Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam" là nghiên cứu cơ sở lý luận khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. Phân tích, đề xuất và hoàn thiện mô hình tính toán các lợi ích sử dụng sức kéo điện; lượng hóa lợi ích kinh tế đó.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN SƠN TÙNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC KINH TẾ SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM Chuyên ngành: Tổ chức và quản lý vận tải Mã số: 984.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI -2022
Công trình được hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Người hướng dẫn khoa học: 1. GS TSKH Nguyễn Hữu Hà 2. PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3 Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường họp tại Trường Đại học Giao thông vận tải vào hồi giờ ngày tháng năm 20… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm thông tin – Thư viện , Trường Đại học Giao thông vận tải
1 Mở đầu 1.Lý do chọn đề tài Trên thế giới có nhiều quốc gia có mạng lưới đường sắt phát triển, nhiều tuyến ĐS đã được điện khí hóa (ĐKH), và một số tuyến đường sắt tốc độ cao (ĐSTĐC) với chiều dài gần 40.000 km, sử dụng sức kéo điện; trong khi mạng lưới đường sắt ở nước ta hiện nay chưa có tuyến đường sắt (ĐS) được điện khí hóa, vì thế cũng chưa sử dụng sức kéo điện. Trong thời gian dài sử dụng sức kéo diesel trên đường sắt nước ta cũng đã thể hiện những bất cập: tốc độ chạy tàu thấp, năng suất và hiệu suất không cao, tác động xấu đến môi trường, giảm khả năng cạnh tranh,… Trong thời gian tới Việt Nam có những tuyến ĐSTĐC, điện khí hóa, sử dụng sức kéo điện. Đã có các nghiên cứu về sử dụng sức kéo điện nhưng chưa hoàn thiện về các vấn đề lý luận, cơ sở khoa học kinh tế, tính toán lợi ích kinh tế, môi trường; chưa có đánh giá, phân tích đầy đủ những bất cập trong sử dụng sức kéo diesel và những hạn chế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt nước ta; Vì vậy, nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên ĐS Việt Nam là cấp thiết, đáp ứng nhu cầu của thực tiễn và nghiên cứu khoa học. 2.Mục đích nghiên cứu Luận án nghiên cứu cơ sở lý luận khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. Phân tích, đề xuất và hoàn thiện mô hình tính toán các lợi ích sử dụng sức kéo điện; lượng hóa lợi ích kinh tế đó. 3.Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án, là các vấn đề liên quan đến cơ sở lý luận, cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. 4. Phạm vi nghiên cứu Về nội dung: luận án nghiên cứu cơ sở lý luận, cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt điện khí hóa; phân tích những hạn chế của sức kéo diesel, sức kéo điện, các lợi ích của sử dụng sức kéo điện...; sử dụng loại đầu máy điện động lực tập trung, khổ đường 1435 mm. Về không gian: Tiến hành nghiên cứu sử dụng sức kéo điện trên đường sắt, vấn đề bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, tính toán lượng hóa các lợi ích của sức kéo điện khi khai thác trên tuyến ĐSTĐC Sài Gòn - Nha Trang. Về thời gian: Nghiên cứu cơ sở lý luận, căn cứ khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên ĐS thời gian qua và hiện nay. Nghiên cứu và tính toán định lượng các lợi ích sử dụng sức kéo điện tuyến ĐS Sài Gòn Nha Trang thời gian 2028-2031. 5. Câu hỏi nghiên cứu Việc tiếp thu các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về sử dụng sức kéo điện trên ĐS; các điều kiện thực tế của đường sắt Việt Nam cần được nghiên cứu cụ thể xem xét phân tích đánh giá. Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài luận án cần trả lời các câu hỏi: Cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN; mô hình kinh tế tính toán và định lượng các lợi ích khi sử dụng sức kéo điện trên một tuyến ĐS cụ thể. Các bất cập sử dụng sức kéo diesel hiện nay và hạn chế của sử dụng
2 sức kéo điện trên đường sắt; Các vấn đề môi trường, phát triển bền vững và nguồn điện cung cấp cho sức kéo điện,...lý do chọn tuyến ĐS Sài Gòn -Nha Trang để tính toán, lượng hóa các lợi ích sử dụng sức kéo điện. 6. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng: Phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá, so sánh,.., sử dụng mô hình kinh tế và lượng hóa kinh tế các lợi ích sử dụng sức kéo điện. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án *Về mặt khoa học: + Hoàn thiện cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. + Hoàn thiện khung lý thuyết giải quyết các vấn đề của luận án về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN. + Phân tích đánh giá ảnh hưởng tới môi trường và phát triển bền vững, các vấn đề sử dụng nhiên liệu hóa thạch đối với sức kéo diesel trên ĐSVN, như: tác động của khí thải, dầu thải đầu máy tới môi trường đất, nước, không khí, và con người...Các bất cập của sử dụng sức kéo diesel và hạn chế của sử dụng sức kéo điện. + Hoàn thiện mô hình kinh tế, tính toán các lợi ích sử dụng sức kéo điện và lượng hóa được các lợi ích đó. + Đề xuất ứng dụng bài toán đầu tư tối ưu theo giai đoạn để lượng hóa lợi ích sử dụng sức kéo điện trên tuyến đường sắt Sài Gòn - Nha Trang. *Về mặt thực tiễn: Nghiên cứu những vấn đề mà thực tiễn đặt ra, trong bối cảnh cần thiết phải ĐKH sử dụng sức kéo điện trên những tuyến đường sắt có nhu cầu vận tải lớn, nâng cao tốc độ chạy tàu, hạ giá thành vận tải và tăng thị phần của đường sắt. Nghiên cứu sử dụng sức kéo điện trên ĐS của thế giới và đường sắt Việt Nam trong thời gian vừa qua và trong thời gian tới. Phân tích đánh giá thực trạng sử dụng sức kéo trên đường sắt Việt Nam. Tính toán và lượng hóa các lợi ích sử dụng sức kéo điện trên tuyến ĐSTĐC Hà Nội - Nha Trang giai đoạn dự kiến khai thác 2028-2031; 8. Kết cấu của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục kèm theo, kết qủa nghiên cứu của luận án được trình bày trong 4 chương: Chương 1:Tổng quan các vấn đề nghiên cứu sử dụng sức kéo điện ở nước ngoài và trong nước; Chương 2: Cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam; Chương 3: Nghiên cứu và hoàn thiện mô hình kinh tế xác định lợi ích sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN; Chương 4: Lượng hóa các lợi ích kinh tế sử dụng sức kéo điện trên tuyến đường sắt tốc độ cao Sài Gòn - Nha Trang.
3 Chương 1:TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN Ở NGOÀI NƯỚC VÀ TRONG NƯỚC 1.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu khoa học liên quan đến đề tài luận án ở nước ngoài. Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về cơ sở khoa học kinh tế và các vấn đề về sử dụng sức kéo điện trên đường sắt: Nghiên cứu của tác giả Prof.Dr.-Ing Arnd Stephan, S.R. Ditmeter, J.R.Martin, P.E.Olson và cộng sự : Gjermund Bjørseth MO, Armands Gravelsins, Claudio Rochas và cộng sự;E. Lungomesha & A. Zulu, Int. J. Transp ;M.A.M. Ali, K. Osra and J. Siegmann; Svetlana I. Makasheva, Alexandr R. Mamaev; Крылюк; Hoa Mậu Côn và cộng sự,... Các nghiên cứu đó đã khái quát cơ sở lý luận về sử dụng sức kéo điện và phân tích cơ sở vật chất của sức kéo điện (hệ thống cung cấp điện, trạm biến áp,...), chỉ ra ưu việt của sức kéo điện về tốc độ, công suất... và các lợi ích về kinh tế, môi trường, nguồn năng lượng cung cấp cho đầu máy điện. Sử dụng sức kéo điện trên ĐS là xu hướng phát triển của ĐS các nước trên thế giới. 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu khoa học có liên quan đến đề tài luận án ở trong nước. Ở trong nước đã có nhiều nghiên cứu về cơ sở khoa học, cơ sở kinh tế, sự cần thiết sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam, các nghiên cứu đã được công bố rộng rãi trong các giáo trình, nghiên cứu khoa học ở các cấp, các báo cáo nghiên cứu tiền khả thi về ĐSTĐC.... Các nghiên cứu này đã hình thành hệ thống lý luận, căn cứ khoa học về sử dụng sức kéo điện trên ĐS. Điển hình ở các công trình nghiên cứu của các tác giả: Đỗ Việt Dũng, Lê Mạnh Việt, Nguyễn Văn Chuyên, Trương Duy Phúc; Hồ Anh Sáng và cộng sự; Phạm công Hà, tác giả Nghiêm Văn Dĩnh, Nguyễn Hữu Hà, Từ Sỹ Sùa, Bùi Xuân Phong,.. và các Tổ chức Tư vấn TEDI, TRICC. Các nghiên cứu trên là hướng đi và kinh nghiệm cho tác giả tiếp tục hoàn thiện nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. 1.3. Khoảng trống nghiên cứu Chưa có sự thống nhất về quy trình nghiên cứu cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. Các mô hình tính toán kinh tế khi sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam chưa được đề cập cụ thể; các nội dung về lợi ích đem lại khi sử dụng sức kéo điện chưa được phân tích, tính toán và chưa lượng hóa đầy đủ. Trong xây dựng cơ sở lý luận về kinh tế sử dụng sức kéo điện ở trong nước cũng như ở ngoài nước chưa đề cập sâu sắc về môi trường và an ninh năng lượng trong điều kiện kinh tế & xã hội cụ thể. 1.4. Xác định vấn đề cần giải quyết trong luận án Việc tiếp thu các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về cơ sở lý luận cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt là nền tảng cơ bản cho nghiên cứu của luận án, cần được xem xét phân tích cụ thể khi đề xuất áp dụng. Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài luận án thấy rằng cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN, hoàn thiện mô hình tính toán xác định các lợi ích kinh tế khi sử dụng sức kéo điện trên
4 ĐSVN, tính toán và đề xuất các phương pháp lượng hóa các lợi ích cụ thể của sức kéo điện trên một tuyến đường sắt điện khí hóa, tuyến Sài Gòn- Nha Trang. 1.5. Khung lý thuyết nghiên cứu của luận án Luận án sử dụng khung lý thuyết để hoàn thiện và phát triển cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam, đó là lý thuyết về khoa học Kinh tế, về tổ chức vận tải đường sắt; Lý thuyết Giao thông điện; lý thuyết về quản lý vận dụng đầu máy toa xe; Cơ sở lý thuyết về Môi trường, bảo vệ Môi trường và Phát triển bền vững; lý thuyết về định lượng... 1.6. Quy trình nghiên cứu Để đạt được mục địch nghiên cứu, luận án tiến hành nghiên cứu về tổng quan tài liệu về sử dụng sức kéo điện trên đường sắt, ở trong nước và ở nước ngoài; tiến hành hoàn thiện cơ sở lý luận, hoàn thiện khung lý thuyết, hoàn thiện mô hình tính toán, xác định các lợi ích khi sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. Trên cơ sở đó tính toán và lượng hóa các lợi ích khi sử dụng sức kéo điện trên tuyến Đường sắt tốc độ cao Sài Gòn – Nha Trang. Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ CƠ SỞ KHOA HỌC KINH TẾ SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM 2.1.Cơ sở lý thuyết kinh tế Lý thuyết kinh tế (economic theory) là sự hình thành các mô hình kinh tế phản ánh mối liên hệ giữa các biến số kinh tế nhằm tạo ra những giả thuyết có thể kiểm định được Khái niệm Khoa học: khoa học là quá trình nghiên cứu nhằm khám phá ra những kiến thức mới, học thuyết mới,..,về tự nhiên và xã hội. Những kiến thức hay học thuyết mới này, tốt hơn, có thể thay thế dần những cái cũ, không còn phù hợp. Khái niệm về cơ sở khoa học: Các nhà khoa học cho rằng: cơ sở khoa học là khi đã hội tụ đủ 3 điều kiện: dữ liệu thật, công bố trước công chúng, tính tái xác định. Cơ chế kinh tế là sự diễn biến nội tại của hệ thống kinh tế trong quá trình phát triển, và có sự tương tác giữa các bộ phận, các mặt cấu thành nền kinh tế trong quá trình vận động của mọi mặt, mỗi bộ phận đó tạo nên sự vận động của cả hệ thống. Khung lý thuyết: khung lý thuyết được sử dụng để giới hạn phạm vi của dữ liệu liên quan bằng cách tập trung vào các biến cụ thể và xác định quan điểm cụ thể (khung) mà nhà nghiên cứu sẽ thực hiện trong việc phân tích và diễn giải dữ liệu được thu thập. Nó cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiểu các khái niệm và biến theo các định nghĩa đã cho và xây dựng kiến thức mới 2.2. Cơ sở lý thuyết định lượng quản trị Lý thuyết định lượng là công cụ do người điều tra phát triển để kiểm tra suy luận bằng cách sử dụng các phương pháp thống kê cụ thể: lý thuyết được xây dựng một cách logic từ những gì đã biết về chủ đề, xem xét tính khả thi của việc đo lường các khái niệm hoặc biến số trong lý thuyết. 2.3. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 2.3.1. Một số khái niệm
5 (1), Năng lượng bao gồm nhiên liệu, điện năng, nhiệt năng thu được trực tiếp hoặc thông qua chế biến từ nguồn tài nguyên năng lượng không tái tạo và tái tạo; (2), Tài nguyên năng lượng gồm than đá, khí than, dầu mỏ, khí thiên nhiên…không có khả năng tái tạo.(3) Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt,. ..có khả năng tái tạo..(4) Nhiên liệu là các dạng vật chất được sử dụng để làm chất đốt 2.3.2 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Là việc áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của phương tiện, thiết bị, đồng thời sử dụng phương tiện thiết bị có hiệu suất cao. Các nội dung về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các hoạt động sản xuất kinh doanh và vận tải đã được Quốc Hội thể chế hóa thành luật. 2.4. Lý thuyết về giao thông điện 2.4.1.Một số khái niệm (1), Đường sắt Quốc gia phục vụ nhu cầu vận tải chung của cả nước, từng vùng kinh tế và liên vận quốc tế. (2) Đường sắt đô thị phục vụ vận tải hành khách ở đô thị, vùng phụ cận. (3), Đường sắt tốc độ cao được thiết kế theo các dải tốc độ thiết kế: ≥ 200 km/h đến ≤ 250 km/h; ≤ 300 km/h; ≤ 350 km/h; (4), Điện sức kéo: sử dụng điện xoay chiều 25 kV, 1 pha, tần số 50 Hz. (5) Phương thức động lực: sử dụng phương thức động lực phân tán (EMU)) hoặc động lực tập trung. (6) Khái niệm về sức kéo điện: sức kéo sinh ra trong quá trình biến đổi điện năng thành cơ năng nhờ động cơ điện kéo đặt trên phương tiện giao thông điện. (7) Hãm điện đoàn tàu: Khi dòng điện sinh ra (a) được cấp vào điện trở, được gọi là hãm điện trở; (b) quay về nguồn cấp điện, được gọi là hãm tái sinh. 2.4.2. Các bộ phận cấu thành đường sắt điện khí hóa ĐS điện khí hóa được cấu thành bởi 02 bộ phận: (1) Đầu máy điện (hoặc là cụm đầu kéo điện) và hệ thống lưới điện kéo; (2) Hệ thống cấp điện cho ĐS điện khí hóa: nguồn điện quốc gia (A) đến trạm biến áp điện kéo (C) đầu ra của (C) qua dây dẫn (D) đến lưới điện tiếp xúc (E) và đầu máy (hay cụm toa động lực) có Cần lấy điện từ lưới điện để hoạt động. (1), Điện áp; (2), Dòng điện (một chiều (DC); xoay chiều (AC); (3),Tần số; Hệ thống tiếp điện: Đường sắt thứ ba; Đường dây trên cao (dây xích); Máy biến áp: Dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số của dòng điện. Trạm biến áp:Trạm biến áp là một bộ phận trong truyền tải và phân phối điện; Tiếp xúc điện: Điểm tiếp xúc giữa hai vật dẫn điện, nơi mà dòng điện có thể chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn khác gọi là tiếp xúc điện; việc lấy điện từ mạng dẫn điện đến đầu máy thực hiện bằng tiếp xúc trượt, thông qua Cần lấy điện trên đầu máy. Có hai kiểu cấp điện cho đầu máy: cấp điện trên cao, cấp điện ray thứ ba.... Các tiêu chí để lựa chọn hình thức cấp điện: (1) Độ tin cậy; (2) tính sẵn sàng, khả năng bảo dưỡng; (3) độ an toàn và tính kinh tế…
6 2.4.3. Cấp điện cho đầu máy (1) các trạm điện kéo được cấp điện từ các trạm điện tương ứng của hệ thống điện năng, các trạm điện kéo biến đổi điện năng theo loại dòng điện và mức điện áp để cung cấp cho các đoàn tàu sử dụng điện; (2) từ trạm điện kéo theo đường dây tiếp xúc (loại cấp điện trên cao) và qua thanh tiếp xúc (cần tiếp điện) trượt theo dây tiếp xúc sẽ đến các động cơ điện kéo (đối với hệ cung cấp điện qua mạng tiếp xúc trên cao); (3) trên các đầu máy điện kéo, có các máy biến áp giảm điện áp, sau đó chỉnh lưu dòng điện để cung cấp cho các động cơ điện kéo. 2.5. Hệ thống kinh tế kỹ thuật của sức kéo diesel 2.5.1. Một số đặc điểm chung (1) Đầu máy diesel sử dụng nhiên liệu hóa thạch vì thế, cơ sở vật chất kỹ thuật kèm theo: các trạm cấp nhiên liệu, cấp dầu bôi trơn, chỉnh bị, thu gom dầu thải.... Trong vận dụng đầu máy diesel thải ra môi trường các loại khí thải độc hại, các loại dầu thải có hại đến môi trường. (2) Đầu máy diesel có những hạn chế về: Tốc độ, trọng lượng kéo đoàn tàu thấp, hiệu suất sử dụng năng lượng kém, sửa chữa bảo dưỡng tốn kém... 2.5.2.Cấp sửa chữa của đầu máy Để xác định số lượt cấp sửa chữa của từng loại đầu máy, cần tính toán và thống kê tổng km chạy của từng loại đầu máy, từ đó căn cứ vào loại cấp được sửa chữa (gọi là chu kỳ sửa chữa đầu máy) ứng với từng km chạy cụ thể để tính các cấp sửa chữa. 2.6. Cơ sở lý luận về Môi trường và Phát triển bền vững 2.6.1. Các khái niệm - (1) Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người; (2) Môi trường có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật; (3)Thành phần môi trường là yếu tố vật chất tạo thành môi trường như đất, nước, không khí, âm thanh, ánh sáng, ..; (4) Hoạt động bảo vệ môi trường là hoạt động giữ cho môi trường trong lành, sạch đẹp, hạn chế tác động xấu đối với môi trường; (5)Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của chất gây ô nhiễm. - Cơ sở pháp lý về bảo vệ Môi trường ở Việt Nam: (1) Các văn bản pháp luật được Quốc hội thông qua. (2) Thuế bảo vệ môi trường. .. 2.6.2. Thành phần và chất lượng của không khí trong môi trường 2.6.2.1. Các khái niệm (1) Không khí là một hỗn hợp nhiều chất khí, ngoài ra còn có hơi nước quá nhiệt. (2) Không khí có 3 đặc điểm: tính chất, nhiệt độ của không khí, độ ẩm tương đối. 2.6.2.2. Quy định giá trị giới hạn các chất trong không khí Chất lượng không khí xung quanh được quy định với những giới hạn về các chất gây độc hại với con người. Quy chuẩn Việt Nam quy định giá trị giới hạn các thông số cơ bản, gồm lưu huỳnh đioxit (SO2), cacbon (CO), nitơ oxit (NOx), ôzôn (O3), bụi PM10 (bụi ≤ 10μm), chì (Pb) trong không khí. 2.6.2.3. Ô nhiễm không khí Ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường Khi không khí bị ô nhiễm, các chất và hạt vượt quá giới hạn sẽ gây ảnh hưởng lớn đến con người và môi trường. Một số loại bụi (có cả ở dạng hạt), xuất hiện trong môi trường là (1) Hạt PM10, PM 2.5,..(2) Bụi; (3) các loại khí CO2, CO,SO2 Khí NO2
7 2.6.3. Cơ sở lý luận về phát triển bền vững Tại Hội nghị thượng đỉnh thế giới về Phát triển bền vững tổ chức ở Johannesburg (cộng hoà Nam Phi) năm 2002: "Phát triển bền vững" là quá trình phát triển có sự kết hợp chặt chẽ, hợp lý và hài hòa giữa 3 mặt của sự phát triển, gồm: Phát triển kinh tế, phát triển xã hội và bảo vệ môi trường. Một số tiêu chí của phát triển bền vững (1), Phát triển bền vững (PTBV) về kinh tế là phát triển nhanh và an toàn, chất lượng. (2), Phát triển bền vững về xã hội được đánh giá bằng các tiêu chí, như HDI, hệ số bình đẳng thu nhập, các chỉ tiêu về giáo dục, y tế, phúc lợi xã hội, hưởng thụ văn hóa. (3), PTBV về môi trường gồm những nội dung cơ bản: (a) sử dụng có hiệu quả tài nguyên, đặc biệt là tài nguyên không tái tạo;(b) phát triển không vượt quá ngưỡng chịu tải của hệ sinh thái; (c) giảm thiểu xả thải, khắc phục ô nhiễm.., Một số nguyên tắc phát triển bền vững (1), Nguyên tắc về sự ủy thác của nhân dân; (2), Nguyên tắc bình đẳng giữa các thế hệ; (3), Nguyên tắc phòng ngừa; (4), Nguyên tắc bình đẳng trong nội bộ thế hệ; (5), Nguyên tắc người gây ô nhiễm phải trả tiền. 2.7. Nâng cao tốc độ chạy tàu, tăng năng lực thông qua của tuyến đường 2.7.1. Khái niệm về biểu đồ chạy tàu Biểu đồ chạy tàu là : (1), đồ thị chuyển động của các đoàn tàu trong một ngày đêm, (2), là cơ sở để tổ chức chạy tàu, thống nhất công tác nhà ga, đoạn đầu máy, toa xe, cầu đường, thông tin tín hiệu…các bộ phận liên quan đến biểu đồ chạy tàu (BĐCT); (3), BĐCT xác định thời gian đi đến, thông qua của các đoàn tàu trong, trên khu gian. 2.7.2. Tốc độ chạy tàu: Tốc độ chạy tàu là tốc độ chạy bình quân trên đường của đoàn tàu không bao gồm thời gian đỗ ở ga dọc đường và thời gian gia giảm tốc. 2.7.3 Tốc độ kỹ thuật Tốc độ kỹ thuật là tốc độ chạy bình quân của đoàn tàu (bao gồm cả thời gian gia giảm tốc, nhưng không bao gồm thời gian đỗ ga dọc đường). 2.7.4. Năng lực thông qua Năng lực thông qua (NLTQ) là số đoàn tàu (đôi tàu) lớn nhất có thể thông qua khu đoạn hoặc tuyến đường trong một khoảng thời gian nhất định, trong những điều kiện tổ chức kỹ thuật nhất định. NLTQ của khu gian phụ thuộc vào loại BĐCT và độ lớn của các yếu tố: (1) thời gian chạy trên khu gian; (2) gián cách ga và gián cách chạy đuổi; (3) số đường trên các ga dọc đường. 2.7.5. Năng lực chuyên chở : Năng lực chuyên chở là số tấn hàng (số toa xe) có thể vận chuyển qua khu đoạn hoặc tuyến đường trong một đơn vị thời gian trong những điều kiện tổ chức kỹ thuật nhất định. Chương 3. NGHIÊN CỨU VÀ HOÀN THIỆN MÔ HÌNH KINH TẾ XÁC ĐỊNH LỢI ÍCH SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM 3.1. Phân tích thực trạng sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam 3.1.1. Quá trình hình thành và phát triển mạng lưới đường sắt Việt Nam Mạng lưới đường sắt đường sắt Việt Nam Mạng lưới đường sắt Việt Nam có tổng chiều dài 3.143 km, trong đó 2.530 km đường chính tuyến, bao gồm 3 loại khổ đường: Khổ đường 1000 mm (chiếm
8 85%), khổ đường 1435 mm (chiếm 6%), khổ đường lồng 1000 mm & 1435 mm (chiếm 9%). Mật độ đường sắt chính tuyến đạt 7,6 km/1000 km2. Mạng lưới ĐS quốc gia có các tuyến: Hà Nội – TP Hồ Chí Minh, Hà Nội - Hải Phòng, Hà Nội - Đồng Đăng, Hà Nội - Lào Cai, Hà Nội - Quán Triều, Kép - Lưu Xá, Kép - Hạ Long và một số tuyến nhánh. Chiều dài của mạng lưới ĐSVN nói chung so với dân số và diện tích lãnh thổ đều rất thấp: 35,135m/1.000 dân và 0,008125 km/km2 lãnh thổ. Phương tiện kinh vận tải (1) Về đầu máy, ĐSVN quản lý và khai thác 267 đầu máy diesel các loại, có các chi nhánh Xí nghiệp đầu máy trải dọc các tuyến đường sắt, cùng với hàng chục điểm cấp nhiên liệu lên đầu máy; (2) Toa xe khách toàn ngành có hơn 1000 toa xe khách; (3) toa xe hàng gồm khoảng 5000 toa xe, toa xe hàng nhiều chủng loại và tải trọng thấp, khoảng 60% thời gian sử dụng trên 25 năm; tốc độ kỹ thuật ≤ 80 km /h; (4)Toa CV- PĐ có lắp máy phát điện trên các đoàn tàu khách là 60 toa xe. 3.1.2. Sản lượng và thị phần vận tải đường sắt Sản lượng vận tải bằng đường sắt những năm qua (các năm 2020,2021, do ảnh hưởng của dịch covid), hành khách lên tàu chưa đạt tới 10 triệu HK, tấn hàng hóa vận chuyển chưa đạt 6 triệu tấn. Về lượng luân chuyển: (1) Vận tải hành khách: năm 2019 chỉ chiếm 1,37%. (2) Vận tải hàng hóa năm 2019 chỉ chiếm 1,17% trong tổng lượng luân chuyển của các phương thức vận tải. 3.1.3.Thực trạng về sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam Hiện nay trên các tuyến đường sắt, đang sử dụng sức kéo diesel, chưa sử dụng sức kéo điện, do chưa có tuyến đường sắt nào được điện khí hóa. Theo chủ trương của Chính phủ Việt Nam sẽ đầu tư xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao trục Bắc - Nam, trong đó có ưu tiên đầu tư tuyến Sài Gòn - Nha Trang, Hà Nội – Vinh, đây sẽ là tuyến sử dụng sức kéo điện đầu tiên ở nước ta trên đường sắt Quốc gia.. 3.2. Tính bền vững trong cung cấp nhiên liệu cho đầu máy diesel 3.2.1. Thu thuế bảo vệ môi trường thông qua giá nhiên liệu Theo biểu thuế bảo vệ môi trường, mỗi kg dầu diesel chịu mức 2.000 đồng thông qua giá bán nhiên liệu; chi phí vận tải đường sắt trả thuế bảo vệ môi trường qua giá dầu diesel để chạy tàu chiếm tỷ lệ: Năm 2018 là 1,07%; Năm 2019 là 1,07%; Năm 2020 là 1,14%; Năm 2021 là 1,21% trong tổng chi phí nhiên liệu của đầu máy. 3.2.2. Tính bền vững trong cung cấp nhiên liệu diesel Tổng nhiên liệu hóa thạch sử dụng trong một năm cuối thế kỷ XX tương đương khối lượng thực vật hóa thạch trong 422 triệu năm trên bề mặt trái đất và các đại dương cổ. Trong tương lai loại nhiên liệu này sẽ cạn kiệt do sử dụng vì chúng không tái tạo được. Vì thế loại nhiên liệu này dùng cho động cơ diesel là không bền vững. 3.3. Nguồn điện cung cấp cho sức kéo điện Theo Quy hoạch điện lực, năm 2025 cần 352÷379 tỷ kWh, trong đó điện tái tạo (thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối 12,5%; nhập khẩu điện 1,54%). Năm 2030 cần 506 ÷ 559 tỷ kWh, trong đó điện tái tạo (thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời, điện sinh sinh khối...) là 10,7%;
9 Theo báo cáo cuối kỳ 2018, Ban quản lý dự án ĐS về nghiên cứu tiền khả thi đường sắt tốc độ cao (ĐSTĐC) trục đường sắt Bắc – Nam; tổng tiêu thụ điện cho ĐSTĐC năm 2030 là 0,165 tỷ kWh, chiếm 3‰ tổng lượng điện của toàn quốc; toàn tuyến đến năm 2050 tiêu thụ là 2,287 tỷ kWh. 3.4 Tiêu hao năng lượng cho sức kéo điện, và hiệu quả sử dụng năng lượng 3.4.1.Tiêu hao năng lượng cho sức kéo điện Tổng số động năng mà tàu tiêu thụ từ mạng điện tiếp xúc được trình bày như sau: A = Akđ +ACc +ACp+APt+Abđ +Art (kWh) (3.1) Trong đó (1) A là tổng động năng mà tàu tiêu thụ từ mạng điện tiếp xúc; (2) Akđ là tiêu hao năng lượng trong thời gian khởi động đoàn tàu; (3) ACc là tiêu hao năng lượng cho việc khắc phục lực cản cơ bản; (4) ACp là tiêu hao năng lượng cho việc khắc phục lực cản chạy tàu phụ (đường dốc, đường cong); (5) APt là tiêu hao cho việc phanh đoàn tàu;(6) Abđ là tiêu hao cho việc bù tổn thất năng lượng của các động cơ điện kéo khi chạy tàu.(7) Art là tiêu hao năng lượng cho các nhu cầu chung của các toa xe trong đoàn tàu (ánh sáng, điều hòa không khí, bơm nước…). Năng lượng điện làm chuyển động đoàn tàu E tỉ lệ thuận với khối lượng của đoàn tàu (m) và tỉ lệ thuận với bình phương của vận tốc (V), được tính theo công thức: E = mV2 (kWh) (3.2) Trong đó: (1) E: Năng lượng điện (kWh); (2) m: Khối lượng đoàn tàu ( tấn); (3) V: vận tốc đoàn tàu (km/h). Khi khối lượng đoàn tàu không thay đổi, nâng tốc độ từ 120 km/h lên 200 km/h thì năng lượng điện cần thiết là (200/120)2= (1,66)2, khoảng 2,76 lần năng lượng điện so với khi tốc độ chạy tàu ở 120 km/h. 3.4.2.Hiệu quả kinh tế của sức kéo điện Tiêu thụ năng lượng điện cho sức kéo chỉ hiệu quả khi sử dụng trên các tuyến đường sắt có mật độ vận chuyển lớn. Khi khối lượng vận tải giảm 50% tiêu thụ điện đơn vị cho sức kéo đoàn tàu tăng 15%, nhiên liệu diesel - tăng 25%. 3.5. Nghiên cứu nguồn vốn đầu tư điện khí hóa tuyến Bắc - Nam của ĐSVN Theo số liệu thống kê của UIC (Hiệp hội đường sắt quốc tế), (1) chi phí xây dựng ĐSCT trong 45 dự án ở châu Âu thay đổi từ 6 - 45 triệu EUR/1km, trung bình 17.5 triệu EUR/km.(2) ở Nhật Bản, tuyến Tokaido Shinkansen (Tokyo-Osaka) tương đối thấp là 5.4 triệu EUR/km, (3) ở Pháp, chi phí xây dựng tuyến ĐSCT (Paris – Lyon), năm 1981 là 4.7 triệu EUR/km, Tại Việt Nam, nghiên cứu tiền khả thi của liên danh tư vấn TEDI và TRICC (2018): (1), Giai đoạn 1 (2020-2030): đầu tư xây dựng 2 đoạn: Hà Nội – Vinh và Nha Trang – TP Hồ Chí Minh; (2), tổng số vốn đầu tư là 24,71 tỷ USD, hoàn thành đưa vào khai thác từ năm 2028 đoạn Thủ Thiêm - Nha Trang, (3), cùng với quá trình này là công tác chuẩn bị nguồn nhân lực, xây dựng thể chế để hoàn thiện việc khai thác toàn bộ giai đoạn 1 vào năm 2030. Theo báo cáo cuối kỳ thuyết minh “Quy hoạch mạng lưới đường sắt thời kỳ 2021- 2030, tầm nhìn đến năm 2050” (tháng 5/2021): (1) nguồn vốn đầu tư đường sắt tốc độ cao: giai đoạn 2021-2030 đoạn Hà Nội – Vinh, Nha Trang - Sài Gòn là 112.325 tỷ đồng; (2), giai đoạn 2031- 2050 là 449.273 tỷ đồng.
10 3.6.Hoàn thiện mô hình kinh tế lượng hóa các lợi ích khi sử dụng sức kéo điện Việc sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN có mối quan hệ rất khăng khít với điện khí hóa đường sắt, và đem lại nhiều lợi ích về kinh tế, môi trường, xã hội... (1) Nhóm lợi ích do chính tính năng của loại đầu máy điện mang lại (2) Nhóm lợi ích về môi trường (3) Nhóm lợi ích về xã hội ;(4) Nhóm lợi ích cho doanh nghiệp 3.6.1. Nhóm lợi ích do chính tính năng của loại đầu máy điện mang lại a, Trọng lượng của đầu máy điện thấp hơn trọng lượng của đầu máy diesel Đầu máy điện không cần mang theo trọng lượng của động cơ diesel (nơi được sử dụng làm máy phát điện cho đầu máy), và nhiên liệu. Trọng lượng của đầu máy diesel thường lớn gấp 1,5 lần đến 1,7 lần so với trọng lượng đầu máy điện. b, Đầu máy điện tự sinh ra dòng điện khi sử dụng hãm điện tái sinh. Động cơ điện là loại động cơ duy nhất mang tính biến đổi năng lượng thuận nghịch, khi đầu máy ở chế độ kéo nó là động cơ tiêu thụ điện năng, ở chế độ hãm nó là máy phát điện đưa điện năng trở về lưới điện; lợi ích của đầu máy điện khi sử dụng hãm điện tái sinh ΔHTS: ΔHTS = eđ × (ith%)× E (đồng) (3.3) Trong đó: (1) eđ là đơn giá 1 kWh; (2) E là tiêu thụ điện năng của đầu máy điện, (3) (ith %) tỷ lệ thu hồi điện năng do hãm điện tái sinh mang lại. c, Lợi ích sử dụng năng lượng điện khi đầu máy xuống dốc hoặc dừng, đỗ . Gọi ΔHdd là chi phí cho dừng, đỗ; Lợi ích của sức kéo điện là chi phí của sức kéo diesel như sau: ΔHdd = enl × mnl × t (VNĐ) (3.4) ; Trong đó (1) enl là đơn giá 1kg đầu diesel, (2) mnl là lượng nhiên liệu diesel tiêu hao trong 01 giờ, (3); t: là thời gian đầu máy dừng đỗ. d, Lợi ích do hiệu suất sử dụng năng lượng Gọi Δ€ là lợi ích mang lại do hiệu suất sử dụng năng lượng của đầu máy điện: Δ€ = (đ - d) ×eđ Δwđ (đồng) (3.5). Trong đó (1)đ là hiệu suất sử dụng năng lượng đầu máy điện; đơn vị: %; khi xét nguồn sản sinh ra điện là thủy điện,ηđ = 23,6%; (2):d là hiệu suất sử dụng năng lượng đầu máy diesel đơn vị: %; (3) ηd= 19% ;(4) Δwđ tổng lượng tiêu hao điện quy đổi giữa sức kéo diesel và sức kéo điện; (1 lít dầu diesel = 9,86 kWh); (5) eđ là đơn giá 1 kWh. Cũng có thể tính toán theo hiệu suất của sức kéo điện khi so sánh hai loại sức kéo điện trên cùng một tuyến đường trong cùng một khoảng thời gian nhất định Δ€ = (ihs%)× D × ed (đồng) (3.6); với (1): D là số lít dầu diesel tiêu thụ khi so sánh với sức kéo điện trên tuyến vận dụng (của cả tàu khách, tàu hàng); (2) ed là đơn giá 1 lít dầu diesel; (3) % là tỷ lệ phần trăm hiệu suất sử dụng của sức kéo điện mang lại (xét trên hiệu suất của loại nhà máy điện). 3.6.2. Nhóm lợi ích về môi trường a, Hạn chế phát sinh khí thải tác động đến môi trường Lợi ích mang lại do đầu máy điện không phát thải khí CO2 Gọi ΔKco là lợi ích thu được từ chi phí tính qua phát thải CO2 của sức kéo diesel; ΔKco = ek × Mco (đồng) (3.7); Trong đó;(1) ek đơn giá khí CO2 phát thải, tính trên 1 tấn; (2) Mco là khối lượng khí CO2 . b, Lợi ích từ giảm ùn tắc và tai nạn giao thông đường bộ.
11 Khi sử dụng sức kéo điện, (1) tốc độ chạy tàu cao hơn sẽ thu hút một phần lưu lượng vận tải hành khách và hàng hóa từ đường bộ sang đường sắt, (2) dẫn đến giảm ùn tắc giao thông đường bộ, giảm khí thải (khói bụi do phương tiện đường bộ gây ra; (3) góp phần giảm tai nạn đường bộ. 3.6.3. Nhóm lợi ích về xã hội Thống kê tại bảng 3.4, 3.5 cho thấy trên 90% các vụ tai nạn và gây bế tắc chính tuyến là từ phương tiện đường bộ và các loại phương tiện khác gây ra cho đường sắt, làm gián đoạn chạy tàu, phát sinh chi phí thiệt hại cho các loại phương tiện và xã hội Gọi ΔHTn là lợi ích mang lại khi giảm được lượng thời gian bế tắc chính tuyến; ΔHTn = etn × ttn (đồng) (3.8); Trong đó (1) etn là giá trị của một giờ của HK (hay của hàng hóa) lưu thông trong đoàn tàu, (2) ttn là thời gian bế tắc chính tuyến (giờ). 3.6.4. Nhóm lợi ích cho doanh nghiệp kinh doanh vận tải 3.6.4.1. Tiết kiệm được năng lượng chạy tàu Trong kinh doanh vận tải đường sắt: (1) chi phí năng lượng thường chiếm trên 40% giá thành vận tải, (2) hiệu suất tổng bình quân khi kéo tàu của đầu máy điện là 23,6%, của đầu máy diesel là 19%; (3) chi phí nhiên liệu (năng lượng) của sức kéo điện: đường đơn so với sức kéo diesel thấp hơn 30%, đường đôi thấp hơn 27%. 3.6.4.2. Tiết kiệm được chi phí sửa chữa đầu máy Đối với đầu máy điện, chu kỳ sửa chữa lớn khoảng 1.600.000 km; đầu máy diesel từ 700.000 km đến 900.000 km;, chu kỳ sửa chữa lớn của đầu máy điện dài hơn gần 2 lần chu kỳ sửa chữa lớn của đầu máy diesel . Gọi ΔSsc là lợi ích đem lại trong sửa chữa đầu máy điện tính qua sửa chữa đầu máy diesel: ΔHsc = esc × (isc%) M (đồng) (3.9); Trong đó: (1) esc là đơn giá một kỳ sửa chữa đầu máy diesel; (2) M là: số lần sửa chữa đầu máy diesel (tính theo số km chạy và quy định số km chạy của đầu máy cho kỳ sửa chữa); (3) (isc%) là: tỷ lệ phần trăm giảm của đầu máy điện so với đầu máy diesel. 3.6.4.3. Lợi ích đem lại do không phải sử dụng dầu bôi trơn Khi sử dụng sức kéo điện, không phát sinh lượng dầu bôi trơn động cơ, vì thế lợi ích mang lại do sức kéo điện, là chi phí sử dụng dầu bôi trơn của sức kéo diesel. Gọi ΔNLdbt là lợi ích : ΔNLdbt = edbt × Ddbt (đồng) (3.10); Trong đó: (1) Dbt là lượng dầu bôi trơn động cơ của đầu máy diesel (với định mức dầu bôi trơn tính theo tiêu hao nhiên liệu (sản lượng tấn km tổng trọng của đầu máy diesel và đầu máy điện tương đương); (2) edbt là đơn giá dầu bôi trơn, đồng/kg. 3.6.4.4.Lợi ích đem lại do không phát sinh chi phí cấp phát nhiên liệu a, Đầu tư các trang thiết bị cấp phát nhiên liệu cho đầu máy Trang thiết bị để cấp nhiên liệu cho đầu máy diesel, bao gồm: bồn chứa nhiên liệu, máy bơm (cả bơm máy và bơm tay), đường ống cấp nhiên liệu.... Gọi ΔDTb là chi phí đầu tư các trang thiết bị của trạm cấp nhiên liệu cho đầu máy diesel, chi phí đầu tư này là lợi ích của sức kéon điện: ΔDTb =  CTb  mTb (đồng) (3.11) 1
12 Trong đó: (1) CTb là đơn giá của từng loại thiết bị (từ i đến n) cấp phát nhiên liệu; (2) mTb là số trang thiết bị (từ i đến n) dùng để cấp phát nhiên liệu . b, Lợi ích khi tiết kiệm chi phí cho lao động cấp phát nhiên liệu cho đầu máy Đầu máy điện không cần cấp nhiên liệu, do đó chi phí cấp nhiên liệu cho đầu máy diesel là lợi ích khi sử dụng đầu máy điện. Nếu gọi ΔDcpnl là chi phí cho lao động cấp nhiên liệu lên đầu máy diesel, chi phí được tính: ΔDcpnl = lcpnl × LĐcpnl (đồng) (3.12) Trong đó: (1) lcpnl là mức lương cấp phát nhiên liệu (đồng/người/ tháng); (2) LĐcpnl là lao động cấp phát . 3.6.4.5. Lợi ích đem lại khi không phát sinh chi phí thu gom dầu thải Đầu máy điện không sử dụng dầu động cơ, vì thế không phát sinh dầu thải. Gọi ΔDTgdt là chi phí thu gom dầu thải của đầu máy diesel, chi phí này cũng chính là lợi ích của đầu máy điện. ΔDTgdt = lgdt × LĐgdt (đồng) (3.13) ; (1) lgdt là mức lương của lao động thu gom, (đồng/người/ tháng); (2) LĐgdt là lao động thu gom dầu thải (người) 3.6.4.6. Lợi ích đem lại khi đầu máy không chạy đơn vào nhận nhiên liệu Theo tính toán và thống kê sử dụng đầu máy diesel, thời gian đầu máy vào kho nhận nhiên liệu chiếm khoảng 6% tổng thời gian hoạt động của đầu máy; khi sử dụng sức kéo điện, không hao phí thời gian này; vậy tiêu hao thời gian đầu máy diesel chạy đơn ra vào kho nhận nhiên liệu là lợi ích của đầu máy điện; nếu gọi ΔĐcđ là lợi ích khi sử dụng sức kéo điện, có thể áp dụng công thức sau để xác định : n ΔĐcđ = C 1 cdi  mcdi  6% (đồng) (3.14) Trong đó (1) Ccđi là đơn giá của giờ vận dụng của đầu máy diesel (tính cho từng loại đầu máy từ i ÷ n); (2) mcđi là số giờ hoạt động của đầu máy diesel (tính cho từng loại đầu máy từ i ÷ n) trong thời kỳ tính toán; (3), 6% là tỷ lệ tiêu hao thời gian của đầu máy diesel ra vào kho nhận nhiên liệu. 3.6.4.7. Lợi ích đem lại khi không phát sinh cước phí vận chuyển nhiên liệu Khi sử dụng sức kéo điện không phát sinh chi phí vận chuyển nhiên liệu, nếu gọi ΔVCnl là chi phí vận chuyển nhiên liệu diesel, thì chi phí này chính là lợi ích mà sức kéo điện mang lại; ΔVCnl = enl × mnl (đồng) (3.15) Trong đó: (1) enl là cước vận chuyển dầu diesel tính 01 tấn km; (2) mnl là tấn km nhiên liệu được vận chuyển từ nơi mua đến trạm cấp nhiên liệu của đơn vị quản lý sức kéo diesel; đơn vị: Tkm. 3.6.4.8. Lợi ích đem lại khi không sử dụng máy phát điện trong đoàn tàu khách Khi sử dụng sức kéo điện kéo tàu khách, không phải đầu tư máy phát điện (MPĐ),sửa chữa và cấp nhiên liệu,..; vì thế các chi phí này là lợi ích của sức kéo điện. a, Tiết kiệm được chi phí đầu tư Gọi chi phí đầu tư MPĐ là (ΔMPmp) ΔMPmp = emp × mmp (đồng) (3.16)
13 Trong đó(1) emp là đơn giá của máy phát điện có công suất phù hợp với số toa xe khách lập trong đoàn tàu; (2) mmp số lượng máy phát điện trên đoàn tàu khách. b, Tiết kiệm chi phí sửa chữa Gọi ΔMPĐsc là chi phí sửa chữa MPĐ, ΔMPĐsc được tính như sau: ΔMPĐsc = (đồng) (3.17). Trong đó (1) SC: đơn giá một kỳ sửa chữa máy phát điện; (2) Mpđ : Số lần (1÷n ) sửa chữa của máy phát điện tương ứng. c, Lợi ích do không cấp phát nhiên liệu và thu gom dầu thải của MPĐ Lợi ích tiết kiệm do không phải cấp nhiên liệu, thu gom dầu thải của máy phát điện, gọi là ΔMPĐtg: ΔMPĐtg = Ltg × mtg (đồng) (3.18) Trong đó; (1)Ltg là lương và các khoản phụ cấp lương của lao động cấp phát, thu gom; (2) mtg là lao động cấp phát dầu diesel và thu gom dầu thải của MPĐ. d, Lợi ích khi không phải chi phí kéo thêm toa xe CV- PĐ trong đoàn tàu khách. Khi sử dụng sức kéo điện, không phải nối toa xe có lắp MPĐ trong đoàn tàu khách, chi phí kéo toa xe phát điện, chính là lợi ích khi sử dụng đầu máy điện, lợi ích này là ΔPĐnl; ΔPĐnl = Nnl ×Dnl (đồng) (3.19); Trong đó(1) Nnl là nhiên liệu tiêu thụ, tính từ tấn km tổng trọng của toa xe CV- PĐ, và định mức tiêu hao của loại đầu máy diesel kéo tàu khách. (2) Dnl là đơn giá của 01 kg nhiên liệu diesel. 3.6.4.9 Lợi ích đem lại do đầu tư đầu máy Do giá mua đầu máy điện chỉ bằng từ 50% đến 70% giá đầu máy diesel (so sánh cùng công suất); gọi ΔĐ là lợi ích tiết kiệm về chi phí đầu tư mua đầu máy điện. ΔĐ = % Đd (đồng) (3.20); Trong đó (1) (%) là tỷ lệ phần trăm đơn giá của đầu máy điện so với đơn giá của một đầu máy diesel (2) Đd là đơn giá của một đầu máy diesel (cùng công suất). 3.6.4.10.Tiết kiệm được thời gian đi đường của hành khách Đầu máy điện kéo tàu khách có tốc độ cao, thời gian chạy tàu được rút xuống, hành khách tiết kiêm được thời gian đi đường. Gọi lợi ích ΔLk khi sử dụng sức kéo điện: ΔLk = Ck × Δtk (đồng) (3.24) Trong đó: (1) Δtk là số giờ tiết kiệm của HK đi tàu; (2) Ck là giá trị 01 giờ của HK; 3.6.4.11.Tiết kiệm giá trị hàng hóa trên đường, tăng quay vòng vốn lưu động a, Tiết kiệm được giá trị hàng hóa nằm trên đường Hàng hóa chậm trong khâu lưu thông, sức cạnh tranh trong kinh doanh của khách hàng giảm, tăng tốc độ lưu thông, góp phần tăng giá trị hàng hóa. gọi ΔLh là lợi ích giá trị hàng hóa trên đường vận chuyển, ΔLh = Ch × Δth (đồng) (3.25); Trong đó (1) Δth số giờ tiết kiệm của hàng hóa vận chuyển; (2) Ch là giá trị bình quân 01 giờ của loại hàng hóa vận chuyển. b, Tiết kiệm sử dụng vốn lưu động
14 Khi tăng tốc độ lưu thông hàng hóa, khách hàng chủ động được nguồn vốn lưu động. Gọi ΔLhlđ là lợi ích tiết kiệm vốn lưu động; ΔLhlđ = Ch × Δth × %Vlđ (đồng) (3.26). Trong đó: (1) Δth là số giờ tiết kiệm của lượng hàng hóa vận chuyển; (2) Ch là giá trị bình quân 01 giờ của loại hàng hóa ; (3) %Vlđ là tỷ lệ lãi suất vay vốn. Chương 4. LƯỢNG HÓA CÁC LỢI ÍCH KINH TẾ SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO SÀI GÒN - NHA TRANG 4.1.Tổng quan về tuyến đường sắt tốc độ cao Sài Gòn -Nha Trang 4.1.1. Lý do lựa chọn đường sắt tốc độ cao đoạn Sài Gòn - Nha Trang a) Đoạn tuyến Sài Gòn - Nha Trang nằm trong tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam đã được Chính phủ [31] đưa vào ưu tiên trong quy hoạch đầu tư xây dựng thời kỳ 2021-2030 và giai đoạn 2031- 2050. b) Đây là đoạn tuyến có nhu cầu vận tải cao về cả hàng hóa và hành khách trên trục Bắc Nam và đặc biệt là kết nối với sân bay Long Thành . c) Đã có tương đối đầy đủ các số liệu liên quan đến đầu tư, xây dựng và tổ chức chạy tàu trên tuyến, và đã có các tính toán sơ bộ kết cấu hạ tầng đường sắt tốc độ cao (phương tiện vận tải… và cơ sở kỹ thuật khác) ; các hạng mục đầu tư cơ bản, tổng mức đầu tư, và sơ bộ đánh giá hiệu quả đầu tư của dự án. Một số thông tin và thông số kỹ thuật kinh tế của ĐSTĐC Sài Gòn - Nha Trang Theo báo cáo cuối cùng của Liên danh Tư vấn Việt Nam và Nhật Bản [7]: (1) Chiều dài tuyến: 363 km; có 6 ga; ga đầu: Thủ Thiêm (Sài Gòn), ga cuối: Nha Trang; và các ga của tuyến: Long Thành, Phan Thiết, Tuy Phong, Tháp Chàm. (2) Khổ đường: 1435 mm; đường đôi, điện khí hóa, tín hiệu chạy tàu tự động; (3) Sử dụng sức kéo đầu máy điện; (4) tốc độ chạy tàu khách đến 200 km/h; (5)Toa xe khách khổ đường 1435 mm có sức chở 98 hành khách/toa xe, tự trọng của toa xe 52,4 tấn/ toa xe, tải trọng 8,9 tấn; dài 26,3 m; (6)Toa xe hàng khổ đường 1435 mm, tải trọng 61 tấn/toa xe, tự trọng 25 tấn/toa xe, toa xe dài 16 m; (7) Đề pô đầu máy: Đề pô chính đặt tại Thủ Thiêm, đề pô phụ đặt tại Nha Trang; (8) Đề pô toa xe: Đoạn chính đặt tại Thủ Thiêm, đề pô phụ đặt tại Nha Trang; (9)Tổng số vốn đầu tư dự kiến là14.000 triệu USD; (10) kịch bản thực hiện đầu tư theo các giai đoạn như sau: (a) Giai đoạn đầu tư đạt tốc độ đến 200 km/h thì kết thúc đầu tư; (b) Giai đoạn ban đầu, đầu tư đến thời điểm chạy khai thác với tốc độ 120 km/h là 10.970 triệu USD; (c) Trong thời gian khai thác tiếp tục đầu tư ở mỗi năm tiếp theo để nâng tốc độ chạy tàu, lần lượt là t1= 1.070 triệu USD (để đạt tốc độ 140 km/h), t2= 960 triệu USD (để đạt tốc độ 160 km/h), t3= 1.000 triệu USD để đạt tốc độ 200 km/h. 4.1.2.Nhu cầu vận tải trên tuyến ĐSTĐC Sài Gòn - Nha Trang 4.1.2.1. Nhu cầu vận tải hành khách Căn cứ kết quả dự báo: (a) mật độ hành khách (hk/ngày) của các đoạn tuyến (1) Nha Trang - Tháp Chàm: 17.000 ; (2) Tháp Chàm - Tuy Phong 17.000 ; (3) Tuy Phong - Phan Thiết: 21.000; (4) Phan Thiết - Long Thành: 27.000; (5) Long Thành – Thủ Thiêm: 37.000; (b) Lượng hành khách (ra, vào) các ga bình quân ngày có số lượng như sau: Nha trang 16.560; Tháp Chàm 2.884; Tuy Phong 6.220; Phan Thiết 9.344; Long Thành 15.152; Thủ Thiêm 37.036 ; với các số liệu trên có thể xác định
15 được nhu cầu hành khách bình quân ngày: lên chiều lên lẻ, xuống chiều lẻ, lên chiều chẵn, xuống chiều chẵn tại các ga,. (Theo quy định trên Biểu đồ chạy tàu (BĐCT) của ĐSVN các đoàn tàu khách xuất phát từ Hà Nội mang ký hiệu số lẻ, các tuyến về Hà Nội mang ký hiệu số chẵn). Nhu cầu năm 2028 tập hợp như sau : Bảng 4.1 Dự báo nhu cầu hành khách trên các khu đoạn (Hk/ngày, năm 2028) Xuống chiều Lên chiều Xuống chiều Ga Lên chiều lẻ lẻ chẵn chẵn Nha Trang 12.050 0.0 0.0 11.570 Tháp Chàm 825 770 700 820 Tuy Phong 680 765 500 800 Phan Thiết 1030 1300 1200 850 Long Thành 5.500 1.400 1.100 6.500 Thủ Thiêm 0.0 15.800 16.850 00 (SG) (Nguồn: Tác giả tập hợp từ các kịch bản của Tư vấn) Nhu cầu hành khách hàng năm tăng từ 5% đến 6,7% với mức tăng như vậy, đến năm 2031 khi sân bay Long Thành đi vào hoạt động ổn định (lưu lượng 100 triệu Hk/năm, có khoảng 10% ÷ 15% sử dụng bằng phương tiện ĐS), khi đó nhu cầu hàng ngày trên tuyến, như sau: Bảng 4.2 Dự báo nhu cầu HK trên các khu đoạn (HK/ngày, năm 2031) Lên chiều Xuống chiều Lên chiều Xuống chiều Ga lẻ lẻ chẵn chẵn Nha Trang 24.100 (0)0 0,0 23.140 Tháp Chàm 1.650 1.540 1.400 1.640 Tuy Phong 1.360 1.530 1.000 1.600 Phan Thiết 2.060 2.600 2.400 1.700 Long Thành 11.000 2.800 2.200 13.000 Thủ Thiêm (0)0,0 31.600 33.700 0 (SG) (Nguồn: Căn cứ số liệu bảng 4.1,số liệu nghiên cứu của Tư vấn, tác giả tự tổng hợp) 4.1.2.2. Nhu cầu vận tải hàng hóa Để có cơ sở xem xét toàn diện trong việc sử dụng sức kéo điện trên tuyến ĐSTĐC, luận án chọn kịch bản chạy hỗn hợp cả tàu khách và tàu hàng. Nhu cầu vận tải hàng hóa trên hàng lang Bắc - Nam (khu đoạn Sài Gòn – Nha Trang) được dành cho vận tải trên tuyến ĐSTĐC là từ 3,5 triệu tấn /năm đến 4 triệu tấn/năm. 4.1.2.3. Lựa chọn loại đầu máy điện Luận án tính toán và chọn kịch bản: đầu máy điện kéo tàu khách có trọng lượng trên 1000 tấn, tốc độ đạt trên 200 km/h, sử dụng hãm điện tái sinh; đầu máy
16 điện kéo tàu hàng có công suất trên 5000 kW, tốc độ 150 km/h đến 160 km/h, trọng lượng đoàn tàu trong khoảng 2.200 tấn ÷ 2500 tấn, sử dụng hãm điện tái sinh. 4.2.1.3. Xác định phương án các đôi tàu 1.Phương án các đôi tàu Sử dụng kịch bản hàng ngày chạy 3 loại tàu khách và tàu hàng suốt, như sau : a, Tổ chức 3 loại tàu khách: Tàu khách suốt Sài Gòn - Nha Trang (SG –NT), thành phần 15 toa xe; tàu khách khu đoạn Sài Gòn - Nha Trang, thành phần 13 toa xe ; tàu khách đường ngắn (Long Thành - Sài Gòn), thành phần đoàn tàu 8 toa xe. b, Tổ chức 3 đôi tàu hàng Sài Gòn - Nha Trang ; c, Sau năm 2028, mỗi năm trên tuyến SG-NT tăng 1 đôi tàu khách suốt, 2 đôi tàu khách khu đoạn, và 2 đôi tàu khách đường ngắn LT- SG ; Số đôi tàu từng giai đoạn : tàu hàng 3 đôi/ ngày ổn định từng năm ; tàu khách ; (1) năm 2028 là 16 đôi ; (2) năm 2029 là 21 đôi ; (3) năm 2030 là 26 đôi ; (4) năm 2031 là 31 đôi . 2.Phương án vận dụng đầu máy Tính toán và xác định các thông số đầu máy: (1) Xác định các loại thời gian: (a) đỗ tại sài Gòn và Nha Trang; mỗi điểm 1,5 giờ ; (b) thời gian chạy trên đường 4 giờ/ hướng; (c) số giờ hoạt động của tất cả các đoàn tàu khách suốt trong một ngày cần 55 giờ, tàu khách khu đoạn là 61 giờ; cho tàu sân bay là 26 giờ ; tàu hàng là 54 giờ;(d); mỗi máy cân đối hoạt động 20 giờ/ngày; cân đối số máy vận dụng năm 2028 là 14 máy, số máy dự phòng là 1, và tổng số máy là 15; cụ thể từng năm khi tốc độ được nâng lên; năm 2029 là 16 máy, năm 2030 là 17 máy ; năm 2031 là 21 máy. 4.2.2. Tính toán các chỉ tiêu vận tải từng giai đoạn Đối với các chỉ tiêu về hành khách a, Hành khách lên tàu Gọi HK là lượng hành khách đi trên một loại tàu trong một năm; gọi m là số toa xe khách trong đoàn tàu, gọi I: là số chỗ trên toa xe; I = 98 hành khách (hk); gọi nk số chuyến tàu trong thời gian tính toán; (i%): hiệu suất sử dụng chỗ trên toa xe khách; tàu khách suốt là 88%; tàu khách khu đoạn là 86%, tàu khách đường ngắn là 100%; Ta có: HK = m × I ×(i%) × nk ×365 (4.1) (hành khách) Áp dụng công thức trên tính được lượng HK của năm 2028 là 12.154.646 HK; năm 2029 là 15.843.248 HK ; năm 2030 là 19.531.850 HK; năm 2031 là 23.220.452 HK, b, Hành khách km Công thức tính hành khách km ; HKkm = HK × L × t ; (4.2), trong đó: HK là lượng hành khách lên tàu của các loại tàu trong kỳ tính toán; L là cự ly vận chuyển hành khách (km), L = 363 km; t là thời gian tính toán, 365 ngày/năm; Năm 2028, lượng hành khách km là : 3.285.810.740 HKkm (gồm: (1) tàu khách suốt: 1.713.955.320 HKkm; (2) tàu khách khu đoạn: 1.451.668.220 HKkm; (3) tàu khách đường ngắn: 120.187.200 HKkm Tương tự: tính được năm 2029: hành khách km là 5.375.657.254; năm 2030 là 6.339.178.000 HKkm, năm 2031 là: 7.242.795.758 HKkm.
17 c, Chỉ tiêu Tấn km tổng trọng (viết tắt là Tkm tt) đoàn tàu khách Tấn km tổng trọng (Tkmtt) của đoàn tàu khách được tính bằng (tổng tự trọng của các toa xe trong đoàn tàu cộng với tổng tải trọng toa xe) và nhân với cự ly chạy của đoàn tàu; với các thông số về tài trọng, tự trọng và số đoàn tàu khách các loại chạy của từng năm với cự ly khu đoạn, tính được tấn km tổng trọng như sau: năm 2028 là 3.055.202.300 Tkmtt; năm 2029 là 3.057.754.000, Tkmtt; năm 2030 là 3.060.305.000, Tkmtt; năm 2031 là 3.062.857.000, Tkmtt. Đối với các chỉ tiêu về vận tải hàng hóa Chỉ tiêu tấn hàng hóa vận tải Chỉ tiêu này được xác định trên cơ sở số đôi tàu hàng (Nh) trong một ngày, số toa xe (m) trong một đoàn tàu, trọng tải tĩnh bình quân (Pt ) của một toa xe hàng;Với các dữ liệu ở mục trên, trong các giai đoạn đều tính chạy ổn định 3 đôi tàu hàng / ngày, trọng tải tĩnh toa xe P = 61 tấn, tính được lượng hàng hóa năm 2028 là 3.340.000 tấn, các năm sau giữ nguyên sản lượng này (như năm 2028). Chỉ tiêu tấn km ((Tkm) hàng hóa Chỉ tiêu này được xác định bằng cách lấy tấn hàng hóa vận chuyển nhân với cự ly vận chuyển; Năm 2028 là 1.212.329.250 Tkm; năm 2029, 2030, 2031 như năm 2028. Chỉ tiêu Tấn km tổng trọng (Tkmtt) tàu hàng Chỉ tiêu này được xác định bằng tổng của tấn km hàng hóa với tổng tấn km tự trọng của đoàn tàu. Năm 2028 tính được là 1.659.493.625 Tkmtt, các năm sau lấy kết quả như năm 2028. 4.3. Lượng hóa các lợi ích sử dụng sức kéo điện 4.3.1.Cơ sở các dữ liệu tính toán và lựa chọn để có thể được lượng hóa. Căn cứ vào các công thức xác định lợi ích do sử dụng sức kéo điện mang lại (tập hợp tại chương 3), căn cứ các chỉ tiêu vận tải đã tính ở mục 4.2. Một số dữ liệu tính toán được tập hợp từ các nguồn: Bộ công thương (giá điện dự kiến ), các chi phí về đầu máy D19 E của Trung Quốc và giá mua dầu diesel, dầu bôi trơn, chi phí cấp phát, thu gom dầu thải, định mức tiêu hao nhiên liệu chạy tàu, định mức dầu bôi trơn.. (Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Sài Gòn); các biểu giá cước, giá mua máy phát điện, chi phí thu gom và cấp nhiên liệu lên MPĐ (Công ty cổ phần vận tải ĐS Hà Nội); dự kiến giá mua đầu máy điện, giá mua đầu máy diesel (tham khảo từ đường sắt Trung Quốc) và các trang mạng; giá khí thải CO2 lấy từ các tài liệu tham khảo của Bộ tài chính, Bộ Tài nguyên và Môi trường. Các số liệu về nguồn vốn và phân kỳ đầu tư tuyến Sài Gòn - Nha Trang: hệ số quy đổi tiền về năm gốc.., lấy từ các nghiên cứu tiền khả thi của các tổ chức Tư vấn trong và ngoài nước. 4.4.2. Tính cụ thể các lợi ích của sức kéo điện a, Lợi ích do Hãm điện tái sinh của sức kéo điện. Từ tấn km tổng trọng của các loại công tác của đầu máy, xác định được tiêu hao nhiên liệu theo định mức, và quy đổi nhiên liệu từ kg thành lít, quy đổi nhiên liệu ra điện năng. Giá điện dự kiến ổn định các năm (2008 ÷2031) là 2.536 đồng/kWh; tỷ lệ % dòng điện sinh ra khi sử dụng hãm điện tái sinh lấy mức thấp (2%) so với tổng
18 lượng điện tiêu thụ. Kết quả được tính cho các năm: 2028 là 10,472 tỷ đồng; năm 2029 là 10, 52 tỷ đồng; năm 2030 là 10,534 tỷ đồng; năm 2031 là 10,41 tỷ đồng. b, Hiệu suất sử dụng năng lượng. Để lượng hóa được hiệu suất tiết kiệm của sức kéo điện so với sức kéo diesel, cần phải xem xét hiệu xuất chung của 02 loại nguồn điện than và thủy điện; với nguồn điện là thủy điện, hiệu suất tổng cộng của sức kéo điện (25%÷70%), cao hơn so với hiệu suất tổng cộng của sức kéo diesel (33% ÷38%); với dải các mức hiệu suất trên, hiệu suất sức kéo điện chọn 50%; hiệu suất tổng cộng của sức kéo diesel chọn 35,5%; như vậy hiệu suất của sức kéo điện cao hơn sức kéo diesel là 14,5%; + Từ tấn km tổng trọng của vận tải hành khách và hàng hóa, với định mức tiêu hao nhiên liệu, và đơn giá cho 01 lít dầu diesel; tính được như sau: Năm 2028: Nhiên liệu tiêu thụ: 20.940.125 lít, tương đương 206.470.000 kWh; đơn giá 1 kWh là 2.536 đồng. Năm 2028 là 73,385 tỷ đồng; năm 2029 được: 73,7 tỷ đồng; năm 2030 được: 73,8 tỷ đồng; năm 2031 là: 73,9 tỷ đồng. Cộng: 294,7 tỷ đồng c, Lợi ích mang lại khi không phát thải khí CO2 Cơ sở tính toán: nhiên liệu tiêu thụ của các loại đầu máy diesel đã tính mục trên, mức phát thải 3189 CO2 (g/kg), quy đổi đồng tiền: 1USD = 23.000 đồng; tính được năm 2028 là: 2,46 tỷ đồng; năm 2029 là 2,47 đồng; năm 2030 là 2,472 tỷ đồng; năm 2031 là 2,473 tỷ đồng. d, Lợi ích đem lại khi không phải nộp thuế BVMT (thu qua giá dầu diesel) Trên cơ sở nhiên liệu tiêu thụ của tàu khách và tàu hàng đã tính ở bảng 4.6, mức thuế BVMT là 2000 đ/kg. Kết quả lợi ích hàng năm: năm 2028 là 41,88 tỷ đồng; năm 2029 là 42,41 tỷ đồng; năm 2030 là 42,131 tỷ đồng; năm 2031 là 42,156 tỷ đồng. e, Lợi ích do không sử dụng dầu bôi trơn theo nhiên liệu Nhiên liệu tiêu thụ cho các loại đầu máy diesel (bảng4.6),Căn cứ vào định mức tiêu hao dầu bôi trơn (4%) theo nhiên liệu và đơn giá của dầu bôi trơn 30.000 đ/lít; tính được kết quả, năm 2028 là 25,12 tỷ đồng; năm 2029 là 25,26 tỷ đồng; năm 2030 là 25,27 tỷ đồng ; năm 2031 là 25,3 tỷ đồng. f, Lợi ích từ tiết kiệm vận chuyển nhiên liệu cho đầu máy diesel Với cự ly vận chuyển nhiên liệu từ nơi bán đến nơi trạm cấp nhiên liệu cho đầu máy là 181,5 km (ở đây tạm tính cự ly này bằng 50% tổng cự ly giữa 02 trạm cấp nhiên liệu đầu máy giữa Sài Gòn và Nha Trang); giá cước vận chuyển là 500 đ/tkm; kết quả tính cho năm 2028 là 1,52 tỷ đồng; năm 2029 là 1,528 tỷ đồng; năm 2030 là 1,529 tỷ đồng; năm 2031 là 1,530 tỷ đồng. g, Lợi ích từ đầu tư đầu máy Giá mua đầu máy điện chỉ bằng từ 70% giá mua đầu máy diesel cùng công suất; theo nhu cầu chạy tàu hàng năm, tính được số đầu máy cần đầu tư; với đơn giá mua đầu máy, tính được lợi ích từ đầu tư đầu máy điện. Đơn giá 01 đầu máy công suất 5000 kW, là 1,4 triệu USD. Năm 2028 đầu tư 15 đầu máy là 21 triệu USD (138, tỷ đồng); tương tự tính cho năm 2029 là. 9,2 tỷ đồng; năm 2030 là 9,2 tỷ đồng; năm 2031 là 36,8 tỷ đồng.