Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp giám sát, điều chỉnh phụ tải khách hàng tại tổng công ty điện lực TP HCM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.87 MB, 180 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
BÙI QUANG MINH
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP
GIÁM SÁT, ĐIỀU CHỈNH PHỤ TẢI KHÁCH HÀNG
TẠI TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
BÙI QUANG MINH
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP
GIÁM SÁT, ĐIỀU CHỈNH PHỤ TẢI KHÁCH HÀNG
TẠI TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HUỲNH QUANG MINH
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2016
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : Tiến sĩ Huỳnh Quang Minh
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 12 tháng 3 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
TT
Họ và tên
Chức danh Hội đồng
1
PGS.TS. Trần Thu Hà
Chủ tịch
2
TS. Huỳnh Châu Duy
Phản biện 1
3
TS. Trương Đình Nhơn
Phản biện 2
4
TS. Trần Thanh Phương
Ủy viên
5
TS. Dương Thanh Long
Ủy viên, Thư ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
PGS.TS. Trần Thu Hà
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 20 tháng 8 năm 2015
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Bùi Quang Minh
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 12/4/1971
Nơi sinh: TPHCM
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
MSHV: 1441830015
I- Tên đề tài:
Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp giám sát và điều chỉnh phụ tải khách hàng tại
Tổng Công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh.
II- Nhiệm vụ và nội dung:
1) Tìm hiểu về hiện trạng lưới điện và cơ cấu phụ tải của các khách hàng
có ảnh hưởng đến công suất đỉnh trong đồ thị phụ tải tổng của lưới
điện TP.Hồ Chí Minh.
2) Tìm hiểu về hiện trạng, chủng loại điện kế và các chương trình quản
lý điện kế hiện nay của Tổng Công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh.
3) Đánh giá và đề xuất các giải pháp và công nghệ để giám sát việc điều
chỉnh phụ tải của khách hàng khi tham gia chương trình DR.
4) Đề xuất các giải pháp để triển khai hiệu quả chương trình DR cho khu
vực TP.HCM.
III- Ngày giao nhiệm vụ: 8/2015
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 01/2016
V- Cán bộ hướng dẫn: Tiến sĩ Huỳnh Quang Minh
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng luận văn ” Nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp
giám sát và điều chỉnh phụ tải khách hàng tại Tổng Công ty Điện lực TP Hồ Chí
Minh” là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Ngoại trừ những tài liệu tham khảo đã được trích dẫn trong luận văn này, tôi
xin cam đoan các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn
gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
Bùi Quang Minh
ii
LỜI CÁM ƠN
Để có thể hoàn thành luận văn này, trước tiên tôi xin gởi lời cảm ơn chân
thành đến Thầy hướng dẫn, TS. Huỳnh Quang Minh là người trực tiếp hướng dẫn,
định hướng trong việc chọn đề tài và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình
hoàn thành đề tài.
Tôi cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành tới Quý thầy cô trường Đại Học
Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh
nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường để tôi có thể vận dụng vào
công việc.
Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Tổng Công ty Điện lực TP.HCM, Ban
Giám đốc Trung tâm Điều độ Hệ thống Điện TP.HCM, Ban Kinh doanh, Ban Kỹ
thuật và các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ tôi trong công tác, học tập và nghiên cứu
trong suốt thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh,
tháng 1 năm 2016
Học viên thực hiện Luận văn
Bùi Quang Minh
iii
TÓM TẮT
Với xu hướng đô thị mới ngày càng phát triển mạnh mẽ, việc nhiều tòa nhà
cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, các khu công nghiệp dịch vụ, dân cư mới
mọc lên nhanh chóng, đã ảnh hưởng rất lớn đến đồ thị phụ tải của khu vực
TP.HCM, tạo ra đồ thị phụ tải không đồng đều , phụ tải giờ cao điểm và thấp điểm
chênh lệch nhau khá cao. Vấn đề đặt ra là hàng năm ngành điện phải bỏ ra một
lượng kinh phí rất lớn để xây dựng các nguồn điện nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải
vào giờ cao điểm, nhưng trong giờ thấp điểm thì các nguồn điện này không phát
huy hiệu quả, gây lãng phí đầu tư.
Với mục đích giảm tải đỉnh tại những giờ cao điểm thông qua sự điều tiết
phụ tải tự nguyện của khách hàng, là một trong những giải pháp quản lý nhu cầu
điện năng (DSM), nhằm mục tiêu giảm chi phí đầu tư, tránh quá tải thiết bị tại
những giờ cao điểm, giảm tổn thất điện năng, giảm chi phí vận hành đối với hệ
thống điện hiện nay.
Nghiên cứu được thực hiện dựa trên các số liệu đo đếm điện kế từ xa của các
khách hàng sử dụng công suất lớn, các khách hàng đăng ký tham gia thử nghiệm 2
chương trình: Chương trình Tiết giảm phụ tải Curtailable Load Program (CLP)
và Chương trình Điều chỉnh phụ tải điện khẩn cấp Voluntary Emergency
Demand Response Program (VEDRP), để xây dựng các kịch bản điều chỉnh phụ tải,
chạy thử nghiệm chương trình. Từ đó phân tích và đưa ra các ưu khuyết điểm của
chương trình và đề xuất những giải pháp điều chỉnh phụ tải phù hợp với lưới điện
hiện nay của Tổng Công ty Điện lực TP.HCM.
iv
ABSTRACT
With the urban-developing-trend growing strongly; which skyscraper office
building, shopping center, industrial and service center, as well as residential center
are built up rapidly; the power system load diagram for Ho Chi Minh City area has
been greatly affected, which leads to unbalanced load diagram. As a result, the gap
between peak-hour load and off-peak-hour load is hugely increased. Electric Power
Corporation loses a great annual cost to build up generator stations in order to solve
the load demand at peak-hour; but for the off-peak-hour, these generator stations are
not be used effectively, which wastes investment cost.
For the purpose of solving the peak load at peak-hour through customers selfregulating, which is a method for distribution system management. With the
intention of reducing the investment cost, avoiding overloaded system at peak-hour,
and reducing the electric power loss for the existing electric power system.
This research has been done based on remote measurement data from primary
customers and those customers that agree to participate in 2 experiments which are:
Curtailable Load Program (CLP) and Voluntary Emergency Demand Response
Program (VEDRP). The main intention of this research is to build cases of load
adjustment, experimentally simulate those two above programs. Base on those
simulation results, strengths and weaknesses of those programs can be analysed;
also, solutions are proposed to adjust load for existing electric power system of Ho
Chi Minh City Electric Power Corporation (HCMPC).
v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CÁM ƠN....................................................................................................................... ii
TÓM TẮT ............................................................................................................................iii
ABSTRACT ....................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ x
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... xi
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ................................xii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề: ............................................................................................................ 1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài: ...................................................................................... 1
1.3 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu................................................... 2
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................................................ 2
1.3.2 Nội dung nghiên cứu: .................................................................................................................. 3
1.3.3 Phương pháp nghiên cứu: .......................................................................................................... 3
1.3.4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài : .............................................................................................. 4
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH SỬ
DỤNG PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA CÁC KHÁCH HÀNG TRONG KHU VỰC ............. 5
TP HỒ CHÍ MINH. ..................................................................................................... 5
2.1. Tổng quan về lưới điện phân phối TP. Hồ Chí Minh .......................................... 5
2.1.1 Về nguồn điện: ................................................................................................................................ 5
2.1.2 Về lưới điện: .................................................................................................................................... 6
2.1.3 Khối lượng lưới điện phân phối .............................................................................................. 6
2.1.4 Tình hình phân phối điện năng ................................................................................................ 7
2.1.5 Tình hình tiêu thụ điện năng ..................................................................................................... 7
2.2 Phân tích và tìm hiểu số liệu thu thập và biểu đồ phụ tải ngày của các khu vực
TP.HCM. ..................................................................................................................... 8
2.2.1 Khu vực phi công nghiệp ........................................................................................................... 8
2.2.2 Khu vực Công nghiệp .................................................................................................................. 9
vi
2.2.3 Khu vực tiêu dùng dân cư .......................................................................................................... 9
2.2.4 Khu vực nông nghiệp ................................................................................................................. 10
2.2.5 Điện năng tiêu thụ của các khu vực kinh tế trong năm 2014: .................................. 10
2.2.6 Phụ tải của các khách hàng sử dụng điện có công suất lớn trong khu vực
TP.HCM. ..................................................................................................................................................... 11
2.3. Phụ tải đỉnh của HTĐ TP.HCM năm 2015. ....................................................... 12
2.4 Nhận xét và đánh giá: .......................................................................................... 13
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ CÁC CÔNG NGHỆ ĐO XA HIỆN NAY ĐANG
ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI..................................... 15
3.1 Giới thiệu tổng quan về điện kế điện tử .............................................................. 15
3.2 Giới thiệu về Điện kế điện tử .............................................................................. 15
3.3 Hệ thống thu thập dữ liệu đo đếm từ xa .............................................................. 16
3.3.1 Dựa vào truyền dẫn trên đường dây tải điện (PLC) ......................................... 18
3.3.2 Dạng lưới RF Mesh .......................................................................................... 19
3.3.3 Dạng cây (Point to point) ................................................................................. 20
3.3.4 Giải pháp mạng viễn thông 3G/GPRS ............................................................. 21
3.3.5 Giải pháp thu thập số liệu đo đếm từ xa qua mạng IP (WAN hoặc Internet) .. 22
3.4 Tình hình triển khai thu thập dữ liệu đo đếm từ xa của EVN ............................. 23
3.4.1 Tình hình lắp đặt điện kế điện tử và hệ thống thu thập dữ liệu từ xa tại các đơn
vị trong EVN ............................................................................................................. 23
3.4.1.1 Tình hình triển khai lắp đặt điện kế điện tử và thu thập từ xa. ..................... 23
3.4.1.2 Các giải pháp thu thập đã triển khai trong thời gian qua .............................. 25
3.5 Kinh nghiệm triển khai thu thập từ xa trên thế giới ............................................ 29
3.5.1 Tổng quan......................................................................................................... 29
3.5.2 Các dự án thí điểm ........................................................................................... 31
3.5.2.1 Kinh nghiệm tại các quốc gia phát triển ....................................................... 32
3.5.2.2 Kinh nghiệm của các quốc gia mới nổi ......................................................... 34
CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VỀ HIỆN TRẠNG, CHỦNG LOẠI ĐIỆN KẾ VÀ CÁC
CHƯƠNG TRÌNH QUẢN LÝ ĐIỆN KẾ HIỆN NAY CỦA HCMPC.................... 37
vii
4.1 Hiện trạng về chủng loại điện kế đang vận hành trên lưới ................................. 37
4.1.1 Lớp A, điện kế trạm 220 và 110 kV................................................................. 37
4.1.2 Lớp B, điện kế đo đếm ranh giới giữa các Công ty Điện lực .......................... 38
4.1.3 Lớp C, điện kế tổng trạm công cộng ................................................................ 38
4.1.4 Lớp D, điện kế trạm khách hàng ...................................................................... 39
4.1.5 Lớp E, điện kế khách hàng sau trạm công cộng .............................................. 39
4.2 Hệ thống quản lý dữ liệu đo ghi tại các trạm biến áp. ........................................ 42
4.2.1 Tổng quan hệ thống quản lý dự liệu đo............................................................ 42
4.2.2 Chương trình đo ghi xa tại trạm phân phối khách hàng ................................... 43
4.2.3 Chương trình quản lý vận hành lưới điện cao thế ............................................ 45
4.3. Nhận xét đánh giá hạ tầng đo đếm từ xa của HCMPC ...................................... 46
4.3.1 Về công nghệ truyền dẫn : ............................................................................... 46
4.3.2 Về quản lý cơ sở dữ liệu điện kế ...................................................................... 47
CHƯƠNG 5: TÌM HIỂU VỀ CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU CHỈNH PHỤ TẢI (DR)
TRONG VIỆC QUẢN LÝ NHU CẦU ĐIỆN (DSM) .............................................. 52
5.1 Khái niệm DSM .................................................................................................. 52
5.1.1 Các mục tiêu khi áp dụng DSM cho việc quản lý nhu cầu điện ...................... 53
5.1.1.1 Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng của các hộ dùng điện .................... 53
5.1.1.2 Điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh
tế nhất. .......................................................................................................................................................... 55
5.1.2 Giải pháp thực hiện DSM ................................................................................ 60
5.1.2.1 Kiểm toán năng lượng điện ........................................................................... 60
5.1.2.2 Sử dụng năng lượng điện hiệu quả................................................................ 61
5.2 Khái niệm DRMS ................................................................................................ 61
5.3 Các giải pháp điều chỉnh phụ tải (DR) hiện đang áp dụng tại Việt Nam và trên
thế giới. ...................................................................................................................... 62
5.3.1 Chương trình Tiết giảm phụ tải điện Curtailable Load Program (CLP) ......... 63
5.3.2. Chương trình Điều chỉnh phụ tải điện khẩn cấp tự nguyện Voluntary
Emergency Demand Response Program (VEDRP) .................................................. 64
viii
5.3.3. Điều chỉnh phụ tải trực tiêp Direct Load Control Program (LDCP) .............. 65
5.3.4. Dịch chuyển phụ tải: ....................................................................................... 67
5.3.5 Biểu giá công suất cực đại thời gian thực Dynamic Peak Pricing (DPP): .......... 68
5.3.6 Biểu giá công suất cực đại tới hạn Critical Peak Pricing (CPP): ..................... 68
5.4 Triển khai vận hành thử nghiệm chương trình điều chỉnh phụ tải với một số
khách hàng lớn của Tổng công ty Điện lực TP.HCM............................................... 69
5.4.1 Tổng quan về phần mềm thử nghiệm. .............................................................. 69
5.4. 2 Số liệu dùng để thử nghiệm chương trình. ...................................................... 70
5.4. 3 Cơ sở xác định đường phụ tải cơ sở của khách hàng ...................................... 71
5.4.4 Phương pháp tính toán Đường phụ tải cơ sở ................................................... 72
5.4.5 Cơ sở tính toán chi phí cho các khách hàng lớn tham gia chương trình DR
trong khu vực TP.HCM. ............................................................................................ 76
5.4.5.1 Chương trình Tiết giảm phụ tải điện (Curtailable Load Program) .................... 76
5.4.5.2 Chương trình Điều chỉnh phụ tải điện khẩn cấp tự nguyện (Voluntary
Emergency Demand Response Program) ..................................................................................... 77
5.4.6 Kịch bản thử nghiệm. ....................................................................................... 80
5.4.6.1 Kết quả thử nghiệm. ............................................................................................................... 84
5.4.6.2 Sự kiện CLP thứ nhất (thông báo trước 24h): ............................................................. 84
5.4.6.3 Sự kiện VEDRP thứ nhất (thông báo trước 2h): ........................................................ 85
5.4.6.4 Sự kiện CLP thứ hai: .............................................................................................................. 86
5.4.6.5 Sự kiện VEDRP thứ hai: ...................................................................................................... 87
CHƯƠNG 6: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN
KHAI CHƯƠNG TRÌNH DR TẠI TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM ........ 89
6.1 Phân tích và đánh giá chương trình DR. ............................................................. 89
6.1.1 Đánh giá kết quả thử nghiệm ........................................................................... 89
6.1.2 Các lợi ích mang lại khi triển khai chương trình DRMS ................................. 91
6.1.3 Tiềm năng triển khai chương trình DR ............................................................ 91
6.2 Các giải pháp để triển khai hiệu quả chương trình DR. ...................................... 92
6.2.1 Thu thập dữ liệu và chọn lọc khách hàng tham gia chương trình .................... 92
ix
6.2.2 Xác định các phụ tải có khả năng điều chỉnh của khách hàng ......................... 93
6.2.3 Xác định nguồn cung cấp và phụ tải của các khách hàng lớn ......................... 93
6.2.4 Giám sát chỉ số điện kế của các khách hàng tham gia chương trình DRMS
theo thời gian thực. .................................................................................................... 94
6.2.5. Kết hợp với giải pháp điều chỉnh phụ tải trực tiếp.......................................... 95
6.2.6 Chế độ chính sách và truyền thông trong việc triển khai chương trình DR tới
các khách hàng. ......................................................................................................... 95
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................... 97
7.1 Kết luận ............................................................................................................... 97
7.2 Đề xuất ................................................................................................................ 97
x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
- DSM (Demand Side Management): Quản lý nhu cầu
- DR (Demand Response): Điều chỉnh phụ tải
- DRMS (Demand Response Managerment System): Hệ thống quản lý
chương trình điều chỉnh phụ tải.
- CLP (Curtailable Load Program): chương trình tiết giảm phụ tải điện.
- VEDRP (Voluntary Emergency Demand Response Program): Điều
chỉnh công suất khẩn cấp tự nguyện
- TBA: Trạm biến áp
- EVN: Tập đoàn điện lực Việt Nam
- ERAV (Electricity Regulatory Authority of Vietnam): Cục Điều Tiết
Điện Lực
- HCMPC: Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh
- TCTĐL : Tổng Công ty Điện lực
- HTĐ: Hệ thống điện
- ĐTPT: Đồ thị phụ tải
- EE (Energy Efficiency): Hiệu quả năng lượng
- SSM (Supply Side Management): Quản lý nguồn cung cấp
- PLC (Power Line Carrier Communication): Giao tiếp trên đường dây
tải điện
xi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Danh mục các nguồn điện cấp điện cho khu vực TP. Hồ Chí Minh ...... 24
Bảng 2.2: Tổng hợp tình hình kinh doanh điện năng của TP.HCM giai đoạn 2012 –
2014 .......................................................................................................................... 25
Bảng 2.3: Cơ cấu tiêu thụ điện năng của các khu vực kinh tế năm 2014 ................ 28
Bảng 4.1: Thống kê điện kế theo niên hạn sử dụng ................................................. 57
Bảng 4.2: Tóm tắt các chương trình đã thực hiện trong thời gian qua .................... 59
Bảng 5.1: Chi phí khuyến khích của chương trình Điều chỉnh phụ tải (CLP) ......... 95
Bảng 5.2 Chi phí của chương trình Điều chỉnh phụ tải điện khẩn cấp tự nguyện
(VERDP) .................................................................................................................. 96
xii
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Biểu đồ biểu diễn tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2012 ...................... 7
Hình 2.2. Biểu đồ biểu diễn tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2013 .................... 8
Hình 2.3. Biểu đồ biểu diễn tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2014 ..................... 8
Hình 2.4. Đồ thị phụ tải ngày khu vực phi công nghiệp ............................................ 9
Hình 2.5. Đồ thị phụ tải ngày khu vực công nghiệp ................................................... 9
Hình 2.6. Đồ thị phụ tải ngày khu vực tiêu dùng dân cư .......................................... 10
Hình 2.7: Đồ thị phụ tải ngày khu vực nông nghiệp ................................................. 10
Hình 2.8. Đồ thị phụ tải của các khách hàng lớn sử dụng trên 100.000 Kwh/tháng . 11
Hình 2.9 Đồ thị phụ tải từng giờ năm 2015 .............................................................. 12
Hình 2.10 Đồ thị phụ tải đỉnh xuất hiện vào ngày 19/5/2015 .................................. 13
Hình 3.1 Các công nghệ giao tiếp với điện kế từ xa ................................................. 17
Hình 3.2 Công nghệ PLC ........................................................................................ 19
Hình 3.3 Công nghệ RF Mesh .................................................................................. 20
Hình 3.4 Công nghệ Point to Point ........................................................................... 21
Hình 3.5 Công nghệ 3G hoặc GPRS ........................................................................ 22
Hình 3.6 Nguyên lý hoạt động của công tơ VINASINO .......................................... 26
Hình 3.7 Mô hình công nghệ PLC của VINASINO .................................................. 26
Hình 3.8 Mô hình RF của EVNCPC ........................................................................ 28
Hình 3.9 Các dự án AMI trên thế giới ...................................................................... 31
Hình 3.10 Bản đồ của AMI và AMR ở các nước Đông Nam Á ............................... 35
Hình 3.11 Bản đồ các dự án thí điểm hệ thống đo đếm thông minh trên ................. 36
thế giới ...................................................................................................................... 36
Hình 4.1 Sơ đồ các lớp điện kế. ................................................................................ 37
Hình 4.2 Giao diện của chương trình ....................................................................... 43
Hình 4.3 Giao diện hiển thị số liệu ........................................................................... 44
Hình 4.4 Giao diện hiển thị số liệu 2 ........................................................................ 44
Hình 4.5 Giao diện hiển thị Biểu đồ sản lượng theo thời gian ................................. 45
xiii
Hình 4.6 Giao diện màn hình chính của chương trình .............................................. 45
Hình 4.7 Giao diện hiển thị số liệu 2 ........................................................................ 46
Hình 4.8 Mô hình liên kết các hệ thống quản lý dữ liệu đo đếm tập trung ............... 47
Hình 4.9 Mô tả hệ thống đo xa trạm công cộng sử dụng công nghệ PLC ................ 50
Hình 4.10 Mô tả hệ thống đo xa trạm công cộng sử dụng công nghệ ...................... 50
RF-Mesh ................................................................................................................... 51
Hình 5.1 Đồ thị điều chỉnh phụ tải đỉnh của Thái Lan ............................................. 54
Hình 5.2 Các biện pháp điều khiển trực tiếp dòng điện ............................................ 57
Hình 5.3 Kết quả của việc điều chỉnh phụ tải (DRMS) ............................................ 62
Hình 5.4 Mô hình hệ thống điều khiển bằng sóng (Ripple Control) ........................ 65
Hình 5.5 Giao diện chính của chương trình DR ....................................................... 69
Hình 5.6 Biểu đồ đường phụ tải cơ sở ...................................................................... 75
1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề:
Hiện tại lưới điện TP.Hồ Chí Minh có đồ thị phụ tải không đồng đều , phụ tải giờ
cao điểm và thấp điểm chênh lệch nhau khá cao. Hiện nay công suất của lưới điện
TP.HCM giao động trong khoãng từ 1200MW đến 3000MW (Pmax ~ 3000MW, Pmin
~ 1200MW).
Vấn đề đặt ra là trong khi hàng năm Ngành điện phải bỏ ra một lượng kinh phí rất
lớn để xây dựng các nguồn điện nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải vào giờ cao điểm,
nhưng trong giờ thấp điểm thì các nguồn điện này không phát huy hiệu quả, gây lãng
phí đầu tư.
Để giải quyết vấn đề đó và để đảm bảo việc sử dụng hợp lý nguồn cung cấp cũng
như mạng lưới truyền tải và phân phối điện hiện có, cần tìm được cách làm cho đường
cong phụ tải phù hợp với công suất sản xuất. Hiện nay các chương trình quản lý nhu
cầu điện (DSM) đã được áp dụng rất hiệu quả ở các nước trên thế giới, các chương
trình quản lý nhu cầu điện bao gồm:
- Biểu giá theo thời gian sử dụng: Phương pháp điều khiển phụ tải gián tiếp.
- Điều khiển tốc độ và hiệu suất động cơ.
- Nâng cao hệ số công suất vận hành của lưới điện.
- Nâng cao hiệu suất quạt thông gió và máy điều hoà không khí.
- Nâng cao hiệu suất đèn chiếu sáng.
- Điều khiển phụ tải trực tiếp
Hiện nay EVN và HCMPC cũng đang áp dụng một số biện pháp nhằm giảm phụ
tải vào giờ cao điểm bao gồm:
- Sử dụng công tơ điện tử biểu giá theo thời gian
- Sử dụng đèn huỳnh quang compact, các thiết bị tiết kiệm điện . . .
Trong các biện pháp nêu trên, phương pháp điều khiển phụ tải gián tiếp thông qua
sự điều tiết phụ tải tự nguyện của khách hàng tại những giờ cao điểm đang được Tổng
Công ty nghiên cứu triển khai áp dụng theo yêu cầu của ERAV.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Với mục đích giảm tải đỉnh tại những giờ cao điểm thông qua sự điều tiết phụ tải
tự nguyện của khách hàng sử dụng điện, nhằm mục tiêu giảm chi phí đầu tư, tránh quá
tải thiết bị tại những giờ cao điểm, giảm tổn thất điện năng, giảm chi phí vận hành đối
với hệ thống . . . bằng việc thiết lập giải pháp hạn chế công suất đỉnh và hướng khách
2
hàng tới hành vi sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả thông qua các chương trình điều
tiết phụ tải của khác hàng lớn (sử dụng >1Mwh/1 tháng).
Điều chỉnh phụ tải khách hàng (Demand Response - DR) là một hình thức quản lý
nhu cầu điện (Demand Side Management - DSM) trong ngắn hạn nhằm khuyến khích
khách hàng chủ động giảm nhu cầu sử dụng điện khi nhận được yêu cầu từ Công
ty Điện lực trong thời gian cao điểm hoặc trong các điều kiện bất thường của hệ thống
điện để giúp cân bằng cung cầu trong hệ thống. Khách hàng tham gia các chương trình
điều chỉnh phụ tải điện (DR) sẽ nhận được các khoản khuyến khích bằng tiền hoặc các
hình thức phù hợp khác từ các Công ty Điện lực.
Nguyên tắc vận hành cơ bản của các chương trình này là:
+ Tổng công ty sẽ gửi thông báo đề nghị tiết giảm phụ tải đến khách hàng đã
ký thỏa thuận tham gia chương trình (thông báo trước 24h đối với Chương
trình Tiết giảm phụ tải và trước 2h đối với Chương trình Điều chỉnh phụ tải
điện khẩn cấp tự nguyện).
+ Khách hàng tham gia chương trình sẽ chủ động cắt giảm các phụ tải điện
không cần thiết trong khoảng thời gian theo thông báo của Tổng công ty
+ Khách hàng nào giảm lượng điện năng sử dụng trong khoảng thời gian theo
yêu cầu của Tổng công ty sẽ nhận được các hỗ trợ tài chính căn cứ vào sản
lượng điện năng tiết giảm được của khách hàng.
Vấn đề đặt ra khi triển khai chương trình:
Các giải pháp thu thập giá trị đo xa tại các điện kế của khách hàng khi tham
gia chương trình điều chỉnh phụ tải, để theo dõi đồ thị phụ tải và xác định
chính xác sản lượng điện năng khách hàng đã tiết giảm để làm cơ sở thanh
toán chi phí hỗ trợ.
Cách thức vận hành chương trình điều chỉnh phụ tải thí điểm tại HCMPC, đảm
bảo yêu cầu đề ra là giảm được phụ tải đỉnh vào những giờ cao điểm và khi có
sự cố nguồn cần phải sa thải phụ tải trong thời gian ngắn.
1.3 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp thực hiện và triển khai
chương trình DR cho khu vực TP.HCM.
Mục tiêu cụ thể:
- Tìm hiểu hiện trạng lưới điện khu vực TPHCM.
- Tìm hiểu về các công nghệ đo xa hiện nay đang được áp dụng trong nước và
3
trên thế giới
- Tìm hiểu về hiện trạng, chủng loại điện kế và các chương trình quản lý điện kế
hiện nay của HCMPC
- Nghiên cứu các giải pháp triển khai chương trình điều chỉnh phụ tải (DR) trong
việc quản lý nhu cầu điện (DSM).
1.3.2 Nội dung nghiên cứu
- Thu thập và nghiên dữ liệu đo xa tại các điện kế của khách hàng lớn hiện nay.
- Trên cơ sở thu thập số liệu, nghiên cứu cách phân tích dữ liệu để xây dựng đồ
thị phụ tải của khách hàng khi diễn ra sự kiện điều chỉnh phụ tải. Xây dựng các
đường phụ tải cơ sở để làm cơ sở thanh toán chi phí cho khách hàng.
- Đề xuất giải pháp giám sát chỉ số điện kế của các khách hàng tham gia chương
trình DR theo thời gian thực.
- Nghiên cứu và đánh giá việc tác động của chương trình DR. Từ kết quả nghiên
cứu này sẽ đưa ra được một cách nhìn tổng quan về các thành phần phụ tải tham
gia vào công suất đỉnh của hệ thống, chi phí cho việc thực hiện để từ đó có các
kế hoạch triển khai chương trình một cách tối ưu nhất, đem lại lợi ích cho cả
ngành điện và hộ tiêu thụ.
1.3.3 Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và tìm hiểu về các chương trình DSM/DR hiện nay đang được áp
dụng trên thế giới.
- Nghiên cứu và đánh giá quá trình xây dựng chương trình DR hiện nay.
- Tìm hiểu phụ tải phụ tải của các khách hàng lớn trong khu vực TP.HCM.
- Nghiên cứu các báo cáo khoa học, báo cáo đánh giá quá trình triển khai DR tại
Việt Nam và trên thế giới.
- Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, tính toán và
xây dựng đồ thị phụ tải cơ sở, tính toán lượng công suất đỉnh cắt giảm, điện
năng tiết giảm, chi phí thanh toán cho khách hàng khi tham gia thực hiện giải
4
pháp điều chỉnh phụ tải.
- Tiến hành thực hiện kết nối dữ liệu và vận hành thử nghiệm chương trình tới
các khách hàng tham gia chương trình.
1.3.4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là phụ tải khu vực TP.HCM và các đặc tính phụ
tải của các thành phần khách hàng sử dụng điện, ảnh hưởng đến công suất đỉnh
trong đồ thị phụ tải tổng của lưới điện TP.Hồ Chí Minh.
- Nghiên cứu việc biến động phụ tải của khu vực TP.Hồ Chí Minh.
- Nghiên cứu các giải pháp kết nối và thu thập các giá trị đo của các điện kế
khách hàng lớn của Tổng công ty Điện lực TP.HCM, để giám sát và xây dựng
đồ thị phụ tải của khách hàng khi tham gia 2 chương trình điều chỉnh phụ tải thí
điểm do Tổng công ty Điện lực Tp.HCM quản lý.
5
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH SỬ
DỤNG PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA CÁC KHÁCH HÀNG TRONG KHU VỰC
TP HỒ CHÍ MINH.
2.1. Tổng quan về lưới điện phân phối TP. Hồ Chí Minh
2.1.1 Về nguồn điện
Tính đến tháng 9/2015, khối lượng trạm biến áp 220kV, 110kV do HCMPC quản lý :
55 trạm (51 trạm 110kV và 4 trạm 220kV).
+ Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nhận nguồn cung cấp từ :
-
03 trạm trung gian 500/220/110KV : Phú Lâm, Nhà Bè, Tân Định.
-
04 trạm 220KV/110KV: Bình Tân, Vĩnh Lộc, Hiệp Bình Phước, Củ Chi 2 do
Tổng công ty quản lý và 09 trạm 220/110KV Hóc Môn, Phú Lâm, Cát Lái, Nhà
Bè, Tao Đàn, Thủ Đức, Bình Chánh, Thuận An và Long An do Công ty Truyền
tải Điện 4 quản lý.
-
51 trạm trung gian 110KV/15(22)KV do Tổng Công Ty Điện lực TP.HCM quản
lý vận hành với tổng dung lượng máy biến thế lắp đặt là 4.994 MVA gồm: An
Khánh, An Nghĩa, Bà Quẹo, Cần Giờ, Hiệp Phước , Việt Thành, Nam Sài Gòn 1,
Nam Sài Gòn 2, Chánh Hưng, Phú Định, Bình Phú, Chợ Lớn, Trường Đua, Tân
Bình 1, Tân Bình 2, Tân Túc, Bình Trị Đông, KCN Tân Tạo, KCN Lê Minh
Xuân, Vĩnh Lộc, LĐ Bà Điểm, Đông Thạnh, Tân Quy, Củ Chi, Phú Hòa Đông,
Tân Hiệp, Hỏa Xa, Gò Vấp, Bình Lợi, Bình Triệu, Thanh Đa, Xa Lộ, Tân Sơn
Nhất, KCX Linh Trung 1, KCX Linh Trung 2, Thủ Đức Đông,Tăng Nhơn Phú,
KCX Tân Thuận, Phú Mỹ Hưng, Long Thới, Đa Kao, Thị Nghè, Bến Thành,
Hùng Vương, Hòa Hưng, LĐ Hóc Môn.
Danh mục các nguồn điện cấp cho địa bàn TP. Hồ Chí Minh được trình bày
cụ thể trong bảng sau:
6
STT
Nhà máy điện
Công suất đặt (MW)
Nhiên liệu
1
Nhiệt điện dầu Thủ Đức
157.00
FO
2
Gasturbin Thủ Đức
104.50
DO
3
Hiệp Phước
375.00
Khí
4
Thủy điện Trị An
400.00
5
Phú Mỹ
4,166.20
Khí
6
Nhơn Trạch 1
450.00
Khí
7
Nhơn Trạch 2
750.00
Khí
Bảng 2.1: Danh mục các nguồn điện cấp điện cho khu vực TP. Hồ Chí Minh
2.1.2 Về lưới điện
Lưới điện truyền tải cấp điện cho khu vực TP.HCM bao gồm các trạm biến áp và
đường dây ở cấp điện áp 500 kV, 220 kV và 110 Kv, cụ thể :
-
99,227 km đường dây 220KV.
-
0,436 km cáp ngầm 220KV.
-
669,429 km đường dây 110KV (trong đó có 34,658 km cáp ngầm 110KV).
2.1.3 Khối lượng lưới điện phân phối
+ Lưới điện phân phối trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh bao gồm:
-
Tổng chiều dài đường dây 22kV là: 1.146,874 Km.
-
Tổng chiều dài đường dây 15kV là: 5.846,061 Km.
-
Tổng chiều dài đường dây 0,4kV là: 11.095,438 Km.
-
24.002 trạm biến thế phân phối với tổng dung lượng là 9.943,1 MVA.
-
Tổng số Recloser
: 385 cái.
-
Tổng số LBS
: 1148 cái.
-
Tổng số RMU
: 670 bộ.
-
Lưới điện trung thế cung cấp cho địa bàn thành phố có kết cấu mạch vòng vận
hành ở chế độ hở, giữa các tuyến dây có khả năng chuyển tải linh hoạt, đảm bảo
độ dự phòng cao khi xảy ra mất điện.
-
Sơ đồ lưới điện TP.Hồ Chí Minh được thể hiện ở Phụ lục 1
7
2.1.4 Tình hình phân phối điện năng
Tổng sản lượng điện thương phẩm năm 2015 đạt 21tỷ 191 triệu kWh tăng 9,17 %
-
so với cùng kỳ năm 2014.
Sản lượng ngày cao nhất đạt 69,9 triệu kWh tăng 9,08% so với cùng kỳ năm
-
2014 và công suất ngày cực đại đạt 3.575 MW tăng 8,83% so với cùng kỳ năm
2014.
2.1.5 Tình hình tiêu thụ điện năng
Trong những năm gần đây, cùng với việc thay đổi cơ chế quản lý của Nhà nước,
việc kinh doanh điện năng của TP. Hồ Chí Minh cũng có nhiều thay đổi với xu hướng
ngày càng tăng hiệu quả trong kinh doanh điện năng.
Bảng 2.1 Tổng hợp tình hình kinh doanh điện năng của TP.HCM giai đoạn 2012 - 2014
Chỉ tiêu
TT
Năm (triệu kwh)
ĐVT
2012
2013
2014
1
Tổng sản lượng điện thương phẩm
Kwh
16724
17651
18611
2
Điện cho nông-lâm-ngư nghiệp
Kwh
42
48,5
61,8
3
Điện cho công nghiệp-xây dựng
Kwh
6913
7186
7556
Ngành sắt, thép
201
207
200
Xi măng
148
115
86
Kwh
2136
2254
2378
4
Điện cho thương mại-dịch vụ,
khách sạn
5
Điện cho ánh sáng sinh hoạt
Kwh
6625
7073
7452
6
Doanh thu
Tỷ đ
26067
30343
32509
7
Khách hàng
KH
1820073
1971311
2031358
8
Tổn thất điện năng
%
4,98
4,96
5,14
( Nguồn :Trích báo cáo hoạt động kinh doanh Tổng Công ty Điện lực TP.HCM)
8
Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2012
0.25%
39.61%
12.77%
41.33%
PCN
CN
TDDC
Hình 2.1. Biểu đồ biểu diễn tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2012
Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2013
0.27%
40.07%
12.76%
40.71%
PCN
CN
TDDC
Hình 2.2. Biểu đồ biểu diễn tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2013
Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2014
0.33%
40.04%
12.77%
40.59%
PCN
CN
TDDC
Hình 2.3. Biểu đồ biểu diễn tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2014
2.2 Phân tích và tìm hiểu số liệu thu thập và biểu đồ phụ tải ngày của các
khu vực TP.HCM.
2.2.1 Khu vực phi công nghiệp
Thông số vận hành hàng giờ được trình bày tại Phụ lục 2
