Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 10)

Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 1)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 2)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 3)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 4)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 5)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 6)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 7)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 8)
Vì sao Việt Nam cần phát triển nhiệt điện than? (Bài 9) 

BÀI 10: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ NÀO CHO NHIỆT ĐIỆN THAN VIỆT NAM?

Xu thế công nghệ phát điện trên thế giới và Việt Nam

Ngày 12/12/2015 tại Paris, đại diện của 195 quốc gia tham dự hội nghị COP21 đã chính thức thông qua thỏa thuận Paris về biến đổi khí hậu. Thỏa thuận sẽ thay thế cho Nghị định thư Kyoto và có hiệu lực từ năm 2020. Theo đó, các nước cam kết giữ cho mức tăng của nhiệt độ toàn cầu thấp hơn 2 độ C và nếu có thể, cố gắng đạt tới mục tiêu tăng thấp hơn 1,5 độ C.

Cam kết này đồng nghĩa với việc thế giới sẽ hướng tới sử dụng năng lượng sạch, nghĩa là giảm dần, hoặc không sinh ra khí thải nhà kính, để làm giảm đà tăng của nhiệt độ trái đất.

Với việc ký thỏa thuận này, EU đã cam kết từ nay đến năm 2030 giảm đến 40% khí thải gây hiệu ứng nhà kính so với mức năm 1990, trong khi Mỹ cam kết từ 26-28% mức giảm so với năm 2005.

Chính phủ Việt Nam trong hội nghị COP 21 cũng cam kết sẽ tăng cường phát triển các dự án năng lượng sạch. Việt Nam cam kết giảm 8% lượng phát thải khí nhà kính so với kịch bản phát triển thông thường vào năm 2030. Tuy nhiên, Việt Nam có thể giảm tiếp đến 25% nếu nhận được sự hỗ trợ quốc tế từ các hợp tác song phương và đa phương.

Trong kế hoạch phát triển kinh tế quốc gia theo Quyết định số 1393/QĐ-TTg ngày 25/9/2012 còn khắt khe hơn khi đặt mục tiêu giảm lượng phát thải khí nhà kính trong các hoạt động năng lượng, ở giai đoạn 2011-2020 từ 10% đến 20% so với phương án phát triển bình thường (với mức tự nguyện khoảng 10%, 10% còn lại là mức phấn đấu khi có thêm sự hỗ trợ quốc tế). Giai đoạn 2021-2030 con số tương tự từ 20%-30% (tự nguyện khoảng 20% và phấn đấu là 10%).

Như vậy, có thể thấy, xu thế công nghệ của thế giới trong quá trình phát triển là hướng tới công nghệ sạch, giảm và tiến tới loại bỏ hoàn toàn lượng khí thải nhà kính sinh ra trong các hoạt động năng lượng. Theo đó, xu thế công nghệ phát điện cũng ưu tiên các dạng công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, công nghệ năng lượng hạt nhân, các nhà máy điện than hiệu suất cao và phát thải CO2 thấp.

Nói riêng về xu thế công nghệ nhiệt điện than, trên thế giới trữ lượng than ước tính khoảng 900 tỷ tấn, giá than đang có xu hướng giảm, dự báo 1 thập kỷ tới trong cơ cấu nguồn tỷ trọng của nhiệt điện than vẫn cao chiếm khoảng 30%, than vẫn được đánh giá là nguồn năng lượng sơ cấp thay thế cho dầu và khí trong thế kỷ 21.

Ở Việt Nam, theo quy hoạch điện VII, tỷ trọng cơ cấu nguồn nhiệt điện than còn cao hơn lên tới 48% nhằm đảm bảo các mục tiêu về an ninh cung cấp điện, huy động nguồn tối ưu và kinh tế.

Có thể thấy nhu cầu cung cấp điện từ các nhà máy nhiệt điện than dự báo trong tương lai là rất lớn.

Để đảm bảo vẫn tuân thủ cam kết tại COP 21 về cắt giảm lượng phát thải khí nhà kính, thế giới cũng như Việt Nam phải hướng tới phát triển theo công nghệ nhiệt điện than sạch hơn, hiệu suất cao hơn, sản sinh ít CO2 hơn.

Công nghệ nhiệt điện than sạch

Các nhà máy nhiệt điện than sạch thường gắn với công nghệ trên siêu tới hạn (Ultra Supercritical - USC) hoặc trên siêu tới hạn cải tiến (Advanced Ultra Supercritical - A USC). Với công nghệ này, tua bin sẽ vận hành ở nhiệt độ và áp suất cao trên điểm siêu tới hạn, tại đó không còn biên giới giữa trạng thái lỏng và trạng thái hơi. Bằng cách loại trừ sự chuyển hóa từ thể nước sang thể hơi, các tổ máy phát điện nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu, giảm phát lượng khí thải nhà kính.

Một số nhà máy nhiệt điện than USC đã đạt được hiệu suất rất cao như trong trường hợp của Yuhuan (Trung Quốc) với hiệu suất 45,16 %, hay nhà máy điện RDK8 (CHLB Đức) với hiệu suất 47% trong khi các nhà máy nhiệt điện than thông thường ở châu Âu có hiệu suất chỉ là 32 - 36 %.

Công nghệ USC hay A-USC với việc tạo ra dòng hơi trên siêu tới hạn ở nhiệt độ và áp suất cao  sẽ cho phép chế tạo ra được các tua bin với công suất lớn (600 - 1000MW) như (Hình 1) và nâng cao được hiệu suất lên xấp xỉ 50%, đồng thời giảm được lượng khí thải nhà kính ra môi trường. Có thể thấy hiệu suất tăng thêm ứng với từng dạng công nghệ như (Hình 2).

Với lượng nhiên liệu than tiêu thụ ít hơn cho 1kWh điện phát ra, chi phí nhiên liệu giảm, khí thải ra môi trường cũng ít đi tương ứng. Theo báo cáo của General Electric (GE) - Tập đoàn đa quốc gia của Hoa Kỳ, công nghệ USC đã giảm được 25% lượng CO2 so với lượng CO2 trung bình do các công nghệ cũ phát thải ra môi trường.

Hình 1. Mức công suất tổ máy ứng với loại hình công nghệ (nguồn GE)

Hình 2. Hiệu suất nhà máy nhiệt điện than theo loại hình công nghệ (nguồn GE)

Để xây dựng 1 công nghệ nhiệt điện than sạch, các cải tiến kỹ thuật và nâng cấp cũng được tiến hành trên tất cả các khâu từ tua bin, máy phát, lò, hệ thống kiểm soát khí thải, kiểm soát nhiên liệu,.... Như trường hợp của GE, công thức công nghệ là cải tiến công nghệ sản xuất kết hợp với đưa các ứng dụng kỹ thuật số vào quá trình giám sát, điều khiển thông số vận hành và kiểm soát khí thải.

Trong công nghệ trên siêu tới hạn mà GE công bố, có thể giảm được 180.000 tấn CO2 mỗi năm (tương đương với tiết kiệm 80 triệu USD tăng thêm cho nhà máy điện than). Điều này giúp cho các nguồn nhiệt điện than đáp ứng được các quy định khắt khe về phát thải khí nhà kính, đồng nghĩa với việc tiếp cận dễ dàng hơn vốn vay ưu đãi cho phát triển năng lượng sạch.

Tình hình huy động vốn cho các dự án nguồn điện tại Việt Nam

Trong tương lai gần, nhiều chính sách tài chính của các tổ chức tín dụng trên thế giới áp dụng đối với Việt Nam có thay đổi lớn, ảnh hưởng tới tình hình huy động vốn của nhà đầu tư tại Việt Nam. Cụ thể như sau:

Thứ nhất: Từ tháng 7/2017 Việt Nam nói chung sẽ không được vay vốn ưu đãi từ các tổ chức quốc tế nữa mà phải vay vốn theo điều kiện thị trường, đây là chính sách chung mà các tổ chức quốc tế áp dụng khi trình độ phát triển của Việt Nam đã cao hơn trước. Chính sách chung của các tổ chức quốc tế là chỉ tài trợ các dự án năng lượng sạch, ít ảnh hưởng đến môi trường và cộng đồng.

Thứ hai: Từ tháng 1/2017 các nước OECD (Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế) không hỗ trợ việc phát triển các dự án điện than sử dụng công nghệ siêu tới hạn (SC).

Các chính sách trên có ảnh hưởng rất lớn tới việc thu xếp vốn của các nhà đầu tư tại Việt Nam, một số khó khăn gặp phải như: Nguồn vốn trong nước không đủ để đáp ứng nhu cầu đầu tư, các ngân hàng thương mại trong nước bị giới hạn tỷ lệ an toàn tín dụng khi cho vay. Nguồn vốn ODA và tín dụng ưu đãi của các tổ chức tài chính quốc tế giảm dần. Các ngân hàng nước ngoài thuộc khối OECD bị ràng buộc bởi quy định của COP 21 trong việc huy động vốn cho các dự án nhiệt điện. Chính phủ hạn chế cấp bảo lãnh cho các dự án điện. Thủ tục vay vốn rất mất thời gian, thông qua nhiều cơ quan, ban ngành.

Xu thế mới đặt ra việc phải tăng cường huy động các nguồn vốn tư nhân trong và ngoài nước, các nguồn vốn ưu đãi còn đủ điều kiện, các nguồn vốn thương mại, các nguồn lực xã hội để phát triển hạ tầng ngành điện.

Xu thế phát triển nhiệt điện than

Với tình hình công nghệ nhiệt điện than phát triển theo hướng sạch hơn như hiện nay, công nghệ xem xét áp dụng cho nhiệt điện than mới phải đáp ứng được xu thế phát triển năng lượng của thế giới và tính khả thi trong việc huy động vốn cho dự án, góp phần thực hiện các cam kết của Việt Nam tại COP 21 vừa qua.

Các công nghệ cần xem xét cho nhiệt điện than trong tương lai là siêu tới hạn SC, trên siêu tới hạn USC và trên siêu tới hạn cải tiến A-USC.

Tiêu chí để lựa chọn công nghệ cho nhiệt điện than cần đảm bảo các yếu tố sau:

Một là: Tìm được các nguồn vốn vay ưu đãi hỗ trợ cho công nghệ nhiệt điện than sạch. 

Hai là: Đảm bảo cam kết tuân thủ về cắt giảm phát thải khí nhà kính của Việt Nam tại COP 21.

Ba là: Đảm bảo chiến lược phát triển năng lượng sạch, bền vững của Đảng, Chính phủ.

Bốn là: Công nghệ phải phù hợp với quy mô, công suất của nhà máy theo Quy hoạch điện VII.

Đối với công nghệ siêu tới hạn SC, việc huy động vốn sẽ gặp khó khăn do chính sách của các tổ chức tín dụng quốc tế không có nhiều ưu đãi. Đặc biệt OECD tuyên bố từ 1/2017 sẽ không dành vốn ưu đãi cho việc phát triển công nghệ nhiệt điện than siêu tới hạn SC.

Về hiệu suất, công nghệ siêu tới hạn SC cũng không tỏ ra vượt trội khi chỉ tăng 2,8% (Hình 2) so với công nghệ tới hạn. Lượng khí phát thải nhà kính do đó cũng không giảm nhiều và khó đáp ứng được các tiêu chuẩn của năng lượng sạch.

Công hệ USC với hiệu suất cao hơn, lên tới 47%, tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, giảm lượng khí phát thải nhà kính nhiều hơn như thông tin cung cấp ở nội dung phía trên đang là công nghệ chiếm ưu thế. Với công nghệ USC, khả năng vay được vốn ưu đãi từ các tổ chức tính dụng quốc tế là khả thi.

COP21 đã đặt mục tiêu đến năm 2020, cung cấp 100 tỷ USD mỗi năm cho các nước đang phát triển và cam kết tiếp tục hỗ trợ trong tương lai.

Công nghệ tiên tiến nhất hiện nay là A-USC với các tổ máy công suất lớn. Công nghệ này cho phép các nhà máy nhiệt điện than đạt được hiệu suất cao nhất có thể hơn 50% và giảm được lượng phát thải khí nhà kính thấp nhất. Nhưng có nhược điểm là với công suất càng lớn, các yêu cầu thông số hơi càng cao thì chi phí đầu tư lớn, nguyên vật liệu yêu cầu tiêu chuẩn cao và khắt khe.

Ngoài ra công nghệ A-USC với các tổ máy lớn trên 600MW hiện đang còn khá mới trên thế giới và chưa có đánh giá tổng thể, độ phức tạp và chi phí cho O&M có khả năng gây tốn kém cho chủ đầu tư.

Với các phân tích trên, căn cứ trên cam kết quốc tế về cắt giảm phát thải khí nhà kính, quy mô công suất tổ máy 600MW, tính khả thi trong huy động vốn thì ưu tiên công nghệ A-USC (275Bar, 600-620 độ C) hoặc USC (260-270Bar, 600-620 độ C) nên được xem xét để áp dụng cho nhiệt điện than mới tại Việt Nam trong vòng 15 năm tới.

Kết luận

Công nghệ ưu tiên áp dụng cho nhà máy nhiệt điện than mới trong vòng 15 năm tới nên chọn là công nghệ siêu tới hạn cải tiến A-USC (275Bar, 600-620 độ C) hoặc trên siêu tới hạn USC (260-270Bar, 600-620 độ C). Các công nghệ này kết hợp với các công nghệ về kiểm soát khí thải như hấp thụ, chôn CO2 hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về cắt giảm phát thải khí nhà kính và các yêu cầu kỹ thuật trong vận hành.

Cần có phân tích, đánh giá thêm để so sánh hai loại hình công nghệ giữa USC và A-USC căn cứ vào các tiêu chí về chỉ tiêu tài chính, thời gian thu hồi vốn, dự báo về nhu cầu cung cấp điện và giá điện những năm tới, từ đó có lựa chọn cuối cùng cho công nghệ hiệu quả áp dụng để xây dựng các nhà máy nhiệt điện than mới trong tương lai.

NGUYỄN QUANG VINH

Tài liệu tham khảo: Error! Bookmark not defined

(Khi sao chép, trích dẫn nội dung, số liệu từ bài viết này phải ghi rõ "nguồn", hoặc "theo": TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM)