Theo quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/03/2016 của Thủ tướng Chớnh phủ “Phờ duyệt điều chỉnh quy hoạch phỏt triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 cú xột đến năm 2030” cho thấy sự thiếu hụt năng lượng trong tương lai do cỏc nguồn năng lượng thủy điện và nhiệt điện bị cạn kiệt. Tỷ lệ cụng suất cỏc cụng trỡnh thủy điện trong hệ thống giảm xuống chỉ cũn khoảng 20-25%. Trong quy hoạch phỏt triển nguồn điện Việt Nam để đỏp ứng nhu cầu phỏt triển nguồn điện tương ứng với phỏt triển kinh tế, dự kiến sẽ xõy dựng một số nhà mỏy điện nguyờn tử và nhà mỏy thuỷ điện tớch năng.
Bảng 1.4 thống kờ danh mục hai dự ỏn Thủy điện tớch năng giai đoạn 2011-2030. Nhỡn chung, cỏc TTĐ này thường là cỏc Trạm thủy điện cụng suất lớn, cột nước cao, điển hỡnh như TTĐ Phự Yờn Đụng, Bỏc Ái cú cột nước gần 500m. Cỏc TTĐ chủ yếu sử dụng thiết bị PaT của Trung Quốc, dạng ly tõm - francis, ns thấp. Cho tới nay, Việt
Nam vẫn chưa cú cụng bố chớnh thức nào về nghiờn cứu dạng mỏy PaT. Vỡ vậy, việc nghiờn cứu để thiết kế dạng mỏy này là rất cần thiết để nõng cao hiệu quả kinh tế của dự ỏn đồng thời cú thể chủ động về mặt cụng nghệ.
Bảng 1.4 Danh mục cỏc dự ỏn Thủy điện tớch năng giai đoạn 2011-2030 [36]
TT Tờn cụng trỡnh Tổng cụng
suất đặt (MW) Cụng trỡnh vào vận
hành năm 2023 TĐ tớch năng Bỏc Ái#1,2 2x300 EVN
Cụng trỡnh vào vận hành năm 2025 TĐ tớch năng Bỏc Ái #3,4 2x300 EVN Cụng trỡnh vào vận hành năm 2028 TĐ tớch năng Đụng Phự Yờn #1 300 Cụng ty Xuõn Thiện Cụng trỡnh vào vận hành năm 2029 TĐ tớch năng Đụng Phự Yờn #2 300 Cụng ty Xuõn Thiện Cụng trỡnh vào vận hành năm 2030 TĐ tớch năng Đụng Phự Yờn #3 300 Cụng ty Xuõn Thiện 1.4 Kết luận chương 1
Vấn đề thiết kế bỏnh cụng tỏc thuận nghịch PaT đó được sự quan tõm rất lớn của cỏc nhà nghiờn cứu trờn thế giới nhưng Việt Nam vẫn chưa cú nghiờn cứu nào được cụng bố. Một số kết luận chớnh về tỡnh hỡnh nghiờn cứu dạng mỏy thuận nghịch này như sau:
(1) Vấn đề dự bỏo tỷ lệ cỏc thụng số thiết kế ban đầu giữa bơm và tuabin: Cỏc nghiờn cứu đó cố gắng dự bỏo tỷ lệ điểm làm việc tốt nhất của bơm và tuabin trong cựng một mụ hỡnh thuận nghịch PaT để cú thể đỏnh giỏ sơ bộ ban đầu khả năng làm việc của bơm khi vận hành trong tuabin. Kết quả cho thấy, với phương ỏn dự bỏo tốt nhất thỡ sai số so với thực tế vẫn lờn đến 20%. Vỡ vậy, một đề xuất được đưa ra là bơm phải được kiểm tra để chắc chắn đạt được những đặc tớnh tuabin trước khi lắp đặt.
(2) Vấn đề dự bỏo cỏc đặc tớnh năng lượng của bơm tuabin khi vận hành ở chế độ bơm và tuabin: Điều này liờn quan đến việc tớnh toỏn cỏc vấn đề thủy lực
của dũng chảy trong hai chế độ bơm và tuabin để đưa ra được cỏc phương trỡnh của cột nước, cụng suất và hiệu suất theo cỏc thụng số hỡnh học của mỏy. Cỏc phương phỏp thường được sử dụng là mụ phỏng hoặc thực nghiệm. Rất ớt cỏc nghiờn cứu lý thuyết được cụng bố rừ ràng cho mụ hỡnh thuận nghịch, nếu cú thỡ cũng chỉ ỏp dụng cho cỏc mỏy bơm hoặc tuabin độc lập. Ngoài ra, rất khú
để ỏp dụng cỏc kết quả đú do cũn nhiều thụng số chưa biết biết hoặc do điều kiện ỏp dụng khụng rừ ràng.
(3) Vấn đề lý thuyết thiết kế: Cỏc mẫu cỏnh PaT hiện đại được thiết kế dựa trờn sự kết hợp của lý thuyết thiết kế cỏnh dẫn với cỏc lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để đỏnh giỏ ảnh hưởng của cỏc thụng số hỡnh học đến đặc tớnh năng lượng PaT; cỏc lý thuyết trong việc tỡm hàm tối ưu để hỗ trợ tỡm và giải hàm tối ưu và cỏc kỹ thuật mụ phỏng số CFD. Kết quả đó cho thấy, mỏy PaT cú thể làm việc tốt được trong vựng cột nước từ 50m đến 800m, cụng suất đầu ra từ 10MW đến hơn 500MW, hiệu suất tuabin và bơm lờn đến 91% và 90,8% . (4) Vấn đề đỏnh giỏ ảnh hưởng của một số thụng số hỡnh học chớnh của BCT
đến đặc tớnh làm việc của PaT: Cỏc kết quả đó phõn tớch và đưa ra được xu thế ảnh hưởng của một số thụng số quan trọng như số cỏnh Z, gúc đặt cỏnh β,
đường kớnh D, chiều rộng mỏng cỏnh b và gúc tới δ đến cỏc đường cong về
H(Q), P(Q) và η(Q). Kết hợp cỏc kết quả này với một số kỹ thuật thiết kế cỏnh
như bo trũn mộp cỏnh, mở rộng vựng mắt thắt thỡ hiệu suất được tăng cường từ 1% đến 2,5% trong vựng vận hành thiết kế. Tuy nhiờn, vẫn cần cú thờm cỏc kết quả để đưa ra được cỏc đề xuất khuyến cỏo cho việc lựa chọn cỏc thụng số hỡnh học đú theo cỏc dạng mỏy PaT khỏc nhau.
(5) Nhu cầu sử dụng và tỡnh hỡnh nghiờn cứu PaT ở Việt Nam: Theo dự bỏo tớnh tới năm 2030, Việt Nam sẽ cú bảy phương ỏn TĐTN được đưa vào vận hành với tổng cụng suất đạt 2100MW. Tuy nhiờn, tới thời điểm hiện tại, vẫn chưa cú bất cứ nghiờn cứu nào về dạng mỏy này được cụng bố.
(6) Những tồn tại và hạn chế trong nghiờn cứu mỏy PaT: Đó cú rất nhiều những nghiờn cứu về dạng mỏy này được cụng bố rộng rói từ những nhà khoa học và từ những hóng sản xuất mỏy cỏnh nổi tiếng trờn khắp thế giới. Tuy nhiờn, nú vẫn cũn là thỏch thức lớn do đặc điểm phức tạp của vấn đề nghiờn cứu, đặc biệt trong điều kiện của Việt Nam. Hai thỏch thức lớn nhất với cỏc nhà khoa học ở Việt Nam đú là: (1) Cỏc quy trỡnh thiết kế mà thế giới đó làm phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và trỡnh độ của người thiết kế. Đặc biệt, nú cũng đũi hỏi những điều kiện về cụng nghệ kỹ thuật mà ở Việt Nam khú cú thể đỏp ứng được như điều kiện thớ nghiệm, điều kiện về mỏy múc và chương trỡnh phục vụ mụ phỏng. (2) Lý thuyết thiết kế và vấn đề thủy lực của mỏy chưa được
cụng bố đầy đủ, rừ ràng và rất khú cú thể ỏp dụng cho cỏc mỏy khỏc nhau. Cỏc mụ hỡnh toỏn dự bỏo vẫn cũn sai số ở mức cao so với thực tế. Như vậy, tớnh chớnh xỏc để dự bỏo đặc tớnh năng lượng của mỏy PaT trong cả hai chế độ bơm và tuabin và lý thuyết để tớnh toỏn thiết kế cỏc thụng số hỡnh học và biờn dạng
cỏnh là hai thỏch thức lớn cho thiết kế tổ mỏy PaT trờn thế giới núi chung và ở Việt Nam núi riờng. Với cỏc đũi hỏi thực tiễn nờu trờn thỡ đề tài “Nghiờn cứu ảnh hưởng của một số thụng số hỡnh học của bỏnh cụng tỏc đến đặc tớnh làm việc của mỏy thuận nghịch bơm –tuabin ns thấp” sẽ tập trung giải
quyết lần lượt hai vấn đề lớn đú theo cỏc điều kiện và giả thiết cho một mụ hỡnh mỏy cụ thể của đề tài.
CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH CƠ SỞ Lí THUYẾT THIẾT KẾ BÁNH CễNG TÁC THUẬN NGHỊCH BƠM-TUABIN
2.1 Cơ sở lý thuyết để dự bỏo đặc tớnh của bơm - tuabin khi vận
hành trong chế độ của bơm và tuabin
2.1.1 Tớnh toỏn cột nước lý thuyết- Hth