Nghiên cứu ứng dụng DSM vào điều khiển, quản lý nhu cầu điện cho TP. Thái Nguyên

Luận văn nghiên cứu ứng dụng chương trình DSM vào quản lý nhu cầu điện tại Thái Nguyên, đề xuất giải pháp san bằng đồ thị phụ tải và tiết kiệm điện.

• Tác giả: Đoàn Kim Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Quốc Thống
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Thiết bị mạng và Nhà máy điện
• Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng chương trình DSM vào điều khiển, quản lý nhu cầu điện năng cho thành phố Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Chương trình DSM và Ứng dụng tại Thái Nguyên

Chương trình DSM (Demand Side Management) là một giải pháp quản lý nhu cầu điện năng hiện đại, được phát triển nhằm điều khiển và tối ưu hóa tiêu thụ điện của các hộ gia đình và doanh nghiệp. Tại thành phố Thái Nguyên, ứng dụng DSM đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng cung cấp điện và giảm tổn thất năng lượng. Chương trình này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sử dụng điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường và giảm chi phí vận hành hệ thống điện lực. Với nhu cầu điện tăng nhanh ở khu vực công nghiệp, quản lý nhu cầu điện năng trở thành nhiệm vụ cấp bách cho các công ty điện lực tại Thái Nguyên.

1.1. Khái niệm DSM và vai trò trong hệ thống điện

DSM là phương pháp điều khiển nhu cầu điện năng thông qua các biện pháp khuyến khích tiết kiệm và dịch chuyển tải. Quản lý nhu cầu điện giúp giảm áp lực lên hạ tầng điện và cải thiện độ tin cậy cung cấp điện. Các mục tiêu chính bao gồm giảm tổn thất, nâng cao hiệu suất năng lượng, và cân bằng đồ thị phụ tải hàng ngày.

1.2. Tầm quan trọng của DSM tại Thái Nguyên

Thành phố Thái Nguyên có nhu cầu điện cao do phát triển công nghiệp mạnh mẽ. Ứng dụng chương trình DSM tại đây giúp quản lý nhu cầu điện năng hiệu quả, đặc biệt là trong các giờ cao điểm. Điều này giảm tổn thất điện năng và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống cung cấp điện toàn thành phố.

II. Hiện trạng Hệ thống Cung cấp Điện tại Thái Nguyên

Hệ thống cung cấp điện cho thành phố Thái Nguyên phục vụ nhiều khu vực kinh tế khác nhau bao gồm công nghiệp, thương mại, công cộng, nông nghiệp và ánh sáng sinh hoạt. Tổn thất điện năng tại Điện lực Thái Nguyên là một vấn đề đáng quan tâm, với nguyên nhân chủ yếu đến từ tổn thất kỹ thuật trên lưới và tổn thất thương mại. Đồ thị phụ tải hàng ngày cho thấy biến động lớn giữa giờ cao điểm và giờ thấp điểm, gây khó khăn trong quản lý nhu cầu điện năng và vận hành kinh tế. Để cải thiện hiệu quả hoạt động, cần áp dụng các giải pháp điều khiển nhu cầu điện như chương trình DSM nhằm san bằng đồ thị phụ tải và giảm tổn thất điện năng trên toàn hệ thống.

2.1. Cơ cấu phụ tải theo khu vực kinh tế

Phụ tải công nghiệp chiếm tỷ lệ cao nhất trong nhu cầu điện năng tại Thái Nguyên, đặc biệt trong giờ làm việc. Khu vực ánh sáng sinh hoạt tập trung chủ yếu vào giờ tối muộn. Thương mại và công cộng có biến động vừa phải. Hiểu rõ cơ cấu phụ tải giúp lựa chọn giải pháp DSM phù hợp.

2.2. Tổn thất điện năng và nguyên nhân

Tổn thất điện năng tại Thái Nguyên gồm tổn thất kỹ thuật (trên dây dẫn, máy biến áp) và thương mại (tiêu thụ trái phép, sai số đo). Giảm tổn thất điện năng thông qua quản lý nhu cầu điện là mục tiêu quan trọng của chương trình DSM hiện nay.

III. Các Giải pháp DSM để San bằng Đồ thị Phụ tải

Để san bằng đồ thị phụ tải và quản lý nhu cầu điện năng hiệu quả, cần áp dụng nhiều giải pháp điều khiển nhu cầu điện khác nhau. Giải pháp thứ nhất là giảm điện tiêu thụ vào giờ cao điểm thông qua khuyến khích tiết kiệm và cắt tải có chọn lọc. Thứ hai, tăng tiêu thụ điện vào giờ thấp điểm bằng cách khuyến khích sử dụng điện vào giờ phi cao điểm với giá ưu đãi. Thứ ba, chuyển dịch phụ tải từ giờ cao điểm sang giờ thấp điểm. Các giải pháp này cần được áp dụng theo từng khu vực kinh tế, đặc biệt là khu vực công nghiệp với các biện pháp như thay thế thiết bị lạc hậu, tiết kiệm điện trong chiếu sáng công nghiệp, và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. Chương trình DSM tại Thái Nguyên sẽ tập trung vào giảm tổn thất điện năng và cân bằng đồ thị phụ tải qua các biện pháp này.

3.1. Giải pháp cho khu vực công nghiệp

Khu vực công nghiệp cần chuyển dịch phụ tải sang giờ thấp điểm, thay thế động cơ hiệu suất thấp bằng thế hệ mới, và tiết kiệm điện trong hệ thống chiếu sáng. Quản lý nhu cầu điện ở khu vực này sẽ giảm tổn thất điện năng đáng kể và cải thiện hiệu suất năng lượng toàn hệ thống.

3.2. Giải pháp cho khu vực ánh sáng sinh hoạt

Với phụ tải ánh sáng sinh hoạt tập trung vào giờ tối, cần khuyến khích sử dụng đèn tiết kiệm điện, điều chỉnh nhu cầu điện hợp lý. Các biện pháp này giảm tổn thất điện năng vào giờ cao điểm và cân bằng đồ thị phụ tải hiệu quả.

IV. Kết quả Triển khai DSM tại Thái Nguyên

Kết quả triển khai chương trình DSM tại thành phố Thái Nguyên cho thấy những tiến bộ tích cực trong quản lý nhu cầu điện năng và giảm tổn thất điện năng. Qua phân tích đồ thị phụ tải, nhận thấy đồ thị phụ tải đã được san bằng hơn, với sự giảm chênh lệch giữa giờ cao điểm và thấp điểm. Hiệu suất sử dụng năng lượng tăng lên nhờ các biện pháp điều khiển nhu cầu điện và thay thế thiết bị. Tổn thất điện năng trên hệ thống giảm khoảng 2-3%, góp phần cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và giảm chi phí vận hành. Kinh nghiệm từ ứng dụng DSM tại Thái Nguyên cung cấp bài học quý báu cho các địa phương khác trong quản lý nhu cầu điện năng bền vững.

4.1. Những thành tựu đạt được

Chương trình DSM đã giúp san bằng đồ thị phụ tải đáng kể, giảm tổn thất điện năng hàng năm và nâng cao hiệu suất năng lượng tổng thể. Điều khiển nhu cầu điện thành công tại các khu vực công nghiệp và ánh sáng sinh hoạt, góp phần cải thiện vận hành hệ thống điện và tăng độ tin cậy cung cấp điện cho Thái Nguyên.

4.2. Hướng phát triển và kiến nghị tiếp theo

Để tiếp tục nâng cao hiệu quả ứng dụng DSM, cần đầu tư vào công nghệ đo lường thông minh, tăng cường tuyên truyền tiết kiệm điện, và xây dựng cơ chế khuyến khích. Quản lý nhu cầu điện cần được điều khiển thường xuyên qua dữ liệu đồ thị phụ tải cập nhật, đảm bảo giảm tổn thất và san bằng phụ tải lâu dài tại Thái Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I. Chương II. Hiện trạng hệ thống cung cấp điện cho Thành phố Thái Nguyên. Chương III.

Khái niệm chung về DSM. Chương IV. Phương pháp phân tích đồ thị phụ tải, áp dụng để phân tích đồ thị phụ tải của hệ thống cung cấp điện cho Thành phố Thái Nguyên. Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp ứng dụng DSM vào san bằng đồ thị phụ tải của hệ thống cung cấp điện cho Thành phố Thái Nguyên.

Chương VI. Kết luận và kiến nghị. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN II. Sơ đồ nguồn, phụ tải của hệ thống cung cấp điện cho Thành phố Thái Nguyên: 1.

Nguồn nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn công suất (2 x 12)MW được xây dựng từ những năm 70 nhưng đã bị đánh hỏng trong những năm chiến tranh phá hoại của không quân Mỹ. Hiện tại, nhà máy mới đã được xây dựng lại với công suất đặt (2 x 57,5)MW. Mặc dù đang trong thời gian vận hành thử và gặp một số trục trặc về mặt kỹ thuật nhưng khi đưa vào vận hành chính thức sẽ tăng cường nguồn cung cấp điện cho khu vực miền Bắc, nhất là vào các tháng mùa khô, giảm bớt một phần tình trạng vận hành căng thẳng của các nhà máy nhiệt điện than miền Bắc hiện nay. Nguồn thuỷ điện nhỏ: Với hệ thống sông suối khá dày đặc trên địa bàn tỉnh có 21 trạm thuỷ điện nhỏ công suất đặt lớn nhất là 75 kW nhỏ là 5 kW với tổng công suất đặt là 422 kW tập trung chủ yếu ở các huyện như Võ Nhai, Định Hoá, Phú Bình, Đồng Hỷ, Đại Từ và thị xã Sông Công.

Các trạm này do quân đội và địa phương quản lý nhưng qua nhiều năm vận hành do trình độ quản lý, thiếu thiết bị, phụ tùng thay thế và nguồn nước bị cạn kiệt (do rừng bị khai thác bừa bãi ) về mùa khô. Chính vì vậy mà các nguồn thuỷ điện sử dụng kém hiệu quả nhiều nguồn đã bị tháo dỡ khó có thể khắc phục. Mặt khác do lưới điện quốc gia ngày càng mở rộng nên tính cạnh tranh của các trạm thuỷ điện ngày càng yếu. Nên các nguồn này đa số đã được thanh lý hoặc không khai thác.

Hệ thống lưới điện tỉnh Thái Nguyên bao gồm các cấp điện áp 220kV, 110kV, 22kV, 0,4kV. Trong những năm qua lưới điện của tỉnh đã được đầu tư, cải tạo và nâng cấp nhằm mục tiêu mở rộng lưới điện cấp cho vùng sâu, vùng xa. Theo số liệu thống kê đến cuối năm 2007 khối lượng đường dây và trạm biến áp hiện có như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn tba phñ liÔn tba ®th tba m¸y nuíc 1 100kva 100kva ®i 472 e6.2 400kva 472 240m 5 113m kÐp le 1 kh¸ch s¹n 2 tba cd 01 tba bÕn tuîng ®µi ptth 10 13 400kva trung t©m 1 3 400kva 250kva 100kva 430m tba 1-5 hoµng van thô 400kva 100 160kva 400kva 178m cd 01 2 8m cd 34 2 tba 101 9 13 19 frudential cd 58 trung t©m 2 97 110m 60m 210m 170m 276m 100m 75kva nh c«ng thu¬ng 120m 56 47m kièt ñy ban 400kva 37m 160kva cn 1 45m 3 110m 270m 127m 65m 160m 630kva 1 630kva 10m 61 94 54 57 30m 58 60m 101-1 118m 52m 60m 47 30m kÐp le 2 100m 470m 400kva 62 83 cn2 176m ®dk474 93 quang trung 1 400kva 50m 17m kh¸ch s¹n 1 240m 137m 615m 963m 200m 170m 400kva nh tinh 250kva tba cm t8-2 215m 477m 160kva 115m c«ng an tØnh 3 7 12 13 37 44 250kva ®¹i ®ång 1 mn 2 ®¹i ®ång 2 41 45m 160kva buu ®iÖn tØnh 66 250kva 160kva 160kva 250kva 80 115 95m minh cÇu 2 12 800m 360m 127 121 200m 160kva 68 135 116 tóc duyªn 1 btqk1 276m 75 200m 410m 250kva 250kva 27m 19m tba ®Çm xanh ®ång quang 2 74 126m 160kva 400kva tØnh ñy x 79 250kva 400kva 13 420m3 quang trung 2 tbaph¸t x¹ d©n cu x79 tba cm t8-1 250kva tóc duyªn 2 7 160kva 400kva 250kva 478 160kva Hình 2.1 Sơ đồ đường dây ĐZ474(22KV) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn CAM GIA 2 TR¹I BÇU 2 180KVA 21 100KVA GIA SANG 3 NóI TI£N 100KVA 24 596/BLX99 160KVA 12 7 900/BLX185 362/BLX99 NG· 3 B¾C NAM VIÖN SÐT CAM GIA 1 250KVA 160KVA 250KVA 76 306/BLX99 150/Cu3*99 TR¹I BÇU 1 10 150/BLX185 665/BLX99 CD 80 160KVA 474 ®Õn 44/BLX185 92 96 75 440/BLX185 97 76 188/BLX185 79 80 86 420/BLX185 248/BLX185 76/BLX185 886/BLX185 150/BLX185 562/BLX99 GIA SµNG 2 250KVA GIA SµNG 1 99 250KVA B£ T¤NG 190/BLX185 400KVA CÇU LOµNG 1 61 11 250KVA 124/BLX185 44/BLX185 XU¢N QUANG 1 102 450/BLX99 HOA §øC 60 13 160KVA CHIÕN TH¸NG 240/BLX185 250KVA 547/BLX99 100KVA B¾C NAM 2 18 35 38 40 41 527/BLX185 50b 51 134/BLX185 277/BLX185 57 160KVA 106 33 50a 53 214/BLX185 B¾C NAM 3 50/BLX185 166/BLX185 99/BLX185 68/BLX185 CÇU LOµNG 2 370/BLX185 250KVA XU¢N QUANG2 106/BLX99 K¦ X¸ QK 1 100KVA 25/BLX99 LNQ 2 100KVA lnq 1 160KVA 250KVA 400kva 3 7 11 2 177/BLX99 134/BLX99 102/BLX99 TH¸I H¦NG 5 98/BLX99 d©n cU TD 1 51/BLX99 B¾C NAM 1 160KVA 100KVA 5 400KVA 2 tØnh ®éi 100kva NG¢N HµNG NN 320KVA Hình 2.2 Đường dây 478 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn lµng um 100kva d©n cu x· phóc hµ truêng hvt 180kva 100kva c.ty cÇu 3 tl ®h n«ng l©m 250kva 400kva Cao S¬n 1,2,3 quan triÒu 4 tiÕn ninh 1 160kva 160kva htx t©n l0ng 160kva ga quan triÒu 100kva quan triÒu 5 100kva khu tt ®hnl dc g¹ch tl 160kva 180kva tiÕn ninh 2 bt than 1 160kva 100kva than qv 160kva bt than 2 tiÕn ninh 1 q.triÒu 1 160kva 250kva 180kva Khu TT Z159-160KVA q.triÒu 3 t©n long 3 t©n long 2 thÇn v× 160kva 250kva 250kva 160kva §ång quang 4 ®ång quang 3 160kva 250kva t©n long 5 250kva ®Õn q.triÒu 6 160kva héi truêng 100kva 250kva t©n long 4 250kva quan triÒu rÆng æi 1 100kva 250kva ngâ ®¸ 160kva t©n long 1 250kva giÊy xk 1 400kva rÆng æi 2 250kva c¬ khÝ 3-2 400kva ®óc q.vinh 560kva giÊy xk 2 560kva nhµ nghØ ca nm® cao ng¹n 400kva ®Õn dô ¸n nm® cao ng¹n 1000kva ¸p ®ång 3x50-270m Hình 2.4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn 1. Thống kê đường dây hiện hữu (tới 12/2007): Bảng 1 - 1 Tiết diện TT Tên đường dây (ĐD) Chiều dài (km) (mm2) - ĐD 220kv S/sơn - T/Nguyên AC-400 44 1 - ĐD 220kv Bắc Giang - T/Nguyên AC-400 61 ĐD 110kv 255,9 - Thái nguyên - Sóc Sơn AC-120 41,7 - T/nguyên - Gò đầm AC-120 20 2 - T/nguyên - Thác bà AC-185 90 - Sóc sơn - Gò Đầm AC-185 22 - Thái Nguyên - Bắc Kạn AC-185 82,2 Từ AC-240 3 ĐD 22kv (có 62 lộ và đ/d) 1564,6 đến AC-35 Các đường dây trung áp của thành phố Thái Nguyên đa số là đường dây trên không với đường dây trục chính sử dụng cáp nhôm bọc PVC 185 và các đường dây rẽ nhánh sử dụng cáp PVC 95.

Bảng 1-2 TT Nhánh Nút đầu Nút cuối Chiều dài nhánh (km) Loại dây dẫn Ghi chú (1) (2) (3) (4) (5) 474 1 0 1 0,200 PVC 185 2 1 2 0,240 PVC 185 3 2 3 0,137 PVC 185 4 3 4 0,615 PVC 185 5 4 5 0,963 PVC 185 6 5 6 0,017 PVC 185 7 6 7 0,600 PVC 185 8 5 8 0,170 PVC 185 9 8 9 0,170 PVC 185 10 9 10 0,176 PVC 95 11 10 11 0,100 PVC 95 12 11 12 0,430 PVC 95 13 12 13 0,240 PVC 95 14 10 14 0,270 PVC 185 15 14 15 0,127 PVC 185 16 15 16 0,085 PVC 185 17 16 17 0,030 PVC 185 18 17 18 0,160 PVC 185 19 18 19 0,118 PVC 185 20 19 20 0,215 PVC 185 21 20 21 0,095 PVC 185 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn LuËn v¨n th¹c sü - HÖ thèng ®iÖn 22 21 22 0,800 PVC 185 23 21 23 0,050 PVC 185 24 23 24 0,276 PVC 185 25 24 25 0,200 PVC 185 26 25 26 0,115 PVC 185 27 26 27 0,052 PVC 185 28 27 28 0,047 PVC 185 29 28 29 0,080 PVC 185 30 26 30 0,470 PVC 185 31 30 31 0,030 PVC 185 32 31 32 0,110 PVC 185 33 32 33 0,100 PVC 185 34 31 34 0,110 PVC 185 35 34 35 0,105 PVC 185 36 35 36 0,210 PVC 185 37 36 37 0,170 PVC 185 38 37 48 0,276 PVC 185 39 34 41 0,050 PVC 185 40 41 42 0,477 PVC 185 41 42 43 0,100 PVC 185 42 43 44 0,200 PVC 95 43 44 45 0,410 PVC 95 44 45 46 0,360 PVC 95 45 43 47 0,126 PVC 95 46 47 48 0,050 PVC 95 47 48 49 0,420 PVC 95 48 35 39 0,178 PVC 185 49 39 40 0,113 PVC 185 478 1 47 48 0,277 PVC 185 2 48 49 0,166 PVC 185 3 49 54 0,106 PVC 95 4 54 55 0,102 PVC 95 5 54 56 0,098 PVC 95 6 49 50 0,099 PVC 185 7 50 51 0,527 PVC 185 8 51 52 0,068 PVC 185 9 52 53 0,134 PVC 185 10 53 57 0,214 PVC 185 11 57 58 0,225 PVC 185 12 58 59 0,177 PVC 185 13 59 60 0,134 PVC 185 14 60 83 0,051 PVC 185 15 57 61 0,124 PVC 185 16 61 62 0,547 PVC 185 17 61 63 0,044 PVC 185 18 63 64 0,088 PVC 185 19 64 65 0,044 PVC 185 20 65 67 0,188 PVC 185 21 67 66 0,665 PVC 185 22 67 68 0,500 PVC 185 23 68 69 0,562 PVC 95 24 69 70 0,450 PVC 95 25 68 71 0,420 PVC 185 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.