Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 45 - CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN NĂNG ĐẾN NĂM 2017 4.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay có nhiều phương pháp luận cho hoạt động dự báo, mà hầu hết các phương pháp luận này đều mang tính kinh nghiệm thuần tuý. Vận dụng các cách giải quyết theo kinh nghiệm vào việc dự báo là không đầy đủ, vì cách ấy làm chỉ hoàn toàn dựa vào kinh nghiệm của giai đoạn quá khứ, mà các kinh nghiệm ấy không phải lúc nào cũng có thể vận dụng vào hoàn cảnh thực tế đã thay đổi so với tr ước. Do đó phải hoàn thành về mặt lý thuyết các vấn đề dự báo. Chúng ta hiểu rằng công tác dự báo mà dựa trên cơ sở khoa học thì sẽ trở thành cơ sở để xây dựng các kế hoạch phát triển nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt đối với ngành năng lượng, tác dụng của dự báo càng có vai trò quan trọng vì năng lượng liên quan chặt chẽ đến tất cả các ngành kinh tế khác cũng như đến mọi sinh hoạt bình thường của nhân dân. Ví dụ chúng ta dự báo phụ tải thừa so với nhu cầu sử dụng thì sẽ dẫn đến hậu quả huy động quá lớn, tăng vốn đầu tư làm tổn thất năng lượng tăng Ngược lại nếu chúng ta dự báo phụ tải quá thấp so với nhu cầu sử dụng thì sẽ không đủ cung cấp năng lượng cho các hộ tiêu thụ dẫ n đến phải cắt bỏ phụ tải một cách không có kế hoạch ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của nền kinh tế quốc dân. Thông thường có 3 loại dự báo chủ yếu :Dự báo tầm ngắn(1-3 năm), dự báo tầm trung (3-10 năm) và dự báo tầm xa (10 năm ). Tính đúng đắn của dự báo phụ thuộc vào các phương pháp dự báo mà chúng ta áp dụng mỗi phương pháp dự báo ứng với các sai s ố cho phép khác nhau. Tầm dự báo càng ngắn đòi hỏi mức độ chíng xác càng cao. Các dự báo ngắn hạn cho phép sai số 5-10% các dự báo tập trung và dài hạn cho phép sai số 10-20%. Đối với một số dự báo tầm xa mang tính chiến lược thì chỉ nêu lên phương hướng phát triển chủ yếu mà không yêu cầu xác định các mục tiêu cụ thể . Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 46 - 4.2.GIỚI THIỆU NỘI DUNG CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO PHỤ TẢI. 4.2.1.PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP Nhu cầu điện năng được xác định theo biểu thức sau : )kWh(DS.AA ng = Hoặc )kWh(H.AA hé = A- Nhu cầu điện năng trong khu vực cần tính toán (kWh) ng A - Điện năng tiêu thụ tính theo đầu người DS A ∑ (kWh) hé A - Điện năng tiêu thụ tính theo hộ dân cư H A ∑ (kWh) DS - Số dân cư của khu vực phụ tải điện(người) ∑ = = ∑ n 1i i AA Với i A - Điện năng sử dụng của hộ phụ tải thứ i(Gia đình, nhà máy xí nghiệp, cơ quan trường học…) 1 n i j i j AA = = ∑ Với ij A - Điện năng sử dụng của hộ phụ tải thứ j không thuộc hộ phụ tải thứ i Phương pháp tính trực tiếp đòi hỏi có một quá trình điều tra tỉ mỉ nghiêm túc bởi những cán bộ có nghiệp vụ, số phiếu điều tra phải đủ lớn để giảm sai số trong quá trình tính toán. Trong khi chưa có sổ tay thiết kế (sử dụng số liệu thi ết kế trong sổ tay kỹ thuật do nước ngoài biên soạn thường cho kết quả thiếu tin cậy), thì phương pháp tính trực tiếp qua số liệu điều tra tỏ ra có hiệu quả. Thường các phiếu điều tra sử dụng điện năng còn được kết hợp để xác định công suất đặt, công suất tính toán của khu vực phục vụ cho công tác thiết kế hệ thông cung cấp điệ n. Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 47 - 4.2.2.PHƯƠNG PHÁP NGOẠI SUY THEO CHUỖI THỜI GIAN Dựa vào chuỗi quan sát của n năm trước đây để xây dựng mô hình toán học (hàm xu thế) biểu thị quy luật thay đổi của nhu cầu điện năng trên cơ sơ đó xác định giá trị nhu cầu điện năng của những năm tiếp theo. Rõ ràng phương pháp này chỉ phù hợp trong hoàn cảnh nền kinh tế, nhu câu điện năng thay đổi tương đối ổn định, không có những biến động lớn trong quá trình quan sát và chuỗi quan sát đủ dài. Trong thực tế để xác định nhu cầu điện năng bằng phương pháp ngoại suy chuỗi thời gian thường sử dụng nhất là mô hình hàm mũ và hàm đa thức: - Mô hình hàm mũ: )kWh()1.(AA t 0t α += Trong đó : + 0 A : Điện năng tiêu thụ của năm chọn làm mốc. + α : Đặc trưng cho tốc độ tăng trưởng bình quân. + t : Thời gian dự báo tính từ năm gốc. Để xác định được các hệ số,đặt (1+ α )=C.Từ đó có thể viết lại biểu thức trên dưới dạng : )kWh(C.AA t 0t = Logarit hoá 2 vế ta được : LogA t = LogA 0 +t. LogC .Đặt y = LogA t ,a = LogA 0 ,b = t. LogC. Khi đó biểu thức được viết lại là : y = a + b.t Các hệ số a,b được xác định bằng phưong pháp bình phương cực tiểu,từ đó ta tìm được A α , 0 . - Mô hình dạng tuyến tính: A t = a t.a 10 + (kWh) a ,0 a 1 : được xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu - Mô hình parabol: A t = a.t 2 +b.t+c A t :Điện năng tiêu thụ ở năm thứ t Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 48 - a,b,c: các hệ số được xác định bằng phương pháp bình phương cực tiểu Bằng kinh nghiệm người làm công tác dự báo có thể chọn mô hình phù hợp với công tác dự báo trên cơ sở quan sát lý thuyết. Khi chọn sai mô hình dự báo sẽ dẫn tới sai số lớn ở kết quả dự báo. Để nhận được kết quả khách quan cần thiết phải tiến hành dự báo ở tất cả các mô hình đã trình bày, qua đánh giá sai số cho phép lựa chọn mô hình một cách hợp lý. 4.2.3.PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG QUAN Thực chất của phương pháp này là nghiên cứu mối tương quan giữa các thành phần kinh tế nhằm phát hiện những quan hệ về mặt định hướng của các tham số trong nền kinh tế quốc dân dựa vào các thống kê toán học. Cụ thể là chúng ta nghiên cứu mối tương quan giữa điện năng tiêu thụ với các chỉ tiêu kinh tế khác như giá trị tổng sản lượng công nghiệp(đồng/năm). Tổng giá trị sản lượng kinh tế quốc dân từ 1990-1995cho trong bảng sau: Bảng4.1.Gía trị sản lượng KTQD giai đoạn 1990-1995 Thời gian Điện năng(kWh) Giá trị sản lượng CN(đồng/năm) Giá trị sản lượng KTQD(đồng/năm) 1990 A 0 C 0 K 0 1991 A 1 C 1 K 1 1992 A 2 C 2 K 2 1993 A 3 C 3 K 3 1994 A 4 C 4 K 4 1995 A 5 C 5 K 5 Muốn dự báo nhu cầu điện năng các năm 1996 và 2000 ta dựa vào bảng giá trị quan sát trên, xây dựng mô hình dựa vào sự tương quan giữa điện năng tiêu thụ và giá trị sản lượng, giá trị nền kinh tế quốc dân. Sau đây ta dùng phương pháp ngoại suy xác định giá trị sản lượng công nghiệp, sản lượng nền kinh tế quốc dân cho năm 1996 tới năm 2000. Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 49 - Cuối cùng thay giá trị sản lượng công nghiệp và giá trị sản lượng nền kinh tế quốc dân của năm dự báo của mô hình tương quan sẽ xác định lượng điện năng dự báo cho năm 1996 và 2000. Nhược điểm của phương pháp này là muốn dự báo sản lượng điện năng ở năm thứ t ta phải lập mô hình dự báo về giá trị sản lượng công nghiệp và giá trị sản lượng kinh tế quốc dân theo thời gian. 4.2.4.PHƯƠNG PHÁP SO SÁNH ĐỐI CHIẾU Nội dung của phương pháp này là so sánh đối chiếu nhu cầu phát triển điện năng của các nước ở hoàn cảnh tương tự. Đây cũng là phương pháp được nhiều nước áp dụng để dự báo nhu cầu năng lượng của nước mình một cách có hiệu quả, phương pháp này áp dụng cho các sự báo ngắn và trung hạn thì kết quả tương đối chính xác. 4.2.5.PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN GIA Trong những năm gần đây nhiều nước đã áp dụng phương pháp chuyên gia một cách có hiệu quả dựa trên sự hiểu biết của các chuyên gia giỏi về các lĩnh vực các ngành để dự báo các chỉ tiêu kinh tế. 4.2.6.PHƯƠNG PHÁP TÍNH HỆ SỐ VƯỢT TRƯỚC. Phương pháp này giúp ta nhận thấy khuynh hướng phát triển của nhu cầu và sơ bộ cân đối nhu cầu này với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân nói chung. Nó chính là tỉ số của nhịp độ phát triển năng lượng điện với nhịp độ phát triển của nền kinh tế quốc dân. Ví dụ: Trong thời gian 5 năm từ 1950 -1955 sản lượng công nghiệp của Liên Xô tăng từ 100% -185%, sả n lượng điện năng trong thời gian ấy tăng 186,5% Như vậy hệ số vượt trước sẽ là: K = 186,5/185=1,01 Miền bắc nước ta từ 1955 -1960 hệ số vượt trước là 0,81 từ 1960 - 1965 hệ số vượt trước là 1,13. Như vậy phương pháp này chỉ nói lên xu hướng phát triển với mức độ chính xác nào đó và trong tương lai xu hướng này còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nữa nh ư : Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 50 - - Do tiến bộ về mặt kỹ thuât và quản lý nên tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm công nghiệp ngày càng giảm. - Do điện năng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân và các địa phương . - Do cơ cấu kinh tế không ngừng thay đổi. Vì những yếu tố trên mà hệ số vượt trước có thể khác một tăng hay giảm khá nhiều. Dựa vào hệ s ố K có thể xác định điện năng của năm dự báo. 4.2.7.PHƯƠNG PHÁP MEDEE-S. Phương pháp Medee-S hay còn gọi là mô hình đánh giá nhu cầu năng lượng cho các nước đang phát triển được hình thành trên cơ sơ các mô hình Medee-2 và Medee-3. Mô hình cho phép đánh giá nhu cầu năng lượng nói chung và điện năng nói riêng bằng phương pháp kinh tế kỹ thuật, phân tích nhu cầu tăng trưởng năng lượng của các thành phần kinh tế kỹ thuật . Cơ sở của phương pháp này là phân chia nhu cầu năng lượng thành các mô đun tương đối đồng nhất ở mứ c độ chi tiết có thể. Phương trình cơ bản biểu diễn dưới dạng :FE=UEC/r Trong đó: -FE: Nhu cầu tiêu thụ năng lượng tổng -UEC: Năng lượng tiêu thụ hữu ích. -r: Hiệu quả sử dụng năng lượng cuối cùng. Hàm số của mô hình gồm hàng loạt phép nhân và phép cộng, vì thế người ta gọi là mô hình liệt kê năng lượng hay mô hình sử dụng năng lượng cuối cùng. Mô hình này được sử dụ ng hết sức rộng rãi vì nó đơn giản về mặt toán học lại bao hàm nhiều ưu điểm mà các mô hình khác không có được. Mô hình đã chỉ ra những biến điều khiển của nhu cầu năng lượng nhờ vậy có thể dễ dàng can thiệp vào sự phát triển của nhu cầu năng lượng qua các biến này bằng các chính sách hợp lý. Có thể sử dụng mô hình để thành lập các bảng cân bằng năng l ưọng ở mức tiêu thụ cuối cùng. Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 51 - Nhờ mô hình có thể lượng hoá được những thay đổi của nền kinh tế xã hội thông qua sự biến đổi của nhu cầu năng lượng. Do vậy nó được xem là công cụ để mô tả kịch bản hoặc những thay đổi kinh tế - xã hội và kỹ thuật dưới dạng năng lượng . Dễ dàng thu nhập số liệu, thông tin để đánh giá nhu cầu năng lượng hiện tại và tương lai. Có th ể tóm tắt các đặc trưng chủ yếu của mô hình Medee-S như sau: 1.Các yếu tố xác định nhu cầu tiêu thụ năng lượng được mô tả thành các mô đun đồng nhất về nhu cầu phương tiện sử dụng năng lượng trong từng ngành.Nhờ vậy có thể phân tích cơ cấu của nhu cầu năng lượng một cách chi tiết, đồng thời mô hình dễ dàng thích nghi theo yêu cầu của khả năng cung cấp về mặt số liệu . 2.Mô hình khảo sát từng ngành riêng rẽ: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, thương mại, dân dụng… mỗi ngành có mô hình cơ sở cùng nhiều mô hình con để biểu diễn các hoạt động kinh tế hoặc sử dụng năng lượng một cách chi tiết. Qua đó cho phép mô tả chi tiết riêng rẽ nhu cầu năng lượng điện cuối cùng của từng ngành. 3Sử dụng phương pháp kịch bản để tính đến sự biến động của tất cả các yếu tố phụ thuộc vào việc chọn chính sách trong lĩnh vực năng lượng cũng nhu trong các lĩnh vực khác. 4.Dựa vào các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật xã hội đánh giá nhu cầu tăng năng lượng dưới dạng năng lượng hữu ích cho mỗi dạng sử dụng cuối cùng (phương pháp sẽ đề cập đến mọi thiết b ị sử dụng ở các hộ tiêu thụ ). So sánh với các mô hình kinh tế kỹ thuật khác mô hình Medee-S thể hiện tính sáng tạo ở những khía cạnh sau : -Phương pháp lựa chọn năng lượng hữu ích dựa trên các biến kịch bản, phương pháp chia nhỏ mức độ sử dụng cuối cùng và điều khiển tính cố hữu. -Việc sử dụng năng lượng hữu ích có thể gặp khó khăn do vậy không nên dùng có tính hệ thống mà chỉ để phân tích thay thế năng lượng, tức là đánh giá ảnh Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 52 - hưởng của việc thay thế các dạng năng lượng mang lại các hệ số hiệu quả khác nhau có tính đến khả năng cải thiện mức hiệu quả. -Phương pháp sử dụng mô hình Medee-S xác định nhu cầu năng lượng cho phép nhận được những kết quả tin cậy . Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi số lượng rất lớn và chi tiết. Việc thiếu số liệu cũng như độ tin cậy của số liệu vào sẽ dẫn tới những kết quả sai lệch khi áp dụng mô hình. 4.2.8.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRA CÂN BẰNG NGOẠI SUY Đề tài dựa trên mô hình tư tưởng của Medee-S đã đề xuất phương pháp phân tích thích hợp với khả năng thống kê dự báo phụ tải điện cho khu vực nông thôn vùng ven đô thị tạm gọi là phương pháp điều tra cân bằng ngoại suy. 4.2.9.PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TĂNG TRƯỞNG Phương pháp này dựa vào mức tiêu thụ năng của các năm trước đây để tính các hệ số tăng trưởng trung bình K tb của các năm. Trong phương pháp hệ số tăng trưởng này ta có công thức tổng quát: tb nm tb A).nm( AA K − − = 1)nm( A A n 1i i tb +− = ∑ = Trong đó : A m - Chỉ số điện năng của năm thứ m(kWh) A n - Chỉ số điện năng của năm thứ n(kWh) K tb - Hệ số tăng trưởng trung bình của các năm (%) Chú ý m > n Biết được hệ số tăng trưởng trung bình của các năm ta có thể dự báo được tương đối chính xác nhu cầu điện năng của năm tiếp theo. Phương pháp hệ số tăng trưởng trung bình chỉ tương đối chính xác khi áp dụng để dự báo nhu cầu năng lượng trong một giai đoạn mà lúc đó đất nước có nền kinh tế tương đối ổn định với nhịp độ phát triển tương đối đồng đều. Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 53 - 4.3.XÁC ĐỊNH NHU CẦU ĐIỆN NĂNG CỦA TP THÁI BÌNH THEO PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ TĂNG TRƯỞNG. Chúng ta thấy rằng trong những năm gần đây nền kinh tế của thành phố phát triển tương đối ổn định, tuy nhiên trong khu vực đô thị mức độ tăng trưởng có lớn hơn các khu vực khác. Để xác định nhu cầu điện năng của thành phố đến năm 2017 dự a theo phương pháp hệ số tăng trưởng dựa vào bảng thông kê tình hình sử dụng điện năng của thành phố trong khoảng 10 năm từ 1996 - 2006. Bảng.4.2.sản lượng điện năng của thành phố giai đoạn 1996-2006. Năm A(10 3 kWh) A tb (10 3 kWh) 1996 58904,527 112856,9 1997 64092,469 1998 79826,927 1999 93314,752 2000 104529,865 2001 114010,894 2001 125624,79 2003 134408,575 2004 143996,757 2005 159133,128 2006 168161,68 Sử dụng các công thức ở trên chúng ta có: %681,9 9,112856.10 527,5890468,168161 A.10 AA K tb 19962006 tb = − = − = Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 54 - 2006 2005 2006 2005 2005 168161 68 159133 128 8 159133 128 ,, , AA K% A − − = − == So sánh 2 hệ số tăng trưởng trên chúng ta nhận thấy sai số là có thể chấp nhận được do đó ta sử dụng hệ số tăng trưởng để dự báo nhu cầu điện năng của Thành Phố Thái Bình đến năm 2017. Công thức tính điện năng tiêu thụ của năm thứ n+1 theo năm thứ n: 100 A.K AA ntb n1n += + Dựa vào chỉ số điện năng của năm 2006 và hệ số tăng trưởng trunh bình ta dự báo nhu cầu điện năng đến 2017.Kết quả cho ở bảng sau: Bảng.4.3.Dự báo nhu cầu điện năng đến năm 2017. TT Năm A(10 3 kWh) 1 2006 168161,68 2 2007 184744.103 3 2008 202629,180 4 2009 222101,844 5 2010 243603,524 6 2011 267186,781 7 2012 293053,133 8 2013 321423,607 9 2014 352540,626 10 2015 386670,084 11 2016 424103,571 12 2017 465160.803 [...]...Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện CHƯƠNG V ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TẢI CỦA CÁC ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP VÀ TRẠM BIẾN ÁP GIAI ĐOẠN 2007- 2017 5.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Đánh giá để nắm bắt được hiện trạng tải của các máy biến áp và các đường dây trung áp là một công việc quan trọng trong công tác vận hành hệ thống cung cấp điện Đánh giá khả năng tải trong từng giai... phụ tải cho trong bảng5.1 Bảng.5.1 Dự báo công suất phụ tải của thành phố giai đoạn 2007 - 2017 Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 55 - Đồ án tốt nghiệp Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 Quy hoạch cải tạo hệ thống điện - 56 - . không nên dùng có tính hệ thống mà chỉ để phân tích thay thế năng lượng, tức là đánh giá ảnh Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên. ở năm thứ t Đồ án tốt nghiệp Quy hoạch cải tạo hệ thống điện Sinh viên : Phạm Văn Lưu HTĐ3 – K47 - 48 - a,b,c: các hệ số được xác định bằng phương