Tổng quan nghiên cứu

Tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối là một trong những vấn đề quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế và chất lượng cung cấp điện. Theo báo cáo của ngành điện, tỷ lệ tổn thất điện năng lưới phân phối tại Việt Nam tính đến cuối năm 2016 là khoảng 7,57%, trong đó Điện lực Đức Linh thuộc Công ty Điện lực Bình Thuận có tỷ lệ tổn thất còn khá cao, đạt 7,09% vào năm 2017. Lưới điện phân phối tại đây có đặc điểm bán kính cấp điện trung hạ thế lớn, đường dây vận hành lâu năm và thường xuyên quá tải, gây ra tổn thất điện năng vượt mức quy định.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích thực trạng tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối tại Điện lực Đức Linh, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu tổn thất, nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưới điện trung hạ áp tại hai huyện Đức Linh và Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận, trong giai đoạn 2015-2020.

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc hệ thống hóa các giải pháp giảm tổn thất điện năng phù hợp với đặc thù lưới điện phân phối địa phương, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn quan trọng giúp Công ty Điện lực Bình Thuận thực hiện hiệu quả các kế hoạch giảm tổn thất theo lộ trình của Tổng công ty Điện lực miền Nam. Các chỉ số như tỷ lệ tổn thất điện năng, công suất cực đại, và độ sụt áp được sử dụng làm metrics đánh giá hiệu quả các giải pháp đề xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết cơ bản về tổn thất điện năng trong hệ thống điện, phân loại tổn thất thành tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại. Tổn thất kỹ thuật bao gồm tổn thất phụ thuộc dòng điện (do điện trở dây dẫn, máy biến áp) và tổn thất phụ thuộc điện áp (tổn thất không tải, vầng quang điện). Tổn thất thương mại liên quan đến các vấn đề quản lý như sai số đo đếm, trộm cắp điện, và chậm thanh toán.

Ngoài ra, luận văn áp dụng các mô hình phân tích kỹ thuật như mô phỏng phân bố công suất (Load Flow), phân tích điểm dừng tối ưu (TOPO), và tối ưu hóa vị trí đặt tụ bù (CAPO) trên phần mềm PSS/ADEPT. Các khái niệm chính bao gồm: tổn thất điện năng (TTĐN), công suất tác dụng (CSTD), công suất phản kháng (CSPK), máy biến áp (MBA), và lưới điện phân phối (LĐPP).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực tế từ hệ thống lưới điện phân phối tại Điện lực Đức Linh, bao gồm số liệu kỹ thuật về đường dây, trạm biến áp, công suất tiêu thụ, và tổn thất điện năng giai đoạn 2015-2017. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ lưới điện trung hạ áp do Điện lực Đức Linh quản lý, với hơn 1.300 km đường dây và gần 1.000 trạm biến áp.

Phương pháp phân tích chính là mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT 5.0, sử dụng các module Load Flow, CAPO, TOPO để tính toán tổn thất điện năng, đánh giá hiệu quả các giải pháp kỹ thuật như giảm bán kính cấp điện, thay thế máy biến áp cũ, và xử lý các trạm quá tải, trạm non tải. Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2017 đến 2018, với các bước thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ tổn thất điện năng còn cao: Tỷ lệ tổn thất điện năng tại Điện lực Đức Linh giảm từ 8,16% năm 2015 xuống còn 7,09% năm 2017, tuy nhiên vẫn vượt mức trung bình toàn Công ty Điện lực Bình Thuận (6,33% năm 2017). Tổn thất trung áp chiếm khoảng 4,1%, tổn thất hạ áp quy về điện nhận chiếm gần 3%.

  2. Bán kính cấp điện trung hạ thế lớn: Một số tuyến dây trung thế có bán kính cấp điện lên đến gần 50 km, vượt xa quy định, làm tăng tổn thất do dòng điện lớn và độ sụt áp cao (độ sụt áp cuối tuyến có thể lên đến 8,57%).

  3. Phân bố phụ tải không đồng đều: Phụ tải dân cư chiếm tỷ trọng lớn nhất (~57%), tiếp theo là phụ tải công nghiệp xây dựng (~35%). Công suất cực đại tăng trưởng khoảng 10%/năm, với thời gian sử dụng công suất cực đại khoảng 7.000 giờ/năm, tạo áp lực lớn lên lưới điện.

  4. Hiệu quả các giải pháp kỹ thuật: Việc áp dụng các giải pháp như giảm bán kính cấp điện hạ thế, thay thế máy biến áp vận hành lâu năm, xử lý các trạm quá tải và trạm non tải đã giúp giảm tổn thất điện năng trung bình 0,53%/năm trong giai đoạn 2015-2017.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tổn thất điện năng cao là do đặc điểm địa lý rộng lớn, mật độ dân cư thưa thớt, và lưới điện phân phối trải dài với nhiều tuyến dây dài, gây tổn thất điện trở lớn. So với các nghiên cứu trong khu vực, tỷ lệ tổn thất tại Điện lực Đức Linh vẫn cao hơn mức trung bình, phản ánh nhu cầu cấp thiết phải cải tạo và nâng cấp lưới điện.

Việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT cho phép mô phỏng chính xác tổn thất trên từng phần tử lưới điện, từ đó xác định các điểm tổn thất lớn và đề xuất giải pháp phù hợp. Kết quả mô phỏng cho thấy giảm bán kính cấp điện và thay thế máy biến áp cũ có thể giảm tổn thất điện năng từ 0,3% đến 0,5%, đồng thời nâng cao độ tin cậy và chất lượng điện áp.

Biểu đồ tổn thất điện năng theo năm và theo cấp điện áp minh họa rõ xu hướng giảm tổn thất nhờ các giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành. Bảng số liệu chi tiết về tổn thất từng tuyến dây và trạm biến áp giúp ưu tiên đầu tư cải tạo các khu vực có tổn thất cao nhất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thu ngắn bán kính cấp điện hạ thế: Tái cấu trúc lưới điện bằng cách chia nhỏ các khu vực cấp điện, giảm chiều dài đường dây hạ thế nhằm giảm tổn thất điện trở. Mục tiêu giảm tổn thất hạ áp ít nhất 0,2% trong giai đoạn 2018-2020, do Điện lực Đức Linh phối hợp với các phòng ban kỹ thuật thực hiện.

  2. Thay thế máy biến áp vận hành lâu năm: Ưu tiên thay thế các máy biến áp có tuổi thọ trên 20 năm, đặc biệt là các trạm có công suất lớn và tổn thất cao. Kế hoạch thực hiện trong năm 2020 với mục tiêu giảm tổn thất máy biến áp ít nhất 0,15%.

  3. Xử lý các trạm quá tải và trạm non tải: Cân bằng tải giữa các trạm biến áp, nâng cấp hoặc di dời các trạm quá tải, đồng thời loại bỏ hoặc hợp nhất các trạm non tải để tối ưu hóa vận hành. Thời gian thực hiện từ 2018 đến 2020, nhằm giảm tổn thất kỹ thuật và tăng độ tin cậy lưới điện.

  4. Tăng cường bù công suất phản kháng: Lắp đặt và tối ưu hóa vị trí đặt tụ bù trung thế và hạ thế để cải thiện hệ số công suất, giảm tổn thất công suất phản kháng. Mục tiêu nâng hệ số công suất trung bình lên 0,98 và giảm tổn thất khoảng 0,1% trong giai đoạn 2018-2020.

  5. Nâng cao công tác quản lý và giám sát: Áp dụng hệ thống đo đếm điện tử hiện đại, tăng cường kiểm tra, giám sát để giảm tổn thất thương mại. Đào tạo nhân viên kỹ thuật và kinh doanh nhằm nâng cao nhận thức và hiệu quả quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ kỹ thuật và quản lý điện lực: Luận văn cung cấp các giải pháp kỹ thuật và quản lý cụ thể giúp cải thiện hiệu quả vận hành lưới điện phân phối, phù hợp với thực tế các đơn vị điện lực địa phương.

  2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo hữu ích về lý thuyết tổn thất điện năng, phương pháp mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT và các giải pháp giảm tổn thất thực tiễn.

  3. Các nhà hoạch định chính sách năng lượng: Cung cấp cơ sở dữ liệu và phân tích thực trạng tổn thất điện năng, hỗ trợ xây dựng các chính sách phát triển lưới điện bền vững và hiệu quả.

  4. Doanh nghiệp cung cấp thiết bị điện và giải pháp công nghệ: Tham khảo nhu cầu cải tạo, nâng cấp lưới điện và các giải pháp kỹ thuật được đề xuất để phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tổn thất điện năng là gì và tại sao cần giảm?
    Tổn thất điện năng là phần điện năng bị mất mát trong quá trình truyền tải và phân phối do các yếu tố kỹ thuật và phi kỹ thuật. Giảm tổn thất giúp tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu quả sử dụng điện và bảo vệ môi trường.

  2. Phần mềm PSS/ADEPT có vai trò gì trong nghiên cứu?
    PSS/ADEPT là công cụ mô phỏng và phân tích lưới điện phân phối, giúp tính toán tổn thất điện năng, đánh giá hiệu quả các giải pháp kỹ thuật như đặt tụ bù, tối ưu điểm dừng lưới, từ đó hỗ trợ quyết định đầu tư và vận hành.

  3. Nguyên nhân chính gây tổn thất điện năng tại Điện lực Đức Linh là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là do bán kính cấp điện lớn, đường dây và máy biến áp vận hành lâu năm, quá tải, cùng với tổn thất thương mại do quản lý chưa chặt chẽ.

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm tổn thất điện năng?
    Giảm bán kính cấp điện hạ thế và thay thế máy biến áp cũ được đánh giá là giải pháp có hiệu quả cao, giúp giảm tổn thất kỹ thuật đáng kể và nâng cao độ tin cậy lưới điện.

  5. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả các giải pháp giảm tổn thất?
    Hiệu quả được đánh giá qua tỷ lệ giảm tổn thất điện năng hàng năm, cải thiện hệ số công suất, giảm độ sụt áp và tăng độ tin cậy lưới điện, sử dụng số liệu thực tế và mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng.

Kết luận

  • Tỷ lệ tổn thất điện năng tại Điện lực Đức Linh còn cao, vượt mức trung bình toàn công ty, cần có các giải pháp đồng bộ để giảm thiểu.
  • Phần mềm PSS/ADEPT là công cụ hiệu quả trong việc mô phỏng, phân tích và đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm tổn thất.
  • Các giải pháp chính bao gồm thu ngắn bán kính cấp điện, thay thế máy biến áp cũ, xử lý trạm quá tải và tăng cường bù công suất phản kháng.
  • Kế hoạch thực hiện các giải pháp trong giai đoạn 2018-2020 nhằm giảm tổn thất điện năng xuống còn khoảng 6,5% theo lộ trình của Tổng công ty Điện lực miền Nam.
  • Khuyến nghị các đơn vị điện lực địa phương áp dụng mô hình nghiên cứu này để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành lưới điện phân phối.

Hành động tiếp theo là triển khai đồng bộ các giải pháp đề xuất, theo dõi và đánh giá kết quả định kỳ để điều chỉnh phù hợp, góp phần phát triển lưới điện phân phối bền vững và hiệu quả.