1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN CHÍN

GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM
VÀ HIỆU QUẢ TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
Mã số:

60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐOÀN ANH TUẤN

Phản biện 1: GS.TS. LÊ KIM HÙNG

Phản biện 2: PGS.TS. VÕ NGỌC ĐIỀU

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03 tháng 03

tế đồng thời đáp ứng được chỉ tiêu của EVN, giảm lượng điện tiêu thụ, tiết kiệm được
lượng điện năng trên hệ thống góp phần giải quyết vấn đề năng lượng của nước ta
hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát và nghiên cứu thực trạng sử dụng năng lượng nhằm chỉ ra các điểm
có thể áp dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng góp phần giảm chi phí sản xuất và tăng
hiệu quả sử dụng năng lượng tại Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng sử dụng năng lượng tại Nhà máy thuỷ điện
Đại Ninh.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên dây chuyền công nghệ của Nhà máy.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu sách, báo, tiêu chuẩn, quy chuẩn,
giáo trình và các chuyên đề khoa học về tiết kiệm năng lượng.


2
Nghiên cứu thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu để tính toán
cho Nhà máy thủy điện Đại Ninh.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển các ứng dụng của các thiết bị điều
khiển, công nghệ mới vào quy trình sản xuất, tự động hóa cho nhà máy.
Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả đối
với các phụ tải thuộc hệ thống tự dùng Nhà máy, qua đó tiết kiệm được điện năng,
giảm chi phí sản xuất, góp phần cải tạo môi trường. Trên cơ sở đó có thể áp dụng cho
các dây chuyền sản xuất khác trong và ngoài Nhà máy.
6. Tên luận văn
Căn cứ theo đối tượng và phạm vi nghiên cứu, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên
cứu, luận văn được đặt tên là “Giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

cầu dùng điện phù hợp với khả năng cung cấp điện một cách kinh tế nhất.


4
CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP VÀ HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG
TRONG SẢN XUẤT
2.1. Mở đầu
2.2. Hệ thống động cơ
2.3. Giải pháp điều chỉnh hệ số công suất (HSCS)
2.3.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cosφ
2.3.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ được chia làm hai nhóm
chính
2.3.3. Bù công suất phản kháng
2.3.4. Xác định dung lượng bù
2.3.5. Giảm non tải và quá tải cho các động cơ
2.4. Giải pháp dùng biến tần
2.4.1. Nguyên lý làm việc của biến tần
2.4.2. Ứng dụng của biến tần:
2.5. Đặc điểm chính của biến tần:
2.5.1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ khi thay đổi tần số
2.5.2. Sự thay đổi công suất khi thay đổi tốc độ động cơ
2.6. Hệ thống chiếu sáng
2.6.1. Khái niệm và một số định nghĩa
2.6.2. Giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả
2.6.2.1. Sử dụng nguồn sáng hợp lý
2.6.2.2. Lựa chọn chủng loại chiếu sáng phù hợp
2.6.2.3. Áp dụng một số công nghệ mới
2.7. Kết luận
Trong giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả đối với hệ thống chiếu sáng ta
cần quan tâm đến chất lượng ánh sáng cho nhà máy may và từ đó lựa chọn được loại

Huỳnh
quang

36

80

24

2.

Huỳnh
quang

36

90

24

3.

Huỳnh
quang

36

88

24

lượng
áp (V)
(kW)
1.
Bơm nước thô
03
73
400
2.
Bơm nước tuần hoàn
04
75
400
3.
Bơm dầu áp lực điều
04
22
400

Chiếu sáng bên trong,
tầng B1 (EL. 224), áp
trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng B2 (EL. 220), áp
trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng B3 (EL. 216), áp
trần
Chiếu sáng bên trong,
tầng B4 (EL. 212), áp

(kW)

Điện
áp (V)

Cosφ

khiển
4.
Động cơ quạt thổi gió
02
30
380
0,87
Động cơ quạt hút gió
22
1,385
230
0,88
5.
ra
3.3.2. Phân tích, đánh giá tình hình sử dụng điện năng
Bảng 3.3 Bảng số liệu tiêu thụ điện năng năm 2016
Điện năng tiêu
Sản lượng điện thương
Tháng
thụ ( KWh)
phẩm ( KWh)
1


6
179.980
39.981.000
0,448
7
250.522
84.316.784
0,296
8
257.128
53.534.786
0,478
9
200.768
36.851.211
0,542
10
278.802
156.376.581
0,177
11
314.100
201.888.371
0,155
12
0,162
307.662
188.867067
Tổng
2.445.339

3.4.2. Đề xuất giải pháp tính toán lại chiếu sáng bên trong nhà máy
3.4.2.1. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B1 (Cao trình EL.224m):
- Kết quả tính toán từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B1: số lượng sau
khi tính toán đang lắp 16 bộ đèn LED (37W). Số lượng hiện hữu là 40 bộ (2 x36w).


8

Hình 3.1 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B1
3.4.2.2. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B2 (Cao trình EL.220m)
Kết quả tính toán từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B2: Số lượng
sau khi tính toán đang lắp 15 bộ đèn LED (37W).


9

Hình 3.2 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B2
3.4.2.3. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B3 (Cao trình EL.216m)
Kết quả tính toán từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B3: Số lượng
sau khi tính toán đang lắp 15 bộ đèn LED (37W).


10

Hình 3.3 Dữ liệu tính toán từ phần mềm DIALux cho tầng B3


11
3.4.2.4. Tính toán lại chiếu sáng Tầng B4 (Cao trình EL.212m)
Kết quả tính toán từ phần mềm chiếu sáng DIALux cho tầng B4: Số lượng


Tổng

Diện tích
(m2)

528

490

525

800

210

2553

Huỳnh
quang
1.2m
80

Huỳnh
quang
1.2m
90

Huỳnh
quang

P tổng
2880
3240
3168
3960
1296
14.544
Loại đèn
LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m LED 1.2m
mới
Công
suất mới
37
37
37
37
37
37
(W)
Số lượng
32
30
30
40
16
148
P tổng
1184
1110
1110

kiệm/năm
24.083.132 30.245.915 29.223.518 35.215.901 9.996.772 128.765.237
C
(VNĐ)
Vật tư
255.000
255.000
255.000
255.000
255.000
255.000
vnđ/ bộ
Nhân
50.000
50.000
50.000
50.000
50.000
50.000
công


14
(VNĐ)
Vốn đầu
11.360
10.650
10.650
14.200
5.680

Hệ thống dầu điều khiển cung cấp dầu áp lực cao để đi điều khiển theo yêu cầu
làm việc của tổ máy. Điều khiển đóng mở van cầu, van kim, cần gạt, van bypass, seal
vận hành, van xả khí, van xả nước đường ống. Hệ thống dầu áp lực làm việc với áp
suất trong khoảng 51,2 bar đến 64 bar.
3.5.1.1. Hoạt động bơm dầu điều khiển tổ máy
- Động cơ bơm dầu:
+ Số lượng: 02 bộ.
+ Động cơ 3 pha, 400VAC, 22kW, tốc độ 1500v/ph.

Sơ đồ 3.1 Mạch dầu điều khiển tổ máy
- Giá trị setting cho van mang tải như sau:
+ 150EM: 62 ÷ 64 bar.


15
- Khi áp lực dầu hệ thống đạt 64 bar, van mang tải mất điện bơm cấp dầu chạy
tuần hoàn về thùng dầu hồi (50% tải tương ứng 20A).
- Khi dầu trong giảm về 62 bar, lúc này van mang tải có điện động cơ mang tải
cấp dầu áp lự cho hệ thống. Khi áp lực dầu hệ thống tăng lên 64 bar, van mang tải
mất điện bơm cấp dầu chạy tuần hoàn về thùng dầu hồi, động cơ sẽ hoạt động 50%
tải với tốc độ định mức. Cứ như vậy động cơ sẽ chạy 50% tải với tốc độ định mức khi
phụ tải của máy thay đổi liên tục nên chưa tiết kiệm được điện năng tiêu thụ.
3.5.1.2. Khảo sát thực tế vận hành bơm dầu
- Qua khảo sát thực tế: Cứ 05 phút bơm dầu mang tải 1 lần (15s).
+ Thời gian hoạt động 100% tải /1 giờ là: 6 phút chiếm 10 % Tmax.
+ Thời gian hoạt động 50% tải /1 giờ là: 54 phút, chiếm 90 % Tmax.
+ Tmax = 5000 h: là thời gian hoạt động tối đa của mỗi tổ máy trong 1 năm.
3.5.2. Đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng
- Lắp thêm biến tần ABB ACS 550- 30kW cho động cơ để tối ưu hoạt động của
động cơ bơm dầu điều khiển.

- Lượng điện năng tiết kiệm được trong 01 năm khi lắp thêm biến tần là:
A
= AKoBT ABT = 121.000 35.750 = 85.250 (kWh/năm)
Bảng 3.6 Số tiền đầu tư lắp đặt biến tần
Số
Thành tiền (triệu
STT
Nội dung
Đơn giá (VNĐ)
lượng
VNĐ)
1.
Biến tần ABB550
04
40.000.000
160. 000.000
2.
Dây dẫn, phụ kiện
01
2. 000.000
2. 000.000
3.
Nhân công
04
500.000
2. 000.000
Tổng V = VT+NC
164. 000.000
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm khi lắp thêm biến tần là:
C = A C = 85.250 1.621 = 138.190.250 (VNĐ)

164.000.000
Tháng
14
Thời gian hoàn vốn (T=V/ C)
3.6. Hiện trạng sử dụng và giải pháp tiết kiệm điện năng cho hệ thống thông
gió
3.6.1. Hiện trạng
3.6.1.1. Mô tả hệ thống thông gió
- Hệ thống quạt thổi gió vào: 02 quạt có công suất định mức 30 kW, cung cấp
gió đến từng tầng nhà máy, tổng lưu lượng gió 2x 60.000 m3/h vận hành 24/24h.
- Hệ thống quạt hút: 22 quạt hút gió trong nhà máy ra ngoài công suất định mức
0,385 kW, tổng lưu lượng gió 119.800 m3/h; lắp xung quanh tường gian máy, vận
hành 24/24h.


17
3.6.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông gió
- Gió vào được lấy từ bên ngoài tòa nhà năng lượng đi qua các bộ lọc gió thông
qua 02 bộ quạt gió làm việc song song.
3.6.1.3. Khảo sát làm việc
- Khảo sát số lượng người làm việc: Số người làm việc ban ngày: 10 người, ban
đêm: 02 người, mùa sửa chữa: 25 người làm việc 40 ngày, số người còn lại lại việc
tại cơ xưởng bên trên, khu nhà trực, và trạm phân phối, khảo sát đo nhiệt độ tại tầng
kích từ (tầng có nhiệt độ cao nhất):
Bảng 3.8 Khảo sát đo nhiệt độ tại tầng kích từ
Mùa
Ngày 8h-18h
Đêm 19h-7h
Ghi chú
0

- Với khoảng thời gian ban đêm như trên thì 1 ngày có 10 giờ 02 động cơ quạt
chạy 70% tốc độ định mức. Vậy trong năm có: 10 giờ 365 ngày = 3650 giờ.
- Như vậy trong năm hệ thống quạt thông gió vận hành với 100% tốc độ định
mức là: 8760 - 3650 = 5100 giờ.
3.6.3. Lợi ích của giải pháp
3.6.3.1. Điện năng tiêu thụ khi chưa thực hiện giải pháp
Điện năng tiêu thụ của 02 bộ quạt thổi gió vào:
A1 = Tvh1 2 Pqhv
Trong đó:
- Tvh1 = 8760 h – Tsc1 (Tsc1: Thời gian bảo trì, bảo dưỡng hàng năm. Đối với các
bộ quạt hút gió vào của Đại Ninh khoảng 10 ngày/ 01 năm)
=> Tvh1 = 8760 h – 10 8 h = 8680 giờ.
- Pqhv: Công suất động cơ quạt thổi gió vào.
Vậy: A1 = 8680 2 30 = 520.800 kWh.
3.6.3.2. Điện năng tiêu thụ khi thực hiện giải pháp tiết kiệm điện
Khi dùng biến tần để giảm tốc độ của quạt, công suất tiêu thụ của động cơ giảm
theo đường bậc 3, Nếu ta giảm tốc độ xuống còn 70% nđm, theo bảng 2.2 thì công suất
tiêu thụ bằng (0.7)3 ≈ 0.343 Pđm.
- Điều này cho ta thấy rằng quạt sẽ chỉ hoạt động với 34,3% công suất định
mức là có thể đạt được 70% lưu lượng gió định mức.
- Điện năng tiêu thụ khi thực hiện tiết kiệm của 02 bộ quạt thổi gió vào:
A’1 = T’vh1 2 Pqhv + T”vh1 2 0,343 Pqhv


19
Trong đó:
+ T’vh1: Thời gian vận hành của mỗi bộ thổi gió vào tương ứng với 100% tải
T’vh1 = 5100 – Tsc1 (Tsc1: Thời gian bảo trì, bảo dưỡng hàng năm. Đối
với các bộ quạt hút gió vào của Đại Ninh khoảng 10 ngày/ 01 năm)
=> T’vh1 = 5100 – 10 8 = 5030 giờ

kWh (%)
143.883
Giá điện
VNĐ
1.621
Số tiền tiết kiệm được trong 1 năm
VNĐ
233.243.343
Vốn đầu tư
VNĐ
126.500.000
Thời gian hoàn vốn (T=V/ C)

Tháng

6,5

3.7. Đề xuất giải pháp thiết kế, lắp đặt hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ
3.7.1. Hiện trạng
Hiện tại, Nhà máy đã lắp đặt điện kế riêng cho tại trạm biến áp, các nguồn cấp
tự dùng chính nhưng chưa có điện kế riêng cho từng khu vực.
3.7.2. Giải pháp
Một số thiết bị và khu vực cần lắp đồng hồ đo điện đa năng điện tử cho:


20
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC1: tổ máy H1.
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC2: tổ máy H2.
+ Lắp 01 điện kế cho tủ tự dùng AC3: cụm bơm phụ dịch dùng chung cho bơm
nước thô...

5 Dây dẫn, phụ kiện
01
5.000.000
5. 000.000
6 Nhân công
10
500.000
5. 000.000
94.000.000
Tổng
- Nguyên lý hoạt động: các tín hiệu, thông số hoạt động từ các thiết bị sẽ
được gửi về máy tính thông qua đường dây mạng. Các tính hiệu này được lưu trữ
trong máy tính và suất ra bất kỳ số liệu nào, tại tất cả thời điểm hoạt động.
3.7.3. Lợi ích của giải pháp
- Theo dõi trực tuyến thiết bị tiêu thụ điện, qua đó giúp Nhà máy biết được
tình trạng hoạt động của thiết bị (như vận hành không tải, non tải, quá tải) để có biện
pháp xử lý.
- Truy xuất số liệu về tình hình hoạt động các thiết bị, khi phát hiện những
ngày có tình trạng bất thường trong suất tiêu hao (STH) điện, qua đó biết rõ nguyên
nhân do đâu, do thiết bị nào.
Giúp Nhà máy kiểm soát được tình hình sử dụng điện năng được tốt hơn, tiết
kiệm được điện năng. Qua đó, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cho
các thiết bị, giảm thất thoát.
Sơ đồ 3.2 Hệ thống điện tự dùng nhà máy thủy điện Đại Ninh


21

Sơ đồ 3.3 Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ trong Nhà máy
3.8. Tổng kết chương

giảm lượng điện năng tiêu thụ đồng thời góp phần giảm các tác nhân gây ô nhiễm
môi trường. Qua kết quả nghiên cứu cụ thể cho thấy việc đầu tư áp dụng các biện
pháp kỹ thuật giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ là rất khả thi, mang lại hiệu quả kinh
tế, chi phí đầu tư không quá cao tuy nhiên thời gian thu hồi vốn lại ngắn.
Với kết quả nghiên cứu ứng dụng cho Nhà máy thủy điện Đại Ninh, tác giả có
một số kết luận như sau:
1. Về lợi ích kinh tế
Nếu trạm xử lý áp dụng các giải pháp tính tiết kiệm điện năng như đã phân tích
ở trên thì hằng năng sẽ tiết kiệm được 500.198.830 (VNĐ).
2. Lợi ích về môi trường
Kết quả nghiên cứu đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng, làm giảm lượng
điện năng tiêu thụ, góp phần làm giảm gánh nặng về nhu cầu về công suất và điện
năng cho ngành điện, giảm thiểu được lượng CO2 thải ra môi trường.
3. Lợi ích về mặt xã hội
Từ những kết quả phân tích được, các giải pháp trên có thể áp dụng cho các
nhà máy khác có cùng công nghệ xử lý. Nếu được nhân rộng ra thì giải pháp tiết kiệm
điện năng sẽ giúp giảm bớt nỗi lo lắng về vấn đề an ninh năng lượng quốc gia đồng
thời góp phần thúc đẩy nền kinh tế.
Tác giả kiến nghị những giải pháp phân tích và kết quả đạt được nên được xem
xét và bổ sung vào chiến lược phát triển của Nhà máy thủy điện Đại Ninh về tiết
kiệm năng lượng nâng cao hiệu suất sản xuất.