Khi thiết kế trạm thuỷ điện cú hồ điều tiết năm, đối với mỗi phương õn MNDBT, việc chọn độ sđu cụng tõc cú lợi nhất thường được tiến hănh theo cõch sau đđy:
Giả thiết một loạt độ sđu cụng tõc, dựa văo đường đặc tớnh dung tớch của hồ chứa để xõc định cõc dung tớch cú ớch tương ứng.
Căn cứ văo cõc dung tớch cú ớch của mỗi phương õn độ sđu cụng tõc mă tiến hănh tớnh tõn điều tiết cho năm nước kiệt thiết kế, tỡm ra quan hệ lưu lượng vă cột nước theo thời gian của trạm, trớn cơ sở đú tớnh ra khả năng cung cấp điện trong mựa kiệt cũng như trong năm thiết kế.
Từ kết quả tớnh tõn năng lượng cho cõc phương õn độ sđu cụng tõc mă xđy dựng đường quan hệ giữa điện lượng (hoặc cụng suất bảo đảm) trong mựa kiệt với độ sđu cụng tõc của hồ. Từ biểu đồ năy ta tra ra độ sđu cụng tõc cho hiệu ớch phõt điện cao nhất, đú chớnh lă độ sđu cụng tõc cú lợi nhất.
Để hiểu rừ nội dung vă cõc sử lý thoả đõng khi chọn độ sđu cụng tõc trong cõc trường hợp cụ thể, dưới đđy chỳng ta sẽ xem xĩt kỹ hơn về mối quan hệ giữa cụng suất (hoặc điện lượng ) với độ sđu cụng tõc. Tức lă xĩt quan hệ N=f(hct) vă E = f(hct). Ta biết rằng điện lượng ( hoặc cụng suất) mă kiệt một phần do lưu lượng nước khụng trữ ( lưu lượng thiớn nhiớn) vă một phần do lưu lượng nước trữ trong dung tớch cú ớch của hồ tạo thănh:
Emựa kiệt = Ekhụng trữ+ Ehồ (3-26) Trong đú : Ekhụng trữ= 0,00272 Wkhụng trữ.Hthuỷđiện
Ehồ = 0,00272Vci.Hthuỷđiện
Wkhụng trữlă lượng nước thiớn nhiớn đến trong mựa cấp (mựa nước kiệt), nú lă một trị số nhất định đối với một năm tớnh tõn năo đú. Muốn tăng Ekhụng trữphải tăng cột nước bỡnh quđn mựa kiệt …nghĩa lă phải chọn độ sđu cụng tõc của hồ nhỏ. Hay núi cõch khõc, Ekhụng trữsẽ giảm nếu độ sđu cụng tõc của hồ tăng. Quan hệ biến đổi gần như lă tuyến tớnh.
Ehồ biến đổi phức tạp hơn khi hct thay đổi. Muốn tăng Ehồ phải tăng Vci tức lă phải tăng hct. Tăng hct thỡ khả năng cung cấp nước của dung tớch cú ớch căng lớn, nhưng cột nước trung bỡnh mựa kiệt căng giảm. Vỡ vậy hct căng lớn, mức độ tăng Ehồ căng ớt (hỡnh 3-2). MNLKT MNLTK MNDBT MNC MNBC d1 d2 Hỡnh 3-1 Cõc loại mực nước trong hồ
Như vậy, trong giai đoạn đầu khi độ sđu cụng tõc tăng thỡ điện lượng mựa kiệt cũng tăng, nếu tiếp tục tăng hct đến một trị số năo đú ta sẽ cú trị số Emựakiệt lớn nhất. Sau đú nếu tiếp tục tăng hct đến một trị số năo đú thỡ Emựa kiệt sẽ giảm vỡ phần điện lượng tăng thớm do tăng lưu lượng điều tiết khụng kịp bự lại phần điện lượng mất đi do cột nước giảm.
Trị số hct ứng với Emựa kiệt lớn nhất gọi lă độ sđu cụng tõc cú lợi nhất.
Nếu lượng nước khụng trữ trong mựa kiệt căng lớn thỡ độ sđu cụng tõc cú lợi nhất của hồ căng nhỏ. Đường gạch đứt quờng trớn hỡnh 3-2 cú ký hiệu (2) lă đường biểu diễn quan hệ Emựa kiệt = f(hct) trong năm cú lượng nước mựa kiệt nhiều hơn năm thiết kế.
Nếu chỉ dựa văo điện lượng mău kiệt để xõc định độ sđu cụng tõc cú lợi nhất thỡ chưa hẳn đờ hợp lý, mă cũn phải xem xĩt diễn biến của điện lượng năm. Trong thời kỳ trữ nước do mực nước trong hồ thấp, nớn khả năng phõt điện bị hạn chế. Bởi vậy khi tăng độ sđu cụng tõc của hồ, điện lượng năm sẽ khụng tăng đõng kể so với độ tăng của điện lượng mựa kiệt (xem hỡnh 3-3). Do đú, trị số điện lượng năm lớn nhất sẽ xuất hiện khi hct nhỏ hơn so với hct cho Emựakiệt lớn nhất.
Mặt khõc, nếu dưới trạm thuỷ điện thiết kế cú một số trạm thuỷ điện khõc nằm trong hệ thống bậc thang, thỡ độ sđu cụng tõc của hồ trớn căng lớn căng lăm tăng sản lượng điện ở cõc trạm dưới. Vỡ vậy độ sđu cụng tõc cú lợi nhất của hồ đang thiết kế ứng với trị số điện lượng lớn nhất của cả bậc thang sẽ lớn hơn độ sđu cụng tõc cú lợi nhất ứng với điện lượng lớn nhất cảu riớng trạm đú (xem hỡnh 3-4)
Nếu gọi điện lượng của trạm thuỷ điện đang thiết kế lă ETĐ vă điện lượng tăng thớm ở cõc trạm thuỷ điện bậc thang nhờ cú độ sđu cụng tõc của hồ thiết kế lă ∆ Ebt thỡ điện lượng thu được do cú cụng trỡnh thiết kế sẽ lă ∆ Ebt + ETĐ.
Rừ răng, qua sự phđn tớch trớn ta thấy khụng chỉ cú một điểm mă cú cả một vựng xõc định độ sđu cụng tõc cú lợi nhất. Vỡ 0 (1) (2) E hồ E khụng trữ (1) E khụng trữ (2) E mựa kiệt (1) E mựa kiệt (2) E kwh (m) hct hct(2) hct(1) Hỡnh 3-2 0 kwh E hct (m) hct Enăm max hct Emựakiệt max E mựa kiệt E năm Hỡnh 3-3 Hỡnh 3-4 (m) hct hct ETĐ hct ETĐ + Ebt ETĐ + Ebt ETĐ 0 E kwh
vậy trị số cuối cựng của độ sđu cụng tõc cú lợi phải được xõc định trớn cơ sở tớnh tõn kinh tế kỹ thuật trong đú cú xĩt tới mọi ảnh hưởng của sự biến đổi độ sđu cụng tõc ở trạm thiết kế vă cõc trạm trong bậc thang.
Trong tớnh tõn sơ bộ, để giảm khối lượng tớnh tõn, người ta thường xõc định hct cú lợi nhất ứng với Emựakiệt lớn nhất hoặc cụng suất bảo đảm mựa kiệt lớn nhất.
Trong thực tế tớnh tõn cú khi trớn đường quan hệ E=f(hct) khụng xuất hiện điểm cực trị, nghĩa lă căng tăng độ sđu cụng tõc thỡ điện lượng Emựa kiệt căng tăng. Điều đú cú nghĩa lă tuy điện lượng Ekhụngtrữ giảm khi tăng trị số hct, nhưng trị số giảm bớt
∆Ekhụngtrữ vẫn chưa bằng trị số tăng thớm của Ehồ lă ∆Ehồ.
Trong trường hợp đường quan hệ E =f(hct) khụng cú điểm cực trị, tức lă độ sđu cụng tõc căng tăng căng cú lợi, khi đú quyết định chọn độ sđu cụng tõc năo phải căn cứ trớn yớu cầu đảm bảo cho hồ cú dung tớch chết đủ chứa bựn cõt lắng đọng trong thời kỳ vận hănh, khai thõc phự hợp với tuổi thọ tớnh tõn của hồ chứa. Mặt khõc phải đảm bảo cột nước cụng tõc vă khu vực hiệu suất cao, lưu lượng cần thiết khụng kĩo theo bựn cõt vv…cho turbine lăm việc. Theo điều kiện hiệu suất của turbine thỡ hct≤ 1/3 Hmax (Hmax cột nước cụng tõc lớn nhất của trạm thuỷ điện.)
Nếu hồ chứa của trạm thuỷ điện được lợi dụng cho nhiều ngănh dựng nước khõc nhau thỡ việc xõc định độ sđu cụng tõc cú lợi phải thụng qua tớnh tõn cđn bằng lưu lượng cấp nước cũng như cđn đối mực nước tối thiểu ở thượng hạ lưu cụng trỡnh. Thớ dụ đối với tưới, ngoăi việc đảm bảo lưu lượng cần thiết, cũn phải chỳ ý lưu lượng xả xuống hạ lưu cú đảm bảo cho mực nước hạ lưu cú cao trỡnh phự hợp với yớu cầu lấy nước của cõc cụng trỡnh đờ cú ở hạ lưu. Đối với giao thụng thủy ở hạ lưu phải đảm nướcđủ chiều sđu mớm nước của cõc loại tău đờ quy định cho từng tuyến đường thuỷ, ở thượng lưu mực nước khống chế cũng phải đảm bảo thuận tiện cho tău bỉ đi lại.
Trong qũ trỡnh tớnh tõn điều tiết cđn bằng nước của hồ chứa cho cõc ngănh, nếu cú những yớu cầu mă khả năng nguồn nước cũng như dung tớch hồ khụng thể đảm bảo thỡ phải cắt bớt yớu cầu của một văi ngănh trớn cơ sở tớnh tõn hiệu ớch kinh tế vă đảm bảo cõc yớu cầu chớnh trị xờ hội.
2. Xõc định độ sđu cụng tõc cho hồ chứa của trạm thuỷđiện điều tiết ngăy.
Đối với một trạm thuỷ điện, trong những điều kiện thuỷ văn cụ thể, nếu tiến hănh điều tiết ngăy thỡ điện lượng sẽ giảm một ớt so với chế độ lăm việc khụng điều tiết ngăy (vỡ điều tiết ngăy cột nước cụng tõc của trạm thuỷ điện sẽ nhỏ hơn trường hợp khụng điều tiết ngăy). Nhưng cũng nhờ cú điều tiết ngăy mă khả năng phủ đỉnh biểu đồ phụ tải tăng, tạo điều kiện cho nhiệt điện lăm việc ổn định, giảm bớt nhiớn liệu tiớu thụ, tăng hiệu suất. Mặt khõc do cụng suất lắp mõy lớn hơn, nớn văo mựa nhiều nước, điện lượng sẽ tăng. Phần điện lượng tăng thớm năy thường lớn hơn gấp nhiều lần so với phần giảm cột nước cụng tõc. Nếu hồ điều tiết ngăy căng lớn thỡ khả năng phủ đỉnh biểu đồ phủ tải căng cao. Nếu điều kiện địa hỡnh địa chất thuận tiện cú thể tiến hănh điều tiết ngăy khụng hạn chế, thậm chớ cú thể bố trớ thớm dung tớch đề phũng trường hợp sự cố trong hệ thống điện. Trong trường hợp khả năng điều tiết thuận lợi như trớn thỡ vấn đề đặt ra lă chọn độ sđu cụng tõc như thế năo lă hợp lý.
Trong trường hợp khả năng điều tiết ngăy bị hạn chế do việc tạo dung tớch lớn cú khú khăn, thỡ vấn đề lă nớn chọn dung tớch bằng bao nhiớu thỡ hợp lý.
Trong cả hai trường hợp, khi tớnh tõn chọn độ sđu cụng tõc vă dung tớch điều tiết ngăy bắt đầu từ việc xõc định mực nước chết, từ đú tớnh ra mực nước thượng lưu cao
nhất trong điều kiện lăm việc bỡnh thường.Như vậy sẽ xõc định được độ sđu cụng tõc. Kinh nghiệm thiết kế cho thấy nếu cú điều kiện, nớn chọn mực nước chết vă cao trỡnh cửa lấy nước thấp, vỡ như vậy vừa tăng được dung tớch vừa đảm bảo đập dđng lớn khụng cao lắm.
Do độ sđu cụng tõc, dung tớch hồ điều tiết ngăy vă cụng suất lắp mõy hoăn toăn phụ thuộc lẫn nhau ( trong số đú khụng cú thụng số năo được xõc định trước một cõch độc lập), cho nớn việc chọn lựa chỳng thường được xõc định đồng thời, qua nhiều phương õn tớnh thử vă so sõnh kinh tế.
Đ3-4 TÍNH CễNG SUẤT BẢO ĐẢM VĂ ĐIỆN LƯỢNG BèNH QUĐN NĂM CỦA TRẠM THUỶĐIỆN
Tớnh cụng suất bảo đảm vă điện lượng bỡnh quđn năm lă một trong những thụng số chủ yếu của trạm thuỷ điện. Cụng suất bảo đảm lớn hay nhỏ cú ảnh hưởng trực tiếp đến cụng suất lắp mõy của trạm thuỷ điện. Khi mực nước dđng bỡnh thường đờ được xõc định thỡ cụng suất bảo đảm hoăn toăn phụ thuộc tớnh năng điều tiết của hồ vă đặc trưng thuỷ văn của sụng.