CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN DLC VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ I/ Khái niệm DLC: DLC – Direct Load Control được định nghĩa như sau: là một sự thực thi trực tiếp cắt giảm tải đỉnh, được thi hành bởi một máy tính được lập trình sẵn hoặc thao tác bằng tay thông qua điều khiển từ xa. Chuyển động của motor, các tải thiết bị hay sự đun sôi nước là các ví dụ về điều khiển tải. Page 10 Học viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Khoa Trái với phương pháp quản lý tải gián tiếp – là tuyên truyền và khuyến khích khách hàng thay đổi hành vi sử dụng điện, DLC cho phép ngành điện – các nhà cung cấp điện và khách hàng cùng thực hiện các cách thức quản lý tải để đạt được mục tiêu sử dụng điện hiệu quả. DLC đối với khách hàng – người tiêu thụ điện hầu như được thiết kế để kiểm soát việc tiêu thụ máy điều hòa không khí, lò sưởi, máy nước nóng và các thiết bị chiếu sáng.
Việc phân loại các phương pháp quản lý dựa trên các đặc tính khác nhau của tải (loại tải, tính chất tải, thời gian đáp ứng, phương thức điều khiển…). Ta có thể chia thành 2 nhóm: nhóm phương pháp điều khiển tải trước (sớm) và nhóm phương pháp điều khiển tải thực. II/ Nhóm điều khiển tải trước (sớm): Phương pháp điều khiển này dựa trên các chương trình dự báo để cung cấp thông tin liên tục và có độ tin cậy cao liên quan đến năng lượng được tiêu thụ trong tương lai. Dựa trên những thông tin này, các nhà cung cấp và khách hàng sẽ có sự điều chỉnh, phân bố năng lượng và lập kế hoạch hợp lý nhằm thực hiện những mục tiêu của mỗi bên.
Sự dao động của chi phí năng lượng, thay đổi hành vi tiêu thụ điện, yếu tố thời tiết là những thông tin được cập nhật thường xuyên nhất. Một yếu tố quan trọng là việc dự báo đường cong phụ tải. Do đó các thông tin phải được truyền đi nhanh chóng và chính xác thông qua các kỹ thuật truyền thông hiện đại (Internet, PLC, GPS, WAN…). Có thể kể ra một vài phương pháp tiêu biểu: mạng neural nhân tạo (Artificial Neural Network), hệ logic mờ, hệ chuyên gia – chủ yếu dựa vào cơ sở dữ liệu thu thập được.
Cho nên hiệu quả của nhóm phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác của các thông số đầu vào và khả năng dự báo thích ứng với độ nhiễu thông tin thu nhận (phần trăm không chắc chắn). Page 11 Học viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Khoa Để đạt được mức hiệu quả mong muốn cần phải sử dụng các kỹ thuật tân tiến. Các mô hình toán học tuyến tính và phi tuyến được nghiên cứu và áp dụng để lên kế hoạch quản lý. Thời gian biểu sẽ phụ thuộc và sự thay đổi các thông số như giá điện, yêu cầu từ nhà cung cấp, nguồn công suất bổ sung, tăng vọt tiêu thụ từ khách hàng… Thời gian tính toán của một chương trình tối ưu (optimization program - OP) tùy thuộc vào số lượng các biến và độ phức tạp của thuật toán.
Để thỏa mãn các ràng buộc về thời gian đáp ứng, công thức của một OP càng đơn giản càng tốt. Phương pháp điều khiển trực tiếp tải điều hòa theo nhóm g-DLC mà luận văn trình bày thuộc nhóm điều khiển tải thời gian thực. III/ Nhóm điều khiển tải thời gian thực: Mục tiêu của nhóm phương pháp này là kiểm soát tải trực tiếp với thời gian đáp ứng ngắn nhất, gần như xảy ra lập tức trong thời gian thực. Những phương pháp này được áp dụng cho các thiết bị chiếu sáng, cửa tự động, đầu đọc thẻ từ… Mới đây, công nghệ sử dụng cảm biến (Sensor- based Approach) được đề xuất để nâng cao chất lượng điều khiển.
Cách tiếp cận này giúp cải thiện khả năng quản lý, đáp ứng nhu cầu người tiêu thụ, tối ưu hóa nguồn năng lượng. Ngoài ra, các phương pháp điều khiển tải trong thời gian thực còn dựa vào kỹ thuật quản lý trực tiếp kiểu phân tán – đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Các thiết bị và người dùng được xem như các phần tử “agent” trong một tập hợp. Mỗi “agent” hoạt động độc lập và linh hoạt, có thể tương tác với các phần tử khác để thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt dưới sự giám sát và điều khiển của hệ thống chủ.
Page 12 Học viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Khoa IV/ Hiện trạng sử dụng năng lượng ở nước ta: Càng ngày, nhu cầu sử dụng năng lượng ở nước ta càng tăng cao. Tổng nhu cầu năng lượng sơ cấp năm 2010 khoảng 63 – 65 triệu TOE (Ton Oil Equivalent), năm 2020 sẽ là 135 triệu TOE và đến năm 2025 là 175 triệu TOE [7]. Dự báo nhu cầu điện năng của Việt Nam sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 5 năm và đến năm 2015 sẽ tăng gấp 4 lần. Với tốc độ gia tăng nhanh như vậy, EVN cần cung cấp thêm hơn 1000 MW điện mỗi năm.
Cùng lúc đó, các nhà máy lại gây nên áp lực rất lớn với môi trường. Do đó khả năng đáp ứng công suất của hệ thống điện đối với nhu cầu phụ tải trong vận hành là một bài toán nan giải. Hệ thống điện nước ta nhiều lúc vận hành ở chế độ không có lượng dự trữ cao và liên tục sa thải phụ tải khi thiếu hụt công suất. Ngoài ra đồ thị phụ tải rất không bằng phẳng, độ chênh lệch giữa cao và thấp điểm rất lớn Pmin / Pmax = 0.
Để giải quyết vấn đề này cũng như đảm bảo sử dụng nguồn năng lượng hợp lý, cần tìm ra phương pháp làm cho đường cong phụ tải phù hợp với công suất đáp ứng từ hệ thống cung cấp. Quản lý nhu cầu phụ tải chính là chìa khóa mà ta cần tìm. Trong phần trên ta đã phân tích nhu cầu sử dụng các thiết bị HVAC ở nước ta ngày càng tăng cao và chiếm tỷ lệ tương đối lớn (hiện tại khoảng 20%) nhu cầu sử dụng điện. Do đó quản lý điều khiển trực tiếp tải ĐHKK cũng là một phương pháp tốt nhằm cân bằng cơ cấu cung – cầu về điện ở nước ta.
V/ Các chương trình quản lý phụ tải tại Việt Nam: Theo tính toán của các chuyên gia ngành điện [7], nhu cầu điện từ nay đến năm 2020 sẽ tăng khoảng 15% / năm và mức tổn thất điện năng Page 13 Học viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Khoa trên 10% của lưới điện truyền tải / phân phối đòi hỏi Việt Nam phải tập trung đầu tư vào các dự án truyền tải / phân phối. Để đáp ứng nhu cầu năng lượng và giảm tổn thất 7%, ta cần tiếp cận các công nghệ tân tiến cho việc vận hành, quản lý, nâng cấp và bảo trì bộ máy lưới điện hiện tại. Về việc quản lý lưới điện, hiện nay Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia và Trung tâm Điều độ Hệ thống điện các miền đã ứng dụng hệ thống SCADA / EMS hiện đại bao gồm: • SCADA / EMS tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia là hệ thống RANGER do hãng ABB (Mỹ) cung cấp và đưa vào vận hành từ 3/2001. • SCADA / EMS tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Nam là hệ thống EMP do hãng Areva (Pháp) cung cấp và đưa vào vận hành từ 12/2000.
• SCADA / EMS tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Trung là hệ thống EMP cũng do hãng Areva (Pháp) cung cấp. • SCADA / EMS tại Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Bắc là hệ thống SPIDER do hãng ABB (Thụy Điển) cung cấp Về công nghệ truyền dẫn, EVN có thiết bị tải ba – powerline carrier (PLC) đã được sử dụng phổ biến trong hệ thống mạng viễn thông điện lực, chủ yếu cung cấp các kênh truyền cho hệ thống relay bảo vệ đường dây, kênh SCADA, dịch vụ hotline, thuê bao xa… Ngoài ra EVN còn truyền dẫn bằng công nghệ viba và cáp quang. Về quản lý phụ tải, hiện tại ở Việt Nam đang thực hiện một số chương trình sau [7]: + Giá điện theo thời gian: Page 14 Học viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Khoa Giá điện theo thời gian cho các khách hàng lớn bắt đầu được triển khai từ 1995. EVN đã tiến hàng lắp đặt các meter đo đếm theo thời gian (Time Of Use – TOU) cho các khu công nghiệp, khu chế xuất, khách sạn và các khách hàng có nhu cầu tiêu thụ điện lớn.
Tính đến cuối năm 2004, EVN đã lắp đặt 45 000 meter TOU cho các khách hàng. Theo đánh giá của các chuyên gia, chương trình TOU của EVN đến nay đã giúp cắt giảm được 45 MW công suất đỉnh ở giờ cao điểm từ 19 – 21h. + Chương trình khuyến khích khách hàng: Từ năm 1997 EVN đã thực hiện một chương trình nâng cao nhận thức công cộng thông qua một chiến dịch quảng cáo rộng rãi trên tivi, báo đài và tờ rơi. Điều này nhắm vào ý thức tự giác của khách hàng trong việc giúp EVN làm giảm phụ tải cao điểm bằng cách tắt các thiết bị không cần thiết.
Đến nay chưa có một đánh giá chính thức về ảnh hưởng của chương trình này. + Chương trình kiểm toán năng lượng: Trong khuôn khổ chương trình về việc sử dụng hiệu quả năng lượng (VECP) của Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, công tác đào tạo và tiến hành kiểm toán thí điểm một số cơ sở công nghiệp và thương mại tại các thành phố thuộc Trung ương đã được tiến hành với sự phối hợp chặt chẽ của các trường Đại học ở địa phương cùng các công ty tư vấn tư nhân. Các chuyên gia nhận định, do thực trạng công nghệ lạc hậu, các thiết bị đã lâu đời nên không phát huy được tiềm năng tiết kiệm năng lượng vốn rất lớn. + Điều khiển phụ tải bằng sóng tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh: Hai công ty điện lực ở hai thành phố lớn có sản lượng điện năng rất lớn này đã thử nghiệm tính khả thi của chương trình lắp đặt điều khiển phụ tải bằng sóng cho các khách hàng lớn nhằm xác định khả Page 15 Học viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Khoa năng áp dụng của công nghệ này trong các giờ cao điểm và trong những thời điểm thiếu hụt công suất phát.
Các khách hàng chủ yếu là các cơ quan nhà nước, khách sạn lớn, nhà hàng có nhiều thiết bị HVAC. Cho đến nay việc áp dụng chương trình điều khiển bằng sóng chỉ ở mức độ nghiên cứu vì chưa có bất cứ một biện pháp khuyến khích nào được áp dụng dành cho các khách hàng tham gia chương trình.
