Tổng quan nghiên cứu

Tổn thất điện năng (TTĐN) trên lưới điện phân phối là một trong những vấn đề quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất kinh doanh của các công ty điện lực. Theo báo cáo của ngành điện, tỷ lệ tổn thất điện năng trên lưới phân phối thường chiếm khoảng 10% đến 15%, trong đó tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại là hai thành phần chính. Công ty Điện lực Cầu Giấy, thuộc Tổng công ty Điện lực TP. Hà Nội, quản lý vận hành lưới điện cấp điện áp từ 22 kV trở xuống trên địa bàn quận Cầu Giấy với tổng chiều dài lưới trung thế và hạ thế lần lượt là 356,59 km và 1.351,166 km, cùng gần 1.000 trạm biến áp phụ tải. Giai đoạn 2019-2021, công ty đã cung cấp điện an toàn, liên tục với công suất cực đại tăng trung bình khoảng 10% mỗi năm, tuy nhiên tỷ lệ tổn thất điện năng vẫn còn ở mức cao, ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh và chất lượng dịch vụ khách hàng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích thực trạng tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Cầu Giấy trong giai đoạn 2019-2021, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu tổn thất, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưới điện trung thế và hạ thế trên địa bàn quận Cầu Giấy, sử dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT để phân tích và đánh giá các phương án giảm tổn thất. Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ giúp công ty cải thiện hiệu quả vận hành mà còn góp phần thực hiện các mục tiêu tiết kiệm năng lượng và phát triển bền vững của ngành điện Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình về tổn thất điện năng trong hệ thống điện phân phối, bao gồm:

  • Khái niệm tổn thất điện năng: Là lượng điện năng hao hụt trong quá trình truyền tải và phân phối từ nguồn đến điểm tiêu thụ cuối cùng, bao gồm tổn thất kỹ thuật (do tính chất vật lý của thiết bị và đường dây) và tổn thất thương mại (do sai số đo đếm, trộm cắp điện, quản lý khách hàng kém).

  • Phân loại tổn thất điện năng: Tổn thất kỹ thuật gồm tổn thất phụ thuộc dòng điện (phát nhiệt trên dây dẫn, máy biến áp) và tổn thất phụ thuộc điện áp (tổn thất không tải, rò điện). Tổn thất thương mại liên quan đến quản lý đo đếm và kinh doanh điện năng.

  • Mô hình tính toán tổn thất điện năng: Sử dụng phương pháp tính tổn thất theo đồ thị phụ tải và theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất, kết hợp với các công thức tính tổn thất trên dây dẫn và máy biến áp.

  • Phần mềm PSS/ADEPT: Công cụ mô phỏng và phân tích lưới điện phân phối, hỗ trợ tính toán phân bố công suất, tối ưu vị trí đặt tụ bù (CAPO), xác định điểm mở tối ưu (TOPO) nhằm giảm tổn thất công suất và điện năng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế từ Công ty Điện lực Cầu Giấy giai đoạn 2019-2021, bao gồm thông số kỹ thuật lưới điện, số liệu sản xuất kinh doanh, tỷ lệ tổn thất điện năng trung thế và hạ thế, số liệu vận hành trạm biến áp, và báo cáo quản lý khách hàng.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng lưới điện phân phối, tính toán tổn thất công suất và điện năng, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất. Kết hợp phân tích thống kê số liệu thực tế để đánh giá hiệu quả các giải pháp kỹ thuật và quản lý.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 2019-2021, với các bước chính gồm thu thập dữ liệu, mô phỏng và phân tích trên phần mềm, đề xuất giải pháp, và đánh giá khả thi áp dụng trong giai đoạn 2021-2023.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu được thu thập toàn bộ từ hệ thống lưới điện và các trạm biến áp thuộc Công ty Điện lực Cầu Giấy, đảm bảo tính đại diện và đầy đủ cho phân tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ tổn thất điện năng trung bình giai đoạn 2019-2021: Tỷ lệ tổn thất điện năng trung thế dao động từ 2,79% năm 2019 giảm xuống còn 2,48% năm 2021; tổn thất điện năng hạ thế cũng giảm từ khoảng 3,05% xuống còn 2,68%. Mặc dù có xu hướng giảm, tỷ lệ tổn thất vẫn còn cao so với mức tiêu chuẩn ngành (dưới 2%).

  2. Tổn thất tập trung tại các trạm biến áp công cộng: Một số trạm biến áp có tỷ lệ tổn thất điện năng cao vượt mức trung bình, đặc biệt trong năm 2020, cho thấy cần ưu tiên cải tạo, nâng cấp các trạm này để giảm tổn thất.

  3. Ảnh hưởng của thiết bị đo đếm và quản lý khách hàng: Việc sử dụng công tơ cơ khí lỗi thời và công tác kiểm tra, ghi chỉ số chưa đồng bộ làm tăng tổn thất thương mại. Tỷ lệ sai số đo đếm và trộm cắp điện chiếm khoảng 0,3-0,5% tổng tổn thất.

  4. Hiệu quả mô phỏng PSS/ADEPT: Phần mềm cho phép xác định điểm mở tối ưu (TOPO) và vị trí đặt tụ bù (CAPO) giúp giảm tổn thất công suất từ 5-7% trên các tuyến dây trung thế, tương đương tiết kiệm hàng trăm triệu đồng mỗi năm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tổn thất điện năng cao là do lưới điện phân phối có cấu trúc trải dài với bán kính cấp điện lớn, nhiều đoạn dây dẫn đã xuống cấp, vận hành quá tải và chưa đồng bộ trong quản lý thiết bị đo đếm. So với các nghiên cứu trong ngành, tỷ lệ tổn thất tại Công ty Điện lực Cầu Giấy tương đối cao nhưng có xu hướng cải thiện nhờ các giải pháp kỹ thuật và quản lý được áp dụng.

Việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT giúp mô phỏng chính xác các chế độ vận hành, từ đó đề xuất các phương án tối ưu hóa lưới điện như cân bằng tải, nâng cấp dây dẫn, lắp đặt tụ bù phù hợp. Các biểu đồ phân tích tổn thất theo từng tuyến dây và trạm biến áp minh họa rõ hiệu quả của các giải pháp này.

Ngoài ra, nâng cao chất lượng quản lý khách hàng, thay thế công tơ điện tử chính xác cao và tăng cường kiểm tra, xử lý vi phạm cũng góp phần giảm tổn thất thương mại. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp Công ty Điện lực Cầu Giấy hoàn thiện mô hình quản lý, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh và phục vụ khách hàng tốt hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tạo, nâng cấp lưới điện hạ thế và trung thế: Thực hiện thay thế các đoạn dây dẫn cũ, xuống cấp, đồng thời cân bằng tải giữa các tuyến dây và trạm biến áp nhằm giảm quá tải. Mục tiêu giảm tổn thất điện năng trung bình xuống dưới 2,5% trong vòng 2 năm tới. Chủ thể thực hiện: Phòng Kỹ thuật và Đội Quản lý Điện.

  2. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT trong quản lý vận hành: Triển khai thường xuyên mô phỏng, phân tích lưới điện để xác định điểm mở tối ưu và vị trí đặt tụ bù, từ đó tối ưu hóa tổn thất công suất. Thời gian áp dụng ngay trong năm 2023. Chủ thể thực hiện: Phòng Điều độ Vận hành.

  3. Nâng cao chất lượng quản lý thiết bị đo đếm: Thay thế công tơ cơ khí lỗi thời bằng công tơ điện tử có độ chính xác cao, áp dụng công nghệ ghi chỉ số từ xa (PLC), tăng cường kiểm tra, niêm phong và xử lý vi phạm trộm cắp điện. Mục tiêu giảm tổn thất thương mại ít nhất 0,2% trong 1 năm. Chủ thể thực hiện: Phòng Kinh doanh và Đội Kiểm tra Giám sát.

  4. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức nhân viên: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên môn về kỹ thuật vận hành, quản lý khách hàng và an toàn điện nhằm nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ công nhân viên. Thời gian thực hiện liên tục hàng năm. Chủ thể thực hiện: Phòng Tổ chức Hành chính.

  5. Xây dựng kế hoạch giám sát và đánh giá định kỳ: Thiết lập hệ thống báo cáo, giám sát tổn thất điện năng theo tháng/quý để kịp thời phát hiện và xử lý các vấn đề phát sinh. Chủ thể thực hiện: Ban Lãnh đạo Công ty phối hợp các phòng ban liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các công ty điện lực địa phương: Có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất để giảm tổn thất điện năng, nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối.

  2. Nhà quản lý ngành điện và các cơ quan hoạch định chính sách: Tham khảo để xây dựng các chương trình, chính sách hỗ trợ giảm tổn thất điện năng, thúc đẩy phát triển bền vững ngành điện.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành quản lý năng lượng, kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo hữu ích về phương pháp phân tích tổn thất điện năng, ứng dụng phần mềm mô phỏng PSS/ADEPT và các giải pháp thực tiễn.

  4. Các đơn vị tư vấn và thiết kế lưới điện: Áp dụng các mô hình và phương pháp tính toán tổn thất điện năng để thiết kế, cải tạo lưới điện phân phối hiệu quả hơn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tổn thất điện năng gồm những thành phần nào?
    Tổn thất điện năng gồm tổn thất kỹ thuật (do phát nhiệt trên dây dẫn, máy biến áp, thiết bị điện) và tổn thất thương mại (do sai số đo đếm, trộm cắp điện, quản lý khách hàng kém). Ví dụ, tại Công ty Điện lực Cầu Giấy, tổn thất kỹ thuật chiếm phần lớn nhưng tổn thất thương mại cũng chiếm khoảng 0,3-0,5%.

  2. Phần mềm PSS/ADEPT có vai trò gì trong giảm tổn thất điện năng?
    PSS/ADEPT giúp mô phỏng lưới điện phân phối, tính toán phân bố công suất, xác định điểm mở tối ưu và vị trí đặt tụ bù, từ đó tối ưu hóa tổn thất công suất. Ứng dụng phần mềm này tại Công ty Điện lực Cầu Giấy đã giúp giảm tổn thất công suất từ 5-7% trên các tuyến dây.

  3. Nguyên nhân chính gây tổn thất điện năng cao tại Công ty Điện lực Cầu Giấy là gì?
    Nguyên nhân chính là lưới điện trải dài với nhiều đoạn dây dẫn cũ, vận hành quá tải, thiết bị đo đếm lỗi thời và công tác quản lý khách hàng chưa đồng bộ. Điều này làm tăng tổn thất kỹ thuật và thương mại.

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm tổn thất điện năng?
    Kết hợp cải tạo nâng cấp lưới điện, ứng dụng phần mềm mô phỏng để tối ưu vận hành, thay thế công tơ điện tử chính xác cao và nâng cao quản lý khách hàng là các giải pháp hiệu quả. Ví dụ, việc thay thế công tơ cơ khí bằng công tơ điện tử giúp giảm sai số đo đếm và tổn thất thương mại.

  5. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả các giải pháp giảm tổn thất?
    Hiệu quả được đánh giá qua tỷ lệ tổn thất điện năng hàng năm, số liệu sản xuất kinh doanh và các chỉ số độ tin cậy lưới điện như SAIDI, SAIFI. Tại Công ty Điện lực Cầu Giấy, tỷ lệ tổn thất giảm từ 3,05% năm 2019 xuống còn 2,68% năm 2021 cho thấy hiệu quả của các giải pháp đã triển khai.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích chi tiết thực trạng tổn thất điện năng tại Công ty Điện lực Cầu Giấy giai đoạn 2019-2021, xác định các nguyên nhân kỹ thuật và quản lý chính gây tổn thất cao.
  • Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT trong mô phỏng và phân tích lưới điện giúp đề xuất các giải pháp kỹ thuật tối ưu như cân bằng tải, đặt tụ bù và điểm mở tối ưu.
  • Đề xuất các giải pháp cải tạo lưới điện, nâng cấp thiết bị đo đếm, tăng cường quản lý khách hàng và đào tạo nhân viên nhằm giảm tổn thất điện năng hiệu quả.
  • Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh và chất lượng dịch vụ của Công ty Điện lực Cầu Giấy.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất trong giai đoạn 2023-2025, đồng thời xây dựng hệ thống giám sát tổn thất điện năng định kỳ để đảm bảo hiệu quả bền vững.

Hành động ngay hôm nay để giảm tổn thất điện năng, nâng cao hiệu quả và phát triển bền vững ngành điện!