Tình hình sản xuất và tiêu thụ
Phụ tải của hệ thống chiếu sáng đô thị là thành phần quan trọng của lưới điện. Hiện nay, điện năng dùng cho chiếu sáng chiếm khoảng 25% điện năng tiêu thụ của cả nước, cao hơn nhiều so với mức trung bình 20% trên thế giới. Trong đó, hệ thống chiếu sáng công cộng là lĩnh vực tiêu tốn nhiều năng lượng, do thiết kế, lắp đặt và sử dụng chiếu sáng chưa hiệu quả.
Các thành phố lớn của Việt Nam chủ yếu dùng đèn thủy ngân cao áp, natri cao áp, metal cao áp hoặc sodium cao áp cho hệ thống chiếu sáng công cộng. Các loại đèn này tiêu thụ nhiều điện năng, hiệu suất chiếu sáng chưa cao và tuổi thọ còn thấp. Hệ thống các trạm điều khiển đèn vẫn chỉ được điều khiển bằng tủ cục bộ và hầu như chưa có thiết bị điều khiển chiếu sáng cho hệ thống.
Để khắc phục điều này, giải pháp đang được nghiên cứu triển khai là:
- Đối với vị trí mỗi đèn: thay thế ballast (chấn lưu) 1 mức công suất thành ballast đa mức công suất, thay thế các loại đèn cao áp tiêu thụ nhiều điện năng thành đèn Led tiêu thụ ít điện năng.
- Đối với toàn hệ thống: ứng dụng hệ thống điều khiển thông minh từ xa giữa trung tâm điều khiển đến các tủ xuất tuyến đèn. Đây chính là nội dung của mô hình được giới thiệu.
Quy trình và phương pháp thực hiện
Mô hình hệ thống
Mô hình hệ thống đèn chiếu sáng đô thị thông minh và tiết kiệm năng lượng
Hệ thống gồm: server trung tâm (thiết bị đầu đầu) và các thiết bị giám sát, điều khiển (thiết bị đầu cuối) đặt tại các tủ đóng/ngắt điện hệ thống đèn chiếu sáng hiện có.
- Server trung tâm có chức năng tiếp nhận và lưu trữ dữ liệu về dòng điện, điện áp, điện năng tiêu thụ tại các xuất tuyến của hệ thống đèn chiếu sáng. Server trung tâm sử dụng phần mềm giám sát điều khiển làm chức năng giao tiếp với các thiết bị đầu cuối. Việc tắt/mở hệ thống đèn cũng có thể được điều khiển từ Server trung tâm.
- Các thiết bị giám sát, điều khiển có chức năng điều khiển việc đóng/ngắt hệ thống đèn một cách tự động theo các kiểu thời tiết dự báo hoặc lịch trình đóng cắt định trước. Mỗi thiết bị giám sát, điều khiển sử dụng 01 thẻ SIM điện thoại để hoạt động. Mỗi thiết bị giám sát và ghi nhận dòng điện, điện áp, điện năng tiêu thụ của các xuất tuyến đèn, gửi dữ liệu về Server trung tâm để lưu trữ. Đây được xem như đề xuất quan trọng của hệ thống.
Việc lắp đặt thêm thiết bị giám sát, điều khiển về cơ bản không làm thay đổi cấu trúc của tủ đóng/ngắt điện hệ thống đèn chiếu sáng hiện có. Việc điều khiển các xuất tuyến đèn được thiết kế mức ưu tiên cho thiết bị giám sát, điều khiển. Khi các thiết bị giám sát, điều khiển gặp sự cố, hệ thống tự động chuyển sang hoạt động với các rơle thời gian đã có sẵn trước đây.
Hệ thống sử dụng phương thức truyền dữ liệu qua mạng điện thoại di động GSM/GPRS/3G (internet).
Các thiết bị đầu cuối được lắp đặt bổ sung vào các tủ điện hiện có. Thiết bị đầu cuối được thiết kế và cấu thành từ các thiết bị điện tử, và các loại khí cụ điện. Ngôn ngữ lập trình C# được sử dụng lập trình cho Arduino.
Thiết bị đầu đầu (server trung tâm) bao gồm hệ thống bao gồm phần cứng là máy tính chủ và phần mềm Street Light Control (tự thiết kế) ứng dụng trình duyệt Web để quản lý tài sản hệ thống chiếu sáng. Ngôn ngữ lập trình C# được sử dụng lập trình cho Web.Hệ thống trợ giúp người dùng nhập dữ liệu, sửa đổi dữ liệu, tìm kiếm, phân tích, thống kê và lập báo cáo về hệ thống.
Chế độ hoạt động
Hệ thống được thiết kế theo 3 chế độ:
- Hoạt động tự động theo thời gian thiết lập của hệ thống: hoạt động tự động theo khung giờ thời gian đóng/cắt đã thiết lập mặc định sẵn.
- Hoạt động tự động theo dữ liệu thời tiết trong ngày: tự động lấy dữ liệu thời tiết trong ngày để thiết lập chế độ hoạt động cho tất cả tủ trong hệ thống.
- Hoạt động bằng lệnh điều khiển gửi đi từ hệ thống: trường hợp muốn tủ hoạt động theo chế độ và thời gian theo yêu cầu đột xuất thì người dùng có thể thao tác và thực hiện trực tiếp trên phần mềm hệ thống. Trong chế độ này, người dùng có thể can thiệp thời điểm đóng cắt theo các yêu cầu đột xuất.
Ưu điểm của công nghệ, hiệu quả kinh tế
- Hệ thống có giao diện thân thiện với người sử dụng, tương thích với mọi trình duyệt hiện nay. Hệ thống sử dụng hệ cơ sở dữ liệu MySQL để quản lý dữ liệu hệ thống.
- Panel hiển thị thông tin thời tiết là thông tin liên quan đến chức năng quan trọng của hệ thống hệ thống điều khiển chiếu sáng đô thị
- Đánh giá điện năng tiết kiệm được của hệ thống đối với một xuất tuyến đèn trong chu kỳ đóng cắt 1 ngày, với 100 bóng đèn trên một xuất tuyến đèn, công suất mỗi bóng là 250W, kết quả tiết kiệm được trình bày trong bảng.
|
|
Thời gian đóng chênh lệch (phút)
|
Công suất (KW)
|
Điện năng tiết kiệm (KWh)
|
|
Thời điểm đầu
|
20
|
25
|
8,3
|
|
Thời điểm cuối
|
20
|
25
|
8,3
|
|
Tổng cộng
|
40
|
50
|
16,6
|
Hiệu quả tiết kiệm điện năng của hệ thống
Thông tin liên hệ chuyên gia, hỗ trợ
TS. Trần Phương Nam
Khoa Điện – Điện tử, Trường Cao đẳng công nghiệp Huế
ĐT: 0905 303 645
Email: tpnam@hueic.edu.vn
Thu Thủy (CESTI)