ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ NCKH CẤP TP.2016 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TIẾT GIẢM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG DÙNG ĐÈN CAO ÁP Chủ nhiệm đề tài: ThS. Trần Công Binh Đơn vị Chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành Đơn vị Quản lý: Sở Khoa học và Công nghệ TP. HCM Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ 12/2015~ 12/2016) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 02/2017 ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT NHIỆM VỤ NCKH CẤP TP.2016 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TIẾT GIẢM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG DÙNG ĐÈN CAO ÁP CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI CƠ QUAN CHỦ TRÌ TRẦN CÔNG BINH TP. Hồ Chí Minh 2017 1 BẢN TÓM TẮT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TIẾT GIẢM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG DÙNG ĐÈN CAO ÁP Hợp đồng: 152/2015/HĐ, ngày 30/11/2015 Đơn vị chủ trì và cơ quan quản lý: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành và Sở Khoa Học và Công Nghệ TP.HCM Chủ nhiệm đề tài: ThS.
Trần Công Binh Lĩnh vực kỹ thuật của đề tài. Thiết bị thuộc lĩnh vực điện – điện tử. Mạch điều khiển tiết giảm năng lượng chiếu sáng dùng công nghệ inverter này thay thế cho tăng phô đang sử dụng cho đèn chiếu sáng HID chiếu sáng công cộng. Công suất mạch điều khiển đề xuất có khả năng tiết giảm được đến 50% giá trị công suất cực đại của đèn (công suất đèn 50~200W).
Mạch điện này kết hợp với kịch bản tiết giảm ánh sáng vào những thời điểm phù hợp trong đêm chiếu sáng sẽ góp phần tiết kiệm rất lớn nguồn năng ượng mà theo phương pháp truyền thống đang thực hiện (là bật 100% công suất trong suốt thời gian chiếu sáng). Tình trạng kỹ thuật của đề tài. Theo kết quả khảo sát thông tin Số 117 ngày 27/5/2015 của Trung Tâm Thông Tin Khoa Học Công Nghệ TP.HCM, vấn đề nghiên cứu về tiết giảm năng lượng cho hệ thống chiếu sáng dùng đèn HID ở trong nước gần như chưa có. Chưa thấy đề tài, dự án nào được phê duyệt để nghiên cứu triệt để và đủ tầm triển khai áp dụng rộng rãi trên thị trường.
Tuy nhiên một số công ty nghiên cứu tự phát về các giải pháp khác nhau để tiết giảm năng lượng cho hệ thống chiếu sáng. Nhưng cho đến nay thì vẫn chưa có sản phẩm nào được nghiên cứu sản xuất trong nước và triển khai một cách đầy đủ và chuẩn hoá để có thể áp dụng rộng rãi trong thực tế. Với chi phí năng lượng và chi phí vận hành phải chi trả hàng năm cho hệ thống chiếu sáng khá lớn đã đặt ra nhu cầu cho việc tiết giảm năng lượng vào thời điểm thấp điểm ít người là một yêu cầu cấp bách cho các đơn vị nghiên cứu nước ngoài trong nhiều thập kỷ qua. Các nhà sản xuất trên thế giới đã không ngừng nghiên cứu và cho ra đời các sản phẩm đáp ứng cho các giải pháp điều khiển tiết giảm vô cấp hiện đại.
2 Trường ĐH Nguyễn Tất Thành và Đơn vị phối hợp là Công ty ViLight đã có kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực điều khiển công suất điều khiển tiết giảm năng lượng cho hệ thống đèn chiếu sáng HID. Để giải quyết vấn đề nêu trên, nhóm nghiên cứu đã “nghiên cứu thiết kế, chế tạo và triển khai thử nghiệm thiết bị điều khiển tiết giảm năng lượng cho hệ thống chiếu sáng dùng đèn cao áp” do ThS. Trần Công Binh làm chủ nhiệm. Hợp đồng số 261/2015/HĐ, ngày 10/11/2015 đã được ký kết giữa Sở KH&CN với Trường ĐH Nguyễn Tất Thành như sau: o Giúp đơn vị chủ nhanh chóng hoàn thiện thông số kỹ thuật của hệ thống tiết giảm năng lượng, ổn định cao.
o Thông số của mạch điều khiển tiết giảm năng lượng chiếu sáng dùng công nghệ inverter Thông số và Sản phẩm TT Tính năng (Sản xuất trong nước) 1 Công suất 1,5 kVA 2 Số pha 1 pha. Chuyển giao cho doanh nghiệp sản xuất trong nước để đổi mới công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất phục vụ cho thị trường trong nước và khu vực ASEAN. Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị điều khiển tiết giảm năng lượng cho đèn chiếu sáng HID với các tiêu chí (kinh tế-kỹ thuật) như sau: o Làm chủ công nghệ sản xuất thiết bị điều khiển tiết giảm điện năng cho đèn HID với các tính năng chính tương đương các sản phẩm ngoại nhập trên thị trường. o Sản phẩm được phân tích và lựa chọn phương án để dễ dàng triển khai cho hệ thống chiếu sáng hiện hữu sử dụng đèn HID (giảm tối thiểu chi phí nguyên công và vật tư).
Đồng thời phù hợp cho các chủng loại đèn HID phổ 3 biến triển khai đối với hệ thống chiếu sáng lắp đặt mới. o Lựa chọn công nghệ phù hợp với nền sản xuất trong nước nhằm tăng tỷ lệ nội địa hóa nhưng không làm giảm các tiêu chí kỹ thuật và hiệu quả kinh tế so với các sản phẩm nhập khẩu và các giải pháp đang áp dụng hiện nay. o Phù hợp để phục vụ cho chiếu sáng công cộng và công nghiệp ở nước ta và thị trường ASEAN, dựa theo định hướng mới nhất của Chính Phủ (QĐ 1874/QĐ-TTg, 2010), UBND TP. Hà Nội (Số 180/KH-UBND, 2013) và của Sở Giao Thông Vận Tải TP.
Hiệu quả đạt được Thiết bị thuộc lĩnh vực điện – điện tử. Mạch điều khiển tiết giảm năng lượng chiếu sáng dùng công nghệ inverter. Giá trị hệ thống ước tính trung bình (giá trị tiết kiệm được so với chiếu sáng truyền thống, trong thực tế để đánh giá hiệu quả đầu tư thiết bị khách hàng thường chọn thời gian thu hồi vốn là 2,5 năm). Số tiền tiết kiệm được/ngày Số ngày chiếu o Giá trị hệ số năm thu hồi = (40% công * sáng trong năm * thống ước tính vốn (2,5 năm) suất x 11 giờ (360) x giá tiền điện) o Giá trị hệ thống ước tính = 11(kW)*40%*11*1800*360*2,5 = 78.000 VNĐ o Giá bán HT ước tính: 70%* (GT HT ư/t) = 70%*78.600 VNĐ o Chi phí chế tạo HT ước tính: = 40%*(giá bán HT ước tính) = 21.240 VNĐ = (giá bán HT ước tính) – (chi phí quản lý + bán hàng) – (lợi nhuận) trong đó: * chi phí quản lý + bán hàng = 25%*(giá bán hệ thống ư/t) * lợi nhuận = 35%*(giá bán hệ thống ư/t) 4 Project Summary: RESEARCH ON DESIGNING, MANUFACTURING, AND EXPERIMENTAL IMPLEMENTATION OF ENERGY-SAVING CONTROL DEVICES FOR HID LIGHTING SYSTEM Contract: 152/2015/HĐ, signed on 30/11/2015 Contractor and Investor: Nguyen Tat Thanh University and The Department of Science and Technology of Ho Chi Minh City Principle Contractor: Master.
Tran Cong Binh Technical aspects The device is on the field of electrical-electronics. This energy-saving control device uses inverter technology to replace the ballast which is being used for HID public lighting. The proposed control device is able to save up to 50% of maximum power of the light (50~200W). This device with appropriate settings in the night will help saving much energy compare to traditional lighting methods (lights always on).
Technical status According to the survey No. 11, on 27/05/2015, by Center for Science and Technology Information, HCM city, there is almost no research on energy-saving for HID in Viet Nam up to now. There is not approved project on saving HID energy thoroughly and enough to implement widely. Although there is a few companies have given some different solutions to saving lighting energy, but so far there has not any domestic products which are standardized and implemented fully in practice.
Because of high annual energy and operating costs for lighting system, the needs of saving the energy at off-peak times is urgent in past decades. International manufacturers have researched continuously and introduced many products that meet modern control solution demands Nguyen Tat Thanh University and its cooperator, ViLight Company, have lots of experience on the field of power electronics and controlling the energy- saving HID lights. To solve the above problem, the research group has proposed 5 the project “Research On Designing, Manufacturing, And Experimental Implementation Of Energy-Saving Control Devices For Hid Lighting System” by M. Tran Cong Binh as the priciple investigator.
The contract No. 261/2015/HĐ, signed on 10/11/2015 between The Department of Science and Technology of Ho Chi Minh City and Nguyen Tat Thanh University, as follows: o To help the contractor complete quickly the technical parameters of the energy-saving system, reaches high stability. o The control circuit parameters of the energy-saving system as below: No. Parameters and Functions Product (Domestic) 1 Rated power 1.5 kVA 2 Phases 1 phase 3 Grid Voltage (Vin) 220V (185V-265V), 50Hz 4 Lamp Voltage (Vout) 120V–240V, 50Hz 4 Power saving 0–50% Project’s goals: General goals: Decoding and autonomy on the designing, manufacturing technology for energy-saving control device of HID lighting system (High Intensity Discharge - HID).
Increasing the product localization ratio, with considering the competing capacity, quality, and the cost (economical – technical aspects). Transfer to the domestic manufacturing companies for technological innovation and enhancing production capacity in order to serving the domestic market and ASEAN region. Specific goals: Research on designing, manufacturing of the energy-saving control device for HID lights, which has following criteria (econmical- technological aspects): o Autonomy on manufacturing technology for the energy-saving control device of HID lights, equivalent to imported devices o The proposed product is analyzed and selected for implementing easily on the existing HID lighting system (minimum the labour and material costs). The product is also suitable for the different HID lights using in the new installation.
6 o Technological selection is suitable for the domestic manufacturers, to help increase the localization ratio but does not reduce the technical criteria and economic efficiency comparing to imported products and existing energy-saving solutions. o Suitable for public and industrial lighting systems, and ASEAN market, based on the latest direction of the government (Decision No. 1874/QĐ-TTg, 2010), Ha Noi People’s Committee (No. 180/KH- UBND, 2013), and Ho Chi Minh City Department of Transportation (No.
Project’s Results The device is on the field of electrical-electronics. The lighting energy- saving control device uses inverter technology. The system value is estimated on average (saving value compare to traditional lighting system, the payback depreciation period is chosen as 2.5 years to evaluate the investment effectiveness) Saving amount/day Estimated (40% of value of the Lighting days in a Payback years = power x 11 * * proposed year (360) (2.5 years) hours x system electricity price o Estimated value of the proposed system = 11(kW)*40%*11*1800*360*2.000 VNĐ o Estimated price of the proposed system: 70%* (Estimated value) = 70%*78.600 VNĐ o Estimated manufacturing costs of the proposed system: = 40%*(Estimated price) = 21.240 VNĐ = (Estimated price) – (management costs + selling costs) – (profit) where: * management costs + selling costs = 25%*(Estimated price) * profit = 35%*(Estimated price) 7 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình I.1: Đa số hệ thống chiếu sáng giao thông sử dụng đèn HID.