Tiến Sĩ Nghiên cứu xây dựng định mức năng lượng bằng phương pháp phân tích đường bao - Áp dụng cho nhà máy n

LUẬN ÁN TIẾN SỸ
NĂM 20121


MỤC LỤC
MỤC LỤC . iii
MỤC LỤC HÌNH MINH HỌA . vi
MỤC LỤC BẢNG . viii
MỞ ĐẦU . 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU . 2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU . 3
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 4
6. BỐ CỤC LUẬN ÁN . 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG . 6
1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH MỨC . 6
1.1.1 Khái niệm định mức . 6
1.1.2 Khái niệm định mức năng lượng 8
1.1.3 Lợi ích của định mức năng lượng trong quản lý 9
1.2 QUY TRÌNH XÂY DỰNG MỨC NĂNG LƯỢNG 13
1.2.1 Bước 1: Chuẩn bị 14
1.2.2 Bước 2: Thực hiện định mức năng lượng . 14
1.2.3 Bước 3: Đánh giá thực trạng sử dụng năng lượng tại đơn vị so với định mức. . 15
1.3 CÁC HƯỚNG TIẾP CẬN XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG 17
1.4 XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG THEO HƯỚNG TIẾP CẬN BẰNG XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN 20
1.4.1 Phương pháp bình phương cực tiểu (OLS) 23
1.4.2 Phương pháp phân tích biên ngẫu nhiên (SFA) . 25
1.4.3 Phương pháp phân tích đường bao (DEA) . 25
1.4.4 Phương pháp Xử lý yếu tố tự do Hull (FDH) . 27
1.4.5 So sánh các phương pháp tính định mức theo hướng xây dựng đường chuẩn . 27
1.5 CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG BAO (Data Envelopment Analysis – DEA) 29
1.5.1 Quá trình phát triển của phương pháp phân tích đường bao 29
1.5.2 Một số ứng dụng của phương pháp phân tích đường bao trong xây dựng định mức năng lượng 30
TÓM TẮT CHƯƠNG 1 35
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG BAO TRONG XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG 37
2.1 XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG BAO 37

2.1.1 Nguyên tắc xây dựng định mức bằng phương pháp phân tích đường bao . 37
2.1.2 Tính giá trị định mức bằng phương pháp phân tích đường bao [74] . 41
2.2 CÁC MÔ HÌNH GIẢI BÀI TOÁN XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG BAO . 45
2.2.1 Mô hình CCR[74] . 45
2.2.2 Mô hình BCC . 52
2.2.3 So sánh mô hình CCR và mô hình BCC 55
2.2.4 Đánh giá các đề xuất cải tiến từ hai mô hình CCR và BCC . 57
2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH BÀI TOÁN TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ CẢI TIẾN THEO ĐIỀU KIỆN ĐỊNH HƯỚNG YẾU TỐ CẢI TIẾN . 58
2.3.1 Bài toán cải tiến cho mô hình CCR 59
2.3.2 Bài toán cải tiến cho mô hình BCC 61
2.4 MỘT SỐ LƯU Ý KHI XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƯỜNG BAO 63
2.4.1 Mức độ ảnh hưởng của quy mô sản xuất đến hiệu quả sử dụng năng lượng . 63
2.4.2 Mục tiêu xây dựng định mức năng lượng theo định hướng đầu vào hay định hướng đầu ra 63
2.4.3 Lựa chọn số lượng biến cho mô hình tính toán định mức năng lượng 63
2.4.4 Thử nghiệm với nhiều mô hình 64
TÓM TẮT CHƯƠNG 2 64

CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN TẠI VIỆT NAM . 66
3.1 LỰA CHỌN BIẾN XÂY DỰNG ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN TẠI VIỆT NAM 66
3.1.1 Giới thiệu về đặc điểm nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam 66
3.1.2 Đặc thù tiêu hao năng lượng trong các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam 68
3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng năng lượng trong nhà máy nhiệt điện than Việt Nam 70
3.1.4 Xác định các biến sử dụng để xây dựng định mức năng lượng cho nhà máy nhiệt điện than Việt Nam . 72
3.2 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 75
3.2.1 Mẫu phiếu khảo sát . 75
3.2.2 Khảo sát và tổng hợp dữ liệu thu thập 76
3.3 KIỂM ĐỊNH TÍNH TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC BIẾN ĐƯA VÀO TÍNH ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN VIỆT NAM . 79
3.4 TÍNH TOÁN ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN VIỆT NAM . 81
3.4.1 Tính định mức năng lượng theo mô hình CCR_Năm 2011 . 81
v
3.4.2 Tính định mức năng lượng nhà máy nhiệt điện than Việt Nam theo mô hình BCC_Năm 2011 95
3.4.3 Tính định mức năng lượng nhà máy nhiệt điện than Việt Nam theo chuỗi số liệu_Năm 2005-2011 . 98
3.5 TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN VIỆT NAM . 105
3.5.1 Tính toán giá trị định mức năng lượng đề xuất cải tiến cho các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam_ Số liệu năm 2011 . 106
3.5.2 Tính toán giá trị định mức năng lượng đề xuất cải tiến cho các nhà máy nhiệt điện Than Việt Nam theo chuỗi số liệu năm 2005-2011 . 116
3.5.3 Phân tích các đề xuất cải tiến trong hai trường hợp tính toán với số liệu một năm 2011 và chuỗi số liệu 2005-2011 . 120
3.6 TÍNH TOÁN ĐỊNH MỨC NĂNG LƯỢNG CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN VIỆT NAM TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ SỰ THAM GIA CỦA MỘT SỐ NHÀ MÁY TRÊN THẾ GIỚI 122
TÓM TẮT CHƯƠNG 3 130

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN . 132
4.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 132
4.1.1 Lý thuyết 132
4.1.2 Áp dụng thực tế 133
4.2 BÀN LUẬN . 135
KẾT LUẬN 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 139
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 145
PHỤ LỤC 146

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Năng lượng là hàng hóa có vị trí đặc biệt quan trọng trong đời sống xã hội, là yếu tố đầu vào cho mọi hoạt động sản xuất, là nhu cầu thiết yếu trong sinh hoạt đời sống của nhân dân, và cũng là yếu tố đảm bảo cho phát triển kinh tế – xã hội của mỗi quốc gia. Mặc dù vậy, ở Việt Nam cũng như trên toàn thế giới, tình trạng thiếu hụt năng lượng vẫn đang xảy ra. Việc sử dụng không hiệu quả nguồn năng lượng không những làm tiêu tốn tài nguyên, mà còn đưa đến các tác động tiêu cực về môi trường. Sử dụng năng lượng luôn đi liền với phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính, hỏng tầng ozon, gây ra sự nóng lên của trái đất, Tác động của nó đã và đang gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng đối với môi trường sống hiện nay. Vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả không còn là vấn đề của một doanh nghiệp, của một đất nước mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu. Trên Thế giới các mô hình quản lý năng lượng hiệu quả đã được nghiên cứu, xây dựng và ứng dụng vào thực tế như: Mô hình quản lý năng lượng tổng thể_TEM (Total Energy Management), mô hình quản lý năng lượng theo ISO 50001, Hệ thống quản lý năng lượng MSE 2000 (Management System for Energy). Tuy nhiên để các mô hình quản lý năng lượng phát huy hiệu quả thì một công việc không thể thiếu được đó chính là cần phải xác định được các mức chuẩn trong sử dụng năng lượng phù hợp cho mỗi đơn vị, giúp các đơn vị có được định hướng trong cải tạo và quản lý sử dụng năng lượng. Giá trị năng lượng chuẩn được xác định như vậy được gọi là định mức năng lượng (Thuật ngữ được sử dụng theo tiếng Anh là Energy Benchmark). Định mức năng lượng sau khi được xây dựng sẽ đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng: Giúp các đơn vị sử dụng năng lượng có được định hướng trong quản lý năng lượng; giúp cơ quan quản lý nhà nước xác định tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong từng đơn vị, từng ngành là cơ sở để xây dựng các mục tiêu, chính sách quản lý nhà nước về sử dụng năng lượng. Trên Thế giới hiện nay, các phương pháp xây dựng định mức năng lượng là khá đa dạng. Tuy nhiên, khi tiến hành xây dựng định mức năng lượng lại không thể sử dụng rập khuôn một phương pháp nào cả. Vì mỗi phương pháp thực hiện cần phải được xây dựng trên cơ sở đặc thù sử dụng năng lượng của từng ngành, từng Quốc gia thì mới có thể phản ánh đúng và phù hợp được với thực tế việc sử dụng năng lượng tại đó. Ở Việt Nam, việc xây dựng định mức năng lượng theo hướng xác định tiềm năng và hỗ trợ cải tiến sử dụng năng lượng đang còn là một vấn đề rất mới, hầu như chưa có các nghiên cứu chi tiết nào. Do đó việc lựa chọn phương pháp xây dựng định mức năng lượng nào? Thực hiện ra sao trong điều kiện ngành công nghiệp Việt Nam hiện nay đang là những câu hỏi cần có lời giải.
Việt Nam trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, gia tăng nhu cầu năng lượng thì vấn đề thiếu hụt năng lượng đã trở nên nghiêm trọng, nó đang
2
là rào cản cho sự phát triển kinh tế xã hội của Việt Nam. Công nghệ lạc hậu, ý thức sử dụng năng lượng chưa cao đang là những nguyên nhân gây lãng phí năng lượng tại Việt Nam [2]. Nhận thức được tầm quan trọng của năng lượng cho sự phát triển bền vững, Việt Nam cũng đã quan tâm và có những hành động thiết thực nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm phát thải. Với sự giúp đỡ của các tổ chức Quốc tế (UNDP, WB,GEF) các chương trình Tiết kiệm năng lượng Thương mại_CEEP; Chương trình sử dụng năng lượng tiết kiệm trong doanh nghiệp nhỏ và vừa_Pecsme; Chương trình chiếu sáng hiệu suất cao; đã được thực hiện thành công trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2010. Và đặc biệt chương trình mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đang được thực hiện một cách mạnh mẽ, với những kết quả toàn diện từ nâng cao nhận thức trong sử dụng tiết kiệm năng lượng đến việc xây dựng hành lang pháp lý cho quản lý sử dụng năng lượng. Tiêu biểu là luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã chính thức được Quốc hội thông qua và có hiệu lực từ ngày 1/1/2011[5].
Từ nhu cầu thực tiễn cần đưa các hoạt động sử dụng năng lượng ở Việt Nam ngày càng hiệu quả và tiết kiệm thì việc nghiên cứu phương pháp xây dựng các định mức năng lượng tại Việt Nam là hết sức cần thiết. Đặc biệt là xây dựng định mức cho các ngành công nghiệp, với lượng năng lượng sử dụng chiếm 48% tổng năng lượng tiêu thụ của Việt Nam [1].
Xây dựng định mức năng lượng theo hướng đánh giá hiệu quả và định hướng cải tiến trong sử dụng năng lượng cũng đang là xu hướng ở các nước trên Thế giới, đặc biệt là tại các nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Nhật và các nước Châu Âu. Ngoài ra một số nước đang phát triển như Thái Lan, Trung Quốc, Ấn Độ, cũng đang rất tích cực trong việc thực hiện xây dựng định mức năng lượng cho các ngành. Công cụ quản lý bằng định mức năng lượng đã trở thành một tiêu chí để đánh giá về mức độ quan tâm và thực hiện quản lý năng lượng tại các nước. Theo kết quả báo cáo về hiệu quả sử dụng năng lượng trong ngành công nghiệp tại các nước thuộc khối APEC tháng 4 năm 2010, thì hiện tại Việt Nam đang là một trong những nước còn thiếu các công cụ quản lý trong sử dụng năng lượng. Mà cụ thể là Việt Nam chưa xây dựng được các định mức phục vụ cho công tác quản lý sử dụng năng lượng, trong khi nhiều nước trong khối APEC đã áp dụng và đạt được những thành công với công cụ quản lý bằng định mức năng lượng [15]. Với tính cấp thiết của việc cần nghiên cứu phương pháp xây dựng định mức năng lượng phù hợp cho điều kiện Việt Nam, Tác giả đã lựa chọn đề tài nghiên cứu của mình là “Nghiên cứu xây dựng định mức năng lượng bằng phương pháp phân tích đường bao_Áp dụng cho nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam”
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu khoa học:
(1) Nghiên cứu và đề xuất phương pháp xây dựng định mức năng lượng đảm bảo cơ sở khoa học và tính khả thi trong điều kiện Việt Nam - Áp dụng phù hợp tính định mức năng lượng cho các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam.
Định mức năng lượng được xây dựng là cơ sở đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng cũng như xác định tiềm năng, định hướng cải tiến nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các nhà máy.
Mục tiêu nghiên cứu thực hiện:
(2) Xây dựng định mức năng lượng phù hợp cho các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam.
(3) Đánh giá tiềm năng tiết kiệm năng lượng và cơ hội cải tiến nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tại các nhà máy nhiệt điện than Việt Nam.