1

Long-range Energy Alternatives Planning System

BÀI TẬP THỰC HÀNH

Tháng 11, 2011

Cập nhật cho LEAP phiên bản 2011

Bao gồm phần thực hành mới về tối ưu hóa chi phí

Các bài tập này dùng cho phiên bản LEAP2011 chạy trên hệ điều hành Windows. Tải phiên bản mới nhất của LEAP theo địa chỉ www.energycommunity.org trước khi hiện thực phần thực hành này.

2

Stockholm Environment Institute – U.S. Center 11 Curtis Avenue Somerville MA 02144-1224 USA Tel: +1 (617) 627-3786 Web: www.energycommunity.org, www.sei-us.org and www.sei-international.org Email: leap@sei-us.org

3

TABLE OF CONTENTS

GIỚI THIỆU _______________________________________________________________ 5

BẮT ĐẦU LÀM VIỆC VỚI LEAP _______________________________________________ 6 LÀM THẾ NÀO ĐỂ CÓ ĐƯỢC SỰ TRỢ GIÚP ________________________________________ 9

EXERCISE 1: GIỚI THIỆU VỀ LEAP _______________________________________ 11

1.1 TỔNG QUAN VỀ FREEDONIA ___________________________________________ 11 1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ______________________________________________ 11 1.3 NHU CẦU _________________________________________________________ 12 1.4 CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG ___________________________________________ 20 1.5 PHÁT THẢI ________________________________________________________ 28 1.6 KỊCH BẢN THỨ 2: QUẢN LÝ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG (DEMAND-SIDE-MANAGEMENT)30

EXERCISE 2: NHU CẦU _________________________________________________ 33

2.1 CÔNG NGHIỆP _____________________________________________________ 33 2.2 GIAO THÔNG VẬN TẢI _______________________________________________ 35 2.3 THƯƠNG MẠI (COMMERCE): PHÂN TÍCH NĂNG LƯỢNG HỮU DỤNG _____________ 37 2.4 TỔNG NHU CẦU NĂNG LƯỢNG _________________________________________ 39

EXERCISE 3: TRANSFORMATION ________________________________________ 40

3.1 SẢN XUẤT THAN CỦI ________________________________________________ 40 3.2 SẢN XUẤT ĐIỆN ____________________________________________________ 40 3.3 QUÁ TRÌNH LỌC DẦU (OIL REFINING) ___________________________________ 40 3.4 KHAI THÁC THAN (COAL MINING) ______________________________________ 41 3.5 NGUỒN NĂNG LƯỢNG SƠ CẤP _________________________________________ 42 3.6 XEM KẾT QUẢ _____________________________________________________ 43

EXERCISE 4: PHÂN TÍCH CHI PHÍ LỢI NHUẬN (COST-BENEFIT ANALYSIS) __ 47

4.1 PHÂN TÍCH CHI PHÍ-LỢI NHUẬN TRONG LEAP: GIỚI THIỆU TÓM TẮT ____________ 47 4.2 CÁC KỊCH BẢN CHÍNH SÁCH (POLICY SCENARIOS) __________________________ 48 4.3 NHẬP DỮ LIỆU VỀ CHI PHÍ ____________________________________________ 48 4.4 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CHI PHÍ – LỢI NHUẬN ________________________________ 53

EXERCISE 5: GIAO THÔNG VẬN TẢI _____________________________________ 55

5.1 CÁC HỆ SỐ CƠ BẢN VÀ CẤU TRÚC ______________________________________ 55 5.2 DỮ LIỆU CỦA CÁC TÀI KHOẢN HIỆN TẠI (CURRENT ACCOUNTS DÂT) ___________ 57 5.3 KỊCH BẢN CƠ SỞ (BUSINESS AS USUAL SCENARIO) _________________________ 58 5.4 KẾT QUẢ _________________________________________________________ 59 5.5 CÁC HỆ SỐ PHÁT THẢI TRONG CURRENT ACCOUNTS ________________________ 60 5.6 PHÁT THẢI TRONG BAU _____________________________________________ 62 5.7 CÁC KỊCH BẢN CHÍNH SÁCH ___________________________________________ 62 5.8 KẾT QUẢ _________________________________________________________ 64

EXERCISE 6: TỐI ƯU CHI PHÍ TRONG KHÂU PHÁT ĐIỆN ___________________ 67

4

6.1 NHẬP DỮ LIỆU CHO HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN ________________________________ 67 6.2 NHẬP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI (LOAD SHAPES) BẰNG DỮ LIỆU PHỤ TẢI THEO GIỜ (HOURLY LOAD DATA)____________________________________________________________ 70 6.3 MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN ĐỂ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN73 6.4 KẾT HỢP VỚI CÁC GIÁ TRỊ/CHI PHÍ NGOẠI BIÊN _____________________________ 76 6.5 SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU ĐỂ XÁC ĐỊNH KỊCH BẢN CÓ CHI PHÍ RẺ NHẤT _____ 77 6.6 SỬ DỤNG CÁC RÀNG BUỘC ĐỂ XÁC ĐỊNH MỨC TRẦN PHÁT THẢI CO2 ____________ 79 6.7 SỬ DỤNG DỮ LIỆU CỦA CHÍNH BẠN _____________________________________ 81

5

CÁC BÀI THỰC HÀNH CHO LEAP

Giới thiệu Các bài thực hành này sẽ giới thiệu cho các bạn về phần mềm LEAP, the Long-range Energy Alternatives Planning system, và làm cách ứng dụng nó trong việc phân tích năng lượng và môi trường. Các bài thực hành này thường được sử dụng trong các khóa đào tạo về phần mềm LEAP. Để có thể thực hiện các bài tập này, bạn cần có những kiến thức cơ bản về lĩnh vực năng lượng, về các phần mềm chạy trên hệ điều hành Windows, bao gồm các bản tính ví dụ như Microsoft Excel. Các bài bài thực này được thiết kế dưới dạng môđun. Nếu bạn chỉ có vài giờ và muốn có những khái niệm cơ bản nhất về LEAP, bài thực hành 1 sẽ phù hợp đối với bạn.

• Bài 1 sẽ giới thiệu với các bạn các thành phần cơ bản của hệ thống tiêu thụ và cung cấp năng lượng, các thông số yêu cầu dùng cho dự báo năng lượng và các phân tích về môi trường. Bạn cần hoàn thành Bài 1 trước khi thực hiện Bài 2.

• Bài 2 và 3 cho phép bạn phát triển các phân tích về năng lượng (môi trường) cơ bản, xây

dựng các kịch bản và đánh giá các lựa chọn về chính sách hay kỹ thuật, ví dụ như công nghệ đồng phát, tiêu chuẩn cho sử dụng năng lượng hiệu quả hay khuyến khích phát triển các nhà mày điện chạy khí tự nhiên hơn là các nhà máy điện chạy than. Những bài tập này bao gồm cả phần tiêu thụ và cung cấp năng lượng, các vấn đề về môi trường và các kịch bản phát triển hệ thống năng lượng. Chúng có thể được thực hiện độc lập hoặc đồng thời với nhau và cần khoảng 2 đến 4 ngày để hoàn thành cả hai bài thực hành này.

Tất cả các bài thực hành đều được sự trên một hệ thống dữ liệu của một quốc gia giả tưởng gọi là “Freedonia”. Các bài thực hành sẽ đưa cho bạn những số liệu tương tự như những dữ liệu bạn sẽ phải giải quyết trong tính toán thực tế. Tuy nhiên trong thực tế, đồi khi bạn phải chuyển những dữ liệu thu thập được thành các dạng phù hợp với các yêu cầu đầu vào của LEAP. Chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn các chỉ dẫn để đảm bảo bảo việc tiếp cận của bạn là thống nhất trong quá trình tính toán. Để đảm bảo việc mô phỏng của bạn trong các bài thực hành từ 1 dến 3 chính xác (right answer), bạn cẩn kiểm tra kết quả chạy mô hình với bảng kết quả có sẵn của chúng tôi (answer sheets). Chú ý rằng cấu trúc dữ liệu của bạn có thể khác nhưng năng lượng dự báo của bạn phải tương đồng với kết quả trong bảng kết. Bạn có thể nhập kết quả của các bài thực hành riêng lẻ. Ví dụ như bạn chỉ quan tâm đến phần phân tích nguồn cung trong bài 3 thì có thể sử dụng bộ số liệu về kết quả của nhu cầu phụ tải tương ứng trong bài thực hành 2.

• Bài 4 cho phép bạn khai thác các kịch bản thay thế và như thế đồng nghĩa với việc không

có bảng số liệu mẫu để sao sánh. Trong các bài thực hành này, các nhóm hoạt động (các nhà cung cấp năng lượng, các tổ chính phi chính phủ hoạt động về môi trường hay các cơ quan phát triển nông thôn,…) thực hiện các qui chế và sử dụng LEAP để xây dựng, trình bày các kịch bản về chính sách năng lượng để phản ánh những viễn cảnh phát triển khác nhau của hệ thống năng lượng.

• Bài 5 cho phép bạn sử dụng công cụ phân tích hệ thống giao thông trong LEAP để xây

dựng các kịch bản khác nhau nhằm đánh giá các chính sách khác nhau nhằm giảm lượng

6

nhiên liệu sử dụng và lượng khí thải phát ra từ ôtô cũng như các phượng tiện thể thao khác. Bạn có thể thực hiện bài 5 này mà không cần phải hoàn thành các bài thực hành trước đó.

• Bài 6 cho phép bạn sử dụng các tính toán tối ưu của LEAP để xem xét phương án tối ưu chi phí cho các kịch bản phát triển năng lượng. Bạn cũng có thể xem xét làm thế nào để mô hình mức qui định trần về phát thải CO2, bao gồm việc xem xét tác động của mức trần phát thải đối với việc lựa chọn công nghệ năng lượng cũng như đối với tổng chi phí của một kịch bản.

Để có thể hoàn thành được các bài tập thực hành này, bạn cần có máy tính Pentium (tốc độ từ 400 MHz trở lên) với dung lượng RAM 256MB hoặc cao hơn. LEAP có thể chạy trên hệ điều hành Windows XP, Vista hay Windows 7. Bạn có thể cần tới bút chì, giấy và máy tính tay.Bài 6 yêu cầu bạn cần sử dụng thêm phần mềm Microsoft Excel.

Bắt đầu làm việc với LEAP

Nếu LEAP đã được cài, bắt đầu LEAP từ thư mục Start/Programs/LEAP. Nếu LEAP chưa được cài, chạy phần mềm cài đặt trực tiếp từ file setup.exe file hoặc tải về và chạy LEAP từ internet (www.tinyurl.com/LEAPDownload) và thực hiện theo các hướng dẫn trên cửa sổ cài đặt. Khi bắt đầu, LEAP sẽ hiển thị một của sổ tiêu đề và sau đó màn hình chính để được hiển thị. Chú ý: Để có thể hoàn thành được các bài tập này bạn cần sử dụng phiên bản LEAP đã được đăng kí bản quyền. Phiên bản thử nghiệm của LEAP không cho phép bạn lưu các dữ liệu và kết quả tính toán. Để biết thêm về việc đăng kí, bạn hãy vào trang web: www.tinyurl.com/LEAPLicensing. Màn hình chính của LEAP bao gồm 8 ‘view’ chính, mỗi phần sẽ cho bạn khai thác các khía cạnh khác nhau của phần mềm. View Bar nằm bên trái của màn hình chính, hiện thị các biểu tượng cho các ‘view’ thành phần. Click vào các biểu tường của View Bar hoặc sử dụng View Menu để thay đổi các ‘view’.

Gợi ý: Nếu bạn sử dụng màn hình có độ phân giải thấp thì bạn có thể ẩn View Bar để có thêm không gian cho các phần khác. Sử dụng danh mục lựa chọn View: View Bar để thực hiện điều này. Khi View Bar được ẩn đi, dùng danh mục View phía dưới các nhánh để chuyển các View khác nhau.

• Mục Analysis View là nơi bạn có thể nhập hay xem dữ liệu và cấu trúc của mô hình và các kịch bản qui hoạch.

• Mục Diagram View sẽ mô tả cho bạn thấy các hệ thống năng lượng mà bạn đang xây dựng dưới dạng biểu đồ.

• Mục Results View là nơi bạn có thể kiểm tra kết quả của các kịch bản dưới bạng bảng hoặc đồ thị.

Để có thêm thông tin về các mục View khác, bạn có thể vào mục Help. The Analysis View

7

Mục Analysis View (hình vẽ phía dưới) bao gồm các phần cấu trúc và dữ liệu cho các kịch bản. Phía bên trái là sơ đồ dạng cây biểu thị cấu trúc dữ liệu, bạn có thể xem hoặc chỉnh sửa các cấu trúc này. Phía bên phải là hai bảng dữ liệu có liên kết với nhau. Phía trên là một bảng để bạn có thể xem hoặc chỉnh sửa số liệu hay tạo ra

quan hệ dữ liệu trong mô hình. Phía dưới là khu vực hiển thị các bảng hay đồ thị biểu diễn các dữ liệu bạn nhập ở phần bên trên. Phía trên bảng dữ liệu là một thanh công cụ là nơi bạn có thể lựa chọn những dữ liệu mà bạn muốn chỉnh sửa. Thanh công cụ phía trên cùng của giao diện cho phép bạn thực hiện các thao tác cơ bản như lưu dữ liệu (saving data), tạo các khu vực mới (creating new areas), và truy cập tới các dạng nhiên liệu phụ trợ, các hệ thống cơ sở dữ liệu tham khảo.

Các phần chính của mục Analysis View (Phân tích) được mô tả chi tiết như dưới đây:

• Cây dữ liệu: Đây là phần các bạn có thể tổ chức các dữ liệu cho cả bên nhu cầu và cung cấp năng lượng. Cấu trúc này hoạt động gần như tương tự với các công cụ trong Windows ví dụ Windows Explorer. Bạn cũng có thể thay đổi tên của các nhánh bằng cách nhấn chuột trực tiếp trên tên cũ và gõ tên mới thay thế. Cấu trúc cũng cho phép bạn thêm hay bớt các nhánh dữ liệu bằng cách sử dụng các biểu tượng +/-. Click chuột phải để mở rộng hay thu hẹp các nhánh.

Cấu trúc dữ liệu

Thay đổi dữ liệu tại đây

Chuyển các mục View tại đây

Nơi xem dữ liệu dưới dạng bảng hoặc đồ thị

Thanh trạng thái: vùng qui hoạch và mục đang hiển thị

Danh mục chính và thanh công cụ cho phép các thao tác cơ bản.

Chọn các kịch bản ở đây

Lựa chọn đơn vị và tỉ lệ tại đây

8

Để chỉnh sửa cây dữ liệu, click chuột phải lên các đối tượng và sử dụng các nút Add ( ), Delete ( ) và Properties ( ). Bạn có thể dị chuyển các nhánh dữ liệu bằng cách dùng chuột click và kéo hoặc bạn có thể copy các phần trong cây dữ liệu bằng cách giữ phím Ctrl rồi click và kéo các nhánh định copy. Cây dữ liệu chứa các loại nhánh khác nhau. Loại của một nhánh phụ thuộc vào dữ liệu bên trong của nó và chúng được biểu thị bằng các biểu tượng khác nhau. Một số loại nhánh dữ liệu được trình bày như dưới đây:

Các nhánh thư mục (Category branches) được sử dụng chủ yếu cho tổ chức

phân cấp các dữ liệu trong cây. Trong phần phân tích nhu cầu năng lượng, các nhánh này chỉ chứa các dữ liệu về mức độ hoạt động và chi phí. Trong phần phân tích về cung cấp năng lượng, các nhánh thư mục được sử dụng để chỉ ra các “modules” về chuyển hóa năng lượng ví dụ như phát điện, khai thác và lọc dầu cũng như là các nhóm về nhiên liệu đầu ra.

Các nhánh công nghệ (Technology branches) bao gồm các thông tin về các

công nghệ tiêu thụ, sản xuất và chuyển hóa năng lượng. Trong phần phân tích năng lượng phía cung, các nhánh này được thể hiện với biểu tượng . Chúng được sử dụng để chỉ ra các quá trình cụ thể với mỗi module chuyển hóa năng lượng (ví dụ như một nhà máy cụ thể trong module phát điện). Trong phần phân tích nhu cầu năng lượng, các nhánh này thể hiện các loại nhiên liệu cụ thể và thường có chỉ số về cường độ năng lượng đi kèm. Các nhánh về công nghệ tiêu thụ năng lượng được thể hiện ở các dạng khác nhau phụ thuộc vào phương pháp phân tích được sử dụng, có là phân tích hoạt động ( ), phân tích dự trữ ( ) và phân tích về vận chuyển ( ). Phương pháp cuối cùng sẽ được mô tả chi tiết trong bài tập 5.

Các nhánh về các giả thiết chính (Key Assumption Branches) là nơi mà bạn

có thể tạo ra các biến độc lập của chính bạn ví dụ như các chỉ số về dân số hay kinh tế vĩ mô. Các biến này có thể được liên kết với các mô tả dữ liệu trong các nhánh khác.

Các nhánh nhiên liệu (Fuel branches) có thể được tìm dưới nhánh dữ liệu về

tài nguyên (Resources tree branch). Chúng cũng có thể xuất hiện ở các Transformation module, thể hiện các nhiên liệu đầu ra (Output Fuels) và nhiên liệu phụ trợ và dự trữ (Auxiliary & Feedstock Fuels) sẽ được tiêu thụ trong module.

Các nhánh về môi trường (Environmental loading branches) thể hiện các

chất ô nhiễm khác nhau được thải ra trong quá trình sản xuất và chuyển hóa năng lượng. Các nhánh này luôn là các nhánh ở mục thấp nhất. Trong phần phân tích nhu cầu tiêu thụ năng lượng, chúng xuất hiện dưới phần các công nghệ trong khi đó ở phần chuyên hóa năng lượng, chúng xuất hiện ở dưới các nhánh nhiên liệu dự trữ và nhiên liệu phụ trợ. Chúng cũng có thể được tạo ra để phân tích phát thải cho các lĩnh vực phi năng lượng.

9

• Bảng dữ liệu (Data Table): Phần Analysis View bao gồm hai cửa sổ phía bên

phải của cây dữ liệu. Cửa sổ phía trên là một bảng nơi mà bạn có thể xem và chỉnh sửa dữ liệu liên quan đến các biến trong mỗi nhánh của cây. Khi bạn click lên những nhánh khác nhau của cây, phần hiển thị dữ liệu sẽ đưa ra dữ liệu liên quan đến các nhánh ở ngay phía dưới. Mỗi hàng trong bảng hiển thị dữ liệu của một nhánh trong cây dữ liệu. Ví dụ, trong mẫu dữ liệu có sẵn, khi chọn đến nhánh “Nhu cầu” (Demand) thì bạn sẽ thấy một danh sách các lĩnh vực sử dụng năng lượng. Nếu bạn chọn dòng “Hộ tiêu dùng” (Households) thì màn hình dữ liệu sẽ hiển thị các thông tin liên quan trong lĩnh vực này.

Ở phần trên của bảng có một loạt các thẻ (tabs) để bạn có thể xem các biến khác nhau của mỗi nhánh. Các thẻ này biến đổi phụ thuộc vào cách bạn tổ chức dữ liệu và phần bạn đang truy cập trên cây dữ liệu. Ví dự, khi đang chỉnh sửa các lĩnh vực tiêu thụ năng lượng, bạn sẽ nhìn thấy các thẻ: Mức độ hoạt động (Activity Level) và Các chi phí phụ tải (Demand Costs); còn nếu đang ở các mức thấp nhất của cây dữ liệu bạn sẽ nhìn thấy thẻ dữ liệu về Cường độ năng lượng cuối cùng (Final Energy Intensity) và Các chỉ số môi trường (Environmental Loading).

• Biểu đồ/Bảng/Ghi chú (Chart/Table/Notes): Phần thấp hơn của cửa sổ dữ liệu sẽ hiển thị dữ liệu đã nhập ở trên dưới dạng bảng. Khi nhìn các biểu đồ, bạn có thể dùng thanh công cụ ở phía bên phải để chỉnh sửa theo ý muốn. Các biểu đồ có thể được hiển thị theo các dạng khác nhau như cột, tròn v.v. và chúng có thể được in hay copy vào các bản báo cáo. Thanh công cụ này cũng cho phép bạn xuất dữ liệu ra dưới dạng file MS Excel hay PowerPoint.

• Hộp lựa chọn kịch bản (Scenario Selection Box): Phía trên của bảng dữ liệu là hộp để lựa chọn kịch bản cần hiển thị dữ liệu. Dữ liệu của Current Accounts là dữ liệu của năm cơ bản mà bạn đã chọn. Các kịch bản khác trong LEAP đều được bắt đầu từ năm cơ bản này. Hộp này cũng cho phép bạn cho quan sát quan hệ kế thừa của các kịch bản với nhau. Trong LEAP, các kịch bản có thể kế thừa các giả thiết của các kịch bản khác. Các kịch bản đều sử dụng các giả thiết đã được xác lập trong Current Accounts. Nói một cách khác, trừ khi bạn nhập dữ liệu cụ thể cho cá biến, các biến này cố định ở giá trị đã được nhập trong Current Accounts.

Để khởi tạo kịch bản mới, click vào nút Manage Scenarios ( ). Khi bạn tạo một kịch bản mới, bạn có thể chỉ định nó được phát triển dựa trên kịch bản nào sẵn có. Trừ khi bạn nhập giá trị mới cho kịch bản vừa tạo, các giá trị trong kịch bản này sẽ lấy giá trị như trong kịch bản gốc mà bạn đã chọn. Các dữ liệu hiển thị có các màu sắc để phân biệt giá trị lấy theo kịch bản gốc (màu đen) hay được nhập mới (màu xanh da trời).

Làm thế nào để có được sự trợ giúp

Chúng tôi cố gắng tạo cho LEAP đơn giản và hiệu quả nhất có thể và mong rằng bạn sẽ không gặp nhiều các trục trặc với phần mềm này. Tuy nhiên, nếu bạn có bất kì câu hỏi hay vấn đề gì liên quan thì hãy thử các bước sau:

10

1. Kiểm tra để chắc chắn bạn đang có phiên bản cập nhật nhất của LEAP. Click vào biểu

tượng trợ giúp (Help) rồi chọn Kiểm tra phiên bản update (Check for Updates feature), nếu phiên bản của bạn chưa phải phiên bản cập nhật nhất thì chương trình sẽ tự động cập nhật phiên bản mới nhất về mấy của bạn. Các dữ liệu bạn đang làm vẫn sẽ được lưu trong phiên bản mới. Mỗi môt phiên bản mới sẽ có một số tính năng mới và các phần sửa các lỗi của phiên bản cũ. Bởi vậy, khi cập nhật phiên bản mới thì có thể bạn sẽ giải quyết được một số vấn đề mà bạn đang gặp. Chú ý rằng mỗi phiên bản mới yêu cầu tải về khoảng 2MB dữ liệu nên bạn phải chắc chắn rằng máy tính của bạn đang được kết nối mạng để có thể hoàn thành quá trình tải dữ liệu. bạn cũng có thể tải phiên bản mới nhất của LEAP trên trang web của LEAP theo địa chỉ: www.tinyurl.com/LEAPDownload.

2. Tiếp theo, bạn có thể kiểm tra các tài liệu có sẵn trong trang web COMMEND. Hai

nguồn tài liệu tốt nhất có thể tham khảo đó là Hướng dẫn sử dụng LEAP (có trong phần Help của phần mềm LEAP khi bạn cài ra máy) và diễn đàn thảo luận của LEAP (như trong đường link dưới đây). Rất nhiều câu hỏi có thể được giải quyết thông qua việc tìm kiếm trong hai nguồn tài liệu trên. Hướng dẫn sử dụng LEAP: www.tinyurl.com/LEAPUserGuide Diễn đàn thảo luận LEAP: www.tinyurl.com/LEAPDiscussion

3. Nếu bạn vẫn không thể tìm được câu trả lời cho câu hỏi của bạn, bạn có thể tạo một

câu hỏi mới trên diễn đàn và tất cả những người sử dụng LEAP sẽ được mời để tham gia thảo luận về câu hỏi của bạn.

4. Nếu bạn gặp các vấn đề về cài đặt hay hoạt động của LEAP, bạn có thể điền vào phiếu Báo cáo lỗi của LEAP (trong đường link phía dưới) và gửi email tới địa chỉ: leap@sei-us.org. www.tinyurl.com/LEAPProblemReport

11

5.

Exercise 1: Giới thiệu về LEAP

1.1 Tổng quan về Freedonia

Nhằm mục đích minh họa cho việc sử dụng LEAP trong các hoàn cảnh khác nhau, chúng tôi đã xây dựng một bộ dữ liệu trong Freedonia để phản ánh các đặc tính chính của cả các nước phát triển và các nước đang phát triển. Ví dụ, dân cư thành thị trong Freedonia đã được điện khí hóa 100% và có mức sống như ở các OECD, trong khi đó khu vực nông thôn thì có nhiều hạn chế trong việc tiếp cận các dịch vụ năng lượng hiện đại và chủ yếu dựa vài năng lượng sinh khối để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu hàng ngày. Để đơn giản hóa các bài tập và giảm việc lặp lại các dữ liệu, chúng tôi không đưa xết đầy đủ tất cả các lĩnh vực hay mục đích sử dụng năng lượng trong một xã hội thực tế. Ví dụ bài tập 1 chỉ xem xét đến các thiết bị sử dụng năng lượng trong khu vực thành thị và ở khu vực nông thôn, chỉ xét tới các thiết bị điện và hoạt động nấu ăn. Trong bài tập 2, lĩnh vực nông nghiệp không được xem xét đến mà chỉ xét năng lượng trong các tòa nhà thương mại.

1.2 Các thông số cơ bản

Trước khi tiến hành các bài tập, bạn hãy khởi tạo các thông số cơ bản trong LEAP. Các thông số này bao gồm các đơn vị năng lượng chuẩn hay các đơn vị tiền tệ mà bạn sẽ dùng trong quá trình chạy LEAP. Để thực hiện các bài tập, các bạn sẽ tạo một bộ dữ liệu mới có tên là “New Freedonia” và bộ dữ liệu này sẽ có một số dữ liệu đã mặc định trong LEAP (Area: New menu option). Kiểm tra lại mà hình của mục General: Basic Parameters ( ) và nhập năm cơ bản và năm cuối cùng cho quá trình thực hiện qui hoạch. Chọn năm 2010 là năm cơ bản, năm 2011 là năm đầu tiên thực hiện qui hoạch và năm cuối là 2040. Đồng thời chọn năm 2040 là năm mặc định cho các hàm thời gian để tiết kiệm thời gian cho các thao tác nhập số liệu sau này của bạn. Để thực hiện các bài tập, hãy chắc chắn rằng các đơn vị tiền tệ lấy chuẩn là năm 2010 và bắt đầu giảm giá trị từ năm 2011. Trong thẻ Scope của màn hình các thông số cơ bản, bạn có thể để trống mục đến khi bạn thực hiện phân tích phần nhu cầu năng lượng. Tất cả các giá trị khác có thể để các giá trị mặc định của chúng. Chú ý là trong bài tập này, bạn sẽ sử dụng dữ liệu quá khứ của một năm duy nhất là 2010.

12

1.3 Nhu cầu

Bài tập phân tích nhu cầu sơ bộ chỉ xem xét năng lượng được sử dụng trong các hộ gia đình của Freedonia. Bạn sẽ bắt đầu bằng cách phát triển một tập hợp các "Tài khoản hiện tại" (“Current Accounts”) mô tả hiện trạng sử dụng năng lượng của hộ gia đình trong năm gần đây nhất mà dữ liệu có sẵn (ở đây là 2010). Sau đó, bạn sẽ xây dựng một kịch bản "Tham khảo" (“Reference”) để xem xét mức tiêu thụ năng lượng thay đổi như thế nào trong những năm tới với các chính sách không thay đổi. Cuối cùng, bạn sẽ phát triển một kịch bản "Chính sách" (Policy) xem xét làm thế nào để giảm mức tăng trưởng tiêu dùng năng lượng bằng việc đưa ra các biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng.

1.3.1 Cấu trúc dữ liệu

Bước đầu tiên của việc phân tích dữ liệu đó là thiết kế cấu trúc dữ liệu. Cấu trúc này sẽ xác định các công nghệ kỹ thuật, các chính sách và các biện pháp thay thế mà bạn có thể phân tích. Cấu trúc này phụ thuộc vào thông tin mà bạn thu thập (dữ liệu và các giả thiết) và các quan hệ của chúng mà bạn đưa ra. Ví dụ, bạn có thể xem xét xem bạn có muốn bao gồm các chi nhánh cho tất cả hộ tiêu thụ cuối cùng có thể hay chỉ cho các nhóm tiêu thụ năng lượng chính ở khu vực dân cư. Bạn có thể xem xét liệu cường độ năng lượng dân cư cần được xác định trên bình quân đầu người hay trên hộ gia đình mỗi, hoặc bạn có thể xem xét xem nhu cầu năng lượng là một hàm trực tiếp theo thu nhập hoặc giá cả. (Trong bài tập đơn giản này, bạn không cần phải bao gồm những yếu tố này). Trước khi sử dụng phần mềm, rất cần thiết để lập phương thức mà bạn sẽ nhập dữ liệu vào chương trình. Đọc mô tả sau đây của dữ liệu có liên quan (trong phần 1.3.2 đến 1.3.3) để có được một ý tưởng về các loại cấu trúc dữ liệu khả thi. Lưu ý rằng có nhiều hơn một chi nhánh cấu trúc có thể được tạo ra với các dữ liệu được cung cấp. Phác thảo cấu trúc dữ liệu trước khi nhập vào LEAP là một ý tưởng tốt để. Sử dụng khoảng trống dưới đây để phác họa ý tưởng của bạn. Nếu bạn đang làm việc như một phần của một khóa học đào tạo, thảo luận về phác thảo đầu tiên của bạn với người hướng dẫn của bạn và sửa lại bản vẽ của bạn nếu cần thiết.

13

Phác thảo đầu tiên của phần nhu cầu

Phác họa thứ hai của phần nhu cầu

14

Sau khi đọc qua các phần sau đây và hoàn thiện một bản phác thảo của phần nhu cầu, bây giờ bạn nên đã sẵn sàng để tạo ra một cấu trúc dữ liệu phần nhu cầu trong LEAP để mô tả cấu trúc dữ liệu trong phần nhu cầu năng lượng trong hộ gia đình trong Freedonia.

Gợi ý: Hãy chắc chắn rằng bạn đã chọn phần Analysis view trong phần View Bar trước khi tiếp tục và chắc chắn rằng bạn đã chọn Tài khoản hiện tại (Current Accounts) trong hộp lựa chọn kịch bản. Lưu ý rằng bạn chỉ có thể thay đổi cấu trúc của cây dữ liệu (và cũng chọn các hệ số, nhiên liệu và các đơn vị) khi chỉnh sửa Tài khoản dữ liệu hiện tại (Current Accounts data).

Tạo cấu trúc dữ liệu bằng cách sử dụng các nút Add ( ), Delete ( ) and Properties ( ) có sẵn, hoặc bằng cách nhấp chuột phải vào các nhánh, hoặc trên Tree Menu. Trong bài tập này, bạn sẽ tạo ra các ngành khác nhau, các đơn sử dụng vị cuối cùng, và các thiết bị bên dưới nhánh "Hộ gia đình" (Household), và bạn bây giờ có thể bỏ qua các chi nhánh nhu cầu khác như: Giao thông, Công nghiệp, vv ... Hãy nhớ rằng cấp độ trên cùng của các nhánh là các nhóm ( ), trong khi các mức thấp hơn là các dạng công nghệ ( ), nơi bạn có thể chọn loại nhiên liệu và cường độ năng lượng.

1.3.2 Các tài khoản hiện tại (Current Accounts)

Trong năm 2010, Freedonia có khoảng 40 triệu dân số sống trong khoảng 8 triệu hộ gia đình, trong đó 30% sống trong các vùng đô thị. Các dữ liệu chính được cho ra như dưới đây: Các hộ gia đình thành thị

• Tất cả các hộ gia đình ở khu vực thành thị trong Freedonia đều kết nối với lưới điện. Trong các hộ gia đình này, điện được sử dụng cho chiếu sáng và các mục đích khác.

• 95% các hộ có tủ lạnh, trung bình mỗi tủ lạnh tiêu thụ khoảng 500 kWh mỗi năm. • Trung bình mỗi năm, mỗi hộ gia đình tiêu thụ khoảng 400 kWh cho chiếu sáng. • Các thiết bị khác các thiết bị nghe nhìn, quạt, v.v… hàng năm tiêu thụ khoảng 800

kWh ở các gia đình thành thị. • 30% of cư dân thành thị của Freedonia sử dụng bếp điện để nấu ăn, số còn lại sử dụng

bếp ga. Mỗi hộ dân chỉ sử dụng một loại bếp để nấu ăn. • Cường độ năng lượng hàng năm của bếp điện là 400 kWh, của bếp ga là 60 mét khối

đối mỗi hộ gia đình.

Gợi ý 11: Nói chung bạn có thể nhập các dữ liệu trên như những giá trị đơn giản vào cột “Expression” trong phần Current Accounts. Trong cột tỉ lệ và đơn vị, lựa chọn các đơn vị cho phần mức độ hoạt động và cường độ năng lượng cho mỗi nhánh (cột tỉ lệ có thể bỏ trống). Nếu bạn chọn “shares”cho phần đơn vị của loại bếp (điện hoặc ga) thì bạn chỉ cần điền giá trị phần trăm vào cột giá trị của bếp điện và đối với bếp ga thì điền “Remainder(100)”. LEAP sẽ dùng các giá trị này để tính số lượng hộ gia đình dử dụng bếp ga.

Gợi ý 2: Khi lựa chọn đơn vị cho các mức độ hoạt động, cần lựa chọn caant thận giữa “saturations” và “shares”. “Share” chỉ nên lựa chọn cho khi các

15

mức độ hoạt động của các nhánh yêu cầu tổng cộng lại bằng 100% như trường hợp bếp điện và bếp ga như ở trên. Để tránh lỗi khi chạy phần mềm, chỉ dùng “saturations” đối với các nhánh mà mức độ hoạt động tiêu không cần thiết phải lên tới 100% như trường hợp đối với tủ lạnh trong các hộ gia đình.

Các hộ gia đình ở nông thôn

• Thông tin về các loại bếp dùng cho nấu ăn của các hộ dân ở khu vực nông thôn cho trong bảng dưới đây:

Gợi ý: Nếu bạn tạo hai nhánh: một nhánh cho các hộ kết nối lưới điện và một cho các hộ chưa có điện lưới thì bạn có thể điền dữ liệu trên đây một lần rồi copy và dán xuống nhánh phía dưới. Thực hiện bằng cách giữ phím Ctrl rồi kéo thả các nhánh cần copy. Bạn cũng có thể dùng các phím Ctrl-C và Ctrl-V.

• Chỉ 25% số lượng hộ dân ở vùng nông thôn kết nối lưới điện. • 20% các hộ có điện lưới ở nông thôn sử dụng tủ lạnh và trung bình hàng năm mỗi hộ

tiêu thụ 500 kWh cho tủ lạnh. • Tất cả các hộ có điện lưới đều sử dụng điện để chiếu sáng với lượng tiêu thụ khoảng

335 kWh mỗi hộ hàng năm, khoảng 20% trong số những hộ này sử dụng thêm đèn dầu với lượng dầu tiêu thụ hàng năm là 10 lít.

Gợi ý: Sử “saturation” trong cột mức độ hoạt động vì các hộ gia đình có thể sở hữu nhiều hơn một thiết bị chiếu sáng.

• Các thiết bị điện khác như tivi, đài hay quạt tiêu thụ hết khoảng 11 kWh mỗi năm ở mỗi hộ.

• Các hộ chưa có điện sử dụng đèn dầu với mức tiêu thụ dầu hàng năm của mỗi hộ vào khoảng 69 lít.

Gợi ý: Đến đây bạn nên lưu dữ liệu đã nhập trước khi tiếp tục thực hiện bài tập. Thực hiện lưu bằng cách click chuột lên biểu tượng lưu hoặc chọn Areas: Save. Bạn cũng nên thực hiện động tác này thường xuyên.

Bếp nấu ăn ở khu vực nông thôn trong Freedonia % Tỉ lệ hộ Mức sử dụng mỗi dân hộ dân Bếp than 30% 166 Kg Bếp khí hóa lỏng 15% 59 Kg Củi 55% 525 Kg

16

1.3.3 Kịch bản tham khảo

Đến đây bạn sẽ tạo một kịch bản đầu tiên để phân tích sự phát triển của nhu cầu năng lượng của các hộ gia đình trong tương lại ở kịch bản tham khảo (Reference scenario). Click vào nút Quản lý các kịch bản (Manage Scenarios) ( ) và thực hiện thao tác tạo kịch bản đầu tiên trên cửa sổ Scenario Manager. Đặt tên kịch bản này là “Reference” và viết tắt là “REF”. Sau đó có thể viết một đoạn ngắn gọn để giải thích về kịch bản này. Tắt cửa sổ quản lý các kịch bản đi và nếu cần thiết có thể chọn kịch bản này hộp lựa chọn ở phía trên của màn hình. Bây giờ bạn có thể điền các giả thiết và các dữ liệu dự báo của Freedonia như mô tả dưới đây.

Gợi ý: Nếu bạn muốn tạo thêm nhánh hay sửa dữ liệu của năm cơ bản, bạn có thể quay lại phần Current Accounts.

Đầu tiên hãy nhập dữ liệu về dự báo thay đổi về dân số xẩy ra trong Freedonia. Số lượng hộ dân cư tăng 3% mỗi năm từ con số 8 triệu vào năm 2010.

Gợi ý: Để điền tốc độ phát triển, nhấn phím Ctrl-G hoặc click nút ở phần “expression” và chọn “Growth Rate” (tốc độ tăng trưởng) (bạn phải không ở kịch bản Current Accounts để nhìn thấy tính năng này). Bạn có thể nhập “Growth(3%)” trực tiếp vào phần Expression.

Hộ gia đình thành thị

• Năm 2040, 45% hộ dân của Freedonia sẽ sinh sống trong những khu vực thành thị.

Gợi ý: Đây là một ví dụ về một tình trạng phổ biến trong LEAP khi mà bạn chỉ đưa ra vài dữ liệ cho cả quá trình phát triển (năm 2010 và 2040) và sau đó LEAP sẽ nội suy giá trị các năm khác ở trong khoảng thời gian thực hiện qui hoạch. Bạn có thể nhập dữ liệu nội dung theo vài cách khác nhau. Đơn giản nhất là nhấn nút ở phía cuối phần Expression và chọn giá trị năm cuối (End Year Value) là 45. Sau đó bạn chỉ cần click OK. Bạn cũng có thể nhập trực tiếp hàm “interp” vào trong phần Expression như sau: “Interp(2040, 45)”

• Số lượng sử dụng bếp điện vào năm 2040 sẽ là 55%. • Cường độ năng lượng của các bếp điện và ga sẽ giảm khoảng 0.5% mỗi năm do thực

hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng cũng như sự phát triển của các công nghệ mới.

• Do thu nhập tăng, các hộ dân sẽ mua các thiết bị điện cỡ lớn nhiều hơn, các tủ lạnh sẽ tiêu thụ khoảng 600 kWh mỗi năm ở mỗi hộ dân.

• Tương tự như vậy, các thiết bị chiếu sáng sẽ tiêu thụ khoảng 500 kWh điện mỗi năm ở mỗi hộ dân.

• Việc sử dụng các thiết bị điện khác cũng tăng nhanh chóng, khoảng 2% mỗi năm.

Gợi ý: Để diễn đạt sự giảm, chỉ cần nhập giá trị âm vào trong các vị trí theo yêu cầu.

17

Các hộ gia đình nông thôn

• Tốc độ điện khí hóa nhanh sẽ đưa số hộ dân có điện lưới ở nông thôn lên 28% vào năm 2020 và 50% năm 2040.

• Mức độ sử dụng năng lượng cho chiếu sáng sẽ tăng 1% mỗi năm. • Tỉ lệ hộ dân có điện lưới có tủ lạnh sẽ tăng lên 40% vào năm 2020 và 66% năm 2040. • Năm 2040, 55% số hộ dân sử dụng bếp khí hóa lỏng và 25% sử dụng bếp than. Số còn

lại dùng bếp củi.

Gợi ý: Lưu dữ liệu bạn vừa nhập trước khi làm tiếp, nhấn vào nút lưu ( ).

1.3.4 Xem kết quả

Click vào Results view để xem kết quả của kịch bản tham khảo (Reference scenario) dưới dạng bảng hoặc đồ thị.

Để xem kết quả theo yêu cầu/mục đích của bạn:

18

Nhu cầu năng lượng theo nhánh (triệu GJ)

• Trên đồ thị, sẽ dụng các hộp lựa chọn để chọn các dạng dữ liệu mà bạn muốn xem kết quả trên trục X và phần mô tả (legend) của đồ thị. Thông thường thì bạn chọn đơn vị năm trên trục X và loại nhiên liệu hay nhánh trên phần legend (xem hình ở trên).

• Trên thanh công cụ phía trên của đồ thị, lựa chọn: Show: “Demand: Energy Demand Final Units” (Nhu cầu: Đơn vị năng lượng cuối cùng) sau đó lựa chọn các nhánh mà bạn muốn xem kết quả. Click vào nhánh “Demand” để hiển thị tổng nhu cầu năng lượng của Freedonia.

• Sử dụng phần “units” của hộp lựa chọn trên trục Y để thay đổi đơn vị của các dữ liệu/kết quả hiển thị. Bạn cũng có thể sử dụng các lựa chọn khác trên thanh công cụ phía bên phải của đồ thị ví dụ thay đổi dạng đồ thị thành dạng vùng, đường, tròn, v.v..

• Khi bạn có một đồ thị, click vào thẻ Table (bảng) để nhìn các số liệu dưới dạng bảng. Bạn cũng có thể lưu các cấu hình của đồ thị để sử dụng trong tương lai bằng cách lưu vào phần các đồ thị hay sử dụng (“Favorite” chart) (click vào mục Favorites). Mục này hoạt động cũng giống như chức năng Favorite/Bookmark trên các trình duyệt trên internet.

Bây giờ bạn có thể so sánh kết quả dự báo nhu cầu với các bảng và đồ thị dưới đây. Điều chỉnh dữ liệu nếu có sai sót. (Bỏ qua sự khác biệt khoảng 1% giữa các kết quả). Gợi ý: Luôn phải hiệu chỉnh Current Accounts trước khi sửa các lỗi trong các năm tương lai. Nhu cầu năng lượng theo loại nhiên liệu (triệu GJ) Fuels 2010 2040 Charcoal 8.1 12.8 Electricity 18.3 109.6 Kerosene 10.6 13.7 LPG 2.3 16.4 Natural Gas 3.4 6.9 Wood 25.1 17.4 Total 67.8 176.8

Branches 2010 2040 Urban (all electrified) 19.0 99.3 Refrigeration 4.1 17.9 Cooking 4.5 12.9 Electricity 1.0 6.0

Natural gas 3.4 6.9 Lighting 3.5 15.7 Other Uses 6.9 52.8 Rural 48.8 77.5 Electrified 11.7 40.8 Refrigeration 0.5 6.3 Cooking 8.9 23.3 Charcoal 2.0 6.4 Wood 6.3 8.7 LPG 0.6 8.2 Lighting 1.8 9.1 Electric 1.7 8.7 Kerosene 0.1 0.4 Other Uses 0.6 2.1 Unelectrified 37.1 36.7 Cooking 26.6 23.3 Charcoal 6.0 6.4 Wood 18.8 8.7 LPG 1.8 8.2 Lighting 10.5 13.4 Total Households 67.8 176.8

19

Nhu cầu năng lượng theo dạng nhiên liệu (triệu GJ)

20

1.4 Chuyển hóa năng lượng

Phần chuyển hóa năng lượng sử dụng các nhánh đặc biệt gọi là các mô-đun để mô hình các lĩnh vực cung cấp và chuyển hóa năng lượng chẳng hạn như phát điện, lọc dầu hay khai thác than. Mỗi một mô-đun sẽ bao gồm một hay nhiều hơn một các quá trình mà mỗi quá trình thể hiện một công nghệ độc riêng biệt, chẳng hạn như một loại nhà máy điện hay nhà máy lọc dầu cụ thể, và sản xuất một hay nhiều loại nhiên liệu đầu ra. Hình dưới đây thể hiện cấu trúc của một mô-đun: Cấu trúc mô-đun LEAP

OutputFuel

OutputFuel

OutputFuel

OutputFuel

ModuleDispatch

Process(efficiency)

Co-ProductFuel (e.g Heat)

Feedstock Fuel

Feedstock Fuel

Process(efficiency)

Feedstock Fuel

Feedstock Fuel

Process(efficiency)

Feedstock Fuel

Feedstock Fuel

Process(efficiency)

Feedstock Fuel

Feedstock Fuel

Process(efficiency)

Feedstock Fuel

Feedstock Fuel

OutputFuel

Auxiliary Fuel Use

Auxiliary Fuel Use

Trong bài tập này bạn sẽ phá triển một mô-đun đơn giản hóa của hệ thống truyền tải và phát điện trong Freedonia. Mô-đun này sẽ là nền tảng để xây dựng một mô-đun chi tiết và thực tế hơn trong bài tập 3. Trở lại màn hình các thông số cơ bản (General: Basic Parameters ( ) và lựa chọn thẻ Transformation & Resources vì bây giờ bạn sẽ nhập dữ liệu cho các mô-đun trong phần Chuyển hóa năng lượng (Transformation).

21

1.4.1 Truyền tải và phân phối

Bạn sẽ bắt đầu thêm một mô-đun đơn giản thể hiện điện năng, tổn thất truyền tải và phân phối (T&D) và tổn thất trên đường ống dẫn khí. Trong năm cơ sở 2010, tổn thất điện năng trên hệ thống truyền tải và phân phối lên tới 15% tổng sản lượng điện sản xuất cả năm. Trong kịch bản tham khảo, tỉ lệ này được dự báo sẽ giảm xuống còn 12% vào năm 2040. Tổn thất khí trên đường ống dẫn là 2% vào năm 2010 và sẽ giảm xuống còn 1.5% vào năm 2040 trong cùng kịch bản. Để khởi tạo một mô-đun, click chuột phải vào nhánh Transformatrion và chọn Add ( ). Trên cửa sổ hiển thị đặc tính (Module properties screen) của mô-đun như hình vẽ phía trên, điền tên “Transmission and Distribution” vào ô đầu tiên kế bên từ Name. Dùng các ô dánh dấu để thể hiện các loại dữ liệu mà bạn có ý định nhập vào trong mô-đun. Lựa chọn đặc tính “simple, non-dispatched module” (mô-đun đơn giản, không điều độ) và sau đó lựa chọn mục Losses (tổn thất) trong phần “Enter efficiency data as” trong phía dưới của cửa sổ đang hiển thị. Khi bạn click “OK” thì mô-đun sẽ được đưa thêm vào trong cây cấu trúc dữ liệu. Click vào nhánh vừa khởi tạo, bạn sẽ nhìn thấy một nhánh bên dưới có tên là Processes. Click vào nhánh này và tạo một “process” mới với “Electricity”. Chọn nhiên liệu dự trữ (the feedstock fuel) là điện (electricity) và sau đó điền tỉ lệ tổn thất điện năng vào trong thẻ Energy Losses. Lặp lại các bước tương tự để tạo một “process” mới cho khí tự nhiên và không quên điền dữ liệu về tổn thất khí trên đường ống.

Gợi ý: Sử dụng các đắc tính như trong phần phụ tải để điền các số liệu cần thiết trong khoảng thời gian qui hoạch: chuyển tới kịch bản tham khảo (Reference scenario) và sử dụng hàm Interp để nhập các số liệu về tổn thất điện năng trong giai đoạn qui hoạch.

22

1.4.2 Sản xuất điện

Tiếp theo bạn sẽ mô phỏng qua trình sản xuất điện trong Freedonia. Mô-đun “Electricity Generation” (Sản xuất điện) đã có sẵn trong phần mềm nên bạn không cần phải khởi tạo thêm. Hãy chắc chắn rằng mô-đun này (the Electricity Generation module) xuất hiện dưới mô-đun Truyền tải và Phân phối (the Transmission and Distribution module) trong danh sách các mô-đun trong LEAP. Bạn có thể dùng các nút lên ( ) và xuống ( ) để có thể sắp xếp lại thứ tự các mô-đun. Và để sắp xếp lại các mô-đun, bạn cần chuyển sang Current Accounts trước khi tiến hành. Thứ tự của các mô-đun thể hiện dòng chảy của các nguồn năng lượng từ năng lượng sơ cấp/khai thác (phía dưới cùng danh sách) tới người sử dụng cuối cùng (phía trên cùng danh sách). Điện năng phải được sản xuất ra trước khi truyền tải và phân phối. Tương tự như vậy, hoạt động khai thác than, nhằm phục vụ cho phát điện, phải được đặt phía dưới nhánh sản xuất điện. Cần chắc chắn ràng bạn chọn đúng các đặc tính (properties ) cho mô-đun phát điện (Electricity Generation module) như hình vẽ phía trên. Vì bạn sẽ phải nhập các dữ liệu về công suất (capacities), chi phí (costs), hiệu suất (efficiencies), và đồ thị phụ tải của hệ thống (system load curve) nên chú ý đánh dấu vào các mục đó trong bảng đặc tính như trong hình vẽ trên. Bây giờ bạn tạo ra 3 quá trình thể hiện các loại nhà máy phát điện có trong vùng. Thông tin của các nhà máy được cho như bảng phía dưới.

Exogenous Merit MaximumPlant Type Capacity (MW) Efficiency (%) Order Availability (%)Coal Steam 1000 30 1 (base) 70Hydro 500 100 1 (base) 70Diesel Combustion Turbines 800 25 2 (peak) 80 Trong bài tập này, bạn sẽ mô phỏng hoạt động của các nhà máy theo cách đặc biệt vì bạn đã có dữ liệu về hoạt động của năm cơ sở. Trong các năm tiếp theo, bạn sẽ phải đặt ra các qui luật điều độ cho các nhà máy để LEAP có thể thực hiện được công tác điều độ các nhà máy. Ở đây chúng ta sẽ sử dụng phương thức điều độ “merit order”. Để có thể sử dụng được loại mô phỏng này, bạn cần thiết lập một vài biến quá trình trong Current Accounts. Đầu tiên, cần điền 2011 vào ô First Simulation Year (năm mô phỏng đầu tiên, là năm kế tiếp năm cơ sở). Tiếp đó chọn “MeritOrder” cho phần Process Dispatch Rules (luật điều độ quá trình) cho tất cả các quá trình. Các luật điều độ này sẽ được áp dụng

23

từ năm 2011 trở đi. Bạn có thể chọn luật điều độ từ danh sách có sẵn khi click vào nút ở phía cuối của hộp expression. Trong năm cơ sở, tổng sản lượng điện sản xuất ra là 5970 GWh. 29% trong số đó từ các nhà máy thủy điện, 15% từ các máy phát diesel và phần còn lại từ các nhà máy điện than.

Gợi ý: Nhập công thức 0.29*5970 để mô tả sản lượng điện phát năm cơ sở của các nhà máy thủy điện. Tương tự như vậy đối với các tổ máy diesel và nhập hàm Remainder(5970) để đưa số liệu của nhà máy than vào trong phần mềm.

Hệ thống điện hoạt động với mức dự phòng biên tối thiểu là 35%. Điền con số này vào trong nhánh Sản xuất điện (Electricity Generation branch). Bạn cũng cần phải xác định dạng phụ tải của hệ thống nhằm mô tả sự thay đổi của nhu cầu điện năng từng giờ trong mỗi năm. Để nhập số liệu cho phần này, bạn thực hiện theo ba bước như dưới đây:

1. Đầu tiên là phân chia 1 năm ra thành các khoảng thời gian (time slices) trong mục General: Time Slices screen. Dùng nút cài đặt (setup button) để tạo ra chín khoảng thời gian như trong hình vẽ phía bên phải.

Các khoảng thời gian vừa tạo ra sẽ có dạng như dưới đây:

24

2. Tiếp theo, bạn cần tạo ra đồ thị phụ tải cho một năm với các giá trị xác định cho mỗi khoảng thời gian. Bạn vào mục General: Yearly Shapes screen (xem hình phía dưới) và nhập dạng phụ tải đỉnh (Peak Load Shape) cho toàn bộ hệ thống. Điền các giá trị như trong bảng phía dưới.

Gợi ý: Giá trị ở giờ 0 luôn mặc định là 100% nên bạn không cần phải điền vào. Chú ý là bạn phải điền giá trị nhỏ nhất là 10% trong hộp Cực tiểu (Minimum box) ở phía dưới cùng của cửa sổ, tương ứng với giờ thứ 8760.

3. Cuối cùng, trở lại cửa sổ Analysis View screen và chọn Current Accounts. Bây giờ

bạn tạo một đường link tới phần hình dạng phụ tải trong phần biến Phụ tải đỉnh của hệ thống (System Peak Load Shape variable) ở nhánh sản xuất điện (Electricity Generation branch). Cách dễ nhất để thực hiện điều này là click vào nút ở phần expression field và chọn Dạng phụ tải năm (Yearly Shape: System Load Curve option).

Gợi ý: Nếu bạn không thấy có phần Dạng phụ tải đỉnh hệ thống (System Peak Load Shape), bạn có thể tới mục General: Basic Parameters: Loads screen và kiểm tra xem bạn đã chọn and “Load Shape for Entire System (Entered as % of Peak Generation”) hay chưa. Nếu chưa bạn cần click vào lựa chọn này.

Cần điền phụ tải Đỉnh!(Peak load shape)

25

1.4.2.1 Kịch bản tham khảo Bạn có thể nhập số liệu dự báo về sự thay đổi hệ thống nguồn phát trong những năm tương lai ở trong kịch bản tham khảo này.

• Không có nhà máy mới nào đang được xây dựng ở Freedonia. • Trong kịch bản tham khảo, các nhà máy than hiện tại sẽ dừng hoạt động trong thời

gian tới theo lịch trình như sau: một số nhà máy có tổng công suất là 500 MW sẽ dừng năm 2020, một lượng công suất tương tự cũng sẽ phải dừng hoạt động năm 2030.

Gợi ý: Sử dụng hàm BaseYearValue (giá trị năm cơ sở) để diễn tả quá trình này. Ta sẽ có hàm biểu diễn cuối cùng như sau: Step(2020, BaseYearValue-500, 2030, BaseYearValue-1000). Khi nhập các giá trị công suất xác định vào trong hệ thống (hiện tại, tương lai,…) thì bạn cần sử dụng thẻ Exogenous Capacity.

• Trong tương lai, để đáp ứng nhu cầu phụ tải và thay thế các nhà máy cũ, các nhà máy

điện mới bao gồm các nhà máy điện đốt than chạy nền (500 MW, hiệu suất nhiệt là 35%) và các tuabin dầu chạy đỉnh (300 MW, hiệu suất nhiệt là 30%). Cả hai loại nhà máy này có tuổi thọ là 30 năm và độ sẵn sàng lớn nhất (maximum availability) là 80%.

Gợi ý: Trước tiên hãy nhập tên nhà máy mới vào phần Current accounts. Sử dụng nút để nhập thêm một quá trình (process) trong danh sách các quá trình của cây dữ liệu (the list of processes in the tree). Tiếp theo đó, nhập thông tin về công suất phát theo kế hoạch (endogenous capacity) trong thẻ Endogenous Capacity ở trong kịch bản tham khảo (the Reference Scenario). Chú ý để chế độ điều độ các quá trình là merit order. Các thông tin chi tiết về exogenous và endogenous capacity, xin vui long tham khảo phần Trợ giúp (Help) trong LEAP: Help: Contents.

Sử dụng Diagram View (chọn từ View bar) để xem lại các dòng chảy năng lượng trong hệ thống nguồn điện mà

bạn vừa khởi tạo. Phần sơ đồ này biểu hiện các mô-đun mà bạn vừa khởi tạo. Click đúp vào mô-đun phát điện và kiểm tra xem biểu đồ cho ra có giống với biểu đồ đang nằm phía bên phải hay không? Nếu nó trông không giống thì cần phải xem lại phần nhập và xử lý số liệu trong mỗi mô-đun và các quá trình.

26

1.4.3 Xem các kết quả

Click lên mục Results View để xem các kết quả của kịch bản tham khảo (Reference scenario). Chọn mục/nhánh Transformation: Electricity Generation và xem các kết quả theo từng nhóm dữ liệu như công suất, sản lượng điện phát hay các dự trữ biên của hệ thống. So sánh kết quả của bạn với các bảng và đồ thị như

phía dưới.

Electricity Generation in Freedonia: Reference Scenario

Chú ý: base year (năm cơ sở) = 5,970 GWh, 2040 = 34,583 GWh Gợi ý: Để có thể xem được đồ thì này, click lên mục Processes phía dưới mô-đun Electricity Generation trên cây dữ liệu, sau đó chọn Show: Transformation: Outputs. Tiếp đó, lựa chọn năm (Selected Years) trên trục X và chọn xem dữ liệu 2 năm một cho phần kết quả. Trên phần chú thích của đồ thị, chọn mục tất cả các nhánh (All Branches). Sử dụng thanh công cụ của đồ thị phía bên phải màn hình để chọn loại đồ thị cột xếp chồng. Cuối cùng thì bạn chắc chắn đơn vị của đồ thị trên trục Y là GWh (Gigawatt-hours). Để lưu tất cả các đặc tính này cho việc hiển thị các kết quả sau này, bạn click vào mục Favorites và chọn “Save Chart as Favorite”.

27

Electricity Generation Capacity (MW)

Notes: base year = 2300 MW, 2040 =11,400 MW Actual Reserve Margin (%) Power Dispatched in 2040 (MW)

28

1.5 Phát thải

Bạn sẽ dùng LEAP để ước lượng lượng phát thải trong kịch bản tham khảo. Để thực hiện điều này, bạn cần trở lại mục Analysis View và

vào mục General: Basic Parameters rồi chuyển sang thẻ Energy Sector Environmental Loadings. Bây giờ bạn chọn Current Accounts and và tạo các đường dẫn (links) giữa mỗi nhánh công nghệ liên quan (được đánh dấu bởi biểu tượng ( ) và các công nghệ tương tự (hoặc gần giống nhất) trong mục Cơ sở dữ liệu về công nghệ và môi trường (Technology and Environmental Database _TED). Bạn có thể tạo các đường dẫn tới dữ liệu trong TED bằng cách chọn thẻ Environmental Loading, sau đó click nút TED ( ). Một hộp lựa chọn sẽ hiển thị ra như hình bên phải. Trong bài tập này, bạn sẽ sử dụng các hệ số phát thải mặc định được tính toán bởi Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (the Intergovernmental Panel on Climate Change _IPCC). Để tạo các đường dẫn, click lên một nhánh kỹ thuật và chọn thẻ Environment trên cửa sổ dữ liệu. Tiếp đó, cho mỗi một công nghệ sử dụng hay phát điện, cần chọn một loại công nghệ tương ứng mặc định trong IPCC Tier, sử dụng bảng lựa chọn công nghệ TED như ở phía trên. Cần chắc chắn rằng các nhiên liệu đầu vào của các công nghệ trong TED phải tương tự như nhiên liệu đầu vào sử dụng trong các công nghệ mà LEAP đang sử dụng. Trong một số trường hợp, IPCC tier 1 không bao gồm các nhiên liệu mà bạn đang cho LEAP mô phỏng, bạn cần lựa chọn một nhiên liệu có đặc tính gần nhất, ví dụ như “Oil Residential” trong danh mục của IPCC có thể liên kết với nhiên liệu “Kerosene Lighting” trong LEAP. Bạn KHÔNG cần đưa thêm dữ liệu môi trường cho bất cứ thiết bị tiêu thụ điện nào, ví dụ như tủ lạnh hay chiếu sáng, vì tác động phát thải của chúng đã được tính ở phía đầu phát điện tại các nhà máy.

29

1.5.1 Xem kết quả

Click lên Results View để xem các kết quả môi trường trong kịch bản tham khảo (the Reference scenario). Click lên nhánh trên cùng “Freedonia” và chọn mục Environment: Global Warming Potential (các khí gây hiệu ứng nhà kính). So sánh các kêt quả của bạn với các kết quả trong hình vẽ phía dưới. Kiểm tra

thêm các kết quả phát thải của các khí không gây hiệu ứng nhà kính khác như sulfur and nitrogen oxides. Global Warming Potential of Emissions from Freedonia Reference Scenario (all greenhouse gases)

Note: Base Year = 6.1, 2030 = 33.9 Million Tonnes CO2 EQ.

30

1.6 Kịch bản thứ 2: Quản lý nhu cầu năng lượng (Demand-Side-Management)

Bạn sẽ xây dựng kịch bản thứ hai để khai thác tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong khu vực Freedonia. Sử dụng nút Manage Scenarios ( ) và lựa chọn màn hình quản lý kịch bản (Scenario Manager) để tạo thêm kich bản mới phía dưới kịch bản tham khảo. Như vậy, LEAP sẽ ngầm hiểu rằng các đặc tính của kịch bản tham khảo sẽ được suer dụng trong kịch bản mới trừ khi bạn thay đổi chúng. Đặt tên kịch bản mới là “Demand Side Management” (Quản lý nhu cầu năng lượng), viết tắt là “DSM”, và đưa thêm giải thích sau ở ô ghi chú (notes) phía dưới: “Efficient lighting, transmission and distribution loss reductions, and electric system load factor improvements.” (tăng hiệu quả năng lượng trong chiếu sáng, giảm tổn thất truyền tải và phân phối, tăng hệ số phụ tải của toàn hệ thống)

Tắt cửa sổ quản lý các kịch bản và chọn kịch bản quản lý nhu cầu năng lượng vừa lập trên màn hình chính. Chỉnh sửa dữ liệu và các giả thiết trong kịch bản này theo các ghi chú dưới đây.

Gợi ý: Lưu ý rằng bạn cần phải ở phần Analysis View để thay đổi các kịch bản. Thay đổi trên view bar để lựa chọn Analysis View nếu bạn đang ở trong mục khác.

Kịch bản DSM bao gồm 4 chính sách sau:

1. Tủ lạnh (Refrigeration): Đưa vào áp dụng 4 tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng với kỳ vọng sẽ giảm cường độ năng lượng trong sử dụng tủ lạnh ở khu vực thành thị khoảng 5% vào năm 2020 so với giá trị hiện tại trong Current Accounts và khoảng 20% vào năm 2040. Tuy nhiên, ở khu vực nông thôn, chỉ số cường độ năng lượng này không đổi.

Gợi ý: Bạn có thể nhập các thông tin này theo các cách sau đây:

• Sử dụng chức năng chuỗi thời gian (time series wizard) và chọn hàm nội suy (interpolation) và nhập các giá trị của cường độ năng lượng cho tủ lạnh cho các năm trong tương lai (bạn tự tính theo dữ liệu đã cho) hoặc

• Nhập các công thức diễn tả mức độ giảm cường độ năng lượng để LEAP sẽ tính toán cho bạn, ví dụ như Interp(2020, BaseYearValue * 0.95, 2040, BaseYearValue * 0.8)

31

2. Chiếu sáng: Một loạt các tiêu chuẩn mới về chiếu sáng và các chương trình về tiết kiệm năng lượng được kỳ vọng sẽ giảm cường độ năng lượng trong chiếu sáng ở lhu vực thành thị 1% một năm (-1%/năm), và ở khu vực nông thôn sẽ giảm mức độ tăng của cường độ năng lượng trong chiếu sáng từ 1% (trong kịch bản tham khảo) xuống tới 0.3% một năm (+0.3%/year).

3. Truyền tải và phân phối: Với các chương trình quản lý năng lượng được triển khai,

tổn thất điện năng trong hệ thống lưới điện truyền tải và phân phối được dự báo sẽ giảm xuống còn 12% năm 2025 và 9% năm 2040.

4. Hệ số phụ tải của hệ thống: Đến năm 2040, hệ

số này được dự báo sẽ tăng lên 64%. Chú ý không nhập trực tiếp hệ số này vào trong LEAP mà nhập thông qua việc thay đổi hình dạng của đồ thị phụ tải như ở trong hình phía bên phải.

Gợi ý: Tạo một đồ thị phụ tải năm mới, gọi là “DSM Load Shape” (xem lại phần 1.4.2 để nhớ lại cách tạo). Trong kịch bản DSM, đi tới phần System Peak (phụ tải đỉnh hệ thống) ở phần phát điện và click vào phía bên phải của phần nhập hàm và chọn Yearly Shape cho đường cong phụ tải mà bạn vừa tạo. Đồ thị phía dưới chỉ ra sự thay đổi trong đường cong phụ tải năm 2010 (Current Accounts) đến năm 2040 (DSM load curve).

32

1.6.1 Kết quả của kịch bản DSM

Click lên phần Results View để xem các kết quả của kịch bản DSM. So sánh kết quả của bạn như các kết quả hiển thị trong các đồ thị dưới đây.

Electricity Generation: Reference Scenario Compared to DSM Scenario Electricity Generation (‘000 GWh) Capacity (GW)

Generation (tổng lượng điện phát) in DSM scenario in 2040 = 29,159 GWh. Capacity = 7400 MW.

Gợi ý: Để có đồ thị biểu thị tổng sản lượng điện phát trong phần xem kết quả, cần di chuyển tới mục Show: Transformation: Outputs, và chỉnh các đơn vị và kịch bản giống như trong các đồ thị phía trên. Lưu ý đánh dấu nhánh mà bạn cần xem kết quả (trong trường hợp này bạn cần thấy: “Transformation: Electricity Generation: Processes” được đánh dấu).Chọn xem kết quả 5 năm một trên trục X. Các kết quả chính xác cũng có thể được xem trên bảng kết quả cho mỗi năm.

33

Exercise 2: Nhu cầu Bài thực hành số 2 phát triển thêm các phân tích phụ tải phía nhu cầu, như đã bắt đầu ở trong cuối bài thực hành 1, với 3 lĩnh vực: công nghiệp, vận tải và các tòa nhà thương mại. Sử dụng các thông tin đưa ra trong phần tiếp theo để xây dựng dữ liệu cho các phân tích này.

2.1 Công nghiệp

2.1.1 Current Accounts

Có hai ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều điện trong Freedonia: (1) Sắt thép (iron and steel) và (2) giấy và bột

giấy (paper and pulps). Tất cả các ngành công nghiệp khác được gộp vào thành nhóm duy nhất. Bảng bên phải tóm tắt sản lượng đầu ra của mỗi ngành. Các phân tích về năng lượng trong công nghiệp thường được tính toán dựa theo đơn vị kinh tế (giá trị kinh tế tạo ra) hoặc đơn vị vật lý (ví dụ như tấn hàng hóa). Lựa chọn đơn vị tính phụ thuộc vào các dữ liệu thu thập được và mức độ đa dạng trong sản phẩm của ngành công nghiệp đang tính toán. Trong bài thực hành này, cả hai dạng đơn vị nêu trên đều được sử dụng. ´

Gợi ý: Khi thêm nhánh cho mục “Industry” (công nghiệp), để „activity level unit“ là “No data” (không có dữ liệu) (vì cho lĩnh vực này, bạn sẽ cụ thể hóa các đơn vị khác nhau cho mỗi ngành công nghiệp).

Năng lượng dùng trong các ngành công nghiệp sắt thép và giấy được chia thành hai nhóm: nhiệt và điện. Ngành sắt thép

• Hiện tại, để sản xuất 1 tấn sản phẩm cần dùng 24.0 GJ nhiệt và lò hơi dùng than bituminous để sản xuất toàn bộ lượng nhiệt này.

• Sản xuất mỗi tấn thép cần trung bình khoảng 2.5 GJ điện năng. Ngành giấy và bột giấy

• Các lò hơi đốt củi cung cấp toàn bộ lượng nhiệt cần thiết để sản xuất giấy và bột giấy, trung bình khoảng 40.0 GJ/tấn sản phẩm.

• Sản xuất mỗi tấn giấy và bột giấy đòi hỏi có khoảng 3 MWh điện năng. Các ngành công nghiệp khác

• Các ngành công nghiệp khác ở Freedonia tiêu thụ một lượng năng lượng khoảng 36 triệu GJ trong năm 2010.

• 40% trong số năng lượng này là điện năng và phần còn lại là từ dầu lửa.

Gợi ý: Khi thêm nhánh cho mục “Other Industry”, chọn loại nhánh là biểu tượng màu xanh . Điều này thể hiện rằng bạn muốn nhập giá

Sản lượng công nghiệp (2010) Sắt thép 600,000 Tonnes Giấy và bột giấy 400,000 Tonnes Các ngành khác 1.8 Billion US$

34

trị cường độ năng lượng trung bình cho toàn bộ các ngành ở nhánh này. Bạn có thể thêm vào hai nhánh phía dưới, một cho dầu, một cho điện. Những nhánh phía dưới chỉ thể hiện phần trăm của các loại nhiên liệu mà không chứa giá trị cường độ năng lượng. Chú ý rằng bạn cần tính toán cường độ năng lượng với đơn vị GJ/USD, sử dụng tổng giá trị đầu ra của tất cả các ngành này như đã cho ở phía trên.

2.1.2 Kịch bản tham khảo (Reference Scenario)

Ngành sắt thép (Iron and Steel) • Tổng sản phẩm đầu ra không thay đổi, tất cả các nhà máy hoạt động với

công suất lớn nhất và không có nhà máy nào mới được xây dựng trong thời gian tính toán.

• Khí ga tự nhiên sẽ cung cấp khoảng 10% lượng nhiệt cần thiết năm 2040. • Các nồi hơi dùng khí ga tự nhiên có hiệu suất lớn hơn các nồi hơi dùng

than khoảng 10%.

Gợi ý: Bạn cần phải chuyển lại Current Accounts để thêm nhánh mới là Khí tự nhiên (Natural gas). Bạn có thể dùng công thức sau để tính toán cường độ năng lượng của việc sử dụng khí ga tự nhiên so với việc sử dụng than trong các nồi hơi:

Coal * 90% Gợi ý: Nhớ sử dụng hàm “Interp” và “Remainder”để tính toán tỉ lệ của các loại nồi hơi.

Giấy và bột giấy

• Hai nhà máy giấy mới được xây dựng, một vào năm 2015 và một vào năm 2020. Mỗi nhà máy sẽ đưa thêm 100 tấn sản phẩm mỗi năm vào ngành công nghiệp này.

Gợi ý: Dùng hàm bước (Step Function) ở trong Time Series Wizard để mô tả các thay đổi trong mức độ hoạt động cũng như các biến khác (xem hình bên phải).

Các ngành công nghiệp khác

• Sản lượng của các ngành khác dự kiến tăng 3.5% mỗi năm. • Tỉ lệ sử dụng điện trong các ngàng công nghiệp này tăng lên đến 55% vào

năm 2040.

35

2.1.3 Xem và so sánh kết quả

Bạn hãy xem và so sánh kết quả của bạn với bảng kết quả có sẵn dưới đây.

Industrial Energy Demand in Freedonia: Reference (Million Gigajoules)

2.2 Giao thông vận tải

2.2.1 Current Accounts

Vận chuyển hành khách

• Vận chuyển hành khách ở Freedonia hoặc là bằng đường bộ (oto hoặc xe buýt) hoặc bằng tàu. (Vận chuyển hàng không và đường thủy được bỏ qua)

• Trong năm 2010, các xe toto di chuyển khoảng 8 tỉ kim và xe buýt di chuyển khoảng 1 tỉ kim.

• Các điều tra cho thấy hệ số phụ tải trung bình của xe là 2.5 người còn của các xe buýt là 40 hành khách.

• Mức tiêu thụ nhiên liệu của các xe khoảng 12 km/lít và của các xe buýt là 3km/lít.

• Về đường tàu, tổng có khoảng 15 tỉ passenger-km tham gia giao thông trong năm 2010.

Fuels 2010 2040 Subsectors 2010 2040Coal (bituminous) 14.4 13.0 Iron and Steel 15.9 15.8 Electricity 20.2 63.6 Other 36.0 101.0 Natural Gas - 1.3 Pulp and Paper 20.3 30.5 Residual Fuel Oil 21.6 45.5 Wood 16.0 24.0 Industry 72.2 147.3 Industry 72.2 147.3

Calculating Passenger-KmA Car Use (billion veh-km)B Load Factor (pass-km/veh-km) 2.5

C=A*B = Total Car Pass-km

D Bus Use (billion veh-km)E Load Factor (pass-km/veh-km) 40.0

F=D*E Total Bus Pass-km

G=F+C Road Passenger-kmH Rail Passenger-km

I=G+H Total Passenger-km

Calculating Energy IntensitiesJ Car Fuel Economy (veh-km/l) 12.0 K Load Factor (pass-km/veh-km) 2.5

L=1/(J*K) Energy Intensity (liters/pass-km)

M Bus Fuel Economy (veh-km/l) 3.0 N Bus Load Factor (pass-km/veh-km) 40.0

O=1/(M*N) Energy Intensity (liters/pass-km)

36

Khử đơn vị trong LEAP Khi tính toán các hoạt động vận chuyển hàng hóa, chú ý cách LEAP tự động triệt tiêu tử và mẫu số trong các đơn vị của dữ liệu khi bạn di chuyển xuống các nhánh phía dưới của cây dữ liệu. Trong ví dụ này, bắt đầu bằng dữ liệu dân số, tiếp theo đó bạn lại có đơn vị tấn-km/người (tonne-km/person). LEAP sẽ khử tử/mẫu như sau [People] x [tonne-km] [person]

Gợi ý:

o Bạn có thể điền tổng dân số như là chỉ số về mức độ hoạt động tại mực độc của ngành (the sector level) (Xem phần 1.3 để xem dữ liệu về dân số).

o Sử dụng thông tin phía trên để tính toán tổng số hành khách-km, phần trăm của mỗi loại phương tiện và cường độ năng lượng trung bình trên 1 hành khách-km. Hoàn thành mẫu tính toán phía trên có thể giúp bạn công việc này.

o Để tính toán lượng phát thải trong giao thông, giả thiết rằng các loại xe ô tô dùng xăng còn các xe ô tô dùng dầu diesel.

• 20% trong số tổng số tàu vận tải là tàu điện, số còn lại là tàu chạy dầu diesel. Với tàu

điện, cường độ năng lượng là 0.1 kWh/hành khách-km (kilowatt-hour per passenger-km) và tàu chạy dầu có định mức tiêu thụ năng lượng lớn hơn tàu điện 25%.

Vận tải hàng hóa

• Lượng hàng hóa trung bình đầu người được vận chuyển là 250 tấn-km (250 tonne-km of freight per capita).

• 85% số hàng hóa được vận chuyển đường bộ, số còn lại được chở bằng tàu.

• Vận chuyển đường bộ sử dụng trung bình khoảng 4 MJ (dầu diesel) đối với 1 tấn-km (4 MJ of diesel fuel per tonne-km).

• Đối với tàu, mức sử dụng năng lượng là 3 MJ/tonne-km.

2.2.2 Kịch bản tham khảo

Vận chuyển hành khách

• Nhu cầu vận chuyển hành khách The (pass-km/person) dự báo sẽ tăng nhanh hơn so với tốc độ tăng của thu nhập (độ co giãn của vận tải và thu nhập là 1,1).

• Cùng thời gian đó, tổng dân số tăng 2,5% một năm. • Thu nhập trung bình đầu người cũng tăng từ $3000 với tốc độ 3,5% một năm tới năm

2040. • Số xe ô tô được dự báo sẽ chiếm 75% số vận tải hành khách đường bộ năm 2040.

Gợi ý: Tạo các biến “Income”(thu nhập) và “Population”(dân số) trong nhánh Key Assumptions (các giả thiết chính) rồi tính toán nhu cầu vận tải bằng một hàm của các biến vừa lập. Sử dụng hàm sau đây để biểu diễn nhu cầu phụ tải trên đầu người: GrowthAs(Key\Income, 1.1)

37

Vận tải hàng hóa

• Nhu cầu vận chuyển hàng hóa tính theo đầu người ước tính sẽ tăng với tốc độ 2% một năm trong toàn bộ quá trình tính toán.

• Hiệu suất sử dụng năng lượng của các loại phương tiện giao thông (chở hành khách và hàng hóa) sẽ tăng khoảng 0.5% mỗi năm tới tận năm 2040, ngoại trừ các xe ô tô sẽ tăng khoảng 1% mỗi năm.

2.2.3 Xem kết quả

Bây giờ chuyển sang cửa sổ Results View (xem kết quả) và so sánh kết quả của bạn với các bảng kết quả dưới đây.

Transport Energy Demand in Freedonia: Reference (Million Gigajoules)

Branches 2010 2040 Fuels 2010 2040Freight 38.5 125.9 Diesel 56.5 182.6 Rail 4.5 14.7 Electricity 1.1 6.1 Road 34.0 111.1 Gasoline 22.1 240.1 Passenger 41.1 303.0 Rail 6.5 36.4 Diesel 5.4 30.3 Electric 1.1 6.1 Road 34.7 266.6 Diesel Buses 12.6 26.5 Gasoline Cars 22.1 240.1 All Transport 79.6 428.8 All Transport 79.6 428.8

2.3 Thương mại (Commerce): Phân tích năng lượng hữu dụng

Bài thực hành này xem xét việc sử dụng nhiệt làm ấm không khí trong các tòa nhà thương mại và giới thiệu một số ứng dụng kỹ thuật phân tích năng lượng. Các phân tích này rất hữu ích cho những nơi năng lượng được cung cấp bởi một số các loại nhiên liệu và kỹ thuật khác nhau và trong trường hợp bạn muốn, một

cách độc lập, mô hình hóa được hiệu suất của các thiết bị và các nhu cầu năng lượng nói chung.

2.3.1 Current Accounts

• Các tòa nhà thương mại trong Freedonia sử dụng tổng cộng 100 triệu m2 diện tích sàn năm 2010.

• Tổng cộng năng lượng tiêu thụ cho mục đích sưởi là khoảng 20 triệu GJ trong 2010, một nửa được cung cấp bởi điện và một nửa được cung cấp bởi dầu. Khí tự nhiên có thể được sử dụng trong tương lai cho mục đích sưởi trong các tòa nhà.

• Các sưởi điện có hiệu suất khoảng 100% trong khi các nồi hơi chỉ có hiệu suất là 65% và nồi hơi sử dụng khí tự nhiên là 80%.

38

Gợi ý: Để làm bài thực hành này, bạn cần lập một nhánh Category with aggregate energy intensity (Thư mục với cường độ năng lượng tổng hợp) dành cho nhiệt. Đánh dấu vào các ô để chỉ ra bạn muốn phân tích năng lượng hữu dụng (useful energy analysis) và muốn nhập cường độ năng lượng cuối cùng trong Current Accounts (final energy intensities in Current Accounts). Sử dụng bảng đặc tính của nhánh để thực hiện các chỉ dẫn trên như hình vẽ bên phải.

2.3.2 Kịch bản tham khảo (Reference Scenario)

• Diện tích sàn trong lĩnh vực thương mại sẽ tăng khoảng 3% một năm. • Cường độ năng lượng hữu ích (ví dụ như lượng nhiệt cho mỗi m2 sàn1) sẽ giảm 1%

một năm tới tận năm 2040. • Tới năm 2040, lò hơi dùng khí tự nhiên sẽ chiếm 25% thị phần trong khi đó lò hơi

dùng dầu giảm xuống còn 10%. Thị phần còn lại là của các loại sưởi điện. (Chú ý rằng các thị phần này khác với phần trăm nhiên liệu sử dụng bạn đã nhập trong phần Current Accounts).

• Cuối cùng, do tiêu chuẩn về sử dụng năng lượng được nâng lên, hiệu suất của hệ thống dùng dầu tăng từ từ lên tới 75% vào 2040 và đối với hệ thống khí tự nhiên là 85% vào năm 2040.

2.3.3 Xem kết quả

Bây giờ chuyển sang cửa sổ Results View (xem kết quả) và so sánh kết quả của bạn với các bảng kết quả dưới đây.

Commercial Space Heating Energy Demand: Reference (Million Gigajoules)

1 Khác với khái niệm cường độ năng lượng cuối cùng (final energy intensity): lượng nhiên liệu sử dụng cho mỗi m2 diện tích sàn.

Fuels 2010 2040Electricity 10.0 19.3 Natural Gas - 8.7 Residual Fuel Oil 10.0 3.9 Total Commercial 20.0 31.9

39

2.4 Tổng nhu cầu năng lượng

Trước khi chuyển sang bài tiếp theo, bạn hay kiểm tra kết quả về nhu cầu năng lượng và so sánh với kết quả trong các biểu đồ dưới đây. Energy Demand by Sector: Reference Scenario

Energy Demand by Fuel Group: Reference Scenario

Gợi ý: Để xem kết quả nhu cầu năng lượng theo nhóm các nhien liệu như ở trên, chọn: Demand: Energy Demand Final Units và chọn các loại nhiên liệu bên phải và sau đó chọn hộp lựa chọn Group Fuels.

40

Exercise 3: Transformation Trong bài tập thứ tư này, bạn sẽ phát triển phần dữ liệu về chuyển hóa năng lượng đã đề cập đến ở bài 1. Trong bài tập này, bạn sẽ đưa thêm các mô-đun để mô phỏng phần khai thác và sản xuất than, và quá trình lọc dầu.

3.1 Sản xuất than củi

Trong Freedonia, than củi không được nhập khẩu hay xuất khẩu mà được sản xuất theo phương pháp truyền thống từ củi với hiệu suất nhiệt vào khoảng 20%. Trong tương lai, kiểu lò gạch tổ ong sẽ được sử dụng và nâng cao hiệu suất của quá trình lên khoảng 47%. Sản đầu ra sẽ đáp ứng được 5% nhu cầu than vào năm 2020 và 20% vào năm 2040.

Gợi ý: Tạo một mô-đun chuẩn và lựa chọn để điền các dữ liệu về hiệu suất như đã cho ở trên.

3.2 Sản xuất điện

Với một nhu cầu phụ tải tăng thêm như trong bài thực hành 2, sản lượng điện phát sẽ tăng lên gấp 3, lên tới 16,200 GWh. Do vậy, bạn cần có một hệ thống phát điện lớn hơn để đáp ứng nhu cầu phụ tải. Thay đổi dữ liệu bạn đã điền ở bài thực hành 1 trong Current Accounts cho phần phát điện theo các dữ liệu dưới đây: Plant Type Year 2010

Capacity (MW) Base Year Output

(% of GWh) Hydro 1,000 34% Coal Steam 2,500 44% Oil Combustion Turbine 2,000 22% Total 5,500 100% (16,200 GWh) Trong tương lai, phong điện có thể được sử dụng nhằm giảm phát thải cho hệ thống. Đưa thêm vào một loại công nghệ phát điện gió trong Current Accounts nhưng chưa cần điền các dữ liệu chi tiết.

3.3 Quá trình lọc dầu (Oil Refining)

Các nhà máy lọc dầu của Fredonia lọc khoảng 4.16 triệu tấn dầu thô trong năm 2010 và sản lượng dầu khai thác/dự trữ của vùng là 6 triệu tấn dầu thô2. Hiệu suất của các nhà máy này là khoảng 95.0% và hiện nay không có kế hoạch về nâng cao công suất các nhà máy. Các nhà máy lọc dầu sử dụng một loại nhiên liệu đầu vào duy nhất là dầu thô và sản xuất ra 7 loại sản phẩm khác nhau: gasoline, avgas, kerosene, diesel, residual/fuel oil, LPG, and lubricants. Các nhà máy lọc dầu có thể hoạt động với các chế độ khác nhau đáp ứng nhu cầu cụ thể của thị trường đối với các loại sản phẩm đầu ra khác nhau.

2 Chú ý: Bạn chỉ được nhập các dạng đơn vị năng lượng cơ bản như tấn dầu tương đương (1 tonne of crude oil = 1 TOE) hay tấn than tương đương (1 tonne of coal = 1 TCE).

41

Các loại sản phẩm dầu khác không thể sản xuất được bởi các nhà máy lọc dầu nội vùng sẽ được nhập khẩu.

Gợi ý: Tạo các đặc tính của mô-đun lọc dầu như một mô-đun chuẩn kèm các dữ liệu về công suất. Gợi ý: Chỉnh các qui luật điều độ theo phần trăm của các sản phẩm. Chú ý rằng tổng phần trăm của các sản phẩm của dầu thô phải bằng 100%.

3.4 Khai thác than (coal mining)

Than được khai thác trong Freedonia là than đá. Trong năm cơ sở 2010, các mỏ than khai thác được khoảng 3.4 triệu tấn, công suất các mỏ khoảng 6 triệu tấn và hiệu suất của các mỏ khoảng 80%. Trong kịch bản tham khảo, công suất khai thác than được tăng như sau: 14 triệu tấn vào năm 2020 và 23 triệu tấn vào năm 2040. Mức tăng công suất của các mỏ than được coi như là tuyến tính giữa các mốc thời gian đã cho. Tuy đã tăng công suất khai thác than nhưng khoảng sau năm 2030 thì Freedonia vẫn phải nhập khẩu than. Điều này chủ yếu là khả năng thai khác than không tăng kịp để đáp ứng nhu cầu nội địa chứ không phải do quốc gia bị hạn chế về nguồn than dự trữ.

Gợi ý: Công suất khai thác đã cho được nhập cho biến Exogenous Capacity. Phần than nhập khẩu không nên nhập vào biến công suất mà được quản lý trong biến Output Properties tại nhánh Coal Mining\Output Fuels. Chú ý để phần Shortfall Rule ở chế độ “Import fuel to meet shortfall” để thỏa mãn yêu cầu về sử dụng than như đã cho ở trên.

42

3.5 Nguồn năng lượng sơ cấp

Bước cuối cùng trong việc điền dữ liệu là xác định những nguồn năng lượng nào là nội địa, nguồn nào là nguồn phải nhập khẩu. Trong LEAP, bạn phải chỉ ra trữ lượng của các năng lượng hóa thạch ở năm cơ sở và tiềm năng lớn nhất theo năm của các nguồn năng lượng mới như thủy điện hay là năng lượng gió. Nếu bạn không nhập dữ liệu này vào LEAP thì phần mềm sẽ giả thiết rằng các năng lượng không có sẵn sẽ được nhập khẩu. Dữ liệu của các nguồn năng lượng được thể hiện trong các nhánh nằm dưới mục Resource. Cần chú ý rằng mỗi một nhánh thể hiện cho một loại nguồn năng lượng trong Fredonia. Các nhánh này sẽ được cập nhật tự động khi bạn điều chỉnh các nhánh còn lại. Bạn không thể xóa hay thêm nhánh vào trong phần này của cây dữ liệu. Ở Freedonia, các nguồn năng lượng sơ cấp chỉ bao gồm than, thủy điện, sinh khối (gỗ) và gió. Dầu và khí đều phải nhập khẩu. Không có cơ sở dữ liệu cho các nguồn năng lượng nội địa nên giả thiết trữ lượng là rất lớn. Để điền dữ liệu này trong LEAP, di chuyển tới nhánh Resource và điền trữ lượng năm cơ sở (cho than) và tiềm năng khai thác hàng năm (gỗ, thủy điện và gió) là 1 Trillion GJ cho mỗi mục. Đối với khí và dầu, điền số 0. Bạn không điền các số liệu về các dạng năng lượng thứ cấp.

43

3.6 Xem kết quả

Trước khi xem kết quả, ban kiểm tra lại sơ đồ hệ thống năng lượng xem chúng có giống như hình vẽ dưới đây hay không:

Sơ đồ hệ thống năng lượng (Energy System Diagram)

44

Bây giờ bạn có thể chuyển sang phần kết quả cân bằng năng lượng (Energy Balance View) và kiểm tra cân bằng năng lượng năm cơ sở và năng cuối như các bảng kết quả sau:

Energy Balance of Freedonia in 2010 (Million GJ)

Energy Balance of Freedonia in 2040 (Million GJ)

45

Gợi ý: Nếu như kết quả cân bằng năng lượng của bạn không giống với kết quả đã cho trong bảng, bạn cần kiểm tra lại nhu cầu phụ tải và tài khoản năm cơ sở (trong trường hợp này là năm 2010) trước khi kiểm tra các lỗi khác trong các kịch bản. Dưới đây là một vài gợi ý cho việc tìm lỗi khi có sai lệnh trong kết quả của cân băng phụ tải. :

1. Nếu các nhu cầu năng lượng không giống nhu các kết quả có sẵn, có thể bạn đã mắc lỗi khi phân chia phụ tải, các nhà máy điện và các khu vực truyền tải điện không đúng theo cách mà bạn dự định.

2. Nếu như kết quả về nhu cầu năng lượng đúng với kết quả so sánh nhưng các sản lượng nhập khẩu, xuất khẩu hay sản xuất nội địa không chính xác thì có thể có nhầm lẫn ở một số đặc tính của các nhánh.Một số điểm bạn có thể kiểm tra trong trường hợp này như sau:

o Kiểm tra các đặc tính đầu ra của các mô đun transformation (tìm trong phần Analysis View, trong much "Output Fuels" của mỗi mô đun transformation, ví dụ như Transformation\Oil Refining\Output Fuels). Kiểm tra các biến "Output Properties," "Import Target" và "Export Target" và đảm bảo rằng ở đó là các giá trị có ý nghĩa.

o Kiểm tra giá trị trữ lượng ("Base Year Reserves") và tiềm năng khai thác hằng năm ("Yield") trong nhánh Resources và đảm bảo rằng có đủ các nguồn năng lượng sơ cấp và thứ cấp cho sản xuất năng lượng nội địa.

o Kiểm tra các mục tiêu xuất và nhập khẩu trong nhánh nguồn năng lượng sơ và thứ cấp (the Primary and Secondary Resources branch).

46

Bây giờ bạn có thể chuyển sang màn hình xem kết quả (Results View) so sánh kết quả của bạn với các đồ thị dưới đây.

Electricity Generation: Reference Scenario

Notes: base year = 16, 200 GWh, 2040 = 62,640 GWh Electricity Generation Capacity: Reference Scenario

47

Exercise 4: Phân tích chi phí lợi nhuận (Cost-Benefit Analysis) Trong bài tập này, các bạn chuẩn bị nhập các số liệu về chi phí của các công nghệ của cả phía cung và phía cầu năng lượng. Sau đó bạn sẽ sử dụng LEAP để phân tích chi phi-lợi nhuận cho một số kịch bản về chính sách. Chú ý rằng bạn phải bắt đầu với tất cả các dữ liệu đã cho trong bài tập 3.

4.1 Phân tích chi phí-lợi nhuận trong LEAP: Giới thiệu tóm tắt

LEAP tính toán các chi phí-lợi nhuận từ góc độ xã hội bằng cách so sánh chi phí của hai kịch bản chính sách bất kì. LEAP có thể tính toán và phân tích các loại chi phí sau:

• Chi phí đầu tư phía cầu, chi phí vận hành và bảo dưỡng (tổng chi phí), chi phí theo các hoạt động (costs per activity) hay chi phí tiết kiệm năng lượng trong các kịch bản.

• Chi phí đầu tư cho các khâu chuyển hóa năng lượng (transformation capital costs)

• Chi phí vận hành cố định và biến đổi, chi phí bảo dưỡng ở khâu chuyển hóa năng lượng.

• Chi phí các nguồn năng lượng nội địa • Chi phí nhập khẩu nhiên liệu • Lợi nhuận từ việc xuất khẩu năng lượng • Chi phí ngoại biên của các phát thải trong

năng lượng • Các chi phí từ phía cầu năng lượng khác như chi phí quản lý các chương trình tiết

kiệm năng lượng.

Để phân tích chi phí-lợi nhuận trong LEAP bạn cần xác định thật rõ ràng giới hạn của hệ thống đang phân tích. Ví dự như nếu bạn đã tính chi phí của các nhiên liệu đầu vào để sản xuất điện thì không nên tính đến chi phí sản xuất điện tổng cộng khi tính toán chi phí-lợi nhuận cho cả hệ thống. Bây giờ bạn di chuyển tới thẻ Scope màn hình General: Basic Parameters và khởi tạo phần chi phí. Tiếp đó bạn tới chỗ thẻ Costing và xác định đường biên với các nơi khác để tính toán toàn bộ chi phí của hệ thống. Trong bài tập này, bạn nên chọn: Toàn bộ hệ thống (“Complete Energy System”) như là cùng giới hạn để tính các loại chi phí liên quan. Như vậy, chi phí nhiên liệu chỉ được tính tới khi đó là nhiên liệu xuất/nhập khẩu hoặc là nhiên liệu được sản xuất sạch từ các nguồn sơ cấp khác trong quan gia. Hệ số chiết khấu hàng năm là 5%. Bạn sẽ bắt đầu việc xây dựng các kịch bản chính sách khác nhau và điền các dữ liệu về chi phí phần tiêu dùng, năng lượng sơ cấp và chuyển hóa năng lượng trong các kịch bản. CUois

Demand(costs of saved energy,

device costs, other non-fuel costs)

Transformation(Capital and O&M costs)

Primary Resource Costs or

Delivered Fuel Costs

EnvironmentalExternality Costs

48

cùng bạn sẽ kiểm tra kết quả tính toán bao gồm bảng tổng hợp chi phí-lợi nhuận của các kịch bản.

4.2 Các kịch bản chính sách (policy scenarios)

Chuyển tới màn hình Manage Scenarios ( ) tạo 5 kịch bản sau:

• Efficient Lighting (chiếu sáng hiệu quả)

• Efficient Refrigerators (Tủ lạnh tiết kiệm năng lượng)

• CNG Buses (Xe buýt dùng khí ga nén)

• Natural Gas & Renewables (khí tự nhiên và năng lượng tái tạo)

• Industrial Efficiency (Năng lượng hiệu quả trong công nghiệp)

Gợi ý: Bạn có thể xóa kịch bản DSM đã lập trong bài thực hành 1.6 Màn hình Manage Scenarios lúc này sẽ có dạnh giống với hình vẽ phía bên trên. Chú ý rằng các kịch bản mới tạo phải nằm dưới kịch bản tham khảo (Reference scenario) để thừa hưởng các đặc tính và số liệu của kịch bản này. Cuối cùng, tạo ra kịch bản Mitigation nằm dưới kịch bản tham khảo và kết hợp các đặc điểm của cả năm kịch bản kể trên. Sử dụng thẻ Inheritance (kế thừa) để qui định kịch bản này có tất cả các đặc tính và dữ liệu của cả 5 kịch bản phía trên.

4.3 Nhập dữ liệu về chi phí

Bây giờ bạn nhập dữ liệu để phân tích sự khác nhau của các kịch bản mới lập và kịch bản tham khảo ban đầu. Nói chung, chi phí của các công nghệ có giá trị không đổi trong các kịch bản khác nhau nhưng các kịch bản khác nhau bởi mức độ sử dụng loại các loại công nghệ khác nhau và lượng nhiên liệu tiêu thụ là khác nhau. Do vậy, bạn hãy nhập chi phí công nghệ trong Tài khoản hiện tại (Current Accounts scenario). Sau đó bạn nhập dữ liệu mô tả mức độ sử dụng các công nghệ năng lượng khác nhau trong các kịch bản. Trước tiên là dữ liệu phần tiêu thụ năng lượng. Có ba loại thông tin cần lưu ý:

• Mức độ sử dụng công nghệ (Technology Penetration): Bao nhiêu loại thiết bị (hiệu quả) mới được lắp đặt trong kịch bản chính sách?

49

• Hiệu quả của công nghệ (Technology Performance): mức độ hiệu quả của các thiết bị mới?

• Chí phí công nghệ (Technology cost): Giá của các thiết bị mới?

4.3.1 Kịch bản năng lượng chiếu sáng hiệu quả

Gợi ý: Trước khi nhập dữ liệu, cần phải tạo một nhánh công nghệ mới phía dưới mục chiếu sáng đô thị.

• Mức độ sử dụng công nghệ: Một chương trình lắp đặt các hệ thống chiếu sáng hiệu quả, sử dụng bóng đèn compact (CFL) và một số công nghệ khác, có thể giảm lượng tiêu thụ điện năng ở các hộ gia đình thành thị. Giả thiết rằng chương trình bắt đầu từ năm 2012 và được triển khai ở khoảng 40% các hộ gia đình vào năm 2017 và 75% vào năm 2030. Điễn dữ liệu này trong kịch bản Efficient Lighting ở phần dữ liệu về mức độ hoạt động (Activity Level).

• Hiệu quả công nghệ: Các loại đèn sử dụng công nghệ chiếu sáng tiết kiệm chỉ tiêu thụ bằng 30% lượng điện năng yêu cầu trong hệ thống dèn cữ. Nhập dữ liệu này trong mục Current Accounts Scenario để nổ sung Final Energy Intensity variable.

• Chi phí công nghệ: Bóng đèn tròn loại tiêu chuẩn có giá 1 đô la Mỹ nhưng chỉ có tuổi thọ 1 năm. Các loại bóng đèn sử dụng năng lượng hiệu quả có giá 6 đô la Mỹ nhưng có tuổi thọ 3 năm. Mỗi gia đình được giả thiết sử dụng 5 bóng đèn. Điền các dữ liệu này vào trong Current Accounts cho biến Demand Cost (chi phí nhu cầu). Bạn sẽ nhập dữ liệu tính cho một hộ gia đình nên chú ý lựa chọn mục Activity Cost Method. Bạn cũng cần sử dụng hàm tính chi phí theo năm (Annualized Cost function) để có được chi phí tính theo năm của các công nghệ hiện tại và công nghệ tiết kiệm năng lượng cho mỗi gia đình trong một năm. Có thể xem ví dụ sau đây:

AnnualizedCost(6*5, 3)

Công thức này được sử dụng để tính chi phí hàng năm cho chiếu sáng của một hộ gia đình (5 bóng đền x $6/ bong) trên tổng số tuổi đời của bóng đèn là 3 năm. Viết các công thức tương tự cho các loại bóng khác nhau.

Gợi ý: Function Wizard (nhấn Ctrl+F)sẽ rất tiện dụng khi thực hiện các hàm (Functions) ví dụ như AnnualizedCost.

4.3.2 Kịch bản sử dụng tủ lạnh hiệu quả (Efficient Refrigerators Scenario)

• Mức độ sử dụng công nghệ: Chính phủ đang xem xét ban hành tiêu chuẩn mới cho việc sử dụng năng lượng của các tủ lạnh, có thể bắt đầu vào năm 2014. Giả định rằng đến 2015, tất cả các tủ lạnh ở thành thị sẽ đáp ứng tiêu chuẩn này.

50

• Hiệu quả công nghệ: Với tiêu chuẩn mới, các tủ lạnh sẽ tiêu thụ khoảng 380 kWh một năm.

• Chi phí công nghệ: Chi phí để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các tủ lạnh lên 380kWh là khoảng $100 US cho mỗi tủ lạnh. Tất cả các loại tủ lạnh đều có tuổi thọ là 10 năm. Trong bài thực hành này, chúng ta sẽ tính đến chi phí tăng thêm (incremental cost) của các thiết bị mới, vì vậy trong phần Demand Cost của Current Accounts, bạn cần để chi phí đầu tư cho các tủ lạnh hiện tại là 0 va như vậy khoảng đầu tư tăng thêm sẽ được phân bổ cho 10 năm tuổi thọ của mỗi tủ lạnh. Cần chú ý rằng khi thực hiện phân tích chi phí-lợi nhuận của các kịch bản, bạn không cần biết tất cả các chi phí của mỗi kịch bản mà chỉ cần thấy sự khác biệt về chi phí giữa các kịch bản với nhau.

4.3.3 Kịch sử sử dụng năng lượng hiệu quả trong công nghiệp

Trong mục “Other Industrial” (các ngành công nghiệp khác) của Freedonia, năng lượng được sử dụng trong các quá trình và mục đích rất đa dạng. Kiểm toán năng lượng trong các ngành công nghiệp cho thấy rằng năng lượng tiêu thụ có thể giảm thông qua các biện pháp khác nhau với mức chi phí trung bình khoảng 5 cents trên 1kWh tiết kiệm được (đối với các điện và dầu). Các biện pháp này có thể giảm được đến 30% lượng tiêu thụ năng lượng trong “Other Industry” trong năm 2040. Không giống với các kịch bản ở trên, trong kịch bản này không cung cấp thông tin về các thiết bị mới được lắp đặt. Thay vào đó bạn cần nhập chi phí trên mỗi đơn vị năng lượng tiết kiệm được (the Cost of Saved Energy). Trong Current Accounts, chọn biến Demand Cost Variable cho nhánh điện và dầu ở phía dưới nhánh “Other Industry”. Tiếp đó lựa chọn phương pháp Cost of Saved Energy Method. Khi bạn chọn phương pháp này, sẽ có bảng lựa chọn tiếp hiện ra và bạn chọn đơn vị là Dollars/kWh (tiết kiệm được) và kịch bản tham khảo(the Reference Scenario). Hộp thoại nên có dạng như ở hình vẽ dưới đây. Khi bạn đã chọn đơn vị xong, nhấn OK và điền số $0.05/kWh. Lặp lại tương tự đối với mỗi loại nhiên liệu. Quay trở lại kịch bản sử dụng năng lượng hiệu quả trong công nghiệp và nhập dữ liệu về tỉ lệ năng lượng có thể tiết kiệm được. Một cách đơn giản để thực hiện việc này đó là chọn Final Energy Intensity (cường độ sử dụng năng lượng cuối cùng) (ở nhánh Other Industry) và nhập công thức sau để LEAP có thể hiểu được là vào năm 2040, cường độ năng lượng giảm tới 30% so với năm cơ sở trong kịch bản tham khảo:

BaselineValue * Interp(2010, 1, 2040, 0.7)

4.3.4 Kịch bản xe buýt dùng khí nén (CNG Buses Scenario)

Các xe buýt thay vì dùng dầu diesel sẽ dùng CNG để giảm phát thải khí ra môi trường.

51

• Mức độ sử dụng công nghệ: Xe buýt CNG có thể được sử dụng vào năm 2012 và tới

năm 2017, chúng chiếm khoảng 7% của toàn bộ bus.passenger-kms (hành khách-km), và 70% vào năm 2040.

• Hiệu quả công nghệ: Năng lượng sử dụng đối với xe buýt CNG là 0.29 MJ/Passenger-km: giảm một chút so với các xe buýt dùng diesel hiện tại.

• Chi phí công nghệ: Xe buýt CNG có mức chi phí US$0.1 per passenger-km, cao hơn so với các xe hiện tại nhưng các chi phí này sẽ được phân bổ cho 15 năm vòng đời của các xe buýt.

4.3.5 Chi phí trong khâu biến đổi năng lượng

Các nhà máy phát điện gió và tua-bin khí hỗn hợp sẽ được đưa vào kịch bản cuối cùng, Mitigation scenario. Trước khi tiến hành nhập dữ liệu, bạn cần tạo các nhánh mới cho cả hai loại công nghệ cùng các đặc tính của chúng. Sử dụng bảng số liệu sau để nhập trong Tài khoản hiện tại (Current accounts).

Performance Characteristics for Future Electric Facilities Wind NGCC

Dispatch Rule (luật điều độ) Merit Order Merit Order Merit Order 1 1 First Simulation Year (Năm mô phỏng đầu tiên) 2011 2011 Process Efficiency [%] (Hiệu suất) 100 55 Maximum Availability [%] (Mức độ sẵn sàng) 35 80 Capacity Credit [%]1 30 100 Historical Production [GWh] (Sản lượng quá khứ) 0 0 Exogenous Capacity [MW] (Công suất) 0 0 Lifetime [years] (tuổi đời) 30 30

1 The capacity credit variable takes into account the portion of capacity that is fixed due to the intermittency of renewable technologies. This means that the all technologies other than wind will have a capacity credit of 100%.

Mỗi một chính sách trong phần nhu cầu năng lượng sẽ có những tác động khác nhau tới qui mô và hoạt động của khâu biến đổi năng lượng. Vì vậy, với mỗi một kịch bản mới, bạn cần nhập số liệu cho tất cả các thông số của các nhà máy điện và nhiện liệu nếu chúng có thể bị tác động.

Các loại chi phí cơ bản của nhà máy điện được cho như trong bảng dưới đây:

52

Chi phí cho các nhà máy điện hiện tại và tương lai: Capital

($/kW) Fixed O&M

($/kW) Variable

O&M ($/MWh)

Interest Rate [%]

Các nhà máy hiện tại Coal 1000 40 3 5 Hydro 2000 0 1 5 Combustion Turbine 400 10 0.7 5 Các nhà máy mới Coal 1000 40 3 5 Combustion Turbine 400 10 0.7 5 Natural Gas Combined Cycle

500 10 0.5 5

Wind 800 25 0 5

NB: Các chi phí này chưa bao gồm chi phí nhiên liệu. Bạn sẽ tính toán với chi phí nhiên liệu khi bạn có chi phí của các nguồn năng lượng sơ cấp.

4.3.6 Kịch bản khí tự nhiên và năng lượng tái tạo (Natural Gas and Renewables Scenario)

Trong kịch bản tham khảo (Reference Scenario), các tua-bin chạy than hay dầu được giả thiết là hai loại công nghệ chính được xây dựng trong tương lai. Dữ liệu này đã được nhập trong the Endogenous Capacity variables (nằm phía dưới ở danh sách các quá trình của mô đun phát điện - the Electric Generation module’s list of processes). Trong kịch bản này, bạn sẽ xem xét tác động của việc đưa thêm các nhà máy tua-bin khí hỗn hợp và nhà máy điện gió đáp ứng phụ tải nền và các tua-bin chạy dầu đáp ứng phụ tải đỉnh trong hệ thống. Chọn kịch bản Natural Gas and Renewables, và trong phần Endogenous Capacity, thay thế dữ liệu của kịch bản Reference bằng các số liệu dưới đây:

Các công suất lắp đặt thêm trong kịch bản khí tự nhiên và năng lượng tái tạo Loại nhà máy Thứ tự ưu

tiên Công suất thêm (MW)

Natural Gas CC 1 400 New Oil CT 2 200 Wind 3 200

53

Gợi ý: Bạn cần tạo các nhánh công nghệ phát điện này trực tiếp trong kịch bản Mitigation Scenario. Bạn không cần phải nhập các giá trị công suất thêm như trong bảng nhưng bạn cần tạo ra một cấu trúc với thứ tự thêm công suất theo như trong bảng.

4.3.7 Chi phí của các nguồn năng lượng

Phía dưới phần nguồn năng lượng trên cây dữ liệu, bạn sẽ nhập các chi phí của các nguồn năng lượng trong nước, năng lượng nhập khẩu của cả năng lượng sơ cấp và thứ cấp theo các thông tin như dưới đây:

Các nguồn năng lượng sơ cấp (Sản xuất trong nước và nhập khẩu): • Than - $20/tonne năm 2010, tăng lên $30/tonne năm 2040 • Khí tự nhiên - $0.1/m3 năm 2010, tăng lên $0.2/m3 in 2040 • Dầu thô - $30/tonne năm 2010, tăng lên $50/tonne in 2040

Các nguồn năng lượng thứ cấp (Sản xuất trong nước và nhập khẩu):

• Diesel, Gasoline, LPG, Kerosene, Fuel Oil, Avgas and Lubricants - $300/tonne năm 2010, tăng lên $400/tonne năm 2040

Điền các dữ liệu chi phí trong năm cơ sở vào mục Current Accounts vì tất cả cá kịch bản đều sử dụng chung đơn vị (thứ nguyên) của các loại chi phí. Các dự báo về chi phí có thể điền vào trong kịch bản tham khảo (Reference scenario).

4.4 Kết quả phân tích chi phí – lợi nhuận

Trong màn hình quản lý các kịch bản (Manage scenarios) bạn có thể click vào các hộp lựa chọn để chỉ ra kịch bản bạn muốn tính toán. Để cho kết quả tính toán đơn giản, ban đầu bạn chỉ chọn kịch bản tham khảo và kịch bản giảm thiểu phát thải (Reference and Mitigation Scenarios).

Trong mục Summaries view, bạn có thể hiện thị giá trị hiện tại thuần (Net Present Value_NPV) của kịch bản giảm thiểu phát thải (mitigation scenario) liên quan đến các kịch bản khác liên quan (trong trường hợp này là kịch bản tham khảo). Giá trị hiện tại thuần NPV là tổng của các chi phí và lợi nhuận đã

chiết khấu của một kịch bản trừ đi các giá trị đó trong các kịch bản khác. (cộng dồn tất cả các năm). Bạn sẽ nhìn thấy kết quả giống như bảng dưới đây. Các kết quả này chỉ ra rằng chi phí bên phụ tải của kịch bản giảm thiểu phát thải lớn hơn so với trong kịch bản tham khảo (vì phải đầu tư vào các biện pháp tăng hiệu quả sử dụng năng lượng). Tuy nhiên kịch bản giảm thiểu phát thải lại có được những bù đắp từ việc giảm đầu tư vào hệ thống nguồn, giảm chi phí nhiên liệu và tổng NPV của kịch bản giảm thiểu phát thải là âm chứng tỏ rằng tổng chi phí trong kịch bản giảm thiểu phát thải nhỏ hơn trong kịch bản tham khảo.

54

Bạn cũng có thể xem kết quả dưới dạng đồ thị và bạn có thể hiện thực điều này trong phần Results View. Chọn nhánh trên cùng của cây dữ liệu và xem kết quả trong mục các chi phí (category Costs). Thường thì nên xem sự chênh lệch các chi

phí trong hai kịch bản như ở hình dưới.

Cumulative Costs and Benefits 2010-2040 Billion 2010 US Dollar. Discounted at 5.0% to year 2010, Compared with the Reference Scenario

55

Exercise 5: Giao thông vận tải Trong bài tập 5 này, bạn sẽ sử dụng LEAP để phân tích hệ thống giao thông vận tải với các chính sách khác nhau cho ô tô và các phương tiện thể thao khác (sport utility vehicles_SUVs). SUVs là các loại phương tiện có mức tiêu thụ năng lượng cao và sự phổ biến của các lọa phương tiện này gây ra mức tăng nhu cầu sử dụng nhiên liệu và mức độ phát thải, đặc biệt là ở Mỹ. Đầu tiên bạn làm công tác thống kê về hiện trạng sử dụng năng lượng và mức phát thải từ các phương tiện giao thông ở trong tài khoản hiện tại (Current Account). Tiếp theo đó bạn tạo kịch bản “Business as Usual” trong đó lượng nhiên liệu sử dụng và mức phát thải trong tương lai không bị thay đổi bởi bất kì các chính sách mới nào nhằm giảm tới lượng nhiên liệu sử dụng và lượng khí phát thải. Tiếp theo đó bạn tạo ra và so sánh các kịch bản khác nhau với các biện phát nhằm giảm sự tiêu thụ nhiên liệu và mức phát thải khác nhau. Giống như các bài thực hành khác, bạn sẽ bắt đầu bằng việc tạo ra một Area (vùng) và thiết lập các thông số cơ bản. Chọn danh sách các lựa chọn Area: New Area, hoặc là nhấn chuột vào nút New Area ( ) trên thanh công cụ chính. Đặt tên vùng mới là “Transportia” (hoặc là bất kì tên gì mà bạn muốn). Đánh dấu vào nút radio để tạo ra vùng mới từ các dữ liệu mặc định và nhấn OK.

5.1 Các hệ số cơ bản và cấu trúc

Di chuyển tới General: Basic Parameters.

• Trên thẻ Scope, đảm bảo rằng chỉ có hộp Energy Sector (ngành năng lượng) và Non-GHG environmental loadings (các khí phát thải không thuộc nhóm khí nhà kính) được đính chính. Trong bài tập này sẽ không dùng tới phần dữ liệu của Transformation (biến đổi năng lượng), Costs (chi phí) và Resource (các nguồn năng lượng).

• Trên thẻ Years (các năm), nhập 2010 là năm cơ sở, 2011 là năm đầu tiên thực hiện mô phỏng và 2030 là năm kết thúc.

• Vùng Transportia sẽ dụng hệ thống đơn vị đo của Mỹ hơn là hệ đơn vị đo quốc tế S.I. cho nên bạn cần thiết lập các đơn vị mặc định khác cho bài tập này. Trên thẻ Default Units (các đơn vị mặc định) chọn Gallons of Gasoline Equivalent như là đơn vị năng lượng chuẩn, Miles là đơn vị đo khoảng cách chuẩn, Pounds/Million BTU là đơn vị phát thải trên một đơn vị năng lượng và grammes/Vehicle-Mile là đơn vị phát thải tính theo hoạt động giao thông.

• Trên thẻ Stocks, hộp dữ liệu Top-down sales và stock cần được đánh dấu và số năm “vintage years” là 22.

56

Bây giờ bạn có thể điền vào cây dữ liệu của vùng bạn vừa thiết lập. Đầu tiên bạn tạo ra hai nhóm chính, một là Cars và một là Sport Utility Vehicles (SUVs). Để tạo ra chúng thì cần nhấn chuột vào nút Add ( ) phía trên của cây dữ liệu và tạo một mỗi nhóm giống như một nhánh ( ). Phía dưới mỗi nhóm lại tạo các nhóm phụ, một cho các phương tiện dùng động cơ đốt trong (conventional Internal Combustion Engine_ ICE) và một cho loại phương tiện sử dụng động cơ hỗn hợp điện và động cơ đốt trong (Hybrid-Electric Vehicles) (xem thêm thông tin trong bảng). Phía dưới của nhóm ICE bạn sẽ xem xét hai loại động cơ, xăng (Gasoline) và dầu diesel (Diesel). Khi tạo các mục này, bạn coi chúng như là các nhánh về công nghệ giao thông (Transport Technology) ( ), và lựa chọn loại nhiên liệu tương ứng cho mỗi nhánh. Trong nhóm Hybrid, bạn chỉ xét các phương tiện dùng xăng. Cấu trúc dữ liệu của bạn bây giờ sẽ trông như sau:

Các phương tiện chạy điện-xăng Các phương tiện này sử dụng kết hợp một động cơ đốt trong loại nhỏ cũng một động cơ điện và pin để giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí phát thải. Năng lượng tổn thất trong quá trình phanh sẽ được thu giữ và chuyển vào pin và quá trình này gọi là quá trình nạp phanh. Không giống như các xe điện, các loại phương tiện này không cần hệ thống nạp điện từ nguồn cung cấp. Các động cơ này hoạt động hiệu quả hơn là động cơ đốt trong bình thường và có lượng phát thải ít hơn. Các loại phương tiện này sẽ có giá cạnh tranh khi phân bổ tiền đầu tư ban đầu theo tất các các năm tuổi thọ cuẩ chúng. Tiền vốn đầu tư ban đầu sẽ được bù đắp bởi chi phí tiết kiệm được do sự giảm của nhiên liệu tiêu thụ. Bằng cách kết hợp của hai loại động cơ, công suất của các phương tiện này lớn hơn các loại đông cơ đốt trong truyền thống.

The Toyota Prius: một trong các ô tô điện & xăng hiện đang được xúc tiến.

57

5.2 Dữ liệu của các tài khoản hiện tại (Current Accounts Dât)

Bây giờ bạn có thể nhập các dữ liệu cho năm cơ sở như dưới đây:

• Có 6 triệu ô tô và 4 triệu SUVs được sử dụng trong năm cơ sowe 2010, không tính đến các phương tiện được bán ra trong cùng năm.

• Các phương tiện giao thông có nhiều độ tuổi khác nhau như cho trong bảng bên phải.

Gợi ý: Tạo một danh mục mới tên (a new lifecycle profile) tên là “Existing Car Stocks” (các xe hiện tại) để biểu diễn sự phân bố của các phương tiện theo độ tuổi trong năm cơ sở. Cửa sổ Lifecycle Profiles có thể thấy phía dưới danh mục General. Trước tiên là thêm vào một dnah mục và điền các dữ liệu như trong bảng bên phải. Hình vẽ phía dưới cho thấy dạng đồ thị khi nhập dữ liệu vào danh mục vừa lập. Trở lại mục Analysis View, chuyển sang thẻ Stock share cho mỗi nhánh công nghệ và trong cột Stock Vintage Profile, chọn mục Existing Car Stocks.

Lưu ý: LEAP yêu cầu tất cả các stock vintage profiles không có phương tiện nào mới (0 tuổi) trong năm cơ sở bởi dữ liệu bạn nhập cho năm cơ sở không bao gồm các xe mới được bán trong năm đó. Các loại xe mới này được mô tả trong một biến khác.

Age (Years) % of Stock

0 0.001 11.262 11.043 10.604 9.995 9.226 8.347 7.408 6.439 5.48

10 4.5811 3.7512 3.0113 2.3714 1.8215 1.3816 1.0217 0.7418 0.5319 0.3720 0.2521 0.1722 0.27

58

• Trong năm cơ sở, khoảng 0.8 triệu xe ôt tô và 0.5 triệu SUVs được bán ra. Lượng xe này cùng với các xe cũ khác sẽ lần lượt bị ngừng sử dụng. Lượng phương tiện đang được sử dụng có thể được biểu diễn theo công thức sau:

02.01

⋅− ⋅= t

tt eSS

Trong đó S là hệ số tồn tại của các phương tiện, t là tuổi (tính theo năm) của các phương tiện.

Gợi ý: Tạo một danh mục khác (lifecycle profile) tên là “Private Car Survival”(xe ô tô cá nhân hiện tại) để thể hiện tỉ lệ phần trăm của các loại phương tiện còn đang được sử dụng khi chúng trở lên cũ hơn. Trước tiên thêm vào một đường cong hàm mũ với hệ số cố định là –0.02. Trở lại Analysis View, chuyển tới thẻ Sales Share (thị phần) cho mỗi nhánh công nghệ và cột Survival Profile rồi chọn Private Car Survival.

• Trong số các động cơ đốt trong của ô tô và SUVs, 2% của lượng bán ra và 2% của lượng phương tiện đang lưu hàng là phương tiện sử dụng dầu diesel. Số còn lại dùng xăng.

• 0.05% của các phương tiện hiện tại là xe chạy điện-xăng. 0.5% các xe bán ra trong năm cũng thuộc loại này.

• Tất cả các xe ô tô và SUVs mới chạy khoảng 15,000 dặm trong năm đầu tiện. Trong những năm sau khi đã cũ hơn, các phương tiện giao thông chạy với số dặm ít đi. Mức độ giảm này cũng có thể được biểu diễn dưới một hàm mũ với hệ số mũ cố định là–0.002.

• Mức độ tiêu nhiên liệu của các xe được cho trong bảng bên phải. Giả thiết rằng các giá trị này không thay đổi theo độ tuổi của các phương tiện.

• Không có loại xe SUVs dùng điện-xăng đang được sử dụng.

5.3 Kịch bản cơ sở (Business as Usual scenario)

Bây giờ bạn sẽ tạo ra kịch bản cơ sở (a “Business and Usual” scenario_BAU) mà trong đó không có chính sách nào nhằm thay đổi định mức tiêu hao nhiên liệu và phát thải được ban hành trong tương lai. Chuyển tới mục Manage Scenarios ( ) và nhấn nút Add ( ) để tạo ra một kịch bản mới tên là “Business as Usual” (BAU). Sau đó điền các dữ liệu như dưới đây:

• Số lượng phương tiện bán ra sẽ tăng gấp đôi, đạt 2 triệu phương tiện trong một năm vào năm 2030. Tuy nhiên sự tăng trưởng này được kỳ vọng trong phân khúc thị trường của các SUVs. Lượng xe ô tô bán ra vẫn duy trì ở mức 0.8 triệu một năm vào năm 2030 trong khi SUV được bán ra tăng hơn gấp đôi, đạt 1.2 triệu vào năm 2030.

• Thị phần của xe chạy điện-xăng được giữ không đổi trong kịch bản BAU. Không có phương tiện SUVs chạy điện-xăng được đưa vào sử dụng.

• Các định mức tiêu hao nhiên liệu và phát thải được giữ không đổi.

Fuel Economy in 2010 (Miles per Gallon)

59

5.4 Kết quả

Bây giờ bạn sẽ nhìn thấy kết quả của kịch bản BAU cho lượng phương tiện bán ra, lượng phương tiện lưu hành, số dặm lưu hành và lượng nhiên liệu tiêu thụ. Đối chiếu với kết quả bạn có được trong những năm 2010, 2020 và 2030.

BAU Scenario ResultsAnnual Sales of Vehicles (Thousands)Cars Internal Combustion Engine\Gasoline 780 780 780

Internal Combustion Engine\Diesel 16 16 16 Hybrid\Gasoline 4 4 4

SUVs Internal Combustion Engine\Gasoline 490 833 1,176 Internal Combustion Engine\Diesel 10 17 24

Total 1,300 1,650 2,000 Stock of Vehicles (Millions) 2010 2020 2030Cars Internal Combustion Engine\Gasoline 6.7 6.9 6.9

Internal Combustion Engine\Diesel 0.1 0.1 0.1Hybrid\Gasoline 0.01 0.03 0.04

SUVs Internal Combustion Engine\Gasoline 4.4 5.9 8.9Internal Combustion Engine\Diesel 0.1 0.1 0.2

Total 11.3 13.1 16.2Annual Vehicle-Mileage (Billion Vehicle-Miles)Cars Internal Combustion Engine\Gasoline 94.8 98.2 99.1

Internal Combustion Engine\Diesel 1.9 2.0 2.0 Hybrid\Gasoline 0.1 0.5 0.5

SUVs Internal Combustion Engine\Gasoline 62.8 85.9 128.2 Internal Combustion Engine\Diesel 1.3 1.8 2.6

Total 160.9 188.3 232.5 Fuel Consumption (Million Gallons Gasoline Eq.)Cars Internal Combustion Engine\Gasoline 3,793 3,929 3,965

Internal Combustion Engine\Diesel 69 72 72Hybrid\Gasoline 3 12 13

SUVs Internal Combustion Engine\Gasoline 4,186 5,723 8,546 Internal Combustion Engine\Diesel 75 103 154

Total 8,125 9,838 12,750

Gợi ý: Nếu kết quả của bạn khác hơn vài phần trăm cho với các kết quả trên đây, bạn cần kiểm tra lại dữ liệu nhập vào của phần Current Accounts và hãy chỉnh những lỗi nếu có trong phần này trước khi tiến hành làm các bước tiếp theo.

60

5.5 Các hệ số phát thải trong Current Accounts

Tiếp theo, bạn sẽ nhập các dữ liệu liên quan đến phát thải từ các phương tiện giao thông đang được xem xét trong bài thực hành này. Để đơn giản hóa, bạn chỉ xem xét các loại phát thải sau: các khí nhà kính (the greenhouse gas_GHGs), khí carbon (Carbon Dioxide_CO2) và các loại phát thải khí gây ra ô nhiễm không khí:

Nitrogen Oxides (NOx), Carbon Monoxide (CO), và các hạt bụi nhỏ có kích thước nhỏ hơn 10 microns (PM10). Khí thải CO2 từ các phương tiện giao thông phụ thuộc vào loại và định mức nhiên liệu được sử dụng trong các phương tiện. Do vậy, bạn có thể xác định lượng phát thải trên một đơn vị nhiên liệu tiêu thụ, ví dụ như Pounds of CO2 trên 1 MMBTU của nhiên liệu tiêu hao. Các loại khí gây ra ô nhiễm môi trường phụ thuộc vào công nghệ kiểm soát phát thải sử dụng trong các phương tiện giao thông và được qui định bởi chính phủ. Bởi vậy đơn vị đo được sử dụng có thể là số gam phát thải trên mỗi đơn vị phương tiện-dặm di chuyển (grammes of pollutants per vehicles-miles travelled). Bởi các loại phát thải này phụ thuộc vào hiệu quả hoạt động của các chất xúc tác chuyển đổi và các công nghệ kiểm soát phát thải khác nên lượng phát thải sẽ tăng lên theo thời gian lưu hành của phương tiện. Bởi vậy, khi nhập dữ liệu phát thải cho các thiết bị mới thì ta phải nhập luôn cả hệ số tăng phát thải theo thời gian cho các loại phương tiện giao thông. Chính phủ Transportia liên tục xem xét và hoàn thiện các qui định liên quan đến các định mức phát thải từ các loại phương tiện giao thông, dựa theo các khuyến cáo của Tổ chức Bảo vệ Môi trường. Từ năm 2000, tiêu chuẩn phát thải cho các phương tiện giao thông mới đã được thay đổi lại vài lần. Bảng dữ liệu dưới đây cho biết các hệ số phát thải dành cho các phương tiện giao thông mới: Car Pollutant Units 2000 2005 2014 New Standard?Gasoline CO2 lbs/MMBTU 159.50

CO g/veh-mile 6.20 5.30 3.50 1.70 NOx g/veh-mile 0.44 0.35 0.04 0.03 PM10 g/veh-mile 0.40 0.30 0.20 0.05

Diesel CO2 lbs/MMBTU 161.00 CO g/veh-mile 1.05 0.54 0.20 NOx g/veh-mile 0.60 0.27 0.08 PM10 g/veh-mile 1.50 1.50 0.50 0.20

Các dữ liệu phát thải từ các xe chạy điện-xăng hiện tại chưa có tuy nhiên có thể coi chúng có thể hệ phát thải giống như các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong chạy xăng khác.

61

Một trong các tiêu chuẩn sẽ được thực hiện cho các phương tiện sản xuất năm 2014 và chính phủ cũng xem xét tới việc áp dụng các tiêu chuẩn phát thải mới như liệt kê ở cột ngoài cùng bên phải. Các đề xuất này chưa được thông qua cho nên thời điểm các phương tiện sẽ phải được sản xuất theo qui định mới chưa được xác định. Để nhập các dữ liệu trên vào trong LEAP, bạn cần tạo ra các nhánh về phát thải ( ) ở phía dưới mỗi mục về công nghệ ( ). Di chuyển tới thẻ các phát thải (the environmental loading tab) và sử dụng nút Add ( ) để thêm các mục CO2, CO, NOx và PM10. Khi hoàn thành, cấu trúc dữ liệu sẽ có dạng giống như hình bên phải. Bạn cũng cần đặt đơn vị cho các loại khí phát thải thật chính xác. Ví dụ nhuwkhis CO2 thì cần đặt là loại “Per unit energy consumed” (tính trên lượng nhiên liệu tiêu thụ) và đơn vị là Pound/MMBTU. Đối với các khí khác, có thể lựa chọn loại tính toán phát thải là “Per unit travel” (theo quãng đường di chuyển) và đơn vị là: grammes/vehicle-mile. Từ các dữ liệu về qui định phát thải và thời điểm chúng có hiệu lực, bạn cần nhập dữ liệu cho năm 2000, 2005 và 2014 bằng cách sử dụng hàm bước (step function). Vì tiêu chuẩn mới chưa biết khi nào sẽ có hiệu lực nên trong bạn có thể sử dụng một giả thiết trong phần Key Assumption đặt tên là “New Reg Year”. Nhập giá trị 2050 cho biến này để chỉ ra rằng trong kịch bản ban đầu này thì giá trị này không được sử dụng. Ví dự, bạn có thể mô tả sự phát thải CO của các phương tiện chạy xăng như sau:

Step(2000, 6.2, 2005, 5.3, 2014, 3.5, Key\New Reg Year, 1.7) Cuối cùng thì ba loại khí gây ô nhiễm môi trường cần được nhập thêm thông tin về sự tăng hệ số phát thải theo tuổi thọ của phương thụ. Để làm vậy, một lần nữa bạn phải chuyển tới cửa sổ the lifecycle profile (Alt-L) và tạo bai profile để thể hiện sự thay đổi phát của các loại thải khí như and create three named profiles to represent degradation of CO, NOx and PM10.: CO=0.006, NOx=0.008, PM10=0.005. Quay lại phần Anlysis View, chuyển tới thẻ Environmental Loading cho mỗi nhánh công nghệ và trong cột cuối cùng Degradation Profile, chọn các giá trị phù hợp như đã cho.

62

Phát thải CO2 chỉ phụ thuộc vào lượng nhiên liệu bị đốt cháy trong các phương tiện giao thông. Bởi vậy chỉ có một hệ số phát thải cố định được sử dụng và không thay đổi theo thời gian.

Gợi ý: Để tránh việc nhập hàm bước (step function) trong từng nhánh, bạn có thể tạo ra các giả thiết chính (key assumptions) cho mỗi nhóm phát thải và liên kết chúng tới mỗi nhánh công nghệ tương ứng.

5.6 Phát thải trong BAU

Kiểm tra kết quả phát thải trong kịch bản BAU vào các năm 2010, 2020 và 2030 với các kết quả cho trong bảng dưới đây. BAU Scenario Results

Pollution Emissions 2010 2020 2030CO2 (Millions of Tonnes) 70 85 110 CO (Thousand Tonnes) 1,079 882 930 PM10 (Thousand Tonnes) 69 52 54 NOx (Thousand Tonnes) 82 36 14

5.7 Các kịch bản chính sách

Bây giờ bạn sẽ sẵn sàng xem xét các kịch bản liên quan tới các chính sách mới cho ngành giao thông vận tải. Trước tiên bạn sẽ xem xét các chính sách này riêng lẻ, sau đó thì sẽ kết hợp chúng vào trong một kịch bản tích hợp cuối cùng.

5.7.1 Nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu (Improved Fuel Economy _ IFE)

Chính sách đầu tiên này nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu cho các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong dùng xăng hay dầu diesel. Theo qui định mới, các phương tiện giao thông phải tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu thêm 5% vào năm 2015, thêm 10% vào năm 2020 và thêm 20% vào năm 2025 (các giá trị này tính

dựa trên mức tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện năm cơ sở 2010). Để mô hình hóa chính sách này, bạn chuyển tới màn hình Manage Scenarios ( ) và tạo một kịch bản mới phía dưới kịch bản BAU với tên gọi “Improved Fuel Economy”. Để giảm lượng dữ liệu cần nhập, bạn cần tạo các giả thiết (Key Assumption) để thể hiện các thay đổi về định mức tiêu hao nhiên liệu vừa cho ở trên. Ví dụ như bạn tạo một biến tên “Target Economy”, tạo giá trị của nó trong Current Accounts là 1 và sau đó trong kịch bản mới IFE thì thay đổi giá trị của nó bằng một hàm sau: Step(2015, 1.05, 2020, 1.1, 2025, 1.2) Sau đó, chuyển tới thẻ Fuel Economy cho mỗi loại phương tiện giao thông thì lại nhập công thức sau (trong kịch bản IFE):

BaselineValue*Key\Target Economy

63

5.7.2 Tăng thị phần của các loại phương tiện chạy điện-xăng (HYB)

Chính sách thứ hai được xem xét đó là các hình thức khuyến khích sự sử dụng các loại xe dùng điện-xăng thông qua một loạt các ưu đãi về thuế hay trợ cấp khác đối với các nhà sản xuất cũng như người tiêu dùng các sản phẩm này. Vào năm 2030, các loại ô tô hay SUVs chạy điện-xăng chiếm 50% thị phần vào năm 2030. Định mức tiêu hao nhiên liệu của các loại xe này cũng tăng lên như sau: ô tô chạy điện-xăng có mức tiêu thụ nhiên liệu 60 MPG vào năm 2030, và đối với SUVs thì là 35 MPG. Tạo một kịch bản mới gọi là “Hybrids” và nhập hàm nội suy (Interp function) để cho thấy sự thay đổi thị phần của các loại phương tiện giao thông sử dụng động cơ đốt trong và các loại phượng tiện sử dụng điện-xăng trong tương lai.

5.7.3 Tăng thị phần cho các phương tiện giao thông dùng diesel (DSL)

Do các phương tiện giao thông sử dụng dầu diesel có ưu điểm về hiệu suất và phát thải ít khí nhà kính (mặc dù chúng có thể phát thải khí gây ô nhiễm môi trường nhiều hơn so với các phương tiện dùng xăng?), chính phủ cũng xem xét ban hành các chính sách nhằm tăng thị phần của các loại phương tiện này, cả ô tô lẫn SUVs. Tới năm 2030, các loại phương tiện này chiếm 30% tổng thị phần dành cho các loại phương tiện dùng động cơ đốt trong. Tạo một kịch bản mới gọi là “Diesel” và nhập hàm nội suy (Interp function) để cho thấy sự thay đổi thị phần của các loại phương tiện giao thông sử dụng động cơ đốt trong dùng dầu diesel và dùng xăng trong tương lai.

5.7.4 Tiêu chuẩn mới cho các ống xả (TAIL)

Như đã đề cập trong phần 5.3, chính phủ đang xem xét về vấn đề nâng cao tiêu chuẩn đối với sự xả khí thải từ các phương tiện giao thông. Tiêu chuẩn mới này sẽ được áp dụng vào năm 2020.

Chỉ dẫn: Tạo một kịch bản mới gọi là “Tailpipe Standard” sau đó chỉnh giá trị của Key Assumption tên “New Reg Year” mà bạn đã tạo ở trong các bước trước. Giá trị này thể hiện thời điểm mà qui định mới về phát thải được áp dụng. Đổi giá trị của nó thành 2020.

5.7.5 Khuyến khích dùng ô tô hơn là các SUVs (CAR)

Chính phủ hiện cũng đang xem xét việc khuyến khích khách hàng sử dụng ô tô hiên là các phương tiện giao thông trọng tải lớn và kém hiệu quả SUVs. Với các chính sách như thuế carbon, bảo hiểm phương tiện dựa trên trọng lượng và mức tiêu hao nhiên liệu, lượng SUVs bán ra năm 2030 giảm 500,000 đơn vị trong khi đó lượng ô tô bán ra tăng một lượng tương tự.

64

5.8 Kết quả

Bây giờ bạn có thể xem và so sánh kết quả với các đồ thị dưới đây:

Scenario Energy Demand Minus the BAU scenario

Scenario CO2 Emissions Minus the BAU scenario

For these two charts, results for scenario “tailpipe emissions standard” are same as for BAU scenario.

65

Scenario PM10 Emissions Minus the BAU scenario

Cần chú ý rằng kết quả phát thải trong một số kịch bản có tình trạng ‘đánh đổi’, như trong kịch bản tăng mức sử dụng dầu diesel thì lượng phát thải khí CO2 giảm nhưng các khí gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là PM10 and NOx, lại tăng đáng kể.

Bạn có thể tạo ra sự kết hợp lẫn nhau giữa kịch bản theo ý bạn từ những kịch bản đơn lẻ như dưới đây:

• Improved Fuel Efficiency Standards for Conventional Gasoline Vehicles. • Introduction of a new Tailpipe Emissions Standard. • Increased Market Penetration of Hybrid-Electric Vehicles. • Promotion of Cars over SUVs.

Đi tới phần Manage Scenarios ( ) và tạo ra kịch bản mới có tên gọi “Combined” và kịch bản này thừa hưởng các dữ liệu đã có trong kịch bản BAU. Trong thẻ ‘kế thừa’ (inheritance tab), nhấn nút Add ( ) để thêm các kịch bản khác mà bạn đang muốn kịch bản “Combined” cũng sẽ thừa hưởng các dữ liệu trong đó. Các kịch bản này sẽ được đánh dấu trong vùng có tên “Also Inherits From”. Bạn không cần nhập thêm dữ liệu mới mà các dữ liệu sẽ tự động được chuyển qua cho bạn để phân tích. Bây giờ bạn có thể xem và so sánh các kết quả như trong các hình vẽ phía dưới.

66

Scenario Global Warming Potential (all GHGs) Compared

67

Exercise 6: Tối ưu chi phí trong khâu phát điện CHÚ Ý: Hiện nay tính năng tính toán tối ưu của LEAP2011 vẫn trong giai đoạn hoàn thiện và chỉ nên được sử dụng với mục đích thử nghiệm. Chúng tôi mong nhận được các ý kiến phản hồi về các vấn đề gặp phải trong quá trình tính toán của cán bạn. Chúng tôi hy vọng rừng sẽ hoàn chỉnh chức năng này trong một vài tháng tới. Trong bài thực hành đơn giản này, chúng ta sẽ dùng tính năng tính toán tối ưu của LEAP để xem xét các công nghệ sản xuất điện khác nhau trong hệ thống. Bạn sẽ so sánh các loại chi phí trong quá trình phát điện ví dụ như chi phí đầu tư, chi phí vận hành và bảo dưỡng, chi phí nhiên liệu của các loại công nghệ này. Đồng thời bạn sẽ thực hiện các phân tích độ nhạy để xem phương án nào có mức chi phí thấp nhất khi đưa/không đưa các chi phí ngoại biên của các khí gây o nhiễm môi trường vào trong các tính toán. Tiếp đó bạn sẽ xem xét sự hiệu quả của việc định mức trần cho phát thải khí CO2 và chúng làm thay đổi tới việc lựa chọn công nghệ cũng như chi phí của kịch bản phát triển hệ thống điện như thế nào. Trong bài thực hành này, bạn sẽ được làm quen với cách nhập dữ liệu nhu cầu phụ tải theo giờ trong một năm và mô tả sự thay đổi của nhu cầu phụ tải theo mùa hoặc theo các khaonrg thời gian trong ngày. Chú ý rằng bài thực hành này đã được là đơn giản hóa rất nhiều và các dữ liệu không phảu là dữ liệu thực tế. Không sử dụng các dữ liệu cho dưới đây vào bất kì một nghiên cứu thực tiễn nào.

NB: Bài thực hành này đòi hỏi bạn có cài phần mềm Microsolf Excel.

6.1 Nhập dữ liệu cho hệ thống phát điện

Bắt đầu bằng cách mở một vùng mới “Optimization Example Partial.leap” (LEAP sẽ cung cấp cho bạn). Một phần dữ liệu đã được nhập sẵn trong file mà bạn có được từ LEAP.

Phía dưới các nhánh phụ tải, một nhánh chỉ sẽ chỉ ra rằng nhu cầu điện năng tăng từ 0 vào năm 2010 tới 200 000 GW-Hrs vào năm cuối cùng (2020). Dữ liệu này được điền cho biến Final Energy Intensity (cường độ năng lượng cuối cùng) phía dưới một nhánh trong kịch bản Current Accounts. Trong bài thực hành đơn giản này, nhu cầu năng lượng được giả thiết có giá trị giống như trong các kịch bản khác. Bây giờ hãy nhìn vào các nhánh trong phần Transformation, bạn sẽ nhìn thấy có một mô đun mô tả tổn thất điện trên hệ thống truyền tải và phân phối. Giá trị tổn thất này lấy đơn giản là 10% và không đổi trong toàn bộ thời gian tính toán và trong tất cả các kịch bản.

68

Nhiệm vụ của bạn bây giờ là tạo ra một mô đun mới mô tả các công nghệ sản xuất điện có thể được sử dụng. Thêm một mô đun mới gọi là Electric Generation và tạo các đặc tính của nó bao gồm các chi phí, công suất, đường cong phụ tải và mức dự phòng biên dự kiến. Dữ liệu về hiệu suất sẽ được nhập trực tiếp (giá trị phần trăm). Cần bảo đảm rằng mô đun vừa thêm nằm dưới mô đun Transmission and Distribution module trong cấu trúc dữ liệu. Khi bạn đã tạo được mô đun này, bạn có thể nhập dữ liệu mô tả các dạng công nghệ sản xuất điện khác nhau. Nhập tất cả các dữ liệu dưới đây vào trong Current Accounts. Giá trị dự phòng biên là 35% và mô đun chỉ có một sản phẩm đầu ra duy nhất là điện. Bạn có thể đề các đặc tính mặc định của nhiên liệu đầu ra không đổi (the output fuel). Không nên nhập dữ liệu về mục tiêu xuất khẩu và nhập khẩu đối với nhiên liệu đầu ra. Tiếp đó bạn cần có các công nghệ phát điện đang được xem xét đưa vào trong hệ thống. Tạo mỗi một loại công nghệ này như một quá trình riêng biệt trong mô đun Electric Generation và thực hiện những việc này khi đang chỉnh sửa trong Current Accounts. Bảng dữ liệu dưới đây sẽ cho biết các dữ liệu cần biết đối với các loại công nghệ phát điện sẽ được sử dụng.

Technology Feedstock

Effic-iency

(%)

Max Availability

(%)Capacity

Credit (%)

Capital Cost (Thou

$/MW)

Fixed O&M Cost

($/MW)

Variable O&M Cost ($/MWh) Fuel Costs

Life-time (yrs)

Comb Turbine Fuel Oil 25 90 100 1300 25 4 $65.0 $/Barrel 30NGCC Natual Gas 48 90 100 2000 9 3 8.0 $/MMBTU 30Wind Wind 100 50 40 2700 17 8 n/a 25Coal Coal Bit 35 90 100 2500 40 3 50.0 $/Tonne 30Nuclear Nuclear 100 90 100 8000 150 7 5.0 $/MWhr 40Hydro Hydro 100 60 80 7000 30 5 n/a 40 Nhập dữ liệu chi phí Mỗi dữ liệu trên đây cần được nhập cho các biến trong từng quá trình. Chi phí về nhiên liệu dự trữ sẽ được nhập trong các nhánh về nguồn năng lượng (Resource branches). Nhập chi phí nhiên liệu của khí tự nhiên, than và hạt nhân cho biến Indigenous Cost (phía dưới nhánh Resources\Primary). Nhập chi phí dầu hai lần: Enter the fuel oil costs twice: cho biến Import Cost (chi phí nhập khẩu, phía dưới nhánh Resources\Secondary) và cho biến Indigenous Cost. Cuối cùng, để bảo đảm rằng bảng cân bằng năng lượng có thể được tính chính xác, bạn cần nhập các giá trị rất lớn cho các nguồn năng lượng sơ cấp như khí tự nhiên, hạt nhân và than

69

cùng độ sẵn sàng phát điện rất lớn cho gió và thủy điện. Trong Current Accounts, nhập giá trị 1 trillion GJ cho lượng dự trữ năm cơ sở (Base Year Reserves) đối với những nhiên liệu phía dưới nhánh Resources\Primary. Nhập giá trị tương tự cho mức độ sẵn sàng của gió và thủy điện trong biến Yield. Ngoài bảng dữ liệu cho ở trên, nhập 5% cho giá trị lãi suất (Interest Rate) và đặt năm đầu tiên mô phỏng (First Simulation Year) là 2000. Cần đảm bảo tất cả các giá trị của Exogenous Capacity đều là 0. Cuối cùng thì chọn luật điều độ hệ thống (Dispatch Rule) là chi phí sản xuất (RunningCost). Trong bài thực hành này, chúng ta không sử dụng biến sản lượng quá khứ (Historical Production) mà chúng ta dùng chức năng tính toán tối ưu của LEAP để cực tiểu hóa chi phí sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu của phụ tải. Đặt năm đầu mô phỏng trước cả năm cơ sở để bỏ qua giá trị sản xuất trong quá khứ vừa kể trên. Trước khi rời các nhánh công nghệ sản xuất điện, bạn cần nhập dữ liệu về hệ số phát thải cho mỗi quá trình. Thực hiện lại cách mà bạn đã làm ở trong bài thực hành 1.5, đưa các hệ số phát thải của IPCC Tier 1 cho các tua-bin chạy dầu, than và khí tự nhiên trong các nhà máy điện. Nối mỗi nhánh nhiên liệu liên quan (được đánh dấu bởi biểu tượng ) và các công nghệ trong IPCC Tier 1 (thẻ Environmental Loading), sau đó nhấn vào biểu tượng TED ( ). LEAP sẽ hiển thị một bảng như hình bên phải. Cuối cùng, bạn cần mở phần General: Basic Parameters: Costing screen. Ở đây bạn cần thiết lập vài lựa chọn sẽ được sử dụng để tính toán chi phí như sau đây:

• Phạm vi phân tích chi phí-lợi nhuận (cost-benefit calculation boundary): Complete Energy System (toàn bộ hệ thống)

• Chi phí ngoại biên cho môi trường (environmental externality costs): Không chọn. • Lãi suất chiết khấu (discount rate): 5% • Phương pháp phân bổ vốn

đầu tư theo năm (The capital cost annualization method): No Annualization. (Phương pháp này được yêu cầu khi tính toán tối ưu).

70

6.2 Nhập đồ thị phụ tải (Load Shapes) bằng dữ liệu phụ tải theo giờ (Hourly Load Data)

Đến bước này, bạn sẽ nhập dữ liệu phụ tải của hệ thống theo số liệu phụ tải từng giờ để xem sự thay đổi của nhu cầu năng lượng theo các khoảng thời gian trong ngày, theo mùa hay sự đan xen của phụ tải đỉnh, phụ tải đáy nhằm xây dựng chiến lược đáp ứng các nhu cầu này.. Qui trình bốn bước tạo và sử dụng đồ thị phụ tải trong LEAP:

1. Time Slices (các lát thời gian): Trước tiên các bạn phả xác định số khoảng thời gian trong năm mà bạn muốn chia. Ví dụ bạn chia một năm thành 4 mùa và trong mỗi mùa bạn lại có thể được chia thành các ngày và đêm.

2. Hourly Data Spreadsheet (bảng dữ liệu phụ tải theo giờ): Tiếp đó, bạn sẽ chọn bộ dữ liệu phụ tải theo giờ để mô tả sự thay đổi của phụ tải theo từng giờ trong tổng số 8760 giờ của một năm. Dữ liệu này được xác định và lưu trong file của MS Excel được tạo ra cho bạn.

3. Yearly Shape (hình dạng đồ thị năm): Ở bước 3, bạn sẽ sử dụng màn hình YearlyShape của LEAP để nhập dữ liệu phụ tải theo giờ đã được lưu ở bước 2 và LEAP sẽ tự động đưa dữ liệu vào các lát thời gian mà bạn đã tạo ra trong bước 1.

4. System Energy Load Shape (đồ thị phụ tải năng lượng toàn hệ thống): Cuối cùng, bạn sẽ dùng đồ thị phụ tải vừa tạo ra trong LEAP để đưa chúng vào biến đồ thị phụ tải hệ thống và dùng trong các phân tích của bạn.

Hãy theo thực hiện các bước trên với các hướng dẫn chi tiết dưới đây.

1. Time Slices: Đầu tiên hãy tạo ra một bộ các lát cắt thời gian. Bạn di chuyển tới General: Time Slices screen và nhấn chuột vào nút Setup toolbar ( ). Chọn “Detailed: use a second screen to setup slices including seasonal/time of day data.”

Tạo các khoảng thời gian giống như hình bên với 4 mùa (xuân hạ thu đông) và các khoảng ngày và đêm. Trong bài thực hành này ta không dùng các dạng đồ thị phụ tải tuần..

71

Khi bạn nhấn OK, LEAP sẽ tạo ra các khoảng thời gian trong năm giống như trong hình phía dưới. Mỗi khoảng thời gian bao gồm các dữ liệu mô tả tổng số giờ, ngày bắt đầu và ngày kết thúc. Bạn có thể nhấn vào nút More… trên thanh công cụ để xem thêm các thông tin chi tiết. Tổng số giờ của các khoảng thời gian sẽ là 8760 giờ. button on the toolbar to see this detailed information. Notice that for non-leap years the total number of hours in all time slices will be 8760 hours. Bây giờ bạn sẽ quay trở lại màn hình chính.

2. Hourly Spreadsheet Data: Tiếp theo bạn hãy mở một file Microsoft Excel và tải file chứa dữ liệu phụ tải có sẵn trong LEAP theo đường dẫn sau:

\My Documents\LEAP2011 Areas\Optimization Example\Sample Load Shape.xls (or .xlsx)

Chú ý rằng file này đã chứa dữ liệu theo giờ của toàn bộ 8760 giờ của một năm độc lập, từ giờ đầu tiên tháng giêng cho đến giờ cuối cùng của ngày 31 tháng 12. Các giờ được đánh số và để ở cột Giờ (cột A) từ 1 cho đến 8760 và tương ứng với chúng là nhu cầu điện năng ở cột kWh (cột B). The numbered hours are listed in the “Hour” column (column A) from 1 to 8760 while the corresponding electric demands are listed in the KWh column (column B). Các giá trị này được thể hiện trong đồ thị “Load Shape” trong cùng sheet của file Excel (như hình trên).

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

- 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000

Load Shape (kWh)

72

Trong cột C, D và E, các giá trị này được sắp xếp theo theo giá trị từ cao xuống thấp và theo tỉ lệ phần trăm so với giá trị phụ tải đỉnh trong năm nhằm tạo ra Đường cong quá trình phụ tải, thể hiện nhu cầu phụ tải điện biến đổi thế nào từ giá trị cao nhất tới giá trị thấp nhất trong năm (như trong hình vẽ bên). Chú ý rằng trong dạng đồ thị này, các số liệu bị mất hết các thông tin về mùa, tuần hay ngày.

3. Yearly Shape: Bây giờ bạn nhập số liệu phụ tải giờ này vào trong LEAP. Để file Excel mở, di chuyển tới General: Yearly Shapes và chọn chức năng Import Hourly Shape ( ) trên thanh công cụ. Một hộp thoại sẽ xuất hiện như phía hình dưới. Sử dụng hộp thoại này để xây dựng đường cong phụ tải như theo yêu cầu của bài toán tối ưu. Chọn Excel range giá trị kWh, tương ứng với giá trị trong cột B của file Excel. Cuối cùng nhớ đặt tên cho đồ thị, ví dụ như là “System Load Shape”. Sau đó bạn nhấn OK thì LEAP sẽ nhập tất cả các giá trị phụ tải giờ trong file số liệu và tự động đưa vào các lát thời gian bạn đã thực hiện trong bước 1. Sau đó bạn sẽ được bộ số liệu với các đồ thị biểu diễn như phía dưới. (LEAP đã tự động xếp các phụ tải theo thứ tự từ cao đến thấp)

-

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000

Load Duration Curve (% of Peak)

73

4. System Energy Load Shape: Bước cuối cùng là dùng số liệu vừa nhập để tạo ra biến

dạng phụ tải của hệ thống (System Energy Load Shape variable). Tắt màn hình YearlyShape và trong Analysis view, đi tới nhánh Transformation\Electric Generation và điền hàm sau cho biến System Energy Load (trong Current Accounts):

YearlyShape(system load shape)

6.3 Mô phỏng các kịch bản để nghiên cứu đặc điểm của các công nghệ phát điện

Bây giờ bạn đã sẵn sàng nghiên cứu về giá và phát thải của các công nghệ phát điện. Trước khi tính toán kịch bản tối ưu chi phí, bạn cần xây dựng một số kịch bản đơn giản mà ở đó chỉ xét một loại công nghệ phát điện duy nhất. Di chuyển tới mục Manage Scenarios ( ) và tạo ra kịch bản đầu tiên tên là Coal Only (chỉ xét các nhà máy than) và kịch bản này kế thừa các dữ liệu và giả tiết từ phần Current Accounts. Bây giờ tạo ra thêm bốn kịch bản phía dưới và thừa

74

hưởng các dữ liệu và giả thiết từ kịch bản Coal Only, bao gồm các kịch bản: Natural Gas Only, Nuclear Only, Wind Only, và Hydro Only. Khi những kịch bản này được tạo ra, màn Manage scenarios sẽ trông giống như hình trên. Chú ý: để giảm thời gian nhập dữ liệu, 4 kịch bản trên cần được kế thừa dữ liệu từ kịch bản than (Coal only). Khi bạn đã lập xong 5 kịch bản như trên, bạn trở lại màn hình chính và chọn biến Endogenous Capacity cho kịch bản đầu tiên Coal Only. Sử dụng nút ( ) ở phía bên phải của cửa sổ này để thêm quá trình thân vào trong danh sách và nhập giá trị 100 MW cho phần Addition size (công suất tăng thêm) của biến này. Thực hiện như vậy LEAP sẽ hiểu sẽ tự động huy động thêm công suất than khi nào cần thiết. Trong chế độ mô phỏng bình thường, bạn sẽ là người quyết định loại nhà máy được huy động và khi nào huy động các nhà máy đó nhưng trong chế độ chạy tối ưu, LEAP sẽ quyết đinh cho bạn cả hai vấn đề này. Lặp lại quá trình này cho cả 4 kịch bản còn lại: Natural Gas Only, Nuclear Only, Wind Only, và Hydro Only. Trong mỗi kịch bản, chỉ một quá trình liên quan đến kịch bản đó được nhập số liệu 100 MW cho phần công suất tăng thêm (Addition size).

6.3.1 Kết quả

Bạn sẽ được thấy kết quả cho 5 kịch bản vừa tạo. Chuyển tới mục xem kết quả U (Results View) và tạo ra hai đồ thị như dưới đây:

1. Chi phí xã hội (Social Costs): Đầu tiên tạo ra một đồ thị so sánh tổng giá trị tích lũy có tính đến hệ số chiết khấu của tổng chi phí xã hội vào năm 2020 (ở khu trên cùng của nhánh) cho mỗi kịch bản. Bạn cần chỉnh đồ thị để các kịch bản được biểu diễn ở trục X còn các chi phí được thể hiện ở trục Y. Lưu đồ thị này vào phần biểu đồ hay dùng (favourite chart) với tên “Costs by Scenario”

2. Capacity (công suất): Tiếp đến bạn tạo đồ thị biểu diễn công suất phát điện trong năm 2020 của mỗi kịch bản. Lưu đồ thị này thành favorite chart với tên gọi là “Capacity by Scenario”

75

Hai đồ thị kể trên sẽ có dạng giống như sau đây:

Cố gắng trả lời hai câu hỏi:

• Tại sao than lại là phương án rẻ nhất?

• Tại sao LEAP lại huy động nhiều công suất hơn đối với điện gió và thủy điện mặc dù trong tất cả các kịch bản, nhu cầu phụ tải điện là không đổi?

76

6.4 Kết hợp với các giá trị/chi phí ngoại biên

Kết quả mà bạn có được ở trên sẽ bị tác động bởi các yếu tố mà chúng ta đã tạm thời bỏ qua: chi phí liên quan đến khí thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Các chi phí này thường bị bỏ qua do không trực tiếp được tính thành tiền trong các hệ thống năng lượng. Tuy

nhiên đây là những chi phí thực và gây ra các tác động kinh tế thực ví dụ như tác hại đến sức khỏe con người và mùa màng. Bây giờ bạn nhập dữ liệu liên quan đến các giá trị ngoại biên của hệ thống. Di chuyển tới General: Effects screen và nhập giá trị chi phí ngoại biên (Externality Costs) cho bốn loại phát thải: NOX, SO2, CH4 và N2O. Sử dụng các giá trị như đã cho trong bảng bên phải với đơn vị là $/kg. Trước khi xem các kết quả mới, di chuyển tới General: Basic Parameters: Costing screen và đảm bảo rằng mục Environmental Externality Costs đã được đánh dấu lựa chọn.

Bây giờ nhìn lại phần Results View, khi LEAP đã tính toán lại kết quả, hiển thị phần kết quả hay dùng (the favorite result) Costs by Scenario. Bạn sẽ nhìn thấy một bảng giống như hình dưới đây. Chú ý rằng LEAP đã tính toán lại các chi phí có xét đến các chi phí ngoại biên.

Bây giờ bạn sẽ trả lời các câu hỏi sau:

• Kết quả mô phỏng thay đổi như thế nào và tại sao?

• Tại sao giá trị chi phí ngoại biên lại rất khác nhau trong các kịch bản?

• Loại chi phí ngoại biên quan trọng nào khác mà chúng ta đã bỏ qua trong các tính toán này?

PollutantExternality Value

($/kg)NOx 9.8SO2 4.1CH4 0.4N2O 6.6

77

6.5 Sử dụng phương pháp tối ưu để xác định kịch bản có chi phí rẻ nhất

Ở bước này, bạn sẽ được thử khả năng tính toán tối ưu của LEAP. Tính năng này sẽ làm cho LEAP có khả năng chọn ra được kịch bản phát triển năng lượng với chi phí thấp nhất. Trước hết, hãy quay trở lại General: Basic Parameters: Optimization và kiểm tra xem chức năng tối ưu đã được cài đặt trong LEAP hay chưa. Nếu chức năng này đã sẵn sàng, bạn sẽ thấy được một mà hình như hình phía bên phải. Bây giờ bạn có thể bỏ không đánh dấu mục Include Emissions Constraints và để các lựa chọn khác ở các giá trị mặc định. Bây giờ bạn có thể tạo một kịch bản mới để sử dụng chức năng tính toán tối ưu của LEAP. Chuyển tới mục Manage Scenarios và tạo một kịch bản với tên gọi Optimization (Opt). Kịch bản này sẽ thừa hưởng các đặc tính và dữ liệu từ Current Accounts.

Trở lại màn hình chính ở mục Analysis view chọn kịch bản Optimization. Bạn chỉ cần kích hoạt tính năng tối ưu trong LEAP, sau đó LEAP sẽ tự động tính toán dựa theo số liệu đã có sẵn trong kịch bản bạn vừa tạo ra.

Chọn biến Optimize trong nhánh Transformation\Electric Generation. Thay đổi giá trị của biến từ No sang Yes. Nếu bạn không nhìn thấy biến này, cần kiểm tra xem bạn có đang ở đúng kịch bản cần tính toán hay không bởi biến này sẽ không xuất hiện ở trong Current Accounts. Cuối cùng, bạn cần kiểm tra xem luật điều độ (dispatch rule) của tất cả các quá trình đã là RunningCost (huy động tổ máy theo chi phí). Thường thì chúng đã được thiết lập trong kịch bản này, còn nếu chưa thì bạn phải tự chỉnh lại!

Bây giờ bạn lại quay lại màn hình xem kết quả Results View. Chú ý rằng khi LEAP tính toán tối ưu cho hệ thống thì sẽ xuất hiện một cửa sổ chứa thông tin về mô hình tối ưu OSeMOSYS3 được sử dụng trong LEAP. Cửa sổ sẽ tự động biến mất sau khi LEAP hoàn thành tính toán và đưa ra kết quả.

Khi các tính toán đã xong, bạn có thể vào xem kết quả chi phí của các kịch bản Costs by Scenario mà bạn đã lưu dạng đồ thị vào phần favourite chart. Bạn sẽ thấy kết quả giống như

3 OSeMOSYS (Open Source Energy Modeling System) là mô hình mô phỏng hệ thống năng lượng mã nguồn mở được dùng tính toán tối ưu trong LEAP. OSeMOSYS dựa trên phần mềm GNU Linear Programming Kit (GLPK), một phần mềm giải quyết các bài toán tối ưu tuyến tính phức tạp bằng các công cụ đơn giản hóa.

78

hình phía dưới cho kịch bản bạn mới tạo. Bạn sẽ thấy tổng chi phí xã hội thấp hơn một chút so với các kịch bản trước mà bạn đã lựa tính toán.

Để hiểu tại sao điều này có thể xẩy ra, hãy xem một đồ thị khác chỉ ra cấu trúc theo nguồn của tổng điện năng sản xuất trong từng kịch bản năm 2020.

Chú ý rằng trong kịch bản tối ưu, LEAP đã lựa chọn kết hợp các nguồn phát khác nhau để đáp ứng nhu cầu phụ tải chứ không phải là các công nghệ riêng lẻ như những kịch bản trước. Trong đồ thị phụ tải đã nhập ở phía trước, có những thời điểm nhu cầu phụ tải rất cao (công suất đỉnh) và những lúc đó, các nhà máy có Notice that unlike in the other simple one technology simulation scenarios, in the Optimization scenario LEAP has chosen a mix of

79

power plants. Since the load shape we entered earlier varies by season and time of day there will be some periods where a very high peak demand exists. These periods favor power plants that are cheap to build but expensive to operate (combustion turbines). Other base load periods of demand favor power plants that are capital intensive (expensive to build) but which have low running costs (NGCC) or, even no fuel costs (wind).

6.6 Sử dụng các ràng buộc để xác định mức trần phát thải CO2

Trong bài tập tiếp theo này bạn sẽ tạo thêm một kịch bản để xem xét xem chi phí tối ưu cùng cấu trúc nguồn phát sẽ thay đổi thế nào nếu đưa vào các ràng buộc về phát thải. Để đưa các ràng buộc về phát thải, cần quay lại mục General: Basic Parameters: Optimization và đánh dấu lựa chọn mục Include Emissions Constraints. Bây giờ quay lại màn hình chính và chuyển tới nhánh Emission Constraints. Thêm vào phía dưới nhánh đó một mục nữa là Carbon Dioxide Non Biogenic. Trong Currents Accounts tất cả các kịch bản khác thì không có ràng buộc nào nên chỉ cần điền một số rất lớn vào (ví dụ như 500 triệu) cho biến Annual Emission Constraint (giới hạn phát thải hàng năm). Tiếp đó đi đến mục Manage Scenarios và tạo một kịch bản mới gọi là CO2 Constraint (CON). Kịch bản này sẽ sử dụng các giả thiết và dữ liệu của kịch bản tối ưu.Trở lại màn hình chính và nhập giá trị 25 triệu cho biến Annual Emission Constraint.

80

Cuối cùng, bạn có thể quay lại phần Results view để xem kết quả. Các kết qảu về sản lượng điện phát, phát thải khí nhà kính hay tổng chi phí xã hội sẽ giống như các đồ thị dưới đây.

81

Bạn hãy trả lời các câu hỏi:

• Kịch bản mới với việc giới hạn phát thải giảm được bao nhiêu phần trăm phát thải so với kịch bản không xét đến việc lập ra mức trần phát thải?

• Tổng chi phí của kịch bản mới tăng bao nhiều phần trăm so với kịch bản tối ưu?

6.7 Sử dụng dữ liệu của chính bạn

Bây giờ bạn trở lại và xem các thành phần chi phí cũng như các hệ số khác như tuổi thọ, hiệu suất trong vài tập này. Chú ý rằng các giá trị sử dụng ở đây chỉ là ví dụ, không phải là các giá trị thực tế cho nên bạn không nên dùng chúng trong các nghiên cứu thực tế.

• Hãy so sánh các giá trị đã cho trong bài thực hành với các chi phí sản xuất điện ở quốc gia của bạn.

• Thử thay thế chi phí đầu tư và chi phí nhiên liệu trong bài tập này với dữ liệu thực tế

(nếu bạn có). Cấu trúc nguồn phát thay đổi thế nào?

• Cuối cùng, bạn nghĩ xem các biến chi phí này thay đổi như thế nào trong tương lai? Các công nghệ sản xuất điện gió hay mặt trời có thể sẽ rẻ hơn nhiều trong tương lai trong khi đó giá các năng lượng hóa thạch đang tăng lên, đặc biệt là giá dầu. Thử dùng hàm Growth để mô tả xu hướng trên và mô phỏng xem những sự thay đổi này ảnh hưởng thế nào đến sự tối ưu trong cấu trúc nguồn phát của hệ thống!