Cũng nh− MNDBT để chọn MNC, tr−ớc hết cần xét đến các rμng buộc kỹ thuật. Có các rμng buộc chủ yếu sau:
- Ràng buộc về bố trí công tình: MNC phải đủ cao để bố trí thuận tiện cửa nhận n−ớc vμ cấp n−ớc.
Theo điều kiện nμy méo d−ới của cửa nhận n−ớc phải cao hơn cao trình bối láng mậot khoảng đủ để không cho bùn cát đáy kéo vμo. Còn mép trên của cửa nhận
n−ớc phải thấp hơn MNC một khoảng để không sinh phễu xóay cuốn không khí nén vμo tua bin. Nh− vậy tính theo độ cao:
MNC ≥ MNBL + a1 + HCNN + a2 Trong đó : MNBL - lμ cao trình bồi lắn bùn cát;
a1 - khoảng dự trữ an toμn chống bùn cát đáy kéo vμo cửa nhận n−ớc; HCNN - chiều cao của cửa nhận n−ớc;
a2 - khoảng dự trữ an toμn chống phát sinh phễu xoáy khí.
Mức n−ớc bồi lắng MNBL phụ thuộc chiều cao đáy hồ vμ l−ợng cát bồi lắng tính toán (trong chu kỳ tuổi thọ), còn HCNN, a1, a2 đ−ợc tính toán theo những tiêu chuẩn thiết kế (có các tμi liệu h−ớng dẫn riêng).
- Ràng buộc về điều kiện làm việc của tua bin.
Cột n−ớc lμm việc của tua bin có giới hạn tối đa, tối thiểu, phụ thuộc vμo đặc tính lμm việc của nó (hình 5.13). Giới hạn nμy chủ yếu nhằm đảm bảo cho tua bin đ−ợc lμm việc trong vùng có hiệu suất cao. ở giai đoạn thiết kế ng−ời ta phải căn cứ vμo cột n−ớc định mức của NMTĐ để chọn tua bin. Thông th−ờng tua bin chỉ đảm bảo đ−ợc hiệu suất cao trong phạm vi dao động cột n−ớc ΔH = (0,3-0,4)Hđm (tính từ MNDBT), với:
Hđm = MNDBT - Zhl(Q0);
Trong đó: Zhl(Q0) - lμ mức n−ớc hạ l−u tính với l−u l−ợng n−ớc trung bình nhiều năm Q0.
Đây cũng chính lμ chiều sâu lμm việc giới hạn của hồ (còn gọi lμ chiêu sâu khai thác). Nh− vậy theo điều kiện lμm việc của tua bin:
MNC ≥ MNDBT - HLV gh
HLV gh đ−ợc xác định căn cứ vμo trị số ΔH vμ các điều kiện giới hạn kỹ thuật khác
của tua bin.
- Ràng buộc về điều kiện môi sinh lòng hồ:
Trong đó Zmin - lμ mức n−ớc hồ tối thiểu để đảm bảo các điều kiện môi tr−ờng cho nuôi trồng thủy sản, vệ sinh lòng hồ vμ ổn định mức n−ớc ngầm cho khu vực xunh quanh.
Các mức n−ớc thỏa mãn điều kiện rμng buộc đều có thể đ−ợc đ−a vμo so sánh theo các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật. Cần phân biệt các tr−ờng hợp khác nhau theo khả năng điều tiét của hồ.
a. Hồ chứa điều tiết năm.
Nhiệm vụ chính của hồ điều tiết năm lμ tăng sản l−ợng điện năng cho NMTĐ vμ
tăng công suất phát trong thời kỳ ít n−ớc (nâng cao công suất đảm bảo). Vì thế nếu xem nh− MNDBT đã biết thì bμi toán lựa chọn MNC cũng chính lμ bμi toán lựa chọn chiều sâu lμm việc của hồ sao cho sản l−ợng điện năng cả năm của NMTĐ lμ
lớn nhất.
Với một giả thiết về chiều sâu lμm việc của hồ (hay MNC) ta hoμn toμn có thể xác định đ−ợc sản l−ợng điện năng cực đại sản xuất ra trong một năm của NMTĐ. Sản l−ợng điện năng ở đây lμ cực đại theo cách tính toán điều tiết tối −u hồ chứa với biểu đồ thủy văn đã cho.
Tính với các ph−ơng án MNC khác nhau ta có thể xây dựng đ−ợc đ−ờng cong quan hệ giữa sản l−ợng điện năng (cực đại) hμng năm với chiều sâu lμm việc của hồ. Quan hệ nμy có một trị số cực đại, t−ơng ứng với chiều sâu lμm việc tối −u.
Có thể giải thích sự tồn tại giá trị cực đại của đ−ờng cong quan hệ nh− sau. Khi tăng chiều sâu lμm việc của hồ một l−ợng ΔHLV t−ơng ứng với việc hạ MNC xuống thấp vμ lμm tăng thêm dung tích hồ chứa một l−ợng lμ ΔV. Có 2 nguyên nhân dẫn đến các l−ợng điện năng thay đổi: l−ợng điện năng tăng (ký hiệu lμ ΔE1) do sử dụng thêm l−ợng n−ớc ΔV tích lũy trong hồ từ, l−ợng điện năng giảm ( ký hiệu lμ
ΔE2) do vận hμnh l−ợng n−ớc dòng chảy với cột n−ớc thấp hơn. Khi giảm liên tiếp các trị số ΔHLV bằng nhau để tăng độ sâu lμm việc thì E1 tăng chậm dần (do lòng hồ hẹp lại ΔV bé đi, cột n−ớc cũng thấp dần). Trong khi đó E2 vẫn giảm đều do công suất tỉ lệ với cột n−ớc.
Trên hình 6.5 thể hiện các đ−ờng cong quan hệ nói trên, tính với các năm có l−ợng n−ớc khác nhau (năm nhiều n−ớc, năm n−ớc trung bình vμ năm ít n−ớc). Khi l−ợng
n−ớc giảm thấp, cực trị dịch chuyển về phía tăng thêm chiều sâu lμm việc (nghĩa lμ
giảm MNC xuống thấp, nâng cao dung tích hữu ích của hồ).
Chiều sâu lμm việc đ−ợc −u tiên chọn cho năm ít n−ớc nhằm nâng cao công suất đảm bảo cho nhμ máy. Thực ra, khi tính sản l−ợng điện năng theo ph−ơng án điều tiết dμi hạn tối −u (san bằng dòng chảy) thì kết quả cũng t−ơng ứng nâng cao công suất đảm bảo.
Cần chú ý lμ, khi có các NMTĐ bậc thang, cùng đ−ợc xây dựng trên một dòng sông, thì các số gia điện năng do tăng thêm chiêu sâu lμm việc ở mỗi NMTĐ cần phải đ−ợc tính đến ở tất cả các NMTĐ khác. Bμi toán điều tiết phải đ−ợc thực hiện phối hợp nh− đã trình bầy trong ch−ơng 4. Nói chung hiệu quả tổng hợp luôn luôn cao hơn khi chỉ có một nhμ máy. Hơn nữa chiều sâu lμm việc các hồ có xu h−ớng tăng thêm (hình 6.6).
Về nguyên tắc, việc lựa chọn các thông số cho NMTĐ nói chung vμ MNC nói riêng phải tuân theo các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật. Vì thế các tính toán nêu trên chỉ đ−ợc coi lμ b−ớc lựa chọn sơ bộ cho MNC, hơn nữa mới chỉ t−ơng ứng với một MNDBT đã cho. Mức n−ớc chết lựa chọn cuối cùng cho NMTĐ chỉ có đ−ợc sau các tính toán lựa chọn phối hợp MNDBT vμ công suất dặt của nhμ máy.
HLV3 HLV2 HLV1 Enăm HLVhay Vhi Năm nhiều n−ớc. Năm n−ớc trung bình. Năm ít n−ớc. Hình 6.5 HLV3 HLV1 Enăm HLV hay Vhi Năm nhiều n−ớc. Năm ít n−ớc. Hình 6.6 H'LV1 H'LV3
b. Hồ chứa điều tiết nhiều năm.
Mục đích của điều tiết nhiều năm không phải lμ lμm tăng sản l−ợng điện năng hμng năm mμ lμm tăng công suất đảm bảo vμ điện năng đảm bảo. Khi tăng chiều sâu lμm việc thì dung tích hữu ích của hồ chứa tăng, tuy nhiên l−ợng n−ớc sử dụng hμng năm hầu nh− không thay đổi. Đó lμ vì, với hồ điều tiết nhiều năm, khi đ−ợc điều tiết tối −u nói chung không phải xả n−ớc thừa. Trong khi đó hạ thấp MNC sẽ lμm hạ thấp mức n−ớc nói chung, dẫn đến sản l−ợng điện năng trung bình giảm xuống. Công suất đảm bảo vμ điện năng đảm bảo tăng đ−ợc lμ do có sự phân bố l−ợng n−ớc từ năm nhiều n−ớc sang năm ít n−ớc. Lợi ích của việc tăng thêm công suất vμ điện năng đảm bảo lμ lμm cho l−ợng công suất vμ điện năng của NMTĐ tham gia cân bằng đ−ợc cho phụ tải hệ thống nhiều hơn. Chênh lệch giữa chi phí (kể cả l−ợng điện năng trung bình bị giảm) vμ lợi ích sẽ lμ cơ sở để lựa chọn MNC tối −u. Nh− vậy với hồ điều tiết nhiều năm MNC cần đ−ợc giả thiết vμ lựa chọn đồng thời với quá trình tính toán lựa chọn MNDBT vμ công suất đặt.
c. Hồ điều tiết ngắn hạn (ngày và tuần)
Khi hồ nhỏ không đặt ra cho NMTĐ nhiệm vụ tham gia điều tiết dμi hạn. Ví dụ khi toμn bộ l−ợng n−ớc của hồ chỉ đủ sử dụng trong một số ít ngμy (1 tuần trở xuống). Trong tr−ờng hợp nμy, khi tính toán sơ bộ (chọn MNDBT vμ Nđ), nếu không vi phạm các giới hạn thì có thể chọn MNC sao cho đủ để diều tiết ngμy hoμn toμn. Dung tích điều tiết ngμy hoμn toμn có thể tính theo phần đỉnh của biểu đồ phụ tải tổng hệ thống. Biết Qtb vμ Htb trong mùa ít n−ớc có thể tính đ−ợc Ptb vμ ETĐ. Cho công suất của NMTĐ phủ đỉnh biểu đồ phụ tải tổng hệ thống với giả thiết hồ chứa có dung tích đủ lớn (xem ch−ơng 5) sau đó xác định Wđt. Khi đó dựa vμo điều kiện Wđt = Vhi suy ra MNC.
Sau khi chọn xong MNDBT vμ Nđ cho NMTĐ, MNC có thể đ−ợc xác định lại theo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.