Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Điện năng là nguồn năng lượng thiết yếu phục vụ toàn bộ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ cũng như đời sống sinh hoạt của xã hội. Trong bối cảnh chi phí năng lượng chiếm tỷ trọng đáng kể trong cơ cấu giá thành sản phẩm tại các doanh nghiệp sản xuất, việc tìm kiếm và áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng đóng vai trò quyết định nhằm giảm chi phí, hạ giá thành và nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường. Đồng thời, việc sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả góp phần trực tiếp vào việc bảo tồn nguồn tài nguyên thiên nhiên quốc gia, giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường trước các tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu.

Ở cấp độ vĩ mô, Nghị quyết số 55-NQ/TW của Bộ Chính trị đã xác định mục tiêu tổng quát là bảo đảm vững chắc an ninh năng lượng quốc gia, cung cấp năng lượng đầy đủ, ổn định, có chất lượng cao với giá cả hợp lý. Báo cáo đánh giá của Bộ Công Thương và Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) về kế hoạch cung cấp điện giai đoạn 2020 – 2025 cũng chỉ ra rằng hệ thống điện sẽ phải đối mặt với nhiều khó khăn, thách thức do sự cạn kiệt của các nguồn nhiên liệu hóa thạch sơ cấp (than, dầu, khí đốt), sự sụt giảm nguồn nước thủy điện do thời tiết cực đoan và chi phí đầu tư ban đầu của các nguồn năng lượng tái tạo còn cao. Do đó, việc giảm tổn thất điện năng trong khâu truyền tải, phân phối và sử dụng điện trở thành nhiệm vụ cấp bách.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp bao gồm các nội dung chính:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về vai trò của tiết kiệm điện năng và phân tích các nguyên nhân kỹ thuật, quản lý gây ra tổn thất điện năng trên hệ thống điện.
  2. Khảo sát thực trạng triển khai công tác tiết kiệm điện năng tại Việt Nam trong các lĩnh vực: nhà máy phát điện, lưới truyền tải, phân phối, xí nghiệp công nghiệp, công sở và dân dụng.
  3. Đề xuất hệ thống các giải pháp kỹ thuật, công nghệ và quản lý vận hành nhằm giảm tổn thất điện năng, nâng cao chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện.
  4. Đánh giá thực trạng quản lý lưới điện và kết quả thực hiện các giải pháp giảm tổn thất điện năng tại đơn vị cơ sở là Điện lực Vĩnh Bảo.
  • Đối tượng nghiên cứu: Các giải pháp kỹ thuật và biện pháp tổ chức quản lý nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng, giảm tổn thất kỹ thuật và phi kỹ thuật trên lưới điện và tại các phụ tải tiêu thụ.
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Không gian: Hệ thống lưới điện phân phối và các hộ tiêu thụ điện tại Việt Nam, với dữ liệu khảo sát cụ thể tại địa bàn huyện Vĩnh Bảo thuộc Công ty TNHH MTV Điện lực Hải Phòng.
    • Thời gian: Đề tài được giao thực hiện từ ngày 04 tháng 4 năm 2022 và hoàn thành vào ngày 24 tháng 6 năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng các lập luận và giải pháp dựa trên nền tảng lý thuyết mạng lưới điện, kỹ thuật điện cao áp và quản lý năng lượng:

  • Khung lý thuyết và mô hình tính toán:

    • Mô hình tổn thất công suất và điện năng trên đường dây: Xác định thành phần tổn thất công suất tác dụng qua công thức: $$\Delta P = \frac{P^2 + Q^2}{U^2} R = \Delta P_{(P)} + \Delta P_{(Q)}$$ trong đó $\Delta P_{(Q)} = \frac{Q^2}{U^2} R$ là thành phần tổn thất do công suất phản kháng $Q$ gây ra.
    • Tổn thất điện áp: $$\Delta U = \frac{PR + QX}{U} = \Delta U_{(P)} + \Delta U_{(Q)}$$
    • Dòng điện tải truyền tải: $$I = \frac{\sqrt{P^2 + Q^2}}{\sqrt{3} U}$$
    • Tổn thất công suất trong máy biến áp (MBA): Gồm phần không đổi (tổn thất sắt từ xác định qua thí nghiệm không tải): $$\Delta S_{Fe} = \Delta P_{Fe} + j\Delta Q_{Fe}$$ và phần thay đổi theo phụ tải (tổn hao đồng xác định qua thí nghiệm ngắn mạch): $$\Delta S_{Cu} = \Delta P_{Cu} + j\Delta Q_{Cu} = 3 I_{nm}^2 R = \frac{U_{nm}% \cdot S_{dm}}{100}$$
    • Lý thuyết về sóng hài và phụ tải phi tuyến: Phân tích hiện tượng biến dạng sóng điện áp, dòng điện do các thiết bị biến đổi bán dẫn công suất, lò hồ quang, động cơ gây phát nóng cách điện và nổ tụ bù.
    • Hệ thống chỉ số độ tin cậy cung cấp điện: Áp dụng các chỉ tiêu đánh giá lưới phân phối gồm MAIFI (tần suất mất điện thoáng qua trung bình của hệ thống), SAIDI (thời gian mất điện trung bình của hệ thống) và SAIFI (tần suất mất điện kéo dài trung bình của hệ thống).

  • Căn cứ pháp lý và văn bản quy chuẩn:

    • Nghị quyết số 55-NQ/TW của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045.
    • Quyết định số 1208/QĐ-TTg ngày 21/07/2011 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII).
    • Quy định của Luật Điện lực về ngưỡng hệ số công suất $\cos\varphi$ (yêu cầu $\cos\varphi \ge 0,90$ đối với khách hàng sử dụng điện lớn).
    • Hệ thống tiêu chuẩn quản trị: Tiêu chuẩn quản lý chất lượng ISO 9001:2000 (chuyển đổi sang ISO 9001:2008), tiêu chuẩn an toàn thông tin ISO/IEC 27001:2013, phương pháp bảo trì năng suất toàn diện (TPM) và quy trình 5S.

  • Phương pháp nghiên cứu:

    • Phương pháp phân tích – tổng hợp lý thuyết: Phân loại các nguyên nhân tổn thất điện năng thành tổn thất kỹ thuật (trên đường dây, máy biến áp, do sóng hài) và tổn thất quản lý (thiết bị đo đếm, sai số hệ thống, câu móc điện trái phép).
    • Phương pháp thống kê, khảo sát thực tế: Thu thập dữ liệu vận hành từ các đơn vị ngành điện (EVN, EVNNPC, EVNCPC, Thủy điện Ialy) và các doanh nghiệp công nghiệp (Dệt may Nam Định, Xi măng Tân Thắng).
    • Phương pháp tính toán kinh tế – kỹ thuật so sánh: Đánh giá bài toán đầu tư và thời gian hoàn vốn cho các mô hình lắp đặt tủ tiết kiệm điện chiếu sáng công cộng và thay thế thiết bị hiệu suất cao.

  • Nguồn dữ liệu: Báo cáo kỹ thuật của Tập đoàn Điện lực Việt Nam; số liệu vận hành lưới điện phân phối do Điện lực Vĩnh Bảo cung cấp năm 2022; các tài liệu thống kê công bố từ các chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Vai trò quan trọng của việc tiết kiệm điện năng

Chương này tập trung làm rõ tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm đối với an ninh năng lượng quốc gia và phân tích có hệ thống các nguồn gốc phát sinh tổn thất điện năng.

  1. Khái quát chung: Nhấn mạnh mục tiêu giảm áp lực cung ứng nguồn điện trong giai đoạn 2020 – 2025 theo đánh giá của Bộ Công Thương và EVN, xem việc tiết kiệm điện là giải pháp cấp bách nhằm hạ thấp chi phí đầu vào cho nền kinh tế và giảm phát thải khí nhà kính.
  2. Các nguyên nhân gây tổn thất điện năng: Tác giả phân chia tổn thất thành ba nhóm chính:
    • Tổn thất kỹ thuật trên lưới truyền tải và phân phối:
      • Đường dây phân phối kéo dài ở vùng nông thôn làm tăng điện trở $R$, dẫn đến sụt áp và tổn thất nhiệt lớn.
      • Tiết diện dây dẫn không bảo đảm theo tiêu chuẩn công suất ($kVA \cdot km$), gây quá tải cục bộ.
      • Trạm biến áp phân phối lắp đặt xa trung tâm phụ tải, khiến điểm xa nhất bị sụt áp nặng, bán kính cấp điện vượt quá ngưỡng chuẩn 0,8 km.
      • Hệ số công suất $\cos\varphi$ của phụ tải thấp (nhiều xí nghiệp chỉ đạt 0,6 – 0,7), làm tăng dòng điện $I$ và tổn thất tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện ($I^2 R$).
      • Mối nối, tiếp xúc dây dẫn bị oxy hóa, phát nhiệt gây rò điện và nguy cơ mất điện.
      • Hiện tượng lệch pha, mất cân bằng tải giữa các pha trên lưới hạ thế làm tăng dòng điện chạy trên dây trung tính.
      • Sự thay đổi phụ tải giữa giờ cao điểm và giờ thấp điểm tạo ra chênh lệch lớn trên đồ thị phụ tải.
    • Tổn thất trong máy biến áp và do sóng hài:
      • Tổn hao sắt từ ($P_{Fe}$) trong lõi thép do dòng điện xoáy Foucault và hiện tượng từ trễ; tổn hao đồng ($P_{Cu}$) trên cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
      • Sóng hài bậc cao từ các phụ tải phi tuyến (thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn) làm quá tải máy biến áp, phát nhiệt cáp, giảm tuổi thọ tụ bù và gây tác động sai lệch của thiết bị bảo vệ (aptomat, cầu chì).
    • Tổn thất tại hộ tiêu thụ và tổn thất do quản lý:
      • Thói quen sử dụng lãng phí tại hộ gia đình, chiếu sáng trang trí, quảng cáo quá mức; mạng lưới điện nông thôn xuống cấp.
      • Tình trạng lãng phí điện tại cơ quan công sở do thiếu ý thức trách nhiệm và sử dụng thiết bị non tải.
      • Tại nhà máy xí nghiệp: chọn động cơ có công suất dự phòng quá lớn dẫn đến non tải thường xuyên; dòng khởi động lớn làm sụt áp; thiếu hệ thống tự động điều chỉnh dung lượng bù dẫn đến hiện tượng bù thừa gây quá áp lúc phụ tải thấp.
      • Tổn thất quản lý: thiết bị đo đếm không đồng bộ, biến dòng chọn sai khoảng làm việc bão hòa từ, gian lận câu móc trộm điện, cùng với việc tồn tại nhiều cấp điện áp trung gian dị biệt trong lịch sử (6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV).

Chương 2: Tình hình tiết kiệm điện năng hiện nay ở nước ta

Chương 2 trình bày bức tranh toàn cảnh về việc áp dụng các chính sách và giải pháp tiết kiệm điện tại Việt Nam thông qua các mô hình thực tiễn.

  1. Đặc thù kinh tế của điện năng: Phân tích logic áp dụng biểu giá bán lẻ điện sinh hoạt lũy tiến bậc thang (nhiều nước áp dụng từ 3 đến 10 bậc) nhằm điều tiết hành vi tiêu dùng dựa trên quy luật khan hiếm tài nguyên. Trình bày chương trình hành động của EVN: trung bình mỗi năm giảm 0,35% tổn thất điện năng để đưa tỷ lệ tổn thất toàn tập đoàn xuống dưới 10% vào năm 2020; giảm suất tiêu hao nhiên liệu và điện tự dùng tối thiểu 5%.
  2. Điển hình tiết kiệm điện tại các lĩnh vực:
    • Nhà máy Thủy điện Ialy: Quản lý các nhà máy thủy điện trên sông Sê San (gồm Sê San 3 công suất 260 MW, Pleikrong công suất 100 MW). Năm 2018 thành lập Ban quản lý năng lượng, áp dụng TPM, lắp hệ thống điện mặt trời áp mái 25 kWp tại văn phòng, thay thế máy phát Diesel hiệu suất cao. Đặc biệt, việc thay 2 lõi thép MBA lực T1, T2 tại Thủy điện Pleikrong bằng loại tổn hao thấp đã làm lợi điện tự dùng, tiết kiệm 159 triệu đồng/năm. Đơn vị đồng thời lắp bình nước nóng năng lượng mặt trời 500 lít tại Sê San 3 và áp dụng các tiêu chuẩn ISO 9001:2008, ISO/IEC 27001:2013.
    • Công nghệ chế tạo máy biến áp: Đánh giá xu hướng sử dụng tôn vô định hình để giảm tổn thất không tải và sử dụng dầu cách điện có nguồn gốc thực vật giúp nâng cao khả năng phân hủy sinh học, tăng nhiệt độ chớp cháy và nâng cao khả năng quá tải của MBA.
    • Hệ thống truyền tải và phân phối điện: Phát triển đường dây 500 kV Bắc – Nam mạch 2 giúp nâng cao năng lực truyền tải liên kết vùng; triển khai lắp đặt tụ bù ngang 110 kV tại các trạm 220 kV và 110 kV để hạn chế truyền tải công suất phản kháng đi xa.
    • Cơ quan công sở và chiếu sáng công cộng: Chuyển đổi công nghệ điều khiển tự động hẹn giờ cho đèn chiếu sáng công cộng; cắt giảm 50% sản lượng điện biển quảng cáo vào giờ cao điểm. Tại công sở, tận dụng ánh sáng tự nhiên, thay màn hình CRT bằng màn hình LCD, cài đặt điều hòa ở mức 25 – 27°C.
    • Doanh nghiệp công nghiệp:
      • Tổng Công ty Cổ phần Dệt may Nam Định (16 nhà máy, xí nghiệp thành viên, tiêu tốn 45 – 50 tỷ đồng tiền điện/năm) đã đầu tư 5,5 tỷ đồng triển khai các giải pháp (thay đèn chiếu sáng gián tiếp bằng đèn halogen, chỉ bật điều hòa phòng khách, cắt điện phân xưởng 30 phút giờ nghỉ), mang lại mức tiết kiệm 2,5 tỷ đồng/năm và thu hồi vốn sau hơn 2 năm.
      • Nhà máy Xi măng Tân Thắng (Quỳnh Lưu) ứng dụng dây chuyền công nghệ đồng bộ của hãng F.Smith (Đan Mạch) giúp tối ưu hóa năng suất và giảm tiêu hao năng lượng.

Chương 3: Đề xuất một số giải pháp tiết kiệm điện năng

Chương 3 là phần trọng tâm về kỹ thuật của đồ án, đề xuất hệ thống giải pháp toàn diện nhằm hướng tới mục tiêu quốc gia tiết kiệm từ 8 – 10% tổng năng lượng cần thiết.

  1. Giải pháp kỹ thuật giảm tổn thất trên lưới điện:
    • Đầu tư cải tạo chuyển đổi các cấp điện áp trung thế 6 kV, 10 kV về chuẩn 22 kV.
    • Tăng tiết diện dây dẫn hạ thế và rút ngắn bán kính cấp điện dưới ngưỡng chuẩn.
    • Bắt buộc các phụ tải công nghiệp có hệ số công suất thấp phải lắp đặt tụ bù để nâng $\cos\varphi \ge 0,90$.
    • Điều độ hệ thống điện tối ưu trào lưu công suất; duy trì điện áp thanh cái 220 kV tại các trạm 500 kV và trạm nâng áp ở mức cao nhất cho phép trong giới hạn quy định.
    • Ứng dụng công nghệ kiểm tra phát nhiệt mối nối bằng camera hồng ngoại; định kỳ thực hiện cân bằng tải 3 pha.
  2. 7 biện pháp tổ chức và quản lý vận hành lưới điện:
    • Phân bố phụ tải hợp lý nhằm làm phẳng đồ thị phụ tải, giảm chênh lệch giữa cực đại và cực tiểu.
    • Chọn sơ đồ cấp điện hợp lý để giảm các thông số tổng trở $R, X$.
    • Chọn điện áp đầu vào thích hợp với chế độ làm việc thực tế của phụ tải.
    • Điều chỉnh chế độ làm việc của phụ tải điện tránh tập trung vào giờ cao điểm.
    • Lựa chọn tiết diện dây trung tính phù hợp để giảm tổn hao sụt áp và tránh mất đối xứng.
    • Phân bố đều phụ tải giữa các pha, ưu tiên sử dụng thiết bị 3 pha.
    • Nghiêm cấm và hạn chế tối đa việc vận hành lưới điện và động cơ trong tình trạng non tải.
  3. Các giải pháp điều chỉnh điện áp và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện:
    • Áp dụng sơ đồ "dẫn sâu", đưa trạm biến áp vào gần trung tâm phụ tải; sử dụng máy biến áp có bộ điều chỉnh điện áp dưới tải (tự động điều chỉnh), tụ điện tĩnh và máy bù đồng bộ.
    • Giảm suất sự cố: thay thế cách điện đứng loại pin type truyền thống bằng loại line post và pin post; loại bỏ các thiết bị có suất sự cố cao như máy cắt S&S, recloser VR3S; lắp đặt chống sét van, mỏ phóng và dùng sứ chống nhiễm mặn vùng ven biển.
    • Giảm thời gian mất điện: tăng cường thiết bị phân đoạn, ứng dụng chỉ thị sự cố (Fault Indicator), mạch vòng, mạch kép.
    • Ứng dụng công nghệ sửa chữa điện nóng (Hotline) tại EVNNPC và EVNCPC giúp bảo trì lưới điện mà không cần cắt điện phụ tải. Theo đề án 2021 – 2025 của EVNCPC, mục tiêu đạt: MAIFI $\le 2,74$ lần, SAIDI $\le 300$ phút, SAIFI $\le 2,6$ lần, đồng thời áp dụng bảo trì theo tình trạng thiết bị (CBM).
  4. Giải pháp tiết kiệm điện trong sinh hoạt, công sở và chiếu sáng công cộng:
    • Trong sinh hoạt: Sử dụng thiết bị biến tần (inverter), động cơ nhiều nấc tốc độ; thay bóng sợi đốt bằng bóng compact, tuýp gầy (tiết kiệm 3 – 4 lần điện năng). Điều chỉnh vị trí thiết bị: tủ lạnh cách tường 5 – 10 cm, núm chỉnh ở mức giữa; điều hòa duy trì 25 – 27°C; bàn là công suất 1000 – 1200W mặt đế chống dính; tắt màn hình vi tính sau 15 phút không sử dụng.
    • Trong cơ quan công sở: Thay thế bóng đèn huỳnh quang thế hệ cũ 40W, 20W bằng bóng 36W, 18W; thay chấn lưu sắt từ bằng chấn lưu điện tử (tiết kiệm 4 Wh điện năng tác dụng và giảm 12,9 Wh công suất phản kháng trên lưới cho mỗi bóng 40W trong một giờ vận hành). Giảm 50% số đèn chiếu sáng hành lang bằng bóng compact 9W. Thiết lập định mức khoán tiêu thụ điện năng cho từng phòng ban, gắn chế tài trừ quỹ lương nếu vượt định mức hoặc thưởng khi tiết kiệm.
    • Trong chiếu sáng công cộng: Đề xuất sử dụng Tủ tiết kiệm điện chiếu sáng tập trung điều khiển bằng bán dẫn công suất và vi điều khiển:
      • Khung giờ 18h – 22h: Chạy ở chế độ ổn áp, tự động khống chế điện áp lưới về mức định mức 220V (tránh hiện tượng quá áp ban đêm lên tới 245V).
      • Khung giờ 22h – 06h: Chạy chế độ tiết giảm công suất, hạ công suất tiêu thụ của các bóng đèn xuống còn 55 – 60% định mức. Tổn hao năng lượng trên thiết bị tủ nhỏ hơn 2%, tổng mức tiết kiệm điện đạt tới 45%.

Bảng dữ liệu mức điện áp và công suất tiết giảm của một số loại đèn chiếu sáng:

Kiểu đèn chiếu sáng Mức điện áp tiết giảm (V) Công suất tiết giảm khi điện áp lưới 220V (%) Công suất tiết giảm khi điện áp lưới 240V (%)
Đèn Natri cao áp 170 38 53
Đèn thủy ngân cao áp 180 35 51
Đèn Halogen kim loại 170 32 50
Đèn huỳnh quang 180 35 51

Bài toán kinh tế minh chứng cho tuyến đường có tổng công suất đèn 30 kW:

  • Khi không lắp tủ tiết kiệm (chạy 11 giờ/ngày): $$30\text{ kW} \times 11\text{ h/ngày} \times 365\text{ ngày} = 120.450\text{ kWh/năm}$$
  • Khi lắp tủ tiết kiệm điện (vận hành 3 giờ đủ tải và 8 giờ ở mức tiết giảm 40% công suất): $$[30\text{ kW} \times 3\text{ h} + (30\text{ kW} \times 0,6) \times 8\text{ h}] \times 365\text{ ngày} = 85.410\text{ kWh/năm}$$ (Ghi chú: theo tính toán cụ thể trong văn bản đồ án ghi nhận mức tiêu thụ sau khi giảm là 91.980 kWh/năm).
  • Kết quả lượng điện năng tiết kiệm đạt 28.470 kWh/năm, tương đương số tiền tiết kiệm được khoảng 40 triệu đồng/năm.

Chương 4: Điện lực Vĩnh Bảo trong công tác tiết kiệm điện và giải pháp giảm tổn thất điện năng

Chương 4 khảo sát thực trạng quản lý vận hành và áp dụng các giải pháp tiết kiệm điện tại địa bàn huyện Vĩnh Bảo (thành phố Hải Phòng).

  1. Quy mô và thông số kỹ thuật lưới điện do Điện lực Vĩnh Bảo quản lý:
    • Đường dây trung thế: Tổng chiều dài 223,91 km (gồm hai cấp điện áp 10 kV và 35 kV).
    • Đường dây hạ thế: Tổng chiều dài 356,88 km.
    • Trạm biến áp phân phối: Tổng cộng 285 trạm với tổng dung lượng 123.900 kVA.
      • Tài sản thuộc ngành điện: 216 trạm biến áp, dung lượng 80.215 kVA.
      • Tài sản thuộc khách hàng: 69 trạm biến áp, dung lượng 43.685 kVA.
    • Cơ cấu đường dây:
      • Ngành điện quản lý: 7,9 km cáp ngầm và 201,83 km đường dây trên không (ĐDK).
      • Khách hàng quản lý: 2,94 km cáp ngầm và 11,24 km đường dây trên không.
    • Hệ thống tụ bù:
      • Tụ bù trung thế 35 kV: 8 bộ, tổng dung lượng 4.200 kVAr.
      • Tụ bù hạ thế 0,4 kV: 123 bộ, tổng dung lượng 2.970 kVAr.
  2. Các giải pháp thực hiện tại đơn vị:
    • Thực hiện chương trình điều tiết phụ tải (DSM), vận động khách hàng công nghiệp lớn thỏa thuận dịch chuyển giờ sản xuất tránh giờ cao điểm.
    • Tăng cường kiểm tra chuyên đề chống tổn thất thương mại, rà soát hệ thống đo đếm, xử lý vi phạm câu móc trộm điện.
    • Nâng cấp cải tạo lưới điện cũ nát, hoán chuyển các máy biến áp đầy tải và non tải để vận hành ở dải hiệu suất tối ưu.
    • Đẩy mạnh tuyên truyền tiết kiệm điện qua hệ thống truyền thanh huyện và hưởng ứng chiến dịch Giờ Trái đất.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã tổng hợp và cung cấp hệ thống số liệu định lượng, kết quả kỹ thuật và đề xuất thực tiễn:

Bảng tổng hợp các chỉ số kỹ thuật và hiệu quả kinh tế nêu trong đồ án:

Hạng mục / Đơn vị khảo sát Giải pháp kỹ thuật áp dụng Kết quả định lượng ghi nhận
Thủy điện Pleikrong Thay 2 lõi thép MBA lực T1, T2 bằng tôn tổn hao thấp Tiết kiệm 159 triệu đồng tiền điện tự dùng/năm
Thủy điện Ialy Lắp điện mặt trời áp mái tại khu văn phòng Công suất lắp đặt đạt 25 kWp
Tổng Cty CP Dệt may Nam Định Đầu tư công nghệ tiết kiệm điện, quản lý vận hành Vốn đầu tư 5,5 tỷ đồng; tiết kiệm 2,5 tỷ đồng/năm; thu hồi vốn sau hơn 2 năm
Tuyến đường CSCC 30 kW Lắp Tủ tiết kiệm điện chiếu sáng vi điều khiển Giảm công suất 43–48% ban đêm; tiết kiệm 28.470 kWh/năm (~40 triệu đồng)
Thiết bị chiếu sáng văn phòng Thay chấn lưu sắt từ bằng chấn lưu điện tử (bóng 40W) Tiết kiệm 4 Wh công suất tác dụng và 12,9 Wh công suất phản kháng/giờ/đèn
Lưới phân phối EVNCPC Mục tiêu đề án nâng cao độ tin cậy giai đoạn 2021–2025 MAIFI $\le 2,74$ lần; SAIDI $\le 300$ phút; SAIFI $\le 2,6$ lần
Lưới điện Điện lực Vĩnh Bảo Quản lý 285 TBA (123.900 kVA); 580,79 km đường dây Lắp đặt 8 bộ tụ bù 35kV (4.200 kVAr) và 123 bộ tụ bù hạ thế (2.970 kVAr)
  • Giải pháp và kiến nghị của tác giả:
    • Về mặt quản lý nhà nước: Ban hành định mức tiêu thụ điện năng khoán chi cho các cơ quan hành chính sự nghiệp; tăng cường kiểm tra, dán nhãn năng lượng thiết bị tiêu thụ điện.
    • Về mặt kỹ thuật hệ thống: Triệt để xóa bỏ các cấp điện áp trung gian 6 kV và 10 kV để chuyển đổi đồng bộ lên chuẩn 22 kV; mở rộng ứng dụng công nghệ sửa chữa điện nóng Hotline và bảo trì theo tình trạng thiết bị CBM; triển khai tủ điều khiển chiếu sáng tập trung cho hệ thống giao thông đô thị.
  • Đóng góp của đồ án:
    • Khái quát toàn diện các nguyên nhân gây tổn thất từ khâu truyền tải, phân phối đến sử dụng đầu cuối.
    • Kết hợp phân tích lý thuyết giải pháp với khảo sát thực tế tại một địa bàn huyện cụ thể (Điện lực Vĩnh Bảo), cung cấp số liệu hiện trạng chi tiết về quy mô tài sản lưới điện phân phối.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Theo tự nhận xét của sinh viên thực hiện, do giới hạn về mặt thời gian nghiên cứu (gần 3 tháng), kiến thức thực tế và nguồn tài liệu tham khảo, đồ án chủ yếu dừng lại ở mức độ khảo sát mô tả và tổng hợp các giải pháp hiện hữu.
    • Chưa tiến hành tính toán mô phỏng dòng trào lưu công suất chuyên sâu trên phần mềm chuyên ngành (như PSS/E hoặc ETAP) cho sơ đồ lưới điện thực tế của Điện lực Vĩnh Bảo.
    • Chưa phân tích chi tiết hiệu quả kinh tế – tài chính (NPV, IRR) riêng cho các dự án lắp đặt tụ bù tại các trạm biến áp phân phối cụ thể trên địa bàn huyện.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu:
    • Xây dựng bài toán tối ưu hóa vị trí và dung lượng lắp đặt tụ bù trên các xuất tuyến trung áp của Điện lực Vĩnh Bảo dựa trên số liệu đo đếm công tơ điện tử đo xa.
    • Nghiên cứu sâu hơn về tác động của các nguồn điện phân tán (đặc biệt là điện mặt trời áp mái nông nghiệp) đấu nối vào lưới điện hạ thế huyện Vĩnh Bảo.

Giá trị tham khảo

Đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Điện Tự động công nghiệp, Hệ thống điện: Tài liệu cung cấp góc nhìn tổng hợp về các nguyên nhân gây tổn thất điện năng kỹ thuật và phi kỹ thuật, các công thức xác định tổn thất trong MBA và đường dây, cùng các tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành hệ thống điện hiện hành.
  • Cán bộ quản lý năng lượng tại doanh nghiệp và công sở: Tham khảo phương pháp xây dựng nội quy sử dụng điện, các giải pháp thay thế bóng đèn, chấn lưu điện tử, cách tính toán thời gian thu hồi vốn khi thực hiện các dự án tiết kiệm năng lượng.
  • Kỹ sư vận hành tại các đơn vị điện lực cấp quận, huyện: Tham khảo cấu trúc quản lý số liệu kỹ thuật lưới điện (đường dây trung thế, hạ thế, dung lượng trạm, phân định tài sản khách hàng/ngành điện, cơ cấu bù phản kháng) được trình bày tại trường hợp nghiên cứu Điện lực Vĩnh Bảo.

Câu hỏi thường gặp

1. Việc thay thế chấn lưu sắt từ bằng chấn lưu điện tử cho đèn huỳnh quang 40W mang lại hiệu quả định lượng như thế nào theo đồ án?
Theo tính toán trong đồ án, khi thay thế một chấn lưu sắt từ bằng chấn lưu điện tử cho bóng đèn huỳnh quang 40W, mỗi giờ vận hành sẽ tiết kiệm được 4 Wh điện năng tiêu thụ tại đèn và giảm tổn thất cho lưới điện 12,9 Wh công suất phản kháng do không phải truyền tải lượng công suất này trên đường dây.

2. Nguyên lý vận hành của tủ tiết kiệm điện chiếu sáng công cộng tập trung được đề xuất như thế nào?
Tủ sử dụng công nghệ bán dẫn công suất và vi điều khiển, vận hành theo hai chế độ thời gian: từ 18h đến 22h, tủ hoạt động ở chế độ ổn áp khống chế điện áp lưới về giá trị định mức 220V (tránh hiện tượng điện áp đêm dâng cao đến 245V làm tăng công suất tiêu thụ vô ích); từ 22h đêm đến 06h sáng, tủ chuyển sang chế độ tiết giảm, hạ công suất tiêu thụ của các bóng đèn xuống còn 55 – 60% định mức nhưng vẫn đảm bảo mật độ ánh sáng lưu thông.

3. Quy mô đường dây và trạm biến áp do Điện lực Vĩnh Bảo quản lý được ghi nhận với các thông số nào?
Điện lực Vĩnh Bảo quản lý 223,91 km đường dây trung thế (cấp 10 kV và 35 kV); 356,88 km đường dây hạ thế; 285 trạm biến áp phân phối với tổng dung lượng 123.900 kVA (trong đó tài sản ngành điện là 216 trạm/80.215 kVA, tài sản khách hàng là 69 trạm/43.685 kVA); 8 bộ tụ bù trung thế 35 kV (4.200 kVAr) và 123 bộ tụ bù hạ thế (2.970 kVAr).

4. Tại Nhà máy Thủy điện Pleikrong, giải pháp kỹ thuật nào đã được áp dụng cho máy biến áp và mang lại hiệu quả ra sao?
Tại Thủy điện Pleikrong, đơn vị đã triển khai thay thế 2 lõi thép máy biến áp lực T1 và T2 sang loại tôn có tổn hao thấp, giúp làm giảm lượng điện tự dùng trong quá trình vận hành nhà máy và mang lại giá trị tiết kiệm 159 triệu đồng/năm.

5. Mục tiêu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện giai đoạn 2021 – 2025 của EVNCPC được đề cập với các chỉ số cụ thể nào?
Theo đề án được trích dẫn trong đồ án, EVNCPC đặt mục tiêu đến năm 2025 đạt các chỉ tiêu độ tin cậy trên lưới phân phối gồm: chỉ số mất điện thoáng qua MAIFI $\le 2,74$ lần, tổng thời gian mất điện kéo dài SAIDI $\le 300$ phút và tần suất mất điện kéo dài SAIFI $\le 2,6$ lần.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm điện năng" của tác giả Nguyễn Thị Lan đã hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý luận về tổn thất điện năng và tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng hiệu quả đối với an ninh năng lượng quốc gia. Công trình đã đưa ra các giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành có tính khả thi cao, từ khâu quy hoạch chuẩn hóa cấp điện áp, bù công suất phản kháng, ứng dụng công nghệ sửa chữa nóng Hotline đến các mô hình tiết kiệm điện trong chiếu sáng công cộng và cơ quan hành chính. Đồng thời, qua số liệu thực tế tại Điện lực Vĩnh Bảo, đồ án đã phản ánh trung thực hiện trạng hạ tầng lưới điện cấp huyện và cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác quản lý kỹ thuật và giảm tổn thất điện năng tại cơ sở.