Cú chuyển mình của ngành sản xuất điện

Không chỉ Việt Nam, mà các nước trên thế giới đều đang có nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng đáng tin cậy, sạch, bền vững với giá cả hợp lý. Thực trạng này báo trước những thay đổi rất lớn của ngành năng lượng trong thập niên tới.

Theo Báo cáo Năng lượng toàn cầu năm 2016 của Tổ chức Năng lượng quốc tế (IEA), có đến 41% lượng điện năng toàn cầu được tạo ra từ các nhà máy điện than; 22% đến từ các nhà máy điện khí. IEA cũng dự báo, sản lượng điện than và điện khí đều được dự đoán sẽ tăng mạnh trong thập niên tới.

.

Trong đó, năng lượng điện than được dự báo tiếp tục chiếm vai trò quan trọng trong ngành điện từ nay đến năm 2030, giữ ngôi vị thứ hai trong danh sách các nguồn điện quan trọng, cho dù 73% lượng khí thải carbon-dioxide (CO2) của ngành điện năng đến từ các nhà máy điện than. Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng này. Các chuyên gia cho biết, Việt Nam tiếp tục xây dựng các nhà máy điện than bên cạnh việc kêu gọi vốn để phát triển các nguồn năng lượng tái tạo hay năng lượng hạt nhân.

Bởi lẽ, cho dù việc phát triển các nguồn năng lượng sạch như khí, than năng suất cao, năng lượng tái tạo hay thủy điện là điều vô cùng cấp bách trong bối cảnh hiện nay. Đây cũng là cách tốt nhất để cung cấp điện lâu dài cho toàn thế giới. Tuy nhiên, áp lực cũng đặt lên vai các nhà điều hành trong việc đảm bảo tối ưu hóa vận hành cho các nhà máy điện hiện có nhằm tăng hiệu suất của các nhà máy cũ.

Cuối năm 2015, Việt Nam đã tham gia Hội nghị lần thứ 21 các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP21) và ký thỏa thuận cắt giảm 8% lượng khí thải nhà kính vào năm 2030. Công ước này đặt ra một thử thách cho Việt Nam, đó là bên cạnh việc tăng năng suất của ngành điện than, Việt Nam phải tuân thủ nghiêm ngặt những gì đã ký kết ở COP21.

Sự hợp tác hoàn hảo giữa các giải pháp phần cứng và phần mềm

Theo một nghiên cứu gần đây của GE, năng suất điện trung bình của các nhà máy điện than có thể nâng từ mức 34 lên 37,4%, trong đó 2,5% là từ cải thiện phần cứng và 0,9% là thông qua giải pháp phần mềm và phân tích dữ liệu. Bên cạnh đó, năng suất trung bình của các nhà máy điện khí có thể nâng từ 39,4% lên 42,7%, trong đó 1,8% là từ cải thiện phần cứng và 1,5% từ giải pháp phần mềm và phân tích dữ liệu.

Việt Nam là một trong số 20 quốc gia có tiềm năng cải thiện năng suất điện than, thông qua việc cải thiện phần cứng lẫn các giải pháp công nghệ số. Nếu làm được điều này, Việt Nam có thể tăng đến 2,8% công suất điện nói chung.

Cũng theo nghiên cứu này, lượng khí thải CO2 hàng năm từ các nhà máy điện khí và điện than có thể giảm lần lượt 7% và 8%, tương đương với việc cắt giảm 642.000 xe hơi lưu thông trên đường.

Chúng tôi rất hào hứng về các giải pháp khả thi mà chúng tôi có thể cung cấp cho khách hàng ở Việt Nam để tối ưu hoá vận hành nhà máy và giảm chi phí trong cả vòng đời của nhà máy.

Là một trong những nhà cung cấp giải pháp năng lượng lớn nhất thế giới, GE đã thành lập Trung tâm Hiệu quả năng lượng toàn cầu (Global Powering Efficiency Center of Excellence) vào tháng 7/2015. Mục tiêu của trung tâm này là kết nối các chuyên gia năng lượng với nhau để tìm ra giải pháp toàn diện cho ngành điện, dựa trên công nghệ, cải tiến kỹ thuật số và những hiểu biết của con người. Các giải pháp này có thể áp dụng cho toàn bộ các khu vực của nhà máy và hơn 90 thương hiệu sản xuất điện, với mục tiêu tăng hiệu suất và giảm thiểu tới mức thấp nhất lượng khí thải từ các nhà máy điện than đang hoạt động.

Lấy ví dụ về một giải pháp nâng cấp nồi hơi, một trong những điểm mấu chốt của việc cải thiện công suất của nhà máy điện than. Các chuyên gia có thể đưa ra những giải pháp sửa chữa và cải thiện chất lượng của các nồi hơi, vòi phun, hệ thống quản lý ô nhiễm môi trường, quản lý khói và các thiết bị phụ trợ khác. Các giải pháp này đều hướng tới mục đích cao nhất là giảm thiểu lượng phát thải. Ví dụ, công nghệ phủ tráng ống lò hơi AmStar 888 của GE có thể tăng cường độ chống mòn bề mặt ống, ngăn ngừa các chỗ rò rỉ nước và giảm giá thành nhiên liệu đến 20%.

Các giải pháp chống carbon hóa cũng rất đa dạng, từ việc cải thiện chất xúc tác HRSG CO nhằm giảm hơn 80% lượng CO2 đến việc tăng năng suất hệ thống tuabin khử Dry Low NOx (DLN) để giảm đến 40% lượng khí thải. Gần đây, cũng đã có những cải tiến độ tin cậy của các tuabin khí thông qua việc kéo dài quãng thời gian nghỉ giữa các đợt bảo trì lên đến 48.000 giờ.  

Tận dụng dữ liệu lớn (big data) nhằm đưa ra các dự báo tốt hơn, các giải pháp kỹ thuật số của GE giúp các nhà điều hành phân tích dữ liệu hoạt động và xác định, xử lý sớm những rủi ro tiềm tàng trước khi chúng diễn ra. Quy trình Quản lý hiệu suất tài sản (Asset Performance Management) bao gồm hệ thống quản lý 24/7, các đề xuất bảo trì và giúp khách hàng giảm thiểu “thời gian chết” không được lên kế hoạch trước. Các giải pháp này sẽ giúp các khách hàng của GE tiết kiệm hơn 1 tỷ USD trong 10 năm tới.

Bên cạnh đó, phần mềm của GE, nằm trong các giải pháp tối ưu hóa vận hành (Operations Optimization) cũng giúp tăng công suất của lò hơi, tăng nhiệt độ và giảm 10-15% lượng NOx thông qua việc tối ưu hoá đồng bộ cho giai đoạn đốt cháy và lau khô bồ hóng. Giải pháp phân tích than (Coal Analyzer) sẽ cải thiện công suất của cả nhà máy bằng cách áp dụng các quá trình đốt cháy và làm nguội phù hợp cho các loại than khác nhau. Điều này sẽ giúp mỗi nhà máy điện than giảm thiểu 4.400 tấn than dùng làm nguyên liệu hàng năm trong khi vẫn đảm bảo đầu ra như cũ.

Nói chung, các giải pháp này mang đến rất nhiều lợi ích, bao gồm quản lý các loại phát thải khác nhau, cải thiện công suất của các thiết bị máy móc và giảm thiểu lượng nhiên liệu cần sử dụng.

Tiếp sức cho ngành điện trong khu vực

Đã có nhiều ví dụ thực tiễn của việc nâng cấp các nhà máy điện tại châu Á, giúp giảm thiểu lượng nhiên liệu cần dùng, tăng độ tin cậy và giảm thiểu lượng khí thải.

Trong số đó, Nhật Bản là quốc gia đầu tiên nâng cấp nhà máy điện với tua-bin 9EMax của GE. Việc nâng cấp này không chỉ tăng sản lượng điện đầu ra mà còn cải thiện công suất từ 47,2% đến 51,4% và giảm lượng phát thải. 9EMax tiếp nối vòng đời của các tua-bin  khí 9E, đã được vận hành được 32 năm. Thời gian nghỉ giữa các lần bảo trì được kéo dài ra từ 12.000 giờ lên 32.000 giờ. Thời gian này tương đương với 4 năm hoạt động nhà máy thông thường.

Tại Indonesia, giải pháp Advanced Gas Path (AGP) dành cho hệ thống tua-bin  9E.03 của GE đã được lắp đặt trên các tua-bin hiện tại ở nước này. Công suất thuần đã được tăng từ 90,5 MW lên 106,8 MW vào ban ngày và từ 19,5 MW lên 110 MW vào ban đêm.

Giải pháp AGP đồng thời cũng tối ưu hoá vận hành của các tua-bin bằng cách giảm lượng nhiên liệu cần sử dụng và tăng 10,54% năng suất làm nóng. Giải pháp này cũng bao gồm việc áp dụng hệ thống phân tích OpFlex của GE nhằm kiểm soát các tuabin tốt hơn, cụ thể là khả năng chỉnh lý công suất sản xuất điện nhanh hơn khi nhu cầu tiêu thụ điện thay đổi.

GE Power Services hỗ trợ hơn 2.800 khách hàng toàn thế giới, lắp đặt 28.000 thiết bị thông qua 7 nhóm hoạt động vùng, 9 dây chuyền sản xuất, gần 1.600 Gigawatts công suất sản xuất điện và 150 triệu giờ dữ liệu vận hành và 230 năm kinh nghiệm trong việc giải quyết các khó khăn lớn nhất của ngành điện.

"Chúng tôi rất hào hứng về các giải pháp khả thi mà chúng tôi có thể cung cấp cho khách hàng ở Việt Nam để tối ưu hoá vận hành nhà máy và giảm chi phí trong cả vòng đời của nhà máy. Lợi thế của chúng tôi là kinh nghiệm dày dặn trong lĩnh vực kỹ thuật và cải thiện công nghệ", ông Jim Vono, Tổng giám đốc GE Power Services tại khu vực châu Á - Thái Bình Dương.

"Chúng tôi hy vọng sẽ được đóng góp vào quá trình tiếp sức cho ngành năng lượng Việt Nam, định hướng Việt Nam trở thành thị trường sử dụng năng lượng bền vững tốt nhất và công suất cao nhất khu vực. Ngành điện khi đó sẽ giúp ích rất lớn cho nhu cầu phát triển chung của Việt Nam", ông Vono cho biết.