1. Sự phát triển của lưới điện phân phối
Phân phối điện là khâu cuối cùng của hệ thống điện đưa điện năng trực tiếp đến người tiêu dùng. Lưới điện phân phối bao gồm lưới điện trung áp và lưới điện hạ áp. Tính đến cuối năm 2004, tổng chiều dài đường dây trung áp bằng khoảng 115 nghìn km, tổng chiều dài đường dây hạ áp gần 110 nghìn km, tổng dung lượng các trạm biến áp hạ áp gần 29 nghìn MVA. Lưới điện phân phối do 3 công ty điện lực miền, 2 công ty điện lực thành phố và 3 công ty điện lực tỉnh quản lý.
Đến tháng 6 năm 2005, lưới điện phân phối đã cung cấp điện cho 525 huyện trong tổng số 536 huyện trên 64 tỉnh thành phố. Nếu tính theo số xã, có 8689 xã trong tổng số 9024 xã trên cả nước có điện. Các xã, huyện còn lại chưa có điện lưới Quốc gia hiện đang sử dụng nguồn điện tại chỗ là thủy điện nhỏ hoặc máy phát điện diesel [1].
Chương trình điện nông thôn của Chính phủ sẽ tiếp tục đẩy mạnh phát triển lưới điện phân phối, đảm bảo 100% số xã, huyện được cấp điện. Cùng với Tổng sơ đồ phát triển điện lực VI được phê duyệt là kế hoạch cải tạo và phát triển lưới điện trung áp. Khối lượng lưới điện phân phối dự kiến xây dựng đến năm 2020 sẽ bao gồm hơn 120.000 km đường dây trung áp, gần 85.000 MVA trạm phân phối và gần 93.000 km đường dây hạ áp [1]. Khối lượng dự kiến cải tạo và xây dựng sẽ tương đương với khối lượng lưới phân phối hiện hữu. Với lưới điện phân phối có quy mô gấp đôi hiện tại, các công ty Điện lực và các Điện lực tỉnh, thành phố sẽ phải đối diện với những khó khăn nhất định trong công tác quản lý đầu tư xây dựng và quản lý vận hành. Do vậy, việc đảm bảo và nâng cao năng lực quản lý là cần thiết và phải chú trọng ngay từ giai đoạn chuẩn bị hiện nay. Các vấn đề kỹ thuật của lưới điện phân phối trong đó có vấn đề giảm tổn thất điện năng vẫn sẽ là trọng tâm trong công tác điều hành quản lý. Để giải quyết các khó khăn này, đồng thời nâng cao năng lực quản lý kỹ thuật trong đó có vấn đề giảm tổn thất điện năng, các Công ty Điện lực cần ứng dụng các biện pháp công nghệ hiện đại đang ngày càng được sử dụng phổ biến trên thế giới.
2. Một số đặc điểm của lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối có các đặc điểm về thiết kế và vận hành khác với lưới điện truyền tải. Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối xứng và có tổn thất lớn hơn. Kinh nghiệm các điện lực trên thế giới cho thấy tổn thất thấp nhất trên lưới phân phối vào khoảng 4%, trong khi trên lưới truyền tải là khoảng 2% [2]. Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên quan chặt chẽ đến các vấn đề kỹ thuật của lưới điện từ giai đoạn thiết kế đến vận hành. Do đó trên cơ sở các số liệu về tổn thất có thể đánh giá sơ bộ chất lượng vận hành của lưới điện phân phối.
Trong những năm gần đây, lưới điện phân phối của nước ta phát triển mạnh, các Công ty Điện lực cũng được phân cấp mạnh về quản lý. Chất lượng vận hành của lưới phân phối được câng cao rõ rệt, tỷ lệ tổn thất điện năng giảm mạnh. Tỷ lệ tổn thất trên lưới phân phối từ mức cao nhất tại Công ty Điện lực 2 năm 2000 bằng 12% đến năm 2004 chỉ còn 9,4%. Tỷ lệ tổn thất của Công ty Điện lực Đồng Nai suốt 5 năm qua ở mức 4% đến 5% gần ở mức thấp nhất. Mặc dù tỷ lệ tổn thất trên lưới điện phân phối đã giảm đáng kể trong thời gian qua,nhưng mức giảm tổn thất này vẫn còn rất khiêm tốn. Chính phủ có quyết định yêu cầu EVN giảm mức tổn thất trên toàn lưới điện (bao gồm cả lưới truyền tải) xuống mức 11% vào năm 2006 và 9% vào năm 2010 [3]. Thực tế trong 6 tháng đầu năm 2007, mức tổn thất điện năng của EVN là 11,43%, cao hơn kế hoạch là 0,93% [4]. Như vậy vẫn còn nhiều biện pháp đồng bộ cần thực hiện để đạt được mục tiêu giảm tổn thất trên lưới điện. Phân tích các biện pháp giảm tổn thất điện năng cho thấy nếu thực hiện tốt, tổn thất điện năng trên lưới phân phối có thể hạ thấp đáng kể. Chẳng hạn như trường hợp Điện lực Thủ Đức, năm 2003 tỷ lệ tổn thất vào khoảng 5%, năm 2004 tỷ lệ giảm xuống còn 4,79%, đến năm 2005 là 4,32% và năm 2006 giảm xuống mức 4,15% [5]. Tổn thất trên lưới điện phân phối bao gồm tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) và tổn thất kỹ thuật. Tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) bao gồm 4 dạng tổn thất như sau [2]:
• Trộm điện (câu, móc trộm).
• Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện.
• Sai sót tính toán tổn thất kỹ thuật.
• Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.
Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng. Tổn thất phi kỹ thuật cũng một phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của bản thân các Điện lực, trong đó có phương tiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý.
Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện phân phối chủ yếu trên dây dẫn và các máy biến áp phân phối. Tổn thất kỹ thuật bao gồm tổn thất công suất tác dụng và tổn thất công suất phản kháng. Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò và gây từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây. Tổn thất công suất phản kháng chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn thất công suất tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng. Thành phần tổn thất điện năng do tổn thất công suất tác dụng được tính toán như sau:
∫ ∆ A = ∆ P( t). dt (1)
Trong đó, ∆P(t) là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy biến áp tại thời điểm t. Việc tính toán tổn thất điện năng theo công thức (1) thông thường thực hiện theo phương pháp dòng điện đẳng trị phụ thuộc vào đồ thị phụ tải hoặc theo thời gian sử dụng 4 công suất lớn nhất [7]. Tổn thất công suất tác dụng bao gồm tổn thất sắt, do dòng điện Foucault trong lõi thép và tổn thất đồng do hiệu ứng Joule trong máy biến áp. Các loại tổn thất này có các nguyên nhân chủ yếu như sau:
• Đường dây phân phối quá dài, bán kính cấp điện lớn
• Tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo nâng cấp
• Máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng hoặc quá tải
• Máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau
một thời gian tổn thất tăng lên
• Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên máy biến áp
• Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các cuộn
dây máy biến áp làm tăng tổn thất
• Vận hành với hệ số cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng
3. Các giải pháp kỹ thuật giảm tổn thất trên lưới phân phối
Mục tiêu giảm tổn thất trên lưới điện phân phối chịu tác động của rất nhiều yếu tố và đòi hỏi nhiều biện pháp đồng bộ. Các biện pháp quản lý, hành chính nhằm giảm tổn thất thương mại cần thực hiện song song với các nỗ lực giảm tổn thất kỹ thuật. Có thể liệt kê các biện pháp chính giảm tổn thất kỹ thuật trong lưới điện phân phối như sau:
• Tối ưu hóa các chế độ vận hành lưới điện
• Hạn chế vận hành không đối xứng
• Giảm chiều dài đường dây, cải tạo nâng tiết diện dây dẫn hoặc giảm bán kính cấp
điện của các trạm biến áp
• Lắp đặt hệ thống tụ bù công suất phản kháng đảm bảo hệ số công suất cosφ
• Tăng dung lượng các máy biến áp chịu tải nặng, quá tải, lựa chọn các máy biến áp tỷ lệ tổn thất thất thấp, lõi thép làm bằng vật liệu thép tốt, lắp đặt các máy biến áp 1 pha.
Một số các biện pháp kỹ thuật cần thực hiện trong giai đoạn thiết kế-quy hoạch hoặc cải tạo, đầu tư xây dựng công trình. Tuy nhiên, các biện pháp kỹ thuật áp dụng trong quá trình vận hành lại là các biện pháp thiết thực và hiệu quả nhất và thường gặp nhiều khó khăn. Chẳng hạn, phụ tải có đặc điểm biến động theo thời gian và tăng lên theo khu vực, do đó dung lượng thiết bị bù công suất phản kháng tại các nút sẽ luôn thay đổi chứ không bất biến. Do vậy cần phải xác định lại các vị trí lắp đặt và điều chỉnh lượng công suất bù trên 5 lưới điện khi cần thiết. Với vị trí lắp đặt và lượng công suất bù tối ưu, có thể giảm từ 5% đến 20% mức tổn thất điện năng [2]. Vận hành không đối xứng ảnh hưởng đến tỷ lệ tổn thất nhưng việc xác định và phân tích các phương án vận hành tìm ra phương án tối ưu rất khó khăn. Tương tự như vậy, hiện nay phụ tải công nghiệp tăng lên đáng kể, thành phần sóng hài của các phụ tải loại này là nguyên nhân tăng tổn thất điện năng trong các máy biến áp. Việc phân tích, đánh giá nhằm đưa ra biện pháp giảm các tác động của sóng hài đòi hỏi những phương tiện công nghệ nhất định.
Một giải pháp công nghệ cho phép giải quyết cơ bản các vấn đề kỹ thuật trên được Tư vấn KEMA (Mỹ) kiến nghị sử dụng trong các Công ty Điện lực [6, mục 7.5.2]. Đó chính là ứng dụng phần mềm công nghệ phân tích lưới điện phân phối(
www.commandag.com/cyme.)
. Phần mềm phân tích lưới điện phân phối thực hiện các tính toán tối ưu chế độ vận hành, lập các phương án xử lý trong các trường hợp sự cố, sa thải phụ tải. Sơ đồ lưới điện được mô tả theo pha và phân bố trên nền bản đồ số cho phép lập kế hoạch thời điểm xuất hiện phụ tải, tính toán các chế độlàm việc của lưới điện phân phối.
Ngoài việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật như phân tích phân bố công suất phản kháng, xác định các thành phần sóng hài, tính toán chế độ vận hành không đối xứng, giải pháp phần mềm còn cho phép tính toán lập kế hoạch giảm tổn thất trên cơ sở tối ứu hóa chế độ vận hành lưới điện. Kế hoạch giảm tổn thất điện năng có thể được xây dựng từ nhiều các 6 phương án kỹ thuật và theo lộ trình phân bổ theo thời gian. Kế hoạch cũng có thể thay đổi cập nhật phù hợp với sự biến động của phụ tải hoặc nguồn điện cung cấp.
Với các chức năng kết hợp đánh giá và phân tích độ tin cậy vận hành của lưới điện, phần mềm là công cụ hỗ trợ công tác thiết kế, quản lý vận hành hiện đại đang được sử dụng trên thế giới. Các giải pháp như quản lý sự cố (OMS-Outage Management System), ứng dụng nền bản đồ số (GIS) hay hết hợp với hệ thông thu thập và quản lý dữ liệu (SCADA) đều có thể ứng dụng cùng với phần mềm.
Nâng cao năng lực thông qua các công cụ hiện đại và đồng bộ là một trong những hướng đi tích cực nhằm đạt được mục tiêu về quản lý vận hành lưới điện phân phối. Giảm tổn thất điện năng sẽ vẫn là mục tiêu quan trọng của các công ty Điện lực. Giải pháp phần mềm phân tích lưới điện phân phối là một công cụ mạnh đang được khai thác sử dụng rất hiệu quả tại nhiều công ty Điện lực trên thế giới. Việc tiếp cận và làm chủ công nghệ là biện pháp hiệu quả giúp nâng cao năng lực của các kỹ sư thiết kế và vận hành lưới điện.
Tài liệu tham khảo:
1. Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2006-2015 có xét đến năm 2025.
Quyết định phê duyệt số 110/2007/QĐ-TTg ngày 18/7/2007
2. Benedict E., et al. Losses in Electric Power Systems. Purdue University, Indiana,USA, 1992.7
3. Quyết định của Thủ tướng về chương trình tiết kiệm điện giai đoạn 2006-2010, số 80/2006/QĐ-TTg ngày 14/4/2006.
4. Bản tin ngành điện. Giảm tổn thất điện năng: Nhiều việc cần làm sáu tháng cuối năm.8/8/2007.
5. Tin tức và Sự kiện Công nghiệp Việt Nam. Điện lực Thủ Đức: tỷ lệ tổn thất điện năng chỉ còn 4,15%. 30/1/2007.
6. KEMA, Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án GIS cho HTĐ Việt nam. 11/2004.
7. Phần mềm phân tích lưới điện phân phối, CYMDIST.
www.commandag.com/cyme.
Lưới điện phân phối và vấn đề kỹ thuật giảm tổn thất điện năng.
. Không có dữ liệu tính thế nào đây hay lại "bốc thuốc"..gif "1(1)")
