CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG [6] 1.1 Các khái niệm cơ bản - Thuật ngữ Dự báo bắt nguồn từ hai chữ Hy Lạp “PRO- GROSIS”, có ý nghĩa là biết trước, nói lên một thuộc tính không thể thiếu được của bộ não con người. Đó là sự phản ánh vượt trước hình thành trong quá trình phát triển của nhân loại qua nhiều thế kỉ. Cho đến nay nhu cầu dự báo đã trở nên hết sức cần thiết ở mọi lĩnh vực. Như vậy, dự báo là sự tiên đoán có khoa học mang tính xác suất và phương án trong khoảng thời gian hữu hạn về tương lai của đối tượng nghiên cứu.
Xét cụ thể các tính chất của dự báo: - Tính tiên đoán: tiên đoán trước sự vận động của đối tượng nghiên cứu trong tương lai, đó là ý thức chủ quan của con người dựa trên một số cơ sở nhất định. - Tính xác suất: vì dự báo dựa trên việc xử lí chuỗi thông tin bao hàm cả hai yếu tố ngẫu nhiên và xu thế phát triển nên kết quả khi tiên liệu so với thực tế vận động chắc chắn có sự chênh lệch mang tính xác suất. - Tính phương án: dự báo được thể hiện bằng nhiều dạng kết quả có thể xảy ra trong tương lai (dạng định tính, định lượng, khoảng, điểm,.) - Tính chất thời gian hữu hạn: sự chênh lệch giữa thời điểm dự báo và thời điểm hiện tại được gọi là khoảng cách dự báo (tầm xa của dự báo), khoảng cách này không thể tùy tiện mà nó phụ thuộc vào mức độ ổn định của đối tượng trong quá trình phát triển. Vì vậy, dự báo được tiến hành với khoảng cách dự báo thích hợp tương ứng với một khoảng thời gian hữu hạn nào đó.
Nguyễn Thị Thanh Loan - Lớp cao học HTĐ 2003 - 2005 5 1.2 Tầm quan trọng của dự báo Đối với ngành năng lượng nói chung và ngành điện nói riêng tồn tại các dạng dự báo khác nhau như: - Dự báo sự thay đổi công suất tác dụng theo chu kỳ thời gian nhất định như theo giờ, theo từng phút hay từng giây tùy theo mức độ vận hành hay lên kế hoạch vận hành. - Dự báo công suất cực đại/cực tiểu có thể xảy ra trong một chu kỳ thời gian (như năm, mùa, quý, tháng, tuần, ngày…). - Dự báo điện năng sẽ tiêu thụ trong khoảng thời gian nhất định tương tự như với dự báo công suất cực đại. Ngoài ra, người ta sử dụng một đơn vị dự báo khác có liên quan trực tiếp đến dự báo điện năng và dự báo công suất cực đại là dự báo hệ số phụ tải – số giờ sử dụng công suất cực đại của hệ thống điện.
Đối với các hệ thống điện lớn tương tự như hệ thống điện toàn quốc của Việt Nam, dự báo nhu cầu tiêu thụ điện, công suất cực đại hay đồ thị phụ tải theo thời gian cũng có thể được xác định từ các dự báo của các hệ thống điện con tham gia trong hệ thống điện lớn. Nếu thực hiện được như vậy, quy mô của bài toán sẽ tăng lên theo cấp số nhân nhưng ngược lại kết quả dự báo sẽ có độ chính xác cao hơn. Trong trường hợp này người ta sẽ đưâ thêm một khái niệm mới là hệ số đồng thời để so sánh độ lệch pha giữa các hệ thống điện con với nhau và qua đó hiệu ứng liên kết hệ thống điện sẽ được thể hiện rõ qua việc so sánh tổng công suất cực đại của các hệ thống điện con bao giờ cũng lớn hơn giá trị công suất cực đại của hệ thống điện hợp nhất. Dự báo nhu cầu điện năng được chia thành: Dự báo ngắn hạn, trung hạn và dài hạn.
Nguyễn Thị Thanh Loan - Lớp cao học HTĐ 2003 - 2005 6 - Dự báo ngắn hạn (giờ, ngày, tháng, mùa, năm): chủ yếu phục vụ việc điều hành sản xuất, vận tải và phân phối năng lượng, phục vụ cho nhu cầu trực tiếp của sản xuất và đời sống, lập kế hoạch sản xuất và kinh doanh. - Dự báo trung hạn (từ 3 đến 10 năm) thường phục vụ cho việc phân bổ vốn đầu tư, lập cân bằng giữa cung và cầu năng lượng, lập kế hoạch xây dựng và theo dõi tiến độ xây dựng của các công trình, kế hoạch đại tu sửa chữa nâng cấp thiết bị, chuẩn bị xây dựng các qui hoạch dài hạn. - Dự báo dài hạn: từ 10 năm đến 25-30 năm, nhằm định hướng cho sự phát triển của ngành để hoạch định những chiến lược chính sách lớn đảm bảo phát triển bền vững cho toàn bộ hệ thống năng lượng nhiên liệu, đảm bảo an toàn về cung cấp năng lượng, sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng sơ cấp, giảm thiểu tác động của các công trình năng lượng lên môi trường sinh thái. Đối với các hệ thống điện có quy mô lớn (hàng chục GW), đôi khi người ta còn sử dụng khái niệm dự báo cực ngắn hạn/dự báo trực thông (hot-line) trong các hệ thống điều khiển SCADA phức tạp.
Tham khảo các tài liệu khoa học trên thế giới cho thấy, tốc độ thay đổi phụ tải của các hệ thống điện cực lớn về mặt giá trị tuyệt đối có thể hàng nghìn MW trong một giờ thậm chí vài phút đòi hỏi người vận hành hệ thống phải có kế hoạch vận hành hết sức linh hoạt và tin cậy thì mới đảm bảo độ an toàn, tin cậy và ổn định cho hệ thống điện được. Dự báo trung hạn và dài hạn là hết sức cần thiết và có vai trò hết sức quan trọng trong công tác nghiên cứu các xu thế có thể xảy ra ở cấp vĩ mô và vi mô của nền kinh tế nhằm đạt được tính tối ưu trong quá trình phát triển. Thời gian dự báo càng xa, sai lệch sẽ càng lớn, tác động của các yếu tố bất định càng nhiều. Nguồn gốc của những yếu tố bất định có thể rất khác nhau: từ biến động của khí hậu, thời tiết (với dự báo ngắn hạn) đến tình hình kinh tế, tài chính (với dự báo trung hạn) và biến động chính trị xã hội (với dự Nguyễn Thị Thanh Loan - Lớp cao học HTĐ 2003 - 2005 7 báo dài hạn).
Vì vậy khi dự báo nhất là những dự báo trung hạn và dài hạn, thông thường người ta xác định một dải thông số (thấp, trung bình (cơ sở), cao) của số liệu dự báo thay vì một trị số dự báo cố định. Thời gian càng xa, sự biến động của biến dự báo (thấp, cao) càng lớn.3 Cơ sở lý thuyết của dự báo Để tiến hành dự báo nhu cầu điện cho tương lai, điều cần thiết là hiểu được tại sao tiêu thụ năng lượng nói chung hay tiêu thụ điện nói riêng của một quốc gia hay một ngành riêng biệt nào đó lại biến đổi theo thời gian và quá trình biến đổi này diễn ra như thế nào? Hay nói cách khác là để nâng cao chất lượng của các dự báo nhu cầu năng lượng, ta cần phải nắm được cơ chế biến động của nó. Trước hết, cần phân tích sự biến đổi theo thời gian của nhu cầu năng lượng, đánh giá sự biến đổi, quy luật và cơ chế của quá trình biến đổi đó. Việc phân tích có thể thực hiện theo từng lĩnh vực, ngành tiêu thụ năng lượng hoặc ở tầm vĩ mô có xét đến những cơ chế chính sách lớn điều tiết sự tăng trưởng của nhu cầu năng lượng như chính sách giá cả, cơ chế khuyến khích đầu tư, chính sách tiết kiệm và quản lí nhu cầu năng lượng (DSM), liên hệ giữa tiêu thụ năng lượng với tăng trưởng dân số và hoạt động kinh tế, ảnh hưởng của những thành tựu mới của khoa học và công nghệ lên quá trình sản xuất và tiêu thụ năng lượng.
Để đánh giá nhu cầu năng lượng cho tương lai phải phân tích các dữ liệu của quá khứ, lí giải những biến động trong tiêu thụ năng lượng của quá khứ ở từng ngành cũng như ở tầm vĩ mô của toàn quốc, thậm chí có xét đến khả năng trao đổi năng lượng với các nước láng giềng và trong khu vực. Trên cơ sở nghiên cứu phân tích dữ liệu của quá khứ, xác định qui luật biến thiên của từng dạng năng lượng trong mối tương quan với chỉ tiêu phát triển kinh tế và xã hội, với các dạng năng lượng khác. Những qui luật nghiệm thấy trong quá Nguyễn Thị Thanh Loan - Lớp cao học HTĐ 2003 - 2005 8 khứ có thể sẽ thay đổi trong tương lai tuỳ thuộc vào sự thay đổi của cơ cấu kinh tế, thành phần dân cư và các tác động của những thành tựu mới về khoa học công nghệ tác động lên quá trình phát triển, sản xuất và tiêu thụ năng lượng trong tương lai. Vì vậy, để dự báo nhu cầu năng lượng cho một giai đoạn nào đó trong tương lai, ngoài những thông tin, những qui luật đã rút được từ phân tích quá khứ, cần phải có những thông tin về định hướng phát triển kinh tế xã hội trong tương lai, những chuyển dịch trong cơ cấu kinh tế, trong thành phần dân cư, những chính sách lớn liên quan đến ngành năng lượng như cơ chế đầu tư, mở rộng sự tham gia của nhiều thành phần kinh tế trong và ngoài nước vào hoạt động năng lượng, mức tăng dân số và mức sống kinh tế văn hoá, chính sách đảm bảo năng lượng cho những vùng nghèo khó, kém phát triển.
Nguyễn Thị Thanh Loan - Lớp cao học HTĐ 2003 - 2005 9 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG 2.1 Tổng quan về dự báo nhu cầu điện năng [6] Tiến trình hoạch định công nghiệp điện bắt đầu bằng việc dự báo nhu cầu phụ tải. Nhu cầu điện năng khởi đầu các hoạt động thiết thực để đưa vào hay loại trừ bớt công suất nguồn phát, truyền tải hay phân phối. Do thời gian xây dựng là dài nên đòi hỏi cần thiết lập và xây dựng trang thiết bị tiện ích mới, những quyết định này cần phải được đưa ra trước từ 2 - 10 năm trước khi xây dựng một nhà máy mới cần thiết.1 minh hoạ phạm vi điển hình về thời gian xây dựng một số công trình.1 Thời gian xây dựng một số công trình (tham khảo) Loại hình công trình Thời gian xây dựng (năm) Nhiệt điện đốt than 2 - 4 năm Nhiệt điện - tuabin hơi 2 - 3 năm Đường dây truyền tải 1 - 2 năm Mở rộng lưới phân phối 1 - 2 năm Những khoảng thời gian xây dựng dài đòi hỏi tầm phạm vi cho hoạch định thiết thực ít nhất là 10 năm.