Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa chi phí nguyên liệu đầu vào cho các nhà máy nhiệt điện than

Lý do chọn đề tài Hiện tại, EVN đã và đang đàm phán rất nhiều hợp đồng Mua bán điện PPA, trong đó phần lớn là các dự án xây dựng vận hành và chuyển giao BOT nhà máy nhiệt điện than có c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Hoàng Sơn

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 6

Danh mục các bảng biểu 7

MỞ ĐẦU 8

1 Lý do chọn đề tài 8

2 Lịch sử nghiên cứu 8

3 Mục tiêu nghiên cứu 9

4 Đối tượng nghiên cứu 9

5 Phạm vi nghiên cứu 10

6 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả 10

7 Phương pháp nghiên cứu 10

8 Cấu trúc của luận văn 11

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VỀ NHIỆT ĐIỆN THAN 12

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện 12

1.1.1 Lịch sử Nhiệt điện thế giới 12

1.1.2 Lịch sử Nhiệt điện tại Việt Nam 13

1.1.3 Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện trên thế giới và Việt Nam 14

1.2 Một số vấn đề về than và nhu cầu của nền kinh tế Việt Nam 17

1.2.1 Tổng quan thị trường than trên thế giới và khu vực 17

1.2.2 Nhu cầu than cho các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam 19

1.3 Than và các đặc tính kỹ thuật về than 22

1.3.1 Phân loại các loại than 22

1.3.2 Thành phần hóa học của than 26

1.3.3 Thành phần công nghệ của than 28

Chương 2: HỢP ĐỒNG CUNG CẤP THAN VÀ CÁC YẾU TỐ KINH TẾ 31

2.1 Hợp đồng mua bán điện 31

2.1.1 Các nội dung quan trọng của hợp đồng Mua Bán Điện PPA 31

2.1.2 Quy trình đàm phán hợp đồng Mua bán điện PPA 32

2.2 Phương pháp xác định giá điện 33

2.3 Hợp đồng cung cấp than 34

2.3.1 Hợp đồng cung cấp than 35

2.3.2 Hợp đồng vận chuyển than 44

2.3.3 Than nhập khẩu và các yếu tố kinh tế liên quan 45

Chương 3: NGHIÊN CỨU TỐI ƯU CHI PHÍ MUA THAN CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 51

3.1 Đặt vấn đề: 51

3.2 Mô hình toán của thuật toán nhánh cận: 51

3.2.1 Bài toán tối ưu 52

3.2.2 Giới thiệu chung về thuật toán nhánh cận 52

3.2.3 Xây dựng mô hình bài toán 53

3.2.4 Lược đồ thuật toán 53

3.2.5 Bài toán minh họa 53

3.3 Mô hình toán của bài toán nhập khẩu than 54

3.3.1 Phương pháp giải: 54

3.3.2 Nguyên tắc chung: 54

3.3.3 Các biến số cho bài toán: 55

3.3.4 Các ràng buộc cho bài toán: 56

3.3.5 Hàm mục tiêu của bài toán: 57

3.3.6 Lược đồ thuật toán 58

3.4 Xây dựng phần mềm tối ưu 58

3.4.1 Phân tích thiết kế 58

3.4.2 Lựa chọn công cụ 61

Chương 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 67

4.1 Áp dụng phần mềm tối ưu cho một số nhà máy nhiệt điện 67

4.1.1 Dự án Vũng Áng 2 67

4.1.2 Dự án Vĩnh Tân 3 69

4.1.3 Lập kế hoạch vận hành tương lai cho dự án Vũng Áng 2 72

4.2 Những kết luận mới và kiến nghị sử dụng của tác giả 73

4.2.1 Những kết luận mới 73

4.2.2 Kiến nghị sử dụng của tác giả 75

4.3 Hướng phát triển của đề tài 76

KẾT LUẬN CHUNG 77

CÁC PHỤ LỤC 78

Phụ lục 1: Quy trình đàm phán PPA (thực hiện tại EVNEPTC) 78

Phụ lục 2: Hướng dẫn sử dụng chương trình tính toán tối ưu 78

Giao diện chính 78

Module tổng hợp 83

Phụ lục 3: Một số nội dung cơ bản trong hợp đồng CSA và CTA của nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 2 và Vĩnh Tân 3 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Nam

Global Newcastle Index Chỉ số giá than tham chiếu được sử dụng rộng rãi

tiêu dùng thành thị BDI - Baltic Dry Index Chỉ số cước thuê tàu hàng khô Baltic

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 1.1 Lễ khánh thành nhà máy nhiệt điện Uông Bí năm 1963 14

Hình 1.2 Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện của Trung Quốc 15

Hình 1.3 Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện của Trung Quốc 16

Hình 1.4 Hình ảnh than bùn 22

Hình 1.5 Hình ảnh than nâu hay còn gọi là than non 23

Hình 1.6 Hình ảnh than gầy 23

Hình 1.7 Hình ảnh than mỡ 24

Hình 1.8 Hình ảnh than Anthracite 25

Hình 1.9 Tỷ lệ sử dụng than trong các ngành công nghiệp năm 2007 26

Hình 1.10 Phân bổ sử dụng các loại than 26

Hình 2.1 Hình ảnh một số cảng vận chuyển than tại Indonesia và Australian 45

Hình 3.1 User case tổng quát cho người dùng 59

Hình 3.2 Module quản lý thông tin chung của dự án 62

Hình 3.3 Module quản lý các dữ liệu đầu vào 63

Hình 3.4 Module quản lý các ràng buộc của bài toán 64

Hình 3.5 Module quản lý các kết quả của bài toán 65

Hình 3.6 Module tổng hợp 66

Hình 4.6 Kết quả lập phương án vận hành tương lai cho nhà máy Vũng Áng 2 72

Danh mục các bảng biểu

Bảng 1.1 Bảng so sánh các công nghệ nhà máy nhiệt điện 15

Bảng 1.2 Các quốc gia xuất khẩu than lớn trên thế giới 18

Bảng 1.3 Tổng hợp các loại than và thành phần 25

Bảng 2.1 Bảng đặc tính kỹ thuật ban đầu cho than hỗn hợp Bitum 46

Bảng 4.1 Bảng đánh giá cải thiện thời gian trong quá trình đàm phán 73

Bảng 4.2 Bảng đánh giá cải thiện thời gian lập phương án vận hành năm 73

Bảng 4.3 Bảng đánh giá chi phí tiết kiệm khi thay đổi phương án mới 74

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện tại, EVN đã và đang đàm phán rất nhiều hợp đồng Mua bán điện PPA, trong đó phần lớn là các dự án xây dựng vận hành và chuyển giao (BOT) nhà máy nhiệt điện than có công suất đặt từ 30MW trở lên, sử dụng than nhập khẩu từ nhiều nguồn than ngoại khác nhau, tiêu biểu có thể kể ra ngay các dự án như: Vũng Áng

2, Vĩnh Tân 3, Vân Phong 1, Duyên Hải 2, Sông Hậu 2… Đây là những dự án mà theo định hướng về việc nhập khẩu than tại Việt Nam sẽ sử dụng than nhập từ nhiều nguồn khác nhau

Đàm phán hợp đồng mua bán điện thực chất ko phải là việc mặc cả giá giữa EVN với các chủ đầu tư BOT mà bản chất của việc đàm phán chính là vấn đề rà soát từng hạng mục cụ thể chi tiết theo phương án mà chủ đầu tư BOT đưa ra bao gồm cả phương án về kỹ thuật và phương án tính toán kinh tế EVN sẽ cùng với các đơn vị liên quan, trên cơ sở các quy định hiện hành của Nhà nước và của Bộ Công thương từ đó áp dụng những tính toán phù hợp để chỉ ra những điểm còn chưa hợp

lý trong cách tính hoặc phương án của chủ đầu tư nhằm đến đích cuối cùng là giảm chi phí và giá thành khi chuyển sang tính giá điện phải là tối ưu nhất cho Nhà nước

Việc xây dựng một phương án hay chiến lược mua than tối ưu nhằm tiết kiệm chi phí nhất cho các nhà máy mà vẫn đảm bảo công suất thiết kế và sản lượng điện đề ra là hết sức cần thiết và mang tính thời sự, thực hiện được điều này không chỉ đem lại hiệu quả về mặt kinh tế to lớn mà còn giúp EVN đưa ra được chiến lược đàm phán phù hợp hơn cho các hợp đồng mua bán điện (PPA)

2 Lịch sử nghiên cứu

“Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét đến 2030” khẳng định “giai đoạn sau năm 2015 ngành than không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ than trong nước và ngoài việc phải nhập khẩu than cho luyện kim còn phải nhập than năng lượng cho ngành điện” Tuy nhiên, Quy hoạch ngành than chỉ dừng lại ở việc cân đối cung cầu than cả nước và rút ra kết luận về đính hướng cần nhập khẩu than

“Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030” được phê duyệt năm 2011 đề cập tới vấn đề nhập khẩu than cho các nhà máy nhiệt điện than của Việt Nam trong điều kiện than trong nước không đáp ứng

đủ và có một số kết luận có giá trị về nguồn cung than tiềm năng cho Việt Nam gồm các nước Australia, Indonesia, Nga và Nam Phi

“Đề án cung cấp than cho các nhà máy nhiệt điện đến năm 2020, định hướng đến năm 2030” của Bộ Công Thương năm 2012 cũng dừng lại ở việc đánh giá về khối lượng than cần nhập khẩu, các số liệu về cung cầu hiện đã thay đổi đáng kể

Báo cáo của Vinacomin về “Đề án nhập khẩu than để cung cấp cho các nhà máy điện đến năm 2020, định hướng đến năm 2030” được thực hiện năm 2013

Hội đồng thành viên EVN cũng đã phê duyệt triển khai đề tài nghiên cứu trộn than cho các nhà máy nhiệt điện, tuy nhiên việc trộn than đi vào nghiên cứu kỹ thuật nghiền và trộn từng loại than, không trùng với nội dung nghiên cứu của đề tài

PVN có đề tài của tác giả Nguyễn Thành Luân là đề tài về Kinh tế năng lượng Đề xuất các phương án cung cấp và nhập khẩu than cho các nhà máy nhiệt điện dùng than nhập khẩu của PVN trong giai đoạn đến năm 2020, tuy nhiên đề tài cũng không trùng với mục tiêu nghiên cứu của luận văn

Hiện tại các vấn đề liên quan đến than nhập là hết sức mới mẻ và chưa có nghiên cứu về lĩnh vực này trước thời điểm luận văn hoàn thành, chưa có một nghiên cứu nào đề xuất về các nội dung chiến lược nhập than cho các nhà máy nhiệt điện

3 Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất phương án tối ưu hóa chi phí đầu vào cho nhà máy nhiệt điện sử dụng than nhập khẩu Dựa theo đó xác định chiến lược mua than hợp lý thông qua

các hợp đồng cung cấp than đảm bảo hiệu quả kinh tế cao nhất

4 Đối tượng nghiên cứu

Các vấn đề cơ bản về Than, các hợp đồng cung cấp than và vận chuyển than của các nhà máy nhiệt điện sử dụng than nhập khẩu và nhập từ nhiều nguồn khác nhau

5 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu đối với các nhà máy sử dụng than nhập khẩu Phần tính toán áp dụng sẽ triển khai với án nhà máy điện Vĩnh Tân 3 và dự án Vũng Áng 2

6 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả

Luận văn đề xuất được phương án tối ưu, giải bài toán và đưa ra chiến lược mua than tương đối hợp lý cho các nhà máy nhiệt điện than sử dụng nhiều nguồn than nhập Kết quả mang lại của đề tài là giảm tối đa chi phí mua than từ các nguồn nhập khẩu than là nhân tố rất quan trọng trong việc giảm chi phí mua điện mà EVN phải trả cho các nhà máy nhiệt điện này

Đề xuất không chỉ được áp dụng trong giai đoạn các chủ đầu tư nhà máy điện BOT đàm phán hợp đồng mua bán điện với EVN mà còn phù hợp với cả trong giai đoạn vận hành của nhà máy điện trong suốt vòng đời của dự án

Phương án tối ưu đề xuất đã được thể hiện ở các điểm sau:

- Là cơ sở tin cậy để EVN phê duyệt phương án than trộn theo đề xuất của chủ đầu tư

- Tiết kiệm thời gian đàm phán, thời gian thẩm định phương án trộn than của chủ đầu tư nhà máy điện trong quá trình đàm phán và phê duyệt CSA của chủ đầu tư

- Tiết kiệm thời gian thương thảo phương án than trộn trong lập kế hoạch vận hành hàng năm của nhà máy điện (2 tháng trước năm vận hành hàng năm, EVN và chủ đầu tư phải thống nhất tổng khối lượng than cho nhà máy và khối lượng than trong từng CSA/CTA)

- Tiết kiệm chi phí mua than cho EVN từ các nhà máy điện sử dụng nhiều nguồn than nhập Chi phí tiết kiệm được cho EVN chính là chênh lệch giữa phương án đề xuất chủ đầu tư và phương án tối ưu mà EVN lập được chủ đầu tư đồng ý áp dụng

7 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này được thực hiện với tổ hợp các phương pháp, như sau:

- Phương pháp tổng hợp: Tổng hợp thông tin dữ liệu của thị trường, tổng hợp các lý thuyết về nhập khẩu, các nghiên cứu liên quan

- Phương pháp phân tích – dự báo: về giá cả, cung – cầu của thị trường than nhiệt trong nước (bao gồm EVN) và thế giới

- Phương pháp chuyên gia: Tham vấn kinh nghiệm của các chuyên gia đầu ngành về lĩnh vực nhiệt điện than, thị trường than nhiệt

- Sử dụng các công cụ toán để phân tích số liệu, mô hình hóa và giải các bài toán tối ưu

- Kiểm nghiệm hiệu quả thông qua việc đánh giá các phương án tối ưu trước

và sau khi áp dụng các kết quả của đề tài

8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được chia ra làm 4 chương như sau: Chương 1: Các nội dnug tổng quan

về đề tài; Chương 2: Tổng quan về than và hợp đồng cung cấp than; Chương 3: Nội dung nghiên cứu; Chương 4: Kết quả và bình luận

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VỀ NHIỆT ĐIỆN

THAN

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện

1.1.1 Lịch sử Nhiệt điện thế giới

Nhà máy nhiệt điện đầu tiên trên thế giới được thiết kế và xây dựng bởi Lord Armstrong tại Cragside – England vào năm 1868

Nhà máy nhiệt điện công cộng đầu tiên là Edison Electric Light Station, được xây dựng và vận hành vào năm 1882 tại No 57, Holborn Viaduct, London, được phát minh bởi Thomas Edison, dùng lò hơi của Babcock và Wilcox và một động cơ hơi nước công suất 125hP sức ngựa để quay máy phát nặng 27 tấn, tên là Jumbo

Động cơ hơi nước kiểu piston đầu tiên được phát minh vào thế kỷ 18 bởi James Watt Năm 1882 được xây dựng thành nhà máy điện thương mại đầu tiên tại Pearl Street Station – New York và tại Holborn Viaduct – London.1

1 Nguồn: từ Internet https://vi.wikipedia.org/wiki

Tuabin hơi nước được phát minh năm 1884 Đến 1892 tuabin hơi nước mới được công nhận thay thế cho động cơ piston Khoảng sau năm 1905 tuabin hơi nước mới được chính thức sử dụng hiệu quả để phát điện và chạy máy quay

Năm 1901 tại Manhattan Elevated Railway, 17 máy phát điện chạy bằng động cơ piston lớn nhất được khánh thành với công suất 17x6,000 kW Tuabin phản lực đầu tiên được phát minh và thế kỷ thứ 1 bởi nhà toán học Hy lạp, tại Alexandria, Roman

Hy lạp như là một đồ chơi

Năm 1551, Taqi al-Din ở Ottoman Hy lạp đã mô tả một thiết bị quay dùng hơi nước Năm 1629 người Ý tên là Giovanni Branca và người Anh tên là John Wilkins năm 1648 cũng mô tả về tuabin hơi

Tuabin hơi loại phản lực sau đó được phát minh thực tế vào năm 1884 bởi Sir Charles Parsons, với mô hình thực có công suất 7.5kW Sau này tuabin hơi của ông được cấp bằng sáng chế bởi người (Công ty điện) Mỹ George Westinghouse

Tuabin xung lực được phát minh bởi Gustaf de Laval Sau đó, Fr Auguste Rateau phát triển nguyên lý của Laval chế tạo ra tuabin xung lực được cấp bằng sáng chế năm 1903 và ứng dụng và tầu thủy French Torpedo Boat năm 1904

Quá trình phát triển nhiệt điện than của Trung Quốc

1.1.2 Lịch sử Nhiệt điện tại Việt Nam

Trước 10/1954, chỉ có Nhà máy điện Yên Phụ và Nhà máy đèn Bờ Hồ Nhà máy điện Yên Phụ (22.000 kW = 2x3.500 kW + 2x7.500 kW, công nghệ của Thụy Sĩ) được người Pháp khởi công năm 1925 và hoàn thành năm 1932 Sau 1954, nhà máy sản xuất điện phục vụ Thành phố Hà nội và một số tỉnh lân cận

Khi tiếp quản Thủ đô 10/1954, chỉ có 31,5 MW công suất Đến giai đoạn

1956-1958, qua củng cố các cơ sở quản lý và nâng cấp, sửa chữa nhà máy, đường dây do Pháp để lại, cùng lúc 3 nhà máy nhiệt điện mới đã được xây dựng, gồm nhà máy điện Vinh (8 MW), nhà máy điện Thanh Hóa (6 MW) và Nhà máy điện Lào Cai (8 MW), đưa tổng công suất nguồn tăng gấp 2 lần so với năm 1954

Ngày 19/5/1961, nhà máy nhiệt điện Uông Bí (48 MW) được khởi công, 1963 khánh thành và đi vào hoạt động Đây là nhà máy nhiệt điện có công suất lớn nhất miền Bắc trong thời kỳ đầu xây dựng CNXH Nhà máy do Liên Xô giúp đỡ xây

dựng, cung cấp thiết bị và đào tạo cán bộ, công nhân Sau đó, nhà máy được nâng công suất lên 153MW Tháng 5/2002, dự án nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng với công suất 300MW.2

Hình 1.1 Lễ khánh thành nhà máy nhiệt điện Uông Bí năm 1963

1.1.3 Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện trên thế giới và Việt Nam

a Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện trên thế giới

Trên thế giới, công nghệ nhà máy nhiệt điện đã trải qua 3 ngưỡng cơ bản như sau:

- Công nghệ cận tới hạn Sub Critical

- Công nghệ siêu tới hạn Super Critical

- Công nghệ trên siêu tới hạn Ultra Supercritical

Những điểm hạn chế của công nghệ Cận tới hạn Sub Critical

- Hiệu suất của nhà máy thấp hơn

- Tiêu thụ than với khối lượng lớn hơn, yêu cầu than có nhiệt trị cao hơn

- Phát thải ảnh hưởng đến môi trường

- Kích thước và khối lượng tầng sôi lớn

- Thời gian khởi động lớn

- Phát thải SOxCOx nhiều ra môi trường

2 Nguồn: Báo điện tử của Bộ Xây dựng http://www.baoxaydung.com.vn/news/vn/xa-hoi/

Bảng 1.1 Bảng so sánh các công nghệ nhà máy nhiệt điện

Cận tới hạn Siêu tới hạn Trên siêu tới hạn

Phát thải NO x , CO x Cao nhất Trung bình Giảm thấp nhất

b Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện tại Trung Quốc3

Hình 1.2 Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện của Trung Quốc

3 Nguồn: https://www.researchgate.net/publication/322977401 China’s R&D of advanced ultra-supercritical coal-fired power generation

Hình 1.3 Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện của Trung Quốc 4

c Quá trình phát triển công nghệ nhiệt điện tại Việt Nam

Kế hoạch phát triển ngành điện được đưa ra trong Quy hoạch Phát triển Điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030 hay còn gọi Quy hoạch điện 7 (QHĐ 7) cho thấy tốc độ phát triển của nhiệt điện đặc biệt là nhiệt điện than chiếm tỷ lệ lớn, lên tới trên 56% tổng công suất nguồn điện vào năm 2030 so với gần 19% hiện nay Tương ứng với tỷ lệ tăng nguồn điện này, lượng nhiên liệu than cung cấp cho điện sẽ tăng đáng kể từ 31,7 triệu tấn năm 2015 lên 77,7 triệu tấn năm 2020; 112 triệu tấn năm 2025 và lên đến 190,7 triệu tấn năm 2030 Giai đoạn sau năm 2015, nhu cầu nhập khẩu than phục vụ cho phát điện sẽ tăng nhanh khoảng hơn 37 triệu tấn than năm 2020 và gần 140 triệu tấn năm 2030 Tương ứng với sự tăng trưởng tham vọng của lượng điện phát từ nguồn nhiên liệu là than thì lượng phát thải CO2

dự kiến tăng 443,8 triệu tấn so với 47.227 nghìn tấn hiện nay (tính cho năm 2010) Xét về mặt công nghệ, Việt Nam hiện chủ yếu sử dụng hai loại công nghệ lò hơi

có thông số hơi dưới và cận tới hạn cho các nhà máy nhiệt điện than, tập trung ở 2 dạng (1) công nghệ đốt than phun (PC) và (2) công nghệ lò tầng sôi (CFB) Công nghệ đốt than của Việt Nam thuộc dạng công nghệ truyền thống hiệu suất thấp, sửa chữa nhiều gây tốn kém và phần lớn thiết bị điều khiển tự động theo công nghệ cũ không đáp ứng được những yêu cầu cấp thiết hiện nay

4 Nguồn: China’s R&D of advanced ultra-supercritical coal-fired power generation, 2017

Các nhà máy nhiệt điện đốt than phun phổ biến với thông số cận tới hạn và thông số trên tới hạn Thông số hơi sẽ quyết định hiệu suất sản xuất điện năng của nhà máy Nhiệt độ và áp suất hơi càng cao thì hiệu suất nhà máy càng cao Do đó, hiệu suất của nhà máy đốt than dưới tới hạn sẽ không thể nâng cao hơn nữa ngoại trừ các cải tiến nhằm hoàn thiện quá trình chuyển hóa năng lượng Xu hướng áp dụng thông số hơi trên tới hạn đang chiếm ưu thế vì có thể nâng cao nhiệt độ và áp suất hơi nhờ những tiến bộ trong công nghệ vật liệu Vấn đề cơ bản là khi tăng nhiệt

độ và áp suất, lò hơi phải sử dụng kim loại chịu nhiệt đặc biệt có chi phí cao

Dự kiến năm 2020, nhiệt độ hơi có thể lên tới 775 độ C và hiệu suất phát điện có thể đạt 50-53% Nếu lựa chọn các tổ máy 1000 MW trong tương lai, thông số hơi dưới và trên tới hạn đều có thể nhưng phương án trên tới hạn sẽ chiếm ưu thế nhờ hiệu suất vượt hơn hẳn phương án dưới tới hạn

1.2 Một số vấn đề về than và nhu cầu của nền kinh tế Việt Nam

1.2.1 Tổng quan thị trường than trên thế giới và khu vực

a Nhu cầu của thị trường than trên thế giới

Trong 2 năm 2015-2016, nhu cầu than nhiệt trên toàn cầu có xu hướng giảm mạnh ở thị trường Bắc Mỹ (10%), Nam Mỹ (1%), châu Phi (3%) và châu Âu (12%), nhưng lại tăng mạnh ở thị trường châu Á (chiếm 73%), trong đó chủ yếu là Trung Quốc,

Ấn Độ và các nước ASEAN Rõ ràng, bức tranh về nhu cầu than nhiệt trên thị trường toàn cầu có xu hướng ổn định với 6,3 tỷ tấn năm 2015 và 6,4 tỷ tấn năm

2016, sau đó là 6,2 tỷ tấn năm 2017 và có xu hướng giảm dần đến 5,5 tỷ tấn than/năm được dự báo đến đến 2021.5

Tuy nhiên, có rủi ro của thị trường Trung Quốc vì nhu cầu than vẫn tăng tới năm

2021 so với năm 2015 Thị trường Trung Quốc tiếp tục có ảnh hưởng lớn đến thị trường than toàn cầu Trong bốn tháng đầu năm 2017, sản lượng than của Trung Quốc tăng 2,5% so với cùng kỳ năm trước - sau khi giảm từ 8,7% vào năm 2016 Tuy nhiên, báo cáo tháng 5 năm 2017 cho thấy, Trung Quốc đang cố gắng hạn chế nhập khẩu than nhiệt có chất lượng thấp Ngành năng lượng của Trung Quốc đang

5 Nguồn: Báo năng lượng Việt nam - Một số vấn đề về cung cầu than

phát triển, tuy nhiên sản lượng than nhiệt đã giảm đáng kể, và được dự báo sẽ duy trì ở mức 3,0-3,2 tỷ tấn/năm cho tới năm 2025-2030, kể từ khi đạt mức đỉnh điểm gần 4.0 tỷ tấn vào năm 2013, với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của đất nước đang được đáp ứng bởi dầu lửa (trong vận tải), khí tự nhiên và năng lượng tái tạo

b Nguồn cung cấp than

Theo thống kê của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các quốc gia xuất khẩu than lớn trên thế giới mà Việt Nam có thể hy vọng nhập khẩu đó là: Australia, Indonesia, Nga, Nam Phi Trong đó, Australia là nước có tiềm năng về xuất khẩu than, với hệ thống cảng biển đang được nâng cấp và xây dựng mới nên khả năng tiếp nhận tàu có trọng tải lớn Tình hình chính trị và chính sách xuất khẩu than của Australia tương đối ổn định, song chi phí đầu tư cao, vận tải đường sắt ra cảng và

cự ly vận chuyển về Việt Nam khá xa

TT Loại than XK Australia Indonesia Nga Nam Phi Trung Quốc

Bảng 1.2 Các quốc gia xuất khẩu than lớn trên thế giới

(khối lượng xuất khẩu than dự báo đến năm 2030) Đơn vị: triệu tấn.6

Thực tế cho thấy, Indonesia có tiềm năng về than subbitum và bitum, cự ly vận chuyển về Việt Nam gần Trong những năm gần đây, xuất khẩu than nhiệt của Indonesia tăng mạnh, nhưng chủ yếu là do các nhà đầu tư nước ngoài mang về nước Tuy nhiên, theo dự báo, trong tương lai sẽ có một số trở ngại như: nhu cầu than trong nước tăng, chính sách của Indonesia có xu hướng hạn chế xuất khẩu và siết chặt đầu tư nước ngoài Nhưng dù sao, than nhập khẩu từ Indonesia về Việt Nam để cấp cho điện là nguồn than thích hợp và rẻ nhất so với từ các nguồn khác

6 Nguồn: Số liệu từ thống kê của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), Các quốc gia xuất khẩu than

Đối với than của Nga, tuy có tiềm năng về trữ lượng, giá thành thấp nhưng điều kiện khí hậu khắc nghiệt, hệ thống đường sắt vận tải ra cảng còn hạn chế, vận chuyển về Việt Nam khá xa Tuy nhiên, Nga là quốc gia có mối quan hệ truyền thống lâu đời với Việt Nam, điều kiện chính trị thuận lợi Do đó, cần nghiên cứu, hợp tác khai thác than để đưa than về tiêu thụ tại Việt Nam

Với Nam Phi cũng có tiềm năng về trữ lượng than và chi phí sản xuất thấp, nhưng chính sách không ổn định, cơ sở hạ tầng vận tải còn hạn chế

1.2.2 Nhu cầu than cho các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam

Nhu cầu than cho sản xuất điện của Việt Nam trong giai đoạn 2017 - 2030 được phân ra thành 2 loại: than anthraxite và than nhiệt (bitum và á bitum) Theo Quy hoạch điện VII (QHĐVII) điều chỉnh, đến năm 2020, tổng công suất nhiệt điện than khoảng 26.000 MW, chiếm gần 50% điện sản xuất; năm 2025 đạt khoảng 47.600

MW, chiếm 55% điện sản xuất; năm 2030 đạt 55.300MW, chiếm 53,2% điện sản xuất Cụ thể nhu cầu từng loại than trong giai đoạn 2017-2030 được đánh giá sơ bộ như sau:

Nhu cầu than Anthracite trong nước hiện nay:

- Tập đoàn Điện lực Việt Nam có 14 nhà máy đang hoạt động, tổng công suất

là 8.400 MW, có nhu cầu tiêu thụ 21 triệu tấn than/năm

- Tập đoàn Dầu khí Việt Nam có 3 nhà máy đang hoạt động, có tổng công suất

là 3.600 MW, có nhu cầu tiêu thụ 10,5 triệu tấn than/năm

- Tập đoàn CN Than - Khoáng sản Việt Nam có 7 nhà máy đang hoạt động, có tổng công suất là 1.505 MW, có nhu cầu tiêu thụ 4 triệu tấn than/năm

- Các nhà đầu tư tư nhân trong và ngoài nước có 4-5 nhà máy đã và sắp đưa vào hoạt động, có tổng công suất 1.500-2.000 MW, với nhu cầu tiêu thụ 4-5 triệu tấn than/năm

Như vậy, tại thời điểm hiện nay tổng nhu cầu than Anthracite cho các nhà máy nhiệt điện là 40-42 triệu tấn than/năm

Nhu cầu than nhiệt (bitum và á bitum) nhập khẩu trong giai đoạn 2017-2030:

- Tập đoàn Điện lực Việt Nam có 4 dự án đang xây dựng, với tổng công suất

là 3.705 MW, có nhu cầu tiêu thụ 12 triệu tấn than/năm (trong giai đoạn 2020)

2017 Tập đoàn Dầu khí Việt Nam có 2 dự án đang xây dựng, có tổng công suất là 2.400 MW, có nhu cầu tiêu thụ 7 triệu tấn than/năm (trong giai đoạn 2018-2021)

- Tập đoàn CN Than - Khoáng sản Việt Nam có 1 nhà máy đang triển khai, có tổng công suất là 1.200 MW, có nhu cầu tiêu thụ 3,5 triệu tấn than/năm (trong giai đoạn 2020 - 2022)

- Các nhà đầu tư trong và ngoài nước khác (các dự án IPP, BOT) có khoảng

9-10 dự án đang được triển khai xây dựng, với tổng công suất là 12.500-14.000 MW,

có nhu cầu tiêu thụ 37-38 triệu tấn than/năm (trong giai đoạn 2020 - 2026)

- Ngoài ra, còn khoảng hơn 10 dự án nhiệt điện chưa có chủ đầu tư (theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh) nên chưa đượcc tính đến

Như vậy, trong giai đoạn 2017-2030 thì cần nhập khẩu than nhiệt (Bitum và á bitum) để đáp ứng nhu cầu cho các dự án đầu tư nhà máy nhiệt điện là khoảng 60 -

62 triệu tấn than/năm, chưa tính đến các dự án nhiệt điện chưa có chủ đầu tư và thời hạn hoàn thành

Tiềm năng tài nguyên than trên thế giới rất lớn Đến hết năm 2016 tổng trữ lượng than toàn thế giới là 1.139.331 triệu tấn, trong đó than antraxít và bitum 816.214 triệu tấn (chiếm 71,6%), than ábitum và than non 323.117 triệu tấn (chiếm 28,4%), với mức sản lượng năm 2016 có thể còn khai thác trong 153 năm [5] Xét trên mọi phương diện thì có 4 nước là Indonesia, Australia, Nga và Nam Phi được đánh giá cao nhất về khả năng cung cấp than nhiệt cho sản xuất điện của Việt Nam trong hiện tại cũng như trong tương lai

Tuy nhiên, việc nhập khẩu than và đầu tư khai thác than ở nước ngoài đưa về phục

vụ trong nước với khối lượng lớn hàng chục triệu tấn đến gần 100 triệu tấn mỗi năm

sẽ còn nhiều việc phải làm

Danh sách các nhà máy nhiệt điện và chủng loại than sử dụng

Các nhà máy đang hoạt động sử dụng than trong nước hiện có 23 nhà máy, phân theo các chủng loại than sử dụng như sau:

- Cám 4b (2 nhà máy): Uông Bí 1, Ninh Bình (nhiệt trị than 5300kCal)

- Cám 5 (7 nhà máy): Uông Bí mỏ rộng 1 và 2, Phả Lại 1, Phả Lại 2, Hải Phòng 1, Hải Phòng 2, Nghi Sơn 1, Vũng Áng 1 (nhiệt trị than 4800kCal)

- Cám 6a (6 nhà máy): Quảng Ninh 1, Quảng Ninh 2, Mông Dương 1, Mông Dương 2, Vĩnh Tân 2, Duyên Hải 1 (nhiệt trị than 4350kCal)

- Cám 6b (8 nhà máy): Na Dương 1, Cao Ngạn, Cẩm Phả 1, Cẩm Phả 2, Sơn Động, An Khánh 1, Mạo Khê, Nông Sơn (nhiệt trị than từ 3700 - 4200kCal)

Các nhà máy đang đầu tư sử dụng than trong nước gồm có 9 nhà máy, phân theo các chủng loại than sử dụng như sau:

- Cám 5 (3 nhà máy): Thái Bình 1, Thái Bình 2, Thăng Long (nhiệt trị than 4800kCal)

- Cám 6a (1 nhà máy): Vĩnh Tân 1 (nhiệt trị than 4350 kCal)

- Cám 6b (3 nhà máy): Na Dương 2, Hải Dương, Nam Định 1, (nhiệt trị than

- Miền Bắc (3 nhà máy): Hải Phòng 3, Quảng Ninh 3, Kim Sơn

- Miền Trung (8 nhà máy): Nghi Sơn 2, Vũng Áng 2, Công Thanh, Quỳnh Lập

1, Quảng Trạch 1, Quảng Trạch 2, Vũng Áng 3, Quỳnh Lập 2

- Miền Nam (11 nhà máy): Duyên Hải 3, Vĩnh Tân 4, Vân Phong 1, Sông Hậu

1, Duyên Hải 2, Vĩnh Tân 3, Long Phú 1,Quảng Trị, Long Phú 2,Long Phú 3,Sông Hậu 2

Như vậy, so với mức tiêu thụ năm 2013 (28 triệu tấn) đến năm 2015, nhu cầu than trong nước đã tăng gấp hơn 2 lần và đến năm 2030 sẽ tăng gấp 8 lần Trong khi

đó, sản lượng than hiện tại mới chỉ đạt 40 triệu tấn và tương lai cũng có thể khó tăng do những chỗ dễ đào đã được khai thác hết, chỉ còn lại những chỗ khó khăn Hơn nữa, việc đầu tư mỏ mới cần chi phí rất lớn, thời gian dài (khoảng 300-400 triệu USD và 7-8 năm) nên ngành than được giao phải mở 28 mỏ mới trong giai

đoạn 2011 – 2015 đã không thể hoàn thành Bài toán nhập khẩu than được đặt ra từ đây

1.3 Than và các đặc tính kỹ thuật về than

1.3.1 Phân loại các loại than

Tính theo tuổi hình thành than có thể chia ra làm các loại:

- Than bùn: Là loại than được hình thành do sự tích tụ và phân huỷ không hoàn toàn tàn dư thực vật trong điều kiện yếm khí xảy ra liên tục

Hình 1.4 Hình ảnh than bùn

Quá trình này diễn ra tại các vùng trũng ngập nước Các vùng đất ngập nước là những vùng có năng suất sinh học cao, điều kiện phát triển của thực vật rất thuận lợi Tuy nhiên, lớp thổ nhưỡng tại các vùng này luôn trong điều kiện yếm khí; do

đó, mặc dù sinh khối các loài cỏ sống trên mặt nước tăng nhanh, nhưng quá trình phân giải xác thực vật lại xảy ra chậm và không đạt tới giai đoạn vô cơ hoá dẫn đến tích luỹ hữu cơ Tiếp theo cỏ là lau, lách, cây bụi, cây thân gỗ thay thế, kết hợp với quá trình kiến tạo địa chất, quá trình bồi tụ, lắng đọng phù sa đã chôn vùi kể cả cây thân gỗ, làm cho hữu cơ tích tụ thành các lớp và tạo thành than bùn

Than bùn có độ ẩm cao, Wlv

có thể tới 90%, độ tro Alv khoảng 7 đến 15%, loại nhiên liệu dễ cháy vì chất bốc Vc tới 70%, nhưng nhiệt trị không cao, thường suất sinh nhiệt Qtlv khoảng từ 8500 đến 12000kJ/kg nên ít được dùng trong công nghiệp

- Than nâu (than non) Than nâu hay còn gọi là than non là loại đá trầm tích có màu nâu có thể đốt cháy được, chúng được thành tạo từ quá trình nén cố kết than bùn một cách tự nhiên Nó được xem là loại than đá có hạng thấp nhất do mức độ sinh hiệt tương đối thấp của nó

Hình 1.5 Hình ảnh than nâu hay còn gọi là than non

Than nâu có hàm lượng cacbon thấp khoảng 25-35%, độ ẩm cao Wlv từ khoảng 18% đến 66%, và hàm lượng tro Alv

dao động từ 6% đến 19% Thường suất sinh nhiệt Qtlv khoảng từ 10 – 20 MJ/kg

Năng lượng than nâu được tiêu thụ ở Hoa Kỳ trung bình 15 MJ/kg, ở Victoria, Úc trung bình 8.4 MJ/kg

Than nâu có hàm lượng vật chất dễ bay hơi cao nên nó dễ dàng chuyển sang các sản phẩm dạng khí và lỏng so với các loại than đá cao cấp khác Tuy nhiên, do độ ẩm cao và nhạy cháy có thể gây ra các rủi ro trong vận chuyển và lưu trữ Hiện được biết có quy trình hiệu quả loại bỏ độ ẩm bên trong cấu trúc của than nâu sẽ loại bỏ được rủy ro tự cháy so với than đá đen, sẽ chuyển đổi giá trị calori của than nâu thành giá trị nhiên liệu than đen quy đổi trong khi việc giảm đáng kể sự phát thải than nâu được hóa rắn tới mức tương tự hoặc tốt hơn than đen

- Sub-bituminous (than gầy):

Hình 1.6 Hình ảnh than gầy

Than Sub-bituminous hay than gầy có tuổi hình thành tương đối cao, lượng cacbon tương đối lớn từ 35% - 45% và độ ẩm thấp, màu sắc có thể đậm, màu nâu sẫm đến đen và đen bóng, mềm và giòn độ cứng tăng dần theo màu sắc Than gầy có độ ẩm

15-30%, ít chất bốc (Vc dưới 17%) khi cháy có ngọn lửa ngắn và vàng Nhiệt trị Qtlvthường khoảng từ 19300 đến 26700 kJ/kg (khoảng 8300 đến 11500 Btu/tấn)

Than mỡ hay than bitum là một loại than tương đối mềm chứa chất giống như hắc

ín hay nhựa đường Loại than này có chất lượng cao hơn than nâu nhưng thấp hơn than anthracit Chúng được hình thành từ quá trình bị nén ép của than nâu Nó có thể có màu đen hoặc nâu đen; thường là có cấu tạo dải rõ ràng sáng màu và các vật chất sẫm màu trong các vỉa than Cấu tạo phân tầng này được phân loại theo hoặc là

"tối, dải sáng màu" hoặc "sáng, dải tối màu" là cách để nhận dạng địa tầng than

Hình 1.7 Hình ảnh than mỡ

Than mỡ là một loại đá trầm tích được hình thành từ quá trình thành đá và nép ép nửa biến chất của vật liệu than bùn ban đầu Thành phần chủ yếu của nó là các maceral: vitrinit, và liptinit Hàm lượng cacbon trong than mỡ thường dao động trong khoảng 60-80%; phần còn lại là nước, hydro, và lưu huỳnh , chúng chưa được tách khỏi các maceral Bank density trong khoảng 1346 kg/m³ Dung trọng tự nhiên khoảng 833 kg/m³ (52 lb/ft³) Nhiệt cung cấp từ than mỡ dao động trong khoảng 24-35 MJ/kg (21 triệu đến 30 triệu BTU/tấn) ở trạng thái ẩm, không có vật liệu khoáng

Hình 1.8 Hình ảnh than Anthracite

Than Anthracite là một loại than đá cứng có ánh bán kim loại Loại than này có tuổi hình thành cao nhất, hàm lượng cacbon nhất trong khoảng 92,1% và 98% và có lượng chất bốc là ít nhất (Vc

khoảng dưới 8%), có ít tạp chất nhất, và cho năng lượng cao nhất trong tất cả các loại than Vì lượng chất bốc ít nên nhiệt độ bắt lửa cao và khó cháy Khi cháy có ngọn lửa xanh và không khói nên gọi là than không khói

partially dried coal

before boiler (air dry)

in kcal/kg

3500 - 4500 4500 – 6500 6500 – 7800 7800 – 8600

same in MJ/kg 15 to 19 19 to 27 27 to 33 33 to 36 same in kWh/kg 4 to 5,2 5,2 to 7,5 7,5 to 9,1 9,1 to 10 Average composition

Hình 1.9 Tỷ lệ sử dụng than trong các ngành công nghiệp năm 2007 7

Hình 1.10 Phân bổ sử dụng các loại than 8

1.3.2 Thành phần hóa học của than

Trong than, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau:

7 Nguồn: Số liệu từ IEA, cơ quan năng lượng quốc tế

8 Nguồn: Số liệu từ https://www.worldcoal.org/coal/uses-coal

Cacbon Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn , nhiệt

lượng phát ra khi cháy của 1 kg cacbon gọi là nhiệt trị của cacbon, khoảng 34.150 kj/kg Vì vậy lượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng cao Tuổi hình thành nhiên liệu càng già thì thành phần cacbon càng cao, song khi ấy độ liên kết của than càng lớn nên than càng khó cháy

Hyđrô Hydro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy toả

ra nhiệt lượng 144.500 kj/kg Nhưng lượng hyđrô có trong thiên nhiên rất ít Trong nhiên liệu lỏng hyđrô có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn

Lưu huỳnh Lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu Trong than lưu

huỳnh tồn tại dưới ba dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk, liên kết sunfat

Ss.Lưu huỳnh hữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là lưu huỳnh cháy Sc Còn lưu huỳnh sunfat thường nằm dưới dạng CaSO4, MgSO4 , FeSO4 , những liên kết này không tham gia quá trình cháy mà chuyển thành tro của nhiên liệu

Vì vậy:

S = Shc + Sk + Ss , % = Sc + Ss , % Lưu huỳnh nằm trong nhiên liệu rắn ít hơn trong nhiên liệu lỏng

Nhiệt trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của cacbon Khi cháy lưu huỳnh

sẽ tạo ra khí SO2hoặc SO3 Lúc gặp hơi nước SO3 dễ hoà tan tạo ra axit H2SO4 gây

ăn mòn kim loại Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm vì vậy lưu huỳnh là nguyên tố có hại của nhiên liệu

Oxy và Nitơ Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng Sự

có mặt của oxyvà nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống Nhiên liệu càng non thì oxy càng nhiều Khi đốt nhiên liệu, nitơ không tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do ở trong khói

Tro, xỉ (A): Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt

Độ ẩm (M): Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi

vào giai đoạn đầu của quá trình cháy

Như vậy, về thành phần hoá học của nhiên liệu thì ta có các thành phần sau: C, H,

O, N, S, A, M và có thể được thể hiện bằng thành phần phần trăm

C+ H + O + N + S + A + M = 100%

1.3.3 Thành phần công nghệ của than

Ngoài thành phần hoá học, người ta còn đánh giá đặc tính của than dựa trên thành phần công nghệ Các thành phần công nghệ sử dụng để đánh giá than bao gồm độ

ẩm, hàm lượng cốc, hàm lượng chất bốc, hàm lượng tro, nhiệt trị nhiên liệu

Độ ẩm trong than “M w ” (Moisture)

Độ ẩm của than là hàm lượng nước chứa trong than Độ ẩm toàn phần của than được xác định bằng cách sấy nhiên liệu trong tủ sấy ở nhiệt độ 1050 C cho đến khi trọng lượng nhiên liệu không thay đổi Phần trọng lượng mất đi gọi là độ ẩm nhiên liệu Thực ra ở nhiệt độ 1050

C chưa đủ để thải hoàn toàn độ ẩm ra khỏi nhiên liệu

vì một số loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể, thường phải ở nhiệt độ 500- 8000 C mới thóat ra ngoài được

Độ tro trong than “A”

Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than khi cháy biến thành tro, Sự có mặt của chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị của than Tỷ lệ tro trong than ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than như: giảm nhiệt trị của than,gây nên mài mòn bề mặt ống hấp thụ nhiệt,bám bẩn làm giảm hệ số truyền nhiệt qua vách ống, Ngoài ra một đặc tính quan trọng nữa của tro ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc của thiết bị cháy là độ nóng chảy của tro

Độ tro của nhiên liệu được xác định bằng cách đem mẫu nhiên liệu đốt đến 800-

8500 C đối với nhiên liệu rắn, 5000 C đối với nhiên liệu lỏng cho đến khi trọng lượng còn lại không thay đổi Phần trọng lượng không thay đổi đó tính bằng phần trăm gọi là độ tro của nhiên liệu Độ tro của madut vào khoảng 0,2- 0,3%, của gỗ vào khoảng 0,5 – 1%, của than antraxitcó thể lên tới 15 – 30% hoặc cao hơn nữa Một trong những đặc tính quan trọng làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc trong lò hơi là độ nóng chảy của tro

Chất bốc của than (V )

Khi đem đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có Ôxy thì mối liên kết các phân tử hữu cơ bị phân huỷ Quá trình đó gọi là quá trình phân huỷ nhiệt Sản phẩm của phân huỷ nhiệt là những chất khí được gọi là "Chất bốc" và kí hiệu là

VC %, bao gồm những khí Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic

Những liên kết có nhiều Oxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ ở nhiệt độ cao, vì vậy than càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng nhiều bấy nhiêu, than bùn (V=70%), than đá (V=10-45)%, than antraxit (V=2-9) %

Nhiệt độ bắt đầu sinh ra chất bốc phụ thuộc vào tuổi hình thành của than, than càng non tuổi thì nhiệt độ bắt đầu sinh chất bốc càng thấp Lượng chất bốc sinh ra còn phụ thuộc vào thời gian phân huỷ nhiệt

Theo tiêu chuẩn ASTMD388 thì Chất bốc của than thành phần bay hơi của than đã trừ đi độ ẩm khi mẫu than được đốt nóng trong chén có nắp đậy kín (không đưa không khí vào), ở nhiệt độ 800-820OC trong thời gian 7 phút, và được kí hiệu là V (%)

Chất bốc của than có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất bốc càng nhiều bao nhiêu thì than càng xốp, dễ bắt lửa và cháy kiệt bấy nhiêu Vì vậy khi cháy than ít chất bốc như than Antraxit của Việt nam thì cần phải có biện pháp kĩ thuật thích hợp

Thành phần cốc trong than (FC )

Chất rắn còn lại (đã trừ đi độ tro) của than sau khi bốc hết chất bốc thì được gọi là cốc của than Cốc là thành phần chất cháy chủ yếu của than Tính chất của cốc phụ thuộc vào tính chất của các mối liên hệ hữu cơ có trong các thành phần chaý Nếu cốc ở dạng cục thì gọi là than thiêu kết ( than mỡ, than béo ), nếu cốc ở dạng bột thì gọi là than không thiêu kết (than đá ,than antraxit ) Than có nhiều chất bốc thì cốc càng xồp,thancàng có khả năng phẩn ứng cao, Các bon không những dễ bị Oxy hoá

mà còn dễ bị hoàn nguyên khí CO2 thành khí CO Than gầy và than Antrxit không không cho cốc xốp khi cháy, cho nên chúng là loại than khó chaý Tuỳ thuộc khả năng thiêu kết của than mà than có màu sắc khác nhau Than không thiêu kết có màu xám, than ít thiêu kết có màu ánh kim loại

Độ cứng của than phụ thuộc vào độ xốp của cốc, than càng xốp thì độ bền càng bé than càng dễ nghiền

Như vậy, về thành phần công nghệ của than thì ta có các thành phần sau: M, V, FC,

và A và có thể được thể hiện bằng thành phần phần trăm

M + V + FC + A = 100%

Nhiệt trị của than

Nhiệt trị của than là nhiệt lượng phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg than đựoc kí hiệu bằng chữ Q (Kj/kg) Nhiệt trị của than được phân thành Nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp

Xác đinh nhiệt trị bằng thực nghiệm được tiến hành bằng cách đo trực tiếp lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy một lượng nhiên liệu nhất định trong “Bom nhiệt lượng kế” Bom nhiệt lượng kế là một bình bằng thép trong chứa oxy ở áp suất 2,5 – 3,0 MN/m2 Bom được đặt trong một thùng nhỏ chứa nước ngập đền toàn bộ bom gọi là

“bình nhiệt lượng kế” Nhiệt lượng toả ra khi cháy nhiên liệu dùng để đun nóng khối lượng nước này Người ta đo được nhiệt độ của nước nóng và suy ra nhiệt trị của nhiên liệu Để hạn chế ảnh hưởng do toả nhiệt ra môi trường xung quanh, người

ta thường đặt bình nhiệt lượng kế vào một thùng khác có hai vỏ và chứa đầy nước, đảm bảo cho không gian xung quanh nhiệt lượng kế có nhiệt độ đồng đều Phương pháp xác định nhiệt trị bằng tính toán dựa trên cơ sở tính nhiệt lượng toả ra khi cháy từng thành phần nguyên tố của nhiên liệu Như vậy để tính chính xác nhiệt trị cần phải xác định chính xác, cũng như ảnh hưởng của hiệu ứng nhiệt sinh ra kèm theo các phản ứng cháy

Song trong sản phẩm cháy có hơi nước nếu như hơi nước đó ngưng đọng lại thành nước thì nó còn toả thêm một lượng nhiệt nữa Nhiệt trị cao của nhiên liệu chính là nhiệt trị có kể đến phần lượng nhiệt thêm đó

Chương 2: HỢP ĐỒNG CUNG CẤP THAN VÀ CÁC YẾU TỐ

KINH TẾ

2.1 Hợp đồng mua bán điện

2.1.1 Các nội dung quan trọng của hợp đồng Mua Bán Điện PPA

Một hợp đồng Mua bán điện PPA phải đảm bảo luồng thanh toán cho một dự án Xây dựng – Vận hành – Chuyển giao (BOT) hoặc một dự án nhượng quyền cho một nhà máy điện độc lập (Independent Power Plant - IPP) Đó là quan hệ giữa bên mua

“người mua hàng” (thường là một cơ sở kinh doanh điện của nhà nước) và một bên bán “người bán hàng” là cơ sở sản xuất điện tư nhân Các đặc tính chủ yếu nêu ra ở đây chỉ tập trung vào một nhà máy nhiệt điện cơ sở và sẽ có thay đổi đối với từng nhà máy nhiệt điện có công suất trung bình hoặc lớn

Khi một đơn vị nhà nước xem xét khả năng để Công ty điện tư nhân xây dựng một nhà máy điện và bán điện vào lưới, thì các bên gồm có Công ty và đơn vị nhà nước

đã tham gia vào hợp đồng mua điện PPA

Hợp đồng mua bán điện PPA thường đóng vai trò là một hợp đồng BOT hoặc hợp đồng chuyển nhượng: bên cạnh các nghĩa vụ liên quan đến việc mua bán điện, hợp đồng PPA còn đưa ra các yêu cầu về thiết kế, sản lượng điện, quy trình vận hành và bảo dưỡng đối với một nhà máy điện

Năng lực cung cấp điện: nhà sản suất điện đảm bảo luôn đáp ứng đủ sản lượng điện

theo Hợp đồng và phân phối cho bên mua theo Hợp đồng PPA

Biểu phí đối với công suất khả dụng và sản lượng điện: cơ chế tính phí trong Hợp

đồng PPA gồm có: mức giá điện bao gồm khoản phí (phí khả dụng) để bù đắp các chi phí cố định của công ty cho dự án (bao gồm lợi nhuận trên vốn chủ sở hữu của công ty đối với dự án) cộng với mức phí biến đổi để bù đắp các chi phí biến đổi của Công ty đối với dự án Mức phí khả dụng liên quan đến năng lực cung cấp của nhà máy điện và mức phí biến đổi được tính dựa trên sản lượng điện cung cấp Bên mua luôn mong muốn được đảm bảo một nguồn cung dài hạn từ dự án và do đó mức phí khả dụng thường là mức thấp nhất có thể với điều kiện nhà máy vẫn cung cấp đủ sản lượng điện theo yêu cầu

Bán hàng cho bên thứ ba: Khả năng bán điện cho bên thứ ba có thể giúp tăng năng

lực tài chính của dự án và giảm nhẹ rủi ro cho bên mua như giảm mức phí phải trả hàng tháng cho bên mua Sự linh hoạt này còn có lợi thế khác là, xét trong điều kiện dài hạn của hơp đồng PPA, nếu sau này thị trường được thả nổi thì hợp đồng PPA cũng không nhất thiết phải thay đổi hoàn toàn Tuy nhiên, bên mua thường lo ngại

về việc bán điện cho bên thứ ba bởi họ luôn muốn đảm bảo công suất điện phải luôn được duy trì tại mọi thời điểm Do đó, trong Hợp đồng PPA có thể quy định khoảng thời gian cụ thể trong đó toàn bộ sản lượng điện từ nhà sản xuất sẽ được cung cấp cho bên mua điện

Các biện pháp phạt hoặc bồi thường: trong trường hợp năng lực yếu kém hoặc sự

chậm trễ của bên sản xuất, hợp đồng PPA có thể đưa ra các biện pháp trừng phạt hoặc yêu cầu nhà sản xuất điện phải bồi thường thiệt hại nếu nhà sản xuất điện không cung cấp điện như đã cam kết; cụ thể, nếu việc xây dựng dự án không hoàn thành đúng tiến độ hoặc không vận hành theo đúng yêu cầu khi hoàn thành Các bên cho vay sẽ quan tâm để đảm bảo rằng các khoản thiệt hại sẽ không gây ảnh hưởng quá lớn đến tỷ lệ bảo hiểm nợ

Điều kiện bất khả kháng hoặc bên mua vi phạm hợp đồng: nhà sản xuất điện thường

không phải bồi thường thiệt hại đối với những chậm trễ gây ra bởi các yếu tố nằm ngoài tầm kiểm soát

Cơ chế kiểm tra: Cơ chế kiểm tra đảm bảo khách quan, và được thiết kế phù hợp

với từng mức độ công suất và năng lực cung cấp điện theo hợp đồng, đáng tin cậy

và được chứng nhận bởi kỹ thuật độc lập

Vận hành dự án: Các sự kiện, vấn đề trong quá trình vận hành dự án cần được lên

kế hoạch một cách cụ thể, bao gồm việc vận hành, bảo dưỡng, xử lý các tình huống khẩn và việc duy trì, thống kê, quản lý các người dùng và lịch sử tiêu thụ điện

2.1.2 Quy trình đàm phán hợp đồng Mua bán điện PPA

Trình tự đàm phán hợp đồng mua bán điện giữa EVN và các chủ đầu tư của các nhà máy điện độc lập tuân theo các bước trong hồ sơ đàm phàn, ký kết hợp đồng PPA như sau:

3 Thỏa thuận giá điện giữa EVN và Chủ đầu tư;

4 Phê duyệt thoả thuận giá điện của Chủ đầu tư;

5 Thỏa thuận thiết kế hệ thống đo đếm, hệ thống SCADA/EMS (nếu có) giữa EVN và Chủ đầu tư;

6 Bản sao Quyết định thành lập, hoặc giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh của Doanh nghiệp bán điện;

7 Văn bản uỷ quyền đàm phán, ký kết hợp đồng theo quy định (nếu người

ký kết Hợp đồng mua bán điện là người đại diện theo uỷ quyền của Doanh nghiệp bán điện);

8 Các tài liệu khác có liên quan

Quy trình đàm phán: Xem phụ lục Quy trình đàm phán

2.2 Phương pháp xác định giá điện

Giá điện

Giá điện tháng n sẽ được tính toán theo công thức sau đây:

Tn = CCn + ECn + SCn+ ACn + VSICn

- CCn là Phí Công suất cho tháng n ;

- FCCn là phí công suất cố định (Phí công suất cố định);

- FOMCn là phí vận hành và bảo trì cố định (Phí vận hành và bảo trì cố định)

Phí công suất cố định

Phí công suất cố định cho tháng n sẽ được tính như sau:

FCC n (USD) = FCC0 i x DC n

Trong đó:

DCn = Công suất tin cậy được xác định theo thử nghiệm công suất tin

cậy gần nhất với điều kiện là nếu công suất tin cậy được xác định lại vào một ngày trong tháng n, thì DCn sẽ bằng (a) tổng

số công suất tin cậy cho mỗi ngày trong tháng n chia cho (b)

số ngày trong tháng n, được thể hiện bằng kW

i = Số năm vận hành

hành i Thành phần công suất cố định cho một tháng trong một năm vận hành

sẽ là lượng quy định cho năm vận hành đó Nếu ngày vận hành thương mại không rơi vào ngày đầu tiên của một tháng, thành phần công suất cố định cho tháng đầu tiên sẽ tính theo tỷ lệ với số ngày trong tháng đầu tiên đó sau ngày vận hành thương mại Trường hợp năm vận hành kết thúc trong tháng, thì thành phần công suất cố định cho tháng đó sẽ là bình quân gia quyền của thành phần công suất cố định áp dụng cho mỗi ngày trong tháng đó

IFn = Chỉ số nước ngoài của tháng n

Xn = Tỷ giá hối đoái áp dụng cho tháng n

DCn = Công suất tin cậy được xác định theo thử nghiệm công suất tin

cậy gần nhất với điều kiện là nếu công suất tin cậy được xác định lại vào một ngày trong tháng n, thì DCn sẽ bằng (a) tổng

số công suất tin cậy cho mỗi ngày trong tháng n chia cho (b)

số ngày trong tháng n, được thể hiện bằng kW

Công ty BOT sẽ kịp thời thông báo cho EVN, và thảo luận với EVN về các cuộc thương lượng quan trọng với các nhà cung cấp than và nhà vận chuyển than tiềm

năng

Các nhà cung cấp than và nhà vận chuyển than có thể bao gồm cả một hoặc nhiều đơn vị kinh doanh than ngoài các đơn vị tham gia trực tiếp vào hoạt động khai thác

và vận chuyển than

Các điều khoản chính của hợp đồng cung cấp than

Số lượng hàng năm theo hợp đồng: các hợp đồng cung cấp than và các hợp đồng vận chuyển than hiện có tại bất kỳ thời điểm nào sẽ bao gồm cả các quy định để bảo đảm rằng nghĩa vụ chắc chắn cung cấp và vận chuyển tổng cộng lên tới 90%) số

lượng hàng năm cơ sở tối đa

Không hạn chế mua từ bên thứ ba: Các hợp đồng cung cấp than không được hạn chế quyền của Công ty BOT mua than từ các nhà cung cấp khác vì bất kỳ lý do gì,

phụ thuộc vào yêu cầu nhận tối thiểu đã thỏa thuận

Bao tiêu tối thiểu (Minimum take requirement):

Nguyên tắc Chung

(i) Yêu cầu nhận tối thiểu theo tất cả các hợp đồng cung cấp than

và hợp đồng vận chuyển than sẽ căn cứ vào:

(A) trong trường hợp các hợp đồng cung cấp than, tổng cộng

là (90%) số lượng hàng năm cơ sở tối đa; và

(B) trong trường hợp các Hợp đồng Vận chuyển Than, tổng

cộng là:

(1) cơ chế định giá dựa trên (100%) số lượng hàng

năm cơ sở tối đa; và (2) công suất vận chuyển than cam kết dựa trên 90%)

số lượng hàng năm cơ sở tối đa

(ii) Tổng yêu cầu nhận tối thiểu đối với tất cả các hợp đồng cung

cấp than và hợp đồng vận chuyển than sẽ được tính hàng năm cho từng năm vận hành

(b) Nghĩa vụ thanh toán

EVN sẽ thanh toán cho Công ty BOT cho nghĩa vụ nhận tối thiểu mà Công ty BOT phải chịu theo Phụ lục 5

(c) Giảm thiểu

Các hợp đồng cung cấp than và hợp đồng vận chuyển than sẽ không bao gồm các quy định cho phép EVN giảm thiểu khả năng thiếu yêu cầu nhận tối thiểu bằng cách chuyển than sang các cảng hoặc địa điểm khác tại Việt Nam và/hoặc bán ra thị trường cho các bên thứ ba Cho dù có quy định này, nếu EVN phải thanh toán hoặc có thể phải thanh toán một nghĩa vụ nhận tối thiểu, thì Công ty BOT theo yêu cầu của EVN và với toàn bộ chi phí của EVN sẽ cố gắng hợp lý để thu xếp nhận và giao Yêu cầu nhận tối thiểu tới một địa điểm ở Việt Nam theo yêu cầu của EVN, với điều kiện (i) các thu xếp đó được thỏa thuận theo hoặc không vi phạm Hợp đồng cung cấp than và các hợp đồng vận chuyển than có liên quan, (ii) được phép theo Luật Việt Nam, và (iii) EVN chịu mọi chi phí có liên quan tới các thu xếp đó

Quyền lựa chọn mua thêm

Công ty BOT sẽ cố gắng hợp lý để có được quyền lựa chọn mua thêm theo một hay nhiều hợp đồng cung cấp than mà trao cho Công ty BOT quyền (nhưng không phải là nghĩa vụ) mua trong mỗi năm vận hành thêm số lượng than ngoài số lượng được dự liệu theo yêu cầu nhận tối thiểu cho năm vận hành đó nhằm đáp ứng toàn bộ hoặc một phần các yêu cầu điều độ của EVN theo hợp đồng mua điện như dự kiến hợp lý của Công ty BOT (Quyền lựa

chọn mua thêm)

Các thông số định giá chính

(a) Việc định giá cho từng hợp đồng cung cấp than và hợp đồng vận

chuyển than (mỗi giá gọi riêng là một Giá than, Vận chuyển và

Bunke) sẽ phụ thuộc vào việc chỉ số hóa theo các điều khoản của các

hợp đồng đó Các mức Giá than, Vận chuyển và Bunke cơ bản được đưa vào cơ chế giá điện theo Phụ lục 5 của Hợp đồng này (mỗi giá gọi

riêng là một Giá Cơ bản) ban đầu sẽ được tính dựa trên Giá than, Vận

chuyển và Bunke được áp dụng vào ngày ký Hợp đồng này và sẽ được tính lại mỗi khi xảy ra một sự kiện Công ty BOT sẽ chào giá cơ bản cho than và giá cơ bản cho việc vận chuyển than đó trên cơ sở giá CIF theo INCOTERMS 2000 Sau mỗi lần tính hoặc tính lại Giá Cơ bản, Giá Than, Vận chuyển và Bunke sau đó sẽ được xác định hàng tháng bằng cách tham chiếu tới chỉ số áp dụng và giá cơ bản

(b) Ngoài các điều chỉnh được chỉ số hóa đối với giá than, vận chuyển và

bunke, các hợp đồng cung cấp than và hợp đồng vận chuyển than có thể bao gồm cả các quy định về điều chỉnh giá theo thông lệ thị trường, kể cả các quy định liên quan đến:

(i) việc thay thế một chỉ số áp dụng; và (ii) các sự kiện không thể lường trước được có tác động đáng kể tới

Giá than, Vận chuyển và Bunke

Mọi thay đổi đó sẽ được phản ánh trong các điều chỉnh cơ chế giá điện

(c) Giá than, Vận chuyển và Bunke, các cơ chế hoặc thỏa thuận khác đối

với việc điều chỉnh có liên quan và tất cả các điều khoản có liên quan khác trong bất kỳ hợp đồng cung cấp than và hợp đồng vận chuyển than nào (được EVN phê duyệt theo các điều khoản của Hợp đồng này) sẽ vẫn còn hiệu lực trong suốt thời hạn của Hợp đồng cung cấp than và hợp đồng vận chuyển than đó (tùy từng trường hợp), trừ khi được sửa đổi khác như dự liệu tại Mục 3.2

(d) Nếu tại bất kỳ thời điểm nào sau ngày của Hợp đồng này, có sự thay

đổi đối với luật áp dụng quy định rõ ràng rằng thuế giá trị gia tăng và/hoặc thuế xuất khẩu được áp dụng cho việc bán và xuất khẩu than theo một hợp đồng cung cấp than, và rằng nhà cung cấp than sẽ phải nộp khoản thuế đó, thì Giá than sẽ được điều chỉnh để bao gồm cả khoản thuế đó, với điều kiện là Nhà cung cấp than cung cấp cho Công

ty BOT một hóa đơn thuế hợp lệ và/hoặc chứng từ khác cần thiết để chứng minh việc nộp khoản thuế đó

Điều chỉnh giá hàng tháng liên quan tới giá than bình quân đơn giản

được công bố hàng tuần trên globalCOAL Newcastle trong [tháng

dương lịch / 3 tháng dương lịch] trước đó

Điều chỉnh giá hàng tháng liên quan tới chỉ số giá tiêu dùng [hàng tuần/hàng tháng] của Hoa Kỳ cho Tất cả người tiêu dùng thành thị

(CPI-U) do Cục Thống kê lao động Hoa Kỳ công bố trong tháng

dương lịch trước đó

Điều chỉnh giá hàng tháng liên quan tới giá Bunke bình quân đơn giản

hàng tháng được báo cáo đối với dầu nhiên liệu bunke IFO380cst của

Singapore được Platts Bunkerwire công bố hàng ngày (vào các ngày

làm việc bình thường) cho tháng trước đó

Tính và Tính lại giá Cơ bản

(a) Tính Giá than cơ bản (FP(base)n):

FP(base)n cho tháng n nghĩa là giá Than bình quân gia quyền phải trả

theo các Hợp đồng Cung cấp Than có hiệu lực trong tháng n đó, được tính như sau:

FP(base) n = (P ci x Q ci + P cii x Q cii + P cx x Q cx ) / (Q ci + Q cii + Q cx )

trong đó P là giá và Q là số lượng hàng năm mà mỗi nhà cung cấp than có nghĩa vụ cung cấp theo hợp đồng cung cấp than có liên quan

Trong đó: