CẨM NANG CÔNG NGHỆ VIỆT NAM DỮ LIỆU CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

Cẩm nang Công nghệ Ngành điện Việt Nam MỞ ĐẦU Ngày nay, đổi cải tiến công nghệ lượng tái tạo diễn với tốc độ nhanh Quy hoạch lượng dài hạn phụ thuộc nhiều vào chi phí hiệu hoạt động công nghệ sản xuất lượng tương lai Mục tiêu Cẩm nang Công nghệ nhằm ước tính xác chi phí hiệu hoạt động danh sách công nghệ sản xuất lượng, từ cung cấp thông tin đầu vào quan trọng để lập quy hoạch lượng hiệu Việt Nam Do có nhiều bên liên quan tham gia vào q trình thu thập số liệu, nên Cẩm nang Công nghệ cung cấp số liệu sàng lọc thảo luận với nhiều tổ chức liên quan bao gồm: Bộ Cơng Thương (BCT), Tập đồn Điện lực Việt Nam – EVN, đơn vị sản xuất điện độc lập, tư vấn nước quốc tế, tổ chức, hiệp hội trường đại học Đây điều cần thiết mục tiêu xây dựng Cẩm nang Cơng nghệ có kết nối với tất bên liên quan Cẩm nang Công nghệ hỗ trợ việc lập mơ hình lượng dài hạn Việt Nam trợ giúp quan phủ, cơng ty lượng tư nhân, nhóm chuyên gia tổ chức khác tiếp cận với liệu chung công nghệ sản xuất điện Việt Nam tương lai, công nhận rộng rãi ngành lượng Cẩm nang Công nghệ Việt Nam xây dựng dựa phương pháp tiếp cận Cẩm nang Công nghệ Đan Mạch Cục Năng lượng Đan Mạch Energinet xây dựng nhiều năm qua thơng qua q trình tham vấn mở với bên liên quan Bối cảnh Tài liệu xây dựng khuôn khổ Chương trình Hợp tác Đối tác Năng lượng Việt Nam – Đan Mạch nhằm hỗ trợ cung cấp liệu công nghệ cho Báo cáo Triển vọng Việt Nam năm 2019 Các báo cáo khác xây dựng nhằm hỗ trợ cho Báo cáo Triển vọng Năng lượng Việt Nam năm 2019 bao gồm: Báo cáo Dự báo Nhu cầu lượng Báo cáo Dự báo Giá nhiên liệu Lời cảm ơn Cẩm nang Công nghệ tài liệu xây dựng với hợp tác Cục Điện lực Năng lượng tái tạo (EREA), Viện Năng lượng, Công ty Ea Energy Analyses, Cục Năng lượng Đan Mạch Đại sứ quán Đan Mạch Hà Nội Tài liệu xây dựng với nguồn kinh phí tài trợ từ Quỹ Đầu tư Trẻ em (CIFF) Quỹ Khí hậu Châu Âu (ECF) quản lý Quyền tác giả Trừ trường hợp có yêu cầu khác, thơng tin tài liệu sử dụng hoàn toàn tự do, phép chia sẻ in tái bản, cần phải có xác nhận nguồn thơng tin Tài liệu trích dẫn với tựa đề “Cẩm nang Công nghệ Việt Nam năm 2019” Cơng nhận đóng góp Ảnh trang bìa Colourbox cung cấp Số liệu Công nghệ Ngành điện Việt Nam MỤC LỤC Mở đầu .3 Giới thiệu phương pháp luận Nhà máy nhiệt điện đốt than phun .8 Tua bin khí .20 Nhà máy thủy điện 28 Điện mặt trời 39 Điện gió .53 Nhà máy điện sinh khối .69 Các nhà máy điện đốt chất thải rắn khí bãi rác .77 Nhà máy điện khí sinh học 85 Nhà máy điện diesel 90 10 Nhà máy điện địa nhiệt 94 11 Thủy điện tích 103 12 Pin tích lithium-ion 109 Phụ lục 1: Phương pháp luận 125 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP LUẬN Những công nghệ mô tả Cẩm nang bao gồm cơng nghệ phát triển chín muồi công nghệ kỳ vọng cải tiến đáng kể thập kỷ tới, hiệu hoạt động chi phí Điều có nghĩa chi phí hiệu hoạt động số cơng nghệ ước tính với mức độ chắn tương đối cao; số cơng nghệ khác lại có mức độ chắn thấp chi phí hiệu hoạt động xem xét tương lai Tất cơng nghệ phân theo nhóm tương ứng với bốn cấp độ phát triển mô tả phần Nghiên cứu Phát triển mức độ phát triển công nghệ, triển vọng phát triển tương lai, mức độ không chắn dự báo số liệu chi phí hiệu hoạt động cơng nghệ Ranh giới để tính tốn số liệu chi phí hiệu hoạt động nhà máy điện sản lượng phát nhà máy chi phí hạ tầng lưới điện để kết nối với hệ thống Đối với điện năng, trạm biến áp gần lưới truyền tải Điều có nghĩa: điện phát lên lưới điện sản lượng điện phát nhà máy điện trừ điện tự dùng nhà máy Do đó, hiệu suất nhà máy hiệu suất thực Cẩm nang Công nghệ Việt Nam xây dựng dựa Cẩm nang Công nghệ Indonesia ban hành vào tháng 12/2017 Ngồi ra, Cẩm nang Cơng nghệ Trung Quốc Vương quốc Anh ấn phẩm IEA IRENA sử dụng làm tài liệu tham chiếu quốc tế Phần mô tả số liệu điều chỉnh dựa dự án cụ thể Việt Nam cho phù hợp với điều kiện nước Các bảng số liệu từ Cẩm nang Công nghệ Indonesia sử dụng trường hợp khơng có số liệu Việt Nam Đối với tương lai trung hạn dài hạn (năm 2030 năm 2050), số liệu dựa tài liệu tham chiếu quốc tế hầu hết cơng nghệ số liệu Việt Nam dự kiến trùng khớp với số liệu quốc tế Trước mắt, có khác biệt, đặc biệt công nghệ đưa vào áp dụng Nguyên nhân khác biệt ngắn hạn luật lệ, quy định mức độ phát triển thị trường chín muồi công nghệ Những khác biệt ngắn hạn dài hạn điều kiện vật lý địa phương vật liệu đáy biển điều kiện ngồi khơi ảnh hưởng đến chi phí trang trại gió ngồi khơi tốc độ gió ảnh hưởng đến kích thước rơto so với máy phát điện, từ tác động đến chi phí Việc sử dụng đất đánh giá giá đất không đưa vào đánh giá tổng chi phí giá đất phụ thuộc vào điều kiện cụ thể địa phương Phương pháp luận trình bày chi tiết Phụ lục Tài liệu tham chiếu Cục Năng lượng Đan Mạch cộng (2017): Cẩm nang số liệu cơng nghệ phát điện tích trữ điện ngành điện Indonesia Energinet Cục Năng lượng Đan Mạch (2018): Số liệu công nghệ nhà máy lượng Phát điện cấp nhiệt tập trung, tích trữ lượng, sản xuất biến đổi chất mang lượng Xem thêm: ens.dk/en/our-services/projections-and-models/technology-data IRENA (2018): Chi phí phát điện từ lượng tái tạo năm 2017, Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế, Abu Dhabi Chương trình Phát triển Năng lượng Tái tạo Trung Quốc – Đan Mạch (2014): Cẩm nang Công nghệ Năng lượng Tái tạo Trung Quốc Ban Kinh doanh, Năng lượng & Chiến lược Cơng nghiệp (2016): Chi phí phát điện NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN Mô tả tóm tắt cơng nghệ Cẩm nang phân biệt 03 loại nhà máy nhiệt điện đốt than: cận tới hạn, siêu tới hạn siêu tới hạn Tên nhà máy thể nhiệt độ áp suất vào tua bin cao áp Sự khác biệt nhà máy hiệu suất nhà máy, thể hình Nhà máy cận tới hạn có áp suất thấp 200 bar nhiệt độ 540°C Cả nhà máy siêu tới hạn siêu tới hạn hoạt động điểm tới hạn nước, yêu cầu áp suất lớn 221 bar (khi so sánh, nhà máy cận tới hạn nhìn chung vận hành áp suất khoảng 165 bar) Khi mức cao điểm tới hạn nước, nước thay đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái mà không sôi – nghĩa không thấy thay đổi trạng thái yêu cầu nhiệt hóa Thiết kế nhà máy siêu tới hạn áp dụng để cải thiện hiệu suất tổng thể lị Khơng có định nghĩa tiêu chuẩn nhà máy siêu tới hạn so với nhà máy siêu tới hạn Thuật ngữ “trên siêu tới hạn” sử dụng cho nhà máy có nhiệt độ nước khoảng 600°C cao (TL 1) Hình 2: Định nghĩa nhà máy cận tới hạn, siêu tới hạn siêu tới hạn (TL 6) Nhiên liệu đầu vào Nhiên liệu đầu vào chủ yếu dựa than, sử dụng nhiên liệu khác viên gỗ ép khí thiên nhiên Cũng sử dụng dầu nặng làm nhiên liệu khởi động dự phòng Đầu Điện Điện tự dùng cần cho nhà máy công suất 500 MW 40-45 MW, hiệu suất điện thực thấp hiệu suất tổng 3,7- 4,3 % (TL 2) Nhìn chung, tỷ lệ điện tự dùng nhà máy nhiệt điện than khoảng 8% - 10% Dải công suất nhà máy Nhà máy điện cận tới hạn có cơng suất từ 30 MW trở lên Nhà máy điện siêu tới hạn siêu tới hạn có cơng suất lớn thường nằm khoảng từ 400 MW đến 1500 MW (TL 3) Khả điều chỉnh Nhà máy điện đốt than phun cung cấp điều tần hỗ trợ phụ tải Những tổ máy tiên tiến nhìn chung cung cấp 5% công suất định mức cho điều chỉnh tần số thời gian 30 giây mức phụ tải khoảng 50% - 90% phụ tải định mức Việc điều chỉnh phụ tải nhanh thực thông qua sử dụng dự phòng định tổ máy Điều khiển hỗ trợ phụ tải hoạt động sau khoảng phút, chức điều khiển tần số sử dụng dự phòng nêu Điều khiển hỗ trợ phụ tải có khả trì mức tăng 5% để đáp ứng tần số chí tăng thêm tải (nếu chưa đạt phụ tải tối đa) thông qua tăng tải lị Điều chỉnh tải âm đạt cách cho nước chạy tắt (khơng qua tua bin) đóng van tua bin sau giảm tải lị Tính linh hoạt nhà máy nhiệt điện than Đan Mạch Trung Quốc phân tích TL.5 TL.6 Đối với trường hợp Đức Đan Mạch xem TL Các nhà máy nhiệt điện than điển hình Đan Mạch có phụ tải phát thấp 15-30% tốc độ điều chỉnh khoảng 4% phụ tải định mức/phút đốt nhiên liệu Những kết đạt nhờ cải tiến nhà máy hoạt động Chi phí đầu tư điển hình bao gồm lắp đặt hệ thống tuần hồn nước lị hơi, điều chỉnh hệ thống đốt, cho phép giảm số lượng máy nghiền than vận hành, kết hợp với nâng cấp hệ thống điều khiển bao gồm đào tạo nhân viên nhà máy Bảng 1: Ví dụ khu vực phù hợp để cải thiện tính linh hoạt (TL 6) Cải thiện độ linh hoạt vận hành chung Tổ máy CHP Tổ máy ngưng Phụ tải tối thiểu thấp Mở rộng phạm vi vận hành (v.d mở rộng dải công suất phát) Khả tải Hơi chạy tắt không qua tua bin Tách sản xuất điện nhiệt và/hoặc nhiệt sản xuất sử dụng Tích nhiệt Nồi điện bơm nhiệt Cải thiện tốc độ điều chỉnh điều chỉnh công suất nhanh Chế độ vận hành linh hoạt dải công suất Khởi động/dừng nhà máy nhanh hơn/rẻ Ưu điểm/nhược điểm Ưu điểm:  Là công nghệ truyền thống có nhiều cải tiến  Hiệu suất khơng bị giảm nhiều chế độ non tải so với đầy tải với tua bin khí chu trình hỗn hợp Nhược điểm:  Nhà máy điện đốt than không kiểm sốt nhiễm phát thải hàm lượng cao NOx, SO2 chất dạng hạt (PM), kéo theo chi phí xã hội cao, liên quan đến vấn đề sức khỏe nguyên nhân gây hàng nghìn ca chết sớm năm tồn cầu Xem TL.14 đánh giá ảnh hưởng đến sức khỏe  Than có hàm lượng CO2 cao  Nhà máy điện đốt than sử dụng chu trình nước tiên tiến (siêu tới hạn) có độ linh hoạt nhiên liệu cơng nghệ lị truyền thống Tuy nhiên, nhà máy siêu tới hạn có yêu cầu cao chất lượng nhiên liệu Dầu nặng giá rẻ khơng thể đốt có chất vanadium, nhiệt độ (và kéo theo hiệu suất) giảm xuống, nhiên liệu sinh khối gây ăn mịn đóng cáu cặn, khơng xử lý phù hợp  So với công nghệ khác tua bin khí thủy điện, nhà máy nhiệt điện than có tốc độ điều chỉnh thấp hơn, vận hành phức tạp đòi hỏi số lượng nhân công lớn Môi trường Đốt than tạo sản phẩm CO2, CO, H2O, SO2, NO2, NO chất dạng hạt (PM) CO, NOx SO2 chất làm tổn hại não phổi, gây đau đầu, khó thở, trường hợp xấu tử vong CO2 gây tình trạng ấm lên tồn cầu làm biến đổi khí hậu (TL 3) Có thể thực lọc NOx SO2 Tất nhà máy điện đốt than Việt Nam phải đảm bảo mức phát thải nằm giới hạn cho phép quy định trong:  Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp nhiệt điện (QCVN 22: 2009/BTNMT)  Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí (QCVN 05:2013/BTNMT)  Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vô (QCVN 19: 2009/BTNMT) Nếu không áp dụng giải pháp kỹ thuật để kiểm sốt phát thải khối lượng chất gây nhiễm bụi, SOx, NOx CO2 vượt giới hạn cho phép Do đó, nhà máy điện đốt than Việt Nam áp dụng lọc phát thải để trì phát thải mức cho phép, bao gồm:  Thiết bị khử bụi tĩnh điện (ESP): Lọc tro từ khói thải  Thiết bị khử lưu huỳnh khói thải (FGD): Làm giảm SO2, (Một số nhà máy nhiệt điện cũ Phả Lại Ninh Bình chưa áp dụng giải pháp này)  Khử chất xúc tác chọn lọc (SCR): Làm giảm NOx (Các nhà máy nhiệt điện sử dụng lị tầng sơi tuần hồn khơng áp dụng giải pháp này)  Ngoài ra, cần lắp đặt ống khói nhà máy hệ thống giám sát phát thải liên tục (CEMS) Nhân cơng Nhìn chung, nhà máy nhiệt điện than có cơng suất 1.200 MW trung bình cần 2.000-2.500 nhân cơng giai đoạn xây dựng sau 600-900 nhân cơng làm việc liên tục cho vận hành bảo dưỡng Nghiên cứu phát triển Công nghệ nhiệt điện than siêu tới hạn truyền thống có tảng phát triển tốt dự kiến khơng có cải tiến cơng nghệ lớn (Loại 4) Phạm vi cải tiến chu trình nhiệt động học hạn chế Nhiều khả việc áp dụng vật liệu cho phép áp suất nhiệt độ cao nồi đạt hiệu suất cao hơn, chi phí bỏ để thực cao(TL 4) Xem TL 5, tăng cường tính linh hoạt nhà máy Ví dụ nhà máy điện có Nhà máy nhiệt điện than cận tới hạn: Nhà máy nhiệt điện than Quảng Ninh (TL 9) Nhà máy nhiệt điện than Quảng Ninh nằm thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh, với tổng công suất 4x300 MW, phát triển theo giai đoạn: Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh (2x300 MW) vận hành từ tháng 3/2011 năm 2012; nhà máy Quảng Ninh (2x300 MW) vận hành từ năm 2013 2014 Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh nhà máy điện đốt than phun, sử dụng lị cận tới hạn có thơng số q nhiệt là: 174 kg/cm2 (tương đương 170 bar) 541°C Tỷ lệ điện tự dùng nhà máy 8,5% (tối đa 25,5 MW/ tổ máy), hiệu suất điện (thực) ghi nhãn máy nhiệt trị thấp (LHV) 38% Hiệu suất trung bình năm 35,49% Nhiên liệu than antraxit từ mỏ Hịn Gai, Cẩm Phả; lượng than tiêu thụ hàng năm khoảng triệu (cho nhà máy với công suất 1200 MW) Nhiên liệu phụ dầu nhiên liệu – số 5, 10 Doanh thu năm (nghìn USUSD) Doanh thu năm (nghìn USUSD) Cơng suất điện năm (MW) Hình 47: Dự báo giới công suất pin dự trữ lượng (MW) doanh thu hàng năm (USD) ứng dụng quy mô lớn (TL 48) Bảng số liệu Bảng số liệu tổng kết dự báo phát triển 121 Công nghệ Pin Lithium-ion 2020 2030 2050 Bất định (2020) Số liệu lượng/kỹ thuật Cơng suất tích trữ lượng cho cụm (MWh) Lower Bất định (2050) Upper Lower Ghi TL Upper 12 A 2;14 Công suất cho cụm (MW) 18 21 24 16 21 22 28 A;B 2;14 Công suất vào cho cụm (MW) 3,5 2,7 3,5 3,7 4,7 A;B 2;14 Hiệu suất (%) AC 91 92 92 90 92 91 94 C 3;21;22;51 Hiệu suất (%) DC 95 96 96 95 96 95 97 C 3;21;22;51 - Hiệu suất nạp (%) 98 98,5 98,5 98 98,5 98 99 D - Hiệu suất phóng (%) 97 97,5 97,5 97 98 97 98 D Tổn thất lượng tích trữ (%/ngày) 0,1 0,1 0,1 0,05 0,2 0,05 0,15 E 18;50;52 Ngừng bắt buộc (%) 0,38 0,35 0,25 0,2 0,5 0,1 0,3 F Ngừng theo kế hoạch (số tuần/năm) 0,2 0,1 0,1 0,1 0,25 0,05 0,2 F Tuổi thọ kỹ thuật (năm) 20 25 30 15 25 20 45 G 3;5;8;14 1thời gian xây dựng 0,2 0,2 0,2 0,2 0,25 0,1 0,25 38 Thời gian phản ứng từ không xả đến xả định mức (s)