quy hoạch nguồn điện trong hệ thống điện

Ch­¬ng­5
Qui­ho¹ch­nguån­®iÖn
5.1.­Kh¸i­niÖm­chung­
­­­­5.2.­C¸c­nguån­n¨ng­l­îng­s¬­cÊp­
­­­­5.3.­C¸c­lo¹i­nhµ­m¸y­®iÖn

1


5.1.ưKháiưniệmưchung
ưưư Quiưhoạchưphátưtriểnưhệưthốngưđiệnưlàưmộtưbàiưtoánưhếtưsứcưquanưtrọngưvàưcấpư
báchưđốiưvớiưmỗiưQuốcưgia.ưNóưchoưbiếtưkếưhoạchưphátưtriểnưcủaưhệưthốngưđiệnưởư
mỗiưgiaiưđoạnưcụưthể.ưBàiưtoánưquiưhoạchưphátưtriểnưnguồnưlàưmộtưphầnưkhôngưthểư
táchư rờiư củaư bàiư toánư tổngư hợpư vềư sựư phátư triểnư tốiư ưuư hệư thốngư điện.ư Tuyư nhiênư
trongưchừngưmựcưnhấtưđịnhưbàiưtoánưquiưhoạchưphátưtriểnưnguồnưcóưthểưđượcưxemư
xétư độcư lậpư vớiư cácư nộiư dungư khác(dựư báoư nhuư cầuư điệnư năng,ư quiư hoạchư phátư
triểnưlướiưđiện,ưcânưbằngưnăngưlượng-nhiênưliệu...).
ưưQuiưhoạchưphátưtriểnưnguồnưlàưgiảiưbàiưtoánưđểưtrảưlờiưcácưcâuưhỏiưsauư:
-ưNhàưmáyưđiệnưmớiưloạiưgìư(nhiệtưđiện,ưthuỷưđiện,ưtuốcưbinưkhí,...)?
-ưChúngưsẽưđượcưxâyưdựngưởưđâuư?ưkhiưnàoưkhởiưcôngư?ưcôngưsuấtưbaoưnhiêuư?ưtiếnư
độưraưsaoư?ưvàưnguồnưvốnưthếưnàoư?
ưưư Mộtưtrongưcácưyếuưtốưđầuưvàoưquanưtrọngưcủaưquiưhoạchưnguồnưlàưcácưnguồnư
năngưlượngưsơưcấp.ư

2


5.2.ưCácưnguồnưnăngưlượngưsơưcấp
-ưNguồn năng lợng mà trữ lợng không tái tạo:ưđóưlàưcácưnguồnưnăngưlư
ợngưmàưlượngưdựưtrữưcủaưchúngưkhôngưđượcưbổưsungưvàưcạnưdầnưdoưtiêuư
thụưkhôngưngừngư(than,ưdầu,ưkhí,ưn/liệuưhạtưnhân.)

-ưNguồn năng lợng mà trữ lợng tái tạo đợc:ưđóưlàưcácưnguồnưnăngưlượngư
màưlượngưdựưtrữưcủaưnóưluônưluônưđượcưtáiưtạoưlạiư(ưthuỷưnăng,ưnăngưlư
ợngưmặtưtrời,ưnăngưlượngưgióưv.v...).
tt

Loạiưnngưlượng

Tr lượngư(109ưưMWh/năm)
100.000.000

1

NL nhiệt hạch

2

NL mặt trời

580.000

3

NL hạt nhân

547.000

4

NL lợng thuỷ triều

70.000

5

NL hoá của các nguồn nhiên liệu

55.000

6

NL gió

7

NL địa nhiệt

134

8

NL sông suối

33

1.700
3


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.1. Nhà máy thuỷ điện

ưưư*ưCác nhà máy thuỷ điện đợc xây dựng tuỳ thuộc vào điều kiện nớc, điều kiện địa
lý của từng quốc gia. Công suất của các nhà máy đợc tính toán từ bài toán thuỷ
động học, do vậy không có một công suất chuẩn cho loại nhà máy này hay nói
đúng hơn các nhà máy khác nhau có công suất khác nhau.
NTĐ = 9,81..H.Q
Trong đó: + H - Chênh lệch mức nớc ở trớc và sau nhà máy thuỷ điện(cột nớc)
+ - Hiệu suất chung của nhà máy; = T. F (T = 0,88ữ0,91 -hiệu
suất tuabin; F = 0,95ữ0,98-hiệu suất máy phát). Nh vậy = 0,8 ữ 0,9, lấy trung
bình tb = 0,85
+ Q - Lu lợng nớc [m3/sec]
NTĐ = 8,3. H.Q

4


* Năng lợng điện đợc sản xuất từ các nhà máy thuỷ điện theo cơ chế sử dụng nguồn thuỷ năng làm quay
tuabin thuỷ lực. Công suất đặt của nhà máy thuỷ điện tuỳ thuộc vào lu lợng nớc của dòng chảy và chiều cao
đập nớc, ngời ta phân làm các loại đập sau:
Đập cao > 200m ; Đập trung bình 40ữ200m ; Đập thấp <40m
* Đặc điểm của nhà máy thuỷ điện:
1) Xây dựng gần nguồn thuỷ năng
2) Phần lớn điện năng sản xuất ra đợc phát lên lới cao áp
3) Làm việc với đồ thị phụ tải tự do
4) Vận hành linh hoạt, thời gian khởi động và mang tải chỉ mất từ 3 đến 4 phút, trong khi đó đối với
nhiệt điện để khởi động một tổ máy phải mất từ 6 đến 8 tiếng.
5) Hiệu suất cao = 85 ữ 90%
6) Giá thành điện năng thấp, số ngời quản lí vận hành nhà máy rất ít
7) Không gây ô nhiễm môi trờng
8) Vốn xây dựng lớn, thời gian xây dựng lâu
9) Riêng loại có hồ chứa còn góp phần điều tiết nớc dòng chảy của sông và chống lũ.

5


a. Nhà máy thuỷ điện có đập ngang sông

6


7


Tạiưvịưtríưthuậnưlợiưởưthượngưlưuư
ngườiư taư xâyư dựngư mộtư đậpư chắnư
nhỏư 6ư làmư nhiệmư vụư ngănư nướcư
sôngư lại.ư Đậpư chắnư ởư đâyư khôngư
cóưnhiệmưvụưdângưcaoưcộtưnước.ưNư
ớcư sôngư chảyư quaư ốngư dẫnư 1ư cóư
độưdốcưnhỏưhơnưđộưdốcưcủaưsôngư
điưvàoưbểưápưlựcư2ưvàưđiưvàoưốngư
dẫnư ápư lựcư 3,ư quaư tuabinư trongư
gianư máyư 4ư rồiư trởư vềư hạư lưuư củaư
sôngư quaư kênhư tháoư nướcư 5.ư ốngư
dẫnư ápưlựcư3ư chịuưđộưnghiêngưHư
hầuư nhưư bằngư độư lệchư mựcư nướcư
củaưđoạnưsông.

6

5

1

2 3 4

Thuỷ điện kiểu ống dẫn

8


b. Nhà máy thuỷ điện tích năng
HT

Hồ chứa

Hồ chứa

Động
cơ điện

~

1)

2)

Hồ chứa
Bơm

HT

Máy
phát điện

Hồ chứa
Turbin

9


Hìnhư5.3.ưưSơưđồưnguyênưlýư
vậnưhànhưnhàưmáyưthuỷư
điệnưtíchưnăngưtrongưngàyư
(24h)
1)ưChếưđộưbơmưởưgiờưthấpư
điểm
2)ưChếưđộưphátưvàoưlướiưởưgiờư
caoưđiểm.

P
1
2

t
24h

10


b. Nhà máy thuỷ điện thuỷ triều

Biển

Vịnh

Đập chắn

11


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.2. Nhà máy nhiệt điện ngng hơi
ưưư *ư Năng lợng điện đợc sản xuất từ các nguồn nhiên liệu hoá thạch nh dầu, than đá,
khí thiên nhiên qua quá trình biến đổi từ nhiệt năng thành điện năng ở các nhà máy
điện các nhà máy này đợc gọi là nhà máy nhiệt điện.
* Đặc điểm của nhà máy nhiệt điện ngng hơi
1 - Thờng đợc xây dựng ở gần nguồn nhiên liệu
2 - Hầu hết điện năng sản xuất ra đợc phát lên lới điện cao áp
3 - Làm việc với đồ thị phụ tải tự do
4 - Tính linh hoạt trong vận hành kém, khởi động và tăng tải chậm.
5 - Hiệu suất thấp = 30ữ40%
6 - Khối lợng nhiên liệu lớn, thải khói làm ô nhiễm môi trờng.
7 - Vốn đầu t thấp, thời gian xây dựng nhanh

12


1
2
9

1) kho nhiên liệu; 2) hệ thống cấp nhiên liệu; 3) lò
hơi; 4) turbine; 5) bình ngng; 6) bơm tuần hoàn; 7)
bơm ngng tụ; 8) bơm cấp nớc; 9) vòi đốt; 10) quạt
gió; 11) quạt khói; 12) bộ sấy không khí; 13) bộ
hâm nớc; 14) bình gia nhiệt hạ áp; 15) bộ khử khí;
16) bình gia nhiệt cao áp.
10
12

3

11

13

16

~

4

8
15

5
6

14
7

Sơưđồưnguyênưlýưquáưtrìnhưsảnưxuấtưđiệnưnăngưcủaưnhàưmáyưnhiệtưđiện
13


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.3. Nhà máy nhiệt điện trích hơi
ưưư*ưNhà máy nhiệt điện trích hơi (NĐT) đồng thời sản xuất điện năng và nhiệt năng. Về nguyên lý hoạt
động cũng giống nh NĐN, nhng ở đây lợng hơi đợc rút ra đáng kể từ một số tầng của tuabin để cung cấp
cho các phụ tải công nghiệp và sinh hoạt. Trong nhà máy nhiệt điện trích hơi, chế độ vận hành tối u là
khi đồng thời lợng nhiệt năng và lợng điện năng cấp cho phụ tải điện và phụ tải nhiệt là tối u. Khi đó,
hiệu suất chung của toàn nhà máy tăng lên . Nếu không có phụ tải nhiệt thì hiệu suất chung của nhà máy
sẽ giảm xuống. Do có rút hơi cho phụ tải nhiệt nên NĐT có các đặc điểm khác với NĐN, cụ thể là :
1 - Thờng đợc xây dựng gần phụ tải nhiệt
2 - Phần lớn điện năng sản xuất ra cấp cho phụ tải cấp điện áp máy phát
3 - Phụ tải điện phụ thuộc vào phụ tải nhiệt
4 - Tính linh hoạt trong vận hành kém. Khởi động và tăng phụ tải chậm
5 - Hiệu suất = 60ữ70%
6 - Khối lợng nhiên liệu lớn, khói thải làm ô nhiễm môi trờng
7 - Vốn đầu t thấp, thời gian xây dựng nhanh

14


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.3. Nhà máy điện tua bin khí
ưưư*ưNhà máy điện tuabin khí là loại nhà máy điện mà áp suất của khí đốt
giãn nở trực tiếp làm quay tuabin khí và quay rôto máy phát điện.
1. Tuabin khí chu trình đơn
2

3

Bơm nhiên liệu
4

1
Không khí

Máy phát

Khí thải

Tuabin khí chu trình đơn có hiệu suất khá thấp vì khí thải còn rất nóng nhng có một số u
điểm sau:
1- Không có lò cồng kềnh, chi phí đầu t và lắp đặt thấp;
2- Đa vào vận hành rất nhanh, thời gian khởi động là từ 10 đến 20 phút;
3- Không cần dùng nhiều nớc để làm mát;
4- Vận hành và bảo dỡng đơn giản, dễ tự động hoá, có thể điều khiển từ xa. 15


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.3. Nhà máy điện tua bin khí
ưưư*ưNhà máy điện tuabin khí là loại nhà máy điện mà áp suất của khí đốt
giãn nở trực tiếp làm quay tuabin khí và quay rôto máy phát điện.
2. Tuabin khí chu trình hỗn hợp
Buồng đốt
Tuabin khí

Bơm NL

Động cơ KĐ
Máy nén khí
Không khí

Máy phát điện

Lò thu nhiệt
Bơm nớc
Tháp làm mát
Khí thải

Máy phát điện

Tuabin
hơi

Bình ngng

16


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.4. Trạm phát điện điêzen
ưưưưưCác trạm phát điện điêden bao gồm máy nổ điêden và máy phát điện.
Máy nổ chạy bằng dầu điêden làm quay máy phát điện để phát ra điện
năng. Các trạm phát điện điêden ngày càng đợc hoàn thiện và đợc sử
dụng trong hệ thống điện để phủ đỉnh, làm nguồn dự phòng và cung cấp
điện cho những vùng cha có điện lới. Ngày nay ngời ta đã có thể sản xuất
loại động cơ điêden có công suất đến 20 MW với hiệu suất và giá thành
điện năng có thể cạnh tranh đợc với các nhà máy điện khác.

17


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
5.3.4. Nhà máy điện nguyên tử
ưưưưưCác nhà máy điện nguyên tử (ĐNT) sản xuất điện năng từ nhiệt năng
do các phản ứng hạt nhân tạo ra. Ta biết rằng, trong phản ứng hạt
nhân đều có hiện tợng toả nhiệt hay thu nhiệt kèm theo. Nhiệt trao
đổi đợc tính theo công thức:



Q = C m i m k
k
i

2

mi; mk - tổng khối lợng các hạt trớc và sau phản ứng
C = 3.108m/s-tốc độ ánh sáng.

Nơtron
+200 MeV
ENERGY
1
0

n

235
92

U

Phản ứng phân rã hạt nhân

18


19


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện
* Đặcưđiểmưcủaưưnhàưmáyưđiệnưnguyênưtửưưlà:
1.ưKhảưnăngưlàmưviệcưđộcưlập,ưgiáưthànhưđiệnưnăngưthấpưhơnưnhàư
máyưnhiệtưđiện.
2.ưKhốiưlượngưnhiênưliệuưnhỏ.ưVíưdụưđểưsảnưxuấtư1ưtriệuưkilôoátưgiờư
điệnưnăngưchỉưtiêuưtốnưưkhoảngư400ưgamưuranium.ưDoưđóưkhôngưcầnư
xâyưdựngưnhàưmáyưđiệnưnguyênưtửưcạnhưnguồnưnhiênưliệu
3.ưVậnưhànhưlinhưhoạtưvớiưđồưthịưphụưtảiưtựưdo
4.ưKhôngưthảiưkhóiưraưkhôngưkhí.ưVíưdụưchấtưthảiưhàngưnămưcủaưlòư
phảnưứngư900ưMWưchứaư99,9%ưchấtưphóngưxạưchỉưđộư2ưm3.
5.ưVốnưđầuưtưưlớn
6.ưHiệuưsuấtưcaoưhơnưnhiệtưđiện

20


5.3.ưCácưloạiưnhàưmáyưđiện

*ưSựưthamưgiaưcủaưcácưnhàưmáyưđiệnvàoưphủưđồưthịưphụưtải
P
Điêden và TBK nhỏ
Thuỷ điện có hồ chứa
Nhiệt điện chạy dầu
Nhiệt điện chạy khí
Nhiệt điện chạy than
Tua bin khí chu trình hỗn hợp
Và điện nguyên tử (nếu có)
Thuỷ điện (theo dòng chảy)

t
21


hÕt ch¬ng V

22


C¸m ¬n c¸c b¹n !

23