Đánh giá tác động của DSM đến hệ thống cung cấp điện KCN Điện nam - Điện ngọc

- Phan Vũ Đông Quân ĐáNH GIá TáC ĐộNG CủA DSM ĐếN Hệ THốNG CUNG CấP ĐIệN KCN ĐIệN NAM - ĐIệN NGọC Chuyên ngành : Hệ Thống Điện luận văn thạc sĩ kỹ thuật ng−ời h−ớng dẫn khoa học : TS TRầN VINH TịNH Quảng Nam – 2008 2Mở ĐầU Trong các năm qua, nhu cầu sử dụng điện đã gia tăng nhanh chóng, nhằm thoả mãn nhu cầu điện năng, ngành điện đã tập trung đầu t− rất nhiều để phát triển hệ thống điện.
- Để có thể quản lý đ−ợc tăng tr−ởng nhu cầu điện năng và giảm sức ép về vốn đầu t−, áp dụng ch−ơng trình DSM là một trong các giải pháp cần thiết.
- Hiện nay, hầu hết các hệ thống cung cấp điện (HTCCĐ) đô thị nói chung và cho các khu công nghiệp (KCN) nói riêng đ−ợc thiết kế đều ch−a xét đến tác động của DSM nên chất l−ợng cung cấp điện ch−a đ−ợc cải thiện tốt hơn cũng nh− làm tăng chi phí đầu t−.
- Khi áp dụng DSM trong HTCCĐ KCN, bên cạnh những lợi ích chung đối với toàn bộ hệ thống điện nh− điều khiển và kiểm soát sự phát triển của nhu cầu điện năng, giảm sức ép vốn đầu t− nguồn cũng nh− l−ới truyền tải điện,…DSM cũng làm thay đổi các thông số thiết kế và vận hành của HTCCĐ.
- Do đó cần đánh giá lại tác động của DSM đối với l−ới địên hiện trạng cũng nh− khi thiết kế mới.
- Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là Xác định các chỉ tiêu KTKT của l−ới điện KCN ĐN-ĐN giai đoạn 1 thay đổi d−ới tác động của DSM và giúp chúng ta xác định đ−ợc giá trị làm lợi khi áp dụng DSM, từ đó so sánh để lựa chọn đ−ợc mức độ đầu t− thích hợp để thực hiện DSM.
- Căn cứ nội dung nghiên cứu, tên của luận văn là Đánh giá tác động của DSM đến hệ thống cung cấp điện KCN ĐN-ĐN.
- Mở đầu - Ch−ơng 1 : Tổng quan về Hệ thống cung cấp điện và Quản lý nhu cầu tiêu thụ điện năng - Ch−ơng 2 : Bài toán lựa chọn thông số cấu trúc của hệ thống cung cấp điện - Ch−ơng 3 : Đánh giá tác động của DSM đến các chỉ tiêu KTKT khi áp dụng DSM trong HTCCĐ sẵn có - Ch−ơng 4 : áp dụng đánh giá tác động của DSM đến các chỉ tiêu KTKT trong HTCCĐ KCN ĐN-ĐN giai đọan 1.
- Kết luận và h−ớng nghiên cứu tiếp theo 3CHƯƠNG 1 TổNG QUAN Hệ THốNG CUNG CấP ĐIệN Và QUảN Lý NHU CầU TIÊU THụ ĐIệN NĂNG 1.1.
- Tổng quan về hệ thống cung cấp điện : Trong hệ thống điện, l−ới điện có thể phân loại nh− sau : L−ới hệ thống .
- Đặc điểm của phụ tải : Phụ tải có đặc điểm là th−ờng biến đổi liên tục theo thời gian và theo xác suất đóng cắt phụ tải một cách ngẫu nhiên.
- Sự chêch lệch cao thấp điểm của phụ tải dẫn đến vận hành hệ thống khó khăn, gây quá tải cho nguồn, l−ới điện trong giờ cao điểm.
- Vì vậy vấn đề áp dụng kỹ thuật điều khiển quản lý nhu cầu điện năng là rất cần thiết.
- Tổng quan về Quản lý nhu cầu tiêu thụ điện năng : Quản lý nhu cầu tiêu thụ điện năng (DSM - Demand - Side management) đ−ợc định nghĩa :”DSM là tập hợp các giải pháp kỹ thuật - công nghệ - kinh tế - xã hội nhằm quản lý và sử dụng điện năng một cách hiệu quả và hợp lý nhất, đồng thời cải thiện biểu đồ phụ tải để đạt hiệu quả sản xuất năng l−ợng tốt hơn” 1.4.
- Tổng quan công tác nghiên cứu : Quá trình tác động của DSM đến các chỉ tiêu KTKT có thể chia thành 2 giai đọan : Tác động của DSM làm biến đổi phụ tải và quá trình biến đổi phụ tải tác động đến các chỉ tiêu KTKT của HTCCĐ.
- 4- Biến đổi đẳng trị ĐTPT về dạng ĐTPT thời gian kéo dài hai đoạn tuyến tính và mô phỏng tác động của DSM theo các đặc tr−ng tác động của DSM là l−ợng giảm công suất đỉnh (δPmax) và tổng l−ợng giảm điện năng đỉnh (∆Ađ.
- Dựa trên các thông số đặc tr−ng trên, xây dựng cấu trúc của HTCCĐ lý t−ởng và xác định mật độ phụ tải tính toán (σtt.
- Xây dựng đ−ờng cong tổn thất công suất của HTCCĐ lý t−ởng khi không xét đến tác động của DSM.
- Tính toán TTĐN trong HTCCĐ theo đ−ờng cong tổn thất và tính chi phí TTĐN theo các đặc tr−ng tác động của DSM.
- Tính toán suất đầu t− công suất đặt (CPtb.
- Tính toán chi phí đầu t− hằng năm của HTCCĐ (KHTĐ.
- chi phí tiết kiệm đ−ợc nhờ hoãn đầu t− công suất đặt (δKHTĐ.
- chi phí cung cấp điện năng hằng năm (WHTĐO.
- suất chi phí cung cấp điện năng hằng năm (CEtb’) theo các đặc tr−ng tác động của DSM.
- Kết luận tác động của DSM đối với HTCCĐ thông qua các đồ thị kết quả.
- 5CHƯƠNG 2 BàI TOáN lựa chọn thông số cấu trúc của hệ thống cung cấp điện 2.1.
- Do đối t−ợng nghiên cứu của đề tài là l−ới điện phân phối KCN, gồm ĐDTA 22 KV và các TBAPP 22/0,4KV nên các thông số cấu trúc bao gồm : Số l−ợng và công suất các TBAPP.
- Lựa chọn các thông số cấu trúc HTCCĐ theo giản đồ khoảng chia kinh tế sử dụng hàm chi phí vòng đời Chi phí vòng đời của một thiết bị gồm toàn bộ các chi phí liên quan đến thiết bị trong thời gian khấu hao của thiết bị đó.
- W = K + C = K + CVH + CTT Khi so sánh nhiều ph−ơng án, có thể giả thiết chi phí CVHO nh− nhau đối với tất cả các ph−ơng án.
- Khi đó hàm chi phí vòng đời trong giản đồ khoảng chia kinh tế có dạng W = K + ∆AO.cE.(P/A,i,n) 2.3.
- Tính toán lựa chọn thông số cấu trúc l−ới điện hạ áp (LHA) 2.3.1.
- Lựa chọn công suất hợp lý trạm biến áp phân phối Công suất TBAPP (SBPP) đ−ợc chọn sao cho cực tiểu hàm chi phí vòng đời tính toán của toàn bộ LHA bao gồm các ĐDRN, ĐDTC và TBAPP.
- WHA = NB.(WBPP + WL + Wl ) [Tr.đ] 6ứng với từng mật độ phụ tải σ, giá điện năng cE, công suất TBAPP SBPP, tính đ−ợc các giá trị NB , WBPP , WL và Wl , từ đó ta rút ra quan hệ WHA = f(σ,cE,SBPP) và chọn đ−ợc công suất TBAPP hợp lý SBPPOP ứng với WHA cực tiểu.
- Tính toán lựa chọn thông số cấu trúc l−ới điện trung áp (LTA) 2.4.1.
- Lựa chọn thiết diện ĐDTA theo giản đồ khoảng chia kinh tế Hàm chi phí vòng đời của 1 km chiều dài ĐDTA đ−ợc xác định nh− sau WoL = KoL + Imax2.roL.τTA.cE.(P/A,i,n).10-6 = KoL + 2dm22BTGqtU.m.3)S.K.2(.
- Giản đồ khoảng chia kinh tế lựa chọn công suất trạm biến áp trung gian (TBATG) WTA = WĐDTA + WBTG = WĐDTA + 2.WBTGO [Tr.đ] Công suất TBATG sẽ lấy giá trị SBTGOP t−ơng ứng với hàm chi phi vòng đời WTA của toàn bộ LTA cực tiểu.
- 7CHƯƠNG 3 ĐáNH GIá TáC ĐộNG CủA DSM ĐếN CáC CHỉ TIÊU KTKT KHI áP DụNG DSM TRONG Hệ THốNG CUNG CấP ĐIệN SẵN Có 3.1.
- Mô phỏng sự biến đổi của ĐTPT d−ới tác động của DSM và các giả thiết 3.1.1 Đặc tr−ng của sự biến đổi ĐTPT d−ới tác động DSM : Vì chi phí cho DSM th−ờng đ−ợc cho d−ới dạng hàm của l−ợng giảm công suất đỉnh (δPmax) hoặc tổng l−ợng giảm điện năng đỉnh ĐTPT (∆Ađ), nên khi đánh giá kinh tế ứng dụng DSM sẽ rất thuận lợi nếu chọn đặc tr−ng tác động của DSM là (δPmax) và (∆Ađ).
- Giả thiết 1 : Điện năng tổng của ĐTPT không thay đổi d−ới tác động của DSM.
- Giả thiết 2 : Công suất cực tiểu của ĐTPT không thay đổi d−ới tác động của DSM.
- Biến đổi đẳng trị ĐTPT Hình 3.2 Nếu Kdk0 ≤ 2K10kdd+, ĐTPT sẽ đ−ợc biến đổi về dạng Hình 3.2a nh− sau: Nếu Kdk0 ≥ 2K10kdd+, ĐTPT sẽ đ−ợc biến đổi về dạng Hình 3.2b nh− sau: (a)Tmin(b) TmaxP PPmax PmaxPmin Pmintt Mô phỏng sự thay đổi của ĐTPT d−ới tác động của DSM dựa trên ĐTPT thời gian kéo dài biến đổi đẳng trị : 3.1.4.1.
- Mô phỏng sự thay đổi của ĐTPT thời gian kéo dài Hình 3.2 theo l−ợng giảm công suất đỉnh (δPmax.
- Khi δPmax tăng, Pmax’ giảm nh−ng Pmin’ không đổi nên Kkđđ thay đổi.
- Do đó, dạng của ĐTPT Hình 3.2 sẽ thay đổi theo hai giai đọan nh− Hình 3.3.a và 3.3.b.
- Kđk ≤ 2K1kdd+, ĐTPT sẽ biến đổi theo Hình 3.3.a.
- Tóm lại cả 2 giai đọan thì quy luật thay đổi của ĐTPT nh− sau δ≤δ−+−=δ≤δ≤−−+==δ−=)PPP*P()'P'P()'P'P.(24A.2'T)*PP0()'P'P(A.2)'P'P.(24'TP'PPP'Ptbmaxmaxmaxminmaxminmaxngaymaxmaxmaxminmaxngayminmaxminminminmaxmaxmax PP 24Tmax’24Pmin Pmax Pmax’(a)Tmin’tt(b )δPmax δPmax* δPmax 93.1.4.2.
- Mô phỏng sự thay đổi của ĐTPT thời gian kéo dài Hình 3.2 theo l−ợng giảm điện năng đỉnh (∆Ađ.
- Cần một phép biến đổi từ đặc tr−ng δPmax sang ∆Ađ, ta sẽ mô phỏng lại sự biến đổi của các đặc tr−ng ĐTPT theo ∆Ađ t−ơng tự nh− đối với δPmax : Khi δPmax tăng đến δPmax + (δPmax), công suất ĐTPT P’(t) cùng với các đặc tr−ng Pmax và Tmax hoặc Tmin sẽ thay đổi thành P”(t) cùng với Pmax” và Tmax” hoặc Tmin” t−ơng ứng.
- Một l−ợng giảm điện năng đỉnh ∆Ađ t−ơng ứng sẽ đ−ợc dịch chuyển xuống thấp điểm nh− Hình 3.4.
- Xác định ∆Ađ theo δPmax dựa trên sự thay đổi của ĐTPT d−ới tác động của DSM Tđ δ≥δ−−−+δ≤δ−−−−−−*)PP()P'P()'T24).("P'P('T*)PP("T24P"P'T24P'P)"P'P(maxmaxminmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxminminmaxminminmaxmaxmax Ađ δ≥δ−+δ≤δ−=−∫*)PP(2)"P'P).('TT(*)PP(2)"P'P.(Tdt.)t("P)t('PmaxmaxmaxmaxmaxdmaxmaxmaxmaxdT0d ∆Ađ = ∫δδ∂∂maxP0maxd)P(A Ađ làm hàm khá phức tạp của δPmax nên khó lấy tích phân.
- Do đó trong tính toán thực tế, cho δPmax thay đổi những l−ợng đều và gián đoạn từ 0 đến Pmax P 24Pmin Pmax’ (a) Tmin’ tP24 Tmax’t (b)Pmin Pmax”Tmax”Tmin’’Pmax’ Pmax”∂Ađ Tđ Tđ 10- Ptb, có thể tính đ−ợc các l−ợng giảm công suất đỉnh Ađ t−ơng ứng .
- Từ đó ta tính đ−ợc tổng l−ợng giảm điện năng đỉnh theo : ∆Ađ.
- Đánh giá tác động của DSM đối với tổn thất điện năng : Tác động của DSM đến TTĐN đ−ợc biểu hiện thông qua : Sự thay đổi TTĐN và Hiệu quả thay đổi TTĐN.
- Các giả thiết : Giả thiết 3 : Theo ph−ơng pháp tính TTĐN trong vận hành dựa trên đ−ờng cong tổn thất của HTCCĐ lý t−ởng, với phạm vi khu vực phụ tải đủ nhỏ, hình dạng ĐTPT của các phụ tải là đồng nhất và đặc tr−ng bởi ĐTPT tổng của khu vực.
- Xác định đ−ờng cong tổn thất công suất : Với giả thiết đối t−ợng HTCCĐ cần nghiên cứu phù hợp với cấu trúc HTCCĐ lý t−ởng, dựa vào các thông số đặc tr−ng của đối t−ợng cần nghiên cứu, xác định mật độ phụ tải tính toán (σtt) và công suất đặt tính toán của khu vực phụ tải đang xét.
- Mật dộ phụ tải tính toán đ−ợc xác định theo công thức : σtt = dddtBPPqtK.K'.dS.KΣ [VA/m2.
- Công suất đặt tính toán đ−ợc xác định theo công thức : Ptt = Kqt.SBPP∑.cosϕ∑ Từ đó, xác định các hệ số a và b của đ−ờng cong tổn thất công suất ứng với σtt và cE nh− sau : Do đối t−ợng nghiên cứu là ĐDTA 22 kV và TBA phân phối nên đ−ờng cong tổn thất đ−ợc tính nh− sau : ∆P = ∆PBPP + ∆PDTA Với tổn thất phần MBA ∆PBPP = ∆Po + Kt12.(Kqt2.∆Pn) Và tổn thất phần ĐDTA ∆PDTA = Kt22.Imax2.ro.LTAΣ.10-3 Suy ra ∆P = αBPP + (βBPP.Kt12 + βĐDTA.Kt22) 11Trong đó.
- βĐDTA : Hệ số phụ thuộc chiều dài, thiết diện và công suất cực đại của ĐD [kW/ D km2.
- βBPP : Hệ số phụ thuộc số l−ợng, công suất định mức và tổn thất có tải của TBAPP [kW/d km2.
- Kt = tttPP Từ đó suy ra đ−ờng cong tổn thất công suất có dạng ∆P (t.
- D = 16 km2 và d’ là diện tích thực tế của khu vực cấp điện cần khảo sát.
- Sự thay đổi TTĐN ngày d−ới tác dụng của DSM : ∆Angày = ⎩⎨⎧−≤δ≤δ∆δ≤δ≤∆tbmaxmaxmax12maxmax11PPP*PkhiA*PP0khiA Với : ∆A11 = dt).t(Pdt).t(Pdt).t(P24'T2411'T2401124011minmin.
- Hiệu quả tác động của DSM đến TTĐN: rp = maxPAδ.
- rA = dAA∂∂ Việc giảm TTĐN d−ới tác động DSM là do sự chênh lệch giữa l−ợng giảm tổn thất điện năng đỉnh và l−ợng tăng tổn thất điện năng thấp điểm khi có sự dịch chuyển điện năng ∆Ađ từ vừng đỉnh xuống vùng thấp điểm của ĐTPT nên ta có : A = ∆ACĐ - ∆ATĐ ∆ACĐ = []∫∆−∆dT0dt.)t("P)t('P ∆ATĐ = []∫∆−∆24Tddt.)t("P)t('P Trong đó : ∆P’(t.
- Đánh giá tác động DSM đến suất đầu t− công suất đặt và suất chi phí cung cấp điện năng: 3.3.1.
- Tác động DSM đến suất đầu t− công suất đặt : Suất đầu t− công suất đặt trung bình là chi phí đầu t− trung bình cho HTCCĐ để cung cấp một đơn vị công suất đặt.
- 13Từ các thông số hợp lý của HTCCĐ : Số l−ợng TBAPP, công suất TBAPP.
- Tóm lại : D−ới tác động của DSM thì.
- Suất đầu t− công suất đặt thay đổi theo δPmax CPtb’ maxmaxmaxPtbPPP.Cδ−= [đ/kW/năm.
- Vốn đầu t− công suất đặt KHTĐ không thay đổi trong η năm - Lợi ích nhờ hoãn đầu t− δKHTĐ theo δPmax δKHTĐ = ∆KHTĐ.ηη+−+)i1(1)i1.
- 1i1100/%11i1100/%1.)i1(100/%PPP−⎟⎠⎞⎜⎝⎛+ξ+−⎟⎠⎞⎜⎝⎛+ξ++ξη.Pmax.CPtb.(P/A,i,η).ηη+−+)i1(1)i1( 3.3.2 Tác động DSM đến suất chi phí cung cấp điện năng : 3.3.2.1.
- Hàm chi phí cung cấp điện năng WHTĐ = KHTĐ + CVHĐD + CVHTBA + CTTLĐ 3.3.2.2.
- Tổng chi phí cung cấp điện năng khi không có tác động của DSM WHTĐO = CVHĐD + CVHTBA + CTTO + KHTĐ.(A/P,i,η.
- Tổng chi phí và suất chi phí cung cấp điện năng khi có tác động của DSM: 14WHTĐO.
- Suất chi phí cung cấp điện năng trung bình là chi phí trung bình để cung cấp 1 đơn vị điện năng của HTCCĐ.
- Khi có tác động của DSM, suất chi phí cung cấp điện năng đ−ợc xác định : CEtb.
- Hiệu quả thay đổi suất chi phí cung cấp điện năng : rPCE = maxEtbP'Cδ.
- Sơ đồ khối các b−ớc đánh giá tác động của DSM đối với các chỉ tiêu KTKT của HTCCĐ sẵn có Hình 3.6.
- Sơ đồ khối các b−ớc đánh giá tác động của DSM đối với các chỉ tiêu KTKT của HTCCĐ sẵn có Thu thập số liệu đối t−ợng HTCCĐ cần nghiên cứu Xác định các chỉ tiêu KTKT và ∆P = a + b.Kt2 theo σ Biến đổi đẳng trị ĐTPT và mô phỏng sự thay đổi ĐTPT theo δPmax và ∆Ađ Xác định δKHTĐ = δKHTĐ (δPmax, ∆Ađ) Xác định quan hệ CPtb = CPtb (δPmax , ∆Ađ) CEtb = CEtb (δPmax , ∆Ađ) Xác định rPCE = rPCE (δPmax) rACE = rACE (∆Ađ) Xác định quan hệ ∆Angày = ∆Angày (δPmax, ∆Ađ) Xác định rP = rP (δPmax) rA = rA (∆Ađ) 15CHƯƠNG 4 áP DụNG ĐáNH GIá TáC ĐộNG CủA DSM ĐếN CáC CHỉ TIÊU KTKT TRONG HTCCĐ KCN ĐN-ĐN GIAI ĐọAN 1 4.1.
- Khái quát hệ thống cung cấp điện cho KCN ĐN-ĐN 4.2.1.
- Nguồn cung cấp KCN ĐN-ĐN đ−ợc cung cấp điện bằng TBA 110 kV ĐN-ĐN, cấp điện áp 110/35/22 KV, công suất 25 + 40 MVA.
- TBA 110 KV ĐN-ĐN có 6 xuất tuyến (XT) để cấp điện cho KCN ĐN-ĐN, thành phố Hội An và khu vực huyện Điện Bàn.
- Các xuất tuyến cấp điện cho KCN ĐN-ĐN Trạm 110 kV ĐN-ĐN có 3 XT cấp điện cho KCN ĐN-ĐN là : XT 473 .
- Trình tự các b−ớc đánh giá tác động của DSM đến các chỉ tiêu KTKT trong HTCCĐ KCN ĐN-ĐN giai đọan 1 - B−ớc 1 : Thu thập số liệu ĐTPT ngày điển hình của từng XT 22 kV của trạm 110 kV ĐN-ĐN (E 153.
- B−ớc 2: Biến đổi đẳng trị ĐTPT về dạng ĐTPT thời gian kéo dài hai đoạn tuyến tính và mô phỏng tác động của DSM theo các đặc tr−ng tác động của DSM là δPmax và ∆Ađ.
- B−ớc 3: Dựa trên các thông số đặc tr−ng của từng XT, xây dựng cấu trúc của HTCCĐ lý t−ởng và xác định mật độ phụ tải tính toán σtt - B−ớc 4: Tính toán các chỉ tiêu KTKT và xây dựng đ−ờng cong tổn thất công suất của HTCCĐ lý t−ởng khi không xét đến tác động của DSM.
- B−ớc 5: Tính toán TTĐN trong HTCCĐ theo đ−ờng cong tổn thất và tính chi phí TTĐN trong HTCCĐ theo các đặc tr−ng tác động của DSM.
- 16- B−ớc 6: Tính toán suất đầu t− công suất đặt CPtb’.
- Tính toán chi phí đầu t− hàng năm của HTCCĐ KHTĐ (A/P,i,η) và chi phí tiết kiệm đ−ợc nhờ hoãn đầu t− công suất đặt δKHTĐ0 theo các đặc tr−ng tác động của DSM.
- B−ớc 7: Tính toán chi phí cung cấp điện năng hàng năm WHTĐ0.
- suất chi phí cung cấp điện năng hàng năm CEtb’ theo các đặc tr−ng tác động của DSM.
- Kết luận tác động của DSM thông qua các đồ thị kết quả.
- Số liệu chung - Giá điện năng bình quân : cE = 900 đ/kWh - Lãi suất ngân hàng / năm : i = 17,5.
- Tốc độ tăng tr−ởng phụ tải hằng năm : ξP = 15.
- Chi phí vận hành, bảo d−ỡng đ−ờng dây và TBA : CVHLĐ = 2% KLĐT - Đơn giá ĐDTA 22 kV, cáp tiết diện 240 mm2 : 780 triệu đồng/ km.
- Số liệu phụ tải ngày điển hình các XT trạm 110 kV E153 trong tháng 8/2008 “Nguồn : Điện lực Quảng Nam 2008”.
- Xuất tuyến 473 E153 - Diện tích khu vực cấp điện d.
- 0,57 km2 - Tổng công suất các TBAPP : SBPP.
- Số liệu phụ tải ngày điển hình trong tháng 8/2008 nh− Bảng 4.1 Bảng 4.1.
- Các thông số của ĐTPT ngày của XT 473 – E 153 Thời gian (h Công suất (kW Thời gian (h Công suất (kW Thời gian (h Công suất (kW Thời gian (h Công suất (kW

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt