung hạn chế. Chương trình DSM còn bao gồm nhiều biện pháp khác nhằm khuyến khích khách hàng tình nguyện cải tiến cách tiêu thụ điện của mình mà không ảnh hưởng tới chất lượng hoặc sự hài lòng của khách hàng. Xét trên quan điểm toàn xã hội thì việc đầu tư các biện pháp để sử dụng hợp lý năng lượng hoặc làm giảm nhu cầu sử dụng năng lượng ở phía khách hàng thì ít tốn kém hơn việc xây dựng một nguồn năng lượng mới hoặc phát nhiều công suất điện hơn.
1.2. Tại sao các công ty điện lực cần quan tâm đến DSM
Dưới các điều kiện luật pháp thông thường, DSM không phải là lợi ích tài chính của một Công ty cung cấp dịch vụ Điện lực. Nhu cầu về điện giảm sẽ làm giảm bớt lợi nhuận và doanh thu của một Công ty cung cấp dịch vụ Điện lực. Với ý nghĩa là một cuộc cách mạng về tư duy, một số nước có nền công nghiệp phát triển trên thế giới đã xử lý bằng cách sửa đổi các điều kiện luật pháp để DSM đã trở thành một lĩnh vực hoạt động lớn và tăng trưởng nhanh chóng. Thay vì chỉ tập trung vào việc bán nhiều điện, các công ty điện lực nên xem DSM như một cơ hội để tối ưu hóa chi phí, cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và bảo vệ môi trường. Các chương trình DSM sẽ mang lại các lợi ích cho cả Công ty Điện lực và khách hàng. Với ý nghĩa là một cuộc cách mạng về tư duy, các Công ty cung cấp dịch vụ Điện lực ở các nước có nền công nghiệp phát triển trên thế giới ngày nay không còn coi bán được nhiều điện là những hoạt động kinh doanh cơ bản của họ nữa.
II. Vấn Đề Tổn Thất Điện Năng Lưới Trung Áp 35kV Nguyên Nhân
Tổn thất điện năng trong hệ thống điện, đặc biệt là ở lưới điện trung áp 35kV, là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết. Tổn thất này không chỉ làm tăng chi phí vận hành mà còn ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và tuổi thọ của thiết bị. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng không chỉ hạ giá thành điện mà còn cải thiện chất lượng điện năng. Tổn thất điện năng trong hệ thống Điện nói chung và lưới điện phân phối Trung áp nói riêng luôn luôn là mối quan tâm thiết thực trong vận hành cũng như trong sản xuất kinh doanh điện năng, tổn thất điện năng không chỉ làm phát nóng các thiết bị điện gây ảnh hưởng đến chất lượng, tuổi thọ mà còn có thể gây hư hỏng thiết bị, đồng thời làm giảm hiệu suất của thiết bị và khả năng truyền tải của dây dẫn làm tăng chi phí vận hành, tăng chi phí đầu tư nguồn điện và lưới điện truyền tải từ đó tăng giá thành điện năng. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng không những có nghĩa làm hạ giá thành điện năng sản xuất, mà còn góp phần hạ thấp công suất các nguồn và cải thiện chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng.
2.1. Các yếu tố gây ra tổn thất điện năng kỹ thuật
Tổn thất điện năng kỹ thuật chủ yếu do dòng điện chạy qua các phần tử của lưới điện gây ra. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm điện trở của dây dẫn, tổn thất trong máy biến áp (MBA), và các thiết bị điện khác. Để giảm tổn thất kỹ thuật, cần sử dụng vật liệu dẫn điện tốt, tối ưu hóa thiết kế lưới điện và bảo trì định kỳ các thiết bị. Về lâu dài, các biện pháp giảm tổn thất điện năng kỹ thuật mới là cơ bản, tuy nhiên để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng kỹ thuật đòi hỏi có vốn đầu tư lớn cho công nghệ chế tạo các thiết bị điện, dây dẫn có độ dẫn điện tốt.
2.2. Tổn thất điện năng thương mại và các giải pháp giảm thiểu
Tổn thất điện năng thương mại bao gồm các yếu tố như trộm cắp điện, sai số của công tơ và các lỗi trong quá trình quản lý. Để giảm tổn thất thương mại, cần tăng cường kiểm tra, giám sát, sử dụng công tơ điện tử thông minh và nâng cao ý thức sử dụng điện tiết kiệm của người dân. Cho đến nay hiệu quả của các biện pháp giảm tổn thất chủ yếu vẫn thuộc về các biện pháp giảm tổn thất điện năng thương mại.
III. Cách Đánh Giá Tác Động Của DSM Đến Tổn Thất Điện Năng
Đánh giá tác động của DSM đến tổn thất điện năng là bước quan trọng để xác định hiệu quả của các chương trình DSM. Phương pháp đánh giá bao gồm việc phân tích sự thay đổi của đồ thị phụ tải dưới tác động của DSM và so sánh tổn thất điện năng trước và sau khi áp dụng DSM. Chương trình DSM là các giải pháp quản lý nhu cầu điện năng từ đó làm thay đổi hình dáng đồ thị phụ tải, tức thay đổi nhu cầu sử dụng điện và do đó tổn thất điện năng trên lưới điện cũng thay đổi. Từ đó ta đánh giá được ảnh hưởng của DSM đến tổn thất điện năng.
3.1. Xây dựng mô hình hóa lưới điện trung áp 35kV
Mô hình hóa lưới điện là bước đầu tiên để đánh giá tác động của DSM. Mô hình cần bao gồm thông tin về cấu trúc lưới, thông số kỹ thuật của các thiết bị và dữ liệu phụ tải. Các phần mềm chuyên dụng như PSS/ADEPT có thể được sử dụng để mô phỏng và tính toán tổn thất điện năng.
3.2. Phân tích đồ thị phụ tải trước và sau khi áp dụng DSM
Việc phân tích đồ thị phụ tải giúp xác định sự thay đổi về nhu cầu điện năng dưới tác động của DSM. Các chương trình DSM thường làm giảm phụ tải đỉnh và dịch chuyển phụ tải sang các giờ thấp điểm, từ đó làm giảm tổn thất điện năng. Sự chênh lệch lớn giữa phụ tải ngày này với ngày kia, giữa các giời khác nhau trong một ngày, có thể cung cấp những cơ hội đáng kể để giải pháp quản lý nhu cầu điện năng đạt hiệu quả cao.
3.3. Tính toán và so sánh tổn thất điện năng trong các trường hợp
Sau khi có được đồ thị phụ tải trước và sau khi áp dụng DSM, cần tính toán tổn thất điện năng trong cả hai trường hợp. Sự khác biệt về tổn thất điện năng sẽ cho thấy hiệu quả của các chương trình DSM trong việc giảm tổn thất điện năng trên lưới điện trung áp 35kV.
IV. Ứng Dụng DSM Thực Tế Phân Tích Lưới Điện Bắc Kạn 35kV
Luận văn trình bày một phương pháp đánh giá tác động của DSM đến tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối. Các số liệu đầu vào phục vụ việc tính toán trong luận văn là các số liệu thực tế trên lưới phân phối tỉnh Bắc Kạn. Các kết quả tính toán và đánh giá trình bày trong luận văn sẽ là một trong các cơ sở được bình xét trong quá trình tìm kiếm các giải pháp giảm tổn thất điện năng cho Công ty điện lực và nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho các khách hàng sử dụng điện. Nghiên cứu, đánh giá tác động của DSM tới tổn thất lưới điện phân phối Trung áp 35 kV tỉnh Bắc Kạn do Công ty Điện lực Bắc Kạn quản lý.
4.1. Tổng quan về lưới điện phân phối 35kV tỉnh Bắc Kạn
Lưới điện phân phối Trung thế tỉnh Bắc Kạn có 14 lộ xuất tuyến, đặc điểm phụ tải trên các xuất tuyến là tương đối giống nhau đó là: (i) mỗi lộ đường dây cung cấp thành phố Bắc Kạn và nhiều huyện của tỉnh; (ii) tỷ lệ điện sử dụng mục đích sinh hoạt lớn, tỷ lệ điện sử dụng cho mục đích công nghiệp, thương mại thấp; (iii) ĐTPT có hình dạng giống nhau; (iv) thời điểm xuất hiện công suất cực đại và công suất cực tiểu gần trùng nhau; (v) chênh lệch công suất cực đại và công suất cực tiểu lớn.
4.2. Đánh giá tác động của DSM đến phụ tải điển hình ở Bắc Kạn
Do đó trong khuôn khổ luận văn này tác giả chọn xuất tuyến 373 trạm E26.1 phần cung cấp điện cho thành phố Bắc Kạn bao gồm: 25 phụ tải, tron đó 23 phụ tải là 23 TBA với 23 máy. Tổng công suất lắp đặt: 3.125 kVA và 02 phụ tải là 02 nhánh đường dây cung cấp cho huyện Chợ Mới và huyện Na Rì làm đại diện để tính toán. Trong luận văn này, tôi xây dựng quan hệ giữa sự biến đổi của ĐTPT điển hình trong vận hành dưới tác động của DSM và các chỉ tiêu KT-KT của HTCCĐT để đánh giá tác động của DSM đến tổn thất điện năng. Lưới điện được xét trong luận văn là một phần lộ xuất tuyến 373 E26 (lộ 35kV), đại diện cho lưới điện tỉnh Bắc Kạn. Số liệu phục vụ tính toán trong luận văn được lấy từ số liệu thực tế trên lưới điện phân phối Trung áp 35 kV tỉnh Bắc Kạn năm 2019.
V. Giải Pháp DSM Hiệu Quả Cho Lưới Điện Trung Áp 35kV
Giải pháp DSM hiệu quả cho lưới điện trung áp 35kV cần dựa trên việc phân tích đặc điểm phụ tải và tiềm năng tiết kiệm năng lượng của từng khu vực. Cần lựa chọn các biện pháp phù hợp như khuyến khích sử dụng thiết bị hiệu suất cao, áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng (TOU), và triển khai các chương trình quản lý phụ tải.
5.1. Khuyến khích sử dụng thiết bị điện hiệu suất cao
Việc khuyến khích người dân và doanh nghiệp sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao (ví dụ: đèn LED, máy điều hòa tiết kiệm điện) giúp giảm nhu cầu điện năng tổng thể và làm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện.
5.2. Áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng TOU
Giá điện TOU khuyến khích người tiêu dùng dịch chuyển phụ tải từ giờ cao điểm sang giờ thấp điểm, giúp làm phẳng đồ thị phụ tải và giảm tổn thất điện năng.
5.3. Quản lý phụ tải trực tiếp và gián tiếp
Quản lý phụ tải trực tiếp (ví dụ: điều khiển từ xa các thiết bị điện) và gián tiếp (ví dụ: cung cấp thông tin về sử dụng điện) giúp điều chỉnh nhu cầu điện năng và giảm tổn thất điện năng.
VI. Kết Luận DSM Tương Lai Lưới Điện Trung Áp 35kV
DSM đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả hoạt động của lưới điện trung áp 35kV. Việc triển khai các chương trình DSM cần được thực hiện một cách bài bản và có sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan. Trong tương lai, với sự phát triển của lưới điện thông minh và các công nghệ mới, DSM sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng hơn nữa.
6.1. Tóm tắt các kết quả đạt được và hạn chế
Các kết quả đạt được từ việc triển khai DSM bao gồm giảm tổn thất điện năng, giảm áp lực lên lưới điện, và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế như thiếu vốn đầu tư, thiếu thông tin về các biện pháp tiết kiệm năng lượng, và thiếu sự phối hợp giữa các bên liên quan.
6.2. Đề xuất và kiến nghị cho tương lai phát triển DSM
Để phát triển DSM một cách bền vững, cần tăng cường đầu tư vào các chương trình DSM, nâng cao nhận thức của người dân về tiết kiệm năng lượng, và xây dựng một hệ thống pháp lý hoàn chỉnh để khuyến khích và hỗ trợ các hoạt động DSM. Ngày nay, DSM cung cấp một giải pháp khả thi cho một số vấn đề lớn mà các công ty cung cấp dịch vụ điện lực đang phải đương đầu.
