Ứng dụng kỹ thuật điều khiển số trong chế tạo máy điều tốc điện thuỷ lực cho nhà máy thuỷ điện công suất vừa và nhỏ

PHạM ANh TUấN giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội ============ luận văn thạc sĩ khoa học ngành : khí động lực Cơ khí động lực ứNG DụNG Kỹ THUậT ĐIềU KHIểN Số TRONG CHế TạO MáY ĐIềU TốC ĐIệN - THủY LựC CHO NHà MáY THủY ĐIệN CÔNG SUấT VừA Và NHỏ PHạM ANH TUấN 2006 2008 Hà Nội 2008 Hà Nội 2008 giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa häc øNG DơNG Kü THT §IỊU KHIĨN Sè TRONG CHÕ TạO MáY ĐIềU TốC ĐIệN - THủY LựC CHO NHà MáY THủY ĐIệN CÔNG SUấT VừA Và NHỏ ngành : khí động lực mà số : .23 04.3898 PH¹M ANH TN Ng­êi h­íng dÉn khoa häc : TS HOàNG SINH TRƯờNG Hà Nội 2008 -1- LI CAM OAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu trích dẫn có nguồn ngốc rõ ràng Kết nghiên cứu chưa công bố cơng trình nghiên cứu Học viên Phạm Anh Tuấn Cơ khí động lực 2006-2008 -2- MỤC LỤC Trang TRANG LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN THUYẾT MINH ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở đặt vấn đề 1.2 Xuất xứ mục đích đề tài 40 CHƯƠNG - CHỨC NĂNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỀU TỐC 43 2.1 Nhiệm vụ máy điều tốc: 43 2.2.Cơ sở lý thuyết: 43 2.3 Thành phần cấu tạo nguyên lý hoạt động máy điều tốc 49 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỀU TỐC, TÍCH HỢP MÁY ĐIỀU TỐC ĐA CHỨC NĂNG VÀ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SỐ 52 3.1 Tổng quan hệ thống máy điều tốc cho tuabin 52 3.2 Tích hợp máy điều tốc đa xu hướng nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật số 57 CHƯƠNG - MÁY ĐIỀU TỐC ĐIỆN - THỦY LỰC ỨNG DỤNG KỸ THUẬT SỐ CHO NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN ĐĂKSRƠNG 72 4.1 Các thơng số trạm thủy điện 72 4.2.Chọn sơ đồ 75 4.3 Tính tốn thiết kế xy lanh servo điều tốc 80 4.4 Tính tốn thiết kế trạm nguồn thủy lực : 88 4.5 Hệ điều khiển thủy lực 110 4.5.1 Tính chọn van phân phối 110 4.5.2 TÝnh chän van an toµn 113 4.6 Tính tốn thiết kế hệ thống truyền mơmen 115 CHƯƠNG - HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG DUY TRÌ ÁP SUT NGUN THY LC 118 5.1 Điều khiển tự động 118 5.1.1 Một số phương pháp điều khiĨn hiƯn 119 5.1.2 Sơ đồ điều khiển hệ thống PLC 121 5.2 Điền khiển hệ thống trì áp suất bình tích PLC- LOGO SIMEN 122 CHƯƠNG - KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 128 130 132 -3- DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Trữ kinh tế - kỹ thuật thuỷ điện Việt nam Bảng 1.2: Trữ kinh tế - kỹ thuật thuỷ điện vừa nhỏ Bảng 1.3: Các dự án nguồn điện Tổng công ty điện lực Việt nam làm chủ đầu tư Bảng 1.4: Các dự án nguồn điện Doanh nghiệp ngồi Tổng cơng ty điện lực Việt nam làm chủ đầu tư Bảng 1.5: Danh mục cơng trình thuỷ điện có cơng suất vừa nhỏ có cơng suất từ 1.0 MW ÷ 50 MW DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Nhà máy thuỷ điện Eakrơng Rou cơng suất 28 MW/2 tổ máy Tỉnh Khánh Hoà - Thiết bị Nhà thầu Vatech Ấn Độ Hình 1.2: Nhà máy thuỷ điện Suối Sập công suất 16 MW/4 tổ máy Tỉnh Sơn La - Thiết bị Nhà thầu Ta Ta Ấn Độ Hình 1.3: Nhà máy thuỷ điện Thác Trắng công suất MW/2 tổ máy Tỉnh Điện Biên - Thiết bị Nhà thầu Vatech Ấn Độ Hình 1.4: Máy điều tốc thuỷ điện Nậm Mu công suất 12 MW /3 tổ máy Tỉnh Hà Giang - Thiết bị Nhà thầu IMEC Trung Quốc Hình 1.5: Máy điều tốc thuỷ điện Suối Sập công suất 16 MW / tổ máy Tỉnh Sơn La - Thiết bị Nhà thầu Ta Ta Ấn Độ Hình 1.6: Máy điều tốc thuỷ điện Eakrông Rou công suất 28 MW / tổ máy Tỉnh Khánh Hoà - Thiết bị Nhà thầu Vatech Ấn Độ Hình 1.7: Phối cảnh tổng thể Nhà máy thuỷ điện Nà Lơi Hình 1.8: Phối cảnh tổng thể Nhà máy thuỷ điện Nậm Mu Hình 1.9: Phối cảnh tổng thể Nhà máy thuỷ điện Eakrơng Rou Hình 2.1: Đường đặc tính điều chỉnh máy điều tốc -4- Hình 2.2: Đường đặc tính máy điều tốc, trường hợp hai tổ máy làm việc song song với hệ số δ khác Hình 2.3: Đường đặc tính điều chỉnhcủa hai tổ máy làm việc song song ( tổ máy số làm nhiệm vụ điều tần) Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc có phản hồi mềm Hình 3.1: : Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc tự động Thủy – Cơ Hình 3.2: Sơ đồ khối máy điều tốc sử dụng van tỉ lệ Hình 3.3: Máy điều tốc điện thủy lực dùng Van servo Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc sử dụng Van Tỷ lệ (Servo) Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc sử dụng kỹ thuật số dung van tỷ lệ van servo điều khiển động bước Hình 3.6: Sơ đồ khối máy điểu tốc sử dụng động bước Hình 3.7 Máy điều tốc điện thủy lực sử dụng động bước Nhà máy thủy điện Cấm Sơn Hình 3.8.: Mơ hình nhà máy thủy điện vừa nhỏ sử dụng công nghệ kỹ thuật số tiền tiến Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý máy điều tốc sử dụng kỹ thuật số điều khiển động bước – Nhà máy thuỷ điện Sêsan Hình 3.10: Sơ đồ khối máy điều tốc sử dụng hệ van khả trình Hình 3.11: Máy điều tốc điện thủy lực điều khiển theo ngưỡng Hình 3.12: Sơ đồ hệ thống điièu khiển thủy lực điều tốc kỹ thuật số điều khiển theo ngưỡng – Mơ hình điiều tốc cho nhà máy thủy điện Đaksrơng Hình 4.1: Sơ đồ khối máy điều tốc điện thủy lực ứng dụng kỹ thuật số Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực Máy điều tốc điện thủy lực ứng dụng kĩ thuật số Hình 4.3: Bản vẽ lắp Xy lanh servo Hình 4.4: Bản vẽ lắp Servo Motor Hình 4.5: Sơ đị thuỷ lực trạm nguồn tự động trì áp suất Hình 4.6: Hệ thống trạm nguồn tự động trì áp suất Hình 4.7: Bình tích -5- Hình 4.8: Bơm bánh ăn khớp ngồi Hình 4.9: Các kích thước lắp ghép Bơm Hình 4.10: Hư hại bề mặt hạt rắn cách lọc Hình 4.11: Van phân phối điều khiển điện tay – Hãng YUKEN Hình 4.12: Cấu tạo van phân phối 4/3 điều khiển điện Hình 4.13: Van an tồn tác động trực tiếp Hình 4.14: Hệ thống truyền mơmen Hình 4.15: Thơng số đặc trưng cánh hướng Hình 5.1: Nhiệm vụ PLC hệ thống Hình 5.2: Sơ đồ khối điều khiển áp suất bình tích Hình 5.3: Chương trình phầm mềm điều khiển tự động trì áp suất nguồn thủy lực -6- MỞ ĐẦU Đồng hành với phát triển đất nước, ngành, lĩnh vực tự nỗ lực hết khả năng, dựa vào mạnh tìm hướng riêng cho để tồn phát triển Các đường độc lập tìm thấy cơng nghệ mới, đan xen phụ thuộc với ngành khác để tạo sản phẩm có chất lượng hơn, giá thành hợp lý hơn, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu bảo vệ môi trường Ngành máy thủy lực khơng tự tách khỏi quy luật phát triển Một mặt, chuyên gia đầu ngành tập trung nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ theo kịp giới Mặt khác, ln tìm cách phát triển có hiểu sâu sắc để tự tồn phát triển Với ưu điểm lớn ngành kết cấu nhỏ gọn, hiệu suất cao, dễ tự động hóa, độ an tồn cao… đặc biệt thân thiện với mơi trường Nên hệ thống thủy lực ngày sử dụng rộng dãi lĩnh vực, công nghiệp đời sống Đóng góp phần quan trọng tiến trình “CƠNG NGHIỆP HĨA- HIỆN ĐẠI HĨA ĐẤT NƯỚC” Một nhiều ứng dụng ngành thủy lực, phải kể đến ứng dụng thuỷ lực ngành Thủy điện Hiện nay, Việt nam nước có kinh tế phát triển mạnh khu vực Tốc độ phát triển kinh tế 9% năm, nhu cầu lượng cho phát triển kinh tế vấn đề quan tâm hàng đầu Ngoài nguồn lượng hóa thạch than đá, dầu mỏ nguồn lượng tái tạo thủy điện khai thác triệt để Hàng loạt cơng trình thủy điện vừa nhỏ tập trung xây dựng Mới đây, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 ÷ 2015 có xét triển vọng đến năm 2025 (Quy hoạch điện 4) yêu cầu nâng tổng công suất nguồn thủy điện nhỏ lượng tái tạo thêm khoảng 1200 MW giai đoạn 2006 ÷ 2010 1250 MW giai đoạn 2011 ÷ 2015 -7- Khơng giống thủy điện lớn, chi phí đầu tư thiết bị trạm thủy điện vừa nhỏ chiếm 40% ÷ 50% tổng vốn đầu tư Điều địi hỏi ngành khí nói chung ngành thủy lực nói riêng phải làm chủ cơng nghệ để tự chủ cung cấp, vận hành, bảo dưỡng thiết bị cho trạm thủy điện vừa nhỏ Xuất phát từ thực tế trên, em nhận thấy hướng nghiên cứu máy điều tốc cho trạm thủy điện có cơng suất vừa nhỏ cần thiết Đề tài em giao “ Ứng dụng kỹ thuật số chế tạo máy điều tốc Điện - Thủy lực cho nhà máy thủy điện công suất vừa nhỏ” Đây nội dung Đề tài cấp Nhà Nước thuộc chương trình đầu tư quy mô lớn “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH MÁY ĐIỀU TỐC KIỂU ĐIỆN - THỦY LỰC CHO TỔ MÁY THỦY ĐIỆN CÔNG SUẤT MW CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂKSRÔNG 18 MW” Đây để tài khó, địi hỏi phải nghiên cứu loại điều tốc sử dụng giới từ thiết kế máy điều tốc phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật Việt Nam Tuy thiếu kinh nghiệm thiết kế nhờ giúp đỡ thầy cô môn kĩ thuật hàng khơng thủy khí với hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn em hoàn thành đồ án với thiết kế tổng thể Qua Luận văn này, em hiểu thêm vai trò thủy điện kinh tế hiểu khoa học công nghệ ngành máy tự đơng thủy khí Từ có nhìn tổng quát chuyên ngành mà theo học, bù đắp kiến thức cịn thiếu sót q trình học tập, có hội cọ sát với công việc thực tế Em xin cảm ơn bảo nhiệt tình thầy mơn Kỹ thuật Hàng khơng Thủy Khí, đặc biệt TS HỒNG SINH TRƯỜNG giúp em hồn thành đề tài -8- CHƯƠNG - TỔNG QUAN THUYẾT MINH ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở đặt vấn đề 1.1.1 Tình hình nguồn lượng kinh tế Việt Nam Năng lượng vấn đề thời toàn cầu Vì quốc gia hướng tới liên minh toàn cầu, nhằm giải vấn đề lượng, đôi với việc phát triển bền vững Các nhà kinh tế lượng giới cảnh báo: Nếu không sử dụng hiệu dạng lượng truyền thống, không phát thêm trữ lượng không phát triển nguồn lượng thay thế, loài người lâm vào khủng hoảng lượng có tính tàn phá cuối kỷ Ở nước ta, quan tâm Đảng Chính phủ, ngành lượng có phát triển mạnh thời gian qua, đáp ứng nhu cầu lượng cho phát triển kinh tế xã hội đất nước Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng cho biết, đầu tư phát triển nguồn điện, hệ thống truyền tải điện nhiệm vụ trọng tâm hàng đầu Việt Nam năm ÷ 10 năm tới Để đạt mục tiêu phát triển kinh tế (7,5% ÷ 9%) /năm, đến năm 2010 Việt Nam cần 100 tỷ Kwh điện Chính phủ đầu tư tập trung Thủy điện, Nhiệt điện than Nhiệt điện khí Việt Nam đặt ba yêu cầu phát triển thủy điện gồm: Hiệu phát điên; Đảm bảo điều kiện môi trường khả chặn lũ, cung cấp nước vào mùa khô; Di dân, tái định cư với tiêu chí người tái định cư phải có điều kiện sống tốt Theo chủ trương sách đó, hàng loạt Nhà máy thủy điện, đặc biệt Thủy điện vừa nhỏ xây dựng giai đoạn 2005 ÷ 2015 Số lượng nhà máy thủy điện vừa nhỏ sản lượng chiếm tỷ trọng cao kinh tế Năm 2005 ÷ 2008, có nhiều dự án thủy điện vừa nhỏ cấp phép: Bộ Công nghiệp vừa cấp giấy phép xây dựng loạt dự án thủy điện vừa nhỏ địa bàn tỉnh Tây Nguyên, Sơn La, Bắc Kạn Lào Cai Các Bộ Cơng nghiệp chủ trì, phối hợp với Bộ Khoa học, Cơng nghệ Mơi trường hồn tất Báo cáo Tổng quan phát triển điện nguyên tử Việt Nam, trình Thủ tướng Chính phủ xem xét năm 2001 - 2002 PHỤ LỤC II: DANH MỤC CÁC TRẠM THỦY ĐIỆN CÔNG SUẤT VỪA VÀ NHỎ STT Tỉnh Tên cơng trình N(kW) H(m) Q (m3/s) Núi Cội Hà bắc 1000 24 Nậm mùn Lai châu 1000 100 Nậm bụm Lai châu 1000 191 Cồi sàn Hoàng Liên sơn 1000 Cối hiệp Quảng nam- Đà nẵng 500-1000 200 Đắc niếp Đắc lắc 1000 24 Đata_koc Gia lai- Kon tum 1000 60 Bob_la Lâm đồng 1000 80 Đăc_krông Đắc lắc 1000 80 10 Bần điệt Cao 1000 20 11 Nho quế Hà tuyên 1000 12 Sông Binh Phú khánh 1020 40 13 Ba_klom Đắc lắc 1050 100 14 Nước đồ Nghĩa bình 1200 320 15 Bán rá Cao 1200 10 16 Ban luồng Cao 1200 10 17 ngòi Khâu Vĩnh phúc 1200 195 18 Sông Bác Hà tuyên 1200 50 19 Thảo mộc Sơn la 1200 80 12 0,31 10 0,25 20 Ngịi Phát Hồng Liên sơn 1200 135 21 Hồ Krông_bung Đắc lắc 1200 25 22 Không Hách hạ Đắc lắc 1200 15 23 Không thương Đắc lắc 1400 40 24 Sông Con Hà tuyên 1400 40 25 Nâm ngân Vĩnh phú 1500 75 26 Nậm mũ Hoàng Liên sơn 1500 390 27 Nà lạch Hà bẵc 1500 13,3 28 Nậm ke Lai châu 1500 65 29 Sông Vàng Quảng nam-Đà nẵng 1500 15-48 30 La_đrăng Gia lai- Kon tum 1500 63 31 Đắc Nê Gia lai- Kon tum 1500 63 32 Krông_kra Đắc lắc 1600 140 33 Nậm mu Vĩnh phú 1600 390 34 Quang hiệp Lâm đồng 1650 0,7 35 A_Tung_ loa Gia lai- Kon tum 1650 30 36 Nâm tôn Nghĩa lộ 1800 37 Nâm sưu Hà tuyên 1900 154 38 Đắc_Sô_rô Đắc lắc 2000 175 39 Nậm bun Nghĩa lộ 2000 94 40 Bản hiếu Hà tuyên 2000 125 41 Tá Sơn la 2000 305 42 Hê_Đan_him Lâm đồng 2000 43 Phú ninh Quảng nam-Đà nẵng 2000 3,5 27 44 Sông Yang Quảng nam-Đà nẵng 2000 100 2,48 0,25 45 Bắc kinh Cao 2100 21 46 Đăk-di Gia lai- Kon tum 2100 60 47 Đắc kinh Nghĩa bình 2100 200 48 Bình lư Lai châu 2300 70 49 Nà nàng Nghĩa bình 2300 150 50 Sơng Hiếu Cao 2400 13 51 Hào Nghệ tĩnh 2400 40 52 Thắc bay Lai châu 2400 80 53 Sông Kông Quảng nam- Đà nẵng 2400 54 Đăk_bai Gia lai- Kon tum 2500 55 Ayn hạ Gia lai- Kon tum 2500 25 56 Thác Kem Vĩnh phú 2700 30 57 Nước lương Nghĩa Cầu) 58 Sơng Cụt Nghĩa bình 2900 80 59 Nậm Sá luông Sơn la 3000 285 60 Nậm Sơn la 3000 135 61 Ngòi nhiên Sơn la 3000 213 62 Mục thân Hà bắc 3000 30 63 Nậm lúm Lai châu 3000 354 64 Nậm Lai châu 3000 93 65 Ngòi Xi lưng Lai châu 3000 230 66 Nậm nhiên Lai châu 3000 213 67 Nậm cuối Lai châu 3000 130 68 Sông O lâu Bình Trị thiên 3000 bình (sơng 2700 0,4 3,75 54 140 2,6 4,9 69 Đồng nai Đồng nai 3000 70 Sông Niên Hà tuyên 3150 71 Mộc châu Sơn la 3400 72 Ngòi Sơn la 3500 178 73 Khan pha Sơn la 3500 300 74 Cẩm dan Hà bắc 3500 30 14,5 75 Suối Sập Nghĩa bình 3400 36 1,02 76 Nậm so Lai châu 3600 375 1,02 77 Nước trinh Nghĩa bình 3600 130 1,87 78 Nậm san Hồ bình 4000 79 Nậm lan Hồ bình 4000 80 Nậm say Sơn la 4000 81 Sóc Trung lơ Hồng Liên sơn 4000 757 82 Nậm say Vĩnh phú 4000 390 83 Xố ơn Vĩnh phú 4970 14,3 84 Nậm bai Lai châu 4000 13,5 85 Nậm long Lai châu 4000 280 86 Nậm lai Lai châu 4000 120 87 Nậm lai Lai châu 4000 226 88 Nậm Lai châu 4000 226 89 Nậm cun Lai châu 4030 200 90 Đông mỹ chánh Bình Trị thiên 4100 91 Đắc xoan Gia lai- Kon tum 4000 77 92 Đấu mi Gia lai- Kon tum 4030 120 93 Rào nan Bình Trị thiên 4100 15 70 16,3 94 Thảo luyện Vĩnh phú 4500 35 30 95 Suối Lập Nghĩa bình 4500 460 0,7 96 Nập kim Nghĩa lộ 4500 97 Ngòi cường Vĩnh phú 4500 98 Thái Lục luyện Nghệ tĩnh 4500 99 Đat_ka_đat Quảng nam- Đà nẵng 4500 100 Ngòi phát Hoàng Liên sơn 5000 140 101 Nậm pác Sơn la 5000 161 102 Ngịi núi Vính phúc 5000 110 103 Ngòi khắt Vĩnh phú 5000 140 104 Ban giác Cao 5000 50 105 Sơng Ba Nghĩa bình 5000 106 Nậm kin Nghĩa lộ 6000 107 Nậm dìn Sơn la 6000 108 Đát Xo rách Nghĩa bình 6000 109 Nậm lo Vĩnh phú 6000 110 Tà trạch Bình Trị thiên 7000 111 Ngòi dao Vĩnh phú 8000 40 112 Tà lôi Vĩnh phú 8000 219 113 Sông Bồ Bình Trị thiên 8000 17 114 Sơng Ban Bình Trị thiên 8000 17 115 Ta Chung hô Vĩnh phú 8000 267 116 Đăk mtao Đắc lắc 9000 23 117 Nậm khau Hồ bình 10000 65 118 Ta_ra_ theo Vĩnh phú 10000 450 313 235 40 119 Khen thau Vĩnh phú 10000 264 120 Thạch nham Nghệ tĩnh 10000 9,5 121 Nà nài Cao 10000 122 thác Đầu đảng Hà tuyên 10000 51 123 Bay(Lệ thuỷ) Bình Trị thiên 10000 18,2 124 Đa_ka_kôi Gia lai- Kon tum 10000 642 125 Kon_lút Nghĩa bình 13000 76 1,5 126 Nước tinh Nghĩa bình 13000 370 2,6 127 Suối rập Sơn la 15000 56 128 Đek_lo (s Trà khúc) 16000 600 1,82 129 Se_Rè_pốc (s Srôp_ốc) 17000 7,7 186 130 Hay_nynh (s Ba) 20000 28 142,7 131 Thạch hãn 132 Ba_krông_năng (s Ba) 22000 102 18,3 133 Sông Hinh (s Ba) 23000 140 13,2 134 Buôn_Cơ_rai S.rô_pốc 23000 38 33,5 135 Srê_pốc S.rô_pốc 24000 14,7 141 136 Clu_pông_kron S.rô_pốc 25000 15 115 137 Đăk_ si 25000 38 46 138 Rào quan Bình Trị thiên 26000 139 Ngịi diện BLS 26000 138 12,9 140 Vĩnh sơn Nghĩa bình 30000 141 Nậm pè 204 19,55 142 Spo_poc 32000 18,2 146,5 143 Chu linh 33000 525 40 22.000 Hoàng Liên sơn 144 Nậm po 145 Lai châu 34000 61,5 29,5 Pak 35000 85 20 146 Sre_pố 37000 19,5 161,1 147 Thượng uynh s Ba 38000 176 13,1 148 Cối san Hoàng Liên sơn 44000 348 149 Bun_Ctro_ranh Suê_pốc 46000 31 97 150 Nậm má Lai châu 47000 81 27,5 151 Thạch nham Trà khúc 48000 25 129,9 152 Thượng xanh (s Ba) 50000 228 18,3 153 Đa_krê Trà khúc 50000 686 5,12 154 Sông Bung A Vũ giao 50000 115 28,7 PHỤ LỤC III : TIỀM NĂNG THỦY ĐIỆN VIỆT NAM Việt Nam có diện tích 330,991 km2, đồi núi cao ngun chiếm 4/5 diện tích Nước ta hình chữ S chạy dài 1630 km từ cực bắc đến cực nam, chiều rộng lớn miền bắc 600km, miền nam 370km Việt Nam nằm vùng nhiệt đới gió mùa, mưa nhiều, nóng, ẩm Lượng mưa trung bình hàng năn khoảng 2000 mm Lượng mưa nhiều đạt 4000 đến 5000 mm, nơi thấp đạt 1000mm Mùa mưa năm thường từ 3-5 tháng Ở vào tháng 10,11, khu vực Đông Trường Sơn vùng duyên hải miền Trung mùa mưa bắt đầu chậm 2, tháng, vùng khu cũ, mùa mưa bắt đầu chậm 1,2 tháng Lượng mưa tập trung vào tháng có mưa nhiều nhất, chiếm khoảng 70% đến 80% tổng lượng mưa năm Hệ thống sơng ngịi Việt Nam có mật độc cao Tổng số sơng có chiều dài lớn 10km 2400 Hầu hết sơng ngịi Việt Nam đổ biển đơng Hàng năm, mạng lưới sơng ngịi đổ biển lượng nước 870km3/năm, tương ứng với lưu lượng bình quân khoảng 37.500m3/s Tiềm thủy điện Việt Nam Tiềm lý thuyết thủy điện Việt Nam xác định khoảng 300 tỷ kWh ( tính cho sông dài hơn10km) Tiềm kỹ thuật xác định khoảng 123 tỷ kWh, tương ứng với công suất lắp máy khoảng 18000 – 20000 MW Theo tài liệu quy hoạc sông công ty tư vấn xây dựng điện 1,2 lập phê duyệt Quy hoạch thủy điện quốc gia hãng SWECOSTATKRAFT lập cho hệ thống sơng (năm 2005) , trữ kinh tế kỹ thuật hệ thống sơng theo thứ tự từ Bắc Nam : Một phần không nhỏ trữ kinh tế kỹ thuật nêu thủy điện vừa va nhỏ Theo quy hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc Bộ Cơng Nghiệp phê duyệt năm 2005 số dự án thủy điện có cơng suất từ 1MW đến 30 MW 31 tỉnh thành khoảng 300 dự án Tổng công suất lắp máy khoảng 2000 – 2500 MW tương ứng với điện lượng trung bình hàng năm khoảng 10 tỷ kWh Các tỉnh có tiềm thủy điện nhỏ lớn Lào Cai (23 dự án, tổng công suất 500MW ), Yên Bái (29 dự án với tổng công suất 240 MW), Nghệ An (18 dự án với tổng cơng suất 150MW )… Về thủy điện tích năng, theo tài liệu quy hoạch quan hợp tác quốc tế Nhật Bản(JICA) lập, Bộ Công Nghiệp phê duyệt tháng 11 năm 2005 sở nghiên cứu 38 địa điểm kiến nghị 10 dự án có tính khả thi với tổng cơng suất lắp máy khoảng 10.000 MW Kế hoạch khai thác thủy điện Hiện tại, tổng công suất nhà máy thuỷ điện vận hành 4,198MW, bao gồm : 11 nhà máy thuỷ điện lớn Hồ Bình 1920MW, Ialy 702MW, Trị An : 400MW, Hàm Thuận 300MW… ; 51MW thuỷ điện nhỏ ( 57 trạm hoạt động ) Công ty EVN triển khai xây dựng 20 nhà máy thuỷ điện để đưa vào vận hành đến năm 2010 – 2012 với tổng công suất 6.768MW, theo thứ tự từ Bắc vào Nam : TT Tên cơng trình Tỉnh Cơng suất(MW) Tun Quang Tun Quang 342 Sơn La Sơn La 2.40 Huội Quảng Sơn La 520 Bản Chất Lai Châu 220 Bản Vẽ Nghệ An 300 Quảng Trị Quảng Trị 64 Sông Tranh Quảng Nam 190 Sông Ba Hạ Phú Yên 220 10 An Khê Gia Lai 173 11 A Vương Quảng Nam 210 12 Đồng Nai Lâm Đồng 240 13 Đồng Nai Lâm Đồng 270 14 Bắc Bình Bình Thuận 120 15 Đại Ninh Lâm Đồng 300 16 Buôn Kuôp Đăk Lăk 280 17 Buôn Tua Srah Đăk Lăk 180 18 Serepok Đăk Lăk 220 19 Pleikrong Komtum 110 20 Sêsan Gia Lai 260 21 Sêsan Gia Lai 330 Ngoài nhà máy thuỷ điện triển khai xây dựng để đưa vào vận hành năm 2010 – 2012, tổng công ty điện lực Việt Nam chuẩn bị xây dựng nhiều dự án chẳng hạn Thác Mơ mở rộng 75MW, Khe Bố 90MW… Về thuỷ điện tích năng, EVN phối hợp với tư vấn Nhật lập PFS ( báo cáo đầu tư ) dự án thuỷ điện tích năng, cơng suất dự án khoảng 1000MW Phù Yên Đông (Sơn La) Bắc Ái (Ninh Thuận) để triển khai công tác chuẩn bị đầu tư nhằm đưa dự án vào vận hành năm 2018 – 2020 Ngoài dự án thuỷ điện EVN làm chủ đầu tư, nhiều dự án thuỷ điện khác nhà đầu tư trpmg mức đầu tư để đưa vào vận hành đến năm 2010, theo hình thức BOT, IPP với tổng công suất lắp máy lên đến 1000MW Về thuỷ điện nhỏ, theo kế hoạch đến năm 2010 đưa vào vận hành từ 300 đến 400MW Như vậy, nhà máy thuỷ điện đưa vào vận hành tiến độ đến năm 2020 khai thác hết khoảng 90% tiềm kinh tế kỹ thuật điện PHỤ LỤC IV : TIỀM NĂNG THỦY ĐIỆN NHỎ TRÊN THẾ GIỚI Trong khoảng mười năm trở lại đây, nhà máy thuỷ điện nhỏ đóng vai trị quan trọng việc cung cấp lượng cho nhiều nước giới Ở nước phát triển, tổng công suất Nhà máy thuỷ điện nhỏ nước vượt triệu kW (Mỹ, Canađa, Thụy Điển, Tây Ban Nha, Pháp, Italia) Việc sử dụng Nhà máy thuỷ điện nhỏ tiết kiệm nguồn lượng truyền thống khác mà cịn góp phần làm môi trường, làm giảm hẳn lượng phát thải khí điơxít cácbon Tiềm kinh tế nhà máy thủy điện toàn giới vào khoảng 7300 TWh/năm Trong số này, 32% khai thác, có đóng góp Thuỷ điện nhỏ Ước tính đến năm 2010 từ nhà máy thuỷ điện nhỏ lượng điện nhận 220 TWh/năm, cịn tổng cơng suất chúng đạt đến 55 GW Hiện nay, Trung Quốc nước đầu việc phát triển Thuỷ điện nhỏ, với tổng công suất Nhà máy thuỷ điện nhỏ đạt 13 triệu kW Ở nhiều nước khác Hà Lan, Bỉ, Belaruxia,… điều kiện tự nhiên không thuận lợi cho việc xây dựng Nhà máy thuỷ điện nhỏ, phát triển thuỷ điện nhỏ định hướng ưu tiên Nguyên nhân Nhà máy thuỷ điện nhỏ góp phần tiết kiệm nguồn lượng khác than, dầu mỏ, khí đốt v.v mà cịn nhu cầu nguồn lượng điện chỗ cho vùng sâu, vùng xa góp phần bảo vệ mơi trường Một nhà máy thuỷ điện nhỏ với công suất MW cung cấp nguồn điện 6000 MWH/năm mà khơng làm tổn hại đáng kể môi trường xung quanh, nhà máy nhiệt điện chạy than cho lượng điện phát tán khơng khí 4000 điơxit cácbon/năm Một tổ hợp nhà sản xuất nguồn lượng tái sinh Tây Ban Nha tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh dạng nhà máy điện sử dụng dạng lượng khác nhau: than nâu, than đá, dầu mỏ, đốt, lượng hạt nhân, sức gió, lượng mặt trời thủy điện nhỏ Các nghiên cứu họ rằng, nguồn lượng tái sinh làm ảnh hưởng đến mơi trường 31 lần, so vơi nguồn lượng truyền thống (là nguồn lượng khai thác từ lòng đất), kWh điện sản xuất từ Nhà máy thuỷ điện nhhỏ “sạch hơn” kWh điện sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chạy than nâu đến 300 lần Ngoài ra, Nhà máy thuỷ điện nhỏ dường khơng thải mơi trường khí độc SO2, CO2, NO Việc vận hành Nhà máy thuỷ điện nhỏ, không liên quan nhiều đến việc xử lý rác thải, không tạo nên trận mưa a xít, khơng làm chua đất, khơng làm thay đổi khí hậu, không làm thủng tầng ô zôn v.v Để dùng làm đơn vị so sánh tác động đến môi trường xung quanh dạng nhà máy điện người ta đề xuất thang điểm đánh giá Thang điểm đưa dựa nhân tố tác động đến môi trường sau đây: mức độ ảnh hưởng tồn cầu làm thủng tầng zơn, làm chua đất, làm giảm nồng độ xít nước, làm nhiễm bẩn kim loại nặng, nhiễm xạ gây ung thư, tạo nên sương mù mặt đất, tạo nhiều chất thải cơng nghiệp, chất thải phóng xạ làm cạn kiệt nguồn lượng truyền thống khác (than, dầu mỏ, khí đốt ) Dựa thang điểm rõ ràng việc sử dụng Nhà máy thuỷ điện nhỏ ưu việt Việc phân loại Nhà máy thuỷ điện nhỏ dựa theo vài tham số Thông thường chúng phân chia theo tiêu chí cần hay khơng cần có hồ chứa nước dự trữ Các Nhà máy thuỷ điện nhỏ có hồ chứa nước lại phân chia theo tiêu chí diện tích hồ bé hay lớn Với quan điểm bảo vệ môi trường xung quanh, châu Âu người ta sử dụng nhiều Nhà máy thuỷ điện nhỏ không cần hồ chứa nước dự trữ Trong nhà máy thủy điện loại kênh đào dẫn nước đường dài khoảng vài kilơmét, dài km Để làm giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh xây dựng nhà máy thuỷ điện nhỏ, trường hợp cụ thể phải xem xét đến yếu tố địa hình địa, tình hình sản xuất nơng nghiệp đó, trạng lịng sơng, đặc trưng có sẵn khác để đề xuất phương án thiết kế thích hợp Trong nhiều trường hợp cần tích nước dự trữ, cần tạo thủy lực học phải xây dựng đập nước, quan điểm làm giảm thiểu hồ chứa nước xem biện pháp tích cực nhằm làm giảm tác động xấu đến môi trường tự nhiên Thủy điện nhỏ Tây Ban Nha Việc phát triển lượng tái sinh Tây Ban Nha đặc biệt quan trọng bối cảnh đất nước lệ thuộc vào nguồn lượng nhập khẩu: từ 70% năm 2020 theo dự kiến 85% Theo số liệu công bố vào ngày 31/12/1999, Tây Ban Nha có 662 Nhà máy thuỷ điện nhỏ với tổng cơng suất vào khoảng 1,3 GW Các Nhà máy thuỷ điện nhỏ cung cấp lượng điện đủ dùng cho 1,1 triệu hộ dân cư đồng thời năm tiết kiệm khoảng 250 ngàn nhiên liệu giảm thiểu lượng khí CO2 thải môi trường khoảng 2,6 triệu Thủy điện nhỏ Đức Phần nhiều Nhà máy thuỷ điện nhỏ Đức xây dựng vùng đồi núi, cách xa vùng đông dân cư Tuy nhiên, thác nước (tự nhiên hay nhân tạo) giúp tạo nên nguồn điện thể tìm thấy vùng đơng dân cư Dự án nhà máy thủy điện “Biphig” có khơng hai giới thiết kế Để giảm bớt tiếng ồn, chi tiết tua bin chế tạo từ hợp kim đặc biệt có tính giảm Để khơng làm bẩn nước, tua bin sử dụng linh kiện không cần bôi trơn hoạt động để kiểm tra hiệu suất tua bin nhà máy nói người ta dự trù đến phương án kiểm tra từ xa Thủy điện nhỏ Anh Các công ty Anh quốc nhà chuyên nghiệp việc sản xuất, lắp đặt bảo trì Nhà máy thuỷ điện nhỏ nước giới Sự phát triển nhanh chóng ngành thủy điện nước bắt đầu vào không năm 90 kỷ trước nhờ vào phát hành trái phiếu hỗ trợ ngành khai thác nhiên liệu (NFFO – Non Fossil Fuel Obligation) Các nhà sản xuất tua bin công ty sử dụng chúng dự án nhận ưu tiên đặc biệt nước phổ biến kinh nghiệm thu nước ngồi Các định chuẩn mơi trường xây dựng Anh quốc đưa đến bảo đảm cao chất lượng cho việc xây dựng, vận hành Nhà máy thuỷ điện nhỏ đồng thời làm giảm thiểu tác động đến môi trường Thủy điện nhỏ Liên bang Nga Vào kỷ trước Liên bang Nga số lượng lớn Nhà máy thuỷ điện nhỏ xây dựng: Tuy nhiên, sau người ta quan tâm đến nhà máy thủy điện quy mô lớn, dẫn đến việc dần Nhà máy thuỷ điện nhỏ Hiện nay, Nhà máy thuỷ điện nhỏ quan tâm trở lại Điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc phát triển Thuỷ điện nhỏ Nước Nga có 2,5 triệu sơng suối nhỏ với tổng lưu lượng nước vào khoảng 1000 km3 Theo đánh giá chuyên gia với điều kiện tự nhiên nhận lượng điện từ thuỷ điện nhỏ đến 500 tỷ kWh năm Các công ước hậu thuẫn cho thuỷ điện nhỏ Các dự án xây dựng nhà máy thuỷ điện nhỏ đòi hỏi đầu tư đáng kể, đồng thời thời gian hồn vốn thơng thường vào khoảng 10 năm Chỉ có số nước EU có biện pháp đặc biệt để phát triển Thuỷ điện nhỏ Trong điều kiện vậy, khơng dễ có đầu tư tư nhân thiếu bảo trợ cần thiết quyền nước cộng đồng châu Âu Chúng ta liệt kê công ước phản ánh quan tâm đặc biệt đến lĩnh vực lượng - Công ước khung Liên hiệp quốc vấn đề thay đổi khí hậu, định hướng việc hạn chế thải CO2 (đã Hội đồng Bảo an thông qua điều luật bắt buộc) tính đến vai trị đặc biệt thuỷ điện nhỏ bối cảnh giảm thiểu tác hại tạo từ khu vực lượng - Sách trắng Chiến lược kế hoạch thực lĩnh vực phát triển nguồn lượng tái sinh châu Âu (tháng 11 năm 1997) Trong chương nói thủy điện nhỏ đánh giá đến thời điểm khai thác khoảng 20% tiềm kinh tế Thuỷ điện nhỏ Ngoài ra, nhiều nhà máy thuỷ điện nhỏ xây dựng chưa vận hành Phương hướng đến 2010 bổ sung 4500 MW từ Nhà máy thuỷ điện nhỏ mục tiêu thực tế hồn tồn đạt - Chiến dịch khởi phát tương ứng với chiến lược kế hoạch thực châu Âu lĩnh vực lượng; chương “Vị trí then chốt” xác định nhiệm vụ phát triển nhà máy thuỷ điện nhỏ - Sách xanh việc cung cấp lượng an toàn Cộng đồng châu Âu thiết lập mục tiêu đến năm 2010 có đến 24% lượng điện nhận lượng xanh (có nghĩa nguồn lượng tái sinh) Tính khả thi dự án xây thêm nhà máy thủy điện quy mơ lớn thấp vấp phải phản ứng cục mạnh có Nhà máy thuỷ điện nhỏ có viễn cảnh phát triển - Các nguyên tắc chủ đạo Hiệp hội quốc tế bảo vệ môi trường có thống cao bảo đảm cho phát triển nguồn lượng tái sinh.Vốn đầu tư để phát triển nguồn lượng tái sinh, có thuỷ điện nhỏ, xem vốn đầu tư cho việc bảo vệ mơi trường Do tính ưu việt nó, thuỷ điện nhỏ nhiều nước giới quan tâm phát triển Ngoài ưu điểm vốn đầu tư khơng lớn, khơng địi hỏi phải sử dụng thiết bị thủy điện phức tạp phải xây dựng hồ chứa nước lớn, tiết kiệm nguồn lượng điện truyền thống ; ưu điểm trội loại hình Thuỷ điện nhỏ làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh khả tự cung tự cấp điện cho vùng sâu, vùng xa, dân cư Điều kiện tự nhiên nước ta thuận lợi cho việc phát triển thuỷ điện nhỏ Trong tình hình khủng hoảng thiếu lượng điện nhu cầu sử dụng điện tăng nhanh việc cung cấp điện cho vùng sâu, vùng xa từ nguồn điện nhà máy điện lớn khó khăn Việc xây dựng thuỷ điện nhỏ khơng cần đầu tư vốn lớn, tranh thủ huy động vốn từ xí nghiệp nhỏ hay tư nhân Bởi vậy, sử dụng kinh nghiệm giới việc phát triển thuỷ điện nhỏ nước ta trở nên cần thiết cần quan tâm ... CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN CƠNG SUẤT VỪA VÀ NHỎ” Hình 1.7: Nhà máy thuỷ điện Nà Lơi -? ?iện Biên -4 2- Hình 1.8: Nhà máy thuỷ điện Nậm Mu - Hà Giang Hình 1.9: Nhà máy thuỷ điện Eakrơng Rou-Khánh Hồ -4 3-. .. kỹ thuật điều khiển số chế tạo lựa chọn tối ưu cho nhà máy thủy điện vừa nhỏ giai đoạn Luận văn nghiên cứu hướng phát triển -4 1- loại điều tốc Điện - Thủy lực điều khiển kĩ thuật số là: Máy điều. .. tạo trường đại học bách khoa hµ néi - luận văn thạc sĩ khoa học ứNG DụNG Kỹ THUậT ĐIềU KHIểN Số TRONG CHế TạO MáY ĐIềU TốC ĐIệN - THủY LựC CHO NHà MáY THủY ĐIệN CÔNG SUấT VừA