Điều độ kinh tế hệ thống thủy nhiệt điện

vi


 TRANG
QUYT ĐNH GIAO Đ TÀI

Lụ LCH KHOA HC i
LI CAM ĐOAN ii
LI CM T iii
TịM TT iv
ASTRACT v
MC LC vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH ix
DANH SÁCH CÁC BNG x

:  1
1.1. ĐT VN Đ 1
1.β. CỄC NGHIểN CU 2
1.4. PHNG PHỄP NGHIểN CU 3
1.4. PHM VI NGHIểN CU 4
1.5. ĐIM MI Đ TÀI 4
1.6. GIỄ TR THC TIN 4
1.7. B CC 4
 2:
 6
β.1. TI U NGUN PHỄT VÀ VN HÀNH KINH T 6
2.1.1. Phơn bô tôi u vƠ trao đổi công sut kinh t 6
β.1.β. Yêu cầu vƠ vai trò ca vn hƠnh kinh t 6
β.1.β.1. Cht lng phc v. 7
β.1.β.β. Chi phí sn xut. 7
β.1.β.γ. Gim chi phí nhiên liu trong vn hƠnh 8

β.1.β.4. Gim tổn tht đin năng 9
vii
β.β. NHÀ MỄY THY ĐIN 9
β.β.1. S liu thy văn 9
β.β.β. Phơn loi điu tit 10
β.β.β.1. Theo thi gian 11
β.β.γ. Phơn loi nhƠ máy thy đin 15
β.β.γ.1. Phơn loi nhƠ máy thy đin da vƠo chiu cao ct nc 15
β.β.γ.β. Phơn loi nhƠ máy thy đin da vƠo đc tính ti. 16
β.β.γ.γ. Phơn loi da vƠo v trí 17
β.β.4. Mô hình toán hc các nhƠ máy thy đin 19
2.2.4.1. Mô hình Glimn-Kirchmayer 19
2.2.4.2. Mô hình Hildebrand 20
2.2.4.3. Mô hình Hamilton-Lamont 20
2.2.4.4. Mô hình Arvanitidis-Rosing 21
β.β.5. Lp k hoch phát đin 21
β.γ. NHÀ MỄY NHIT ĐIN 23
β.γ.1. Không xét đn hiu ng m van 23
β.γ.1.1. Đng cong chi phí 23
β.γ.1.β. Xơy dng hƠm chi phí 24
β.γ.β. Xét đn hiu ng m van 28
β.4. PHI HP H THNG H THNG THY-NHIT ĐIN 29
β.4.1. Gii thiu 29
2.4.2. Tính cần thit ca bƠi toán phi hp h thng thy nhit đin 30
2.4.3. nh hng ca ngun nc 30
2.4.4. Đc tính h thng thy-nhiê
̣
t điê
̣
n. 31

2.4.5. Phơn loa
̣
i ba

i toa

n phôi h
̣
p hê
̣
thông thu
̉
y-nhiê
̣
t 34
β.4.6. Tng quan công sut gia các nhƠ máy trong h thng. 36
β.5. PHỂN B CỌNG SUT CHO H THNG THY-NHIT ĐIN 37
 III:
MÔ HÌNH TOÁN 42
γ.1. GII THIU 42
viii
γ.β. TệNH CHT BÀI TOỄN 43
γ.γ. THÀNH LP BÀI TOỄN 44
γ.γ.1. Mô hình toán nhƠ máy nhit đin 44
3.3.2. Mô hình toán nhƠ máy thy đin 45
γ.γ.γ. Các rƠng buc 47
γ.γ.γ.1. RƠng buc cơn bằng công sut 47
γ.γ.γ.β. RƠng buc đc tính x nc, công sut phát ca nhƠ máy thy đin
47
γ.γ.γ.γ. RƠng buc gii hn vn hƠnh máy phát 48

γ.4. PHNG PHỄP GII 48
γ.4.1. Sử dng HLN đ gii bƠi toán thy nhit đin 48
γ.4.β. Lu đ gii thut. 51

 55
4.1. BÀI TOÁN 1 55
4.1.1 Phng pháp Lagrangian 56
4.1.β Bng chi phí  57
4.1.γ Phng pháp đ xut 58
4.1.BÀI TOÁN 2 59
4.β.1 Phng pháp Lagrangian: 61
4.β.β Bng chi phí  61
4.β.γPhng pháp đ xut (HLN): 62
4.3. BÀI TOÁN 3 64
4.γ.1 Phng pháp Lagrangian: 65
4.γ.β Bng chi phí 66
4.γ.γ Phng pháp đ xut (HLN) 67
C 71
 71
5.1. KT LUN 71
5.β HNG PHỄT TRIN Đ TÀI. 71
ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình β.1. S liu thy văn 9
Hình 2.2: Đ th nc v vƠ công sut phát 10
Hình β.6: Đng cong lũy tích nhiu năm. 14
Hình β.7: Các nhƠ máy thy đin trên các dòng sông khác nhau. 17
Hình 2.8: Các nhƠ máy thy đin trên cùng dòng sông. 18
Hình β.9: Các nhƠ máy thy đin liên h. 19

Hình β.10: Đng cong nhiên liu đầu vƠo-công sut đầu ra 23
Hình 2.11: Sut tăng nhiên liu tng 

ng v

i công suơt pha

t 24
Hình β.1γ: Mô hình hot đng chu trình hn hp 26
Hình β.14: Đng cong chi phí 27
Hình β.16: Đng cong chi phí xét đn hiu ng m van 29
Hình 2.17: Lu l
̣
ng n

c vê va

thê
̉
tố

ch n

c trong hô 31
Hình β.18: Tng quan chi phí nhiên liu vƠ công sut phát. 33
Hình β.19: H thng N nhƠ máy thy đin, M nhƠ máy nhit đin 38
Hình γ.1. H thng N nhƠ máy thy đin, M nhƠ máy nhit đin. 42
Hình γ.β: K hoch vn hƠnh thy đin trong bƠi toán phi hp 43
Hình 3.3: Lu đ gii thut 51
Hình 4.4.1: H thng mt nhƠ máy thy đin mt nhƠ máy nhit đin 55

Hình 4.β: H thng mt nhƠ máy nhit đin-hai nhƠ máy thy đin 60
Hình 4.4.γ: H thng hai nhƠ máy thy đin hai nhƠ máy nhit đin 64

x


Bng 4.1: Ph ti đin trong β4 gi 56
Bng 4.β: Phơn b công sut theo các gi 57
Bng 4.γ:Bng chi phí ca γ phng pháp 57
Bng 4.4: Phơn b công sut theo các gi 58
Bng 4.5: Phơn b công sut theo các gi so sánh vi phng pháp 59
Bng 4.6: So sánh kt qu vi các phng pháp 59
Hình 4.β: H thng mt nhƠ máy nhit đin-hai nhƠ máy thy đin 60
Bng 4.7: Ph ti đin trong β4 gi 60
Bng 4.8: Phơn b công sut theo các gi 61
Bng 4.9: Bng chi phí ca γ phng pháp 61
Bng 4.10: Phơn b công sut theo các gi 62
Bng 4.11: Phơn b công sut theo các gi so sánh vi phng pháp 63
Bng 4.1β: So sánh kt qu vi các phng pháp 63
Hình 4.4.γ: H thng hai nhƠ máy thy đin hai nhƠ máy nhit đin 64
Bng 4.1γ: Ph ti đin trong β4 gi 65
Bng 4.14: Phơn b công sut theo các gi 65
Bng 4.15: Bng chi phí ca γ phng pháp 66
Bng 4.16: Phơn b công sut theo các gi 67
Bng 4.17: Phơn b công sut theo các gi so sánh vi phng pháp 68
Bng 4.18: So sánh kt qu vi các phng pháp [9], [10]. 69
Bng 4.19 : Kt qu so sánh các phng pháp 69


 GVHD:TS.Lê Chí Kiên

 1
 1

1.1.  
Nh ta bit, trong h thng đin tính liên tc cung cp đin luôn đc đa lên
hƠng đầu, nó nh hng đn tính kinh t ca mt quc gia hay vùng kinh t sử dng
đin. Đ có th đáp ng đ nhu cầu năng lng cho vic phát trin kinh t thì tăng
trng năng lng đin phi gp đôi tăng trng kinh t (Vit Nam). Từ đó, vn đ
đc đt ra vi ngƠnh đin lƠ phi đm bo điu kin lƠm vic cũng nh các quy tc
an toƠn v ngun, đng dơy, bo v, ph ti….v.v. Bên cnh tính đm bo năng
lng đin thì chi phí phát đin cũng lƠ mt bƠi toán không kém phần quan trng.
(Nu có th cc tiu chi phí phát đin thì giá thƠnh ca đin năng cũng gim vƠ li
nhun ca nhƠ đầu t đc gia tăng.) Nu ta c tip tc xơy dng ngun cung cp
đ đáp ng nhu cầu mƠ không quan tơm đn vn đ kim toán năng lng cũng nh
lƠm nh th nƠo đ sử dng tt các ngun sn có, các ngun sn có nƠy đƣ đc sử
dng hiu qu cha, có th khc phc đc hay không. Vy tính k thut đƣ đt
đc nhng trong khi tính kinh t li b b qua vi mt sai sót ln.
 nc ta, ngun cung cp công sut ch yu lƠ các nhƠ máy thy đin vƠ nhit
đin. Min bc ph thuc khá ln vƠo các nhƠ máy thy đin trong khi min nam thì
t l nhit đin chim phần ln hn. C bn lƠ đáp ng đ nhu cầu ph ti nhng
vn còn ph thuc nhiu vƠo thi tit vì ngun thy đin chim t l ln so vi tổng
ngun cung cp. Ngun nc cho thy đin b hn ch vƠo mùa khô, khi lng ma
ít. Còn nhƠ máy nhit đin thì nhiên liu đc xem nh lƠ sn sƠng đ to ra đin.
Mc dù hin nay nhiên liu cho nhƠ máy nhit đin vn còn di dƠo nhng đơy lƠ
ngun tƠi nguyên gii hn vƠ chi phí phát đin cũng cao so vi các ngun khác. Vn
đ đc đt ra lƠ lƠm nh th nƠo đ có th gim ti thiu thi gian mt đin vƠo
mùa khô, vì công sut phát vƠo mùa khô gim nhiu từ các nhƠ máy thy đin. Vy
lng nc trong h cha phi đc điu tit mt cách thích hp nhằm đm bo an
ninh năng lng trong mùa khô và không phát quá nhiu công sut trong khi có thi
gian li ngừng hot đng. Trong khi đó, nhiêm v còn li lƠ vic phát đin ca các

 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 2
nhƠ máy nhit đin hay các tổ máy trong nhƠ máy nhit đin nh th nƠo lƠ ti u,
lƠ cc tiu chi phí phát có th. H thng thy-nhit đin đc nghiên cu trong đ
tƠi nƠy nhằm cc tiu chi phí phát đin ca h thng thy-nhit đin.
Từ tính cần thit nƠy, bƠi toán ắ  đc đt
ra vƠ ng dng các thut toán đ tìm li gii phơn b công sut ti u gia các nhƠ
máy. Trong nghiên cu ca đ tƠi s xét bƠi toán phi hp trong thi gian ngn vi gi
sử lƠ các h thy đin ln có chiu cao ct nc không thay đổi trong ngƠy.
1.2. 
Phi hp h thng thy nhit đin đc thc hin nhằm tìm ra phơn b ti u
năng lng ngun nc ti các nhƠ máy thy đin sao cho chi phí vn hƠnh vƠ
nhiên liu hƠng năm ca h thng gm các nhƠ máy thy đin vƠ nhit đin lƠ nh
nht. Trong nhng năm qua, bƠi toán phi hp h thng thy nhit đin lƠ đi tng
đc tho lun vƠ đa ra nhiu phng pháp gii vi các gi thuyt, rƠng buc khác
nhau [1-7]. Các phng pháp toán đã dùng đc trình bƠy  [8]. BƠi báo [8] đƣ
phơn tích u vƠ nhc đim ca tt c các phng pháp áp dng đem li kt qu 
các mc đ khác nhau  mc chp nhn đc,các phng pháp gm: Lagrangian
relaxation [3], [16], Gen [1], lp trình tin hóa [β], Tabu [7trí tu nhơn to, chng
trình phi tuyn đim ni vƠ thut toán Gen [1β], mng n ron nhơn to [1γ], quy
hoch hn tp s nguyên vƠ còn nhiu phng pháp khác…v…v
BƠi toán phi hp thy nhit đin bao gm cc tiu chi phí vn hƠnh vƠ chi phí
nhiên liu ca h thng chu bi các phng trình vƠ bt phng trình rƠng buc từ
gii hn thc t v ngun nc, công sut phát cũng nh an toƠn năng lng h
thng v…v…
Trong mt nghiên cu [9] gii thiu phng pháp ti u hiu qu h thng
nhit đin kt hp vi các nhƠ máy thy đin vi ct nc không đổi. Phng pháp
thc hin tuyn tính hóa phng trình kt hp vƠ gii rƠng buc ngun nc cho
phép ti các nhá máy thy đin riêng bit. Sau khi nhơn tử Lagrange tng ng vi
rƠng buc ngun nc đc xác đnh, công sut phát ca các nhƠ máy thy nhit

đin đc tìm ra. Phng pháp nghiên cu da trên thut toán PSO [10] đc áp
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 3
dng đ gii bƠi toán phi hp h thng thy nhit đin. Trong nghiên cu nƠy, bƠi
toán điu đ đc chia thƠnh ba bƠi toán nh, điu đ kinh t, điu đ phát thi vƠ
điu đ kinh t-phát thi. Trong phm vi nghiên cu ca lun văn, ta ch xét đn
bài toán điu đ kinh t. Phng pháp đc đ xut (PM)  [10] đc so sánh vi
hai phng pháp lƠ λứ iteration (LGM) vƠ existing PSO (EPSO). Kt qu cho thy
phng pháp PM cho kt qu tt tt hn hai phng pháp LGM vƠ EPSO.Tuy
nhiên, kt qu ca phng pháp PM li không hiu qu bằng phng pháp trong tài
liu tham kho [9]
Từ các phơn tích trên có th thy rằng các phng pháp đu có u vƠ nhc
đim. Từ đó, lun văn đ xut phng pháp Hopfield Lagrange network (HLN) 
[10] đ gii bƠi toán ti u h thng thy nhit vi gi sử chiu cao ct nc không
đổi ti các nhƠ máy thy đin. Phng pháp HLN kt hp hƠm Lagrangian vƠ mng
n ron Hopfield liên tc, trong đó hƠm Lagrangian đc sử dng trc tip nh lƠ
hƠm năng lng cho mng n ron Hopfield liên tc. Trong phng pháp HLN ,
hƠm năng lng nh đc tăng cng bi thƠnh phần Hopfield từ mng Hopfield
liên tc nên khc phc các dao đng ca mng Hopfield liên tc cổ đin trong tin
trình hi t bài toán. Do đó phng pháp đ xut HLN có th khc phc các nhc
đim ca mng Hopfield liên tc cổ đin đ gii các bƠi toán ti u vi tin trình
gii nhanh hn, cht lng li gii tt hn, thi gian hi t nhanh hn vƠ qui mô bƠi
toán ln hn. HLN đc kim tra h thông gm các nhƠ máy nhit điên vƠ thy
đin vi các rƠng buc đẳng thc vƠ bt đẳng thc. Các s liu bƠi toán đc sử
dng ly từ tƠi liu [9] vƠ kt qu đc so sánh vi phng pháp  [9] và [10] từ kt
qu cho thy HLN lƠ mt phng pháp hiu qu đ gii bƠi toán phi hp h thng
thy nhit đin vi chiu cao ct nc không đổi.
1.3. M
- Cc tiu chi phí phát đin h thng thy-nhit đin
1.4. 

Gii tích vƠ mô phng toán hc trên c s hƠm mc tiêu lƠ cc tiu chi phí
phát đin vi thut toán ng dng lƠ nhơn tử Lagrangian.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 4
1.4. 
1. ng dng trong h thng ch vi nhƠ máy thy đin vƠ nhit đin, không có
các nhà máy khác.
2. Viê
̣
c phôi h
̣
p ca

c nha

ma

y thu
̉
y điê
̣
n va

nhiê
̣
t điê
̣
n chố
̉
th

̣
c hiê
̣
n trong th

i
gian ngăn (1 ngƠy đêm), xem chiêu cao cô
̣
t n

c la

hăng sô , hƠm x nc lƠ
hƠm theo công sut phát.
1.5. 
Sử dng mt phng pháp mi đ gii bƠi toán ti u vƠ phng pháp nƠy
khá hiu qu.
1.6. 
Nghiên cu phng thc vn hƠnh các nhƠ máy đin trong h thng nhằm đáp
ng đ nhu cầu ph ti vƠ có th cc tiu chi phí phát đin. Điu nƠy có Ủ nghĩa to
ln cho ngun năng lng đin hin nay khi ngun tƠi nguyên khoáng sn đang đi
đn hi cn kit vƠ ngun nc trên thng lu chy v gim dần theo thi gian.
Chính vì vy mƠ đ tƠi ắ” s góp phần
gii quyt vn đ nƠy.
Vi kt qu nghiên cu thì đ tƠi có th:
1. ng dng cho h thng thy nhit đin trong h thng.
2. Sử dng lƠm tƠi liu cho môn vn hƠnh nhƠ máy vƠ h thng đin
3. Sử dng thut toán cũng nh phng pháp nghiên cu cho các nghiên cu
khác.
1.7. 

Đ tƠi bao gm 5 chng.
1
Tóm tt nhng nghiên cu trc đơy, trình bƠy các hng nghiên cu ging vƠ khác
vi đ tƠi v phng pháp cũng nh d kin đầu vƠo bƠi toán, trình bƠy phng
pháp nghiên cu, phm vi nghiên cu, mc tiêu nghiên cu, đim mi, Ủ nghĩa vƠ
b cc ca đ tƠi.
2
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 5
Nêu rõ bƠi toán phi hp h thng thy nhit đin, trình bƠy đc tính ca phi hp
vƠ li ích đem li. Nêu tóm tt các loi nhƠ máy thy đin, các bƠi toán phi hp
cùng vi gi sử ban đầu mƠ trc gi đƣ nghiên cu.
3: Mô hình toán
Xơy dng mô hình toán hc cho các nhƠ máy thy đin vƠ nhit đin, từ đó xơy
dng mô hình toán hc cho h thng. HƠm mc tiêu, các rƠng buc đc đt ra, từ
đó xây dng phng pháp HLN vƠ thut toán gii cho bƠi toán phi hp h thng
thy nhit đin.
4
C5: 
Đánh giá kt qu vƠ nêu hng nghiên cu tip theo ca đ tƠi.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 6
 2:


2.1.1. 





Phơn b ti u ngun phát lƠ s b trí phát công sut ti các ngun phát sao
cho chi phí tiêu hao nhiên liu lƠ thp nht, nhng phi đm bo v đ tin cy cung
cp đin vƠ cht lng đin năng.
Mt trong nhng bƠi toán kinh t - k thut khi vn hƠnh vƠ thit k h thng
đin lƠ: xác đnh s phơn b ti u công sut gia các nhƠ máy đin trong h thng
đin nhằm đáp ng giá tr ph ti tổng cng đƣ qui đnh.
Vic nghiên cu phng thc phơn b ti u công sut trong h thng đin
không nhng nơng cao tính kinh t trong vn hƠnh mƠ còn đóng góp vƠo tính chính
xác vƠ hp lí khi qui hoch, thit k h thng đin
Trao đổi công sut kinh t thc cht lƠ vic mua bán đin sao cho c hai bên
đu có li, vic trao đổi công sut kinh t có th din ra khi có s chênh lch có
mc đ gia sut tăng chi phí nhiên liu ca hai h thng.
Trao đổi công sut kinh t xy ra khi có s la chn ngun cung cp đin cho
phép, ly ví d, trong vic sn xut, bán hoc mua đin. Trong nhng trng hp
nh vy, quyt đnh mua hoc không mua đin đc da trên c s tng quan
kinh t trong mi trng hp vƠ các chi phí tăng trng kèm theo vƠ các giá tr
gim phát, các tổn hao truyn ti (h s pht) cũng đc tính đn trong vic phơn b
đin đn đim kt ni gia các h thng.


Tt c các yêu cầu ca vn hƠnh h thng đin trc tuyn phi đc thc hin
ngay lp tc, vƠ vic sn xut, phơn phi năng lng s đc vn hƠnh vi giá
thƠnh nh nht. Các yu t nƠy thông thng không đc chú Ủ ca cng đng dơn
chúng, vƠ h rt ít khi nghĩ đn h thng, trừ khi có rc ri s c hay mt đin, dù lƠ
thoáng qua.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 7
Các yu t kinh t b nh hng bi các tác đng ca ngi vn hƠnh bao gm
phơn b ti cho thit b ngun phát, thng lƠ ca nhƠ máy nhit đin ni mƠ các
hiu sut vƠ giá thánh nhiên liu lƠ các yu t chính trong giá thƠnh sn xut đin.

Vic vn hƠnh trong các nhƠ máy thy đin cũng có th nh hng đn giá thƠnh
phát đin, ni mƠ các khong thi gian trong năm kh năng ngun nc ln vƠ các
khong thi gian còn li thì phi cơn nhc. Kh năng mua đc đin vƠ lch đi tu
hoc sa cha thit b, tt c có nh hng đn giá thƠnh vn hƠnh. Ngi điu
khin h thng phi điu khin mt cách cơn nhc vi nhng yu t nƠy.

Cht lng đin năng theo pháp đnh:
Cht lng tần s.
Cht lng đin áp.
Đ tin cy cung cp đin hp lỦ.


- Chi phí nhiên liu.
- Tổn tht đin năng.
- Chi phí bo dng đnh kỳ.
- Chi phí đ khc phc hu qu, sửa cha thit b hng do s c.
- Chi phí tin lng.
- Khu hao thit b.

Vn hƠnh kinh t có th gim đn mc nh nht chi phí sn xut đin năng, mc
tiêu ca vic phơn b ti u ngun phát trong h thng đin, bao gm:
1- Gim chi phí do nhiên liu.
2- Gim tổn tht đin năng.
Các mc tiêu trên đc thc hin bằng cách:
- Qui hoch thit k h thng đin vi các ch đ kinh t nht vƠ có đ các
trang thit b cần thit đ điu khin các ch đ vn hƠnh.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 8
- Trong vn hƠnh, lp k hoch vn hƠnh đúng đn vƠ thc hin đc k hoch
đó

Tóm li, yêu cầu ca vn hƠnh kinh t h thng đin lƠ đm bo an toƠn tuyt đi
cho h thng đin, đm bo cht lng phc v, có chi phí sn xut, truyn ti vƠ
phơn phi thp nht.

Gim chi phí nhiên liu trong vn hƠnh bao gm:
- u tiên tăng lng công sut phát ra ti các nhƠ máy nhit đin gần ph ti
nhằm gim tổn hao truyn ti dn đn gim chi phí tiêu hao nhiên liu trong toƠn h
thng.
- u tiên tăng lng công sut phát ra ti các nhƠ máy nhit đin có tiêu hao
nhiên liu thp.
- Trit đ sử dng ngun nc ca nhƠ máy thy đin, gim đn nh nht
lng nc x không qua turbine.
- Phi hp sử dng nc ca nhƠ máy thy đin vi sử dng các nhƠ máy nhit
đin vƠ phi hp gia các nhƠ máy nhit đin vi nhau sao cho chi phí sn xut đin
năng lƠ nh nht.
K hoch vn hƠnh h thng đin đc thc hin nh sau:
- Lp k hoch khai thác các thy đin cho năm, lng nc sử dng trong
từng tháng sau đó cho từng tuần l.
- Lp k hoch vn hƠnh chi tit cho từng tuần l gm: thƠnh phần tổ máy
tham gia vn hƠnh, lng nc sử dng trong tuần, trong ngƠy, trong gi.
- Lp k hoch vn hƠnh ngƠy đêm bằng cách xác đnh công sut phát từng gi
ca từng nhƠ máy tham gia vn hƠnh, k hoch ngừng vƠ khi đng li các tổ máy.
K hoch đc lp trên c s d báo nc v các h cha vƠ d báo ph ti
dƠi hn, ngn hn.
K hoch sn xut bao gm c k hoch bo dng đnh kỳ các tổ máy trong
năm. Đ lp đc các k hoch trên có hai bƠi toán c s phi sử dng thng
xuyên lƠ phơn b công sut ti u gia các nhƠ máy nhit đin vƠ phơn b ti u
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 9
công sut gia các nhƠ máy thy đin vƠ nhit đin.


Gim tổn tht đin năng có Ủ nghĩa rt ln trong vn hƠnh li đin. Gim tổn tht
đin năng bao gm các bin pháp cần thêm vn đầu t vƠ các bin pháp không cần
vn đầu t. Có nhng bin pháp thc hin mt lần khi quy hoch thit k h thng
đin nh chn dơy dn chng tổn tht vầng quang; có bin pháp đc chuẩn b
trong quy hoch thit k vƠ đc thc hin trong vn hƠnh nh phơn b ti u công
sut phn kháng, điu chnh đin áp.
 [2] [19] [26] [27]

Lu lng nc v hƠng năm lƠ thông s ht sc quan trng vi nhƠ máy thy đin
trong vn hƠnh h thng nhằm đm bo an ninh năng lng cũng nh kinh t ph thuc
dòng sông. S liu nƠy gi lƠ s liu thy văn, lƠ chui s liu quan sát vƠ thng kê lu
lng nc. Các trm quan trc thy văn trên nhng v trí khác nhau ca dòng sông có th
ghi tr s lu lng nc đo hƠng ngƠy trong nhiu năm liên tc. Da trên c s chui s
liu thy văn ngi ta thit lp các loi s liu đc trng khác nhau cho dòng sông. Đ có
đc c s chui s liu thy văn, ngi ta quan sát liên tc từ 50 năm tr lên. Chui s
liu thy văn thng đc th hin di dng bng s hay đ th.


Có th thy rằng, dòng chy t nhiên trên các con sông ph thuc vƠo thi tit, khí hu.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 10
NgoƠi ra, lu lng nc nƠy còn có tính chu kì nhiu năm do nh hng ca đa hình, lc
hp dn ca mt trăng.
Biu đ thy văn có Ủ nghĩa ln trong vic tính toán thit k vƠ vn hƠnh nhƠ máy
thy đin. Tuy nhiên, do đc tính thay đổi ngu nhiên vƠ không chc chn theo mt quy
lut hay chu kì nƠo, các s liu thy văn ch có Ủ nghĩa trung bình xác sut. Giá tr thc t
lu lng nc  mt thi đim nƠo đó có th sai lch vi giá tr đƣ đc xác đnh theo
biu đ. Nhng sai s nƠy không đáng k nên biu đ vn có Ủ nghĩa ln.


Ch đ thay đổi ca dòng chy t nhiên thng không phù hp vi nhu cầu cung
cp đin. Chẳng hn, xét trong chu kỳ 1 năm thì lu lng nc trên sông thay đổi
rt mnh, tng ng vi biu đ thu văn (Hình β.βa), nh vy vƠo mùa có lu
lng nc v quá nhiu, không th sử dng ht theo công sut vn hƠnh các tổ
máy, còn mùa cn lng nc ca dòng chy quá ít không đáp ng đ cho nhu cầu
phát đin. Xét trong phm vi ngn hn, ví d mt ngƠy đêm, thì lu lng nc hầu
nh cha thay đổi, trong khi đó biu đ công sut ph ti tổng h thng li thay đổi
rt ln theo ca lƠm vic ca các nhƠ máy xí nghip vƠ nhu cầu đin sinh hot.
Vn đ đt ra lƠ có th tn dng ti đa kh năng tích nc ca h điu tit li dòng
chy nhằm đáp ng tt nht cho nhu cầu phát đin (cha nói đn các loi điu tit
khác). H cƠng ln thì hiu qu điu tit càng cao.

Hình 2.2: 
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 11
Mc tiêu chung ca bƠi toán điu tit dòng chy lƠ nhằm đem li hiu qu kinh t
cao nht, xét trong phm vi toƠn h thng. Tuy nhiên, tuỳ theo điu kin ngi ta
thc hin các bƠi toán khác nhau, mc tiêu c th ca mi trng hp có th không
ging nhau, do ch khai thác đc mt phng din duy nht ca hiu qu kinh t.

ngi ta chia ra các loi điu tit sau:
 Điu tit ngƠy;
 Điu tit tuần;
 Điu tit năm;
 Điu tit nhiu năm;
Vic phơn loi theo thi gian lƠ nhằm xác đnh khong thi gian thc hin tính toán
điu tit. Vi nhng khong thi gian khác nhau, mô t toán hc vƠ hƠm mc tiêu
ca bƠi toán có th hoƠn toƠn khác nhau. Đó lƠ vì kh năng thc hin điu tit vƠ
hiu qu đem li không ging nhau.


Trong phm vi mt ngƠy đêm, lu lng ca dòng chy hầu nh không thay
đổi trong khi ph ti h thng li thay đổi nhiu, ch có th đt bƠi toán điu chnh
công sut NMTĐ (cũng có nghĩa lƠ thay đổi lu lng dòng chy) sao cho h thng
có li nht. Không có kh năng lƠm tăng thêm sn lng đin năng cho NMTĐ bi
lng nc không đổi. Thc ra bƠi toán điu tit nc cho NMTĐ trong trng hp
nƠy nằm trong bƠi toán chung ca h thng: phơn b ti u cho các NMĐ vi h
thng đin hn hp thu nhit đin. Tuy nhiên, xét riêng các NMTĐ ngi ta cũng
thng áp dng các phng pháp riêng đn gin hn. Kt qu ca bƠi toán điu tit
ngƠy cũng có dng chung lƠ điu chnh công sut NMTĐ theo phần đnh ca biu
đ ph ti tổng h thng (Hình β.γ). Khi đó các NMNĐ có kh năng lƠm vic vi
biu đ phát bằng phẳng hn.

Điu tit tuần cũng có Ủ nghĩa tng t nh điu tit ngƠy . Lu lng n

c
trên sông trong pha
̣
m vi mô
̣
t tuơn cu
̃
ng vơ
̃
n đc coi nh không đổi . Các ngƠy lƠm
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 12
viê
̣
c (t


th

2 đn th 6) điê
̣
n năng tiêu thu
̣
nhiêu hn nga

y th

7 vƠ ch nht. Điêu
tiêt tuơn th
̣
c chơt la

thay đô
̉
i tri
̣
sô lu l
̣
ng n

c trung bố

nh ca

c nga

y trong tuơn

đ đáp ng s tăng điê
̣
n năng s
̉
du
̣
ng ca

c nga

y la

m viê
̣
c (đơu tuơn) vƠ gim đin
năng trong ca

c nga

y nghố
̉
cuôi tuơn.
Trên hình 2.4.a,b,c minh ho
̣
a s
̣
thay đô
̉
i tri
̣

sô trung bố

nh nga

y vê công suơt ,
lu l
̣
ng va

m

c n

c trong hô . Đng mc nc v bằng nét đt trên hình 2.4.c
biê
̉
u thi
̣
s
̣
thay đô
̉
i m

c n

c ca
̉
trong pha
̣

m vi nga

y . Mc tiêu ca điu tit tuần
cũng lƠ gim chi phí vn hƠnh tổng trong h thng.
Tr s trung bình công sut, lu lng nc, mc nc trong h thay đổi các gi
trong ngƠy (hình β.γ), các ngƠy trong tuần (hình β.4).

So v

i điêu tiêt nga

y va

điêu tiêt tuơn , điêu tiêt năm co

nh
̃
ng đă
̣
c trng hoa

n toa

n
khác, không thê
̉
coi lu l
̣
ng nc trên sông la


ố

t thay đô
̉
i . Hn n
̃
a, đơy co

n la


nguyên nhơn ha
̣
n chê hiê
̣
u qua
̉
khai tha

c thy năng ca NMTĐ . Vì vy nhim v
ca điu tit năm lƠ lƠm cho dòng chy đng đu hn nhằm khai thác ti đa năng
l
̣
ng cu
̉
a do

ng cha
̉
y.

 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 13

Hình 2.3:
Hình 2.4


Hình 2.5: Điu tit nc trong năm.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 14
Hình 2.5 thê
̉
hiê
̣
n hiê
̣
u qua
̉
cu
̉
a ba

i toa

n điêu tiêt năm băng hô ch

a (tr

ng h
̣

p hô
đu
̉
l

n va

tr

ng h
̣
p co

thê
̉
tố

ch ha
̣
n chê ). Nêu không điêu tiêt thố

va

o mùa lu
̃
,
NMTĐ chố
̉
co


thê
̉
vơ
̣
n ha

nh v

i lu l
̣
ng tôi đa
TD
Q
max, x toƠn b lu lng
n

c th

a, trong khi mu

a ca
̣
n chố
̉
co

thê
̉
vơ
̣

n ha

nh v

i lu l
̣
ng rơt nho
̉
theo do

ng
chy t nhiên ca dòng sông . Nêu hô đu
̉
l

n co

thê
̉
vơ
̣
n ha

nh quanh năm v

i l u
l
̣
ng nc c
̣

c đa
̣
i (băng lu l
̣
ng n

c trung bố

nh cu
̉
a do

ng sông ), toƠn b lu
l
̣
ng n

c th

a tố

ch trong mu

a lu
̃
đ
̣
c du

ng v


a hêt trong mu

a ca
̣
n . Khi hô co


dung tố

ch ha
̣
n chê, có mt phần nc thừa trong mùa lũ b x t rƠn. Tuy nhiên, l
̣
ng
n

c tố

ch lũy đ
̣
c đơy hô nơng lu l
̣
ng n

c vơ
̣
n ha

nh trong mu


a ca
̣
n lên thêm
đa

ng kê
̉
, cùng vi ct nc cũng đc dơng cao . Hiê
̣
u qua
̉
ắtơ
̣
n du
̣
ng n

c do

ng
chy” vƠ hiu qu ắdơng cao ct nc” ca đi u tiêt năm la

m sa
̉
n l
̣
ng điê
̣
n năng

NMTĐ la

tăng lên đa

ng kê
̉
.
Ng

i ta cu
̃
ng th

ng chia ba

i toa

n điêu tiêt năm tha

nh 2 mùa riêng bit đ gii
(mùa nc lên vƠ mùa nc xung) vì chúng có nhng đc trng đc lp tng đi.






,
Loi điu tit nƠy đ
̣

c xe

t đên khi hô co

dung tố

ch l

n (v
̣
t trên thê
̉
tố

ch san
băng hoa

n toa

n do

ng cha
̉
y theo chu ky

1 năm), trong khi do

ng cha
̉
y biên đô

̣
ng nhiêu
v

i chu ky

da

i ha
̣
n (nhiêu năm). Nhiêu do

ng sông co

chu ky

da

i ha
̣
n kha

ro
̃
rê
̣
t, ví d
c

6 năm la

̣
i co

1 năm n

c c
̣
c đa
̣
i, mô
̣
t năm n

c c
̣
c tiê
̉
u (hinh 2.6).


 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 15
Nêu hô co

dung tố

ch l

n, có th tích đầy hô va


o cuôi nh
̃
ng năm n

c to rôi du

ng
dơn va

o n
̉
a chu ky

n

c ca
̣
n. Khi hô đu
̉
l

n cu
̃
ng co

thê
̉
san băng hoa

n toa


n do

ng
chy theo chu kỳ nhiu năm. Hình 2.6 v đng cong lũy tích nhiu năm ca dòng
chy có chu kỳ 6 năm. Tng t
̣
nh chu ky

1 năm, có thê
̉
xa

c đi
̣
nh đ
̣
c dung tố

ch
hô ch

a đu
̉
l

n san băng hoa

n toa


n do

ng cha
̉
y nhiu năm theo đ

ng cong lu
̃
y tố

ch .









, ng

i ta chia ra 2 loi : Điêu tiêt ngăn ha
̣
n vƠ điêu tiêt dƠi
hn.










Trong đo

điêu tiêt nga

y va

điêu tiêt tuơn tng 

ng v

i điêu tiêt ngăn ha
̣
n ,
điêu tiêt mu

a, điêu tit năm va

điêu tiêt nhiu năm tng 

ng v

i điêu tiêt da

i ha
̣

n .
Cách phơn loi nh trên không đn thuơn chia la
̣
i khoa
̉
ng th

i gian ma

chu
̉
yêu la


do co

s
̣
kha

c nhau vê tố

nh chơt gi
̃
a điêu tiêt ngăn ha
̣
n va

điêu tiêt da


i ha
̣
n.








.
V

i điu tiêt da

i, th
̣
c chơt vê ca

ch th

c điêu tiêt la

điêu chố
̉
nh la
̣
i do


ng cha
̉
y
vôn thay đô
̉
i nhiêu tr
̉
nên ố

t thay đô
̉
i hn cho phu

h
̣
p v

i nhu cơu cung cơp điê
̣
n
(đu đn). Vê mu
̣
c tiêu điêu tiêt thố

điêu tiêt da

i ha
̣
n nhăm tơ
̣

n du
̣
ng tôi đa năng
l
̣
ng do

ng n

c, lƠm tăng sn lng đin năng ca nhƠ máy thu đin lên cc đi .
Còn vi điu tit ngn hn , ng
̣
c la
̣
i, th
̣
c hiê
̣
n điêu chố
̉
nh do

ng cha
̉
y vôn ố

t thay
đô
̉
i tr

̉
tha

nh thay đô
̉
i nhiêu hn , phù hp vi bin đng ca biu đ công sut ti .
Mc tiêu điu ti t lƠ lƠm gim chi phí vn hƠnh tổng ca h thng xung đn mc
c
̣
c tiê
̉
u.
Do co

s
̣
kha

c nhau c ba
̉
n vê điêu tiêt da

i ha
̣
n va

ngn ha
̣
n nên
phng pha


p tố

nh toa

n


Da vƠo chiu cao ct nc c bn ti các nhƠ máy thy đin, các nhƠ máy đc
phơn loi nh sau:
a. 
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 16
Các nhƠ máy thy đin vi chiu cao ct nc thp lƠ các nhƠ máy có chiu
cao ct nc thng khong vƠi mét, sử dng đp rt nh hoc không có đp mƠ
da vƠo kênh dn. NhƠ máy thy đin kiu nƠy không có kh năng cha nc
ln, do đó công sut phát ph thuc vƠo lu lng nc theo mùa trên các con
sông. Loi nhƠ máy nƠy thng có công sut đt bé hn β5 MW vƠ đc xem
nh lƠ thy đin nh.

100 mét)
Các nhƠ máy nƠy sử dng mt cái đp ln nằm  vùng núi đ có th to đc
h có kh năng cha khổng l. Nc đc chy từ h thông qua ng dn đn
turbine.

Các nhƠ máy nƠy vi đa phần đc xơy dng mt cái đp có kh năng cha
nc  các mùa nc ln nhằm lu tr sử dng cho các mùa khô hn. Nh có
các nhƠ máy thy đin nƠy mƠ tính liên tc cung cp đin ca h thng đc ổn
đnh vƠ đáp ng đc nhu cầu ph ti. Chiu cao ct nc ca các nhƠ máy nƠy
tng đi ln, trên 100 mét. Các nhƠ máy nƠy đóng góp quan trng cho h thng

bi kh năng điu chnh công sut tc thi phát lên h thng ca chúng.


Loi nhƠ máy nƠy cung cp mt lng công sut c đnh lên li không ph
thuc tổng nhu cầu ph ti. Thi gian vn hƠnh các nhƠ máy nƠy gần nh lƠ liên
tc ngoi trừ trng hp sửa cha hay bo trì đnh kì. Các nhƠ máy nƠy đc ch
đnh rõ lƠ các nhƠ máy cung cp công sut nn do có chi phí vn hƠnh thp, hiu
qu, an toƠn ti mc công sut phát đang vn hƠnh. Các nhƠ máy phát nn không
thay đổi công sut phát theo nhu cầu thay đổi công sut ca ti vì luôn rẻ hn
các nhƠ máy nhit đin chu trình kt hp hay chu trình có chi phí cao. Rõ rƠng
rằng các nhƠ máy nƠy cung cp mt lng công sut ln vƠo h thng. Do đó,
nó hiu qu hn khi đc sử dng liên tc đ ph toƠn b công sut nn yêu cầu
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 17
ca ph ti. Mi nhƠ máy phát mt lng công sut c th từ tổng công sut nn,
công sut nƠy chính lƠ đng cong bo hòa ca ti h thng. Đi vi mt h
thng c th, các nhƠ máy nƠy cung cp khong γ0 đn 40 phần trăm công sut
cc đi ph ti. H s mang ti lƠ rt cao. Công sut đnh trên đ th thay đổi
đc cung cp bi các nhƠ máy có công sut nh hn.

Các nhà máy phát đnh do đc tính vn hƠnh vƠ yêu cầu kinh t đt ra. Công
sut phát ra nhằm đáp ng nhu cầu  nhng gi cao đim, cũng chính phần ngn
ca đ th ph ti. NhƠ máy nhit đin turbine khí, nhƠ máy thy đin tích năng
đc sử dng ti các thi đim nƠy, hiu sut ca các nhƠ máy nƠy khong 60-
70%.

Da vƠo v trí, nhƠ máy thy đin đc chia thƠnh γ loi:
1. Các nhƠ máy thy đin trên các dòng sông khác nhau
2. Các nhƠ máy thy đin trên cùng dòng sông (chui nhƠ máy thy đin)
3. Các nhƠ máy thy đin liên h.

Các nhƠ máy thy đin trên các dòng sông khác nhau, đc xơy dng trên
các dòng sông khác nhau vƠ không ph thuc ln nhau nh trong hình β.7.


 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 18
Các nhƠ máy thy đin trên cùng dòng sông. Khi các nhƠ máy thy đin đc xơy
dng trên cùng dòng sông, các nhƠ máy thy đin bên di ph thuc vƠo các nhƠ
máy thy đin bên trên nh trong hình β.8. NhƠ máy thy đin bên di nh hng
đn nhƠ máy thy đin phía trên gần nht bi nh hng ca mc nc h lu vƠ
chiu cao ct nc hiu qu.
Các nhƠ máy thy đin liên h. Các nhƠ máy thy đin nƠy đc xơy dng trên
cùng dòng sông hoc trên các dòng sông khác nhau nh trong hình β.9.


Hình 2.8: Các ùng dòng sông.
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 19

Hình 2.9: 

Các mô hình c bn đc xơy dng từ mi quan h gia công sut phát ra bi các tổ
máy vƠ th tích nc x qua turbine, q (m
3
) vƠ chiu cao ct nc hiu qu h (m).
Các mô hình đc toán hc đc xơy dng nh sau :
2.2.4.1. Mô hình Glimn-Kirchmayer
Mô hình nƠy [β6] đc đnh nghĩa theo lng nc x đnh mc lƠ hƠm toán hc
ph thuc vƠo chiu cao ct nc h vƠ công sut phát P có dng:
q=K.ψ(h).Ф(P) (2.1)

Trong đó:
K: Hằng s t l
HƠm ψ(h), Ф(P) đc đnh nghĩa lƠ hƠm bc hai, tc lƠ:
ψ(h)=ah
2
+ bh + c Trong đó a, b, c lƠ các h s
Ф(P)=xP
2
+ yP+ z Trong đó x, y, z lƠ các h s
Vi các h có kh năng cha ln, thc t chiu cao ct nc đc xem nh lƠ
không thay đổi trong tt c các khong thi gian ti u. Vi trng hp chiu cao
 GVHD:TS.Lê Chí Kiên
 20
ct nc không đổi, ψ(h) lƠ tr thƠnh mt hằng s vƠ công thc (γ.βb) đc vit li
nh sau:
q= K‟ Ф(P) (2.2)
Trong đó K‟ lƠ hằng s mi, chính bằng tích s ca K và ψ(h).
Mi nhƠ máy thy đin b rƠng buc bi ngun nc sn có cho các khong thi
gian ti u, tc lƠ:



T
S
nn
Vdttq
0
)(
(n=1, β,…, N) (2.3)
Hiu sut x nc đc xác đnh bi biu thc cp hai sau:

q
xi
= x
2
Hi
P
+ yP
Hi
+ z (m
3
/MWh) (2.4)
Trong đo

x, y, z la

ca

c hê
̣
sô xa
̉
n

c cu
̉
a nha

ma

y thu

̉
y điê
̣
n .
2.2.4.2. Mô hình Hildebrand
Trong mô hình nƠy lu lng nc x lƠ mt đa thc có dng :

 

L
i
K
i
ii
ij
hPCq
0 0
1 2
(2.5)
Trong đó :
C
ij
: các h s
L : s mũ ln nht ca i, thng đc cho bằng β
K : s mũ ln nht ca j, thng đc cho bằng β
h : chiu cao ct nc hiu qu (m)
P : công sut phát (MW)
2.2.4.3. Mô hình Hamilton-Lamont
Lu lng nc x qua turbine đc xác đnh nh sau :
h

P
hq
)(
)(



(2.6)
Trong đó :
h : Chiu cao ct nc hiu qu (m)
P : Công sut phát (MW)
Hàm

,
lƠ đc đnh nghĩa :