giáo trình nhà máy thủy điện lã văn út - đhbkhn

L∙ V¨n ót, ®Æng quèc thèng

ng« v¨n d−ìng

Nhµ m¸y

thñy ®iÖn

Hµ néi 12 - 2005

Më ®Çu I. . C«ng nghÖ n¨ng l−îng vµ vai trß cña thñy n¨ng

§iÖn n¨ng cÇn ®−îc t¹o ra tõ çc d¹ng n¨ng l−îng kh¸c tiÒm tμng trong tù nhiªn

nhê c«ng nghÖ biÕn ®æi n¨ng l−îng. Ch¼ng h¹n, nhiÖt n¨ng tiÒm tμng trong çc

d¹ng nhiªn liÖu (than ®¸, dÇu má, khÝ ®èt ...) ®−îc gi¶i phãng qua ph¶n øng ch¸y,

biÕn ®æi thμnh c¬ n¨ng vμ cuèi cïng thμnh ®iÖn n¨ng ë çc nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn.

C¬ n¨ng cña dßng n−íc (s«ng, suèi, thñy triÒu ...) ®−îc biÕn thμnh ®iÖn n¨ng ë çc

nhµ m¸y thñy ®iÖn. T¹i çc nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö, n¨ng l−îng gi¶i phãng tõ

ph¶n øng h¹t nh©n (cña çc nguyªn tè cã nguyªn tö l−îng lín - U235) còng ®−îc

biÕn thμnh ®iÖn n¨ng qua çc qu¸ tr×nh biÕn ®æi nhiÖt → c¬ → ®iÖn tõ. Ngoμi çc

c«ng nghÖ quan träng nãi trªn nh÷ng c«ng nghÖ n¨ng l−îng míi còng ®ang ®−îc

nghiªn cøu ¸p dông nh−: n¨ng l−îng mÆt trêi, n¨ng l−îng ®Þa nhiÖt, n¨ng l−îng

giã, n¨ng l−îng sinh khèi, sinh khÝ ...

LÞch sö ph¸t triÓn cho thÊy tØ lÖ çc d¹ng n¨ng l−îng tù nhiªn ®−îc biÕn ®æi khai

th¸c kh«ng gièng nhau vμ cã sù biÕn ®éng m¹nh theo thêi gian (h×nh 1).

Vμo nh÷ng n¨m 50 cña thÕ kû tr−íc, tuyÖt ®¹i ®a sè ®iÖn n¨ng ®−îc s¶n suÊt ra lμ ë

çc nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn (trªn 90%). Tuy nhiªn theo thêi gian tØ lÖ ®iÖn n¨ng do çc

nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn ph¸t ra cã xu h−íng gi¶m dÇn, thuû ®iÖn t¨ng dÇn vμ cã sù ph¸t

triÓn nhanh cña phÇn ®iÖn n¨ng do çc nhμ m¸y ®iÖn nguyªn tö s¶n xuÊt. §iÒu nμy

cã thÓ gi¶i thÝch ®−îc bëi sù c¹n dÇn cña çc lo¹i nhiªn liÖu vμ nhu cÇu øng dông

nã vμo çc lÜnh vùc kinh tÕ kh¸c ngμy cμng cã gi¸ trÞ h¬n. (VÝ dô sö dông than ®¸,

dÇu má, khÝ ®èt nh− lμ nguyªn liÖu s¶n xuÊt chÊt dÎo, t¬ nh©n t¹o, vËt liÖu míi ...).

Trong khi ®ã kü thuËt x©y dùng vμ khai th¸c thuû n¨ng l¹i cã nh÷ng b−íc thay ®æi

v−ît bËc, cho phÐp l¾p ®Æt nh÷ng tæ m¸y c«ng suÊt lín, ®¾p ®Ëp ng¨n s«ng x©y

dùng nh÷ng NMT§ khæng lå ( NMT§ Tam HiÖp, x©y dùng trªn s«ng D−¬ng Tö

(TQ) víi tæng c«ng suÊt 26 x 700 MW = 18200 MW lμ mét vÝ dô) lμm cho gi¸

thμnh x©y dùng (tÝnh trªn mét ®¬n vÞ c«ng suÊt l¾p m¸y) ngμy cμng gi¶m.

TÝnh chung trªn thÕ giíi, s¶n l−îng ®iÖn cña çc NMT§ s¶n suÊt ra hiÖn ®ang cung

cÊp cho trªn 1/3 tæng s¶n l−îng ®iÖn tiªu thô. Mét sè n−íc cã tØ lÖ thuû ®iÖn lín

nh−: Cana®a (93%), PhÇn Lan (91%), Nauy (99%), Thuþ Sü (99,5%). ViÖt Nam,

theo con sè thèng kª n¨m 1997 tØ lÖ thuû ®iÖn chiÓm 65% tæng s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng s¶n xu©t vμ tiªu thô toμn quèc.

II. Vµi nÐt vÒ ph¸t triÓn thuû ®iÖn ë ViÖt Nam

TÝnh ®Õn n¨m 1954 (sau kh¸ng chiÕn chèng Ph¸p) s¶n l−îng ®iÖn n¨ng ViÖt nam

nãi chung vμ thuû ®iÖn nãi riªng hÇu nh− ch−a cã g×. Tuy nhiªn, miÒn B¾c ®· cã

çc NMT§ Tμ Sa, Na NgÇn, Bμn Th¹ch; miÒn Nam cã NMT§ §a Nhim (c«ng suÊt

4 x 40 = 160 MW). N¨m 1971 do LX cò gióp x©y dùng ®· kh¸nh thμnh NMT§

Th¸c Bμ víi c«ng suÊt 3 x 36 = 108 MW. Lóc nμy tæng c«ng suÊt cña çc NMN§

miÒn B¾c vÉn ch−a v−ît qu¸ 100 MW, nghÜa lμ thuû n¨ng ®· gi÷ tØ lÖ quan träng

trong HT§ ViÖt Nam tõ nh÷ng ngμy ®Çu x©y dùng. N¨m 1992 NMT§ Hoμ B×nh ®·

x©y dùng vμ l¾p ®Æt xong ®Õn tæ m¸y cuèi cïng víi tæng c«ng suÊt lªn tíi 1920

MW (8 x 240 MW). Vμo thêi ®iÓm nμy tæng c«ng suÊt tiªu thô cña HT§ miÒn B¾c

lóc cùc ®¹i chØ vμo kho¶ng 1100 MW, do ®ã ®−êng d©y siªu cao ¸p 500 KV ®−îc

x©y dùng gÊp rót ®Ó t¶i ®iÖn n¨ng thõa cña NMT§ Hoμ B×nh vμo miÒn Nam (nhiÖt

®iÖn ë miÒn B¾c lóc nμy cßn cã çc nhμ m¸y Ph¶ L¹i 440 MW, Ninh B×nh 100

MW). TiÕp sau NMT§ Hoμ B×nh, ®Ó ®¸p øng nhu cÇu t¨ng tr−ëng nhanh cña phô

t¶i ®iÖn, lÇn l−ît nhiÒu NMT§ lín ®−îc x©y dùng vμ ®−a vμo vËn hμnh. Cã thÓ

nhËn thÊy r»ng (xem b¶ng) HT§ ViÖt Nam cã mét tiÒm n¨ng thuû ®iÖn kh¸ lín. TØ

lÖ thuû n¨ng chiÕm cao trong tæng s¶n l−îng ®iÖn n¨ng toμn quèc. Thuû ®iÖn, cã

thÓ ph¸t triÓn kh¾p c¶ 3 miÒn. MiÒn B¾c cã thÓ x©y dùng nh÷ng NMT§ lín do

nh÷ng dßng s«ng lín, ®é dèc cao. MiÒn Trung cã nhiÒu thuû ®iÖn nhá (s«ng cã ®é

dèc lín, nh−ng l−u l−îng l¹i bÐ), miÒn Nam cã kh¶ n¨ng x©y dùng mét sè NMT§

c«ng suÊt trung b×nh (®é dèc çc dßng s«ng th−êng kh«ng lín).

Qu¸ khø (cho ®Õn hiÖn t¹i) thuû ®iÖn ViÖt Nam ®· cã mét lÞch sö ph¸t triÓn m¹nh

mÏ, tiÒm n¨ng thuû ®iÖn Viªt Nam cßn rÊt dåi dμo, t−¬ng lai thuû ®iÖn ViÖt Nam

sÏ cßn ph¸t triÓn vμ chiÕm vÞ trÝ quan träng trong HT§ ViÖt Nam.

B¶ng 1. C¸c NMT§ ®ang vËn hµnh

Sản lượng điện năng hàng năm (GWh)

Nhà máy thủy điện

Tỉnh Công suất đặt (MW)

Chiều cao đập (m)

Chiều cao cột nước (m)

Năm đưa vào vận hành

thiết kế thực tế

Nước hợp tác xây dựng

Giá xây dựng (106

USD) Da Nhim Lam Dong -

Ninh Thuan 4 x 40 38 741 1964 1 055 809 Japon 50

Thac Ba Yen Bai 3 x 36 45 30 1972 416 450 URSS 110 Hoa Binh Hoa Binh 8 x 240 128 88 1984 8 100 7 200 URSS 1 500 Tri An Dong Nai 4 x 100 40 50 1988 1 760 1 400 URSS 400 Vinh Son Binh Dinh 2 x 33 37 + 40 612 1994 228 252 France 70 Thac Mo Binh Phuoc 2 x 75 46 90 1995 640 600 Ukraine 150 Song Hinh Phu Yen 2 x 75 43 148 1999 378 320 Suède 100 Ham Thuan Lam Dong -

Binh Thuan 2 x 150 93,5 250 2001 1 017 800 Japon 300

Dami Lam Dong - Binh Thuan

2 x 87,5 72 143 2001 590 500 Japon 180

Yali Gia Lai - Kontum

4 x 180 7 190 2001 3 650 3 300 Ukraine Russie

700

B¶ng 2. C¸c NMT§ ®ang x©y dùng

Giai ®o¹n 2002 - 2005

NMT§ C«ng suÊt ®Æt Khëi c«ng Vμo vËn hμnh Ghi chó

1 Se San 3 300 2002 2005

2 Th¸c M¬ 50 2005 më réng

3 CÇn §¬n 72 2005 BOT

Giai ®o¹n 2006 - 2010

4 Tuyªn Quang 342 2002 2006-2007

5 §¹i Ninh 300 2003 2006-2007

6 Rμo Qu¸n 70 2003 2007

7 A V−¬ng I 170 2003 2007

8 Pleikrong 110 2003 2007

9 Ban La 300 2004 2008-2009

10 §ång Nai 3-4 510 2005 2009-2010

11 Bu«n Ku¬p 280 2003 2008-2009

12 S«ng Ba H¹ 250 2005 2009-2010

13 S«ng Tranh 2 135 2005 2009-2010

14 KonTum Th−îng 220 2006 2010

15 S«ng Con 2 69 2006 2009-2010

16 B¶n Chac-Huéi Qu¶ng 740 2006 2009-2011

17 §¾c Rinh 97 2006 2009-2010

18 Ea Krong 65 2004 2008-2009

B¶ng 3. C¸c NMT§ lín trªn thÕ giíi

Itaipú Brazil/Paraguay 1984/1991/2003 14000 MW 93.4 TW-hoursGuri Venezuela 1986 10200 MW 46 TW-hoursGrand Coulee hoa Kỳ 1942/1980 6809 MW 22.6 TW-hoursSayano Shushenskaya Nga 1983 6721 MW 23.6 TW-hoursRobert-Bourassa Canada 1981 5616 MW Thác Churchill Canada 1971 5429 MW 35 TW-hoursYaciretá Argentina/Paraguay 1998 4050 MW 19.1 TW-hoursIron Gates Rumani/Serbia 1970 2280 MW 11.3 TW-hoursAswan Ai Cập 1970 2100 MW

• Đập Tam Hiệp, Trung Quốc. Phát điện lần đầu tháng Bảy 2003, dự kiến hoàn thành 2009, 18200 MW

Các nước có công suất thuỷ điện lớn nhất

• Canada, 341312 GWh (66954 MW đã lắp đặt)

• Hoa Kỳ, 319484 GWh (79511 MW đã lắp đặt)

• Brazil, 285603 GWh (57517 MW đã lắp đặt)

• Trung Quốc, 204300 GWh (65000 MW đã lắp đặt)

• Nga, 169700 GWh (46100 MW đã lắp đặt) (2005)

• Na Uy, 121824 GWh (27528 MW đã lắp đặt)

Ch−¬ng I

Kh¸i niÖm vÒ sö dông n¨ng l−îng dßng n−íc vμ nhμ m¸y thuû ®iÖn

1.1 N¨ng l−îng cña dßng n−íc vµ kh¶ n¨ng sö dông

Mét dßng ch¶y tù nhiªn cã s¬ ®å mÆt c¾t däc nh− trªn h×nh vÏ (h×nh 1.1), trªn ®ã

xÐt 2 mÆt c¾t ngang I-I vμ II-II (ë c¸c vÞ trÝ bÊt kú). T¹i mÆt c¾t I-I, gäi chiÒu cao

møc n−íc lμ z1, vËn tèc trung b×nh cña dßng ch¶y lμ v1, ¸p suÊt trong lßng n−íc lμ

p1. Ký hiÖu t−¬ng tù c¸c th«ng sè cho mÆt c¾t II-II.

XÐt mét khèi n−íc W ®ang chuyÓn ®éng t¹i I-I. Theo lý thuyÕt ®éng lùc häc chÊt

láng, n¨ng l−îng chøa trong khèi n−íc W nμy cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc sau:

kgmwgvpzE ,

2

2111

11 γαγ ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

Trong ®ã: z1 - ®é cao cña mÆt c¾t I-I;

γ - träng l−îng riªng cña n−íc (1000 kg/m3);

H×nh 1.1 S¬ ®å tÝnh to¸n tiÒm n¨ng cña dßng s«ng

H ΔH

I

I

II

II

z1, v1, p1

z2, v2, p2

W

▼0

v1, p1 - vËn tèc vμ ¸p suÊt trung b×nh cña dßng ch¶y t¹i mÆt c¾t I-I;

g = 9,81 m/sec2 - gia tèc r¬i tù do bëi träng tr−êng.

α1 - hÖ sè hiÖu chØnh kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña dßng ch¶y trªn

mÆt c¾t. NÕu vËn tèc nh− nhau trªn toμn bé diÖn tÝch mÆt c¾t th× α1 = 1. Ng−îc l¹i,

cÇn lÊy gi¸ trÞ kh¸c ®i, tÝnh theo c«ng thøc:

,3

3

ω

ωα ω

v

du∫∫= víi : ω - diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña dßng ch¶y, u lμ

vËn tèc t¹i vi ph©n diÖn tÝch dω, v lμ vËn tèc trung b×nh. Th«ng th−êng cã thÓ coi

gÇn ®óng ω ≈ 1.

ThÓ tÝch n−íc W tÝnh b»ng m3.

Trong lý thuyÕt thuû khÝ ®éng häc, thμnh phÇn trong ngoÆc ®−îc gäi lμ cét ¸p, cã

thø nguyªn lμ m. Nã bao gåm thμnh phÇn cét ¸p thuû tÜnh (z +p/γ) vμ cét ¸p thuû

®éng v2/2g. VÒ trÞ sè, cét ¸p b»ng n¨ng l−îng chøa trong mét ®¬n vÞ träng l−îng

n−íc d−íi d¹ng thÕ n¨ng (t−¬ng øng víi cét ¸p thuû tÜnh) vμ ®éng n¨ng (cét ¸p

thuû ®éng). Víi dßng ch¶y lý t−ëng, kh«ng tæn hao vμ chØ chÞu t¸c dông lùc träng

tr−êng th× cét ¸p t¹i mäi vÞ trÝ mÆt c¾t ®Òu b»ng nhau vμ n¨ng l−îng chøa trong

khèi n−íc W sÏ kh«ng ®æi khi chuyÓn ®éng. §èi víi dßng ch¶y cña c¸c dßng s«ng

n¨ng l−îng lu«n lu«n bÞ tæn thÊt (do cã mét phÇn biÕn thμnh c«ng bμo mßn ®Êt ®¸,

vËn chuyÓn phï sa ...). V× thÕ khi chuyÓn ®éng ®Õn mÆt c¾t II-II, n¨ng l−îng chøa

trong khèi n−íc W chØ cßn l¹i lμ :

1

2222

22 2Ew

gvpzE <⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++= γαγ

.

PhÇn n¨ng l−îng mÊt m¸t ®Ó sinh c«ng cã thÓ tÝnh ®−îc :

)(,2

222

21121

2121 kgmwg

vvppzzEEE γααγ ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+−+−=−=Δ .

Th«ng th−êng víi c¸c dßng ch¶y tù nhiªn p vμ v Ýt thay ®æi (nÕu coi tiÕt diÖn mÆt

c¾t ngang ®ång ®Òu vμ ¸p suÊt khÝ quyÓn trªn mÆt tho¸ng nh− nhau t¹i mäi n¬i),

khi ®ã c«ng do khèi n−íc W sinh ra khi chuyÓn ®éng tõ I-I ®Õn II-II cã thÓ tÝnh

theo c«ng thøc gÇn ®óng:

( ) WHWzzE ..21 γγ Δ=−≈Δ . (1-1)

B©y giê nÕu xÐt khèi n−íc W cã thÓ tÝch b»ng tæng l−îng n−íc cña dßng s«ng ch¶y

qua mÆt c¾t trong thêi gian 1 sec (nghÜa lμ ®óng b»ng trÞ sè l−u l−îng n−íc Q cña

dßng ch¶y), ®ång thêi xÐt kho¶ng c¸ch tõ I-I ®Õn II-II lμ toμn bé chiÒu dμi cña

dßng s«ng th× ΔE lμ sÏ c«ng cña c¶ dßng s«ng sinh ra trong 1 gi©y ( hay còng

chÝnh lμ c«ng suÊt cña nã, ký hiÖu lμ N), ta cã thÓ viÕt l¹i :

skgmQHQzzN /,..)( 21 γγ =−= .

NÕu ®æi sang tÝnh b»ng kW (1kW = 102 kgm/s) th× c«ng thøc trë thμnh:

N = 9,81.H.Q , kW . (1-2)

C«ng thøc trªn th−êng ®−îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ tr÷ l−îng thuû n¨ng cña dßng s«ng.

TrÞ sè tÝnh ®−îc chÝnh lμ c«ng suÊt tæng céng mμ dßng s«ng cã thÓ sinh ra ®−îc

(cßn ®−îc gäi lμ tiÒm n¨ng cña dßng s«ng). DÔ thÊy, trÞ sè nμy kh¸c rÊt xa víi tiÒm

n¨ng thuû ®iÖn, bëi con ng−êi chØ cã thÓ tËn dông ®−îc mét phÇn n¨ng l−îng ë

nh÷ng ®o¹n nhá ΔH cña dßng s«ng.

Còng tõ c¸c c«ng thøc tÝnh n¨ng l−îng cña dßng ch¶y nh− ®· nªu trªn (c«ng thøc

1-1) ta cßn nhËn thÊy r»ng n¨ng, l−îng tiÒm tμng trong mçi dßng s«ng ®−îc ph©n

bè tr¶i kh¾p theo chiÒu dμi dßng ch¶y. Mét ®o¹n ng¾n bÊt kú cña dßng s«ng ®Òu cã

chøa mét n¨ng l−îng, tÝnh ®−îc theo (1-1). Tuy nhiªn mËt ®é ph©n bè kh«ng ®Òu,

®o¹n cã ®é dèc cμng lín th× mËt ®é n¨ng l−îng tËp trung cμng cao (do ΔH lín). §ã

còng chÝnh lμ nh÷ng vÞ trÝ thuËn lîi ®Ó x©y dùng NMT§.

Ngoμi ra, dùa theo (1-1) vμ (1-2) ta còng cã thÓ trùc tiÕp ®−a ra c«ng thøc tÝnh

c«ng suÊt cho nhμ m¸y thuû ®iÖn:

NT§ = 9,81. η.Q.H0 (kW). (1-3)

Trong ®ã: H0 - chªnh lÖch møc n−íc ë phÝa tr−íc vμ phÝa sau NMT§, cßn gäi lμ

cét n−íc h×nh häc cña nhμ m¸y;

Q - l−u l−îng n−íc ch¶y qua NMT§ ;

η - hiÖu suÊt chung cña NMT§;

Víi viÖc xÐt ®Õn hiÖu suÊt biÕn ®æi n¨ng l−îng η nªu trªn, c«ng suÊt tÝnh

theo (1-3) cho NMT§ chÝnh lμ c«ng suÊt ®iÖn ph¸t ra cña çc m¸y ph¸t. Cã thÓ x¸c

®Þnh gÇn ®óng hiÖu suÈt : η = ηT.ηF ;

ë ®©y ηT - lμ hiÖu suÊt cña tua bin n−íc kÓ c¶ ®Õn tæn thÊt n¨ng l−îng

®−êng èng; ηF - hiÖu suÊt cña m¸y ph¸t;

Víi ηT = (0,88 - 0,91), ηF = (0.95 - 0.98), khi thiÕt kÕ tÝnh gÇn ®óng cã thÓ

lÊy η ≈ 0,86. Khi ®ã thay vμo (1-3) ta cã :

NT§ ≈ 8,3.Q.H0 (kW). (1-4)

C«ng thøc trªn th−êng ®−îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ s¬ bé c«ng suÊt cña NMT§ khi thiÕt

kÕ.

Thùc ra khi x¸c ®Þnh c«ng suÊt NMT§ theo (1-3) hoÆc (1-4) ta ®· bá qua c¶ chªnh

lÖch ¸p suÊt vμ vËn tèc dßng ch¶y ë tr−íc vμ sau NMT§ (tÝnh ë cöa vμo vμ ra cña

thiÕt bÞ thuû n¨ng), bëi H0 míi chØ xÐt ®Õn chªnh lÖch cét ¸p thuû tÜnh. Khi xÐt ®Çy

®ñ çc tæn thÊt cét n−íc cña NMT§ cÇn tÝnh theo c«ng thøc:

gvvppzzH

2

222

21121

21

ααγ

−+−+−= ,

cßn c«ng suÊt NMT§ khi ®ã lμ:

N = 9,81.η.Q.H (kW)

sÏ phô thuéc phøc t¹p vμo nhiÒu yÕu tè h¬n (H kh«ng cßn lμ h»ng sè).

1.2 Çc lo¹i nhµ m¸y thuû ®iÖn

Tõ c«ng thøc tÝnh c«ng suÊt cña NMT§ cã thÓ thÊy r»ng viÖc t¹o ra chªnh lÖch

møc n−íc H0 lμ ®iÒu kiÖn tiªn quyÕt cho viÖc x©y dùng NMT§. ChÝnh v× thÕ çc

ph−¬ng ¸n kh¸c nhau t¹o ra chªnh lÖch møc n−íc còng ®ång thêi lμ ®iÒu kiÖn ph©n

lo¹i çc nhμ m¸y thuû ®iÖn.

1. Nhµ m¸y thuû ®iÖn kiÓu ®Ëp

B»ng çch x©y dùng çc ®Ëp ch¾n ngang s«ng cã thÓ lμm cho møc n−íc ë tr−íc

®Ëp d©ng cao t¹o ra cét n−íc H0 ®Ó x©y dùng NMT§. Khi ®ã ta cã NMT§ kiÓu

®Ëp. §Ëp cμng cao th× c«ng suÊt cña NMT§ cã thÓ nhËn ®−îc cμng lín. Tuy nhiªn

chiÒu cao ®Ëp cÇn ph¶i ®−îc lùa chän kü l−ìng theo çc ®iÒu kiÖn kinh tÕ - kü

thuËt vμ hμng lo¹t nh÷ng yÕu tè an toμn kh¸c (liªn quan ®Õn m«i tr−êng, di d©n,

quèc phßng...). MÆt kh¸c khi x©y dùng ®Ëp cao n−íc d©ng lªn cã thÓ lμm ngËp

nh÷ng khu vùc quan träng (®«ng d©n, thÞ trÊn cæ, hÇm má ch−a khai th¸c...). NhiÒu

tr−êng hîp, ®©y l¹i lμ yÕu tè chÝnh h¹n chÕ chiÒu cao cña ®Ëp. Nãi chung NMT§

kiÓu ®Ëp th−êng cã thÓ x©y dùng thuËn lîi ë nh÷ng n¬i dßng ch¶y cã ®é dèc lín,

ch¶y ngang qua thung lòng cña nh÷ng qu¶ ®åi. Trong tr−êng hîp nμy, vïng ngËp

n−íc dÔ h¹n chÕ ®−îc trong khu vùc thung lòng, trong khi chØ cÇn x©y dùng çc

®Ëp ng¾n nèi gi÷a çc qu¶ ®åi ®Ó ch¾n dßng s«ng.

Nhμ m¸y thuû ®iÖn kiÓu ®Ëp cã çc −u ®iÓm sau:

- Cã thÓ t¹o ra nh÷ng NMT§ c«ng suÊt rÊt lín, do cã kh¶ n¨ng tËn dông ®−îc

toμn bé l−u l−îng cña dßng s«ng;

Ho

®Ëp Hå chøa

NM

Vïng ngËp n−íc

®Ëp

Nói ®åi

S«ng cò

NM

H×nh 1.2. S¬ ®å NMT§ kiÓu ®Ëp

I

I

II

II

ΔH

- Cã hå chøa n−íc, mμ hå chøa lμ mét c«ng cô hÕt hiÖu qu¶ ®Ó ®iÒu tiÕt n−íc vμ

vËn hμnh tèi −u NMT§, ®iÒu tiÕt lò, phôc vô t−íi tiªu vμ nhiÒu lîi Ých kh¸c.

Çc nh−îc ®iÓm chÝnh cña NMT§ kiÓu ®Ëp:

- Vèn ®Çu t− lín, thêi gian x©y dùng l©u;

- Vïng ngËp n−íc cã thÓ ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn sinh th¸i m«i tr−êng (di d©n, thay

®æi khÝ hËu).

Nhμ m¸y thuû ®iÖn kiÓu ®Ëp lμ lo¹i phæ biÕn nhÊt ®· x©y dùng trong thùc tÕ (trªn

thÕ giíi còng nh− trong n−íc). ë n−íc ta çc NMT§ kiÓu ®Ëp còng lμ lo¹i chñ yÕu:

Hoμ B×nh, Th¸c Bμ, TrÞ An, Th¸c M¬, ...

CÇn nãi thªm lμ, cã thÓ x©y dùng nèi tiÕp rÊt nhiÒu NMT§ kiÓu ®Ëp trªn cïng mét

dßng s«ng. Trong tr−êng hîp nh− vËy hiÖu qu¶ ®iÒu tiÕt vËn hμnh phèi hîp cña çc

NMT§ sÏ tèt h¬n khi chØ cã mét NMT§ (xem ch−¬ng 4).

2. Nhµ m¸y thuû ®iÖn kiÓu kªnh dÉn

Cét n−íc cña NMT§ cßn cã thÓ t¹o ra ®−îc b»ng viÖc sö dông çc kªnh dÉn.

Tr−êng hîp chung nhÊt kªnh bao gåm 2 phÇn: phÇn ®Çu ®−îc x©y dùng d−íi d¹ng

çc kªnh dÉn hë (cßn gäi lμ kªnh dÉn kh«ng ¸p). PhÇn nμy cã nhiÖm vô dÉn n−íc

tõ n¬i mμ dßng chμy cã møc n−íc cao ®Õn n¬i mμ dßng ch¶y cã møc n−íc thÊp (vÞ

trÝ x©y dùng NMT§) nh−ng gi÷ nguyªn møc n−íc (kªnh cã ®é dèc rÊt nhá). PhÇn

cuèi lμ çc èng dÉn kÝn (cßn ®−îc gäi lμ kªnh dÉn cã ¸p). PhÇn nμy cã nhiÖm vô

®−a n−íc tõ trªn cao xuèng thÊp ®Ó ch¹y tuabin.

Do dßng ch¶y trong èng kÝn b¶o toμn ®−îc cét ¸p thñy tÜnh nªn cét n−íc cña

NMT§ cã thÓ ®−îc tÝnh nh− tõ møc n−íc cuèi kªnh dÉn hë (phÝa trªn èng dÉn kÝn)

®Õn møc n−íc phÝa sau NMT§. DÔ thÊy, cét n−íc cña NMT§ kiÓu kªnh dÉn cã thÓ

rÊt lín nÕu nguån n−íc lÊy ®−îc xuÊt ph¸t tõ vÞ trÝ cao. Còng cÇn nãi thªm lμ s¬

®å cÊu tróc cña NMT§ kiÓu kªnh dÉn nªu trªn nh»m minh häa nguyªn lý chung

(trong ®ã kªnh gåm 2 phÇn). Thùc tÕ kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i cã phÇn kªnh dÉn hë.

PhÇn nμy chØ ®−îc t¹o ra khi cã thÓ (víi ®Þa h×nh cho phÐp) vμ ®em l¹i hiÖu qu¶

kinh tÕ (cã vèn ®Çu t− nhá h¬n èng dÉn kÝn). Cã tr−êng hîp phÇn kªnh dÉn hë

®−îc thay thÕ b»ng hÇm dÉn n−íc (h×nh 1.4). ¸p lùc n−íc trong hÇm cã thÓ lín

h¬n ¸p suÊt khÝ quyÓn (do cã ®é dèc), nh−ng th−êng kh«ng lín.

DÔ thÊy, −u ®iÓm næi bËt cña NMT§ kªnh dÉn lμ vèn ®Çu t− nhá, c«ng suÊt æn

®Þnh (Ýt phô thuéc vμo møc n−íc). §Þa h×nh thÝch hîp cho NMT§ kªnh dÉn lμ vïng

nói ®åi, n¬i cã c¸c dßng s«ng (suèi) dèc ch¶y tõ trªn cao xuèng. Còng cã khi lμ n¬i

cã 2 con s«ng ch¶y c¹nh nhau víi møc n−íc chªnh lÖch lín. Trong tr−êng hîp nμy

kªnh ®−îc x©y dùng dÉn n−íc tõ dßng s«ng cã møc n−íc cao sang dßng s«ng cã

Ho

ΔH

Kªnh dÉn

èng dÉn kÝn

BÓ ®iÒu tiÕt

NMS«ng c¹n

§Ëp thÊp

§Ëp thÊp

Kªnh dÉn

BÓ ®iÒu tiÕt

NM

S«ng c¹n

H×nh 1.3. S¬ ®å NMT§ kªnh dÉn

møc n−íc thÊp. Nhμ m¸y ®−îc x©y dùng gÇn bê s«ng cã møc n−íc thÊp vμ x¶ n−íc

vμo dßng s«ng nμy.

Nh−îc ®iÓm chÝnh cña NMT§ kiÓu kªnh dÉn lμ kh«ng cã hå chøa n−íc, do ®ã

kh«ng cã kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt n−íc vμ ®iÒu chØnh c«ng suÊt. Kh¾c phôc nh−îc ®iÓm

nμy trong nhiÒu tr−êng hîp, víi ®Þa h×nh cho phÐp, ng−êi ta x©y dùng çc hå nh©n

t¹o ë çc vÞ trÝ cao (cuèi cña çc kªnh dÉn hë). Tuy nhiªn khi ®ã vèn ®Çu t− tæng

céng cña c«ng tr×nh l¹i t¨ng lªn.

H0 NM

Th¸p ®iÒu ¸p

HÇm dÉn n−íc

Cöa nhËn n−íc

èng dÉn kÝn

H×nh 1.4. S¬ ®å NMT§ kªnh dÉn (cã hÇm dÉn n−íc)

NM

HÇm dÉn n−íc

S«ng c¹n

§Ëp thÊp

Th¸p ®iÒu ¸pCöa nhËn n−íc

Mét vÝ dô ®iÓn h×nh cho NMT§ kªnh dÉn ë ViÖt Nam lμ thñy ®iÖn §a Nhim. Nhμ

m¸y nμy ®−îc x©y dùng tõ nh÷ng n¨m 60 (cña thÕ kû tr−íc). Kªnh gåm 2 èng kÝn

dμi gÇn 3 km dÉn n−íc tõ thung lòng trªn ®Ønh cao nguyªn §μ L¹t (hå §a Nhim)

xuèng vïng ®Êt thÊp t¹o ra cét n−íc tíi 1020 m. Nhê cét n−íc rÊt lín nªn chØ víi

l−u l−îng nhá c«ng suÊt nhμ m¸y ®· rÊt ®¸ng kÓ.

3. Nhµ m¸y thñy ®iÖn kiÓu hçn hîp vµ nguyªn t¾c chung n©ng cao c«ng suÊt

cho c¸c nhµ m¸y thñy ®iÖn

Víi nh÷ng ®Þa h×nh thÝch hîp, b»ng viÖc kÕt hîp x©y dùng dËp víi kªnh dÉn, cã thÓ

t¹o ra NMT§ cã c«ng suÊt lín, vèn ®Çu t− l¹i nhá. S¬ ®å ®iÓn h×nh cña NMT§

kiÓu hçn hîp nh− trªn h×nh (1.5). Hå x©y dùng ®−îc ë vÞ trÝ cao trong khi cã vÞ trÝ

thÊp h¬n ®Ó bè trÝ nhμ m¸y (n¬i ®Æt tua-bin n−íc vμ m¸y ph¸t). TËn dông chªnh

§Ëp

NM

H'0

H0

èng dÉn kÝn

Hå chøa

H×nh 1.5. Nhμ m¸y thñy ®iÖn kiÓu hçn hîp

lÖch ®é cao phÝa d−íi ®Ëp cã thÓ n©ng c«ng suÊt nhμ m¸y lªn ®¸ng kÓ trong khi chØ

cÇn ®Çu t− thªm dμn èng dÉn n−íc tõ trªn cao xuèng thÊp. èng dÉn kÝn b¶o toμn

cét ¸p nªn cét n−íc vÉn ®−îc tÝnh tõ mÆt tho¸ng cña hå (trªn cao) ®Õn møc n−íc h¹

l−u phÝa sau nhμ m¸y. Ngoμi −u ®iÓm vÒ kinh tÕ, nhμ m¸y cßn tæ hîp ®−îc çc −u

®iÓm cña NMT§ kiÓu ®Ëp vμ kiÓu kªnh dÉn nh−: cã cét n−íc cao, c«ng suÊt æn

®Þnh, cã kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt nhê hå chøa.

Nhμ m¸y thñy ®iÖn Yaly vμ nhμ m¸y thñy ®iÖn Huéi Qu¶ng (ch−a x©y dùng) lμ

nh÷ng vÝ dô rÊt ®iÓn h×nh cña NMT§ kiÓu hçn hîp ë ViÖt Nam. Hå chøa n−íc cña

NMT§ Yaly cã ®é cao 515 m (so víi møc n−íc biÓn). Ng−êi ta x©y dùng mét

®−êng hÇm dÉn n−íc tõ hå xuèng vÞ trÝ thÊp (305 m) dμi tíi h¬n 4km ®Ó cung cÊp

n−íc cho nhμ m¸y (n¬i l¾p ®Æt çc tua-bin vμ m¸y ph¸t). §Ëp vμ hå t¹o ra cét n−íc

kh«ng lín (15m) nh−ng cã ý nghÜa tËp trung l−u l−îng n−íc. HÇm kÝn tÝch lòy cét

n−íc rÊt lín (thªm gÇn 200m), nhê thÕ c«ng suÊt cña NMT§ ®−îc n©ng lªn rÊt cao

(720 MW).

Tõ cÊu tróc cña çc NMT§ ®· nªu (gÆp phæ biÕn nhÊt trong thùc tÕ) dÔ thÊy ®−îc

nguyªn t¾c chung n©ng cao c«ng suÊt cho çc NMT§: ®ã lμ çc biÖn ph¸p tËp

trung l−u l−îng vμ tËp trung ®é dèc (cét n−íc). Hå chøa cho phÐp tËp trung l−u

l−îng (cã thÓ cña nhiÒu dßng ch¶y) cßn ®Ëp vμ kªnh dÉn tËp trung cét n−íc. Thùc

chÊt lμ tËp trung çc l−îng n−íc vÒ vÞ trÝ cao so víi n¬i cã thÓ x©y dùng nhμ m¸y

(cμng thÊp cμng tèt).

Trong ph−¬ng ¸n NMT§ kiÓu ®Ëp (h×nh 1.1) n¨ng l−îng lóc ®Çu cña khóc s«ng tõ

I-I ®Õn II-II ph©n bè gÇn nh− ®ång ®Òu theo chiÒu dμi (®é dèc lßng s«ng gÇn nh−

nhau). Nhê cã ®Ëp d©ng n−íc lªn cao, ®é dèc dßng ch¶y tr−íc ®Ëp gi¶m nhiÒu (chØ

cßn l¹i b»ng ΔH), ®éng n¨ng dßng ch¶y còng gi¶m nhiÒu do tiÕt diÖn hå më réng

(biÕn thμnh thÕ n¨ng). Khi vËn tèc n−íc ch¶y trong hå ®ñ nhá th× ΔH còng nhá,

khi ®ã gÇn nh− toμn bé ®é dèc cña dßng ch¶y tËp trung vÒ phÇn cuèi (tõ tr−íc ®Ëp

cho ®Õn mÆt c¾t II-II), nãi kh¸c ®i, n¨ng l−îng dßng ch¶y ®−îc tËp trung ®Õn phÝa

tr−íc ®Ëp. Víi ph−¬ng ¸n sö dông kªnh dÉn, ®é dèc cña kªnh lμm thay ®æi mËt ®é

ph©n bè n¨ng l−îng cña dßng ch¶y. PhÇn ®Çu cña kªnh cã ®é dèc rÊt nhá ®Ó n¨ng

l−îng tËp trung vμo cuèi.

Còng cÇn nãi thªm lμ, do èng kÝn b¶o toμn ®−îc cét ¸p nªn chØ cÇn tËp trung n¨ng

l−îng dßng ch¶y ®Õn tr−íc çc èng dÉn kÝn, toμn bé n¨ng l−îng sÏ ®−îc nhËn ë

®Çu ra. Lîi dông ®Æc ®iÓm nμy ng−êi ta cã thÓ chän çc vÞ trÝ thuËn lîi ®Ó tËp trung

n¨ng l−îng, vÝ dô çc hå chøa, bÓ chøa n−íc trªn cao. §Ó tËp trung l−u l−îng, cã

thÓ sö dông çc ®Ëp thÊp ®Ó chÆn vμ ®æi h−íng dßng ch¶y, còng cã thÓ dïng b¬m.

H×nh (1.6) minh häa ph−¬ng ¸n tËp trung cét n−íc b»ng b¬m. Thùc chÊt ph−¬ng ¸n

nμy lμ tËp trung l−u l−îng n−íc cã cét n−íc H1 vμo vÞ trÝ cã cét n−íc H2 so víi nhμ

m¸y. B¬m cÇn sö dông n¨ng l−îng ®iÖn ®Ó n©ng cao cét n−íc tr−íc khi tËp trung

vμo hå chøa, nh−ng bï l¹i cã thÓ tËn dông ®−îc nguån n¨ng l−îng cña çc dßng

ch¶y n»m trªn ®Þa h×nh kh«ng thuËn lîi dÉn n−íc ®Õn nhμ m¸y.

4. Mét vµi nhµ m¸y thñy ®iÖn d¹ng kh¸c

a. Nhµ m¸y thñy ®iÖn thñy triÒu

T¹i nh÷ng vïng bê biÓn cã møc n−íc thñy triÒu lªn xuèng chªnh lÖch lín ( >7m ),

lîi dông dßng n−íc ch¶y vμo vμ ch¶y ra ë çc cöa vÞnh (tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o),

ng−êi ta x©y dùng çc nhμ m¸y thñy ®iÖn (NM§ thñy triÒu). VÒ b¶n chÊt, thñy

H1

H2

BÓ chøa n−íc

NM

Tr¹m b¬m

H×nh 1.6. TËp trung n−íc b»ng b¬m

triÒu lμ hiÖn t−îng n−íc biÓn d©ng lªn h¹ xuèng theo lùc hÊp dÉn cña mÆt tr¨ng.

Theo chu kú th¸ng (©m lÞch), t¹i nh÷ng khu vùc mÆt tr¨ng ®i ngang qua møc n−íc

biÓn ë ®ã d©ng lªn, h¹ xuèng mét lÇn. Cã nh÷ng vïng bê biÓn møc n−íc thñy triÒu

lªn xuèng chªnh lÖch rÊt lín nh− vïng Fandi (Cana®a) 19m, T©y B¾c Mü 10m,

Arcgentina 11m, mét sè vïng biÓn ë Anh, Ph¸p tíi 14m . T¹i mét sè khu vùc bê

biÓn thuéc LX cò còng cã møc thñy triÒu chªnh lÖch lín nh− vÞnh Pengin (13,4m),

Tugur vμ Megen (10m) ... cã thÓ x©y dùng ®−îc nh÷ng NM§ thñy triÒu c«ng suÊt

rÊt lín. ë ViÖt Nam thñy triÒu (6-8)m xuÊt hiÖn ë çc khu vùc biÓn Mãng Çi, Hμ

Tiªn. TiÒm n¨ng lý thuyÕt cña n¨ng l−îng thñy triÒu trªn tr¸i ®Êt rÊt lín (2,5 lÇn

tiÒm n¨ng cña tæng çc dßng s«ng). V× thÕ NM§ thñy triÒu lμ ®èi t−îng nghiªn

cøu vμ x©y dùng ë rÊt nhiÒu n¬i.

H×nh (1.7) m« t¶ cÊu tróc vμ ho¹t ®éng cña NM§ thñy triÒu ch¹y ®¬n. C«ng tr×nh

chÝnh cña nhμ m¸y vÉn lμ ®Ëp ng¨n n−íc t¹i cöa vÞnh. Cã hÖ thèng cèng ®Ó ®iÒu

khiÓn cét n−íc. HÖ thèng dÉn n−íc vμo tua-bin cña cña NM§ thñy triÒu th−êng cã

Hmin

Hmin

Hmin

Hmin

Z m

P MW

t

t

H×nh 1.7. Nhμ m¸y thñy ®iÖn thñy triÒu

a) b)

Møc n−íc biÓn

Møc n−íc vÞnh

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

H0

VÞnh

VÞnh

BiÓn

BiÓn

Cèng

NM

çc van mét chiÒu ®¶m b¶o cho n−íc ch¶y qua tua-bin theo mét chiÒu duy nhÊt

trong khi n−íc vμo ra tõ biÓn ®Õn vÞnh ®æi chiÒu theo chu kú. §iÒu khiÓn cét n−íc

b»ng hÖ thèng cèng theo thêi gian lªn xuèng cña thñy triÒu (t−¬ng øng víi ngμy

©m lÞch) lμ ph−¬ng thøc vËn hμnh c¬ b¶n cña NM§ thñy triÒu. CÇn lùa chän ®óng

thêi ®iÓm chuyÓn ®æi ph−¬ng thøc vËn hμnh (h×nh 1.7,b):

t1 - §ãng cèng, kh«ng ch¹y m¸y (chê ®Õn cét n−íc Hmin) ;

t2 - §ãng cèng, ch¹y m¸y (ph¸t c«ng suÊt thiÕt kÕ) ;

t3 - Më cèng, ngõng m¸y (n−íc vÞnh h¹ xuèng b»ng møc n−íc biÓn);

t4 - §ãng cèng, kh«ng ch¹y m¸y (chê ®Õn cét n−íc Hmin) ;

t5 - §ãng cèng, ch¹y m¸y (ph¸t c«ng suÊt thiÕt kÕ);

t6 - Më c«ng, ngõng m¸y (n−íc vÞnh d©ng lªn b»ng møc n−íc biÓn);

t7 - LÆp l¹i nh− giai ®o¹n t1.

Do ph¶i cã çc thêi gian chê cét n−íc ®¹t ®Õn quy ®Þnh vËn hμnh nªn c«ng suÊt

cña NM§ thñy triÒu ph¸t kh«ng liªn tôc vμ nhμ m¸y cÇn ®−îc nèi lμm viÖc víi hÖ

thèng. Ngoμi ra, tua-bin cña NM§ thñy triÒu cßn cÇn ®−îc chÕ t¹o ®Æc biÖt ®Ó

thÝch hîp lμm viÖc víi cét n−íc thÊp, nhê thÕ kho¶ng thêi gian lμm viÖc trong chu

kú (øng víi H ≥ Hmin ) cã thÓ kÐo dμi.

VÞnh th−êng cã thÓ tÝch rÊt lín, ®ñ n−íc cung cÇp cho nhiÒu tæ m¸y ®ång thêi vËn

hμnh. V× thÕ c«ng suÊt tæng cña çc NM§ thñy triÒu cã thÓ rÊt lín, hμng n¨m cung

cÊp cho hÖ thèng mét l−îng ®iÖn n¨ng ®¸ng kÓ.

§Ó cã ®iÖn n¨ng ph¸t liªn tôc, ng−êi ta còng t¹o ra NM§ thñy triÒu lμm viÖc theo

nhiÒu phÇn kh¸c nhau cña hå (vÞnh). Tuy nhiªn khi ®ã ®iÖn n¨ng tæng nhËn ®−îc

lu«n thÊp h¬n cña nhμ m¸y lμm viÖc theo chu kú ®¬n.

Trªn thÕ giíi nhiÒu NM§ thñy triÒu ®−îc x©y dùng víi c«ng suÊt rÊt lín. NM§

thñy triÒu Rance (Ph¸p) víi c«ng suÊt 400MW, hμng n¨m cung cÊp tíi 500.000

kWh ®iÖn n¨ng. ë LX cò, sau khi x©y dùng thö nghiÖm NM§ thñy triÒu ®Çu tiªn

400kW vμo n¨m 1968 (ë vïng biÓn Baenxova) ®· x©y dùng hμng lo¹t NM§ thñy

triÒu c«ng suÊt lín vμo nh÷ng n¨m 1981-1985. §iÓn h×nh lμ çc NM§ thñy triÒu

Lumb 300 MW, Mezen vμ Tugur (10.000MW), Pengin 30.000 MW. Vïng vÞnh

Fandi cña Canada cã çc nhμ m¸y Kamberland 1000MW, Kouwid 4000MW. ë

Anh cã nhμ m¸y ®iÖn thñy triÒu Severn 4000MW.

b. Nhµ m¸y thñy ®iÖn tÝch n¨ng

§©y lμ kiÓu NMT§ kh«ng sö dông n¨ng l−îng cña dßng s«ng mμ nhiÖm vô cña nã

chØ lμ biÕn ®æi 2 chiÒu: ®iÖn n¨ng cña HT§ thμnh c¬ n¨ng cña n−íc vμ ng−îc l¹i.

V× kh«ng sö dông n¨ng l−îng cña dßng s«ng nªn vÞ trÝ x©y dùng NMT§ tÝch n¨ng

th−êng ®−îc chän ë nh÷ng n¬i cã vÞ trÝ cao thuËn lîi x©y dùng ®−îc hå, bªn c¹nh

khu vùc thÊp lu«n cã n−íc (dßng s«ng, ®Çm n−íc hoÆc bê biÓn) ®Ó cã thÓ b¬m

n−íc lªn hå vμ tho¸t n−íc cho nhμm m¸y. −u tiªn çc vÞ trÝ gÇn çc trung t©m phô

t¶i ®Ó gi¶m tæn thÊt cho l−íi. §«i khi cã thÓ kÕt hîp x©y dùng víi NMT§ th−êng

(kiÓu hçn hîp) ë nh÷ng dßng s«ng nhá nh−ng l¹i cã hå cao, dung tÝch rÊt lín ®Ó

ph¸t triÓn thªm çc tæ m¸y lμm viÖc theo kiÓu tÝch n¨ng.

H×nh (1.8) m« t¶ NMT§ tÝch n¨ng cã s¬ ®å gièng nh− NMT§ kiÓu hçn hîp. Sù

kh¸c biÖt chñ yÕu ë ®©y lμ trong nhμ m¸y võa cã tua-bin n−íc võa cã b¬m. Tua-bin

®Ó quay m¸y ph¸t ®iÖn khi cÇn ph¸t ®iÖn n¨ng vμo HT§, cßn b¬m sö dông ®iÖn

H0

H×nh 1.8. Nhμ m¸y thñy ®iÖn tÝch n¨ng

NM

Hå chøa n−íc Th¸p ®iÒu ¸p

l−íi ®Ó b¬m n−íc lªn hå. Ng−êi ta còng chÕ t¹o kiÓu tua-bin n−íc ®Æc biÖt, cã thÓ

lμm viÖc c¶ ë chÕ ®é b¬m (m¸y ph¸t còng lμm viÖc ®−îc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®ång

bé).

VÒ chÕ ®é lμm viÖc, NMT§ tÝch n¨ng ho¹t ®éng theo giê trong ngμy. Vμo nh÷ng

giê cao ®iÓm cña phô t¶i hÖ thèng, NMT§ tÝch n¨ng sö dông n−íc cña hå ch¹y

tua-bin, quay m¸y ph¸t ®iÖn ®Ó ph¸t ®iÖn vμo hÖ thèng cßn vμo nh÷ng giê thÊp

®iÓm cña phô t¶i - nhμ m¸y sö dông ®iÖn l−íi ch¹y b¬m ®Ó ®−a n−íc lªn hå.

HiÖu qu¶ ho¹t ®éng cña NMT§ tÝch n¨ng rÊt lín. Nhê kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh c«ng

suÊt nhanh trong ph¹m vi réng (tõ ©m sang d−¬ng) mμ HT§ lμm viÖc kinh tÕ h¬n:

çc NMN§ ®−îc lμm viÖc æn ®Þnh trong ph¹m vÞ c«ng suÊt cã hiÖu suÊt cao, kh«ng

ph¶i ®ãng c¾t lß (do ®ã kh«ng mÊt chi phÝ khëi ®éng), tæn thÊt ®iÖn n¨ng trªn l−íi

còng gi¶m (theo chÕ ®é vËn hμnh tèi −u). Nãi chung çc hiÖu qu¶ trªn (tÝnh b»ng

tiÒn) th−êng lín h¬n rÊt nhiÒu lÇn so víi chi phÝ tæn thÊt n¨ng l−îng (do 2 lÇn biÕn

®æi) ë chÝnh b¶n th©n NMT§ tÝch n¨ng. Cã thÓ hiÓu ®¬n gi¶n hiÖu qu¶ cña NMT§

tÝch n¨ng nh− lμ kh¶ n¨ng c¾t ®Ønh vμ bï ®¸y biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng. Nhê

thÕ khi vËn hμnh tèi −u, chi phÝ vËn hμnh chung cña toμn hÖ thèng gi¶m nhiÒu, ®Æc

biÖt trong tr−êng hîp cã mét tØ lÖ lín çc NMN§ lμm viÖc víi hiÖu suÊt thay ®æi

(khi ®iÒu chØnh c«ng suÊt). Khi trong HT§ cã nhiÒu NM§ kh«ng mong muèn ®iÒu

chØnh c«ng suÊt vμ kh«ng cã kh¶ n¨ng gi¶m thÊp c«ng suÊt (N§ than, NM§

nguyªn tö) th× vai trß cña çc NMT§ tÝch n¨ng cμng quan träng h¬n.

Mét ®iÓm ®¸ng chó ý lμ tæn thÊt n¨ng l−îng qua 2 lÇn biÕn ®æi ë NMT§ tÝch n¨ng

kh¸ lín (tíi gÇn 30%) vμ phô thuéc nhiÒu vμo cét n−íc. Cét n−íc cμng cao th× tØ lÖ

tæn thÊt cμng Ýt (hiÖu suÊt biÕn ®æi l¬n h¬n), do ®ã vÞ trÝ cã hå cao sÏ thuËn lîi cho

viÖc lùa chän x©y dùng NMT§ tÝch n¨ng.

Trªn thÕ giíi ®ang cã mét sè l−îng lín çc NMT§ tÝch n¨ng vËn hμnh. HÇu nh−

çc HT§ lín cã tØ lÖ ®¸ng kÓ çc nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn vμ ®iÖn nguyªn tö ®Òu ®−îc

nghiªn cøu x©y dùng NMT§ tÝch n¨ng. ë çc HT§ thuéc LX cò nhiÒu NMT§ tÝch

n¨ng ®−îc x©y dùng ngay ngo¹i « çc thμnh phè lín (cung cÊp th¼ng ®Õn trung t©m

phô t¶i) nh− Kiev (285 MW), Matxc¬va 1200 MW, Litva 1600 MW, Leningrad

(1300 MW), Trung ¸ (2000 MW), §nhep (2200 MW), Kanhep (3600 MW). ë

Ph¸p hμng chôc NMT§ tÝch n¨ng ®−îc ph¸t triÓn ®ång thêi víi qu¸ tr×nh x©y dùng

çc NM§ nguyªn tö nh»m ®¶m b¶o nhu cÇu ®iÒu chØnh c«ng suÊt vμ tÝch lòy ®iÖn

n¨ng. T¹i ViÖt Nam çc dù ¸n x©y dùng NMT§ tÝch n¨ng ®· b¾t ®Çu ®−îc nghiªn

cøu. Khã kh¨n chñ yÕu lμ ph¶i lùa chän ®−îc çc vÞ trÝ thÝch hîp (míi ®¶m b¶o

tÝnh kinh tÕ vμ hiÖu suÊt lμm viÖc).

1.3. çc c«ng tr×nh vµ thiÕt bÞ chÝnh cña nhµ m¸y thñy ®iÖn

Tuy cã çc ph−¬ng ¸n kh¸c nhau x©y dùng NMT§, nh−ng nãi chung trong mçi

c«ng tr×nh thñy ®iÖn ®Òu cã çc thμnh phÇn chÝnh sau:

1) C«ng tr×nh cét n−íc (®Ëp, kªnh dÉn, b¬m ...);

2) C«ng tr×nh ®iÒu tiÕt n−íc (hå chøa, bÓ ®iÒu tiÕt, cèng...);

3) ThiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng l−îng (tua-bin, m¸y ph¸t, ®éng c¬, b¬m);

4) ThiÕt bÞ ph©n phèi ®iÖn (m¸y biÕn ¸p, m¸y c¾t ®iÖn, dao çch ly, thanh dÉn,

thanh gãp ...);

5) Çc c«ng tr×nh phô (èng dÉn n−íc vμo tuabin, thiÕt bÞ ch¾n r¸c, c«ng tr×nh x¶ lò,

®Ëp trμn, c«ng tr×nh x¶ çt, ...).

Ngoμi ra cßn cã thÓ cã çc c«ng tr×nh khai th¸c lîi Ých tæng hîp nguån n−íc: ©u

tÇu, ®−êng ç ®i, cèng lÊy n−íc ...

C¨n cø vμo ®Þa h×nh cô thÓ, cÇn ph¶i nghiªn cøu nh÷ng çch bè trÝ hîp lý cho çc

c«ng tr×nh trªn. §iÒu kiÖn tù nhiªn th−êng mu«n h×nh mu«n vÎ, çch bè trÝ kh¸c

nhau cßn tïy thuéc nhiÒu vμo chiÒu cao cét n−íc còng nh− kÕt cÊu cña ®Ëp (®Ëp

®Êt, ®Ëp bª t«ng, ®Ëp ®¸ ®æ...). Trªn h×nh 1.9 thÓ hiÖn çch bè trÝ cña mét sè

NMT§ kiÓu ®Ëp. Khi ®Ëp thÊp (d−íi 25m), cã kÕt cÊu bª t«ng ng−êi ta th−êng bè

trÝ tßa nhμ NMT§ (n¬i ®Æt tua-bin, m¸y ph¸t ®iÖn) liÒn víi ®Ëp, phÝa h¹ l−u (sau

®Ëp). Trong tr−êng hîp nμy, t−êng cña nhμ m¸y còng ®ång thêi chÞu lùc nh− mét

phÇn cña ®Ëp. N−íc ®−îc ®−a trùc tiÕp vμo tua-bin theo hÖ thèng ®−êng dÉn xuyªn

qua thμnh ®Ëp (h×nh 1-9,a).

Còng víi kÕt cÊu bª t«ng nh−ng cét n−íc cao h¬n (trªn 25m) th× cÇn ph¶i bè trÝ

riªng tßa nhμ NMT§ t¸ch rêi khái ®Ëp, ë vÞ trÝ thÊp phÝa h¹ l−u. C¸ch bè trÝ nh−

vËy sÏ thuËn lîi cho viÖc t¨ng c−êng ®é bÒn cña ®Ëp b»ng c¸ch thay ®æi h×nh d¹ng

2 m¸ bªn cña nã (h×nh 1.9,b). Trong tr−êng hîp nμy ®Ó ®−a n−íc vμo tua-bin cÇn

x©y dùng thªm hÖ thèng èng dÉn víi cöa nhËn vμ th¸p ®iÒu ¸p (khi cét n−íc lín,

èng dÉn n−íc ®i xa). Víi ®Ëp cã kÕt cÊu lâi ®Êt hoÆc ®¸ ®æ th× vÞ trÝ tßa nhμ NMT§

lu«n ®−îc bè trÝ ë phÝa sau. §ã lμ v× h×nh d¹ng ®Ëp trong tr−êng hîp nμy th−êng

2

5

b)

6

3

4

1 2

3

a)

3

4

6 7

8

9

c)

5

d)

10

11

4

5

7

9

3

H×nh 1.9. Bè trÝ c«ng tr×nh NMT§ kiÓu ®Ëp

1- ¢u tÇu; 2-§Ëp trμn; 3-NMT§; 4-Cöa lÊy n−íc 5-§Ëp bª t«ng; 6-èng dÉn n−íc vμo tua-bin; 7-§Ëp ®Êt hoÆc ®¸ ®æ; 8- Lèi x¶ trμn; 9-Th¸p ®iÒu ¸p; 10-Th¸p lÊy n−íc x¶; 11-®−êng hÇm x¶ n−íc.

®−îc më réng vÒ 2 phÝa, èng dÉn n−íc kÐo dμi, cã cöa nhËn n−íc vμ giÕng ®iÒu ¸p

®Æt riªng (h×nh 1.9,c,d).

Çc tr−êng hîp cét n−íc rÊt cao th−êng thuéc vÒ NMT§ kiÓu kªnh dÉn. Bè trÝ çc

c«ng tr×nh trªn mÆt b»ng th−êng nh− h×nh 1.3 vμ h×nh 1.4. Nãi chung, do ®Þa h×nh

thùc tÕ t¹i çc khu vùc x©y dùng NMT§ mu«n h×nh mu«n vÎ nªn çch bè trÝ rÊt ®a

d¹ng. Çc vÝ dô trªn chØ minh häa mét sè nguyªn t¾c chung. Kh«ng bao giê gÆp 2

NMT§ cã bè trÝ hoμn toμn nh− nhau. H×nh 1.10 lμ vÝ dô cô thÓ bè trÝ mÆt b»ng cña

NMT§ TrÞ An. §Ó t¹o nªn hå chøa cÇn x©y dùng mét sè c«ng tr×nh ®Ëp vμ ®ª ng¨n

n−íc. §Ëp trÇn ®−îc x©y dùng t¸ch rêi h¼n víi ®Ëp chÝnh. TËn dông çc vïng n−íc

s©u lμm hå chøa ng−êi ta t¹o ra 2 khu vùc hå chÝnh, hå phô th«ng víi nhau bëi

kªnh dÉn (nh»m ng¨n båi l¾ng lßng hå).

H×nh 1.10. Bè trÝ ®Ëp NMT§ TrÞ An

1- NMT§; 2- Cöa nhËn n−íc; 3- Kªnh dÉn ra 4- §Ëp Suèi Rép; 5- §Ëp lßng s«ng; 6- §Ëp trμn; 7- Kªnh nèi hå chÝnh vμ hå phô; 8,9- §ª ch¾n .

S«ng §. Nai1 2 3 4

5

6

7

8

9

1.4. vÊn ®Ò sö dông tæng hîp çc lîi Ých cña nguån n−íc

Khi x©y dùng mét c«ng tr×nh thñy ®iÖn ngoμi lîi Ých vÒ ®iÖn n¨ng cßn rÊt cÇn ph¶i

chó ý ®Õn çc lîi Ých tæng hîp kh¸c cña nguån n−íc ®Ó cã thÓ phèi hîp khai th¸c

tèi ®a hiÖu qu¶ theo nhiÒu môc ®Ých: phôc vô t−íi tiªu, chèng lò lôt, cung cÊp n−íc

ngät, ph¸t triÓn thñy s¶n, du lÞch ... §ång thêi còng ph¶i hÕt søc quan t©m ®Õn çc

t¸c ®éng g©y ¶nh h−ëng xÊu tíi m«i tr−êng (tù nhiªn, x· héi), ¸p dông çc biÖn

ph¸p cÇn thiÕt gi¶m thiÓu t¸c h¹i xuèng ®Õn møc an toμn.

Tr−íc hÕt, lîi dông mùc n−íc ®−îc d©ng cao trong hå, cã thÓ x©y dùng hÖ thèng

n«ng giang phôc vô t−íi tiªu (nÕu xung quanh nhμ m¸y cã khu vùc h¹n h¸n, kh«ng

ph¸t triÓn ®−îc n«ng nghiÖp). NhiÒu tr−êng hîp thùc tÕ ®· gÆp, lîi Ých nμy cã ý

nghÜa kinh tÕ lín. Mét vÝ dô ®iÎn h×nh th−êng nªu cho NMT§ x©y dùng ë Ai CËp

(víi ®Ëp Aswan ng¨n s«ng Nin). Nhê x©y dùng nhμ m¸y nμy mμ mét diÖn tÝch lín

®Êt ®ai kh« c»n ë Ai CËp vμ Xu®¨ng ®−îc t−íi n−íc. NÒn n«ng nghiÖp ph¸t triÓn

dμi l©u ®· nhanh chãng thu håi vèn ®Çu t− cho c¶ nhμ m¸y.

Mét lîi Ých kh¸c, lu«n ®−îc coi lμ g¾n liÒn víi viÖc x©y dùng çc NMT§ kiÓu ®Ëp

®ã lμ kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕu lò b»ng hå. Vμo mïa lò, n−íc dån nhiÒu xuèng h¹ l−u,

nÕu m−a lò kÐo dμi th× nguy c¬ ngËp lôt rÊt lín. Khi ®ã viÖc gi÷ n−íc l¹i trong hå

phÝa th−îng nguån lμ biÖn ph¸p h÷u hiÖu tr¸nh ®−îc sù cè (vì ®ª) g©y ngËp lôt

phÝa h¹ l−u. Ngμy nay ng−êi ta cßn rÊt nhÊn m¹nh ®Õn nhu cÇu cung cÊp n−îc

ngät: n−íc lμ tμi nguyªn quý cña mçi quèc gia, do d©n sè vμ nhu cÇu ph¸t triÓn

n«ng nghiÖp t¨ng lªn nhiÒu. Hå chøa cña çc NMT§ cßn lμ çc kho dù tr÷ n−íc,

tõ ®ã cã thÓ truyÒn dÉn vμ ph©n phèi tiÕt kiÖm cho mäi nhu cÇu (gi¶m mÊt m¸t do

ch¶y ngÊm, bèc h¬i), ®Æc biÖt nh»m cung cÊp ®ñ n−íc s¹ch cho çc thμnh phè lín.

Ngoμi çc lîi Ých trªn, viÖc x©y dùng çc NMT§ cßn t¹o ®iÒu kiÖn cho ph¸t triÓn

du lÞch, nu«i trång thñy s¶n, ph¸t triÓn v¨n hãa x· héi çc khu vùc miÒn nói ...

Tr¸i ng−îc víi çc lîi Ých, mét néi dung quan träng kh¸c còng cÇn ®−îc quan t©m

liªn quan ®Õn viÖc x©y dùng NMT§ ®ã lμ çc t¸c ®éng ®èi víi m«i tr−êng. Vïng

ngËp n−íc cña hå cã thÓ chiÕm diÖn tÝch lín, trªn ®ã cã ®Êt ®ai n«ng nghiÖp, khu

d©n c−, çc c«ng tr×nh v¨n hãa cã ý nghÜa lÞch sö ... dÉn ®Õn çc mÊt m¸t vμ mét

l−îng vèn ®Çu t− lín cÇn phô thªm ®èi víi c«ng tr×nh thñy ®iÖn (cho ®Òn bï di d©n,

b¶o tån çc di tÝch ...). Ngoμi ra t¸c ®éng nμy cßn ¶nh h−ëng ®Õn m«i tr−êng x·

héi, ®Õn cuéc sèng b×nh th−êng cña hμng chôc ngμn d©n.

Trong nh÷ng møc ®é kh¸c nhau, x©y dùng NMT§ cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn m«i

tr−êng tù nhiªn, khÝ hËu (tïy theo ®Þa h×nh cô thÓ). Ch¼ng h¹n, vËn tèc dßng ch¶y

thay ®æi cã thÓ g©y båi l¾ng phÝa h¹ l−u, cöa s«ng. Møc n−íc thay ®æi lμm ¶nh

h−ëng ®Õn ®é Èm vμ khÝ hËu çc khu vùc ven s«ng. Nh÷ng ph−¬ng ¸n chÆn n−íc,

®æi dßng, nh»m tËp trung l−u l−îng vμ n©ng cao cét n−íc (h×nh 1.11) ®«i khi g©y ra

h¹n h¸n kh« c»n cho c¶ nh÷ng khu vùc réng lín. Trong nh÷ng tr−êng hîp nh− vËy,

th−êng çch kh¾c phôc lμ ph¶i thay ®æi l¹i toμn bé ph−¬ng ¸n nhμ m¸y (gi¶m c«ng

suÊt hoÆc ngõng h¼n) ®Ó tr¶ l¹i ®iÒu kiÖn tù nhiªn ban ®Çu cho dßng s«ng.

Tuy nhiªn, khi lËp dù ¸n còng nh− thiÕt kÕ nÕu qu¸ thËn träng ®Ò phßng, sî x¶y ra

çc t×nh huèng t−¬ng tù còng cã thÓ dÉn ®Õn nh÷ng thiÖt h¹i ®¸ng tiÕc. VÝ dô còng

ph−¬ng ¸n trªn nh−ng dßng s«ng bÞ chÆn chØ ch¶y qua vïng nói ®åi (kh«ng d©n c−)

th× viÖc ¸p dông ph−¬ng ¸n tËp trung n−íc sÏ ®em l¹i hiÖu qu¶ lín mμ kh«ng cã

hËu qu¶ nμo vÒ m«i tr−êng. NÕu bá qua ph−¬ng ¸n nμy c«ng suÊt cña NMT§ bÞ

gi¶m ®i ®¸ng kÓ. Thùc hiÖn tÝnh to¸n tØ mØ çc t¸c ®éng m«i tr−êng, ®¸nh gi¸ ®óng

S«ng c¹n

Vïng ®Êt kh«Kªnh dÉn

Hå tËp trung n−íc

NMT§

§Ëp ng¨n

BiÓn

H×nh 1.11

møc çc ¶nh h−ëng bÊt lîi, ¸p dông mäi biÖn ph¸p gi¶m thiÓu t¸c h¹i xuèng ®Õn

møc an toμn, trong khi chó ý ®Õn çc ph−¬ng ¸n khai th¸c tèi ®a lîi Ých ®iÖn n¨ng

lμ hÕt søc cÇn thiÕt.

Trong mét sè tr−êng hîp cßn ph¶i chó ý c¶ ®Õn çc ¶nh h−ëng gi¸n tiÕp ®èi víi

nh÷ng c«ng tr×nh cã s½n xung quanh NMT§. Ch¼ng h¹n, ¶nh h−ëng lμm t¨ng cÊp

®éng ®Êt côc bé (cßn gäi lμ ®éng ®Êt thø cÊp) do x©y dùng NMT§. HiÖn t−îng nμy

th−êng x¶y ra ®èi víi çc NMT§ lín, kiÓu ®Ëp. Khèi n−íc cña hå ®Ì nÆng trªn mÆt

®Êt, khi b¾t ®Çu tÝch n−íc ®−a nhμ m¸y vμo vËn hμnh, cã thÓ lμm t¨ng cÊp ®éng ®Êt

(l©u dμi sau ®ã hoÆc trong mét thêi gian). HiÖn t−îng nμy rÊt cÇn ®−îc quan t©m

®èi víi khu vùc th−êng xuyªn cã ®éng ®Êt vμ cã nh÷ng c«ng tr×nh lín ®· ®−îc x©y

dùng tr−íc khi cã NMT§.

1.5. Çc ®Æc ®iÓm cña nhµ m¸y thñy ®iÖn

So víi nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn, NMT§ cã nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng ®¸ng chó ý nh− sau:

1. Nhµ m¸y thñy ®iÖn sö dông nguån n¨ng l−îng v« tËn cña thiªn nhiªn.

Nh− ®· biÕt, NMT§ sö dông n¨ng l−îng cña çc dßng n−íc tù nhiªn ®Ó biÕn ®æi

thμnh ®iÖn n¨ng (trõ thñy ®iÖn tÝch n¨ng), ®ã lμ nguån n¨ng l−îng v« tËn, g¾n liÒn

víi sù tån t¹i vÜnh viÔn cña çc dßng s«ng, dßng suèi, thñy triÒu ... NÕu kh«ng x©y

dùng NMT§, hoÆc x©y dùng chËm th× n¨ng l−îng cña dßng s«ng còng liªn tôc mÊt

®i, biÕn thμnh çc d¹ng n¨ng l−îng v« Ých kh¸c (biÕn thμnh c«ng bμo mßn ®Êt ®¸,

vËn chuyÓn phï xa, biÕn thμnh nhiÖt n¨ng táa vμo m«i tr−êng ...). Nh− vËy −u tiªn

ph¸t triÓn thñy ®iÖn còng ®ång nghÜa víi tËn dông n¨ng l−îng tù nhiªn, tiÕt kiÖm

®−îc çc d¹ng nhiªn liÖu cã thÓ phôc vô cho nhiÒu môc ®Ých.

Trªn mét khÝa c¹nh kh¸c, ®Æc ®iÓm nμy cßn thÓ hiÖn −u thÕ v−ît tréi cÇn ®−îc kÓ

thªm cho çc dù ¸n thñy ®iÖn khi nghiªn cøu, so s¸nh çc ph−¬ng ¸n quy ho¹ch

ph¸t triÓn nguån. Ch¼ng h¹n, sau (20 - 25) n¨m (lμ thêi gian tÝnh to¸n cho çc dù

¸n) çc nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn nãi chung kh«ng cßn sö dông ®−îc n÷a (c¹n kiÖt nguån

nhiªn liÖu t¹i chç, kh«ng cßn phï hîp vÞ trÝ cho nguån nhiªn liÖu míi v.v...) vμ dù

¸n kÕt thóc. §èi víi NMT§ sau thêi gian trªn sÏ vÉn cßn lμ mét nhμ m¸y lμm viÖc

b×nh th−êng do lu«n ®−îc duy tu, söa ch÷a lín vμ hiÖn ®¹i hãa tæ m¸y. Çc dßng

s«ng vÉn tiÕp tôc cung cÊp ®Òu n¨ng l−îng cho nhμ m¸y ho¹t ®éng. Çc c«ng tr×nh

bª t«ng, ®Êt ®¸ cã tuæi thä kÐo dμi h¬n rÊt nhiÒu so víi thêi h¹n tÝnh to¸n. Còng v×

®Æc ®iÓm nμy, cÇn ph¶i chó ý nhiÒu h¬n ®Õn çc lîi Ých dμi l©u cña dù ¸n thñy ®iÖn.

Mét vÞ trÝ cã nhiÒu tiÒm n¨ng thñy ®iÖn mμ x©y dùng c«ng tr×nh víi quy m« nhá

(do thiÕu vèn ®Çu t− ch¼ng h¹n) sÏ kh«ng cßn kh¶ n¨ng ph¸t triÓn thªm sau nμy.

2. Nhµ m¸y thñy ®iÖn cã chi phÝ vËn hµnh thÊp, vËn hµnh ®¬n gi¶n, dÔ dµng

thùc hiÖn tù ®éng hãa.

Nhiªn liÖu cÇn sö dông ë çc nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn th−êng chiÕm phÇn tØ lÖ lín trong

chi phÝ vËn hμnh. Kh«ng cã phÇn chi phÝ nμy lμm cho NMT§ cã gi¸ thμnh ®iÖn

n¨ng s¶n xuÊt (gi¸ ®iÖn n¨ng néi bé) rÊt thÊp. So víi nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn, NMT§

kh«ng cã phÇn lß, gia c«ng nhiªn liÖu, gi¶m nhiÒu ®−îc c«ng søc vËn hμnh. Lß h¬i

lμ bé phËn vËn hμnh phøc t¹p trong nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn, tua-bin h¬i lμm viÖc víi ¸p

suÊt h¬i lín, nhiÖt ®é cao, tèc ®é quay nhanh, g©y c¨ng th¼ng cho ng−êi phôc vô.

VËn hμnh NMT§ cßn nhÑ nhμnh h¬n do ®iÒu kiÖn m«i tr−êng tèt, thùc hiÖn tù

®éng hãa ®−îc ë hÇu hÕt çc bé phËn ... Sè ng−êi phôc vô ë NMT§ th−êng Ýt h¬n

kho¶ng 8-10 lÇn so víi nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn. NMT§ Bratxkaia 4500MW (LX cò)

chØ biªn chÕ 320 ng−êi, nhμ m¸y Kratxno-iaxkaia 5000 MW còng chØ cã 350 ng−êi

phôc vô. Trong khi ®ã çc nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn cïng c«ng suÊt (ë Nga) cÇn biªn chÕ

®Õn 8000 ng−êi. Nhμ m¸y thñy ®iÖn Th¸c Bμ theo biªn chÕ lóc ®Çu chØ cá 72 ng−êi

(kÓ c¶ 13 ng−êi lμm c«ng t¸c hμnh chÝnh).

3. NMT§ cã vèn ®Çu t− lín thêi gian x©y dùng l©u.

Bï l¹i víi −u ®iÓm vÒ chi phÝ vËn hμnh thÊp, NMT§ l¹i cã nh−îc ®iÓm lín ®ã lμ

vèn ®Çu t− cao, thêi gian x©y xùng kÐo dμi. Th−êng vèn ®Çu t− cao tËp trung vμo

çc c«ng tr×nh cét n−íc vμ ®iÒu tiÕt (x©y dùng ®Ëp, hå chøa, kªnh, èng dÉn kÝn ...).

Nh÷ng c«ng tr×nh nμy th−êng ®ßi hái mét khèi l−îng lín bªt«ng, s¾t thÐp. ViÖc san

lÊp mÆt b»ng, kh¬i s©u lßng hå tr−íc khi x©y dùng ®Ëp ®ßi hái rÊt nhiÒu thêi gian

c«ng søc cha kÓ ®Õn nh÷ng c«ng tr×nh ph¶i x©y dùng liªn quan tr−íc ®ã nh− ®−êng

giao th«ng, di d©n, x©y dùng khu ë cho ng−êi lao ®éng,... SuÊt vèn ®Çu t− cho

NMT§ (tÝnh cho 1 ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt) th−êng gÊp tõ 5 ®Õn 10 lÇn cña nhμ m¸y

nhiÖt ®iÖn (trõ nh÷ng NMT§ cã ®Þa h×nh x©y dùng hÕt søc thuËn lîi). Thêi gian

x©y dùng th−êng kÐo dμi tõ 5 ®Õn 10 n¨m. Nh÷ng NMT§ lín cã thÓ ph¶i x©y dùng

kÐo dμi hμng vμi chôc n¨m. NMT§ Hßa B×nh khëi ®−îc c«ng x©y dùng n¨m 1979,

sau 9 n¨m míi ®−a vμo vËn hμnh tæ m¸y ®Çu tiªn (1988), vμ kh¸nh thμnh víi ®Çy

®ñ 8 tæ m¸y n¨m 1994. Víi kü thuËt hiÖn ®¹i NMT§ Tam HiÖp cña Trung Quèc

(18200 MW) b¾t ®Çu ®−îc x©y dùng 1994, dù kiÕn kh¸nh thμnh n¨m 2009. Nhμ

m¸y thñy ®iÖn S¬n La cña ViÖt Nam ®−îc khëi c«ng x©y dùng ngμy 2 th¸ng 12

n¨m 2005, dù kiÕn ph¸t ®iÖn tæ m¸y ®Çu tiÖn vμo n¨m 2012. Vèn ®Çu t− lín thêi

gian x©y dùng l¹i l©u (chËm hoμn vèn) lμ mét ®Æc ®iÓm lμm khã kh¨n ph¸t triÓn

thñy ®iÖn ®èi víi çc n−íc cã vèn ®Çu t− h¹n hÑp.

4. X©y dùng NMT§ cã thÓ ®em l¹i nhiÒu lîi Ých tæng hîp cña nguån n−íc

nh−ng ®ång thêi còng cã thÓ cã nh÷ng ¶nh h−ëng bÊt lîi vÒ sinh th¸i m«i

tr−êng (xem môc 1.4).

5. Nguån n−íc cung cÊp cho çc NMT§ (tõ çc dßng ch¶y tù nhiªn) thay ®æi

theo thêi gian (phô thuéc khÝ hËu, thêi tiÕt).

§©y còng lμ mét ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt so víi nhiÖt ®iÖn, rÊt cÇn ®−îc quan t©m khi

thiÕt kÕ vËn hμnh NMT§. L−îng n−íc ch¶y vÒ NMT§ trong mïa kh« (mïa c¹n)

th−êng nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi mïa m−a (mïa lò). L−îng n−íc tæng hμng n¨m

ch¶y qua NMT§ còng kh«ng gièng nhau (cã tÝnh ngÉu nhiªn). TËn dông thÓ tÝch

hå chøa nh»m lμm t¨ng kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt cho NMT§ (tÝch n−íc mïa lò ®Ó sö

dông trong mïa c¹n) lμ mét trong nh÷ng môc tiªu c¬ b¶n khi v¹ch çc ph−¬ng ¸n

thñy ®iÖn (nh−ng ®ång thêi ph¶i chó ý ®Õn ¶nh h−ëng m«i tr−êng). MÆt kh¸c, do

®Æc ®iÓm nμy trong quy ho¹ch ph¸t triÓn nguån ®iÖn cÇn ph¶i tÝnh ®Ðn giíi h¹n vÒ

l−îng n−íc theo mïa cña çc NMT§. Trong HT§ cã tØ lÖ c«ng suÊt thñy ®iÖn cμng

lín th× dù phßng ph¶i cμng cao míi ®¶m b¶o ®−îc an ninh n¨ng l−îng.

Trong vËn hμnh (khi c«ng suÊt NMT§ vμ dung tÝch hå chøa ®· x¸c ®Þnh) viÖc lËp

ra çc ph−¬ng ¸n ®iÒu tiÕt tèi −u dßng ch¶y (dμi h¹n, ng¾n h¹n) cã ý nghÜa rÊt quan

träng trong viÖc n©ng cao hiÖu qu¶ kinh tÕ cho NMT§ nãi riªng vμ toμn hÖ thèng

nãi chung.

Ch−¬ng 2

Çc ®Æc tr−ng cña dßng ch¶y tù nhiªn

2.1. biÓu ®å thñy v¨n

Sè liÖu thñy v¨n ®Æc tr−ng nhÊt cña çc dßng ch¶y tù nhiªn (dßng s«ng, dßng suèi)

®ã lμ chuçi çc sè liÖu quan s¸t vμ thèng kª l−u l−îng n−íc. Çc tr¹m quan tr¾c

thñy v¨n ®Æt trªn nh÷ng vÞ trÝ kh¸c nhau cña dßng s«ng cã thÓ ghi trÞ sè l−u l−îng

n−íc ®o hμng ngμy trong nhiÒu n¨m liªn tôc (ghi theo thø tù thêi gian). Dùa trªn c¬

së chuçi sè liÖu thñy v¨n nμy ng−êi ta thiÕt lËp çc lo¹i sè liÖu ®Æc tr−ng kh¸c nhau

cho dßng s«ng. §Ó cã ®−îc çc ®Æc tr−ng tin cËy çc sè liÖu ph¶i ®−îc quan s¸t

liªn tôc tõ 50 n¨m trë lªn. Chuçi sè liÖu thñy v¨n th−êng ®−îc ghi l¹i d−íi d¹ng

b¶ng sè hoÆc ®å thÞ.

DÔ thÊy ®Æc tr−ng chu kú cña chuçi sè liÖu thñy v¨n bëi çc dßng ch¶y tù nhiªn

phô thuéc thêi tiÕt, khÝ hËu. Theo vßng quay cña tr¸i ®Êt xung quanh mÆt trêi, khÝ

hËu thêi tiÕt cã tÝnh chu kú n¨m. Ngoμi ra do ¶nh h−ëng phøc t¹p cña ®Þa h×nh, lùc

hÊp dÉn cña mÆt tr¨ng chuçi thñy v¨n ®«i khi cßn cã tÝnh chu kú nhiÒu n¨m.

1.BiÓu ®å thñy v¨n.

BiÓu ®å thñy v¨n biÓu thÞ diÔn biÕn cña l−u l−îng n−íc trªn s«ng theo chu kú n¨m.

BiÓu ®å ®−îc x©y dùng trªn c¬ së chuçi sè liÖu thñy v¨n theo çc ph−¬ng ph¸p x¸c

xuÊt thèng kª, d¹ng ®iÓn h×nh nh− trªn h×nh 2.2. Çc sè liÖu x©y dùng biÓu ®å (khi

Q m3/s

t n¨m

1 2 3 4 5

H×nh 2.1. Chuçi sè liÖu thñy v¨n

cho d−íi d¹ng b¶ng sè) cã thÓ ®−îc tÝnh lμ l−u l−îng n−íc trung b×nh ngμy, trung

b×nh 5 ngμy, trung b×nh tuÇn, cã khi lμ trung b×nh th¸ng. Mçi dßng s«ng cã thÓ x©y

dùng mét biÓu ®å thñy v¨n ®iÓn h×nh (khi dßng ch¶y t−¬ng ®èi ®ång ®Òu), mét vμi

biÓu ®å(cho çc n¨m n−íc to, n¨m n−îc trung b×nh, n¨m n−íc nhá) hoÆc cho mét

vμi n¨m cô thÓ.

DÔ thÊy, biÓu ®å thñy v¨n trong mét chõng mùc nμo ®ã thÓ hiÖn tÝnh quy luËt cña

dßng ch¶y. TÝnh chu kú vμ æn ®Þnh cña dßng ch¶y cho phÐp x©y dùng çc biÓu ®å

thñy v¨n ®iÓn h×nh cho dßng s«ng. BiÓu ®å thñy v¨n v× thÕ cã ý nghÜa øng dông lín

trong çc tÝnh to¸n thiÕt kÕ vμ vËn hμnh NMT§. Tuy nhiªn, do ®Æc tÝnh thay ®æi

ngÉu nhien cña dßng ch¶y çc sè liÖu ®−îc tÝnh theo biÓu ®å thñy v¨n chØ cã ý

nghÜa trung b×nh x¸c suÊt. Gi¸ trÞ thùc tÕ l−u l−îng n−íc cña dßng s«ng ë thêi

®iÓm tÝnh to¸n cô thÓ nμo ®ã cã thÓ kh¸c so víi gi¸ trÞ ®· x¸c ®Þnh ®−îc. Còng

chÝnh v× thÕ çc tÝnh to¸n vÒ thñy n¨ng lu«n ph¶i chó ý ®Õn çc ph−¬ng ¸n dù

phßng, nh»m ®¶m b¶o ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn ®èi víi hÖ thèng.

2. 2. Çc ®¹i l−îng trung b×nh

BiÓu ®å thñy v¨n lμ sè liÖu ®Çy ®ñ nhÊt ®Æc tr−ng cho mçi dßng s«ng, tuy nhiªn

ng−êi ta cßn ®−a ra çc nh÷ng ®¹i l−îng cã ý nghÜa trung b×nh. Chóng ®−îc sö

dông trong çc tr−êng hîp kh¸c nhau rÊt thuËn tiÖn.

1. L−u l−îng n−íc trung b×nh n¨m.

H×nh 2.2. BiÓu ®å thñy v¨n cña dßng s«ng

Q m3/s

th¸ng

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

],/[ 31 smT

QQ

T

ii

namtb

∑==

trong ®ã: Qi - trÞ sè l−u l−îng n−íc trung b×nh cña ngμy thø i;

T- Thêi gian trong n¨m tÝnh b»ng ngμy (T=365 hoÆc 366).

2. L−îng n−íc trung b×nh n¨m:

W = Qtb n¨m . 31,54.106 [m3].

ë ®©y, 31,54 106 chÝnh lμ thêi gian cña mét n¨m tÝnh b»ng sec.

Cã thÓ hiÓu W chÝnh lμ tæng l−îng n−íc cña dßng s«ng ch¶y qua nhμ m¸y thñy

®iÖn tõ ®Çu n¨m ®Õn cuèi n¨m. ë c¸c NMT§ ng−êi ta cßn hay gäi lμ l−îng n−íc

vÒ trong n¨m. N¨m n−íc vÒ nhiÒu th× NMT§ ®−îc mïa, ng−îc l¹i lμ mÊt mïa thñy

®iÖn.

3. L−îng n−íc trung b×nh nhiÒu n¨m:

];[... 3210 m

nWWWW n+++=

Trong ®ã : n - sè n¨m thèng kª sè liÖu;

Wi - l−îng n−íc trung b×nh cña n¨m thø i.

4. L−u l−îng n−íc trung b×nh nhiÒu n¨m:

],/[10.54,31

36

010 smW

n

QQ

n

iinamtb

==∑=

§Ó cã ý nghÜa tin cËy cho Q0 vμ W0, sè n¨m tÝnh to¸n n ph¶i ®ñ lín (n ≥ 50n¨m).

5. HÖ sè lÖch dßng:

HÖ sè lÖch dßng cña n¨m thø i:

.00 Q

QWWk inamtbi

i ==

DÔ thÊy, ki > 1 - n¨m i lμ n¨m n−íc to;

ki < 1 - n¨m i lμ n¨m n−íc nhá;

ki = 1 - n¨m i lμ n¨m n−íc trung b×nh;

6. §é æn ®Þnh dßng:

§Æc trùng biÕn déng cña dßng ch¶y trªn s«ng ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng ®é æn ®Þnh dßng

tÝnh theo c«ng thøc sau:

,1

)1(1

2

−

−=

∑=

n

kC

n

ii

v

cßn ®é kh«ng ®èi xøng:

.)2)(1(

)1(

31

3

v

n

ii

s Cnn

knC

−−

−=

∑=

Khi dßng s«ng æn ®Þnh tuyÖt ®èi (ki = 1) th× Cv =0. Khi ki > 1 hoÆc ki<1 ®Òu lμm

cho Cv lín lªn. Nh− vËy Cv lu«n lu«n d−¬ng vμ Cv cμng lín th× ®Æc tr−ng cho dßng

s«ng cμng kÐm æn ®Þnh (dßng ch¶y thay ®æi nhiÒu tõ n¨m nμy qua n¨m kh¸c). Çc

dßng s«ng th«ng th−êng cã Cv = (0,2-0,25), cßn Cs ≈ 2Cv.

2.3. Çc ®−êng cong ®¶m b¶o n−íc

1. §−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc.

§−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc lμ quan hÖ gi÷a l−u l−îng n−íc cña dßng s«ng

víi trÞ sè x¸c suÊt mμ dßng ch¶y ®¶m b¶o ®−îc trÞ sè l−u l−îng n−íc cña nã kh«ng

nhá h¬n mét trÞ sè ®· cho. Thùc tÕ ®−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o ®−îc x©y dùng

trªn c¬ së lý thuyÕt thèng kª x¸c suÊt. Ph©n bè x¸c xuÊt xuÊt hiÖn trÞ sè l−u l−îng

n−íc trªn s«ng cã thÓ tÝnh ®−îc theo chuçi sè liÖu thñy v¨n, tõ ®ã x©y dùng ®−êng

cong x¸c xuÊt ®¶m b¶o l−u l−îng n−íc kh«ng nhá h¬n gi¸ trÞ cho tr−íc. D¹ng ®iÓn

h×nh cña ®−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc cña çc con s«ng nh− trªn h×nh 2.3,b.

Mét ®iÓm (a) trªn d−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc cho phÐp x¸c ®Þnh trªn trôc

hoμnh trÞ sè x¸c xuÊt mμ dßng ch¶y ®¶m b¶o ®−îc l−u l−îng n−íc cña nã kh«ng

nhá h¬n gi¸ trÞ x¸c ®Þnh ®−îc trªn trôc tung (theo (a)). ViÕt theo ký hiÖu x¸c xuÊt:

{ }asa QQPp ≥= .

Cã thÓ hiÓu lμ, víi yªu cÇu cung cÊp l−u l−îng n−íc lμ Qs th× dßng ch¶y nμy (cã

®−êng cong tÇn xuÊt ®¶m b¶o n−íc nh− h×nh vÏ) chØ cã thÓ ®¶m b¶o kh«ng bÞ thiÕu

víi x¸c xuÊt lμ pa. Râ rμng víi mét dßng ch¶y x¸c ®Þnh nÕu yªu cÇu cung cÊp n−íc

cμng lín th× x¸c xuÊt ®¶m b¶o cung cÊp sÏ cμng nhá vμ ng−îc l¹i. Nãi theo çch

kh¸c, ®−êng cong tÇn xuÊt ®¶m b¶o n−íc ®Æc tr−ng cho ®é tin cËy cung cÊp n−íc

theo yªu cÇu cña dßng ch¶y.

Cã 2 trÞ sè l−u l−îng n−íc Qs x¸c ®Þnh theo ®−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc

®−îc sö dông nhiÒu nhÊt, ®ã lμ c¸c l−u l−îng n−íc øng víi tÇn xuÊt 90% vμ l−u

l−îng n−íc 50% (còng ®−îc ký hiÖu lμ Q90% vμ Q50%). TrÞ sè l−u l−îng n−íc 90%

th−êng ®−îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè c«ng suÊt ®¶m b¶o, ®ã lμ trÞ sè c«ng suÊt cña

NMT§ cã ®é tin cËy ph¸t ®iÖn t−¬ng ®−¬ng víi c«ng suÊt nhiÖt ®iÖn. Cã thÓ tÝnh

theo c«ng thøc:

N®b = 9,81.η.H.Q90%.

TrÞ sè nμy ®−îc dïng trong c¸c tÝnh to¸n luËn chøng so s¸nh ph−¬ng ¸n x©y dùng

nguån gi÷a thñy ®iÖn vμ nhiÖt ®iÖn.

TrÞ sè l−u l−îng n−íc 50% cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ s¬ bé s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng cña NMT§ (cã hå chøa n−íc) khi luËn chøng hiÖu qu¶ kinh tÕ cña nhμ m¸y

lμm viÖc trong hÖ thèng.

2.4. ®−êng cong thêi gian ®¶m b¶o n−íc

Cã ý nghÜa t−¬ng tù nh− ®−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc ng−êi ta x©y dùng

®−êng cong thêi gian ®¶m b¶o n−íc (h×nh 2.4,b). Mét ®iÓm trªn d−êng cong nμy

x¸c ®Þnh trªn trôc hoμnh kho¶ng thêi gian trong n¨m mμ dßng ch¶y ®¶m b¶o ®−îc

n

Qs Qs

p % 0 100 90 50 pa

Qa

Q50%

Q90%

H×nh 2.3. §−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc

(a)

a) b)

l−u l−îng n−íc cña nã kh«ng nhá h¬n gi¸ trÞ x¸c ®Þnh ®−îc trªn trôc tung. Nh− vËy

®−êng cong thêi gian ®¶m b¶o n−íc còng ®Æc tr−ng cho ®é tin cËy cung cÊp n−íc

theo yªu cÇu. L−u l−îng yªu cÇu cung cÊp cμng lín th× cμng cã ng¾n thêi gian

trong n¨m cã thÓ ®¶m b¶o ®ñ n−íc (chØ trong mïa lò).

§−êng cong thêi gian ®¶m b¶o n−íc còng lμ mét sè liÖu cÇn thiÕt, th−êng ®−îc

dïng ®Ó tÝnh to¸n quy ho¹ch söa ch÷a çc tæ m¸y.

2.5. §−êng cong lòy tÝch

§Ó biÓu diÔn vμ tÝnh to¸n dßng ch¶y ng−êi ta ®−a ra kh¸i niÖm ®−êng cong lòy

tÝch. §−êng cong lòy tÝch lμ quan hÖ gi÷a tæng l−îng n−íc cña dßng ch¶y tÝnh tõ

mét gèc thêi gian nμo ®ã ®Õn thêi ®iÓm ®−îc xÐt víi kho¶ng thêi gian ®· tr«i qua.

VÒ to¸n häc, nÕu ký hiÖu tæng l−îng n−íc cña dßng ch¹y tÝnh tõ thêi ®iÓm 0 ®Õn

thêi ®iÓm t lμ W th× cã thÓ viÕt:

.)()(0∫=t

dttQtW

Q(t) - lμ l−u l−îng n−íc cña dßng ch¶y;

Nh− vËy, ®−êng cong lòy tÝch lμ mét çch biÓu diÔn kh¸c vÒ sù biÕn thiªn l−îng

n−íc cña dßng ch¶y theo thêi gian. §èi víi dßng s«ng, ngoμi çch biÓu diÔn thñy

v¨n qua chuçi l−u l−îng ng−êi ta còng hay sö dông ®−êng cong lòy tÝch. §−êng

cong lòy tÝch cßn ®−îc sö dông nh− mét c«ng cô tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt dßng ch¶y cho

NMT§ (ch−¬ng 4).

Q m3/s

t1 2 3 n

H×nh 2.4

t1 t2 t3 tn ntttt n+++= ...21

Q m3/s

T 0 ta

Qa

a) b)

1. §−êng cong lòy tÝch trong hÖ täa ®é xiªn gãc

Mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm cña ®−êng cong lòy tÝch khi biÓu diÔn trong hÖ täa ®é

vu«ng gãc lμ lu«n lu«n t¨ng theo thêi gian. V× thÕ ®−êng cong nhanh chãng ®i ra

khái ph¹m vi tê giÊy, rÊt khã biÓu diÔn vμ sö dông (nÕu chän tØ lÖ xÝch nhá th× ®é

chÝnh x¸c tÝnh to¸n kÐm). §Ó kh¾c phôc khã kh¨n nμy ng−êi ta biÓu diÔn ®−êng

cong lòy tÝch sang hÖ täa ®é xiªn gãc (gäi t¾t lμ hÖ täa ®é xiªn).

Thùc chÊt, viÖc biÓu diÔn ®−êng cong lòy tÝch W(t) trong hÖ täa ®é xiªn gãc t−¬ng

®−¬ng víi viÖc biÓu diÔn ®−êng cong W'(t) trong hÖ to¹ ®é vu«ng gãc th«ng

th−êng, víi :

∫ −=−=t

tQtWtQdttQtW0 00 .)(.)()(' .

Trong ®ã: Q0 - lμ mét h»ng sè tïy ý (cã thø nguyªn l−u l−îng n−íc). Q0 th−êng

®−îc chän b»ng trÞ sè l−u l−îng n−íc trung b×nh (cã thÓ lμm trßn) cña dßng ch¶y

trong chu kú biÕn thiªn (mét n¨m).

H×nh 2.5

W m3 W' m3

W1

W1

t1

t1

A

B

C

Q0t

- Q0t tgα =WT/T=Q0

α

WT

T

T

t

t

a) b)

H×nh 2.5. thÓ hiÖn t−¬ng quan so s¸nh gi÷a ®−êng cong lòy tÝch biÓu diÔn trong hÖ

täa ®é vu«ng gãc vμ hÖ täa ®é xiªn. §−êng th¼ng t−¬ng øng víi hμm -Q0.t chÝnh lμ

trôc hoμnh xiªn gãc cña hÖ täa ®é xiªn. Nh− vËy hÖ täa ®é xiªn cã ba trôc biÓu

diÔn: trôc th¼ng ®øng biÓu diÔn tæng l−îng n−íc ch¶y (tÝnh b»ng m3), trôc thêi gian

n»m ngang vμ trôc hoμnh xiªn gãc. Trong hÖ täa ®é xiªn rÊt dÔ biÓu diÔn vμ tÝnh

to¸n víi ®−êng cong lòy tÝch v× nã chØ lμ ®−êng cong dao ®éng hai bªn trôc n»m

ngang.

Trong hÖ täa ®é xiªn (h×nh 2.5,b) tæng l−îng n−íc ch¶y tõ t=0 ®Õn t1 nμo ®ã còng

b»ng kho¶ng çch tõ ®−êng cong ®Õn trôc hoμnh xiªn gãc (®é dμi AC). §Ó tÝnh trÞ

sè nμy ta cã thÓ dãng tõ ®iÓm A trªn ®−êng cong theo h−íng song song víi trôc

hoμnh xiªn gãc ®Õn trôc tung (®iÓm W1). ThËt vËy (lÊy tØ lÖ ®é dμi tÝnh theo m3),

ta cã:

AC = AB + BC = W'(t1) + Q0.t1 = W1 .

MÆt kh¸c còng tõ quan hÖ trªn cã thÓ viÕt:

W1 = AB + Q0.t1 ,

nghÜa lμ ta cã thÓ tÝnh l−îng n−íc tæng ®Õn t1 b»ng çch x¸c ®Þnh kho¶ng çch AB

tõ ®−êng cong ®Õn trôc n»m ngang (cã kÓ dÊu), sau ®ã céng víi l−îng Q0. t1 lu«n

tÝnh ®−îc. NhËn xÐt nμy còng cho thÊy, trong hÖ täa ®é xiªn, ®−êng cong lòy tÝch

cã thÓ biÓu diÔn rÊt dμi theo thêi gian (kh«ng cÇn vÏ trôc hoμnh xiªn gãc). §Ó tÝnh

l−îng n−íc tæng ®Õn mét thêi ®iÓm t bÊt kú còng chØ cÇn ®o kho¶ng çch tõ ®−êng

cong ®Õn trôc n»m ngang (sau ®ã céng víi trÞ sè Q0.t).

2. §Æc ®iÓm cña ®−êng cong lòy tÝch (trong hÖ täa ®é xiªn)

SÏ rÊt cã lîi khi ®Ó ý ®Õn mét sè ®Æc ®iÓm cña ®−êng cong lòy tÝch.

- Khi l−u l−îng n−íc cña dßng ch¶y kh«ng ®æi: Q(t) = Q = const , ®−êng cong lòy

tÝch lμ ®−êng th¼ng:

tQQtQdtQtWt

).(.)(' 00

0 −=−= ∫

Tronng tr−êng hîp nμy,

+ nÕu Q > Q0 : ®−êng th¼ng dèc lªn;

+ nÕu Q < Q0 : ®−êng th¼ng dèc xuèng;

+ nÕu Q = Q0 : ®−êng th¼ng n»m ngang .

- Trong tr−êng hîp chung l−u l−îng n−íc Q(t) thay ®æi, ta vÉn cã nh÷ng tÝnh chÊt

t−¬ng tù. Ch¼ng h¹n, xÐt ®é nghiªng cña tiÕp tuyÕn víi ®−êng cong lòy tÝch t¹i thêi

®iÓm t, ta cã:

+ nÕu Q(t) > Q0 : tiÕp tuyÕn dèc lªn;

+ nÕu Q(t) < Q0 : tiÕp tuyÕn dèc xuèng;

+ nÕu Q(t) = Q0 : tiÕp tuyÕn n»m ngang ;

+ nÕu Q(t) = 0 : tiÕp tuyÕn song song víi trôc hoμnh xiªn gãc.

§ã lμ v× ®é nghiªng cña tiÕp tuyÕn t¹i ®iÓm t bÊt kú tØ lÖ víi ®¹o hμm cña hμm sè

biÓu diÔn ®−êng cong (trong hÖ täa ®é vu«ng gãc):

{ } 00

0 )(.)()(' QtQtQdttQdtd

dttdWtg

t

−=−== ∫α .

H×nh 2.6

Q m3/s

Q(t1)

Q(t2)=Q0

Q(t3)

0' Q=0

0 β

α

W m3

t1 t2 t3 t4 t5 t6

t

- Q0.t

α

0 β

Dùa vμo ®é nghiªng cña tiÕp tuyÕn cã thÓ thÊy ngay tõ h×nh 2.6, l−u l−îng n−íc t¹i

çc thêi ®iÓm : Q(t1) > Q0, Q(t2) = Q0, Q(t3) < Q0. Giai ®o¹n tõ 0 ®Õn t2 vμ tõ t4

®Õn t5 lμ mïa n−íc to cßn çc giai ®o¹n tõ t2 ®Õn t4 vμ t5 ®Õn t6 lμ mïa n−íc nhá

(Q(t)<Q0). Xung quanh t2, t4, t5 vμ t6 lμ giai ®o¹n dßng ch¶y cã l−u l−îng n−íc

trung b×nh.

Ngoμi ra dùa vμo quan hÖ tØ lÖ gi÷a ®é nghiªng cña tiÕp tuyÕn (tgα) vμ trÞ sè l−u

l−îng n−íc ng−êi ta cßn t¹o ra mét c«ng cô tÝnh to¸n gäi lμ biÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh

tia (h×nh 2.6). BiÓu ®å ®−îc x©y dùng nh− sau:

XuÊt ph¸t tõ mét ®iÓm O trªn cïng mÆt ph¼ng víi ®−êng cong lòy tÝch vÏ mét

®o¹n th¼ng n»m ngang (chiÒu dμi tïy chän) vμ mét tia song song víi trôc hoμnh

xiªn gãc. Qua ®iÓm cuèi cña ®o¹n th¼ng n»m ngang dùng mét ®−êng th¼ng ®øng,

c¾t ®−êng th¼ng xiªn gãc t¹i O'. §−êng th¼ng nμy ®−îc dïng lμm trôc täa ®é tÝnh

trÞ sè l−u l−îng n−íc (do chiÒu dμi tÝnh tõ O' tØ lÖ víi (tgβ+tgα) = Q0+Q(t) ). §Ó

chia ®óng tØ lÖ xÝch cÇn chó ý lμ ®o¹n th¼ng ®øng n»m gi÷a tia n»m ngang (øng víi

Q = Q0) vμ tia song song víi trôc hoμnh xiªn gãc (Q = 0 ) cã ®é dμi (tÝnh theo ®¬n

vÞ cña l−u l−îng n−íc) chÝnh b»ng Q0.

BiÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh tia cho phÐp x¸c ®Þnh ®−îc trÞ l−u l−îng n−íc t¹i thêi ®iÓm

bÊt kú tõ ®−êng cong lòy tÝch. VÝ dô dùa vμo biÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh tia trªn h×nh

2.6 cã thÓ ®äc ®−îc gi¸ trÞ cô thÓ cña Q(t1), Q(t2) vμ Q(t3) theo ®iÓm c¾t cña çc tia

song song víi tiÕp tuyÕn t¹i t1, t2 vμ t3.

Sö dông biÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh tia cßn cã thÓ x©y dùng ®−îc ®−êng cong lòy tÝch

cña dßng ch¶y (khi biÕt chuçi sè liÖu thñy v¨n). Çc b−íc thùc hiÖn nh− sau:

- TÝnh l−u l−îng n−íc trung b×nh Q0 (theo n¨m hoÆc nhiÒu n¨m);

- Chän tØ lÖ xÝch vμ vÏ trôc tung (tÝnh tæng l−îng n−íc) vμ trôc n»m ngang (tÝnh

thêi gian);

- Dùa vμo Q0 vÏ trôc hoμnh xiªn gãc;

- X©y dùng biÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh tia;

- XuÊt ph¸t tõ gèc thêi gian vÏ nèi tiÕp çc ®o¹n th¼ng cã ®é nghiªng tØ lÖ víi l−u

l−îng n−íc trong mçi ®o¹n (®é nghiªng x¸c ®Þnh theo biÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh tia).

- Cã thÓ lμm tr¬n ®−êng gÊp khóc thμnh ®−êng cong lòy tÝch cÇn x©y dùng (t−¬ng

®−¬ng víi phÐp néi suy l−u l−îng n−íc trong mçi ®o¹n).

H×nh 2.7 minh häa ®−êng cong lòy tÝch vÏ theo sè liÖu l−u l−îng n−íc trung b×nh

th¸ng, cho trong b¶ng chuçi thñy v¨n 1 n¨m.

B¶ng 2.1. Chuçi l−u l−îng n−íc theo biÓu ®å thñy v¨n (12 th¸ng)

t 1 2 3 4 5 11 12

Qs Q1 Q2 Q3 Q4 ... ... ... Q11 Q12

Q m3/s

Q1

Q2

Q3

Q0

Q12

Q4

O

O' 0

W' m3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t

-Q0t

0

H×nh 2.7

Ch−¬ng 3

Hå chøa vµ cét n−íc cña nhµ m¸y thñy ®iÖn

Hå chøa n−íc ë çc NMT§ cã ý nhÜa rÊt quan träng trong viÖc ®iÒu tiÕt dßng

ch¶y. Nhê kh¶ n¨ng tÝch n−íc vμo hå, sö dông n−íc vμo nh÷ng thêi gian hîp lý mμ

nhμ m¸y cã chÕ ®é vËn hμnh tèi −u ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Ngoμi ra hå chøa

n−íc ë çc NMT§ cßn cã ý nghÜa khai th¸c lîi Ých tæng hîp nguån n−íc víi

nh÷ng môc ®Ých kh¸c nhau nh− : phôc vô t−íi tiªu, chèng lò lôt, cung cÊp n−íc

ngät ... §Ó cã thÓ tÝnh to¸n ®em l¹i hiÖu qu¶ tèi ®a theo çc môc ®Ých ®· nªu cÇn

ph¶i biÕt rÊt râ çc sè liÖu ®Æc tr−ng cho hå. Çc sè liÖu vμ ®Æc tÝnh hå ®−îc quyÕt

®Þnh bëi ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh còng nh− chiÒu cao çc c«ng tr×nh ®Ëp vμ bê hå. H·y

xÐt çc ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña hå qua s¬ ®å h×nh 3.1,a.

3.1. çc møc n−íc vµ thÓ tÝch hå

1. Møc n−íc d©ng b×nh th−êng (MNDBT)

Møc n−íc d©ng b×nh th−êng lμ møc n−íc cao nhÊt trong hå tÝnh ë phÝa th−îng l−u

cña ®Ëp, khi ®ã nhμ m¸y thñy ®iÖn cã thÓ vËn hμnh l©u dμi, ®¶m b¶o çc chØ tiªu

H×nh 3.1. Çc møc n−íc vμ ®Æc tÝnh thÓ tÝch hå

Z m

V m3 V1 V2 V3 0

b)

Z1

Z2

Z3

Vhi Vhi

a)

MNDBT MNDCB

MNDC

Båi l¾ng

Vhi

Vdt

MNTL

kinh tÕ-kü thuËt quy ®Þnh. Møc n−íc d©ng b×nh th−êng lμ th«ng sè c¬ b¶n nhÊt,

®−îc lùa chän tõ giai ®o¹n ®Çu tiªn cña lËp dù ¸n (ch−¬ng 6) trªn c¬ së çc sè liÖu

vÒ ®Þa h×nh, ®Þa chÊt vμ thñy v¨n cña dßng ch¶y. Ngoμi çc chØ tiªu kinh tÕ-kü

thuËt MNDBT cßn ph¶i ®−îc lùa chän tÝnh ®Õn çc lîi Ých tæng hîp, ¶nh h−ëng

m«i tr−êng vμ hμng lo¹t çc yÕu tè an toμn kh¸c (diÖn tÝch ngËp lôt, mèc biªn giíi

quèc gia, an ninh qu©n sù, ®iÒu kiÖn mÊt n−íc cña hå...). MNDBT cña NMT§ S¬n

La (215m) ®−îc luËn chøng, lùa chän kÐo dμi hμng chôc n¨m (®Ò xuÊt lóc ®Çu lμ

265m), trong ®ã yÕu tè di d©n vμ qu©n sù trë thμnh vÊn ®Ó quyÕt ®Þnh chñ yÕu ë

giai ®o¹n cuèi.

Theo ®Þnh nghÜa, cã thÓ hiÓu MNDBT lμ møc n−íc giíi h¹n trªn ®−îc phÐp d©ng

lªn trong hå trong çc ®iÒu kiÖn b×nh th−êng (kÐo dμi tïy ý). NÕu d©ng cao l©u dμi

møc n−íc lªn trªn MNDBT th× çc chØ tiªu kü thuËt kh«ng ®¶m b¶o (hÖ sè an toμn

bÒn v÷ng gi¶m xuèng so víi tÝnh to¸n, nhiÒu ®iÒu kiÖn an toμn kh«ng ®¶m b¶o,

g©y thiÖt h¹i kinh tÕ mïa mμng ...).

2. Møc n−íc chÕt (MNC)

Møc n−íc chÕt lμ møc n−íc thÊp nhÊt trong hå tÝnh ë phÝa th−îng l−u cña ®Ëp, khi

®ã nhμ m¸y thñy ®iÖn cã thÓ vËn hμnh l©u dμi, ®¶m b¶o çc chØ tiªu kinh tÕ-kü

thuËt quy ®Þnh. Còng cã thÓ hiÓu MNC lμ giíi h¹n d−íi cña møc n−íc vËn hμnh

trong çc ®iÒu kiÖn lμm viÖc b×nh th−êng cña nhμ m¸y. NÕu vËn hμnh tïy tiÖn

xuèng d−íi MNC th× sÏ rÊt l·ng phÝ n−íc bëi cïng l−u l−îng n−íc Q c«ng suÊt

ph¸t ra rr¸t nhá, ®iÖn n¨ng nhËn ®−îc Ýt. MÆt kh¸c, MNC ®· ®−îc tÝnh theo çc

®iÒu kiÖn lμm viÖc an toμn cho tua bin. NÕu vËn hμnh ë cét n−íc thÊp, dßng ch¶y

qua tua bin cã thÓ ë d¹ng chuyÓn ®éng rèi (xuÊt hiÖn çc bät khÝ) lμm mßn çnh

tua bin (cßn gäi lμ hiÖn t−îng x©m thùc cña n−íc), g©y rung ®éng vμ ph¸t nãng

trôc quay.

3. Møc n−íc d©ng c−ìng bøc (MNDCB)

Møc n−íc d©ng c−ìng bøc (cßn gäi lμ møc n−íc gia c−êng) lμ møc n−íc cao nhÊt

trong hå tÝnh ë phÝa th−îng l−u cña dËp, khi ®ã NMT§ cã thÓ lμm viÖc ng¾n h¹n,

t¹m thêi trong çc ®iÒu kiÖn cña thiªn tai, lò lôt. Møc n−íc d©ng c−ìng bøc n»m

cao h¬n MNDBT kh«ng nhiÒu (th−êng chØ mét vμi mÐt), tuy nhiªn do mÆt hå më

réng nªn thÓ tÝch n−íc t¨ng thªm ®¸ng kÓ. Vμo mïa lò, nhê thÓ tÝch nμy mét l−îng

n−íc lín cña dßng ch¶y cã thÓ gi÷ l¹i trong hå (kh«ng cÇn x¶ trμn qua ®Ëp) lμm

gi¶m nguy c¬ ngËp lôt phÝa h¹ l−u. Còng cÇn nãi thªm lμ, trong ®iÒu kiÖn vËn hμnh

ng¾n h¹n, viÖc d©ng n−íc lªn cao h¬n MNDBT (trong mét giíi h¹n nμo ®ã) vÉn

®¶m b¶o ®−îc møc ®é an toμn cÇn thiÕt. §ã lμ do cã nh÷ng yÕu tè lμm gi¶m thÊp

nguy c¬ ph¸ vì ®Ëp. Ch¼ng h¹n, coi x¸c suÊt xuÊt hiÖn ®éng ®Êt cÊp cao trong thêi

gian ng¾n cã thÓ bá qua th× hÖ sè an toμn cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh víi cÊp ®éng ®Êt

thÊp h¬n, còng kh«ng cÇn tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña hiÖn t−îng ngÊm n−íc lμm yÕu

bê ®Ëp (nÕu vËn hμnh l©u dμi trªn MNDBT, n−íc cã thÓ ngÊm xa, lμm gi¶m ®é

cøng cña ®Êt). XÐt ®Õn nh÷ng kh¶ n¨ng nμy ng−êi ta cè g¾ng n©ng MNDCB lªn

cμng cao cμng tèt (trong ph¹m vi cã thÓ) phôc vô môc ®Ých chèng lò lôt. NMT§

Hßa B×nh cã MNDBT lμ 115 m, MNDCB ban ®Çu ®−îc tÝnh 117 m (hiÖn t¹i n©ng

lªn møc 118 m).

4. Dung tÝch h÷u Ých cña hå

Dung tÝch h÷u Ých cña hå lμ phÇn thÕ tÝch hå n»m gi÷a MNDBT vμ MNC (vïng

Vhi trªn h×nh vÏ). VÒ ý nghÜa dung tÝch h÷u Ých cña hå chÝnh lμ phÇn thÓ tÝch cã thÓ

sö dông ®Ó ®iÒu tiÕt dßng ch¶y. Dung tÝch h÷u Ých cã thÓ nhá h¬n nhiÒu so víi

dung tÝch tæng céng cña hå bëi trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng kh«ng ®−îc vËn hμnh

møc n−íc bªn trªn MNDBT còng nh− bªn d−íi MNC. Dung tÝch h÷u Ých lμ th«ng

sè quan träng nhÊt cña hå chøa n−íc, nã ®−îc sö dông trong hÇu hÕt c¸c tÝnh to¸n

thiÕt kÕ vμ vËn hμnh NMT§.

5. Dung tÝch dù tr÷

Dung tÝch dù tr÷ lμ phÇn thÓ tÝch hå n»m gi÷a MNDBT vμ MNDCB. VÒ ý nghÜa sö

dông dung tÝch dù tr÷ chÝnh lμ phÇn thÓ tÝch hå ®−îc phÐp sö dông thªm trong ®iÒu

kiÖn thiªn tai, lò lôt.

6. Dung tÝch phßng lò vµ møc n−íc tr−íc lò

Dung tÝch phßng lò (Vphl) lμ phÇn dung tÝch hå dïng cho môc ®Ých ®iÒu tiÕt nh»m

h¹n chÕ thiªn tai, lò lôt. Dùa trªn c¬ së c¸c sè liÖu dù b¸o khÝ t−îng thñy v¨n (dù

b¸o ®Ønh lò) hμng n¨m cÇn tiÕn hμnh tÝnh to¸n x¸c ®Þnh dung tÝch phßng lò cÇn

thiÕt (bμi to¸n ®iÒu tiÕt lò). Yªu cÇu cña bμi to¸n lμ ®¶m b¶o an toμn cho b¶n th©n

c«ng tr×nh thñy ®iÖn vμ tr¸nh ®−îc ngËp lôt phÝa h¹ l−u trong thêi gian xuÊt hiÖn

®Ønh lò. Dung tÝch phßng lò ®−îc tÝnh tõ MNDCB xuèng ®Õn mét møc n−íc gäi lμ

møc n−íc tr−íc lò (MNTL). Dung tÝch phßng lò th−êng lín h¬n dung tÝch dù tr÷

nªn MNTL cã thÓ n»m d−íi MNDBT vμ cã phÇn thÓ tÝch dïng chung gi÷a môc

®Ých ®iÒu tiÕt lò vμ ®iÒu chØnh c«ng suÊt vËn hμnh. Khi ®ã, ®iÒu tiÕt lò cã thÓ ¶nh

h−ëng ®Õn s¶n l−îng ®iÖn n¨ng (gi¶m thÊp). Dung tÝch dù tr÷ cμng lín th× ®iÒu tiÕt

lò cμng Ýt ¶nh h−ëng ®Õn s¶n xuÊt ®iÖn n¨ng.

7. Dung tÝch chÕt

Dung tÝch chÕt lμ phÇn thÓ tÝch hå n»m d−íi MNC. PhÇn thÓ tÝch nμy kh«ng tham

gia vμo qu¸ tr×nh ®iÒu tiÕt nh−ng còng rÊt cÇn thiÕt (dung tÝch tèi thiÓu) ®Ó ®¶m b¶o

m«i sinh lßng hå vμ çc vÊn ®Ò kh¸c.

8. Dung tÝch båi l¾ng

Dung tÝch båi l¾ng lμ phÇn dung tÝch hå øng víi cao tr×nh båi l¾ng. §©y chÝnh lμ

phÇn dung tÝch hå s½n sμng lμm nhiÖm vô l−u tr÷ l−îng bïn çt l¾ng ®äng tõ dßng

ch¶y ®¶m b¶o cho hå chøa lμm viÖc b×nh th−êng. Cã thÓ sau thêi gian dμi phÇn nμy

bÞ d©ng cao lÊn chiÕm phÇn trªn. Khi ®ã cÇn cã çc biÖn ph¸p kü thuËt ®Ó c¶i t¹o

lßng hå (n¹o vÐt, x¶ l¾ng trong mïa lò).

3.2. çc ®−êng cong ®Æc tÝnh hå

1. §Æc tÝnh thÓ tÝch

Lμ ®−êng cong quan hÖ gi÷a thÓ tÝch n−íc cã trong hå víi møc n−íc th−îng l−u.

Quan hÖ to¸n häc th−êng biÓu diÔn ®Æc tÝnh thÓ tÝch ë d¹ng V = f(Z), tuy nhiªn

®−êng cong ®Æc tÝnh th−êng ®−îc vÏ víi trôc th¼ng ®øng biÓu diÔn møc n−íc

th−îng l−u Z (h×nh 3.1,b). Thùc tÕ, ®−êng cong ®−îc x©y dùng d−íi d¶ng b¶ng sè

(cã thÓ tiÖm cËn gi¶i tÝch khi sö dông) dùa vμo çc ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau: m«

h×nh hãa, ®o ®¹c, tÝnh to¸n. M« h×nh hãa lßng hå vμ çc c«ng tr×nh ®Çu mèi ë giai

®o¹n ®Çu ®· cã thÓ cho phÐp x©y dùng ®−êng cong ®Æc tÝnh thÓ tÝch, dïng ngay

vμo nhiÒu tÝnh to¸n luËn chøng kinh tÕ kü thuËt. Dùa vμo ®−êng cong ®Æc tÝnh thÓ

tÝch cã thÓ biÕt ngay l−îng n−íc ®ang cã ë trong hå khi biÕt møc n−íc th−îng l−u.

NhiÒu th«ng sè quan träng kh¸c cña hå cã thÓ nhËn ®−îc tõ ®−êng cong ®Æc tÝnh

thÓ tÝch : dung tÝch h÷u Ých, dung tÝch dù tr÷, dung tÝch phßng lò ...

Do mÆt hå thùc tÕ kh«ng hoμn toμn n»m ngang (®−êng chÊm chÊm trªn h×nh 3.1,a),

trong khi ®Æc tÝnh thÓ tÝch ®−îc x¸c ®Þnh theo møc n−íc th−îng l−u tr−íc ®Ëp nªn

®Æc tÝnh thÓ tÝch cã ®Æc tr−ng ®éng: phô thuéc l−u l−îng n−íc Q vËn hμnh (h×nh

3.2,a). H¬n n÷a theo thêi gian ®Æc tÝnh thÓ tÝch còng bÞ biÕn d¹ng: do båi l¾ng lßng

hå, cïng møc n−íc th−îng l−u thÓ tÝch n−íc trong hå ngμy cμng Ýt h¬n nÕu kh«ng

cã biÖn ph¸p kü thuËt c¶i t¹o l¹i lßng hå.

2. §Æc tÝnh diÖn tÝch mÆt hå

Cïng víi ®−êng cong ®Æc tÝnh thÓ tÝch ng−êi ta còng x©y dùng ®−êng cong ®Æc

tÝnh diÖn tÝch mÆt hå (h×nh 3.2,b). §ã lμ ®−êng cong thÓ hiÖn quan hÖ gi÷a diÖn

tÝch mÆt n−íc hå víi møc n−íc th−îng l−u F = φ(Z). DÔ thÊy, c¸c ®−êng cong ®Æc

tÝnh thÓ tÝch vμ diÖn tÝch cã quan hÖ mËt thiÕt víi nhau, bëi vÒ to¸n häc cã thÓ viÕt:

∫=Z

dZZFZV0

)()( hay ZV

ZVZF

ΔΔ≈

∂∂=)( . (3.1)

Tr−êng hîp riªng, F(Z) = const (bê hå th¼ng ®øng) ta cã V = F.Z .

Z m

V m3 0

a)

chiÒu Q t¨ng

H×nh 3.2

Z m

F m2 0

b)

F=φ(Z) ΔV1-2

Z2

Z1

F1 F2

Trong çc tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt, rÊt th−êng hay x¸c ®Þnh l−îng n−íc (thÓ tÝch) n»m

gi÷a hai møc n−íc Z1 ®Õn Z2 cña hå. Khi ®ã, theo ®−êng cong diÖn tÝch, ΔV1-2

b»ng trÞ sè diÖn tÝch phÇn g¹ch chÐo trªn h×nh 3.2,b, víi çc c«ng thøc gÇn ®óng:

))((

31

))((21

12212121

122121

ZZFFFFVhay

ZZFFV

−++≈Δ

−+≈Δ

−

−

(3.2)

Çch x©y dùng vμ ®Æc ®iÓm cña ®−êng cong ®Æc tÝnh diÖn tÝch còng t−¬ng tù nh−

®Æc tÝnh thÓ tÝch (cã ®Æc tÝnh ®éng theo l−u l−îng n−íc Q).

Cã thÓ nãi ®Æc tÝnh thÓ tÝch vμ diÖn tÝch lμ çc ®Æc tr−ng quan träng nhÊt cña hå

bëi nã chøa hÇu hÕt çc th«ng tin cÇn thiÕt.

3. §Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u

Møc n−íc h¹ l−u cã ¶nh h−ëng ®Õn chiÒu cao cét n−íc cña NMT§. Ngoμi ra phôc

vô cho nhiÒu môc ®Ých tÝnh to¸n kh¸c rÊt cÇn biÕt sù thay ®æi møc n−íc h¹ l−u. VÞ

trÝ mÆt c¾t s«ng x¸c ®Þnh ®Ó tÝnh to¸n møc n−íc h¹ l−u th−êng ®−îc chän t¹i cöa

kªnh x¶ ra cña NMT§.

H×nh 3.3. §Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u

Zhl m

Q m3/s

Tïy theo cÊu t¹o ®Þa h×nh bè trÝ NMT§ mμ l−u l−îng n−íc x¶ cã hay kh«ng cã ¶nh

h−ëng ®Õn møc n−íc h¹ l−u. NÕu NMT§ ®−îc bè trÝ theo kiÓu sau ®Ëp hay kiÓu

lßng s«ng th× l−u l−îng tÝnh to¸n lμ tæng l−u l−îng n−íc sö dông Q vμ l−u l−îng x¶

Qx v× l−u l−îng n−íc x¶ qua ®Ëp trμn còng tËp trung ngay t¹i cöa kªnh x¶ ra cña

NMT§. Khi ®ã ®Æc tÝnh cã d¹ng: Zhl = f(Q+Qx); NÕu vÞ trÝ kªnh x¶ ra cña NMT§

n»m c¸ch xa ®Ëp (kiÓu kªnh dÉn) th× quan hÖ chØ xÐt ®Õn l−u l−îng n−íc Q vËn

hμnh qua tua bin NMT§.

3.3. cét n−íc tÝnh to¸n cña nhµ m¸y thñy ®iÖn

Nh− ®· xÐt trong ch−¬ng 1, khi tÝnh to¸n s¬ bé c«ng suÊt cña NMT§ cã thÓ sö

dông cét n−íc tÝnh to¸n gÇn ®óng cho nhμ m¸y nh− lμ chªnh lÖch møc n−íc dßng

ch¶y ë tr−íc vμ sau NMT§: H0 = Z1 - Z2 .

Z1

Z2

H H0

A B

C

C A B

gvA

A 2

2

α

gvC

C 2

2

α

gvB

B 2

2

α

ZA

ZB

ZC

pA/γ pB/γ

pC/γ

H×nh 3.4

Thùc chÊt khi ®ã lμ suy ra trÞ sè c«ng suÊt cña NMT§ dùa vμo chªnh lÖch n¨ng

l−îng cña khóc s«ng tõ A ®Õn C. Mäi mÊt m¸t n¨ng l−îng sau khi biÕn tõ c¬ n¨ng

sang ®iÖn n¨ng ®−îc nhËp vμo hiÖu suÊt chung cña nhμ m¸y. H¬n n÷a ®· coi gÇn

®óng bá qua c¶ phÇn chªnh lÖch n¨ng l−îng g©y ra do thay ®æi vËn tèc vμ ¸p suÊt

dßng ch¶y. Khi thùc hiÖn çc tÝnh to¸n ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao (®Æc biÖt çc tÝnh

to¸n vËn hμnh) cÇn x¸c ®Þnh ®Çy ®ñ h¬n çc yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn cét n−íc. Trong

tr−êng hîp nμy cét n−íc tÝnh to¸n cña NMT§ (cßn gäi lμ cét n−íc lμm viÖc) ®−îc

x¸c ®Þnh lμ hiÖu sè cét ¸p cña dßng ch¶y ë phÝa tr−íc vμ phÝa sau tuabin, t¸ch riªng

phÇn tæn thÊt kªnh dÉn vμ ®−êng èng dÉn n−íc trªn çc c«ng tr×nh ®−a n−íc vμo

tßa nhμ NMT§ (n¬i ®Æt çc tæ m¸y). Theo s¬ ®å trªn h×nh 3.4 cét n−íc toμn phÇn

(tÝnh tõ phÝa tr−íc dÕn phÝa sau NMT§) sÏ lμ:

CACCC

CAAA

Aful EEgvpZ

gvpZH −=++−++= )

2()

2(

22 αγ

αγ

.

Cßn cét n−íc tÝnh to¸n hay cét n−íc lμm viÖc ®−îc tÝnh lμ:

CBCCC

CBBB

B EEgvpZ

gvpZH −=++−++= )

2()

2(

22 αγ

αγ

.

Nh− vËy cét n−íc tÝnh to¸n cña NMT§ chÝnh b»ng chªnh lÖch c¬ n¨ng tÝnh cho

1m3 n−íc cña dßng ch¶y tr−íc khi vμo vμ sau khi ra khái tuabin. Ta còng cã :

H = Hful - ΔHK

Trong ®ã, ΔHK tæn thÊt cét ¸p trªn ®o¹n AB (cña kªnh vμ èng dÉn).

Tõ h×nh vÏ ta cã :

gv

gvH

gvZ

gvZEEH CCAACCAA

CAful 22)

2()

2(

22

0

2

2

2

1

αααα −+=+−+=−= .

Hay cã thÓ viÕt :

HHHHHH dK Δ−=Δ−Δ−= 00 . (3.3)

víi gv

gvH AACC

d 22

22 αα−=Δ lμ phÇn ®éng n¨ng chªnh lÖch cña dßng ch¶y ë phÝa tr−íc

vμ phÝa sau NMT§. Th«ng th−êng n−íc ra khái tua bin cã tèc ®é lín h¬n tèc ®é

dßng ch¶y tr−íc ®Ëp (rÊt nhá), do ®ã ΔHd > 0 vμ thÓ hiÖn nh− mét phÇn n¨ng l−îng

bÞ mÊt m¸t.

TÝnh víi l−u l−îng n−íc Q lμm viÖc, chªnh lÖch c¬ n¨ng cña dßng ch¶y tr−íc vμ

sau khi ®i qua tua bin (trong 1 sec):

N = γ.Q.H [kgm/s] = 9,81.Q.H [kW].

C«ng suÊt truyÒn cho phÇn quay cña tuabin (víi hiÖu suÊt ηT):

NTB = 9,81.ηT .Q.H [kW].

Sau khi biÕn ®æi qua m¸y ph¸t ®iÖn (hiÖu suÊt ηF) ta cã c«ng suÊt ®iÖn nhËn ë ®Çu

cùc m¸y ph¸t : NT§ = 9,81ηFηTQH = 9,81ηQH [kW].

DÔ nhËn thÊy r»ng, cét n−íc tÝnh to¸n phô thuéc phøc t¹p vμo chÕ ®é lμm viÖc cña

nhμ m¸y. Theo (3.3) ta cã:

H(Q,Qx) = Z1(Q)-Z2(Q+Qx)- ΔH(Q).

H×nh 3.5 minh häa sù biÕn thiªn cét n−íc tÝnh to¸n theo Q (khi l−u l−îng dßng

s«ng Qs kh«ng thay ®æi, cßn l−u l−îng x¶ Qx = 0).

C¸c ®iÓm gÉy trªn ®Æc tÝnh thÓ hiÖn sù thay ®æi ®ét biÕn cña tæn thÊt cét ¸p khi

thay ®æi sè tæ m¸y lμm viÖc. Víi cïng l−u l−îng n−íc vËn hμnh tæng, khi ®−a thªm

Z m

Q m3/s

Z1

Z2

H×nh 3.5

H m

Q m3/s

H0=Z1-Z2

H=H0-ΔH

ΔH

Q1 Q2

tæ m¸y vμo vËn hμnh, tèc ®é dßng ch¶y trªn çc ®−êng dÉn song song sÏ gi¶m ®i,

tæn thÊt ®−êng dÉn gi¶m ®ét ngét. Sù thay ®æi phi tuyÕn cña ®Æc tÝnh cét n−íc lμm

cho bμi to¸n ®iÒu ®iÕt trë nªn phøc t¹p. Khi møc n−íc hå Ýt thay ®æi vμ coi tæn thÊt

cét ¸p lμ nhá (th−êng chØ chiÕm tõ 2% ®Õn 2,5%) bμi to¸n ®−îc gi¶i víi cét n−íc

cè ®Þnh sÏ ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu.

3.4. ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc cña hæ chøa

Khi tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt dßng ch¶y cÇn ph¶i biÕt ®−îc tr¹ng th¸i lμm viÖc cña hå,

nh− sù thay ®æi møc n−íc, thÓ tÝch n−íc cßn l¹i trong hå... DÔ thÊy, thÓ tÝch n−íc

trong hå phô thuéc vμo t−¬ng quan gi÷a çc l−îng n−íc ch¶y vμo vμ ch¶y ra khái

hå, ®ång thêi cã quan hÖ mËt thiÕt víi møc n−íc th−îng l−u (theo çc ®−êng cong

®Æc tÝnh). Ph−¬ng tr×nh thiÕt lËp mèi quan hÖ gi÷a çc ®¹i l−îng trªn gäi lμ ph−¬ng

tr×nh c©n b»ng n−íc cña hå chøa. Theo nguyªn lý c©n b»ng n−íc (®óng cho mét

dung tÝch chøa n−íc bÊt kú), tæng çc l−îng n−íc ch¶y vμo hå trong kho¶ng thêi

gian Δt x¸c ®Þnh ph¶i c©n b»ng víi tæng çc l−îng n−íc ch¶y ra khái hå céng víi

thÓ tÝch n−íc gi÷ l¹i trong hå (còng trong Δt). Víi hå chøa, trong tr−êng hîp

chung (xÐt ®Õn mäi l−îng n−íc cã thÓ), ta cã thÓ viÕt nh− sau:

ΔWs = ΔW + ΔWx + ΔWr + ΔWtl + ΔV . (3.4)

Trong ph−¬ng tr×nh trªn:

ΔWs - thÓ tÝch n−íc tõ dßng s«ng ch¶y vμo hå;

ΔW - thÓ tÝch n−íc sö dông (ch¶y ra khái hå qua tua bin cña NMT§);

ΔWx - thÓ tÝch n−íc x¶ (trμn qua ®Ëp);

ΔWr - thÓ tÝch n−íc mÊt m¸t do rß rØ qua çc c«ng tr×nh ®Ëp vμ lßng hå, kÓ c¶

l−îng n−íc bèc h¬i;

ΔWtl - thÓ tÝch n−íc dïng cho môc ®Þch thñy lîi (t−íi, tiªu, cung cÊp n−íc ngät);

ΔV - thÓ tÝch n−íc gi÷ l¹i trong hå.

TÊt c¶ çc l−îng n−íc trªn ®Òu ®−îc xÐt ch¶y trong kho¶ng thêi gian Δt; Khi xÐt

kho¶ng Δt ®ñ ng¾n (l−u l−îng n−íc coi nh− kh«ng ®æi ta cã d¹ng viÕt kh¸c gÇn

®óng cña (3.4):

ΔV = Qs Δt - (Q + Qx + Qr + Qtl ) Δt . (3.5)

Cã thÓ hiÓu çc l−u l−îng n−íc trong (3.5) ®−îc tÝnh víi trÞ sè trung b×nh trong Δt.

NÕu chia c¶ hai vÕ cña ph−¬ng tr×nh (3.4) cho Δt vμ lÊy giíi h¹n khi Δt → 0 ta cã

ph−¬ng tr×nh c©n b»ng çc trÞ sè l−u l−îng n−íc nh− sau:

dtdVQQQQQ tlrxs ++++= ; (3.6)

Sè h¹ng cuèi nhËn ®−îc do ¸p dông ®Þnh nghÜa ®¹o hμm ®èi víi hμm V(t). Ph−¬ng

tr×nh ®óng víi mäi thêi ®iÓm t tÝnh l−u l−îng n−íc vμ thÓ tÝch n−íc trong hå.

MÆt kh¸c, xÐt V lμ hμm hîp cña t qua Z(t) ta cã:

dtdZZF

dtdZ

ZV

dtdV )(=

∂∂= .

Thay vμo (3.6) ta cã:

tlrxs QQQQQdtdZZF −−−−=)( (3.7)

Ph−¬ng tr×nh (3.7) lμ d¹ng ®ñ cña ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc cña hå trong tr−êng

hîp chung nhÊt. Tuy nhiªn, thùc tÕ ng−êi ta hay sö dông çc d¹ng gÇn ®óng, ®¬n

gi¶n h¬n. Tr−íc hÕt cã thÓ tÝnh t−¬ng ®−¬ng l−u l−îng n−íc Qr vμ Qtl vμo Qs. §ã lμ

v× çc l−u l−îng n−íc nμy còng th−êng ®−îc −íc l−îng (dù b¸o) vμ cho d−íi d¹ng

chuçi sè liÖu nh− biÓu ®å Qs cña dßng s«ng. Khi ®ã cã thÓ tÝnh tr−íc:

Q's = Qs - Qr - Qtl ,

thay vμo (3.7) ta cã:

xs QQQdtdZZF −−= ')( . (3.8)

Çc tÝnh to¸n theo l−u l−îng n−íc trung b×nh, th−êng ¸p dông (3.5), víi çch tÝnh

gÇn ®óng thÓ tÝch ΔV theo møc n−íc ë thêi ®iÓm ®Çu vμ cuèi kho¶ng Δt nh− çc

biÓu thøc (3.2).

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc cña hå lμ mét trong nh÷ng m« t¶ to¸n häc c¬ b¶n

trong bμi to¸n ®iÒu tiÕt dßng ch¶y.

3.5. x¸c ®Þnh thÓ tÝch n−íc trong hå theo ®−êng cong lòy tÝch

NÕu vÏ trªn cïng mét ®å thÞ ®−êng cong lòy n−íc ch¶y vμo hå vμ ®−êng cong lòy

tÝch n−íc ch¶y ra khái hå th× cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ngay thÓ tÝch n−íc cã ë trong hå

(t¹i mçi thêi ®iÓm ): chÝnh b»ng kho¶ng çch gi÷a 2 ®−êng cong. DÔ hiÓu ®−îc

®iÒu nμy bëi tÝnh tõ gèc thêi gian ®Õn mét thêi ®iÓm bÊt kú th× tæng khèi n−íc cña

dßng ch¶y (ch¶y vμo hoÆc ra khái hå) b»ng kho¶ng çch kho¶ng çch tõ ®−êng

cong lü tÝch ®Õn trôc hoμnh xiªn gãc. Trong khi ®ã, chªnh lÖch khèi n−íc gi÷ l¹i

trong hå :

ΔV = WV - WR ,

chÝnh lμ chªnh lÖch gi÷a 2 kho¶ng çch, nªn ph¶i b»ng kho¶ng çch gi÷a 2 ®−êng

cong (h×nh 3.6).

Khi ΔV < Vhi th× kho¶ng çch gi÷a 2 ®−êng cong còng lμ thÓ tÝch n−íc ®ang cã

trong hå (ch−a ®Çy). NÕu ΔV > Vhi th× kho¶ng çch b»ng Vhi + Qx¶ (hå ®Çy n−íc vμ

cã x¶ trμn).

Ng−êi ta còng ®Æt bμi to¸n x¸c ®Þnh dung tÝch hå chøa sao cho cã ®ñ kh¶ n¨ng san

b»ng ho¶n toμn dßng ch¶y, nghÜa lμ mét thÓ tÝch hå lín tèi thiÓu mμ cã thÓ sö dông

n−íc ®Òu ®Æn quanh n¨m (lu«n b»ng l−u l−îng n−íc trung b×nh). H·y xÐt ®−êng

cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå cña mét dßng s«ng nμo ®ã. Do tÝnh chÊt chu kú cña

dßng ch¶y, ta cã thÓ chän ®iÓm ®Çu vμ cuèi cña mét n¨m tÝnh to¸n lμ tïy ý, gi¶ sö

chän lμ thêi ®iÓm cã l−u l−îng n−íc trung b×nh. Víi çch chän cho n¨m cô thÓ nμy

tiÕp tuyÕn t¹i ®iÓm ®Çu vμ cuèi víi ®−êng cong sÏ trïng víi trôc n»m ngang. Nh−

H×nh 3.6

W m3

WV

WR

ΔV

VH V'H V"H a

b

ta 0

T

t

vËy nÕu vËn hμnh víi l−u l−îng n−íc kh«ng ®æi (b»ng Qtb) th× trôc n»m ngang

còng trïng víi ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y ra khái hå. ThÓ tÝch n−íc trong hå

khi ®ã chÝnh b»ng kho¶ng çch gi÷a ®−êng cong lòy tÝch víi trôc n»m ngang. ThÓ

tÝch n−íc gi÷ l¹i trong hå sÏ lín nhÊt vμo thêi ®iÓm ta x¸c ®Þnh ®−îc b»ng çch vÏ

tiÕp tuyÕn n»m ngang tiÕp xóc phÝa trªn víi ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå.

Kho¶ng çch ab x¸c ®Þnh thÓ tÝch hå chøa ®ñ lín cho phÐp san b»ng hoμn toμn

dßng ch¶y. DÔ thÊy, tõ 0 ®ªn ta tÝch n−íc vμo hå, tõ ta ®Õn T sö dông n−íc tõ hå.

Mçi n¨m cã l−u l−îng n−íc trung b×nh vμ ®−êng cong lòy tÝch kh¸c nhau, cÇn tÝnh

cho nhiÒu n¨m ®Ó chän ra thÓ tÝch lín nhÊt cÇn thiÕt cho ®iÒu tiÕt san b»ng hoμn

toμn dßng ch¶y (xem h×nh vÏ).

ThÓ tÝch ®ñ lín cña hå ®¶m b¶o san b»ng hoμn toμn dßng ch¶y, x¸c ®Þnh nh− trªn

th−êng cã trÞ sè kh¸ lín (chiÕm tõ 25% - 40% l−îng n−íc trung b×nh n¨m cña

dßng ch¶y). Thùc tÕ çc hå th−êng cã trÞ sè nhá h¬n nhiÒu, do ®ã chØ cã kh¶ n¨ng

®iÒu tiÕt h¹n chÕ.

Ch−¬ng 4

®iÒu tiÕt dßng ch¶y

4.1. ý nghÜa vµ ph©n lo¹i ®iÒu tiÕt

1. §iÒu tiÕt dßng ch¶y theo nhu cÇu ®iÒu chØnh c«ng suÊt NMT§

ChÕ ®é thay ®æi cña dßng ch¶y tù nhiªn th−êng kh«ng phï hîp víi nhu cÇu cung

cÊp ®iÖn. Ch¼ng h¹n, xÐt trong chu kú mét n¨m th× l−u l−îng n−íc trªn s«ng thay

®æi rÊt m¹nh, t−¬ng øng víi biÓu ®å thñy v¨n (h×nh 4.1,a), trong khi ®ã ®iÖn n¨ng

tiªu thô hμnh th¸ng cña phô t¶i hÖ thèng l¹i rÊt Ýt thay ®æi. Nh− vËy vμo mïa lò

l−îng n−íc vÒ qu¸ nhiÒu, kh«ng thÓ sö dông hÕt theo c«ng suÊt vËn hμnh çc tæ

m¸y, cßn mïa c¹n l−u l−îng n−íc cña dßng ch¶y qu¸ Ýt kh«ng ®¸p øng ®ñ cho nhu

cÇu ph¸t ®iÖn. XÐt trong ph¹m vi ng¾n h¬n, vÝ dô mét ngμy ®ªm, th× l−u l−îng

n−íc hÇu nh− ch−a thay ®æi, trong khi ®ã biÓu ®å c«ng suÊt phô t¶i tæng hÖ thèng

l¹i thay ®æi rÊt lín theo ca kÝp lμm viÖc cña çc nhμ m¸y xÝ nghiÖp vμ nhu cÇu ®iÖn

sinh ho¹t (h×nh 2.2,b).

VÊn ®Ò ®Æt ra lμ cã thÓ tËn dông tèi ®a kh¶ n¨ng tÝch n−íc cña hå ®iÒu tiÕt l¹i dßng

ch¶y nh»m ®¸p øng tèt nhÊt cho nhu cÇu ph¸t ®iÖn (ch−a nãi ®Õn çc lo¹i ®iÒu tiÕt

kh¸c). Hå cμng lín th× hiÖu qu¶ ®iÒu tiÕt cμng cao.

H×nh 4.1

QS

Pt

a) b)

QS

Pt

ngμy

t

giê

t24 365

P,Q

P,Q

Môc tiªu chung cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt dßng ch¶y lμ nh»m ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ

cao nhÊt, xÐt trong ph¹m vi toμn hÖ thèng. Tuy nhiªn, tïy theo ®iÒu kiÖn ng−êi ta

thùc hiÖn çc bμi to¸n kh¸c nhau, môc tiªu cô thÓ cña mçi tr−êng hîp cã thÓ kh«ng

gièng nhau, do chØ khai th¸c ®−îc mét ph−¬ng diÖn nhÊt ®Þnh cña hiÖu qu¶ kinh tÕ.

VÝ dô ®iÒu tiÕt ®Ó s¶n l−îng ®iÖn n¨ng c¶ n¨m cña NMT§ ®¹t ®−îc cao nhÊt. Khi

®ã hiÖu qu¶ kinh tÕ cña viÖc ®iÒu tiÕt lμ tËn dông ®−îc tèi ®a nguån n¨ng l−îng rÎ

tiÒn tõ dßng s«ng. Tr−êng hîp ®iÒu tiÕt, vËn hμnh NMT§ lμm cho biÓu ®å ph¸t

c«ng suÊt cña çc NMN§ hîp lý, hiÖu suÊt ®¹t cao, th× hiÖu qu¶ kinh tÕ l¹i lμ gi¶m

chi phÝ nhiªn liÖu cho çc NMN§. Môc tiªu cña çc lo¹i ®iÒu tiÕt phôc vô lîi Ých

tæng hîp (®iÒu tiÕt lò, t−íi tiªu, cÊp n−íc sinh ho¹t ...) cßn hoμn toμn kh¸c n÷a.

2. Ph©n lo¹i ®iÒu tiÕt

a. Theo thêi gian, ng−êi ta chia ra çc lo¹i ®iÒu tiÕt sau:

- §iÒu tiÕt ngμy;

- §iÒu tiÕt tuÇn;

- §iÒu tiÕt mïa;

- §iÒu tiÕt n¨m;

- §iÒu tiÕt nhiÒu n¨m;

ViÖc ph©n lo¹i theo thêi gian lμ nh»m x¸c ®Þnh kho¶ng thêi gian thùc hiÖn tÝnh

to¸n ®iÒu tiÕt. Víi nh÷ng kho¶ng thêi gian kh¸c nhau, m« t¶ to¸n häc vμ hμm môc

tiªu cña bμi to¸n cã thÓ hoμn toμn kh¸c nhau. §ã lμ v× kh¶ n¨ng thùc hiÖn ®iÒu tiÕt

vμ hiÖu qu¶ ®em l¹i kh«ng gièng nhau.

Trong ph¹m vi mét ngμy ®ªm, l−u l−îng cña dßng ch¶y hÇu nh− kh«ng thay ®æi

trong khi phô t¶i hÖ thèng l¹i thay ®æi nhiÒu, chØ cã thÓ ®Æt bμi to¸n ®iÒu chØnh

c«ng suÊt NMT§ (còng cã nghÜa lμ thay ®æi l−u l−îng dßng ch¶y) sao cho hÖ

thèng cã lîi nhÊt. Kh«ng cã kh¶ n¨ng lμm t¨ng thªm s¶n l−îng ®iÖn n¨ng cho

NMT§ bëi l−îng n−íc kh«ng ®æi. H¬n n÷a, bμi to¸n còng chØ cã thÓ thùc hiÖn khi

hå v¬i, cßn kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh møc n−íc trong hå (ngoμi mïa lò). Thùc ra bμi

to¸n ®iÒu tiÕt n−íc cho NMT§ trong tr−êng hîp nμy n»m trong bμi to¸n chung cña

hÖ thèng: ph©n bè tèi −u c«ng suÊt cho çc NM§ víi HT§ hçn hîp thñy nhiÖt

®iÖn. Tuy nhiªn, xÐt riªng çc NMT§ ng−êi ta còng th−êng ¸p dông çc ph−¬ng

ph¸p riªng ®¬n gi¶n h¬n (ch−¬ng 5). KÕt qu¶ cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt ngμy (dï thùc

hiÖn theo ph−¬ng ph¸p nμo) còng ®Òu cã d¹ng chung lμ ®iÒu chØnh c«ng suÊt

NMT§ theo phÇn ®Ønh cña biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng (h×nh 4.2). Khi ®ã çc

NMN§ cã kh¶ n¨ng lμm viÖc víi biÓu ®å ph¸t b»ng ph¼ng h¬n.

§iÒu tiÕt tuÇn còng cã ý nghÜa t−¬ng tù nh− ®iÒu tiÕt ngμy. L−u l−îng n−íc trªn

s«ng trong ph¹m vi mét tuÇn còng vÉn ®−îc coi nh− kh«ng ®æi. Çc ngμy lμm viÖc

(tõ thø 2 ®Õn thø s¸u) ®iÖn n¨ng tiªu thô nhiÒu h¬n ngμy thø s¸u vμ thø bÈy. §iÒu

tiÕt tuÇn thùc chÊt lμ thay ®æi trÞ sè l−u l−îng n−íc trung b×nh çc ngμy trong tuÇn

NT§

t

24 h t1 t2

Q

t

24 h t1 t2

Z

t

24 h t1 t2

Ntb

N

Qtb

Ztb

Q

Z

a)

b)

c)

H×nh 4.2

NT§

t

Q

t

7 ngμy

Z

t

7 ngμy

Ntb

N

Qtb

Ztb

Q

Z

b)

c)

H×nh 4.3

a)

7 ngμy

®Ó ®¸p øng sù t¨ng ®iÖn n¨ng sö dông c¸c ngμy lμm viÖc (®Çu tuÇn) vμ gi¶m ®iÖn

n¨ng trong c¸c ngμy nghØ cuèi tuÇn. Trªn h×nh 4.3,a,b,c minh häa sù thay ®æi trÞ sè

trung b×nh ngμy vÒ c«ng suÊt, l−u l−îng vμ møc n−íc trong hå. §−êng møc n−íc

vÏ b»ng nÐt ®øt trªn h×nh 4.3,c biÓu thÞ sù thay ®æi møc n−íc c¶ trong ph¹m vi

ngμy, Môc tiªu cña ®iÒu tiÕt tuÇn còng lμ gi¶m chi phÝ vËn hμnh tæng trong hÖ

thèng.

So víi ®iÒu tiÕt ngμy vμ ®iÒu tiÕt tuÇn, ®iÒu tiÕt n¨m cã nh÷ng ®Æc tr−ng hoμn toμn

kh¸c, kh«ng thÓ coi l−u l−îng n−íc trªn s«ng lμ Ýt thay ®æi. H¬n n−a, ®©y cßn lμ

nguyªn nh©n h¹n chÕ hiÖu qu¶ khai th¸c thñy n¨ng cña NMT§. V× vËy nhiÖm vô

cña ®iÒu tiÕt n¨m lμ lμm cho dßng ch¶y ®ång ®Òu h¬n nh»m khai th¸c tèi ®a n¨ng

l−îng cña dßng ch¶y.

H×nh 4.4 thÓ hiÖn hiÖu qu¶ cña bμi tãan ®iÒu tiÕt n¨m b»ng hå chøa (tr−êng hîp hå

®ñ lín vμ tr−êng hîp cã thÓ tÝch h¹n chÕ). NÕu kh«ng ®iÒu tiÕt th× vμ môc lò

NMT§ chØ cã thÓ vËn hμnh víi l−u l−îng tèi ®a QTDmax , x¶ toμn bé l−u l−îng n−íc

thõa, trong khi mïa c¹n chØ cã thÓ vËn hμnh víi l−u l−îng rÊt nhá theo dßng ch¶y

tù nhiªn cña dßng s«ng. NÕu hå ®ñ lín cã thÓ vËn hμnh quanh n¨m víi l−u l−îng

QS

a)

t 365 ngμy

Q

maxTDQ QTD(t)

tÝch n−íc cÊp n−íc cÊp n−íc

QS

b)

t 365 ngμy

Q

maxTDQ

QTD(t)

tÝch n−íc cÊp n−íc cÊp n−ícx¶

H×nh 4.4. §iÒu tiÕt n¨m

n−íc cùc ®¹i (b»ng l−u l−îng n−íc trung b×nh cña dßng s«ng), toμn bé l−u l−îng

n−íc thõa tÝch trong mïa lò ®−îc dïng võa hÕt trong mïa c¹n. Khi hå cã dung tÝch

h¹n chÕ, cã mét phÇn n−íc thõa trong mïa lò bÞ x¶ trμn. Tuy nhiªn, l−îng n−íc

tÝch lòy ®−îc ®Çy hå n©ng l−u l−îng n−íc vËn hμnh trong mïa c¹n lªn thªm ®¸ng

kÓ, cïng víi cét n−íc còng ®−îc d©ng cao. HiÖu qu¶ "tËn dông n−íc dßng ch¶y" vμ

hiÖu qu¶ "d©ng cao cét n−íc" cña ®iÒu tiÕt n¨m lμm s¶n l−îng ®iÖn n¨ng NMT§ lμ

t¨ng lªn ®¸ng kÓ.

Ng−êi ta cung th−êng chia bμi to¸n ®iÒu tiÕt n¨m thμnh 2 mïa riªng biÖt ®Ó gi¶i

(mïa n−íc lªn vμ mïa n−íc xuèng) v× chóng cã nh÷ng ®Æc tr−ng ®éc lËp t−¬ng ®èi.

§iÒu tiÕt nhiÒu n¨m, ®−îc xÐt ®Õn khi hå cã dung tÝch lín (v−ît trªn thÓ tÝch san

b»ng hoμn toμn dßng ch¶y theo chu kú mét n¨m), trong khi dßng ch¶y biÕn ®éng

nhiÒu víi chu kú dμi h¹n (nhiÒu n¨m). NhiÒu dßng s«ng cã chu kú dμi h¹n kh¸ râ

rÖt, vÝ dô cø 6 n¨m l¹i cã mét n¨m n−íc cùc ®¹i, mét n¨m n−íc cùc tiÓu (h×nh 4.5).

NÕu hå cã dung tÝch lín, cã thÓ tÝch ®Çy hå vμo cuèi nh÷ng n¨m n−íc to råi dïng

dÇn vμo nöa chu kú n−íc c¹n. Khi hå ®ñ lín còng cã thÓ san b»ng hoμn toμn dßng

ch¶y theo chu kú nhiÒu n¨m. H×nh 4.5 vÏ ®−êng cong lòy tÝch nhiÒu n¨m cña dßng

n¨m

t

1 2 3 4 5 6 7

W m3

-Q0t §−êng Qtb n¨m

Vhi san b»ng dßng ch¶y nhiÒu n¨m

§−êng Qtb nhiÒu n¨m

QS

H×nh 4.5

Vhi san b»ng dßng ch¶y n¨m

ch¶y cã chu kú 6 n¨m. T−¬ng tù nh− chu kú mét n¨m, cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc dung

tÝch hå chøa ®ñ lín san b»ng hoμn toμn dßng ch¶y nhiÒu n¨m theo ®−êng cong lòy

tÝch.

b. Theo tÝnh chÊt ®iÒu tiÕt, ng−êi ta chia ra 2 lo¹i : ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n vμ ®iÒu tiÕt

dμi h¹n. Trong ®ã ®iÒu tiÕt ngμy vμ ®iÒu tiÕt tuÇn t−¬ng øng víi ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n,

®iÒu tiÕt mïa, ®iÒu n¨m vμ ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m t−¬ng øng víi ®iÒu tiÕt dμi h¹n.

Çch ph©n lo¹i nh− trªn kh«ng ®¬n thuÇn chia l¹i kho¶ng thêi gian mμ chñ yÕu lμ

do cã sù kh¸c nhau vÒ tÝnh chÊt gi÷a ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n vμ ®iÒu tiÕt dμi h¹n.

Víi ®iÒu tiÕt dμi, thùc chÊt vÒ çch thøc ®iÒu tiÕt lμ ®iÒu chØnh l¹i dßng ch¶y vèn

thay ®æi nhiÒu tr¬ nªn Ýt thay ®æi h¬n cho phï hîp víi nhu cÇu cung cÊp ®iÖn (®Òu

®Æn). VÒ môc tiªu ®iÒu tiÕt th× ®iÒu tiÕt dμi h¹n nh»m tËn dông tèi ®a n¨ng l−îng

dßng n−íc, lμm t¨ng s¶n l−îng ®iÖn n¨ng cña nhμ m¸y thñy ®iÖn lªn møc cùc ®¹i.

Cßn víi ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n, ng−îc l¹i, thùc hiÖn ®iÒu chØnh dßng ch¶y vèn Ýt thay

®æi trë thμnh thay ®æi nhiÒu h¬n, phï hîp víi biÕn ®éng cña biÓu ®å c«ng suÊt t¶i.

Môc tiªu ®iÒu tiÕt lμ lμm gi¶m chi phÝ vËn hμnh tæng cña hÖ hèng xuèng ®Õn møc

cùc tiÓu.

Do cã sù kh¸c nhau c¬ b¶n vÒ ®iÒu tiÕt dμi h¹n vμ ng¾n h¹n nªn ph−¬ng ph¸p tÝnh

to¸n ®iÒu tiÕt còng kh¸c nhau. Trong ch−¬ng nμy chñ yÕu xÐt ph−¬ng ph¸p ®iÒu

tiÕt dμi h¹n víi chu kú 1 n¨m.

4.2. tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt dµi h¹n dßng ch¶y theo ph−¬ng ph¸p

®å thÞ

I. Bµi to¸n

XÐt bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n trong chu kú mét n¨m. Cã thÓ m« t¶ nh− sau:

- Cho tr−íc biÓu ®å thñy v¨n cña dßng s«ng. Thùc chÊt lμ cho chuçi gi¸ trÞ l−u

l−îng n−íc cña n¨m tÝnh to¸n. Tïy theo møc ®é ®Çy ®ñ cña sè liÖu, gi¸ trÞ ®−îc

cho cña l−u l−îng n−íc cã thÓ lμ trÞ sè trung b×nh ngμy, trung b×nh tuÇn, 1/2 th¸ng,

thËm chÝ trung b×nh th¸ng.

- Cho tr−íc dung tÝch h÷u Ých cña hå, cét n−íc cùc ®¹i Hmax, çc ®Æc tÝnh hå

(®−êng cong ®Æc tÝnh thÓ tÝch, ®Æc tÝnh møc n−íc th−îng l−u, h¹ l−u ...).

- Cho trÞ sè l−u l−îng n−íc lín nhÊt cã thÓ lμm viÖc cña çc tua bin QTmax.

Yªu cÇu: x¸c ®Þnh trÞ sè l−u l−îng n−íc vËn hμnh cña NMT§ ë çc kho¶ng thêi

gian trong n¨m, sao cho s¶n l−îng ®iÖn n¨ng tæng cña NMT§ ®¹t trÞ sè cùc ®¹i.

Yªu cÇu trªn chÝnh lμ hμm môc tiªu cña ®iÒu tiÕt dμi h¹n (trong tr−êng hîp xÐt ®éc

lËp hiÖu qu¶ ®iÒu tiÕt cña NMT§). Çc yªu cÇu kh¸c cã thÓ coi lμ giíi h¹n vËn

hμnh : c«ng suÊt vËn hμnh tèi thiÓu cña tæ m¸y (hoÆc l−u l−îng ®¶m b¶o Ýt nhÊt)

theo nhu cÇu hÖ thèng, giíi h¹n møc n−íc cao nhÊt, thÊp nhÊt trong hå, l−îng n−íc

®Ó l¹i trong hå ë cuèi chu kú ®iÒu tiÕt ...).

Còng cÇn nãi thªm vÒ hμm môc tiªu trong bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n dßng ch¶y. §Ó

t×m cùc trÞ hμm môc tiªu lμ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng, nãi chung, ®ßi hái ph¶i m« t¶

hμm vμ sö dông nh÷ng ph−¬ng ph¸p to¸n häc phøc t¹p. §ã lμ v× bμi to¸n chøa

nhiÒu quan hÖ vμ giíi h¹n phi tuyÕn. T−¬ng øng víi çc ®iÒu kiÖn cô thÓ (vÒ çc

®iÒu kiÖn rμng buéc, ph−¬ng ph¸p gi¶i) ng−êi ta sö dông nh÷ng hμm môc tiªu gÇn

®óng t−¬ng ®−¬ng kh¸c nhau. Khi ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®å thÞ, bμi to¸n th−êng

®−îc m« t¶ hμm môc tiªu lμ lμm gi¶m l−îng n−íc x¶ xuèng møc thÊp nhÊt, trong

khi ®¶m b¶o l−u l−îng n−íc vËn hμnh ®ång ®Òu nhÊt cã thÓ ®−îc. Lý thuyÕt vμ çc

tÝnh to¸n cô thÓ cho thÊy kÕt qu¶ ®iÖn n¨ng nhËn ®−îc rÊt gÇn víi gi¸ trÞ cùc ®¹i.

Ngoμi ra, nhμ m¸y cßn ®¶m b¶o ®−îc rμng buéc vÒ yªu cÇu cña hÖ thèng: ph¸t

c«ng suÊt ®Òu ®Æn gi÷a çc mïa.

II. Ph−¬ng ph¸p gi¶i

Ta xÐt ph−¬ng ph¸p ®å thÞ víi viÖc sö dông çc ®−êng cong lòy tÝch. Bμi to¸n ®−îc

thùc hiÖn theo çc b−íc sau:

B−íc 1: Dùa vμo sè liÖu thñy v¨n ®· cho vÏ ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå

(tõ dßng s«ng). Nãi chung çc sè liÖu ®−îc cho d−íi d¹ng b¶ng sè, nªn ®−êng

cong lòy tÝch ®−îc vÏ gÇn ®óng theo ®−êng gÊp khóc vμ lμm tr¬n trªn h×nh (xem

ch−¬ng 2).

B−íc 2: Dùa vμo trÞ sè dung tÝch h÷u Ých hå chøa, vÏ mét ®−êng cong n»m d−íi vμ

çch ®Òu ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå, mét ®o¹n b»ng Vhi. §−êng cong

võa vÏ ®−îc gäi lμ ®−êng cong kiÓm tra. DÔ thÊy r»ng ®−êng cong lòy tÝch n−íc

®iÒu tiÕt qua tua bin cña NMT§ (®ang cÇn vÏ) chØ cã thÓ n»m gi÷a hai ®−êng cong

nãi trªn. §ã lμ v× tÝnh tõ gèc thíi gian ®Õn mét thêi ®iÓm bÊt kú th× tæng l−îng

n−íc ch¶y ra khái hå chØ cã thÓ b»ng hoÆc nhá h¬n tæng l−îng n−íc ch¶y vμo. H¬n

n÷a, kho¶ng c¸ch gi÷a 2 ®−êng cong lòy tÝch chÝnh b»ng l−îng n−íc chªnh lÖch.

Nh− vËy, khi l−îng n−íc chªnh lÖch nhá h¬n hoÆc b»ng Vhi th× ®ã chÝnh lμ l−îng

n−íc gi÷ l¹i trong hå. Lóc ®ã, ®−êng cong lòy tÝch l−u l−îng n−íc ch¶y ra khái hå

(còng chÝnh lμ l−u l−îng n−íc vËn hμnh) n»m bªn trªn ®−êng cong kiÓm tra. NÕu

thÓ tÝch n−íc chªnh lÖch lín h¬n Vhi cã nghÜa lμ hå ph¶i x¶ trμn, khi ®ã ®−êng

cong lòy tÝch n−íc ch¶y ra khái hå (bao gåm l−u l−îng n−íc vËn hμnh vμ l−u l−îng

n−íc x¶) sÏ c¾t vμ ®i xuèng d−íi ®−êng cong kiÓm tra. Kho¶ng c¸ch n»m d−íi biÓu

thÞ thÓ tÝch n−íc x¶.

B−íc 3: vÏ ®−êng cong lòy tÝch l−u l−îng n−íc ®iÒu tiÕt tèi −u tõ ®Çu ®Õn cuèi chu

kú ®iÒu tiÕt (h×nh 4.6).

W

QS

QP

Q'P

Q''P

Vhi

t1 t2 t3 t4 t'5 t5

t"5

t'1

t'2 t'3

t'4

t1 t2 t4 t5 t'1 t3 t'2 t'3 t'4

V

Vhi

H×nh 4.6

0

0

0Q0

QP

QT

Q=0

T

T

§−¬ng cong kiÓm tra

§Ó thuËn lîi cho viÖc tÝnh to¸n, chu kú ®iÒu tiÕt ®−îc chän sao cho thêi ®iÓm ®Çu

(t = 0) vμ thêi ®iÓm cuèi (t = T) trïng víi giai ®o¹n cuèi cña mïa n−íc c¹n (hoÆc

cuèi mïa lò). Trªn h×nh vÏ ®· chän çc thêi ®iÓm nμy t−¬ng øng víi thêi ®iÓm

cuèi cña mïa c¹n. Çch chän nμy cho phÐp ta vÏ ngay ®−îc phÇn ®Çu cña ®−êng

cong lòy tÝch. §ã lμ v× vμo giai ®o¹n cuèi cña mïa mïa n−íc c¹n, ph−¬ng ¸n vËn

hμnh tèi −u cña nhμ m¸y lμ sö dông hÕt n−íc cña hå, nh»m cã thÓ tÝch hå lín nhÊt

tÝch n−íc mïa lò s¾p tíi. Lóc nμy møc n−íc trong hå lμ thÊp nhÊt (b»ng møc n−íc

chÕt), thÓ tÝch n−íc gi÷ l¹i b»ng 0, ®−êng cong lòy tÝch l−u l−îng n−íc vËn hμnh

(ch¶y ra) ph¶i vÏ trïng víi ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå (kho¶ng çch

b»ng 0). Nh− vËy giai ®o¹n nμy l−u l−îng n−íc vËn hμnh còng gi÷ võa ®óng b»ng

l−u l−îng n−íc cña dßng ch¶y. Qu¸ tr×nh vËn hμnh nh− trªn còng chØ cã thÓ kÐo

dμi ®Õn thêi ®iÓm t1, lμ thêi ®iÓm mμ l−u l−îng n−íc trªn s«ng ®· kh¸ lín, ®óng

b»ng QTmax (lμ l−u l−îng n−íc tæng lín nhÊt cã thÓ vËn hμnh qua çc tua bin). Sau

thêi ®iÓm nμy l−u l−îng n−íc trªn s«ng tiÕp tôc t¨ng lªn, çc tua bin cÇn vËn hμnh

víi trÞ sè tèi ®a kh«ng ®æi lμ QTmax. §−êng cong lòy tÝch t−¬ng øng víi giai ®o¹n

nμy cã thÓ vÏ ®−îc trïng víi ®−êng th¼ng tiÕp tuyÕn, tiÕp xóc víi ®−êng cong lòy

tÝch n−íc ch¶y vμo hå t¹i t1 . §é nghiªng cña tiÕp tuyÕn cã thÓ x¸c ®Þnh nhê biÓu

®å tØ lÖ xÝch h×nh tia, t−¬ng øng víi trÞ sè QTmax ®· biÕt (xem h×nh xÏ). Tõ sau t1 l−u

l−îng n−íc trªn s«ng lín h¬n l−u l−îng n−íc vËn hμnh nªn cã mét l−îng n−íc thõa

®−îc tÝch tr÷ l¹i trong hå. ThÓ tÝch n−íc gi÷ l¹i chÝnh b»ng kho¶ng çch gi÷a hai

®−êng cong luy tÝch. Tõ h×nh vÏ cã thÓ thÊy ®−îc ®Õn thêi ®iÓm t2 th× hå ®Çy n−íc

(®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y ra khái hå ch¹m ®Õn ®−êng cong kiÓm tra).

Sau thêi ®iÓm t2 l−u l−îng n−íc trªn s«ng tiÕp tôc lín h¬n l−u l−îng n−íc vËn hμnh

(vÉn ®ang vËn hμnh tèi ®a b»ng QTmax), hå ®· ®Çy n−íc nªn ph¶i x¶ mét l−îng n−íc

thõa qua ®Ëp. ThÓ tÝch n−íc x¶ t−¬ng øng víi diÖn tÝch n»m d−íi ®−êng cong kiÓm

tra (®−îc v¹ch ®en trªn h×nh vÏ). Qu¸ tr×nh x¶ còng chØ cÇn kÐo dμi ®Õn thêi ®iÓm

t3. §ã lμ thêi ®iÓm mμ l−u l−îng n−íc cña s«ng ®· gi¶m ®i, trë l¹i b»ng QTmax (cã

thÓ vËn hμnh hÕt ®−îc). Ph−¬ng ¸n vËn hμnh sau t3 lμ vËn hμnh víi toμn bé l−u

l−îng n−íc ch¶y vμo (b»ng QS) nh»m tiÕp tôc gi÷ cho hå ®Çy n−íc mét thêi gian

sau mïa lò. H¬n n÷a l−u l−îng lóc nμy vÉn kh¸ lín. §−êng cong lòy tÝch cÇn vÏ ë

giai ®o¹n nμy trïng víi ®−êng cong kiÓm tra (v× hå lu«n ®Çy n−íc). ViÖc sö dông

n−íc hå ®−îc b¾t ®Çu tõ thêi ®iÓm t4 kÐo dμi ®Õn t5. §©y lμ mïa n−íc c¹n, ph−¬ng

¸n ®iÒu tiÕt ®−îc chän lμ vËn hμnh víi trÞ sè l−u l−îng n−íc kh«ng ®æi, x¸c ®Þnh

theo ®é nghiªng cña ®−êng th¼ng tiÕp tuyÕn, tiÕp xóc phÝa trªn víi ®−êng cong

kiÓm tra t¹i t4 vμ tiÕp xu¸c phÝa d−íi víi ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå t¹i

t5. Trªn h×nh vÏ cña biÓu ®å tØ lÖ xÝch h×nh tia ta x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè nμy lμ QP. Sau

thêi ®iÓm t5 hå hÕt n−íc (®−êng cong ®iÒu tiÕt ch¹m ®Õn ®−êng cong kiÓm tra),

®ång thêi còng lμ giai ®o¹n cuèi cña mïa n−íc c¹n (gièng nh− tr¹ng th¸i tai t = 0)

nªn ph−¬ng ¸n ®iÒu tiÕt ®−îc thùc hiÖn lÆp l¹i nh− ë giai ®o¹n ®Çu.

§−êng cong lòy tÝch ®iÒu tiÕt võa vÏ chÝnh lμ ph−¬ng ¸n vËn hμnh tèi −u cña

NMT§ (theo nghÜa ®· nªu). Mäi ph−¬ng ¸n vËn hμnh kh¸c ®Òu hoÆc lμ lμm cho

l−îng n−íc x¶ t¨ng lªn, hoÆc lμm cho c«ng suÊt ph¸t kh«ng cßn ®ång ®Òu. H·y xÐt

thªm vÒ kho¶ng thêi gian tõ t4 ®Õn t5 . NÕu cho vËn hμnh víi l−u l−îng n−íc Q'P >

QP (®−êng cong lòy tÝch ®iÒu tiÕt sÏ ph¶i n»m cao h¬n) th× tõ h×nh vÏ thÊy r»ng ®Õn

thêi ®iÓm t'5 hå ®· hÕt n−íc. Thêi ®iÓm t'5 míi ®ang ë gi÷a mïa lò, do ®ã nhμ m¸y

sÏ ph¶i vËn hμnh víi c«ng suÊt rÊt nhá, t−¬ng øng víi l−u l−îng n−íc cña mïa c¹n.

Ng−îc l¹i nÕu cho nhμ m¸y vËn hμnh víi Q"P < QP (®−êng ®iÒu tiÕt sÏ n»m thÊp

h¬n) th× còng tõ h×nh vÏ thÊy r»ng, hå kh«ng lóc nμo hÕt n−íc suèt trong mïa c¹n.

H¬n n÷a ®Õn thêi ®iÓm t"5 t× hå l¹i ®Çy n−íc mat t"5 míi chØ lμ cuèi mïa c¹n nªn

nhμ m¸y sÏ ph¶i x¶ mét l−îng n−íc rÊt lín vμo mïa lò tiÕp sau. Râ rμng vËn hμnh

víi l−u l−îng n−íc QP ®· x¸c ®inhlμ hîp lý. Còng cã thÓ xÐt t−¬ng tù cho c¸c

kho¶ng thêi gian kh¸c.

Sau khi cã ®−êng cong lü tÝch ®iÒu tiÕt tèi −u, ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc mäi th«ng sè

vËn hμnh kh¸c cña nhμ m¸y ë mäi kho¶ng thêi gian trong n¨m : trÞ sè l−u l−îng

n−íc vËn hμnh, thÓ tÝch n−íc trong hå, møc n−íc th−îng l−u, møc n−íc h¹ l−u, cét

n−íc cña nhμ m¸y tõ ®ã tÝnh ®−îc c«ng suÊt vËn hμnh cña NMT§ vμ s¶n l−¬ng

®iÖn n¨ng c¶ n¨m. H×nh 4.7. minh häa kÕt qu¶ tÝnh to¸n mét sè ®¹i l−îng ®· nªu.

Cã thÓ thùc hiÖn theo thø tù sau.

- Theo ®−êng cong ®iÒu tiÕt x¸c ®Þnh trÞ sè l−u l−îng n−íc vËn hμnh qua tua bin

NMT§ ë tõng kho¶ng thêi gian. KÕt qu¶ t−¬ng øng víi b¶ng sau:

t1 t2 t4 t5 t'1 t3 t'2 t'3 t'4

Q

T

QTmax QT(t)

QS

t

t1 t2 t4 t5 t'1 t3 t'2 t'3 t'4

Zhl

T

t

Zhl(t)

t1 t2 t4 t5 t'1 t3 t'2 t'3 t'4

Zdbt

TZch

Z

t

t1 t2 t4 t5 t'1 t3 t'2 t'3 t'4

V

Vhi

T t

t1 t2 t4 t5 t'1 t3 t'2 t'3 t'4

PT§

T t

H×nh 4.7

Thêi gian 0 - t1 t1 - t2 t2-t3 t3-t4 t4-t5 t5-T

QT(t) QS QTmax QTmax QS QP QS

Qx(t) 0 0 Qs- QTmax 0 0 0

- X¸c ®Þnh biÕn thiªn thÓ tÝch n−íc trong hå (dùa vμo kho¶ng çch gi÷a ®−êng

cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå vμ ®−êng cong l−u l−îng n−íc ®iÒu tiÕt).

- BiÕt thÓ tÝch n−íc trong hå cã thÓ tÝnh ®−îc møc n−íc th−îng l−u theo ®−êng

cong ®Æc tÝnh thÓ tÝch hå.

- BiÕt trÞ sè l−u l−îng n−íc vËn hμnh QT vμ l−u l−îng n−íc x¶ Qx x¸c ®Þnh møc

n−íc h¹ l−u theo ®−êng cong ®Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u.

- TÝnh cét n−íc cña NMT§:

)()()( TxThl QHQQZQZH Δ−+−=

- X¸c ®Þnh c«ng suÊt cña NMT§:

PT§ = 9,81ηHQT .

- TÝnh s¶n l−îng ®iÖn n¨ng c¶ n¨m cña NMT§:

iit

TDTD ttPEi

Δ=∑ )(

III. Çc tr−êng hîp riªng

1. Tr−êng hîp hå cã dung tÝch lín

Tr−êng hîp hå cã dung tÝch t−¬ng ®èi lín, khi tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt tèi −u l−u l−îng

n−íc x¶ cã thÓ b»ng 0. Trong tr−êng hîp nμy viÖc tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt cßn cã thÓ

thùc hiÖn theo çch ®¬n gi¶n h¬n. Sau khi vÏ ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo

hå vμ ®−êng cong kiÓm tra cã thÓ x©y dùng ®−êng cong lòy tÝch ®iÒu tiÕt b»ng

çch vÏ liªn tiÕp çc ®o¹n th¼ng tiÕp tuyÕn, tiÕp xóc phÝa trªn víi ®−êng cong kiÓm

tra vμ tiÕp xóc phÝa d−íi víi ®−êng cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå. PhÇn cßn l¹i

cña ®−êng cong ®−îc vÏ men theo çc ®−êng cong nãi trªn. Ph−¬ng ph¸p nμy cßn

®−îc gäi lμ ph−¬ng ph¸p "sîi chØ c¨ng".

Th«ng th−êng víi mäi tr−êng hîp, ng−êi ta ¸p dông thö ®Çu tiªn ph−¬ng ph¸p sîi

chØ c¨ng. Sau ®ã kiÓm tra riªng cho mïa lò b»ng çch vÏ tia tiÕp tuyÕn víi ®−êng

cong lòy tÝch n−íc ch¶y vμo hå. NÕu tiÕp tuyÕn dèc h¬n ®−êng sîi chØ c¨ng th×

ph−¬ng ph¸p sîi chØ c¨ng th¶o m·n, lÊy lμm kÕt qu¶ tÝnh to¸n. Trong tr−êng hîp

ng−îc l¹i, sö dông tia tiÕp tuyÕn thay cho sîi chØ c¨ng vμ hiÖu chØnh l¹i ®−êng

cong lòy tÝch ®iÒu tiÕt (theo tr−êng hîp cã x¶).

2. Tr−êng hîp cã nhiÒu nhµ m¸y thñy ®iÖn x©y dùng nèi tiÕp trªn cïng mét

dßng s«ng

Khi cã nhiÒu NMT§ x©y dùng nèi tiÕp trªn cïng mét dßng s«ng th× thùc hiÖn ®iÒu

tiÕt ë mét nhμ m¸y cã thÓ cã ¶nh h−ëng ®Õn çc nhμ m¸y ®iÖn cßn l¹i. Th«ng

th−ëng chØ viÖc ®iÒu tiÕt ë çc NMT§ phÝa trªn cã ¶nh h−ëng ®Õn çc NMT§ phÝa

d−íi. ¶nh h−ëng ng−îc l¹i khi çc NMT§ ë rÊt gÇn nhau, møc n−íc h¹ l−u cña

NMT§ phÝa trªn bÞ ¶nh h−ëng bëi møc n−íc ®iÒu tiÕt phÝa d−íi.

TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt trong tr−îng hîp nμy cÇn ®−îc thùc hiÖn teo thø tù: NMT§ phÝa

trªn tr−íc, phÝa d−íi sau. L−u l−îng n−íc ch¶y vμo hå tÝnh to¸n cho NMT§ phÝa

d−íi ®−îc lÊy b»ng l−u l−¬ng dßng ch¶y tù nhiªn (khi ch−a cã sù ®iÒu tiÕt nμo) trõ

®i tæng thÓ tÝch çc l−îng n−íc bÞ gi÷ l¹i ë çc hå phÝa trªn, tÝnh trong mét ®¬n vÞ

W

t

H×nh 4.7. Ph−¬ng ph¸p sîi chØ c¨ng

QS

QTmax

QT Vhi

§−¬ng cong kiÓm tra

0

thêi gian vμ t¹i cïng mét thêi ®iÓm. Trong thùc hμnh, viÖc trõ nμy dÔ dμng thùc

hiÖn ®−îc theo c¸c ®−êng cong lòy tÝch.

Stt QQ =1

12 VQQ Stt Δ−=

213 VVQQ Stt Δ−Δ−=T§1

T§2

H×nh 4.8

W

§−êng cong kiÓm tra

Qtt1=Qs

Qtt2=Qs-ΔV1

ΔV1

ΔV1

ΔV2


t

t

QT1

QT2

QS

W

H×nh 4.8 minh häa kÕt qu¶ thùc hiÖn tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt cho 2 nhμ m¸y thñy ®iÖn

kiÓu ®Ëp x©y dùng nèi tiÕp trªn mét dßng s«ng. §iÒu tiÕt ë NMT§ thø 2 (phÝa

d−íi) ®−îc gi¶ thiÕt tháa m·n ph−¬ng ph¸p sîi chØ c¨ng.

Cã thÓ nhËn thÊy r»ng, khi thùc hiÖn ®iÒu tiÕt ®ång thêi c¸c NMT§ x©y dùng nèi

tiÕp trªn mét dßng s«ng, hiÖu qu¶ lu«n lu«n ®−îc t¨ng thªm so víi khi chØ cã mét

nhμ m¸y. Nhμ m¸y cμng n»m phÝa d−íi th× hiÖu qu¶ "céng thªm" cμng cao. §ã lμ

v× sau mçi ®iÒu chØnh ë NMT§ phÝa trªn dßng ch¶y l¹i ®ång ®Òu h¬n. L−îng n−íc

x¶ ë NMT§ phÝa d−íi gi¶m ®−îc, cét n−íc còng d©ng cao vμ ®ång ®Òu nªn ®iÖn

n¨ng thu ®−îc lín.

IV. TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m

Khi dung tÝch hå lín cã thÓ tËn dông ®Ó ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m. Ph−¬ng ph¸p ®å thÞ

gi¶i bμi to¸n ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m hoμn toμn t−¬ng tù nh− ®iÒu tiÕt n¨m. V× hå lín

ng−êi ta th−êng ¸p dông ban ®Çu theo ph−¬ng ph¸p sîi chØ c¨ng. NÕu trong mïa lò

nμo ®ã, theo ph−¬ng ph¸p sîi chØ c¨ng nhËn ®−îc gi¸ trÞ QT > QTmax th× còng ph¶i

hiÖu chØnh l¹i v× cã x¶ trμn. Trªn h×nh 4.9 minh häa ®−êng cong ®iÒu tiÕt ®iÒu tiÕt

nhiÒu n¨m khi hå cã dung tÝch h¹n chÕ, t−¬ng øng víi sè liÖu cña h×nh 4.5.

n¨m

t

1 2 3 4 5 6 7

W m3

Vhi san b»ng dßng ch¶y nhiÒu n¨m

§−êng Qtb nhiÒu n¨m

QS

H×nh 4.5


Vhi

QT x¶

Ngoμi çc tÝnh to¸n theo ®Æc tr−ng thêi gian (sö dông chuçi sè liÖu l−u l−îng n−íc

thèng kª theo lÞch thêi gian), víi ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m ng−êi ta cßn thùc hiÖn tÝnh

to¸n theo ®Æc tr−ng x¸c suÊt. Mét trong çc bμi to¸n thuéc lo¹i nμy lμ x©y dùng

quan hÖ gi÷a x¸c suÊt ®¶m b¶o n−íc p cho l−îng n−íc sö dông Wp víi dung tÝch

h÷u Ých cña hå Vhi. Çc ®¹i l−îng th−êng ®−îc tÝnh trong hÖ ®¬n vÞ t−¬ng ®èi:

00

;WW

WW

hip == βα

Trong ®ã: W0 - lμ l−îng n−íc trung b×nh nhiÒu n¨m, ®−îc lÊy lμm l−îng c¬ b¶n

tÝnh to¸n thÓ tÝch n−íc.

Quan hÖ gi÷a çc ®¹i l−îng trªn ®−îc x©y dùng cho dßng s«ng cô thÓ, ®· biÕt tr−íc

çc ®Æc tr−ng dßng ch¶y nh− ®−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc (còng tÝnh trong

hÖ ®¬n vÞ t−¬ng ®èi), ®é æn ®Þnh dßng Cv, ®é kh«ng ®èi xøng Cs . Khi ®ã, nÕu cho

tr−íc 2 trong 3 ®¹i l−îng (α, β, p) sÏ x¸c ®Þnh ®−îc ngay ®¹i l−îng thø 3. VÝ dô

cho tr−íc thÓ tÝch h÷u Ých cña hå β, x¸c xuÊt ®¶m b¶o n−íc p, tõ ®−êng cong quan

hÖ: ),( pf αβ =

cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc l−îng n−íc ®¶m b¶o (tÇn suÊt p) lμ α, víi trÞ sè : Wp = αW0.

Ng−êi ta còng x©y dùng quan hÖ tæng hîp h¬n, xÐt ®Õn c¶ sù thay ®æi cña hÖ sè Cv

( vμ coi Cs = 2Cv) x©y dùng ®−êng cong quan hÖ d¹ng:

),,( pCf vαβ = .

HÖ sè α th−êng ®−îc chän x©y dùng tõ 0,2 ®Õn 0,9 cßn p trong pham vi tõ 75%

®Õn 97%. §−êng cong sau khi x©y dùng ®−îc cã thÓ dïng vμo nhiÒu môc ®Ých tÝnh

to¸n kh¸c nhau xÐt ®Õn çc ®Æc tr−ng x¸c suÊt cña dßng ch¶y.

4.3. BiÓu ®å ®iÒu phèi hå chøa

Nh− ®· biÕt (trong ch−¬ng 2), çc ®Æc tr−ng thñy v¨n ®−a ra vμ sö dông cho çc

tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt dßng ch¶y ®Òu dùa vμo chuçi çc sè liÖu thèng kª qu¸ khø. Çc

®Æc tr−ng nμy nãi chung chØ cã ý nghÜa trung b×nh x¸c xuÊt, bëi dßng ch¶y cã ®Æc

tÝnh ngÉu nhiªn. Trong vËn hμnh NMT§ th−êng kh«ng cã ®−îc çc dù b¸o dμi h¹n

tin cËy nªn cã thÓ dÉn ®Õn nh÷ng sai kh¸c ®¸ng kÓ, ¶nh h−ëng ®Õn hiÖu qu¶ khai

th¸c thñy n¨ng vμ ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn cho hÖ thèng. §Ó xö lý çc t×nh huèng

sai lÖch ng−êi ta nghiªn cøu çc quy t¾c vËn hμnh hå chøa theo tr¹ng th¸i hiÖn thùc

cña hå. Mét trong nh÷ng quy t¾c vËn hμnh nh− vËy ®−îc thÓ hiÖn d−íi d¹ng biÓu

®å gäi lμ biÓu ®å ®iÒu phèi n−íc cña hå chøa. BiÓu ®å gióp cho ng−êi vËn hμnh

chñ ®éng trong mäi t×nh huèng, xö lý ®óng, kh¾c phôc ®−îc nh÷ng biÕn ®éng bÊt

th−êng cña dßng ch¶y còng nh− nh÷ng yªu cÇu ®ét xuÊt vÒ nhu cÇu n−íc vμ nhu

cÇu n¨ng l−îng.

Trôc hoμnh cña biÓu ®å ®iÒu phèi biÓu thÞ thêi gian trong n¨m (theo lÞch), trôc

tung biÓu thÞ thÓ tÝch n−íc hoÆc møc n−íc trong hå.

Víi çc ®−êng cong giíi h¹n x©y dùng ®−îc, biÓu ®å ®iÒu phèi chia ra thμnh çc

vïng sau (h×nh 4.6):

I- Vïng chèng x¶ thõa (vËn hμnh víi c«ng suÊt tèi ®a);

II- Vïng vËn hμnh b×nh th−êng (ph¸t c«ng suÊt n©ng cao trªn møc ®¶m b¶o theo

®iÒu tiÕt tèi −u);

III- Vïng ph¸t theo c«ng suÊt ®¶m b¶o;

1

2

3

4

5

Z m

t

H×nh 4.6. BiÓu ®å ®iÒu phèi

5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 th¸ng

I

II

III

IV

I

IV- Vïng cung cÊp ®iÖn h¹n chÕ (gi¶m thÊp xuèng d−íi c«ng suÊt ®¶m b¶o).

§Ó ph©n chia çc vïng trªn, cÇn x©y dùng çc ®−êng ®ång møc sö dông l−u l−îng

n−íc (hay cïng c«ng suÊt ph¸t trung b×nh ngay ®ªm) cña NMT§.

§−êng giíi h¹n quan träng nhÊt lμ ®−êng ®ång møc ph¸t c«ng suÊt ®¶m b¶o

(®−êng 2 trªn h×nh 4.6). Møc n−íc ë d−íi ®−êng nμy kh«ng cho phÐp NMT§ ph¸t

lªn trªn c«ng suÊt ®¶m b¶o tÝnh to¸n, nh»m duy tr× ph¸t c«ng suÊt ®−îc æn ®Þnh l©u

dμi (kh«ng bÞ thiÕu n−íc). C«ng suÊt ®¶m b¶o tÝnh to¸n lμ c«ng suÊt ph¸t thÊp

nh−ng cã ®é tin cËy cao (víi tÇn xuÊt ®¶m b¶o n−íc 90%) cã xÐt ®Õn kh¶ n¨ng

®iÒu tiÕt tèi −u dßng ch¶y (cña n¨m n−íc ®iÓn h×nh tÝnh to¸n). C«ng suÊt nμy, gi¶

thiÕt ®· tÝnh ®−îc vμ t−¬ng øng víi l−u l−îng n−íc ®¶m b¶o Qp. §Ó x©y dùng

®−êng giíi h¹n nãi trªn cÇn dùa vμo sè liÖu dßng ch¶y cña çc n¨m cã l−îng n−íc

gÇn víi l−îng n−íc cña n¨m tÝnh to¸n (ký hiÖu lμ Wp). Sè liÖu dßng ch¶y cña n¨m

thø i, ®−îc quy chuÈn b»ng çch nh©n víi tØ sè Wp/Wi (Wi lμ l−îng n−íc cña n¨m

thø i ®· lùa chän). Nöa ®−êng cong phÝa mïa c¹n ®−îc x©y dùng b»ng çch gi¶i

bμi to¸n ®iÒu tiÕt ng−îc (tõ cuèi mïa c¹n) víi gi¶ thiÕt cuèi mïa c¹n hå hÕt n−íc

(ë møc n−íc chÕt) vμ l−u l−îng n−íc sö dông gi÷ kh«ng thay ®æi b»ng Qp. Nöa

®−êng cong t−¬ng øng víi mïa lò còng ®−îc thùc hiÖn t−¬ng tù nh−ng xuÊt ph¸t tõ

cuèi mïa lò, víi møc n−íc d©ng b×nh th−êng (®−êng 1 trªn h×nh vÏ). KÕt qu¶ sÏ

nhËn ®−îc çc ®−êng cong kh¸c nhau (cho mçi n¨m). VÏ ®−êng bao phÝa trªn çc

®−êng cong nμy, ta ®−îc ®−êng cong giíi h¹n 2 cÇn vÏ.

GÆp nh÷ng n¨m ®Æc biÖt Ýt n−íc (t−¬ng øng víi tÇn suÊt trªn 90%) cÇn vËn hμnh

víi l−u l−îng n−íc h¹n chÕ ®Ó kh«ng ph¶i gi¶m ®ét biÕn kh¶ n¨ng cung cÊp ®iÖn

cña NMT§. Th−êng tÝnh víi kh¶ n¨ng vËn hμnh b»ng 0,8Qp. §Ó x©y dùng ®−êng

cong giíi h¹n trong tr−êng hîp nμy cÇn chän ra çc n¨m Ýt n−íc ®Æc biÖt trong

chuçi thèng kª. Quy ®æi l−u l−îng n−íc mçi n¨m vÒ n¨m tÝnh to¸n vμ thùc hiÖn

tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt ng−îc tõ cuèi mïa c¹n, gi÷ l−u l−îng n−íc kh«ng ®æi b»ng

0,8Qp. KÕt qu¶ nhËn ®−îc ®−êng cong 3 nh− trªn h×nh vÏ (lμ ®−êng bao phÝa trªn

cña çc ®−êng cong ®· tÝnh to¸n). §«i khi ng−êi ta cßn x©y dùng thªm ®−êng giíi

h¹n øng víi l−u l−îng b»ng 0,6Qp ®Ó ¸p dông cho nh÷ng n¨m qu¸ Ýt n−íc. Çch

x©y dùng còng t−¬ng tù. Møc n−íc hå xuèng d−íi ®−êng cong nμy cÇn gi¶m c«ng

suÊt chØ cßn 60% so víi c«ng suÊt ®¶m b¶o (®−êng 4).

§−êng cong ph©n chia ra vïng vËn hμnh chèng x¶ thõa n»m bªn trªn vïng ph¸t

c«ng suÊt n©ng cao. Khi møc n−íc n»m trªn ®−êng giíi h¹n nμy (trong vïng chèng

x¶ thõa) cÇn cho nhμ m¸y vËn hμnh víi l−u l−îng n−íc tèi ®a QTmax. §©y lμ vïng,

theo tÝnh to¸n, nÕu kh«ng vËn hμnh tèi ®a ch¾c ch¾n ph¶i x¶ thõa. §−êng cong

®−îc x©y dùng dùa vμo sè liÖu çc n¨m n−íc to (tÇn suÊt d−íi 10%). Sè liÖu ®−îc

quy ®æi vÒ n¨m cã tÇn suÊt (1-p), nghÜa lμ nh©n víi tØ sè W(1-p)/Wi. §−êng giíi h¹n

trong tr−êng hîp nμy t−¬ng øng víi ®−êng bao phÝa d−íi cña çc ®−êng cong tÝnh

to¸n. §−êng cong x©y dùng ®−îc th−êng chØ tån t¹i trong mïa c¹n vμ ®Çu mïa lò

(®−êng 4 trªn h×nh 4.6), bëi trong mïa lò c«ng suÊt th−êng ph¶i ph¸t n©ng cao ®Õn

tèi ®a míi ®¶m b¶o tèi −u (®Ó l−îng n−íc x¶ Ýt nhÊt). Vïng ph¸t n©ng cao vμ vïng

chèng x¶ thõa trong mïa lò trïng nhau. H¬n n÷a, cuèi mïa lò cßn cã thÓ cã c¶

kho¶ng thêi gian ph¶i x¶ thõa b¾t buéc, kh«ng thÓ vËn hμnh chèng x¶ thõa.

BiÓu ®å x©y dùng ®−îc nh− trªn míi chØ lμ c¬ së cho biÓu ®å ®iÒu phèi. Trong thùc

tÕ ®Ó ¸p dông thμnh quy tr×nh vËn hμnh ng−êi ta cßn xem xÐt thªm lêi gi¶i tèi −u

cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt çc n¨m (qu¸ khø) ®Ó hiÖu chØnh çc ®−êng cong, còng nh−

hiÖu chØnh theo kinh nghiÖm vËn hμnh l©u n¨m cho biÓu ®å ®iÒu phèi. Lý do cã thÓ

hiÖu chØnh çc ®−êng cong giíi h¹n lμ v× cã nh÷ng phÇn ranh giíi kh«ng ch¾c ch¾n

(gi÷a ®−êng bao phÝa trªn vμ phÝa d−íi çc ®−êng cong). Ngoμi ra xuÊt ph¸t tõ ®Æc

®iÓm hÖ thèng c«ng suÊt yªu cÇu ®¶m b¶o cã thÓ kh¸c nhau. Môc ®Ých cuèi cïng

cña viÖc hiÖu chØnh lμ gi÷ cho c«ng suÊt vËn hμnh æn ®Þnh (Ýt bÞ ph¸ vì xuèng d−íi

c«ng xuÊt yªu cÇu) vμ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng thu ®−îc tèi ®a.

DÔ nhËn thÊy r»ng, nÕu tu©n thñ biÓu ®å ®iÒu phèi th× chØ tån t¹i vïng t−¬ng ®èi

hÑp gi÷a ®−êng 2 vμ ®−êng 5 (vïng ph¸t n©ng cao) cÇn x¸c ®Þnh c«ng suÊt ph¸t cô

thÓ theo tÝnh to¸n tèi −u còng nh− çc yªu cÇu kh¸c cña hÖ thèng.

4.4. TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt dµi h¹n theo çc ph−¬ng ph¸p sè

I. Bµi to¸n

§Ó tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n dßng ch¶y theo çc ph−¬ng ph¸p sè ng−êi ta th−êng

m« t¶ bμi to¸n d−íi d¹ng m« h×nh ®iÒu khiÓn tèi −u.

1. Hµm môc tiªu (cùc ®¹i hãa s¶n l−îng ®iÖn n¨ng trong chu kú tÝnh to¸n):

∫ ⇒=T

TD MaxdttPE0

)( (1)

BiÓu thøc cña PT§ trong hμm môc tiªu cã d¹ng:

PT§ = 9,81.η.H.Q = 9,81.η.(Z - Zhl - ΔH).Q

Tïy theo møc ®é chÝnh x¸c, hiÖu suÊt η, møc n−íc h¹ l−u Zhl vμ tæn thÊt cét n−íc

ΔH cÇn ®−îc m« t¶ theo çc hμm quan hÖ víi l−u l−îng n−íc (trong rμng buéc).

2. Çc rµng buéc

a- Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc cña hå (theo 3.7):

tlrxs QQQQQdtdZZF −−−−=)( (2)

b- Çc ®−êng cong quan hÖ:

+ §Æc tÝnh diÖn tÝch mÆt hå: F = φ(Z) ;

+ §Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u: Zhl = ψ(Q+Qx) ;

+ §Æc tÝnh tæn thÊt cét n−íc: ΔH = ξ(Q)

+ §Æc tÝnh hiÖu suÊt : η = χ(Q,H)

c- Çc giíi h¹n vËn hμnh:

+ Møc n−íc th−îng l−u: Zmin(t) ≤ Z(t) ≤ Zmax(t) ; (3)

Møc n−íc cùc ®¹i phô thuéc nhiÒu vμo yªu cÇu ®iÒu tiÕt lò, cßn møc n−íc cùc tiÓu

th−êng phô thuéc çc nhu cÇu vÒ lîi Ých tæng hîp nguån n−íc. Tr−êng hîp riªng

Zmin(t) = Zch, Zmax(t) = Zdbt ;

+ L−u l−îng vËn hμnh: Qmin ≤ Q(t) ≤ QTmax .

Giíi h¹n tèi thiÓu Qmin th−êng phô thuéc yªu cÇu ®¶m b¶o møc n−íc h¹ l−u, QTmax

t−¬ng øng víi chÕ ®é ph¸t cùc ®¹i c«ng suÊt cña çc tæ m¸y.

+ Giíi h¹n c«ng suÊt ph¸t: PT§min(t) ≤ PT§(t) ≤ PT§max(t) .

Giíi h¹n tèi thiÓu cña c«ng suÊt ph¸t th−êng ®−îc ®Æt ra theo yªu cÇu hÖ thèng,

cßn giíi h¹n tèi ®a theo c«ng suÊt kh¶ ph¸t cña çc tæ m¸y. Víi çc tua bin kiÓu

Francis vμ Kaplan ng−êi ta th−êng sö dông quan hÖ gÇn ®óng cho giíi h¹n c«ng

suÊt kh¶ ph¸t:

⎩⎨⎧

<<+≥

=TK

TKTKTD HHHkhibaH

HHkhiPtP

min

maxmax )(

Trong ®ã: Pmax TK lμ c«ng suÊt ®Þnh møc ph¸t theo cét n−íc thiÕt kÕ HTK .

a , b - lμ nh÷ng hÖ sè tÝnh theo ®−êng cong giíi h¹n vËn hμnh tua bin.

+ Giíi h¹n ®iÖn n¨ng cung cÊp :

Emin ti ≤ ΔEti ≤ Emax ti (4)

ë ®©y, çc l−îng ®iÖn n¨ng cung cÊp ®−îc tÝnh cho nh÷ng kho¶ng thêi gian x¸c

®Þnh (ngμy, tuÇn hoÆc th¸ng). §©y lμ giíi h¹n rÊt quan träng phô thuéc vμo yªu cÇu

huy ®éng c«ng suÊt cña hÖ thèng, ®Æc biÖt lμ trÞ sè Emin trong çc th¸ng mïa kh«.

TrÞ sè Emin kh«ng thÓ yªu cÇu lín h¬n ®iÖn n¨ng ®¶m b¶o cña NMT§, nh−ng cã

thÓ chÊp nhËn trÞ sè nhá h¬n nÕu hÖ thèng cã dù phßng lín. Khi ®ã hiÖu qu¶ kinh

tÕ ®iÒu tiÕt sÏ cao h¬n.

Khi ®iÒu tiÕt phèi hîp çc NMT§ trªn çc bËc thang dßng s«ng (x©y dùng nèi

tiÕp) hoÆc cã nhiÒu NMT§ trong hÖ thèng, m« h×nh vÉn cã d¹ng t−¬ng tù. Sù kh¸c

nhau chñ yÕu lμ m« t¶ hμm môc tiªu (theo ®iÖn n¨ng tæng) vμ çc quan hÖ l−u

l−îng cña çc NMT§ x©y dùng nèi tiÕp (nh− trong ph−¬ng ph¸p ®å thÞ).

Còng cÇn nãi thªm lμ, çch m« t¶ bμi to¸n nh− trªn nh»m thÓ hiÖn tr−êng hîp

chung nhÊt. Thùc tÕ, phô thuéc vμo ®Æc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p gi¶i, ng−êi ta cã thÓ

thay ®æi m« h×nh bμi to¸n. Phæ biÕn nhÊt lμ çch chia kho¶ng thêi gian tÝnh to¸n

(coi çc th«ng sè vËn hμnh kh«ng ®æi trong tõng kho¶ng thêi gian). Khi ®ã hμm

môc tiªu (1) ®−îc ®−a vÒ d¹ng:

MaxttPEN

iiiTD ⇒ΔΔ=∑

=1)( (5)

Trong ®ã, Δti cã thÓ chän lμ çc th¸ng trong n¨m (hoÆc ng¾n h¬n). Thêi ®iÓm cuèi

mçi kho¶ng chia th−êng ®−îc ®¸nh sè thø tù trïng víi sè thø tù cña kho¶ng.

Trong tr−êng hîp nμy rμng buéc c©n b»ng n−íc ®−îc sö dông trªn c¬ së (3.6) vμ

®−a vÒ d¹ng:

itlirixiisii tQQQQQV Δ−−−−=Δ )( (6)

Çc trÞ sè l−u l−îng n−íc trong ph−¬ng tr×nh ®−îc hiÓu lμ trÞ sè trung b×nh trong

kho¶ng Δti. ThÓ tÝch n−íc ΔVi tÝch l¹i trong hå b»ng hiÖu thÓ tÝch n−íc hå t¹i thêi

®iÓm ti (cuèi kho¶ng Δti) vμ thêi ®iÓm ti-1:

1−−=Δ iii VVV (7)

Víi ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc d¹ng (6) vμ (7) th× sö dông ®Æc tÝnh thÓ tÝch hå sÏ

thuËn lîi h¬n ®Æc tÝnh diÖn tÝch. Cã thÓ tÝnh ®−îc thÓ tÝch n−íc hå t¹i thêi ®iÓm ®Çu

vμ cuèi kho¶ng xÐt theo çc møc n−íc th−îng l−u:

)(

)(11 −− =

=ii

ii

ZfVZfV

(8)

II. Çc ph−¬ng ph¸p g¶i

1. Ph−¬ng ph¸p quy ho¹ch ®éng rêi r¹c

Bμi to¸n ®−îc m« t¶ theo (5), (6), (7) vμ (8). Çc rμng buéc kh¸c gièng nh− trong

tr−êng hîp chung.

§Ó thÊy râ ý nghÜa cña ph−¬ng ph¸p ta minh häa thuËt to¸n theo s¬ ®å h×nh häc.

Gi¶ thiÕt chu kú tÝnh to¸n T ®−îc chia ra lμm N kho¶ng (t¹i çc ®iÓm chia t0 =0, t1,

t2, ..., TN=T). Sè thø tù kho¶ng ®−îc lÊy trïng víi ®iÓm chia cuèi kho¶ng. Møc

n−íc hå ®−îc rêi r¹c hãa thμnh M møc t¹i çc gi¸ trÞ Z1 = Zch, Z2, Z3, ..., ZM = Zdbt.

H×nh 4.7. Minh häa ph−¬ng ph¸p QH§

A

B

C

D E

F

G

ZR

ZS

Z1

Z2

ZM

0 T

t

t1 t2 tN-2 tN-1 ti-1 ti

Z

§Ó ®¬n gi¶n ta gi¶ thiÕt chØ xÐt rμng buéc giíi h¹n (3). Theo lý thuyÕt ®iÒu khiÓn

tèi −u, ta chØ cÇn x¸c ®Þnh quü ®¹o cho mét biÕn ®éc lËp nμo ®ã (gäi lμ biÕn ®iÒu

khiÓn). Sau khi cã quü ®¹o tèi −u cho biÕn ®iÒu khiÓn cã thÓ t×m ®−îc mäi biÕn

kh¸c (tèi −u) d−a trªn çc quan hÖ vμ rμng buéc.

NÕu chän biÕn ®iÒu khiÓn lμ møc n−íc th−îng l−u trong hå th× bμi to¸n cã thÓ m«

t¶ thμnh viÖc t×m mét quü ®¹o møc n−íc trªn mÆt ph¼ng (Z,t) sao cho nÕu NMT§

vËn hμnh theo møc n−íc nμy th× s¶n l−îng ®iÖn n¨ng c¶ n¨m ®¹t cùc ®¹i (quü ®¹o

tèi −u). Víi çc gi¸ trÞ ®−îc rêi r¹c hãa nh− trªn (cña thêi gian vμ møc n−íc) sÏ tån

t¹i mét sè l−îng h÷u h¹n nh−ng rÊt lín çc quü ®¹o cã thÓ vËn hμnh (®i qua çc

®iÓm nót cña s¬ ®å l−íi) tõ ®Çu ®Õn cuèi qu¸ tr×nh. NÕu nÕu liÖt kª lùa chän mäi

ph−¬ng ¸n sÏ ®ßi hái mét khèi l−îng tÝnh to¸n qu¸ lín. ThuËt to¸n quy ho¹ch ®éng

(QH§) rêi r¹c cho phÐp gi¶m bít ®¸ng kÓ sè ph−¬ng ¸n cÇn xÐt trong çc ph−¬ng

¸n kÓ trªn.

Tr−íc hÕt ta còng chÊp nhËn gi¶ thiÕt thêi ®iÓm ®Çu vμ cuèi qu¸ tr×nh tÝnh to¸n lμ

cuèi cña mïa n−íc c¹n, víi møc n−íc trong hå ®−îc gi÷ thÊp nhÊt. Khi ®ã ®iÓm

®Çu vμ cuèi cña quü ®¹o tèi −u ®· hoμn toμn x¸c ®Þnh (®iÓm O vμ T trªn trôc

hoμnh).

Theo thuËt to¸n QH§ cña Belman quü ®¹o tèi −u cÇn ®−îc x¸c ®Þnh ng−îc tõ cuèi

qu¸ tr×nh vÒ phÝa ®Çu. §ã lμ v× theo nguyªn lý tèi −u "phÇn cuèi cña mét quü ®¹o

tèi −u còng lμ mét quü ®¹o tèi −u". NÕu t×m ®−îc phÇn cuèi cña quü ®¹o tèi −u th×

®ã lμ phÇn tèi −u ch¾c ch¾n.

I II t

tèi −u trong I

kh«ng tèi −u

tèi −u trong II

tèi −u c¶ qu¸ tr×nh

Trë l¹i bμi to¸n, ta xÐt tõ thêi ®iÓm tN-2 ®Õn cuèi qu¸ tr×nh. Gi¶ sö quü ®¹o tèi −u

toμn côc ®i tõ ®iÓm O vÒ ®Õn tN-2 r¬i vμo ®iÓm A. Khi ®ã ®Ó t×m nèt phÇn cßn l¹i

cña quü ®¹o tèi −u ta chØ cÇn xÐt M ph−¬ng ¸n quü ®¹o. §ã lμ çc quü ®¹o xuÊt

ph¸t tõ A ®i vÒ T qua M møc n−íc (nh− vÏ trªn h×nh). Víi mçi quü ®¹o ng¾n nμy

(chØ gåm 2 ®o¹n nhá ΔtN-1 vμ ΔtN) cã thÓ tÝnh ®−îc l−îng ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt ra cña

nhμ m¸y nÕu vËn hμnh theo mçi ph−¬ng ¸n. So s¸nh M trÞ sè ®iÖn n¨ng ta x¸c ®Þnh

®−îc quü ®¹o tèi −u (t−¬ng øng víi l−îng ®iÖn n¨ng lín nhÊt). Ch¼ng h¹n ®ã lμ

®−êng nÐt liÒn xuÊt ph¸t tõ A ®Õn T nh− trªn h×nh vÏ.

Quü ®¹o tèi −u ®i tõ ®Çu qu¸ tr×nh ®Õn thêi ®iÓm tN-2 cã thÓ kh«ng r¬i vμo ®iÓm A

(çc tÝnh to¸n ë trªn chØ lμ mét gi¶ thiÕt). Cã tÊt c¶ M kh¶ n¨ng kh¸c nhau vÒ vÞ trÝ

cña quü ®¹o tèi −u (tÝnh theo møc n−íc) t¹i thêi ®iÓm tN-2. CÇn thùc hiÖn tÝnh to¸n

t−¬ng tù cho çc tr−êng hîp cßn l¹i. KÕt qu¶ víi mçi møc n−íc ta nhËn ®−îc mét

quü ®¹o tèi −u xuÊt ph¸t tõ tN-2 ®Õn T (çc ®−êng nÐt liÒn trªn h×nh vÏ).

TiÕp theo, xÐt t¹i thêi ®iÓm tN-3. Gi¶ thiÕt quü ®¹o tèi −u ®i tõ ®Çu qu¸ tr×nh ®Õn

thêi ®iÓm nμy r¬i vμo ®iÓm B. DÔ thÊy, ®Ó t×m quü ®¹o tèi −u xuÊt ph¸t tõ B ®Õn

cuèi qu¸ tr×nh còng chØ cÇn so s¸nh M ph−¬ng ¸n quü ®¹o. §ã lμ çc quü ®¹o xuÊt

ph¸t tõ B, nèi víi çc ®−êng nÐt liÒn ®· x¸c ®Þnh ®−îc (®i tõ tN-2 ®Õn T) nh− trªn

h×nh vÏ. Cßn rÊt nhiÒu quü ®¹o kh¸c kh«ng cÇn xÐt ®Õn bëi ch¾c ch¾n kh«ng ph¶i

lμ quü ®¹o tèi −u. Ta cã thÓ chøng minh ®−îc ®iÒu nμy dùa vμo nguyªn lý tèi −u.

ThËt vËy, gi¶ thiÕt tån t¹i quü ®¹o tèi −u ®i tõ B ®Õn T n»m ngoμi M quü ®¹o võa

nªu, ch¼ng h¹n quü ®¹o ®i theo ®−êng BCDT. Khi ®ã, s¶n l−îng ®iÖn n¨ng cña quü

®¹o BCDT lμ lín nhÊt. Ta viÕt ®−îc t−¬ng quan sau:

ΔE(BCDT) > ΔE(BEFT) > ΔE(BCGT)

H¬n n÷a theo nguyªn lý tèi −u cña Belman, phÇn cuèi cña quü ®¹o nμy (xuÊt ph¸t

tõ C) còng ph¶i cã ®iÖn n¨ng lín nhÊt so víi tÊt c¶ çc quü ®¹o cïng xuÊt ph¸t tõ C

®Õn T. Trong khi ®ã,

ΔE(BCDT) = ΔE(BC) + ΔE(CDT) ;

ΔE(BCGT) = ΔE(BC) + ΔE(CGT) ;

Suy ra: ΔE(CDT) > ΔE(CGT).

T−¬ng quan cuèi cïng nhËn ®−îc l¹i kh«ng ®óng víi kÕt qu¶ ®· tÝnh to¸n, bëi ®iÖn

n¨ng cña tÊt çc çc quü ®¹o xuÊt ph¸t tõ C ®· ®−îc so s¸nh ®Çy ®ñ vμ chän ra quü

®¹o CGT cã trÞ sè ®iÖn n¨ng lín nhÊt (vμ vÏ thμnh nÐt liÒn).

M©u thuÉn nμy tån t¹i ®èi víi mäi quü ®¹o gi¶ thiÕt lμ tèi −u nh−ng kh«ng n»m

trong sè M quü ®¹o ®· chän ban ®Çu (chøng minh t−¬ng tù), nghÜa lμ quü ®¹o tèi

−u chØ cã thÓ lμ BEFT.

Do vÞ trÝ B cña quü ®¹o tèi −u ®i tõ ®Çu qu¸ tr×nh ®Õn thêi ®iÓm tN-3 còng chØ lμ gi¶

thiÕt. Ta ph¶i tÝnh thªm t−¬ng tù cho M-1 møc n−íc kh¸c cßn l¹i vμ chän ra M

ph−¬ng ¸n tèi −u vμ ®¸nh dÊu b»ng ®−êng nÐt liÒn (trªn h×nh kh«ng vÏ).

Çch thùc hiÖn t−¬ng tù cã thÓ tiÕp tôc cho ®Õn tËn thêi ®iÓm t1 vμ nhËn ®−îc M

®−êng nÐt liÒn kÐo dμi tõ T. Cuèi cïng, tõ t0 vÏ çc tia nèi ®iÓm O duy nhÊt víi çc

®−êng nÐt liÒn ta cã M quü ®¹o. So s¸nh ®iÖn n¨ng cña M quü ®¹o nμy ta nhËn

®−îc quü ®¹o tèi −u toμn côc (c¶ qu¸ tr×nh).

DÔ nhËn thÊy r»ng mçi b−íc lïi vÒ phÝa ®Çu qu¸ tr×nh ®Òu chØ cÇn so s¸nh M2

ph−¬ng ¸n quü ®¹o. C¶ qu¸ tr×nh cÇn so s¸nh N.M2 ph−¬ng ¸n, Ýt h¬n nhiÒu so víi

MN ph−¬ng ¸n tæng céng. ThuËt to¸n vÉn cho phÐp nhËn ®−îc lêi gi¶i tèi −u toμn

côc. §ã chÝnh lμ −u ®iÓm cña thuËt to¸n QH§.

Khi thùc hiÖn tÝnh to¸n b»ng m¸y, sau mçi b−íc thùc hiÖn cÇn ghi l¹i M quü ®¹o

tèi −u víi çc l−îng ®iÖn n¨ng t−¬ng øng. §Ó so s¸nh M quü ®¹o ë b−íc tiÕp theo

ta chØ cÇn céng thªm ®iÖn n¨ng cña ®o¹n quü ®¹o kÐo dμi.

Ng−êi ta còng thiÕt lËp çc biÓu thøc chung ®Ó tÝnh ®iÖn n¨ng cho mçi ®o¹n nhá

quü ®¹o nh− sau. Gi¶ thiÕt ®o¹n nhá xuÊt ph¸t tõ thêi ®iÓm ti-1 víi møc n−íc ZR

®Õn møc n−íc ZS ë thêi ®iÓm ti.

- Dùa vμo ®Æc tÝnh thÓ tÝch cña hå ta tÝnh ®−îc thÓ tÝch n−íc trong hå t−¬ng øng t¹i

ti-1 vμ ti lμ Vi-1 vμ Vi. Tõ ®ã ta tÝnh ®−îc ΔVi = Vi-Vi-1 .

- ThÓ tÝch n−íc x¶ ®−îc x¸c ®Þnh theo l−îng n−íc thõa trong Δti :

ΔWth = (QSi-QTmax). Δti - ΔVi.

ΔWX = Wth khi Wth > 0 . (9)

Trong tr−êng hîp nμy çc tæ m¸y ®−îc x¸c ®Þnh lμ vËn hμnh tèi ®a víi l−u l−îng

n−íc b»ng QTmax.

- Khi l−îng n−íc x¶ b»ng 0 (Wth cã gi¸ trÞ ©m), l−u l−îng n−íc vËn hμnh (trung

b×nh) trong Δti ®−îc tÝnh theo ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc (3.6) :

i

itlirisii t

VQQQQΔΔ−−−= )( (10)

- TÝnh møc n−íc th−îng l−u trung b×nh trong kho¶ng thêi gian itΔ :

2

1−+= ii ZZZ .

Ng−êi ta cßn hay tÝnh møc n−íc th−îng l−u trung b×nh theo ®Æc tÝnh thÓ tÝch (®−îc

coi lμ cã xÊp xØ tèt h¬n). Tr−íc hÕt tÝnh: 2

1−+= iitb

VVV , sau ®ã tõ ®Æc tÝnh thÓ tÝch

x¸c ®Þnh møc n−íc th−îng l−u Z (còng mang ý nghÜa trung b×nh).

- X¸c ®Þnh møc n−íc h¹ l−u trung b×nh theo ®Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u: Zhl =

ψ(Q+Qx) ;

- X¸c ®Þnh tæn thÊt cét n−íc: ΔH = ξ(Qi) .

TÝnh c«ng suÊt ph¸t (trung b×nh) cña NMT§ trong itΔ :

PT§i = 9,81.η.(Z - Zhl - ΔH).Qi . (11)

- L−îng ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt ra trong itΔ :

ΔEi = PT§i. Δti .

Thñ tôc trªn ®óng cho mäi ®o¹n quü ®¹o nhá nªn rÊt thuËn lîi trong çc tÝnh to¸n

b»ng ch−¬ng tr×nh.

Còng cÇn nãi thªm lμ, thuËt to¸n tr×nh bÇy trªn chñ yÕu cã ý nghÜa minh häa

ph−¬ng ph¸p, trong ®ã ®· cã nh÷ng gi¶ thiÕt ®¬n gi¶n hãa. Khi ¸p dông thùc tÕ, tïy

theo ®Æc ®iÓm cña nhμ m¸y vμ hÖ thèng cÇn bæ sung hoÆc thay ®æi m« h×nh bμi

to¸n cho thÝch hîp. VÝ dô, cÇn xÐt ®Õn ®Çy ®ñ çc giíi h¹n vËn hμnh mμ trong m«

h×nh võa nªu míi chØ xÐt duy nhÊt møc n−íc trong hå ë d¹ng ®¬n gi¶n nhÊt (ch−a

kÓ ®Õn yªu cÇu cña ®iÒu tiÕt lò). Cuèi mïa c¹n kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i ®iÒu tiÕt hå

xuèng møc n−íc chÕt (møc n−íc cuèi trë thμnh biÕn tù do cã thÓ lùa chän), kÓ c¶

l−îng n−íc x¶ còng kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i tÝnh víi lóc vËn hμnh cùc ®¹i çc tæ m¸y.

Khi ®ã thuËt to¸n x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ΔEi vμ s¬ ®å lùa chän quü ®¹o sÏ phøc t¹p h¬n,

tuy vÉn dùa trªn nguyªn lý tèi −u cña Belman.

2. Ph−¬ng ph¸p quy ho¹ch phi tuyÕn (QHPT)

§Ó gi¶i bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n dßng ch¶y theo ph−¬ng ph¸p QHPT cÇn thiÕt ph¶i

rêi r¹c hãa biÕn thêi gian. Çc biÕn cßn l¹i ®−îc x¸c ®Þnh t¹i çc ®iÓm chia tÝnh

to¸n (cã thÓ nhËn mäi gi¸ trÞ trong ph¹m vi cã thÓ). Nh− vËy vÉn sö dông m« h×nh

hμm môc tiªu (5), ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc d¹ng (6) vμ (7), nh−ng møc n−íc cã

thÓ biªn thiªn liªn tôc.

H·y xÐt kü h¬n vÒ çc biÕn ®éc lËp cña bμi to¸n. Gi¶ thiÕt kho¶ng thêi gian còng

®−îc chia ra lμm N kho¶ng t¹i çc ®iÓm chia t0 = 0, t1, t2, ..., tN=T. Nh− vËy møc

n−íc th−îng l−u trong hå t¹i N thêi ®iÓm cã thÓ coi lμ çc biÕn ®éc lËp. Møc n−íc

hå ban ®Çu Z0 cã thÓ coi lμ ®· biÕt nÕu tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt nèi theo chuçi l−u l−îng

n−íc tõng n¨m, nÕu tÝnh theo chu kú thñy v¨n ®iÓn h×nh cã thÓ coi Z0 = ZN. NghÜa

lμ lu«n cã N m−íc n−íc cÇn t×m. Còng nh− trong ph−¬ng ph¸p QH§, l−u l−îng

n−íc x¶ cã thÓ coi lμ phô thuéc (tÝnh víi QTmax) hay ®éc lËp. Trong tr−êng hîp coi

lμ biÕn ®éc lËp sè biÕn cña bμi to¸n t¨ng lªn ®¸ng kÓ (thªm N biÕn), trong khi lêi

gi¶i tèi −u nhËn ®−îc kh«ng kh¸c nhiÒu so víi tr−êng hîp tÝnh phô thuéc vμo

QTmax.

Nh− vËy trong tr−êng hîp chung, hμm môc tiªu (5) chøa 2N biÕn ®éc lËp:

ET§(Z1, Z2, ..., ZN, Q1, Q2, ..., QN) → max .

Khi chÊp nhËn rμng buéc (9) hμm chØ cßn N biÕn møc n−íc. ChÊp nhËn thªm m−íc

n−íc ë cuèi mïa c¹n: Z0 = ZN = Zch ta cã N-1 biÕn ®éc lËp. Çc biÕn trung gian

®−îc ®−a vμo hμm môc tiªu vμ çc rμng buéc nh»m lμm ®¬n gi¶n biÓu thøc hμm .

a. Hµm môc tiªu:

Sö dông (11) ta cã biÓu thøc cô thÓ h¬n cña hμm môc tiªu:

∑=

→Δ−−Δ=N

iiiihlitbiTD QHZZtE

1max)..(..81,9 η (12)

Çc ®¹i l−îng trong hμm môc tiªu ®Òu lμ trÞ sè trung b×nh trong kho¶ng .

b. Çc rµng buéc:

- Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc cho mçi kho¶ng:

itlirixiisiii tQQQQQVV Δ−−−−=− − )(1 (13)

- Çc quan hÖ hμm tÝnh to¸n cho çc ®¹i l−îng trong mçi kho¶ng i :

+ Møc n−íc th−îng l−u trung b×nh: Ztb i = 0,5.(Zi+Zi-1) ;

+ §Æc tÝnh thÓ tÝch: Vi = f(Zi) ;

+ §Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u: Zhl i = ψ(Qi+Qxi) ; (14)

+ §Æc tÝnh tæn thÊt cét n−íc: ΔHi = ξ(Qi) ;

+ §Æc tÝnh hiÖu suÊt : ηi = χ(Qi,Hi) ;

- Çc giíi h¹n :

+ Møc n−íc th−îng l−u: Zmin(ti) ≤ Zi ≤ Zmax(ti) ;

+ L−u l−îng vËn hμnh tèi thiÓu: Qmin i ≤ Qi ≤ Qmax i . (15)

+ Giíi h¹n ®iÖn n¨ng cung cÊp : Emin ti ≤ ΔEti ≤ Emax ti

ΔEti = 9,81.η. Δti .(Ztb i - Zhl - ΔHi).Qi .

Çc rμng buéc (13) - (15) t−¬ng øng víi i = 1, 2, ..., N.

§Ó ¸p dông çc ph−¬ng ph¸p gi¶i QHPT (vÝ dô thuËt to¸n gradien) ng−êi ta th−êng

xÊp xØ çc hμm thùc nghiÖm f, ψ, ξ, χ b»ng biÓu thøc gi¶i tÝch (hiÖu suÊt η cßn

®−îc coi lμ h»ng sè).

¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p QHPT lμ cã m« t¶ to¸n häc ®¬n gi¶n. Nh−îc ®iÓm

chung lμ cã kh¶ n¨ng kh«ng héi tô ®Õn lêi gi¶i hoÆc chØ nhËn ®−îc lêi gi¶i tèi −u

côc bé. Tuy nhiªn víi bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n dßng ch¶y, çc quan hÖ hμm kh«ng

phøc t¹p l¾m nªn nh−îc ®iÓm trªn Ýt g©y khã kh¨n trong çc tÝnh to¸n øng dông.

Ch−¬ng 5

chÕ ®é lμm viÖc ngμy cña nhμ m¸y thñy ®iÖn

trong hÖ thèng ®iÖn (®iÒu tiÕt ng¾n h¹n)

5.1. Kh¸i niÖm chung

1. Khi thùc hiÖn ®iÒu tiÕt dμi h¹n dßng ch¶y kÕt qu¶ nhËn ®−îc chØ lμ trÞ sè l−u

l−îng n−íc vËn hμnh tèi −u ë trong nh÷ng kho¶ng thêi gian t−¬ng ®èi dμi (th−êng

tõ mét tuÇn trë lªn). §ã lμ v× ®é tin cËy cña çc sè liÖu ®Çu vμo còng nh− ®é chÝnh

x¸c cña lêi gi¶i kh«ng cho phÐp tÝnh to¸n chi tiÕt h¬n. H¬n n÷a, ®iÒu tiÕt dμi h¹n vμ

ng¾n h¹n kh¸c nhau h¼n vÒ môc tiªu, kh«ng thÓ nhËp chung trong mét m« h×nh bμi

to¸n ®Ó gi¶i. Tuy nhiªn, hai bμi to¸n ®−îc thùc hiÖn trªn cïng thêi gian (xÐt víi

nh÷ng kho¶ng thêi gian ng¾n), nªn ph¶i cã nh÷ng quan hÖ nhÊt ®Þnh. DÔ thÊy lμ,

nÕu bμi to¸n ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n ®−îc thùc hiÖn sau th× ph¶i ®¶m b¶o gi÷ nguyªn trÞ

sè l−u l−îng n−íc trung b×nh tèi −u ®· x¸c ®Þnh ®−îc cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n

vμ kh«ng lμm ph¸t sinh thªm l−u l−îng n−íc x¶. §iÒu kiÖn nμy cã thÓ dÔ dμng ®¶m

b¶o ®−îc trong mïa c¹n, bëi hå cßn v¬i, cã thÓ d©ng n−íc lªn cao thªm (do gi¶m

c«ng suÊt vμo giê thÊp ®iÓm) råi l¹i h¹ xuèng ngay trong ngμy (sö dông n−íc hå ®Ó

ph¸t t¨ng c−êng trong giê cao ®iÓm). §èi víi çc NMT§ cã hå nhá, kh«ng cã kh¶

n¨ng ®iÒu tiÕt n¨m th× ®iÒu kiÖn ®Æt ra lμ sö dông hÕt (hoÆc tèi ®a) l−îng n−íc ®Õn

trong ngμy, trong khi tËn dông thÓ tÝch hå ®Ó ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n.

2. Bμi to¸n ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n ®−îc ¸p dông phæ biÕn nhÊt lμ ®iÒu tiÕt ngμy. Khi ®ã

thùc chÊt cña bμi to¸n lμ x¸c ®Þnh biÓu ®å ph¸t c«ng suÊt ngμy tèi −u cña NMT§

®ang lμm viÖc trong hÖ thèng. Thùc ra ®©y lμ bμi to¸n ®· ®−îc ®Æt ra d−íi d¹ng

chung: ph©n bè tèi −u c«ng suÊt cho çc NM§ trong HT§ hçn hîp thñy nhiÖt ®iÖn

(xÐt víi chu kú ng¾n h¹n - mét ngμy ®ªm). Tuy nhiªn víi mçi NMT§ bμi to¸n vÉn

®−îc quan t©m xÐt riªng bëi çc lý do sau:

- BiÓu ®å ph¸t c«ng suÊt tèi −u cña NMT§ cã nh÷ng ®Æc tr−ng riªng vÒ hå chøa

(rÊt khã ®−a vμo bμi to¸n chung) cÇn ®−îc xÐt ®Õn khi vËn hμnh. VÝ dô, cÇn xÐt ®Õn

®iÒu kiÖn giíi h¹n vÒ dung tÝch hå, ¶nh h−ëng biÕn ®éng cña møc n−íc th−îng l−u,

h¹ l−u ®Õn cét n−íc...

- Trong nhiÒu tr−êng hîp, do ®Æc thï hÖ thèng vμ ph−¬ng ph¸p gi¶i, ë bμi to¸n

chung ng−êi ta chØ x©y dùng biÓu ®å ph¸t c«ng suÊt tèi −u cho tõng NMN§. Çc

NMT§ ®−îc nhËn mét phÇn biÓu ®å chung vμ tù ph©n chia néi bé.

3. Theo çch nh×n tæng qu¸t, bμi to¸n ph©n bè tèi −u c«ng suÊt cho çc NM§ cã

thÓ ®−îc hiÓu nh− bμi to¸n ph©n chia biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng (cã kÓ ®Õn tæn

thÊt) cho tõng NM§. Yªu cÇu vÒ c©n b»ng c«ng suÊt vμ ®iÖn n¨ng trong hÖ thèng

®−îc thÓ hiÖn nh− lμ sù trïng khÝt cña tæng biÓu ®å c«ng suÊt ph¸t víi biÓu ®å phô

t¶i hÖ thèng. TÝnh tèi −u ®−îc thÓ hiÖn bëi h×nh d¹ng vμ vÞ trÝ cña biÓu ®å cña mçi

NM§. Còng theo mét çch nh×n s¬ bé (nh−ng rÊt cã ý nghÜa) th× biÓu ®å ph¸t c«ng

suÊt cña çc NMN§ cμng b»ng ph¼ng cμng tèt, nhÊt lμ nh÷ng nhμ m¸y Ýt cã kh¶

n¨ng ®iÒu chØnh vμ hiÖu suÊt gi¶m nhiÒu ra ngoμi vïng lμm viÖc kinh tÕ. Víi çc

NMT§ th× biÓu ®å cÇn lùa chän tïy thuéc theo mïa. Mïa c¹n hå v¬i, cã Ýt n−íc ®Ó

sö dông, biÓu ®å cã thÓ thay ®æi tïy ý nªn −u tiªn lμm viÖc thay ®æi gièng nh−

phÇn ngän cña biÓu ®å. Mïa n−íc, çc NMT§ cÇn vËn hμnh th−êng xuyªn víi

c«ng suÊt lín (thËm chÝ, ®Çy t¶i 24/24 giê) nh»m gi¶m tèi ®a l−îng n−íc x¶. Nh−

vËy phÇn cè ®Þnh cña nã chØ cã thÓ chän ë ®¸y cña biÓu ®å phô t¶i tæng. Nãi kh¸c

®i vÒ mïa lò NMT§ cÇn nhËn biÓu ®å ë vÞ trÝ thÊp. Tuy nhiªn do kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt

tèt cña NMT§ (Ýt ¶nh h−ëng hiÖu suÊt) biÓu ®å cña mçi nhμ m¸y lu«n lu«n ®−îc

coi lμ n»m ë vÞ trÝ cμng cao cμng tèt trong biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng.

Khi thùc hiÖn tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt riªng cho çc NMT§ (®iÒu tiÕt ngμy) theo çc

ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n ng−êi ta cßn coi çc ®iÒu kiÖn trªn chÝnh lμ tiªu chuÈn ®Ó

x©y dùng biÓu ®å c«ng suÊt ph¸t tèi −u vμo hÖ thèng.

5.2. §−êng cong n¨ng l−îng

Phôc vô môc ®Ých x©y dùng biÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh cho NMT§ ng−êi ta

th−êng x©y dùng mét ®−êng cong bªn c¹nh biÓu ®å c«ng suÊt phô t¶i tæng hÖ

thèng, gäi lμ ®−êng cong n¨ng l−îng. §−êng cong ®−îc x©y dùng nh− sau.

- XuÊt ph¸t tõ ®Ønh cña biÓu ®å c«ng suÊt vÏ mét ®−êng th¼ng n»m ngang. §−êng

th¼ng nμy sÏ ®−îc dïng lμm trôc täa ®é tÝnh l−îng ®iÖn n¨ng (MWh).

- Sö dông çc ®−êng th¼ng n»m ngang chia biÓu ®å thμnh nh÷ng d¶i hÑp. Çc

®−êng th¼ng ®−îc ®Æt çch nhau nh÷ng bËc c«ng suÊt ®ñ nhá (so víi c«ng suÊt lín

nhÊt cña biÓu ®å), ký hiÖu lμ ΔP1, ΔP2, ΔP3, ..., ΔPn.

- TÝnh diÖn tÝch cña tõng d¶i hÑp biÓu ®å (trong ®¬n vÞ MWh). §ã còng chÝnh lμ

nh÷ng phÇn ®iÖn n¨ng t−¬ng øng cña çc d¶i hÑp, ký hiÖu lμ ΔE1, ΔE2, ΔE3, ...,

ΔEn.

Dùa vμo çc cÆp sè (ΔP1,ΔE1), (ΔP2,ΔE2), (ΔP3,ΔE3), ..., (ΔPn,ΔEn) vÏ ®−îc täa ®é

cña çc ®iÓm t−¬ng øng trªn ®−êng cong n¨ng l−îng. Nèi chóng l¹i ta ®−îc toμn

bé ®−êng cong (h×nh 5.1).

Víi ®−êng cong n¨ng l−îng ta dÔ dμng x¸c ®Þnh ®−îc l−îng ®iÖn n¨ng ΔE cña mét

phÇn bÊt kú biÓu ®å n»m giíi h¹n gi÷a 2 ®o¹n th¼ng n»m ngang, ng−îc l¹i cã thÓ

c¾t phÇn biÓu ®å t−¬ng øng víi l−îng ®iÖn n¨ng cho tr−íc (xem h×nh vÏ). §ã còng

chÝnh lμ nh÷ng thao t¸c x¸c ®Þnh biÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh ngμy cña NMT§ theo

ph−¬ng ph¸p ®å thÞ.

H×nh 5.1

P MW

E

MWh

t

h 240

ΔE

ΔE ΔE1

ΔE2

ΔE3

ΔP1

ΔP2

ΔP3

ΔE1 ΔE2 ΔE3

ET§

5.3. ph−¬ng ph¸p ®å thÞ x©y dùng biÓu ®å c«ng suÊt vËn hµnh

ngµy cña nhµ m¸y thñy ®iÖn lµm viÖc trong hÖ thèng

I. Bµi to¸n

Çc sè liÖu cÇn ®−îc cho tr−íc gåm:

- BiÓu ®å phô t¶i tæng cña hÖ thèng (®−îc dù b¸o trong ph¹m vi mét ngμy ®ªm);

- L−u l−îng n−íc trung b×nh (Qtb) vμ cét n−íc trung b×nh (Htb) tèi −u, ®· x¸c ®Þnh

®−îc tõ lêi gi¶i cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n;

- C«ng suÊt lín nhÊt cã thÓ vËn hμnh cña NMT§ (Nkd);

- Dung tÝch ®iÒu tiÕt ngμy cña hå (Vng).

CÇn ph¶i x©y dùng biÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh ngμy (PT§(t)) cña NMT§ sao cho

gi¶m ®−îc chi phÝ vËn hμnh cña hÖ thèng xuèng møc thÊp nhÊt.

Nh− ®· nãi trªn, tiªu chuÈn tèi −u ë ®©y ®−îc hiÓu theo ý nghÜa t×m vÞ trÝ cao nhÊt

cho biÓu ®å NMT§ trong biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng. Nhμ m¸y ph¶i ®¶m b¶o sö

dông hÕt l−îng n−íc trong ngμy, tÝnh theo lêi gi¶i cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi h¹n.

II. Ph−¬ng ph¸p gi¶i

Bμi to¸n ®−îc gi¶i theo ph−¬ng ph¸p ®å thÞ, sö dông ®−êng cong n¨ng l−îng. CÇn

chia ra çc tr−êng hîp kh¸c nhau tïy thuéc vμo t−¬ng quan l−îng n−íc víi dung

tÝch hå vμ c«ng suÊt ®Æt (hay c«ng suÊt kh¶ dông) cña NMT§.

1. Tr−êng hîp NMT§ kh«ng bÞ giíi h¹n vÒ dung tÝch hå vµ c«ng suÊt nhµ m¸y

§ã lμ tr−êng hîp tÝnh to¸n cho mïa c¹n, khi l−îng n−íc dßng ch¶y rÊt Ýt, hå v¬i,

cã thÓ ®¶m b¶o tháa m·n chÕ ®é ®iÒu tiÕt tèi −u kh«ng h¹n chÕ. Çc b−íc thùc hiÖn

nh− sau:

- §Çu tiªn, víi biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng ®· cho, x©y dùng ®−êng cong n¨ng

l−îng (theo ph−¬ng ph¸p trong môc 5.2).

- TiÕp theo, tÝnh l−îng ®iÖn n¨ng cã thÓ s¶n xuÊt ra trong mét ngμy ®ªm cña

NMT§. Víi gi¶ thiÕt tæn thÊt do ®iÓu chØnh lμ bÐ cã thÓ bá qua (xem phÇn sau), ta

cã thÓ tÝnh l−îng ®iÖn n¨ng nμy theo çc gi¸ trÞ trung b×nh (nh− kh«ng ®iÒu chØnh):

ET§ = 24. Ptb = 24. 9,81.η. Htb.Qtb

= 9,81.η. Htb.Wng

ë ®©y, còng ký hiÖu Wng = 24.Qtb lμ l−îng n−íc ®−îc phÐp sö dông trong ngμy.

Nh− vËy, l−îng ®iÖn n¨ng tÝnh ®−îc theo c«ng thøc trªn còng chÝnh lμ l−îng ®iÖn

n¨ng cÇn ph¸i ph¸t trong ngμy ®èi víi nhμ m¸y, theo yªu cÇu cña ®iÒu tiÕt dμi h¹n.

- BiÓu ®å vËn hμnh cña NMT§ ®−îc x©y dùng b»ng çch x¸c ®Þnh phÇn ngän cña

biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng t−¬ng øng víi diÖn tÝch b»ng ET§.

Khi ®· cã ®−êng cong n¨ng l−îng th× viÖc x¸c ®Þnh phÇn biÓu ®å nh− vËy rÊt ®¬n

gi¶n: chØ cÇn ®Æt ®o¹n cã chiÒu dμi b»ng ET§ trªn trôc n¨ng l−îng (tÝnh tõ ®iÓm gèc

0), dãng xuèng ®−êng cong n¨ng l−îng, råi dãng ngang sang biÓu ®å (h×nh 5,2,a).

DÔ nhËn thÊy, trong tr−êng hîp nμy, viÖc lùa chän biÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh cho

NMT§ (h×nh 5.2,b) theo çch nªu trªn lμ hîp lý. Tr−íc hÕt biÓu ®å ®¶m b¶o sö

dông võa ®óng l−îng n−íc ®· cho (x¸c ®Þnh theo lêi gi¶i bμi to¸n ®iÒu tiÕt dμi

h¹n). Cã thÓ kh¼ng ®Þnh ®iÒu nμy v× l−îng ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt ra trong ngμy ®óng

b»ng ET§ (®· ®−îc tÝnh theo l−îng n−íc). BiÓu ®å chiÕm vÞ trÝ cao nhÊt trªn phÇn

ngän cña biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng, nªn phÇn biÓu ®å cßn l¹i b»ng ph¼ng, ®¶m

b¶o cho çc NMN§ lμm viÖc víi hiÖu suÊt cao, gi¶m ®−îc chi phÝ nhiªn liÖu

(t−¬ng øng víi môc tiªu cña ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n). Ngoμi ra, çch lùa chän biÓu ®å

nh− trªn cßn cho phÐp NMT§ tham gia tèi ®a vμo c©n b»ng c«ng suÊt hÖ thèng giê

cao ®iÓm (cßn gäi lμ phñ ®Ønh biÓu ®å phô t¶i).

H×nh 5.2

P MW E

MWh

t

h240

ET§

ET§

a)

0

E®t

Nkd

b)

P MW

t

24 h0 t1 t2

E®t

Ptb

Pmax

Nkd

Tuy nhiªn biÓu ®å x©y dùng nh− trªn còng chØ cã thÓ vËn hμnh ®−îc nÕu kh«ng vi

ph¹m çc giíi h¹n vÒ c«ng suÊt ph¸t vμ dung tÝch ®iÒu tiÕt cña hå (nh− ®· gi¶

thiÕt). CÇn kiÓm tra l¹i çc ®iÒu kiÖn sau:

Pmax ≤ Nkd ;

W®t ≤ Vng .

Trong ®ã, Pmax - lμ trÞ sè c«ng suÊt ph¸t lín nhÊt theo biÓu ®å;

W®t - lμ thÓ tÝch n−íc lín nhÊt cÇn tÝch vμo hoÆc lÊy ra tõ hå chøa trong

ph¹m vi mét ngμy ®ªm.

Wng - Dung tiÕt ngμy cña NMT§ t¹i thêi gian tÝnh to¸n (x¸c ®Þnh theo

møc n−íc trung b×nh trong hå vμ ®Æc tÝnh thÓ tÝch).

TrÞ sè Pmax cã thÓ x¸c ®Þnh trùc tiÕp tõ biÓu ®å (sau ®ã so s¸nh víi Nkd ®Ó kiÓm tra

®iÒu kiÖn). TrÞ sè W®t cÇn ph¶i x¸c ®Þnh qua çc c«ng thøc tÝnh to¸n.

Gi¶ thiÕt ®−êng c«ng suÊt trung b×nh c¾t biÓu ®å t¹i çc thêi ®iÓm t1 vμ t2. C«ng

suÊt nμy t−¬ng øng víi l−u l−îng n−íc vËn hμnh kh«ng ®æi b»ng Qtb. Nh− vËy, theo

biÓu ®å vËn hμnh, trong çc kho¶ng thêi gian tõ 0 ®Õn t1 vμ tõ t2 ®Õn 24 giê n−íc

®−îc tÝch vμo hå (l−u l−îng n−íc vËn hμnh nhá h¬n Qtb), cßn tõ t1 ®Õn t2 n−íc ®−îc

lÊy ra ®Ó ph¸t n©ng cao c«ng suÊt. L−îng n−íc tÝch vμo vμ lÊy ra b»ng nhau (b»ng

W®t), ta tÝnh ®−îc:

...81,9

1

)(..81,9

1

)(

2

1

2

1

dttb

t

ttbTD

tb

t

ttbdt

EH

dtPPH

dtQQW

η

η

=

−≈

−=

∫

∫

Trong ®ã, ký hiÖu E®t lμ l−îng ®iÖn n¨ng t−¬ng øng víi phÇn ngän biÓu ®å (phÇn

n»m bªn trªn trÞ sè c«ng suÊt trung b×nh). L−îng ®iÖn n¨ng nμy cã thÓ tÝnh trùc

tiÕp theo diÖn tÝch phÇn ngän biÓu ®å hoÆc tÝnh theo ®−êng cong n¨ng l−îng (h×nh

5.2,a), thay vμo biÓu thøc trªn ta tÝnh ®−îc W®t. So s¸nh W®t víi Vhi ®Ó kiÓm tra

®iÒu kiÖn giíi h¹n vÒ dung tÝch hå. NÕu cã ®iÒu kiÖn nμo ®ã kh«ng tháa m·n, cÇn

ph¶i x¸c ®Þnh l¹i biÓu ®å ®Ó tÝnh ®Õn ®iÒu kiÖn nμy.

2. Tr−êng hîp NMT§ bÞ giíi h¹n vÒ c«ng suÊt ph¸t, dung tÝch hå chøa ®ñ lín

§©y cã thÓ lμ tr−êng hîp tÝnh to¸n cho mïa n−íc trung b×nh. Hå cã dung tÝch lín,

®ñ ®Ó cã thÓ tËp trung toμn bé l−îng n−íc phñ ®Ønh biÓu ®å phô t¶i nh− tr−êng hîp

trªn. Tuy nhiªn, víi l−îng n−íc nhiÒu h¬n, ®Ønh nhän cña biÓu ®å phô t¶i cã thÓ

lμm cho nhμ m¸y kh«ng ®¸p øng giíi h¹n vÒ c«ng suÊt ph¸t.

§Ó tr¸nh x¶y ra kh¶ n¨ng nμy cÇn ph¶i giíi h¹n chiÒu cao phÇn ngän cña biÓu ®å.

§ã lμ phÇn c«ng suÊt ph¸t lªn trªn trÞ sè c«ng suÊt trung b×nh, tham gia phñ ®Ønh

biÓu ®å phô t¶i. PhÇn cßn l¹i cña biÓu ®å (gäi lμ phÇn gèc) ®−îc lùa chän sao cho

sö dông hÕt l−îng n−íc cßn l¹i.

Gi¶ thiÕt c«ng suÊt tèi ®a cã thÓ ph¸t cña nhμ m¸y lμ Nkd (cßn gäi lμ c«ng suÊt kh¶

dông), trÞ sè cã thÓ b»ng c«ng suÊt ®Æt N® hoÆc nhá h¬n (bÞ gi¶m do ®iÒu kiÖn kü

thuËt hoÆc do yªu cÇu hÖ thèng). C«ng suÊt trung b×nh tÝnh ®−îc theo l−îng n−íc:

Ptb = 9,81.η. Htb.Qtb .

Khi ®ã c«ng suÊt ®Ønh (do ®iÒu tiÕt) : P® = Nkd - Ptb. C«ng suÊt nμy x¸c ®Þnh phÇn

ngän biÓu ®å c«ng suÊt NMT§ trªn ®Ønh cña biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng. PhÇn

ngän cã l−îng ®iÖn n¨ng t−¬ng øng (ký kiÖu lμ E®t) cã thÓ tÝnh ®−îc nhê ®−êng

cong n¨ng l−îng (h×nh 5.3,a).

H×nh 5.3

b)

P MW

t

24 h0

Ptb

Pmax

P®t E®t N®

P MW E

MWh

t

h24 0

E®t

ET§-E®t

a)

0

Ptb

ET§-E®t

E®t

P®

PhÇn gèc cña biÓu ®å ®−îc x©y dùng b»ng çch sö dông mét tam gi¸c vu«ng cã

c¹nh gãc vu«ng n»m ngang chiÒu dμi b»ng ET§-E®t, c¹nh gãc vu«ng th¼ng ®øng

b»ng Ptb. DÞch chuyÓn tam gi¸c vu«ng däc theo ®−êng cong n¨ng l−îng (gi÷

nguyªn ph−¬ng cña çc c¹nh) sao cho cã mét ®Ønh cña c¹nh huyÒn tr−ît theo

®−êng cong. VÞ trÝ mμ c¶ hai ®Ønh thuéc c¹nh huyÒn cïng n»m trªn ®−êng cong

n¨ng l−îng sÏ x¸c ®Þnh phÇn gèc biÓu ®å (dãng 2 ®Ønh c¹nh huyÒn sang biÓu ®å ®Ó

cã çc giíi h¹n trªn vμ d−íi - h×nh 5.3,a).

BiÓu ®å võa x©y dùng ®−îc (h×nh 5.3,b) tháa m·n ®iÒu kiÖn sö dông ®óng l−îng

n−íc ®· cho, bëi l−îng ®iÖn s¶n suÊt ra (t−¬ng øng víi diÖn tÝch biÓu ®å) b»ng ET§.

BiÓu ®å còng ®· n»m ë çc vÞ trÝ cao nhÊt cã thÓ ®−îc trong biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ

thèng.

Víi çch x©y dùng nh− trªn, ®iÒu kiÖn giíi h¹n vÒ c«ng suÊt sÏ lu«n lu«n tháa

m·n, bëi Pmax = P® +(N®-P®) = Nkd . ChØ cßn cÇn kiÓm tra ®iÒu kiÖn giíi h¹n vÒ dung

tÝch hå. T−¬ng tù nh− tr−êng hîp tr−íc, ®iÒu kiÖn cÇn kiÓm tra lμ:

W®t ≤ Vng.

Trong ®ã W®t - lμ thÓ tÝch n−íc lín nhÊt cÇn tÝch vμo hoÆc lÊy ra tõ hå, trÞ sè cã thÓ

tÝnh theo c«ng thøc:

dttb

dt EH

w..81,9

1η

= ,

víi E®t - lμ ®iÖn n¨ng phÇn ngän cña biÓu ®å ®· x¸c ®Þnh ®−îc. So s¸nh W®t víi Vng

®Ó kiÓm tra giíi h¹n vÒ dung tÝch hå. NÕu ®iÒu kiÖn kh«ng tháa m·n, cÇn ph¶i x©y

dùng l¹i biÓu ®å cã xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn nμy.

Trong tr−êng hîp ®ang xÐt, ng−êi ta cßn hay x©y dùng biÓu ®å theo çch kh¸c

(h×nh 5.4). §Ó khèng chÕ chiÒu cao biÓu ®å, ng−êi ta sö dông mét tam gi¸c vu«ng

cã c¹nh gãc vu«ng th¼ng ®øng b»ng N® cßn c¹nh gãc vu«ng n»m ngang b»ng ET§.

DÞch chuyÓn tam gi¸c vu«ng däc theo ®−êng cong n¨ng l−îng (gi÷ nguyªn ph−¬ng

cña çc c¹nh) sao cho cã mét ®Ønh cña c¹nh huyÒn tr−ît theo ®−êng cong. VÞ trÝ

mμ c¶ hai ®Ønh thuéc c¹nh huyÒn cïng n»m trªn ®−êng cong n¨ng l−îng sÏ x¸c

®Þnh biÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh cña NMT§ (h×nh 5.4,a). Tr−êng hîp nμy ®Ó kiÓm

tra ®iÒu kiÖn giíi h¹n vÒ dung tÝch hå, cÇn tÝnh W®t theo trÞ sè E®t tõ biÓu ®å ®· x©y

dùng ®−îc (h×nh 5.4,b).

BiÓu ®å nhËn ®−îc cã d¹ng ®¬n gi¶n h¬n (vÒ ph−¬ng diÖn sö dông ®Ó vËn hμnh),

l¹i tËn dông ®−îc dung tÝch ®iÒu tiÕt cña hå. Tuy nhiªn, theo ý nghÜa "san b»ng"

phÇn cßn l¹i cña biÓu ®å phô t¶i hÖ thèng th× hiÖu qu¶ ®iÒu tiÕt cã thÓ kÐm h¬n so

víi çch x©y dùng tr−íc. Sai sè ®−îc coi lμ cho phÐp ®èi víi ph−¬ng ph¸p ®å thÞ.

Thùc ra, xÐt theo gi¸ trÞ cùc tiÓu hμm môc tiªu cña bμi to¸n ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n,

d¹ng biÓu ®å vËn hμnh cña NMT§ cã thÓ kh¸c nhau nhiÒu, trong khi gi¸ trÞ hμm

môc tiªu kh«ng kh¸c nhau ®¸ng kÓ (nhÊt lμ khi cã nhiÒu NMT§ cïng ph¸t c«ng

suÊt trong mét khu vùc). Lóc ®ã yÕu tè vËn hμnh thuËn tiÖn (Ýt ph¶i ®iÒu chØnh), dÔ

x©y dùng biÓu ®å... l¹i ®−îc coi lμ tiªu chuÈn quyÕt ®Þnh cho viÖc lùa chän (çc

biÓu ®å t−¬ng ®−¬ng nhau vÒ mÆt hiÖu qu¶).

Tõ çch x©y dùng biÓu ®å, còng nhËn thÊy r»ng víi cïng mét NMT§ víi dung tÝch

hå chøa x¸c ®Þnh, l−îng n−íc dßng ch¶y cμng Ýt th× biÓu ®å n»m ë vÞ trÝ cμng cao

trong biÓu ®å phô t¶i hÖ thèng (vμ ng−îc l¹i). Ng−êi ta còng nhËn xÐt thμnh quy

t¾c chung lμ vÒ mïa c¹n NMT§ lμm viÖc ë chÕ ®é phñ ®Ønh cßn mïa lò NMT§

lμm viÖc ë chÕ ®é ch¹y ®¸y. ViÖc dÞch biÓu ®å xuèng vÞ trÝ thÊp (trong mïa n−íc)

lμm cho diÖn tÝch biÓu ®å t¨ng lªn (t−¬ng øng víi l−îng n−íc sö dông nhiÒu h¬n)

H×nh 5.4

P MW E

MWh

t

h240

ET§

ET§

a)

0

Nkd

b)

P MW

t

24 h0 t1 t2

E®t

Ptb

Pmax

Nkd

nh»m tr¸nh l−îng n−íc x¶ thõa. TËn dông ®iÖn n¨ng thñy ®iÖn trong mïa n−íc (chi

phÝ vËn hμnh rÊt thÊp) lu«n lu«n lμ ph−¬ng ¸n cã lîi h¬n cho x¶ thõa vμ ph¸t t¨ng

c«ng suÊt nhiÖt ®iÖn (kÓ c¶ víi hiÖu suÊt cao).

3. Tr−êng hîp NMT§ cã h¹n chÕ vÒ dung tÝch hå, c«ng suÊt ph¸t ch−a ®Õn giíi

h¹n

§©y còng lμ tr−êng hîp tÝnh to¸n cho mïa n−íc trung b×nh, nh−ng nhμ m¸y cã

dung tÝch hå nhá. Còng t−¬ng tù nh− khi bÞ giíi h¹n bëi c«ng suÊt ph¸t tèi ®a,

tr−êng hîp nμy, biÓu ®å còng ®−îc coi gåm hai phÇn: phÇn ngän vμ phÇn gèc.

PhÇn ngän lμ phÇn biÓu ®å n»m bªn trªn trÞ sè c«ng suÊt trung b×nh, sö dông l−îng

n−íc b»ng W®t cña hå ®Ó ph¸t t¨ng c«ng suÊt, phñ ®Ønh cho biÓu ®å phô t¶i. PhÇn

gèc - n»m d−íi trÞ sè c«ng suÊt trung b×nh, sö dông l−îng n−íc cßn l¹i (sau khi

tÝch vμo hå l−îng n−íc b»ng W®t). Do thÓ tÝch hå nhá nªn ®Ó tËn dông tèi ®a kh¶

n¨ng ®iÒu tiÕt cña hå, phÇn ngän ®−îc x©y dùng sao cho W®t = Vng.

MÆt kh¸c ta cã quan hÖ: dttb

dt EH

w..81,9

1η

= . Suy ra: E®t = 9,82.η.Htb.Vhi. NghÜa lμ,

cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®iÖn n¨ng cña phÇn ngän.

Dùa vμo E®t , phÇn ngän ®−îc x©y dùng b»ng c¸ch x¸c ®Þnh phÇn ®Ønh cao nhÊt cña

biÓu ®å, t−¬ng øng víi diÖn tÝch b»ng E®t.

H×nh 5.5

b)

P MW

t

24 h0

Ptb

Pmax

E®t

P MW E

MWh

t

h240

E®t

ET§-E®t

a)

0

Ptb

ET§-E®t

E®t

PhÇn gèc cña biÓu ®å ®−îc x©y dùng b»ng çch sö dông mét tam gi¸c vu«ng cã

c¹nh gãc vu«ng n»m ngang chiÒu dμi b»ng ET§ - E®t. c¹nh gãc vu«ng th¼ng ®øng

b»ng Ptb. DÞch chuyÓn tam gi¸c theo ®−êng cong n¨ng l−îng, vÞ trÝ mμ c¶ hai ®Ønh

thuéc c¹nh huyÒn cïng n»m trªn ®−êng cong sÏ x¸c ®Þnh phÇn gèc cña biÓu ®å

(h×nh 5.5,a). BiÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh cña NMT§ nhËn ®−îc b»ng çch céng

(t−¬ng øng theo thêi gian) hai phÇn nãi trªn (h×nh 5.5,b).

Còng nh− çc tr−êng hîp tr−íc, vËn hμnh theo biÓu ®å th× l−îng ®iÖn n¨ng nhËn

®−îc trong mét ngμy ®ªm b»ng E = E®t+(ET§-E®t ) = ET§ (t−¬ng øng víi l−îng n−íc

cho phÐp sö dông). PhÇn biÓu ®å phô t¶i hÖ thèng cßn l¹i còng t−¬ng øng víi kh¶

n¨ng ®−îc san b»ng tèi ®a - ®¶m b¶o tÝnh tèi −u theo môc tiªu ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n.

Trong tr−êng hîp nμy ®iÒu kiÖn giíi h¹n vÒ dung tÝch hå lu«n lu«n tháa m·n, bëi

theo çch x©y dùng ta lu«n cã W®t = Vng. ChØ cßn cÇn kiÓm tra ®iÒu kiÖn giíi h¹n

vÒ c«ng suÊt ph¸t Pmax ≤ Nkd. §iÒu kiÖn nμy dÔ dμng kiÓm tra ®−îc khi x©y dùng

xong biÓu ®å, x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè Pmax. NÕu ®iÒu kiÖn kh«ng tháa m·n còng cÇn

x©y dùng l¹i biÓu ®å.

4. Tr−êng hîp NMT§ bÞ giíi h¹n c¶ vÒ dung tÝch håvµ c«ng suÊt ph¸t

Mïa n−íc to vμ trung b×nh, cã thÓ ph¶i xÐt ®Õn ®ång thêi çc giíi h¹n vÒ thÓ tÝch

hå chøa vμ c«ng suÊt ph¸t. Çc tr−êng hîp 2 vμ 3 võa xÐt ë trªn, nÕu giíi h¹n kiÓm

tra kh«ng tháa m·n th× sÏ ®−îc ®−a vÒ tr−êng hîp nμy. Còng cÇn nãi thªm lμ, trong

gi÷a mïa lò, nãi chung NMT§ cÇn ®−îc lμm viÖc liªn tôc ë chÕ ®é giíi h¹n tèi ®a

c¶ vÒ c«ng suÊt ph¸t vμ møc n−íc trong hå (theo môc tiªu ®iÒu tiÕt dμi h¹n). Khi

®ã bμi to¸n ®iÒu tiÕt ngμy kh«ng ®−îc ®Æt ra (biÓu ®å n»m trong phÇn ®¸y thÊp

nhÊt cña biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng). Tuy nhiªn ngay khi l−îng n−íc yªu c©u sö

dông kh«ng ph¶i lμ tèi ®a vμ hå cßn v¬i (Vng ≠ 0), cã thÓ tËn dông hå ®Ó ®ång thêi

®iÒu tiÕt ng¾n h¹n. §iÒu kiÖn ®iÒu tiÕt vÉn lμ tham gia tèi ®a vμo c«ng suÊt ®Ønh

trong khi ®¶m b¶o sö dông hÕt l−îng n−íc tÝnh to¸n trong ngμy.

Tõ çch tÝnh to¸n x©y dùng biÓu ®å cho tr−êng hîp chØ cã mét giíi h¹n (hoÆc vÒ

c«ng suÊt hoÆc vÒ dung tÝch hå) nªu trªn, cã thÓ suy ra çch x©y dùng t−¬ng tù cho

tr−êng hîp cã c¶ 2 giíi h¹n. §Ó tháa m·n c¶ hai ®iÒu kiÖn th× ®iÖn n¨ng phÇn ngän

ph¶i ®−îc giíi h¹n nhá h¬n hoÆc b»ng trÞ sè E®t tÝnh to¸n.

Khi bÞ giíi h¹n vÒ c«ng suÊt, ®iÖn n¨ng E®t ®−îc tÝnh theo trÞ sè c«ng suÊt ®Ønh:

P® = Nkd - Ptb , cßn theo giíi h¹n vÒ dung tÝch hå cÇn x¸c ®Þnh:

E®t = 9,82.η.Htb.Vng.

Gi¸ trÞ nhá h¬n cña E®t tÝnh ®−îc theo 2 ®iÒu kiÖn trªn ®−îc lÊy ®Ó x¸c ®Þnh phÇn

ngän biÓu ®å. PhÇn gèc ®−îc x¸c ®Þnh theo l−îng ®iÖn n¨ng cßn l¹i hoμn toμn

t−¬ng tù nh− 2 tr−êng hîp trªn.

Tuy nhiªn, trong tr−êng hîp nμy ng−êi ta th−êng x©y dùng biÓu ®å ph¸t c«ng suÊt

cho NMT§ theo çch kh¸c, nh»m tËn dông tèi ®· kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt cña hå: phÇn

ngän ®−îc x©y dùng theo ®iÒu kiÖn: W®t = Vng.

T−¬ng tù tr−êng hîp trªn ta tÝnh ®−îc l−îng ®iÖn n¨ng phÇn ngän:

E®t = 9,82.η.Htb.Vng.

Dùa vμo trÞ sè E®t , phÇn ngän ®−îc x©y dùng b»ng çch sö dông mét tam gi¸c

vu«ng cã c¹nh gãc vu«ng n»m ngang b»ng E®t, c¹nh gãc vu«ng th¼ng ®øng b»ng

Nkd - Ptb. PhÇn gèc ®−îc x©y dùng b»ng çch sö dông mét tam gi¸c vu«ng kh¸c cã

c¹nh gãc vu«ng n»m ngang chiÒu dμi b»ng ET§ - E®t, c¹nh gãc vu«ng th¼ng ®øng

H×nh 5.6

P MW E

MWh

t

h240

E®t

ET§-E®t

a)

0

Ptb

ET§-E®t

E®t

N®-Ptb

b)

P MW

t

24 h0

Ptb

Pmax

E®t

b»ng Ptb. DÞch chuyÓn çc tam gi¸c vu«ng nãi trªn däc theo ®−êng cong n¨ng

l−îng, cã thÓ t×m ®−îc vÞ trÝ phÇn ngän vμ phÇn gèc cña biÓu ®å (h×nh 5.6,a). BiÓu

®å tæng hîp c«ng suÊt vËn hμnh cña NMT§ nhËn ®−îc b»ng çch céng hai phÇn

nãi trªn (h×nh 5.6,b).

Trong tr−êng hîp nμy nÕu biÓu ®å ®· x©y dùng ®−îc th× çc ®iÒu kiÖn giíi h¹n

lu«n tháa m·n. Ta cã Pmax = Nkd vμ W®t = Vng.

BiÓu ®å cã thÓ kh«ng x©y dùng ®−îc khi chän sai tr−êng hîp tÝnh to¸n. Ch¼ng h¹n,

khi dÞch chuyÓn çc tam gi¸c biÓu ®å nhËn ®−îc cã phÇn chung. Khi ®ã cÇn chän

l¹i tr−êng hîp ®Ó x©y dùng biÓu ®å.

III. Mét sè tr−êng hîp kh¸c

1. Tr−êng hîp cã thªm giíi h¹n c«ng suÊt theo çc ®iÒu kiÖn kü thuËt

Mét sè NMT§ cã yªu cÇu kh«ng ®−îc gi¶m c«ng suÊt ph¸t xuèng d−íi mét trÞ sè

Pmin nμo ®ã (t−¬ng øng víi l−îng ®iÖn n¨ng tèi thiÓu Emin), ch¼ng h¹n, yªu cÇu ®¶m

b¶o møc n−íc h¹ l−u (cho giao th«ng, nu«i trång thñy s¶n ...), yªu cÇu gi÷ sè tæ

m¸y cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh tÜnh hÖ thèng.

H×nh 5.7

P MW E

MWh

t

h240

ET§-Emin

a)

0

Nkd-Pmin

ET§-Emin

Emin Pmin

b)

P MW

t

24 h0

Pmin

Pmax

Nkd

Trong tr−êng hîp nμy ph−¬ng ph¸p x©y dùng biÓu ®å vÉn t−¬ng tù nh− tr−êng hîp

trªn. §Ó ®¶m b¶o giíi h¹n d−íi vÒ c«ng suÊt (phÇn ®¸y), tr−íc khi thùc hiÖn x©y

dùng biÓu ®å cÇn trõ trÞ sè Pmin (vμ l−îng ®iÖn n¨ng Emin) vμo biÓu ®å phô t¶i tæng

hÖ thèng, vμ mét sè ®¹i l−îng tÝnh to¸n. Sau khi x©y dùng biÓu ®å, l¹i céng çc trÞ

sè nãi trªn vμo phÇn biÓu ®å nhËn ®−îc. H×nh 5.7 minh häa çch thùc hiÖn x©y

dùng biÓu ®å cho tr−êng hîp hå cã dung tÝch ®ñ lín, nh−ng c«ng suÊt bÞ giíi h¹n

c¶ Pkd (giíi h¹n trªn) vμ Pmin (giíi h¹n d−íi).

2. Tr−êng hîp cã nhiÒu NMT§ cïng vËn hµnh trong HT§

Ph−¬ng ph¸p x©y dùng biÓu ®å c«ng suÊt cho mçi NMT§ trong tr−êng hîp nμy

vÉn t−¬ng tù nh− khi chØ cã mét NMT§. ChØ cÇn chó ý ®ªn thø tù thùc hiÖn biÓu

®å: tõ NMT§ cã l−îng n−íc Ýt tr−íc, cã l−îng n−íc nhiÒu h¬n sau.

§Ó so s¸nh t−¬ng quan l−îng n−íc cÇn dùa vμo thêi gian lμm viÖc cùc ®¹i cña çc

nhμ m¸y:

đ

năăTĐ

NE

T =max , [h] .

Trong ®ã ET§ n¨m - lμ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng trung b×nh c¶ n¨m cña NMT§. Nhμ m¸y

cã Tmax lín h¬n ®−îc coi lμ cã l−îng n−íc nhiÒu h¬n.

ViÖc thùc hiÖn theo thø tù trªn ®· mÆc nhiªn ®¶m b¶o cho tÝnh tèi −u çc biÓu ®å

NMT§. §ã lμ v× nhμ m¸y cã l−îng n−íc Ýt sÏ chiÕm vÞ trÝ cao h¬n so víi NMT§

cã l−îng n−íc nhiÒu h¬n (chän sau trong biÓu ®å phô t¶i hÖ thèng cßn l¹i), t−¬ng

øng víi quy t¾c chung lùa chän vÞ trÝ tèi −u cho biÎu ®å c«ng suÊt NMT§.

5.4. Tæn thÊt do ®iÒu tiÕt ngµy

Khi thùc hiÖn ®iÒu tiÕt ngμy, cét n−íc vËn hμnh bÞ thay ®æi, cã thÓ cao h¬n hoÆc

thÊp h¬n trÞ sè trung b×nh (øng víi tr¹ng th¸i kh«ng ®iÒu tiÕt ngμy). Nguyªn nh©n

g©y ra do sù thay ®æi møc n−íc th−îng l−u vμ h¹ l−u theo l−u l−îng n−íc vËn

hμnh. Vμo nh÷ng giê cao ®iÓm phô t¶i, nhμ m¸y ph¸t phñ ®Ønh víi l−u l−îng n−íc

sö dông lín, møc n−íc th−îng l−u h¹ xuèng. Nh÷ng giê thÊp ®iÓm, n−íc ®−îc tÝch

vμo hå, møc n−íc th−îng l−u d©ng cao, lªn ®Õn møc cao nhÊt ë cuèi thêi kú tÝch

n−íc. Trong khi ®ã, møc n−íc h¹ l−u lªn xuèng gÇn nh− gÇn nh− ®ång pha víi

biÓu ®å l−u l−îng n−íc. KÕt qu¶ lμ, cét n−íc vËn hμnh cña NMT§ thay ®æi theo

h−íng: gi¶m vμo thêi kú l−u l−îng n−íc sö dông t¨ng vμ d©ng cao vμo thêi kú l−u

l−îng n−íc sö dông Ýt (h×nh 5.8). NÕu l−u l−îng n−íc vËn hμnh kh«ng ®æi vμ cét

n−íc t¨ng gi¶m ®èi xøng xung quanh trÞ sè trung b×nh thi cã thÓ coi ®iÖn n¨ng

thay ®æi cã thÓ bï trõ nhau c©n b»ng. Tuy nhiªn, ®èi víi ®iÒu tiÕt ngμy, cét n−íc

l¹i t¨ng khi l−u l−îng n−íc vËn

hμnh thÊp vμ gi¶m khi l−u l−îng

n−íc vËn hμnh cao. Nh− thÕ ®iÖn

n¨ng t¨ng thªm do cét n−íc cao

Ýt h¬n ®iÖn n¨ng bÞ gi¶m do cét

n−íc thÊp. §ã lμ nguyªn nh©n

g©y ra tæn thÊt cña ®iÒu tiÕt

ngμy. MÆt kh¸c, do mÆt hå loang

réng khi møc n−íc d©ng cao,

nªn cïng l−îng n−íc tÝch vμo vμ

lÊy ra lμ W®t, møc n−íc th−îng

l−u d©ng cao lªn bªn trªn trÞ sè

trung b×nh sÏ Ýt h¬n khi bÞ gi¶m

thÊp so víi trÞ sè nμy. Nh− vËy

cét n−íc sÏ bÞ gi¶m nhiÒu h¬n lμ

®−îc t¨ng thªm. Mét nguyªn nh©n kh¸c cã thÓ còng gãp phÇn vμo tæn thÊt ®iÒu tiÕt

ngμy lμ sù gi¶m thÊp hiÖu suÊt tæ m¸y khi ph¶i vËn hμnh víi c«ng suÊt thay ®æi.

Tuy nhiªn tæn thÊt ®iÒu tiÕt ngμy cã thÓ ®−îc coi lμ nhá. Th−êng kh«ng v−ît qu¸

(3-5)%. Tæn thÊt chiÕm tØ lÖ cao khi NMT§ cã cét n−íc thÊp vμ l−u l−îng n−íc

vËn hμnh lín. Trong tr−êng hîp nμy th−êng ph¶i xÐt ®Õn ¶nh h−ëng tæn thÊt khi

tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt ngμy (cã thÓ ph¶i h¹n chÕ ®iÒu chØnh hoÆc thay ®æi d¹ng biÓu

®å).

5.5. dao ®éng møc n−íc th−îng l−u vµ h¹ l−u

Khi thùc hiÖn ®iÒu tiÕt ngμy, l−u l−îng n−íc vËn hμnh qua tua bin NMT§ thay ®æi

t−¬ng ®èi nhanh dÉn ®Õn hiÖn t−îng thay ®æi côc bé vÒ møc n−íc vμ xuÊt hiÖn hiÖn

Q m3/s

t

0 24

Qtb

Q(t)

Z m

t

0 24

Ztl

Zhl

Htb

H×nh 5.8

t−îng dao ®éng sãng c¶ ë th−îng l−u vμ h¹ l−u NMT§. Khi t¨ng l−u l−îng qua tua

bin sÏ g©y ra hiÖn t−îng:

- Gi¶m møc n−íc th−îng l−u tr−íc ®Ëp, sau ®ã lan truyÒn qu¸ tr×nh gi¶m thÊp møc

n−íc vÒ phÝa ng−îc dßng (t¹o thμnh sãng biªn ®é ©m vÒ møc n−íc). Qu¸ tr×nh sãng

cã thÓ ph¶n håi khi lªn ®Õn vÞ trÝ cao, hay gÆp ®Þa h×nh phøc t¹p.

- T¨ng møc n−íc h¹ l−u phÝa sau NMT§ vμ lan truyÒn qu¸ tr×nh d©ng cao møc

n−íc theo h−íng xu«i dßng (d−íi d¹ng sãng d−¬ng vÒ møc n−íc).

Khi gi¶m l−u l−îng n−íc qua tua bin, qu¸ tr×nh sãng diÔn ra ng−îc l¹i.

Víi yªu cÇu ®iÒu chØnh liªn tôc l−u l−îng n−íc theo biÓu ®å c«ng suÊt vËn hμnh

ngμy cña NMT§, qu¸ tr×nh sãng diÔn ra kh¸ phøc t¹p. HiÖu øng chung cña hiÖn

t−îng lμ lμm t¨ng thªm biÕn thiªn cét n−íc, lμm t¨ng tæn thÊt. Ngoμi ra, dao ®éng

møc n−íc cßn cã thÓ ¶nh h−ëng (lμm gi¶m) dung tÝch ®iÒu tiÕt ngμy cña hå. Tuy

nhiªn, khi hå lín (hå ®iÒu tiÕt n¨m trë lªn) th× dao ®éng møc n−íc th−îng l−u

th−êng kh«ng ®¸ng kÓ (cã thÓ chØ vμi cm). Dao ®éng møc n−íc h¹ l−u cã thÓ ®¹t

tíi 2-5 m, bëi dßng ch¶y phÝa h¹ l−u th−êng hÑp.

5.6. X©y dùng biÓu ®å c«ng suÊt vËn hµnh ngµy cña NMT§ theo

ph−¬ng ph¸p sè

Nh− trªn ®· nãi, ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n ë NMT§ thuéc vÒ bμi to¸n vËn hμnh tèi −u hÖ

thèng ®iÖn trong tr−êng cã hîp hçn thñy ®iÖn, nhiÖt ®iÖn. §Ó gi¶i bμi to¸n theo çc

ph−¬ng ph¸p sè (tÝnh to¸n b»ng m¸y tÝnh) cÇn m« t¶ to¸n häc ®Çy ®ñ cho hμm môc

tiªu, çc rμng buéc vμ lùa chän ph−¬ng ph¸p gi¶i phï hîp. Çc néi dung nμy ®·

®−îc tr×nh bÇy kü trong gi¸o tr×nh riªng (xem gi¸o tr×nh "Tèi −u hãa chÕ ®é cña hÖ

thèng ®iÖn" vμ çc tμi liÖu liªn quan). Trong phÇn nμy chØ xem xÐt bμi to¸n d−íi

gãc ®é nh÷ng vÊn ®Ò liªn quan khi cã sù tham gia cña NMT§ trong hÖ thèng.

1. Tr−êng hîp bá qua ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi cét n−ícvµ ¶nh h−ëng cña çc

giíi h¹n

Khi cét n−íc cã thÓ coi lμ kh«ng ®æi th× quan hÖ gi÷a l−îng n−íc tiªu hao Q vμ

c«ng suÊt ph¸t P cña NMT§ cã d¹ng quan hÖ hμm Q(P) hoμn toμn x¸c ®Þnh. Trong

tr−êng hîp chung ®Æc tÝnh tiªu hao n−íc cã d¹ng Q(P,H). §Ó ®¬n gi¶n, xÐt HT§ cã

mét NMN§ ®¼ng trÞ nh−ng cã m nhμ m¸y thñy ®iÖn. §Æc tÝnh tiªu hao nhiªn liÖu

B(PN) cña NMN§ vμ ®Æc tÝnh tiªu hao n−íc Qk(Pk) cña mçi NMT§ ®· biÕt. L−îng

n−íc ®−îc sö dông trong ngμy cña çc NMT§ ®· ®−îc cho, hoÆc tÝnh ®−îc theo

l−u l−îng n−íc trung b×nh:

Wng k = 24.3600.Qtb k. k=1,2,...,m.

Còng gi¶ thiÕt cho tr−íc biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng P(t) ®−îc dù b¸o chi tiÕt cho

tõng giê trong ngμy.

a. Hµm môc tiªu:

XÐt hμm môc tiªu cña bμi to¸n lμ cùc tiÓu chi phÝ nhiªn liÖu tæng trong ngμy cña

NMN§. Cã thÓ m« t¶ nh− sau:

∑=

Σ →Δ=n

ttN tPBB

1min)( ; (5.1)

Trong ®ã, PN t - lμ c«ng suÊt ph¸t trong kho¶ng thêi gian t cña NMN§;

Δt - thêi gian cña kho¶ng t trong ngμy. Th−êng chän n=24, Δt =1h.

b. Çc rµng buéc (viÕt víi n=24, Δt =1h):

- C©n b»ng c«ng suÊt trong HT§:

.24,...,2,1;0...21 ==Δ−−++++= tPPPPPPf tttmtttNt (5.2)

- C©n b»ng n−íc trong ngμy cña mçi NMT§:

.,...,2,1;0)(24

1mkWPQ

tktkkk ==−=∑

=ϕ (5.3)

Trong çc ph−¬ng tr×nh rμng buéc, ký hiÖu P1t, P2t, ...,Pmt - lμ c«ng suÊt cña çc

NMT§ ë giê t, Pt vμ ΔPt lμ c«ng suÊt phô t¶i vμ tæn thÊt c«ng suÊt trong l−íi cña

HT§ trong giê t. Wk - lμ l−îng n−íc ®−îc sö dông trong ngμy cña NMT§ k.

Do kh«ng xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña çc giíi h¹n, bμi to¸n cã thÓ gi¶i b»ng ph−¬ng

ph¸p Lagrange. Ta thiÕt lËp hμm Lagrange:

.min)(24

1

24

1 1∑ ∑ ∑= = =

→++=t t

m

kkkttNtN fPB ϕλλφ (5.4)

Trong ®ã ký hiÖu λNt vμ λk - lμ çc nh©n tö Lagrange (nh− çc biÕn cÇn x¸c ®Þnh).

§¹o hμm hμm Lagrange theo tÊt c¶ çc biÕn vμ çc nh©n tö ta cã hÖ ph−¬ng tr×nh

x¸c ®Þnh lêi gi¶i tèi −u. Ta cã:

.24...,,2,1

.01

=

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂Δ∂−+

∂∂=

∂∂

tP

PPB

P tNtN

tNtN

λφ (5.5)

....,,2,1;24...,,2,1

.01

mktPQ

PP

P tk

kk

tNtN

tk

==

=∂∂+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂Δ∂−=

∂∂ λλφ

(5.6)

24,...,2,1

;0...21

=

=Δ−−++++==∂∂

t

PPPPPPf tttmtttNttNλ

φ (5.7)

.,...,2,1

;0)(24

1

mk

WPQt

ktkkkk

=

=−==∂∂ ∑

=ϕ

λφ

(5.8)

Nh− vËy ta cã ®ñ sè ph−¬ng tr×nh ®Ó t×m ®−îc 24x(1+m) biÕn c«ng suÊt ph¸t tõng

giê cho NMN§ vμ m NMT§, 24 nh©n tö λNt vμ m nh©n tö λk ;

Kh«ng dõng l¹i ë ph−¬ng ph¸p gi¶i hÖ trªn, ta xÐt ®Õn mèi quan hÖ cña çc ®¹i

l−îng tèi −u. Tr−íc hÕt, ®Æt thªm çc ký hiÖu:

NPBb

∂∂= - lμ suÊt t¨ng t−¬ng ®èi tiªu hao nhiªn liÖu cña NMN§;

k

kk P

Qq∂∂= - lμ suÊt t¨ng t−¬ng ®èi tiªu hao nhiªn liÖu cña NMN§ thø k;

NN P

P∂Δ∂=σ - lμ suÊt t¨ng t−¬ng ®èi tæn thÊt c«ng suÊt l−íi theo c«ng suÊt NMN§;

kk P

P∂Δ∂=σ -lμ suÊt t¨ng t−¬ng ®èi tæn thÊt c«ng suÊt l−íi theo c«ng suÊt NMT§ k.

Tõ (5.5) ta cã:

.24,...,2,1;1

=−

=− tb

tN

ttN σ

λ (5.9)

.,...,2,1;24,...,2,1;1

mktq

tk

tktktk ==

−=−

σλ

λ (5.10)

Tõ (5.9) vμ (5.10) cã thÓ viÕt ®iÒu kiªn tèi −u (cho mçi thêi ®iÓm bÊt kú):

;1

...111 2

22

1

11

m

mm

N

qqqbσ

λσ

λσ

λσ −

==−

=−

=−

(5.11)

Nh− vËy trong suèt thêi gian vËn hμnh, ®Ó ®¶m b¶o tèi −u, mçi nhμ m¸y thñy ®iÖn

ph¶i gi÷ ®−îc quan hÖ víi NMN§ theo biÓu thøc sau:

;11

1

1

11

−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=σσ

λ qbN

;11

1

2

22

−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=σσ

λ qbN

...

;11

1−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=m

m

Nm

qbσσ

λ

®ång thêi ®¶m b¶o çc ®iÒu kiÖn rμng buéc (5.2) vμ (5.3).

Dùa vμo çc quan hÖ vμ ®iÒu kiÖn nªu trªn ng−êi ta x©y dùng thuËt to¸n ph©n bè

tèi −u c«ng suÊt cho çc NM§ trong HT§ thñy nhiÖt ®iÖn hçn hîp, kh«ng cÇn gi¶i

theo hÖ (5.5)-(5.8).

Tr−íc hÕt ta xÐt ý nghÜa cña çc nh©n tö λk vμ çc yÕu tè quyÕt ®Þnh trÞ sè cña nã.

§Ó ®¬n gi¶n ta xÐt hÖ thèng chØ cã 1 NMN§ vμ 1 NMT§, bá qua tæn hao c«ng

suÊt. §iÒu kiÖn ph©n bè tèi −u c«ng suÊt gi÷a 2 nhμ m¸y sÏ lμ: b = λq.

MÆt kh¸c ta cã:

.;TĐN PQq

PBb

ΔΔ=

ΔΔ= Khi ®ã:

1−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔ=

TĐN PQ

PBλ .

XÐt çc sè gia nh− nhau vÒ c«ng suÊt gi÷a NMT§ vμ NMN§: ΔPN = ΔPT§ , ta cã:

QB

ΔΔ=λ .

Nh− vËy, λ lμ sè ®o hiÖu qu¶ sö dông n−íc cña NMT§ lμm viÖc trong hÖ thèng

thñy nhiÖt ®iÖn hçn hîp. Quan hÖ QB Δ=Δ λ cho biÕt l−îng nhiªn liÖu tiÕt kiÖm

®−îc khi sö dông l−îng n−íc lμ ΔQ ë NMT§. TrÞ sè λ cμng lín th× hiÖu qu¶ sö

dông n−íc cμng cao.

MÆt kh¸c, khi NMT§ cã hå chøa n−íc ®ñ lín, c«ng suÊt ph¸t kh«ng bÞ h¹n chÕ th×

l−îng n−íc cã thÓ sö dông vμo bÊt cø lóc nμo trong ngμy. Khi ®ã chÕ ®é vËn hμnh

tèi −u sÏ ph¶i t−¬ng øng víi chÕ ®é ®¶m b¶o cho hiÖu qu¶ sö dông n−íc lμ ®ång

®Òu trong suèt thêi kú tÝnh to¸n. (V× nÕu

cßn chªnh lÖch th× viÖc ®iÒu chØnh l¹i sÏ

cho ph−¬ng ¸n cã lîi h¬n).

HÖ sè λ g¾n liÒn víi c¸c th«ng sè cña

NMT§, ®ã lμ cét n−íc vμ l−îng n−íc.

Tr−íc hÕt xÐt quan hÖ cña hÖ sè nμy theo

l−îng n−íc tiªu hao ΔQ trong khi cét

n−íc kh«ng ®æi. Gäi phô t¶i tæng hÖ

thèng lμ P = PN§1 + PT§1.

Víi tr¹ng th¸i ph©n bè nμy (®iÓm a trªn

h×nh 5.9) nhiªn liÖu tiªu hao lμ B1, suÊt

t¨ng t−¬ng ®èi tiªu hao nhiªn liªu lμ: b1 = tgα1 cßn hiÖu qu¶ sö dông n−íc lμ

1

1

qb=λ .

B©y giê gi¶ thiÕt cho NMT§ lμm viÖc víi c«ng suÊt nhá h¬n, PT§2 . Khi ®ã theo

®iÒu kiÖn c©n b»ng c«ng suÊt, NMN§ sÏ cã c«ng suÊt PN2 lín h¬n, sao cho P =

PN2+PT§2. ë tr¹ng th¸i ph©n bè míi nμy NMT§ vËn hμnh víi Q2 < Q1, cßn NMN§

vËn hμnh víi nhiªn liªu tiªu hao B2>B1, t−¬ng øng víi suÊt t¨ng t−¬ng ®èi b2 =

tgα2, hÖ sè hiÖu qu¶ sö dông n−íc: 2

2

qb=λ . Tõ d¹ng cña ®Æc tÝnh tiªu hao nhiªn

liÖu vμ tiªu hao n−íc dÔ thÊy r»ng b2 > b1, q2 < q1 , khi ®ã λ2 > λ1. NghÜa lμ hiÖu

qu¶ sö dông n−íc tØ lÖ nghÞch víi c«ng suÊt ph¸t cña NMT§. VÒ ý nghÜa, cã thÓ

α1

α2

B1

B2

PN2 PN1

PN

B

H×nh 5.9

b

a

gi¶i thÝch ®iÒu nμy, khi thñy ®iÖn gi¶m c«ng suÊt, NMN§ ph¶i lμm viÖc trong miÒn

kÐm kinh tÕ cña ®Æc tÝnh tiªu hao ®Ó ®¶m b¶o c©n b»ng c«ng suÊt. Mçi mÐt khèi

n−íc vËn hμnh t¨ng thªm khi ®ã sÏ tiÕt kiÖm ®−îc nhiÒu nhiªn liÖu h¬n do gi¶m t¶i

®−îc ë çc trang thiÕt bÞ ®ang ph¶i vËn hμnh kÐm kinh tÕ.

HÖ sè λ tØ lÖ thuËn víi cét n−íc bëi v× víi c«ng suÊt nh− nhau cét n−íc cμng lín th×

l−îng n−íc tiªu hao cμng Ýt (h×nh 5.11).

H×nh (5.12) vÏ s¬ ®å khèi cña ch−¬ng tr×nh tÝnh ph©n bè tèi −u c«ng suÊt trong

HT§ hçn hîp thñy nhiÖt ®iÖn, x©y dùng dùa vμo çc ®iÒu kiÖn tèi −u võa nªu,

kh«ng cÇn gi¶i trùc tiÕp hÖ ph−¬ng tr×nh Lagrange. S¬ ®å khèi m« t¶ cho tr−êng

hîp chØ cã mét NMN§ vμ mét NMT§. Tuy nhiªn cã thÓ më réng cho tr−êng hîp

chung h¬n.

Çc khèi chÝnh bao gåm:

Khèi 1,2 - NhËp çc d÷ liÖu ®Çu, bao gåm c«ng suÊt phô t¶i tæng hÖ thèng (tõng

giê), ®Æc tÝnh tiªu hao B(PN) vμ Q(PT§), ®Æc tÝnh tæn thÊt ΔP(PN), ΔP(PT§), l−îng

n−íc ®−îc sö dông cña NMT§ Wng. Cã thÓ tÝnh vμ cho çc ®Æc tÝnh ë d¹ng suÊt

t¨ng t−¬ng ®èi b(PN) vμ q(PT§), ®Æc tÝnh tæn thÊt σN(PN), σ(PT§).

Cho c«ng suÊt ban ®Çu cña NMT§ (gi¸ trÞ trung b×nh) PT§.

Khèi 3,4 - G¸n c«ng suÊt tõng giê cña NMT§ theo trÞ sè PT§.

λ

W

H×nh 5.10 H×nh 5.11

H

λ PT§ 1

PT§ 2

PT§ 3

PT§ 1<PT§ 2< PT§ 3

Khèi 5 - HiÖu chØnh c«ng suÊt tõng giê cña NMT§ theo c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c nhau,

b»ng c¸ch t¨ng hoÆc gi¶m c«ng suÊt theo bËc ΔP.

Khèi 6 - KiÓm tra giíi h¹n c«ng suÊt NMT§. NÕu kh«ng tháa m·n, quay trë vÒ 5

®Ó hiÖu chØnh (c«ng suÊt qu¸ cao thùc hiÖn dÊu trõ trong (5), qu¸ thÊp - thùc hiÖn

dÊu céng).

Khèi 7 vμ 8 - TÝnh vμ kiÓm tra giíi h¹n c«ng suÊt cña NMN§. NÕu kh«ng tháa

m·n, quay trë vÒ 5 ®Ó hiÖu chØnh (c«ng suÊt qu¸ cao thùc hiÖn dÊu céng trong (5),

qu¸ thÊp thùc hiÖn dÊu trõ).

Vµo d÷ liÖu P(t),

B(PN§),Q(PT§),Wng, ...

PT§ t = PT§ t ±ΔP

PT§ min ≤ PT§ t ≤PT§ max

PN§ t = Pt - PT§ t

PN§ min ≤ PN§ t ≤PN§ max

b*t = bt/(1-σN t)

q*t = qt/(1-σt)

9

5

1

2

3

148

4

5

9

10

8

λt = b*t/q*t

λtb=( λ1+ λ2+...+ λ24)/24

Δλt = λt- λtb

Δλt = 0

ΔW = WT§-Wng = 0

WT§ = ΣQtΔt

KÕt thóc

3

5

PT§ t = PT§

PT§ = PT§ ± ΔPT§

t = 1, 2, ..., 24

Cho gi¸ trÞ ®Çu PT§

6

7

8

11

12

13

14

15

16

17

17®óng

®óng ®óng

®óng

sai

sai

sai

sai

H×nh 5.12

Khèi 9,10,11 - TÝnh trÞ sè cña hÖ sè λ (theo tõng giê). V× ph©n bè ch−a tèi −u nªn

çc trÞ sè kh«ng b»ng nhau.

Khèi 12, 13 - TÝnh chªnh lÖch hÖ sè λ so víi trÞ sè trung b×nh.

Khèi 14 - KiÓm tra trÞ sè vμ dÊu cña Δλ. NÕu trÞ sè chªnh lÖch cßn lín, trë vÒ khèi

5, hiÖu chØnh c«ng suÊt NMT§. LÊy dÊu ©m trong 5 nÕu Δλ d−¬ng vμ ng−îc l¹i.

Khèi 15,16,17 - TÝnh vμ kiÓm tra l−îng n−íc sö dông. NÕu kh«ng tháa m·n trë vÒ

4, hiÖu chØnh c«ng suÊt NMT§ theo dÊu cña ΔW.

Bμi to¸n kÕt thóc khi ®é lÖch ΔW cã trÞ sè ®ñ nhá.

2. Tr−êng hîp xÐt ®Õn biÕn thiªn cét n−íc vµ çc giíi h¹n

Hμm môc tiªu (5.1) vμ çc rμng buéc (5.2) vμ (5.3) vÉn nh− tr−êng hîp trªn. Tuy

nhiªn, quan hÖ gi÷a l−u l−îng n−íc vËn hμnh víi c«ng suÊt NMT§ kh«ng cßn x¸c

®Þnh ®−îc ë d¹ng ®Æc tÝnh tiªu hao Q(P) mμ phô thuéc nhiÒu ®¹i l−îng cïng thay

®æi. Víi mçi NMT§ thø k ta cã:

C«ng suÊt: Pk t = 9,81.η.Hk t .Qk t ;

Cét n−íc: Hk t = (Zk t - Zhl k t - ΔHk t). (5.12)

L−u l−îng: Qk t = Qtb k + ΔQk t ;

§Æc tÝnh møc n−íc h¹ l−u: Zhl k = φ(Q+Qx).

Trong ®ã: Qtb vμ ΔQ t−¬ng øng lμ l−u l−îng n−íc trung b×nh (®· biÕt) vμ l−u l−îng

n−íc ®iÒu tiÕt. TrÞ sè ΔQk t < 0 t−¬ng øng víi lóc hå ®−îc tÝch n−íc, ΔQk t > 0 lóc

hå cÊp thªm n−íc cho sö dông.

Çc ®iÒu kiÖn giíi h¹n ®−îc ®−a thªm vμo:

- Giíi h¹n møc n−íc th−îng l−u vμ h¹ l−u:

Zk min ≤ Zk t ≤ Zk max

Zhl k min ≤ Z hl k t ≤ Zhl k max (5.13)

- Giíi h¹n c«ng suÊt ph¸t:

Pk min ≤ Pk t ≤ Pk max

PN min ≤ PN t ≤ PN max (5.14)

ChiÒu t¨ng hiÖu suÊt

Hmax

Hmin

Htt

H m

PT§ MW N® 0

H×nh 5.13

§Ó cã çc trÞ sè giíi h¹n (cùc ®¹i, cùc tiÓu) ®−a vμo tÝnh to¸n, cÇn ph¶i c¨n cø vμo

çc ®iÒu kiÖn cô thÓ cña nhμ m¸y vμ çc yªu cÇu vËn hμnh. VÝ dô, giíi h¹n trªn cña

møc n−íc th−îng l−u cã thÓ lμ møc n−íc d©ng b×nh th−êng, còng cã thÓ ph¶i thÊp

h¬n theo yªu cÇu phßng lò. Møc n−íc h¹ l−u x¸c ®Þnh bíi yÕu tè ngËp lôt vμ yªu

cÇu giao th«ng... §èi víi c«ng suÊt ph¸t cña NMT§, giíi h¹n trªn cÇn ®−îc x¸c

®Þnh theo quan hÖ víi cét n−íc vËn hμnh vμ giíi h¹n hiÖu suÊt tua bin (h×nh 5.13).

Víi çc tua bin kiÓu Fransis vμ Kaplan cã thÓ viÕt:

⎩⎨⎧

<+≥

=tt

ttđ

HHkhibaHHHkhiNPmax (5.15)

Trong ®ã a vμ b lμ çc hÖ sè x¸c

®Þnh theo ®Æc tÝnh lμm viÖc cña

tua bin (h×nh 5.13).

Møc n−íc th−îng l−u vμ h¹ l−u,

còng nh− tæn thÊt cét ¸p ΔH cã

quan hÖ phøc t¹p víi l−u l−îng

n−íc vËn hμnh vμ l−îng n−íc x¶.

V× thÕ tÝnh to¸n víi ®iÒu kiÖn giíi

h¹n (5.13) rÊt khã kh¨n. Ng−êi ta

th−êng thay ®iÒu kiÖn giíi h¹n

møc n−íc th−îng l−u b»ng ®iÒu

kiÖn giíi h¹n dung tÝch ®iÒu tiÕt

ngμy cña hå:

ngQQ

tkktbQ

tk VtQQtQktbtktk

∑∑<<Δ

≤Δ−=ΔΔ )(0

. (5.16)

Thùc ra, ®Ó x¸c ®Þnh thÓ tÝch ®iÒu tiÕt Vng còng cÇn xÐt ®Õn ®Æc tÝnh hå vμ ®Æc tÝnh

møc n−íc th−îng l−u vμ hiÖn tr¹ng cña hå. Tuy nhiªn, viÖc tÝnh Vng ®¬n gi¶n h¬n

vμ cã thÓ lÊy çc gi¸ trÞ gÇn ®óng.

Giíi h¹n møc n−íc h¹ l−u th−êng xuÊt ph¸t tõ çc nhu cÇu tæng hîp ph¶i ®iÒu tiÕt

n−íc (giao th«ng, cÊp n−íc, chèng lò ...), cã thÓ thay b»ng ®iÒu kiÖn giíi h¹n theo

l−u l−îng n−íc tèi thiÓu vËn hμnh:

Qkmin ≤ Qk t ≤ Qk max . (5.17)

XÐt thªm çc quan hÖ vμ çc rμng buéc giíi h¹n nh− ®· nªu, bμi to¸n ph©n bè tèi

−u c«ng suÊt trong HT§ nãi chung vμ x©y dùng biÓu ®å vËn hμnh ng¾n h¹n cho

NMT§ nãi riªng ®ßi hái ph¶i sö dông çc ph−¬ng ph¸p to¸n häc phøc t¹p (nh−

QHTT nguyªn thùc hçn hîp, QHPT, QH§...).

Còng cÇn nãi thªm lμ ¶nh h−ëng cña cét n−íc ®Õn lêi gi¶i cña bμi to¸n x©y dùng

biÓu ®å vËn hμnh tèi −u cho NMT§ kh«ng gièng nhau. Çc NMT§ cã hå chøa

n−íc lín (cã kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt n¨m) th−êng cã møc n−íc th−îng l−u thay ®æi

kh«ng nhiÒu khi thùc hiÖn ®iÒu tiÕt ngμy, chØ cÇn xÐt ®Õn khi ®Æc tÝnh møc n−íc h¹

l−u thay ®æi m¹nh. Çc NMT§ cã cét n−íc cao th× møc ®é ¶nh h−ëng thay ®æi cét

n−íc còng rÊt Ýt, cã thÓ bá qua khi tÝnh to¸n.

Ch−¬ng 6

tÝnh to¸n kinh tÕ - kü thuËt nhμ m¸y thñy ®iÖn

6.1. Çc chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt chñ yÕu

1. C«ng suÊt ®Æt vµ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng

C«ng suÊt ®Æt N® lμ tæng c«ng suÊt (t¸c dông) ®Þnh møc cña tÊt c¶ çc tæ m¸y l¾p

®Æt trong NMT§ (cßn ®−îc gäi lμ c«ng suÊt l¾p m¸y). C«ng suÊt tù dïng (kÓ c¶

khi ®Æt riªng tæ m¸y ph¸t tù dïng) ®Òu ®−îc tÝnh vμo cho c«ng suÊt ®Æt.

C«ng suÊt ®Æt lμ trÞ sè quan träng nhÊt cña NMT§, ®Æc tr−ng cho quy m« cña nhμ

m¸y. TrÞ sè hîp lý cña c«ng suÊt ®Æt cÇn ®−îc lùa chän xuÊt ph¸t tõ çc ®Æc tr−ng

tù nhiªn cña dßng s«ng, vÞ trÝ x©y dùng NMT§, ®iÒu liÖn ®Þa chÊt, lßng hå... cïng

hμng lo¹t çc yÕu tè an toμn kh¸c.

Bªn c¹nh kh¸i niÖm vÒ c«ng suÊt ®Æt cßn

cã çc kh¸i niÖm kh¸c vÒ c«ng suÊt cña

NMT§ nh− c«ng suÊt cùc ®¹i, c«ng suÊt

kh¶ dông, c«ng suÊt khai th¸c tèi ®a ...

cã thÓ gièng nhau vÒ trÞ sè trong nh÷ng

®iÒu kiÖn cô thÓ.

Víi NMT§ ®· x©y dùng, s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng hµng n¨m nhËn ®−îc rÊt kh¸c

nhau phô thuéc l−îng n−íc ch¶y vÒ cña

dßng s«ng mçi n¨m. Ng−êi ta th−êng

quan t©m ®Õn s¶n l−îng ®iÖn n¨ng trung

b×nh vμ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng ®¶m b¶o.

S¶n l−îng ®iÖn n¨ng trung b×nh ®−îc tÝnh víi n¨m n−íc trung b×nh, cßn s¶n l−îng

®iÖn n¨ng ®¶m b¶o - víi n¨m Ýt n−íc tÝnh to¸n (tÇn suÊt 90%).

Víi s¶n l−îng ®iÖn n¨ng trung b×nh vμ c«ng suÊt ®Æt ®· biÕt, ng−êi ta x¸c ®Þnh thêi

gian lμm viÖc cùc ®¹i cho NMT§:

.][max hN

ET

đ

năăTĐ=

E MWh

N®

MW

N®

MW

Tmax h

H×nh 6.1

Th«ng th−êng trÞ sè Tmax = (1500-4500)h, nhá h¬n so víi çc NMN§.

TrÞ sè trung b×nh cña ET§n¨m vμ Tmax cã quan hÖ víi c«ng suÊt ®Æt lùa chän. Çc

quan hÖ nμy cã d¹ng nh− trªn h×nh 6.1. C«ng suÊt ®Æt t¨ng nh−ng l−îng n−íc trªn

s«ng h÷u h¹n nªn s¶n l−îng ®iÖn n¨ng t¨ng chËm dÇn.

2. SuÊt vèn ®Çu t−

a- Vèn ®Çu t− cho NMT§.

§Ó x¸c ®Þnh suÊt vèn ®Çu t− cÇn ph¶i tÝnh ®−îc vèn ®Çu t− tæng cho NMT§. Ng−êi

ta th−êng thùc hiÖn tÝnh to¸n vèn ®Çu t− theo thø tù sau:

- Vèn ®Çu t− tæng hîp VΣ.

§ã lμ tæng gi¸ trÞ tμi chÝnh cho tÊt c¶ çc chi phÝ liªn quan ®Õn viÖc x©y dùng c«ng

tr×nh thñy ®iÖn, bao gåm: 1) x©y dùng çc c«ng tr×nh kü thuËt thñy n¨ng (®Ëp,

kªnh dÉn, èng dÉn, tßa nhμ NMT§ víi çc tæ m¸y, biÕn ¸p, thiÕt bÞ ph©n phèi

®iÖn... 2) h×nh thμnh hå chøa n−íc, x©y dùng ©u thuyÒn, kªnh tho¸t, ®Òn bï di d©n

khái lßng hå, thiÕt lËp vïng kinh tÕ míi, x©y dùng ®−êng giao th«ng phôc vô c«ng

tr−êng...3) x©y dùng çc x−ëng c¬ khÝ phôc vô söa ch÷a, s¶n xuÊt phô tïng thay

thÕ, m¸y mãc, vËt liÖu thi c«ng... 4) t¹o dùng nhμ ë c«ng nh©n, c©u l¹c bé, nhμ v¨n

hãa 5) ®Çu t− x©y dùng çc c«ng tr×nh lîi Ých tæng hîp nguån n−íc (hÖ thèng thñy

n«ng, cÊp n−íc, nu«i trång thñy s¶n, kinh doanh du lÞch...).

ViÖc tÝnh to¸n nμy cßn phôc vô môc ®Ých ®¸nh gi¸ tÝnh kh¶ thi cña c«ng tr×nh.

- Vèn ®Çu t− cè ®Þnh cña c«ng tr×nh thñy ®iÖn VCT:

§ã lμ phÇn tμi chÝnh nhËn ®−îc sau khi trõ vμo VΣ çc gi¸ trÞ c«ng tr×nh cã thÓ

hoμn tr¶ vμ chuyÓn giao:

VCT = VΣ - VCG

PhÇn vèn chuyÓn giao VCG bao gåm çc thμnh phÇn trang thiÕt bÞ c«ng tr×nh, sau

khi NMT§ x©y dùng xong vÉn sö dông tiÕp ®−îc nh−ng d−íi sù qu¶n lý cña bé

phËn kh¸c: çc m¸y mãc x©y dùng cßn tèt, çc x−ëng söa ch÷a c¬ khÝ, nhμ m¸y bª

t«ng ®óc s½n, ®−êng giao th«ng, th«ng tin liªn l¹c, nhμ ë, c©u l¹c bé...

- Vèn ®Çu t− tæng cho môc ®Ých ®iÖn n¨ng VE:

Cã thÓ chÝnh lμ VCT nÕu c«ng tr×nh thñy ®iÖn kh«ng cã çc ®Çu t− cho môc ®Ých

kh¸c víi môc ®Ých ph¸t ®iÖn. Trong tr−êng hîp chung cÇn tÝnh riªng thμnh phÇn

cho môc ®Ých ph¸t ®iÖn theo çch nh©n hÖ sè:

VE = αVCT.

HÖ sè α ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua çch ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ chi phÝ vμ hiÖu qu¶ cña

çc c«ng tr×nh.

ChÝnh VE lμ thμnh phÇn vèn ®Çu t− cña

NMT§ ®−îc dïng trong çc tÝnh to¸n luËn

chøng kinh tÕ - ký thuËt. Quan hÖ gi÷a trÞ

sè vèn ®Çu t− VE cña NMT§ víi c«ng suÊt

®Æt cã d¹ng nh− trªn h×nh 6.2. Thμnh phÇn

vèn ®Çu t− ban ®Çu kh«ng thay ®æi theo

c«ng suÊt çc tæ m¸y chiÕm tØ lÖ kh¸ lín

(50-70)%, bëi víi vÞ trÝ ®· chän çc c«ng

tr×nh thñy n¨ng tèi thiÓu ®Ó x©y dùng NMT§ ®· cÇn l−îng vèn ®Çu t− ®¸ng kÓ (x©y

dùng ®Ëp, kªnh dÉn, hå chøa...).

b- SuÊt vèn ®Çu t−:

Cã çc kh¸i niÖm kh¸c nhau vÒ suÊt vèn ®Çu t−.

- SuÊt vèn ®Çu t− trung b×nh tÝnh cho 1 ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt:

.]/[ kWđNVA

đ

Ep =

- SuÊt vèn ®Çu t− tÝnh cho 1 ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt thªm:

.]/[ kWđNVađ

Ep Δ

Δ=

- SuÊt vèn ®Çu t− trung b×nh tÝnh cho 1 ®¬n vÞ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng:

.]/[ kWhđE

VAnăăTĐ

EE =

- SuÊt vèn ®Çu t− tÝnh cho 1 ®¬n vÞ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng ®Æt thªm:

.]/[ kWhđE

VanăăTĐ

EE Δ

Δ=

VE

V0

N®

®

MW 0

H×nh 6.2

AE

aE

®/kWh

N®

kW

aE

AE

H×nh 6.3

AP

aP

AP

aP

®/kWh

N®

kW

a) b)

CÇn chó ý mét sè ®iÓm sau.

- Do thμnh phÇn vèn ®Çu t− kh«ng ®æi chiÕm tØ lÖ lín nªn suÊt vèn ®Çu t− cho 1

®¬n vÞ c«ng suÊt sÏ kh¸ cao nÕu c«ng suÊt ®Æt cña NMT§ kh«ng thÓ t¹o ra ®ñ lín

so víi quy m« c«ng tr×nh. Víi mét ph−¬ng ¸n x©y dùng NMT§, suÊt vèn ®Çu t−

trung b×nh th−êng gi¶m nhanh theo c«ng suÊt ®Æt. Trong khi ®ã, suÊt vèn ®Çu t−

tÝnh cho 1 ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt thªm th−êng rÊt Ýt thay ®æi do phô chñ yÕu vμo chi

phÝ tæ m¸y (h×nh 6.3,a).

- SuÊt vèn ®Çu t− tÝnh cho 1 ®¬n vÞ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng th−êng cã gi¸ trÞ nhá nhÊt

trong ph¹m vi c«ng suÊt ®Æt nμo ®ã cña NMT§ (h×nh 6.3,b). Khi c«ng suÊt ®Æt

chän qu¸ nhá, l−îng n−íc cña dßng s«ng kh«ng ®−îc tËn dông ®Ó ph¸t ®iÖn s¶n

l−îng ®iÖn n¨ng thÊp, suÊt vèn ®Çu t− trung b×nh tÝnh cho 1 ®¬n vÞ s¶n l−îng ®iÖ

n¨ng sÏ lín. Ng−îc l¹i, t¨ng qu¸ cao c«ng suÊt ®Æt, vèn ®Çu t− t¨ng nhiÒu trong khi

s¶n l−îng ®iÖn n¨ng bÞ h¹n chÕ do thiÕu n−íc cho c¸c tæ m¸y ®Æt thªm cuèi cïng.

Tuy nhiªn kh«ng ph¶i suÊt vèn ®Çu t− tÊp nhÊt t−¬ng øng víi ph−¬ng ¸n tèi −u cña

c«ng suÊt ®Æt lùa chän. §ã lμ v× khi lμm viÖc trong hÖ thèng tÝnh tèi −u cÇn ®−îc

x¸c ®Þnh theo hiÖu qu¶ chung.

3. Gi¸ thµnh ®iÖn n¨ng néi bé

Gi¸ thμnh ®iÖn n¨ng néi bé s lμ chØ tiªu quan träng nhÊt cña NM§ nãi chung vμ

NMT§ nãi riªng. TrÞ sè cña gi¸ thμnh ®iÖn n¨ng néi bé cña NMT§ ®−îc tÝnh b»ng

tØ sè gi÷a chÝ phÝ vËn hμnh hμng n¨m CΣ ®Ó s¶n suÊt ®iÖn n¨ng vμ s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng tÝnh ë thanh çi cung cÊp cña NMT§ (trõ ®iÖn tù dïng):

]/[ kWhđE

CsnăăTĐ

Σ= .

Chi phÝ vËn hμnh hμng n¨m cña NMT§ bao gåm çc thμnh phÇn sau:

1) PhÝ tæn vËn hμnh: l−¬ng c«ng nh©n, chi phÝ söa ch÷a b¶o d−ìng th−êng xuyªn,

çc chi phÝ phô (b¶o vÖ m«i tr−êng, c«ng t¸c phÝ...).

2) Chi phÝ cho sö ch÷a lín, ®−îc tÝnh theo hÖ sè khÊu hao hao mßn trang thiÕt bÞ.

Çc chi phÝ trªn hÇu nh− kh«ng phô thuéc vµo s¶n l−îng ®iÖn n¨ng (còng nh−

l−îng n−íc) v× thÕ gi¸ thμnh ®iÖn n¨ng néi bé sÏ gi¶m khi l−îng n−íc vÒ trong

n¨m cña NMT§ lín vμ ng−îc l¹i. Khi tÝnh to¸n kinh tÕ kü thuËt ng−êi ta hay sö

dông gi¸ thμnh ®iÖn n¨ng trung b×nh. Khi ®ã cã thÓ tÝnh gÇn ®óng s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng theo thêi gian sö dông c«ng suÊt lín nhÊt Tmax T§ :

]/[. maxmax

kWhđT

cTNCs

TĐ

p

TĐđ

== Σ .

TrÞ sè : ]/[ kWđNCc

đp

Σ= ®−îc gäi lμ suÊt chi phÝ vËn hμnh hμng n¨m cña NMT§

tÝnh cho 1 ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt. Thùc ra, ®èi víi NMT§ gi¸ thμnh ®iÖn n¨ng néi bé

cßn chÝnh lμ suÊt chi phÝ vËn hμnh hμng n¨m tÝnh cho mét ®¬n vÞ s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng.

So s¸nh víi NMN§, ta còng cã tÊt c¶ çc kh¸i niÖm trªn nh−ng néi dung tÝnh to¸n

cã thay ®æi.

- Trong chi phÝ vËn hμnh hμng n¨m CΣ ngoμi thμnh phÇn kh«ng ®æi tÝnh nh− víi

NMT§ cßn cã thμnh phÇn thay ®æi tØ lÖ víi s¶n l−îng ®iÖn n¨ng. §ã chÝnh lμ chi

phÝ nhiªn liÖu. Cã thÓ tÝnh ngay cho 1 kWh ë d¹ng:

sN1 = cb [®/kWh].

Trong ®ã: b - suÊt nhiªn liÖu tiªu hao tÝnh cho 1 ®¬n vÞ ®iÖn n¨ng, [kg/kWh].

c - gi¸ nhiªn liÖu tÝnh to¸n [®/kg].

Khi ®ã, ®èi víi NMN§:

]/[max

11 kWhđT

csEC

ssN

NN

năăN

NN +=+= Σ .

- X©y dùng NMN§ g¾n liÒn víi ®Çu t− khai th¸c vμ vËn chuyÓn nhiªn liÖu (bÕn

c¶ng, ®−êng s¾t, kho chøa...). V× thÕ trong vèn ®Çu t− tæng, ngoμi thμnh phÇn tÝnh

cho çc c«ng tr×nh thuéc nhμ m¸y cßn cã thªm thμnh phÇn vèn ®Çu t− cho c¬ së

khai th¸c vμ vËn chuyÓn nhiªn liÖu Vnhl. L−îng nhiªn liÖu tiªu hao tØ lÖ víi ®iÖn

n¨ng s¶n suÊt cña NMN§, v× thÕ suÊt vèn ®Çu t− cho c¬ së s¶n suÊt vμ vËn chuyÓn

nhiªn liÖu cÇn tÝnh cho 1 ®¬n vÞ ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt cña NMN§:

]/[1 kWhđEVa

năăN

nhlN = .

CÇn chó ý lμ víi NMN§ vèn ®Çu t− tæng tØ lÖ víi c«ng suÊt ®Æt vμ s¶n l−îng ®iÖn

n¨ng, nªn suÊt vèn ®Çu t− trung b×nh vμ suÊt vèn ®Çu t− khi ®Æt thªm c«ng suÊt lμ

nh− nhau.

6.2. TÝnh to¸n lùa chän çc th«ng sè chñ yÕu cña NMT§

Khi x©y dùng dù ¸n, thiÕt kÕ NMT§ cÇn thiÕt ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc çc th«ng sè chñ

yÕu nh−: møc n−íc d©ng b×nh th−êng, dung tÝch h÷u Ých cña hå vμ c«ng suÊt ®Æt

cña nhμ m¸y. Çc th«ng sè nμy quyÕt ®Þnh hiÖu qu¶ kinh tÕ, çc ®Æc tÝnh kü thuËt

vËn hμnh cña nhμ m¸y. Ngoμi ®Æc tr−ng dßng ch¶y vμ ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, viÖc lùa

chän çc th«ng sè c¬ b¶n cña NMT§ cßn phô thuéc nhiÒu vμo nhu cÇu sö dông

®iÖn. H¬n n÷a viÖc lùa chän çc th«ng sè còng phô thuéc lÉn nhau: c«ng suÊt ®Æt

chØ tÝnh ®−îc khi cho tr−íc chiÒu cao møc n−íc vμ dung tÝch h÷u Ých cña hå.

Ng−îc l¹i ®Ó tÝnh to¸n çc chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt cho lùa chän møc n−íc l¹i cÇn

th«ng qua trÞ sè c«ng suÊt ®Æt, trong khi th«ng sè nμy cßn phô thuéc vμo ®iÒu kiÖn

hÖ thèng ®iÖn.

§Ó thùc hiÖn ®−îc ng−êi ta th−êng gi¶ thiÕt tr−íc çc ph−¬ng ¸n kh¸c nhau vÒ møc

n−íc, tÝnh to¸n lùa chän trong sè çc ph−¬ng ¸n nμy. Víi mçi ph−¬ng ¸n tiÕn hμnh

x¸c ®Þnh c«ng suÊt ®Æt hîp lý (tèi −u) trong ®iÒu kiÖn hÖ thèng ®· cho.

Trong çc tÝnh to¸n thùc tÕ, ng−êi ta th−êng ®−a ra kh«ng Ýt h¬n 3 møc n−íc d©ng

b×nh th−êng (ë mét vÞ trÝ x©y dùng). Víi mçi møc n−íc d©ng b×nh th−êng l¹i ®−îc

xÐt (3-4) møc n−íc chÕt (còng quyÕt ®Þnh dung tÝch h÷u Ých).

I. TÝnh to¸n lùa chän c«ng suÊt ®Æt

1. Nguyªn t¾c chung

Do NMT§ cã thêi gian ho¹t ®éng l©u dμi nªn çc dù ¸n thñy ®iÖn cÇn ph¶i ®−îc

tÝnh Ýt nhÊt víi thêi h¹n (15-20) n¨m. C«ng suÊt ®Æt cña NMT§ còng cÇn ®−îc

xem xÐt trong quan hÖ lμm viÖc víi hÖ thèng, t−¬ng lai Ýt nhÊt trong kho¶ng thêi

gian nμy. Cã çc quan ®iÓm kh¸c nhau khi chän ph−¬ng ph¸p thùc hiÖn dù ¸n:

- Ph−¬ng ph¸p so s¸nh ph−¬ng ¸n th«ng qua çc chØ tiªu kinh tÕ tμi chÝnh (NPV,

IRR, B/C).

- Ph−¬ng ph¸p lùa chän ph−¬ng ¸n theo tiªu chuÈn tèi −u (chi phÝ tÝnh to¸n Z).

- Ph−¬ng ph¸p so s¸nh víi ®èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay thÕ.

Mçi ph−¬ng ph¸p cã −u nh−îc ®iÓm riªng nªn th−êng ®−îc phèi hîp ¸p dông. ë

giai ®o¹n ®Çu ®Ó luËn chøng tiÒn kh¶ thi vμ kh¶ thi, ph−¬ng ph¸p dùa vμo çc chi

tiªu ph©n tÝch kinh tÕ - tμi chÝnh tá ra thÝch hîp. TÝnh kh¶ thi cña tÊt c¶ çc ph−¬ng

¸n møc n−íc (tæ hîp MNDBT vμ MNC) víi c«ng suÊt ®¶m b¶o (tÝnh theo l−îng

n−íc dßng ch¶y, ch−a xÐt ®iÒu kiÖn hÖ thèng) cá thÓ kiÓm tra ®−îc theo çc chØ

tiªu NPV, IRR, B/C. Thùc chÊt ë giai ®o¹n nμy cã thÓ coi çc dù ¸n ®éc lËp víi

vèn ®Çu t− h¹n chÕ hoÆc kh«ng h¹n chÕ nªn çc ph−¬ng ¸n cã NPV>0 ®Òu ®−îc

coi lμ kh¶ thi, ®−a vμo so s¸nh tiÕp.

Trong b−íc tÝnh to¸n tiÕp theo, c«ng suÊt ®Æt ®−îc xem xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn hÖ thèng

vμ chän ra c«ng suÊt ®Æt cuèi cïng (t¹m gäi lμ tèi −u) cho mçi ph−¬ng ¸n møc

n−íc. TÝnh hîp lý (hay tèi −u vÒ c«ng suÊt ®Æt) cho mçi ph−¬ng ¸n møc n−íc rÊt

phô thuéc vμo ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng vμ chÕ ®é lμm viÖc cña nã.

Çc NMT§ kh«ng cã hå chøa n−íc rÊt mong muèn ph¸t ®iÖn theo chÕ ®é cña

dßng ch¶y tù nhiªn: ph¸t b»ng ph¼ng theo biÓu ®å ng¾n h¹n vμ thay ®æi s¶n l−îng

®iÖn n¨ng cung cÊp theo mïa. Trong khi ®ã phô thuéc vμo hîp ®ång mua b¸n ®iÖn

hay nhu cÇu hÖ thèng biÓu ®å ph¸t cã thÓ bÞ giíi h¹n, hoÆc theo d¹ng ®Þnh s½n.

Çc NMT§ cã hå chøa n−íc cã thÓ tham gia ®iÒu tiÕt (tõ ®iÒu tiÕt ngμy trë lªn)

chñ yÕu bÞ giíi h¹n bëi kh¶ n¨ng cung cÊp ®iÖn n¨ng theo mïa. PhÝa hÖ thèng giíi

h¹n phÇn c«ng suÊt tham gia phñ ®Ønh cña nhμ m¸y, tïy thuéc vμo biÓu ®å phô t¶i

tæng vμ nhu cÇu c«ng suÊt dù phßng söa ch÷a.

Çc yÕu tè trªn ¶nh h−ëng ®Õn quyÕt ®Þnh lùa chän trÞ sè c«ng suÊt ®Æt cuèi cïng.

Trong giíi h¹n quy ®Þnh, çc NMT§ cã thÓ lùa chän c«ng suÊt ®Æt thªm (v−ît lªn

trªn trÞ sè c«ng suÊt ®¶m b¶o) sao cho cã lîi nhÊt vÒ ®Çu t− kinh tÕ. Nãi chung, trÞ

sè c«ng suÊt ®¶m b¶o lμ trÞ sè c«ng suÊt tèi thiÓu cho c«ng suÊt ®Æt bëi çc tæ m¸y

lu«n lu«n ®ñ n−íc (trõ khi bÞ giíi h¹n bëi çc ®iÒu kiÖn phi kinh tÕ). Cã nªn ®Æt

thªm çc tæ m¸y lμm viÖc theo mïa hay kh«ng phô thuéc giíi h¹n cho phÐp (tõ

phÝa hÖ thèng hay hîp ®ång) vμ l−îng n−íc cßn d− theo mïa.

Do cμng cã nhiÒu tæ m¸y ®Æt thªm th× thêi gian cßn d− n−íc theo mïa cμng ng¾n

(t−¬ng øng víi ®−êng cong thêi gian ®¶m b¶o n−íc), hiÖu qu¶ ®Æt thªm c«ng suÊt

cμng gi¶m, nªn nguyªn t¾c chung cña viÖc lùa chän c«ng suÊt ®Æt lμ t¨ng dÇn tõng

b−íc trÞ sè c«ng suÊt cho ®Õn khi hiÖu qu¶ kinh tÕ kh«ng cßn nh− mong muèn. Khi

®ã nhËn ®−îc trÞ sè c«ng suÊt ®Æt cuèi cïng.

Cã thÓ ¸p dông çc ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau khi ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ cña l−îng c«ng

suÊt ®Æt thªm tïy thuéc çc ®iÒu kiÖn tÝnh to¸n.

Víi çc dù ¸n thñy ®iÖn nhá th−êng chØ cã çc hîp ®ång mua b¸n ®iÖn (quy ®Þnh

gi¸ ®iÖn vμ çc giíi h¹n biÓu ®å). §«i khi cßn bÞ giíi h¹n bëi kh¶ n¨ng truyÒn t¶i

cña l−íi. Trong tr−êng hîp nμy cã thÓ tÝnh to¸n kh¸ ®¬n gian theo thêi gian thu håi

vèn ®Çu t− cña çc tæ m¸y ®Æt thªm. Gi¸ b¸n ®iÖn vμ ®Æc tr−ng l−îng n−íc cña

dßng ch¶y lμ nh÷ng yÕu tè quyÕt ®Þnh.

Víi dù ¸n x©y dùng çc NMT§ lín, viÖc lùa chän c«ng suÊt ®Æt th−êng ph¶i xuÊt

ph¸t tõ çc ®Æc tr−ng hÖ thèng. Ph−¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt lμ so s¸nh hiÖu qu¶ víi

mét ®èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay thÕ vÒ mäi ph−¬ng diÖn: tham gia c©n b»ng c«ng

suÊt cho phô t¶i, phôc vô dù phßng söa ch÷a, gi¶m gi¸ thμnh ®iÖn n¨ng...

§èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay thÕ lμ mét dù ¸n x©y dùng NMN§ cã tÝnh kh¶ thi cao,

hiÖu qu¶ nhÊt trong cïng thêi gian luËn chøng x©y dùng NMT§. Ng−êi ta th−êng

hay chän NMN§ kiÓu ng−ng h¬i lμm ®èi t−îng thay thÕ. HiÖu qu¶ kinh tÕ khi ®Æt

thªm mét ®¬n vÞ c«ng suÊt ë ®èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay thÕ th−êng Ýt thay ®æi,

trong khi víi NMT§ - v−ît tréi lóc ®Çu, sau gi¶m nhanh theo chiÒu t¨ng c«ng suÊt.

C«ng suÊt ®Æt cuèi cïng cña NMT§ ®−îc lùa chän tr−íc khi tÝnh v−ît tréi vÒ kinh

tÕ kh«ng cßn n÷a.

TÝnh hîp lý cña ph−¬ng ph¸p trªn cã thÓ gi¶i thÝch nh− sau.

- Dù ¸n x©y dùng NMT§ ®−îc lËp nªn xuÊt ph¸t tõ nhu cÇu ph¸t triÓn c«ng suÊt hÖ

thèng. NÕu kh«ng x©y dùng NMT§, ch¾c ch¾n ph¶i cã mét dù ¸n kh¸c t¨ng thªm

nguån ph¸t.

- Chän hiÖu qu¶ t−¬ng ®−¬ng ph¸t triÓn c«ng suÊt thñy ®iÖn vμ nhiÖt ®iÖn lμm cho

tØ lÖ c«ng suÊt ph¸t trong hÖ thèng ngμy cμng hîp lý h¬n.

2. ChØ tiªu v−ît tréi vÒ hiÖu qu¶ kinh tÕcña NMT§ so víi ®èi t−îng thay thÕ

Gi¶ thiÕt t¨ng thªm c«ng suÊt ®Æt ë NMT§ mét l−îng c«ng suÊt lμ ΔN® l−îng ®iÖn

n¨ng ph¸t cña nã t¨ng ®−îc lμ ΔET. Tuy nhiªn ®Ó cã thªm l−îng c«ng suÊt nμy

NMT§ cÇn t¨ng thªm l−îng vèn ®Çu t− lμ ΔVT, chi phÝ vËn hμng n¨m t¨ng thªm

mét trÞ sè lμ ΔCT. Theo çc ký hiÖu ®· dïng ta cã:

ΔVT§ = ap. ΔN® .

ΔCT§ = cp. ΔN® .

Gi¶ thiÕt viÖc t¨ng c«ng suÊt ®Æt NMT§ trÞ sè ΔN® cho phÐp gi¶m ®−îc c«ng suÊt

ë ®èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay thÕ lμ ΔNth , ®ång thêi gi¶m ®−îc l−îng ®iÖn n¨ng lμ

ΔEN . Khi ®ã, t−¬ng øng vèn ®Çu t− vμ chi phÝ vËn hμnh ë ®èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay

thÕ còng gi¶m ®−îc:

ΔVth = aN. ΔNN + aN1. ΔEN .

ΔCth = cN. ΔNN + sN1. ΔEN .

SuÊt vèn ®Çu t− aN ký hiÖu ë ®©y chØ tÝnh cho phÇn vèn ®Çu t− çc c«ng tr×nh thuéc

ph¹m vi nhμ m¸y.

Tiªu chuÈn v−ît tréi vÒ hiÖu qu¶ c«ng suÊt ®Æt thªm cña NMT§ t−¬ng øng víi ®iÒu

kiÖn sau:

tcTĐth

thTĐ TCCVVT ≤

Δ−ΔΔ−Δ

= .

Víi çc dù ¸n NMT§ th−êng lÊy thêi gian thu håi vèn ®Çu t− tiªu chuÈn T®m = 10

n¨m.. Sö dông hÖ sè hiÖu qu¶ ®Çu t− ®Þnh møc: r = 1/T®m cã thÓ viÕt l¹i thμnh:

ththTĐTĐ CVrCVr Δ+Δ≤Δ+Δ .. .

Thay çc biÓu thøc tÝnh cô thÓ cña ΔVT§ , ΔCT§ , ΔVth , ΔCth vμo bÊt ®¼ng thøc

trªn, sau ®ã chia c¶ 2 vÕ cho ΔN® ta cã:

cp + r.ap ≤ φ (cN + r.aN) + ψ(sN1+r.aN1).Tmax T§ ,

víi çc hÖ sè míi ®−îc ®Æt :

đ

N

NN

ΔΔ

=ϕ - hÖ sè thay thÕ c«ng suÊt ;

TĐ

N

EE

ΔΔ

=ψ - hÖ sè thay thÕ ®iÖn n¨ng.

Ta còng ®Æt thªm çc ký hiÖu:

ppp

TĐ arcz .+= - suÊt chi phÝ tÝnh to¸n tÝnh cho mét ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt thªm

cña NMT§;

NNpth arcz .+= - suÊt chi phÝ tÝnh to¸n tÝnh cho mét ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Æt thªm

cña ®èi t−îng nhiÖt ®iÖn thay thÕ;

11 . NNEth arsz += - suÊt chi phÝ tÝnh to¸n cho tiªu hao nhiªn liÖu ë ®èi t−îng nhiÖt

®iÖn thay thÕ khi s¶n xuÊt mét ®¬n vÞ ®iÖn n¨ng;

Khi ®ã cã thÓ viÕt gän tiªu chuÈn v−ît tréi ë d¹ng:

TĐEth

pth

pTĐ Tzzz max... ψϕ +≤ . (6.1)

CÇn chó ý lμ, trong khi biÕn ®æi çc biÓu thøc ta ®Æt: ΔET§ = ΔNđ .Tmax T§ , v× thÕ

cÇn hiÓu Tmax T§ lμ thêi gian lμm viÖc cùc ®¹i cña l−îng c«ng suÊt ®Æt thªm ΔN® ,

còng b»ng thêi gian ®ñ n−íc tm cho l−îng c«ng suÊt ΔNđ (h×nh 6.4,b).

Tiªu chuÈn (6.1) sÏ ®−îc dïng ®Ó kiÓm tra tÝnh v−ît tréi cña NMT§ ë mçi b−íc

t¨ng c«ng suÊt ®Æt cÇn lùa chän.

3. ý nghÜa cña çc hÖ sè thay thÕ φ vµ ψ

Ta ®· gi¶ thiÕt r»ng çc l−îng c«ng suÊt ΔNđ , ΔNN vμ ®iÖn n¨ng ΔET§ , ΔEth thay

thÕ ®−îc t−¬ng ®−¬ng cho nhau trong hÖ thèng (mÆc dï trÞ sè cña chóng kh¸c nhau

theo çc hÖ sè φ vμ ψ).

a. HÖ sè thay thÕ c«ng suÊt φ

a) b)

a

b

Theo ®Þnh nghÜa ta cã: đ

N

NN

ΔΔ

=ϕ suy ra ΔNN = φ.ΔNđ . BiÓu thøc cho thÊy hÖ sè φ

®Æc tr−ng cho hiÖu qu¶ c«ng suÊt cña NMT§ thay thÕ cho c«ng suÊt cña ®èi t−îng

nhiÖt ®iÖn tay thÕ. HÖ sè φ cμng lín th× hiÖu qu¶ c«ng suÊt cña NMT§ ®èi víi hÖ

thèng cμng cao.

φ > 1 - c«ng suÊt cña NMT§ thay thÕ ®−îc cho mét l−îng c«ng suÊt lín h¬n cña

nhiÖt ®iÖn thay thÕ, φ < 1 hiÖu qu¶ thay thÕ kÐm h¬n, cßn φ = 1 c«ng suÊt cã hiÖu

qu¶ t−¬ng ®−¬ng.

H·y xÐt kü h¬n c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn gi¸ trÞ cña hÖ sè φ. Víi cïng mét l−îng

c«ng suÊt ®Æt thªm nh− nhau t¹i NMT§ vμ NMN§ thay thÕ, nÕu ®ñ n−íc th× kh¶

n¨ng ®¸p øng c«ng suÊt cho nhu cÇu phô t¶i hÖ thèng cña NMT§ sÏ cao h¬n. §ã lμ

v× c«ng suÊt tù dïng ë NMT§ nhá h¬n ®¸ng kÓ. Tæn thÊt truyÒn c«ng suÊt trªn l−íi

tõ NMT§ ®Õn phô t¶i cã thÓ lín h¬n ®«i chót so víi NMN§ nh−ng vÒ tæng thÓ vÉn

cho gi¸ trÞ φ > 1. XÐt theo ®−êng cong tÇn suÊt ®¶m b¶o n−íc, dÔ thÊy giíi h¹n ®Ó

cã hÖ sè c«ng suÊt φ ≥ 1 n»m trªn, gÇn víi l−u l−îng n−íc ®¶m b¶o (h×nh 6.4,a).

Thùc ra, khi l−îng c«ng suÊt ®Æt thªm n»m trªn gi¸ trÞ c«ng suÊt ®¶m b¶o nã ®·

kh«ng cßn hiÖu qu¶ thay thÕ cho bÊt cø l−îng c«ng suÊt phô t¶i nμo trong hÖ thèng.

V× thÕ chØ cã thÓ kh¼ng ®Þnh φ > 1 trong vïng c«ng suÊt cña NMT§ nhá h¬n c«ng

suÊt ®¶m b¶o.

N

100

Q

0 < φ < 1

p

%

N®b φ > 1

φ = 0

90 0

N

8760

Q

0 < φ < 1

t

h

φ > 1

φ = 0

0 tm

N®

ΔN®

H×nh 6.4

L−îng c«ng suÊt ®Æt thªm lªn trªn trÞ sè c«ng suÊt ®¶m b¶o cña NMT§ chØ cã thÓ

lμm viÖc theo mïa nªn kh«ng coi lμ c©n b»ng ®−îc cho phô t¶i. NÕu thiÕu c«ng

suÊt cho phô t¶i vÉn ph¶i ®Æt thªm tõ NMN§ thay thÕ. Tuy nhiªn, kh«ng ph¶i lóc

Êy lu«n lu«n cã φ = 0 , bëi nÕu thiÕu c«ng suÊt dù phßng söa ch÷a nã vÉn thay thÕ

®−îc cho c«ng suÊt NMN§. §Æc ®iÓm cña c«ng suÊt dù phßng söa ch÷a lμ cã thÓ

sö dông theo mïa (kh«ng liªn tôc), Vμo mïa n−íc c«ng suÊt ®Æt thªm ë NMT§ cã

thÓ ho¹t ®éng ph¸t bï cho c¸c tæ m¸y nghØ söa ch÷a. Nh− vËy nÕu hÖ thèng ®ang

cßn nhu cÇu dù phßng söa ch÷a th× 0 < φ < 1. Gi¶ thiÕt giíi h¹n c«ng suÊt dù

phßng cßn ®Õn khi c«ng suÊt ®Æt cña NMT§ t¨ng ®Õn ®−êng giíi h¹n b (h×nh

6.4,a). §ã còng lμ ®−êng giíi h¹n φ = 0 .

Khi c«ng suÊt ®Æt lªn trªn ®−êng b, φ = 0 v× kh«ng cßn thay thÕ ®−îc cho bÊt cø

l−îng c«ng suÊt nμo.

b. HÖ sè thay thÕ ®iÖn n¨ng ψ

Theo ®Þnh nghÜa ta cã TĐ

N

EE

ΔΔ

=ψ , suy ra ΔEN = ψ.ΔET§ . Nh− vËy hÖ sè ψ ®Æc

tr−ng cho hiÖu qu¶ thay thÕ ®iÖn n¨ng cña NMT§. ψ > 1 - ®iÖn n¨ng ph¸t ra tõ

NMT§ thay thÕ ®−îc cho mét l−îng ®iÖn n¨ng nhiÒu h¬n tõ nhiÖt ®iÖn thay thÕ, ψ

< 1 hiÖu qu¶ thay thÕ kÐm h¬n, cßn ψ = 1 ®iÖn n¨ng cã hiÖu qu¶ t−¬ng ®−¬ng. DÔ

thÊy ®iÖn n¨ng ®· ph¸t ®−îc tõ NMT§ th× kh«ng cßn phô thuéc l−îng n−íc. HiÖu

qu¶ cung cÊp cho nhu cÇu tiªu thô chØ cßn phô thuéc vμo l−îng hao hôt do tù dïng

vμ mÊt m¸t truyÒn t¶i. NMT§ cã ®iÖn n¨ng tù dïng nhá nh−ng th−êng xa phô t¶i

nªn tæn thÊt truyÒn t¶i nhiÒu h¬n. Tæng thÓ, bï trõ lμm cho hÖ sè ψ cã trÞ sè gÇn víi

1. ChÝnh x¸c n»m trong ph¹m vi ψ = (1,0 - 1,06). Khi tÝnh gÇn ®óng lÊy ψ = 1. LÊy

lín h¬n khi tæn thÊt truyÒn t¶i nh− nhau.

4. TÝnh to¸n lùa chän c«ng suÊt ®Æt theo c¸c tr−êng hîp kh¸c nhau

a. Tr−êng hîp φ > 1 (c«ng suÊt ®¶m b¶o).

§©y lμ tr−êng hîp tÝnh to¸n cho nh÷ng b−íc ban ®Çu cña qu¸ tr×nh t¨ng c«ng

suÊt, tiªu chuÈn v−ît tréi ®−îc ®¸nh gi¸ theo (6.1). Do chØ tÝnh víi l−îng c«ng suÊt

®Æt thªm, nªn suÊt chi phÝ tÝnh to¸n tÝnh cho NMT§ pTĐz th−êng nhá h¬n so p

TĐz

cña NMN§ (do ap<aN , cp<cN). Khi ®ã, theo (6.1) víi φ > 1 ch¾c ch¾n bÊt ®¼ng

thøc tháa m·n. §iÒu nμy cã nghÜa lμ viÖc lùa chän c«ng suÊt ®Æt thªm th−êng chØ

cÇn b¾t ®Çu tõ tr−êng hîp 0 < φ < 1, víi c«ng suÊt ®Æt chän lín h¬n N®b.

b. Tr−êng hîp 0 < φ < 1.

ChØ thùc hiÖn tÝnh to¸n theo tr−êng hîp nμy khi biÕt râ trong hÖ thèng cßn nhu cÇu

ph¶i ®Æt thªm c«ng suÊt dù phßng söa ch÷a. NÕu kh«ng t¨ng c«ng suÊt ®Æt ë

NMT§ th× ph¶i t¨ng thªm c«ng suÊt ë NMN§ thay thÕ. Nhu cÇu dù phßng söa

ch÷a th−êng ®−îc tÝnh theo ®iÖn n¨ng, ®ã lμ v× cã thÓ lËp kÕ ho¹ch söa ch÷a hîp lý

nÕu cã c«ng suÊt nhμn rçi ë bÊt cø thêi gian nμo. §iÖn n¨ng söa ch÷a cho mét tæ

m¸y cã thÓ tÝnh ®−îc b»ng tÝch cña thêi gian söa ch÷a víi c«ng suÊt tæ m¸y cã thÓ

vËn hμnh (nÕu lμm viÖc). Nh− vËy, dù phßng söa ch÷a ®−îc coi lμ t−¬ng ®−¬ng nÕu

nÕu ®iÖn n¨ng tÝnh theo çc c«ng suÊt dù phßng lμ nh− nhau. Ng−êi ta cßn gäi lμ

quy t¾c c©n b»ng ®iÖn n¨ng söa ch÷a (kh«ng c©n b»ng theo c«ng suÊt söa ch÷a).

Víi çc l−îng c«ng suÊt ®Æt thªm cho dù phßng söa ch÷a ΔNN vμ ΔNđ ta cã ®iÖn

n¨ng söa ch÷a t−¬ng øng lμ:

).(;. scNscthmđ

scTĐ tTNEtNE −Δ=ΔΔ=Δ .

Trong tm - thêi gian cã n−íc cho ΔNđ (h×nh 6.4,b).

tsc - thêi gian söa ch÷a cho chÝnh çc tæ m¸y ®Æt thªm ë NMN§ thay thÕ.

T - thêi gian c¶ n¨m.

Theo quy t¾c c©n b»ng ®iÖn n¨ng söa ch÷a ta cã:

).(. scNscthmđ tTNEtN −Δ=Δ=Δ

Tõ ®ã suy ra:

đđsc

mN NN

tTtN Δ=Δ−

=Δ .ϕ

Th−êng cã thÓ lÊy gÇn ®óng trong tÝnh to¸n:

Tt

tTt m

sc

m ≈−

=ϕ . (6.2)

Sö dông gi¸ trÞ φ tÝnh ®−îc theo biÓu thøc trªn ë mçi b−íc tÝnh to¸n cïng víi tiªu

chuÈn (6.1), cã thÓ thùc hiÖn qu¸ tr×nh t¨ng c«ng suÊt ®Æt ®Ó lùa chän trÞ sè hîp lý.

Cã thÓ gÆp mét trong hai tÝnh huèng sau:

- Tiªu chuÈn v−ît tréi (6.1) kh«ng cßn tháa m·n tr−íc khi ®Õn trÞ sè giíi h¹n nhu

cÇu dù phßng söa ch÷a. Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kÕt thóc, nhËn ®−îc trÞ sè c«ng suÊt ®Æt

cuèi cïng tr−íc khi bÊt ®¼ng thøc (6.1) ®æi dÊu.

- Tiªu chuÈn v−ît tréi (6.1) lu«n lu«n tháa m·n cho ®Õn khi c«ng suÊt ®Æt ®Õn trÞ

sè giíi h¹n, hÕt nhu cÇu c«ng suÊt dù phßng. Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®−îc tiÕp tôc víi

trÞ sè φ = 0.

c. Tr−êng hîp φ = 0.

Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n cã thÓ chuyÓn sang tr−êng hîp nμy khi kh«ng cã (hoÆc rÊt Ýt)

nhu cÇu ®Æt thªm c«ng suÊt dù phßng söa ch÷a. C¸c hÖ thèng cã tØ lÖ thñy ®iÖn cao

th−êng ®· cã s½n c«ng suÊt dù phßng söa ch÷a (kh«ng thÓ chuyÓn thμnh c«ng suÊt

c©n b»ng cho phô t¶i) nªn nhu cÇu ®Æt thªm c«ng suÊt dù phßng s÷a ch÷a còng Ýt.

C¸ch tÝnh to¸n trong tr−êng hîp nμy chØ cã mét thay ®æi ®¬n gi¶n trong tiªu chuÈn

(6.1) lμ lÊy trÞ sè φ = 0 . Ta cã thÓ viÕt l¹i (thay Tmax T§ = tm):

mEth

pTĐ tzz ..ψ≤ (6.3)

DÔ thÊy kh¶ n¨ng tháa m·n tiªu chuÈn v−ît tréi lóc nμy chñ yÕu phô thuéc vμo trÞ

sè tm. H¬n n÷a, tÝnh v−ît tréi vÒ kinh tÕ cho l−îng c«ng suÊt ®Æt thªm ë NMT§

trong tr−êng hîp nμy chØ tr«ng chê vμo s¶n l−îng ®iÖn n¨ng rÎ tiÒn cã thªm ®−îc

vμo mïa n−íc. C«ng suÊt ®Æt cμng lín th× thêi gian ®ñ n−íc cho nh÷ng tæ m¸y ®Æt

thªm cuèi cïng cμng nhá - hiÖu qu¶ kinh tÕ sÏ cμng kÐm. ý nghÜa nμy ph¶n ¸nh

qua sù gi¶m dÇn trÞ sè vÕ ph¶i cña (6.3).

§Õn giíi h¹n, bÊt ®¼ng thøc (6.3) kh«ng cßn tháa m·n, nhËn ®−îc trÞ sè c«ng suÊt

®Æt cuèi cïng cho NMT§.

II. TÝnh to¸n lùa chän møc n−íc d©ng b×nh th−êng

Møc n−¬c d©ng b×nh th−êng (MNDBT) lμ th«ng sè chñ yÕu nhÊt cña c«ng tr×nh

thñy ®iÖn. MNDBT quyÕt ®Þnh quy m« vμ kÝch th−íc cña c«ng tr×nh, vïng ngËp

n−íc, dung tÝch h÷u Ých cña hå, c«ng suÊt ®Æt vμ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng cña nhμ m¸y.

Nã còng lμ th«ng sè quan träng ¶nh h−ëng ®Õn nhiÖm vô tæng hîp cña dù ¸n thñy

lîi, thñy ®iÖn. ChÝnh vÝ thÕ MNDBT bao giê còng ®−îc ph©n tÝch luËn chøng tr−íc,

xÐt ®Õn mäi yÕu tè cã thÓ ¶nh h−ëng. Trªn c¬ së ®ã lùa chän møc n−íc chÕt

(MNC), c«ng suÊt ®Æt cña m¸y vμ çc th«ng sè cßn l¹i kh¸c.

Nh− trªn ®· nãi, bμi to¸n lùa chän MNDBT, thuËn lîi h¬n c¶ lμ thùc hiÖn theo

çch so s¸nh ph−¬ng ¸n. ThiÕt lËp mét lo¹t çc ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ NMT§ víi çc

MNDBT kh¸c nhau. Çc ph−¬ng ¸n kh¸c nhau vÒ chiÒu cao møc n−íc theo trÞ sè

ΔH ®· chän, ®ång thêi ph¶i tháa m·n çc ®iÒu kiÖn khèng chÕ.

Çc ®iÒu kiÖn khèng chÕ møc n−íc cao nhÊt th−êng ®−îc kÓ ®Õn gåm:

- §iÒu kiÖn mèc biªn giíi quèc gia. Trong mäi tr−êng hîp khai th¸c vËn hμnh

NMT§ møc n−íc hå kh«ng ®−îc ¶nh h−ëng ®Õn vïng ®Êt cña n−íc l¸ng giÒng.

Nh− vËy chiÒu cao ®Ëp vμ MNDBT ph¶i chän thÊp h¬n møc n−íc s«ng ë biªn giíi

mét trÞ sè ®ñ ®Ó khi vËn hμnh víi møc n−íc gia c−êng th× ®iÒu kiÖn kh«ng x©m

ph¹m biªn giíi vÉn ®−îc ®¶m b¶o.

- §iÒu kiÖn ®Þa chÊt, ®Æc biÖt lμ sù mÊt n−íc lßng hå. Khi hå n»m trong khu vùc

nói ®¸ v«i th× ®é cao çc hang ®éng (cßn gäi lμ hiÖn t−îng karst) chÝnh lμ giíi h¹n

cña chiÒu cao MNDBT. §ã lμ v× hiÖn t−îng ®Þa chÊt biÕn ®æi khi ngËp n−íc çc

khu vùc ®ã diÔn ra rÊt phøc t¹p kh«ng cã kh¶ n¨ng xö lý (lÊp nhÐt) ®Ó gi÷ n−íc hå.

- §iÒu kiÖn ®Þa h×nh tù nhiªn. §ã lμ nh÷ng dÇu hiÖu ®Þa h×nh mμ ng−êi thiÕt kÕ biÕt

ngay kh«ng nªn chän MNDBT lªn cao h¬n, vÝ dô khi ®ã ph¶i x©y rÊt nhiÒu ®Ëp

phô, hay ®Ëp phô qu¸ lín (dμi).

Chªnh lÖch møc n−íc ΔH th−êng ®−îc lÊy (1-2)m, khi ®Ëp cao cã thÓ lÊy tíi 10m.

§Ó lùa chän MNDBT hîp lý nhÊt trong sè çc ph−¬ng ¸n ®· v¹ch ra cÇn ph¶i dùa

vμo çc chØ tiªu kinh tÕ (chi phÝ, lîi nhuËn). Ng−êi ta còng hay thùc hiÖn theo thø

tù t¨ng dÇn chiÒu cao møc n−íc. ë mçi b−íc, cÇn tÝnh ®−îc sù thay ®æi (sè gia) vÒ

vèn ®Çu t−, chi phÝ vËn hμnh vμ thu nhËp hμng n¨m (®iÖn n¨ng). Dùa trªn sù thay

®æi nμy cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ph−¬ng ¸n tèi −u (dùa vμo NPV hay thêi gian thu håi

vèn ®Çu t− chªnh lÖch).

Khi MNDBT thay ®æi cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc t−¬ng ®èi chÝnh x¸c vμ ®Çy ®ñ çc

l−îng thay ®æi vÒ vèn ®Çu t−, chi phÝ vËn hμnh vμ lîi Ých. §ã lμ yªu cÇu quan träng

®−îc ®Æt ra cho giai ®o¹n lËp dù ¸n thiÕt kÕ NMT§. CÇn xem xÐt çc néi dung sau

khi n©ng cao møc n−íc mét l−îng ΔH :

- T¨ng thªm vèn ®Çu t− vμ chi phÝ vËn hμnh do thay ®æi quy m« çc c«ng tr×nh ®Çu

mèi (®Ëp cao h¬n, ®Òn bï di d©n nhiÒu h¬n ...).

- T¨ng thªm vèn ®Çu t− vμ chi phÝ vËn hμnh cho trang thiÕt bÞ (tæ m¸y, thiÕt bÞ ph©n

phèi, m¸y biÕn ¸p, ®−êng d©y t¶i ®iÖn ...).

- Sù thay ®æi (t¨ng, gi¶m) vèn ®Çu t− vμ chi phÝ vËn hμnh ®èi víi çc c«ng tr×nh

thñy ®iÖn bËc thang hoÆc l©n cËn (do ¶nh h−ëng ®iÒu tiÕt còng nh− ¶nh h−ëng thay

®æi møc n−íc th−îng l−u, h¹ l−u).

- Sù thay ®æi vèn ®Çu t− vμ chi phÝ vËn hμnh cña çc c«ng tr×nh phôc vô lîi Ých

tæng hîp nguån n−íc.

- Gi¶m vèn ®Çu t− vμ chi phÝ vËn hμnh cho ®èi t−îng thay thÕ.

2) Sù thay ®æi lîi Ých (hμng n¨m)

- T¨ng thªm s¶n l−îng ®iÖn n¨ng hμng n¨m thu ®−îc do t¨ng ®−îc c«ng suÊt ®Æt

còng nh− cét n−íc.

- Thay ®æi (t¨ng, gi¶m) s¶n l−îng ®iÖn n¨ng ë çc NMT§ bËc thang hoÆc l©n cËn.

ViÖc tÝnh s¶n l−îng ®iÖn n¨ng khi thay ®æi MNDBT rÊt phøc t¹p. Tr−íc hÕt cÇn xÐt

®Õn sù thay ®æi c«ng suÊt ®Æt, b»ng çch lùa chän l¹i theo ph−¬ng ph¸p nªu trong

môc trªn. Sau ®ã thùc hiÖn bμi to¸n ®iÒu tiÕt n¨m víi çc gi¶ thiÕt vÒ MNC.

Sau khi so s¸nh hiÖu qu¶ kinh tÕ cßn ph¶i xÐt ®Õn hμng lo¹t çc yÕu tè an toμn kh¸c

nh−: hiÖu qu¶ chèng lò, an toμn vì ®Ëp, ¶nh h−ëng m«i tr−êng, an ninh quan sù ...

míi cã thÓ chän ®−îc MNDBT.

III. TÝnh to¸n lùa chän møc n−íc chÕt (MNC)

Còng nh− MNDBT ®Ó chän MNC, tr−íc hÕt cÇn xÐt ®Õn çc rμng buéc kü thuËt.

Cã çc rμng buéc chñ yÕu sau:

- Rµng buéc vÒ bè trÝ c«ng t×nh: MNC ph¶i ®ñ cao ®Ó bè trÝ thuËn tiÖn cöa nhËn

n−íc vμ cÊp n−íc.

Theo ®iÒu kiÖn nμy mÐo d−íi cña cöa nhËn n−íc ph¶i cao h¬n cao tr×nh bèi l¸ng

mËot kho¶ng ®ñ ®Ó kh«ng cho bïn çt ®¸y kÐo vμo. Cßn mÐp trªn cña cöa nhËn

n−íc ph¶i thÊp h¬n MNC mét kho¶ng ®Ó kh«ng sinh phÔu xãay cuèn kh«ng khÝ

nÐn vμo tua bin. Nh− vËy tÝnh theo ®é cao:

MNC ≥ MNBL + a1 + HCNN + a2

Trong ®ã : MNBL - lμ cao tr×nh båi l¾n bïn çt;

a1 - kho¶ng dù tr÷ an toμn chèng bïn çt ®¸y kÐo vμo cöa nhËn n−íc;

HCNN - chiÒu cao cña cöa nhËn n−íc;

a2 - kho¶ng dù tr÷ an toμn chèng ph¸t sinh phÔu xo¸y khÝ.

Møc n−íc båi l¾ng MNBL phô thuéc chiÒu cao ®¸y hå vμ l−îng çt båi l¾ng tÝnh

to¸n (trong chu kú tuæi thä), cßn HCNN, a1, a2 ®−îc tÝnh to¸n theo nh÷ng tiªu chuÈn

thiÕt kÕ (cã çc tμi liÖu h−íng dÉn riªng).

- Rµng buéc vÒ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña tua bin.

Cét n−íc lμm viÖc cña tua bin cã giíi h¹n tèi ®a, tèi thiÓu, phô thuéc vμo ®Æc tÝnh

lμm viÖc cña nã (h×nh 5.13). Giíi h¹n nμy chñ yÕu nh»m ®¶m b¶o cho tua bin ®−îc

lμm viÖc trong vïng cã hiÖu suÊt cao. ë giai ®o¹n thiÕt kÕ ng−êi ta ph¶i c¨n cø vμo

cét n−íc ®Þnh møc cña NMT§ ®Ó chän tua bin. Th«ng th−êng tua bin chØ ®¶m b¶o

®−îc hiÖu suÊt cao trong ph¹m vi dao ®éng cét n−íc ΔH = (0,3-0,4)H®m (tÝnh tõ

MNDBT), víi:

H®m = MNDBT - Zhl(Q0);

Trong ®ã: Zhl(Q0) - lμ møc n−íc h¹ l−u tÝnh víi l−u l−îng n−íc trung b×nh nhiÒu

n¨m Q0.

§©y còng chÝnh lμ chiÒu s©u lμm viÖc giíi h¹n cña hå (cßn gäi lμ chiªu s©u khai

th¸c). Nh− vËy theo ®iÒu kiÖn lμm viÖc cña tua bin:

MNC ≥ MNDBT - HLV gh

HLV gh ®−îc x¸c ®Þnh c¨n cø vμo trÞ sè ΔH vμ çc ®iÒu kiÖn giíi h¹n kü thuËt kh¸c

cña tua bin.

- Rµng buéc vÒ ®iÒu kiÖn m«i sinh lßng hå:

MNC ≥ Zmin

Trong ®ã Zmin - lμ møc n−íc hå tèi thiÓu ®Ó ®¶m b¶o çc ®iÒu kiÖn m«i tr−êng cho

nu«i trång thñy s¶n, vÖ sinh lßng hå vμ æn ®Þnh møc n−íc ngÇm cho khu vùc xunh

quanh.

Çc møc n−íc tháa m·n ®iÒu kiÖn rμng buéc ®Òu cã thÓ ®−îc ®−a vμo so s¸nh theo

çc chØ tiªu kinh tÕ-kü thuËt. CÇn ph©n biÖt çc tr−êng hîp kh¸c nhau theo kh¶

n¨ng ®iÒu tiÐt cña hå.

a. Hå chøa ®iÒu tiÕt n¨m.

NhiÖm vô chÝnh cña hå ®iÒu tiÕt n¨m lμ t¨ng s¶n l−îng ®iÖn n¨ng cho NMT§ vμ

t¨ng c«ng suÊt ph¸t trong thêi kú Ýt n−íc (n©ng cao c«ng suÊt ®¶m b¶o). V× thÕ nÕu

xem nh− MNDBT ®· biÕt th× bμi to¸n lùa chän MNC còng chÝnh lμ bμi to¸n lùa

chän chiÒu s©u lμm viÖc cña hå sao cho s¶n l−îng ®iÖn n¨ng c¶ n¨m cña NMT§ lμ

lín nhÊt.

Víi mét gi¶ thiÕt vÒ chiÒu s©u lμm viÖc cña hå (hay MNC) ta hoμn toμn cã thÓ x¸c

®Þnh ®−îc s¶n l−îng ®iÖn n¨ng cùc ®¹i s¶n xuÊt ra trong mét n¨m cña NMT§. S¶n

l−îng ®iÖn n¨ng ë ®©y lμ cùc ®¹i theo çch tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt tèi −u hå chøa víi

biÓu ®å thñy v¨n ®· cho.

TÝnh víi çc ph−¬ng ¸n MNC kh¸c nhau ta cã thÓ x©y dùng ®−îc ®−êng cong quan

hÖ gi÷a s¶n l−îng ®iÖn n¨ng (cùc ®¹i) hμng n¨m víi chiÒu s©u lμm viÖc cña hå.

Quan hÖ nμy cã mét trÞ sè cùc ®¹i, t−¬ng øng víi chiÒu s©u lμm viÖc tèi −u.

Cã thÓ gi¶i thÝch sù tån t¹i gi¸ trÞ cùc ®¹i cña ®−êng cong quan hÖ nh− sau. Khi

t¨ng chiÒu s©u lμm viÖc cña hå mét l−îng ΔHLV t−¬ng øng víi viÖc h¹ MNC xuèng

thÊp vμ lμm t¨ng thªm dung tÝch hå chøa mét l−îng lμ ΔV. Cã 2 nguyªn nh©n dÉn

®Õn çc l−îng ®iÖn n¨ng thay ®æi: l−îng ®iÖn n¨ng t¨ng (ký hiÖu lμ ΔE1) do sö

dông thªm l−îng n−íc ΔV tÝch lòy trong hå tõ, l−îng ®iÖn n¨ng gi¶m ( ký hiÖu lμ

ΔE2) do vËn hμnh l−îng n−íc dßng ch¶y víi cét n−íc thÊp h¬n. Khi gi¶m liªn tiÕp

çc trÞ sè ΔHLV b»ng nhau ®Ó t¨ng ®é s©u lμm viÖc th× E1 t¨ng chËm dÇn (do lßng

hå hÑp l¹i ΔV bÐ ®i, cét n−íc còng thÊp dÇn). Trong khi ®ã E2 vÉn gi¶m ®Òu do

c«ng suÊt tØ lÖ víi cét n−íc.

Trªn h×nh 6.5 thÓ hiÖn çc ®−êng cong quan hÖ nãi trªn, tÝnh víi çc n¨m cã l−îng

n−íc kh¸c nhau (n¨m nhiÒu n−íc, n¨m n−íc trung b×nh vμ n¨m Ýt n−íc). Khi l−îng

n−íc gi¶m thÊp, cùc trÞ dÞch chuyÓn vÒ phÝa t¨ng thªm chiÒu s©u lμm viÖc (nghÜa lμ

gi¶m MNC xuèng thÊp, n©ng cao dung tÝch h÷u Ých cña hå).

ChiÒu s©u lμm viÖc ®−îc −u tiªn chän cho n¨m Ýt n−íc nh»m n©ng cao c«ng suÊt

®¶m b¶o cho nhμ m¸y. Thùc ra, khi tÝnh s¶n l−îng ®iÖn n¨ng theo ph−¬ng ¸n ®iÒu

tiÕt dμi h¹n tèi −u (san b»ng dßng ch¶y) th× kÕt qu¶ còng t−¬ng øng n©ng cao c«ng

suÊt ®¶m b¶o.

CÇn chó ý lμ, khi cã çc NMT§ bËc thang, cïng ®−îc x©y dùng trªn mét dßng

s«ng, th× çc sè gia ®iÖn n¨ng do t¨ng thªm chiªu s©u lμm viÖc ë mçi NMT§ cÇn

ph¶i ®−îc tÝnh ®Õn ë tÊt c¶ çc NMT§ kh¸c. Bμi to¸n ®iÒu tiÕt ph¶i ®−îc thùc hiÖn

phèi hîp nh− ®· tr×nh bÇy trong ch−¬ng 4. Nãi chung hiÖu qu¶ tæng hîp lu«n lu«n

cao h¬n khi chØ cã mét nhμ m¸y. H¬n n÷a chiÒu s©u lμm viÖc çc hå cã xu h−íng

t¨ng thªm (h×nh 6.6).

VÒ nguyªn t¾c, viÖc lùa chän çc th«ng sè cho NMT§ nãi chung vμ MNC nãi

riªng ph¶i tu©n theo çc chØ tiªu kinh tÕ-kü thuËt. V× thÕ çc tÝnh to¸n nªu trªn chØ

®−îc coi lμ b−íc lùa chän s¬ bé cho MNC, h¬n n÷a míi chØ t−¬ng øng víi mét

MNDBT ®· cho. Møc n−íc chÕt lùa chän cuèi cïng cho NMT§ chØ cã ®−îc sau

çc tÝnh to¸n lùa chän phèi hîp MNDBT vμ c«ng suÊt dÆt cña nhμ m¸y.

HLV3

HLV2

HLV1

En¨m

HLV hay Vhi

N¨m nhiÒu n−íc.

N¨m n−íc trung b×nh.

N¨m Ýt n−íc.

H×nh 6.5

HLV3

HLV1

En¨m

HLV hay Vhi

N¨m nhiÒu n−íc.

N¨m Ýt n−íc.

H×nh 6.6

H'LV1

H'LV3

b. Hå chøa ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m.

Môc ®Ých cña ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m kh«ng ph¶i lμ lμm t¨ng s¶n l−îng ®iÖn n¨ng

hμng n¨m mμ lμm t¨ng c«ng suÊt ®¶m b¶o vμ ®iÖn n¨ng ®¶m b¶o. Khi t¨ng chiÒu

s©u lμm viÖc th× dung tÝch h÷u Ých cña hå chøa t¨ng, tuy nhiªn l−îng n−íc sö dông

hμng n¨m hÇu nh− kh«ng thay ®æi. §ã lμ v×, víi hå ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m, khi ®−îc

®iÒu tiÕt tèi −u nãi chung kh«ng ph¶i x¶ n−íc thõa. Trong khi ®ã h¹ thÊp MNC sÏ

lμm h¹ thÊp møc n−íc nãi chung, dÉn ®Õn s¶n l−îng ®iÖn n¨ng trung b×nh gi¶m

xuèng. C«ng suÊt ®¶m b¶o vμ ®iÖn n¨ng ®¶m b¶o t¨ng ®−îc lμ do cã sù ph©n bè

l−îng n−íc tõ n¨m nhiÒu n−íc sang n¨m Ýt n−íc. Lîi Ých cña viÖc t¨ng thªm c«ng

suÊt vμ ®iÖn n¨ng ®¶m b¶o lμ lμm cho l−îng c«ng suÊt vμ ®iÖn n¨ng cña NMT§

tham gia c©n b»ng ®−îc cho phô t¶i hÖ thèng nhiÒu h¬n. Chªnh lÖch gi÷a chi phÝ

(kÓ c¶ l−îng ®iÖn n¨ng trung b×nh bÞ gi¶m) vμ lîi Ých sÏ lμ c¬ së ®Ó lùa chän MNC

tèi −u. Nh− vËy víi hå ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m MNC cÇn ®−îc gi¶ thiÕt vμ lùa chän

®ång thêi víi qu¸ tr×nh tÝnh to¸n lùa chän MNDBT vμ c«ng suÊt ®Æt.

c. Hå ®iÒu tiÕt ng¾n h¹n (ngµy vµ tuÇn)

Khi hå nhá kh«ng ®Æt ra cho NMT§ nhiÖm vô tham gia ®iÒu tiÕt dμi h¹n. VÝ dô khi

toμn bé l−îng n−íc cña hå chØ ®ñ sö dông trong mét sè Ýt ngμy (1 tuÇn trë xuèng).

Trong tr−êng hîp nμy, khi tÝnh to¸n s¬ bé (chän MNDBT vμ N®), nÕu kh«ng vi

ph¹m c¸c giíi h¹n th× cã thÓ chän MNC sao cho ®ñ ®Ó diÒu tiÕt ngμy hoμn toμn.

Dung tÝch ®iÒu tiÕt ngμy hoμn toμn cã thÓ tÝnh theo phÇn ®Ønh cña biÓu ®å phô t¶i

tæng hÖ thèng. BiÕt Qtb vμ Htb trong mïa Ýt n−íc cã thÓ tÝnh ®−îc Ptb vμ ET§. Cho

c«ng suÊt cña NMT§ phñ ®Ønh biÓu ®å phô t¶i tæng hÖ thèng víi gi¶ thiÕt hå chøa

cã dung tÝch ®ñ lín (xem ch−¬ng 5) sau ®ã x¸c ®Þnh W®t. Khi ®ã dùa vμo ®iÒu kiÖn

W®t = Vhi suy ra MNC.

Sau khi chän xong MNDBT vμ N® cho NMT§, MNC cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh l¹i theo

c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt.

giáo trình nhà máy thủy điện lã văn út - đhbkhn

Engineering