Tiết kiệm hơn, lượng khí thải thấp hơn, thông minh hơn và sạch hơn. Đó là những điểm nổi trội mà một nhà máy kỹ thuật số nhiệt điện làm được.

Với những lợi thế này, việc vận hành các nhà máy nhiệt điện đã trở nên thuận lợi rất nhiều.

Việc vận hành một nhà máy điện than khá phức tạp, đa phần là do cơ sở cũ kỹ, nặng nề, yêu cầu vận hành phức tạp. Máy móc trong một nhà máy điện than nhiều hơn 5 lần so với một nhà máy điện chu trình hỗn hợp. Tất cả yếu tố trên có nghĩa rằng, công việc của đơn vị vận hành nhà máy điện than không hề đơn giản chút nào, cần có nhiều yêu cầu kỹ thuật hơn để đảm bảo nhà máy vận hành tốt nhất về công suất, hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị, trong khi vẫn tuân thủ giới hạn phát thải.

Ky thuat so: Cuoc cach mang cho cac nha may nhiet dien - Anh 1

Tập đoàn GE đang làm việc với nhiều đơn vị vận hành nhà máy nhiệt điện để cung cấp giải pháp kỹ thuật số nhằm để tối ưu hóa công suất và sử dụng tài sản, đồng thời giảm chi phí vận hành.

Nhưng đây là bài toán khó. Ví dụ, họ cần phải giữ mức tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất có thể, bảo vệ những thiết bị quan trọng, nhưng vẫn phải phục vụ nhu cầu điện năng càng nhanh càng tốt.

Tập đoàn GE đang làm việc với nhiều đơn vị vận hành để cung cấp một giải pháp kỹ thuật số nhằm đơn giản hóa và tự động hóa việc ra quyết định trong các nhà máy để tối ưu hóa công suất và sử dụng tài sản, đồng thời, giảm chi phí vận hành. Công nghệ mới và tiên tiến này sẽ gia tăng hiệu quả cho nhà máy.

Với những ứng dụng này, GE muốn đem đến cuộc cách mạng trong hoạt động của các nhà máy nhiệt điện, kỹ thuật số hóa để chúng trở nên hiệu quả, nhạy bén hơn và đáng tin cậy hơn với mức độ tác động tới môi trường cực kỳ thấp.

“Một nhà máy nhiệt điện có khoảng 10.000 bộ cảm biến, chúng sẽ theo dõi tất cả mọi thứ từ nhiệt độ và áp suất hơi nước đến độ rung của thiết bị, vì vậy, vấn đề không phải là về sản xuất nhiều dữ liệu hơn, mà là thu thập và sử dụng chúng để có kết quả tốt hơn", Sebastien Desvignes, Giám đốc Kỹ thuật số, GE Steam Power Systems, giải thích.

Sử dụng phần mềm Predix - hệ điều hành cho Internet công nghiệp độc quyền của GE, Sebastien và nhóm của ông có thể thu thập và phân tích lượng lớn các dữ liệu được truyền bởi các bộ cảm biến và giúp các đơn vị vận hành nhìn sâu hơn vào cách nhà máy của họ đang hoạt động trong thời gian thực và quan trọng hơn, những giải pháp mà họ cần sử dụng để tăng hiệu quả hơn nữa. Các công nghệ kỹ thuật số thậm chí có thể dự đoán hỏng hóc và giúp các đơn vị vận hành lên lịch bảo trì. Ý tưởng căn bản ở đây là khai thác dữ liệu lớn và phân tích để giúp các đơn vị vận hành đưa ra quyết định thông minh hơn và nhanh hơn với một loạt các yếu tố đầu vào, từ các thông tin trong thời gian thực, đến dữ liệu quá khứ quan trọng.

Một trong những công cụ kỹ thuật số GE đã xây dựng riêng cho mục đích này là Plant Optimization (Tối ưu hóa hoạt động nhà máy) - một bản sao kỹ thuật số của một nhà máy nhiệt điện được theo dõi liên tục trong thời gian thực, để xác định các bộ phận nào cần được chú ý.

Plant Optimization chỉ ra sự khác biệt giữa trạng thái hiện tại và hiệu suất lý tưởng từ nhà máy của họ, để họ có thể thực hiện các bước nhằm đảm bảo nhà máy của họ đang chạy một cách tối ưu. Tính năng này sẽ giúp cải thiện hiệu suất tổng thể nhà máy và giảm thiểu thời gian máy móc dừng hoạt động bất ngờ. Nó cũng giúp giảm chi phí bằng cách tăng hiệu suất nhà máy. Mặc dù thoạt nhìn, hiệu quả đạt được tương đối nhỏ, từ 1-2 điểm phần trăm, nhưng thực ra nó giúp tiết kiệm được khoảng 2 triệu USD mỗi năm cho các nhà điều hành. Trong khoảng thời gian 10 năm, đó là 20 triệu USD tiết kiệm được nhờ cải tiến trong hiệu quả, sản lượng và độ bền của tài sản.

Hiệu suất lò hơi có ảnh hưởng lớn nhất lên hiệu suất nhà máy nói chung. Phần mềm của GE cải thiện độ tin cậy và hiệu quả nồi hơi, có thể làm giảm CO2 khoảng 1-2 phần trăm và NOx từ 10-15 phần trăm thông qua tích hợp tối ưu hóa các quá trình đốt cháy và làm sạch muội. Mỗi điểm phần trăm tăng hiệu quả bằng với 2% giảm phát thải khí CO2 và giúp tiết kiệm 67.000 tấn than mỗi năm.

Bằng cách sử dụng những ứng dụng kỹ thuật số, mà có thể được trang bị thêm vào cơ sở hiện có, cũng như được cài đặt trong các nhà máy điện hơi nước mới, bao gồm cả các nhà máy không phải do GE trang bị và các nhà máy Alstom trong 25 năm qua, các đơn vị vận hành có thể giảm chi phí hoạt động và khí thải của họ, vì họ cần ít than để tạo ra cùng một lượng năng lượng. Nó cũng cho phép các đơn vị vận hành nhanh chóng tăng sản xuất năng lượng để đáp ứng nhu cầu từ lưới điện.

GE cũng phát triển ứng dụng SmartStart, để giảm sự thiếu hiệu quả xảy ra do tải thay đổi bằng cách giúp các đơn vị vận hành cải thiện các thông số quan trọng bao gồm tốc độ đưa lên lưới điện, tác động đến vòng đời của tài sản và tác động đến nhiên liệu, cho phép các đơn vị vận hành đáp ứng nhanh hơn với cơ hội theo cách mà trước kia tưởng như không thể và điều đó là quan trọng đối với khả năng sinh lời.

Một ứng dụng khác là Coal Organizer (Ứng dụng phân tích than) - phân tích trực tuyến để cho phép điều chỉnh quá trình đốt cháy và quản lý khí thải theo thời gian thực dựa trên các thuộc tính của than và tro. Nó sẽ kết hợp với một hệ thống cảnh báo sớm để cảnh báo cho các nhà điều hành khi có sự thay đổi chất lượng than và có thể đề xuất những điều chỉnh để giúp hạn chế lượng khí thải.

Ứng dụng Coal Organizer tăng cường hiệu suất nhà máy nhờ điều chỉnh quá trình đốt cháy và quản lý khí thải dựa vào đặc điểm than (ví dụ độ ẩm). Việc này giúp tiêu thụ 4.400 tấn than ít hơn mỗi năm với cùng sản lượng MW trong một nhà máy điện hơi nước.

Các công nghệ kỹ thuật số của GE Power cũng có thể giúp các đơn vị vận hành giải quyết các vấn đề tốn kém do thời gian dừng hoạt động bất ngờ, khi nhà máy buộc phải dừng hoạt động tạm thời do một vấn đề kỹ thuật bất ngờ. Bằng cách theo dõi hiệu suất trên toàn bộ nhà máy, dịch vụ giám sát trực tuyến liên tục của GE có thể phát hiện những bất thường trong hoạt động của các tài sản khác nhau, do đó tránh việc phải dừng hoạt động bất ngờ.

Với bộ phần mềm quản lý hiệu quả tài sản chung (Asset Performance Management), trong đó bao gồm công nghệ, có thể giúp khách hàng thấy trước và tránh được các vấn đề trước khi chúng xảy ra thông qua giám sát tài sản và phân tích dự đoán sử dụng hơn 300 thuật toán, trong thập kỷ tới, GE Power ước tính sẽ tiết kiệm chi phí hoạt động và bảo trì cho khách hàng tới 1 tỷ USD.

Giữ một nhà máy hoạt động trong thời gian dài nhất có thể, được cho là ưu tiên số một của các đơn vị vận hành, nên họ sẽ ngày càng coi trọng năng lực kỹ thuật số khi ngày càng nhận thức rõ hơn về tiềm năng phát triển của chúng trong ngành điện.

“Kỹ thuật số không cho phép vượt qua giới hạn vật lý của nhà máy, nhưng nó đảm bảo cải thiện độ tin cậy”, Ông Sebastien cho biết. Theo ông, nếu mỗi lần ngừng hoạt động được lên kế hoạch từ trước, thì việc vận hành và quản lý nhà máy sẽ dễ dàng hơn, bởi vì đơn vị vận hành sẽ biết cần phải thay thế bộ phận nào và có thể thực hiện điều đó nhanh chóng hơn.

GE Power đã đặt trọng tâm vào việc tăng hiệu quả nhờ sử dụng các ứng dụng kỹ thuật số. Đây là điều dễ hiểu khi bạn nhìn thấy rằng, công nghệ này có khả năng cung cấp thêm 6 đến 9 MW điện tại một nhà máy 600 MW mà không làm tăng lượng khí thải. Đối với một nhà máy điện lớn thì những cải thiện tưởng như nhỏ đó lại tiết kiệm chi phí đáng kể.

“Để đáp ứng nhu cầu của tương lai, chúng tôi biết cần đạt được hiệu quả cao hơn và lượng khí thải thấp nhất. Kỹ thuật số cho phép làm điều đó”, Sebastien nói.

Nói cách khác, hiệu quả cao hơn và lượng khí thải thấp là lý do mà 90% các đơn vị vận hành nhà máy điện xếp kỹ thuật số vào top ba ưu tiên hàng đầu của họ. Với sự phát triển chung của kinh tế thế giới thì điều này thực sự rất ý nghĩa.

Hải Trâm