Bài giảng Thủy điện và mô hình thủy điện Việt Nam

HYDROELECTRIC POWER Lớp Hệ Thống Cung Cấp Điện – TS. Lê Việt Tiến Nhóm 1 – Nhóm trưởng: Phan Văn Long DISCUSSING PROBLEMS Hydroelectric Power 1. Định Nghĩa Thủy Điện 2. Nguyên Lí Hoạt Động 3. Phân Loại 4. Ưu – Nhược Điểm 5. Một số công trình ở Việt Nam và Thế Giới THỦY ĐIỆN LÀ GÌ? Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Chúng ta chuyển đổi thủy năng thành điện năng bằng cách sử dụng nước với thế năng cao, thông qua hệ thống ống dẫn để đưa năng lượng dòng chảy của nước truyển qua tua-bin, tua-bin này được nối với máy phát điện , nơi sẽ chuyển cơ động năng của nước thành điện năng. Hình 1: Nhà máy thủy điện hòa bình NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Nhà Máy Thủy Điện - Một cách tổng quát nhất thì nhà máy thủy điện hoạt động theo nguyên lí biến đổi thế năng của nước thành điện năng. - Nguyên lý hoạt động của một nhà máy thủy điện gồm có bốn giai đoạn chính như hình bên 1 Dòng nước với áp lực lớn chảy qua cổng kiểm soát đi vào bên trong nhà máy. 2 Nước chảy mạnh làm quay tua bin của máy phát điện và tạo ra điện. 3 Dòng điện đi qua máy biến áp từ đó tạo ra dòng điện cao thế. 4 Dòng điện cao thế sẽ được truyền qua đường dây cao áp về nơi tiêu thụ . ĐẬP ĐẬP ỐNG DẪN NƯỚC ĐẬP ỐNG DẪN NƯỚC TUA BIN ĐẬP TUA BIN ỐNG DẪN NƯỚC Máy Phát Điện Đập TUA BIN Máy Phát Điện ỐNG DẪN NƯỚC Máy biến Áp Đập TUA BIN Máy Phát Điện Máy biến Áp ỐNG DẪN NƯỚC Đường Dây Điện Đập TUA BIN Máy Phát Điện Máy biến Áp Đường Dây Điện ỐNG DẪN NƯỚC Cống Xả Đập TUA BIN Máy Phát Điện Máy biến Áp Đường Dây Điện Cống Xả ỐNG DẪN NƯỚC PHÂN LOẠI Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KIỂU ĐẬP A. Nguyên lý hoạt động: xây dựng một con đập có bể chứa trên một con sông lớn có độ cao đủ lớn để chứa đựng nước do chắn dòng chảy của sông. Gần đáy tường đập có cửa để xả nước ra, dưới tác dụng của trọng lực, nước sẽ chảy xuống phần dẫn gọi là penstock trong đập. Thế năng của nước sẽ làm quay tuabin. Trục từ tuabin đi lên máy phát điện B. Địa điểm: Ở những nơi dòng chảy có độ dốc lớn, chảy ngang thung lũng của những quả đồi. Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KIỂU ĐẬP C . Ưu điểm: 1. Có thể tạo ra những nhà máy thủy điện công suất rất lớn do có khả năng tận dụng được toàn bộ lưu lượng của dòng sông 2. Có hồ chứa nước, do đó có thể điều tiết được nước và vận hành tối ưu nhà máy thủy điện, điều tiết lũ, phục vụ tưới tiêu,.. D . Nhược điểm: 1. Vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu 2. Vùng ngập nước có thể ảnh hưởng nhiều đến sinh thái môi trường (di dân, biến đổi khí hậu,..)hay quốc phòng Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KÊNH DẪN A. Cấu tạo: Dạng nhà máy này khá đặc biệt do không có sự góp mặt của đập mà thay vào đó là một loạt hệ thống các kênh dẫn bao gồm 2 phần cơ bản. Phần thứ nhất là các kênh dẫn hở hoặc hầm chứa nước để đưa nước từ vị trí cao xuống thấp tại vị trí xây dựng nhà máy thủy điện (lúc này độ dốc còn khá nhỏ). Rồi sau đó phần thứ 2 là các tập hợp các ống dẫn kín đưa nước chảy từ cao xuống thấp về thẳng với tua-bin. B. Địa điểm: Địa hình thích hợp cho nhà máy thủy điện kênh dẫn là vùng đồi núi, nơi có các dòng sông dốc chảy từ trên cao xuống hoặc là có 2 con sông chảy cạnh nhau với mức nước chênh lệch lớn. Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KÊNH DẪN C. Ưu điểm: 1. vốn đầu tư nhỏ, công suất ổn đinh (ít phụ thuộc vào mức nước) D. Nhược điểm: 1. không có hồ chứa, do đó không có khả năng điều tiết nước và điều chỉnh công suất. Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HỖN HỢP A. Cấu tạo: hồ được xây dựng ở vị trí cao trong khi nhà máy (nơi đặt tuabin nước và máy phát) được bố trí ở vị trí thấp hơn. Tận dụng sự chênh lệch độ cao phía dưới đập có thể nâng công suất nhà máy lên đáng kể trong khi chỉ cần dầu tư thêm dàn ống dẫn nước từ trên cao xuống thấp. B. Địa điểm: tại những nơi có tốc độ dòng chảy ổn định, địa hình phù hợp (đủ độ dốc cần thiết) C. Ưu điểm: công suất lớn, vốn đầu tư nhỏ; có thể tận dụng được các ưu điểm của nhà máy thủy điện kiểu đập và kiểu dẫn như: có cột nước cao, công suất ổn định, có khả năng điều tiết nhờ hồ chứa Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG A. Cấu tạo: nhìn chung giống với nhà máy thủy điện kiểu hỗn hợp. Sự khác biệt chủ yếu ở đây là trong nhà máy vừa có tuabin nước vừa có bơm. Tuabin để quay máy phát điện khi cần phát điện năng vào hệ thống điện còn bơm sử dụng điện từ hệ thống để bơm nước lên hồ. Người ta cũng có thể chế tạo kiểu tubin nước đặc biêt có thể làm việc ở cả chế độ bơm. B. Chế độ hoạt động: Dạng nhà máy này chuyên thu thập năng lượng từ các nhà máy điện phát non tải trong hệ thống điện ở các giờ thấp điểm (ban đêm) để bơm nước từ thấp lên cao. Vào các thời điểm cao điểm hơn cần nhiều nguồn năng lượng thì lượng nước này sẽ được xả xuống thông qua các tua bin để truyền điện cho lưới điện như nhà máy thủy điện bình thường. Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TÍCH NĂNG C. Ưu điểm: 1. Hiệu quả hoạt động cao nhờ khả năng điều chỉnh công suất nhanh D. Nhược điểm: 1. có tổn thát năng lượng lớn do phải trải qua 2 lần biến đổi năng lượng (tổn hao gần 30%) và phụ thuộc nhiều vào cột nước. Cột nước càng cao thì tỉ lệ tổn thất càng ít do dó nếu vị trí hồ không đủ cao thì hiệu quả hoạt động của nhà máy dạng này sẽ k lớn. Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kiểu Đập Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN THỦY TRIỀU A. Cấu tạo: phần chính của nhà máy là đập ngăn nước tại cửa vịnh, có hệ thống cống để điều khiển cột nước. Hệ thống dẫn nước vào tuabin của nhà máy điện thủy triều thường có các van một chiều đảm bảo cho nước chảy qua tuabin theo một chiều duy nhất trong khi nước vào ra từ biển đến vịnh đổi chiều theo chu kì. Điều khiển cột nước bằng hệ thống cống theo thời gian lên xuống của thủy triều tương ứng với ngày âm lịch. B. Địa điểm: tại những vùng bờ biển có mức nước thủy triền lên xuống chênh lệch lớn (>7m) lợi dụng dòng nước chảy vào và chảy ra ở các cửa vịnh (tự nhiên hoặc nhân tạo) Kênh Dẫn Hỗn hợp Thủy Triều Tích Năng NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KÊNH DẪN C. Ưu điểm: 1. Do vị trí được đặt tại các vịnh nên thể tích nước thường rất lớn, đủ nước cung cấp cho nhiều tổ máy đồng thời vận hành, do đó công suất của nhà máy thủy triều có thể rất lớn D. Nhược điểm: 1. do phải có các thời gian chờ cột nước thủy triều đạt đến quy định vận hành nên công suất của nhà máy thủy triền phát không liên tục và nhà máy cần được nối làm việc với hệ thống. 2. Ngoài ra tua bin của nhà máy thủy điện thủy triều còn cần được chế tạo đặc biệt để thích hợp làm việc với cột nước thấp để khoảng thời gian làm việc có thể kéo dài, do đó tốn kém chi phí hơn. PROS & CONS VỀ MẶT MÔI TRƯỜNG VỀ MẶT KINH TẾ VỀ MẶT KĨ THUẬT KHÁC PROS & CONS VỀ MẶT MÔI TRƯỜNG VỀ MẶT KINH TẾ KHÁC PROS & CONS VỀ MẶT KĨ THUẬT VỀ MẶT KĨ THUẬT Thủy điện là nguồn điện linh hoạt, vì các trạm có thể được tăng lên và giảm xuống rất nhanh để thích nghi với nhu cầu năng lượng thay đổi. Turbine thủy lực có thời gian khởi động chỉ vài phút là đầy tải, có khả năng huy động công suất khi cần thiết nhanh. Phát điện cũng có thể giảm nhanh chóng khi năng lượng dư thừa. Có thể tích trữ năng lượng bằng cách sử dụng dạng nhà máy thủy điện tích năng, dùng năng lượng dư thừa vào giờ thấp điểm để bơm nước lên bể chứa và xả vào giờ cao điểm. Hiệu suất cao lên đến 85-90% (còn với điện mặt trời là 20-25%) Do thường được xây dựng xa phụ tải nên tổn hao truyền tải lớn và xây dựng hệ thống truyền tải từ nhà máy đến vùng phụ tải khá tốn kém. VỀ MẶT KINH TẾ VỀ MẶT KINH TẾ Có khả năng trữ nước với chi phí thấp để cho điện sạch có giá trị cao. Chi phí trung bình 1 trạm thủy điện lớn hơn 10 megawatt từ 3-5 cents/kilowatt-giờ. Khi sử dụng tối đa công suất, thủy điện có giá trị cao hơn năng lượng cơ bản và cao hơn nhiều so với các nguồn năng lượng liên tục.  Tuổi thọ công trình: các nhà máy thủy điện đều có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thủy điện hiện vẫn đang hoạt động đã được xây dựng 50-100 năm trước. So với chi phí xây dựng chia cho số tuổi thọ của mỗi công trình thì nó sẽ là rất rẻ. Chi phí nhân công cũng thấp bởi các nhà máy này được tự động hóa cao và cần ít người làm việc khi vận hành. Vốn đầu tư ban đầu rất lớn và thời gian xây dựng lâu (10-20 năm). VỀ MẶT MÔI TRƯỜNG VỀ MẶT KINH TẾ KHÁC PROS & CONS VỀ MẶT MÔI TRƯỜNG VỀ MẶT MÔI TRƯỜNG + KHÁC Do các đập thủy điện không sử dụng nhiên liệu nên việc tạo ra điện không tạo ra carbon dioxide. Dù carbon dioxide ban đầu được sản xuất trong quá trình xây dựng dự án và một số khí methane được thải ra hàng năm bởi các hồ chứa, nhưng thủy điện có lượng phát thải khí nhà kính thấp nhất trong các ngành sản xuất điện. Sử dụng nước đa mục tiêu như nuôi trồng thủy sản trong hồ chứa. Các đập đa dụng được lắp đặt để hỗ trợ tưới tiêu cho nông nghiệp với nguồn cung cấp nước tương đối ổn định. Các đập thủy điện lớn còn có chức năng soát và điều tiết lũ, tránh gây lụt vùng hạ lưu của dự án. Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Xây dựng các đập lớn và các hồ chứa cũng liên quan đến việc di dời người và động vật hoang dã. Nguồn nước cung cấp cho nhà máy thủy điện từ dòng chảy tự nhiên có thể thay đổi theo thời gian do các yếu tố khí hậu, thời tiết. THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI ĐẬP THỦY ĐIỆN TAM HIỆP NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN XIANGJIABA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN XILUADU ĐẬP THỦY ĐIỆN TAM HIỆP NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN XIANGJIABA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN XILUADU DỰ ÁN THỦY ĐIỆN GRAND COULEE DỰ ÁN THỦY ĐIỆN GRAND COULEE NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN LAI CHÂU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SƠN LA