Nghiên cứu đề xuất phương án vận hành tối ưu hồ chứa cho nhà máy thủy điện đồng nai 3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯƠNG HUY TƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU HỒ CHỨA CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trương Huy Tường TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU HỒ CHỨA CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Học viên: Trương Huy Tường - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 - Khóa: K33 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Hệ thống điện Việt Nam gồm nhà máy điện, lưới điện, hộ tiêu thụ điện liên kết với thành hệ thống để thực bốn trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Trong Hệ thống điện Việt Nam, nguồn điện cung cấp cho phụ tải lấy từ nhà máy nhiệt điện thủy điện Để đáp ứng nhu cầu phụ tải, việc đầu tư xây dựng nhà máy điện nhà máy điện sẳn có cần phải vận hành hợp lý để vừa đem lại hiệu kinh tế cao cho nhà máy vừa góp phần nâng cao sản lượng điện đóng góp vào hệ thống điện quốc gia Đối với nhà máy thủy điện, việc tính tốn vận hành tối ưu hồ chứa có ý nghĩa vô quan trọng Trong luận văn, phương án vận hành tối ưu hồ chứa cho Nhà máy thủy điện Đồng Nai tính tốn đề xuất Kết tính tốn mang lại hiệu kinh tế cao cho Nhà máy đồng thời góp phần nâng cao sản lượng điện đóng góp vào Hệ thống điện Việt Nam Từ khóa – Nhà máy thủy điện Đồng Nai 3; vận hành hồ chứa; Hệ thống điện Việt Nam; điều tiết hồ chứa; điều tiết dài hạn RESEARCH ON OPTIMAL RESERVOIR OPERATION FOR DONG NAI HYDROELECTRIC POWER PLANT Abstract - Vietnam Power System consists of power plants, power grids, and power consumers that are linked together into a system for the production, transmission, distribution and consumption of electricity In the system, the main source of power for loads is from thermoelectric and hydroelectric power plants In order to meet the electricity demand, in addition to investing in the construction of new power plants, existing power plants need to be operated properly to both bring high economic efficiency for the plants and contribute more electricity to the national grid For hydropower plants, optimally calculating reservoir operation is of paramount importance In the thesis, the optimal plan for reservoir operation for Dong Nai Hydropower Plant is calculated and proposed Calculation results bring high economic efficiency to the Plant as well as contribute to raising power output for the Vietnam Power System Key words - Dong Nai Hydropower Plant; reservoir operation; Vietnam Power System; reservoir regulation; long-term regulation MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn .2 Bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI .4 1.1 VỊ TRÍ CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.2 NHIỆM VỤ CƠNG TRÌNH .4 1.3 ĐẶC ĐIỂM CƠNG TRÌNH [2] .4 1.3.1 Hồ chứa 1.3.2 Đập dâng 1.3.3 Đập tràn 1.3.4 Kênh dẫn cửa lấy nước .6 1.3.5 Đường hầm áp lực 1.3.6 Đường ống áp lực 1.3.7 Nhà máy thủy điện 1.3.8 Trạm phân phối 220 kV 1.4 THÔNG SỐ KỸ THUẬT NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI [3] 1.4.1 Thủy văn 1.4.2 Hồ chứa 1.4.3 Đập dâng (chính) 1.4.4 Đập tràn 1.4.5 Cửa nhận nước 1.4.6 Đường hầm áp lực 1.4.7 Đường ống áp lực 1.4.8 Nhà máy thủy điện 10 1.4.9 Kênh xả 10 1.5 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH NHÀ MÁY [3] 10 1.5.1 Ưu điểm: .11 1.5.2 Nhược điểm: 11 1.6 ĐẶC ĐIỂM VẬN HÀNH NHÀ MÁY 11 1.6.1 Vận hành theo đặc tính tuabin 11 1.6.2 Quan hệ mực nước (Z), diện tích (F) dung tích hồ chứa (V) Nhà máy thủy điện Đồng Nai [2] .23 1.6.3 Vận hành theo biểu đồ đặc tính hồ chứa .24 1.6.4 Vận hành hồ chứa Đồng Nai mùa cạn [1] 25 1.6.5 Vận hành điều tiết lũ [1] .26 1.7 KẾT QUẢ SỐ LIỆU VẬN HÀNH TRONG QUÁ KHỨ 32 1.8 KẾT LUẬN 33 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT DỊNG CHẢY ĐỂ VẬN HÀNH TỐI ƯU HỒ CHỨA CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 34 2.1 ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA 34 2.1.1 Nhu cầu công suất nhà máy thuỷ điện [4] 34 2.1.2 Phân loại điều tiết [4] 34 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ VẬN HÀNH TỐI ƯU HỒ CHỨA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 37 2.2.1 Phương pháp số [4] .37 2.2.2 Phương pháp tính tốn vận hành theo đặc tính hồ chứa .44 2.2.3 Phương pháp đồ thị [4] 46 2.3 KẾT LUẬN 53 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU HỒ CHỨA CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 54 3.1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG LUỸ TÍCH NƯỚC VỀ CHO CÁC NĂM ĐIỂN HÌNH VÀ THU THẬP SỐ LIỆU TRONG QUÁ KHỨ 54 3.1.1 Cơ sở vận hành hồ chứa nhà máy thủy điện 54 3.1.2 Xây dựng đường cong luỹ tích nước hồ năm nước kiệt 55 3.1.4 Xây dựng đường cong luỹ tích nước năm nhiều nước 58 3.2 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ VẬN HÀNH THỰC TẾ CỦA NHÀ MÁY 59 3.2.1 Đặc tính vận hành năm nước kiệt 59 3.2.2 Đặc tính vận hành thực tế năm nước trung bình 62 3.2.3 Đặc tính vận hành năm nhiều nước 64 3.3 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH VẬN HÀNH HIỆU QUẢ CHO NHÀ MÁY .66 3.3.1 Đặc tính vận hành hiệu năm nước kiệt 66 3.3.2 Đặc tính vận hành hiệu năm nước trung bình 69 3.3.3 Đặc tính vận hành hiệu năm nhiều nước 71 3.4 KẾT LUẬN 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .76 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 2.1 Bảng quy định thống kê lưu lượng nước 49 2.2 Bảng tính tốn luỹ tích nước hệ toạ độ xiên 49 3.1 Bảng tóm tắt số liệu tính tốn luỹ tích nước hồ năm nước kiệt 56 3.2 Bảng tóm tắt tính tốn luỹ tích nước hồ năm nước trung bình 57 3.3 Bảng tóm tắt tính tốn luỹ tích nước hồ năm nhiều nước 58 3.4 Bảng tóm tắt số liệu tính tốn đường cong vận hành thực tế 60 3.5 Bảng tóm tắt giá trị tính tốn lượng nước vận hành thực tế năm nước trung bình 63 3.6 Bảng tóm tắt luỹ tích lưu lượng chạy máy thực tế năm nhiều nước 65 3.7 Bảng tóm tắt số liệu tính tốn luỹ tích nước chạy máy tối ưu 67 3.8 Bảng tóm tắt lưu lượng luỹ tích vận hành hiệu sản lượng điện 70 3.9 Bảng tóm tắt tính tốn luỹ tích nước vận hành hiệu năm nhiều nước 72 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 Tên hình Tổng quan tồn cơng trình thủy điện Đồng Nai Hồ chứa đập dâng Thủy điện Đồng Nai Đập tràn xả lũ Thủy điện Đồng Nai Cửa nhận nước Thủy điện Đồng Nai Nhà máy thủy điện Đồng Nai Trạm phân phối 220 kV nhà máy thủy điện Đồng Nai Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện Đồng Nai Đặc tính tua bin thủy điện Đồng Nai Biểu đồ vận hành hồ chứa thủy điện Đồng Nai Sự thay đổi lưu lượng nước công suất điện phụ tải năm (a) 2.1 ngày (b) 2.2 Biểu đồ điều tiết ngày 2.3 Biểu đồ điều tiết tuần Biểu đồ điều tiết năm NMTĐ hồ chứa đủ lớn (a) thể tích 2.4 hạn chế (b) 2.5 Minh họa phương pháp QHĐ 2.6 Minh họa phương pháp QHĐ (TT) 2.7 Đường đặc tính hồ chứa Đường cong luỹ tích hệ toạ độ vng góc (a), hệ toạ độ xiên 2.8 (b) Độ dốc tiếp tuyến với đường cong luỹ tích (a) biểu đồ tỉ lệ xích 2.9 hình tia (b) Xây dựng đường cong lũy tích theo chuỗi lưu lượng nước, vẽ theo 2.10 số liệu lưu lượng nước trung bình tháng, cho bảng chuỗi thủy văn năm 2.11 Xây dựng đường cong lũy tích lưu lượng nước điều tiết tối ưu Kết tính tốn điều tiết dài hạn dòng chảy theo phương pháp đồ 2.12 thị 3.1 Mơ hình nhà máy thủy điện 3.2 Biểu đồ đường cong luỹ tích nước năm nước kiệt 3.3 Đường cong luỹ tích nước năm nước trung bình 2012 3.4 Đường cong luỹ tích nước năm nhiều nước 3.5 Biểu đồ đường cong vận hành thực tế năm nước kiệt 6 10 12 24 34 35 35 36 39 40 45 47 48 49 51 52 54 56 57 58 61 Số hiệu 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Tên hình Biểu đồ đường cong vận hành tối ưu năm nước trung bình Biểu đồ đường cong vận hành thực tế năm nhiều nước Đường cong đặc tính vận hành hiệu năm nước 2015 Đường cong vận hành hiệu năm nước trung bình 2012 Biểu đồ vận hành hiệu năm nhiều nước 2016 64 66 68 71 74 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hệ thống điện Việt Nam gồm có nhà máy điện, lưới điện, hộ tiêu thụ liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện năng, hệ thống điện hợp miền Bắc, Trung, Nam qua đường dây siêu cao áp 500 kV Cấp điện áp truyền tải Hệ thống điện Việt Nam 110 kV, 220 kV 500 kV Hiện nay, tổng công suất đặt nhà máy điện hệ thống điện quốc gia khoảng 42.000 MW, phụ tải lớn năm 2017 mức 32.340 MW, hệ thống điện quốc gia có đủ khả đáp ứng nhu cầu có dự phịng Đến năm 2020, với gia tăng phụ tải, dự kiến tổng công suất nguồn điện vào khoảng 65.500 MW, kéo theo việc xây dựng hàng loạt nhà máy điện Các nhà máy điện hữu phải vận hành cách hiệu hệ thống lưới truyền tải có kế hoạch phát triển tương ứng Trong hệ thống điện có nhiều nhà máy điện gồm loại khác nhau: thủy điện, nhiệt điện, gió, lượng mặt trời…, chế độ vận hành nhà máy thời điểm khác Đối với nhà máy thuỷ điện, để phát điện người ta biến lượng dòng nước thành lượng điện Hiện nay, Hệ thống điện Việt Nam có 330 nhà máy thủy điện vận hành, với tổng công suất đặt 17.615 MW, chiếm 40% tổng cơng suất đặt tồn hệ thống sản lượng điện đóng góp năm từ 3040% sản lượng phát điện toàn quốc Trong nhà máy thủy điện hữu, có 81 nhà máy thủy điện lớn vừa (trên 30 MW) với tổng công suất đặt 16.100 MW, có 41 nhà máy với tổng cơng suất 12.200 MW có khả điều tiết tuần, tổng dung tích hữu ích hồ chứa 33,39 tỷ m3, tương ứng sản lượng điện 14,40 tỷ kWh Với tỷ trọng lớn trên, nhà máy thủy điện đóng vai trị đặc biệt quan trọng việc đảm bảo an ninh lượng quốc gia Những nhà máy thuỷ điện có cơng suất vừa lớn thường có dung tích hồ chứa lớn nên việc điều tiết hồ chứa theo mùa năm, có nghĩa hồ chứa vừa dùng để phát điện tích nước mùa mưa, lượng nước tích dùng để phát điện cho mùa khơ Bên cạnh đó, việc vận hành hồ chứa nước phải tuân thủ quy trình vận hành đơn hồ, liên hồ theo quy định việc vận hành hồ chứa theo ràng buộc tham gia kết nối vào hệ thống điện Chính vậy, việc tính tốn điều tiết lượng nước tích trữ hồ chứa có ý nghĩa vơ quan trọng việc phát điện, vận hành hệ thống điện Nếu tính tốn điều tiết hồ chứa sai dẫn đến lượng điện cung cấp thấp xả thừa nước mùa mưa, ngược lại tính tốn điều tiết hồ chứa tận dụng triệt để nguồn nước để phát ... 228 233 3688 229 534 2 936 Vvh'' thực tế 7259256 16 132 752 25800048 35 46 734 4 45 134 640 55 133 712 65 132 784 75204 432 838 7 535 6 949 937 40 … … 232 14 031 2 237 625848 24557 637 6 2 533 5 237 6 2590 936 56 266529240 95 .36 2... 2786 832 0 27955884 39 .28 33 441984 31 349922 … … … … … … 36 1 115.65 2012092704 19992757 03 362 114.11 201766 636 8 2009 134 827 36 3 1 03. 21 20 232 40 032 2018052 435 36 4 93. 60 20288 136 96 2026 139 108 36 5 (30 /6)... … 35 9 36 0 36 1 36 2 36 3 36 4 (30 /6) 36 5 Q 64.72 85. 03 48.50 67.55 57.76 39 .28 53. 43 47.20 46.22 69.11 … … 179 .33 134 .82 115.65 114.11 1 03. 21 93. 596 Qo*t 55 736 64 1114 732 8 16720992 22294656 2786 832 0