M Ở ĐẦU
4. Kết quả đạt được
3.3. Phương thức vận hành hồ chứa theo Biểu đồ điều phối
Biểu đồ điều phối là cơ sở quan trọng giúp cho người điều độ có các quyết định đúng đắn trong việc tăng, giảm lưu lượng để đáp ứng được nhu cầu dùng nước yêu cầu và kết hợp với phát điện trong điều kiện các thông tin dài hạn về phân bố lưu lượng thiên nhiên không đáng tin cậy.
Phân bố lưu lượng thiên nhiên trong năm đối với các công trình thuỷ lợi nước ta đều rất không ổn định. Trong tình hình đó để đảm bảo an toàn, tránh các hậu quả nghiêm trọng cần tiến hành so sánh mực nước thực tế trong hồ với mực nước cùng thời điểm nằm trên các đường của biểu đồ điều phối. Kết quả so sánh này cho phép người điều độ đưa ra được một trong các quyết định quan trọng sau đây về điều chỉnh lưu lượng nước xuống hạ lưu (lưu lượng phát điện) trong thời đoạn tiếp theo.
- Tăng lưu lượng nước xuống hạ lưu làm tăng công suất trung bình ngày đêm (tăng điện năng ngày đêm) nếu mực nước thực tế nằm cao hơn đường cung cấp Qyc (đường giới hạn trên - đường 1 Hình 3-3), hay nói cách khác là nằm trong vùng B
(Hình 3-3)
- Giảm lưu lượng nước xuống hạ lưu xuống nhỏ hơn Qyc nếu mực nước thực tế của hồ nằm thấp hơn mực nước cùng thời điểm nằm trên đường hạn chế cấp nước
- đường giới hạn dưới.
- Tiếp tục duy trì cung cấp nước Qyc nếu mực nước thực tế của hồ vẫn nằm
trong vùng A (Hình 3-3).
Trên cơ sở đó tiến hành điều chỉnh lưu lượng từ đó làm điều chỉnh công suất trung bình ngày đêm của nhà máy thủy điện và để cho nó làm việc với lưu lượng mới điều chỉnh đó trong thời đoạn tiếp theo. Sau đó tiến hành so sánh mực nước thực tế của hồ với mực nước cùng thời điểm của các đường điều phối và quá trình điều chỉnh mực nước thượng lưu trong hồđược lặp lại như trên.
Biểu đồđiều phối chỉ có thể cho biết khi nào nên tăng, giảm lưu lượng so với Qyc của nó chứ không cho biết nên tăng, giảm bao nhiêu lưu lượng (tương đương
tăng, giảm công suất của NMTĐ). Cho nên muốn định được tăng hay giảm lưu lượng của hồ chứa cần phải biết cách xác định tăng hay giảm lưu lượng của nó trong từng vùng của biểu đồđiều phối.
3.3.2. Phương pháp tăng, giảm lưu lượng (tăng, giảm công suất NMTĐ) - phương thức sử dụng nước thừa, thiếu. phương thức sử dụng nước thừa, thiếu.
3.3.2.1. Xác định công suất trung bình ngày đêm Nnđ của NMTĐ trong vùng tăng công suất (vùng B). tăng công suất (vùng B).
Giả sử ở thời điểm mùng 1 tháng 3, mực nước thực tế của hồ ZTl1/III cao hơn mực nước cùng thời điểm của đường cung cấp Qyc Ztr1/IIImột đoạn ∆Z (Hình 3-3).
Biết ∆Z nhờ đường quan hệ Ztl = Ztl(V) sẽ tìm được lượng nước dư ∆Vd (so với lượng nước cần thiết để cung cấp Qyc). Lượng nước dư đó có thể sử dụng để tăng lưu lượng (chính là tăng công suất NMTĐ) theo các phương thức khác nhau.
- Phương thức thứ nhất: Sử dụng ngay lượng nước dư ở thời đoạn sau khi nó hình thành để tăng Q.
Trong phương thức này lượng nước dư ∆Vd được sử dụng hết để tăng lưu lượng qua nhà máy (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 giả sử ta sử dụng hết ∆Vdtrong vòng tháng 3 (đường T1 trên Hình3-3).
Để xác định được lưu lượng tăng thêm trong thời đoạn ∆t cần tiến hành tính toán như sau:
Hình 3-3. Minh họa các phương thức tính toán theo BĐĐP
- Xác định lưu lượng sử dụng thêm để tăng công suất: ∆Qd =
∆t tính bằng giây (ví dụ số giây trong tháng 3)
- Xác định lưu lượng phát điện: QTĐ = Qyc + ∆Qd
Trong đó: Qyc Lưu lượng yêu cầu cho nhiệm vụ chính của từng thời đoạn tương ứng.
- Xác định mực nước hạ lưu: Zhl = Zhl(QTĐ) - Xác định dung tích bình quân thời đoạn: =
du V t ∆ ∆ V 2 d c bd V + ∆
Trong đó: Vđ Dung tích đầu thời đoạn ứng với mực nước thực tế đầu thời đoạn Zttđ
(trong thí dụ trên Zttđ = Z tl1/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 (Ztr3cở Hình 3-3).
Xác định mức nước thượng lưu trung bình thời đoạn :
được xác định trên đường đặc tính dung tích hồ ứng với
- Xác định cột nước trung bình thời đoạn:
hwlà tổn thất cột nước được xác định từ đường tổn thất cột nước ứng với QTĐ. - Định công suất trung bình ngày đêm . Công suất trung bình ngày đêm có thể định được theo một số cách.
Ví dụ 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 =
Z: Số tổ máy đang làm việc.
Với , Qtmvà 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 3-4).
Công suất trung bình ngày đêm của NMTĐ bằng: = Z .
Trong trường hợp có đường đặc tính lưu lượng của toàn bộ NMTĐ thì ta tìm ngay được của NMTĐ tương ứng với và QTĐ.
Khi đã xác định được và kiểm tra điều kiện ≤ NLM ta cho NMTĐ làm việc với công suất 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 Qyc.
tl Z tl Z V tl hl w H =Z −Z −h nd N TD Q Z H nd N Nndtm nd N H nd N Nnd nd N
Hình 3-4. Sơ đồ xác định Nnd
Cần phải nói thêm rằng trong điều kiện bình thường việc điều chỉnh lưu lượng qua NMTĐ (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 của hồ chứa để đảm bảo cung cấp nước cho các ngành tham gi lợi dụng tổng hợp.
Đặc điểm của phương thức sử dụng ngay lượng nước dư là lưu lượng qua nhà máy tăng lên (công suất của NMTĐ tăng nhanh) có thể gây khó khăn cho việc sử dụng nguồn nước của các ngành khác 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.
- Phương thức thứ hai: tiếp tục cho hồ chứa làm việc với Qyc, lượng nước dư chỉ sử dụng vào thời đoạn cuối mùa.
Giữ ∆Vd lại trong hồ một thời gian và chỉ dùng nó để tăng lưu lượng (tăng công
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 3-3).
Trong các tháng 2, 3, 4, NMTĐ làm việc lần lượt với Qyc của từng tháng. Đến đầu tháng 5 sẽ tiến hành xác định lưu lượng qua nhà máy (từ đó xác định của NMTĐ) trong tháng đó. Cách xác định lưu lượng (và 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 Qyc (đường 1 Hình 3-3). 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 lưu lượng qua nhà máy chỉ tăng nhanh và nhiều trong một thời đoạn ngắn ở cuối mùa kiệt và có thể làm cho việc sử dụng nguồn nước của các ngành khác gặp khó khăn trong quá trình hoạt động. 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.
- Phương thức thứ ba: Sử dụng dần dần lượng nước dư trong các thời đoạn còn lại để tăng Q (tăng N).
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 lưu lượng (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 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 Hình3-3). 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 lưu lượng
(điều chỉnh công suất) của NMTĐ được tiến hành ở thời điểm đầu của mỗi thời
nd
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 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):
d db d d V V V = − ∆ ; ∆Qd = 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)
Vđbd: Dung tích đảm bảo đầu thời đoạn – Dung tích hồ ứng với mực nước hồ đầu thời đoạn nằm trên đường giới hạn trên Ztrd.
: Tổng số giây tất cả các thời đoạn sử dụng nước dư từ thời điểm điều chỉnh.
- Lưu lượng phát điện: QTĐ = Qyc + - Xác định mực nước hạ lưu: Zhl = Zhl(QTĐ).
- Dung tích trung bình của mỗi thời đoạn: =
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 thì việc tính toán tiếp theo để xác định 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.
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
nd N du V t ∆ ∆ ∑ t ∆ ∑ du Q ∆ V . 2 bd du c du du V +V + ∆V − ∆Q ∆t V Nnd
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.
3.3.2.2. Xác định công suất trung bình ngày đêm của NMTĐ trong vùng hạn chế cung cấp nước Q < Qyc (vùng C). hạn chế cung cấp nước Q < Qyc (vùng C).
Khi mực nước thực tế của hồ ở một số thời điểm nào đó nằm thấp hơn đường hạn chế cung cấp nước, có nghĩa là nằm trong vùng C của BĐĐP thì hồ chứa không thể cung cấp đủ lượng nước để đáp ứng nhu cầu tưới, phát điện. Trong trường hợp đó, buộc phải giảm lưu lượng xuống hạ lưu của hồ chứa. 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 nước 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 cấp nước Zh2đ một đoạn (xem Hình 3-3).
ứng với đó và nhờ đường đặc tính dung tích hồ sẽ tìm được lượng nước thiếu (so với lượng nước cần để cung cấp Qyc).
Sau đây sẽ xem xét một số phương thức giảm cung cấp nước.
- Phương thức thứ nhất:
Nội dung của phương thức này là giảm cung cấp nước ngay trong thời đoạn sau khi xuất hiện lượng nước thiếu (đường G1 hình 3-3).
Để xác định được của NMTĐ trong thời đoạn này ta tính như sau:
- Xác định phần lưu lượng phát điện bị giảm: ∆Q = - Lưu lượng phát điện: QTĐ = Qyc -
- Mực nước hạ lưu: Zhl = Zhl(QTĐ).
- Xác định dung tích bình quân thời đoạn của hồ: =
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.
nd N tl Z ∆ tl Z ∆ th V ∆ t ∆ ∆Vth nd N th V t ∆ ∆ Q ∆ V 2 h d c V +V
Sau khi đã có QTĐ, thì công suất trung bình ngày đêm của thời đoạn sẽ được xác định theo đường đặc tính lưu lượng tổmáy tương tự như trong trường hợp tăng công suất.
Đặc điểm của phương thức giảm cung cấp nước này là vừa rút ngắn được thời gian làm việc không bình thường và duy trì được mực nước hồ cao. Song phương thức đó chỉ nên sử dụng cho trường hợp khi nhỏ, nếu không lưu lượng thiếu hụt so với yêu cầu sẽ lớn. .
- Phương thức thứ hai:
Nội dung của phương thức này là sau khi phát hiện thiếu nước ta vẫn tiếp tục cho hồ chứa làm việc với Qyccho đến khi nào sử dụng hết dung tích hữu ích (đường
G2 hình 3-3). Sau đó điều chỉnh lưu lượng của hồ chứa sao cho duy trì mực nước hồ bằng MNC. Trong điều kiện đó nếu lưu lượng thiên nhiên cuối mùa kiệt nhỏ thì khả năng cung cấp nước sẽ giảm đột ngột. Phương thức giảm lưu lượng này đơn giản và rút ngắn được đến mức ít nhấtthời 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 hồ chứa ít quan trọng và với điều kiện là chế độ mực nước hồ của chúng ảnh hưởng không đáng kể đến khả năng cung cấp nước cho các ngành lợi dụng tổng hợp.
- Phương thức thứ ba:
Đối với các hồ chứa đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho các ngành lợi dụng tổng hợp thì không nên sử dụng các phương thức trên để giảm lưu lượng. Vì nếu dùng các phương thức đó thì phần lưu lượng bị thiếu sẽ rất lớn, khó có thể bù lại được và có thể phải ngừng cung cấp nước nhiều kể cả các ngành lợi dụng chủ yếu vàquan trọng. Cho nên, đối với các hồ chứaloại này, điều chủ yếu là phải kéo dài thời gian hạn chế lưu lượng để nhằm giảm nhỏ phần nước bị thiếu. Muốn thế cần giảm lưu lượng cung cấpngay 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 lưu lượng được tiến hành từ đầu tháng 2 đến hết tháng 5.
Hồ trong trường hợp này cạn từ từ (đường G3 hình 3-3) và do đó tăng được khả năng cung cấp nước của hồ so với trường hợp sử dụng phương thức thứ nhất.
V
th
V
Lưu lượng trung bình ngày đêm Qnd trong phương thức này được tiến hành điều chỉnh theo mực nước thực tế trong hồ ở đầu từng thời đoạn. Cách xác địnhQnd
cho từng thời đoạn cũng giống như trong phương thức thứ nhất. Chỉ có phần lưu lượng cung cấp 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 =
Trong đó: Tổng số giây của các thời đoạn trong cả thời gian giảm lưu lượng.
- Dung tích trung bình của hồ: =
Vđ: Dung tích thực tế đầu thời đoạn ứng với mực nước thực tế đầu thời đoạn.