Khoảng cách từ MNDBT đến MNC gọi là độ sâu công tác (hct) của NMTĐ. Đối với mỗi phương án MNDBT vấn đề đặt ra là nên chọn hct bao nhiêu là có lợi nhất. a. Xác định hct có lợi của hồ điều tiết năm:
Giả thiết một loạt hct, dựa vào quan hệ Z ~ V xác định các dung tích hữu ích tương ứng Vhi.
Căn cứ vào các dung tích Vhi của mỗi hct mà tiến hành tính toán điều tiết cho năm nước kiệt thiết kế. Phương pháp điều tiết như sau:
- Giả thiết trong mùa kiệt NMTĐ phát với công suất không đổi Qđt, khi đó công suất mùa kiệt sẽ là
NK=KQđtH (3-6)
trong đó:
Qđt theo kết quả tính toán điều tiết hồ chứa (xem thí dụ bảng 3-5); H - cột nước,
www.vncold.vn
ZT - mực nước trong hồ chứa tương ứng với dung tích trung bình VC+ 0,5Vhixác định theo quan hệ mực nước dung tích kho;
ZH - mực nước hạ lưu tương ứng với lưu lượng điều tiết Qđt;
DH - tổn thất cột nước.
Từ công suất mùa kiệt tính được điện lượng mùa kiệt Emùa kiệt, vẽ quan hệ giữa độ sâu công tác với điện lượng mùa kiệt như hình 3-4.
Hình 3-4. Quan hệ giữa độ sâu công tác với điện lượng
Trị số hct khi Emùa kiệt đạt tới trị số lớn nhất gọi là độ sâu công tác có lợi nhất. Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào điện lượng mùa kiệt để xác định độ sâu công tác có lợi nhất thì chưa hẳn đ∙ hợp lý mà phải xem xét sự diễn biến của điện lượng năm.
Trong thời kỳ trữ nước do mực nước trong hồ thấp nên khả năng phát điện bị hạn chế. Bởi vậy khi tăng độ sâu công tác của hồ, điện lượng năm sẽ tăng không đáng kể so với độ tăng của điện lượng mùa kiệt (hình 3-4). Vì vậy, trị số điện lượng năm lớn nhất sẽ xuất hiện khi hctnhỏ hơn so với hct cho Emùa kiệt lớn nhất. Với NMTĐ cột nước cao, sự thay đổi độ sâu công tác có khi chỉ thay đổi rất ít về điện năng so với tổng thể.
Mặt khác, nếu dưới hạ lưu có một số NMTĐ nằm trong hệ thống bậc thang thì độ sâu công tác của hồ trên càng lớn càng làm tăng sản lượng điện ở các NMTĐ dưới. Vì vậy độ sâu công tác có lợi nhất của hồ đang thiết kế ứng với trị số điện lượng lớn nhất của cả bậc thang sẽ lớn hơn độ sâu công tác có lợi nhất ứng với điện lượng lớn nhất của riêng trạm đó (xem hình 3-5).
Qua sự phân tích trên đây, ta thấy không phải chỉ có một điểm mà là có cả một vùng xác định độ sâu công tác có lợi nhất. Vì vậy, trị số cuối cùng của độ sâu công tác có lợi phải được xác định trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật, trong đó xét tới mọi ảnh hưởng của sự biến đổi độ sâu công tác ở trạm TĐ thiết kế và các trạm TĐ trong bậc thang. Trong tính toán sơ bộ, để giảm khối lượng tính toán, người ta thường xác định hct có lợi nhất ứng với Emùa kiệt lớn nhất hoặc công suất đảm bảo mùa kiệt Nđblớn nhất.
www.vncold.vn
Hình 3-5. DEHT - điện lượng gia tăng của hệ thống
Trong trường hợp đường quan hệ E=f(hct) không có điểm cực trị, nghĩa là độ sâu công tác càng tăng càng có lợi thì việc quyết định nên dừng hct ở mức nào phải dựa trên yêu cầu đảm bảo cho hồ có dung tích chết đủ chứa bùn cát lắng đọng trong thời kỳ vận hành, khai thác phù hợp với tuổi thọ tính toán của hồ chứa; mặt khác phải đảm bảo cột nước công tác và khu vực hiệu suất cao, lưu lượng cần thiết không kéo theo bùn cát v.v... cho tuốc bin làm việc.
Nếu hồ chứa của NMTĐ là hồ chứa lợi dụng tổng hợp thì việc xác định độ sâu công tác phải thông qua tính toán cân bằng lưu lượng cấp nước cũng như cân đối mực nước tối thiểu ở thượng, hạ lưu công trình. Khi giải quyết vấn đề này, cần lưu ý các yêu cầu sau:
- Đối với tưới, một mặt phải đảm bảo lưu lượng nước tưới cần thiết, nhất là vào dịp ngả ải và làm đòng, mặt khác lưu lượng xả xuống hạ lưu phải đảm bảo cho mực nước hạ lưu có cao trình phù hợp với yêu cầu lấy nước của các công trình đ∙ có ở hạ lưu; có khi phải đảm bảo lưu lượng để hạn chế nước mặn xâm nhập.
- Đối với giao thông vận tải thủy ở hạ lưu phải đảm bảo đủ chiều sâu mớm nước của các loại tàu đ∙ được quy định cho từng tuyến đường thủy. Riêng phía thượng lưu mực nước chết cũng phải đảm bảo thuận tiện cho giao thông thủy.
Khi tính toán điều tiết cân bằng nước của hồ chứa cho các ngành, nếu có những yêu cầu mà khả năng nguồn nước cũng như dung tích hồ không thể đảm bảo thì phải cắt bớt yêu cầu của một vài ngành trên cơ sở tính toán hiệu ích kinh tế và đảm bảo các yêu cầu chính trị x∙ hội.
b. Xác định độ sâu công tác cho hồ chứa của NMTĐ điều tiết ngày
So với NMTĐ không điều tiết thì NMTĐ điều tiết ngày có nhiều ưu điểm nội trội, trong những điều kiện thủy văn cụ thể, tuy điều tiết ngày cột nước công tác của NMTĐ
www.vncold.vn
sẽ nhỏ hơn trường hợp không điều tiết dẫn tới giảm nhỏ điện năng nhưng bù lại khả năng phủ đỉnh biểu đồ phụ tải điện tăng, công suất lắp máy của trạm thủy điện để thay thế cho nhiệt điện trong hệ thống cũng tăng, tạo điều kiện cho trạm nhiệt điện làm việc ổn định, giảm bớt nhiên liệu tiêu thụ. Mặt khác do công suất lắp máy lớn hơn nên vào mùa nhiều nước điện lượng sẽ tăng. Phần điện lượng tăng thêm này thường lớn hơn gấp nhiều lần so với phần giảm đi do giảm cột nước công tác.
Nếu hồ điều tiết ngày càng lớn thì khả năng phủ đỉnh biểu đồ phụ tải càng cao. Nếu điều kiện địa hình, địa chất thuận tiện có thể tiến hành điều tiết ngày không hạn chế, thậm chí có thể bố trí thêm dung tích đề phòng trường hợp sự cố trong hệ thống điện.
Trong trường hợp khả năng điều tiết thuận lợi như thế thì vấn đề là chọn độ sâu công tác như thế nào là hợp lý.
Trong trường hợp khả năng điều tiết ngày bị hạn chế, do việc tạo dung tích lớn có khó khăn thì vấn đề là nên chọn dung tích là bao nhiêu thì hợp lý?
Trong cả hai trường hợp, khi tính toán chọn độ sâu công tác và dung tích hồ điều tiết ngày đều bắt đầu từ việc xác định MNC, từ đó tính ra mực nước thượng lưu cao nhất trong điều kiện làm việc bình thường, như vậy sẽ xác định được độ sâu công tác. Kinh nghiệm thiết kế cho thấy nếu có điều kiện nên chọn MNC và cao trình cửa lấy nước thấp. Vì như vậy vừa tăng được dung tích, vừa đảm bảo đập dâng lên không cao lắm. Trong trường hợp hồ điều tiết ngày có thể xác định dung tích Vhi theo công thức:
( )
hi PĐ PĐ ĐB
V =T 3600 Q -Q (m3) (3-7)
trong đó:
TPĐ - thời gian phát điện; QPĐ - lưu lượng phát điện; QĐB - lưu lượng đảm bảo.
Do đó độ sâu công tác, dung tích hồ điều tiết ngày và công suất lắp máy hoàn toàn phụ thuộc lẫn nhau (trong số đó không có thông số nào được xác định trước một cách độc lập) cho nên việc chọn lựa chúng thường được xác định đồng thời, qua nhiều phương án tính thử và so sánh kinh tế...