Với phương pháp này, trạm thuỷ điện thuỷ triều cần tích trữ năng lượng thuỷ triều dưới dạng thế năng trong các hồ chứa khi thủy triều dâng để sau đó chạy tua-bin phát điện. Các dạng tua-bin thủy điện được phát triển, thiết kế áp dụng phù hợp với yêu cầu cột áp mà nguồn năng lượng thủy triều có thể tạo ra và chế độ vận hành, làm việc của nhà máy, chủ yếu ở dải cột áp thấp dưới 20 m [4].
Các trạm thuỷ điện thuỷ triều này thường bố trí ở các vịnh hay các đoạn cửa sông hay bờ biển. Phương án thiết kế khả thi khi thoả mãn hai điều kiện.
- Có vịnh hay đoạn sông để trữ nước và điều tiết. - Độ chênh cột nước thuỷ triều đủ sức quay Tua bin.
Hiện nay, việc vận hành nhà máy điện thủy triều cơ bản có các phương pháp sau đây:
a) Trạm thuỷ điện 1 chiều 1 hồ
Công trình bao gồm: nhà máy thuỷ điện (A), cống khống chế (B) và đập ngăn.
23
Nguyên tắc làm việc: Khi triều lên ta đóng cửa cống B lại. Cột nước triều
tăng lên, còn cột nước ở vịnh không đổi. Đến thời điểm t1 thì độ chênh lệch cột
nước giữa vịnh và biển đủ cho phép phát điện, bấy giờ ta mới cho trạm thủy điện A làm việc trong thời gian từ t1 đến t2. Tại thời điểm t2 nước triều bắt đầu rút
xuống, không cho phép phát điện nữa. Triều xuống đến khi mực nước biển
bằng mực nước vịnh (Zbiển = Zvịnh) lúc này ta mở cửa cống B để cho mực nước
trong vịnh tiếp tục giảm xuống. Đến thời điểm t3 thì triều bắt đầu lên, ta lại vận
hành tương tự như trên (hình 2.1).
Trạm thủy điện thủy triều một chiều một hồ có ưu điểm là bố trí đơn giản, quản lý nhẹ nhàng. Nhưng có nhược điểm là thời gian phát điện ngắn (chỉ lúc triều lên). Do đó năng lượng phát ra nhỏ, không phù hợp với yêu cầu dùng điện. Để khắc phục nhược điểm trên có thể dùng các biện pháp sau đây:
- Bố trí một họ tổ máy chuyên phát điện lúc triều lên và một họ tổ máy chuyên phát điện lúc triều xuống. Cách giải quyết này có khuyết điểm là tăng thiết bị, do đo giá thành tăng và mức lợi dụng máy móc thấp, cho nên ít dùng biện pháp này.
- Dùng loại tua bin thuận nghịch, song kết cấu phức tạp, nên giá thành cao. - Có thể thay đổi một số kết cấu thủy công để dùng lúc triều lên và triều xuống.
Do đó ta có thêm một số trạm thủy điện thủy triều sau:
b) Trạm thủy điện một hồ 2 chiều
Hình 2.2 Sơ đồ 1 hồ khai thác hai chiều
Nguyên tắc làm việc:
- Thời gian từ t0 ÷ t1, mực nước biển lớn hơn mực nước hồ, nhưng chênh
lệch đầu nước chưa đủ sức để phát điện. Lúc này các cửa cống đều đóng kín.
- Tại thời điểm t1, chênh lệch cột nước đủ để phát điện. Ta mở cửa để phát
điện đến thời gian t2 (khi triều bắt đầu xuống).
- Thời gian từ t2 ÷ t3, mực nước biển xuống, nhưng vẫn còn cao hơn mực
nước hồ, song không đủ để phát điện. Lúc này ta đóng cửa cống phát điện lại, và mở cửa cống để cho nước vào hồ, mục đích là làm tăng cột nước cho hồ. Tại thời
điểm t3 mực nước hồ bằng mực nước biển, ta đóng cống lại.
- Trong thời gian từ t3 ÷ t4 mực nước hồ lớn hơn mực nước biển, nhưng
24
tiến hành mở cống để phát điện. Đến thời điểm t5, mực nước không đủ để phát
điện, ta đóng cống phát điện lại đồng thời mở cống ra để hạ thấp mực nước trong
hồ. Đến thời điểm t6 mực nước hồ bằng mực nước biển, ta đóng cống lại. Quá
trình lại diễn biến tương tự như lúc đầu.
Ưu điểm của loại trạm này là thời gian phát điện tương đối dài, công trình tập trung dễ quản lý và độ thay đổi cột nước ít. Song nó có khuyết điểm là vẫn còn thời gian ngừng phát điện, do đó mà không phù hợp với phụ tải bên ngoài. Mặt khác số cửa cống tăng, nên giá thành tăng, yêu cầu thao tác cao. Để khắc phục nhược điểm về thời gian phát điện trên, ta có thể dùng lại trạm thuỷ điện 2 hồ 1 chiều.
c) Trạm thuỷ điện 2 hồ 1 chiều
Công trình gồm có: 2 hồ, 1 nhà máy, cửa nước vào A và cửa nước ra B (xem hình 2.3).
Hình 2.3 Sơ đồ 2 hồ khai thác một chiều
Nguyên tắc làm việc: Phải đảm bảo hồ trên và hồ dưới luôn có một độ chênh cột nước nhất định. Khi triều lên đóng B đồng thời mở A để tích nước cho
hồ trên trong thời gian từ t0 đến t1. Lúc này trạm thuỷ điện vẫn làm việc bình
thường. Tại thời điểm t1, triều bắt đầu xuống ta đóng A lại, nước hồ trên vẫn tiếp
tục chảy xuống hồ dưới, mực nước hồ trên rút xuống, mực nước hồ dưới dần dần
tăng lên đến t2. Tại thời điểm t2 mực nước hồ dưới bằng mực nước hồ dưới
xuống theo triều, đến thời điểm t3 thì đóng cửa B lại. Trong thời gian từ t3 đến t4
nước triều lên, đến thời điểm t4 thì mực nước biển bằng mực nước hồ trên, ta lại
bắt đầu mở cửa A để nước hồ trên tăng lên... quá trình làm việc lặp lại như ban đầu.
Ưu điểm của cách bố trí này là cột nước thay đổi ít, phát điện liên tục, nhưng công suất nhỏ. Song nó có nhược điểm là công trình phân tán, do đó quản lý khó khăn. Mặt khác phải xây dựng nhiều đập, nên tiền đầu tư vào 1 kw công suất lớn.
25
Hình 2.4 Mô hình đập thuỷ triều