4.4.1 Tổng quan về Nhà máy
Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí mở rông (Nhà máy 300MW) được khởi công xây dựng vào 26 tháng 5 năm 2002 do tổng Công ty Lắp máy Việt Nam là nhà thầu chính, nhà máy nhận bàn giao thương mại có điều kiện từ ngày 27/11/2009, cấp chứng chỉ nghiệm thu cuối cùng có điều kiện ngày 24/09/2013 và chính thức tham gia thị trường phát điện cạnh tranh từ ngày 1/1/2015. Nhà máy 300MW mỗi năm phát điện bình quân khoảng 1.350 triệu kW.h lên lưới.
• Mô tả công nghệ các quá trình sản xuất
Nhà máy 300MW được xây dựng do Tổng công ty LILAMA làm tổng thầu EPC với hình thức chìa khóa trao tay. Nhà máy với vốn đầu tư 300 triệu USD được xây dựng với công nghệ tiên tiến, hiện đại của các nước Nga, Nhật, Italia, Canada…với 1 tổ lò máy công suất 300MW sử dụng than anthracite của Vàng danh. Đây là nhà máy nhiệt điện hơi nước, lò hơi là loại tuần hoàn tự nhiên, đốt than phun truyền thống với
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý công nghệ sản xuất nhiệt điện than
- Than từ các mỏ than (Vàng Danh) được vận chuyển bằng đường sắt, được bốc dỡ bằng hệ thống cẩu và vận chuyển bằng hệ thống băng tải vào trong kho Nhà máy: Vào kho chứa than hoặc đưa trực tiếp vào các phễu than nguyên của lò hơi. Sau đó qua hệ thống chế biến than gồm: Máy nghiền than, phân ly than thô, phân ly than mịn vào kho than bột, tới các máy cấp than bột kiểu khí nén sau đó kết hợp với gió nóng được phun vào buồng đốt của lò hơi. Tại buồng đốt xảy ra quá trình cháy, sinh ra nhiệt lượng lớn và truyền nhiệt qua các dàn ống sinh hơi. Nước trong các dàn ống sinh hơi được nhận nhiệt tạo thành hơi bão hòa, đưa về bao hơi. Qua bộ quá nhiệt, hơi bão hòa tạo thành hơi quá nhiệt có áp suất (Pqn = 176 kg/сm²) và nhiệt độ cao (Tqn = 543°C). Dòng hơi quá nhiệt có năng lượng lớn được đưa sang tuabin làm quay tuabin với tốc độ 3,000 vòng/phút. Tuabin quay máy phát điện (được gắn đồng trục). Hơi bành trướng qua tuabin cao áp sinh công được quay trở lại lò hơi nhận nhiệt (quá nhiệt trung gian) và tiếp tục đi qua tuabin trung áp và hạ áp sinh công.
- Hệ thống vận chuyển tro xỉ đáy lò thu nhận tro xỉ đáy lò từ lò hơi và vận chuyển nó bằng thuỷ lực tới hố thu bùn xỉ. Xỉ rơi từ lò hơi vào trong phễu thu chứa đầy nước, tại đây xỉ được làm nguội và được tích trữ tạm thời ở đó. Tro xỉ thu gom được thải ra khỏi phễu thu, được nghiền tới kích cỡ hạt để có thể vận chuyển bằng thuỷ lực và được bơm bằng các bơm Ejector kiểu thuỷ lực thông qua đường ống vận
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
chuyển riêng biệt đưa tới hố thu bùn xỉ. Tro xỉ thu gom trong 1 ca (8 giờ) được thải bỏ trong khoảng thời gian 1,5 giờ.
- Hệ thống nước tuần hoàn hoạt động nhận nhiệt từ bình ngưng là hệ thống hở, nước tuần hoàn được lấy từ sông Bạch Đằng cách Nhà máy khoảng 1,7 km.
- Điện năng phát ra qua đầu cực máy phát có cấp điện áp 19 kV qua máy biến áp T7 (BAT10) có nhiệm vụ biến đổi điện áp lên đến 220 kV và hòa vào hệ thống lưới điện quốc gia.
- Nhà máy 300MW có sử dụng dầu đốt để khởi động lò, dừng lò và phun đốt kèm khi chế độ cháy của lò không ổn định.
• Lò hơi
Lò hơi của Nhà máy 300MW là loại lò hơi kiểu Еп – 920 – 17,6 – 543AT (kiểu của nhà sản suất TE – 318/CO) được cung cấp để sản xuất hơi quá nhiệt từ việc đốt than Antraxite của Việt Nam. Lò hơi được thiết kế để vận hành trong tổ máy cùng Tuabin hơi có công suất 300 MW. Các thông số kỹ thuật của lò hơi được trình bày trong bảng:
Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của lò hơi
Tên đại lượng Đơn vị Giá trị
- Công suất hơi t/h 920
- Các thông số hơi chính danh định + Áp suất trong bao hơi
+ Áp suất hơi ra khỏi lò + Nhiệt độ kgf/сm² kgf/сm² °C 194.7 176 543 - Các thông số hơi tái nhiệt ở công suất danh định
+ Áp suất
+ Nhiệt độ hơi tái nhiệt lạnh vào lò + Nhiệt độ hơi tái nhiệt nóng ra khỏi lò
kgf/сm² °C °C 41.6 337 543
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Tổng lượng than tiêu thụ Tấn/giờ 137.6
- Nhiệt độ nước cấp °C 254
- Nhiệt độ nước cấp có thể chấp nhận khi làm việc ở chế độ tuần hoàn định kỳ
°C 160
- Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò °C 122
- Hệ số không khí thừa α 1.3
- Hiệu suất của lò hơi ở 85% công suất hơi danh định. % 87.66 Các chỉ số công suất theo chu kỳ
- Số lần khởi động theo thiết kế có thể chấp nhận
+ Trong toàn bộ tuổi thọ làm việc của lò hơi Lần 2100 + Số lần khởi động từ trạng thái lạnh Lần 180 Các chỉ số tin cậy
- Thời gian làm việc theo thiết kế Năm 30
- Thời gian cụ thể giữa các lần sửa chữa lớn Năm 5
• Hệ thống Tuabin – Máy phát
Nhà máy 300MW sử dụng Tuabin ngưng hơi có quá nhiệt trung gian kiểu K300-170-1P vận hành với hai đường đi tắt (Bypass) và sử dụng dẫn động cho máy phát điện TBB-320-3T3 do Công ty cổ phần ELEKTROSILA sản xuất. Các thông số chính tua bin:
Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của tubin
Tên đại lượng Đơn vị Giá trị
- Công suất định mức tuabin MW 303
- Tốc độ định mức v/p 3000
- Thông số hơi chính
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
+ Nhiệt độ °C 538
- Thông số hơi tái lạnh (đầu vào quá nhiệt trung gian) + Áp suất + Nhiệt độ kg/сm² °C 37.76 329.7 - Thông số hơi tái lạnh (đầu ra quá nhiệt trung gian)
+ Áp suất + Nhiệt độ kg/сm² °C 37.76 538
- Áp suất hơi thoát kg/сm² 0.065
- Nhiệt độ nước cấp °C 251.5
- Tuabin gồm 3 phần: Cao áp (HP), trung áp (IP) và hạ áp (LP). Hơi mới có áp suất tuyệt đối 171KG/сm² và nhiệt độ là 538°C được đưa tới tuabin theo hai đường ống. trên mỗi đường ống được lắp 1 van chặn (van hơi chính).
- Các cửa trích được bố trí trên các tầng trung gian của tuabin nhằm trích hơi để gia nhiệt hồi nhiệt cho nước ngưng và nước cấp, bao gồm 3 bình gia nhiệt hạ áp LPH-1. LPH-2. LPH-3. và 2 bình gia nhiệt cao áp HPH-5 và HPH-6. Vị trí các cửa trích hơi trên tuabin và thông số hơi trích ở tải định mức.
Bảng 4.7 Các cửa trích hơi và thông số hơi trích
Số TT Vị trí cửa trích (Sau tầng cánh )
Hộ tiêu thụ
Lưu lượng hơi trích(T/h)
Các thông số của hơi trích Áp suất tuyệt đối(kg/сm²) Nhiệt độ(°C) 1 Tái nhiệt lạnh HPH-6 81.44 41.05 329.7 2 Số 5 của IP HPH-5 28.91 17.9 426.7 3 Số 8 của IP Khử khí 27.15 10.69 354.13 4 Số 12 của IP LPH-3 62.58 4.36 243.26 Số 1 của LP dòng bên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
trái và bên phải
Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi: 254°C
- Tuabin truyền động máy phát điện bằng khớp nối đồng trục với Rotor máy phát làm việc với số vòng quay không đổi 3000 vòng/phút.
Các thông số định mức chính của Máy phát TBB-320-2T3: - Công suất toàn phần (S): 356.500 kVA - Công suất tác dụng (P) : 303.000 kW - Hệ số công suất (cosφ): 0.85
- Số pha đầu ra: 3 pha - Sơ đồ đấu nối cuộn dây stator: Sao kép - Số đầu ra của cuộn dây stator: 9
- Tần số: 50 Hz - Hiệu suất máy phát: 98.7 % - Cấp cách điện của cuộn dây rotor và stator: F
- Điện áp cuộn dây Stator: 19.000 V - Dòng điện Stator: 10830 A - Điện áp Rotor: 476 V - Dòng điện Rotor: 2600 A - Tốc độ quay định mức Rotor: 3000 V/ph
4.4.2 Xây dựng bản chào giá cho tổ máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng 4.4.2.1 Đường cong suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy: 4.4.2.1 Đường cong suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy:
Đường cong suất tiêu hao nhiên liệu của mỗi tổ máy được các nhà thầu tính toán thiết kế và đưa vào hợp đồng xây dựng nhà máy. Trước khi đưa vào vận hành thương mại suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy được nhà thầu tiến hành đo đạc trên cơ sở vận hành thực tế của tổ máy và đưa vào nghiệm thu. Bảng 4.8 là bảng tính suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy tại một số mức công suất đặc trưng.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy
P (MW) g/kWh đ/kWh 300 462.17 725.83 285 463.80 728.40 270 465.67 731.33 240 470.24 738.51 210 476.33 748.08
Trong đó: Giá nhiên liệu (than): 1570500 đ/tấn.
Hình 4.14 Đường cong suất tiêu hao nhiên liệu tổ máy
4.4.2.2 Xây dựng đặc tính chi phí theo công suất phát (MW- VNĐ)
Từ bảng tính suất tiêu hao nhiên liệu ta có bảng tính số liệu vào ra của tổ máy như sau:
Bảng 4.9 Bảng tính số liệu chi phí theo công suất phát của tổ máy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
270 197.46
240 177.24
210 157.10
Để xây dựng hàm đặc tính chi phí theo công suất phát (MW- VNĐ) áp dụng phương pháp bình phương cực tiểu. Cần tìm mối quan hệ hàm số giữa hai đại lượng P(MW) và G(Triệu đồng) theo bảng số liệu sau:
X (P) 300 285 270 240 210
Y (G) 217.75 207.60 197.46 177.24 157.10
Việc tìm ra hàm số G(P) là gần đúng. Một trong các hàm số xấp xỉ đã biết và rất hay dùng trong các bài toán thực tế có dạng: y = ax2 + bx + c
Hàm hồi quy có dạng: y = ax2 + bx + c
Sai số : vi = (ax2 + bx + c ) – yi với i = 1. 2 .…. 5
Tổng các bình phương của các sai số trên là bé nhất nghĩa là:
Như vậy a. b. c thỏa mãn hệ phương trình:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Thay số vào được hệ phương trình như sau:
=>
Hàm đặc tính chi phí theo công suất phát G(P) của tổ máy có dạng: 1594 . 18 65334 . 0 00004 . 0 ) (P = P2+ P+ G
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.4.2.3 Xây dựng đường suất tăng tiêu hao nhiên liệu (MW- VNĐ)
Đường đặc tính suất tăng tiêu hao nhiên liệu (MW- VNĐ) chính là đạo hàm bậc nhất của hàm đặc tính vào ra của tổ máy:
Bảng 4.10 Bảng tính suất tăng tiêu hao nhiên liệu của tổ máy
Đặc tính suất tăng tiêu hao nhiên liệu của tổ máy
P (MW) đ/kWh 300 677.55 0285 676.34 270 675.13 240 672.71 210 670.28
Hình 4.16 Đường đặc tính suất tăng tiêu hao nhiên liệu của tổ máy
Đường đặc tính suất tăng tiêu hao nhiên liệu của tổ máy thể hiện rằng mỗi MW phát tăng thêm sẽ tốn chi phí là bao nhiêu tiền.
4.4.2.4 Xây dựng block giá dựa trên đặc tính suất tăng tiêu hao nhiên liệu
65334 . 0 00008 . 0 + = P dP dG
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Từ đường đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy. xây dựng được block giá phụ thuộc vào chi phí biên của tổ máy như sau:
Hình 4.17 Block giá phụ thuộc vào chi phí biến đổi
• Chi phí không tải:
Trong Block giá trên chưa tính tới chi phí không tải (hệ số c trong hàm đặc tính vào ra của tổ máy). Vì vậy cần tính toán giá không tải để đưa vào block giá.
Giá không tải/giờ = chi phí không tải/ công suất khả dụng/giờ (đ/kWh)
39 . 60 300 18.1594 0 = = G
Bảng 4.11 Bảng tính block giá có tính tới chi phí không tải
Block giá có tính tới chi phí không tải
P (MW) đ/kWh
300 737.93
285 736.72
270 735.51
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Hình 4.18 Block giá tính tới chi phí không tải
• Block giá tính tới tiêu hao tự dùng của tổ máy
Sản lượng điện năng chào bán trên thị trường điện được lấy từ thanh cái xuất tuyến do đó block giá chào cần được tính tới sản lượng điện tự dùng như sau:
Bảng 4.12 Bảng tính block giá có tính tới tiêu hao tự dùng
Block giá có tính tới tiêu hao tự dùng P (MW) Tỷ lệ tự dùng (%) đ/kWh 300 9.80 818.06 285 9.42 813.37 270 9.07 808.84 240 8.40 800.29 210 7.79 792.37
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội = + = i t t t t SUC P SUC bid bid 1
Hình 4.19 Block giá có tính tới tiêu hao tự dùng
• Block giá tính tới chi phí khởi động
Công thức hiệu chỉnh các bock giá trong bản chào theo chi phí khởi động như sau:
: Block chào cho giờ t dã được hiệu chỉnh theo chi phí khởi động : Block chào giá cho giờ t chưa hiệu chỉnh theo chi phí khởi động SUC: Chi phí khởi động của tổ máy
i: Số giờ dự kiến được huy động Pt: Công suất khả dụng của tổ máy
Bảng 4.13 Bảng tính chi phí khởi động của tổ máy trong năm
Trạng thái khởi động Lạnh Ấm Nóng
Số lần khởi động trong năm 6 4 4
Dầu F0 cho 1 lần khởi động ( tấn) 264.96 110.4 85.56 Giá dầu F0 (đ/tấn) 16 827 270 16 827 270 16 827 270 t SUC bid t bid
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
cấp hơi khởi động (MW)
Giá điện của nhà máy UB1 (đ/MWh) 1 378 900 1 378 900 1 378 900
Nước khử khoáng khởi động (m3) 200 50 0
Đơn giá nước khử khoáng (đ/m3) 64 000 64 000 64 000 Chí phí cho 1 lần khởi động (đ) 4890850594 2004663016 1498916866 Tổng chi phí trạng thái khởi động (đ) 29345103567 8018652062 5995667465 Tổng chi phí khởi động trong năm (đ) 43 359 423 094
Tổ máy dự kiến được huy động 6000h trong năm với công suất khả dụng là 300MW. Khi đó chi phí khởi động tính cho mỗi giờ là:
Bảng 4.14 Bảng tính bock giá chào có tính đến chi phí khởi động
Block giá chi phí biến đổi của tổ máy có tính đến chi phí khởi động
P (MW) đ/kWh 300 842.15 285 837.46 270 832.93 240 824.38 210 816.46 09 . 24 000 6000.300.1 3359423094 4 =
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Hình 4.20 Block giá có tính chi phí không tải và chi phí khởi động
4.4.3 Chiến lược chào giá cho nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng
Trong phần này tác giả sẽ trình bày chiến lược chào giá trong một số tình huống cụ thể cho tổ máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng.
• Chiến lược chào giá cho các giờ thấp điểm giá thấp
Giá của thị trường điện biến động theo từng giờ phụ thuộc vào nhu cầu phụ tải và hành vi chào giá của các nhà máy tham gia thị trường điện. Vào các giờ thấp điểm nhu cầu phụ tải giảm thấp do đó giá thị trường điện cũng thường ở mức thấp. Nếu nhà máy điện vẫn giữ nguyên các block giá theo chi phí tính toán thì nguy cơ tổ máy sẽ bị ngừng và bị tách ra khỏi thị trường điện là rất cao. Tổ máy nhiệt điện có đặc điểm là chi phí cho mỗi lần khởi động lớn, thời gian khởi động kéo dài trong nhiều giờ. Do đó các tổ máy nhiệt điện cần có chiến lược chào giá để bám lưới phát điện trong khoảng thời gian dài, tránh bị ngừng lò vào các giờ thấp điểm giá thấp. Vì vậy nhà máy cần thay đổi block chào giá đầu tiên xuống mức giá sàn (1đ đối với nhà máy nhiệt điện) để bám lưới và chờ cơ hội kiếm lợi từ thị trường ở các thời điểm khác.