Tổng quan nghiên cứu

Công tác quản lý vận hành tổ máy giữ vai trò then chốt đối với hiệu quả kinh tế - kỹ thuật tại các nhà máy nhiệt điện. Tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2023, Công ty Nhiệt điện Thái Bình đã phát lên hệ thống điện quốc gia đạt mốc 20 tỷ kWh, duy trì mức sản lượng bình quân từ 3.500 đến 3.655 triệu kWh mỗi năm. Tuy nhiên, bối cảnh biến động của thị trường nhiên liệu và nhu cầu phụ tải đã tạo ra nhiều thách thức lớn trong công tác vận hành. Tổng chi phí sản xuất của đơn vị tăng từ 5.866 tỷ đồng năm 2021 lên 6.600 tỷ đồng năm 2023, đồng thời xuất hiện tình trạng không hoàn thành 03 chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật quan trọng trong năm 2023 gồm hệ số khả dụng (đạt 85,17% so với kế hoạch 85,61%), hệ số đáp ứng (đạt 92,43% so với kế hoạch 94,77%) và tỷ lệ dừng máy sự cố (ở mức 2,98%, vượt trần kế hoạch 2,74%).

Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng khung phân tích toàn diện về quản lý vận hành tổ máy nhiệt điện, đánh giá thực trạng giai đoạn 2021-2023 tại Công ty Nhiệt điện Thái Bình và đề xuất hệ thống giải pháp hoàn thiện đến năm 2030. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 02 tổ máy phát điện của công ty trên địa bàn tỉnh Thái Bình, xem xét các dữ liệu vận hành kỹ thuật và nhân sự thực tế. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, giúp tối ưu hóa suất tiêu hao nhiệt (giảm khoảng 200 kJ/kWh), kiểm soát tỷ lệ điện tự dùng dưới ngưỡng 10% và nâng cao độ an toàn tin cậy của toàn bộ dây chuyền sản xuất điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý theo quá trình của Harold Koontz và Heinz Weihrich, kết hợp quan điểm quản trị tổ chức của Torrington. Theo đó, quản lý vận hành tổ máy nhiệt điện là quá trình tích hợp 04 chức năng cốt lõi: lập kế hoạch, tổ chức thực hiện, lãnh đạo điều hành và kiểm soát các nguồn lực nhằm đạt hiệu suất tối ưu trong điều kiện môi trường luôn biến động.

Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng các nguyên lý nhiệt động lực học trong chu trình chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng (chu trình Rankine cải tiến của tổ máy nhiệt điện than). Khung phân tích tập trung vào 04 khái niệm trọng tâm:

  1. Tổ máy nhiệt điện: Tổ hợp khép kín gồm lò hơi, tuabin, máy phát và các hệ thống phụ trợ (FGD, ESP, BOP, hệ thống thải xỉ).
  2. Vận hành tổ máy: Chuỗi các bước thiết kế, thực thi và kiểm soát hoạt động công nghệ nhằm biến đổi năng lượng an toàn và liên tục.
  3. Quản lý vận hành tổ máy: Hoạt động tác động có chủ đích lên bộ máy nhân sự và thiết bị để đạt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
  4. Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhiệt điện: Hệ thống đo lường hiệu suất gồm hệ số khả dụng, suất tiêu hao nhiệt, tỷ lệ dừng máy sự cố và tỷ lệ điện tự dùng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa phân tích định lượng dữ liệu thứ cấp và điều tra định tính dữ liệu sơ cấp.

  • Dữ liệu thứ cấp: Thu thập từ báo cáo kỹ thuật, báo cáo sản xuất kinh doanh định kỳ và dữ liệu phần mềm quản lý kỹ thuật PMIS của Công ty Nhiệt điện Thái Bình giai đoạn 2021-2023 với tổng quy mô phát điện hơn 10,5 tỷ kWh.
  • Dữ liệu sơ cấp: Khảo sát thực hiện trong năm 2024 với cỡ mẫu N = 120 cán bộ, kỹ sư và nhân viên vận hành trực tiếp tại 29 chức danh vị trí việc làm. Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được áp dụng theo từng ca kíp và phòng ban chức năng (Phân xưởng Vận hành chiếm 86,98% mẫu khảo sát).
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thống kê mô tả, so sánh tỷ lệ hoàn thành kế hoạch theo chuỗi thời gian 3 năm và đánh giá mức độ hài lòng/hiệu quả thông qua thang đo Likert 5 mức độ. Phương pháp này đảm bảo tính khách quan khi đối chiếu giữa thông số kỹ thuật thực tế và đánh giá chủ quan của đội ngũ nhân sự.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực trạng quản lý vận hành tổ máy tại Công ty Nhiệt điện Thái Bình giai đoạn 2021-2023 đã chỉ ra các kết quả cụ thể:

Thứ nhất, việc quản lý suất tiêu hao năng lượng nội bộ ghi nhận nhiều chuyển biến tích cực. Tỷ lệ điện tự dùng giảm liên tục từ 10,21% năm 2021 xuống 10,14% năm 2022 và đạt 9,93% năm 2023 (hoàn thành tốt hơn mức trần 11,13% do EVN giao). Suất hao nhiệt duy trì ổn định ở mức 10.542,9 kJ/kWh đến 10.569,68 kJ/kWh, trong đó năm 2023 đã tối ưu giảm thêm khoảng 200 kJ/kWh nhờ các giải pháp hiệu chỉnh buồng đốt. Doanh thu bán điện tăng từ 5.349 tỷ đồng năm 2021 lên 6.390 tỷ đồng năm 2023, đóng góp ngân sách nhà nước tăng 13,6% (từ 264 tỷ đồng lên 300 tỷ đồng).

Thứ hai, độ sẵn sàng của tổ máy có sự biến động lớn giữa các năm. Năm 2021, hệ số khả dụng đạt 88,70% (vượt kế hoạch 84,11%), năm 2022 đạt đỉnh 96,37% (vượt kế hoạch 86,30%). Tuy nhiên năm 2023, hệ số khả dụng suy giảm còn 85,17% và hệ số đáp ứng giảm xuống 92,43%, không đạt chỉ tiêu giao. Tỷ lệ dừng máy do sự cố năm 2023 tăng lên 2,98% (kế hoạch giao dưới 2,74%), trong khi năm 2021 là 2,61% (457,2 giờ dừng máy/9 sự cố) và năm 2022 chỉ có 1,54% (269,8 giờ dừng máy/2 sự cố).

Thứ ba, kết quả khảo sát nhân sự (thang điểm 5,0) cho thấy điểm số cao nhất thuộc về tính đầy đủ của quy trình vận hành (4,5 điểm) và triển khai quy trình thao tác (4,3 điểm). Ngược lại, các tiêu chí nhận điểm số thấp là năng lực phòng ngừa và xử lý sự cố (3,5 điểm), chất lượng lập kế hoạch vận hành hàng năm (3,6 điểm), hình thức kiểm soát đột xuất (3,6 điểm) và sự phối hợp liên phòng ban (3,7 điểm). Về kỷ luật lao động, ghi nhận 18 lượt vi phạm nội quy trong 3 năm, trong đó có 10 trường hợp ngủ trong ca trực và 02 lỗi thao tác gây sự cố chủ quan dẫn đến kỷ luật khiển trách.

+-----------------------------------------------------------------------+
|                CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VẬN HÀNH (2021 - 2023)           |
+-----------------------------------------------------------------------+
|  Chỉ tiêu                  | Năm 2021     | Năm 2022     | Năm 2023   |
+----------------------------+--------------+--------------+------------+
|  Sản lượng phát (Triệu kWh)| 3.655        | 3.358        | 3.555      |
|  Tỷ lệ điện tự dùng (%)    | 10,21        | 10,14        | 9,93       |
|  Hệ số khả dụng (%)        | 88,70        | 96,37        | 85,17      |
|  Tỷ lệ dừng sự cố (%)      | 2,61         | 1,54         | 2,98       |
+-----------------------------------------------------------------------+

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính khiến các chỉ tiêu độ tin cậy suy giảm trong năm 2023 bắt nguồn từ chất lượng than phối trộn thực tế có độ biến động lớn so với than thiết kế (chất bốc, hàm lượng lưu huỳnh, nhiệt độ nóng chảy của xỉ). Điều này gây hiện tượng đóng xỉ phễu lạnh làm kẹt xích cào xỉ và bục ống sinh hơi tại các vùng tái nhiệt trong các tháng 1, 2 và 4. Dữ liệu thực tế cho thấy các sự cố khách quan chiếm đa số thời gian ngừng máy.

Về mặt tổ chức quản lý, dữ liệu có thể được mô hình hóa qua bảng ma trận phân quyền để thấy rõ sự chồng chéo giữa Phòng Kỹ thuật và Phân xưởng Vận hành trong việc giám sát bảo dưỡng. Đội ngũ nhân lực quản lý trực tiếp gồm 169 người có trình độ chuyên môn cao (64,07% đại học, tỷ lệ sau đại học tăng 50% lên 9 người vào năm 2023), độ tuổi sung sức từ 30-50 chiếm 70,36%, nhưng kinh nghiệm thực chiến xử lý sự cố phức tạp còn hạn chế do nhà máy mới đi vào vận hành từ năm 2018. Bên cạnh đó, việc công tác sửa chữa phụ thuộc vào đơn vị dịch vụ độc lập bên ngoài (EPS) làm giảm tính chủ động khi phát sinh hư hỏng thiết bị đột xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện công tác quản lý vận hành tổ máy tại Công ty Nhiệt điện Thái Bình giai đoạn 2024-2030, các nhóm giải pháp trọng tâm cần được triển khai đồng bộ:

  1. Tái cấu trúc và nâng cao hiệu quả phối hợp bộ máy quản lý: Rà soát, phân định rõ ranh giới trách nhiệm giữa Phòng Kỹ thuật, Phòng An toàn - Môi trường và Phân xưởng Vận hành trước quý II/2025. Ban Giám đốc chỉ đạo thiết lập cơ chế phối hợp tác nghiệp theo thời gian thực, mục tiêu nâng điểm đánh giá phối hợp nội bộ từ 3,7 lên trên 4,5 điểm.
  2. Hoàn thiện công tác lập kế hoạch và quản lý chất lượng nhiên liệu đầu vào: Phòng Kế hoạch và Vật tư phối hợp Phân xưởng Nhiên liệu xây dựng mô hình dự báo chất lượng than pha trộn theo từng lô hàng từ năm 2024. Thực hiện thử nghiệm mẫu than định kỳ nhằm chủ động điều chỉnh chế độ cháy lò hơi, phấn đấu kiểm soát tỷ lệ dừng máy sự cố duy trì dưới mức 2,5% hàng năm.
  3. Đổi mới tổ chức thực hiện và đào tạo nguồn nhân lực vận hành: Phân xưởng Vận hành áp dụng triệt để mô hình đào tạo chức danh kép (kèm cặp 1-1) cho 138 nhân viên trực tiếp sản xuất. Định kỳ tổ chức diễn tập sự cố bục ống lò và kẹt xích xỉ tối thiểu 02 lần/năm, phấn đấu 100% cán bộ vận hành đạt chuẩn sát hạch chức danh, triệt tiêu hoàn toàn sự cố do nguyên nhân chủ quan.
  4. Nâng cấp hệ thống công cụ kiểm soát và chuyển đổi số: Đẩy mạnh khai thác cơ sở dữ liệu trên hệ thống PMIS và hệ thống điều khiển phân tán DCS giai đoạn 2025-2028. Tích hợp các thuật toán cảnh báo sớm rung động tuabin, rò rỉ hơi nước và giám sát nồng độ khí thải online, đảm bảo hệ số khả dụng hàng năm luôn đạt trên 88%.

Khuyến nghị đối với cơ quan quản lý: Đề nghị Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) phân bổ kế hoạch huy động công suất phù hợp với đặc thù kỹ thuật của tổ máy, đồng thời hỗ trợ cơ chế hợp đồng cung cấp than dài hạn có chất lượng ổn định. Đề nghị Sở Công Thương tỉnh Thái Bình tăng cường hỗ trợ công tác kiểm tra an toàn công nghiệp và tạo điều kiện trong khâu xử lý, tiêu thụ tro xỉ bền vững.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung đề án mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 04 nhóm đối tượng:

  1. Ban lãnh đạo và cán bộ quản lý tại các nhà máy nhiệt điện: Sử dụng làm tài liệu tham chiếu để tái cơ cấu bộ máy điều hành, xây dựng chỉ tiêu KPI và phân định trách nhiệm vận hành ca kíp.
  2. Kỹ sư vận hành, Trưởng ca, Trưởng kíp nhà máy điện: Ứng dụng các quy trình chuẩn hóa về giám sát lò hơi, xử lý xỉ than và các biểu mẫu nhật ký vận hành kỹ thuật trên hệ thống số hóa PMIS.
  3. Học viên, nghiên cứu sinh ngành Quản lý kinh tế và Quản trị công nghiệp: Cung cấp khung lý thuyết thực chứng về quản trị quá trình trong doanh nghiệp năng lượng nặng với hệ thống số liệu thực tế chi tiết.
  4. Chuyên viên phân tích chính sách năng lượng và cơ quan quản lý: Tham khảo cơ sở thực tiễn để ban hành các quy định về thị trường phát điện cạnh tranh, tiêu chuẩn định mức hao nhiệt và chính sách an toàn môi trường ngành điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính khiến tỷ lệ dừng máy sự cố năm 2023 vượt chỉ tiêu là gì?

Nguyên nhân chủ yếu do chất lượng than phối trộn thực tế có độ kết dính và nhiệt độ nóng chảy của xỉ sai lệch so với thiết kế gốc. Hiện tượng này dẫn tới đóng xỉ lớn tại phễu lạnh gây kẹt xích tải xỉ và làm bục ống sinh hơi cục bộ trong các tháng 1, 2 và 4 năm 2023.

2. Nhà máy đã thực hiện giải pháp gì để giảm tỷ lệ điện tự dùng xuống 9,93%?

Đơn vị đã tối ưu hóa phương thức vận hành của các thiết bị tự dùng công suất lớn như hệ thống quạt khói gió, bơm cấp nước và máy nghiền than theo phụ tải phát thực tế. Việc giảm tỷ lệ điện tự dùng từ 10,21% xuống 9,93% giúp tiết kiệm hàng triệu kWh điện mỗi năm.

3. Hệ thống phần mềm PMIS đóng vai trò như thế nào trong kiểm soát vận hành?

PMIS lưu trữ và phân tích toàn diện 08 trường dữ liệu kỹ thuật gồm danh mục thiết bị, nhật ký ca trực, khiếm khuyết phát sinh, lệnh công tác sửa chữa, chỉ tiêu kế hoạch, thông số vận hành thời gian thực, lịch sử sự cố và các báo cáo thống kê kinh tế kỹ thuật định kỳ.

4. Đội ngũ nhân sự quản lý vận hành của công ty có đặc điểm gì nổi bật?

Lực lượng gồm 169 người với 100% được đào tạo kỹ thuật chuyên ngành bài bản, trong đó trình độ đại học và sau đại học chiếm trên 71%. Độ tuổi sung sức từ 30 đến 50 chiếm 70,36%, tạo lợi thế lớn về khả năng tiếp cận công nghệ mới nhưng đòi hỏi phải đào tạo liên tục về kỹ năng quản trị.

5. Mục tiêu vận hành tổ máy của công ty hướng tới giai đoạn đến năm 2030 là gì?

Công ty hướng tới duy trì hệ số khả dụng trên 88%, giảm suất tiêu hao nhiệt tiệm cận mức thiết kế, kiểm soát tỷ lệ ngừng máy sự cố dưới 2,5%, đồng thời hoàn thiện tự động hóa quy trình kiểm soát nhằm đáp ứng tối đa các yêu cầu từ thị trường bán buôn điện cạnh tranh.

Kết luận

  • Đề án đã hệ thống hóa thành công khung lý luận về quản lý vận hành tổ máy tại doanh nghiệp nhiệt điện theo tiếp cận chu trình quản lý 04 giai đoạn.
  • Phân tích chi tiết thực trạng giai đoạn 2021-2023 tại Công ty Nhiệt điện Thái Bình, làm rõ thành tựu tiết giảm điện tự dùng (xuống 9,93%) và chỉ ra các nguyên nhân khiến hệ số khả dụng năm 2023 giảm còn 85,17%.
  • Đánh giá toàn diện các yếu tố tác động bên trong (nhân sự trẻ, hệ thống PMIS) và bên ngoài (chất lượng nguồn than, điều độ phụ tải A0).
  • Xây dựng hệ thống 04 nhóm giải pháp chiến lược và các kiến nghị cụ thể có tính khả thi cao đến năm 2030.
  • Lộ trình triển khai khuyến nghị chia thành hai giai đoạn: Giai đoạn 2024-2025 tập trung kiện toàn tổ chức, siết chặt kỷ luật và tối ưu hóa phối trộn than; Giai đoạn 2026-2030 đẩy mạnh số hóa toàn diện quy trình bảo dưỡng và dự báo sự cố.

Các nhà quản lý và kỹ sư vận hành có thể tải toàn văn đề án hoặc liên hệ tác giả để tiếp cận chi tiết hệ thống quy trình kỹ thuật và bộ công cụ khảo sát thực tế.