Mô hình ứng dụng thiết bị tự động điều khiển quang thông tiết kiệm điện năng chiếu sáng công cộng tại thành phố Tam Kỳ, Quảng Nam

 Tạp chí Khoa học năng lượng – IES 

(Số 05-2014)

Trương Quốc Thành

Viện Khoa học năng lượng
18 - Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Tóm tắt

Giới thiệu mô hình tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng công cộng tại tp Tam Kỳ-Quảng Nam dùng thiết bị điều khiển quang thông do Viện KHNL chế tạo:Giới thiệu công nghệ và nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển tiết kiệm điện năng chiếu sáng;Mô hình;đánh giá hiệu quả kinh tế-kỹ thuât.

Thông qua kết quả đạt được, đề xuất phương án tiết kiệm điện năng chiếu sáng công cộng cho tp Tam Kỳ.

Abstract

Introduce electrical energy saving model for public lighting in TamKy city - Use the lighting controlable equiments made by Inctitute of  Energy Science : Introduce technology and principle activities of automatic power controler for electrical energy in public lighting ; Model ; Evaluation efective of the economy-technique.

Throgh the results of the use model to put  forward lighting electrical saving project for TamKy city.

 1. Mở đầu 

 Tiết kiệm điện năng nói chung và cho chiếu sáng công cộng nói riêng đang được nhiều địa phương quan tâm. Bên cạnh mô hình ứng dụng thiết bị điều khiển quang thông từ xa, UBND tỉnh Quảng Nam đã phê duyệt đề tài :  “Ứng dụng thiết bị tự động điều khiển quang thông công suất lớn để tiết kiệm điện năng cho một số tuyến đèn đường thành phố Tam Kỳ,tỉnh Quảng Nam”

2. Giới thiêu mô hình ứng dụng thiết bị điều khiển quang thông công suất lớn

 Hiện nay có 02 công nghệ đã và đang được thử nghiệm ở Việt nam :

 +         Công nghệ dùng chấn lưu hai công suất điều khiển từ xa.

 +         Công nghệ dùng tủ điều khiển quang thông

 2.1. Công nghệ chấn lưu hai công suất điều khiển từ xa

 Chấn lưu 2 mức công suất là giải pháp thay thế cho giải pháp tắt bớt đèn. Đây cũng là giải pháp điều chỉnh quang thông cho phù hợp với nhu cầu chiếu sáng nhưng được lắp đặt để tiết kiệm điện năng cho từng bóng đèn. Chấn lưu 2 công suất kết hợp hệ thống điều khiển từ xa thông qua mạng thông tin di động hoặc mạng dây điện lực để theo dõi và cài đặt chế độ hoạt động của các thiết bị TKĐN từ trung tâm điều khiển.Thực tế sử dụng cho thấy dùng chấn lưu 2 mức công suất có nhiều nhược điểm như : Sửa chữa cần cán bộ kỹ thuật trình độ cao, chi phí tốn kém .

2.2. Công nghệ tủ điều khiển quang thông

Tủ điều khiển quang thông thực chất là thiết bị có khả năng điều chỉnh công suất tiêu thụ của đèn thông qua điều chỉnh điện áp đặt vào đèn .Tủ điều khiển quang thông dùng để tiết kiệm điện năng cho toàn bộ tuyến đèn đường.Việc điều chỉnh điện áp có 2 công nghệ sau ;

 Điều chỉnh điện áp bằng biến áp theo nguyên lý bù: Thiết bị gồm 2 biến áp (xem hình 1): Biến áp 1 là biến áp cách ly công suất lớn kết hợp biến áp 2 là biến áp tự ngẫu có công suất bằng 1/4-1/3 công suất biến áp 1( tùy theo phạm vi điều chỉnh). Thiết bị điều chỉnh điện áp kiểu này thuộc loại truyền thống được áp dụng trong các ổn áp của Châu Âu từ thế kỷ trước.. Giải pháp này cho phép tăng công xuất thiết bị do dòng điện phụ tải không qua chổi than.

so do nguyen ly thiet bi kieu bu

 Hình 1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị kiểu bù

Sản phẩm trong nước có; SUPERDIM (SCITECH JSC), Sản phẩm nước ngoài có: QPS ( Malaysia); Compacto (Augier Đức )…Thiết bị Compacto (Augier Đức ) có khả năng liên lạc và điều khiển từ xa nhưng có giá bán đắt chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Điều chỉnh điện áp bằng biến áp tự ngẫu:

Công nghệ điều chỉnh điện áp kiểu bù và công nghệ dùng biến áp tự ngẫu đơn thuần. Qua các thử nghiệm cho thấy để đạt các chỉ tiêu về phạm vi điều chỉnh công suất tương đương kiểu biến áp tự ngẫu đơn thuần thì thiết bị bù cồng kềnh hơn. Mặt khác hiệu suất cũng thấp hơn.Vì vậy các cán bộ kỹ thuật của Viện KHNL đã nghiên cứu cải tiến thiết bị kiểu biến áp tự ngẫu . Nhược điểm cơ bản của biến áp tự ngẫu là chổi than chịu dòng tải . Nhược điểm này đã được khắc phục bằng giải pháp chia dòng tải thành nhiều nhánh song song.

2.3 Mô hình tiết kiệm điện năng chiếu sáng

Mô hình gồm 4 tủ điều khiển Quang thông do Viện Khoa học năng lượng kết hợp Cty TNHH Vietlinh – AST chế tạo. Tổng công suất thiết bị :114 KVA , điều khiển tiết kiệm cho 205 đèn 250W.

Sau 8 tháng vận hành mô hình cho thấy ,thiết bị hoạt động ổn định , Tổng mức tiết kiệm trong điều kiện chiếu sáng cụ thể của thành phố Tam kỳ đạt 32-34%. Có thể tiết kiệm hơn nữa khi có yêu cầu do thiết bị có chức năng cắt pha tự động .

Bảng1: Hiệu quả kinh tế trực tiếp của mô hình

Chỉ tiêu

Thông số

Công suất tiêu thụ đèn +chấn lưu (W )

250

Số giờ chiếu sáng/ngày               (giờ)

11

Tiêu hao điện năng                 (KWh/năm)

248.247

Đơn giá tiền điện                     ( đ/kWh)

1.667,6

Tiền điện trả hàng năm             (đ)

413.977.448

 

 

Khi sử dụng thiết bị giảm công suất ban đêm:

 

Điện năng tiêu thụ trong CĐ1: 3h   (KWh/năm)

57.926

Điện năng tiêu thụ trong CĐ2: 8h   (KWh/năm)

120.596

Tổng điện năng tiêu thụ (KWh/năm)

178.522

Điện năng tiết kiệm hàng năm (Triệu đ)

69.726

Số tiền tiết kiệm hàng năm ( triệu đ)

116.274.994

Kết hợp tự động cắt pha

 

Tiết kiệm thêm 30% trong thời gian tiết giảm

40.199

Tổng  số điện năng tiết kiệm (KWh/năm)

109.925

Đánh giá hiệu quả kinh tế của mô hình theo các chỉ tiêu phân tích Kinh tế - Tài chính của dự án đầu tư : Hệ số nội hoàn về tài chính (FIRR); Hệ số nội hoàn về kinh tế (EIRR);Giá trị lợi nhuận qui về hiện tại(NPV);Tỷ lệ giữa giá trị hiệu quả kinh tế và chi phí (B/C) cho kết quả sau :

Các số liệu đầu vào :

  • Tổng điện năng tiết kiệm hàng năm : 69.726 kWh/năm
  • Chi phí đầu tư cho thiết bị ( chưa tính thuế): 252,73 tr đ
  • Chi phí lắp đặt và các chi phí khác (10% thiết bị )= 25,27 tr đ.
  • Tổng đầu tư : 278 tr đ
  • Giai đoạn tính toán là 10 năm: 2013-2023
  • Chi phí bảo dưỡng vận hành: 0,2 % vốn đầu tư
  • Giá điện bình quân là 1667,6 đ/KWh
  • Thuế VAT : 10%
  • Tỷ xuất chiết khấu : 10 %

Bảng 2 : Kết quả tính toán

STT

PHƯƠNG ÁN

Giá

Phân tích tài chính 

 

Phân tích kinh tế

 

bán điện

NPV

FIRR

B/C

NPV

EIRR

B/C

(đ/KWh)

(106đ)

(%)

 

(106đ)

(%)

 

1

Phương án cơ sở

1667,6

549,6

71,3%

2,96

577,5

85%

3,28

2

Phương án giá thiết bị tăng 20 %

1667,6

494,0

52,5%

2,47

524,4

61%

2,71

3

Phương án giá điện giảm 30 %

1167,3

288,0

38,6%

1,98

524,4

45%

2,17

4

Phương án tăng giá TB 20% và giảm giá điện 30%

1167,3

244,2

29,6%

1,72

259,6

33,3%

1,81

Kết luận :

  • Kết quả tính KT-TC phương án cơ sở cho thấy tất cả các chỉ tiêu đánh giá đều  đạt hiệu quả đầu tư cao
  • Kết quả tính độ nhậy cho thấy trong trường hợp bất lợi nhất đồng thời giá điện giảm 30% do tính tới nhân tố chính phủ ưu đãi về đơn giá tiền điện trong giờ thấp điểm và vốn đầu tư tăng thêm 20% thì việc áp dụng thiết bị TKĐN vẫn có hiệu quả kinh tế.
  • Trong thời gian tới chính phủ tăng giá tiền điện thì hiệu quả kinh tế khi áp dụng giải pháp dùng tủ điều khiển quang thông để tiết kiệm điện năng sẽ có hiệu quả kinh tế cao hơn.

2.4. Phương án áp dụng giải pháp tiết kiệm điện năng chiếu sáng thành phố Tam Kỳ

2.4.1Phân tích ưu nhược điểm các giải pháp tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng đề xuất phương án tiết kiệm điện năng cho thành phố Tam Kỳ .

Hiện nay có 2 công nghệ tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng công cộng là điều khiển các thiết bị từ xa –điều khiển từ 1trung tâm điều khiển (điều khiển từ xa-ĐKTX) và sử dụng các tủ điều khiển tự động độc lập (KĐKTX). Đánh giá ưu nhược điểm theo các chỉ tiêu sau :

1) Giá thành : Đầu tư cho 1 đèn dùng thiết bị Đkhoảng 5,3 triệu đồng/1đèn. So với thiết bị  KĐKTX (1,3 triệu đ/1 đèn) đắt gấp 4 lần. Vì vậy phương án ĐKTX có hiệu quả kinh tế đạt thấp.Mục tiêu là tiết kiệm điện năng mà trong chiếu sáng công cộng chính là tiết kiệm ngân sách khó đạt được.

2) Quản lý vận hành : Thiết bị KĐKTX hoạt động hoàn toàn tự động ,không phải bảo dưỡng , Vấn đề cài đặt thời gian bật tắt đèn tại thiết bị cũng đơn giản không mất thời gian 2-3 tháng mới phải thực hiện 1 lần.

3) Phù hợp với thực tiễn Việt Nam: Thiết bị  KĐKTX do Viện KHNL chế tạo cho phép cắt pha tự động để đáp ứng nhu cầu  cần tiết kiệm tiền điện hơn nữa ( ngoài giảm công suất chiếu sáng cho toàn tuyến  thì vẫn cắt xen kẽ một số bóng đèn). Vì vậy hoàn toàn thay thế được cho các tủ đóng cắt hiện nay.

Chủng loại thiết bị phong phú ,thiết kế phù hợp với công suất chiếu sáng thực tế của từng tuyên đèn đường.Khi thiết bị có sự cố thì có cầu dao chuyển mạch sang dùng trực tiếp điện nguồn không làm gián đoạn chiếu sáng.

4)Sửa chữa : Việc sửa chữa khắc phục sự cố nhanh chóng thuận tiện,chi phí thấp do tất cả các vật tư thay thế được sản xuất trong nước .Các thiết bị tiết kiệm điện năng chiếu sáng do Viện KHNL chế tạo có chất lượng sản phẩm tương đương của nước ngoài,  nếu triển khai nhân rộng đều nằm trong khả năng và trình độ quản lý của các địa phương ở Việt Nam. Chủng loại thiết bị phù hợp với nhu cầu thực tế ,Giá thành sản phẩm có tính cạnh tranh cao

Trong điều kiện thực tế của tỉnh Quảng Nam thỉ 2 loại thiết bị TKĐN cho chiếu sáng có điều khiển từ xa và không điều khiển từ xa vẫn có thể song song tồn tại. Mỗi loại có ưu thế riêng,tùy theo điều kiện thực tế để áp dụng loại nào cho có hiệu quả kinh tế nhất. Tuy nhiên phương án KĐKTX vẫn là ưu tiên số 1

2.4.2. Đề suất phương án :

Dùng các tủ điều khiển quang thông độc lập (KĐKTX) thay thế cho các tủ bật tắt đèn hiện nay.

Đối với các tuyến đèn đường sử dụng đèn Sodium (ánh sáng vàng) có hiệu suất phát quang cao, hệ số cosφ cao do được lắp tụ bù tại đèn chỉ cần đầu tư thiết bị không phải cải tạo lưới điện .Toàn tp Tam Kỳ sử dụng : 49 tủ điều khiển quang thông điều khiển 2307 đèn ,tổng chiều dài : 59,3 km; tổng công suất thiết bị :1152 KVA

Đối với các tuyến đèn đường sử dụng đèn Cao áp thủy ngân cần loại bỏ thay bằng đèn Soddium : Sử dụng : 11 tủ điều khiển quang thông, điều khiển 417 đèn , tổng chiều dài : 16 km;Tổng công suất thiết bị :194 KVA

Bảng 3 : Tổng hợp chi phí đầu tư

Hạng mục

P/A A

P/A B

Tổng

Số lượng thiết bị (Cái)

49

11

60

Tổng công suất thiết bị (KVA)

1152

194

1346

Số lượng đèn

2307

417

2724

Đầu tư thiết bị (1000 đ)

2.519.000

443.000

2962000

Vận chuyển,lắp đặt và chi khác : 10%thiết bị (1000 đ)

251.900

44.300

296.200

Tổng đầu tư trước thuế (1000 đ)

2.770.900

487.300

3.258.200

VAT 10% (1000 đ)

267.900

47.800

315.700

Tổng đầu tư  (1000 đ)

3.038.800

535.100

3.573.900

 Bảng 4 : Hiệu quả kinh tế trực tiếp :

Chỉ tiêu

Thông số

Công suất tiêu thụ đèn +chấn lưu (W )

250

Số lượng bóng đèn

2724

Số giờ chiếu sáng/ngày               (giờ)

11

Tiêu hao điện năng                 (KWh/năm)

2.734.215

Đơn giá tiền điện                     ( đ/kWh)

2.034,40

Tiền điện trả hàng năm             (triệu đ)

5.562

Khi sử dụng thiết bị giảm công suất ban đêm:

 

Từ 19 h - 22 h sử dụng 95% công suất : (KWh/năm)

708.410

Từ 22 h - 6 h sử dụng 70% công suất : (KWh/năm)

1.391.964

Tổng điện năng tiêu thụ (KWh/năm)

2.100.374

Điện năng tiết kiệm hàng năm (KWh/năm)

633.841

Số tiền tiết kiệm hàng năm (  triệu đ)

1.289

Kết hợp tự động cắt pha

 

Tiết kiệm thêm 30% trong thời gian tiết giảm (KWh/năm)

630.112

Tổng cộng số điện năng tiết kiệm(KWh/năm)

1.263.953

Tổng cộng số tiền điện tiết kiệm (  triệu đ)

2.571

 Bảng 5 : Phân tích Kinh tế- Tài chính dự án đầu tư 

TT

PHƯƠNG ÁN

   Giá

 bán   điện

Phân tích tài chính 

 

Phân tích kinh tế

 

NPV

FIRR

B/C

NPV

EIRR

B/C

(đ/kWh)

(106đ)

(%)

 

(106đ)

(%)

 

1

Phương án cơ sở

2034,4

5589,0

55,2

2,54

5948,3

65

2,82

2

Phương án giá thiết bị tăng 20 %

2034,4

4872,2

41,3

2,12

5263,2

48

2,33

3

Phương án giá điện giảm 30 %

1424,1

2665,0

30,1

1,70

5263,2

35

1,86

4

Phương án tăng giá TB 20% và giảm giá điện 30%

1424,1

2100,4

23,0

1,48

2299,1

25,8

1,55

2.4.3 Nhận xét về hiệu quả đầu tư dự án 

  • Kết quả tính KT-TC phương án cơ sở cho thấy mô hình đạt hiệu quả đầu tư cao trong tất cả các chỉ tiêu
  • Kết quả tính độ nhậy cho thấy trong trường hợp bất lợi nhất: Giá điện giảm và vốn đầu tư tăng thêm thì việc áp dụng thiết bị TKĐN vẫn có hiệu quả kinh tế cao

  Kết luận 

Để tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng công cộng của thành phố Tam Kỳ và toàn tỉnh Quảng Nam, Công nghệ thích hợp nhất là áp dụng thiết bị điều khiển quang thông. Thông qua kết quả ứng dụng trong mô hình  “Ứng dụng thiết bị tự động điều khiển quang thông công suất lớn để tiết kiệm điện năng cho một số tuyến đèn đường thành phố Tam Kỳ,tỉnh Quảng Nam”cho thấy việc áp dụng thiết bị điều khiển quang thông (Viện Khoa học năng lượng kết hợp công ty Vietlinh AST chế tạo) đạt được hiệu quả tiết kiệm điện năng và hiệu quả kinh tế cao do có tính năng vượt trội so với các dòng sản phẩm khác. Đặc biệt có tính năng tự động cắt pha theo yêu cầu và công suất chế tạo đa dạng mà các dòng sản phẩm khác không có.

Tài liệu tham khảo 

Trương Quốc Thành,2013. Báo cáo tổng kết đề tài “Ứng dụng thiết bị tự động điều khiển quang thông công suất lớn để tiết kiệm điện năng cho một số tuyến đèn đường thành phố Tam Kỳ,tỉnh Quảng Nam”