1. Tính cần thiết:
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta đã phát triển nhanh chóng, nhiều năm liên tục đạt mức tăng trưởng 7% ~ 8% mỗi năm. Đồng thời đời sống nhân dân cũng không ngừng được nâng cao. Ngành Điện lực là một trong những ngành có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, lượng điện phát ra hàng năm có tỷ lệ phần trăm tăng bình quân lên đến 2 chữ số. Tuy nhiên nhu cầu tiêu dùng điện lại gia tăng nhanh hơn tốc độ tăng trưởng của ngành Điện. Do đó ngành Điên luôn luôn đứng trước tình trạng căng thẳng giữa cung ứng và tiêu thụ điện, gần đây đã trở lại tình thế buộc phải cắt giảm điện trong nhiều thời điểm, hơn nữa theo dự báo của nhiều chuyên gia, tình trạng thiếu điện còn tiếp tục ở nước ta trong thời gian khá dài.
Vì vây bên cạnh việc tăng cường đâu tư xây dựng các nhà máy phát điện mới, còn phải tìm mọi cách để điều tiết và tiết kiệm tiêu dùng điện.
Trong cơ cấu phụ tải điện những năm gần đây ở Việt Nam, lượng điện tiêu thụ của ngành công nghiệp chiếm khoảng 47% ~ 49% lượng điện phát ra; tương ứng, các hoạt động thương mại dịch vụ chiếm khoảng 15% ~ 17%; điện sinh hoạt chiếm khoảng 29% ~ 35%.
Điện sinh hoạt có đặc điểm là nhu cầu dùng điện tăng lên đột biến đúng vào giờ cao điểm phụ tải đỉnh của hệ thống điện, và thường đúng vào thời điểm nguồn phát căng thẳng, như mùa hè khô nóng, hạn hán.
Trong số các thiết bị dùng điện cho sinh hoạt, Điều hoà không khí (ĐHKK) có đặc tính nói trên rất rõ rệt, là một trong những thủ phạm nguy hiểm nhất làm gia tăng tình trạng căng thẳng của hệ thống điện trong giờ cao điểm.
Chênh lệch giữa phụ tải đỉnh và phụ tải đáy của mạng điện nước ta ở các thành phố lớn trong nhiều năm đều có tỷ lệ khoảng 2/1, đó là một chỉ tiêu phản ánh tình trạng mất cân đối trong Biểu đồ phụ tải ngày của mạng điện nước ta. Vì vậy công suất nguồn phát trong thời gian phụ tải đỉnh bị thiếu hụt, còn thời gian phụ tải đáy lại dư thừa.
Chúng ta đều biết, một trong những mong muốn của ngành điện lực là tìm cách dịch chuyển một phần phụ tải đỉnh sang giờ thấp điểm.
Có một loại thiết bị tiêu dùng điện có khả năng góp phần quan trọng vào việc giảm phụ tải đỉnh và tăng phụ tải đáy cho hệ thống điện, đó là Hệ thống điều hoà không khí trữ lạnh bằng đá (ĐHKK-TLĐ).
Hệ
thống này, trong giờ thấp điểm, làm việc hết công suất để tạo ra băng đá và trữ
lại; đến giờ cao điểm phụ tải đỉnh, hệ thống sẽ dùng lượng đá đã tích trữ để
làm mát, thực hiện một cách có hiệu quả việc chuyển dịch phụ tải từ giờ cao điểm
sang giờ thấp điểm.
Đưa vào sử dụng và từng bước phổ cập việc sử dụng hệ thống điều hoà không khí trữ lạnh bằng đá là một trong những biện pháp rất có hiệu quả nhằm muc đích nói trên.
Ở các nước phát triển, trong giờ cao điểm, lượng điện dùng cho ĐHKK chiếm khoảmg 40% ~ 45% phụ tải điện; ở các nước tiền phát triển tỷ lệ đó là vào khoảng 30% ~ 40%. Ở nước ta hiện chưa có số liệu thống kê về lượng điện dùng cho ĐHKK, nhưng vẫn có thể thấy được rằng đó cũng là một con số đáng kể. Trong vòng 4 ~ 5 năm lại đây lượng máy ĐHKK bán ra hàng năm trên thị trường nước ta có nhịp độ tăng trưởng 14% ~ 15% trở lên, từ đó có thể dự kiến được rằng chẳng bao lâu nữa lượng điện dùng cho điêu hoà không khí ở nước ta cũng sẽ không thua kém bao nhiêu so với các nước tiền phát triển như Trung quốc, Hàn quốc hoặc các nước khác trong khu vực như Thái lan, Malaisia...
Vì vậy nếu có thể đưa một phần các máy ĐHKK- TLĐ vào sử dụng, thay cho việc dùng điện trong giờ cao điểm bằng dùng điện vào giờ thẩp điểm, chắc chắn sẽ thu được những lợi ích kinh tế và xã hội rõ rệt.
2. Phát triển kỹ thuật điều
hòa không khí trữ lạnh bằng đá trên thế giới:
ĐHKK-TLĐ khởi phát từ niên đại 30 của thế kỷ trước, đã trải qua quá trình phát triển với các mục tiêu khác nhau như giảm bớt đầu tư cho điều hòa không khí tập trung, giảm bớt áp lực sử dụng điện trong giờ cao điểm cho lưới điện, dịch chuyển đỉnh điểm sử dụng điện sang thời điểm ít dùng, nâng cao tính linh hoạt và độ tin cậy khi sử dụng hệ thống ĐHKK.
Năm 1973 bùng phát nguy cơ năng lượng trên toàn cầu đã khiến cho kỹ thuật trữ lạnh nhanh chóng phát triển. Trước tiên Mỹ coi kỹ thuật trữ lạnh là một biện pháp hữu hiệu để điều chỉnh cao điểm sử dụng điện, ứng dụng rộng rãi trong việc xây lắp hệ thống điều hòa cho các công trình kiến trúc.
Công ty điện lực Edison của Nam California năm 1978 đã đi đầu trong việc áp dụng biện pháp thu phí theo giờ, và năm 1979 đã xuất bản “Quy tắc hướng dẫn hạ nhiệt độ ngoài mùa cao điểm cho công trình kiến trúc”. Sau năm 1981 đã mở rộng việc ứng dụng kỹ thuật trữ lạnh bằng đá, ban bố các biện pháp khen thưởng liên quan, như trong muà hè là thời gian dùng điện nhiều thì thưởng 200USD khi dịch được 1kW khỏi giờ cao điểm, và chia xẻ 50% chi phí cho việc nghiên cứu khả thi. Năm 1985, hệ thống ĐHKK- TLĐ của Trung tâm kỹ thuật Trane bang Visconsin đã vận hành hệ thống trữ lạnh điều khiển bằng hệ thống quản lý nguồn năng lượng.
Trước năm 1990, Nhật Bản chủ yếu phát triển trữ lạnh bằng nước, trong số khoảng 1474 hệ thống ĐHKK trữ lạnh đang vận hành thì có tới 1246 hệ thống trữ lạnh bằng nước, trữ lạnh bằng đá chỉ có 228 hệ thống. Đến năm 1998 có 5566 hệ thống điều hòa trữ lạnh, trong đó trữ lạnh bằng nước là 2249 hệ thống, trữ lạnh bằng đá là 3317 hệ thống. Từ đó có thể thấy, trong khoảng từ 1990 đến 1998 số lượng hệ thống ĐHKK- TLĐ đã tăng lên rất nhanh. Vào cuối năm 1993, Nhật xây dựng 2335 hệ thống ĐHKK trữ lạnh, dịch được 500 MW điện ra khỏi giờ cao điểm, đến năm 2001 đã có thêm 15.000 khách hàng dùng ĐHKK trữ lạnh, như trên Bảng 1. Dự kiến đến 2010 thông qua hệ thống ĐHKK trữ lạnh có thể dịch chuyển được 7.420 MW khỏi giờ cao điểm. Tại Anh có hơn 300 hệ thống trữ lạnh cỡ lớn, tổng dung lượng đạt 4,2 triệu m3.
Bảng
1. Các công trình trữ lạnh bằng nước và bằng đá tại Nhật từ năm 1992 đến 2002
|
Năm |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
|
Trữ lạnh bằng nước |
1576 |
1757 |
1884 |
1981 |
2083 |
2172 |
2265 |
2343 |
2412 |
2474 |
2548 |
|
Trữ lạnh bằng đá (dạng tập trung) |
370 |
485 |
576 |
669 |
822 |
1002 |
1195 |
1412 |
1641 |
1849 |
2039 |
|
Trữ lạnh bằng đá (dạng phân tán) (1) |
63 |
93 |
122 |
204 |
587 |
1306 |
2753 |
5647 |
9089 |
12131 |
14813 |
|
Trữ lạnh bằng đá (dạng phân tán) (2) |
|
386 |
508 |
925 |
2425 |
5492 |
10368 |
18040 |
27846 |
35785 |
43382 |
2. Tính theo số trang
thiết bị trữ lạnh
Tại Đài Loan, từ năm 1984 đã nhập cuả Mỹ các thiết bị trữ lạnh bằng đá và thiết bị điều khiển, kể từ khi xây dựng hệ thống ĐHKK- TLĐ đầu tiên của Đài Loan đến nay, hệ thống này đã phát triển rất nhanh. Năm 1995 Đài Loan chỉ có 225 hệ thống, đến cuối năm 1998 đã xây dựng được trên 600 hệ thống. Tổng lượng trữ lạnh đến cuối năm 1994 đạt 2 triệu kWh, dịch chuyển lượng điện dùng trong giờ cao điểm vượt qua con số 52 MW.
Hàn quốc đã có luật quy định, các công trình kiến trúc có diện tích sử dụng trên 3.000 m² bắt buộc phải sử dụng hệ thống ĐHKK-TLĐ.
Tại Trung Quốc, tháng 4.1995 đã thành lập Trung tâm nghiên cứu ĐHKK trữ lạnh toàn quốc trực thuộc Hiệp hội tiết kiệm năng lượng Trung Quốc, nay có tên gọi là Uỷ ban chuyên ngành ĐHKK trữ lạnh thuộc Hiệp hội tiết kiệm năng lượng Trung Quốc. Kỹ thuật ĐHKK- TLĐ xuất hiện lần đầu tiên ở Trung Quốc vào tháng 5.1993, tòa nhà khoa học kỹ thuật điện tử Thâm Quyến sử dụng hệ thống ĐHKK-TLĐ hình cầu Cristopia đã chính thức đi vào vận hành, thực hiện cắt giảm 47% điện trong giờ cao điểm. Bước sang thiên niên kỷ mới, tốc độ phát triển của kỹ thuật trữ lạnh bằng đá càng tăng nhanh rõ rệt, tính đến năm 2003, Trung Quốc tổng cộng đã có 318 hạng mục công trình sử dụng hệ thống ĐHKK trữ lạnh bằng nước và đá đã được xây dựng. Một loạt các công trình trọng điểm cấp Nhà nước cỡ lớn đã nối nhau lựa chọn sử dụng hệ thống ĐHKK-TLĐ; chính sách khuyến khích của Nhà nước đã thu được những thành quả bước đầu, việc nghiên cứu khai thác kỹ thuật ĐHKK- TLĐ và ứng dụng vào các công trình đã tích lũy được những kinh nghiệm nhất định.
Thiết bị ĐHKK-TLĐ đã được nhập và nghiên cứu chế tạo từ đầu những năm 90 ở Trung Quốc, đến năm 1999 các loại hệ thống trữ lạnh đã được chế tạo và vận hành là: trữ lạnh bằng nước, trữ lạnh bằng đá thuộc các kiểu dàn đá xoắn bay hơi trực tiếp, làm đá bằng cơ giới, dàn đá xoắn rã đá ngoài, dàn xoắn bằng nhựa kiểu đông kết hoàn toàn, dàn xoắn đông kết không hoàn toàn, bloc trữ đá hình cầu, blốc trữ đá kiểu tấm bản, v.v... Sản phẩm của các Công ty nước ngoài như BAC, CALMAC, FAFCO, DUNHAM-BUSH, MaximICE của Mỹ, Cristopia của Pháp, các sản phẩm của các hãng nổi tiếng của Trung quốc như YUANPAI, WANGPAI, TONGFANG đều được dùng vào những công trình điển hình được xây dựng ở Trung Quốc. Các nhà máy, công ty, trường học, đơn vị nghiên cứu tham gia vào việc nghiên cứu sáng chế và sản xuất hệ thống ĐHKK-TLĐ đã có tới trên 60 đơn vị.
Nhìn chung, các nước phát triển đều đã và đang sử dụng hệ thống ĐHKK-TLĐ; trên phạm vi toàn cầu, công nghệ và kỹ thuật của hệ thồng này đã tương đối hoàn thiÖn, việc sử dụng đã ở vào thời kỳ mở rộng và thương mại hoá.
3. Nguyên lý của Điều hòa
không khí trữ lạnh bằng đá và ưu nhược điểm:
ĐHKK-TLĐ là: khi lưới điện ít chịu tải nhất, hệ thống điều hòa sẽ dùng điện để làm đá, bảo quản lượng đá làm ra để sử dụng cho điều hòa không khí khi lưới điện vào giờ cao điểm. ĐHKK- TLĐ có các ưu điểm và nhược điểm rõ rệt dưới đây:
3.1
Ưu điểm:
(1) Giảm nhẹ đầu tư xây dựng các nhà
máy điện và trang thiết bị phân phối điện của Ngành Điện, nhờ việc giảm phụ tải
đỉnh.
(2) Để thoả mãn cùng một nhu cầu làm
lạnh, dung lượng cuả máy làm lạnh được giảm nhỏ, giảm chi phí đầu tư xây dựng.
(3) Tranh thủ sự khác biệt về đơn
giá điện trong giờ cao điểm và giờ thấp điểm để giảm tiền điện, hạ giá thành vận
hành hệ thống điều hòa.
(4) Có nguồn lạnh khẩn cấp, nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều hoà.
3.2
Nhược điểm:
(1) Bộ phận trữ đá chiếm dụng một
không gian nhất định trong công trình.
(2) Hiệu suất máy làm lạnh trữ đá thấp
hơn máy bình thường.
(3) Thiết kế và hiệu chỉnh tương đối
phức tạp.
4. Tính khả thi của việc ứng dụng hệ thống
ĐHKK - TLĐ ở nước ta:
Từ nhu cầu điều tiết và chuyển dịch phụ tải điện nhằm cải thiện tình trạng căng thẳng của việc cung cấp điện trong giờ cao điểm, chúng ta nên tìm cách tiếp cận, nghiên cứu và đưa vào sử dụng hệ thống ĐHKK- TLĐ ở nước ta.
Về kỹ thuật và công nghệ, tuy có một số nhược điểm đã đề cập trên đây nhưng tính ưu việt của hệ thống này là căn bản; các nhược điểm nói trên có nhiều khả năng khắc phục. Với trình độ khoa học công nghệ cũng như kinh nghiệm quản lý hiện có chúng ta không gặp trở ngại lớn trong việc dẫn nhập công nghệ và đưa hệ thống ĐHKK- TLĐ vào sử dụng ở nước ta.
5. Lợi ích kinh tế xã hội của
việc ứng dụng kỹ thuật ĐHKK - TLĐ:
Các nhà nghiên cứu Trung quốc có đưa ra ví dụ và con số phân tích như sau: toàn Trung quốc hiện có 300 khu thương mại, mỗi khu rộng 30.000m2 sử dụng ĐHKK- TLĐ, tác dụng của nó tương đương với việc xây dựng một nhà máy điện trữ năng công suất 300MW, hiệu quả xã hội và hiệu quả kinh tế thật dễ nhận thấy. Để xây dựng một nhà máy điện trữ năng bằng nước 300MWW cần đầu tư khoảng hơn 300 triệu USD. Trong khi hệ thống ĐHKK - TLĐ dịch chuyển 300MW khỏi giờ cao điểm cần tổng đầu tư là 80 triệu USD. Ở đây còn chưa tính đến ý nghĩa về tiết kiệm đầu tư cho lưới điện và bảo vệ môi trường.
Ở nước ta, đến cuối năm 2005 tổng công suất phát của toàn bộ hệ thống điện là 11.616,85MW. Từ nay đến những năm tiếp theo tỷ lệ tăng trưởng nguồn phát sẽ vẫn đạt tỷ lệ phần trăm với 2 chữ số. Mỗi năm nước ta đầu tư 2 ~ 3 tỷ USD vào việc xây dựng các nhà máy phát điện mới, dự kiến đến năm 2020, tổng công suất phát của toàn bộ hệ thống điện Việt nam sẽ lên hơn 20.000 MW.
Có thể dự tính được lợi ích không nhỏ của việc sử dụng rộng rãi hệ thống ĐHKK - TLĐ:
-
Giả định rằng các máy ĐHKK trong giờ cao điểm hiện nay đang chiếm khoảng 15% phụ
tải điện của nước ta, và đến năm 2010 tỷ lệ đó sẽ là 20%, đến năm 2020
sẽ là 40%,
- Nếu đến năm 2010 chúng ta có thể bắt đầu đưa hệ thống ĐHKK - TLĐ vào sử dụng, thì đến năm 2020 có thể có khoảng 45% hệ thống điều hoà là hệ thống ĐHKK – TLĐ,
- Nếu dự tính rằng bình quân các thiết bị ĐHKK - TLĐ này chỉ chuyển dịch được 65% phụ tải khỏi giờ cao điểm,
- Thì tổng phụ tải của hệ thống sẽ được chuyển
dịch khỏi giờ cao điểm sẽ là:
40%x45%x65% = 11,7% Phụ tải của toàn hệ thống, tức là khoảng ̣2340 MW, lớn hơn công suất thiết kế của Thuỷ điện Hoà Bình.
- Như vậy Ngành Điện có thể giảm bớt đầu tư xây dựng nguồn điện và lưới điện với công suất đặt tối thiểu là 1,3x2340MW = 3042 MW, tương đương tiết kiệm được một khoản vốn đầu tư khoảng 4,5 tỷ USD. Đó là một khoản tiền không nhỏ!
6. Kết luận:
Đóng góp vào các giải pháp tiết kiệm năng lượng
hiện nay ở nước ta, sử dụng ĐHKK-TLĐ là một việc làm mang tính khả thi rất cao
và có tiềm năng rất lớn . Mong rằng hệ thống điều hoà này sẽ được các ngành các
cấp và các nhà đầu tư quan tâm kịp thời và đúng mức.
No comments:
Post a Comment