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

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN CHÍN

GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM
VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
Mã số:

60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐOÀN ANH TUẤN

Phản biện 1: GS.TS. LÊ KIM HÙNG

Phản biện 2: PGS.TS. VÕ NGỌC ĐIỀU

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03 tháng 03

năm 2018

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Sử dụng năng lượng là một trong những vấn đề đang được quan tâm trên tồn
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 ơ nhiễm mơi 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.
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, khơng
tính tốn kỹ lưỡng thì ảnh hưởng rất lớn đến mơi trường sinh thái…Ngồi ra vấn đề
sử dụng điện hiện nay ở nước ta cịn 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.
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 cịn giảm bớt chi phí đầu tư
cho các cơng 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.
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.
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.


2
Nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu để tính tốn
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, cơng 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 mơi trường. Trên cơ sở đó có thể áp dụng cho
các dây chuyền sản xuất khác trong và ngoài Nhà máy.
6. 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”.
7. 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


3
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
1.1.2. Tiềm năng năng lượng Việt Nam
1.1.3. Thực trạng quản lý năng lượng ở Việt Nam
1.2. Vai trò của quản lý nhu cầu DSM
1.2.1. Khái niệm về DSM
1.2.2. Nâng cao hiệu suất sử dụng điện của hộ tiêu thụ
1.2.3. Điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với khả năng cung cấp điện một
cách kinh tế nhất
1.3. Kết luận:
DSM là một chương trình mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng rất cao đã
được thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Ở nước ta chương trình DSM thực hiện
tuy có phần chậm hơn so với các nước khác nhưng tiềm năng thực hiện DSM rất lớn.
DSM thực sự là một cơng cụ rất hữu ích khơng chỉ cho các hộ dùng điện mà cònđem
lại hiệu quả cho Tập đoàn điện lực Việt Nam, chủ động quản lý và điều khiển nhu
cầu điện năng phù hợp với cung cấp một cách hợp lý nhất. Trong chương 1 đã trình
bày những khái niêm cơ bản về DSM và hai chiến lược chủ yếu của DSM, đó là và
nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng để giảm điện năng tiêu thụ và điều khiển nhu

cầu dùng điện phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất.


4
CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP VÀ HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
TRONG SẢN XUẤT
2.1. Mở đầu
2.2. Hệ thống động cơ
2.3. Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất (HSCS)
2.3.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosφ
2.3.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ được chia làm hai nhóm
chính
2.3.3. Bù cơng suất phản kháng
2.3.4. Xác định dung lượng bù
2.3.5. Giảm non tải và quá tải cho các động cơ
2.4. Giải pháp dùng biến tần
2.4.1. Nguyên lý làm việc của biến tần
2.4.2. Ứng dụng của biến tần:
2.5. Đặc điểm chính của biến tần:
2.5.1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số
2.5.2. Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ
2.6. Hệ thống chiếu sáng
2.6.1. Khái niệm và một số định nghĩa
2.6.2. Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả
2.6.2.1. Sử dụng nguồn sáng hợp lý
2.6.2.2. Lựa chọn chủng loại chiếu sáng phù hợp
2.6.2.3. Áp dụng một số công nghệ mới
2.7. Kết luận
Trong giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả đối với hệ thống chiếu sáng ta
cần quan tâm đến chất lượng ánh sáng cho nhà máy may và từ đó lựa chọn được loại

bóng phù hợp với mục đích để vận hành hệ thống chiếu sáng hiệu quả tiết kiệm nhất.
Cịn đối với động cơ khơng đồng bộ, nhằm tăng hiệu quả kinh tế giảm chi phí vận
hành đó là sử dụng giải pháp dùng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ khơng đồng
bộ là có hiệu quả nhất.


5
CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH
3.1. Mở đầu
Nhà máy thủy điện Đại Ninh đóng tại tỉnh Lâm Đồng, sản xuất điện năng với
công suất 300MW (2x150MW) cung cấp cho lưới điện quốc gia.
3.2. Các quy trình cơng nghệ chính.
3.2.1. Lược đồ khởi động tổ máy
3.2.2. Lược đồ dừng tổ máy
3.3. Danh mục các thiết bị tiêu thụ điện năng chính
3.3.1. Danh mục các phụ tải chính
Bảng 3.1 Danh mục thiết bị chiếu sáng
Số
Cơng suất
Số giờ
STT Loại đèn
lượng
Vị trí lắp đặt
(W)
sử dụng (h)
( cái)

1.

Huỳnh
quang

36

80

24

2.

Huỳnh
quang

36

90

24

3.

Huỳnh
quang

36

88

24

4.

Huỳnh
quang

36

110

24

5.

Huỳnh
quang

36

36

24

Bảng 3.2 Danh mục động cơ điện trong nhà máy
Công
Số
Điện
STT
Tên thiết bị
suất

lượng
áp (V)
(kW)
1.
Bơm nước thơ
03
73
400
2.
Bơm nước tuần hồn
04
75
400
3.
Bơm dầu áp lực điều
04
22
400

Chiếu sáng bên trong,
tầng B1 (EL. 224), áp
trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng B2 (EL. 220), áp
trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng B3 (EL. 216), áp
trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng B4 (EL. 212), áp

trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng Van cầu (EL.
207), áp trần

Cosφ

Tốc độ
(vòng/phút)

0,85
0,85
0,85

1476
1485
1475


6

STT

Tên thiết bị

Số
lượng

Cơng
suất

(kW)

Điện
áp (V)

Cosφ

khiển
4.
Động cơ quạt thổi gió
02
30
380
0,87
Động cơ quạt hút gió
22
1,385
230
0,88
5.
ra
3.3.2. Phân tích, đánh giá tình hình sử dụng điện năng
Bảng 3.3 Bảng số liệu tiêu thụ điện năng năm 2016
Điện năng tiêu
Sản lượng điện thương
Tháng
thụ ( KWh)
phẩm ( KWh)
1

194.600

38.648.100

Tốc độ
(vịng/phút)

1477
1400

Tỷ lệ tự dùng
(%)
0,501

2
214.200
40.669.300
0,524
3
220.999
39.622.604
0,555
4
138.200
9.360.500
1,469
5
138.900`
10.258.200
1,348

6
179.980
39.981.000
0,448
7
250.522
84.316.784
0,296
8
257.128
53.534.786
0,478
9
200.768
36.851.211
0,542
10
278.802
156.376.581
0,177
11
314.100
201.888.371
0,155
12
0,162
307.662
188.867067
Tổng
2.445.339

900.374.504
0,27
Trung bình
224.655
75.031.209
0,229
Theo bảng số liệu trên ta thấy điện năng tiêu thụ không phụ thuộc nhiều vào
sản lượng trong tháng nhiều hay ít. Ở đây khi tổ máy đã khởi động thì các động cơ
phụ dịch đều hoạt động, nên khi phát cơng suất thấp thì vẫn tốn lượng điện tự dùng
tương tự công suất cao (chỉ giảm một ít về kích từ - khơng đáng kể).
Chi phí tiêu thụ điện năng được xác định trên chỉ số điện năng tiêu thụ và đơn
giá tiền điện. Đối với điện tự dùng nhà máy được áp dụng giá mua điện theo quy định
hiện hành cho nhóm đối tượng có cấp điện áp 22 kV, cụ thể 3 biểu như sau:
+ Giờ bình thường
: 1.405 (VNĐ)
+ Giờ thấp điểm : 902 (VNĐ)
+ Giờ cao điểm : 2.556 (VNĐ)
+ Trung bình
: 1.621 (VNĐ)


7
3.4. Hiện trạng sử dụng và giải pháp tiết kiệm điện năng cho hệ thống chiếu
sáng Nhà máy
3.4.1. Hiện trạng
- Hệ thống chiếu sáng Nhà máy sử dụng 556 bóng đèn huỳnh quang T8-36W
phân bố cho các tầng âm dưới mặt đất; tiêu tốn năng lượng khá lớn do sử dụng tăngphô điện từ; với việc hoạt động liên tục 24/24 thì tăng-phơ ln trong tình trạng phát
nhiệt ra mơi trường.
- Theo TCVN: Độ rọi tính bằng Lux, giá trị xác định theo TCVN-7114-2008,
độ rọi tiêu chuẩn cho nhà máy điện: phòng máy, tủ điện… là 200 lux.

3.4.2. Đề xuất giải pháp tính tốn lại chiếu sáng bên trong nhà máy
3.4.2.1. Tính tốn lại chiếu sáng Tầng B1 (Cao trình EL.224m):
- Kết quả tính tốn từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B1: số lượng sau
khi tính tốn đang lắp 16 bộ đèn LED (37W). Số lượng hiện hữu là 40 bộ (2 x36w).


8

Hình 3.1 Dữ liệu tính tốn từ phần mềm DIALux cho tầng B1
3.4.2.2. Tính tốn lại chiếu sáng Tầng B2 (Cao trình EL.220m)
Kết quả tính tốn từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B2: Số lượng
sau khi tính tốn đang lắp 15 bộ đèn LED (37W).


9

Hình 3.2 Dữ liệu tính tốn từ phần mềm DIALux cho tầng B2
3.4.2.3. Tính tốn lại chiếu sáng Tầng B3 (Cao trình EL.216m)
Kết quả tính tốn từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B3: Số lượng
sau khi tính tốn đang lắp 15 bộ đèn LED (37W).


10

Hình 3.3 Dữ liệu tính tốn từ phần mềm DIALux cho tầng B3


11
3.4.2.4. Tính tốn lại chiếu sáng Tầng B4 (Cao trình EL.212m)
Kết quả tính tốn từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B4: Số lượng

sau khi tính tốn đang lắp 20 bộ đèn LED (37W).

Hình 3.4 Dữ liệu tính tốn từ phần mềm DIALux cho tầng B4
3.4.2.5. Tính tốn lại chiếu sáng Tầng B5 (Cao trình EL.207m)
Kết quả tính tốn từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B5: Số lượng
sau khi tính tốn đang lắp 15 bộ đèn LED (37W).


12

Hình 3.5 Dữ liệu tính tốn từ phần mềm DIALux cho tầng Van cầu


13
3.4.3.

Tính tốn lợi ích khi thay thế cho hệ thống chiếu sáng

Mơ tả

Tầng B1

Tầng B2

Tầng B3

Tầng B4

Tầng Van
cầu

Tổng

Diện tích
(m2)

528

490

525

800

210

2553

Huỳnh
quang
1.2m
80

Huỳnh
quang
1.2m
90

Huỳnh
quang

1.2m
88

Huỳnh
quang
1.2m
110

Huỳnh
quang
1.2m
30

Loại đèn
cũ

Huỳnh
quang 1.2m

Số lượng
404
Công
suất
36
36
36
36
36
36
(W)

P tổng
2880
3240
3168
3960
1296
14.544
Loại đèn
LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m
mới
Công
suất mới
37
37
37
37
37
37
(W)
Số lượng
32
30
30
40
16
148
P tổng
1184
1110
1110

1480
592
5.476
(W)
P tiết
kiệm
1696
2130
2058
2480
704
9068
(W)
Tvh (giờ)
24
24
24
24
24
24
A tiết
kiệm/năm
14,857
18,659
18,028
21,725
6,167
79.436
(Kwh)
Tiền tiết

kiệm/năm
24.083.132 30.245.915 29.223.518 35.215.901 9.996.772 128.765.237
C
(VNĐ)
Vật tư
255.000
255.000
255.000
255.000
255.000
255.000
vnđ/ bộ
Nhân
50.000
50.000
50.000
50.000
50.000
50.000
công


14
(VNĐ)
Vốn đầu
11.360
10.650
10.650
14.200
5.680

52.540.000
tư (VNĐ)
Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả thực hiện giải pháp
Bảng 3.5 Phân tích chi phí và lợi ích sau khi thực hiện giải pháp
Tiền tiết
Thời
Điện năng tiết
Giảm thải
kiệm
Đầu tư
gian
Giải pháp
kiệm
CO2
VNĐ)/
(VNĐ)
hồn vốn
(kWh/năm)
(tấn/năm)
năm)
(tháng)
Bố trí lại và thay
79.436
128.765.237 52.540.000
4,8
44,508
đèn -Led tp
3.5. Hiện trạng sử dụng và giải pháp tiết kiệm điện năng cho động cơ bơm dầu
điều khiển
3.5.1. Hiện trạng

Hệ thống dầu điều khiển cung cấp dầu áp lực cao để đi điều khiển theo yêu cầu
làm việc của tổ máy. Điều khiển đóng mở van cầu, van kim, cần gạt, van bypass, seal
vận hành, van xả khí, van xả nước đường ống. Hệ thống dầu áp lực làm việc với áp
suất trong khoảng 51,2 bar đến 64 bar.
3.5.1.1. Hoạt động bơm dầu điều khiển tổ máy
- Động cơ bơm dầu:
+ Số lượng: 02 bộ.
+ Động cơ 3 pha, 400VAC, 22kW, tốc độ 1500v/ph.

Sơ đồ 3.1 Mạch dầu điều khiển tổ máy
- Giá trị setting cho van mang tải như sau:
+ 150EM: 62 ÷ 64 bar.


15
- Khi áp lực dầu hệ thống đạt 64 bar, van mang tải mất điện bơm cấp dầu chạy
tuần hoàn về thùng dầu hồi (50% tải tương ứng 20A).
- Khi dầu trong giảm về 62 bar, lúc này van mang tải có điện động cơ mang tải
cấp dầu áp lự cho hệ thống. Khi áp lực dầu hệ thống tăng lên 64 bar, van mang tải
mất điện bơm cấp dầu chạy tuần hoàn về thùng dầu hồi, động cơ sẽ hoạt động 50%
tải với tốc độ định mức. Cứ như vậy động cơ sẽ chạy 50% tải với tốc độ định mức khi
phụ tải của máy thay đổi liên tục nên chưa tiết kiệm được điện năng tiêu thụ.
3.5.1.2. Khảo sát thực tế vận hành bơm dầu
- Qua khảo sát thực tế: Cứ 05 phút bơm dầu mang tải 1 lần (15s).
+ Thời gian hoạt động 100% tải /1 giờ là: 6 phút chiếm 10 % Tmax.
+ Thời gian hoạt động 50% tải /1 giờ là: 54 phút, chiếm 90 % Tmax.
+ Tmax = 5000 h: là thời gian hoạt động tối đa của mỗi tổ máy trong 1 năm.
3.5.2. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng
- Lắp thêm biến tần ABB ACS 550- 30kW cho động cơ để tối ưu hoạt động của
động cơ bơm dầu điều khiển.

- Khi các van mang tải cấp dầu cho hệ thống đóng/mở liên tục đưa tín hiệu vào
biến tần làm thay đổi tốc độ quay của động cơ để tiết kiệm điện năng.
- Động cơ hoạt động như sau:
+ Khi lực dầu hệ thống đạt 64 bar, cảm biến áp lực sẽ đưa tín hiệu vào bộ
biến tần điều khiển động cơ chạy tốc độ 50% tốc độ định mức.
+ Khi lực dầu hệ thống giảm xuống 62 bar, cảm biến áp lực sẽ đưa tín hiệu
vào bộ biến tần điều khiển động cơ chạy tốc độ 100% tốc độ định mức, sau
đó cấp điện cho van mang tải, động cơ mang tải bơm áp lực dầu vào hệ
thống.
3.5.3. Lợi ích của việc lắp đặt biến tần cho Động cơ bơm dầu 22KW
3.5.3.1. Khi chưa lắp biến tần
- Tải 100% Pđm: chiếm 10% Tmax tương ứng t1 = 500 giờ.
- Tải 50% Pđm: chiếm 90% Tmax tương ứng t2 = 4500 giờ.
- Lượng điện năng tiêu thụ trong một năm (Tmax = 5000 giờ) là:
AKoBT = 2 Pđc t1 + 2 0,5Pđc t2
AKoBT = 2 22 500 + 2 22 0,5 4500 = 121.000 (kWh/năm)
3.5.3.2. Khi lắp thêm biến tần
Khi ta giảm tốc độ xuống còn 50% nđm (tốc độ định mức), thì cơng suất tiêu thụ
chỉ cần bằng (0,5)3 ≈ 0.125 Pđm (công suất định mức).
- Lượng điện năng tiêu thụ trong một năm:
ABT1 = 2 Pđc t1 = 2 22 1.0 500 = 22.000 (kWh/năm)
ABT2 = 2

0,5Pđc 0,125

t2 = 2 0.5 22 0,125 4500 = 13.750 (kW/h /năm)


16
ABT = ABT1 + ABT2 = 35.750 (kW/h /năm)

- Lượng điện năng tiết kiệm được trong 01 năm khi lắp thêm biến tần là:
A
= AKoBT ABT = 121.000 35.750 = 85.250 (kWh/năm)
Bảng 3.6 Số tiền đầu tư lắp đặt biến tần
Số
Thành tiền (triệu
STT
Nội dung
Đơn giá (VNĐ)
lượng
VNĐ)
1.
Biến tần ABB550
04
40.000.000
160. 000.000
2.
Dây dẫn, phụ kiện
01
2. 000.000
2. 000.000
3.
Nhân công
04
500.000
2. 000.000
Tổng V = VT+NC
164. 000.000
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm khi lắp thêm biến tần là:
C = A C = 85.250 1.621 = 138.190.250 (VNĐ)

(Với C là giá điện trung bình 1kWh là .1621 đồng).
Thời gian hoàn vốn:
T=V/ C = 164. 000.000/ 138.190.250 = 1,18 (năm) ≈ 14 (tháng).
Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ 22 kW-0,4kV
Nội dung
Đơn vị
Số lượng
Công suất định mức động cơ
kW
22
Số giờ vận hành cao nhất trong năm
h
5000
Điện năng khi chưa dùng bộ biến tần
kWh
121.000
Điện năng khi dùng bộ biến tần
kWh
35.750
Điện năng tiết kiệm được trong 1 năm
kWh
85.250
Giá điện
VNĐ
1.621
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm
VNĐ
138.190.250
Vốn đầu tư BT+ VT phụ
VNĐ

164.000.000
Tháng
14
Thời gian hoàn vốn (T=V/ C)
3.6. Hiện trạng sử dụng và giải pháp tiết kiệm điện năng cho hệ thống thơng
gió
3.6.1. Hiện trạng
3.6.1.1. Mơ tả hệ thống thơng gió
- Hệ thống quạt thổi gió vào: 02 quạt có cơng suất định mức 30 kW, cung cấp
gió đến từng tầng nhà máy, tổng lưu lượng gió 2x 60.000 m3/h vận hành 24/24h.
- Hệ thống quạt hút: 22 quạt hút gió trong nhà máy ra ngồi cơng suất định mức
0,385 kW, tổng lưu lượng gió 119.800 m3/h; lắp xung quanh tường gian máy, vận
hành 24/24h.


17
3.6.1.2. Ngun lý hoạt động của hệ thống thơng gió
- Gió vào được lấy từ bên ngồi tịa nhà năng lượng đi qua các bộ lọc gió thơng
qua 02 bộ quạt gió làm việc song song.
3.6.1.3. Khảo sát làm việc
- Khảo sát số lượng người làm việc: Số người làm việc ban ngày: 10 người, ban
đêm: 02 người, mùa sửa chữa: 25 người làm việc 40 ngày, số người còn lại lại việc
tại cơ xưởng bên trên, khu nhà trực, và trạm phân phối, khảo sát đo nhiệt độ tại tầng
kích từ (tầng có nhiệt độ cao nhất):
Bảng 3.8 Khảo sát đo nhiệt độ tại tầng kích từ
Mùa
Ngày 8h-18h
Đêm 19h-7h
Ghi chú
0

0
Từ tháng 9-2
31,5-33 C
29-30 C
Mùa mưa
Từ tháng 3-8
32-33,50C
29,5-30,50C
Mùa nắng
- Tuy nhiên, nhu cầu thơng gió ở nhà máy khơng phải đều tối đa như vậy bởi vì
nhà máy thủy điện có thời gian vận hành thường là khoảng 5000h, trong thời gian
cịn lại trong năm, các tổ máy có thể dừng dự phịng.
- Trong các đợt bảo trì, cho sử chạy 01 quạt gió vẫn đủ thơng gió cho nhân viên
vận hành trực máy và nhóm cơng tác làm việc. Do đó việc hệ thống thơng gió làm
việc tối đa công suất là không cần thiết, chưa tiết kiệm năng lượng.
3.6.2. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng cho quạt thổi gió vào
3.6.2.1. Giải pháp thực hiện như sau
- Lắp cảm biến nhiệt độ tại tầng làm việc có nhiệt độ cao nhất (EL.216m) để
đưa tín hiệu vào biến tần đi điều khiển tốc độ của 02 quạt thổi gió.
- Khi nhiệt độ gian máy t ≤ 30 0C: đưa tín hiệu tự động thay đổi lưu lượng của
bộ hút gió vào bằng cách điều khiển bộ biến tần thay đổi giảm tốc độ quạt sao cho
giảm còn 70% tốc độ định mức cho 2 quạt tương đương 70% lưu lượng gió .
- Khi nhiệt độ gian máy t ≥ 31 0C: đưa tín hiệu tự động thay đổi tải của bộ hút
gió vào bằng cách điều khiển bộ biến tần thay đổi tăng tốc độ quạt lên 100% nđm.


18

Hình 3.6 Ngun lý điều khiển hoạt động quạt thơng gió
3.6.2.2. Thời gian vận hành

- Với khoảng thời gian ban đêm như trên thì 1 ngày có 10 giờ 02 động cơ quạt
chạy 70% tốc độ định mức. Vậy trong năm có: 10 giờ 365 ngày = 3650 giờ.
- Như vậy trong năm hệ thống quạt thơng gió vận hành với 100% tốc độ định
mức là: 8760 - 3650 = 5100 giờ.
3.6.3. Lợi ích của giải pháp
3.6.3.1. Điện năng tiêu thụ khi chưa thực hiện giải pháp
Điện năng tiêu thụ của 02 bộ quạt thổi gió vào:
A1 = Tvh1 2 Pqhv
Trong đó:
- Tvh1 = 8760 h – Tsc1 (Tsc1: Thời gian bảo trì, bảo dưỡng hàng năm. Đối với các
bộ quạt hút gió vào của Đại Ninh khoảng 10 ngày/ 01 năm)
=> Tvh1 = 8760 h – 10 8 h = 8680 giờ.
- Pqhv: Công suất động cơ quạt thổi gió vào.
Vậy: A1 = 8680 2 30 = 520.800 kWh.
3.6.3.2. Điện năng tiêu thụ khi thực hiện giải pháp tiết kiệm điện
Khi dùng biến tần để giảm tốc độ của quạt, công suất tiêu thụ của động cơ giảm
theo đường bậc 3, Nếu ta giảm tốc độ xuống còn 70% nđm, theo bảng 2.2 thì cơng suất
tiêu thụ bằng (0.7)3 ≈ 0.343 Pđm.
- Điều này cho ta thấy rằng quạt sẽ chỉ hoạt động với 34,3% công suất định
mức là có thể đạt được 70% lưu lượng gió định mức.
- Điện năng tiêu thụ khi thực hiện tiết kiệm của 02 bộ quạt thổi gió vào:
A’1 = T’vh1 2 Pqhv + T”vh1 2 0,343 Pqhv


19
Trong đó:
+ T’vh1: Thời gian vận hành của mỗi bộ thổi gió vào tương ứng với 100% tải
T’vh1 = 5100 – Tsc1 (Tsc1: Thời gian bảo trì, bảo dưỡng hàng năm. Đối
với các bộ quạt hút gió vào của Đại Ninh khoảng 10 ngày/ 01 năm)
=> T’vh1 = 5100 – 10 8 = 5030 giờ

+ T”vh1: Thời gian vận hành của mỗi bộ quạt với 70% nđm là 3650 giờ
Vậy: A’1 = 5030 2 30 + 3650 2 0,343 30 = 376.917 (
- Tổng điện năng tiết kiệm của hệ thống thơng gió khi thực hiện giải pháp:
`
A = A1 A’1= 520.800 376.917 = 143.883 (kWh)
- Chi phí tiết kiệm điện năng của hệ thống thơng gió khi thực hiện giải pháp:
C = A C = 143.883 1.621 = 233.243.343 (VNĐ).
(Với C = 1621 đồng/kWh).
- Chi phí đầu tư vật tư thiết bị, nhân công:
+ 02 Bộ cảm biến nhiệt độ
: 2.000.000 đồng.
+ Rơ le phụ, dây dẫn
: 2.000.000 đồng.
+ 02 biến tần 37KW
: 120.000.000 đồng.
+ Chi phí nhân cơng: : 500.000 đồng.
Chi phí tổng V = 126.500.000 đồng.
- Thời gian hoàn vốn:
T = V/ C = 126.500.000 / 233.243.343 = 0,54 (năm) ≈ 6,5 (tháng).
Bảng 3.9 Tổng hợp hiệu quả đầu tư khi hiện giải pháp
Nội dung
Đơn vị
Kết quả
Công suất định mức động cơ quạt thổi
kW
30
Số giờ vận hành trong năm quạt thổi
h
8680
Điện năng tiết kiệm được trong 1 năm

kWh (%)
143.883
Giá điện
VNĐ
1.621
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm
VNĐ
233.243.343
Vốn đầu tư
VNĐ
126.500.000
Thời gian hoàn vốn (T=V/ C)

Tháng

6,5

3.7. Đề xuất giải pháp thiết kế, lắp đặt hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ
3.7.1. Hiện trạng
Hiện tại, Nhà máy đã lắp đặt điện kế riêng cho tại trạm biến áp, các nguồn cấp
tự dùng chính nhưng chưa có điện kế riêng cho từng khu vực.
3.7.2. Giải pháp
Một số thiết bị và khu vực cần lắp đồng hồ đo điện đa năng điện tử cho:


20
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC1: tổ máy H1.
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC2: tổ máy H2.
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC3: cụm bơm phụ dịch dùng chung cho bơm
nước thô...

+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC4: hệ thống thơng gió 4 cụm chiếu sáng
nhà máy...
+ Lắp 01 điện kế cho tòa nhà làm việc Admin.
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC7: dùng chung cho xưởng cơ, điện.
- Vật tư, nhân công phục vụ giải pháp:
Bảng 3.10 Thống kê chi phí thực hiện giải pháp
Đơn giá
Thành tiền
STT
Nội dung
Số lượng
(VNĐ)
(VNĐ)
1 Công tơ điện tử CL 0.5
06
10.000.000
60. 000.000
2 PLC Simen S7-1200
01
5.000.000
5. 000.000
3 Máy tính giám sát Dell
01
10.000.000
10. 000.000
4 CT 400/5A, 15VA
06
1.500.000
9. 000.000
EMIC

5 Dây dẫn, phụ kiện
01
5.000.000
5. 000.000
6 Nhân công
10
500.000
5. 000.000
94.000.000
Tổng
- Nguyên lý hoạt động: các tín hiệu, thơng số hoạt động từ các thiết bị sẽ
được gửi về máy tính thơng qua đường dây mạng. Các tính hiệu này được lưu trữ
trong máy tính và suất ra bất kỳ số liệu nào, tại tất cả thời điểm hoạt động.
3.7.3. Lợi ích của giải pháp
- Theo dõi trực tuyến thiết bị tiêu thụ điện, qua đó giúp Nhà máy biết được
tình trạng hoạt động của thiết bị (như vận hành không tải, non tải, quá tải) để có biện
pháp xử lý.
- Truy xuất số liệu về tình hình hoạt động các thiết bị, khi phát hiện những
ngày có tình trạng bất thường trong suất tiêu hao (STH) điện, qua đó biết rõ nguyên
nhân do đâu, do thiết bị nào.
Giúp Nhà máy kiểm sốt được tình hình sử dụng điện năng được tốt hơn, tiết
kiệm được điện năng. Qua đó, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cho
các thiết bị, giảm thất thoát.
Sơ đồ 3.2 Hệ thống điện tự dùng nhà máy thủy điện Đại Ninh


21

Sơ đồ 3.3 Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ trong Nhà máy
3.8. Tổng kết chương

Trong chương 3, tác giả tập trung tính tốn hiệu quả kinh tế thực hiện 04 giải
pháp tiết kiệm năng lượng tại nhà máy thủy điện Đại Ninh.


22
Với giải pháp tính tốn lại hệ thống chiếu sáng mang lại các yếu tố tích cực
như: Hiệu quả ánh sáng của đèn tăng lên, tuổi thọ của đèn tăng giảm được chi phí sửa
chữa thay thế. Đồng thời với giải pháp này tiết kiệm 128.765.237 (VNĐ) trong một
năm.
Với giải pháp biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ bơm dầu điều khiển mang lại
các yếu tố tích cực về mặt kỹ thuật như: Hiệu suất làm việc của động cơ được nâng
cao, quá trình khởi động và dừng êm dịu. Đồng thời với giải pháp này tiết kiệm
138.190.250 (VNĐ) trong một năm.
Với giải pháp biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ quạt thơng gió mang lại các
yếu tố tích cực về mặt kỹ thuật như: Hiệu suất làm việc của động cơ được nâng cao,
quá trình khởi động và dừng êm dịu. Đồng thời với giải pháp này tiết kiệm
233.243.343 (VNĐ) trong một năm.
Với giải pháp giám sát điện năng tiêu thu trong nhà máy giúp giám sát được
quá trình tiêu thụ điện năng, theo dõi và phát hiện kịp thời những trường hợp lãng phí
điện năng, đồng thời nâng cao ý thức sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho
người lao động.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đề tài nhằm nghiên cứu đề xuất các giải pháp tiết kiệm điện năng trên cơ sở đó
để đánh giá từng giải pháp và chọn ra giải pháp phù hợp nhất áp dụng cho Nhà máy
thủy điện Đại Ninh. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các biện pháp tiết
kiệm năng lượng cho trạm xử lý không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế cho bản thân
cơng ty mà cịn có lợi ích to lớn trong việc giảm nhu cầu công suất và điện năng, giúp

giảm lượng điện năng tiêu thụ đồng thời góp phần giảm các tác nhân gây ơ nhiễm
mơi trường. Qua kết quả nghiên cứu cụ thể cho thấy việc đầu tư áp dụng các biện
pháp kỹ thuật giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ là rất khả thi, mang lại hiệu quả kinh
tế, chi phí đầu tư khơng q cao tuy nhiên thời gian thu hồi vốn lại ngắn.
Với kết quả nghiên cứu ứng dụng cho Nhà máy thủy điện Đại Ninh, tác giả có
một số kết luận như sau:
1. Về lợi ích kinh tế
Nếu trạm xử lý áp dụng các giải pháp tính tiết kiệm điện năng như đã phân tích
ở trên thì hằng năng sẽ tiết kiệm được 500.198.830 (VNĐ).
2. Lợi ích về mơi trường
Kết quả nghiên cứu đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng, làm giảm lượng
điện năng tiêu thụ, góp phần làm giảm gánh nặng về nhu cầu về công suất và điện
năng cho ngành điện, giảm thiểu được lượng CO2 thải ra mơi trường.
3. Lợi ích về mặt xã hội
Từ những kết quả phân tích được, các giải pháp trên có thể áp dụng cho các
nhà máy khác có cùng cơng nghệ xử lý. Nếu được nhân rộng ra thì giải pháp tiết kiệm
điện năng sẽ giúp giảm bớt nỗi lo lắng về vấn đề an ninh năng lượng quốc gia đồng
thời góp phần thúc đẩy nền kinh tế.
Tác giả kiến nghị những giải pháp phân tích và kết quả đạt được nên được xem
xét và bổ sung vào chiến lược phát triển của Nhà máy thủy điện Đại Ninh về tiết
kiệm năng lượng nâng cao hiệu suất sản xuất.