Tài liệu Giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiểu quả tại nhà máy thủy điện đại ninh

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH Học viên: Nguyễn Chín Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Khóa: K33.KTĐ.LĐ Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Năng lượng luôn là vấn đề đặt biệt quan tâm đối với các nước đang phát triển, Việt nam là quốc gia cũng không nằm ngoài xu thế này. Do đó vấn để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã được các nước phát triển quan tâm. Đầu tiên, Luận văn này trình bày về nghiên cứu khảo sát thực trạng sử dụng năng lượng tại Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh. Cuối cùng, Luận văn này trình bày các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống chiếu sáng, thông gió, động cơ, quản lý điện năng góp phần giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng tại Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh. Từ khóa – Sử dụng năng lượng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, giải pháp tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm điện năng trong sản xuất, quản lý nhu cầu sử dụng điện năng. SOLUTION TO ENERGY SAVING AND EFFICIENCY AT DAI NINH HYDROELECTRIC PLANT Abstract - Energy is always a matter of particular concern for developing countries. Vietnam is a country that is not out of the trend. Consequently, energy conservation and efficiency have been raised by developed countries. Firstly, this thesis presents a survey on the current state of energy use in the Dai Ninh Hydropower Plant. Finally, this thesis presents energy saving solutions for lighting, ventilation, motors and power management that reduce production costs and increase energy efficiency at the Dai Ninh Hydropower Plant. Keywords - Energy efficiency, energy saving, energy saving solutions, power saving in production, management of power demand. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu: ....................................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................ 3 6. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ. ...................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về hệ thống quản lý năng lượng ............................................................. 4 1.1.1. Thực trạng sử dụng năng lượng hiện nay ......................................................... 4 1.1.2. Tiềm năng năng lượng Việt Nam ..................................................................... 4 1.1.3. Thực trạng quản lý năng lượng ở Việt Nam ..................................................... 6 1.2. Vai trò của quản lý nhu cầu DSM ............................................................................ 7 1.2.1. Khái niệm về DSM ........................................................................................... 7 1.2.2. Nâng cao hiệu suất sử dụng điện của hộ tiêu thụ ............................................. 7 1.2.2.1. Sử dụng thiết bị điện có hiệu suất cao ....................................................... 8 1.2.2.2. Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích .................................. 8 1.2.3. Điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất................................................................................................................ 10 1.2.3.1. Điều khiển trực tiếp dòng điện ................................................................ 10 1.2.3.2. Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mới ............................... 11 1.2.3.3. Giá bán điện thay đổi ............................................................................... 12 1.3. Kết luận: ................................................................................................................. 13 CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP VÀ HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TRONG SẢN XUẤT ................................................................................................... 14 2.1. Mở đầu ................................................................................................................... 14 2.2. Hệ thống động cơ ................................................................................................... 14 2.3. Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất (HSCS) ....................................................... 15 2.3.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosφ ............................................................ 15 2.3.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ được chia làm hai nhóm chính .. ...................................................................................................................... 17 2.3.3. Bù công suất phản kháng ................................................................................ 19 2.3.4. Xác định dung lượng bù ................................................................................. 21 2.3.5. Giảm non tải và quá tải cho các động cơ ........................................................ 22 2.4. Giải pháp dùng biến tần ......................................................................................... 23 2.4.1. Nguyên lý làm việc của biến tần..................................................................... 23 2.4.1.1. Các ứng dụng cụ thể ................................................................................ 24 2.4.1.2. Hiệu quả khi sử dụng ............................................................................... 24 2.4.1.3. Những lưu ý khi sử dụng biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ .. 25 2.4.2. Ứng dụng của biến tần: ................................................................................... 25 2.5. Đặc điểm chính của biến tần: ................................................................................. 25 2.5.1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số ............................................ 27 2.5.2. Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ ......................................... 28 2.6. Hệ thống chiếu sáng ............................................................................................... 33 2.6.1. Khái niệm và một số định nghĩa ..................................................................... 33 2.6.1.1. Ánh sáng .................................................................................................. 33 2.6.1.2. Độ rọi E ................................................................................................... 34 2.6.1.3. Quang thông Φ ........................................................................................ 34 2.6.1.4. Độ hoàn màu............................................................................................ 34 2.6.1.5. Hiệu quả ánh sáng ................................................................................... 34 2.6.2. Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả ......................................................... 34 2.6.2.1. Sử dụng nguồn sáng hợp lý ..................................................................... 34 2.6.2.2. Lựa chọn chủng loại chiếu sáng phù hợp ................................................ 34 2.6.2.3. Áp dụng một số công nghệ mới .............................................................. 35 2.7. Kết luận .................................................................................................................. 35 CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH ......................................... 36 3.1. Mở đầu ................................................................................................................... 36 3.2. Các quy trình công nghệ chính. ............................................................................. 36 3.2.1. Lược đồ khởi động tổ máy.............................................................................. 37 3.2.2. Lược đồ dừng tổ máy ...................................................................................... 38 3.3. Danh mục các thiết bị tiêu thụ điện năng chính ..................................................... 39 3.3.1. Danh mục các phụ tải chính............................................................................ 39 3.3.2. Phân tích, đánh giá tình hình sử dụng điện năng ............................................ 41 3.4. Hiện trạng sử dụng điện năng và giải pháp tiết kiệm cho hệ thống chiếu sáng bên trong Nhà máy ............................................................................................................... 42 3.4.1. Hiện trạng ....................................................................................................... 42 3.4.2. Đề xuất giải pháp tính toán lại chiếu sáng bên trong nhà máy ....................... 43 3.4.2.1. Giới thiệu về phần mềm DIALux ........................................................... 43 3.4.2.2. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B1 (Cao trình EL.224m) ......................... 44 3.4.2.3. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B2 (Cao trình EL.220m) ......................... 46 3.4.2.4. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B3 (Cao trình EL.216m) ......................... 47 3.4.2.5. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B4 (Cao trình EL.212m) ......................... 48 3.4.2.6. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B5 (Cao trình EL.207m) ......................... 49 3.4.3. Tính toán lợi ích khi thay thế cho hệ thống chiếu sáng .................................. 50 3.5. Hiện trạng sử dụng điện năng và giải pháp tiết kiệm cho động cơ bơm dầu điều khiển .............................................................................................................................. 51 3.5.1. Hiện trạng ....................................................................................................... 51 3.5.1.1. Hoạt động bơm dầu điều khiển tổ máy ................................................... 51 3.5.1.2. Khảo sát thực tế vận hành bơm dầu ........................................................ 53 3.5.2. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng ............................................................ 53 3.5.3. Lợi ích của việc lắp đặt biến tần cho Động cơ bơm dầu 22KW ..................... 54 3.5.3.1. Khi chưa lắp biến tần ............................................................................... 54 3.5.3.2. Khi lắp thêm biến tần .............................................................................. 54 3.6. Hiện trạng sử dụng điện năng và giải pháp tiết kiệm cho hệ thống thông gió....... 55 3.6.1. Hiện trạng ....................................................................................................... 55 3.6.1.1. Mô tả hệ thống thông gió......................................................................... 55 3.6.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông gió .......................................... 56 3.6.1.3. Khảo sát làm việc .................................................................................... 57 3.6.2. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng cho quạt thổi gió vào ........................ 58 3.6.2.1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ quạt ............................................................ 58 3.6.2.2. Căn cứ để chọn giải pháp ........................................................................ 58 3.6.2.3. Giải pháp thực hiện như sau .................................................................... 59 3.6.2.4. Thời gian vận hành .................................................................................. 59 3.6.3. Lợi ích của giải pháp ...................................................................................... 60 3.6.3.1. Điện năng tiêu thụ khi chưa thực hiện giải pháp ..................................... 60 3.6.3.2. Điện năng tiêu thụ khi thực hiện giải pháp tiết kiệm điện ...................... 60 3.7. Giải pháp lắp đặt hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ ......................................... 62 3.7.1. Hiện trạng ....................................................................................................... 62 3.7.2. Đề xuất giải pháp ............................................................................................ 62 3.7.1. Lợi ích của giải pháp ...................................................................................... 63 3.8. Tổng kết chương .................................................................................................... 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 69 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ................................................................................... 70 BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BT : Biến tần CSPK : Công suất phản kháng DSM : Demand Side Management (quản lý nhu cầu) ĐC : Động cơ ĐNTK : Điện năng tiết kiệm HSCS : Hệ số công suất HTĐ : Hệ thống điện KĐB : Không đồng bộ SSM : Supply Side Management (Quản lý nguồn cung cấp) TBA : Trạm biến áp TKNL : Tiết kiệm năng lượng TOU : Time of use VNĐ : Việt Nam Đồng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 2.1 2.2 Tên bảng Thông số kỹ thuật biến tần ABB ACS 550 Công suất điện cung cấp vào động cơ với yêu cầu phụ tải biến đổi Trang 26 33 3.1 Danh mục thiết bị chiếu sáng 39 3.2 Danh mục động cơ điện trong nhà máy 40 3.3 Bảng số liệu tiêu thụ điện năng năm 2016 41 3.4 Tổng hợp kết quả thực hiện giải pháp 50 3.5 Phân tích chi phí và lợi ích sau khi thực hiện giải pháp 51 3.6 Số tiền đầu tư lắp đặt biến tần 54 3.7 Tổng hợp kết quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ 22 kW-0,4kV 55 3.8 Khảo sát đo nhiệt độ tại tầng kích từ 57 3.9 Tổng hợp hiệu quả đầu tư khi hiện giải pháp 61 3.10 Thống kê chi phí thực hiện giải pháp 63 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang 1.1 Các khu vực tiết kiệm điện năng 9 1.2 Năng lượng gió 12 1.3 Năng lượng mặt trời 12 2.1 Biểu đồ quan hệ giữa hiệu suất và mức tải của động cơ 23 2.2 Điện năng cấp cho động cơ khi chưa có Biến tần và khi có Biến tần 24 2.3 Biến tần ABB ACS 550 26 2.4 Biểu đồ quan hệ giữa tố độc và lưu lượng 29 2.5 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và áp suất 30 2.6 Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và công suất 31 2.7 Giản đồ thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng 32 3.1 Hệ thống chiếu sáng nhà máy 43 3.2 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B1 45 3.3 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B2 46 3.4 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B3 47 3.5 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B4 48 3.6 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng Van cầu 49 3.7 Hiển thị quá trình mang tải của bơm dầu điều khiển 53 3.8 Hệ thống quạt thổi gió vào Nhà máy 57 3.9 Nguyên lý điều khiển hoạt động quạt thông gió 59 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Số hiệu Tên sơ đồ Trang 3.1 Mạch dầu điều khiển tổ máy 52 3.2 Hệ thống điện tự dùng nhà máy thủy điện Đại Ninh 65 3.3 Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ trong Nhà máy 66 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sử dụng năng lượng là một trong những vấn đề đang được quan tâm trên toàn thế giới, nó ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế - xã hội của loài người. Tuy nhiên, việc sử dụng và khai thác năng lượng ngày càng tăng đã gây ra những mặt trái của nó: Đó là hiện tượng nóng lên của Trái đất, tình trạng ô nhiễm môi trường... Do đó vấn để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã được các nước phát triển quan tâm từ những năm đầu thế kỷ 20. Đối với các doanh nghiệp sản xuất nói chung thì nguồn năng lượng chủ yếu là xăng dầu và điện. Trong tình hình giá xăng dầu thế giới không ổn định, biến động theo hướng ngày càng gia tăng, giá điện theo lộ trình sẽ tăng trong những năm tiếp theo, thì vấn đề tiết giảm chi phí từ các nguồn năng lượng đang là bài toán khó đặt ra không chỉ cho các doanh nghiệp mà còn là sử dụng điện trong sinh hoạt. Tình trạng thiếu hụt điện như hiện nay một phần là do các nguồn năng lượng có hạn, chi phí đầu tư cao….Nếu đầu tư một cách ồ ạt không qui hoạch cụ thể, không tính toán kỹ lưỡng thì ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái…Ngoài ra vấn đề sử dụng điện hiện nay ở nước ta còn mang tính chất “lạc hậu”, ý thức và hiệu quả sử dụng điện chưa cao, thiết bị điện sử dụng có hiệu suất thấp,…Điều này ảnh hưởng đến tình trạng thiếu hụt điện như hiện nay. Vì vậy sử dụng điện một cách hợp lý và tiết kiệm là vấn đề đặt lên hàng đầu. Một trong những giải pháp để tiết kiệm năng lương nói chung và năng lượng điện nói riêng mà nhiều nước trên thế giới và Việt Nam đang áp dụng đó là chương trình quản lý nhu cầu (Demand Side Managent gọi tắt là DSM). Tiềm năng của DSM với các thành phần phụ tải là rất đa dạng và phong phú, với phụ tải công nghiệp chủ yếu là các động cơ điện không đồng bộ là đối tượng tác động mạnh mẽ và có hiệu quả rất lớn trong chương trình quản lý nhu cầu. Động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, dải công suất rộng, dễ sử dụng, bảo dưỡng sữa chữa nên được dùng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên việc lựa chọn và sử dụng động cơ không đồng bộ sao cho hiệu quả tránh lãng phi không phải là điều đơn giản. Do đó việc sử dụng hiệu quả động cơ không đồng bộ sẽ góp phần tiết kiệm điện cho nhà máy, xí nghiệp. 2 Nhà máy thủy điện Đại Ninh được thành lập ngày 30/07/2007, chính thức đi vào hoạt động kể từ ngày 01/10/2007, là một doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực sản xuất điện với công suất là 300 MW (gồm 02 tổ máy, mỗi tổ 150MW). Sản lượng điện bình quân hàng năm theo thiết kế là 1.178 triệu kWh, lượng điện tự dùng hàng năm khoảng 2,5 triệu kWh. Do ra đời hơn 10 năm nên các phụ tải nên không sử dụng động cơ hiệu suất cao, biến tần cho động cơ tải không đều, hiệu suất thấp; đèn chiếu sáng dùng loại công suất cao 36-400W... Nên đã ảnh hưởng nhiều đến hiệu tổn hao năng lượng tiêu thụ lớn...Đồng thời với chỉ tiêu EVN phân bổ tỷ lệ điện tự dùng hàng năng đối với nhà máy thấp nên việc hoàn thành chỉ tiêu này cũng gặp không ít khó khăn. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà máy không những tiết kiệm được chi phí sản xuất, giúp tăng năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh, tăng lợi nhuận mà còn giảm bớt chi phí đầu tư cho các công trình cung cấp năng lượng, đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân. Với các lý do trên, đề tài: “Giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại nhà máy thuỷ điện Đại Ninh” vừa là giải pháp kinh tế đồng thời đáp ứng được chỉ tiêu của EVN, giảm lượng điện tiêu thụ, tiết kiệm được lượng điện năng trên hệ thống góp phần giải quyết vấn đề năng lượng của nước ta hiện nay. 2. Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát và nghiên cứu thực trạng sử dụng năng lượng nhằm chỉ ra các điểm có thể áp dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng góp phần giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng tại Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh. Với các giải pháp tiết kiệm năng lượng đang được sử dụng, phân tích lựa chọn giải pháp hợp lý để đề xuất áp dụng tại Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh góp phần tiết kiệm lượng điện năng, giảm áp lực thiếu điện, qua đó góp phần bảo đảm an ninh năng lượng của đất nước. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng sử dụng năng lượng tại Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên dây chuyền công nghệ của Nhà máy. 3 4. Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm. Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu sách, báo, tiêu chuẩn, quy chuẩn, giáo trình và các chuyên đề khoa học về tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu để tính toán cho Nhà máy thủy điện Đại Ninh. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển các ứng dụng của các thiết bị điều khiển, công nghệ mới vào quy trình sản xuất, tự động hóa cho nhà máy. Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả đối với các phụ tải thuộc hệ thống tự dùng Nhà máy, qua đó tiết kiệm được điện năng, giảm chi phí sản xuất, góp phần cải tạo môi trường. Trên cơ sở đó có thể áp dụng cho các dây chuyền sản xuất khác trong và ngoài Nhà máy. Tên luận văn Căn cứ theo đối tượng và phạm vi nghiên cứu, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, luận văn được đặt tên là “Giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại nhà máy thuỷ điện Đại Ninh”. 6. Cấu trúc của luận văn Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận thì gồm có 3 chương: Chương 1: Tổng quan về chương trình sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả Chương 2: Các giải pháp và hiệu quả tiết kiệm điện năng trong sản xuất Chương 3: Hiện trạng sử dụng năng lượng và các giải pháp tiết kiệm tại nhà máy thủy điện Đại Ninh 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ. 1.1. Tổng quan về hệ thống quản lý năng lượng 1.1.1. Thực trạng sử dụng năng lượng hiện nay Theo cơ quan năng lượng quốc tế, nếu thế giới tiếp tục giữ mức tiệu thụ như hiện nay thì nhu cầu năng lượng sẽ tăng 30% vào năm 2030. Riêng Việt Nam do tình trạng thiếu hụt điện kéo dài làm ảnh hưởng đến mọi mặt của đời sống kinh tế xã hội, với tốc độ gia tăng về nhu cầu cùng tình trạng sử dụng điện còn lãng phí như hiện nay thì việc thiếu điện là khó tránh khỏi trong tương lai. Theo đánh giá của các chuyên gia trong ngành Việt Nam hiện nay đang sử dụng nguồn điện với hiệu quả thấp, sản xuất chi phí cao. Muốn có 1% tăng trưởng GDP hàng năm phải tăng điện năng lên khoảng 2%, trong khi các nước phát triển khác chỉ tăng chưa đầy 1,5% thậm chí còn ít hơn. Vì vậy, vấn đề cấp thiết đặt ra hiện nay là chúng ta phải sử dụng nguồn năng lượng một cách hiệu quả và tiết kiệm vì những lợi ích của chính chúng ta trong hiện tại và trong tương lai.Các chương trình tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam chưa được triển khai rộng rãi, kết quả mang lại chưa nhiều, các doanh nghiệp chỉ thực hiện tiết kiệm năng lượng khi cảm thấy nó mang lại hiệu quả kinh tế cho công ty chứ không phải vì cảm thấy nó là điều bức thiết và thực hiện tiết kiệm không phải vì lợi ích của toàn xã hội. Do đó, yêu cầu cấp thiết lúc này là ngoài việc nghiên cứu các chương trình và đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các lĩnh vực thì đòi hỏi Chính phủ phải nhanh chóng có hướng dẫn thi hành luật về sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả với các điều khoản qui định rõ ràng, các biện pháp chế tài nghiêm khắc cũng như các biện pháp hỗ trợ và khuyến khích để đẩy nhanh chương trình triển khai sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả. 1.1.2. Tiềm năng năng lượng Việt Nam Trong những năm vừa qua, cùng với tốc độ tăng trưởng GDP trung bình hàng năm đạt khoảng 7,5%, nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng với tốc độ tương ứng là 10,5% 5 và 15%. Theo dự báo của các chuyên gia kinh tế và năng lượng, tốc độ tăng GDP, nhu cầu năng lượng sẽ tiếp tục duy trì ở mức độ cao (17%). Nguồn năng lượng chính hiện nay của nước ta chủ yếu là thủy điện, nhiệt điện than và nhiệt điện khí. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo như: Năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng thủy triều, địa nhiệt có giá thành sản xuất điện cao, tính phân tán và không ổn định, chỉ có thể tạo ra những nguồn năng lượng nhỏ, chưa thể chiếm tỷ lệ đáng kể trong cân bằng năng lượng. Nguồn tài nguyên của nước ta đa dạng nhưng không phải dồi dào. Do đó việc khai thác và sử dụng có hiệu quả, bảo vệ nguồn tài nguyên năng lượng, gìn giữ cho các thế hệ mai sau là một trong những phương hướng quan trọng của chính sách năng lượng trong thời gian tới. Ở Việt nam, nguồn năng lượng hóa thạch còn lại và được phân bố trên một số vùng tiêu biểu như sau: - Than: Còn khoảng 3,5 tỷ tấn Antraxit tập trung 95% ở Quảng Ninh. Trong đó: 17 triệu tấn than mỡ, 1 tỷ tấn than bùn, Ở độ sâu 150-2.300 mét than nâu có khoảng 37 tỷ tấn, Ở độ sâu ≤ 500 mét than nâu có khoảng 3÷5 tỷ tấn. Than nâu nằm ở đồng bằng sông hồng nhưng khó khai thác do khu vực này hàng năm đất luôn được phù sa bồi đắp. - Dầu mỏ và khí: Có khoảng 4,5 tỷ tấn dầu khí đã quy đổi. Trong đó tiềm năng đã xác minh chắc chắn chỉ có 1 tỷ tấn: 60% là khí, 40% là dầu. - Thủy điện: Nếu không xét phụ thuộc vào các yếu tố khác tiềm năng có khoảng 308 tỷ kWh. Các chương trình tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam chưa được triển khai rộng rãi, kết quả mang lại chưa nhiều, các doanh nghiệp chỉ thực hiện tiết kiệm năng lượng khi cảm thấy nó mang lại hiệu quả kinh tế cho công ty chứ không phải vì cảm thấy nó là điều bức thiết và thực hiện tiết kiệm không phải vì lợi ích của toàn xã hội. Một phần cũng do các quy định pháp luật chỉ bàn đến người sử dụng năng lượng thông thường mà chưa có các chế tài cũng như biện pháp khuyến khích các doanh nghiệp tham gia công cuộc tiết kiệm năng lượng chung của cả nước. Do đó, yêu cầu cấp thiết lúc này là ngoài việc nghiên cứu các chương trình và đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các lĩnh vực thì đòi hỏi Chính phủ phải nhanh chóng có hướng dẫn thi hành luật về sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả với các điều khoản qui định rõ ràng, các biện pháp chế tài nghiêm khắc cũng như các biện 6 pháp hỗ trợ và khuyến khích để đẩy nhanh chương trình triển khai sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả. 1.1.3. Thực trạng quản lý năng lượng ở Việt Nam Để đánh giá thực trạng công tác quản lý năng lượng trong các doanh nghiệpViệt Nam, ở đây chúng ta sử dụng Ma trận Quản lý Năng lượng (Energy Management Matrix - EMM) – một công cụ được sử dụng phổ biến để đánh giá trình độ quản lý năng lượng của các doanh nghiệp, và giúp cho nhà quản lý năng lượng hiểu được tình trạng hiện thời của đơn vị mình. Theo mô hình EMM, trình độ quản lý năng lượng của một doanh nghiệp được đánh giá theo 6 nội dung (hay còn gọi là 6 chỉ số thành công) được chấm điểm từ thấp nhất là 0 điểm đến cao nhất là 4 điểm, như sau: 1. Chính sách năng lượng: Việc quản lý năng lượng một cách hiệu quả chỉ có thể được thực hiện khi công ty có một chính sách năng lượng hợp lý và rõ ràng; 2. Công tác tổ chức: cần phải có phân công rõ ràng các nhiệm vụ quản lý năng lượng và tích hợp. 3. Mục đích - động cơ tạo động lực: được thể hiện thông qua các kênh thông tin được sử dụng để thông báo với cán bộ - nhân viên. 4. Hệ thống thông tin: được thể hiện thông qua việc giám sát và lưu trữ các báo cáo. 5. Truyền thông/nhận thức: được thể hiện thông qua việc quảng bá, nhân rộng ý thức về quản lý năng lượng và các bài học thành công về quản lý năng lượng hiệu quả trong nội bộ và với bên ngoài; 6. Đầu tư: được thể hiện thông qua chính sách và khả năng huy động nguồn vốn đầu tư cho các dự án tiết kiệm hiệu quả năng lượng (TKHQNL). Ngày nay hầu hết các doanh nghiệp đều đã có sự quan tâm đến vấn đề quản lý năng lượng. Ngoài ra trong các doanh nghiệp cũng đã xây dựng được các chính sách trong việc quản lý sử dụng năng lượng. Tuy nhiên cơ cấu tổ chức về quản lý năng lượng, cũng như mức độ đầu tư cho các dự án năng lượng hiện nay tại doanh nghiệp còn nhiều hạn chế. Nguyên nhân chủ yếu của thực trạng này có lẽ là do Việt Nam chưa có được mô hình quản lý năng lượng trong doanh nghiệp, chưa xây dựng được hệ thống quản lý năng lượng nên việc xây dựng bộ phận quản lý năng lượng trong doanh 7 nghiệp còn gặp nhiều khó khăn, các đơn vị tư vấn hỗ trợ tiết kiệm năng lượng hạn chế nên chưa giúp các doanh nghiệp tìm ra được các cơ hội để đầu tư tiết kiệm năng lượng. 1.2. Vai trò của quản lý nhu cầu DSM 1.2.1. Khái niệm về DSM DSM là một hợp tác giải pháp kỹ thuật – Công nghệ- Kinh tế- Xã hội- nhằm sử dụng điện năng một cách hiệu quả và tiết kiệm. DSM nằm trong chương trình tổng thể quản lý nguồn cung cấp (SSM- Supply Side Management). Trong những năm trước đây, để thõa mãn nhu cầu sử dụng ngày càng tăng của phụ tải người ta quan tâm đến đầu tư khai thác và xây dựng các nhà máy điện mới. Giờ đây, do sự phát triển quá nhanh của nhu cầu dùng điện, lượng vốn đầu tư cho ngành điện trở thành gánh nặng cho các quốc gia. Lượng than, dầu, khí đốt dùng trong các nhà máy nhiệt điện ngày một lớn kèm theo sự ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng và những nhà máy năng lượng tái tạo như năng lượng gió, mặt trời chưa phát triển mạnh dẫn đến DSM được xem như một nguồn cung cấp điện rẻ và sạch nhất, bởi vì DSM giúp chúng ta giảm nhẹ vốn đầu tư xây dựng các nhà máy điện mới, tiết kiệm tài nguyên, giảm bớt sự ô nhiễm môi trường. Không chỉ vậy, nhờ DSM người tiêu dùng có thể được cung cấp điện năng với giá rẻ và chất lượng cao hơn. Thực tế, kết quả thực hiện DSM tại các nước trên thế giới đã đưa ra kết luận là DSM có thể giảm trên 10% nhu cầu dùng điện với mức chi phí vào khoảng (0,3 ÷ 0,5) chi phí cần thiết để xây dựng nguồn và lưới để đáp ứng lượng điện năng tương ứng. Nhờ đó, DSM mang lại lợi ích về mặt kinh tế cũng như môi trường cho quốc gia, ngành điện và cho khách hàng. DSM được xây dựng dựa vào hai chiến lược chủ yếu là: nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện để giảm điện năng tiêu thụ và điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế nhất 1.2.2. Nâng cao hiệu suất sử dụng điện của hộ tiêu thụ Thực chất của chiến lược này là đáp ứng một cách đầy đủ các nhu cầu của hộ tiêu thụ trên cơ sở hợp lý nhất. Các nội dung chủ yếu của chiến lược này là sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao và giảm thiểu sự lãng phí điện năng một cách vô ích. Chiến lược này làm giảm điện năng tiêu thụ, nhờ đó có thể làm giảm vốn đầu tư phát triển nguồn và lưới điện đồng thời khách hàng sẽ phải trả ít tiền hơn. Ngành điện có 8 điều kiện nâng cấp thiết bị, chủ động trong việc đáp ứng nhu cầu của phụ tải điện, giảm thiểu tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng. 1.2.2.1. Sử dụng thiết bị điện có hiệu suất cao Nội dung chủ yếu của giải pháp này là bỏ vốn thay thế các thiết bị, dây chuyền công nghệ có hiệu năng thấp bằng thiết bị mới có hiệu năng cao hơn. Khi đó giá thành thiết bị tuy tăng song do hiệu năng cao nên thời gian hoàn vốn nhờ tiết kiệm điện năng khá ngắn, do đó sẽ khả thi. Ngày nay, nhờ sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, người ta chế tạo được nhũng thiết bị dùng điện có hiệu suất cao, tuổi thọ cao mà giá thành tăng không đáng kể để thực hiện giải pháp sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao cần chú ý một số điểm sau: - Luôn cập nhật thông tin về công nghệ chế tạo thiết bị điện. - Thành lập hệ thống kiểm định đánh giá chất lượng và hiệu suất của các thiết bị được sản xuất và nhập khẩu. - Thực hiện chế độ dán nhãn cho các thiết bị điện có chất lượng và hiệu quả sử dụng năng lượng cao. - Thông tin, tuyên truyền, đào tạo để giúp những người sử dụng điện biết cách lựa chọn và sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao. - Trợ giúp khách hành chấp nhận việc sử dụng và thay thế các thiết bị đã cũ bằng các thiết bị điện mới có hiệu năng cao hơn về kỹ thuật và vốn. - Đưa ra các chỉ tiêu nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của từng loại thiết bị dùng điện cần phấn đấu đạt trong các kế hoạch thực hiện DSM cho các nhà sản xuất. 1.2.2.2. Giảm thiểu sự tiêu phí năng lượng một cách vô ích Hiện nay do ý thức tiết kiệm năng lượng chưa thật sự đi sâu vào ý thức từng thành viên trong cộng đồng, mặt khác do hệ thống thông tin, tuyên truyền, giáo dục, đào tạo còn thiếu hoặc việc làm chưa thật sự hiệu quả nên việc sử dụng năng lượng nói chung và điện năng nói riêng kể cả ở các nước phát triển cũng còn lãng phí và không hiệu quả. Mặc dù lượng điện năng tiết kiệm của từng thành viên là không lớn, tuy nhiên lượng điện năng tiết kiệm được của cả một cộng đồng là không nhỏ, hơn nữa vốn đầu tư để thực hiện giải pháp này là không nhiều nên hiệu quả kinh tế của giải pháp này thường rất cao không chỉ với ngành điện, với quốc gia mà ảnh hưởng trực tiếp đến từng cá thể, từng gia đình, từng doanh nghiệp thể hiện qua số tiền chi trả tiền điện hàng 9 tháng. Các biện pháp cụ thể tiết kiệm điện năng thuộc giải pháp này chia làm 3 khu vực (hình 1.1). TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG . Khu vực nhà ở Khu vực công cộng Khu vực sản xuất Hình 1.1 Các khu vực tiết kiệm điện năng a) Khu vực nhà ở Trong các khu vực nhà ở, điện năng sử dụng chủ yếu cho các thiết bị chiếu sáng và các thiết bị phụ trợ phục vụ sinh hoạt. Hạn chế thời gian làm việc vô ích của các thiết bị rất có ý nghĩa đến tổng điện năng tiết kiệm được, vì vậy ta sử dụng các thiết bị phụ trợ như: Tự động cắt điện khi ra khỏi nhà (phòng), tự động điều chỉnh độ sáng của đèn, tự động ngắt các bình đun nước ra khỏi lưới điện khi đủ nhiệt hoặc không sử dụng trong thời gian dài, sử dụng các bình đun nước có lớp cách nhiệt tốt để trành tình trạng thất thoát nhiệt ra môi trường. Tận dụng ánh sáng tự nhiên nhằm giảm thời gian làm việc của các đèn chiếu sáng. Hạn chế số lần đóng mở cửa tủ lạnh, cửa phòng có điều hòa không khí, tủ đá, số lần làm việc của máy giặt bếp điên, máy lạnh luôn chọn ở chế độ tiết kiệm điện… b) Khu vực công cộng Trong các khu vực công cộng cần quan tâm đến khâu thiết kế công trình để hạn chế tiêu tốn năng lượng cho hệ thống chiếu sáng, làm mát có thể cho những kết quả đáng kể. Những quy định chung cụ thể, rõ ràng về việc sử dụng các thiết bị điện, hỗ trợ cho công tác an toàn và tiết kiệm điện, việc trang bị thêm các thiết bị đóng cắt tự động, các cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ để tự động khống chế là cần thiết. Ngoài ra cần lưu tâm đến việc tận dụng những nguồn nhiệt thừa vào mục đích gia nhiệt. 10 c) Khu vực sản xuất Các biện pháp làm giảm sự lãng phí năng lượng trong khu vực này khá đa dạng và thường cho hiệu suất cao, cần chú ý các điểm sau: - Thiết kế và xây dựng nhà xưởng hợp lý. - Tối ưu hóa các quy trình sản xuất. - Bù hệ số công suất cosφ. - Dùng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu của tải. - Thiết kế vận hành kinh tế cho các trạm biến áp. - Giảm mức non tải của động cơ. - Nâng cao chất lượng điện. - Duy trì thiết kế ban đầu với động cơ quấn lại. - Hệ thống chiếu sáng: sử dụng cảm biến ánh sáng để đóng ngắt hệ thống chiếu sáng. Dùng chao đèn có hiệu suất cao, cải thiện thông số phòng, tận dụng ánh sáng tự nhiên, thường xuyên bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng. - Với các động cơ điện: áp dụng các giải pháp sử dụng hiệu quả đối với động cơ. 1.2.3. Điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất Các giải pháp chủ yếu của chiến lược này bao gồm: Điều khiển trực tiếp dòng điện, tích trữ năng lượng, sử dụng các nguồn năng lượng mới 1.2.3.1. Điều khiển trực tiếp dòng điện Mục tiêu chính là thay đổi đồ thị phụ tải, điều hòa nhu cầu tối đa và tối thiểu hằng ngày của các khu vực tiêu thụ điện năng để sử dụng có hiệu quả nhất các nguồn năng lượng điện để giảm bớt sự thiếu hụt điện năng vào các mùa khô và nhu cầu xây dựng thêm các nhà máy điện, cụ thể như sau: a) Cắt giảm đỉnh: là giảm phụ tải của hệ thống trong thời gian cao điểm, điều này làm chậm lại nhu cầu tăng công suất phát của các nhà máy. Hiệu quả là giảm điện năng tiêu thụ vào thời gian phụ tải đỉnh. Biện pháp thực hiện thông thường nhất là Công ty điện lực trực tiếp phối hợp với khách hàng để điều khiển giảm các thiết bị của khách hàng vào thời gian cao điểm. b) Lấp thấp điểm: là tăng thêm các phụ tải vào thời gian thấp điểm, biện pháp này tốt khi chi trả dần dài hạn nhỏ hơn giá trị điện trung bình. Biện pháp này thường áp dụng khi công suất thừa được vận hành bằng nhiên liệu giá thấp. Hiệu quả là tăng tiêu thụ điện năng tổng mà không tăng công suất đỉnh. Để thực hiện cần tạo ra các phụ tải 11 mới mà trước đây chúng vận hành bằng nhiên liệu không phải là điện như nạp điện ban đêm cho ô tô điện, tích năng lượng nhiệt, nạp điện các bình acquy… c) Chuyển dịch phụ tải: Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp điểm. Hiệu quả là giảm công suất đỉnh nhưng không làm thay đổi tổng điện năng tiêu thụ. Biện pháp thực hiện là chuyển các thiết bị tích năng lượng sang sử dụng vào thời gian khác với thời gian cao điểm, chuyển các thiết bị từ cao điểm sang vận hành ở thời điểm thấp điểm và bình thường. d) Biện pháp bảo tồn: Giảm tiêu thụ điện nhờ việc nâng cao hiệu năng của thiết bị dùng điện và thay đổi dần một số thiết bị điện sử dụng có hiệu suất cao và điện năng tiêu thụ thấp. Hiệu quả là giảm công suất đỉnh và giảm tổng điện năng tiêu thụ. e) Nâng cao chất lượng điện: Hiệu suất của động cơ thường bị ảnh hưởng nhiều bởi chất lượng của điện đầu vào. Chất lượng điện đầu vào do điện áp thực tế và tần số so với giá trị định mức quyết định. Sự dao động về điện áp và tần số quá mức so với giá trị cho phép có tác động đáng kể đến hiệu suất của động cơ. f) Tăng trưởng dòng điện: là biện pháp tăng thêm khách hàng mới. Hiệu quả là tăng cả công suất đỉnh và điện năng tiêu thụ. g) Biểu đồ phụ tải linh hoạt: làm thay đổi độ tin cậy và chất lượng phục vụ, thay vì tác động vào biểu đồ phụ tải một cách lâu dài thì công ty điện có phương án phối hợp với khách hàng để cắt một số phụ tải khi cần. Hiệu quả là giảm công suất đỉnh và thay đổi một ít tổng điện năng tiêu thụ. Mục tiêu đầu tiên trong mỗi biện pháp nêu trên là tác động vào thời gian hoặc mức nhu cầu của khách hàng để có được biểu đồ phụ tải như mong muốn và giảm thời gian sử dụng của khách hàng vào thời điểm phụ tải đỉnh. 1.2.3.2. Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mới Nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mới là giải pháp ứng dụng cho các công nghệ sử dụng năng lượng mới để bổ sung thay thế các dạng năng lượng hóa thạch. Giải pháp này sẽ giúp gia tăng công suất và sản lượng điện, giảm ô nhiễm môi trường, góp phần thúc đẩy kinh tế xã hội phát triển. Một số nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mới như: