(Tiểu luận) báo cáo môn học nhập môn điện tử viễn thông khái quát về năng lượng thủy điện

Trường Đại Học Mở Hà Nội Khoa Điện – Điện tử BÁO CÁO MÔN HỌC NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Anh Tú – 22A1201D0233 – K25-ĐT1 Nguyễn Anh Tuấn – 22A1201D0240 – K25-ĐT1 Vương Văn Vũ – 22A1201D0254 – K25-ĐT1 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Đỗ Đình Hưng A PHẦN MỞ ĐẦU Hiện nay, bối cảnh nhu cầu lượng người ngày tăng cao tài nguyên thiên nhiên ngày cạn kiệt , nguồn lượng hóa thạch có giới hạn mơi trường ngày xấu , người bắt đầu có xu hướng sử dụng nguồn lượng hay gọi nguồn lượng tái tạo , nguồn lượng mang tính bền vững cao , khơng khí thải nhà kính thân thiện với mơi trường Chúng ta kể đến vài nguồn lượng tái tạo lượng mặt trời , lượng gió , … Nhưng tất nguồn lượng yêu cầu chi phí đắt đỏ nhiên có nguồn lượng bật với “sạch” “rẻ” thủy điện Đây nguồn lượng giữ vị trí quan trọng mạng lưới điện tồn cầu Và để có nhìn tổng quát cụ thể nguồn lượng sử dụng rộng rãi Nhóm 18 bọn em gồm sinh viên : Nguyễn Anh Tú (MSV: 22A1201D0233) , Nguyễn Anh Tuấn ( MSV : 22A1201D0240) Vương Văn Vũ (MSV: 22A1201D0254) lớp K25-ĐT1 với hỗ trợ giảng viên Đỗ Đình Hưng làm báo cáo môn học nhập môn điện tử viễn thông với chủ đề hiểu biết thủy điện trình bày điều liên quan đến thủy B NỘI DUNG Chương : khái quát lượng thủy điện : 1.1 Khái niệm : Năng lượng thủy điện gọi thủy điện thủy , dạng lượng tạo nhờ áp suất nước chuyển động liên tục từ độ cao định xuống điểm thấp lịng sơng Thông qua hệ thống tu bin điện cỡ lớn chuyển đổi thành điện Thủy điện thường tạo từ đầu nguồn sơng , nơi có dịng chảy mạnh liên tục Nhà máy Thủy điện Sơn La cơng trình thủy điện tiêu biểu Việt Nam Hiện lượng thủy điện sử dụng rộng rãi giới , với khoảng 15-20% tổng sản lượng điện giới chiếm 95% tổng số điện tái tạo ( lương mặt trời , lượng gió ,….) tồn cầu Tại Hoa Kỳ tổng lượng điện sản xuất lượng tái tạo Mỹ vào khoảng 20% , : Thủy điện sản xuất khoảng 7.3 % Năng lượng gió : 8.4% Sinh khối :1.4% Năng lượng mặt trời : 2.3% Địa nhiệt : 0.5% Bên cạch Trung Quốc quốc gia sản xuất thủy nhiều , ví dụ Đập Tam Hiệp Hồ Bắc ( Trung Quốc) có cơng suất phát tức thời lớn giới (22.500 MW).Các quốc gia sản xuất lượng thủy điện hàng đầu giới khác Hoa Kỳ , Brazil, Ấn Độ , Nga,… 1.2 : Lịch sử hình thành thủy điện : Từ cuối kỷ XVIII , thủy điện nhỏ xây dựng để phục vụ cho nhu cầu phụ tải chỗ Những thủy điện nhỏ xây dựng nơi tập trung đông dân thị trấn , thành phố Tuy nhiên với xuất than , thủy điện bị lu mờ cuối kỷ XVIII , than trở thành nguồn lượng gần suốt kỷ XIX Thế vào cuối kỷ XIX , điện phát minh , giới lại chứng kiến phục hưng thủy điện nhỏ Và thủy điện nhỏ trở thành nguồn lượng phát điện dạng lượng khác than, dầu, sau hạt nhân ngày phát triển Năm 1882, nước Mỹ xây dựng trạm thủy điện nhỏ nối lưới giới sông Phosk, thuộc bang Vinconxin với công suất 200 kW nối lưới điện 110 kV dài 1,4 km để phục vụ phụ tải cơng nghiệp địa phương Sau đó, vào năm 1896 , Thác Niagara Falls nằm Mỹ Canada Thác có tiềm thủy điện lớn nhà máy thủy điện giới Niagara Falls xây dựng Nikola Tesla Geogre Westinghouse Hiện nhà máy bảo tàng khoa học nơi tham quan du lịch sầm uất với 20 triệu khách du lịch năm Trong giai đoạn đầu công phát triển, thủy điện vị trí nhỏ cực nhỏ Tuy nhiên, nhu cầu công nghiệp lượng để phát triển kinh tế nước đòi hỏi phải xây dựng đập thủy điện lớn hơn, phong trào kéo dài tận cuối thập kỷ kỷ XX Ngày thủy điện trở thành nguồn cung cấp lượng cho quốc gia có nhiều sông hồ lớn , để khai thác tối đa cơng dịng nước , nhà máy thủy điện thường phải xây dựng đập lớn để trữ nước , số nhà máy đập thủy điện lớn giới kể đến : Đập Tam Hiệp-Hồ Bắc ( Trung Quốc ), Đập Itaipu (Brazil) , Đập Xiluodu- Vân Nam ( Trung Quốc ), Đập Guri( Venezuela) , Đập Grand Coulee bang Washington sông Columbia xây dựng để cung cấp nước tưới Và sản xuất lượng thủy điện Với công suất 6.809 GW, Grand Coulee nhà máy điện lớn Hoa Kỳ.………… 1.3: Cấu tạo nguyên lý hoạt động a Cấu tạo: Một nhà máy thủy điện cấu tạo thành phần sau đây: Đập thủy điện: giúp chứa nước tạo hồ chứa lớn Ống dẫn nước: Dẫn nguồn nước đến tuabin Tua bin: Tua bin giúp gắn liền với máy phát điện phía nhờ trục Loại tuabin phổ biến dùng cho nhà máy thủy điện Turbine Francis, có hình dạng giống đĩa lớn với cánh cong Phạm vi tốc độ tuabin từ 75 đến 1000 vòng / phút Máy phát điện: Là loại máy gồm loạt nam châm khổng lồ quay quanh cuộn dây đồng Máy biến áp đặt bên nhà máy điện tạo dòng điện xoay chiều AC chuyển đổi thành dịng điện có điện áp cao Đường dây điện: Đường dây điện gồm ba dây pha lượng điện sản xuất dây trung tính Cống xả: Giúp đưa nước chảy qua đường ống chảy vào hạ lưu sông Reservoir : Bể chứa Intake : Ống dẫn nước Turbine : Tua-bin Control Gate : Cửa ngăn nước Penstock : Đường ống đầu vào Generator : Máy phát điện Dam : Đập Power lines : Đường dây điện Outflow : Cổng xả b, Nguyên lý hoạt động Quá trình vận hành nhà máy thủy điện gồm có bốn giai đoạn chính: Giai đoạn 1: Dịng nước với áp lực lớn chảy qua ống thép lớn gọi ống dẫn nước có áp tạo cột nước khổng lồ với áp lực lớn vào bên nhà máy Giai đoạn 2: Nước chảy mạnh làm quay tuabin máy phát điện, lượng học chuyển hóa thành điện Giai đoạn 3: Điện tạo máy biến áp để tạo dòng điện cao Giai đoạn 4: Dòng điện cao kết nối vào mạng lưới phân phối điện truyền thành phố 1.4 : Tầm quan trọng thủy giới Thủy điện, sử dụng động lực hay lượng dịng chảy sơng chiếm 20% lượng điện giới Na Uy sản xuất toàn lượng điện sức nước, Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia sức nước (hơn 70% nhu cầu họ) Canada nước sản xuất điện từ lượng nước lớn giới lượng điện chiếm 70% tổng lượng sản xuất họ Ngồi số nước có nhiều tiềm thủy điện, lực nước thường dùng để đáp ứng cho cao điểm tích trữ vào thấp điểm (trên thực tế hồ chứa thủy điện bơm – pumped-storage hydroelectric reservoir - dùng để tích trữ điện sản xuất nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào cao điểm) Thủy điện lựa chọn chủ chốt nước phát triển đa số địa điểm nước có tiềm khai thác thủy điện theo cách bị khai thác hay khơng thể khai thác lý khác môi trường Chương : Giới thiệu lượng thủy điện Việt Nam 2.1 : Tiềm thủy điện Việt Nam Do vị trí địa lý Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều, nên đất nước ta có nguồn tài nguyên thủy tương đối lớn Phân bố địa hình trải dài từ Bắc vào Nam với bờ biển 3400 km với thay đổi cao độ từ 3100 m độ cao mặt biển tạo nguồn to lớn chênh lệch địa hình tạo Việt Nam có 75 cơng trình thủy điện lớn khoảng 470 cơng trình thủy điện vừa nhỏ có cơng suất từ 1.000-3.000 MW Nước ta có 2.360 sông điều kiện thuận lợi để phát triển thủy điện, góp phần bảo đảm an ninh lượng quốc gia Nhiều nghiên cứu đánh giá rằng, Việt Nam khai thác nguồn công suất thủy điện vào khoảng 25.000 - 26.000 MW, tương ứng với khoảng 90 -100 tỷ kWh điện Tuy nhiên, thực tế, tiềm công suất thủy điện khai thác cịn nhiều hơn.Theo kinh nghiệm khai thác thủy điện giới, công suất thủy điện Việt Nam khai thác tương lai từ 30.000 MW đến 38.000 MW điện khai thác 100 - 110 tỷ kWh Thủy điện Sơn La nhà máy thủy điện công suất lớn Việt Nam tính đến năm 2022 giữ vị trí thời gian dài 2.1: Sự phát triển thủy điện Việt Nam Các giai đoạn phát triển a) Trước năm 1975 Trước năm 1954, cơng trình thủy điện người Pháp nghiên cứu khai thác thủy điện - thủy lợi để phục vụ cho mục đích khai thác thuộc địa Các cơng trình thủy điện lựa chọn vị trí thuận lợi, xây dựng nhanh, với chi phí thấp, chưa có nghiên cứu sâu quy hoạch tổng thể Điển hình Ankroet- nhà máy thủy điện Việt Nam, người Pháp xây dựng năm 1942 với vật liệu chủ yếu đá Nhà máy thủy điện Ankroet nằm sâu thung lũng Dan Kia - Suối Vàng, rừng thông, cách TP Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng) khoảng 15km Cơng trình người Pháp xây dựng từ năm 1942 khánh thành, phát điện vào năm 1946 Nhà máy có cơng suất thiết kế ban đầu 600kW, hòa điện với nhà máy điện diesel Đà Lạt Cơng trình chủ yếu cấp điện cho biệt thự quanh vùng Thời gian (1954 -1975), với giúp đỡ chuyên gia Liên Xô Trung Quốc, nghiên cứu đánh giá tiềm thủy điện cho lưu vực sông Hồng thực từ năm 1956 Ngày 19/8/1964, cơng trình thủy điện có quy mơ lớn với giúp đỡ Liên Xô khởi công xây dựng: Thủy điện Thác Bà sông Chảy, công suất ban đầu 108 MW Đây nôi đào tạo đội ngũ cán công nhân viên phát triển thủy điện cho ngành Điện sau Tại miền Nam, năm 1961, Đa Nhim nhà máy thủy điện lớn miền Nam công suất 160 MW , biểu tượng vững cho mối quan hệ thâm giao hai nước Việt Nam – Nhật Bản Cơng trình khởi công xây dựng với tài trợ phủ nhân dân Nhật Bản Tuy nhiên, ảnh hưởng chiến tranh, Nhà máy phải ngừng hoạt động vào năm 1965, sau gần năm đưa vào vận hành 1 b) Từ năm 1975 đến năm 1994 Giai đoạn 1975 - 1994, với giúp đỡ lớn lao từ nước bạn Liên Xô, Việt Nam xây dựng thành cơng Thủy điện Hịa Bình, dấu mốc quan trọng khai thác thủy to lớn cho đất nước Cơng trình thủy điện Hồ Bình công suất lớn Đông Nam Á kỷ 20, có bốn nhiệm vụ, điều tiết chống lũ đảm bảo an tồn cho Thủ Hà Nội, tỉnh Đồng sông Hồng cung cấp điện cho trọng yếu Tại miền Nam, công tác khắc phục Nhà máy Thủy điện Đa Nhim thực khẩn trương, cuối năm 1975, Nhà máy vận hành trở lại Để tiếp tục bổ sung nguồn điện cho miền Nam, ngày 30/4/1984, Thủy điện Trị An thức khởi cơng xây dựng Trong giai đoạn này, miền Trung, số thủy điện nhỏ vừa bắt đầu đơn vị khảo sát - thiết kế nước bắt tay thực Thủy điện Đrây H’linh (12 MW), Thủy điện Vĩnh Sơn (66 MW) c) Từ 1995 đến năm 2005 Có thể nói, giai đoạn đỉnh cao nghiệp phát triển thủy điện đất nước Nhiều cơng trình thủy điện xây dựng đưa vào vận hành, bao gồm cơng trình thủy điện lớn, đa mục tiêu: Thủy điện Ialy, Thủy điện Hàm Thuận - Đa Mi, Thủy điện Sê San 3, Thủy điện Tuyên Quang… Giai đoạn chứng kiến phát triển vượt bậc chuyển biến chất kỹ thuật xây dựng thủy điện tất lĩnh vực, từ quản lý dự án, tư vấn xây dựng, thi công vận hành nhà máy thủy điện Từ việc phải phụ thuộc hoàn toàn vào kỹ thuật từ nước ngoài, đội ngũ người Việt tự chủ tất công đoạn để xây dựng thành công cơng trình thủy điện, với qui mơ Thời kỳ xuất hàng loạt thành tựu kỹ thuật hoàn toàn kỹ sư nước làm chủ Cùng với việc áp dụng thành công kết cấu xây dựng đập, công tác chế tạo thiết bị khí thủy cơng cho dự án thủy điện có tiến vượt bậc Hầu tồn thiết bị khí thủy cơng giai đoạn nhà máy khí nước đảm nhận Từ năm 2006 đến Đây giai đoạn tiếp nối quan trọng việc khai thác lượng thủy điện đất nước Những dự án thủy điện lớn xây dựng hoàn thành thời kỳ như: Thủy điện Sơn La (2400 MW), Thủy điện Lai Châu (1200 MW) Thủy điện Huội Quảng (560 MW) Phát triển thủy điện bắt đầu vào chiều sâu Hiện nay, Quy trình vận hành liên hồ chứa cho bậc thang thủy điện thiết lập Thủ tướng Chính phủ ký định ban hành cho tất lưu vực sơng có bậc thang thủy điện Đến năm 2018, có tổng số 80 dự án thủy điện lớn thủy điện vừa vào vận hành với tổng công suất lắp máy 15.999 MW Có thể nói, tới dự án thủy điện lớn có cơng suất 100 MW khai thác hết Các dự án có vị trí thuận lợi, chi phí đầu tư thấp triển khai thi công Một số nhà máy thủy điện xây dựng mở rộng nhà máy thủy điện tích tiến hành đầu tư để phù hợp với cấu nguồn điện hệ thống điện quốc gia Chương : Cảm nhận em thủy 3.1 : Ưu điểm - Lợi ích lớn thủy điện hạn chế giá thành nhiên liệu Các nhà máy thủy điện chịu cảnh tăng giá nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, không cần phải nhập nhiên liệu - Thúc đẩy phát triển kinh tế : Mặc dù cơng trình thủy điện thường có nguồn vốn đầu tư có tuổi thọ lên đến 100 năm Xét lâu dài , cơng trình thủy điện nguồn tạo lượng rẻ so với nguồn lượng khác mà khó có nguồn lượng thay Chi phí vận hành , bảo dưỡng năm tương đối thấp nên lượng thủy điện nguồn lượng mang lại lợi ích kinh tế - Cung cấp nguồn lượng , bảo tồn hệ sinh thái : Nặng lượng thủy điện sử dụng lượng từ dịng nước để phát điện , không làm cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên So với nhiệt điện , lượng thủy điện khơng thải khí CO2 vào bầu khí nên không làm ô nhiễm môi trường - Linh hoạt điều chỉnh công suất : Các nhà máy thủy điện hồ chứa bơm công cụ đáng ý để tích trữ lượng tính hữu dụng, cho phép phát điện mức thấp vào thấp điểm (điều xảy nhà máy nhiệt điện khơng thể dừng lại hồn tồn hàng ngày) để tích nước sau cho chảy để phát điện vào cao điểm hàng ngày - Sử dụng đa mục tiêu : Những hồ chứa xây dựng với nhà máy thủy điện thường địa điểm thư giãn tuyệt vời cho môn thể thao nước, trở thành điểm thu hút khách du lịch Các đập đa chức xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, xây thêm nhà máy thủy điện với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích việc điều hành đập 3.2: Nhược điểm : - Lưu lượng dịng nước qua tuabin điện gây sạt lở vùng hạ lưu nước sau khỏi turbine thường chứa cặn lơ lửng, gây tình trạng xối lịng sơng làm sạt lở bờ sơng - dự án nhà máy thủy điện lớn phá vỡ cân hệ sinh thái xung quanh , chứng đập nước dọc theo bờ biển Đại Tây Dương Thái Bình Dương Bắc Mỹ làm giảm lượng cá hồi chúng ngăn cản đường bơi ngược dòng cá hồi để đẻ trứng, chí đa số đập lắp đặt thang lên cho cá Cá hồi non bị ngăn cản chúng bơi biển chúng phải chui qua turbine Điều dẫn tới việc số vùng phải chuyển cá hồi xi dịng số khoảng thời gian năm Các thiết kế turbine nhà máy thủy điện có lợi cho cân sinh thái nghiên cứu - Các hồ thủy điện thường chiếm đất lâm nghiệp - Rủi ro đập vỡ , thực tế hồ chứa nước có diện tích cơng suất lớn kèm với rủ roi vỡ đập lớn Việc xây đập vị trí địa lý khơng hợp lý gây thảm hoạ vụ Đập Vajont Ý, gây chết 2001 người năm 1963 Đập thủy điện Vajont-Italia 3.3 : Nhận xét : Năng lượng thủy điện nguồn điện tái tạo quan trọng giới Với quy mơ lớn nó, đóng vai trò quan trọng việc cung cấp điện cho hàng triệu người toàn giới Ngoài ra, hồ thủy điện tạo hồ chứa nước lớn, hỗ trợ hoạt động nông nghiệp, tưới tiêu du lịch nhiều vùng giới Tuy nhiên, nguồn lượng khác, lượng thủy điện có hạn chế ảnh hưởng tiêu cực Những hồ chứa lớn dẫn đến mát đất đai đỡ điều tiết, ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển cối ảnh hưởng đến môi trường sinh thái bên hồ chứa Thêm vào đó, xây dựng hệ thống thủy điện địi hỏi chi phí cao với nguy thiệt hại sinh thái xã hội Điều đòi hỏi việc phải đánh giá thật kỹ khía cạnh mơi trường, xã hội, kinh tế trước triển khai dự án thủy điện Những điểm cần cân nhắc để tránh tác động tiêu cực lượng thủy điện, chuyên gia cần phải đưa biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực Các biện pháp bao gồm việc cải thiện kỹ thuật công nghệ hệ thống thủy điện, xây dựng sở hạ tầng phù hợp, tư vấn giáo dục cho cộng đồng địa phương áp dụng sách bảo vệ mơi trường sinh thái để đảm bảo việc phát triển lượng thủy điện bền vững tương lai C KẾT LUẬN Tổng kết lại, lượng thủy điện nguồn lượng quan trọng đóng vai trị quan trọng việc cung cấp điện tái tạo cho hàng triệu người toàn giới Tuy nhiên, nguồn lượng khác, có hạn chế ảnh hưởng tiêu cực cần cân nhắc giải Về tình hình ngành lượng thủy điện giới, tiếp tục phát triển với tốc độ đáng kể Theo báo cáo Sáng kiến Năng lượng Siêu sạch, tính đến năm 2020, tổng cơng suất lượng thủy điện tồn giới đạt 1.310 GW, chiếm khoảng 16% tổng công suất điện sản xuất tồn giới Trong đó, quốc gia Châu Á Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia Việt Nam thị trường tiềm cho phát triển ngành lượng thủy điện Về tình hình ngành lượng thủy điện Việt Nam, triển khai từ lâu có tiềm phát triển lớn Tuy nhiên, tại, nhà máy thủy điện Việt Nam chiếm khoảng 5,5% tổng công suất phát điện quốc gia với tổng công suất lên đến 5,2 GW Với nguồn tài nguyên thủy điện phong phú, Việt Nam có nhiều tiềm để phát triển ngành lượng thủy điện thời gian tới Tuy nhiên, để đảm bảo việc phát triển bền vững, cần phải quản lý xử lý vấn đề liên quan đến tác động môi trường ảnh hưởng đến cộng đồng địa phương cách cẩn thận khoa học MỤC LỤC A) PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………… B) NỘI DUNG…………………………………………………….4 Chương : Khái quát lượng thủy điện: 1.1 Khái niệm …………………………………………………… 1.2 Lịch sử hình thành lượng thủy điện………………….5 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động …………………………… 1.4 Tầm quan trọng thủy giới………………8 Chương : Giới thiệu lượng thủy điện Việt Nam 2.1 Tiềm thủy điện Việt Nam …………… …………… 2.2 Sự phát triển thủy điện Việt Nam……………………….9 Chương : Cảm nhận em thủy 3.1 Ưu điểm ………………………………………………… 13 3.2 Nhược điểm ………………………………………………14 3.3 Nhận xét ………………………………………………….15 C) KẾT LUẬN ………………………………………………….16