Nghiên cứu nâng cao chất lượng điện năng và giảm tổn thất trong lưới điện phân phối, ứng dụng vào lưới điện của công ty điện lực lào (EDL)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHANSAMAY Bounthene

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ
GIẢM TỔN THẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI, ỨNG DỤNG
VÀO LƯỚI ĐIỆN CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÀO (EDL)

Ngành:

Kỹ thuật điện

Mã số:

9520201

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1.

TS. Lê Việt Tiến

2.

VS. GS. TSKH Trần Đình Long

Hà Nội - 2018

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học
của TS. Lê Việt Tiến và VS. GS. TSKH Trần Đình Long. Các kết quả nêu trên luận án là
trung thực và chưa có người nào khác từng cơng bố trong bất kỳ một cơng trình nào.
Hà Nội, ngày 07 tháng 02 năm 2018
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN
Người hướng dẫn
Khoa học 1

TS. Lê Việt Tiến

Người hướng dẫn

Người cam đoan

Khoa học 2

VS. GS. TSKH Trần Đình Long

1

CHANSAMAY Bounthene


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản luận án này, ngoài sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, nghiên cứu sinh đã
nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ các thầy cô giáo, bản bè đồng nghiệp và gia đình.
Trước hết, tơi vơ cùng biết ơn sâu sắc sự hướng dẫn tận tình nghiêm túc của tập thể hướng
dẫn khoa học: TS. Lê Việt Tiến và VS. GS. TSKH Trần Đình Long trong suốt q trình
nghiên cứu. Khơng có sự hướng dẫn và giúp đỡ đó, chắc chắn tơi khơng thể hồn thành được

luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo ở Bộ môn Hệ thống điện, Ban lãnh đạo Viện
Điện, Ban lãnh đạo Viện Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Ban lãnh đạo
Tổng Công ty Điện lực Lào (EDL), các trưởng ban thuộc EDL, Giám đốc Điện lực Tỉnh Hủa
Phăn, các trưởng phòng kỹ thuật, trung tâm điều độ (LDC) đã cung cấp số liệu đầy đủ và tạo mọi
điều kiện thuận lợi về mặt tài chính và thời gian trong suốt quá trình nghiên cứu học tập và viết
luận án.
Xin chân thành cảm ơn lời động viên của bạn bè và đồng nghiệp đã dành cho tôi. Tôi thật
sự biết ơn những người nghiên cứu trước đây với những cơng trình có liên quan đến đề tài luận
án đã được trích dẫn trong phần tài liệu tham khảo.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn vợ và 3 con gái đã luôn luôn động viên ủng hộ tạo mọi điều kiện
thuận lợi cả vật chất và tinh thần. Đó chính là nguồn động lực to lớn để tơi vượt qua những khó
khăn và hồn thành luận án.
Tác giả luận án

CHANSAMAY Bounthene

2


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................. 2
MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.................................................................................................... 8
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ...................................................................................... 9
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................... 13
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................................... 15
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................................... 15
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................................. 15

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 16
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................................... 16
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................................... 16
6. Các đóng góp mới của luận án ............................................................................................... 17
7. Cấu trúc nội dung của luận án................................................................................................ 17
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................................... 19
1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................................... 19
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ....................................................................................... 19
1.2.1. Đánh giá chất lượng điện năng, tiềm năng và vai trò của thủy điện vừa và nhỏ trong
việc đảm bảo chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối. ................................. 20
1.2.2. Quản lý nhu cầu điện năng (DSM) .............................................................................. 20
1.2.3. Xây dựng biểu đồ phụ tải ............................................................................................ 22
1.2.4. Đánh giá thiệt hại do mất điện ..................................................................................... 23
1.3. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu ................................................................. 24
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VỀ SỰ PHÁT TRIỂN VÀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN CỦA CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÀO (EDL) ...................................... 25
2.1. Giới thiệu khái quát về HTĐ Lào ....................................................................................... 25
2.1.1. Cơ cấu tổ chức của EDL .............................................................................................. 25
2.1.2. Nhu cầu điện năng ....................................................................................................... 26
2.1.3. Quan hệ giữa nhu cầu điện năng và tăng trưởng kinh tế ............................................. 30

3


2.2.

Phát triển phụ tải, nguồn và lưới điện của Lào................................................................ 31

2.2.1. Biểu đồ phụ tải............................................................................................................. 31
2.2.2. Cơ cấu và sự phát triển nguồn điện ............................................................................. 34

2.2.3. Phát triển lưới điện truyền tải và phân phối ................................................................ 35
2.3.

Hiện trạng vận hành HTĐ Lào ........................................................................................ 37

2.3.1. Chức năng của các cấp điều độ ................................................................................... 37
2.3.2. Nhiệm vụ của trung tâm điều độ ................................................................................. 38
2.3.3. Phương tiện điều độ cơ bản của Trung tâm điều độ quốc gia (NLDC) .......................40
2.3.4. Hệ thống đo lường, điều khiển, bảo vệ và thông tin điện lực...................................... 41
2.4.

Vấn đề CLĐN trên lưới điện của EDL ............................................................................ 42

2.4.1. Diễn biến của tổn thất điện năng ................................................................................. 42
2.4.2. Chất lượng điện áp....................................................................................................... 43
2.4.3. Chế độ không đối xứng không cân bằng ..................................................................... 44
2.4.4. Sự cố lưới điện và độ tin cậy ....................................................................................... 44
2.5. Kết luận của chương 2 ........................................................................................................ 44
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ VAI TRÒ VÀ TÁC ĐỘNG CỦA THỦY ĐIỆN VỪA VÀ NHỎ ĐẾN
CLĐN CỦA LĐPP LÀO ............................................................................................................... 45
3.1. Đánh giá tiềm năng thủy điện của Lào ............................................................................... 45
3.1.1. Nguồn thủy năng của Lào............................................................................................ 45
3.1.2. Quy hoạch phát triển các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ tại Lào................................46
3.1.3. Những lợi ích của thủy điện nhỏ và vừa...................................................................... 50
3.2.

Đặc điểm của lưới phân phối khu vực nông thôn và miền núi của Lào ..........................52

3.2.1. Sử dụng một số sơ đồ cấp điện đặc biệt ...................................................................... 52
3.2.2. Mật độ phụ tải rất thấp................................................................................................. 52

3.2.3. Đường dẫn điện có chiều dài lớn, tiết diện dây bé ...................................................... 52
3.3.

Giới thiệu phần mềm phân tích CYMDIST trong phân tích đánh giá CLĐN ................ 53

3.3.1. Phần mềm CYMDIST ................................................................................................. 53
3.3.2. Các tính năng của CYMDIST ..................................................................................... 53
3.3.3. Khả năng phân tích mơ đun lõi của CYMDIST .......................................................... 54
3.3.4.Các chức năng ứng dụng .............................................................................................. 55
3.4.

Đánh giá tác động của nhà máy TĐN đến CLĐN của lưới điện phân phối trung áp......58
4


3.4.1. Mô tả đối tượng ........................................................................................................... 59
3.4.2. Thông số được mô phỏng ............................................................................................ 61
3.4.3. Kết quả mô phỏng ....................................................................................................... 61
3.5.

Kết luận của chương 3 ..................................................................................................... 63

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG QUẢN LÝ NHU CẦU ĐIỆN NĂNG ĐẾN CHẤT
LƯỢNG ĐIỆN NĂNG .................................................................................................................. 64
4.1.

Giới thiệu về quản lý nhu cầu điện năng ......................................................................... 64

4.1.1. Ảnh hưởng của hình dáng biểu đồ phụ tải đến hiệu quả vận hành của HTĐ ..............64
4.1.2. Mục tiêu của quản lý nhu cầu điện năng ..................................................................... 64

4.1.3. Các cách tiếp cận trong thực hiện DSM ...................................................................... 65
4.2.

Phân tích tác động của chính sách giá điện đến DSM..................................................... 66

4.2.1. Giá điện theo thời điểm sử dụng (TOU – Time of use)............................................... 66
4.2.2. Giá điện 2 thành phần .................................................................................................. 67
4.2.3. Giá điện bậc thang ....................................................................................................... 69
4.2.4. Các quy định khác về giá điện ..................................................................................... 70
4.3.

Nghiên cứu biểu giá bán lẻ điện và các dạng biểu đồ phụ tải điển hình của HTĐ Lào ..70

4.3.1. Biểu giá bán lẻ điện hiện hành của Lào ....................................................................... 70
4.3.2. Các dạng biểu đồ phụ tải điển hình ............................................................................. 73
4.3.3. Xây dựng biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính hóa ........................................................ 75
4.4.

Sử dụng LMLDC để nghiên cứu tác động của DSM đến các thông số vận hành HTĐ..78

4.4.1. Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax ................................................................... 78
4.4.2. Tỷ lệ điện năng tiêu thụ theo TOU .............................................................................. 78
4.4.3. Các thông số ảnh hưởng đến tính tốn tổn thất điện năng........................................... 79
4.5.

Xác định kỳ vọng thiếu hụt điện năng (Loss of Energy Expecta tion – LOEE) đối với
nút phụ tải trên LMLDC .................................................................................................. 81

4.5.1. Xây dựng dãy phân bố xác suất khả năng cung ứng của sơ đồ cung cấp điện ............81
4.5.2. Xác định thiếu hụt công suất và điện năng ................................................................. 83

4.5.3. Tính tốn kỳ vọng thiếu hụt điện năng trên LMLDC ................................................. 86
4.6.

Kết luận của chương 4 ..................................................................................................... 91

CHƯƠNG 5. PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN PHỤ TẢI VÀ ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI DO
MẤT ĐIỆN .................................................................................................................................... 93

5


5.1.

Đặt vấn đề ........................................................................................................................ 93

5.2.

Nghiên cứu phương pháp khảo sát, điều tra và đánh giá thiệt hại do mất điện............... 94

5.2.1. Mục tiêu khảo sát......................................................................................................... 95
5.2.2. Lựa chọn chuyên gia tư vấn ........................................................................................ 96
5.2.3. Phân loại khách hàng ................................................................................................... 96
5.2.4. Lựa chọn phương pháp đánh giá chi phí ..................................................................... 97
5.2.5. Phân loại dữ liệu cần dùng .......................................................................................... 98
5.2.6. Kiểm tra dữ liệu sẵn có ................................................................................................ 98
5.2.7. Lựa chọn phương pháp tiếp cận, lấy thông tin của khách hàng .................................. 98
5.2.8. Thiết kế phiếu khảo sát ................................................................................................ 98
5.2.9. Lựa chọn số lượng mẫu khảo sát ................................................................................. 99
5.2.10. Lựa chọn khách hàng để khảo sát ............................................................................ 100
5.2.11. Thời điểm thực hiện khảo sát .................................................................................. 101

5.2.12. Thu thập dữ liệu ....................................................................................................... 102
5.2.13. Đánh giá phiếu khảo sát và xử lý số liệu ................................................................. 102
5.3.

Phân loại nhóm đối tượng nghiên cứu và nội dung phiếu khảo sát thiệt hại do gián đoạn
cung cấp điện ................................................................................................................. 102

5.3.1. Ảnh hưởng thiệt hại do mất điện .............................................................................. 102
5.3.2. Các thành phần của thiệt hại ...................................................................................... 103
5.3.3. Xây dựng mẫu phiếu khảo sát ................................................................................... 103
5.4.

Phương pháp tính tốn thiệt hại theo số liệu điều tra .................................................... 104

5.4.1. Một số khái niệm được sử dụng trong đánh giá thiệt hại .......................................... 104
5.4.2. Các chỉ số đánh giá thiệt hại ...................................................................................... 105
5.4.3. Phương pháp sàng lọc dữ liệu ................................................................................... 109
5.5.

Thực hiện điều tra, phân tích dữ liệu, tính tốn kết quả trong khảo sát thí điểm ..........111

5.5.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................ 111
5.5.2. Kết quả tính tốn các chỉ số thiệt hại do mất điện .................................................... 112
5.5.3. Một số kết quả khác ................................................................................................... 113
5.6.

Kết luận của chương 5 ................................................................................................... 118

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................................... 119

6


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .......................... 121
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 122
PHỤ LỤC .................................................................................................................................... 129

7


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1

Nhu cầu điện năng và công suất đỉnh tổng của HTĐ Lào trong giai đoạn 2005 ÷
2020 ........................................................................................................................... 26

Bảng 2.2

Nhu cầu điện năng và cơng suất đỉnh miền Bắc trong giai đoạn 2010 ÷ 2020 ......... 27

Bảng 2.3

Nhu cầu điện năng và công suất đỉnh miền Trung trong giai đoạn 2010 ÷ 2020 ...... 28

Bảng 2.4

Nhu cầu điện năng và công suất đỉnh miền Nam trong giai đoạn 2010 ÷ 2020 ........ 29

Bảng 2.5 Thống kê GDP và dân số của Lào giai đoạn 2005 ÷ 2015 ........................................ 30
Bảng 2.6

So sánh GDP và điện năng tiêu thụ giai đoạn 2005 ÷ 2015 ...................................... 30

Bảng 2.7

Hệ số đàn hồi điện năng E của Lào giai đoạn 2005 ÷ 2015..................................... 31

Bảng 2.8

Cường độ tiêu thụ điện năng của Lào giai đoạn 2005 ÷ 2015 ................................... 31

Bảng 2.9 Nhu cầu điện năng của các thành phần phụ tải trong giai đoạn 2010 ÷ 2016 ........... 32
Bảng 2.10 Các loại nguồn điện thuộc sở hữu của EDL và IPP................................................... 35
Bảng 2.11 Cấp điện áp xuất nhập khẩu điện năng ...................................................................... 35
Bảng 2.12 Lưới điện quốc gia giai đoạn 2010 ÷ 2020 ................................................................ 35
Bảng 2.13 Lưới điện cao áp 115 ÷ 230kV giai đoạn 2010 ÷ 2020 ............................................. 35
Bảng 2.14 Lưới điện phân phối giai đoạn 2010 ÷ 2020 .............................................................. 37
Bảng 2.15 Tỷ lệ tổn thất trên lưới điện của EDL giai đoạn 2010 ÷ 2015 ................................... 42
Bang 2.16 Thơng số về số lần mất điện trên LPP tỉnh Hủa Phăn năm 2016 .............................. 44
Bảng 3.1

Số lượng cơng trình thủy điện có cơng suất từ 1 đến 50MW và tổng công suất đặt của
từng loại chủ sở hữu…………. ................................................................................. 46

Bảng 3.2 Tổng kết của 3 trường hợp được mô phỏng ............................................................... 63
Bảng 4.1 Giá bán lẻ điện tại Lào trong giai đoạn 2012 ÷ 2017 (kíp/kWh) ................................ 70
Bảng 4.2 Giá điện 22kV và cao áp được cập nhật từ tháng 3, năm 2012 ÷ 2017 (kíp/kWh) .... .71
Bảng 4.3 Giá điện mua bán với EGAT theo hợp đồng song phương ........................................ 72
Bảng 4.4 Giá điện mua từ EGAT khi vượt quá hợp đồng ......................................................... 72
Bảng 4.5 Giá điện mua từ PEA .................................................................................................. 72

Bảng 4.6 Trị số của đại lượng Tmax*, *, LF và LsF theo công suất cực đại Pmax* của biểu đồ phụ
tải ............................................................................................................................... 81
Bảng 4.7

Thông số độ tin cậy các phần tử của sơ đồ cấp điện ................................................. 87

Bảng 4.8

Dãy phân bố xác suất khả năng tải của sơ đồ ........................................................... 89

Bảng 5.1

Phân loại chuẩn của khách hàng công nghiệp (SIC) Thái Lan .................................. 97

Bảng 5.2

Số lượng khách hàng và điện năng tiêu thụ với 2 thành phần phụ tải ....................... 99
8


Bảng 5.3

Số lượng khách hàng và điện năng tiêu thụ với 3 thành phần phụ tải ...................... 100

Bảng 5.4 Ảnh hưởng của thời điểm mất điện đến thiệt hại của phụ tải công nghiệp ............. .101
Bảng 5.5

Ảnh hưởng của thời điểm mất điện đến thiệt hại của phụ tải thương mại dịch ........ 101

Bảng 5.6

Thời gian khởi động lại quá trình sản xuất theo khoảng thời gian mất điện ............ 102

Bảng 5.7

Phụ tải đỉnh của 5 khách hàng .................................................................................. 105

Bảng 5.8

Chi phí thiệt hại do mất điện của nhóm khách hàng được khảo sát ......................... 107

Bảng 5.9

Chi phí thiệt hại SCDF của các thành phần khách hàng........................................... 108

Bảng 5.10 Phần trăm điện năng tiêu thụ và hệ số tải ................................................................ 108
Bảng 5.11 Chi phí mất điện CCDF ............................................................................................ 109
Bảng 5.12 Thống kê số lượng mẫu phiếu khảo sát ................................................................... 111
Bảng 5.13 Năm thành phần phụ tải của Điện lực Đồng Tháp năm 2015 ................................. 112
Bảng 5.14 Năm thành phần phụ tải của Điện lực Bà Rịa Vũng Tàu năm 2015 ....................... 112
Bảng 5.15 Dữ liệu sau khi sàng lọc........................................................................................... 112
Bảng 5.16 Chi phí SCDF của Điện lực Đồng Tháp… ............................................................... 113
Bảng 5.17 Chi phí SCDF của Điện lực Bà Rịa – Vũng Tàu ...................................................... 113
Bảng 5.18 Chi phí CCDF của Điện lực Đồng Tháp, đơn vị tính: VNĐ/kWtb ........................... 113
Bảng 5.19 Chi phí CCDF của Điện lực Bà Rịa – Vũng Tàu, đơn vị tính: VNĐ/kWtb .............. 113
Bảng 5.20 Suất thiệt hại do gián đoạn cung cấp điện IER, đơn vị tính: VNĐ/kWh. ................. 113

9

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1

Đồ thị phụ tải của hệ thống điện ................................................................................ 22

Hình 2.1

Cơ cấu tổ chức của Tổng cơng ty Điện lực Lào ........................................................ 26

Hình 2.2

Tổng nhu cầu công suất đỉnh của Lào giai đoạn 2010 ÷ 2020 .................................. 23

Hình 2.3

Nhu cầu cơng suất đỉnh của Miền Bắc giai đoạn 2010 ÷ 2020 ................................. 28

Hình 2.4

Nhu cầu công suất đỉnh của Miền Trung giai đoạn 2010 ÷ 2020 .............................. 28

Hình 2.5

Nhu cầu cơng suất đỉnh của Miền Nam giai đoạn 2010 ÷ 2020. ............................... 29

Hình 2.6

Phụ tải sinh hoạt: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải ngày ............................. 30

Hình 2.7

Phụ tải thương mại dịch vụ: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải ngày. ........... 32

Hình 2.8

Phụ tải kinh doanh Bar: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải ngày .................. 33

Hình 2.9

Phụ tải cơ quan hành chính nhà nước: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải
ngày ........................................................................................................................... 33

Hình 2.10 Phụ tải tưới, tiêu nơng nghiệp: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải ngày.. .. .....33
Hình 2.11 Phụ tải cơ quan quốc tế: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải ngày .................. 33
Hình 2.12 Phụ tải cơng nghiệp: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải ngày ........................ 34
Hình 2.13 Phụ tải hoạt động giáo dục và thể thao: a) Biểu đồ tăng trưởng, b) Đồ thị phụ tải
ngày ........................................................................................................................... 34
Hình 2.14 Phụ tải tổng ................................................................................................................ 34
Hinh 2.15 Kế hoạch phát triển lưới điện giai đoạn 2010 – 2020 ................................................ 36
Hình 2.16 Cấu trúc vận hành điều độ ......................................................................................... 38
Hình 3.1

Bản đồ các thủy điện cơng suất  1MW đang phát điện. .......................................... 47

Hình 3.2

Bản đồ các thủy điện công suất ≥ 1MW đang xây dựng ........................................... 48

Hình 3.3

Bản đồ các cơng trình dự kiến đưa vào vận hành trước năm 2020 ........................... 49

Hinh 3.4

Hệ thống dây chống sét được sử dụng trong vùng có đường dây cao áp .................. 51

Hình 3.5

Hệ thống 1 pha SWER 12,7kV hoặc 25kV ............................................................... 52

Hình 3.6

Giới thiệu của phần mềm CYMDIST ........................................................................ 55

Hình 3.7

Tổng quan về giao diện người dùng đồ họa (GUI).................................................... 56

Hình 3.8

Lựa chọn cho các nhánh để phân tích tổn thất điện năng .......................................... 57

Hình 3.9

Lựa chọn cho các nhánh để phân tích độ tin cậy ....................................................... 57

Hình 3.10 Ví dụ kết quả phân tích biểu diễn điện áp cho các pha ............................................. 58
10

Hinh 3.11 Địa hình của lưới điện F2 của tỉnh Hủa Phăn Lào 2016............................................ 58
Hình 3.12 Vị trí của 2 TĐN Nạm Sát và Nạm Ét kết nối với lưới điện địa phương F2 ............. 59
Hình 3.13 Sơ đồ một sợi hệ thống điều khiển của thủy điện Nạm Sát và Nạm Ét .................... 60
Hình 3.14 Điện áp trên các nút của lưới điện trung áp trong trường hợp TĐN khơng hoạt động
................................................................................................................................... 61
Hình 3.15 Điện áp trên các nút của lưới điện trung áp trong trường hợp TĐN hoạt động với
cơng suất hiện tại ....................................................................................................... 62
Hình 3.16 Điện áp trên các nút của lưới điện trung áp trong trường hợp công suất nhà máy
TĐN Nạm Sát được nâng cấp lên 1300kW ............................................................... 62
Hình 4.1

Các cách tiếp cận trong thực hiện chương trình DSM............................................... 65

Hình 4.2

Biểu đồ phụ tải ngày có phân chia thời gian sử dụng (TOU) .................................... 66

Hình 4.3

Biểu đồ tiêu thụ điện của 2 khách hàng có điện năng sử dụng giống nhau nhưng
công suất cực đại Pmax khác nhau .............................................................................. 68

Hình 4.4

Giá điện bậc thang theo điện năng sử dụng trong tháng............................................ 69

Hình 4.5

Biểu đồ phụ tải cực đại ngày trong năm của HTĐ Lào, năm 2015 ........................... 74

Hình 4.6

Biểu đồ phụ tải cực đại tháng của HTĐ Lào năm 2015 ............................................ 74

Hình 4.7

Biểu đồ phụ tải kéo dài năm, năm 2015 .................................................................... 74

Hình 4.8

Đồ thị phụ tải kéo dài và các thông số đặc trưng....................................................... 75

Hình 4.9

Đồ thị phụ tải kéo dài tuyến tính hóa 3 đoạn (LMLDC) ........................................... 76

Hình 4.10 Thay đổi các thơng số vận hành dưới tác động của DSM ......................................... 78
Hình 4.11 Xác định thiếu hụt công suất và điện năng trên biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính
hóa ............................................................................................................................. 84
Hình 4.12 Lưu đồ thuật tốn xác định LOEE đối với hộ tiêu thụ trên LMLDC. ....................... 86
Hình 4.13 Sơ đồ cấp điện ........................................................................................................... 86
Hình 4.14 Biểu đồ phụ tải kéo dài năm của hộ tiêu thụ ............................................................. 86
Hình 4.15 Sơ đồ đẳng trị để tính tốn độ tin cậy ........................................................................ 88
Hình 5.1

Quan hệ giữa chi phí quy dẫn với chỉ số ĐTC (chi phí quy dẫn Zmin tương ứng với
chỉ số ĐTC tối ưu) ..................................................................................................... 94

Hình 5.2

Lưu đồ thuật tốn dùng cho khảo sát ......................................................................... 95

Hình 5.3

Các loại đặc tính của thiệt hại do mất điện theo thời gian ........................................ 103

Hình 5.4

Sơ đồ tính tốn các chi phí thiệt hại do gián đoạn cung cấp điện............................. 105

Hình 5.5

Phương pháp tính tốn chi phí thiệt hại của từng nhóm khách hàng SCDF............. 106

11


Hình 5.6

Phương pháp tính tốn chi phí thiệt hại tổng hợp của khách hàng - CCDF ............. 107

Hình 5.7

Phương pháp sàng lọc dữ liệu................................................................................... 110

Hình 5.8

Thơng tin chung về vị trí cơng tác của các khách hàng được khảo sát .................... 114

Hình 5.9

Mục đích sử dụng nhà ở của các khách hàng dân dụng ........................................... 114

Hình 5.10 Các giải pháp khách hàng ánh sáng sinh hoạt thường sử dụng khi mất điện ........... 114
Hình 5.11 Mức độ khơng hài lịng của khách hàng dân dụng khi xảy ra mất điện các ngày khác
nhau trong tuần ......................................................................................................... 114
Hình 5.12 Khách hàng dân dụng đánh giá chất lượng phục vụ của ngành điện........................ 115
Hình 5.13 Hình thức thơng báo cắt điện có kế hoạch đến khách hàng dân dụng được ưa
thích .......................................................................................................................... 115
Hình 5.14 Thời gian làm việc của các khách hàng cơng nghiệp ............................................... 115
Hình 5.15 Thiệt hại về tiền lương trả cho công nhân của các khách hàng công nghiệp khi mất
điện ........................................................................................................................... 116
Hình 5.16 Đánh giá chất lượng phục vụ của khách hàng công nghiệp đối với các công ty điện
lực ............................................................................................................................. 116
Hình 5.17 Hình thức thơng báo cắt điện có kế hoạch đến khách hàng cơng nghiệp được ưa thích
.................................................................................................................................. 116
Hình 5.18 Thời gian làm việc của các khách hàng thương mại dịch vụ.................................... 117
Hình 5.19 Thiệt hại về tiền lương trả cho công nhân của các khách hàng thương mại dịch vụ
khi mất điện .............................................................................................................. 117
Hình 5.20 Đánh giá chất lượng phục vụ của khách hàng thương mại dịch vụ đối với các công
ty điện lực ................................................................................................................. 117
Hình 5.21 Hình thức thơng báo cắt điện có kế hoạch đến khách hàng thương mại dịch vụ được
ưa thích ..................................................................................................................... 118

12


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

CHỮ VIẾT TẮT

NGUYÊN NGHĨA

1

ACSR

Dây nhôm lõi thép

2

AGC

Tự động điều khiển máy phát

4

AMI

Hạ tầng đo đếm tiên tiến

5

AMR

Hệ thống đọc số liệu tự động

6

ASEAN

Cộng đồng các quốc gia Đông Nam Á

7

B-NCC

Hệ thống điều độ quốc gia dự phịng

8

CCDF

Chi phí thiệt hại tổng hợp của khách hang

9

CLĐN

Chất lượng điện năng

10

CSPK

Công suất phản kháng

11

DCC

Trung tâm điều khiển phân phối

12

DDC

Trung tâm đóng cắt phân phối

13

DG

Nguồn điện phân tán

14

DMS

Hệ thống quản lý phân phối

15

DSM

Quản lý nhu cầu

16

ĐTC

Độ tin cậy

17

EDC

Vận hành kinh tế hệ thống

18

EDL

Tổng công ty Điện lực Lào

19

EGAT

Tổng công ty phát điện Thái Lan

20

EMS

Hệ thống quản lý năng lượng

21

GDP

Tổng sản phẩm quốc nội

22

GIS

Hệ thống thông tin địa lý

23

GMSCC

Trung tâm điều khiển Tiểu vùng Mê Kơng

24

GPS

Hệ thống định vị tồn cầu

25

HMI

Giao diện người máy

26

HPCC

Trung tâm điều khiển các nhà máy thủy điện

27

HTĐ

Hệ thống điện

28

IEC

Hội đồng kỹ thuật điện quốc tế

29

IER

Suất thiệt hại do mất điện

30

IPP

Nhà sản xuất điện độc lập

13

31

IQR

Dải số liệu có chất lượng

32

LBS

Máy cắt phụ tải

33

LDC

Đồ thị phụ tải kéo dài

34

LĐPP

Lưới điện phân phối

35

LF

Hệ số tải

36

LMLDC

Đồ thị phụ tải kéo dài tuyến tính hóa

37

LsF

Hệ số tổn thất

38

MAIFI

Chỉ số tần suất mất điện ngắn hạn trung bình

39

NCC, NLDC

Trung tâm Điều độ quốc gia

40

N-HPCC

Trung tâm điều độ các nhà máy thủy điện Miền Bắc

41

NMTĐV

Nhà máy thủy điện vừa

42

PEA

Công ty phân phối điện địa phương (Thái Lan)

43

RCC

Trung tâm điều độ khu vực

44

RTU

Thiết bị thu thập dữ liệu đầu cuối

45

RPM

Số vọng quay trong một phút

46

SAIDI

Chỉ số thời gian mất điện trung bình của hệ thống

47

SAIFI

Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống

48

SCADA

Hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển các q trình
từ xa

49

SCDF

Chi phí thiệt hại của từng nhóm khách hàng

50

SCS

Hệ thống điều khiển trạm

51

S-HPCC

Trung tâm điều khiển các nhà máy thủy điện Miền Nam

52

SIC

Hệ thống phân loại chuẩn khách hàng công nghiệp

53

SPP

Nhà sản xuất điện nhỏ

54

SW

Dây dẫn đơn

55

SWER

Hệ thống dây dẫn đơn trở về theo đất

56

TĐ

Thủy điện

57

TĐN

Thủy điện nhỏ

58

TĐV

Thủy điện vừa

59

TOU

Thời gian sử dụng

60

USD

Đồng đô la Mỹ

61

VNĐ

Đồng tiền Việt

14


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Chất lượng điện năng (CLĐN) trong vài chục năm gần đây đã trở thành vấn đề được quan
tâm rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật điện [18, 27 ÷ 43, 48 ÷ 50, 67 ÷ 72, 77 ÷ 82, 108, 109, 114].
Có nhiều cách hiểu cũng như cách định nghĩa khác nhau về CLĐN [27, 28, 96], trong luận
án nay CLĐN được hiểu là: “những vấn đề liên quan đến sự biến động của điện áp, dòng điện,
tần số, tổn thất và độ tin cậy của lưới điện có thể dẫn đến việc hoạt động kém hiệu qủa hoặc hư
hỏng thiết bị của khách hàng và đơn vị cấp điện”.
Những lý do chính thu hút sự quan tâm đến CLĐN bao gồm:
- Vấn đề hiệu quả sử dụng điện năng ngày càng trở nên cấp thiết, nhiều loại thiết bị
thông minh đã được chế tạo và sử dụng với hiệu quả năng lượng ngày càng cao nhưng
cũng đòi hỏi khắt khe hơn với điều kiện cấp điện.
- Khách hàng sử dụng điện ngày càng nhận thức rõ hơn về tác động của CLĐN đến hiệu
quả sản xuất, đến hoạt động và tuổi thọ của thiết bị, đề ra những yêu cầu ngày càng cao
về chất lượng điện áp, về độ tin cậy cung cấp điện, mức sóng hài của điện áp và dịng
điện, về mức mất đối xứng, mất cân bằng cho phép của điện áp lưới điện.
- CLĐN liên quan đến cả 3 đối tác chính: nhà sản xuất thiết bị điện, đơn vị cấp điện và
khách hàng sử dụng điện. Đối với các đơn vị điện lực, CLĐN liên quan trực tiếp đến các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong vận hành hệ thống như hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị,

tổn thất công suất và điện năng trên lưới điện, độ tin cậy cung cấp điện v. v …
Hệ thống điện Lào trong nhiều thập kỷ qua đã có bước phát triển mạnh mẽ nhằm phục vụ
cho công cuộc cơng nghiệp hóa đất nước, cường độ sử dụng điện năng đang trong giai đoạn tăng
trưởng, tốc độ phát triển nguồn và lưới điện khá cao, đặc biệt lưới điện phân phối (LĐPP) ở khu
vực nông thôn và miền núi. Tuy nhiên việc phát triển nhanh LĐPP đến các vùng sâu vùng xa
nhằm phục vụ cho mục tiêu điện khí hóa tồn quốc cũng kéo theo nhiều vấn đề về CLĐN: điện
áp ở nhiều nút trong LĐPP dao động quá giới hạn cho phép, tổn thất công suất và điện năng trên
lưới điện khá lớn, độ tin cậy cung cấp điện thấp…
Vì vậy việc nghiên cứu nâng cao CLĐN trên lưới điện của cơng ty Điện lực Lào (EDL) có
ý nghĩa cấp thiết và thời sự.

2. Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở phân tích hiện trạng và triển vọng phát triển của hệ thống điện Lào, luận án sẽ
đi sâu nghiên cứu các nội dung liên quan đến CLĐN của LĐPP trong đó có:
-

Ảnh hưởng của các nguồn thủy điện vừa và nhỏ.

-

Tác động của quản lý nhu cầu (DSM) đến thông số vận hành của HTĐ.

-

Đánh giá độ tin cậy cung cấp điện.

-

Thiệt hại do mất điện gây nên đối với khách hàng sử dụng điện.

15


3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điện của Công ty Điện lực Lào (EDL) quản lý, trong đó
luận án đi sâu nghiên cứu những vấn đề về CLĐN của LĐPP Lào.
Phạm vi nghiên cứu bao gồm các nội dung liên quan đến chất lượng điện năng của LĐPP
trong các chế độ vận hành xác lập, các thông số vận hành đặc trưng, tổn thất cơng suất và điện
năng trên lưới điện, tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với nút phụ tải và đánh giá thiệt
hại do mất điện đối với các hộ tiêu thụ điện.

4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với khảo sát điều tra thực tế:
 Về lý thuyết: Xây dựng các mơ hình nghiên cứu trên đường cong phụ tải kéo dài tuyến
tính hóa (Linear Matching Load Duration Curve – LMLDC) để nghiên cứu các thông số vận
hành đặc trưng của LĐPP và tác động của DSM đến CLĐN, tính tốn kỳ vọng thiếu hụt điện
năng đối với nút phụ tải, sử dụng các cơng cụ thích hợp để tính tốn một số ví dụ áp dụng cụ thể.
 Khảo sát, điều tra thực tế: Xây dựng các phiếu điều tra về thiệt hại do mất điện đối
với các nhóm khách hàng sử dụng điện chủ yếu, tiến hành phỏng vấn trực tiếp khách hàng bằng
phiếu điều tra, thu thập và xử lý dữ liệu ở một số đơn vị điện lực được lựa chọn nhằm đánh giá
về suất thiệt hại do mất điện (VNĐ/ kWh-thiếu) và thiệt hại đối với 1 lần mất điện (VNĐ/lần mất
điện).

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học

 Đánh giá được tiềm năng và vai trò của thủy điện vừa và nhỏ trong việc đảm bảo CLĐN
trên LĐPP của Lào.
 Nghiên cứu tác động của DSM đến CLĐN của lưới điện.
+ Đề xuất phương pháp xây dựng và sử dụng LMLDC để nghiên cứu các thông số vận

hành đặc trưng của LĐPP, tính tốn kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với nút phụ tải cũng như
đánh giá tác động và hiệu quả của DSM đến CLĐN.
+ Xây dựng các mẫu phiếu điều tra và lần đầu tiên ở Việt Nam đã tiến hành điều tra trực
tiếp thiệt hại do mất điện tại khách hàng sử dụng điện, xử lý các số liệu thống kê và tính tốn
suất thiệt hại cho 1 kWh thiếu điện và thiệt hại cho 1 lần mất điện. Phương pháp nghiên cứu
đang được triển khai rộng hơn cho các Tổng Công ty điện lực của EVN.
+ Các kết quả nghiên cứu này cho phép đánh giá có cơ sở hơn khía cạnh kinh tế của bài
toán độ tin cậy cung cấp điện.
 Ý nghĩa thực tiễn

+ Việc đánh giá vai trò của thủy điện vừa và nhỏ đến CLĐN của LĐPP nông thôn, miền
núi cho phép quy hoạch và xây dựng mạng lưới thủy điện vừa và nhỏ hợp lý tại Lào nhằm cải
thiện CLĐN cho các hộ tiêu thụ điện.

16


+ Phương pháp xây dựng và sử dụng LMLDC cho phép tính tốn khá đơn giản các thơng
số vận hành quan trọng của LĐPP như thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax, các thông số
liên quan đến tổn thất như: thời gian tổn thất cực đại , các hệ số tải LF, hệ số tổn thất LsF …,
tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với nút phụ tải.
+ LMLDC còn cho phép đánh giá tác động của DSM đến CLĐN của LĐPP.
+ Phương pháp và kết quả khảo sát điều tra về thiệt hại do mất điện được giới thiệu trong
luận án có thể được áp dụng cho các hệ thống điện nói chung, trong đó có hệ thống điện của
EDL.
+ Dữ liệu về thiệt hại do mất điện cho phép lựa chọn giải pháp tăng cường ĐTC cung cấp
điện hợp lý hơn về mặt kinh tế trong quy hoạch, thiết kế và vận hành LĐPP.

6. Các đóng góp mới của luận án
Nội dung của luận án tập trung nghiên cứu chất lượng điện năng trên lưới điện, tiềm năng

của thủy điện và vai trò của thủy điện vừa và nhỏ trong nâng cao chất lượng điện năng của lưới
điện phân phối của Lào. Ngoài ra, luận án còn nghiên cứu tác động của quản lý nhu cầu đến chất
lượng điện năng và phương pháp đánh giá thiệt hai do mất điện. Luận án đã đạt được một số kết
quả nghiên cứu có thể tóm lược như sau:
Đóng góp 1: Đánh giá tiềm năng và vai trò của thủy điện vừa và nhỏ trong việc đảm bảo
chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối của Lào. Từ đó có thể làm cơ sở trong quy hoạch
và phát triển các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ để đảm bảo chất lượng điện năng cho lưới điện
phân phối ở nơng thơn và miền núi của Lào.
Đóng góp 2: Đề xuất phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính hóa và sử
dụng biểu đồ này trong nghiên cứu các thông số vận hành của lưới điện.
Đóng góp 3: Đề xuất phương pháp sử dụng biểu đồ phụ tải kéo dài tuyến tính hóa kết hợp
với dãy phân bố xác xuất năng lực tải của hệ thống cung cấp điện để tính kỳ vọng thiếu hụt điện
năng đối với nút phụ tải, thông số này kết hợp với suất thiệt hại do mất điện (hoặc thiếu điện)
cho phép đánh giá mức tăng cường hợp lý các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện đối với hộ tiêu
thụ.
Đóng góp 4: Tiến hành nghiên cứu các thiệt hại do mất điện nhằm đánh giá suất thiệt hại
cho 1kWh mất điện và cho một lần mất điện bằng các phương pháp khảo sát trực tiếp tới các
khách hàng tiêu thụ điện. Nghiên cứu này lần đầu tiên thực hiện tại Việt Nam và có thể triển
khai ứng dụng cho lưới điện Lào.

7. Cấu trúc nội dung của luận án
Luận án gồm: Phần mở đầu, 5 chương giới thiệu các nội dung chính, phần kết luận và kiến
nghị, danh mục các cơng trình cơng bố và danh mục tài liệu tham khảo.
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Phân tích đánh giá về sự phát triển và chất lượng điện năng trên lưới điện của
công ty điện lực Lào (EDL)

17

Chương 3: Đánh giá vai trò và tác động của thủy điện vừa và nhỏ đến CLĐN của LĐPP
Lào
Chương 4: Nghiên cứu tác động quản lý nhu cầu (DSM) đến CLĐN
Chương 5: Phân tích các thành phần phụ tải và đánh giá thiệt hại do mất điện
Phụ lục

18


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và Lào
Phạm vi những vấn đề liên quan đến CLĐN rất rộng lớn, số lượng các cơng trình khoa học
đã công bố ở trong nước liên quan đến lĩnh vực này đã tăng đột biến trong những năm gần đây.
Các nghiên cứu trong nước liên quan tới chất lượng điện năng, quản lý nhu cầu điện năng được
tập trung theo các hướng sau:
Đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối: Tài liệu [6] nêu rõ kế hoạch phát
triển 5 năm của Chính phủ xã hội chủ nghĩa nhân dân Lào (giai đoạn 2011 ÷ 2015); đồng thời Bộ
Năng lượng và Mỏ cũng đề cập đến kế hoạch phát triển hệ thống điện Lào. Tuy nhiên vẫn chưa
có nghiên cứu về việc đánh giá ảnh hưởng của các nguồn năng lượng tái tạo khi kết nối với lưới
và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của hệ thống điện Lào. Các tài liệu [7, 8, 11, 12] có đánh
giá ảnh hưởng của các nguồn năng lượng tái tạo đến hệ thống điện Việt Nam, những tài liệu này
được dùng để tham khảo trong việc áp dụng nghiên cứu đối với hệ thống điện Lào trong quá
trình qui hoạch và pháp triển nguồn điện.
Đánh giá phương pháp quản lý nhu cầu điện năng: Tham khảo tài liệu [1] Cục điều tiết
Điện lực – Bộ Công thương đã nghiên cứu đầy đủ và hồn thiện chương trình quản lý nhu cầu
điện năng để áp dụng phù hợp với điều kiện Việt Nam. Ngồi ra, tại Lào, Tổng cơng ty Điện lực
Lào cũng có báo cáo về việc thống kê quản lý vận hành hệ thống điện của Tổng công ty giai
đoạn 2010 ÷ 2016 tại tài liệu [22], trong tài liệu này chỉ ra những tồn tại và khó khăn trong việc
vận hành hệ thống điện, từ đó đưa ra các bài toán để triển khai nghiên cứu trong việc quản lý nhu

cầu điện năng còn tồn tại. Nghiên cứu [17] đưa ra số liệu thống kê của hệ thống điện Lào và tổn
thất điện năng trên lưới truyền tải, lưới phân phối của Tổng công ty Điện lực Lào giai đoạn 2010
÷ 2014, đồng thời chỉ ra tính cấp thiết cần tích cực nghiên cứu và thực hiện các giải pháp nhằm
giảm tổn thất, tăng chất lượng điện năng.
Đánh giá phương pháp xây dựng biểu đồ phụ tải: Các tài liệu [6, 17, 22] đã đưa ra các đồ
thị phụ tải điển hình của các thành phần phụ tải của hệ thống điện Lào bao gồm: biểu đồ phụ tải
cực đại ngày trong năm, biểu đồ phụ tải cực đại tháng trong năm và biểu đồ phụ tải kéo dài năm.
Tuy nhiên các nghiên cứu về đồ thị phụ tải chỉ dựa vào các điểm đặc trưng được xác định theo 2
khoảng thời gian cao điểm và thấp điểm, việc dựa vào 2 khoảng thời gian này vẫn chưa bám sát
vào thực tế.
Đánh giá và phân tích thiệt hại do mất điện: Việc đánh giá khả năng đáp ứng yêu cầu về
truyền tải và sử dụng điện cho khách hàng là nhiệm vụ quan trọng, rất cần thiết; do vậy cần phải
qui hoạch, xây dựng, cải tạo và nâng cấp hệ thống cung cấp điện một cách đầy đủ và nhanh
chóng. Nghiên cứu [18, 19] lần đầu tiên được thực hiện tại Việt Nam nhằm đánh giá thiệt hại của
khách hàng do mất điện; tại Lào, vẫn chưa có một nghiên cứu nào cho vấn đề này.

1.2. Tình hình nghiên cứu ở các nước khác
Phần tổng quan nghiên cứu ngoài nước sẽ tập trung phân tích chi tiết các cơng trình đã
cơng bố có liên quan đến hướng nghiên cứu của đề tài như sau:

19


1.2.1. Đánh giá chất lượng điện năng, tiềm năng và vai trò của thủy điện vừa và
nhỏ trong việc đảm bảo chất lượng điện năng trong lưới điện phân phối
Những khái niệm và nội dung cơ bản về chất lượng điện năng được giới thiệu khá chi tiết
[28], trong các chỉ tiêu về chất lượng điện năng chỉ tiêu chất lượng điện áp được quan tâm nhiều
nhất tại các nghiên cứu.
Nghiên cứu [29, 30, 31] về các nguyên nhân và ảnh hưởng việc mất cân bằng điện áp trên
hệ thống điện cũng như các tác động bất lợi trên hệ thống, cũng chỉ rõ việc xác định các vấn đề

mất cân bằng tiềm năng vì lợi ích của khách hàng.
Các nghiên cứu [48, 50, 52] mô tả và xác định các đặc tính chính của điện áp trong hệ
thống điện trong điều kiện hoạt động bình thường.
Nghiên cứu [93] đánh giá các nguồn năng lượng sẵn có cách xa phụ tải đến CLĐN và đánh
giá mức độ cạnh tranh do chí phí năng lượng đầu vào và sự phát triển của công nghệ truyền tải
điện. Báo cáo đưa ra những phân tích kỹ lưỡng các điều kiện xác định khả năng cạnh tranh của
việc truyền tải điện năng qua các đường dây truyền tải điện dài, thông qua các đánh giá về kỹ
thuật và kinh tế, đồng thời dựa trên hiện trạng và sự phát triển dự kiến trong ngắn và dài hạn.
Điểm chung các phương pháp này là: đánh giá ảnh hưởng của các nguồn điện phân tán
trong đó có (thủy điện vừa và nhỏ) đến chất lượng điện năng. Việc nghiên cứu dựa vào tiềm
năng phát triển của các nguồn điện và nhu cầu ngày càng tăng cao của phụ tải điện.
1.2.2. Quản lý nhu cầu điện năng (Demand Side Management - DSM)
Một lĩnh vực nghiên cứu khá rộng lớn liên quan đến chất lượng điện năng và hiệu quả vận
hành hệ thống điện là quản lý nhu cầu điện năng (DSM). Nhiều cơng trình nghiên cứu đã cố
gắng liên kết vấn đề CLĐN (bao gồm chất lượng điện áp, tổn thất công suất và điện năng, độ tin
cậy cung cấp điện …) với DSM.
Nghiên cứu [32] trình bày về quản lý nhu cầu điện năng nhằm thay đổi đường cong phụ tải
điện thơng qua mơ hình có thể định lượng các mục tiêu, kế hoạch cung cấp điện và nhu cầu sử
dụng đưa vào tính tốn, kiểm tra độ tin cậy cung cấp điện. Nghiên cứu được tiến hành nhằm
đánh giá việc tiến hành sửa đổi mô hình phụ tải dựa theo giá trị dự trữ biên trong qui hoạch và
chi phí.
Nghiên cứu [51] mơ tả q trình nghiên cứu quản lý nhu cầu điện năng liên quan đến xã
hội, kinh tế và đưa ra những phát triển của mơ hình. Việc phát triển nhằm giải quyết vấn đề phụ
thuộc ngày càng nhiều vào các nguồn năng lượng dầu mỏ, than và các hậu quả gây ra đối với
môi trường trong việc sản xuất điện. Dựa theo những nghiên cứu về quản lý nhu cầu điện năng
để đưa ra những chính sách tiết kiệm năng lượng và sự cân bằng giữa lợi ích của nguồn và khách
hàng.
Nghiên cứu [54, 55] đánh giá vai trò của quản lý nhu cầu sử dụng điện áp dụng cho khách
hàng sử dụng điện, nhằm cung cấp quản lý, giải pháp để cải thiện sự hài lịng của khách hàng
trong mơi trường cung cấp điện cạnh tranh ngày càng mạnh. Ngoài ra, cung cấp cho DSM một

cơ chế thực hiện để đưa ra các yêu cầu cho khách hàng và nguồn trong quá trình lập kế hoạch
tổng hợp.

20


Nghiên cứu [57] trình bày hệ thống điện đang phải đối mặt với sự gia tăng nhận thức do
ảnh hưởng của môi trường và việc đầu tư cơ sở hạ tầng ngày càng tăng cao do sự phát triển của
phụ tải. Nghiên cứu tập trung vào đánh giá ảnh hưởng truyền tải, độ tin cậy, và khả năng truyền
tải công suất lớn. Đặc biệt là phương pháp dự báo phụ tải trong hệ thống điện có xét đến mơi
trường điện cạnh tranh.
Các nghiên cứu đều chỉ ra mục tiêu cuối cùng của DSM là nhằm đạt được một biểu đồ tiêu
thụ điện ”bằng phẳng” hơn với điện năng tiêu thụ hầu như không thay đổi. Các nghiên cứu thể
hiện cách tiếp cận khi thực hiện DSM như sau:
- Cắt đỉnh bằng cách kiểm soát thời gian và cường độ tiêu dùng điện thông qua các thiết bị
điều khiển.
- Chuyển dịch cơng suất đỉnh, hay nói cách khác là thay đổi thời gian sử dụng điện của
khác hàng trong thời gian cao điểm sang thấp điểm.
- Lấp thung lũng nhằm đảm bảo tương đương lượng điện năng tiêu thụ, thường dùng công
nghệ lưu trữ năng lượng để giải quyết.
- Thúc đẩy tăng trưởng phụ tải chiến lược, hoặc dời phụ tải tiêu thụ cơng suất lớn ra ngồi
thời gian cao điểm.
- Sử dụng tiết kiệm điện.
- Thay đổi linh hoạt hình dáng phụ tải theo yêu cầu về độ tin cậy.
- Tác động của chính sách quản lý của nhà nước đến hiệu quả sử dụng của DSM (ví dụ:
chính sách vay vốn, ưu đãi thuế ...).
Nghiên cứu [51] có đánh giá ảnh hưởng của chính sách giá điện đến hiệu quả của DSM, và
được chia thành: giá điện theo thời điểm sử dụng; giá điện hai thành phần; và giá điện bậc thang.
Giá điện theo thời điểm sử dụng (TOU)
Theo phương pháp này thì giá điện chia theo khoảng thời gian: cao điểm, bình thường và

thấp điểm. Tùy theo khoảng thời gian mà giá điện được tính tốn khác nhau.
Giá điện hai thành phần
Phương pháp này phụ thuộc không chỉ điện năng tiêu thụ mà cịn quan tâm đến cơng suất
cực đại của khách hàng sử dụng điện. Nếu khách hàng có cơng suất sử dụng lớn thì sẽ gây quá
tải và cần phải đầu tư nhiều hơn cho hệ thống điện nhằm tránh quá tải. Thường các nước trên thế
giới áp dụng biểu giá bán điện hai thành phần như sau:
C = CA + CPmax

(1.1)

Trong đó:
C – Giá điện khách hàng phải trả trong tháng
CA – Giá điện theo điện năng tiêu thụ trong tháng.
CPmax – Giá điện theo công suất cực đại đã sử dụng trong tháng.

21


Như vậy chương trình DSM sẽ đánh giá chỉ số hiệu quả chất lượng theo sự thay đổi của
công suất cực đại và lượng điện năng tiêu thụ của khách hàng của từng nhóm phụ tải. Việc áp
dụng biểu giá điện hai thành phần nhằm giúp cho khách hàng sử dụng điện hợp lý hơn cả về điện
năng tiêu thụ và cơng suất cực đại, do đó số tiền trả khi sử dụng điện sẽ ít hơn làm cho đồ thị phụ
tải bằng phẳng hơn.
Giá điện bậc thang
Việc sử dụng giá điện bậc thang nhằm khuyến khích tiết kiệm điện, phương pháp này áp
dụng bằng cách càng sử dụng ít điện giá điện càng rẻ và ngược lại.
Việc lựa chọn số lượng bậc thang thường được tính tốn dựa theo một số tiêu chí như: tiết
kiệm điện, trợ giúp gia đình khó khăn, hạn chế sử dụng điện q mức ...
Điểm chung của các phương pháp này là: Sử dụng quản lý nhu cầu điện năng DSM trong
việc quản lý, phát triển, qui hoạch, sản xuất và tiêu thụ điện năng trong hệ thống điện một cách

hợp lý.
1.2.3. Xây dựng biểu đồ phụ tải
Những nội dung quan trọng liên quan đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện (HTĐ)
là vấn đề tổn thất và quản lý tổn thất trên lưới điện. Những vấn đề khác về CLĐN như đo lường,
biểu thị về các thông số đặc trưng cho CLĐN, mức độ mất đối xứng, mất cân bằng của dòng điện
và điện áp trong hệ thống ba pha, chất lượng tần số và sóng hài của điện áp và dịng điện, vấn đề
nối đất và an toàn khi sử dụng điện… cũng là đối tượng nghiên cứu của nhiều công trình.

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải của hệ thống điện
Nghiên cứu [45] đề xuất cách tiếp cận để ước tính chính xác tổn thất về kỹ thuật trong các
hệ thống cung cấp điện khơng có dữ liệu của mơ hình. Việc đánh giá chính xác tổn thất trong hệ
thống điện đóng góp quan trọng trong việc đánh giá tác động về mặt kỹ thuật, kinh tế và qui
hoạch hệ thống.
Các nghiên cứu [33, 34, 53, 54] nghiên cứu biểu đồ phụ tải kéo dài tương ứng với khoảng
thời gian T nào đó (thường là 1 ngày, 1 tháng hoặc 1 năm) thể hiện đặc trưng chế độ mang tải
của hệ thống điện. Nghiên cứu [53] sử dụng tỷ lệ phần trăm các thành phần phụ tải khác nhau
trong hệ thống phân phối điện cùng với các cuộc điều tra đơn giản để làm dữ liệu trong tính tốn
nhằm giải quyết trực tiếp tổn thất của hệ thống.

22


Các nghiên cứu [76, 89] đề cập đến vấn đề tổn thất trên lưới điện có sử dụng đồ thị phụ tải
hệ thống điện để giải quyết vấn đề chất lượng điện năng. Từ đồ thị hình 1.1, điện năng, công suất
tiêu thụ và thời gian sử dụng công suất cực đại được tính tốn dựa theo các cơng thức sau:
Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát T:
T

AT   P(t )dt

(1.2)

0

Cơng suất tiêu thụ trung bình trong thời gian T
Ptb 

AT
T

(1.3)

Thời gian sử dụng công suất cực đại:
Tmax 

AT
Pmax

(1.4)

Trong nhiều nghiên cứu biểu đồ phụ tải thường được thay thế bởi biểu đồ phụ tải tuyến
tính hóa 2 đoạn nhằm thuận lợi hơn trong việc tính toán cũng như đánh giá lượng điện năng sử
dụng.
1.2.4. Đánh giá thiệt hại do mất điện
Một trong những đặc trưng quan trọng của CLĐN là tính liên tục của quá trình cung cấp
điện hay độ tin cậy cung cấp điện. Khía cạnh kinh tế của bài tốn độ tin cậy có thể đánh giá được
trên cơ sở các dữ liệu về khảo sát, điều tra về suất thiệt hại do mất điện. Giải pháp sử dụng các
thiết bị điều khiển, điều chỉnh chuyên dụng để nâng cao CLĐN nói chung và ĐTC nói riêng
trong vịng vài chục năm gần đây được đặc biệt quan tâm.
Nghiên cứu [35] thực hiện khảo sát liên quan đến việc xác định các tác động và ước tính

chi phí cho khách hàng khi bị gián đoạn cung cấp điện. Trong nghiên cứu đưa ra các ước tính chi
phí thiệt hại trong thiết kế qui hoạch hệ thống điện và các vấn đề liên quan.
Nghiên cứu [47] đánh giá thiệt hại do mất điện tại Thái Lan một cách đầy đủ, đánh giá một
cách toàn diện dựa theo 2 tiêu chí đánh giá: mức độ ”sẵn sàng chấp nhận” đầu tư để được cung
cấp điện liên tục và mức độ ”không sẵn sàng” đầu tư hay chấp nhận mất điện trong điều kiện cho
phép. Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp khảo sát khách hàng bao gồm các thu nhập của
khách hàng, ước tính chi phí gián đoạn của khách hàng. Nghiên cứu đưa ra phương pháp tiến cận
bằng cách dựa theo kết quả của các cuộc khảo sát khách hàng, phương pháp đưa ra mô hình đánh
giá tương đối tin cậy, dễ áp dụng, đơn giản để tính tốn các thiệt hại do mất điện.
Nghiên cứu [69] báo cáo phương pháp đánh giá tác động của việc lắp đặt các nguồn điện
phân tán đối với tổn thất điện, độ tin cậy cung cấp điện và điện áp của hệ thống phân phối điện.
Điểm chung của các nghiên cứu này là: dùng các phương pháp khảo sát khách hàng đánh
giá một cách đầy đủ các khía cạnh kinh tế của khách hàng khi mất điện. Việc đánh giá này dựa
nhiều vào khả năng ước lượng về thiệt hại khi mất điện, ngồi ra cịn sử dụng các số liệu thống
kê của các tổ chức để có thể đưa ra được các chỉ số một cách định lượng nhằm phục vụ trong
việc qui hoạch, thiết kế hệ thống điện.
23


Các cơng trình đã được cơng bố ở trong và ngoài nước liên quan đến các nội dung nghiên
cứu cụ thể của luận án cũng như mục đích và phương pháp nghiên cứu của từng chương sẽ được
giới thiệu trong các chương tương ứng.

1.3. Những vấn đề còn tồn tại và hướng nghiên cứu
Thơng qua tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài, căn cứ vào đối tượng
áp dụng là lưới điện phân phối của Tổng công ty Điện lực Lào, có thể thấy cịn có một số vấn đề
cần nghiên cứu sâu hơn để đề xuất hướng nghiên cứu nhằm khắc phục các vấn đề còn yếu kém
trong việc khai thác, vận hành và quản lý như sau:
- Những vấn đề còn tồn tại trong cấu trúc, vận hành và phát triển của LĐPP Lào được
nghiên cứu phân tích, đánh giá trong chương 2.

- Lào là nước có tiềm năng phong phú về thủy điện và phân bố tương đối đều trên toàn bộ
lãnh thổ. Mục tiêu và quy hoạch phát triển của lưới điện Lào tập trung vào phát triển các nguồn
năng lượng vừa và nhỏ nhằm đáp ứng được nhu cầu phát triển và có thể xuất khẩu năng lượng.
Ngồi ra các thành phần phụ tải của Lào phát triển không đồng đều do chất lượng điện năng
không đảm bảo đặc biệt về chất lượng điện áp thấp; tổn thất công suất và tổn thất điện năng cao;
độ tin cậy thấp. Nghiên cứu chất lượng điện năng, tiềm năng của thủy điện Lào nhằm khắc phục
và phát triển lưới điện phân phối của Lào, trong đó các nhà máy thủy điện vừa và nhỏ đóng vai
trị rất quan trọng. Vai trị và tác động của thủy điện vừa và nhỏ được nghiên cứu và đánh giá
trong chương 3.
- Mức độ tự động hóa lưới điện phân phối của Lào chưa cao, hệ thống giám sát, điều khiển
và quản lý nhu cầu còn chưa đồng bộ và có nhiều bát cập, chưa thực hiện rộng rãi và đầy đủ các
chương trình DSM. Tác động của DSM đến CLĐN và các thông số vận hành của lưới điện được
nghiên cứu chi tiết trong chương 4.
- Trong chương này con nghiên cứu các vấn đề khác liên quan đến DSM như biểu đồ của
các thành phân phụ tải, các cách tiếp cận trong thực hiện DSM, danh sách giá điện và xây dựng
đường cong phụ tải kéo dài tuyến tính hóa để nghiên cứu tác động của DSM và đánh giá độ tin
cây thông qua chỉ số kỳ vọng thiếu hụt điện năng đối với hộ tiêu thụ.
- Khía cạnh kinh tế của độ tin cậy cung cấp điện có thể được đánh giá thơng qua chỉ tiêu
suất thiệt hại khi mất điện đối với khách hang. Việc nghiên cứu, điều tra và tính tốn suất thiệt
hại cho 1kWh mất điện và cho mật lần mất diệnđược giới thiệu trong chương 5. Phương pháp
nghiên cứu lần đầu tiên được tiến hành tại Việt Nam và có thể được triển khai trong tương laic
ho lưới điện phân phối của Lào.

24