Nghiên cứu phương thức phối hợp vận hành nâng cao hiệu quả khai thác nhà máy thủy điện bậc thang

Bài viết đưa ra cơ sở khoa học và phương thức phối hợp vận hành nhằm nâng cao khả năng phát điện cho các nhà máy thủy điện bậc thang, góp phần giảm chi phí mua điện nguồn khác. Nghiên cứu được áp dụng tính toán cho hai nhà máy thủy điện bậc thang trên sông Sê San. Những kết quả thu được đã cho thấy tính hiệu quả của phương pháp đưa ra so với vận hành thực.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG THỨC PHỐI HỢP VẬN HÀNH NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN BẬC THANG Hồng Cơng Tuấn, Phan Trần Hồng Long Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Tại Việt Nam, đến hầu hết dự án thủy điện khai thác Nhu cầu sử dụng điện ngày tăng cao Nguồn nhiệt điện phát triển nhanh gây ảnh hưởng đến môi trường an ninh lượng Sự phát triển nóng nguồn điện mặt trời điện gió làm cấu nguồn điện thay đổi, với tỷ trọng thủy điện ngày giảm Mặt khác, phụ tải điện thay đổi, không theo dự báo trước đây, mà theo hướng bất lợi cho thủy điện việc huy động nguồn Thị trường điện vận hành theo chế cạnh tranh Do đó, cần có giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu khai thác nguồn thủy điện Bài báo đưa sở khoa học phương thức phối hợp vận hành nhằm nâng cao khả phát điện cho nhà máy thủy điện bậc thang, góp phần giảm chi phí mua điện nguồn khác Nghiên cứu áp dụng tính tốn cho hai nhà máy thủy điện bậc thang sông Sê San Những kết thu cho thấy tính hiệu phương pháp đưa so với vận hành thực Từ khóa: Thủy điện; Điều tiết dài hạn; Hệ thống điện, Thị trường điện Summary: In Vietnam, hydropower projects have been mostly exploited Demand for power is increasing Thermoelectricity develops rapidly, affecting the environment and energy security The hot development of solar and wind power sources changes electricity source structure, with the proportion of hydropower decreasing On the other hand, the electricity demand changes, different from the previous forecast, in the direction of disadvantage for hydropower and electricity resource exploitation Therefore, it is necessary to have appropriate solutions to improve the operational efficiency of hydropower The article presents the scientific basis and method of coordinated exploitation in order to increase the operational efficiency of hydropower for terraced hydropower stations, at the same time reducing the cost of purchasing other power sources The obtained results from application for two terraced hydropower stations in Sesan rivers show the effectiveness of the methodology compared with the actual operation Key words: Hydropower; Long-term scheduled; Electricity system; Electricity market ĐẶT VẤN ĐỀ * Đến nay, dịng sơng Việt Nam hầu hết dự án thủy điện xây dựng Sự phát triển nhà máy thủy điện (NMTĐ) hệ thống sơng thường khơng mang tính hệ thống, vị trí thuận lợi, hiệu cao thường xây dựng trước Điều gây số bất cập làm cho hiệu vận hành bậc thang không cao Tỷ trọng nguồn thủy điện cao (trên 30%) có xu hướng giảm dần, khoảng 21% vào năm Ngày nhận bài: 30/10/2020 Ngày thông qua phản biện: 23/11/2020 2025 khoảng 17% vào năm 2030 Trong đó, tỷ trọng nhiệt điện lại có xu hướng tăng Sự phát triển nóng nguồn điện mặt trời điện gió làm cho cấu nguồn điện thay đổi đáng kể Do đó, làm thay đổi vị trí làm việc NMTĐ biểu đồ phụ tải Về phụ tải điện Việt Nam có thay đổi đáng kể theo thời gian không theo dự báo trước Sự thay đổi phụ tải theo hướng bất lợi cho thủy điện gây khó khăn việc huy động nguồn điện Mặt khác, thị trường phát điện Ngày duyệt đăng: 08/12/2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ chuyển sang thị trường điện cạnh tranh [1], địi hỏi NMTĐ cần có chế vận hành thích ứng Hơn nữa, nhu cầu sử dụng điện ngày cao nên nước ta đối mặt với nguy thiếu điện, giai đoạn từ 2021-2025 sau Từ cho thấy, việc nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao hiệu khai thác nguồn thủy điện, từ giảm chi phí mua điện nguồn khác góp phần đảm bảo an ninh lượng thiết thực có ý nghĩa Đây toán lớn để giải cần có nghiên cứu sâu rộng Nội dung báo phần Đề tài nghiên cứu khoa học nhóm Tác giả có liên quan đến sản phẩm công bố [2, 3] Bài báo tập trung vào nghiên cứu lựa chọn phương thức phối hợp vận hành cho NMTĐ bậc thang Phạm vi áp dụng tính tốn thực cho bậc thang thủy điện sông Sê San với hai NMTĐ Pleikrông Ialy CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC PHỐI HỢP VẬN HÀNH 2.1 Lựa chọn phương pháp vận hành hồ chứa thủy điện Việc lựa chọn phương pháp vận hành cho NMTĐ điều tiết dài hạn nhiều nhà khoa học nghiên cứu [4, 5] Tùy vào chế độ thủy văn mức độ tin cậy dự báo thủy văn mà có hai nhóm phương pháp để điều khiển chế độ làm việc TTĐ: nhóm sử dụng mơ hình tối ưu nhóm dùng điều phối Các mơ hình tối ưu phù hợp chế độ thủy văn tương đối ổn định thông tin dài hạn thủy văn đảm bảo độ tin cậy Trường hợp ngược lại nên dùng phương pháp điều phối để giảm thiểu ảnh hưởng hậu tác động Điều có nghĩa định khai thác hồ chứa thời đoạn ảnh hưởng đến tiêu lượng khơng thời đoạn mà cịn tất thời đoạn chu kỳ điều tiết, hay nói cách khác ảnh hưởng đến độ an toàn hiệu kinh tế cung cấp điện năm NMTĐ nói riêng tồn hệ thống điện nói chung Cho nên định khai thác hồ chứa thời đoạn cần phải xét ảnh hưởng hậu tác động Đối với nước ta nhiều nước giới khả dự báo dài hạn thủy văn chưa đảm bảo độ tin cậy Hơn nữa, chế độ thủy văn nước ta lại không ổn định Trong đó, chế độ làm việc NMTĐ lại phụ thuộc lớn vào điều kiện thủy văn Do đó, nên ưu tiên chọn phương pháp điều phối để vận hành NMTĐ Đặc điểm phương pháp điều phối sử dụng biểu đồ điều phối (BĐĐP) cần dựa vào thông tin thời số quy tắc đưa phương thức điều khiển hồ chứa mà cần không sử dụng trực tiếp lưu lượng nước đến Đó ưu điểm phương pháp điều phối vận hành hồ chứa NMTĐ trước thông tin thuỷ văn Trong nghiên cứu này, phương pháp điều phối được lựa chọn để xây dựng phương thức phối hợp vận hành NMTĐ bậc thang Phương pháp cách thức tiếp cận, việc lựa chọn tiêu chuẩn phương pháp xây dựng vùng BĐĐP khác tạo nên tính khác biệt 2.2 Tiêu chuẩn xây dựng biểu đồ điều phối Các phương thức vận hành hồ chứa thủy điện xây dựng sở lấy chế độ làm việc năm thiết kế làm chuẩn để khai thác hợp lý nguồn thuỷ điện, vừa đảm bảo cung cấp điện an tồn cho hệ thống nâng cao hiệu ích NMTĐ Do đó, BĐĐP có vùng tương ứng với chế độ này, coi vùng tiêu chuẩn hay vùng sở BĐĐP Trước đây, thị trường điện độc quyền theo ngành dọc, hầu hết NMTĐ thuộc Tập đoàn điện lực Tiêu chuẩn xây dựng vùng tiêu chuẩn NMTĐ điện bảo đảm công suất bảo đảm tháng phân phối Chuyển sang thị trường điện cạnh tranh, cần chọn tiêu chuẩn xây dựng vùng làm việc phù hợp nhằm đảm bảo vừa nâng cao hiệu TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC ích cho thân NMTĐ vừa đảm bảo an toàn cung cấp điện, giảm chi phí mua điện nguồn khác, từ làm giảm chi phí cho hệ thống Để thỏa mãn yếu tố tiêu chuẩn xây dựng vùng làm việc ứng với chế độ năm thiết kế cho NMTĐ bậc thang tính theo (1) 𝐾 𝐵 𝐵𝑇 𝑇 = ∑ ∑ 𝑁𝑖𝑡 ∆ℎ𝑖𝑡 𝑔𝑖𝑡 = 𝑖=1 𝑡=1 (1) > 𝑚𝑎𝑥 𝑁𝑖𝑡 = 9,81 𝜂𝑖𝑡 𝑄𝑖𝑡 𝐻𝑖𝑡 (2) 𝑄𝑖𝑡 = 𝑄𝑡𝑛𝑖𝑡 ± 𝑄ℎ𝑖𝑡 − 𝑄𝑡𝑡𝑖𝑡 (3) 𝐻𝑖𝑡 = 𝑍𝑡𝑙𝑖𝑡 − 𝑍ℎ𝑙𝑖𝑡 − ℎ𝑤𝑖𝑡 (4) 𝑁𝑏𝑑𝑖𝑡 ≤ 𝑁𝑖𝑡 ≤ 𝑁𝑘𝑑𝑖𝑡 (5) 𝐵𝑇 Trong đó: 𝐵 : hiệu ích cho bậc thang; K: số NMTĐ bậc thang; T số thời đoạn chu kỳ tính tốn; ∆ℎ𝑖𝑡 : số thời đoạn t; git: giá điện NMTĐ thứ i thời đoạn t theo thị trường điện; 𝑁𝑖𝑡 , it, 𝑄𝑖𝑡 , 𝐻𝑖𝑡 : công suất, hiệu suất tổ máy, lưu lượng, cột nước phát điện NMTĐ thứ i thời đoạn t; 𝑄𝑡𝑛𝑖𝑡 , 𝑄ℎ𝑖𝑡 , 𝑄𝑡𝑡𝑖𝑡 : lưu lượng tự nhiên (hoặc lưu lượng đến hồ), lưu lượng hồ chứa lưu lượng tổn thất NMTĐ thứ i thời đoạn t; 𝑍𝑡𝑙𝑖𝑡 , 𝑍ℎ𝑙𝑖𝑡 , ℎ𝑤𝑖𝑡 : mực nước thượng lưu, mực nước hạ lưu, tổn thất cột nước NMTĐ thứ i thời đoạn t 𝑁𝑏𝑑𝑖𝑡 : công suất bảo đảm NMTĐ thứ i thời đoạn t, tính tốn phân phối hợp hợp lý theo mơ hình tốn vận hành hệ thống [6, 7] 𝑁𝑘𝑑𝑖𝑡 : công suất khả dụng NMTĐ thứ i thời đoạn t Trong tính tốn bậc thang có xét đến yếu tố thủy lực, thủy văn Ngoài ra, phải đảm bảo tuân thủ theo yêu cầu mực nước hồ, lưu lượng hạ lưu quy trình vận hành liên hồ chứa yêu cầu lợi dụng tổng hợp Đối với NMTĐ chiến lược đa mục tiêu bao gồm NMTĐ lớn, có ý nghĩa đặc biệt quan trọng kinh tế - xã hội, quốc phòng, an ninh NMTĐ phối hợp vận hành với NMTĐ CƠNG NGHỆ lớn, có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Các NMTĐ có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cung cấp điện tham gia điều tần cho hệ thống Theo nguyên tắc phương pháp tính giá điện NMTĐ chiến lược đa mục tiêu giá điện tính theo giá bình quân hàng năm [8] Các NMTĐ gián tiếp tham gia thị trường điện, không chào giá trực tiếp thị trường điện không áp dụng chế tốn thị trường điện [9] Theo đó, tiêu chuẩn hiệu ích phát điện lớn chuyển thành tiêu chuẩn sản lượng điện bậc thang (EBT) lớn nhất, theo tiêu chuẩn (6) 𝑁 𝐸 𝐵𝑇 𝑇 = ∑ ∑ 𝑁𝑖𝑡 ∆ℎ𝑖𝑡 => 𝑚𝑎𝑥 𝑖=1 𝑡=1 (6) Như vậy, tùy vào đối tượng NMTĐ nghiên cứu để chọn tiêu chuẩn xây dựng BĐĐP cho phù hợp Nhằm nâng cao hiệu sử dụng nguồn thủy điện đảm bảo yêu cầu an toàn cung cấp điện hệ thống, BĐĐP hồ chứa NMTĐ phải thể vùng đặc trưng sau (hình 1): vùng đảm bảo an toàn cung cấp điện hay vùng sở (vùng A), vùng tăng công suất (vùng B), vùng hạn chế công suất (vùng C) vùng xả nước thừa (vùng D) Xây dựng BĐĐP thực chất xây dựng đường giới hạn vùng, mà chủ yếu hai đường giới hạn vùng A Việc phân vùng BĐĐP tương đối Tùy thuộc vào đặc điểm nhiệm vụ hồ mà BĐĐP có vùng đặc trưng định 2.3 Các phương thức vận hành hồ chứa thủy điện theo biểu đồ điều phối Sử dụng BĐĐP giúp cho người vận hành, cần dựa thơng tin thời mực nước hồ, có định đắn việc tăng, giảm công suất NMTĐ điều kiện thông tin dài hạn phân bố lưu lượng thiên nhiên không đáng tin cậy Tại thời điểm cần tiến hành so sánh mực nước thực tế hồ với mực nước thời điểm nằm đường BĐĐP Kết so sánh cho TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ phép người vận hành đưa định quan trọng sau điều chỉnh công suất NMTĐ thời đoạn - Tăng cơng suất trung bình ngày đêm lớn công suất bảo đảm mực nước thực tế nằm vùng B - Giảm cơng suất trung bình ngày đêm mực nước thực tế hồ nằm vùng C - Tiếp tục trì cơng suất bảo đảm mực nước thực tế hồ nằm vùng A - Vùng D vùng cho phép phát cơng suất tối đa Sau tiến hành so sánh mực nước thực tế hồ cuối thời đoạn với mực nước thời điểm đường điều phối q trình điều chỉnh cơng suất NMTĐ lặp lại BĐĐP cho biết nên tăng, giảm cơng suất NMTĐ, cịn muốn định công suất NMTĐ cần sử dụng phương thức (PT) tăng giảm công suất riêng vùng 2.3.1 Xác định công suất vùng tăng công suất (vùng B) Tại đầu thời đoạn, biết mực nước thực tế hồ cao mực nước thời điểm đường giới hạn vùng A đoạn Z, từ tìm lượng nước dư Vd Lượng nước Vd sử dụng để tăng cơng suất theo PT khác + PT 1: Lượng nước dư Vd sử dụng hết để tăng công suất cho NMTĐ thời đoạn t sau thời điểm có nước dư Với cách sử dụng Vd tính cơng suất trung bình ngày đêm biết khả đáp ứng cho hệ thống Trong điều kiện bình thường việc điều chỉnh cơng suất tiến hành cho thời đoạn, thời đoạn dài hay ngắn tuỳ thuộc vào chế độ thuỷ văn lũ, kiệt Đặc điểm PT công suất NMTĐ tăng nhanh gây khó khăn cho vận hành trạm khác mực nước hồ giảm nhanh làm giảm hiệu lượng việc sử dụng lượng nước tự nhiên mùa kiệt, lại hạn chế xả thừa Cho nên PT thích hợp NMTĐ có chế độ mực nước hồ ảnh hưởng không đáng kể đến tổng sản lượng điện chúng hệ số điều tiết khơng lớn an tồn cơng trình + PT 2: Giữ Vd lại hồ thời gian dùng để tăng cơng suất thời đoạn cuối mùa Cịn thời đoạn trước đó, NMTĐ làm việc với công suất bảo đảm Đặc điểm PT đường trình mực nước hồ suốt thời gian chưa sử dụng lượng nước dư Vd cao so với đường giới hạn vùng A Và lượng nước tự nhiên mùa cấp sử dụng với cột nước cao làm tăng cơng suất khả dụng điện lượng tồn NMTĐ tăng lên Điều quan trọng NMTĐ có lượng nước mùa kiệt tương đối lớn so với dung tích hữu ích độ sâu công tác hồ ảnh hưởng đáng kể đến thay đổi cột nước Nhưng nhược điểm PT công suất tăng nhanh nhiều thời đoạn ngắn cuối mùa kiệt làm cho việc vận hành nguồn khác gặp khó khăn nguồn thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn Thêm vào đó, sử dụng PT gây xả nước hồ điều tiết năm khơng hồn tồn hồ có nhiệm vụ phịng lũ Cho nên PT sử dụng + PT 3: Đây PT trung gian PT PT Với PT 3, lượng nước dư Vd sử dụng để tăng công suất suốt thời gian từ sau hình thành thời điểm cuối mùa kiệt Việc sử dụng Vd theo PT vừa làm tăng cột nước trung bình vừa cho phép linh hoạt điều chỉnh cơng suất cho phù hợp với địi hỏi hệ thống PT thích hợp NMTĐ đóng vai trị quan trọng hệ thống, có lượng nước thiên nhiên mùa kiệt tương đối lớn so với dung tích hữu ích hồ Những PT sử dụng nước dư để tăng cơng suất dùng cho mùa lũ Nhưng mùa này, khơng biết trước thời điểm bắt đầu thời điểm kết thúc TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC lũ, khoảng thời gian hai thời điểm thường ngắn, nên PT thường dùng PT Chỉ hồ có khả điều tiết nhiều năm khơng cịn khả xuất lũ sử dụng PT PT 2.3.2 Xác định công suất vùng giảm công suất (vùng C) Khi mực nước thực tế hồ số thời điểm nằm thấp đường giới hạn vùng A (tức nằm vùng C) NMTĐ khơng đủ nước để phát công suất điện bảo đảm mà buộc phải giảm công suất Căn vào mực nước thực tế hồ với thời điểm đường giới hạn vùng A xác định lượng nước thiếu Vth Nhưng việc giảm công suất theo PT cần xuất phát từ quan điểm hạn chế đến mức tối thiểu hậu thiếu điện gây cho tồn hệ thống + PT 1: Giảm cơng suất thời đoạn t sau xuất lượng nước thiếu Vth Đặc điểm PT vừa rút ngắn thời gian làm việc khơng bình thường hệ thống vừa giảm phần điện lượng thiếu nhờ trì mực nước hồ cao Song PT nên sử dụng cho trường hợp Vth nhỏ cho NMTĐ có vai trị khơng thật quan trọng cân Bởi lẽ, trường hợp đó, sử dụng cơng suất dự trữ hệ thống huy động công suất tăng thêm NMTĐ khác để bù vào phần công suất bị thiếu, mà khơng bù hồn tồn phải cắt điện hộ khơng quan trọng + PT 2: Sau phát thiếu nước, tiếp tục cho NMTĐ làm việc với công suất bảo đảm sử dụng hết dung tích hữu ích Sau điều chỉnh cơng suất NMTĐ cho trì mực nước hồ MNC Trong điều kiện lưu lượng tự nhiên cuối mùa kiệt nhỏ cơng suất NMTĐ giảm đột ngột PT đơn giản rút ngắn đến mức thời gian làm việc khơng bình thường hệ thống Cũng giống PT 1, PT nên sử dụng cho NMTĐ có tỷ trọng nhỏ với điều CÔNG NGHỆ kiện chế độ mực nước hồ chúng ảnh hưởng không đáng kể đến sản lượng điện + PT 3: Giảm lưu lượng phát điện từ thời điểm xuất nước thiếu hết mùa Đối với NMTĐ đóng vai trị quan trọng cân hệ thống không nên sử dụng PT để giảm công suất Vì dùng PT phần cơng suất bị thiếu lớn, khó bù lại phải cắt điện nhiều kể hộ dùng điện quan trọng Cho nên, NMTĐ loại này, điều chủ yếu phải kéo dài thời gian hạn chế lưu lượng để nhằm giảm nhỏ phần công suất thiếu Muốn cần giảm lưu lượng phát điện từ xuất nước thiếu hết mùa Khi mực nước hồ giảm từ từ, làm tăng công suất điện so với sử dụng PT 2.3.3 Phương thức phối hợp vận hành Ngoài việc thoả mãn u cầu lợi dụng tổng hợp mục đích việc phối hợp vận hành hồ chứa nhằm nâng cao khai thác nguồn thủy điện, sử dụng với hiệu cao nguồn thuỷ giảm chi phí cho hệ thống Các mục đích đạt cách phối hợp sử dụng PT xử lý nước thừa, thiếu NMTĐ, hay nói cách khác phối hợp tăng, giảm công suất chúng Các NMTĐ vừa khác tỷ trọng tham gia vào cân hệ thống, vừa khác khả điều tiết điều kiện làm việc hồ chứa Trong trình khai thác hồ chứa thủy điện gặp trường hợp mực nước tất hồ nằm vùng A BĐĐP, NMTĐ làm việc với cơng suất bảo đảm mà khơng cần xử lý thêm Việc phối hợp điều chỉnh chế độ làm việc NMTĐ phải tiến hành gặp tình sau: + Tình mực nước hồ nằm vùng B BĐĐP, tức tất NMTĐ có khả sử dụng nước dư để tăng cơng suất + Tình mực nước hồ năm vùng C BĐĐP, tức tất TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NMTĐ thiếu nước + Tình hồ khơng có trạng thái làm việc, tức NMTĐ có vùng làm việc khác Để chọn PT phối hợp chế độ vận hành NMTĐ, trước hết cần chọn PT vận hành cho NMTĐ Trong mùa kiệt vào đặc trưng sau để chọn PT vận hành riêng cho NMTĐ ℎ𝑐𝑡 -𝐻 𝑚𝑎𝑥 (độ sâu công tác hồ chứa/cột nước phát điện lớn nhất): đại lượng đặc trưng cho mức độ ảnh hưởng chế độ mực nước hồ đến cột nước phát điện Tỷ số lớn tức chế độ mực nước hồ ảnh hưởng lớn đến cột nước mực nước hồ nên trì cao - 𝑃𝑡𝑘 𝑊𝑚𝑘 𝑉ℎ𝑖 (lượng nước mùa kiệt ứng với tần suất thiết kế/dung tích hữu ích hồ chứa): đại lượng cho thấy lượng nước thiên nhiên hay dung tích hồ đóng vai trò quan chủ yếu ảnh hưởng đến điện mùa kiệt NMTĐ Nếu đại lượng lớn nên trì mực nước hồ cao, ngược lại khơng nên tập trung sử dụng nước dư vào cuối mùa kiệt để tránh tình trạng dung tích hồ khơng dùng hết - 𝑁𝑙𝑚 𝐻𝑇 𝑃𝑚𝑎𝑥 (công suất lắp máy/phụ tải lớn hệ thống): đại lượng đặc trưng cho vài trò (tỷ trọng) NMTĐ hệ thống Đối với NMTĐ có tỷ trọng nhỏ sử dụng lượng nước dư để tăng công suất mà không gây khó khăn cho vận hành hệ thống Đối với NMTĐ có tỷ trọng lớn nên sử dụng nước dư để tăng công suất Trong mùa lũ, NMTĐ có hồ điều tiết mùa, thường xuyên phải xả nước thừa để đảm bảo yêu cầu phịng lũ Hơn nữa, khơng biết trước thời điểm bắt đầu thời điểm kết thúc lũ khoảng thời gian hai thời điểm thường ngắn, nên PT thường dùng sử dụng lượng nước dư Hoặc sử dụng khơng cịn khả xuất lũ KẾT QUẢ ÁP DỤNG TÍNH TỐN Áp dụng phương pháp luận nêu để tính tốn cho bậc thang thủy điện sơng Sê San Sơng Sê San có trữ thủy điện đứng thứ sau sông Đà sơng Đồng Nai Trên sơng Sê San có 07 NMTĐ vận hành, gồm Thượng Kontum vận hành năm 2020; Pleikrông năm 2009; Ialy năm 2000; Sê San Sê San 3A năm 2006; Sê San năm 2010; Sê San 4A năm 2011 Các NMTĐ có nhiệm vụ phát điện Phạm vi áp dụng tính tốn nghiên cứu 02 NMTĐ bậc thang, gồm bậc NMTĐ Pleikrông NMTĐ Ialy bậc Đây hai NMTĐ có hồ điều tiết dài hạn, có ảnh hưởng lớn đến bậc thang thuộc quản lý Công ty Thủy điện Ialy Các số liệu đầu vào sử dụng tính tốn bao gồm: Các thơng số theo thiết kế hai NMTĐ Pleikong Ialy Quan hệ đặc trưng hồ chứa, quan hệ mực nước hạ lưu nhà máy, quan hệ tổn thất cột nước, tổn thất lưu lượng (bốc hơi, thấm), đặc tính vận hành tổ máy lấy theo hồ sơ giai đoạn thiết kế kỹ thuật phê duyệt; Các ràng buộc mực nước lũ, quy định tính tốn tn thủ theo Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sơng Sê San [10] Dịng chảy đến tuyến cơng trình theo tài liệu thủy văn cập nhật với chuỗi dòng chảy 60 năm, từ năm 1960 đến năm 2019 3.1 Kết xây dựng biểu đồ điều phối Áp dụng phương pháp luận nêu để xây dựng BĐĐP cho NMTĐ Pleikrông NMTĐ Ialy Hai NMTĐ thuộc nhóm NMTĐ chiến lược đa mục tiêu nên giá điện tính theo giá bình qn hàng năm [8] Như vậy, theo trình bày trên, tiêu chuẩn sử dụng để xây dựng BĐĐP bậc thang hai NMTĐ sản lượng điện bậc thang lớn Kết xây dựng BĐĐP cho hai NMTĐ thể hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 1: BĐĐP NMTĐ Pleikrông (trái) NMTĐ Ialy (phải) Việc xác định đường giới hạn BĐĐP đồng thời phải thỏa mãn nhu cầu lợi dụng tổng hợp, có u cầu phịng lũ theo Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sơng Sê San Cần phải nói thêm rằng, BĐĐP trạng động, yếu tố ảnh hưởng đến hình dáng biểu đồ thay đổi cần phải thay đổi lại BĐĐP cho phù hợp hợp vận hành mùa kiệt: 3.2 Kết phối hợp vận hành + TH 4: NMTĐ Pleikrông sử dụng PT – NMTĐ Ialy sử dụng PT Vận dụng PT vận hành hồ chứa theo BĐĐP trình bày để tính tốn mơ vận hành cho bậc thang hai NMTĐ Pleikrông NMTĐ Ialy Nghiên cứu chế độ vận hành độc lập nhà máy cho thấy: mùa kiệt NMTĐ Pleikong sử dụng PT PT để tăng, giảm cơng suất, cịn NMTĐ Ialy sử dụng PT Cịn mùa lũ, trình bày trên, hai nhà máy nên sử dụng PT + TH 1: NMTĐ Pleikrông sử dụng PT – NMTĐ Ialy sử dụng PT + TH 2: NMTĐ Pleikrông sử dụng PT – NMTĐ Ialy sử dụng PT + TH 3: NMTĐ Pleikrông sử dụng PT – NMTĐ Ialy sử dụng PT Số liệu thủy văn sử dụng tính tốn chuỗi dịng chảy 60 năm, từ năm 1960 – 2019 Đã tính tốn mơ phối hợp vận hành cho bậc thang hai NMTĐ với 04 trường hợp đưa Mỗi trường hợp tính với 60 năm thủy văn Kết điện mùa kiệt điện năm trung bình năm tổng hợp bảng Giá trị điện trung bình TH chênh không đáng kể Điều cho thấy bù trừ mức độ tăng, giảm lưu lượng với mức độ giảm, tăng cột nước phương thức Việc định sử dụng theo phương thức phụ thuộc chủ yếu vào vai trò NMTĐ điều động hệ thống điện Để lựa chọn PT phối hợp vận hành có hiệu mặt điện cho bậc thang NMTĐ này, sở PT vận hành riêng cho NMTĐ, đưa 04 trường hợp (TH) phối hợp vận hành cho mùa kiệt, cịn mùa lũ trình bày nên sử dụng PT Các TH phối Bảng 1: Tổng hợp điện trung bình từ năm 1960-2019 theo TH phối hợp vận hành NMTĐ \ TH phố i TH TH TH TH TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC hợp CÔNG NGHỆ Emk En Emk En Emk En Emk En 10 kWh NMTĐ Pleikrông 214,6 455,3 214,6 455,3 215,0 455,7 215,0 455,7 NMTĐ Ialy 1878,2 3676,0 1870,9 3677,1 1871,8 3674,2 1865,8 3676,0 Tổ ng NMTĐ 2092,7 4131,2 2085,5 4132,3 2086,8 4130,0 2080,7 4131,8 NMTĐ Pleikrông bắt đầu vận hành từ tháng 05/2009, NMTĐ Ialy vận hành từ tháng 05/2000 Để tiện đánh giá hiệu việc phối hợp vận hành theo PT so với kết vận hành thực tế: Bảng trình bày kết tính tốn theo TH phối hợp kết vận hành thực [11] từ năm 2010-2019 hai NMTĐ Đây giai đoạn hai thủy điện có thời gian vận hành đồng thời Từ kết Bảng cho thấy: TH phối hợp vận hành cho kết điện lượng mùa kiệt điện lượng năm trung bình lớn so với vận hành thực Điện lượng năm tăng khoảng 94 triệu kWh (tương ứng 2,5%), điện lượng mùa kiệt tăng 209 triệu kWh (tương ứng 11,5 %) so với vận hành thực Bảng 2: Kết điện theo TH phối hợp vận hành từ năm 2010-2019 Nă m \ TH phố i hợp 2010 Emk TH En Emk TH En Emk TH En Vậ n hành thực Emk En Emk En 2046,8 2942,0 1684,9 2206,8 4618,5 1534,9 2164,1 4226,5 2016,8 4403,8 2172,1 4290,1 1828,2 2916,8 1739,4 1817,5 3286,3 1386,4 2165,0 3934,6 2168,7 1992,4 4290,3 1841,7 1839,9 3496,9 1690,0 106 kWh 2064, 2958, 2011 2170,6 2012 2226,1 2013 TH 2030, 2014 2190,7 2015 1845,0 2016 1802,4 2017 2171,0 2018 2010,3 2019 1838,9 4585, 4252, 4417,8 4256, 2933, 3280, 3940, 4308, 3494, 2051,6 2194,6 2182,4 2016,0 2189,7 1829,2 1811,0 2167,4 1992,6 1839,8 2944, 4610,8 4230, 4402, 4288, 2917,8 3289, 3936, 4290, 3497, 2061,1 2187,3 2200,6 2031,4 2173,6 1844,0 1809,1 2168,7 2010,0 1838,5 2956, 4596, 4238, 4418,4 4254, 2932, 3277, 3938, 4307, 3494, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 2872, 4369, 2209, 4496, 1745,4 3603, 2208, 4388, 3057, 3061,1 3989, 4273, 3359, KHOA HỌC Nă m \ TH phố i hợp T bình So với VH thực TH Emk TH En Emk TH En Emk CÔNG NGHỆ TH En Vậ n hành thực Emk En Emk 1820,9 En 106 kWh 2035,1 3842, +11,8 + % 2,6% 2027,4 +11,3% 3840, +2,5% KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Trong bối cảnh mà thông tin dự báo dài hạn thủy văn không đảm bảo độ tin cậy chế độ thủy văn không ổn định thi nên ưu tiên chọn phương pháp điều phối để điều khiển chế độ vận hành hồ chứa NMTĐ để tránh sai lầm hậu tác động nâng cao mức độ an toàn cấp điện Lựa chọn tiêu chuẩn xây dựng BĐĐP phải phù hợp với đối tượng NMTĐ tham gia thị trường điện cạnh tranh Việc lựa chọn tiêu chuẩn xây dựng phương thức vận hành cho NMTĐ cần phải tính đến trạng thái động yếu tố liên quan phụ tải, thị trường điện, cấu nguồn, yêu cầu lợi dụng tổng hợp 2032,4 3841,6 2024,9 3840,6 +11,6% +2,5% +11,2% +2,5% 3747, Bài báo trình bày phương pháp luận việc lựa chọn phương thức vận hành phối hợp vận hành NMTĐ bậc thang nhằm nâng cao hiệu khai thác nguồn thủy điện, góp phần giảm chi phí mua điện nguồn khác Kết tính tốn áp dụng cho bậc thang hai NMTĐ Pleikrông Ialy sông Sê San cho thấy tính hiệu phương pháp đưa so với kết vận hành thực Tuy nhiên, nghiên cứu áp dụng cho hai NMTĐ có hồ điều tiết dài hạn Định hướng nghiên cứu hướng đến nghiên cứu với số lượng hồ lớn có kết hợp vận hành với NMTĐ có hồ điều tiết ngắn hạn hệ thống bậc thang, NMTĐ hệ thống bậc thang khác với TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chính phủ, Quyết định số 63/2013/QĐ-TTg, Quy định lộ trình, điều kiện cấu ngành điện để hình thành phát triển cấp độ thị trường điện lực VN 2013 [2] Hồng Cơng Tuấn, Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu ích phát điện cho trạm thủy điện bối cảnh phụ tải thị trường điện Việt Nam Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, 2018 61 [3] Hồng Cơng Tuấn, Nghiên cứu chế giá điện nhằm nâng cao hiệu khái thác nguồn thủy điện Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Mơi trường, 2019 64 [4] Pan Liu, et al., Optimal Reservoir Operation Using Stochastic Dynamic Programming Journal of Water Resource and Protection, 2012 [5] P Sengvilay, Nghiên cứu nâng cao hiệu quản lý vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện miền Trung I nước CHDCND Lào Luận án Tiến sĩ, 2009 [6] Cục Điều tiết điện lực - Bộ Công thương, Quyết định số 46/2019/QĐ-ĐTĐL Ban hành Quy trình Lập kế hoạch vận hành thị trường điện 2019 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ [7] Cục điều tiết điện lực - Bộ Công thương, Quyết định 77 /QĐ-ĐTĐL Quy trình tính tốn giá trị nước 2017 [8] Bộ Công thương, Thông tư số 26/TT-BCT, Quy định phương pháp, trình tự xác định chi phí hàng năm giá điện nhà máy thủy điện chiến lược đa mục tiêu 2017 [9] Bộ Công thương, Thông tư số 45/2018/TT-BCT, Quy định vận hành thị trường bán buôn điện cạnh tranh sửa đổi số điều Thơng tư số 56-2014TT-BCT 2018 [10] Chính phủ, Quyết định số 215/2018/QĐ-TTg, Quyết định việc ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Sê San 2018 [11] Công ty thủy điện Ialy https://ialyhpc.vn/ 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 63 - 2020 ... cho bậc thang thủy điện sông Sê San với hai NMTĐ Pleikrông Ialy CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC PHỐI HỢP VẬN HÀNH 2.1 Lựa chọn phương pháp vận hành hồ chứa thủy điện Việc lựa chọn phương pháp vận hành. .. công suất điện so với sử dụng PT 2.3.3 Phương thức phối hợp vận hành Ngoài việc thoả mãn u cầu lợi dụng tổng hợp mục đích việc phối hợp vận hành hồ chứa nhằm nâng cao khai thác nguồn thủy điện, sử... điều phối vận hành hồ chứa NMTĐ trước thông tin thuỷ văn Trong nghiên cứu này, phương pháp điều phối được lựa chọn để xây dựng phương thức phối hợp vận hành NMTĐ bậc thang Phương pháp cách thức tiếp