CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái quát chung về tình hình sản xuất điện năng 1. Tình hình sản xuất điện năng trên thế giới và ở Việt Nam Trong tổng sản lượng điện năng sản xuất ra trên thế giới, phần tỷ lệ điện năng do các nguồn nhiên liệu hữu cơ chiếm tỷ trọng chủ yếu, tỷ lệ thủy điện ngày càng giảm. Tỷ lệ điện hạt nhân tăng rất nhanh trong các thập kỷ 70 và 80 của thế kỷ trước, nhưng mấy năm gần đây, đặc biệt là sau sự cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima (Nhật Bản) thì điện hạt nhân có xu hướng chững lại, ở một số nước bắt đầu giảm.
Sản lượng điện của 7 nước G7 chiếm một nửa tổng sản lượng điện của thế giới. Trừ Canada là nước có tỷ lệ thủy điện chiếm khoảng 2/3 tổng sản lượng điện và Pháp là nước có tỷ lệ điện hạt nhân tăng rất nhanh (từ 23,8% năm 1980 tăng lên 77,1% năm 1995), năm nước còn lại có tỷ lệ nhiệt điện dùng nhiên liệu hữu cơ từ 2/3 tổng sản lượng điện trở lên, trong đó Mỹ và Đức có tỷ lệ nhiệt điện đốt than chiếm trên 50% trong suốt một thời gian dài mấy chục năm. Hiện nay, ở hai nước này, tỷ lệ nhiệt điện vẫn chiếm trên 50% (chỉ tính riêng nhiệt điện đốt than) và có xu hướng tăng dần. Trong thập kỷ 70 và những năm đầu thập kỷ 80 của thế kỷ trước, nhiều dự báo lạc quan đã dự kiến tỷ lệ điện hạt nhân có thể tới 50% tổng sản lượng điện của thế giới vào nửa đầu thế kỷ này.
Tuy nhiên từ sau sự cố Trec-nô-bưn (1986), các dự báo về điện hạt nhân đã chững lại; ở một số nước phát triển đã có xu hướng giảm. Để bù lại, xu hướng phát triển nhiệt điện lại tăng lên, nhiều nhà máy điện đốt than với công suất tổ máy lớn (khoảng trên dưới 1000 MW) có thông số trên tới hạn (áp suất 250-300 bar, nhiệt độ hơi 580-600oC) đã được xây dựng. Hiện nay, hiệu suất phổ biến của nhà máy nhiệt điện là 32-42%, cá biệt tới 49- 50%. Nhìn chung trong vài chục năm tới, tỷ lệ nhiệt điện vẫn chiếm tỷ lệ lớn nhất trong tổng số sản lượng điện năng của thế giới (khoảng từ 40% trở lên).
5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tại Việt Nam, để có thể đáp ứng được nhu cầu điện năng, Chính phủ Việt Nam đã đề ra mục tiêu cụ thể về sản xuất và nhập khẩu cho ngành điện. Trong Tổng sơ đồ VII cho giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn 2030 các mục tiêu bao gồm: [1] 1) Sản xuất và nhập khẩu tổng cộng 194-210 tỉ kWh đến năm 2015, 330- 362 tỉ kWh năm 2020, và 695-834 tỉ kWh năm 2030; 2) Ưu tiên sản xuất điện từ nguồn năng lượng tái tạo bằng cách tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ nguồn năng lượng này từ mức 3.5% tổng điện năng sản xuất vào năm 2020 và 6% vào năm 2030; 3) Giảm hệ số đàn hồi điện/GDP từ bình quân 2.0 hiện nay xuống còn bằng 1.0 năm 2020; 4) Đẩy nhanh chương trình điện khí hoá nông thôn miền núi đảm bảo đến năm 2020 hầu hết số hộ dân nông thôn có điện; Các chiến lược được áp dụng ở Việt Nam để đạt các mục tiêu nói trên cũng đã được đề ra bao gồm: 1) Đa dạng hoá các nguồn sản xuất điện nội địa bao gồm các nguồn điện truyền thống (như than và ga) và các nguồn mới (như Năng lượng tái tạo và điện nguyên tử); 2) Phát triển cân đối công suất nguồn trên từng miền: Bắc Trung và Nam, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện trên từng hệ thống điện miền nhằm giảm tổn thất truyền tải, chia sẻ công suất nguồn dự trữ và khai thác hiệu quả các nhà máy thuỷ điện trong các mùa; 3) Phát triển nguồn điện mới đi đôi với đổi mới công nghệ các nhà máy đang vận hành; 4) Đa dạng hoá các hình thức đầu tư phát triển nguồn điện nhằm tăng cường cạnh tranh nâng cao hiệu quả kinh tế; 1. Khái quát chung về các nhà máy nhiệt điện Nhà máy điện nhiệt là một nhà máy điện, trong đó có năng lượng nguồn bằng hơi nước. Nước được đun nóng, chuyển thành hơi nước và quay một tua bin hơi nước và tuabin này làm chạy một máy phát điện.
Sau khi đi qua tuabin, hơi nước 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com được ngưng tụ trong bình ngưng và tuần hoàn lại đến nơi mà nó đã được làm nóng, quá trình này được gọi là chu trình Rankine. Khác biệt lớn nhất trong thiết kế của nhà máy nhiệt điện là do các nguồn nhiên liệu khác nhau. Một số thiết kế thích sử dụng thuật ngữ trung tâm năng lượng hạn bởi vì các cơ sở đó chuyển đổi hình thức của năng lượng từ nhiệt năng thành điện năng. Một số nhà máy nhiệt điện cũng cung cấp năng lượng nhiệt cho mục đích công nghiệp, để sưởi ấm, hoặc để khử muối trong nước cũng như cung cấp năng lượng điện.
Một tỷ lệ lớn khí CO2 được tạo ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch ở các nhà máy nhiệt điện, được coi như là nguyên nhân chính gia tăng biến đổi khí hậu. Theo loại công nghệ, nhà máy nhiệt điện được phân thành hai loại: - Nhiệt điện rút hơi (NĐR): Một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào mục đích công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng lân cận. - Nhiệt điện ngưng hơi (NĐN): Toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng Theo nguyên liệu sử dụng, các nhà máy nhiệt điện được phân thành - Nhà máy nhiệt điện than: sử dụng nhiên liệu đốt là than đá - Nhà máy nhiệt điện dầu: sử dụng nhiên liệu đốt là dầu - Nhà máy nhiệt điện khí: sử dụng nhiên liệu đốt là khí đốt Trong đó, than đá được sử dụng rộng rãi nhất, các nhà máy nhiệt điện than chiếm tỉ trọng cao trong sản xuất và phân phối điện năng. Để quay máy phát điện, trong nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi nước, máy hơi nước (lô cô mô bin), động cơ đốt trong và tuabin khí.
Tuabin hơi nước cho công suất cao và vận hành kinh tế nên được sử dụng rộng rãi nhất. Ưu điểm: - Có thể xây dựng gần khu công nghiệp và nguồn cung cấp nhiên liệu để giảm chi phí xây dựng đường dây tải điện và chuyên chở nhiên liệu, - Thời gian xây dựng ngắn (từ 3 -> 4 năm), - Có thể sử dụng được các nhiên liên liệu rẻ tiền như than cám, than bìa ở các khu khai thác than, dầu nặng của các nhà máy lọc dầu, trấu của các nhà máy xay lúa. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nhược điểm: - Cần nhiên liệu trong quá trình sản xuất, do đó giá thành điện năng cao, - Khói thải gây ra ô nhiễm môi trường - Khởi động chậm từ 6 -> 8 giờ mới đạt công suất tối đa, điều chỉnh công suất khó, khi giảm đột ngột công suất phải thải hơi nước ra ngoài vừa mất năng lượng vừa mất nước, - Hiệu suất thấp: ŋ= 30 -> 40% (NĐN), ŋ = 6 -> 70% (NĐR) * Tình hình phát triển chung của các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam - Nhiệt điện khí: Có tỷ trọng đóng góp lớn nhất trong cơ cấu nguồn sản xuất nhiệt điện với tỷ trọng hơn 60% tổng công suất của nhiệt điện. Nguồn nguyên liệu để sản xuất ra điện là khí tự nhiên được mua lại từ Tập đoàn dầu khí và nhập khẩu, giá bán khí sẽ biến động theo giá dầu.
Mặc dù nguồn khí tự nhiên nước ta khá dồi dào, tuy nhiên do giá thành sản xuất điện khí ở mức cao do đó mặc dù công suất của các nhà máy điện khí rất lớn nhưng tỷ lệ khai thác lại không cao. Các dự án nhiệt điện khí chủ yếu được quy hoạch tập trung ở khu vực miền Nam, nơi có nguồn cung cấp khí dồi dào từ Tập đoàn dầu khí. Tính đến thời điểm cuối 2009 cả nước có 4 nhà máy nhiệt điện khí (Bảng 1. Các nhà máy nhiệt điện khí ở Việt Nam Tên nhà máy Công suất Nhà máy Nhiệt điện Bà Rịa 388,9 MW Nhà máy Nhiệt điện Phú Mỹ 3.990 MW Nhà máy Nhiệt điện Thủ Đức 247 MW Nhà máy Nhiệt điện Cà Mau 1.500 MW - Nhiệt điện than: Đứng thứ 2 trong cơ cấu các nguồn nhiệt điện nước ta, nguồn nguyên liệu hiện nay toàn bộ được mua từ nguồn than đá trong nước của Tập đoàn Than Khoáng Sản Việt Nam với giá ưu đãi, trong tương lai cùng với sự phát triển của các dự án này thì nhiều khả năng nước ta sẽ phải nhập khẩu thêm nguồn 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com than bên ngoài.
Chi phí nhiên liệu để vận hành các nhà máy nhiệt điện than thấp hơn nhiều so với nhiệt điện khí khoảng 60% để đạt được cùng mức công suất và nhiệt lượng. Do đó nhiệt điện than là nguồn năng lượng được ưu tiên sử dụng thậm chí hơn cả thủy điện do tính ổn định. Miền Bắc có vị trí thuận lợi với trữ lượng than lớn tại Quảng Ninh nên đã xây dựng các nhà máy nhiệt diện chạy than lớn như: Phả Lại (1. Trong tương lai EVN sẽ tiếp tục phát triển thêm nhiều dự án nhiệt điện than lớn như: Dự án Duyên Hải 1 (Trà Vinh) công suất 2 x 600 MW, Dự án Vĩnh Tân 2 (Bình Thuận) công suất 2 x 600 MW, Dự án Hải Phòng 3, công suất 4 x 600 MW… - Nhiệt điện dầu: Các nhà máy nhiệt điện dầu thường được xây dựng chung trong tổ hợp các khu nhiệt điện khí, dầu như khu tổ hợp điện dầu khí Phú Mỹ, do chi phí sản xuất điện cao nên nhiệt điện dầu chỉ được khai thác nhằm bù đắp lượng điện thiếu tức thời, do đó đóng góp trong cơ cấu nhiệt điện của nhóm này là thấp.
Cơ cấu các nguồn điện cho giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn 2030 đã được đề ra trong Tổng sơ đồ VII và được tóm tắt ở bảng bên dưới. Nguồn điện quan trọng nhất vẫn là than và nhiệt điện. Điện nguyên tử và năng lượng tái tạo chiếm tỉ trọng tương đối cao vào giai đoạn 2010-2020 và sẽ dần trở nên tương đối quan trọng trong giai đoạn 2020-2030. Thuỷ điện vẫn duy trì thị phần không đổi trong giai đoạn 2010-2020 và 2020-2030 vì thuỷ điện gần như đã được khai thác hết trên toàn quốc.
Cơ cấu nguồn điện theo công suất và sản lượng cho giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn 2030 [7] 2020 2030 Thị Thị Thị Thị STT Nguồn điện Tổng công Tổng công phần phần phần phần suất lắp suất lắp trong trong trong trong đặt (MW) đặt (MW) tổng tổng tổng tổng sản 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.