(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng sinh khối

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Phan Minh Đông Trang ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt, trang bị kiến thức khoa học kỹ thuật quý giá cho tơi q trình học Cao học trường Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn TS Lê Chí Kiên, người thầy tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm để tơi hồn thành tốt Luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè tạo cho tơi niềm tin nỗ lực cố gắng để hồn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 / 2017 Học viên thực Phan Minh Đông Trang iii Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC Trang MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH SÁCH CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC HÌNH Chương 12 TỔNG QUAN 12 1.1 Đặt vấn đề 12 1.2 Tổng quan MHD công trình liên quan bật 14 1.2.1 Tổng quan MHD 14 1.2.2 Cơng trình liên quan bật 16 1.2.2.1 Công trình máy phát MHD Mỹ 16 1.2.2.2 Cơng trình máy phát MHD Nhật Bản 16 1.2.2.3 Cơng trình máy phát MHD Australia 17 1.2.2.4 Cơng trình máy phát MHD Italia 17 1.2.2.5 Cơng trình máy phát MHD Nga 17 1.2.2.6 Cơng trình máy phát MHD nước 17 1.3 Một số đặc điểm khác nhà máy điện sinh khối kết hợp từ thủy động lực so với số nhà máy điện khác 19 1.3.1 Thông số kỹ thuật mơ hình hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng sinh khối với số mơ hình tương tự sử dụng nguồn lượng khác 19 1.3.2 Công suất lắp đặt nguồn điện nguồn lượng sinh khối số nguồn lượng tái tạo khác 24 1.3.3 Xu hướng phát triển nguồn lượng sinh khối số nguồn lượng tái tạo khác 25 1.3.4 Quy hoạch lưới điện nước xét đến nguồn lượng sinh khối dạng lượng khác 28 1.3.5 Hiệu suất chuyển đổi lượng sinh khối dạng lượng khác 29 1.3.6 Hệ số công suất nhà máy điện sử dụng lượng sinh khối dạng lượng khác 30 1.3.7 Hệ số sẵn sàng hoạt động tuổi thọ cơng trình nhà máy điện sử dụng lượng sinh khối dạng lượng khác 32 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 33 1.5 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu 35 Trang Luận văn tốt nghiệp 1.6 Phương pháp nghiên cứu 35 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 37 1.7.1 Ý nghĩa khoa học 37 1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn 37 1.8 Tóm lược nội dung luận văn 37 Chương 39 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 39 2.1 Máy phát từ thủy động lực 39 Nguyên lý hoạt động máy phát từ thủy động lực 39 2.1.1 2.1.1.1 Nguyên lý hoạt động chung máy phát từ thủy động lực 39 2.1.1.2 Hỗn hợp khí làm việc máy phát MHD 41 2.1.1.3 Máy phát điện Faraday 45 2.1.1.4 Máy phát Hall 46 2.1.1.5 Máy phát điện cực chéo 47 2.1.1.6 Máy phát đĩa 47 Lưu chất máy phát điện MHD 48 2.1.2 2.1.2.1 Khí ion hóa(Plasama) 49 2.1.2.2 Kim loại lỏng(Liquid Metal) 49 Chu trình kết hợp máy phát điện MHD 51 2.1.3 2.1.3.1 Chu trình Brayton 51 2.1.3.2 Chu trình Rankine 53 2.2 Nguồn lượng sinh khối 55 2.2.1 Khái niệm đặc điểm nguồn lượng sinh khối 55 2.2.2 Nguồn gốc sinh khối 57 2.2.2.1 Chất bã sinh khối qua xử lý 59 2.2.2.2 Bột giấy chất bã trình sản xuất giấy 59 2.2.2.3 Bã rừng(Forestry residues) 60 2.2.2.4 Bã nông nghiệp (Agricultural residues) 60 2.2.2.5 Chất thải từ gia súc(Livestock residues) 61 2.2.2.6 Các loại bã thải khác 62 2.2.2.7 Cây trồng lượng(Energy forestry/crops) 63 2.3 Nguyên lý chung việc sản xuất điện từ sinh khối 64 2.3.1 Phương pháp nhiệt hóa học (Thermochemical) 65 2.3.1.1 Công nghệ đốt sinh khối 65 2.3.1.2 Công nghệ khí hóa sinh khối 66 Trang Luận văn tốt nghiệp 2.3.1.3 Công nghệ nhiệt phân 66 Phương pháp hóa sinh (biochemical) 67 2.3.2 2.3.2.1 Tiêu hóa kỵ khí 67 2.3.2.2 Khí chơn (Landfill Gas) 68 Chương 69 TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TỪ THỦY ĐỘNG LỰC KẾT HỢP NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI 69 3.1 Phân tích chu trình 69 3.1.1 Xây dựng chu trình MHD hỗn hợp sử dụng lượng sinh khối 69 3.1.2 Phân tích khối chu trình 71 3.1.2.1 Phân tích máy phát MHD 71 3.1.2.2 Phân tích thu xử lý lượng sinh khối 73 3.1.2.3 Phân tích thiết bị trao đổi nhiệt 73 3.1.2.4 Phân tích máy nén 73 3.1.2.5 Phân tích tuabin khí 76 3.1.2.6 Phân tích tuabin 77 3.1.2.7 Phân tích nhiệt lượng 77 3.1.2.8 Phân tích nhiệt lượng nút chu trình 77 3.1.2.9 Phân tích Entropy 78 3.1.2.10 Hiệu suất chu trình MHD hỗn hợp sử dụng lượng sinh khối 79 3.2 Thông số ban đầu 80 3.3 Sơ đồ khối mô giao diện Matlab Simulink 80 3.3.1 Khối giao diện 80 3.3.2 Chu trình MHD 81 3.3.3 Nhiệt lượng nút chu trình 85 3.3.4 Chu trình Brayton 86 3.3.5 Thông số cài đặt ban đầu Matlab 90 3.4 Kết mô 92 3.4.1 Thông số nút 92 3.4.2 Hiệu suất chu trình 92 3.4.3 Đồ thị T-S 93 3.4.4 Thông số mô 94 Chương 99 PHÂN TÍCH KINH TẾ VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA HỆ THỐNG TỪ THỦY ĐỘNG LỰC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI 99 4.1 Lý thuyết sở kinh tế - tài nhà máy điện sinh khối 99 Trang Luận văn tốt nghiệp 4.1.1 Chi phí hệ thống phát điện 99 4.1.2 Chi phí đầu tư 99 4.1.3 Chi phí nhiên liệu 103 4.1.4 Chi phí vận hành-quản lý 104 4.1.5 Chi phí phát điện MHD 104 4.1.6 Chi phí tạo hệ thống chu trình kín MHD-tuabin 105 4.1.7 Xét tuabin cụ thể 107 4.1.7.2 Enthalpy rút từ nước 107 4.1.7.2 Quá trình nhiệt 109 4.2 Tính tốn thơng số nhà máy điện sinh khối 110 4.3 Thiết lập phương trình lợi nhuận tiền điện 113 4.4 Tính tốn lợi nhuận nhà máy điện sinh khối tạo kết hợp từ thủy động lực 113 4.4.1 Tính tốn thơng số nhà máy điện sinh khối có trang bị hệ thống MHD 113 4.4.2 Tính tốn lợi nhuận thu nhà máy điện sinh khối có trang bị hệ thống MHD 114 Chương 116 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 116 5.1 Kết luận 116 5.1.1 Kết đạt đề tài 116 5.1.2 Kiến nghị vị trí đặt nhà máy 117 5.2 Hướng phát triển đề tài 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 Trang Luận văn tốt nghiệp CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Các từ viết tắt NLSK: Năng lượng sinh khối NLĐN: Năng lượng địa nhịa NLMT: Năng lượng mặt trời MHD: Magnetohydrodinamic (Máy phát từ thủy động lực) LM: Liquid metal (Kim loại lỏng) LMMHD: Liquid metal Magnetohydrodinamic (Máy phát từ thủy động lực kim loại lỏng) Ký hiệu ηrec: Hiệu suất thu xử lý lượng sinh khối Trec: Nhiệt độ thu B: Cảm ứng từ E: Cường độ điện trường q: Điện tích electron x,y,z: Tọa độ trục MHD p: Áp suất dòng chảy lưu chất F: Lực Fy: Lực theo trục y re: Bán kính quỹ đạo electron ce: Vận tốc electron me: Khối lượng electron ωc: Tần số va chạm electron ne:Mật độ electron Q: Diện tích mặt cắt va chạm we: Vận tốc tương đối electron J: Mật độ dòng điện m: Khối lượng dòng chảy qua kênh Trang Luận văn tốt nghiệp h: Enthalpy K: Hệ số tải kênh KH: Thông số tải Hall H: Hiệu suất kênh P: Công suất u: Thành phần vận tốc trục x  e : Hiệu suất điện θ: Góc nghiêng điện cực trục x μ: Độ linh động ρ: Mật độ dịng khí σ: Điện dẫn suất τ: Thời gian trung bình lần va chạm ω: Tần số cyclotron A: tiết diện M: khối lượng lưu chất W: lượng (điện năng) v: vectơ vận tốc Qin: nhiệt lượng đầu vào Qi: Nhiệt lượng nút thứ i (W) Ti: Nhiệt độ nút thứ i (0K) Pi: Áp suất nút thứ i (at) γ: Hệ số nhiệt chất khí η: Hiệu suất ΔQ: Tổn thất nhiệt lượng Πc: Tỉ số máy nén Πs: Tỉ số nén tầng nén N: Số tầng nén τc: Tỉ số nhiệt độ ra– vào máy nén τs: Tỉ số nhiệt độ – vào tầng nén Trang Luận văn tốt nghiệp ΔT: Độ chênh lệch nhiệt độ Πt: Tỉ số áp suất - vào tuabin τt: Tỉ số nhiệt độ – vào tuabin G: Lưu lượng chất khí qua máy phát MHD PMHD: Điện khỏi máy MHD Pc: Năng lượng máy nén cần Pion: Năng lượng cần thiết để ion hóa chất khí Tref: Nhiệt độ lấy mẫu (0K) Pref: Áp suất lấy mẫu (at) Si: Entropy Trang Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1: Dữ liệu tính tốn ban đầu Trang 83 Bảng 3.2: Thông số mô Trang 93 Bảng 3.3: Thơng số nút chu trình Trang 94 Bảng 3.4: Số liệu giá nhiên liệu Trang 103 Bảng 4.1: Các tiêu kỹ thuật, kinh tế nhà máy Trang 110 Trang Luận văn tốt nghiệp 0,51  h1  h h1  h isen (4.8) Thay giá trị biết vào biểu thức trên, ta h2 Vì biết áp suất khỏi tuabin,tham khảo ngược trở lại biểu đồ Mollier ta suy trạng thái nước thoát 4.1.7.2 Q trình nhiệt Trước hết ta tính lượng nhiệt phải thải ngưng tụ Qp, lượng nhiệt yêu cầu cấp vào chu trình Tùy theo điều kiện áp suất nhiệt độ nước sau ngưng tụ mà ta tra tương ứng enthalpy, vậy:  h 2V  h  Qp  m (4.9) với h2V enthalpy sau qua van giảm áp, m [lbs/h] lưu lượng khối lượng nước Khi lắp đặt máy phát tuabin, chu trình yêu cầu lượng nhiệt tương tự, nhiên, phần ta biết enthalpy h ngõ tuabin thấp enthalpy sau qua van giảm áp (giữ nguyên so với h1) Do vậy, để giữ nguyên lượng nhiệt  new theo quan hệ: cung cấp Qp ta phải tăng lưu lượng khối lượng thành m  h 2V  h   m  new h  h  Qp  m (4.10) Từ đây, tìm lưu lượng khối lượng m new Tuy nhiên, tăng lưu lượng lên đồng thời cơng suất điện phát từ máy phát tuabin tăng theo, cụ thể công suất điện sinh là:  P  m new lb Btu 1kWh  h2v  h2   95%  h lb 3413Btu (4.11)  m new lb/h h3Btu/lb Hình 4.6 mơ tả q trình lượng kết tính tốn phần trước Từ phân tích biết máy phát điện tuabin phát P điện, để làm điều hệ thống cần phải tăng lưu lượng khối lượng thêm   m new  m [lbs/h] Do vậy, chi phí làm điện chi phí để tạo lượng tăng thêm lưu lượng khối lượng cơng suất điện sinh Chi phí nhiên liệu cho nước có giá a [$/1000lb] chi phí tạo nước trường hợp là: Trang 109 Luận văn tốt nghiệp   lb  a$  Cost    (m new  m)  PkW h  1000lb (4.12) lb/h h1Btu/lb Tuabin lb/h h2VBtu/lb PkW lb/h h2Btu/lb Bộ ngưng tụ Bộ ngưng tụ lb/h h3Btu/lb lb/h h1Btu/lb QpBtu/lb (a) Hệ thống dùng van giảm áp QpBtu/lb (b) Hệ thống tuabin Hình 4.6: Hệ thống dùng van giảm áp dùng tuabin Như vậy, phương pháp trình bày chi phí tạo nước cho hệ thống phát điện kết hợp MHD-Tuabin sử dụng tuabin giảm áp suất để tiết kiệm lượng 4.2 Tính tốn thông số nhà máy điện sinh khối Nhằm đánh giá hiệu chi phí tiền điện hệ thống MHD kết hợp với nhà máy điện sinh khối, tác giả tính tốn dựa thơng số giả lặp nhà máy điện sinh khối Hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng sinh khối dự kiến cơng suất lắp máy 50MW Cấu hình tổ máy: 01 lò CFB + 01 tuabin + 01 máy phát + 01 máy biến áp Tổng vốn đầu tư cho dự án khoảng 45 triệu USD, vòng đời dự án 30 năm Bảng 4.1: Các tiêu kỹ thuật, kinh tế nhà máy STT Đơn vị Tên tiêu Số lượng Công suất đặt nhà máy MW 50 Số tổ máy Tổ Số sử dụng công suất đặt giờ/năm 6500 Sản lượng điện kWh/năm 150.000.000 Trang 110 Ghi Luận văn tốt nghiệp Tỷ lệ điện tự dùng % 10 Lượng điện tự dùng kWh/năm 15.000.000 Sản lượng điện phát lên kWh/năm 135.000.000 Lượng nhiên liệu sinh khối tiêu thụ hàng tấn/năm năm 500000 Nhiệt trị cao qui đổi sinh khối Qtlv kcal/kg 12.39MJ/kg 10 Suất tiêu hao nhiên liệu tự nhiên Kg/kWh 11 Giá nhiên liệu sinh khối từ bã mía bình USD/tấn quân 12 Giá nhiên liệu sinh khối từ trấu bình quân USD/tấn 1.5 13 Giá nhiên liệu sinh khối từ rơm rạ bình USD/tấn quân 20 14 Giá nhiên liệu sinh khối từ phế liệu gỗ bình USD/tấn quân 20 15 Hiệu suất lò % 84 16 Hiệu suất tua bin-máy phát % 45 17 Hiệu suất truyền tải nhiệt % 99 18 Hiệu suất thô nhà máy % 37.4 Dựa thơng số trình bày Bảng 4.1, tác giả tính tốn tổng chi phí nhiên liệu cho năm chi phí phát điện cho kWh điện sau: Tổng chi phí phát điện cho năm: Chi phí nhiên liệu bã mía cho năm: Tsk1  msk1  csk1 Tsk1  125000   500000(USD) Trong đó: msk1(tấn/năm) – Lượng nhiên liệu bã mía tiêu thụ năm Csk(USD/tấn) – Giá nhiên liệu bã mía thời Chi phí nhiên liệu trấu cho năm: Tsk  msk  csk Tsk  125000 1.5  187500(USD) Trang 111 Luận văn tốt nghiệp Trong đó: msk2(tấn/năm) – Lượng nhiên liệu trấu tiêu thụ năm Csk2(USD/tấn) – Giá nhiên liệu trấu thời Chi phí nhiên liệu trừ rơm rạ phế liệu gỗ cho năm: Tsk  msk  csk Tsk  250000  20  5000000(USD) Trong đó: msk3(tấn/năm) – Lượng nhiên liệu từ rơm rạ phế liệu gỗ thụ năm Csk3(USD/tấn) – Giá nhiên liệu rơm rạ phế liệu gỗ thời Tổng chi phí nhiên liệu cho năm: TOM  Tsk  Tsk1  Tsk  Tsk TOM  Tsk  500000  187500  5000000  5687500(USD) Chi phí vốn-lắp đặt cho kWh điện trả 10 năm: C CI TC 45  10  0.1  R FC 90  P  50  10   0.013846(USD / kWh) 6500 K C  8760 6500  8760 8760 Trong đó: RFC -Hệ số trả góp RFC  1   0.1 NG 10 TC (USD)-Chi phí vốn -lắp đặt P (kW) -Công suất nhà máy KC -Hệ số công suất hệ thống KC  6500 8760 Chi phí nhiên liệu cho kWh điện: bao gồm chi phí nhiên liệu sinh khối từ loại nhiên liệu sau: Từ bã mía, từ trấu, từ rơm rạ phế liệu gỗ Chi phí nhiên liệu sinh khối cho kWh điện C OM  C sk  Tsk 5687500   0.03792(USD / kWh) Q 150000000 Trong đó: Tsk(USD/năm): Chi phí nhiên liệu sinh khối dùng cho năm Trang 112 Luận văn tốt nghiệp Q(kWh/năm) – Sản lượng điện Chi phí vận hành –quản lý cho kWh: CF  1  C CI   0.013846  0.0013846(USD / kWh) 10 10 Chi phí tiền điện cho kWh điện: C E  CCI  COM  C F  0.013846  0.03792  0.0013846  0.0531506 (USD / kWh) 4.3 Thiết lập phương trình lợi nhuận tiền điện Lợi nhuận tiền điện gồm phần, phần lãi sản lượng điện sinh số tiền bán điện dựa chi phí tiền điện cho kWh điện tăng hàng năm, phần khấu hao chi phí vốn-lắp đặt, chi phí nhiên liệu tăng hàng năm chi phí vận hànhquản lý Như vậy, phương trình lợi nhuận tiền điện ta sau: A  Q.CE t  TVon  TOM t  TVh (4.13) Trong đó: A(USD): Lợi nhuận tính theo năm Q(kWh): Sản lượng điện năm CE(USD/kWh): Chi phí tiền điện cho kWh điện t(năm): thời gian hoạt động nhà máy TVon (USD): Chi phí vốn-lắp đặt hệ thống TOM: Chi phí nhiên liệu năm TVh: Chi phí vận hành-quản lý Như vậy, dựa phương trình lợi nhuận, tác giả tính tốn lợi nhuận nhà máy điện sinh khối tạo kết hợp từ thủy động lực 4.4 Tính tốn lợi nhuận nhà máy điện sinh khối tạo kết hợp từ thủy động lực 4.4.1 Tính tốn thơng số nhà máy điện sinh khối có trang bị hệ thống MHD Khi kết hợp từ thủy động lực vào nhà máy nhiệt điện, hệ thống trở thành hệ thống kết hợp, để tính cơng suất hệ thống, tác giả sử dụng hiệu suất chu trình kết hợp công thức : Trang 113 Luận văn tốt nghiệp net  1  2 1 1  (4.14) Trong 1 hiệu suất máy phát MHD  hiệu suất tuabin Theo bảng số liệu nhà máy hiệu suất lị 45% Theo kết nghiên cứu tác giả Lê Thanh Tuyền luận văn cao học “ Phân tích thơng số vào –ra tính tốn tỉ suất Enthalpy máy phát điện từ thủy động lực” có cho biết máy phát dùng đĩa có hiệu suất 35% Dựa thông số hiệu suất, tác giả tính hiệu suất chu trình sau: net  0,35  0,45 * (1  0,35)  0,6425 Cùng với công suất tổ máy từ bảng số liệu, ta tính cơng suất nhà máy sinh gắn từ thủy động lực là: P2 = 0,6425*50/0,45 = 71.39 MW Và sản lượng điện sinh từ hệ thống là: Q’ = 71390.6500 = 0,46404.109 kWh/năm Vậy nhà máy điện sinh khối kết hợp hệ thống từ thủy động lực có cơng suất tổ máy 64,25 MW sản lượng điện 0,46404.109kWh/năm 4.4.2 Tính tốn lợi nhuận thu nhà máy điện sinh khối có trang bị hệ thống MHD Khi trang bị cho nhà máy nhiệt điện hệ thống từ thủy động lực, chi phí vốn – lắp đặt chi phí vận hành-quản lý tăng lên, nhiên, chi phí thực tế trang bị hệ thống từ thủy động lực cho nhà máy chưa có, đó, để giảm chi phí thực nghiệm chế tạo hệ thống từ thủy động lực, tác giả dùng phương pháp khảo sát lý thuyết khả sinh lợi nhuận hệ thống trước chế tạo hệ thống từ thủy động lực Nhà máy điện sinh khối kết hợp từ thủy động lực với thông số sau: Sản lượng điện sinh hệ thống 150x106kWh, chi phí tiền điện cho 1kWh 0.05315USD/kWh, chi phí vốn lắp đặt 45x106USD, chi phí nhiên liệu năm 5687500USD, chi phí vận hành-quản lý 10% chi phí vốn lắp đặt 45x105USD Trang 114 Luận văn tốt nghiệp Tác giả thực khảo sát thông qua việc sử dụng công suất nhà máy trang bị MHD đồng thời tăng chi phí vốn – lắp đặt chi phí vận hành-quản lý từ 10% đến 100% giữ nguyên chi phí bán điện cho kWh, chi phí nhiên liệu Sau phương trình lợi nhuận tiền điện: A  Q'  CE  t  Tvon (1  a%)  TOM  t  TVh (1  a%)  0.46404  109  0.0531506  t  45  106 (1  a%)  5687500  t  45  106  (1  a%) Trong đó: a%: phần trăm chi phí vốn tăng (10%-100%) Q’ (kWh): sản lượng điện nhà máy sinh kết hợp từ thủy động lực Hình 4.7: Đồ thị thể lợi nhuận tính theo năm dự án Dựa vào phương trình lợi nhuận dự án tính theo năm dự án, sở phần trăm vốn gia tăng, đồ thị ta thấy phần trăm vốn gia tăng giá trị lợi nhuận dự án giảm Cũng khảo sát đồ thị, thời gian thu hồi vốn dự án từ – 11 năm, phụ thuộc phần trăm vốn gia tăng Điều thể rõ nhà máy hoạt động 1/3 thời tuổi thọ nhà máy hồn vốn Sau năm sau, thời gian nhà máy thu lợi nhuận dương Trang 115 Luận văn tốt nghiệp Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận 5.1.1 Kết đạt đề tài Sau khoảng thời gian nghiên cứu, luận văn “Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng sinh khối” tác giả dựa vào định luật, phương trình nhiệt động lực học cơng thức tính tốn, phân tích trình bày chương 2, kết tính tốn mơ chương cho ta kết cụ thể sau: - Xây dựng mơ hình dựa sở lý thuyết hệ thống công thức tính tốn khơng q phức tạp - Thời gian chương trình thực thi nhanh dễ dàng thay đổi thông số thuận lợi cho nghiên cứu Nhờ việc dễ dàng thay đổi thông số, tác giả thử mô với nhiều thông số ban đầu khác cho kết rõ ràng, dễ dàng so sánh ưu nhược điểm thông số ban đầu - Trong luận văn, sử dụng máy phát MHD hiệu suất chu trình tăng lên % mơ hình điện sinh khối hỗn hợp Tác giả thử chạy mô mô hình nhà máy điện sinh khối khơng có MHD kết luận Cũng qua nghiên cứu với đề tài tác giả Lý Nhật Minh, tác giả Lý Nhật Minh kết luận sử dụng máy phát MHD hiệu suất tăng lên 6% 10% mơ hình LMMHD dùng lượng mặt trời Tuy nhiên, qua sở nghiên cứu Lý Nhật Minh hiệu suất chu trình phụ thuộc vào nhiệt lượng cung cấp từ thu lượng mặt trời Do bị chi phối điều kiện thời tiết Ngoài hiệu suất máy nén ảnh hưởng đáng kể đến chu trình Trong đề tài này, sử dụng nguồn lượng sinh khối, rõ ràng điều chỉnh ổn định nhiệt lượng cung cấp từ thu xử lý nguồn lượng sinh khối dễ dàng với nguồn sinh khối cho lượng lớn hay kết hợp với than, nhiệt điện trì độ ổn định hệ thống Trang 116 Luận văn tốt nghiệp - Trong luận văn, tác giả so sánh đầy đủ ưu nhược điểm xây dựng nhà máy điện sử dụng nguồn lượng sinh khối làm nhiên liệu so với số nguồn lượng khác - Ngoài ra, chương 4, tác giả tính tốn sơ giá trị lợi nhuận từ nhà máy điện sinh khối kết hợp MHD Qua sở đó, xem xét để đầu tư vào lĩnh vực Tuy nhiên, luận văn hạn chế nghiên cứu phân tích dựa định luật tính tốn mơ mà chưa có điều kiện thực nghiệm 5.1.2 Kiến nghị vị trí đặt nhà máy Việt Nam có tổng diện tích đất tự nhiên khoảng 330.095 km2, đó, đất sản xuất nơng nghiệp chiếm 31% đất lâm nghiệp chiếm 45% Do vậy, nơng nghiệp ngành kinh tế Việt Nam, với 70% dân số làm nghề nông Năm 2012, ngành nơng nghiệp có tỷ lệ tăng trưởng 2,86% đóng góp 19,67% vào tổng sản phẩm quốc nội Chiến lược phát triển kinh tế xã hội 2011-2012 đánh giá cao tầm quan trọng nông nghiệp, hướng phát triển nơng nghiệp theo hướng đại hóa, nâng cao sản lượng phát triển bền vững để có nhiều sản phẩm có giá trị cao Do đó, nơng nghiệp ngành quan trọng Chính vậy, phụ phẩm từ nông nghiệp nguồn lượng bền vững quan trọng Ước tính khoảng 90% tiêu thụ lượng cho sinh hoạt nông thôn từ sinh khối, củi đun, sản phẩm phụ nông nghiệp (như rơm rạ trấu) than củi Một lợi nguồn lượng chúng có địa phương đất nơng nghiệp lâm nghiệp phân bố khắp nơi (Hình 5.1) Theo Niên giám thống kê 2012, hầu hết tỉnh/thành phố có diện tích rừng sản xuất nơng nghiệp chiếm 50% tổng diện tích tự nhiên Trang 117 Luận văn tốt nghiệp Hình 5.1: Sử dụng đất Việt Nam Tuy nhiên, theo nghiên cứu tác giả, qua nhiều báo phân tích tình hình lượng sinh khối, phân tích nơng lâm nghiệp tiêu kinh tế, trị, nhà máy lượng sinh khối nên tập trung tỉnh đồng sông Cửu Long Tại khu vực này, hàng năm sản lượng rơm rạ lớn, đặc biệt mùa thu hoạch lúa Đồng thời, lượng trấu từ vùng theo thống kê chiếm tới 55% tổng lượng trấu nước [21] Và khu vực đồng sơng Cửu Long, vùng có thời tiết thuận lợi, sở hạ tầng, vật chất thuận tiện cho việc luân chuyển nhiên liệu vận hành, điều phối điện hòa lưới Và quan trọng hơn, vùng thuộc vùng miền Tây Nam Bộ, gần vùng kinh tế trọng điểm nước, nên Trang 118 Luận văn tốt nghiệp đặt nhà máy đây, phục vụ tốt cho nhu cầu cấp bách lượng cho kinh tế So với số vùng khác khu vực miền Trung, nguồn lượng bã mía, gỗ nhiên liệu khu vực dồi Tuy nhiên, điều kiện thiên nhiên yếu tố khác khơng thuận tiện so với khu vực ĐBSCL nêu Bên cạnh đó, qua khảo sát từ báo dự án khác khu vực khác, tác giả nhận thấy quốc gia khó thành cơng việc phát triển lượng sinh khối khu vực miền Trung khơng có hỗ trợ phủ khu vực Chính vậy, việc đầu tư số khu vực dù nhiều hội để phát triển NLSK hầu hết có quy mơ nhỏ người hưởng lợi không thuộc diện vùng kinh tế phát triển Do đó, đầu tư tư nhân tự làm khó thành công Phát triển NLTT vùng không cung cấp lượng mà liên quan đến vấn đề xã hội lớn tạo công ăn việc làm cải thiện thu nhập Nếu đầu tư dạng chế hỗ trợ phát triển lưới điện từ Chính phủ vùng cần phải xét nhiều đến yếu tố khác vừa nêu Vì vậy, khu vực này, cần phải có hỗ trợ mạnh mẽ Chính phủ để hấp dẫn đầu tư vào NLSK Dựa vào kết phân tích trên, tác giả kiến nghị đặt nhà máy NLSK nghiên cứu đề tài khu vực gần đồng sơng Cửu Long Việt Nam có tiềm lớn để xây dựng nhà máy điện dựa vào lượng sinh học tỉnh trồng lúa phổ biến An Giang, Đồng Tháp, Tiền Giang, Long An, Kiên Giang Cần Thơ Theo nghiên cứu lượng sinh khối dồi khu vực xây dựng 100 nhà máy sản xuất điện từ trấu với công suất từ 500 kW tới 20 MW 5.2 Hướng phát triển đề tài Sau khoảng thời gian thực đề tài, tác giả nhận thấy số điểm cần phát triển để đề tài có tính ứng dụng cao thực tiễn sau: Trang 119 Luận văn tốt nghiệp - Kết hợp hệ thống nhà máy điện sinh khối vận hành song song với hệ thống nhà máy nhiệt điện khu vực gần nhà máy nhiệt điện để từ đảm bảo hệ thống tối hóa chi phí tiết kiệm nguồn nhiên liệu - Phát triển đề tài theo hướng thực nghiệm - Kết đề tài dùng làm tài liệu tham khảo nghiên cứu máy phát MHD, tuabin, thiết bị trao đổi nhiệt - Tạo sở nghiên cứu để xây dựng nhà máy điện lượng sinh khối có hiệu suất cao phù hợp với tiềm kinh tế đất nước Trang 120 Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thị Quỳnh, Nghiên cứu đánh giá tiềm phương án công nghệ sử dụng lượng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp Hải Dương, Luận văn thạc sỹ khoa học, 2009, 75 trang [2] Nguyễn Ngọc Hoàng, Báo cáo ngành điện, FPT Securities, 2015, 143 trang [3] Lý Nhật Minh, Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng mặt trời, Luận văn thạc sỹ khoa học, 2014, 91 trang [4] Richard J Rosa “Magnetohydrodynamic Energy Conversion” copyright 1987 by hemisphere publishing coporation, Printed in USA, 234 pages [5] Jack D.Mattingly “ Elements of Gas Turbine Propulsion” copyright 1996 by McGraw-Hill, Inc, Printed in Singapore, 960 pages [6] Nob Harada, Le Chi Kien, and M.Hishikawa ” Basic Studied on Closed Cycle MHD Power Generation System for Space Application” AIAA 2004-2365 [7] Le Chi Kien “ Analyses of the Thermal Efficiency and the Output Power in A Joule – Brayton” Science & Technology Development, Vol 12, No.04 - 2009 [8] S C Kaushik, S S Verma and A ChanDra “ Solar- assisted liquid metal MHD power generation: a state of the art study” Centre for Energy Studies, Indian Institute of Technology Delhi, Hauz Khas, New Delhi 110 012, India [9] Abraham Kribus “A high-efficiency triple cycle for solar power generation” Solar Energy Vol 72, No 1, pp 1–11, 2002 2002 Published by Elsevier Science Ltd ,Printed in Great Britain 0038-092X/02/$ - see front matter [10] Naoyuki Kayukawa “Open-cycle magnetohydrodynamic electrical power generation: a review and future perspectives” Progress in Energy and Combustion Science 30 (2004) 33–60 [11] David Barlev, Ruxandra Vidu, Pieter Stroeve “Innovation in concentrated solar power” Solar Energy Materials & Solar Cells 95 (2011) 2703–2725, Received 30 October 2010, Accepted 12 May 2011 [12] Jackson W.D, Integration of MHD plants into Electric Utility System, IEEE Transactions on Enegy conversion.Vol EC-1, No 3, September 1986 Trang 121 Luận văn tốt nghiệp [13] Gora S and Kapron.H, Economic Aspects of operation of MHD Electrical power plant in power system, Ninth International conference on MHD Electrical Power Generation Vol November 1986, Tsukuba, Ibaraki, Japan [14] Stanley W.Angrist, Direct Energy Conversion, Fourth Edition, CarnegieMellon University, 468 pages [15] P.A Davidson, An Introduction to Magnetohydrodynamics, Cambridge University Press 2001, 431 pages [16] Asuncion V Lemoff, Abraham P Lee, An AC magnetohydrodynamic micropump, Lawrence Livermore National Laboratory, Center for Microtechnology, 7000 East Ave L-223, Livermore, CA 94550 USA, pages [17] Shinji Takeshita, Chainarong Buttapeng, Nob Harada, Characteristics of plasma produced by MHD technology and its application to propulsion systems, Department of Electrical Engineering, Nagaoka University of Technology, 1603-1, Kamitomioka, Nagaoka 940-2188, Japan, pages [18] Volker Quaschning, Solar thermal power plant, Renewable Energy, Received 22 October 2010, Accepted 15 May 2010 [19] Nguyễn Bá Sang, Nghiên cứu hệ thống phát điện MHD kết hợp với địa nhiệt, Luận văn thạc sỹ khoa học, 2015, 67 trang [20] Lê Kim Long, Mô hệ thống phát điện tuabin kết hợp với lượng nhiệt hạch, Luận văn thạc sỹ khoa học, 2014, 84 trang [21] Nguyễn Quốc Khánh (Biên tập), Tóm tắt nghiên cứu chế hỗ trợ lượng sinh học nối lưới Việt Nam, Bộ công thương, 2014, 31 trang Trang 122 S K L 0 ... MHD sử dụng lượng sinh khối với mơ hình tương tự sử dụng dạng lượng khác 1.3.1 Thông số kỹ thuật mơ hình hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng sinh khối với số mơ hình tương tự sử dụng nguồn lượng. .. vào nghiên cứu chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng sinh khối? ?? đề tài nghiên cứu 1.2 Tổng quan MHD cơng trình liên quan bật 1.2.1 Tổng quan MHD Máy phát điện MHD hệ thống. .. điện sinh khối kết hợp từ thủy động lực so với số nhà máy điện khác 19 1.3.1 Thơng số kỹ thuật mơ hình hệ thống từ thủy động lực sử dụng lượng sinh khối với số mơ hình tương tự sử dụng