Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội ngày càng tăng, nhu cầu sử dụng điện năng tại Việt Nam cũng gia tăng mạnh mẽ với tốc độ tăng trưởng phụ tải trung bình khoảng 10,5%/năm trong giai đoạn 2011-2019. Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương, với công suất thiết kế 1080 MW, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia. Sản lượng điện thương phẩm của nhà máy đã tăng từ 4,258 tỷ kWh năm 2017 lên 6,345 tỷ kWh năm 2019, tương đương mức tăng trưởng 49%. Tuy nhiên, tỷ lệ điện tự dùng của nhà máy vẫn duy trì ở mức khoảng 10%, cao hơn nhiều so với các loại hình nhà máy điện khác, gây ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng năng lượng và chi phí sản xuất.

Vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (TK&HQ) tại nhà máy nhiệt điện than trở nên cấp thiết nhằm giảm tổn thất năng lượng, nâng cao hiệu suất vận hành và giảm chi phí sản xuất điện. Luận văn tập trung nghiên cứu thực trạng sử dụng năng lượng tại Công ty Nhiệt điện Mông Dương trong giai đoạn 2017-2019, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, giảm phát thải khí nhà kính và hướng tới phát triển bền vững trong ngành điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các khái niệm và quy định pháp luật về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, trong đó Nghị định số 102/2003/NĐ-CP và Luật số 50/2010/QH12 của Quốc hội là cơ sở pháp lý quan trọng. Sử dụng năng lượng TK&HQ được hiểu là việc áp dụng các biện pháp quản lý và kỹ thuật nhằm giảm tổn thất và mức tiêu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu sản xuất và sinh hoạt.

Hai mô hình lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Mô hình quản lý năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001: Hệ thống quản lý năng lượng giúp tổ chức xây dựng chính sách, kế hoạch, theo dõi, đánh giá và cải tiến liên tục hiệu quả sử dụng năng lượng.
  • Chu trình nhiệt Rankine trong nhà máy nhiệt điện: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò hơi, tua bin và tỷ lệ điện tự dùng, từ đó xác định các điểm tổn thất năng lượng và cơ hội tiết kiệm.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: suất tiêu hao năng lượng (TOE), điện tự dùng, hiệu suất lò hơi, hiệu suất tua bin, hệ số đường cơ sở năng lượng, và các hệ thống phụ trợ trong nhà máy nhiệt điện như hệ thống chiếu sáng, quạt, máy nén khí.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực tế và phân tích lý thuyết:

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu tiêu thụ năng lượng, sản lượng điện, vận hành thiết bị của Công ty Nhiệt điện Mông Dương giai đoạn 2017-2019; khảo sát hiện trạng quản lý năng lượng; các báo cáo kỹ thuật và tài liệu pháp luật liên quan.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích thống kê số liệu tiêu thụ năng lượng, xây dựng mô hình hồi quy xác định mối quan hệ giữa điện tự dùng và điện sản xuất; đánh giá hiệu quả quản lý năng lượng qua ma trận đánh giá; phân tích kỹ thuật vận hành các hệ thống thiết bị chính.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và phân tích dữ liệu trong vòng 12 tháng, từ khảo sát thực trạng đến đề xuất giải pháp và đánh giá hiệu quả dự kiến.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ dữ liệu tiêu thụ năng lượng và sản xuất của nhà máy trong 3 năm, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy cao. Phương pháp chọn mẫu là toàn bộ dữ liệu thực tế, kết hợp với phỏng vấn và khảo sát cán bộ quản lý năng lượng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tăng trưởng sản lượng điện thương phẩm mạnh mẽ: Sản lượng điện thương phẩm của nhà máy tăng từ 4,258 tỷ kWh năm 2017 lên 6,345 tỷ kWh năm 2019, tương đương mức tăng 49%. Các tháng cao điểm sản lượng điện thường rơi vào mùa hè và mùa đông, do nhu cầu điện tăng cao và hạn chế nguồn thủy điện.

  2. Tỷ lệ điện tự dùng duy trì ở mức cao: Điện tự dùng chiếm khoảng 10% tổng điện sản xuất, cao hơn nhiều so với các nhà máy thủy điện (khoảng 1%). Mặc dù có xu hướng giảm nhẹ từ 10,4% năm 2017 xuống 10,0% năm 2019, tỷ lệ này vẫn là thách thức lớn đối với hiệu quả năng lượng.

  3. Suất tiêu hao than ổn định nhưng còn tiềm năng cải thiện: Suất tiêu hao than dao động trong khoảng 0,4986 - 0,5124 kg/kWh, phản ánh hiệu suất lò hơi và tua bin chưa tối ưu. Tiêu thụ than tăng tương ứng với sản lượng điện, từ 2.856 nghìn tấn năm 2017 lên 3.963 nghìn tấn năm 2019.

  4. Hiệu quả quản lý năng lượng còn hạn chế: Đánh giá hiện trạng quản lý năng lượng cho thấy công ty có hệ thống theo dõi và giám sát tốt (điểm 4/4), chính sách đầu tư rõ ràng (4/4), nhưng chính sách năng lượng chưa được ban hành chính thức (3/4), tổ chức quản lý năng lượng chưa chính thức và cán bộ quản lý còn kiêm nhiệm (3/4), tạo động lực chưa mạnh mẽ (2/4), và công tác đào tạo tuyên truyền cần được tăng cường (3/4).

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy nhà máy Nhiệt điện Mông Dương đã đạt được sự tăng trưởng sản lượng điện đáng kể, góp phần quan trọng vào hệ thống điện quốc gia. Tuy nhiên, tỷ lệ điện tự dùng cao làm giảm hiệu quả kinh tế và năng lượng của nhà máy. Nguyên nhân chủ yếu là do hiệu suất vận hành lò hơi và tua bin chưa được tối ưu, cùng với tổn thất năng lượng trong các hệ thống phụ trợ như chiếu sáng, quạt và máy nén khí.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, tỷ lệ điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện than thường dao động từ 8-12%, do đó mức 10% của Mông Dương là phù hợp nhưng vẫn có thể cải thiện. Việc chưa ban hành chính sách năng lượng chính thức và tổ chức quản lý năng lượng chưa chuyên trách là những điểm cần khắc phục để nâng cao hiệu quả quản lý.

Dữ liệu hồi quy cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa điện tự dùng và điện sản xuất (R² = 98,5%), cho phép dự báo và kiểm soát tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn. Các biểu đồ phân tích sản lượng điện và tiêu thụ than theo tháng minh họa rõ sự biến động theo mùa, giúp nhà máy có kế hoạch vận hành linh hoạt.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Ban hành chính sách năng lượng chính thức: Công ty cần xây dựng và ban hành chính sách sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả rõ ràng, có cam kết từ lãnh đạo cao nhất, nhằm tạo cơ sở pháp lý và định hướng cho toàn bộ hoạt động quản lý năng lượng. Thời gian thực hiện: trong 6 tháng tới.

  2. Thành lập ban quản lý năng lượng chuyên trách: Thiết lập bộ phận quản lý năng lượng độc lập với chức năng, nhiệm vụ rõ ràng, đảm bảo theo dõi, giám sát và thúc đẩy các hoạt động tiết kiệm năng lượng. Chủ thể thực hiện: Ban Giám đốc công ty; thời gian: 3 tháng.

  3. Triển khai hệ thống giám sát năng lượng theo tiêu chuẩn ISO 50001: Áp dụng mô hình quản lý năng lượng chuẩn quốc tế để nâng cao hiệu quả quản lý, bao gồm lắp đặt đồng hồ đo năng lượng chi tiết, xây dựng báo cáo định kỳ và đánh giá hiệu quả. Thời gian: 12 tháng.

  4. Cải tiến kỹ thuật các hệ thống tiêu thụ năng lượng chính: Thay thế bóng đèn chiếu sáng bằng đèn tiết kiệm năng lượng, lắp đặt biến tần cho quạt sơ cấp và thứ cấp lò hơi, máy nén khí để giảm tiêu thụ điện năng. Thời gian: 12-18 tháng; chủ thể: phòng kỹ thuật và vận hành.

  5. Tăng cường đào tạo và tuyên truyền nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo định kỳ cho cán bộ, công nhân viên về tiết kiệm năng lượng, sử dụng hiệu quả thiết bị, đồng thời triển khai các chiến dịch truyền thông nội bộ. Thời gian: liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Ban lãnh đạo các nhà máy nhiệt điện: Nhận diện các vấn đề quản lý năng lượng, xây dựng chính sách và kế hoạch tiết kiệm năng lượng phù hợp với đặc thù nhà máy.

  2. Chuyên viên quản lý năng lượng và kỹ thuật vận hành: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật và mô hình quản lý năng lượng để nâng cao hiệu quả vận hành, giảm tổn thất năng lượng.

  3. Các cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và môi trường: Tham khảo để xây dựng chính sách, quy định và hướng dẫn thực hiện sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong ngành điện.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành quản lý năng lượng, kỹ thuật điện: Tài liệu tham khảo thực tiễn về phân tích hiện trạng, đánh giá hiệu quả và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng trong nhà máy nhiệt điện than.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao tỷ lệ điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện Mông Dương lại cao?
    Điện tự dùng chiếm khoảng 10% tổng điện sản xuất do các thiết bị phụ trợ như quạt, máy nén khí, hệ thống chiếu sáng tiêu thụ nhiều điện năng. Hiệu suất vận hành lò hơi và tua bin chưa tối ưu cũng góp phần làm tăng điện tự dùng.

  2. Giải pháp kỹ thuật nào hiệu quả nhất để giảm tiêu thụ điện tự dùng?
    Lắp đặt biến tần cho các động cơ quạt và máy nén khí giúp điều chỉnh công suất phù hợp với nhu cầu thực tế, giảm tổn thất điện năng. Thay thế bóng đèn chiếu sáng bằng đèn LED tiết kiệm năng lượng cũng mang lại hiệu quả rõ rệt.

  3. ISO 50001 có vai trò gì trong quản lý năng lượng tại nhà máy?
    ISO 50001 cung cấp khung quản lý năng lượng chuẩn quốc tế, giúp nhà máy xây dựng hệ thống theo dõi, đánh giá và cải tiến liên tục hiệu quả sử dụng năng lượng, từ đó giảm chi phí và phát thải.

  4. Làm thế nào để nâng cao nhận thức tiết kiệm năng lượng trong công nhân viên?
    Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo, chiến dịch truyền thông nội bộ, sử dụng biển báo nhắc nhở và khen thưởng các sáng kiến tiết kiệm năng lượng giúp nâng cao ý thức và hành vi tiết kiệm.

  5. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng tại nhà máy còn lớn không?
    Theo phân tích, nhà máy còn nhiều cơ hội tiết kiệm năng lượng qua cải tiến kỹ thuật, tối ưu vận hành và nâng cao hiệu quả quản lý. Việc áp dụng các giải pháp đề xuất có thể giảm đáng kể điện tự dùng và suất tiêu hao than.

Kết luận

  • Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương đã đạt mức tăng trưởng sản lượng điện thương phẩm 49% trong giai đoạn 2017-2019, đóng góp quan trọng vào hệ thống điện quốc gia.
  • Tỷ lệ điện tự dùng duy trì ở mức khoảng 10%, cao hơn nhiều so với các nhà máy điện khác, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng năng lượng.
  • Hiệu suất vận hành lò hơi và tua bin chưa tối ưu, cùng với tổn thất năng lượng trong các hệ thống phụ trợ là nguyên nhân chính làm giảm hiệu quả năng lượng.
  • Hệ thống quản lý năng lượng của công ty còn một số hạn chế về chính sách, tổ chức và đào tạo, cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật cụ thể, bao gồm ban hành chính sách năng lượng, thành lập ban quản lý chuyên trách, áp dụng ISO 50001, cải tiến thiết bị và tăng cường đào tạo, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong giai đoạn 2022-2025.

Luận văn khuyến nghị Ban Giám đốc Công ty Nhiệt điện Mông Dương triển khai ngay các giải pháp đề xuất để đảm bảo phát triển bền vững, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia quản lý năng lượng cũng có thể sử dụng kết quả này làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo và ứng dụng thực tiễn.