Lựa chọn tua-bin khí cho các dự án đồng phát nhiệt và điện

Việc lựa chọn đúng tuabin khí là một quyết định quan trọng đối với bất kỳ dự án đồng phát nhiệt và điện (CHP) nào. Lựa chọn tối ưu cần cân bằng giữa sản lượng điện và nhu cầu nhiệt có thể sử dụng.

Ngoài công suất điện, các nhà quản lý dự án cần đánh giá nhu cầu nhiệt, tính linh hoạt về nhiên liệu, hiệu suất, điều kiện vận hành và chi phí vòng đời để tìm ra giải pháp đáp ứng cả mục tiêu kỹ thuật lẫn thương mại.

Quy trình lựa chọn có hệ thống có thể giảm thiểu rủi ro dự án, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và tạo nền tảng vững chắc hơn cho hoạt động tin cậy trong dài hạn.

Bắt đầu từ nhu cầu điện và nhiệt của địa điểm

Hãy bắt đầu bằng dữ liệu nhu cầu điện và nhiệt theo giờ, lý tưởng nhất là bao quát ít nhất một năm đầy đủ. Số liệu trung bình theo tháng có thể che khuất các mức đỉnh theo mùa, thời gian ngừng hoạt động và những giai đoạn tiêu thụ nhiệt thấp.

Xác định môi chất nhiệt cần thiết, nhiệt độ, áp suất và chất lượng. Nhà máy cần hơi công nghệ áp suất cao sẽ có yêu cầu khác với cơ sở sử dụng nước nóng để sưởi ấm không gian.

So sánh thời điểm phát sinh hai loại nhu cầu. Tuabin khí có thể tạo ra lượng điện hấp dẫn, nhưng nhiệt dư có giá trị hạn chế nếu địa điểm không thể sử dụng hoặc xuất bán nhiệt đó một cách hiệu quả về kinh tế.

Đối với mỗi kịch bản vận hành, hãy xác định tải tối thiểu, điển hình và đỉnh. Tính đến những thay đổi dự kiến trong sản xuất, thời gian bảo trì và kế hoạch mở rộng trong tương lai để thiết bị được lựa chọn vẫn hữu ích sau khi đưa vào vận hành.

Xác định công suất tuabin khí dựa trên nhiệt có thể sử dụng và số giờ vận hành

Trong nhiều dự án CHP công nghiệp, nhu cầu nhiệt là căn cứ ban đầu để xác định công suất, vì nhiệt thu hồi khó lưu trữ hoặc xuất bán nếu không có cơ sở hạ tầng bổ sung.

So sánh lưu lượng và nhiệt độ khí xả của tuabin với yêu cầu của hệ thống thu hồi nhiệt. Bộ sinh hơi thu hồi nhiệt, hay HRSG, phải cung cấp hơi theo các điều kiện yêu cầu trong phạm vi tải vận hành thực tế.

Tiếp theo, kiểm tra sản lượng điện so với nhu cầu tại địa điểm, phương án mua điện từ lưới và mọi giới hạn xuất điện. Giải pháp ưu tiên nhiệt vẫn có thể cần mua điện trong các thời điểm nhu cầu điện đạt đỉnh.

Thiết kế ưu tiên điện có thể phù hợp khi điện có giá trị đặc biệt cao hoặc được phép xuất điện. Tuy nhiên, cần định lượng những khoảng thời gian nhiệt không được sử dụng và ảnh hưởng của chúng đến hiệu quả kinh tế của dự án.

Đánh giá nhiều mức công suất và cấu hình thiết bị bằng cùng một biểu đồ nhu cầu theo giờ. Một tổ máy nhỏ hơn vận hành ổn định có thể hoạt động hiệu quả hơn tổ máy lớn thường xuyên chạy ở tải một phần.

Nhiều tổ máy có thể tăng tính linh hoạt và khả năng chống chịu trong vận hành, nhưng cũng làm tăng số lượng thiết bị, hệ thống điều khiển, đầu mối bảo trì và chi phí vốn. Hãy so sánh những đánh đổi này với yêu cầu về độ tin cậy thực tế của địa điểm.

So sánh hiệu suất trong điều kiện vận hành thực tế

Không nên chọn tuabin chỉ dựa trên hiệu suất điện hoặc hiệu suất tổng hợp được công bố. Hãy xác nhận cơ sở tính nhiên liệu, điều kiện tham chiếu, điểm tải và định nghĩa về nhiệt hữu ích.

Hiệu suất tổng hợp thường thể hiện tỷ lệ giữa điện năng thuần cộng nhiệt thu hồi hữu ích với năng lượng đầu vào từ nhiên liệu. Không nên tính nhiệt được tạo ra nhưng không thể sử dụng là lợi ích của dự án.

Sử dụng thống nhất các giả định về nhiệt trị thấp hoặc nhiệt trị cao trong tất cả hồ sơ dự thầu. Việc trộn lẫn hai cơ sở này có thể khiến các chỉ số hiệu suất của những phương án cạnh tranh có vẻ khác nhau dù thực tế không phải vậy.

Yêu cầu dữ liệu hiệu suất ở tải đầy và tải một phần, bao gồm cả đặc tính khí xả. Mô hình hóa số lần khởi động, ngừng máy, thời gian chờ và mức suy giảm theo thời gian thay vì giả định thiết bị vận hành liên tục tại điểm thiết kế.

Tính đến các điều kiện tại địa điểm như nhiệt độ môi trường, độ cao, độ ẩm, tổn thất đầu vào và áp suất ngược khí xả. Thời tiết nóng và độ cao lớn có thể làm giảm công suất khả dụng và thay đổi hiệu quả đầu tư của dự án.

Yêu cầu nhà cung cấp phân biệt công suất đầu ra tổng của tuabin với công suất thuần của nhà máy sau khi trừ mức tiêu thụ phụ trợ. So sánh các thông số được bảo đảm tại điều kiện địa điểm cụ thể, không chỉ dựa vào công suất định mức trong danh mục sản phẩm.

Đánh giá đồng thời nguồn cung nhiên liệu, khí thải và thu hồi nhiệt

Xác nhận sớm thành phần, áp suất, nhiệt độ, khả năng cung cấp nhiên liệu và các giới hạn trong hợp đồng. Biến động chất lượng khí có thể ảnh hưởng đến quá trình đốt, công suất, khí thải và nhu cầu xử lý hoặc nén nhiên liệu.

Nếu gián đoạn nguồn cung là rủi ro đáng kể, hãy xem xét khả năng sử dụng hai loại nhiên liệu hoặc phương án vận hành thay thế. Tính đến các yêu cầu chuyển đổi, lưu trữ, cấp phép và chi phí duy trì nguồn nhiên liệu dự phòng.

Nếu đang xem xét phối trộn hydro, hãy yêu cầu nhà cung cấp xác nhận cụ thể đối với thành phần nhiên liệu và phạm vi vận hành dự kiến. Không nên xem khả năng trong tương lai là một tính năng được bảo đảm.

Xác định các giới hạn khí thải và yêu cầu cấp phép hiện hành trước khi chốt cấu hình. Công nghệ đốt, hệ thống xử lý khí xả và thiết bị giám sát có thể ảnh hưởng đến chi phí, bố trí mặt bằng và tính linh hoạt trong vận hành.

Đốt bổ sung có thể tăng sản lượng hơi khi nhu cầu vượt quá lượng nhiệt có sẵn từ khí xả tuabin. Khi so sánh hiệu quả tổng thể của dự án, hãy đánh giá riêng mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải của phương án này.

Đồng thời, xem xét phương án đường vòng HRSG, yêu cầu khởi động, xử lý nước, hồi lưu nước ngưng và tích hợp hệ thống hơi. Các giao diện này quyết định liệu nhiệt thu hồi có thể được cung cấp an toàn và đáng tin cậy hay không.

Lập bảng so sánh chi phí vòng đời

Đánh giá từng phương án trong danh sách rút gọn bằng cùng thời hạn dự án, hồ sơ vận hành, giả định giá nhiên liệu, biểu giá điện và thông số tài chính. Ghi lại các giả định để người ra quyết định có thể xem xét và phản biện.

Ngoài chi phí tuabin và máy phát điện, cần tính cả HRSG, lắp đặt, công trình dân dụng, đấu nối lưới điện, hệ thống nhiên liệu, hệ thống kiểm soát khí thải, kỹ thuật, chạy thử, chi phí của chủ đầu tư và các hạng mục khác.

Chi phí vận hành cần bao gồm nhiên liệu, nước, vật tư tiêu hao, bảo trì định kỳ, đại tu theo kế hoạch, phụ tùng thay thế và nhân công. Mô hình hóa thời điểm thực hiện các đợt bảo trì lớn thay vì chỉ sử dụng mức trung bình hằng năm.

Tính giá trị của điện và nhiệt hữu ích dựa trên các phương án thay thế thực tế tại địa điểm. Tính đến phí công suất cực đại, biểu giá điện dự phòng, giới hạn xuất điện và chi phí lò hơi dự phòng khi phù hợp.

Kiểm tra độ nhạy đối với giá nhiên liệu, giá điện, số giờ vận hành và mức sử dụng nhiệt. Nếu dự án chỉ khả thi theo các giả định lạc quan, cần xem xét thêm trước khi đặt mua thiết bị.

Sử dụng các chỉ số như giá trị hiện tại thuần và thời gian hoàn vốn cùng với độ sẵn sàng và rủi ro vận hành. Giá mua thấp nhất không nhất thiết đồng nghĩa với giải pháp có chi phí thấp nhất trong suốt vòng đời dự án.

Đánh giá độ tin cậy, rủi ro giao hàng và hỗ trợ từ nhà cung cấp

Xác định hậu quả của sự cố ngừng máy ngoài kế hoạch đối với cả hoạt động sản xuất và nguồn cung nhiệt. Xác định liệu điện lưới, lò hơi dự phòng, thiết bị dự phòng hay thời gian phản hồi dịch vụ theo hợp đồng có thể khắc phục tình trạng gián đoạn hay không.

Xem xét chu kỳ bảo trì, phạm vi đại tu, thời gian cung ứng phụ tùng và năng lực dịch vụ tại địa phương. Yêu cầu bằng chứng về kinh nghiệm vận hành liên quan với nhiên liệu, chu kỳ tải và ứng dụng tương tự.

Xác nhận lịch giao các thiết bị chính và xác định các yếu tố phụ thuộc như giấy phép, đấu nối tiện ích và linh kiện có thời gian cung ứng dài. Dự trù thời gian thực tế cho lắp đặt, thử nghiệm và chạy thử.

Đối với dự án có nhiều nhà thầu, hãy phân định rõ trách nhiệm về hiệu suất tại các giao diện giữa thiết bị. Đặc biệt, cần thống nhất các cam kết về khí xả tuabin với giả định thiết kế HRSG và thử nghiệm nghiệm thu nhà máy.

Các dịch vụ EPC của SINO-QNP bao gồm các dự án nhà máy điện có công suất đến 400 MW, với các phương án phạm vi dịch vụ từ nghiên cứu khả thi, thiết kế, xây dựng, chạy thử đến đào tạo người vận hành.

Đối với một dự án CHP cụ thể, hãy xác nhận phạm vi hợp đồng đề xuất, các hạng mục loại trừ, cam kết bảo đảm và phương án dịch vụ. Phương thức triển khai tích hợp có thể giảm khoảng trống phối hợp khi trách nhiệm được lập thành văn bản rõ ràng.

Sử dụng danh sách kiểm tra lựa chọn nhất quán

Trước khi yêu cầu đề xuất cuối cùng, hãy cung cấp cho các nhà cung cấp cùng một hồ sơ tải, điều kiện địa điểm, thông số nhiên liệu, yêu cầu khí thải, giới hạn lưới điện và triết lý vận hành dự kiến.

Yêu cầu hồ sơ dự thầu nêu rõ công suất thuần, lượng nhiệt hữu ích cung cấp, mức tiêu thụ nhiên liệu, hiệu suất ở tải một phần, giả định bảo trì, ngày giao hàng và điều kiện bảo hành theo các điều kiện địa điểm đã xác định.

Trước tiên, so sánh mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, sau đó đánh giá hiệu quả kinh tế vòng đời và rủi ro giao hàng. Ghi lại các điểm sai khác và làm rõ các cam kết hiệu suất được đề xuất áp dụng cho từng thiết bị riêng lẻ hay cho toàn bộ nhà máy tích hợp.

Tuabin khí phù hợp là loại đáp ứng đáng tin cậy nhu cầu điện và nhiệt có thể sử dụng của địa điểm với chi phí vòng đời chấp nhận được. Hãy xác minh sự phù hợp đó trong các kịch bản vận hành thực tế trước khi đưa ra cam kết.