Các trạm thuỷ điện có đường dẫn áp lực dài có đặc điểm là khi làm việc với công suất tối đa thì tổn thất thuỷ lực trong đường hầm dẫn nước khá lớn làm giảm hiệu quả dùng nước phát điện, đặc biệt là vào thời kỳ kiệt nước. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề này, mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết Nghiên cứu chế độ vận hành có lợi của các trạm thuỷ điện có đường dẫn nước áp lực dài. Hy vọng nội dung bài viết là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
NGHIÊN CứU CHế Độ VậN HàNH Có LợI CủA CáC TRạM THUỷ ĐIệN Có ĐƯờNG DẫN NƯớC áP LựC DàI TS Nguyễn Văn Sơn Bộ Môn Thủy điện NLTT - Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Các trạm thuỷ điện có đường dẫn áp lực dài có đặc điểm làm việc với công suất tối đa tổn thất thuỷ lực đường hầm dẫn nước lớn làm giảm hiệu dùng nước phát điện, đặc biệt vào thời kỳ kiệt nước Mục tiêu nghiên cứu xuất phát từ đặc điểm công trình đặc tính hiệu suất thiết bị trạm thuỷ điện, thơng qua phân tích tính tốn xây dựng mơ hình mơ để tìm chế độ vận hành đảm bảo mục tiêu nâng cao hiệu suất tuốc bin, giảm tổn thất thuỷ lực hệ thống cơng trình dẫn nước đảm bảo tăng sản lượng phát điện vào cao điểm, nhằm tăng hiệu tài cho chủ đầu tư giảm căng thẳng vào cao điểm cho hệ thống điện giảm chi phí lắp máy cho hệ thống điện Từ khố: Trạm thuỷ điện; Đường dẫn có áp; Tổn thất thuỷ lực; Điều tiết dòng chảy; Hiệu suất tuốc bin; Biểu đồ phụ tải ĐẶT VẤN ĐỀ TTĐ đường dẫn có tuyến nhà máy lùi xa hạ lưu so với tuyến đập nhằm khai thác cột nước địa hình sau tuyến đập Đặc điểm chung TTĐ kiểu hồ chứa nhỏ, khả điều tiết dòng chảy hồ khơng lớn Bên cạnh đó, trường hợp điều kiện thuận lợi xây dựng TTĐ đường dẫn có hồ chứa lớn, tỷ lệ cột nước tạo đập so với cột nước tạo đường dẫn nhỏ Các TTĐ loại có đường dẫn dài tổn thất cột nước lớn tuyến lượng lớn, chiếm tới khoảng (5÷15)% cột nước tĩnh lớn Do hiệu suất TTĐ phụ thuộc hiệu suất thiết bị nhà máy mà phụ thuộc lớn vào tổn thất cột nước tuyến lượng Trong tình hình thời tiết diễn biến thất thường, việc đưa chế độ vận hành hợp lý để khai thác có hiệu TTĐ cần thiết Với thiết bị sẵn có, với phương án vận hành hợp lý nâng cao hiệu khai thác nguồn nước để phát điện có ý nghĩa thực tiễn Hiện có nhiều phương pháp điều hành hồ chứa, dùng BIỂU ĐỒ ĐIỀU PHỐI 122 sử dụng phổ biến, phương pháp hiệu TTĐ kiểu đập TTĐ có đường dẫn nước ngắn Với TTĐ đường dẫn có đường dẫn áp lực dài, nguồn nước hạn chế, tập trung phát điện với công suất tối đa vào cao điểm, tổn thất thuỷ lực đường hầm lớn, nên làm giảm hiểu sử dụng nước để phát điện Do nghiên cứu xây dựng chế độ vận hành, phân phối lại công suất phát điện hợp lý TTĐ có đường dẫn áp lực dài để nâng cao hiệu sử dụng nước phát PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHÂN PHỐI LẠI LƯU LƯỢNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN Bước 1: Căn vào khả điều tiết hồ chứa, dự báo thuỷ văn biểu đồ điều phối, tiến hành tính tốn điều tiết dòng chảy dài hạn, phân phối lượng nước phát điện cho ngày Bước 2: Từ kết tính tốn phân phối lượng nước phát điện cho ngày, ta tiến hành phân phối lại dòng chảy cho ngày theo khoảng thời gian (Giờ cao điểm, thấp điểm, yêu cầu dùng điện trung bình) Để giảm căng thẳng thiếu điện vào cao điểm, nên lượng nước phân phối theo nguyên tắc ưu tiên từ cao điểm đến yêu cầu điện trung bình cuối lượng nước dư phân phối cho thấp điểm Bước 3: Căn vào đặc tính thiết bị mức độ tổn thất thuỷ lực đường hầm ta tính tốn phân phối lại lượng nước thời điểm, số phát điện, công suất phát số lượng tổ máy tham gia phát điện với hàm mục tiêu lượng nước xác định trước không đổi, cho sản lượng điện lớn KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHO TTĐ ZA HUNG TTĐ Za Hung có tổ máy cơng suất 2x15MW; cột nước làm việc từ 70-80mét; đường dẫn nước dài 4km, tổn thất thuỷ lực đường hầm dẫn nước có áp lớn, phát cơng suất lắp máy tổn thất thuỷ lực khoảng 10% Đường đặc tính vận hành TTĐ Za Hung thể hình hình Hình 2: Đường đặc tính vận hành TTĐ xét đến tổn thất tròng đường hầm Kết tính tốn cho trường hợp: Trường hợp 1: tính thuỷ bình thường, thực điều tiết dòng chảy dài hạn phân phối lượng nước cho ngày, mỗ ngày phát công suất tối đa vào cao điểm (E1) hết lượng nước phân phối, nước tiếp tục phát hết cơng suất vào trung bình điểm (E2), lượng nước lại phát vào thấp điểm (E3) Trường hợp 2: Phân phối sử dụng nước theo bước phương pháp nêu mục Hình 1: Đường đặc tính cơng tác TTĐ Bảng1: Kết tính toán thuỷ cho trường hợp PA TH1 TH2 E1 10 kWh 58.09 58.55 E2 10 kWh 47.79 48.41 Với kết tính tốn ta thấy, tính tốn xác định chế độ vận hành hợp lý nâng cao sản lượng điện trạm thuỷ điện có đường dẫn dài, tổn thất thuỷ lực lớn (tính tốn cho TTĐ có tổn thất thuỷ lực khoảng10% cột nước) lên 1,1% Đây số khơng nhỏ Chúng tơi tiến hành nghiên cứu tính toán E3 10 kWh 13.49 13.74 E 10 kWh 119.37 120.69 Chênh lệch dE(%) 1.10 tương tự cho số trạm thuỷ điện có đường đẫn áp lực dài khác nhau, có tỷ lệ tổn thất thuỷ lực cột nước tử 5% đến 20% Kết tính tốn cho thấy tính tốn tối ưu vận hành trạm thuỷ điện theo phương pháp nêu nâng cao sản lượng điện từ 0,5% đến 3% (Hình 3), đem lại hiệu kinh tế lớn Từ ta thấy rằng, TTĐ có đường dẫn dài 123 không nên phát công suất tối đa, lượng nước đến hạn chế Đối với trạm thuỷ điện nên phát công suất tối đa điều kiện thuỷ văn dồi dào, để tận dụng nước thừa Hình 3: Tương quan chênh lệch điện lượng mức độ tổn thất thuỷ lực đường hầm dẫn nước KẾT LUẬN Kết nghiên cứu cho thấy rằng, với trạm thuỷ điện có đường dẫn dài, tổn thất thuỷ lực lớn có chế độ vận hành hợp lý hạn chế tổn thất nâng cao sản lượng điện Kết nghiên cứu có ý nghĩa khoa học thực tiễn, đem lại hiệu kinh tế định Kết nghiên cứu chưa xét đến yêu cầu dùng nước hạ lưu lợi dụng tổng hợp nguồn nước, nghiên cứu tổng hợp vấn đề nghiên cứu có ý nghĩa Kết nghiên cứu phù hợp áp dụng cho trạm thuỷ điện vừa nhỏ, ảnh hưởng đến mơi trường Tài liệu tham khảo Cơng trình trạm nhà máy thuỷ điện, Bộ môn Thuỷ điện - ĐHTL Tua bin thuỷ lực - Bộ môn Thuỷ điện ĐHTL Chế độ chuyển tiếp đường dẫn có áp tổ máy Thuỷ điện - Tuyển tập cơng trình khoa họcHội nghị học toàn quốc lần thứ Tác giả Hồ Sĩ Dự (Quyển học chất lỏng, chất khí 1993.) Ứng dụng phương pháp Nuitơn - Rafson để giải tốn biên q trình chuyển tiếp tổ máy Thuỷ điện Tác giả Hồ Sĩ Dự (Nội san khoa học Đại học Thuỷ lợi tháng năm 1995) Báo cáo khoa học “Tính tốn áp lực nước va phương pháp lặp” Tác giả - Nguyễn Văn Sơn, Báo cáo khoa học trẻ toàn quốc - 1995 Báo cáo khoa học “Xây dựng Mơ hình tốn tính tốn chế độ khơng ổn định tuyến lượng trạm thuỷ điện tính tốn điều chỉnh Tổ Máy thuỷ điện ” Tác giả - Nguyễn Văn Sơn, Hội nghị khoa học thuỷ lợi 20 năm đổi mới, 2005 Abstract STUDY OPERATING MODES OF LONG PENSTOCK HYDROPOWERS HYDROELECTRIC AND RENEWABLE SUBJECT Dr Nguyen Van Son The particular traits of long penstock hydropowers are quite much hydraulic losses when operator with maximum capacity that reduces water use efficiency in electricity generation, especially in water scarce period The object of study is from the project characteristic and performance characteristic of the hydropower equipments; through analytical modeling calculations to simulate the operating modes to ensure the goal of improving turbine efficiency, reducing hydraulic losses in the system of water conduct constructions, while ensuring increased output electricity generation at peak hours, to increase financial performance for investors and reduce stress during peak hours for electric system will reduce costs of machine installation for electricity system Keyword: Hydropower, penstock, hydraulic losses, flow regulate, turbine efficiency, charge graph 124 ... cho số trạm thuỷ điện có đường đẫn áp lực dài khác nhau, có tỷ lệ tổn thất thuỷ lực cột nước tử 5% đến 20% Kết tính tốn cho thấy tính toán tối ưu vận hành trạm thuỷ điện theo phương pháp nêu... Tài liệu tham khảo Cơng trình trạm nhà máy thuỷ điện, Bộ mơn Thuỷ điện - ĐHTL Tua bin thuỷ lực - Bộ môn Thuỷ điện ĐHTL Chế độ chuyển tiếp đường dẫn có áp tổ máy Thuỷ điện - Tuyển tập cơng trình... kiện thuỷ văn dồi dào, để tận dụng nước thừa Hình 3: Tương quan chênh lệch điện lượng mức độ tổn thất thuỷ lực đường hầm dẫn nước KẾT LUẬN Kết nghiên cứu cho thấy rằng, với trạm thuỷ điện có đường