Phương pháp tăng, giảm công suất NMTĐ

CHƯƠNG IV XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC PHỐI HỢP KHAI THÁC CÁC NMTĐ TRONG HỆ THỐNG BẬC THANG THỦY ĐIỆN

4.3. Phương pháp sử dụng Biểu đồ điều phối để điều khiển các NMTĐ

4.3.2. Phương pháp tăng, giảm công suất NMTĐ - phương thức sử dụng nước thừa, thiếu

Xác định công suất trung bình ngày đêm Nnđ của NMTĐ trong vùng tăng công suất N > Nđb (vùng B):

Giả sử ở thời điểm mồng 1 tháng 3, mực nước thực tế của hồ ZTl1/III cao hơn mực nước cùng thời điểm của đường cung cấp Nbđ Ztr1/III một đoạn ∆Z (Hình 4-2). Biết ∆Z nhờ đường quan hệ Ztl = Ztl(V) sẽ tìm được lượng nước dư ∆Vd (so với lượng nước cần thiết để phát Nđb). Lượng nước dư đó có thể sử dụng để tăng công suất NMTĐ theo các phương thức khác nhau.

- Phương thức thứ nhất:

Trong phương thức này lượng nước dư ∆Vd được sử dụng hết để tăng công suất cho

NMTĐ ở ngay thời đoạn ∆t sau thời điểm có nước dư. Thời đoạn ∆t chọn bao nhiêu thì phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Trong thí dụ nêu trên, giả sử ta sử dụng hết ∆Vd trong vòng tháng 3 (đường T1 trên Hình 4-2). Để định được Nnđ

trong thời đoạn ∆t cần tiến hành tính toán như sau:

Hình 4 - 2. Minh họa các phương thức tính toán theo BĐĐP -Xác định lưu lượng sử dụng thêm để tăng công suất: ∆Qd = Vdu

∆

∆t tính bằng giây (ví dụ số giây trong tháng 3) -Xác định lưu lượng phát điện: QTĐ = Qđbtr + ∆Qd

Trong đó: Qđbtr : Lưu lượng cần thiết để phát Nđb ứng với đường giới hạn trên của thời đoạn tương ứng.

-Xác định mực nước hạ lưu: Zhl = Zhl(QTĐ) -Xác định dung tích bình quân thời đoạn: V =

d c

V + ∆bd

Trong đó: Vđ: Dung tích đầu thời đoạn ứng với mực nước thực tế đầu thời đoạn Zttđ

(trong thí dụ trên Zttđ

= Ztl1/III)

Vđbc: Dung tích đảm bảo cuối thời đoạn – Dung tích hồ ứng với mực nước hồ cuối thời đoạn nằm trên đường giới hạn trên Ztrc

(Ztr3c ở Hình 4-2).

Xác định mức nước thượng lưu trung bình thời đoạn Ztl: Ztl được xác định trên đường đặc tính dung tích hồ ứng với V -Xác định cột nước trung bình thời đoạn: H =Ztl−Zhl −hw

hw là tổn thất cột nước được xác định từ đường tổn thất cột nước ứng với QTĐ. -Định công suất trung bình ngày đêm Nnd. Công suất trung bình ngày đêm có thể định được theo một số cách.

Sử dụng đường đặc tính lưu lượng tổ máy. Trong cách này trước hết cần xác định:

Qtm: Lưu lượng của 1 tổ máy, Qtm = QTD Z Z: Số tổ máy đang làm việc.

Với H, Qtm và từ đường đặc tính lưu lượng tổ máy sẽ xác định được công suất trung bình ngày đêm của 1 tổ máy Nnđtm

(xem hình 4-3).

Công suất trung bình ngày đêm của NMTĐ bằng: Nnd= Z . Nndtm

Trong trường hợp có đường đặc tính lưu lượng của toàn bộ NMTĐ thì ta tìm ngay được Nnd của NMTĐ tương ứng với H và QTĐ.

Sử dụng đường đặc tính lưu lượng tổ máy khi Ztl = Const. Cách xác định công suất trung bình ngày đêm thuận lợi cho người điều độ và xét được tổn thất cột nước là cách sử dụng đường đặc tính lưu lượng tổ máy xây dựng cho Ztl = const. Trong cách xác định này không đòi hỏi phải tính H mà chỉ cần tính Ztl. Trên hình 4-4 thể hiện sơ đồ xác định Nndtm. Khi đã có Nndtm sẽ xác định được Nnd= Z.Nndtm

Nhưng vì việc xây dựng đặc tính lưu lượng tổ máy khi Ztl = const đối với các NMTĐ rất phức tạp và đòi hỏi nhiều thời gian, thêm vào đó cách này chỉ sử dụng tốt trong mùa kiệt nên lần này việc xác định Nnđ chỉ sử dụng cách trên.

Khi đã xác định được Nnd và kiểm tra điều kiện Nnd< NKD ta cho NMTĐ làm việc với công suất Nnd do đó trong thời đoạn ∆t cho đến khi nào mực nước thực tế của

hồ vẫn còn cao hơn mực nước cùng thời điểm trên đường giới hạn trên. Khi mực nước thực tế nằm trong vùng A NMTĐ lại làm việc với Nđb.

Hình 4 - 3. Sơ đồ xác định Nnd

Hình 4 - 4. Sơ đồ xác định Nnd

Cần phải nói thêm rằng trong điều kiện bình thường việc điều chỉnh công suất NMTĐ chỉ tiến hành cho một thời đoạn, còn thời đoạn dài hay ngắn tuỳ thuộc vào chế độ thuỷ văn lũ kiệt. Trong trường hợp sự cố phải tiến hành điều chỉnh ngay nhằm lập lại sự làm việc bình thường hệ thống điện.

Đặc điểm của phương thức sử dụng ngay lượng nước dư là công suất của các NMTĐ tăng nhanh có thể gây khó khăn cho vận hành các nhà máy nhiệt điện và mực nước hồ giảm nhanh làm giảm hiệu quả năng lượng của việc sử dụng lượng nước thiên nhiên trong mùa kiệt, nhưng lại hạn chế được xả thừa. Cho nên phương thức sử dụng lượng nước dư này thích hợp đối với những NMTĐ có chế độ mực nước hồ ảnh hưởng không đáng kể đến tổng sản lượng điện của chúng cũng như khi hệ số điều tiết không lớn và yêu cầu an toàn cung cấp điện và an toàn công trình.

- Phương thức thứ hai:

Giữ ∆Vd lại trong hồ một thời gian và chỉ dùng nó để tăng công suất trong thời đoạn trước mùa lũ (cuối mùa kiệt).

Trong thí dụ nêu trên, nếu sử dụng nước dư theo phương thức thứ hai thì ∆Vd được giữ lại trong hồ từ đầu tháng 3 cho đến đầu tháng 5 (đường T2 Hình 4-2). Trong các tháng 2, 3, 4, NMTĐ làm việc lần lượt với Nbđ của từng tháng. Đến đầu tháng 5 sẽ tiến hành định Nnd của NMTĐ trong tháng đó. Cách xác định Nnđ ở đây cũng hoàn toàn như cách đã trình bày trong phương thức thứ nhất.

Đặc điểm của phương thức thứ hai là đường quá trình mực nước của hồ trong suốt thời gian chưa sử dụng lượng nước dư ∆Vd sẽ cao hơn so với đường cung cấp Nbđ (đường 1 Hình 4-2). Và do đó lượng nước thiên nhiên trong mùa cấp được sử dụng với cột nước cao làm cho điện lượng toàn bộ của NMTĐ tăng lên. Điều này rất quan trọng đối với các NMTĐ có lượng nước mùa kiệt tương đối lớn so với dung tích hữu ích và độ sâu làm việc của hồ hlv (khoảng cách từ MNDBT đến MNC) ảnh hưởng đáng kể đến sự thay đổi cột nước. Nhưng nhược điểm của phương thức này là công suất NMTĐ chỉ tăng nhanh và nhiều trong một thời đoạn ngắn ở cuối mùa kiệt và có thể làm cho việc vận hành Nhà máy Nhiệt điện gặp khó khăn nhất là khi nguồn thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn. Ngoài ra, nếu các NMTĐ quan trọng như Hoà Bình, Trị An, Sơn La vv… mà sử dụng phương thức này một cách đơn thuần thì hiệu quả của việc phối hợp chế độ làm việc giữa NMTĐ sẽ bị giảm. Thêm vào đó, sử dụng phương thức này có thể gây ra xả nước nhất là đối với các hồ điều tiết năm

không hoàn toàn và hồ có nhiệm vụ phòng lũ. Cho nên phương thức thứ hai ít được sử dụng.

- Phương thức thứ ba: Phương thức trung gian giữa phương thức thứ nhất và phương thức thứ hai. Trong phương thức này lượng nước dư ∆Vd được sử dụng để tăng công suất trong suốt cả thời gian từ ngay sau khi nó hình thành cho đến thời điểm đầu mùa lũ (cuối kiệt).

Trong thí dụ nêu trên thì ∆Vd được sử dụng bắt đầu từ đầu tháng 3 đến cuối tháng 5.

(Đường quá trình mực nước hồ tương ứng được thể hiện bằng đường T3 trên Hình 4-2). Lượng nước ∆Vd có thể sử dụng đồng đều hoặc không đồng đều là tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể trong quá trình vận hành. Việc điều chỉnh công suất của NMTĐ được tiến hành ở thời điểm đầu của mỗi thời đoạn với mực nước thực tế tương ứng. Thời đoạn điều chỉnh chọn sao cho kết thúc của một số thời đoạn cũng là kết thúc của tháng.

Để xác định Nnd của mỗi thời đoạn cần tính các đại lượng sau đây:

-Lưu lượng sử dụng thêm để tăng công suất (giả sử sử dụng đều): ∆Qd = Vdu t

∆

∑∆

∆t

∑ : Tổng số giây tất cả các thời đoạn sử dụng nước dư từ thời điểm điều chỉnh.

-Lưu lượng phát điện: QTĐ = Qđbtr + ∆Qdu

Trong đó: Qđbtr : lưu lượng cần thiết để phát Nbđ ứng với đường giới hạn trên của thời đoạn tương ứng.

-Xác định mực nước hạ lưu: Zhl = Zhl(QTĐ).

-Dung tích trung bình của mỗi thời đoạn: V = .

du c du du

V +V + ∆V − ∆Q ∆t

Trong đó: Vcđb: là dung tích ứng với mực nước nằm trên đường cung cấp Nbđ ở cuối thời đoạn.

Sau khi biết QTĐ, Zhl và V thì việc tính toán tiếp theo để xác định Nnd hoàn toàn giống như đã trình bày trong phương thức thứ nhất.

Việc sử dụng lượng nước dư trong một thời gian dài theo phương thức thứ ba vừa làm tăng cột nước trung bình và do đó tăng sản lượng điện mùa kiệt của

NMTĐ vừa cho phép linh hoạt điều chỉnh công suất của nó cho phù hợp với đòi hỏi của hệ thống. Phương thức này thích hợp đối với các NMTĐ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống và có lượng nước thiên nhiên mùa kiệt tương đối lớn (so với dung tích hữu ích của hồ) như NMTĐ Hoà Bình, Trị An, Sơn La vv…

Những phương thức sử dụng nước dư để tăng công suất như nêu ở trên cũng có thể được dùng cho mùa lũ. Nhưng đối với mùa này, vì không biết trước thời điểm bắt đầu cũng như thời điểm kết thúc của lũ, hơn nữa khoảng thời gian giữa hai thời điểm đó thường rất ngắn, nên phương thức thường dùng là phương thức thứ nhất. Chỉ đối với các hồ có khả năng điều tiết nhiều năm hoặc không còn khả năng xuất hiện lũ thì có thể sử dụng phương thức thứ 3 hoặc thứ 2.

- Xác định công suất trung bình ngày đêm Nnd của NMTĐ trong vùng giảm công suất N < Nđb (vùng C).

Khi mực nước thực tế của hồ ở một số thời điểm nào đó nằm thấp hơn đường hạn chế công suất, có nghĩa là nằm trong vùng C của BĐĐP thì NMTĐ không đủ nước để phát công suất và điện lượng đảm bảo. Trong thường hợp đó, buộc phải giảm công suất của NMTĐ. Nhưng quyết định giảm theo phương thức nào thì cần xuất phát từ quan điểm hạn chế đến mức tối thiểu hậu quả do thiếu điện gây ra cho toàn hệ thống.

Giả sử đầu tháng 2 mực nước thực tế trong hồ Ztl2đ thấp hơn mực nước cùng thời điểm nằm trên đường hạn chế công suất Zh2đ một đoạn ∆Ztl (xem Hình 4-2).

ứng với ∆Ztl đó và nhờ đường đặc tính dung tích hồ sẽ tìm được lượng nước thiếu Vth

∆ (so với lượng nước cần để phát Nbđ). Sau đây sẽ xem xét một số phương thức giảm công suất.

- Phương thức thứ nhất:

Nội dung của phương thức này là giảm công suất ngay trong thời đoạn ∆t sau khi xuất hiện lượng nước thiếu ∆Vth (đường G1 hình 4-2). Để xác định được

Nnd của NMTĐ trong thời đoạn này ta tính như sau:

-Xác định phần lưu lượng phát điện bị giảm: ∆Q = Vth t

∆

-Lưu lượng phát điện: QTĐ = Qđb - ∆Q -Mực nước hạ lưu: Zhl = Zhl(QTĐ).

-Xác định dung tích bình quân thời đoạn của hồ: V = 2

d c

V +V

Trong đó: Vđ: Dung tích hồ đầu thời đoạn ứng với mực nước Ztl2đ

Vhc: Dung tích hồ cuối thời đoạn ứng với mực nước của đường hạn chế công suất ở cuối thời đoạn Zh2c

Sau khi đã có QTĐ, V thì cống suất trung bình ngày đêm của thời đoạn sẽ được xác định theo đường đặc tính lưu lượng tổ máy tương tự như trong trường hợp tăng công suất.

Đặc điểm của phương thức giảm công suất này là vừa rút ngắn được thời gian làm việc không bình thường của hệ thống vừa giảm được phần điện lượng thiếu nhờ duy trì được mực nước hồ cao. Song phương thức đó chỉ nên sử dụng cho trường hợp khi ∆Vth nhỏ hoặc cho NMTĐ có vai trò không thật quan trọng trong cân bằng. Bởi lẽ, đối với những trường hợp đó, có thể sử dụng công suất dự trữ của hệ thống hoặc huy động công suất tăng thêm của các NMTĐ khác để bù vào phần công suất bị thiếu, mà nếu không bù được hoàn toàn thì cũng phải cắt điện của các hộ không quan trọng.

- Phương thức thứ hai:

Nội dung của phương thức này là sau khi phát điện thiếu nước ta vẫn tiếp tục cho NMTĐ làm việc với Nđb cho đến khi nào sử dụng hết dung tích hữu ích (đường G2 hình 4-2). Sau đó điều chỉnh công suất của NMTĐ sao cho duy trì mực nước hồ bằng MNC. Trong điều kiện đó nếu lưu lượng thiên nhiên cuối mùa kiệt nhỏ thì công suất NMTĐ sẽ giảm đột ngột. Phương thức giảm công suất này đơn giản và rút ngắn được đến mức ít nhất thời gian làm việc không bình thường của hệ thống.

Cũng giống như phương thức thứ nhất, phương thức thứ hai chỉ nên sử dụng cho các NMTĐ có tỷ trọng nhỏ và với điều kiện là chế độ mực nước hồ của chúng ảnh hưởng không đáng kể đến sản lượng điện.

- Phương thứcthứ ba:

Đối với các NMTĐ đóng vai trò quan trọng trong cân bằng của hệ thống thì không nên sử dụng các phương thức trên để giảm công suất. Vì nếu dùng các phương thức đó thì phần công suất bị thiếu sẽ rất lớn, khó có thể bù lại được và có thể phải cắt điện nhiều kể cả các hộ ding điện quan trọng. Cho nên, đối với các NMTĐ loại này, điều chủ yếu là phải kéo dài thời gian hạn chế lưu lượng để nhằm giảm nhỏ phần công suất thiếu. Muốn thế cần giảm lưu lượng phát điện ngay từ thời điểm xuất hiện nước thiếu cho đến hết mùa kiệt (đối với mùa kiệt) hoặc hết mùa lũ (đối với mùa lũ). Trong thí dụ cụ thể nêu trên việc giảm công suất được tiến hành từ đầu tháng 2 đến hết tháng 5. Hồ trong trường hợp này cạn từ từ (đường G3 hình 4- 2) và do đó tăng được sản lượng điện của NMTĐ so với trường hợp sử dụng phương thức thứ nhất.

Công suất trung bình ngày đêm Nnd trong phương thức này được tiến hành điều chỉnh theo mực nước thực tế trong hồ ở đầu từng thời đoạn. Cách xác định Nnd cho từng thời đoạn cũng giống như trong phương thức thứ nhất. Chỉ có phần lưu lượng phát điện bị giảm và dung tích trung bình của hồ là tính khác đi. Hai đại lượng đó được xác định như sau:

-Phần lưu lượng phải giảm: ∆Q = Vth t

∆

∑∆

Trong đó: ∑∆t: Tổng số giây của các thời đoạn trong cả thời gian giảm lưu lượng.

-Dung tích trung bình của hồ: V = ( . )

d c du

V +V − ∆ − ∆V Q ∆t

Vđ: Dung tích thực tế đầu thời đoạn ứng với mực nước thực tế đầu thời đoạn.

Vhc: Dung tích ứng với mực nước cuối thời đoạn nằm trên đường hạn chế công suất.

-Khi đã có ∆Q và V sẽ xác định được Nnd bằng các cách như đã trình bày ở trên