(Luận văn thạc sĩ hcmute) tiết kiệm chi phí hệ thống phát điện chu trình kín sử dụng từ thủy động lực học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KIM THỊ NGUYỆT NHUNG TIẾT KIỆM CHI PHÍ HỆ THỐNG PHÁT ÐIỆN CHU TRÌNH KÍN SỬ DỤNG TỪ THỦY ÐỘNG LỰC HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN - 60520202 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, năm 2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KIM THỊ NGUYỆT NHUNG TIẾT KIỆM CHI PHÍ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN CHU TRÌNH KÍN SỬ DỤNG TỪ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp Hồ Chí Minh, năm 2016 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong năm gần với tăng trưởng kinh tế, nhu cầu lượng tăng đáng kể nguồn tài nguyên lượng sử dụng ngày cạn kiệt Trước hoàn cảnh đó, nhà khoa học khơng ngừng chạy đua lĩnh vực giải vấn đề lượng có hai xu hướng nghiên cứu tập trung Xu hướng thứ tìm kiếm sử dụng nguồn lượng nhằm thay nguồn lượng dầu mỏ, khí đốt, than, nhiên liệu hóa thạch xu hướng thứ hai tiết kiệm chi phí hệ thống lượng Ở xu hướng thứ nhất, dạng lượng kể đến như: lượng gió, thủy triều, mặt trời, địa nhiệt, sinh khối Tuy nhiên, dạng lượng cịn số vấn đề cần nghiên cứu hồn thiện giá thành cao, chi phí lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố thiên nhiên độ biến đổi nguồn lượng lớn Do vậy, đề tài chọn xu hướng thứ hai tiết kiệm chi phí hệ thống máy phát phương pháp tiết kiệm chi phí dùng hệ thống máy phát sử dụng nguyên lý Từ thủy động lực MHD (MagnetoHydroDynamic) Đây dạng phát điện trực tiếp với nguồn nhiệt sử dụng nhiệt độ cao 2000°𝐾 kỳ vọng cho hiệu suất lớn nhiều so với hệ thống phát điện kiểu truyền thống trước 1.2 Tình hình nghiên cứu tính cấp thiết 1.2.1 Các nghiên cứu MHD giới - Máy phát MHD với lưu chất muối kim loại nóng chảy - Máy phát MHD với nhiên liệu hóa thạch, sử dụng chu trình kết hợp với turbine để nâng cao hiệu suất phát điện - Ứng dụng máy phát MHD sử dụng kim loại lỏng cho tàu ngầm để giảm tiếng ồn khí - Sử dụng vật liệu siêu dẫn để tạo từ trường mạnh cho kênh dẫn HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên - Máy gia tốc sử dụng nguyên lý MHD (MHD accelerator) - Mô vận tốc áp suất vật dẫn, chất lỏng không nén - Phản ứng máy phát dạng đĩa chu trình kín kết nối với hệ thống điện 1.2.2 Các nghiên cứu MHD Việt Nam - Ảnh hưởng vận tốc, mật độ từ trường, thông số Hall lên thông số đầu MHD - Khảo sát tính kinh tế máy phát từ thủy động lực Việt Nam - Mô số thông số loại máy phát điện từ thủy động lực - Phân tích thơng số vào- tính toán tỉ suất enthalpy máy phát điện từ thủy động lực Xuất phát từ thực tế trên, đề tài “Tiết kiệm chi phí hệ thống phát điện chu trình kín sử dụng Từ thủy động lực học” nhằm sâu vào nghiên cứu tính tốn lợi nhuận đạt nhà máy từ chi phí lắp đặt đến chi phí nhiên liệu,từ giảm chi phí nhiên liệu, hạ giá thành sản xuất điện, cách lập mô hình mơ hệ thống sử dụng phần mềm Matlab nhằm tối ưu thơng số Với kết đạt tin cung cấp công cụ tính tốn mơ hữu ích cho phát triển nguồn điện phục vụ cho mục tiêu Cơng nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước, đồng thời giúp ích cho nhà nghiên cứu, cán kỹ thuật, sinh viên… nghiên cứu vấn đề máy phát từ thủy động lực Việt Nam 1.3 Nhiệm vụ mục tiêu đề tài Phương pháp phát điện Từ thuỷ động lực (MHD) hướng nghiên cứu xây dựng dạng mơ hình thí nghiệm đưa vào sử dụng tương lai gần hiệu suất phát điện cao Dựa vào phần đặt vấn đề nêu trên, nhiệm vụ trọng tâm đề tài nghiên cứu tìm hiểu tính kinh tế phương pháp phát điện Từ thủy động lực học, chủ yếu gồm vấn đề sau: - Tìm hiểu nguyên lý phát điện Từ thủy động lực học - Khảo sát chu trình phát điện Từ thủy động lực học - Phân tích đặc tính kinh tế-kỹ thuật phát điện Từ thủy động lực HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ - GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Xây dựng phương pháp tính tốn tiết kiệm chi phí nhà máy nhiệt điện có kết hợp từ thủy động lực, dựa chi phí đầu tư, vận hành, bảo trì, sửa chữa, đưa chi phí phát điện 1.4 Phạm vi nghiên cứu - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động (MHD) chu trình phát điện (MHD) kết hợp tuabin khí tuabin - Tìm hiểu cách tính chi phí phát điện giới - Thiết lập quan hệ chi phí lượng đầu theo chi phí lượng nhiên liệu vào máy phát từ thủy động lực - Tính tốn tiết kiệm chi phí đầu tư lợi nhuận nhà máy nhiệt điện có kết hợp từ thủy động lực theo giá thành phát điện nhà máy nhiệt điện cụ thể - Nhận xét kết luận 1.4.1 Giới hạn đề tài - Nghiên cứu nguyên lý phát điện từ thủy động lực học - Nghiên cứu Chu trình phát điện từ thủy động lực học chất lỏng hoạt động - Phân tích chu trình từ thủy động lực học - Ưu điểm nhược điểm hệ thống từ thủy động lực học - Quan hệ chi phí đầu tư, vận hành, chi phí nhiên liệu đầu vào với giá thành lượng đầu nhà máy nhiệt điện có kết hợp từ thủy động lực - Nhiên liệu sử dụng than đá - Chưa sâu nghiên cứu cơng nghệ hiệu ứng lị MHD giá thành tương ứng với 10MW đến 50MW - Chưa phân tích giá trị tiền tệ theo thời gian vốn đầu tư, thay đổi giá điện đầu ra, khâu hao nhà máy, phân tích lợi nhuận sau thuế - Lợi nhuận phân tích dựa biến thiên biến xét riêng lẻ mà không xem đến biến thiên đồng thời biến HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên 1.5 Phương pháp nghiên cứu - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu - Nghiên cứu máy phát từ thủy động lực phương pháp tính tốn tiết kiệm chi phí điện - Do lĩnh vực nước ta nên người thực luận văn khơng có điều kiện thực nghiệm mà khảo sát mơ hình tốn, từ phân tích kết nhận kiến nghị - Phân tích kết nhận kiến nghị - Đánh giá tổng quát toàn đề tài Đề nghị hướng phát triển đề tài 1.6 Kết dự kiến giá trị thực tiễn - Phân tích ưu khuyết điểm kinh tế - kỹ thuật phương pháp phát điện Từ thủy động lực - Xác định chi phí cho phương pháp phát điện từ thủy động lực trường hợp cụ thể - Ứng dụng rộng rãi việc sử dụng lúc ba loại máy phát điện nhà máy, nâng cao hiệu suất phát điện tiết kiệm chi phí điện - Giúp nhà hoạch định chiến lược nguồn lượng quốc gia có thêm hướng việc phát triển nguồn lượng tương lai - Sử dụng làm tài liệu giảng dạy HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên lý làm việc máy phát điện MHD Máy phát điện từ thủy động lực (hay máy phát MHD) hệ thống chuyển nhiệt hay động trực tiếp thành điện năng, dựa nguyên lý từ thủy động học Chúng thường có khả làm việc nhiệt độ cao khơng cần có chi tiết phải bơi trơn Khí thải hệ thống thường plasma nóng tái sử dụng để cung cấp nhiệt cho hệ thống nhiệt điện truyền thống Trong máy phát điện MHD, chuyển động dòng chất lỏng dẫn điện plasma sử dụng để tạo dòng điện Máy phát điện MHD hoạt động theo định luật Lorentz: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay,chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều vận tóc hạt, ngón tay chỗi chiều lực Lorentz nếucc hạt mang điện tích dương, chiều ngược lại hạt mang điện tích âm Hình 2.1: Lực Lorentz ⃗⃗⃗ 𝑣 ) 𝐹𝐿 = |𝑞| 𝑣 𝐵 𝑠𝑖𝑛(𝐵 Trong đó: 𝐹𝐿 lực Lorentz (N); |𝑞| độ lớn điện tích (C); v vận tốc hạt mang điện (m/s); B cảm ứng từ (T) Theo quy tắc nhân có hướng véctơ, F vng góc với v B, tn theo quy tắc bàn tay phải Lực dẫn hướng điện từ chuyển động lưu chất dẫn điện đến điện cực đặt vị trí thích hợp dòng chảy nằm từ HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên trường điện cực tạo điện Một máy phát điện MHD hoạt động theo nguyên lý bản: Định luật Faraday quy tắc bàn tay phải Hình 2.2: Nguyên lý máy phát MHD Máy phát từ thủy động lực học chu trình mở vận hành với nhiên liệu hóa thạch đốt cho qua hệ thống MHD sau kết hợp với tuabin vận hành thử nghiệm vào khoảng năm 1965 Máy phát MHD chu trình kín thường thường sử dụng nhiên liệu từ lị hạt nhân, có dùng nhiên liệu hóa thạch Chất dẫn điện MHD khí kim loại lỏng có nhiệt độ làm việc thơng thường khoảng 30000K tuabin nhiệt độ giới hạn khoảng 8500K với máy phát tuabin hiệu suất đạt 42% Đối với máy phát MHD phận chuyển động quay nên nâng nhiệt độ lên cao nên cho hiệu suất cao Hiệu suất chu trình kết hợp xác định biểu thức (2.1): 𝜂𝑛𝑒𝑡 = 𝜂1 + 𝜂2 (1 − 𝜂1 ) (2.1) Trong đó: 𝜂1 hiệu suất máy phát MHD 𝜂2 hiệu suất turbin Quá trình thực sử dụng từ trường mạnh để tạo điện trường với luồng chất lỏng dẫn điện xuyên qua kênh dòng electron gây điện trường tạo dịng điện có vector mật độ dịng J Các điện cực phía đối diện thành lị MHD tiếp xúc với chất lỏng dẫn điện nối với mạch điện bên Các electron từ HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên chất lỏng theo điện cực từ phía vách lị đến tải bên ngồi đến điện cực phía đối điện trở khối chất lỏng tạo thành dòng điện kín Như vậy, nhận thấy hai điện cực cung cấp cho tải bên ngồi dịng điện chiều, nối với nghịch lưu để trở thành dòng điện xoay chiều Các máy phát điện thường hoạt động theo chu trình Brayton, có hiệu suất tương đương với chu trình Carnot điều kiện lý tưởng Hiệu suất phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ nguồn nóng nguồn lạnh, máy phát từ thủy động lực hoạt động nhiệt độ nguồn nóng cao Các phương trình máy phát MHD: Phương trình động lực học: 𝑑𝑢 𝑑𝑝 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝜌𝑢 ( ) + ( ) + 𝐽𝐵 = (2.2) Phương trình lượng: 𝜌𝑢 𝑑 𝑑𝑥 (ℎ + 𝑢2 ) + 𝐽𝐸 = (2.3) Phương trình tính liên tục: 𝜌𝑢𝐴 = 𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 (2.4) Mật độ dòng đưa định luật Ohm áp dụng cho máy phát MHD: J= 𝜎(−𝐸 + 𝑢𝐵) [𝐴/𝑚2 ] (2.5) Trong đó: u vận tốc, ρ mật độ dịng khí, p áp suất, h chiều cao, E cường độ điện trường 2.2 Các loại máy phát điện MHD Dựa vào nguyên lý Từ thủy động lực, người ta chia máy phát điện MHD thành nhiều loại khác tùy theo dạng điện cực hình 2.3 Trong loại máy phát điện Faraday, từ trường đặt vng góc với dịng chảy chất lỏng dẫn điện Dưới tác động lực Lorentz, điện tích tích tụ thành ống dẫn, vng góc với từ trường chiều dịng chảy Tại thành ống, đặt điện cực để thu điện tích Cơng suất máy phát tỷ lệ với thiết diện ống dẫn tốc độ chảy Khi điện gặt hái, dòng chảy chảy chậm lại nguội HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Thơng thường nhiệt độ dịng chảy sau qua máy phát điện bị giảm từ nhiệt độ plasma xuống khoảng 1000K Nhược điểm máy phát điện loại Faraday hiệu suất không cao, thất thoát điện điện cực, đặc biệt thất hiệu ứng Hall Do người ta chế tạo máy phát điện loại Hall Hình 2.3: Các loại máy phát điện MHD với (a) loại Faraday điện cực liên tục, (b) loại Faraday điện cực phân đoạn, (c) loại Hall (d) loại điện cực chéo Máy phát điện loại Hall sử dụng hiệu ứng Hall để tạo dòng điện chiều với dịng khí chảy Các dãy điện cực ngắn đặt vng góc với dịng chảy với từ trường ngồi, dọc bên dịng chảy Điện cực đầu nguồn điện cực cuối dòng chảy nối mạch điện để cung cấp điện Mỗi điện cực lại nối với điện cực đối diện dọc theo dòng chảy, dòng điện cảm ứng (theo nguyên lý máy phát Faraday nêu trên, gọi dòng điện Faraday) chạy đoạn nối này, tạo nên từ trường mạnh dòng chảy, uốn dòng chảy chạy theo đường cong dọc theo ống Thiết kế có hiệu suất cao máy phát Faraday, hiệu suất phụ thuộc nhiều vào tải bên Máy phát loại điện cực chéo loại kết hợp đặc tính loại Faraday loại Hall nên cho hiệu suất cao điện áp cao, nhiên đặc tính cịn tùy thuộc thơng số chất khí đầu vào Do vậy, thiết kế tối ưu hóa HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Bảng 4.9: lợi nhuận nhà máy có MHD với giá nhiên liệu tăng từ 10% đến 70% chi phi đầu tư tăng 70% Tỉ lệ 10% Lợi nhuận 9,4418 ( 10 USD) 20% 8,1820 30% 6,9222 40% 5,6623 50% 4,4025 60% 3,1427 70% 1,8829 Khi chi phí đầu tư tăng 100% A = 𝑄2 ′ CE t − TVon − TOM a t − TVh = 0,44485 109 0.038958 t − 69,78 106 − 5039271,6 a t − 2.69,78 105 (4.23) Sau đồ thị lợi nhuận nhà máy có MHD với giá nhiên liệu tăng từ 10% đến 70% chi phi đầu tư tăng 100% Hình 4.9: Đồ thị lợi nhuận nhà máy có MHD với giá nhiên liệu tăng từ 10% đến 70% chi phi đầu tư tăng 100% Dưới bảng số liệu lợi nhuận sau 25 năm có MHD với giá nhiên liệu tăng từ 10% đến 70% chi phí đầu tư gấp 100%: HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 46 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên Bảng 4.10: Lợi nhuận nhà máy có MHD với giá nhiên liệu tăng từ 10% đến 70% chi phi đầu tư tăng 100% Tỉ lệ 10% Lợi nhuận 7,1391 ( 10 USD) 20% 5,8792 30% 4,6194 40% 3,3596 50% 2,0998 60% 70% 0,83997 -0,41985 Như vậy, chi phí nhiên liệu tăng 70% nhà máy khơng có lợi nhuận Sau đây, tính tốn phần trăm chi phí nhiên liệu để nhà máy hồn vốn sau 25 năm:  𝑎=( 0,44485.109 0.038958.25−69,78.106 −5039271.6.25−69,78.105 5039271,6.25 ) 100 = 182,63% Với mức đầu tư ta thấy mức lợi nhuận thu từ MHD lớn Khi chi phí nhiên liệu tăng, giá mua điện từ EVN tăng theo khung giá điện quy định theo định số 2014/QĐ-BCN lợi nhuận cao Một lợi ích thiết thực sử dụng hệ thống MHD so với đầu tư thêm tổ máy phát nhiệt điện nhà máy khơng cần tốn thêm chi phí nhiên liệu Như vậy, sau 25 năm nhà máy có trang bị MHD với chi phí ban đầu tăng gấp ba lần cho lợi nhuận cao hoàn vốn phần trăm giá nhiên liệu tăng 182,63%, lớn so với khơng có MHD Điều cho thấy lợi ích từ MHD lớn Như vậy, sau khảo sát nhà máy có hệ thống từ thủy động lực, nhận thấy, chi phí đầu tư ban đầu tăng 100%, nhà máy sinh lợi nhuận, lợi ích thiết thực từ nhà máy có trang bị hệ thống MHD Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cao thời gian hồn vốn lâu đồng thời lợi nhuận khơng cao Ngồi ra, với việc tăng giá nhiên liệu, chứng tỏ lợi ích to lớn MHD mang lại chi phí đầu tư tăng 100% phần trăm giá nhiên liệu tăng 182,63% nhà máy có lợi nhuận so với nhà máy khơng có MHD phần trăm giá nhiên liệu tăng khoảng 65,58% hoàn vốn HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 47 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau đề tài hồn thành, số kết luận có ý nghĩa sau rút - Đưa phương trình tính tốn lợi nhuận hệ thống: nhờ phương trình này, dùng để tính tốn lợi nhuận đạt nhà máy từ chi phí lắp đặt đến chi phí nhiên liệu - Khảo sát lợi nhuận nhà máy nhiệt điện Yên Thế không trang bị hệ thống MHD có trang bị hệ thống MHD: thơng qua việc khảo sát q trình tăng chi phí vốn-lắp đặt, nhận thấy, dù giá chi phí nhiêu liệu tăng 100% lợi nhuận đạt cao lợi nhuận khơng có MHD - Khảo sát lợi nhuận nhà máy nhiệt điện Yên Thế khơng trang bị hệ thống MHD có MHD với giá nhiên liêu tăng từ 10% đến 70% khơng có MHD có MHD, chi phí đầu tư tăng 100% nhà máy có trang bị MHD có lợi nhuận cao, nhận thấy qua phương trình tính tốn kiểm sốt chi phí lượng, giảm tác động giá lượng tăng tiết kiệm chi phí cho Quốc gia - Nhà máy trang bị MHD tạo lợi nhuận tương đối cao biết kết hợp nhà máy nhiệt điện Như tiết kiệm chi phí hệ thống sử dụng chu trình kín Từ thủy động lực học, đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu thải môi trường tái sử dụng tiết kiệm nguồn tài nguyên lợi nhuận kinh tế cao - Trong loại chi phí vận hành nhà máy nhiệt điện n chi phí nhiêu liệu để cung cấp lượng cho hoạt động chiếm tỷ trọng lớn giúp tăng thêm lợi nhuận Bởi vì, cơng suất nhà máy tăng chi phí cố định thay đổi khơng đáng kể, đa phần chi phí lượng HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 48 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên 5.2 Hạn chế - Đề tài dừng lại việc khảo sát tính tốn lợi nhuận thu có hệ thống từ thủy động lực khơng có MHD - Nghiên cứu, lợi nhuận nhà máy nhiệt điện có thay đổi giá chi phí nhiên liệu 5.3 Kiến nghị Sau trình nghiên cứu, cụ thể số kiến nghị sau - Khi ứng dụng MHD cho nhà máy nhiệt điện, việc tăng chi phí nhiên liệu cần tính đến để đảm bảo giá vốn lắp đặt ban đầu cho hệ thống - Cần nghiên cứu, tính tốn chi phí vận hành bảo dưỡng hợp lý cho hệ thống nhà máy nhiệt điện - Xác định biện pháp giảm tiêu thụ lượng giảm chi phí vận hành nhà máy nhiệt điện HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 49 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Công Hân, Nhà máy nhiệt điện, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002, 200 trang [2] TS Hoàng Tiến Dũng, DTM Nhà máy nhiệt điện Yên Thế 50MW Bắc Giang, Viện Năng lượng, 2008, 119 trang [3] Phịng nghiên cứu, Cty cổ phần chứng khốn Phú Gia, Báo cáo nghiên cứu ngành điện, 2011, 34 trang [4] PGS.TS Lê Chí Kiên, Chi phí phát điện MHD, Đề tài cấp bộ, 2011, 60 trang [5] ThS Lê Thanh Tuyền, phân tích thơng số vào- tính tốn tỉ suất enthalpy máy phát điện từ thủy động lực, Đề tài tốt nghiệp, 2010, 56 trang [6] Th.S Nguyễn Công Thông, Thẩm định dự án nhiệt điện Yên Thế, Đề tài tốt nghiệp, 2010, 72 trang [7] Bộ công nghiệp (2007) Quyết định 2014/QĐ-BCN v/v Quy định tạm thời nội dung tính tốn, phân tích kinh tế tài đầu tư khung giá mua bán điện dự án nguồn điện [8] Bộ công thương (2010) Thông tư số 08/2010/TT-BTC v/v Quy định giá bán điện 2010 hướng dẫn thực TIẾNG NƯỚC NGOÀI [1] Kenneth C Weston , Energy Conversion, the University of Tulsa, 2000 [2] M Mitchner, Charles H Kurger, Jr, Partially Ionized Gas, Stanford University, 1992, 495 trang [3] M S Tillack and N B Morley – Magnetohydrodynamics, McGraw Hill, 14th Edition, 1998, 88 trang [4] Richard J Rosa, Magnetohydrodynamics Energy Conversion, McGraw Hill, 1968, 234 trang HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 50 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên [5] B Zaporowski, J Roszkiewicz, K Sroka, Parameters Analysis ofthe MHDSTEAM Power plant Thermal System, 8th International conference on MHD Electrical Power Generation, Moscow, 1983, Vol.6 75-78 [6] Stanislaw Gora, Henryk Kapron, Economic and Technical Characterisics of MHD-STEAM power plant operation in a power supply system, Lublin Technical University, Faculty of Electrical Engineering, Lublin, Poland [7] Jackson W.D, Integration of MHD plants into Electric Utility System, IEEE Transactions on Energy conversion,Vol.EC-1, No 3, September 1986 [8] 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.1, November 1986, Tsukuba, Ibaraki, Japan [9] Yanxia Lu, Research on MHD-Steam Combined Cycle System, 36th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, AIAA 2005-4927, Toronto, Canada (June 2005) [10] National Energy Technology Laboratory, U.S Department of Energy, Cost and Performance Baseline for Fossil Energy Plants, DOE/NETL-2007/1281 (August 2007) HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 51 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG (Viết Matlab) % DO THI CHI PHI TIEN DIEN KHI KHONG CO MHD clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Do thi tien dien khong co MHD% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% x=0:1:25; %So nam y=P*Tien*x-Tc-Tnl*x-Vh; plot (x,y); grid on; % DO THI LOI NHUAN CO MHD clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 52 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% x=0:1:25; %So nam y=P*Tien*x-Tc-Tnl*x-Vh; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %DO THI TIEN DIEN KHI CO MHD %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% P1=0.4933*10^9; %San luong dien cua nha may co MHD z=0.1:0.1:1; % gia su tang tu 10-100% TcA=Tc+z*Tc; %chi phi dau tu tang tu 10-100% VhA=TcA/10; %chi phi van hanh tang tu 10-100% y1=P1*Tien*x-TcA(1)-Tnl*x-VhA(1); y2=P1*Tien*x-TcA(2)-Tnl*x-VhA(2); y3=P1*Tien*x-TcA(3)-Tnl*x-VhA(3); y4=P1*Tien*x-TcA(4)-Tnl*x-VhA(4); y5=P1*Tien*x-TcA(5)-Tnl*x-VhA(5); y6=P1*Tien*x-TcA(6)-Tnl*x-VhA(6); y7=P1*Tien*x-TcA(7)-Tnl*x-VhA(7); y8=P1*Tien*x-TcA(8)-Tnl*x-VhA(8); y9=P1*Tien*x-TcA(9)-Tnl*x-VhA(9); y10=P1*Tien*x-TcA(10)-Tnl*x-VhA(10); plot(x,y,x,y1,x,y2,x,y3,x,y4,x,y5,x,y6,x,y7,x,y8,x,y9,x,y10);grid on; % DO THI LOI NHUAN TREN THANH CAI KHI KHONG CO MHD HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 53 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% x=0:1:25; %So nam P1=0.4933*10^9; %San luong dien cua nha may co MHD z=0.1:0.1:1; % gia su tang tu 10-100% TcA=Tc+z*Tc; %chi phi dau tu tang tu 10-100% VhA=TcA/10; %chi phi van hanh tang tu 10-100% %CHI PHI TIEN DIEN KHI TINH SAN LUONG TREN THANH GOP %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Ptg=0.293*10^9; % San luong thuc te tren gop ytg=Ptg*Tien*x-Tc-Tnl*x-Vh; plot (x,y,x,ytg);grid on; % DO THI LOI NHUAN TREN THANH CAI KHI CO MHD clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 54 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% x=0:1:25; %So nam P1=0.4933*10^9; %San luong dien cua nha may co MHD z=0.1:0.1:1; % gia su tang tu 10-100% TcA=Tc+z*Tc; %chi phi dau tu tang tu 10-100% VhA=TcA/10; %chi phi van hanh tang tu 10-100% %CHI PHI TIEN DIEN KHI TINH SAN LUONG TREN THANH GOP %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Ptg=0.293*10^9; % San luong thuc te tren gop P1tg=P1-P1*0.0982; %San luong dien thuc tren gop co MHD ytg=Ptg*Tien*x-Tc-Tnl*x-Vh; % loi nhuan nha may tang chi phi von tu 10% den 100% ytg1=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnl*x-VhA(1); ytg2=P1tg*Tien*x-TcA(2)-Tnl*x-VhA(2); ytg3=P1tg*Tien*x-TcA(3)-Tnl*x-VhA(3); ytg4=P1tg*Tien*x-TcA(4)-Tnl*x-VhA(4); ytg5=P1tg*Tien*x-TcA(5)-Tnl*x-VhA(5); ytg6=P1tg*Tien*x-TcA(6)-Tnl*x-VhA(6); ytg7=P1tg*Tien*x-TcA(7)-Tnl*x-VhA(7); ytg8=P1tg*Tien*x-TcA(8)-Tnl*x-VhA(8); ytg9=P1tg*Tien*x-TcA(9)-Tnl*x-VhA(9); ytg10=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnl*x-VhA(10); plot(x,ytg,x,ytg1,x,ytg2,x,ytg3,x,ytg4,x,ytg5,x,ytg6,x,ytg7,x,ytg8,x,ytg9 ,x,ytg10);grid on; HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 55 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên % ĐO THI TIEN DIEN NHA MAY KHONG CÓ MHD KHI GIA NHIEN LIEU TANG clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Do thi tien dien khong co MHD% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% x=0:1:25; %So nam Ptg=0.293*10^9; % San luong thuc te tren gop %CHI PHI TIEN DIEN KHI TANG GIA NHIEN LIEU %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% rl= 0.1:0.1:0.8; % Ti le tang gia nhien lieu theo nam (%/nam)ratiofuel Tnlrl=Tnl*(1+rl); ytgrl1=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(1)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 10% ytgrl2=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(2)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 20% ytgrl3=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(3)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 30% ytgrl4=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(4)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 40% ytgrl5=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(5)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 50% ytgrl6=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(6)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 60% ytgrl7=Ptg*Tien*x-Tc-Tnlrl(7)*x-Vh;% gia nhien lieu tang 70% HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 56 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên plot(x,ytgrl1,x,ytgrl2,x,ytgrl3,x,ytgrl4,x,ytgrl5,x,ytgrl6,x,ytgrl7); %DO THI CHI PHI TIEN DIEN CO MHD KHI GIA NHIEN LIEU TANG clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Do thi tien dien khong co MHD% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% x=0:1:25; %So nam Ptg=0.293*10^9; % San luong thuc te tren gop Ptd=P-Ptg; % San luong dien tu dung P1tg=P1-Ptd; %San luong dien thuc tren gop co MHD P1=0.4933*10^9; %San luong dien cua nha may co MHD z=0.1:0.1:1; % gia su tang tu 10-100% TcA=Tc+z*Tc; %chi phi dau tu tang tu 10-100% VhA=TcA/10; %chi phi van hanh tang tu 10-100% rl= 0.1:0.1:0.7; % Ti le tang gia nhien lieu theo nam (%/nam)ratiofuel Tnlrl=Tnl*(1+rl); ytgrl110=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(1)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 10% ytgrl210=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(2)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 20% ytgrl310=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(3)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 30% HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 57 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên ytgrl410=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(4)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 40% ytgrl510=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(5)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 50% ytgrl610=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(6)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 60% ytgrl710=P1tg*Tien*x-TcA(10)-Tnlrl(7)*x-VhA(10); %gia nhien lieu tang 70% plot(x,ytgrl110,x,ytgrl210,x,ytgrl310,x,ytgrl410,x,ytgrl510,x,ytgrl610,x, ytgrl710); grid on; % DO THI CHI PHI TIEN DIEN KHI KHONG CO MHD clc; clear all; CS=50000 ; %cong suat nha may kW Tc = 69.78*10^6; %Chi phi dau tu, USD P = 0.325*10^9; %San luong dien nha may khong co MHD, kWh/nam NG = 10; %He so tra gop Vh = Tc/10; %Chi phi van hanh Than = 23.70*197288; %Chi phi than, USD/nam DauFO = 660*488; %USD/nam Davoi= 6*6911; %USD/nam Tnl=Than+DauFO+Davoi; %Chi phi nhien lieu/nam Cci=((Tc/CS)*1/NG)/6500; % Chi phi dau tu cho 1KWh CThan=Than/P; %Chi phi than cho 1kWh CDauFO=DauFO/P; %Chi phi dau cho 1kWh CDavoi=Davoi/P; %chi phi da voi cho 1kWh CVh=Cci/10; %Chi phi van hanh cho 1kWh Tien=Cci+CThan+CDauFO+CDavoi+CVh;% Chi phi tien dien cho 1KWh x=0:1:25; %So nam P1=0.4933*10^9; %San luong dien cua nha may co MHD z=0.1:0.1:1; % gia su tang tu 10-100% TcA=Tc+z*Tc; %chi phi dau tu tang tu 10-100% VhA=TcA/10; %chi phi van hanh tang tu 10-100% Ptg=0.293*10^9; % San luong thuc te tren gop P1tg=P1-P1*0.0982; %San luong dien thuc tren gop co MHD % gia nhien lieu tang 10% ytgrl11=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(1)*x-VhA(1); % gia nhien lieu tang 20% ytgrl21=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(2)*x-VhA(1); HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 58 Luan van Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên % gia nhien lieu tang 30% ytgrl31=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(3)*x-VhA(1); % gia nhien lieu tang 40% ytgrl41=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(4)*x-VhA(1); % gia nhien lieu tang 50% ytgrl51=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(5)*x-VhA(1); % gia nhien lieu tang 60% ytgrl61=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(6)*x-VhA(1); % gia nhien lieu tang 70% ytgrl71=P1tg*Tien*x-TcA(1)-Tnlrl(7)*x-VhA(1); plot(x,ytgrl11,x,ytgrl21,x,ytgrl31,x,ytgrl41,x,ytgrl51,x,ytgrl61,x,ytgrl7 1); grid on; HVTH: Kim Thị Nguyệt Nhung 59 Luan van S K L 0 Luan van