Chương 1 QUẢN LÝ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG VÀ GIÁ ĐIỆN 1. Quản lý nhu cầu năng lượng: 1. Khái niệm: Quản lý nhu cầu năng lượng, hay còn gọi là quản lý phía nhu cầu (DSM – Demand Side Management), là việc thay đổi nhu cầu tiêu dùng năng lượng thông quan các biện pháp khác nhau. Thông thường, mục tiêu của DSM là khuyến khích người tiêu dùng sử dụng ít năng lượng hơn trong thời gian cao điểm, hoặc dịch chuyển thời gian sử dụng năng lượng ngoài giờ cao điểm như ban đêm, cuối tuần.
Việc giảm tải đỉnh không nhất thiết là phải giảm tổng năng lượng tiêu thụ, nhưng có thể làm giảm sự đầu tư vào mạng điện hoặc các nhà máy điện. DSM đã được đặt ra trong thời gian cuộc khủng hoảng năng lượng năm 1973 và khủng hoảng năng lượng năm 1979. Điện sử dụng có thể khác nhau đáng kể và khung thời gian, và giá tiền điện có thể không phản ánh tức thời như chi phí sản xuất điện bổ sung khi tải tăng đột biến. Ngoài ra, khả năng sẵn sàng của khách hàng để điều chỉnh chi phí tiền điện bằng cách thay đổi nhu cầu (tính đàn hồi) có thể là thấp, đặc biệt là với khoảng thời gian ngắn.
Trong nhiều thị trường điện, khách hàng không phải đối mặt với giá thời gian thực ở mọi thời điểm, nhưng phải trả mức giá dựa trên chi phí trung bình hàng năm hoặc giá xây dựng khác. Các công ty điện lực có thể áp dụng nhiều biện pháp để điều khiển tải, tuy nhiên cũng cần có sự đồng bộ cả hai phía điện lực và khách hàng, khách hàng cũng phải xây dựng chiến lược hợp lý để giảm chi phí, cũng như không ảnh hưởng tới việc đảm bảo sản xuất liên tục. Trong các biện pháp thì cách sử dụng thay đổi giá điện tỏ ra khá hiệu quả. Xây dựng mô hình giá TOU trên quan điểm DSM Trang 3 Các biện pháp mà các chương trình DSM hiện nay có thể sử dụng để tác động vào nhu cầu điện của khách hàng là: - Cắt đỉnh: là giảm phụ tải của hệ thống trong giờ cao điểm.
Hiệu quả sẽ là giảm điện năng tiêu thụ và phụ tải đỉnh của toàn hệ thống. - Lấp thấp điểm: là tăng thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm. Hiệu quả là tăng tiêu thụ điện năng tổng nhưng không tăng công suất đỉnh. - Chuyển phụ tải: Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm.
Hiệu quả là giảm công suất đỉnh nhưng không làm thay đổi điện năng tiêu thụ. Tiết kiệm chiến lược: là giảm mức tiêu thụ điện của các thiết bị sử dụng điện. Tăng phụ tải chiến lược: Tăng điện thương phẩm chung, ví dụ như đầu tư xây dựng các nhà máy sản xuất ca 3 với sự trợ giá của Chính phủ, mở rộng chương trình điện khí hoá nông thôn. Hiệu quả sẽ tăng cả công suất đỉnh và điện năng tiêu thụ.
Biểu đồ phụ tải linh hoạt: Làm thay đổi độ tin cậy và chất lượng phục vụ. Thay vì tác động vào biểu đồ phụ tải một cách lâu dài, các Công ty Điện Lực xây dựng phương án cắt giảm phụ tải khi cần thiết. Hiệu quả sẽ giảm được công suất đỉnh và thay đổi một ít tổng điện năng tiêu thụ. Quản lý nhu cầu (DSM) bao gồm những thành phần quan trọng của kế hoạch năng lượng : DSM sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng của khách hàng, bất kỳ chương trình nào có dự định ảnh hưởng đến việc sử dụng điện năng của khách hàng đều được xem là chương trình DSM.
DSM phải đạt được những mục tiêu đã chọn. Để tạo thành “Một sự thay đổi hình dạng trong biểu đồ phụ tải” chương trình phải đạt được những mục tiêu đã chọn, nghĩa là phải cắt giảm tỷ giá bình quân, cải thiện sự hài lòng của khách hàng, đạt được các mục tiêu có độ tin cậy cao. Xây dựng mô hình giá TOU trên quan điểm DSM Trang 4 DSM đánh giá lại những chương trình nào không phải là DSM. Khái niệm này cũng đòi hỏi việc chọn lựa các chương trình DSM, ngoài ra mục đích là làm giảm sự thay thế của các chương trình không phải DSM như: các đơn vị sản xuất điện, cung cấp các thiết bị dự trữ năng lượng.
Nói cách khác, DSM đòi hỏi xem xét thay thế bằng các thiết bị cung cấp phụ, đó cũng là giai đoạn DSM trở thành một phần của “kế hoạch hóa nguồn lực tích hợp”. DSM xác định nhu cầu khách hàng sẽ như thế nào. Dựa trên những định hướng thực tế DSM sẽ xác định nhu cầu khách hàng sẽ ra sao. DSM chịu ảnh hưởng của hình dạng đồ thị phụ tải.
Điều này có nghĩa cần đánh giá xem chương trình DSM ảnh hưởng như thế nào đến chi phí và lợi nhuận tính theo hằng ngày, hằng tháng và hằng năm. Ý nghĩa: Hiện nay ở các nước phát triển, ưu thế phát triển chính sách tiết kiệm là có lợi hơn về mặt kinh tế. Quan điểm thỏa mãn không điều kiện nhu cầu điện năng trong điều kiện thế giới hiện nay đang nhường chỗ cho quan điểm sử dụng năng lượng một cách hiệu quả. Đồ thị phụ tải hệ thống không đồng đều và khuynh hướng này ngày càng có vẻ gia tăng.
Đồ thị của hệ thống có hai đỉnh rõ rệt: sáng, chiều. Do tính không bằng phẳng sẽ dẫn đến sự thay đổi của suất tăng tiêu hao nhiên liệu. Vào giờ tải đỉnh, nhiên liệu sẽ tiêu phí nhiều hơn so với ở các giờ ban đêm (cho sản xuất cùng 1 Kw). Ví dụ ở Nga cho thấy ngưng và khởi động từ trạng thái nóng của tổ máy 200MW tiêu tốn 30 – 50 tấn nhiên liệu, và từ trạng thái lạnh là 50 - 60 tấn nhiên liệu.
Đó là chưa kể việc phải huy động một số máy phát hiệu suất kinh tế kém vào vận hành ở các giờ cao điểm cũng như việc đưa vào hoạt động số tổ máy phát cao điểm chỉ hoạt động số ít giờ trong ngày sẽ gây áp lực vốn đầu tư của công ty điện. Do vậy vấn đề san phẳng đồ thị tải là bức thiết. Xây dựng mô hình giá TOU trên quan điểm DSM Trang 5 Điều khiển hộ tiêu thụ điện cần phải đi kèm hệ thống giá điện, gây được sự chú ý về kinh tế cho khách hàng để thực thi DSM và thỏa ý đồ giảm tải đỉnh của hệ thống. Điều khiển chế độ tiêu thụ điện dẫn đến giảm Pmax, giảm nhiên liệu, nâng cao khả năng tải của đường dây, giảm giá thành sản xuất trên xí nghiệp, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm giá thành sản xuất điện.2 Giới thiệu giá điện: 1.1 Bản chất giá tiền điện và các loại giá tiền Giá điện phải phản ánh đầy đủ và chi tiết chi phí sản xuất trên đơn vị điện năng và có kèm theo một ít lợi nhuận.
Tiền điện cần bao hàm yếu tố quan hệ hợp lý giữa nhà sản xuất và hộ tiêu thụ, thúc đẩy chế độ tải hợp lý của nhà máy điện, khen thưởng tiết kiệm điện, đảm bảo tin cậy cung cấp điện. Tồn tại các quan điểm chủ yếu sau đây khi xác định chi phí sản xuất điện ở các nước phát triển: - Quan điểm nhà nước những năm 50 dựa trên tính chi phí đầy đủ trung bình trong suốt thời kỳ vận hành hệ thống điện (gần giống chi phí quy đổi ở Liên Xô cũ). Ưu điểm cách tính này là đơn giản, tuy nhiên nhược điểm của nó là khó xác định chính xác chi phí đầy đủ và thời hạn phục vụ. - Quan điểm chi phí cận biên dài hạn (Long run marginal costs) mà Pháp là đại diện.
Giá tiền điện cần tính tới chi phí cho xây dựng và vận hành nguồn phát mới. - Quan điểm dựa trên chi phí cận biên ngắn hạn (Short run marginal costs). Giá điện được xác định như tổng chi phí để tăng việc cung cấp điện trong phạm vi nguồn, lưới hiện có. Và trên quan điểm này ở Mỹ có giá “spot price”.
Xây dựng mô hình giá TOU trên quan điểm DSM Trang 6 Nhược điểm của hai quan điểm cuối: khó khăn trong dự báo nhu cầu điện. Dự báo càng chính xác thì giá điện càng được tính đúng, do vậy các mô hình dự báo tải được nghiên cứu nhiều trên thế giới.2 Giá điện và đồ thị phụ tải Giá điện được coi như bộ điều chỉnh tiêu thụ điện hiệu quả nhất. Rất nhiều các công ty điện lực tiến hành phân tích phản ứng khách hàng (tiêu thụ điện) sau khi thực thi biểu giá điện với mục tiêu cải tiến biểu giá điện theo hướng có lợi cho ngành điện và xã hội. Phần này ta sẽ tìm hiểu về 2 nước tiêu biểu trên thế giới là Pháp và Mỹ.1 Pháp Phản ứng với loại giá xanh ở Pháp dẫn tới nhiều khách hàng giảm nhu cầu điện 2 lần/ngày khi có phụ tải đỉnh (Ví dụ: Công nghiệp xi măng giảm Pmax tới 40%), đồng thời tăng nhu cầu công suất vào những giờ khác kéo theo việc san phẳng đồ thị.
Các khách hàng tiến hành sửa chữa các thiết bị điện vào mùa đông, tăng sản xuất vào mùa hè. Năm 1985, sau 4 năm thử nghiệm “giá da trời” đã giảm được công suất đỉnh gần 900 MW và năm 1995 xấp xỉ khoảng 5000 MW, tương đương 6% công suất đỉnh.2 Mỹ Tại Mỹ người ta tiến hành theo các biện pháp sau: - Biểu giá demand charge (tiền theo công suất max): Tiền theo công suất để hoàn lại giá đầu tư, còn theo điện năng để hoàn trả lại cho nhiên liệu. Với loại biểu giá này, đối với khách hàng nếu như công suất lớn nhất xảy ra đầu tháng thì họ không quan tâm đến việc hạ công suất nữa. - Áp dụng giới hạn công suất: có thể định trước hoặc theo thời gian thực và rất có hiệu quả cho điều khiển đồ thị.
Xây dựng mô hình giá TOU trên quan điểm DSM Trang 7 - Giá thời thực (Spot Price): + Biểu giá này thể hiện rõ nhất về điều khiển tải. Giá điện thay đổi theo thời gian và được điều chỉnh theo tải (tải là tín hiệu đầu vào để điều chỉnh giá). + Biểu giá này khuyến khích dùng máy phát riêng. Ví dụ: bang Virginia hi vọng sẽ bổ sung thêm 200-300 MW khả năng phát từ máy phát riêng.
Đại đa số hộ tiêu thụ phản ứng tích cực lên giá. Các khách hàng nhất là công nghiệp tiến hành điều phối lại sản xuất của mình sao cho cực tiểu hóa đơn tiền điện. Ví dụ: do giá điện biến thiên từ 0,05 $/kWh đến 1,4 $/kWh Bank of America Headquaters đã phải điều khiển tiêu thụ điện như cắt thang máy, tắt bớt đèn, máy và giảm hóa đơn tiền điện 300.