Phân tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4 nhằm tối ưu hóa lưới điện khu vực

• Tác giả: Nguyễn Quang Thông
• Người hướng dẫn: TS. Lã Minh Khánh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Quản Lý Kỹ Thuật Công Nghệ
• Đề tài: Phân Tích Hiệu Quả Kinh Tế Kỹ Thuật Của Các Phương Án Đấu Nối Nhà Máy Nhiệt Điện Nhơn Trạch 3&4 Nhằm Tối Ưu Hóa Hoạt Động Của Lưới Điện Khu Vực
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN VÀ QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN

I. Tổng Quan Hoạt Động Lưới Điện Nhiệt Điện Nhơn Trạch 3 4

Bài toán tối ưu hóa hoạt động lưới điện khu vực luôn là một thách thức lớn, đặc biệt khi tích hợp các nhà máy điện mới như Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4. Việc này đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về mặt kỹ thuật và kinh tế. Hiệu quả kinh tế kỹ thuật nhà máy nhiệt điện cần được phân tích chi tiết để đảm bảo tính khả thi và bền vững của dự án. Việc liên tục bổ sung và phát triển nguồn điện cho các khu vực đặt ra nhiều vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu và giải quyết, trong đó có bài toán vận hành và quản lý tối ưu cho lưới điện khu vực. Luận văn này đặt vấn đề tìm hiểu các tiêu chí đánh giá khả năng tải và độ tin cậy của lưới truyền tải điện, phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật cho các công trình điện cần được bổ dung.

1.1. Tổng quan về quy hoạch hệ thống điện quốc gia

Quy hoạch hệ thống điện là quá trình sắp xếp, phân bố không gian các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng, an ninh gắn với phát triển kết cấu hạ tầng, sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường trên lãnh thổ xác định. Mục tiêu là sử dụng hiệu quả các nguồn lực của đất nước phục vụ mục tiêu phát triển bền vững. Quy hoạch ngành quốc gia là quy hoạch theo ngành trên cơ sở kết nối các ngành, các vùng có liên quan đến kết cấu hạ tầng, sử dụng tài nguyên, bảo vệ môi trường. Trong đó hoạt động được tổ chức và thực hiện mang tính chiến lược, được xây dựng trên kế hoạch cụ thể. Đảm bảo cho các quy hoạch mang đến hiệu quả và phản ánh tính thống nhất trong từng giai đoạn.

1.2. Vai trò của nhà máy nhiệt điện trong quy hoạch điện

Nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh năng lượng và ổn định lưới điện. Tuy nhiên, việc xây dựng và vận hành nhà máy nhiệt điện cũng đặt ra nhiều thách thức về tác động môi trường và chi phí sản xuất điện. Do đó, cần có sự đánh giá kỹ lưỡng về hiệu quả kinh tế kỹ thuật trước khi quyết định đầu tư. Với mỗi một nhà máy điện đưa vào vận hành, bên cạnh việc cải thiện dự trữ và cân bằng công suất của hệ thống, cấu trúc của lưới điện khu vực thay đổi cũng làm ảnh hưởng trực tiếp đến trào lưu công suất trong các chế độ vận hành khác nhau, gián tiếp làm ảnh hưởng đến khả năng tải và độ tin cậy truyền tải điện năng của hệ thống.

II. Thách Thức Giải Pháp Đấu Nối Nhiệt Điện Nhơn Trạch 3 4

Việc đấu nối Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4 vào lưới điện khu vực đặt ra nhiều thách thức về mặt kỹ thuật. Cần đảm bảo ổn định lưới điện, độ tin cậy cung cấp điện và khả năng tải của hệ thống. Đồng thời, cần tối ưu hóa chi phí sản xuất điện và giảm thiểu tác động môi trường. Các phương án đấu nối cần được phân tích kỹ lưỡng để lựa chọn giải pháp tối ưu nhất. Trong bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện, việc đánh giá đầy đủ và chính xác khả năng tải của lưới điện khu vực theo các tiêu chí kỹ thuật và phân tích hiệu quả kinh tế các phương án bổ sung nguồn điện đóng một vai trò quan trọng trong công tác quản lý, quy hoạch và vận hành hệ thống điện.

2.1. Đánh giá hiện trạng lưới điện khu vực Nhơn Trạch

Trước khi đấu nối Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4, cần đánh giá kỹ lưỡng hiện trạng lưới điện khu vực. Điều này bao gồm việc xác định khả năng tải, độ tin cậy, và các điểm yếu của hệ thống. Kết quả đánh giá sẽ là cơ sở để lựa chọn phương án đấu nối phù hợp. Để giải tỏa hết công suất của Nhà máy điện cần có phương án đấu nối phù hợp và khả thi vào lưới điện Quốc gia. Do đó, cần nghiên cứu hướng truyền tải điện năng của nhà máy và lưới điện khu vực để lựa chọn cấp điện áp phù hợp, đảm bảo khả năng giải phóng hết công suất, giảm tổn thất điện năng và không ảnh hưởng đến hệ thống lưới điện trong khu vực.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phương án đấu nối

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án đấu nối, bao gồm công suất phát điện, vị trí địa lý, cấu trúc lưới điện, và chi phí đầu tư. Cần xem xét tất cả các yếu tố này để đưa ra quyết định tối ưu. Lượng điện năng phát lên lưới phụ thuộc vào số giờ vận hành trong năm (Tmax) và tỷ lệ tiêu thụ điện tự dùng của Nhà máy điện. Đối với nhà máy điện than, Tmax = 6.500 h, điện tự dùng khoảng 7-8%.

2.3. Tiêu chí lựa chọn cấp điện áp đấu nối tối ưu

Việc lựa chọn cấp điện áp đấu nối cần dựa trên các tiêu chí như khả năng truyền tải, tổn thất điện năng, chi phí đầu tư, và tính ổn định của hệ thống. Cần phân tích kỹ thuật và kinh tế để lựa chọn cấp điện áp phù hợp nhất. Để giải tỏa hết công suất của Nhà máy điện cần có phương án đấu nối phù hợp và khả thi vào lưới điện Quốc gia. Do đó, cần nghiên cứu hướng truyền tải điện năng của nhà máy và lưới điện khu vực để lựa chọn cấp điện áp phù hợp, đảm bảo khả năng giải phóng hết công suất, giảm tổn thất điện năng và không ảnh hưởng đến hệ thống lưới điện trong khu vực.

III. Phân Tích Kỹ Thuật Các Phương Án Kết Nối Nhơn Trạch 3 4

Luận văn này sẽ phân tích kỹ thuật các phương án kết nối Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4 vào lưới điện khu vực. Các phân tích bao gồm tính toán phân bố công suất, tổn thất công suất, và ngắn mạch. Kết quả phân tích sẽ là cơ sở để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu. Các tính toán áp dụng sẽ được thực hiện với số liệu thực tế thu thập được đối với thiết kế và quy hoạch nhà máy điện tại Viện Năng lượng, Bộ Công thương .

3.1. Mô hình hóa lưới điện khu vực Nhơn Trạch

Để phân tích kỹ thuật, cần xây dựng mô hình hóa lưới điện khu vực Nhơn Trạch. Mô hình này sẽ bao gồm các thành phần như đường dây truyền tải, trạm biến áp, và phụ tải điện. Mô hình hóa chính xác là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính tin cậy của kết quả phân tích. Các nghiên cứu và tính toán mô phỏng trong luận văn được thực hiện với đối tượng là dự án nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4 dự kiến sẽ được thực hiện trong thời gian tới.

3.2. Tính toán phân bố công suất và tổn thất điện năng

Phân bố công suất và tổn thất điện năng là hai yếu tố quan trọng cần được tính toán. Việc này giúp xác định khả năng tải của lưới điện và hiệu quả truyền tải điện. Cần đảm bảo rằng lưới điện có thể đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện mà không gây ra quá nhiều tổn thất. Số liệu về lưới điện khu vực và phụ tải điện dự báo giai đoạn 2020-2025 sử dụng nguồn từ Viện Năng lượng, Bộ Công thương.

3.3. Đánh giá khả năng chịu đựng ngắn mạch của hệ thống

Khả năng chịu đựng ngắn mạch là một yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và ổn định của lưới điện. Cần tính toán dòng ngắn mạch tại các điểm khác nhau trong hệ thống để đảm bảo rằng các thiết bị bảo vệ có thể hoạt động hiệu quả. Các nghiên cứu và tính toán mô phỏng trong luận văn được thực hiện với đối tượng là dự án nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4 dự kiến sẽ được thực hiện trong thời gian tới.

IV. So Sánh Hiệu Quả Kinh Tế Các Phương Án Đấu Nối Lưới Điện

Sau khi phân tích kỹ thuật, cần so sánh hiệu quả kinh tế của các phương án đấu nối. Các chỉ số kinh tế như NPV, IRR, và thời gian hoàn vốn sẽ được sử dụng để đánh giá. Mục tiêu là lựa chọn phương án có hiệu quả kinh tế cao nhất và phù hợp với điều kiện thực tế. Luận văn thực hiện các tính toán so sánh nhằm kiểm nghiệm một số bước tính toán quan trọng cũng như kết quả tính toán theo các quy trình chuẩn khi tính toán thiết kế trong các dự án nhà máy điện thực tế .

4.1. Phương pháp phân tích kinh tế dự án năng lượng

Phương pháp phân tích kinh tế dự án năng lượng bao gồm việc xác định chi phí đầu tư, chi phí vận hành, và doanh thu. Các chỉ số kinh tế như NPV, IRR, và thời gian hoàn vốn sẽ được tính toán dựa trên các thông số này. Các yếu tố bảo đảm kỹ thuật theo tiêu chuẩn N-1 và so sánh hiệu quả kinh tế các phương án thiết kế nhà máy điện nhằm hỗ trợ ra quyết định vận hành luôn là mối quan tâm đối với công tác quy hoạch phát triển nguồn điện nói riêng và quy hoạch hệ thống điện nói chung.

4.2. Cơ sở và dữ liệu tính toán các chỉ tiêu kinh tế

Dữ liệu đầu vào cho phân tích kinh tế bao gồm giá điện, chi phí nhiên liệu, chi phí bảo trì, và lãi suất chiết khấu. Cần thu thập dữ liệu chính xác và tin cậy để đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích. Các nội dung quy hoạch và quy trình đề xuất phương án thiết kế nhà máy và kết lưới tối ưu tại Việt Nam hiện nay chủ yếu dựa trên các yêu cầu pháp lý, chiến lược phát triển đã xây dựng và các ràng buộc địa lý trong lưới điện của các địa phương.

4.3. Lựa chọn phương án tối ưu theo chỉ số NPV

Chỉ số NPV (Giá trị hiện tại ròng) là một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án. Phương án có NPV cao nhất sẽ được lựa chọn. Bên cạnh đó cơ sở lý thuyết tính toán và so sánh hiệu quả kinh tế các phương án thường dựa trên tra cứu số liệu chưa thống nhất hoặc thiếu tính thực tế, do đó còn rất nhiều hạn chế cũng như chưa thể có căn cứ để quyết định độ chính xác đối với điều kiện lưới điện Việt Nam.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Kết Quả Nghiên Cứu Đề Xuất

Luận văn này sẽ trình bày các ứng dụng thực tiễn của việc phân tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong việc tối ưu hóa hoạt động lưới điện. Các kết quả nghiên cứu sẽ được sử dụng để đề xuất các giải pháp cụ thể cho việc đấu nối Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4. Luận văn thực hiện các tính toán so sánh nhằm kiểm nghiệm một số bước tính toán quan trọng cũng như kết quả tính toán theo các quy trình chuẩn khi tính toán thiết kế trong các dự án nhà máy điện thực tế .

5.1. Đề xuất phương án đấu nối tối ưu cho Nhơn Trạch 3 4

Dựa trên kết quả phân tích kỹ thuật và kinh tế, luận văn sẽ đề xuất phương án đấu nối tối ưu cho Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4. Phương án này sẽ đảm bảo ổn định lưới điện, độ tin cậy cung cấp điện, và hiệu quả kinh tế cao. Dữ liệu được sử dụng để mô phỏng và phân tích là xử lý từ số liệu quy hoạch nguồn và lưới điện tỉnh Đồng Nai và khu vực giai đoạn 2020-2025 từ đơn vị chịu trách nhiệm quy hoạch là Viện Năng lượng.

5.2. Đánh giá tác động của phương án đấu nối đến lưới điện

Cần đánh giá tác động của phương án đấu nối đến lưới điện khu vực. Điều này bao gồm việc xác định các thay đổi về phân bố công suất, tổn thất điện năng, và ổn định hệ thống. Việc đánh giá tác động giúp đảm bảo rằng phương án đấu nối không gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho lưới điện. Qua đó nhằm đưa ra một đánh giá về các quy trình và phương pháp đang được sử dụng rộng rãi cũng như đề xuất áp dụng các hiệu chỉnh cần thiết trong các bài toán quy hoạch thiết kế nguồn và lưới điện tại đơn vị .

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Tương Lai

Luận văn này đã trình bày một phương pháp phân tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật để tối ưu hóa hoạt động lưới điện khi đấu nối Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định đầu tư và vận hành hiệu quả hơn. Các nghiên cứu và tính toán mô phỏng trong luận văn được thực hiện với đối tượng là dự án nhiệt điện Nhơn Trạch 3&4 dự kiến sẽ được thực hiện trong thời gian tới.

6.1. Tóm tắt các kết quả nghiên cứu chính

Luận văn đã đạt được các kết quả nghiên cứu chính sau: (1) Xây dựng mô hình hóa lưới điện khu vực Nhơn Trạch, (2) Phân tích kỹ thuật các phương án đấu nối, (3) So sánh hiệu quả kinh tế của các phương án, (4) Đề xuất phương án đấu nối tối ưu. Các yếu tố bảo đảm kỹ thuật theo tiêu chuẩn N-1 và so sánh hiệu quả kinh tế các phương án thiết kế nhà máy điện nhằm hỗ trợ ra quyết định vận hành luôn là mối quan tâm đối với công tác quy hoạch phát triển nguồn điện nói riêng và quy hoạch hệ thống điện nói chung.

6.2. Hướng nghiên cứu phát triển trong tương lai

Trong tương lai, có thể mở rộng nghiên cứu để xem xét các yếu tố khác như tích hợp năng lượng tái tạo, lưu trữ năng lượng, và điều khiển lưới điện thông minh. Việc này sẽ giúp tối ưu hóa hoạt động lưới điện một cách toàn diện hơn. Các nội dung quy hoạch và quy trình đề xuất phương án thiết kế nhà máy và kết lưới tối ưu tại Việt Nam hiện nay chủ yếu dựa trên các yêu cầu pháp lý, chiến lược phát triển đã xây dựng và các ràng buộc địa lý trong lưới điện của các địa phương.