Chương 7: Các loại nguồn điện và ưu nhược điểm Các loại nguồn điện (hay NMĐ thì cũng chính là nó :D) hiện nay trên thế giới khá phong phú, phụ thuộc chủ yếu vào loại năng lượng sơ cấp được sử dụng. Có thể chia l àm các loại chính như sau: 1. NM Thủy điện Các nhà máy thuỷ điện được xây dựng tuỳ thuộc vào điều kiện nước, điều kiện địa lý của từng quốc gia.Công suất của các nhà máy được tính theo công thức N tđ = 9,81..H.Q trong đó: + H - chênh lệch mức nước ở trước và sau nhà máy thu ỷ điện(cột nước) + - hiệu suất chung của nhà máy; = t . f t = 0,88 0,91 -hiệu suất tuabin f = 0,95 0,98-hiệu suất máy phát như vậy = 0,8 0,9, lấy trung bình tb = 0,85 + Q - l ưu lượng nước [m 3 /sec] N tđ = 8,3.H.Q Hi ện nay trên thế giới, các nhà máy thủy điện sản xuất khoảng 54% điện sơ cấp Công suất đặt của nhà máy thuỷ điện tuỳ thuộc vào lưu lượng nước của d òng chảy và chiều cao đập nước, người ta phân làm các lo ại đập sau: Đập cao > 200m Đập trung b ình 40200m Đập thấp < 40m Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện: 1- xây dựng gần nguồn thuỷ năng 2- phần lớn điện năng sản xuất ra được phát lên lưới cao áp 3- làm việc với đồ thị phụ tải tự do 4- vận hành linh hoạt, thời gian khởi động và mang tải chỉ mất từ 3 đến 4 phút, trong khi đó đối với nhiệt điện để khởi động một tổ máy phải mất từ 6 đến 8 tiếng. 5- hiệu suất cao = 85 90% 6- giá thành điện năng thấp, số người quản lí vận hành nhà máy r ất ít 7- không gây ô nhiễm môi trường 8- vốn xây dựng lớn, thời gian xây dựng lâu 9- riêng loại có hồ chứa còn góp phần điều tiết nước dòng ch ảy của sông và chống lũ Một số loại nhà máy thủy điện chính - Nhà máy thủy điện có đập chắn ngang sông + Có hồ chứa + Không có hồ chứa ( chỉ dùng kênh dẫn nước) + Hỗn hợp (có cả hồ chứa lẫn kênh dẫn nước) - Nhà máy thủy điện tích năng - Nhà máy thủy điện thủy triều 2. Nhà máy nhiệt điện Năng lượng điện được sản xuất từ các nguồn nhiên liệu hoá thạch như dầu, than đá, khí thiên nhiên… qua quá trình biến đổi từ nhiệt năng thành điện năng ở các nhà máy điện Các nhà máy này được gọi là nhà máy nhiệt điện 2.1 Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) Sơ đồ nguyên lý 1) kho nhiên liệu; 2) hệthống cấp nhiên liệu; 3) lò hơi; 4) turbine; 5) bình ngưng; 6) bơm tuần hoàn; 7) bơm ngưng tụ; 8) bơm cấp nước; 9) v òi đốt; 10) quạt gió; 11) quạt khói; 12) bộ sấy không khí; 13) bộ hâm nước; 14) bình gia nhiệt hạ áp; 15) bộ khử khí; 16) bình gia nhiệt cao áp. Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi 1 - Thường được xây dựng ở gần nguồn nhiên liệu 2 - Hầu hết điện năng sản xuất ra được phát lên lưới điện cao áp 3 - Làm vi ệc với đồ thị phụ tải tự do 4 - Tính linh hoạt trong vận hành kém, khởi động và tăng tải chậm. 5 - Hiệu suất thấp = 3040% 6 - Kh ối lượng nhiên liệu lớn, thải khói làm ô nhiễm môi tr- ường. Để khắc phục nhược điểm này, hiện nay người ta sử dụng công nghệ đốt than sạch và công nghệ lọc chất thải sau khi đốt. 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 ~ 7 - Vốn đầu tư thấp, thời gian xây dựng nhanh 2.2 Nhà máy nhiệt điện trích hơi (NĐT) * Nhà máy nhiệt điện trích hơi (NĐT) đồng thời sản xuất điện năng và nhiệt năng. Về nguy ên lý hoạt động cũng giống như NĐN, như ng ở đây lượng hơi được rút ra đáng kể từ một số tầng của tuabin để cung cấp cho các phụ tải công nghiệp và sinh hoạt. Trong nhà máy nhiệt điện trích hơi, chế độ vận hành tối ưu là khi đồng thời lượng nhiệt năng và lượng điện năng cấp cho phụ tải điện và ph ụ tải nhiệt là tối ưu. Khi đó, hiệu suất chung của toàn nhà máy tăng lên . Nếu không có phụ tải nhiệt thì hiệu suất chung của nhà máy s ẽ giảm xuống. Do có rút hơi cho phụ tải nhiệt nên NĐT có các đặc điểm khác với NĐN, cụ thể l à : 1 – Thường được xây dựng gần phụ tải nhiệt 2 - Phần lớn điện năng sản xuất ra cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát 3 - Ph ụ tải điện phụ thuộc vào phụ tải nhiệt 4 - Tính linh hoạt trong vận hành kém. Khởi động và tăng phụ tải chậm 5 - Hiệu suất = 6070% 6 - Kh ối lượng nhiên liệu lớn, khói thải làm ô nhiễm môi tr- ường 7 - Vốn đầu tư thấp, thời gian xây dựng nhanh 3. Nhà máy điện tua bin khí Nhà máy điện tuabin khí là loại nhà máy điện mà áp suất của khí đốt gi ãn nở trực tiếp làm quay tuabin khí và quay rôto máy phát điện 3.1 Tuabin khí chu trình đơn Tuabin khí chu trình đơn có hiệu suất khá thấp vì khí thải còn rất nóng nhưng có một số ưu điểm sau: 1- Không có lò cồng kềnh, chi phí đầu tư và lắp đặt thấp; 2- Đưa vào vận hành rất nhanh, thời gian khởi động là từ 10 đến 20 phút; 3- Không cần dùng nhiều nước để làm mát; 4- V ận hành và bảo dưỡng đơn giản, dễ tự động hoá, có thể điều khiển từ xa. 3.2. Tuabin khí chu trình hỗn hợp Là sự kết hợp của tuabin hơi và tuabin khí. Người ta dùng các lò thu nhi ệt (gọi là đuôi hơi) tận dụng nhiệt năng trong khí thoát ra của tuabin khí để sản xuất hơi nước cung cấp cho tuabin hơi Khí thải 1 2 3 Bơm nhiên li ệu Không khí Máy phát 4 4. Trạm phát điện điêzen Các trạm phát điện điêzen bao gồm máy nổ điêzen và máy phát điện. Máy nổ chạy bằng dầu điêzen làm quay máy phát điện để phát ra điện năng. Các trạm phát điện điêzen ngày càng được ho àn thi ện và được sử dụng trong hệthống điện để phủ đỉnh, làm nguồn dự phòng và cung cấp điện cho những vùng chưa có điện lưới. Ngày nay người ta đã có thể sản xuất loại động cơ điêzen có công suất đến 20 MW với hiệu suất và giá thành điện năng có thể cạnh tranh được với các nhà máy điện khác 5. Nhà máy điện nguyên tử Các nhà máy điện nguyên tử (ĐNT) sản xuất điện năng từ nhiệt năng do các phản ứng hạt nhân tạo ra. Trong phản ứng hạt nhân đều có hiện tượng toả nhiệt hay thu nhiệt k èm theo. Nhiệt trao đổi được tính theo công thức: 2 i k i k Q C m m m i ; m k - tổng khối lượng các hạt trước và sau phản ứng C = 3.10 8 m/s - tốc độ ánh sáng. Máy nén khí Buồng đốt Tuabin khí Bơm NL Không khí Máy phát điện Động cơ KĐ Khí thải Bình ngưng Tháp làm mát Lò thu nhi ệt Bơm nước Máy phát điện Tuabin hơi Đặc điểm của nhà máy điện nguyên tử 1. Khả năng làm việc độc lập, giá thành điện năng thấp hơn nhà máy nhiệt điện. 2. Khối lượng nhiên liệu nhỏ. Ví dụ để sản xuất 1 triệu kWh điện năng chỉ ti êu tốn khoảng 400 gam uranium. Do đó không cần xây dựng nhà máy điện nguyên tử cạnh nguồn nhiên liệu 3. Vận hành linh hoạt với đồ thị phụ tải tự do 4. Không thải khói ra không khí, ít ảnh hưởng đến môi trường. Ví dụ chất thải hàng năm của lò phản ứng 900 MW chứa 99,9% chất phóng xạ chỉ độ 2 m 3 . 5. V ốn đầu tư lớn 6. Hiệu suất cao hơn nhiệt điện Ngoài ra hiện nay trên thế giới còn pháttriển một số loại nguồn điện mới: + Nguồn điện từ gió: dùng gió quay cánh quạt làm quay tuabin phát điện + Năng lượng mặt trời: dựa tr ên hiệu ứng quang điện, biến quang năng thành điện năng + Nhà máy điện từ thủy động: ứ biết nói đặc điểm thế n ào, pà con b ịa nhá, ko thì bỏ trống cũng okie ;;) . khí Máy phát 4 4. Trạm phát điện điêzen Các trạm phát điện điêzen bao gồm máy nổ điêzen và máy phát điện. Máy nổ chạy bằng dầu điêzen làm quay máy phát điện để phát ra điện năng. Các trạm phát. nhược điểm này, hiện nay người ta sử dụng công nghệ đốt than sạch và công nghệ lọc chất thải sau khi đốt. 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 ~ 7 - Vốn đầu tư thấp, thời gian xây dựng nhanh 2.2. trên thế giới còn phát triển một số loại nguồn điện mới: + Nguồn điện từ gió: dùng gió quay cánh quạt làm quay tuabin phát điện + Năng lượng mặt trời: dựa tr ên hiệu ứng quang điện, biến quang