Bài giảng Các nguồn năng lượng và nhà máy điện - Chương 3: Hydro power and hydro plant - Đặng Tuấn Khanh (Phần 2)

 
12
Hồ chứa và cột nước
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 4
9. Các mức nước và thể tích hồ:
Mức nước dâng cưỡng bức (mức nước gia cường): Là
mức nước cao hơn mức nước bình thường  Nhà máy
thủy điện chỉ làm trong thời gian cho phép
 Ví dụ
 Sơn La 217.83m,
 Hoà Bình 120m
 Lai Châu 297.9m,
 Trị An 63.9m
 
13
Hồ chứa và cột nước
9. Các mức nước và thể tích hồ:
Dung tích hữu ích: Là phần thể tích giữa mức nước chết
và mức nước bình thường sản xuất điện bình thường
Dung tích dự trữ: Là phần thể tích giữa mức nước bình
thường và mức nước cưỡng bức
14
Hồ chứa và cột nước
9. Các mức nước và thể tích hồ:
Dung tích phòng lũ và mức nước trước lũ: Là phần dung
tích dùng cho mục đích tiết giảm nhằm hạn chế lũ lụt. Điều này
phục thuộc vào dự báo khí tượng thủy văn. Dung tích phòng lũ
được tính từ dung tích nước dâng cưỡng bức đến mức nước
trước lũ. Có thể dung tích trước lũ nằm dưới dung tích mức
nước bình thường  ảnh hưởng đến sản xuất điện năng.
15
Hồ chứa và cột nước
9. Các mức nước và thể tích hồ:
Dung tích chết: Là phần thể tích nằm dưới mức nước
chết. Tuy nhiên vẫn cần thiết vì môi sinh của hồ 
Dung tích bồi lắng: Là phần thể tích dùng lưu trữ lượng
bùn cát bị lắng động của dòng nước.
16
Hồ chứa và cột nước
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 5
10.Các đường cong đặc tính hồ:
Đặc tính thể tích hồ: Là đường cong quan hệ giữa thể
tích nước trong hồ và mức nước thượng lưu:
17
Hồ chứa và cột nước
 V f Z ZVới: Là mức nước thượng lưu
V Phụ thuộc Q, bồi lắng 
10.Các đường cong đặc tính hồ:
Đặc tính diện tích mặt hồ: Là đường cong quan hệ giữa
diện tích nước trong hồ và mức nước thượng lưu:
Mối quan hệ giữa F và V:
F phụ thuộc vào Q
18
Hồ chứa và cột nước
 F Z
   
0
Z
F Z dV ZZ  
  V V
Z
F Z
Z
 
 
 
Hay
10.Các đường cong đặc tính hồ:
Đặc tính mức nước hạ lưu: Ảnh hưởng đến chiều cao cột
nước, được tính tại cửa kênh xả
19
Hồ chứa và cột nước
 XHL aF QZ Q 
Nếu lưu lượng xả cùng kênh
Nếu lưu lượng xả khác kênh
 HLZ F Q
10.Cột nước tính toán chính xác:
20
Hồ chứa và cột nước
0 A C
B C
H
H
E E
E E
 
 
 0 cot apAB dongnangABH HH H   
Cột nước tính toán phụ
thuộc phức tạp vào lưu
lượng dòng nước và lưu
lượng xả hay chế độ làm
việc của nhà máy thủy điện
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 6
11.Phương trình cân bằng nước hồ chứa:
 Phương trình cân bằng nước: Xét dòng chảy trong
khoảng thời gian Δt = t2 – t1
21
Hồ chứa và cột nước
Xa rori tuoitieuS W W W W VW          
Trong đó:
ΔWs: là thể tích nước chảy vào hồ
ΔW: là thể tích nước chảy qua tuabin
ΔWxa: là thể tích nước xả
ΔWrori: là thể tích nước rò rì 
ΔWtuoitieu: là thể tích dùng cho tưới tiêu
ΔV: là thể tích nước giữ lại trong hồ
(*)
11.Phương trình cân bằng nước hồ chứa:
 Phương trình cân bằng nước:
 Phương trình cân bằng nước: Khi Δt nhỏ và lưu lượng
nước Q xem như không đổi, ta có thể viết gần đúng
phương trình cân bằng nước
22
Hồ chứa và cột nước
Xa rori tuoitieuS W W W W VW          
 S Xa rorti tuoitieuQ t Q Q Q Q tV       
11.Phương trình cân bằng nước hồ chứa:
 Phương trình cân bằng nước: Cũng có thể viết phương
trình cân bằng nước dưới dạng các lưu lượng
Mà
23
Hồ chứa và cột nước
 
Xa rori tuoitieu
S Xa rori tuoitieu
S
d
dVQ Q Q Q
dt
Q Q Q
t
Q
d
Q
Q
V
    
    
 V dZ dZF Z
Z d
dV
dt t dt

 

  V f Z t
   S Xa rori tuoitieu
dZF Q Q Q Q QZ
dt
    
11.Phương trình cân bằng nước hồ chứa:
 Phương trình cân bằng nước: Thực tế người ta làm đơn
giản hơn bằng cách lòng các lưu lượng Qrori và Qtuoitieu
vào trong lưu lượng QS . Vì các lưu lượng này cũng chỉ
dự báo nên:
24
Hồ chứa và cột nước
   'S XaQ
dZF Z Q
dt
Q  
 ' S rori tuoitieuS Q Q QQ   
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 7
13.Điều tiết dòng nước: Đạt hiệu quả kinh tế cao nhất
Nhu cầu điều chỉnh công suất nhà máy thủy điện: Để sử
dụng hiệu quả nhất nguồn nước điện năng
25
Điều tiết dòng nước
13.Điều tiết dòng nước:
 Phân loại:
 Theo thời gian:
 Điều tiết ngày
 Điều tiết tuần
 Điều tiết năm
 Điều tiết nhiều năm
26
Điều tiết dòng nước
Ngắn hạn
Dài hạn
13.Điều tiết dòng nước:
 Phân loại:
 Điều tiết ngày
 Điều tiết tuần
Điều tiết tuần hay ngày gần như nhau vì trong khoảng thời
gian này lưu lượng nước gần như cố định trong khi phụ tải
lại thay đổi  điều chỉnh dòng nước (điều chỉnh công suất).
 Thực chất là làm cho dòng nước ít thay đổi trở thành
dòng nước thay đổi  đáp ứng sự thay đổi phụ tải
27
Điều tiết dòng nước
13.Điều tiết dòng nước:
 Phân loại:
 Điều tiết năm: Có tính chất khác so với điều tiết ngày
và tuần, không thể coi lưu lượng nước ít thay đổi 
nhiệm vụ điều tiết năm là làm cho dòng nước đồng
đều hơn  Cần hồ chứa
 Điều tiết nhiều năm: Chỉ quan tâm khi có hồ chứa lớn
 Thực chất là làm cho dòng nước thay đổi nhiều trở
thành dòng nước đều hơn  cung cấp điện năng
28
Điều tiết dòng nước
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 8
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp đồ thị:
Bài toán: 01 năm hay nhiều năm
Giả thiết:
 Có biểu đồ thủy văn của dòng nước
 Cho dung tích hữu ích hồ, cột nước cực đại Hmax, các
đặc tính hồ
 Cho trị số lưu lượng nước lớn nhất làm việc của
tuabin Qtuabinmax
Ràng buộc: giới hạn lưu lượng nước, công suất giới hạn
máy phát 
Mục tiêu:
 Xác định lưu lượng nước vận hành ở các khoảng thời
gian trong năm để sản lượng điện là lớn nhất 29
Điều tiết dòng nước
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp số:
Mô tả bài toán
Hàm mục tiêu:
 Xác định lưu lượng nước vận hành ở các khoảng thời
gian trong năm để sản lượng điện là lớn nhất
30
Điều tiết dòng nước
 
0
T
TDP t dE t Max 
 09.81 9.81TD QHP Q H H    
Trong đó:
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp số :
Mô tả bài toán
Ràng buộc:
 Phương trình cân bằng nước
 Các đường cong:
 Đặc tính diện tích hồ:
 Đặc tính mức nước hạ lưu:
 Đặc tính tổn thất cột nước:
 Đặc tính hiệu suất:
31
Điều tiết dòng nước
   S Xa rori tuoitieuQ Q Q QF Z t
QdZ
d
    
 F Z
 hl XaZ Q Q 
 H Q 
 ,Q H 
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp số :
Mô tả bài toán
Ràng buộc:
 Các giới hạn vận hành:
 Mức nước thượng lưu:
 Lưu lượng vận hành:
 Công suất máy phát:
o Nếu dùng tuabin Francis hay Kaplan có giới hạn:
32
Điều tiết dòng nước
     min maxZ tZ t Z t 
 tuabin,min tuabin,maxQ tQ Q 
   TD,min TD,maxTDP P tPt  
  max,
min
TD,max
TK TK
TK
P
P t
H H
aH b H H H
 
     Trong đó:
PKT,max: là công suất định mức phát theo cột nước hiết kế (TK)
a, b: là các hệ số của đường cong giới hạn vận hành tuabin
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 9
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp số :
Mô tả bài toán
Ràng buộc:
 Các giới hạn vận hành:
 Giới hạn điện năng cung cấp :
Đây là bài toán tổng quát. Tuy nhiên khi khảo sát bài
toán người ta làm đơn giản hơn bằng cách chia khoảng
thời gian tính toán để các thông số vận hành không đổi
trong khoảng thời gian này.
33
Điều tiết dòng nước
min maxEE E 
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp số :
 Khi chia nhỏ khoảng thời gian tính toán thì hàm mục
tiêu sẽ trở thành:
 Và ràng buộc phương trình cân bằng nước sẽ trở thành:
34
Điều tiết dòng nước
   
1
N
TD i i
i
P t MaxE t

     
 , , ,Si i i Xa i rorti i tuoitieu i ii Q t Q Q Q QV t      
14.Điều tiết dài hạn theo dòng nước theo pp số:
Cách giải:
 Phương pháp quy hoạch động rời rạc
Áp dụng thuật toán quy hoạch động của Belman
35
Điều tiết dòng nước
15.Đường cong năng lượng:
36
Điều tiết ngắn hạn
Đường cong 
năng lượng
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 10
16.Bài toán:
Giả thiết:
 Có Biểu đồ phụ tải tổng (ngày - đêm)
 Lưu lượng nước trung bình QTB, cột nước trung bình
HTB  Bài toán điều tiết dài hạn
 Công suất lớn nhất có thể vận hành NKD
 Dung tích điều tiết ngày của hồ Vngay
 Mục tiêu: Xây dựng biểu đồ công suất vận hành ngày của
nhà máy điện  chi phí là cực tiểu.
37
Điều tiết ngắn hạn
16.Bài toán:
Cách giải: Tính toán theo đường cong năng lượng, xét
một số trường hợp khác nhau:
 Không bị ảnh hưởng dung tích hồ chứa và công suất
nhà máy điện:
Lượng điện có thể sản xuất trong ngày tính theo các
giá trị trung bình:
38
Điều tiết ngắn hạn
,24 24 9.81 9.81
24
TD TB TB TB TB
T
TBg
TB B
N ay WP Q HE H
W Q
    
 Lượng nước dùng trong ngày
16.Bài toán:
 Không bị ảnh hưởng dung tích hồ chứa và công suất
nhà máy điện: Vận hành hợp lý
39
Điều tiết ngắn hạn
DTE
16.Bài toán:
 Không bị ảnh hưởng dung tích hồ chứa và công suất
nhà máy điện: Tuy nhiên cũng phải kiểm tra lại kết quả
có nằm trong các giới hạn:
40
Điều tiết ngắn hạn
max KDP N Dựa vào đồ thị và công suất nhà máy để kiểm tra
gDT N ayVW  Đường công suất trung bình PTB cắt biểu đồ tại t1 và t2,
tương ứng với lưu lượng nước trung bình QTB, từ 0t1 và
t224h nước được tích trữ vào hồ, từ t1t2 nước được lấy
ra để nâng cao công suất
   
2 2
1 1
1
9.81 9.81D
t t
TB TD TB
TB TBt
T
t
D
T Q Q dt P P dtH H
EW
 
     
SINH VIÊN:............................................ 3/12/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 11
16.Bài toán:
 Nhà máy điện bị giới hạn công suất và dung tích hồ đủ
lớn
 Nhà máy điện có công suất chưa tới hạn và hồ có
dung tích hạn chế
 Có giới hạn về hồ chứa và dung tích hồ chứa
 
 Cách giải: Tính toán theo Phương pháp số: (tham khảo)
41
Điều tiết ngắn hạn Kết thúc chương 03
42
Cám ơn các bạn
đã lắng nghe