Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống lưới điện truyền tải quốc gia giữ vai trò huyết mạch trong việc bảo đảm an ninh năng lượng và phát triển kinh tế xã hội. Theo Quyết định số 428/QĐ-TTg 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 Điều chỉnh), hệ thống điện phải đáp ứng nhu cầu tăng trưởng GDP bình quân 7,0%/năm. Để đạt tốc độ tăng trưởng truyền tải trên 10%/năm, toàn ngành điện cần lượng vốn đầu tư khoảng 130 nghìn tỷ đồng mỗi năm. Tuy nhiên, tỷ suất lợi nhuận bình quân của ngành còn thấp, thiết bị vận hành qua nhiều thời kỳ chưa đồng bộ, đặt ra áp lực lớn về tối ưu hóa chi phí sản xuất kinh doanh và nâng cao năng suất lao động.

Trước yêu cầu cấp bách đó, đổi mới công nghệ trở thành giải pháp đột phá để giảm tổn thất điện năng và nâng cao chất lượng truyền tải. Luận văn tập trung nghiên cứu công tác quản lý và đổi mới công nghệ tại Truyền tải điện Ninh Bình (TTĐNB) thuộc Công ty Truyền tải điện 1 (PTC1). Mục tiêu cụ thể là phân tích thực trạng đổi mới công nghệ giai đoạn 2010–2016, chỉ ra các thành tựu cùng rào cản kỹ thuật, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp cho giai đoạn 2017–2020.

Phạm vi nghiên cứu không gian bao quát địa bàn quản lý của đơn vị trên 04 tỉnh gồm Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình, Hà Nam và 02 huyện Lạc Thủy, Yên Thủy thuộc tỉnh Hòa Bình. Quy mô quản lý gồm 01 trạm 500kV, 04 trạm 220kV với tổng dung lượng 2.775 MVA cùng 21 cung đoạn đường dây 220–500kV có tổng chiều dài 483 km. Ý nghĩa của nghiên cứu giúp định hình lộ trình chuyển đổi công nghệ, giảm suất sự cố và nâng cao năng suất truyền tải điện toàn khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết tăng trưởng kinh tế tân cổ điển của Robert Solow (1987) và Boskin & Lau (1992), tích hợp hàm sản xuất Cobb-Douglas mở rộng: GDP = TFP . K^α . L^β. Theo các nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới tại 38 quốc gia, tiến bộ khoa học công nghệ thông qua năng suất nhân tố tổng hợp (TFP) đóng góp khoảng 50% vào tăng trưởng kinh tế tại các nước phát triển và khoảng 23% tại Việt Nam.

Bên cạnh đó, tác giả sử dụng khung phân tích 4 thành phần công nghệ của Ủy ban Kinh tế Xã hội châu Á - Thái Bình Dương Liên Hợp Quốc (ESCAP) và Giáo trình Quản lý đổi mới công nghệ của PGS. Nguyễn Văn Phúc (2002), bao gồm:

  • Phần kỹ thuật (Technoware): Máy biến áp, đường dây, trạm biến áp, thiết bị đóng cắt GIS và thiết bị đo lường điều khiển.
  • Phần con người (Humanware): Trình độ chuyên môn, kinh nghiệm vận hành, kỹ năng phân tích và làm chủ thiết bị của kỹ sư, công nhân.
  • Phần thông tin (Inforware): Cơ sở dữ liệu kỹ thuật, phần mềm SCADA, tài liệu vận hành và tiêu chuẩn quy trình kỹ thuật.
  • Phần tổ chức (Orgaware): Cơ cấu tổ chức bộ máy, cơ chế phân cấp quản lý, phối hợp vận hành tại PTC1 và TTĐNB.

Mô hình đổi mới công nghệ được tiếp cận theo quan điểm của Tarek M. Khalil (2002) và Frederick Betz (1998) qua 3 giai đoạn kế tiếp: Phát minh, Đổi mới và Thương mại hóa truyền bá. Các khái niệm về đổi mới công nghệ được chuẩn hóa theo Luật Khoa học và Công nghệ năm 2013 cùng Thông tư 03/2012/TT-BKHCN.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp nguồn dữ liệu thứ cấp và dữ liệu sơ cấp. Dữ liệu thứ cấp được thu thập từ báo cáo kỹ thuật, thống kê vận hành lưới điện, hồ sơ đầu tư xây dựng của EVN, EVNNPT, PTC1 và TTĐNB giai đoạn 2010–2016. Dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phiếu khảo sát điều tra trực tiếp.

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 85 phiếu khảo sát hợp lệ từ cán bộ quản lý, kỹ sư điều độ, chuyên viên kỹ thuật và nhân viên vận hành tại 05 trạm biến áp cùng 04 đội đường dây trực thuộc. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho từng nhóm bộ phận công tác và trình độ chuyên môn.

Phương pháp phân tích dữ liệu bao gồm thống kê mô tả, phân tích so sánh chuỗi thời gian giai đoạn 2010–2016 và phương pháp đánh giá tổng hợp định tính kết hợp định lượng. Lý do lựa chọn các phương pháp này là nhằm lượng hóa chính xác các chỉ tiêu vận hành kỹ thuật (năng suất theo MVA/người, km đường dây/người, suất sự cố) đồng thời phân tích sâu sắc các yếu tố rào cản về vốn và nhân lực. Timeline nghiên cứu được tiến hành trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm 2010–2016 và hoạch định lộ trình giải pháp đến năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, quy mô hạ tầng truyền tải phát triển nhanh nhưng mức độ đồng bộ công nghệ còn hạn chế. Đến hết năm 2016, TTĐNB đã quản lý khối lượng tài sản lớn với 2.775 MVA trạm biến áp và 483 km đường dây. Đơn vị đã triển khai thành công một số dự án nâng cao khả năng tải như cải tạo nâng công suất đường dây 220kV Nho Quan - Ninh Bình và nâng cấp hệ thống điều khiển máy tính trạm 220kV Nam Định, tuy nhiên nhiều cung đoạn đường dây vẫn sử dụng thiết bị thế hệ cũ qua nhiều thời kỳ thi công khác nhau.

Thứ hai, việc từng bước đổi mới công nghệ đã mang lại hiệu quả kỹ thuật rõ nét. Năng suất lao động tính theo dung lượng MVA và sản lượng điện truyền tải giai đoạn 2010–2016 tăng trưởng bình quân trên 8,5%/năm. Thời gian bình quân xử lý sự cố lưới điện giảm khoảng 18,2% so với giai đoạn trước năm 2010 nhờ áp dụng các thiết bị định vị sự cố và hệ thống thu thập dữ liệu giám sát SCADA.

Thứ ba, sự hạn chế về nguồn vốn tự có và năng lực tiếp nhận công nghệ cao là điểm nghẽn chính. Khoảng 72% nguồn vốn đầu tư đổi mới công nghệ của TTĐNB phụ thuộc vào phân bổ ngân sách và vốn vay tập trung của EVNNPT/PTC1. Đồng thời, tỷ lệ cán bộ kỹ thuật làm chủ toàn diện các hệ thống điều khiển tích hợp máy tính và thiết bị trạm GIS mới chỉ đạt khoảng 34% tổng số nhân sự kỹ thuật trực tiếp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của những thành tựu đạt được là sự chỉ đạo sát sao của EVN và PTC1 trong việc hiện thực hóa định hướng lưới điện thông minh. Tuy nhiên, một số chỉ tiêu giảm tổn thất điện năng chưa đạt mức tối ưu do địa bàn quản lý trải rộng trên 04 tỉnh đồng bằng và 02 huyện vùng núi, chịu tác động tiêu cực của giông sét và môi trường nhiễm bẩn công nghiệp. So với các nghiên cứu ngành điện quốc tế, sự gắn kết giữa nghiên cứu R&D nội bộ với các trường đại học, viện chuyên ngành còn tương đối rời rạc, phản ánh đúng thực trạng mối quan hệ R&D lỏng lẻo tại các nền kinh tế đang phát triển như nhận định của Tarek M. Khalil.

Trong nghiên cứu, dữ liệu vận hành được trực quan hóa qua biểu đồ đường thể hiện xu hướng giảm dần của suất sự cố đường dây (từ mức 0,45 vụ/100km giai đoạn đầu xuống 0,21 vụ/100km vào năm 2016) và bảng đối sánh năng suất lao động theo MVA/người giữa giai đoạn 2010–2016 với mục tiêu 2016–2020. Những dữ liệu này khẳng định tính tất yếu của việc đổi mới đồng bộ cả 4 thành phần công nghệ nhằm tối ưu hóa chi phí và giảm thiểu tổn thất truyền tải.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, hiện đại hóa phần kỹ thuật (Technoware): Đẩy mạnh thay thế các máy cắt không khí và dầu bằng thiết bị đóng cắt cách điện khí GIS tiên tiến, số hóa hệ thống rơ le bảo vệ kỹ thuật số tại 100% các trạm 220kV, phấn đấu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng kỹ thuật xuống dưới 1,75% trong giai đoạn 2017–2020. Đơn vị chủ trì: Phòng Kỹ thuật phối hợp Phòng Kế hoạch TTĐNB và PTC1.

Thứ hai, nâng cao năng lực làm chủ công nghệ của nguồn nhân lực (Humanware): Xây dựng chương trình đào tạo chuyên sâu về vận hành hệ thống SCADA, công nghệ chẩn đoán online dầu máy biến áp và quy trình vận hành trạm biến áp không người trực cho 100% kỹ sư, công nhân vận hành trước năm 2019. Mục tiêu nâng tỷ lệ nhân sự làm chủ công nghệ cao lên trên 80%. Đơn vị chủ trì: Phòng Tổ chức và Lao động TTĐNB.

Thứ ba, chuẩn hóa hệ thống dữ liệu và thông tin kỹ thuật (Inforware): Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS trong quản lý hành lang an toàn 483 km đường dây và số hóa toàn bộ nhật ký vận hành trực tuyến từ quý III/2017 đến năm 2020, rút ngắn thời gian phát hiện và xử lý điểm sự cố xuống dưới 20 phút. Đơn vị chủ trì: Đội Viễn thông và Công nghệ thông tin cùng các Đội truyền tải điện.

Thứ tư, tái cấu trúc tổ chức và tối ưu hóa nguồn vốn (Orgaware): Hoàn thiện mô hình quản lý vận hành theo hướng chuyển đổi dần sang trạm biến áp không người trực và bán người trực trong giai đoạn 2017–2020, giảm 10% chi phí vận hành thường xuyên, chủ động đa dạng hóa nguồn vốn ODA và vốn vay tín dụng ưu đãi. Đơn vị chủ trì: Ban Giám đốc TTĐNB phối hợp cùng Lãnh đạo PTC1 và EVNNPT.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, Ban Lãnh đạo và chuyên viên kỹ thuật tại EVN, EVNNPT, PTC1: Sử dụng luận văn như một tài liệu tham khảo thực tiễn để hoạch định chính sách đầu tư thiết bị, phân bổ vốn khoa học công nghệ và xây dựng lộ trình số hóa trạm biến áp khu vực miền Bắc.

Thứ hai, Giám đốc, kỹ sư trưởng và đội ngũ quản lý tại các đơn vị truyền tải điện khu vực: Ứng dụng mô hình đánh giá 4 thành phần công nghệ để phân tích thực trạng trạm biến áp và đường dây, từ đó triển khai các giải pháp nâng công suất và giảm sự cố phù hợp với điều kiện địa bàn quản lý.

Thứ ba, Các nhà hoạch định chính sách tại Bộ Công Thương và Viện Năng lượng: Khai thác số liệu thực chứng từ 483 km đường dây và 2.775 MVA dung lượng trạm để đánh giá tác động thực thi của Quy hoạch điện VII Điều chỉnh, hoàn thiện khung tiêu chuẩn kỹ thuật vận hành lưới điện quốc gia.

Thứ tư, Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Quản trị công nghệ, Kinh tế năng lượng, Quản trị kinh doanh: Sử dụng công trình như một nghiên cứu điển hình (case study) mẫu mực về phương pháp kết hợp lý thuyết quản trị công nghệ hiện đại với bài toán thực tế tại doanh nghiệp nhà nước quy mô lớn.

Câu hỏi thường gặp

Trọng tâm đổi mới công nghệ tại Truyền tải điện Ninh Bình là gì?

Đơn vị tập trung nâng cấp hệ thống điều khiển tích hợp máy tính tại trạm 220kV Nam Định, cải tạo tăng khả năng tải đường dây 220kV Nho Quan - Ninh Bình và số hóa hệ thống giám sát SCADA trên 483 km đường dây nhằm bảo đảm vận hành an toàn và liên tục.

Khung lý thuyết 4 thành phần công nghệ của ESCAP được ứng dụng như thế nào?

Luận văn cụ thể hóa khung lý thuyết thành 4 nhóm thành phần: Technoware (máy biến áp, đường dây 220–500kV, thiết bị GIS), Humanware (năng lực kỹ sư vận hành SCADA), Inforware (phần mềm GIS, cơ sở dữ liệu kỹ thuật), và Orgaware (cơ chế phân cấp quản lý vận hành tại PTC1 và TTĐNB).

Rào cản lớn nhất đối với công tác đổi mới công nghệ tại đơn vị là gì?

Rào cản lớn nhất là nguồn vốn đầu tư phụ thuộc tới 72% vào phân bổ của cấp trên, cùng với khó khăn trong việc đào tạo nguồn nhân lực làm chủ đồng bộ các phần mềm điều khiển hiện đại tại các trạm biến áp thế hệ mới.

Mục tiêu kỹ thuật định lượng giai đoạn 2017–2020 của luận văn đặt ra là gì?

Nghiên cứu xác định mục tiêu tăng năng suất lao động trên 8,0%/năm, giảm suất sự cố đường dây và trạm biến áp xuống dưới 0,15 vụ/100km/năm, giảm tổn thất điện năng xuống dưới 1,75% và hoàn thành chuyển đổi mô hình trạm biến áp không người trực.

Đóng góp thực tiễn chính của luận văn cho ngành điện là gì?

Luận văn cung cấp hệ thống giải pháp 4 trụ cột đồng bộ, giúp các đơn vị truyền tải tối ưu hóa quy trình bảo dưỡng ngăn ngừa sự cố, tiết kiệm chi phí đầu tư và hiện thực hóa mục tiêu hiện đại hóa hệ thống lưới điện truyền tải theo Quyết định 428/QĐ-TTg.

Kết luận

  • Hệ thống hóa thực trạng vận hành lưới điện truyền tải quy mô 2.775 MVA và 483 km đường dây tại khu vực Nam đồng bằng Bắc Bộ.
  • Vận dụng thành công mô hình 4 thành phần công nghệ (Technoware, Humanware, Inforware, Orgaware) vào phân tích doanh nghiệp truyền tải điện.
  • Khẳng định vai trò then chốt của đổi mới công nghệ giúp năng suất lao động tăng trưởng trên 8,5%/năm và giảm 18,2% thời gian xử lý sự cố giai đoạn 2010–2016.
  • Đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược gắn liền với lộ trình chuyển đổi trạm không người trực và ứng dụng công nghệ GIS, SCADA giai đoạn 2017–2020.
  • Cung cấp cơ sở khoa học và luận cứ thực tiễn vững chắc cho việc triển khai Quy hoạch điện VII Điều chỉnh (Quyết định 428/QĐ-TTg).

Lộ trình tiếp theo đòi hỏi đơn vị tập trung hoàn thiện tự động hóa các trạm 220kV trong giai đoạn 2017–2018, tiến tới vận hành trạm không người trực toàn diện vào năm 2020. Các nhà quản trị và kỹ sư ngành điện hãy tham khảo và ứng dụng ngay các giải pháp trên để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống truyền tải điện an toàn, tin cậy.