Bài giảng Thủy năng-Thủy điện - Chương 4: Điều tiết hồ chứa thuỷ điện

Nội dung text: Bài giảng Thủy năng-Thủy điện - Chương 4: Điều tiết hồ chứa thuỷ điện

1. TRƯỜNG ĐẠITHỦY HỌC NĂNG BÁCH & KHOA THỦY TPỒ ĐIỆN CHÍ MINH THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN ChươngKHOA 4: ĐiềuKỸ THUẬT tiết hồ XÂY chứa DỰNG thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC Chương 1 : Tổng quan. Chương 2 : Tài nguyên nước và quy hoạch khai thác Chương 3 : Các phương pháp khai thác năng lượng nước. Chương 4 : Điều tiết hồ chứa thuỷ điện. Chương 5 : Đập dâng & công trình tháo lũ. Chương 6 : Công trình lấy nước và dẫn nước. PGS. TS. NGUYỄN THỐNG Chương 7 : Tháp (giếng) điều áp. Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr Chương 8 : Đường ống áp lực & hiện tượng nước va. Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong Chương 9 : Nhà máy Thuỷ điện. 1 2 PGS. TS. Nguyễn Thống Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện GIỚI THIỆU ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA Dòng chảy thiên nhiên thay đổi theo thời THUỶ ĐIỆN gian (mùa mưa, mùa khô). Hồ chứa nhằm mục đích “trữ nước” vào Giới thiệu mùa nhiều nước và tăng lưu lượng vào Phương pháp điều tiết mùa khô so với lưu lượng tự nhiên điều đường chỉ thẳng hoà dòng chảy theo thời gian (giảm sự khác biệt về lưu lượng giữa mùa nhiều nước & mùa ít nước). 3 4 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện GIỚI THIỆU THÔNG SỐ HỒ CHỨA Z (m) MNGC Z (m) Một cách tổng quát hồ càng lớn MNDBT MNTL khả năng điều hoà dòng chảy lớn WHI F=f(z) (điều hoà ngày, tuần, tháng, năm, MNC V nhiều năm). BC V=g(z) F (km2) V (mil.m3) MNGC: mực nước cao nhất xảy ra khi có lũ kiểm tra MNDBT: mực nước hồ cao nhất khi khai thác bình thường MNC: mực nước hồ thấp nhất khi khai thác bình thường. Whi: dung tích hửu ích hồ chứa. 5 VBC: dung tích chết (chứa bùn cát lắng đọng trong N năm)6 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 1
2. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện THIẾT LẬP ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH HỒ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA (bản đồ tỷ lệ 1/10000 1/25000) hồ = Whi/Va (0 1) hồ hệ số dung tích hồ Fi =f1(Zi) V=f2(z). Whi dung tích hữu ích (niv. Min niv. Max). V thể tích nước trung bình vào hồ trong 1 năm. Fi Fi 1 FiFi 1 a Vi Zi 3 - Hồ điều tiết ngày : hồ 12-14% Fi 7 8 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện HỒ ĐIỀU TIẾT KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN HOÀN TOÀN W > W Wđến=Wcấp đến cấp & KHÔNG Q đến Giai đoạn xã tràn HOÀN TOÀN Q dùng 9 10 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT NGÀY HỒ CHỨA Bài tập: Một hồ chứa thuỷ điện nhỏ điều THUỶ ĐIỆN tiết ngày đêm (24h). Lưu lượng max 3 W cấp nước NM là Qmax=20 m /s. Tính V hồ cần thiết W để NM chạy liên tục trong các trường trữ nước hợp sau (giả thiết thể tích nước đến hồ & thể tích nước qua NM trong ngày G/đ cấp nước đêm là bằng nhau): G/đ trữ nước 1. 4 h/ngày-đêm. 2. 12 h/ngày-đêm. 11 12 PGS. TS. Nguyễn Thống 3PGS TS.24 Nguyễn h/ngày Thống -đêm. 2
3. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 Bài tập: Giả thiết một NM thuỷ điện có hồ chứa Hướng dẫn: Wyc 1=Qmax*3*3600 m điều tiết ngày đêm hoàn toàn. Yêu cầu của hệ W1=W0+Qtb*9h thống là NM sẽ làm việc 5h/ngày, cụ thể: Q Qtb=Wyc/24h Q Lần 1: Từ 9h 12h max W3 Lần 2: Từ 18h 20h. Qtb Biết rằng Q của NM là 18m3/s. Giả thiết dòng W W5=W0 max W0 2 W chảy đến là đều trong 24h. Tính dung tích hửu ích 4 0 9h 12h 18h 20h 24h T cần có của hồ hồ. Hồ cấp nước bổ sung (Chú ý: Nguyên lý tính giống như tính dung tích Hồ trữ nước điều hòa trong mạng lưới cấp nước). 13 14 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống W lũy tích trong hồ THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện LƯU LƯỢNG & LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN THEO THỜI GIAN (Đường lũy tích lưu lượng) 180 Gọi Q(t) là lưu lượng theo t, lưu lượng cộng dồn 160 Lưu lượng W(t) được xác định bởi: 140 120 theo thời /s) 3 100 gian Q=f(t) t (m 80 m Q 60 W(t) Qdt t 0 40 20 Với t cho trước xác định W(t) được gọi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 là lưu lượng cộng dồn. T (mois) T (tháng) 15 16 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Trong thực hành: NHẬN XÉT t t - Tại các vị trí sông chỉ có dòng chảy một W (t) Qdt Qt t t 0  t 0 chiều Đường lưu lượng cộng dồn luôn tăng hoặc nằm ngang (khi Q=0) theo t. • Với Qt được xem là hằng số trong thời đoạn Δt gọi là bước thời gian (đơn vị s - Độ dốc của tiếp tuyến với đường cong luỹ or h) tích lưu lượng lưu lượng dòng chảy tại thời điểm t tương ứng. Qi tg( i ) 17 18 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 3
4. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện W(m3) Bài tập 1 & 2: Tính và trình bày trên đồ thị lưu 3500 lượng và lưu lượng công dồn W(t) của 2 3000 Đường luỹ tích chuỗi số liệu sau (lấy 1th=30ngày). Tính lưu l/lượng W(t) 2500 3 lượng trung bình Q0 (m /s). 2000 [1] 1500 1000 α Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 500 Q(m3/s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120 0 [2] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ta có: Q5=0 ; Q6 =tg(α) Q(m3/s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80 19 20 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 • Lời giải: Lời giải 1 (Q0=75m /s): Lưu lượng cộng dồn: Tháng 1 2 3 4 5 6 180 W (mil.m 3) 181 285 350 402 454 544 160 140 Chuỗi t/gian Tháng 7 8 9 10 11 12 120 3 /s) W (mil.m ) 648 804 1192 1633 2022 2333 3 Q=f(t) 100 ) 3 (m 80 2500 m Q 60 2000 40 1500 W(mil.m 20 1000 0 500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T (mois) 0 T (mois) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21 22 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 Lời giải 2: Chuỗi thời gian của Qm • Solution 2 (Q0=150m /s): Lưu lượng cộng dồn Tháng 1 2 3 4 5 6 450 /s) 3 400 3 W (mil.m ) 156 259 324 415 726 1166 350 (m m Mois 7 8 9 10 11 12 300 Q W (mil.m3) 250 1814 2851 3629 4147 4458 4666 ) 200 5000 3 150 4000 100 3000 W(mil.m 50 T (mois) 2000 0 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T (mois) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 23 24 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 4
5. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập 3: Tính và vẽ trên đồ thị lưu lượng • Solution: công dồn W: Tháng 1 2 3 4 5 6 Tháng 1 2 3 4 5 6 W (mil.m3) 78 181 363 596 596 907 Q(m3/s) 30 40 70 90 0 120 Tháng 7 8 9 10 11 12 Tháng 7 8 9 10 11 12 Q(m3/s) 130 200 255 150 100 15 W (mil.m3) 1244 1763 2424 2812 3072 3110 25 26 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập 4: Lưu lượng cộng dồn W theo tháng của chuỗi dòng chảy 12 tháng như sau. Trình bày số liệu lên đồ thị và tính giá trị lưu lượng của LƯU LƯỢNG tháng thứ 2, 5, 8 và 12. Lấy 30ngày/tháng. CỘNG DỒN Tháng 1 2 3 4 5 6 TRONG TỌA ĐỘXIÊN W(tri.m3) 155.52 220.32 272.16 311.04 336.96 375.84 Tháng 7 8 9 10 11 12 W(tri.m3) 458.78 601.34 860.54 1171.58 1689.98 2052.86 28 27 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ W (Q t) T* W T* 0 * Lũy tích W giá trị TB (Q0 t) Lưu lượng cộng W=f(t) dồn W=f(t) 0 T 0 T 29 30 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 5
6. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN TRONG TOẠ ĐỘ XIÊN W* Công thức tính W 3 trong toạ độ xiên: Cho chuỗi dòng chảy Q(m /s) có lưu lượng W=(Q-Q0) t trung bình Q0. Lưu lượng cộng dồn W(t) trong toạ độ xiên được định nghĩa bởi: t t 0 W(t) (Q Q0 )dt Qt t Q0t * t 0  T t 0 Tổng thể tích nước vào hồ từt= 0 t 31 32 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Dạng tổng quát của W(t): NHẬN XÉT Q=Q0 W(t) có thể tăng hoặc giảm theo t. W(t) tăng khi Q >Q và ngược lại. 400 Q Q t 0 W(m3) 0 0 W(t) là có chu kỳ cho chuỗi dòng chảy nghiên 200 cứu Giá trị W tại đầu và cuối chu kỳ là bằng 0 nhau. -200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Lưu lượng dòng chảy tại thời điểm t: -400 t(s) α Qt Q0 tg( ) -600 tg(α) >= - Q0 (vì Qt>=0). -800 33 34 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 Bài tập 1 & 2: Tính và vẽ đường lưu Lời giải 1: Q0=75m /s lượng cộng dồn trong toạ độ xiên tháng 1 2 3 4 5 6 (30ngày/tháng). W(mil.m3) -13.0 -103.7 -233.3 -375.8 -518.4 -622.1 tháng 7 8 9 10 11 12 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 W(mil.m3) -712.8 -751.7 -557.3 -311.0 -116.6 0.0 Q T (mois) 0 3 (m /s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -200 -400 ) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 -600 Q -800 (m3/s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80 m (mil. W -1000 35 36 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 6
7. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện • 3 Solution 2: Q0=150m /s Bài tập 3: Số liệu W(t) dòng chảy trong toạ độ xiên Tháng 1 2 3 4 5 6 như sau. Biết lưu lượng trung bình dòng chảy là 80m3/s (1 tháng có 30ngày). Vẽ W(t) lên đồ thị. Xác W(mil.m3) -233 -518 -842 -1140 -1218 -1166 định lưu lượng tháng 2, 5, 10. Tháng 7 8 9 10 11 12 W(mil.m3) -907 -259 130 259 181 0 Tháng 1 2 3 4 5 6 500 0 W(tr.m3) -15.0 -110.7 -245.3 -380. -520. -620. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -500 T (mois) ) -1000 3 Tháng 7 8 9 10 11 12 -1500 W (mil. m (mil. W -2000 W(tr.m3) -700. -780. -540. -310. -110. 0.0 37 38 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện ĐƯỜNG LUỸ TÍCH LƯU LƯỢNG & ĐƯỜNG BỔ CHÚ Ý TRỢ TRONG TOẠ ĐỘ XIÊN Xét “hành lang” giới hạn bởi đường lũy tích lưu Dung tích nước có Lưu lượng cộng dồn lượng và đường bổ trợ. trong hồ lúc t trong TĐX W=f(t) Xét một điểm bất kỳ M trong hành lang, KHOẢNG B D Biểu thị CÁCH THẲNG ĐỨNG từ điểm xét đến đường LŨY W(mil. m3) TÍCH biểu thị DUNG TÍCH NƯỚC CÓ trong hồ tại A hồ ở MNC 0 t T(mois) thời điểm t tương ứng. W Z Điểm nằm trên đường lũy tích HỒ CẠN: MNC hi C T 0 Điểm nằm trên đường bổ trợ HỒ ĐẦY: MNDBT Đường bổ trợ Biểu thị hồ ở của W=f(t) MNDBT 39 40 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập 4: Xét trong tọa độ xiên. Các số liệu: A=50tr.m3; B=150tr.m3; C=-10tr.m3; D=50tr.m3. Lưu Bài tập 5: Lấy số liệu bài tập trên. Vẽ 3 lượng TB của chuỗi Q0=15m /s. Tính lưu lượng TB đường bổ trợ với dung tích hửu tháng Qi với i=1,12 (lấy 30ngày/tháng). 3 ích Whi=80 tr. m . Lưu lượng W(tr. m3) B tD=8th. hằng số từ Tính giá trị lưu lượng bởi các tia A D tháng 3 7 điều tiết O AB CD Z. Z 1 1 1 0 T(th) t =1th. t =12th. A tB=2th. C Z tC=7th. Luỹ tích lưu lượng trong TĐX W=f(t) 41 42 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 7
8. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Hướng dẫn: Bài tập 6: Lấy số liệu bài tập trên 4 3 W(tr. m ) B & 5. Giả thiết hồ cạn ở t=0. Giả B D thiết lưu lượng lấy ra khỏi hồ A 1 tC=7th. T(th) 0 C Z chứa để chạy NM của tháng 1, 2 A D1 0 1 t =12th. 3 3 1 tA=1th. t =2th. tD=8th. Z và 3 lần lượt là 20m /s, 40m /s và B C 1 8m3/s . W =50 tr. m3 a. Tính tổng thể tích nước lấy ra hi khỏi hồ đến cuối tháng 1, 2 và 3. 43 44 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện b. Tính thể tích nước còn lại trong hồ vào cuối tháng 1, 2, 3 (tọa độ xiên). c. Đưa số liệu nước còn lại trong hồ ở câu (b) vào đồ thị tọa độ xiên. Từ đồ ĐIỀU TIẾT thị tính các lưu lượng lấy ra khỏi hồ tương ứng các tháng 1, 2, 3. HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN 46 45 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN Một số chú ý: Q (t) - Sau một chu kỳ điều tiết (ngày, tuần, tháng, năm, đến MNDBT Mực nước hồ tại thời nhiều năm) mực nước hồ trở về mực nước ban điểm t W đầu. HI Q (t) đt - Qđt(t) được xác định tuỳ theo phương pháp điều VBC tiết. - Trong quá trình điều tiết, Qđến(t) đã biết (số liệu thuỷ văn tính). Quá trình lấy lưu lượng Qđt(t) ra khỏi hồ để đi vào NM phát điện (hoặc phục vụ tưới, ) gọi là - Qđt(t) và Qđến(t) >=0 quá trình điều tiết hồ. - Quá trình điều tiết khác nhau diễn biến mực 47 48 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS.nước TS. Nguyễn hồ khác Thống nhau . 8
9. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập: Hãy giải thích ý nghĩa đường MiMj & tình Bài tập: Xét hồ chứa có đường lũy tích & bổ trợ trạng mực nước hồ tại các thời điểm “đặc biệt” trong TĐX như sau. Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 & trên đồ thị sau t=T0. Hãy xác định phương án điều tiết (thể hiện bằng đường gãy khúc từ t=0 t=T ) để Q Lưu lượng cộng dồn 0 điều tiết W(mil. m3) B B min là lớn nhất. Lưu lượng cộng dồn trong TĐX W=f1(t) W(mil. m3) trong TĐX W=f(t) A D M A M2 6 D 0 T0 T(month) 0 T0 T(mois) t W M1 0 C Z W C Z hi M hi M3 7 M0 M5 M Thể tích nước có 4 Đường bổ trợ Điểm bắt đầu Đường bổ trợ trong hồ tại t0 W=f (t) 49 50 PGS. TS. Nguyễn Thống 2 PGS. TS. Nguyễn ĐiểmThống kết thúc W=f2(t) THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập: Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 & t=T0. Hãy xác BÀI TẬP (lấy số liệu bài trước): ĐIỀU TIẾT HỒ 3 định phương án điều tiết (thể hiện bằng đường W(tr. m ) B Đường luỹ tích dòng gãy khúc từ t=0 t=T0) để Qđiều tiết max là nhỏ chảy đến trong TĐX A ’ D nhất. Lưu lượng cộng dồn B T(th) B C Z trong TĐX W=f(t) 0 W(mil. m3) D’ Z’ D tA=1th A ’ tB=2th t =8th T 0 D tZ=12th 0 0T(mois) tC=7th C Z 3 Đường bổ trợ Whi Whi=50 tr. m Biết rằng O’AB’CD’Z biểu diễn một chuỗi lưu lượng Q lấy ra khỏi hồ (điều tiết) Đường bổ trợ đt Điểm bắt đầu Tính các giá trị lưu lượng tương ứng. W=f (t) 51 52 PGS. TS. Nguyễn ThốngĐiểm kết thúc 2 PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện ĐIỀU TIẾT HỒ Tính thể tích nước vào và ra khỏi hồ W(tr. m3) B kể từ t=0 đến tại các thời điểm A, B, C. D A t3=5th D’ T(th) Nhận xét. ’ 0 B Z Tính thể tích nước còn trong hồ sau Whi C t =12th t1=1th t =2th t4=8th 5 1th, 1.5th, 4th, 6th, 7th, 10th. Với giả thiết 0’ 2 hồ đầy lúc t=0. CHÚ Ý !!! Đường điều tiết gãy khúc không bao giờ đi ra khỏi Bài tập tương tự với tia điều tiết hành lang giới hạn bởi đường luỹ tích và O’B’CD’Z. đường bổ trợ. 53 54 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 9
10. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện NHẬN XÉT ĐIỀU TIẾT HỒ Xét 1 điểm “bất kỳ” ở thời điểm t trong THEO PHƯƠNG PHÁP hành lang giới hạn bởi đường lũy tích & đường bổ trợ: ĐIỀU HÒA LƯU LƯỢNG “KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG TỪ NHẤT ĐƯỜNG LŨY TÍCH ĐẾN ĐIỂM XÉT BIỂU P/P ĐƯỜNG CHỈ THẲNG THỊ THỂ TÍCH NƯỚC CÓ TRONG HỒ TẠI (ĐCT) THỜI ĐIỂM XÉT t”. 56 55 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện ĐIỀU TIẾT THEO P/P PP. Điều hòa nhất (pp. ĐCT) ĐƯỜNG CHỈ THẲNG Điều tiết hồ theo phương pháp Điều tiết: Điều tiết hồ là một chuỗi điều hòa nhất là phương pháp lưu lượng liên tục lấy ra khỏi hồ điều tiết sao cho sự SAI BIỆT giữa theo thời gian và tuân theo một lưu lượng điều tiết Max và lưu quy luật được xác định. lượng điều tiết Min là BÉ NHẤT. 57 58 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện PHƯƠNG PHÁP “ĐƯỜNG CHỈ THẲNG” Ví dụ xét 1 hồ chứa có thể tích hữu W(tr. m3) B ích (Whi) đã biết. A tC=7th D B’ T(th) Giả thiết lưu lượng đến hồ theo 0 C Z D’ Z’ thời gian đã biết (vẽ được đừờng tA=1th 0’ t =2th tD=8th t =12th lũy tích lưu lượng trong TĐX). B Z 3 Whi=50 tr. m Đường điều tiết theo p/p “Đường Xem đồ thị sau: chỉ thẳng” Nhận xét: O’B’CD’Z’ là đường ngắn nhất nối O’ et Z’ 59 60 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 10
11. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện CÂU HỎI TÍNH CHẤT Giả thiết hồ đầy tại t=0 (có thể trạng thái khác): Giữa A & Z lưu lượng điều tiết min là lớn ’ Đại biểu là điểm O nhất. Và hồ cũng sẽ trạng thái đầy cuối chu kỳ (giống tại Giữa A & Z lưu lượng điều tiết max là nhỏ thời điểm t=0) nhất. Đại biểu là điểm Z’ Phương pháp điều tiết có tính “CỰC ĐẠI” Một cách “định tính” hãy xác định đường “gãy lưu lượng điều tiết min và “CỰC TIỂU” lưu khúc” (nằm trong hành lang) nối O’ & Z’ là lượng điều tiết max. NGẮN NHẤT. 61 62 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện TÍNH CHẤT Bài tập: Hãy vẽ tia điều tiết theo phương pháp ĐCT cho 2 t/h: hồ cạn lúc t=0 & W=0.5Whi lúc So với các phương pháp khác, t=0. Lưu lượng cộng dồn phương pháp ĐCT làm cho chênh lệch W(mil. m3) B trong TĐX W=f(t) giữa giá trị điều tiết Max và Min là A B’ D NHỎ NHẤT. 0 T0 T(mois) C Z Whi Lưu lượng qua TUA BIN là “ĐIỀU D’ ’ HÒA” nhất. 0’ A’ Z Đường bổ trợ ’ 63 C W=f (t) 64 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 2 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 1. Giả thiết lưu lượng TB của chuỗi dòng chảy là Bài tập : Xét đồ thị : 50m3/s. Toạ độ điểm a, b là -100 tr.m3 và -700 T(th) tr.m3. Tính thể tích nước vào hồ trong thời đoạn 0 1 năm 2 năm 3 năm từ ta đến tb. Lấy 360ngày/năm. Whi a b 2. Cho biết dung tích hữu ích là 150 tr. m3. Tính lưu c lượng điều tiết tương ứng tia a’c và cb’ với a’ 3 b’ tC=1năm8th và tung độ c là -900tr.m . 3 3. Hãy cho nhận xét về thể tích nước đến hồ & W(tr.m ) c’ thể tích nước lấy ra khỏi hồ trong thời Đường Đường lũy tích đoạn từ a đến b. bổ trợ trong TĐX 65 66 PGS. TS. Nguyễn Thống 4PGS Giả TS. thiếtNguyễn hồ Thống đầy lúc t=0. Vẽ tia điều tiết p/p ĐCT. 11
12. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 Bài tập: Cho dòng chảy đến hồ chứa sau: Lưu lượng TB là Q0 =90m /s. Giả thiết hồ đầy ở t=0 và có dung tích hữu ích 250 tr.m3. a. Tính và vẽ đường lũy tích lưu lượng trong tọa độ tháng 1 2 3 4 5 6 xiên. Vẽ đường điều tiết bằng p/p ĐCT và tính lưu Q(m3/s) 70 50 20 10 15 25 lượng tương ứng. b. Trình bày kết qủa trên đồ thị và giải thích sự thay tháng 7 8 9 10 11 12 đổi mực nước trong hồ. c. Tính thể tích nước trong hồ vào cuối các tháng 3, Q(m3/s) 40 150 200 250 150 100 4. 67 68 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện d. Mực nước hồ TB tháng 2 và 7 lần lượt là PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHỈ THẲNG 300m và 250m. Mực nước sau NM tương ứng 0 là 60m và 58m. Giả thiết mất năng (cột nước) Whi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -200 là 15% giá trị cột nước địa hình và hiệu suất A TIA ĐIỀU tổng NM là =0,85. -400 B TIẾT G Z C F Tính công suất (MW) phát ra của NM và năng -600 lượng E (tr.kwh) của 2 tháng nêu trên. -800 -1000 E -1200 D -1400 69 70 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 3 tháng Qin(m /s) Win(tr.m ) Cộng dồn. 1 70 -51.8 -51.8 AB BC CD DE EF FG GZ 2 50 -103.7 -155.5 3 20 -181.4 -337.0 Q (m3/s) 70.0 50.0 41.3 150.0 176.8 150. 100. 4 10 -207.4 -544.3 W 5 15 -194.4 -738.7 (tr.m3) 181.4 129.6 535.1 388.8 916.4 388.8 259.2 6 25 -168.5 -907.2 7 40 -129.6 -1036.8 8 150 155.5 -881.3 9 200 285.1 -596.2 10 250 414.7 -181.4 11 150 155.5 -25.9 71 72 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn12 Thống 100 25.9 0.0 12
13. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 Bài tập: Lưu lượng đến hồ chứa như sau: Lưu lượng TB Q0 =140m /s. Giả thiết hồ đầy ở t=0 và có dung tích 350 tr.m3. a. Tính lưu lượng cộng dồn trong tọa độ xiên. tháng 1 2 3 4 5 6 Tính lưu lượng điều tiết bởi p/p đường chỉ Q(m3/s) 30 40 70 90 150 200 thẳng. b. Giải thích sự thay đổi mực nước trong hồ. tháng 7 8 9 10 11 12 c. Tính thể tích nước trong hồ vào cuối tháng 3 và tháng 4. Q(m3/s) 250 310 275 150 100 15 73 74 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện d. Mực nước hồ TB tháng 1 và 9 lần lượt là 400m và 370m. Mực nước sau NM tương ứng 600 là 120m và 118m. Giả thiết mất năng (cột 400 200 E F nước) là 15% và hiệu suất tổng NM là =0,85. 0 G Tính công suất (MW) phát NM và năng lượng -200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -400 A năm E (tr.kwh) của 2 tháng nói trên. -600 D Z -800 B C -1000 -1200 -1400 75 76 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện 3 Bài tập: Xét đồ thị sau với: Q0=30m /s; tg(α) = -10; t0=2th ; HƯỚNG DẪN 3 tung độ A là 150 tr. m ; T0=12th. AB BC CD DE EF FG GZ Dòng chảy đến A Q(m3/s) 91.3 150 200 233.3 150 100 15 W(tr. m3) A T(th) 3 0 W(tr.m ) 946.2 388.8 518.4 1814.3 388.8 259.2 38.8 t Z 0 α 0 T0 B Dòng chảy ra khỏi hồ 77 78 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 13
14. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Tính: Giải: 3 - Lưu lượng tương ứng tia OB. - QB=Q0+tg(α) =30-10 =20m /s. - Tung độ B. - Tung độ B =(QB-Q0)dt= -10*2th=-51.84 tr.m3. - Tổng lượng nước vào hồ đến thời điểm t0. - Thể tích nước có trong hồ ở thời điểm t - Thể tích nước vào hồ 0. =150+Q dt=150+30*2th.= 0 305.52tr.m3. - Thể tích nước trong hồ: =150-(-51.64) =201.84 tr.m3. 79 80 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập: Lấy lại số liệu trên, vẽ đường bổ trợ với Giải: A Dòng chảy đến 3 W(tr. m3) Whi=50tr.m . Ngoài ra: C 3 A0 - Tung độ A0 là 55 tr. m tB=7th Z - Tung độ của B là -50 tr. m3 0 B T(th) 3 tA=2th - Tung độ C là 100 tr. m tC=9th 50(tr. m3) t =1th Tính lưu lượng điều tiết bởi p/p đường chỉ A0 tZ=12th thẳng. 81 82 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập: Dòng chảy có lưu lượng TB là 0 ) -100 0 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 90m3/s. Hồ đầy lúc t=0 có W=200tr.m3. -200 Lưu lượng tích luỹ vào và ra khỏi hồ -300 W(mil.m -400 chứa trong tọa độ xiên theo đồ thị và -500 bảng giá trị như sau: -600 -700 -800 -900 T(mois) -1000 -1100 83 84 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 14
15. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Đơn vị: tr.m3 Câu hỏi: T 1 2 3 4 5 6 1. Tính lưu lượng vào TB tháng W -51.8 -155.5 -337.0 -544.3 -738.7 -907.2 in 2. Tính lưu lượng điều tiết Wout -303.7 -407.4 -511.0 -645.8 -780.6 -915.4 3. Xác định thời điểm hồ đầy, cạn. T 7 8 9 10 11 12 Win -1036.8 -881.3 -596.2 -181.4 -25.9 0.0 Wout -1050.2 -946.5 -816.9 -537.0 -355.5 -200.0 Note: Win: lưu lượng vào; 85 86 PGS. TS. Nguyễn Thống Wout: lưu lượng ra PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện tháng Qin Win Accu. Qout Wout Accu. Delta 0 0 0 0 -200 1 70 -51.8 -51.8 50 -103.7 -303.7 251.8 2 50 -103.7 -155.5 50 -103.7 -407.4 251.8 3 20 -181.4 -337.0 50 -103.7 -511.0 174.1 4 10 -207.4 -544.3 38 -134.8 -645.8 101.5 5 15 -194.4 -738.7 38 -134.8 -780.6 41.9 6 25 -168.5 -907.2 38 -134.8 -915.4 8.2 7 40 -129.6 -1036.8 38 -134.8 -1050.2 13.4 8 150 155.5 -881.3 130 103.7 -946.5 65.2 9 200 285.1 -596.2 140 129.6 -816.9 220.7 10 250 414.7 -181.4 198 279.9 -537.0 355.5 11 150 155.5 -25.9 160 181.4 -355.5 329.6 12 100 25.9 0.0 150 155.5 -200.0 200.0 87 88 PGS.Qtb TS. Nguyễn90 Thống0.00 90 0.00 PGS. TS. Nguyễn Thống 15