(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Ích Phát Điện Cho Hồ Chứa Thủy Lợi Kết Hợp

LỜI CẢM ƠN

Luận văn “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu ích phát điện cho hồ

chứa thủy lợi kết hợp phát điện, áp dụng tính toán cho hồ Kẻ Gỗ” được hoàn

thành nhờ sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tác giả còn được sự giúp đỡ nhiệt tình

của các Thầy, Cô, cơ quan, bạn bè và gia đình.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn: TS. Hoàng

Công Tuấn đã tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học

cần thiết cho luận văn.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Phòng đào tạo đại học và

Sau đại học, khoa Công trình, khoa Năng Lượng - Trường Đại học Thuỷ Lợi đã tận

tình giảng dạy và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình

thực hiện luận văn này.

Để hoàn thành luận văn, tác giả còn được sự cổ vũ, động viên khích lệ

thường xuyên và giúp đỡ về nhiều mặt của gia đình và bạn bè.

Hà Nội, ngày 20 tháng 8 năm 2014

TÁC GIẢ

ĐỖ VĂN HIỆP

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Đỗ Văn Hiệp

Học viên lớp: 20 C 11

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung

và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất

kỳ công trình khoa học nào.

TÁC GIẢ

ĐỖ VĂN HIỆP

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của Đề tài. ........................................................................................ 1

2. Mục đích của Đề tài. ............................................................................................... 2

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. ............................................................ 3

4. Kết quả đạt được. .................................................................................................... 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC .......................................................... 4

HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP ......................................................................... 4

1.1. Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi. ....................... 4

1.1.1. Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế. ........................................... 4

1.1.2. Phát triển hồ chứa và thủy điện ở Việt Nam. ................................................... 4

1.1.2.1. Phát triển hồ chứa ở Việt Nam. ...................................................................... 4

1.1.2.2. Phát triển thủy điện ở Việt Nam. ................................................................... 6

1.1.3. Quan điểm, mục tiêu phát triển thuỷ lợi. .......................................................... 8

1.2. Đặc điểm khai thác hồ chứa kết hợp phát điện. ................................................... 9

1.3. Nhu cầu dùng điện và Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu ích phát điện đối với hồ

chứa kết hợp phát điện. ............................................................................................. 10

1.3.1. Nhu cầu dùng điện. ......................................................................................... 10

1.3.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu ích phát điện đối với hồ chứa kết hợp phát

điện. ........................................................................................................................... 11

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC ......................................................... 12

HỒ CHỨA KẾT HỢP PHÁT ĐIỆN ......................................................................... 12

2.1. Mô hình tối ưu. ................................................................................................... 12

2.1.1. Mô hình tối ưu. ................................................................................................ 12

2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nguồn nước. ............................. 14

2.1.3. Phạm vi sử dụng mô hình tối ưu. .................................................................... 14

2.2. Một số mô hình tính toán, điều khiển chế độ vận hành các hồ chứa. ................ 15

2.3. Chọn phương pháp vận hành cho hồ chứa kết hợp phát điện. ........................... 16

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH................................. 17

HỒ CHỨA KẾT HỢP PHÁT ĐIỆN ......................................................................... 17

3.1. Phân phối yêu cầu dùng nước theo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp. ................. 17

3.2. Phương pháp xây dựng Biểu đồ điều phối trên cơ sở lượng nước yêu cầu đã

phân phối hợp lý. ....................................................................................................... 18

3.2.1. Xây dựng biểu đồ điều phối. .......................................................................... 19

3.2.1.1. Mục đích. ..................................................................................................... 19

3.2.1.2. Phương pháp xây dựng biểu đồ điều phối.................................................... 19

3.3. Phương thức vận hành hồ chứa theo Biểu đồ điều phối. .................................. 22

3.3.1. Nguyên tắc chung. ........................................................................................... 22

3.3.2. Phương pháp tăng, giảm lưu lượng (tăng, giảm công suất NMTĐ) - phương

thức sử dụng nước thừa, thiếu. .................................................................................. 23

3.3.2.1. Xác định công suất trung bình ngày đêm Nnđ của NMTĐ trong vùng tăng

công suất (vùng B). .................................................................................................. 23

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). ...................................................................... 29

3.4. Lựa chọn phương thức vận hành cho hồ chứa kết hợp phát điện. .................... 31

CHƯƠNG IV: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO HỒ KẺ GỖ .................................... 32

4.1. Giới thiệu về Hồ Kẻ Gỗ. .................................................................................... 32

4.1.1. Vị trí dự án, các thông số chính của Thủy điện Hồ Kẻ Gỗ. ............................ 32

4.1.2. Vị trí địa lý. ..................................................................................................... 34

4.1.3. Đặc trưng hình thái lưu vực. ........................................................................... 34

4.1.4. Dân sinh kinh tế. ............................................................................................. 35

4.2. Kết quả phân phối lưu lượng theo các yêu cầu dùng nước có tính đến đặc điểm

yêu cầu phát điện. ...................................................................................................... 35

4.3. Xây dựng Biểu đồ điều phối cho Hồ Kẻ Gỗ. ..................................................... 36

4.3.1. Các tài liệu cơ bản dùng trong tính toán. ........................................................ 36

4.3.1.1. Tài liệu thủy văn. .......................................................................................... 36

4.3.1.2. Tổn thất lưu lượng và cột nước. ................................................................... 37

4.3.1.3. Tổn thất bốc hơi. .......................................................................................... 37

4.3.1.4. Hệ số K của tổ máy. ..................................................................................... 37

4.3.1.5. Quan hệ Q ~Z(HL). ...................................................................................... 37

Nnd

4.3.1.6. Quan hệ lòng hồ. ......................................................................................... 37

4.3.1.7. Yêu cầu phòng lũ. ........................................................................................ 38

4.3.2. Xây dựng BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. ................................................................... 38

4.4. Sử dụng BĐĐP để vận hành khai thác hồ Kẻ Gỗ. ............................................ 42

4.4.1. Bảng tính công suất và điện lượng khi vận hành theo BĐĐP. ...................... 43

4.4.2. Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q = Const . ............... 45

4.4.3. Xác định lợi ích năng lượng, áp dụng cho TTĐ Kồ Kẻ Gỗ. .......................... 47

4.4.4. Kết quả tính toán cho Hồ Kẻ Gỗ. ................................................................... 51

4.5. Phân tích, so sánh và đánh giá kết quả. .............................................................. 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 58

1. Kết luận. ................................................................................................................ 58

2. Một số tồn tại cần giải quyết. ................................................................................ 59

3. Kiến nghị. .............................................................................................................. 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 60

PHỤ LỤC .................................................................................................................. 61

1.Tài liệu tính toán cho Hồ Kẻ Gỗ. ........................................................................... 62

2. Các bảng tính xây dựng BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. .................................................... 64

3. Các bảng tính công suất và điện năng khi vận hành theo BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. 80

4. Các bảng tính công suất, điện năng khi vận hành theo phương pháp Q=const và

theo BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. ....................................................................................... 89

5. Các bảng tính lợi ích thu được khi tính theo Biểu giá chi phí tránh được cho Hồ

Kẻ Gỗ. ....................................................................................................................... 95

BẢNG KÊ DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3-1. Sơ đồ thuật toán tính thuỷ năng khi biết lưu lượng bình quân ................ 20

thời đoạn về hạ lưu Q*hlt = h/s ................................................................................. 20

Hình 3-2. Xây dựng BĐĐP cho TTĐ điều tiết nhiều năm ...................................... 21

Hình 3-3. Minh họa các phương thức tính toán theo BĐĐP .................................... 24

Hình 3-4. Sơ đồ xác định Nnd.................................................................................. 26

Hình 4-1. Vị trí dự án Thủy điện Hồ Kẻ Gỗ ............................................................. 32

Hình 4-2. Kết quả nhóm các đường Ztl(t), từ đó vẽ đường bao trên ....................... 41

và đường bao dưới ..................................................................................................... 41

Hình 4-3. Kết quả biểu đồ điều phối Hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh. ...................................... 41

Hình 4-4. Biểu đồ biểu giá chi phí tránh được áp dụng ............................................ 48

cho các TTĐ miền Trung, năm 2013. ....................................................................... 48

Hình 4-5. Sơ đồ Nguyên lý phân phối lưu lượng theo các khung giờ ...................... 50

BẢNG KÊ DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Dự báo phát triển thủy điện đến năm 2025 ................................................ 7

Bảng 1.2: Tốc độ phát triển nhu cầu điện năng ........................................................ 11

Bảng 4.1: Các thông số chính của Hồ Kẻ Gỗ ........................................................... 33

Bảng 4.2: Phân bố dân sinh kinh tế ........................................................................... 35

Bảng 4.3: Lưu lượng yêu cầu trung bình tháng ........................................................ 36

Bảng 4.4: Đường quan hệ lưu lượng và tổn thất cột nước ........................................ 37

Bảng 4.5: Phân bố tổn thất bốc hơi trong năm trên lưu vực sông Rào Cái ............... 37

Bảng 4.6: Quan hệ Q ~Z(HL) ................................................................................... 37

Bảng 4.7: Quan hệ Z ~F~V ....................................................................................... 38

Bảng 4.8: Quy định về mực nước hồ cao nhất ở cuối các tháng trong mùa lũ ......... 38

Bảng 4.9: Các năm thủy văn chọn được khi đã tiến hành thu phóng. ...................... 39

Bảng 4.10: Bảng tính xây dựng biểu đồ điều phối .................................................... 39

Bảng 4.11: Bảng tọa độ các đường [1], [2] trong BĐĐP Hồ Kẻ Gỗ ........................ 42

Bảng 4.12: Bảng tính công suất và điện lượng theo biểu đồ điều phối .................... 43

Bảng 4.13: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q=const ............ 45

Bảng 4.14. Biểu giá chi phí tránh được năm 2013 .................................................... 47

Bảng 4.15: Bảng tổng hợp kết quả sản lượng điện lượng thu được ........................ 51

theo các phương thức vận hành ................................................................................. 51

Bảng 4.16: Bảng tổng hợp kết quả sản lượng điện lượng thu được ........................ 52

theo các phương thức vận hành ................................................................................. 52

Bảng 4.17: Bảng tổng hợp kết quả sản lượng điện lượng thu được ........................ 52

khi vận hành theo Q= const, và theo BĐĐP ............................................................. 52

Bảng 4.18: Bảng kết quả lợi ích thu được cho năm P=25% ..................................... 54

Bảng 4.19: Bảng kết quả lợi ích thu được cho năm P=50% ..................................... 54

Bảng 4.20: Bảng kết quả lợi ích thu được cho năm P=75% ..................................... 55

Bảng 4.21: Bảng tổng hợp kết quả lợi ích thu được theo các năm thủy văn ............ 55

Bảng PL 1.1: Lưu lượng trung bình tháng lưu vực hồ Kẻ Gỗ theo năm thủy văn ... 62

Bảng PL 2.1: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều thuận. ............. 64

Bảng PL 2.2: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều thuận. ............. 64

Bảng PL 2.3: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều thuận. ............. 65

Bảng PL 2.4: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều thuận. ............. 65

Bảng PL 2.5: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều thuận. ............. 66

Bảng PL 2.6: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều thuận. ............. 66

Bảng PL 2.7: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều

thuận. ......................................................................................................................... 67

Bảng PL 2.8: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều nghịch. ........... 68

Bảng PL 2.9: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều nghịch. ........... 68

Bảng PL 2.10: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều nghịch. ......... 69

Bảng PL 2.11: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều nghịch. ......... 69

Bảng PL 2.12: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều nghịch. ......... 70

Bảng PL 2.13: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều nghịch. ......... 70

Bảng PL 2.14: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều

nghịch ........................................................................................................................ 71

Bảng PL 2.15: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều thuận. ........... 72

Bảng PL 2.16: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều thuận. ........... 72

Bảng PL 2.17: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều thuận. ........... 73

Bảng PL 2.18: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều thuận. ........... 73

Bảng PL 2.19: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều thuận. ........... 74

Bảng PL 2.20: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều thuận. ........... 74

Bảng PL 2.21: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều

thuận. ......................................................................................................................... 75

Bảng PL 2.22: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều nghịch. ......... 76

Bảng PL 2.23: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều nghịch. ......... 76

Bảng PL 2.24: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều nghịch. ......... 77

Bảng PL 2.25: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều nghịch. ......... 77

Bảng PL 2.26: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều nghịch. ......... 78

Bảng PL 2.27: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều nghịch. ......... 78

Bảng PL 2.28: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều

nghịch ........................................................................................................................ 79

Bảng PL 3.1: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ( P

năm = 25%) vận hành theo phương thức 1. ............................................................. 80

Bảng PL 3.2: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ( P

năm = 25%) vận hành theo phương thức 2. .............................................................. 80

Bảng PL 3.3: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ( P

năm = 25%) vận hành theo phương thức 3. .............................................................. 81

Bảng PL 3.4: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ( P

năm = 50%) vận hành theo phương thức 1. .............................................................. 81

Bảng PL 3.5: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ( P

năm = 50%) vận hành theo phương thức 2 . ............................................................. 82

Bảng PL 3.6: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 (P

năm = 50%) vận hành theo phương thức 3. .............................................................. 82

Bảng PL 3.7: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 (P

năm = 75%) vận hành theo phương thức 1. .............................................................. 83

Bảng PL 3.8: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 (P

năm = 75%) vận hành theo phương thức 2. .............................................................. 83

Bảng PL 3.9: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 (P

năm = 75%) vận hành theo phương thức 3. .............................................................. 84

Bảng PL 3.10: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ...... 84

(P năm = 25%) ( ángI, P25% 32,50 th Z m TL = ) vận hành theo phương thức 1. ....................... 84

Bảng PL 3.11: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ...... 85

( P năm = 25%) ( ángI, P25% 32,50 th Z m TL = ) vận hành theo phương thức 2. ...................... 85

Bảng PL 3.12: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ...... 85

( P năm = 25%) ( ángI, P25% 32,50 th Z m TL = ) vận hành theo phương thức 3. ..................... 85

Bảng PL 3.13: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ...... 86

( P năm = 50%) ( ángI, P50% ángXII, P25% 32,50 th th ZZ m TL TL = = ) vận hành theo phương thức 1. . 86

Bảng PL 3.14: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ...... 86

( P năm = 50%) ( ángI, P50% ángXII, P25% 32,50 th th ZZ m TL TL = = ) vận hành theo phương thức 2. . 86

Bảng PL 3.15: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ...... 87

( P năm = 50%) ( ángI, P50% ángXII, P25% 32,50 th th ZZ m TL TL = = ) vận hành theo phương thức 3. . 87

Bảng PL 3.16: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 ...... 87

( P năm = 75%) ( ángI, P75% ángXII, P50% 31,80 th th ZZ m TL TL = = ) vận hành theo phương thức 1. . 87

Bảng PL 3.17: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 ...... 88

( P năm = 75%) ( ángI, P75% ángXII, P50% 31,80 th th ZZ m TL TL = = ) vận hành theo phương thức 2. . 88

Bảng PL 3.18: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 ...... 88

( P năm = 75%) ( ángI, P75% ángXII, P50% 31,80 th th ZZ m TL TL = = ) vận hành theo phương thức 3. . 88

Bảng PL 4.1: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q= const năm

1991-1992 ( P năm = 25%). ...................................................................................... 89

Bảng PL 4.2: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ........ 89

( P năm = 25%) ( I

32,40 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 1. ................................ 89

Bảng PL 4.3: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ........ 90

( P năm = 25%) ( I

32,40 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 2. ................................ 90

Bảng PL 4.4: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ........ 90

( P năm = 25%) ( I

32,40 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 3. ................................ 90

Bảng PL 4.5: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q= const năm

1995-1996 ( P năm = 50%). ...................................................................................... 91

Bảng PL 4.6: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ........ 91

( P năm = 50%) ( I

31,68 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 1. ................................ 91

Bảng PL 4.7: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ........ 92

( P năm = 50%) ( I

31,68 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 2. ................................ 92

Bảng PL 4.8: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ........ 92

( P năm = 50%) ( I

31,68 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 3. ................................ 92

Bảng PL 4.9: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q= const năm

1969-1970 ( P năm = 75%). ...................................................................................... 93

Bảng PL 4.10: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 ...... 93

( P năm = 75%) ( I

29,22 Z m tl = ) vận hành theo phương thức 1. ................................ 93

Bảng PL 4.11: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 ...... 94