Giải pháp tiết kiệm điện năng cho công ty cổ phần dệt may quảng phú tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRẦN ANH QUỐC

GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
CHO CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY
QUẢNG PHÚ TỈNH NINH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRẦN ANH QUỐC

GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
CHO CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY
QUẢNG PHÚ TỈNH NINH THUẬN
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số

: 60 52 02 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRỊNH TRUNG HIẾU

Đà Nẵng - Năm 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
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.
Tác giả luận văn

Trần Anh Quốc


TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG CHO CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY
QUẢNG PHÚ TỈNH NINH THUẬN
Học viên: Trần Anh Quốc
Mã số: 60.52.02.02

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Khóa: K33NT Trường Đại học Bách Khoa-ĐHĐN

Tóm tắt-Một trong những giải pháp để tiết kiệm điện năng mà nhiều nước trên thế giới và
Việt Nam đang áp dụng đó là chương trình quản lý nhu cầu. Tiềm năng của nó với các thành
phần phụ tải là rất đa dạng và phong phú, với phụ tải của Công ty cổ phần dệt may Quảng Phú
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. Dựa vào một số các giải pháp trong chương trình quản lý
nhu cầu, tác giả đã phân tích đánh giá hiệu quả của các giải pháp khi áp dụng cho Công ty cổ
phần dệt may Quảng Phú, đưa ra kiến nghị nhằm tiết kiệm điện năng, tiết kiệm chi phí vận hành
cho Công ty.

Từ khóa: tiết kiệm năng lượng, DSM, biến tần.

ENERGY SAVING SOLUTIONS FOR QUANG PHU TEXTILE AND
GARMENT JOINT STOCK COMPANY
Abstract - One of the solutions for saving energy that many countries in the world and
Vietnam are applying is the Energy demand management program. The potential of this program
with additional charge components is varied and plentiful. For additional charges of Quang Phu
textile and garment joint stock company, they are mainly asynchronous electric motors affected
powerfully and effectively in the Energy demand management program. Based on a number of
solutions in the Energy demand management program, the author analyzed and evaluated the
effectiveness of the solutions when it is applied to Quang Phu textile and garment joint stock
company and from that, proposed to save energy, save cost for operation of company.
Key words: energy saving, DSM, inverter


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 8
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu:................................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:.............................................................................. 2
4. Phương pháp nghiên cứu:............................................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: ................................................................................... 2
6. Tên luận văn: ............................................................................................................... 2
7. Cấu trúc của luận văn .................................................................................................. 2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT
KIỆM VÀ HIỆU QUẢ. ........................................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về hệ thống quản lý năng lượng ở Việt Nam .............................................. 3
1.1.1. Thực trạng sử dụng năng lượng hiện nay .............................................................. 3
1.1.2. Tiềm năng năng lượng Việt Nam ........................................................................... 3
1.1.3. Thực trạng quản lý năng lượng ở Việt Nam .......................................................... 4
1.2. Vai trò của quản lý nhu cầu DSM................................................................................ 5
1.2.1. Khái niệm về DSM................................................................................................. 5
1.2.2. Nâng cao hiệu suất sử dụng điện của hộ tiêu thụ ................................................... 6
1.2.3. Điều khiển nhu cầu điện năng phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách
kinh tế nhất ........................................................................................................................... 9
1.3. Kết luận

................................................................................................................... 12

CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG ............................................. 13
2.1. Mở đầu

................................................................................................................... 13

2.2. Hệ thống động cơ ........................................................................................................ 13
2.2.1. Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất (HSCS) ..................................................... 13


2.2.2. Bù công suất phản kháng ..................................................................................... 18
2.2.3. Xác định dung lượng bù ....................................................................................... 19
2.2.4. Giảm non tải và quá tải cho các động cơ ............................................................. 20
2.2.5. Thay thế động cơ có hiệu suất cao HEMs (High Efficiency Motors).................. 22
2.3. Giải pháp dùng biến tần .............................................................................................. 24
2.3.1. Nguyên lý làm việc của biến tần .......................................................................... 24

2.3.2. Ứng dụng của biến tần ......................................................................................... 26
2.3.3. Đặc điểm chính của biến tần ................................................................................ 26
2.3.4. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số .................................................. 27
2.3.5. Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ ............................................. 29
2.4. Hệ thống chiếu sáng .................................................................................................... 34
2.4.1. Khái niệm và một số định nghĩa .......................................................................... 34
2.4.2. Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả .............................................................. 34
2.5. Kết luận
CHƯƠNG

................................................................................................................... 35
3.

HIỆN

TRẠNG

SỬ

DỤNG

ĐIỆN

NĂNG

VÀ

ĐỀ

XUẤT

CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN
DỆT MAY QUẢNG PHÚ.................................................................................................. 36
3.1. Mở đầu

................................................................................................................... 36

3.2. Các Quy trình công nghệ chính.................................................................................. 36
3.2.1. Quy trình công nghệ dệt ...................................................................................... 36
3.2.2. Quy trình công nghệ nhuộm: ............................................................................... 37
3.2.3. Hệ thống khí nén .................................................................................................. 39
3.2.4. Quy trình dây chuyền xử lý nước thải: ................................................................ 40
3.2.5. Hệ thống chiếu sáng nhà máy .............................................................................. 41
3.3. Đánh giá tình hình sử dựng điện năng tại Công ty. .................................................... 42
3.4. Tính toán và đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng của hệ thống chiếu sáng ............ 43
3.4.1. Các công thức tính toán tiêu thu điện năng. ......................................................... 43
3.4.2. Hiện trạng hệ thống chiếu sáng ............................................................................ 44
3.4.3. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng.................................................................. 46
3.5. Tính toán và đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng cho nhà máy nhuộm .................. 49
3.5.1. Các công thức tính toán tiêu thu điện năng .......................................................... 49


3.5.2. Hiện trạng thiết bị động cơ tại nhà máy nhuộm ................................................... 50
3.5.3. Đề xuất giải pháp ................................................................................................. 55
3.6. Tính toán và đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng cho nhà máy dệt......................... 63
3.6.1. Hiện trạng nhà máy dệt ........................................................................................ 63
3.6.2. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng.................................................................. 64
3.7. Tính toán và đề xuất cho trạm xử lý nước thải ........................................................... 65
3.7.1. Hiện trạng tại trạm xử lý nước thải ...................................................................... 65
3.7.2. Đề xuất biện pháp................................................................................................. 66

3.8. Tổng hợp các giải pháp tiết kiệm điện năng: .............................................................. 68
3.9. Kết luận

................................................................................................................... 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 73
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN
BIỆN (BẢN SAO)


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BT
CSPK
DSM
ĐC
ĐNTK
HSCS
HTĐ
KĐB
SSM
XLNT
TBA
TKNL
TOU
VNĐ

: Biến tần

: Công suất phản kháng
: Demand Side Management (Quản lý nhu cầu)
: Động cơ
: Điện năng tiết kiệm
: Hệ số công suất
: Hệ thống điện
: Không đồng bộ
: Supply Side Management (Quản lý nguồn cung cấp)
: Xử lý nước thải
: Trạm biến áp
: Tiết kiệm năng lượng
: Time of use
: Đồng Việt Nam


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

Tên bảng

hiệu

Trang

2.1

Thông số kỹ thuật biến tần ABB ACS 550

27

2.2

Công suất điện cung cấp vào động cơ với yêu cầu phụ tải biến
đổi

33

3.1

Bảng số liệu tiêu thụ điện năng năm 2016

42

3.2

Biểu giá điện áp dụng trong tính tính toán

43

3.3

Danh mục thiết bị chiếu sáng

46

3.4

Thông số kỹ thuật của các loại bóng

47

3.5

Danh mục động cơ điện nhà máy nhuộm

53

3.6

Bảng tổng hợp hiệu quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ
75 kW -0,4kV

57

3.7

Bảng tổng hợp hiệu quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ
15 kW -0,4kV

59

3.8

Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho quạt thổi gió khâu
sấy khô

62

3.9

Danh mục động cơ điện nhà máy dệt

63

3.10

Bảng tổng hợp hiệu quả đầu tư khi lắp đặt biến tần cho động cơ
75 kW -0,4kV

65

3.11

Danh mục động cơ điện xử lý chất thải

66

3.12

Tổng hợp tính toán lắp đặt bộ biến tần cho bơm bể điều hòa

68

3.13

Tổng hợp các giải pháp tiết kiệm điện năng

68

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số

Tên hình

hiệu

Trang

1.1

Các khu vực tiết kiệm điện năng

7

1.2

Năng lượng gió

10

1.3

Năng lượng mặt trời

11

1.4

Nhà máy điện từ sóng biển

11

2.1

Biểu đồ quan hệ giữa hiệu suất và mức tải của động cơ

21

2.2

Động cơ hiệu suất cao HEMs

22

2.3

Sơ đồ so sánh hiêu suất Động cơ hiệu suất cao HEMs và Động cơ
tiêu chuẩn [16]

23

2.4

Điện năng cấp cho động cơ khi chưa có Biến tần và khi có Biến tần
[17]

25

2.5

Biến tần ABB ACS 550

26

2.6

Biểu đồ quan hệ giữa tố độc và lưu lượng

30

2.7

Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và áp suất

30

2.8

Biểu đồ quan hệ giữa tốc độ và công suất

31

2.9

Giản đồ thay đổi công suất khi thay đổi lưu lượng

32

2.1

Sử dụng biến tần để để điều khiển động cơ quạt

33

3.1

Quy trình công nghệ dệt

36

3.2

Quy trình công nghệ nhuộm

37

3.3

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít

40

3.4

Quy trình dây chuyền xử lý nước thải

41

3.5

Hệ thống chiếu sáng nhà máy may

45

3.6

Đèn huỳnh quang

45

3.7

Bóng đèn TUBE LED 120/20W

47

3.8

Biểu đồ phụ tải động cơ máy nén khí trục vít.

51

3.9

Biểu đồ phụ tải động cơ bơm dầu máy vắt

52

3.10

Đường đặc tính của động cơ 75kW [11]

56

3.11

Đường đặc tính của động cơ 15kW

58

3.12

Biến tần ABB ACS 550, 380V-7.5KW

61

3.13

Biểu đồ phụ tải động cơ máy nén khí trục vít máy dệt.

63


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, năng lượng nói chung và

năng lượng điện nói riêng luôn đóng một vai trò then chốt và ảnh hưởng đến mọi lĩnh vực
của cuộc sống. Các nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu thô, than đá, khí tự nhiên cũng
đang cạn dần, trong khi đó tình trạng lãng phí năng lượng trong sản xuất công nghiệp, xây
dựng dân dụng, giao thông vận tải… của nước ta hiện nay là rất lớn, hiệu suất sử dụng
nguồn năng lượng còn rất thấp so với các nước phát triển và việc sử dụng năng lượng tái
tạo chưa được phát triển mạnh mẽ. Do vậy việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
là ưu tiên quan trọng trong chính sách năng lượng quốc gia.
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.
Công ty Cổ phần Dệt May Quảng Phú là một doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực
sản xuất các mặt hàng nhuộm, dệt và may mặc,… Phụ tải điện chủ yếu của nhà máy chủ
yếu là động cơ không đồng bộ 3 pha dùng để bơm cấp hơi cho các hoạt động của nhà máy
và hệ thống đèn chiếu sáng. Các động cơ điện không có hệ thống điều khiển điều chỉnh
tốc độ hầu hết đều hoạt động ở chế độ định mức. Mỗi năm chi phí tiền điện khoảng 10 tỷ
đồng/năm chiếm khoảng 10% so với tổng doanh thu (doanh thu năm 2016: xấp xỉ 105 tỷ
đồng). Việc sử dụng điện chưa thực sự hiệu quả tại một số khâu xử lý, động cơ lắp đặt
chưa phù hợp với nhu cầu tải thực tế và hệ thống chiếu sáng của nhà máy. Chính vì lẽ đó
tôi thực hiện đề tài: “Giải pháp tiết kiệm điện năng cho Công ty Cổ phần Dệt May
Quảng Phú tỉnh Ninh Thuận"
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu các giải pháp quản lý điện năng, giải pháp sử dụng điện năng tính toán
đề ra giải pháp tiết kiệm điện nhằm mang lại hiệu quả giảm thiểu chi phí sản xuất, nâng

cao lợi nhuận cho công ty.


2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Khảo sát nghiên cứu đưa ra các giải pháp kỹ thuật và quản lý
năng lượng nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho Công ty Cổ phần Dệt
may Quảng Phú.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu dây chuyền công nghệ của Nhà máy.
Khảo sát thực trạng sử dụng điên năng và nghiên cứu các giải pháp sử dụng điện
năng tiết kiệm hiệu quả.
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, chuyên đề khoa học về tiết
kiệm năng lượng, giáo trình.
Nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu để tính toán cho
Công ty Cổ phần Dệt May Quảng Phú.
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
thông minh vào quy trình sản xuất, tự động hóa cho nhà máy. Trên cơ sở đó có thể áp
dụng cho các dây chuyền khác của trong và ngoài công ty.
Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả đối với
các phụ tải điện, qua đó tiết kiệm được điện năng, giảm chi phí sản xuất của trạm xử lý,
góp phần cải tạo môi trường.
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 tiết kiệm điện năng cho Công ty Cổ phần Dệt
May Quảng Phú tỉnh Ninh Thuận”.
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 và hiệu quả.
Chương 2: Các giải pháp tiết kiệm điện năng.
Chương 3: Hiện trạng sử dụng điện năng và đề xuất các giải pháp tiết kiệm điện
năng tại Công ty cổ phần dệt may Quảng Phú.


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 ở Việt Nam
1.1.1.

Thực trạng sử dụng năng lượng hiện nay

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. Ở nước ta, chính phủ đã có chương
trình mục tiêu quốc gia về sử dụng điện và hiệu quả, với mục tiêu đến năm 2020, tiết
kiệm từ 8-10% tổng điện năng tiêu thụ, giảm hệ số đàn hồi điện/GDP xuống bằng 1%.
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. 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 quy 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% 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 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


4

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 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 nghiệp Việt
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:

5

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.
Công tác tổ chức: Cần phải có phân công rõ ràng các nhiệm vụ quản lý năng lượng
và tích hợp - lồng ghép công tác này với các chức năng quản lý khác tại Công ty.
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 của toàn công ty về vấn đề năng lượng.
Hệ thống thông tin: được thể hiện thông qua việc giám sát và lưu trữ các báo cáo,
hiển thị đặc tính năng lượng tại công ty.
Truyền thông/nhận thức: Được thể hiện thông qua việc quảng bá, nhân rộng ý thức
về quản lý năng lượng, các bài học thành công về quản lý năng lượng hiệu quả trong nội
bộ công ty và giữa công ty với bên ngoài.
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) tại công ty.
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 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

Chương trình quản lý nhu cầu gọi tắt là 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) [1].
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


6

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. Chương trình DSM ở Việt nam gồm các hoạt động
gián tiếp hay trực tiếp của các khách hàng sử dụng điện (phía cầu) với sự khuyến khích
bởi Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) (phía cung cấp) với mục tiêu giảm công suất phụ
tải cực đại và điện năng tiêu thụ của hệ thống. Những hoạt động này sẽ giảm chi phí đầu
tư xây dựng nguồn, lưới truyền tải và phân phối trong quy hoạch và phát triển hệ thống
điện trong tương lai. 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.
Điều khiển nhu cầu dùng điện cho phù hợp với khả năng cung cấp một cách kinh tế
nhất [2]
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 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 lớn song do hiệu quả mang lại cao nên thời gian hoàn vốn nhờ tiết kiệm điện năng khá
ngắn. Ngày nay, nhờ sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, người ta chế tạo được những
thiết bị dùng điện có hiệu suất cao, tuổi thọ cao mà giá thành tăng không đáng kể. Cho
đến thời điểm này, viêc sử dụng các thiết bị tiêu thụ điện hiệu suất cao có thể tiết kiệm
được 5-10% điện năng tiêu thụ so với trước đây. Nền kinh tế ngày càng phát triển, đời
sống nhân dân được nâng cao, tốc độ gia tăng các thiết bị dùng điện càng lớn, vì vậy việc
lựa chọn thiết bị hiệu suất cao sẽ tiết kiệm được một lượng điện năng 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 công nghệ chế tạo thiết bị điện.


7

- Thực hiện chế độ kiểm tra dán nhãn cho các thiết bị điện có chất lượng và hiệu
quả sử dụng điện năng cao.

- Tuyên truyền, hướng dẫn 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
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 không phải ai cũng đều hiểu những kiến
thức cần thiết về các biện pháp tiết kiệm năng lượng thông thường.
Do vậy 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 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
a) Khu vực nhà ở

Khu vực nơi công cộng

Khu vực sản xuất

Hình 1.1 Các khu vực tiết kiệm điện năng

8

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. Ngoài biện pháp lựa chọn các thiết bị có hiệu suất
cao, phù hợp với yêu cầu sử dụng, việc hạn chế thời gian làm việc vô ích của các thiết bị
rất có ý nghĩa đến tổng điện năng tiết kiệm được. Để thực hiện được mục tiêu này có thể
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 cắt các bình đun nước nóng ra khỏi lưới khi không sử
dụng trong một thời gian hạn định nào. 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 nơi 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, sưởi ấm 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.
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.


9

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, 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 của hệ
thống điện nhằm làm giảm nhu cầu gia tăng công suất phát và tổn thất điện năng, 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 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.
c) Chuyển dịch phụ tải: Chuyển phụ tải từ thời gian cao điểm sang thời gian thấp

điểm làm giảm công suất đỉnh nhưng tổng điện năng tiêu thụ không thay đổi. 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. Do chất lượng điện áp và tần số đầu vào thực tế so lệch
với giá trị định mức. 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 phát triển 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


10

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:

- Năng lượng gió

Hình 1.2 Năng lượng gió


11

- Năng lượng mặt trời

Hình 1.3 Năng lượng mặt trời
-

Năng lượng sóng biển

Hình 1.4 Nhà máy điện từ sóng biển
1.2.3.3. Giá bán điện thay đổi
Chính sách giá điện được xem là biện pháp tài chính hiệu quả thay cho biện pháp
mệnh lệnh hành chính để điều chỉnh phương thức sử dụng điện của hộ tiêu thụ. Nhờ vậy,
điện năng được sử dụng có hiệu quả, tránh lãng phí đem lại lợi ích kinh tế cho cả nhà sản
xuất điện và hộ tiêu thụ điện. Nói chung biểu giá điện phải được xét ở góc độ hiệu quả
tổng thể của chương trình DSM. Một số loại biểu giá được áp dụng phổ biến hiện nay trên
thế giới:


12

- Giá điện theo thời điểm TOU (time of use): đây là loại biểu giá được sử dụng
khá phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới để điều hòa đồ thị phụ tải với khả năng cung
cấp điện. Giá điện TOU đặc biệt mang lại hiệu quả cao khi chi phí điện năng chiếm tỉ
trọng lớn trong giá thành sản xuất sản phẩm (đối với hộ tiêu thụ sử dụng điện cho mục

đích sản xuất), thu nhập bình quân đầu người (đối với hộ tiêu thụ điện cho mục đích sinh
hoạt). Ở Việt Nam thông qua việc thực hiện bán điện theo 3 giá, giúp hộ dùng điện giảm
chi phí tiền điện đến mức thấp nhất và nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điện.
Thực hiện chương trình giá điện theo thời gian, EVN đã đẩy mạnh việc lắp đặt công tơ 3
giá cho các hộ tiêu thụ điện từ hộ cá thể đến hộ sản xuất.
- Giá cho phép cắt trực tiếp: đây là biểu giá hiệp thương để khuyến khích hộ tiêu
thụ cho phép ngành điện được cắt điện trong trường hợp khẩn cấp.
- Giá theo công suất, điện năng sử dụng, giá theo cấp điện áp sử dụng.
- Giá cho mục tiêu đặt biệt: đây là biểu giá được áp dụng để khuyến khích hộ
tiêu thụ thực hiện một mục tiêu nào đó của ngành điện, chẳng hạn như tham gia tích cực
chương trình thay thế đèn chiếu sáng tiết kiệm điện, lắp đặt các thiết bị hiệu suất cao giảm
tiêu thụ năng lượng.
1.3. Kết luận:
Trong chương 1 đã trình bày những khái niệm cơ bản về DSM và hai chiến lược chủ
yếu của DSM, đó là điều khiển nhu cầu dùng điện phù hợp với khả năng cung cấp điện
một cách kinh tế nhất và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng để giảm điện năng tiêu
thụ.
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 công cụ rất hữu ích không chỉ cho các hộ dùng điện mà còn đem 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 niệm 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.


13

Chương 2 - CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
2.1. Mở đầu
Trên thế giới hiện có rất nhiều giải pháp tiết kiệm điện trong các lĩnh vực sản xuất
điện, sử dụng điện (hệ thống chiếu sáng, các xí nghiệp công nghiệp, trong các toà nhà...),
từ việc chế tạo các thiết bị tiêu thụ điện có chức năng tiết kiệm điện trong các lĩnh vực
công nghiệp, đồ gia dụng ngày càng đa dạng và hiện đại... cho đến các thiết bị quản lý
năng lượng nhằm tiết kiệm năng lượng đến mức tối đa. Các sản phẩm rất đa dạng và
phong phú, của rất nhiều Công ty nổi tiếng của các Châu lục, ở đủ các lĩnh vực kể cả từ
khâu nhỏ như pin máy tính, máy ảnh, đèn chiếu sáng, chấn lưu điện tử, điều hoà không
khí, computer cho tới các hệ thống điều khiển động cơ tải quạt gió, bơm... , từ nâng cao,
cải thiện chất lượng nguồn cho tới nâng cao chất lượng thiết bị tiêu thụ điện, quản lý tiêu
thụ năng lượng trong các nhà máy, xí nghiệp.... Để thực hiện đề tài nghiên cứu này, chúng
tôi đã tham khảo các tài liệu, các biện pháp, giải pháp ở trong và ngoài nước và từ các giải
pháp cơ bản khá hữu hiệu đã được áp dụng, chúng tôi đúc rút ra các giải pháp chung, từ
đó sẽ tiến hành ứng dụng thực tế cho phù hợp với từng cơ quan hay nhà máy cụ thể. Vì
bất cứ một cơ quan hành chính, một công ty, hộ dùng điện dân dụng hay nhà máy sản
xuất đều có những thiết bị tiêu thụ điện năng điển hình như: hệ thống đèn chiếu sáng, điều
hoà nhiệt độ, máy tính, các động cơ bơm, quạt... Để việc tiết kiệm điện có hiệu quả thì
chúng ta phải bắt đầu tiết kiệm từ tất cả các khâu này, từ nhỏ đến lớn, từ ít đến nhiều. Mỗi
khâu chỉ cần tiết kiệm được 1-2% thì tổng thể lại lượng tiết kiệm được sẽ là không nhỏ.
Trong chương 1 đã phân tích các giải pháp tiết kiệm điện năng hiệu quả, trong
chương này sẽ đi sâu phân tích hai giải pháp chính đó là: giả pháp tiết kiệm điện năng cho
hệ thống chiếu sáng và giả pháp tiết kiệm điện năng cho động cơ không đồng bộ bằng
phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần (BT).
2.2. Hệ thống động cơ
Phụ tải tiêu thụ điện trong các nhà máy thì phần lớn là các động cơ điện. Để đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật của dây chuyền sản xuất ta cần quan tâm đến các thông số cơ bản
của động cơ như hiệu suất, hệ số công suất cosφ, tốc độ động cơ và tốc độ của dây chuyền
sản xuất yêu cầu khi có sự thay đổi về tải, từ đó ta đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng
lượng hiệu quả hợp lý [3].

2.2.1.

Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất (HSCS)

Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá nhà máy dùng điện có hợp lý và tiết
kiệm hay không, việc tiết kiệm điện năng và nâng cao hệ số công suất cosφ là chủ trương
lâu dài, gắn liền với việc phát huy hiệu quả trong quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng


14

điện năng. Tuy nhiên, trong khi thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện năng và nâng cao
hệ số cosφ chúng ta cần lưu ý một số điểm để không làm ảnh hưởng xấu đến điều kiện
làm việc bình thường của nhà máy.
2.2.1.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosφ
Các hộ dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng (CSTD) P và công suất phản
kháng (CSPK) Q, những thiết bị tiêu thụ nhiều CSPK là:
-

Động cơ không đồng bộ (KĐB) tiêu thụ khoảng (60÷ 65)% tổng CSPK của

-

Máy biến áp tiêu thụ khoảng (20÷25)%.
Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng

mạng

10%.
Công suất tác dụng P là công suất được biến thành cơ năng hoặc nhiệt năng trong

các máy dùng điện, đó là công suất hữu ích. Còn CSPK Q là công suất từ hóa trong các
máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất phản kháng
giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động trong mỗi chu kỳ của dòng
điện thì CSPK đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong nữa chu kỳ của dòng điện là
bằng không. Cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không làm tiêu tốn năng lượng của
động cơ sơ cấp kéo máy phát điện. Mặt khác, công suất phản kháng cấp cho hộ tiêu thụ
điện không nhất thiết là phải lấy từ nguồn phát điện (máy phát điện), để tránh truyền tải
một lượng lớn công suất phản kháng trên đường dây dẫn điện, người ta đặt gần các hộ
tiêu thụ điện các máy phát công suất phản kháng, đó là các tụ điện hoặc các máy bù đồng
bộ. Các thiết bị này cung cấp trực tiếp công suất phản kháng cho phụ tải. Cách làm như
vậy gọi là bù công suất phản kháng. Khi bù công suất phản kháng thì góc lệch pha giữa
dòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi, hệ số cosφ của mạch được nâng cao [3].
Quan hệ giữa P, Q và góc φ:
φ = arctg

𝑄
𝑃

Khi P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên đường
dây giảm xuống do đó góc φ giảm làm cho cos φ tăng lên. Hệ số cos φ được nâng lên sẽ
đưa đến những hiệu quả sau:
- Giảm được công suất tổn thất trong mạng điện
Công suất tổn thất trên đường dây được tính như sau:


15

P

P2 Q 2

.R
U2

P2
Q2
.
R
.R
U2
U2

P( P )

P(Q )

(2.1)

Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất công suất
ΔP do Q gây ra.
- Giảm được tổn thất điện áp trong mạng điện
Tổn thất được tính như sau:
P

P.R Q. X
U

P.R
U

Q. X

U

U( P)

U (Q )

(2. 2)

Khi giảm Q truyền tải trên đường dây, ta giảm được thành phần tổn thất điện áp ΔU(Q) do Q gây ra.
-

Tăng khả năng truyển tải của đường dây và máy biến áp

Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện phát
nóng, tức là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của nó dòng điện chạy trên đường dây và
trong máy biến áp được tính như sau:

I

P2 Q2
3.U

(2. 3)

Từ biểu thức (2. 3) cho thấy với cùng một tình trạng phát nóng của đường dây và
máy biến áp ( tức I= const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P
bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải tải đi.
Ngoài việc nâng cao hệ số cosφ còn đưa đến hiệu quả là giảm chi phí kim loại màu,
góp phần ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện vv…
Như vậy nâng cao hệ số cosφ, bù công suất phản kháng là vấn đề quan trọng phải

được đặc biệt quan tâm khi thiết kế và vận hành một hệ thống cung cấp điện.
2.2.1.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ được chia làm hai nhóm
chính
Nhóm nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên (không dùng thiết bị bù) và nhóm các
biện pháp nâng cao hệ số cosφ bằng cách bù công suất phản kháng.
a) Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên là các biện pháp để các hộ dùng điện giảm bớt lượng
công suất phản kháng Q tiêu thụ như: