Nghĩ về cách để giảm tổn thất điện năng - Ảnh: ABB

Tại sao lại có tổn thất điện năng?

 Tổn thất điện năng không thể nhìn thấy hoặc cảm nhận được như các loại tổn thất cơ-nhiệt mà chỉ có thể đo đếm được thông qua các phương pháp luận chuyên biệt.

Điện năng được tạo ra ở các nhà máy điện được truyền tải qua các hệ thống phức hợp như máy biến áp, đường dây điện và các thiết bị khác, trước khi đến với các hộ tiêu thụ, người sử dụng. Thực tế, tổng lượng điện năng phân phối đến các hộ tiêu thụ, người dùng luôn thấp hơn tổng lượng điện năng được các nhà máy điện tạo. Đó là do có tổn hao trong hệ thống và sự khác biệt về lượng điện năng này được gọi là tổn thất do truyền tải và phân phối.

Về mặt kỹ thuật, truyền tải điện luôn đi kèm với tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng do tổn thất nhiệt trong dây dẫn, cuộn dây và lõi máy biến áp. Tổn hao công suất tác dụng có thể dẫn đến việc phải lấy công suất từ các hệ thống bên ngoài hoặc các máy phát điện phải tiêu thụ nhiên liệu bổ sung. Bên cạnh đó, tổn thất công suất phản kháng cũng góp phần làm tăng tổn thất điện năng, cũng như gây mất ổn định toàn hệ thống, dẫn đến việc phải lắp đặt thêm các thiết bị bù. Cả hai mức độ tổn thất công suất tác dụng và phản kháng đều phụ thuộc vào cấp điện áp: điện áp hệ thống càng thấp thì tổn thất điện năng càng cao.

Mô hình hệ thống điện cơ bản - Nguồn: Internet

Tầm quan trọng của việc đánh giá tổn thất điện năng

Hàng năm, Ngân hàng Thế giới (WB) thường có tài liệu công bố về mức độ tổn thất điện năng của các quốc gia. Đây là một trong những tiêu chí quan trọng đánh giá mức độ phát triển bền vững và hoàn thiện của hệ thống điện của một quốc gia.

So sánh tổn thất điện năng (%) giữa Việt Nam, Thái Lan, Nga và Kazakhstan - Nguồn: WB

Tại Việt Nam, sự phát triển kinh tế đã thúc đẩy sự tăng trưởng nhanh chóng về nhu cầu điện, khiến cho hệ thống điện hiện tại thường xuyên phải vận hành trong tình trạng căng thẳng để đáp ứng nhu cầu. Vào giai đoạn năm 2014 - 2019, lượng điện sản xuất và mua tăng từ 142,25 TWh lên 231,1 TWh, với công suất lắp đặt tăng từ 33.650 MW lên 55.939 MW. Thách thức lớn nhất hiện nay đối với ngành điện là đảm bảo cung cấp đủ, an toàn, tin cậy điện năng, nâng cao chất lượng điện năng cung cấp và đặc biệt là giảm tổn thất điện năng.

Điện năng sản xuất tại Việt Nam đến tháng 12/2018 - Nguồn: WB

Theo tính toán của EVN, trong giai đoạn 2020-2030 cần đầu tư khoảng 130 tỷ USD (bình quân khoảng 12 tỷ USD/1 năm), trong đó khoảng 9 tỷ USD cho đầu tư nguồn điện và khoảng 3 tỷ USD đầu tư cho lưới điện.

Với lượng điện năng sản xuất ngày càng cao thì bài toán giảm tổn thất điện năng là thách thức lớn đối với các đơn vị quản lý vận hành hệ thống.

Các phương pháp tính toán, đánh giá và giảm thiểu tổn thất điện năng

Hiện nay, có một số phương pháp chủ đạo được sử dụng để tính toán và đánh giá tổn thất điện năng như:

• Sử dụng phần mềm chuyên dụng cho hệ thống điện như DIgSILENT để thực hiện chạy liên tục các trào lưu công suất dựa trên mô hình đường cong công suất thông qua các cấu hình tải (Load Profile) và nguồn phát. Phần mềm này cho ra chuỗi kết quả tính toán với độ chính xác cao và đẩy đủ thông tin các yếu tố trong hệ thống, làm cơ sở cho việc phân tích các vấn đề liên quan đến tối ưu hóa vận hành hệ thống điện và định hướng giải pháp giảm tổn thất điện năng (lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng mới, cấu hình lại lưới, tái cấu trúc các đường dây chính và phụ, v.v.)
• Ngoài ra, còn có một số phương pháp khác như phương pháp hệ số tổn thất, phương pháp thống kê và phương pháp ước tính thời gian thực từ thiết bị đo góc pha (PMU Measurement).

Đường cong tổn thất công suất - Ảnh: Internet

Sau khi hoàn thành đánh giá mức độ tổn thất điện năng lưới truyền tải nhờ sử dụng phần mềm nêu trên, các giải pháp giảm tổn thất được xem xét áp dụng, bao gồm:

• Rà soát lại năng lực truyền tải của các đường dây, xử lý triệt để tình trạng quá tải, hoàn thiện các sơ đồ đấu nối, bổ sung thiết bị đóng cắt, tăng cường liên kết giữa các trạm truyền tải, từ đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nâng cao độ linh hoạt trong vận hành.
• Rà soát, thống kê thiết bị lưới điện chất lượng thấp, tổn thất điện năng cao, có nguy cơ xảy ra sự cố để tăng cường theo dõi và lập kế hoạch thay thế.  
• Rà soát các máy biến áp, đường dây đã vận hành lâu năm có tổn thất tăng cao trong vận hành để có kế hoạch thay thế kịp thời; áp dụng các giải pháp sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị đang mang điện công nghệ mới như vệ sinh bằng nước áp lực cao để không phải cắt điện gây dồn tải lên những đường dây, máy biến áp khác làm tăng tổn thất điện năng, đồng thời làm giảm thời gian gián đoạn cung cấp điện, cải thiện các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện.…
• Tăng cường công tác quản lý vận hành, bảo dưỡng, ngăn ngừa sự cố lưới điện. Kiểm tra, xử lý triệt để vấn đề xâm phạm hành lang bảo vệ an toàn lưới điện, tiếp địa, các điểm tiếp xúc, cách điện của đường dây, thiết bị... không để các mối nối, tiếp xúc không tốt dẫn đến phát nhiệt (trên dây dẫn, cáp, đầu cực thiết bị...) gây sự cố và làm tăng tổn thất điện năng. 
• Đặc biệt, để giảm tổn thất điện năng, cần đảm bảo về kế hoạch hoàn thành các công trình đầu tư xây dựng như: cải tạo, nâng cấp các đường dây, trạm biến áp đang mang tải cao, xây dựng thêm các công trình mới theo theo định hướng kế hoạch đầu tư phát triển lưới điện truyền tải giai đoạn 2019-2023, thực hiện lắp đặt tụ bù ngang theo kế hoạch của EVNNPT.

Việc nghiên cứu, tính toán và đề xuất các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện truyền tải sẽ góp phần quan trọng vào mục tiêu giảm tổn thất điện năng trong toàn hệ thống điện giúp cho ngành điện chủ động nâng cấp, cải tạo và mở rộng lưới điện hiện có, đề ra những biện pháp, phương thức vận hành hợp lý, khai thác lưới điện hiệu quả, giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải và phân phối đến mức thấp nhất để có thể đáp ứng ngày càng tốt hơn những đòi hỏi về chất lượng điện năng, đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư cho sản xuất, truyền tải.

Thực hiện: Trương Cảnh Toàn