Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nhà máy thủy điện tích năng đến hiệu quả vận hành của hệ thống điện

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG DƯƠNG MINH HẢI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG ĐẾN HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 1: TS TRẦN TẤN VINH Phản biện 2: PGS.TSKH HỒ ĐẮC LỘC Chuyên ngành: Mạng Hệ thống ñiện Mã số: 60.52.50 Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 10 năm 2012 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đà Nẵng - Năm 2012 Footer Page of 126 - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Header Page of 126 MỞ ĐẦU Đánh giá vai trò Nhà máy thủy ñiện tích A Vương công suất 1050MW ñến hiệu vận hành toàn hệ thống ñiện Việt Nam 3.2 Phạm vi nghiên cứu Hiện trạng Hệ thống ñiện Việt Nam giai ñoạn 2011 ñến 2020 Nhà máy thủy ñiện tích A Vương Phương pháp nghiên cứu Thu thập số liệu Hệ thống ñiện Việt Nam theo “Tổng sơ ñồ ñiện VII” cập nhật cho phần mềm tính toán chế ñộ xác lập Hệ thống Sử dụng phần mềm ñể tính toán, phân tích chế ñộ làm việc Hệ thống theo biểu ñồ phát công suất Nhà máy chưa có Nhà máy thủy ñiện tích có thủy ñiện tích Tính toán hiệu Nhà máy thủy ñiện tích A vương ñối với hệ thống ñiện Việt Nam Bố cục luận văn Mở ñầu Chương Tổng quan hệ thống ñiện Việt Nam chi phí loại nguồn hệ thống ñiện Chương Nhà máy thủy ñiện tích Chương Tính toán phân tích vai trò Nhà máy thủy ñiện tích Hệ thống ñiện Chương Phân tích hiệu Nhà máy thủy ñiện tích A Vương ñối với hệ thống ñiện Việt Nam Kết luận kiến nghị Tài liệu Tham khảo Phụ lục Lý chọn ñề tài Khi Hệ thống ñiện có nhiều Nhà máy ñiện gồm loại khác nhau, chế ñộ vận hành Nhà máy thời ñiểm khác Để tận dụng nguồn ñiện giá rẽ, ñiều chỉnh biểu ñồ phát công suất Nhà máy nhiệt ñiện phẳng hơn, vận hành chúng Pkt phải có Nhà máy thủy ñiện tích ñể nâng cao hiệu vận hành Hệ thống ñiện Các Nhà máy thủy ñiện lớn hệ thống Sơn La, Hòa Bình mùa mưa thường phát ñầy tải Khi lưu lượng nước lớn lượng nước phải xả, ñể tận dụng việc xả thừa tổ máy ñược huy ñộng Lượng công suất huy ñộng ñể tránh việc xả thừa cấp cho lượng công suất cần thiết ñể vận hành Nhà máy thủy ñiện tích chế ñộ tích Khi ñến cao ñiểm Nhà máy thủy ñiện tích ñược huy ñộng ñể ñáp ứng hệ thống Đối với Nhà máy Nhiệt ñiện, ñể vận hành kinh tế phải vận hành với Pkt Pkt thường lớn 70% Pñm Hơn nữa, vào thấp ñiểm tổ máy nhiệt ñiện phát lượng công suất mà không ñảm bảo ñược tiêu kinh tế phải dấm lò Vì có Nhà máy thủy ñiện tích làm cho hệ thống vận hành hiệu Với lý trên, ñề tài nghiên cứu ñánh giá ảnh hưởng Nhà máy thủy ñiện tích ñến hiệu vận hành Hệ thống ñiện Mục ñích nghiên cứu Nghiên cứu ñánh giá ảnh hưởng Nhà máy thủy ñiện tích ñến hiệu vận hành Hệ thống ñiện Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 Chương - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ CHI PHÍ CỦA CÁC LOẠI NGUỒN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Tổng quan hệ thống ñiện Việt Nam 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển - Do yếu tố lịch sử lãnh thổ ñịa lý, HTĐ Việt Nam ñược chia thành ba HTĐ miền, cụ thể sau: + HTĐ miền Bắc bao gồm tỉnh, thành phố phía Bắc từ Quảng Ninh ñến Hà Tĩnh + HTĐ miền Trung bao gồm tỉnh, thành phố duyên hải miền Trung từ Quảng Bình ñến Khánh Hoà tỉnh Tây Nguyên + HTĐ miền Nam bao gồm tỉnh, thành phố phía Nam từ Ninh Thuận ñến Cà Mau - Đường dây siêu cao áp 500kV mạch mạch ñã ñưa vào vận hành chất lượng cung cấp ñiện hiệu vận hành hệ thống ñược nâng cao - Trong 15 năm qua, HTĐ Việt Nam liên tục ñạt ñược tốc ñộ tăng trưởng phụ tải trung bình khoảng 15,8% Tuabin khí Mỗi loại NMĐ có chế ñộ vận hành khác ñặc ñiểm công nghệ phát ñiện 1.1.2 Hiện trạng HTĐ Việt Nam qui hoạch phát triển ñến năm 2020 1.1.2.1 Hiện trạng HTĐ Việt Nam a- Nguồn ñiện: Hiện nguồn ñiện HTĐ Việt Nam có cấu ña dạng với nhiều loại nguồn ñiện khác như: Thủy ñiện, nhiệt ñiện than, nhiệt ñiện dầu, tuabin khí… Tính ñến hết năm 2010, tổng CS lắp ñặt hệ thống ñạt 19.378MW, ñó thủy ñiện chiếm tỷ lệ lớn với 36,36% (6.441MW) Các nhà máy nhiệt ñiện chiếm tỷ trọng lớn công nghệ ñã lạc hậu công suất phát phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu b- Lưới ñiện: Bảng 1.2: Tổng hợp lưới truyền tải phân phối HTĐ Việt Nam [8] Cấp ñiện 500kV 220kV 110kV Trung Hạ ĐD (km) 3.455 7.988 12.943 131.924 149.711 MBA 8.756 14.761 23.085 3.649 39.333 áp (MVA) (11 TBA) (54 TBA) Hình 1.1- Biểu ñồ phụ tải ngày hệ thống ngày 26/7/2012 [5] - Nguồn ñiện HTĐ Việt Nam: HTĐ Việt Nam có loại NMĐ ñiện như: Thuỷ ñiện, Nhiệt ñiện than, Nhiệt ñiện dầu, Footer Page of 126 1.1.2.2 Qui hoạch HTĐ Việt Nam phát triển ñến năm 2020 Cung cấp ñủ nhu cầu ñiện nước, sản lượng ñiện sản xuất nhập năm 2015 khoảng 194 - 210 tỷ kWh; năm 2020 khoảng 330 - 362 tỷ kWh; năm 2030 khoảng 695 - 834 tỷ kWh Ưu tiên phát triển nguồn lượng tái tạo, tăng tỷ lệ ñiện sản xuất từ nguồn lượng từ mức 3,5% năm 2010, lên 4,5% tổng ñiện sản xuất vào năm 2020 6,0% vào năm 2030 1.2 Chi phí ñầu tư loại nguồn ñiện Header Page of 126 1.2.1 Thủy ñiện Chi phí ñầu tư: Chi phí ñầu tư thủy ñiện phụ thuộc vào vị trí dự án, thông thường vào 1.400USD/KW Đa số tổ máy thủy ñiện chạy khoảng 4000h/năm Trong trình vận hành chi phí nhiên liệu chi phí OM khoảng 0,2 cents/kWh 1.2.2 Nhiệt ñiện Trong loại hình nhiệt ñiện chi phí ñầu tư cho dự án nhiệt ñiện than cao nhất, với mức 1.200USD/kW ñối với nhà máy có công suất lớn, ñại, mức ñộ ô nhiểm thấp Các nhà máy nhiệt ñiện khí có mức ñầu tư khoảng 600USD/kW rẽ nhà máy nhiệt ñiện dầu với mức ñầu tư khoảng 200USD/kW Thời gian xây dựng dự án tương ñối dài, với dự án nhiệt ñiện than thời gian xây dựng khoảng 3-5 năm, nhiệt ñiện khí khoảng năm 1.2.3 Chi phí thủy ñiện tích Được tính theo phương pháp nhiệt ñiện tuabin khí thay Chi phí sản suất ñiện khoảng 8,02 cents/kWh 1.2.4 Tổng hợp chi phí phát ñiện loại hình nhà máy ñiện xuyên suốt từ Bắc ñến Nam ñã làm nhiệm vụ liên kết hệ thống, truyền tải trao ñổi công suất khu vực Để ñáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải ñiện theo nhịp ñộ tăng trưởng kinh tế, Quy hoạch phát triển hệ thống ñiện Việt Nam từ ñến năm 2025 tập trung phát triển ña dạng nguồn theo ñịnh hướng phát triển mạng lưới truyền tải cấp ñiện áp ñể ñáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế ñất nước giai ñoạn tới Việc ñầu tư phát triển nguồn giai ñoạn với loại nguồn ña dạng thủy ñiện, nhiệt ñiện than, nhiệt ñiện dầu, lượng tái tạo, thủy ñiện tích năng…sẽ làm cho hệ thống vận hành linh hoạt Chi phí sản suất ñiện loại nguồn khác Trong ñó chi phí nguồn nhiệt ñiện dầu lớn chi phí loại nguồn ảnh hưởng ñến chi phí vận hành toàn hệ thống Quy hoạch ñiện VII ñã xem xét ñể xây dựng nhà máy thủy ñiện tích vận hành vào năn 2020 Tỷ trọng thủy ñiện tích tăng ñến năm 2030 khoảng 3600MW Nhà máy thủy ñiện tích A Vương ñang ñược nghiên cứu ñể trình cấp có thẩm quyền phê duyệt ñể bổ sung vào Quy hoạch ñiện VII, làm sở cho công tác ñầu tư xây dựng sau STT Loại nhà máy ñiện Chí phí sản suất ñiện (Cent/kWh) Thủy ñiện truyền thống Nhiệt ñiện than Nhiệt ñiện dầu 24,26 Nhiệt ñiện khí 8,02 Thủy ñiện tích 8,02 Ghi 3,7 1.3 Kết luận Qua trình hình thành phát triển ñến hệ thống ñiện Việt Nam ñã kết nối hệ thống ñiện tất khu vực toàn quốc thành hệ thống ñiện hợp nhất, ñó ñường dây 500kV Footer Page of 126 Chương 2- NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG 2.1 Đặt vấn ñề Công nghệ phát ñiện thủy ñiện tích cho phép sử dụng ñiện nhà máy nhiệt ñiện (giá rẽ số thời ñiểm phụ tải thấp) ñể bơm nước lên hồ ñể phát ñiện vào thời ñiểm mà nhu cầu phụ tải tăng cao (giờ cao ñiểm) 2.2 Giới thiệu thủy ñiện tích Đó nhà máy thuỷ ñiện kiểu bơm tích luỹ, NMTĐ tích sử dụng lượng hệ thống thời gian thấp ñiểm phụ tải Header Page of 126 10 ñể biến thành nước vào thời gian cao ñiểm phụ tải HTĐ nhà máy biến ñổi nước thành ñiện cung cấp cho lưới ñiện ñể phủ ñỉnh phụ tải HTĐ Nhà máy thủy ñiện tích với tổ máy thuỷ lực ñược ñặt phía hồ ñể tận dụng chiều cao cột áp ñộ chênh cao hồ, tổ máy gồm thiết bị: ñộng cơ- máy phát, tua bin thuỷ lực bơm, thiết bị: ñộng cơ-máy phát tuabin/bơm thuận nghịch ñược vận hành tương ứng chế ñộ bơm chế ñộ tuabin 2.3 Lịch sử phát triển thủy ñiện tích 2.3.1 Trên giới Thụy Sĩ quốc gia ñầu tiên giới thiệu công nghệ thủy ñiện tích giới, nhà máy Schaffhausen với công suất 1.500KW ñược vận hành vào năm 1882 Hiện ñã có 130GW công suất ñiện từ nhà máy thủy ñiện tích ñược vận hành giới, xấp xỉ khoảng 3% công suất ñiện toàn cầu 2.3.2 Tình hình phát triển thủy ñiện tích Việt Nam Đến thời ñiểm nước ta chưa có nhà máy thủy ñiện tích ñược lắp ñặt Theo “Tổng quy hoạch ñiện VII” ñã ñược Thủ tướng phủ ban hành phát triển thủy ñiện tích tổ máy ñầu tiên vận hành vào năm 2020 Miền Trung có vài ñịa ñiểm thuận lợi cho xây dựng NMTĐTN Công ty cổ phần thuỷ ñiện Geruco Sông Côn ñang khảo sát nghiên cứu Hiện Công ty CP thủy ñiện A Vương ñã lập báo cáo bổ sung quy hoạch thủy ñiện tích A vương ñể trình quan có thẩm quyền xem xét ñưa vào quy hoạch ñể triển khai dự án 2.4 Công nghệ nhà máy thủy ñiện tích 2.4.1 Hồ chứa Nhà máy thủy ñiện tích phải có hồ chứa Hồ ñược sử dụng nguồn nước ñể sản suất ñiện qua tua bin trở hồ dưới, hồ hồ lưu trử nước ñể tổ máy vận hành chế ñộ bơm 2.4.2 Các thiết bị ñiện Nhà máy thủy ñiện tích dùng loại tuabin- bơm riêng biệt ñược nối ñồng trục với máy phát-ñộng Máy phát-ñộng ñược vận hành tương ứng với chế ñộ tuabin chế ñộ bơm Dạng nhà máy có hiệu suất cao ñược ứng dụng cho nhà máy có cột nước cao chế ñộ tuabin cho trình phát bơm cho trình tích ñược sử dụng riêng biệt Nhược ñiểm loại giá thành thiết bị xây dựng cao Nhà máy thủy ñiện tích sử dụng loại tuabin-bơm thuận nghịch bao gồm máy phát-ñộng tuabin-bơm thực chức tuabin bơm cách ñảo chiều quay Tuabinbơm ñược phân loại thành tuabin Francis tuabin cánh chéo ñược ứng dụng cho nhà máy có cột nước thấp Mặc dù chi phí xây dựng loại nhà máy dùng tuabin-bơm thuận nghịch tốn loại nhà máy sử dụng bơm tuabin riêng biệt hiệu suất nhà máy không cao vấn ñề khí sử dụng cột nước cao Tuy nhiên với phát triển khoa học kỹ thuật nghiên cứu, loại tuabin thuận nghịch ñã ñược ứng dụng cho nhà máy có cột áp khoảng 700m ñã ñược ñưa vào sử dụng thực 2.4.2.1 Tuabin - Công suất ñầu lớn tuabin Ptmax Footer Page of 126 Pt max = Pg max η g max [kW ] (2.1) Trong ñó: Pgmax: công suất lớn ñầu máy phát (kW) ηgmax: hiệu suất máy phát (%) Header Page of 126 11 12 - Công suất ñầu vào lớn bơm Ppmax Pp max = Pm max × ,975 [kW ] (2.2) Trong ñó: Pmmax: công suất lớn ñộng (kW) 2.4.2.2 Máy phát-ñộng Có cấu tạo tương tự máy phát thông thường ñược vận hành hai chế ñộ chế ñộ máy phát chế ñộ ñộng Máy phát-ñộng cải thiện ổn ñịnh hệ thống cách tiêu thụ phát công suất phản kháng Hệ số công suất thể khả thiết bị Thường hệ số công suất 0,9 0,95 ứng với chế ñộ máy phát chế ñộ ñộng Công suất máy phát-ñộng Pgu = Pg max p fg [MVA] (2.12) Trong ñó: Pgmax: công suất lớn ñầu máy phát pfg: hệ số công suất máy phát theo kinh nghiệm 90% Công suất ñộng lớn nhất: Pmmax Pm max = Pgu × p fm ×η m max (2.13) Trong ñó: pfm: hệ số công suất ñộng theo kinh nghiệm 95% ηgmax: hiệu suất ñộng (%) 2.4.2.4 Hệ thống phụ trợ 2.4.2.5 Hệ thống ñiều khiển 2.5 Các dạng thủy ñiện tích Có hai dạng thủy ñiện tích bản: - Thủy ñiện tích túy: Bao gồm hồ chứa, nước hồ ñược bơm trực tiếp từ hồ qua Tuabin/bơm dòng chảy tự nhiên vào hồ Footer Page of 126 - Thủy ñiện tích hổn hợp: Bao gồm hồ chứa dòng sông Điện phát phụ thuộc vào dòng chảy tự nhiên vào hồ lượng nước bơm lên hồ 2.6 Nguyên lý vận hành Nhà máy thủy ñiện tích Vào cao ñiểm phụ tải, NMTĐTN lấy nước từ hồ trên, qua cửa nhận nước vào ñường hầm áp lực, sau ñó qua tuabin làm quay máy phát ñiện ñể sản xuất ñiện vào hệ thống Nước sau qua tổ máy vào kênh xả dẫn vào hồ ñược lưu trữ lại ñây Vào thấp ñiểm phụ tải, máy phát lấy lượng ñiện từ lưới máy phát vận hành chế ñộ ñộng làm quay tuabin (chế ñộ bơm) ñể cấp nước lên hồ 2.7 Ưu, nhược ñiểm ñặc ñiểm sử dụng 2.7.1 Ưu/nhược ñiểm Với thủy ñiện tích năng, hồ chứa cần tích nước ñủ cho việc sử dụng vài phủ ñỉnh nên có diện tích nhỏ, giảm thiểu tác ñộng ñến môi trường tự nhiên sinh thái xây dựng nhà máy Hơn sau chứa ñủ nước lượng nước ñó lên xuống tuần hoàn hai hồ Chỉ ñầu tư xây dựng ban ñầu không tốn chi phí cho nhiên liệu nguồn lượng khác Với việc ñưa nhà máy thủy ñiện tích vào lưới ñiện quốc gia, hiệu suất sử dụng nhà máy khác tăng lên, việc nhà máy phải chạy không tải hay khởi ñộng/ngừng, tăng/giảm công suất liên tục ñược hạn chế, dẫn ñến hiệu toàn hệ thống ñược nâng lên rõ rệt Giảm ñược lượng khí phát thải thay cho nguồn ñiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch Kích thích phát triển nguồn lượng tái tạo Làm ña dạng loại nguồn hệ thống 2.7.2 Đặc ñiểm sử dụng thủy ñiện tích Header Page of 126 13 14 2.7.2.1 Điều chỉnh linh hoạt lưới Là giải pháp cho hiệu suất lưu trữ lượng lớn ñáp ứng nhanh phụ tải thay ñổi NMTĐTN ñược sử dụng hiệu ñể ñiều chỉnh tần số ñiện áp HTĐ 2.7.2.2 Dịch vụ phụ trợ - Điều chỉnh ñiện áp hệ thống - Điều chỉnh tần số hệ thống - Dự phòng quay - Khởi ñộng ñen 2.7.2.3 Điều chỉnh biểu ñồ phụ tải Nhà máy thủy ñiện tích vận hành chế ñộ tích thời ñiểm phụ tải thấp vào ban ñêm Vì ñiều chỉnh ñược biểu ñồ phụ tải phẳng hơn, giảm khoảng cách nhu cầu cao ñiểm thấp ñiểm 2.7.2.4 Tăng hiệu hệ thống Thủy ñiện tích làm tăng lợi nhuận cho chủ sở hữu tham gia thị trường ñiện Với hiệu suất xấp xỉ 80%, nhà máy thủy ñiện tích có hiệu suất cao hệ thống ñiện so sánh với loại nhà máy khác Thân thiện với môi trường giảm ñược lượng khí phát thải vào hệ thống sử dụng nguồn lượng hóa thạch ñể ñáp ứng phụ tải 2.8 Kết luận Qua trình tìm hiểu thủy ñiện tích công nghệ nhà máy tích lợi ích mà TĐTN mang lại, sau ñây số nhận xét công nghệ thủy ñiện tích năng: - Nhà máy thủy ñiện tích ñã ñược nghiên cứu sử dụng rông rãi giới Là loại công nghệ tích có nhiều ưu ñiểm so với dạng công nghệ tích khác học, hóa học… Công suất nhà máy tích thường lớn nhiều so với loại công nghệ tích khác nên ảnh hưởng ñáng kể ñến hệ thống - Hiện nước ta ñã chuẩn bị xây dựng số nhà máy thủy ñiện tích miền, gần trung tâm nhiệt ñiện nhà máy ñiện hạt nhân ñể nâng cao hiệu vận hành hệ thống - Thủy ñiện tích có cấu tạo gần giống với nhà máy thủy ñiện truyền thống, vận hành ñơn giản, hiệu suất cao Công nghệ thủy ñiện tích ñược cải tiến ñể nâng cao hiệu công nghệ - Ưu ñiểm thủy ñiện tích ña dạng, góp phần vào làm ổn ñịnh hệ thống mặt kỹ thuật dự phòng quay, ñiều chỉnh ñược ñiện áp tần số có khả khởi ñộng ñen hệ thống bị cố nặng - Thủy ñiện tích làm việc hệ thống nâng cao hiệu kinh tế toàn hệ thống tận dụng ñược giá ñiện giá rẽ ñể vận hành chế ñộ bơm vận hành chế ñộ phát (phủ ñỉnh phụ tải) ñể thay cho nguồn nhiệt ñiện dầu - Kích thích phát triển nguồn lượng tái tạo, giảm lượng khí phát thải làm giảm hiệu ứng nhà kính, thân thiện với môi trường Footer Page of 126 Chương 3- TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 3.1 Đặt vấn ñề Nhà máy thủy ñiện tích làm việc hệ thống ñiện ñể góp phần nâng cao hiệu vận hành hệ thống Để phân tích vấn ñề này, luận văn sử dụng sơ ñồ IEEE 14 nút ñể khảo sát Header Page of 126 15 16 3.2 Chọn sơ ñồ tính toán Để phân tích ñánh giá hiệu thủy ñiện tích ñối với hệ thống ñiện, tác giả sử dụng sơ ñồ IEEE 14 nút ñể khảo sát Sơ ñồ sợi IEEE 14 nút theo tiêu chuẩn ñược trình bày hình Sơ ñồ bao gồm nhà máy ñiện, 11 phụ tải, máy biến áp cuộn dây, máy biến áp cuộn dây ñường dây liên kết thành mạch vòng Luận văn giả thiết thông số phần tử sơ ñồ ñể phân tích hiệu thủy ñiện tích làm việc hệ thống 3.2.1 Giả thiết sơ ñồ IEEE 14 nút 3.2.3 Giả thiết thông số máy biến áp 3.2.4 Giả thiết thông số máy phát 3.2.5 Giả thiết thông số phụ tải 3.2.6 Giả thiết chi phí sản suất ñiện Nhà máy ñiện STT Loại nhà Chi phí Nhiên máy ñiện cố ñịnh liệu Thủy ñiện Chi phí Tổng chi QLVH phí 3,7 3,5 0,2 Nhiệt ñiện than 2,8 0,2 Nhiệt ñiện dầu 1,6 22,5 0,16 24,26 TĐ tích 8,02 3.3 Tính toán chế ñộ xác lập hệ thống ñiện thủy ñiện tích 3.3.1 Chế ñộ phụ tải cực tiểu 3.3.2 Chế ñộ phụ tải trung bình 3.3.3 Chế ñộ phụ tải cực ñại 3.4 Tính toán chi phí sản suất ñiện chế ñộ phụ tải thủy ñiện tích 3.4.1 Chế ñộ phụ tải cực tiểu 3.4.2 Chế ñộ phụ tải trung bình Footer Page of 126 3.4.3 Chế ñộ phụ tải cực ñại 3.4.4 Tổng chi phí phát ñiện ngày theo biểu ñồ phụ tải STT Chế ñộ phụ tải Số Chi phí Thành tiền (10 ñ) (103ñ) Cực tiểu 523250 3662750 Trung bình 10 1065750 10657500 Cực ñại 1158850 8111950 Tổng 22432200 3.5 Tính toán chế ñộ xác lập Hệ thống ñiện có nhà máy thủy ñiện tích 3.5.1 Nhà máy thủy ñiện tích Giả thiết công suất lắp ñặt là: 110MW Giả thiết lưu lượng bơm cột nước tính toán là: 38m3/s Cột nước tính toán là: 315 m Công suất nhận chế ñộ bơm là: Pp = (9,81 x Qp x H)/η (kW) Trong ñó: Qp = 38m3/s; H = 315 m η = 0,85 hiệu suất tổ máy chế ñộ bơm Vậy công suất nhận ñể vận hành chế ñộ bơm là: Pp = (9,81 x 38 x 315)/0,85 ≈ 138 MW 3.5.2 Chế ñộ phụ tải cực tiểu 3.5.3 Chế ñộ phụ tải trung bình 3.5.4 Chế ñộ phụ tải cực ñại 3.6 Tính toán chi phí sản suất ñiện chế ñộ phụ tải có thủy ñiện tích 3.6.1 Chế ñộ phụ tải cực tiểu 3.6.2 Chế ñộ phụ tải trung bình 3.6.3 Chế ñộ phụ tải cực ñại Header Page of 126 17 18 3.6.4 Tổng chi phí phát ñiện ngày theo biểu ñồ phụ tải Sau tính toán chi phí sản suất ñiện chế ñộ phụ tải, tổng chi phí ngày ñược trình bày theo bảng ñây: STT Chế ñộ phụ tải Chi phí Số Thành tiền (10 ñ) (103ñ) 3.8 Tính hiệu kinh tế thủy ñiện tích 3.8.1 Giả thiết liệu ñầu vào 3.8.2 Chi phí vận hành nhà máy chế ñộ bơm ngày 3.8.3 Tổng giá trị bán ñiện chế ñộ phát ngày 3.8.4 Lợi nhuận chênh lệch chế ñộ 3.8.5 Lợi nhuận năm 3.8.6 Thời gian thu hồi vốn 3.8.7 Bảng tổng hợp tiêu Cực tiểu 497.250 3.480.750 Trung bình 10 1.065.750 10.657.500 Cực ñại 813.250 5.692.750 STT 19.831.000 Tổng 3.7 Nhận xét 3.7.1 Biểu ñồ phụ tải ngày Khi chưa có thủy ñiện tích biểu bồ phụ tải ngày có biến ñộng lớn, nhấp nhô không phẳng Khi có thủy ñiện tích biểu ñồ phụ tải phẳng NMTĐTN tham gia vào hệ thống chế bơm phụ tải hệ thống cực tiểu, làm tăng công suất phụ tải chế ñộ 3.7.2 So sánh chi phí vận hành hệ thống hai trường hợp Hệ thống STT Chi phí (103ñ)/ngày Không có thủy ñiện tích 22.432.200 Có thủy ñiện tích 19.831.000 Chênh lệch 2.601.200 Qua bảng ta thấy chi phí sản suất ñiện hệ thống ngày có thủy ñiện tích tham gia thấp chi phí sản suất ñiện thủy ñiện tích tham gia 2.601.200 x 103ñ/ngày Như hiệu vận hành hệ thống ñược nâng lên rõ rệt Footer Page of 126 Các tiêu Chi phí vận hành nhà máy chế ñộ bơm ngày Tổng giá trị bán ñiện chế ñộ phát ngày Lợi nhuận chênh lệch chế ñộ ngày Giá trị Đơn vị Ghi 40.572 USD 61.600 USD 21.028 USD Lợi nhuận năm 7.675.220 USD Thời gian thu hồi vốn 9,28 Năm 3.9- Kết luận Sau sử dụng chương trình tính toán chế ñộ xác lập hệ thống chế ñộ phụ tải hai trường hợp có thủy ñiện tích thủy ñiện tích phân tích hiệu kinh tế, luận văn có vài nhận xét sau: - Khi thủy ñiện tích làm việc hệ thống chế ñộ phát hiệu kinh tế cao thay ñược nguồn nhiệt ñiện dầu phủ ñỉnh hệ thống Cụ thể chi phí hệ thống giảm ñược 2.601.200 x 103ñ/ngày - Khi thủy ñiện tích làm việc hệ thống chế ñộ tích ñã cải thiện ñược hiệu suất làm việc nhà máy nhiệt ñiện, nâng cao hiệu kinh tế cho toàn hệ thống Header Page 10 of 126 19 20 - Vốn ñầu tư xây dựng tính $/kW tương ñối thấp so với nguồn ñiện khác kích thích ñơn vị ngành ñầu tư vào loại hình Hơn nữa, tổ máy tích tham gia thị trường phát ñiện cạnh tranh hiệu ñối với thân nhà máy lớn giá ñiện vào thấp ñiểm cao ñiểm chênh lệch nhiều Nhiệm vụ chủ yếu thủy ñiện tích A Vương phát ñiện phủ ñỉnh hệ thống, ñồng thời góp phần làm phẳng biểu ñồ phụ tải hệ thống khu vực miền quốc gia Công suất phát dự kiến nhà máy 1050MW với số phủ ñỉnh hàng ngày 4.3 Sơ ñồ số liệu tính toán Sơ ñồ tính toán ñược lấy theo tổng sơ ñồ VII thông số kèm theo 4.4 Phân tích chế ñộ vận hành Hệ thống ñiện Việt Nam chưa có thủy ñiện tích 4.4.1 Chế ñộ vận hành bình thường với phụ tải cực ñại 4.4.2 Chế ñộ vận hành bình thường với phụ tải cực tiểu 4.4.3 Chế ñộ vận hành cố chế ñộ phụ tải cực ñại 4.4.3.1 Sự cố mạch ñường dây 4.4.3.2 Sự cố nguồn 4.5 Phân tích chế ñộ vận hành Hệ thống ñiện Việt Nam có thủy ñiện tích 4.5.1 Chế ñộ vận hành bình thường với phụ tải cực ñại 4.5.2 Chế ñộ vận hành bình thường với phụ tải cực tiểu 4.5.3 Chế ñộ vận hành cố chế ñộ phụ tải cực ñại 4.5.3.1 Sự cố mạch ñường dây 4.5.3.2 Sự cố nguồn 4.6 Phân tích hiệu mặt kỹ thuật Thủy ñiện tích ñối với hệ thống 4.6.1 Chế ñộ vận hành bình thường 4.6.1.1 Tổn thất hệ thống Chương 4- PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG A VƯƠNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 4.1 Đặt vấn ñề Để hạn chế công suất truyền tải hai miền Nam-Bắc, việc xây dựng Nhà máy thủy ñiện tích ñể ñáp ứng phụ tải giảm tổn thất truyền tải hai miền cần thiết Trước vấn ñề nêu trên, Luận văn thực tính toán, phân tích chế ñộ xác lập lưới ñiện truyền tải 500kV giai ñoạn 2020 chưa có thủy ñiện tích A Vương có thủy ñiện tích A Vương chế ñộ phụ tải ñể ñánh giá hiệu vận hành HTĐ Ngoài luận văn thực tính toán tổn thất công suất, ñiện áp nút ñể làm tiêu chí ñánh giá bổ sung Các tiêu chí giúp cho việc ñánh giá hiệu vận hành hệ thống ñiện 500kV toàn diện 4.2 Giới thiệu Nhà máy thủy ñiện tích A Vương Công trình thủy ñiện Tích A Vương công trình thủy ñiện loại Tích năng, lượng ñược tạo từ bơm nước hồ A Vương lên hồ nhân tạo (Hồ trên) với dung tích khoảng 4,5 triệu m3 Nhà máy thủy ñiện tích A Vương ñược phát lên HTĐ quốc gia cấp ñiện áp 500kV thông qua trạm biến áp 500kV Thạnh Mỹ Footer Page 10 of 126 Không có thủy ñiện tích Phụ tải cực tiểu Phụ tải cực ñại Có thủy ñiện tích Phụ tải cực Phụ tải cực ñại (MW) (MW) tiểu (MW) (MW) 223,69 495,65 240,12 497,06 Header Page 11 of 126 21 22 Chênh lệch tổn thất công suất hai chế ñộ phụ tải có thủy ñiện tích A Vương: - Chế ñộ phụ tải cực tiểu: 240,12MW - 223,69MW = 16,43 MW - Chế ñộ phụ tải cực ñại: 497,06MW - 495,65MW = 1,41 MW Ta thấy chế ñộ phụ tải cực tiểu có thủy ñiện tích A Vương tổn thất hệ thống cao 16,43 MW so với thủy ñiện tích A Vương Còn chế phụ tải cực ñại tổn thất hệ thống cao 1,41 MW so với TĐ tích Như có nhà máy thủy ñiện A Vương tham gia vận hành tổn thất hệ thống có tăng không ñáng kể 4.6.1.2 Điện áp Ta có bảng tổng hợp giá trị ñiện áp nút ñiển hình trường hợp sau: Điện áp cực ñại Điện áp cực STT Trường hợp (kV) tiểu (kV) Phụ tải cực ñại Nút Mông Dương Nút Mỹ Phước TĐTN 518,16 485,7 Phụ tải cực tiểu Nút Vân Phong Nút Lai Châu TĐTN 532,28 498,63 Phụ tải cực ñại Nút Mông Dương Nút Mỹ Phước 518,36 480,57 có TĐTN Phụ tải cực tiểu có TĐTN Nút Bắc Ái Nút Đà Nẵng 539,32 497,45 Qua bảng tổng hợp ta thấy có thủy ñiện tích A Vương tham gia vào hệ thống ñiện áp cực ñại cực tiểu nút 500kV hệ thống có thay ñổi nằm giới hạn cho phép vận hành hệ thống vận hành ổn ñịnh trường hợp 4.6.2 Chế ñộ vận hành cố Footer Page 11 of 126 STT Trường hợp Tổn thất hệ thống Điện áp MIN hệ (MW) thống (kV) Không có Có Không có Có TĐTN TĐTN TĐTN TĐTN Sự cố 567,14 531,16 470,8 473,1 ñường dây NM Long Phú 627,33 541,91 480,53 485,89 phát 360 MW NM Nam Định 520,30 487,14 485,70 489,2 phát 360 MW Giá trị tổn thất chênh lệch tăng ba trường hợp 35,98MW (Sự cố ñường dây); 85,42MW (Nhà máy NĐ Long Phú phát 360MW); 33,16MW (Nhà máy NĐ Nam Định phát 360MW) có TĐTN A Vương tham gia hệ thống chế ñộ phát Khi hệ thống có NMTĐTN A Vương tham gia chế ñộ phát ñiện áp nút thấp (bảng trên) ñược cải thiện so với lúc hệ thống TĐTN A Vương Như ta thấy TĐTN A Vương tham gia vào hệ thống chế ñộ phát làm cho hệ thống làm việc ổn ñịnh hơn, tổn thất hệ thống giảm xảy số cố 4.7 Phân tích hiệu kinh tế hệ thống ñiện có TĐTN A Vương 4.7.1 Chi phí sản suất ñiện thủy ñiện tích 4.7.1.1 Chế ñộ phụ tải cực tiểu 4.7.1.2 Chế ñộ phụ tải cực ñại 4.7.2 Chi phí sản suất ñiện có thủy ñiện tích 4.7.2.1 Chế ñộ phụ tải cực tiểu 4.7.2.2 Chế ñộ phụ tải cực ñại 4.7.3 So sánh chi phí sản suất ñiện trường hợp(mục 4.7.1 4.7.2) Header Page 12 of 126 23 Phụ tải cực tiểu (103ñ) Phụ tải cực ñại (103ñ) Không có TĐTN Có TĐTN Không có TĐTN Có TĐTN 3.864.000 3.672.000 6.273.600 4.792.000 Chênh lệch: 192.000 Chênh lệch: 1.481.600 Chi phí sản suất ñiện chế ñộ phụ tải thấp nhiều có thủy ñiện tích thủy ñiện tích 4.7.4 Tổng chi phí phát ñiện giảm ñược ngày theo biểu ñồ phụ tải Chế ñộ Chi phí Thành tiền STT Số phụ tải (103ñ) (103ñ) Cực tiểu 192.000 1.344.000 Cực ñại 1.481.600 10.371.200 Tổng 11.715.200 4.7.5 Tổng chi phí phát ñiện giảm ñược năm theo biểu ñồ phụ tải 11.715.200 000 ñ/ngày x365 ngày = 4.276.048.000.000 ñ/năm 4.7.6 Chi phí tránh ñược trường hợp cố 4.7.6.1 Trường hợp cố ñường dây Chi phí phát ñiện ñược lấy chế ñộ phụ tải cực ñại 850ñ/1kWh ∆P không Chênh lệch Thành tiền (ñ) ∆P có TĐTN có TĐTN 531, 16 MW 567,14 MW 35,98 MW 30.583.000 4.7.6.2 Trường hợp Nhiệt ñiện Long Phú phát 360MW Chi phí phát ñiện ñược lấy chế ñộ phụ tải cực ñại 850ñ/1kWh ∆P không Chênh lệch Thành tiền (ñ) ∆P có TĐTN có TĐTN 541,91 MW 627,33 MW 85,42 MW 72.607.000 4.7.6.3 Trường hợp Nhiệt ñiện Nam Định phát 360MW Footer Page 12 of 126 24 Chi phí phát ñiện ñược lấy chế ñộ phụ tải cực ñại 850ñ/1kWh ∆P không Chênh lệch Thành tiền (ñ) ∆P có TĐTN có TĐTN 487,14 MW 520,30 MW 33,16 MW 28.186.000 4.8 Thời gian thu hồi vốn thủy ñiện tích A Vương 4.8.1 Giả thiết liệu ñầu vào 4.8.2 Chi phí vận hành nhà máy chế ñộ bơm ngày 4.8.3 Tổng giá trị bán ñiện chế ñộ phát ngày 4.8.4 Lợi nhuận chênh lệch chế ñộ 4.8.5 Lợi nhuận năm 4.8.6 Thời gian thu hồi vốn 4.8.7 Bảng tổng hợp tiêu STT Các tiêu Giá trị Đơn vị Ghi Chi phí vận hành nhà máy 343.980 USD chế ñộ bơm ngày Tổng giá trị bán ñiện chế 588.000 USD ñộ phát ngày Lợi nhuận chênh lệch 244.020 USD chế ñộ ngày Lợi nhuận năm 89.067.300 USD Thời gian thu hồi vốn 7,65 Năm 4.9 Kết luận - Nhà máy thủy ñiện tích A Vương cung cấp cho hệ thống 1050 MW ñể phủ ñỉnh phụ tải hệ thống - Khi có tham gia nhà máy thủy ñiện tích A Vương hệ thống cải thiện ñược hiệu suất làm việc nguồn nhiệt ñiện nguồn ñược vận hành với chi phí tối ưu - Việc truyền tải công suất từ Nam bắc từ Bắc vào Nam giảm ñược tổn thất truyền tải hệ thống thủy ñiện tích A vương nguồn Miền Trung Khi có nhu cầu phụ tải nguồn vận hành chế ñộ phát làm phân bố lại trào lưu công Header Page 13 of 126 25 26 suất toàn hệ thống làm giảm tốt thất truyền tải Ngoài TĐTN A Vương làm cải thiện ñiện áp hệ thống, giảm tổn thất công suất toàn hệ thống, góp phần làm cho hệ thống vận hành hiệu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình tìm hiểu phân tích ñánh giá vấn ñề liên quan ñể nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy thủy ñiện tích ñến hiệu vận hành hệ thống, luận văn có số kết luận sau: - Nhà máy thủy ñiện tích ñã ñược sử dụng rộng rãi hệ thống ñiện nhiều nước giới Là loại công nghệ tích có nhiều ưu ñiểm so với dạng công nghệ tích khác công suất nhà máy lớn tính vận hành linh hoạt loại nhà máy - Thủy ñiện tích có cấu tạo gần giống với nhà máy thủy ñiện truyền thống, vận hành ñơn giản, hiệu suất cao - Khi thủy ñiện tích làm việc hệ thống hiệu kinh tế toàn hệ thống ñược nâng lên lý sau: + Thay ñược nguồn nhiệt ñiện dầu phủ ñỉnh phụ tải hệ thống chế ñộ cực ñại + Nâng cao hiệu suất làm việc nhà máy nhiệt ñiện lúc tổ máy ñược huy ñộng với Pkt chi phí sản suất ñiện tổ nhiệt ñiện tối ưu + Huy ñộng tối ña nhà máy thủy ñiện mùa lũ ñể tránh xả tràn + Góp phần vào làm ổn ñịnh hệ thống ñiều chỉnh ñược ñiện áp tần số hệ thống dịch vụ phụ trợ mà thủy ñiện tích ñem lại - Khi thủy ñiện tích làm việc hệ thống hiệu kinh tế thân nhà máy ñược nâng cao sử dụng ñiện giá rẽ chế ñộ phụ tải cực tiểu ñể vận hành chế ñộ tích phát ñiện phủ ñỉnh phụ tải chế ñộ phụ tải cực ñại với giá cao Hai giá ñiện chênh lệch lớn ñiều ñã làm tăng tính hiệu kinh tế cho thân Nhà máy thủy ñiện tích - Nhà máy thủy ñiện tích A Vương ñược xây dựng cung cấp cho hệ thống 1050 MW ñể phủ ñỉnh phụ tải hệ thống vào cao ñiểm Là nguồn linh hoạt ñáp ứng ñược yêu cầu hệ thống - Khi có tham gia nhà máy thủy ñiện tích A Vương việc truyền tải công suất từ Nam bắc từ Bắc vào Nam hiệu giảm ñược tổn thất truyền tải hệ thống Hơn nữa, góp phần làm tăng ổn ñịnh cho toàn hệ thống làm phẳng biều ñồ phụ tải ngày làm giảm chi phí vận hành toàn hệ thống - Ngoài luận văn hạn chế số liệu ñược sử dụng luận văn ñược lấy theo Quy hoạch ñiện VII số liệu mang tính dự báo Hơn nửa, tác giả giả thiết giá ñiện nguồn ñiện giống ñể tính toán Nhưng thực tế chi phí sản suất ñiện hệ thống tổng hợp chi phí sản suất ñiện loại hình nguồn có nhiều yếu tố khác tác ñộng Mỗi loại hình nguồn có chi phí sản suất ñiện khác nội loại hình ñó chi phí sản suất Nhà máy ñã khác Kiến nghị Để hệ thống ñiện vận hành tối ưu cần xây dựng nhà máy thủy ñiện tích Miền theo “Quy hoạch ñiện VII” Ngoài Chính phủ EVN cần xem xét phê duyệt bổ sung vào Quy hoạch nhà máy thủy ñiện tích mà có ưu ñiểm suất ñầu tư thấp vị trí xây dựng thuận lợi ñể kích thích nhà ñầu tư ngành xây dựng Khi ñó tổn thất công suất truyền tải giảm ñi nhiều nâng cao hiệu kinh tế toàn hệ thống Footer Page 13 of 126  ... hưởng Nhà máy thủy ñiện tích ñến hiệu vận hành Hệ thống ñiện Mục ñích nghiên cứu Nghiên cứu ñánh giá ảnh hưởng Nhà máy thủy ñiện tích ñến hiệu vận hành Hệ thống ñiện Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên. .. quan hệ thống ñiện Việt Nam chi phí loại nguồn hệ thống ñiện Chương Nhà máy thủy ñiện tích Chương Tính toán phân tích vai trò Nhà máy thủy ñiện tích Hệ thống ñiện Chương Phân tích hiệu Nhà máy thủy. .. thiết ñể vận hành Nhà máy thủy ñiện tích chế ñộ tích Khi ñến cao ñiểm Nhà máy thủy ñiện tích ñược huy ñộng ñể ñáp ứng hệ thống Đối với Nhà máy Nhiệt ñiện, ñể vận hành kinh tế phải vận hành với