ĐiỀu tiẾt hỒ chỨa thuỶ ĐiỆn - hcmut.edu.vnnguyenthong/download/thuy nang... · bỘ...
TRANSCRIPT
1
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT & QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: [email protected] or [email protected]
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index
Tél. (08) 38 691 592 - 098 99 66 719 PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
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. Chương 7 : Tháp (giếng) điều áp. Chương 8 : Đường ống áp lực & hiện tượng
nước va. Chương 9 : Nhà máy Thuỷ điện.
2
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN Giới thiệu
Phương pháp điều tiết
đường chỉ thẳng
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIỚI THIỆU
Dòng chảy thiên nhiên thay đổi theo thời gian (mùa mưa, mùa khô).
Hồ chứa nhằm mục đích “trữ nước” vào mùa nhiều nước và tăng lưu lượng vào mùa khô so với lưu lượng tự nhiên điều hoà dòng chảy theo thời gian (giảm sự khác biệt về lưu lượng giữa mùa nhiều nước & mùa ít nước lấy ra từ hồ chứa để phục vụ phát điện hoặc xả thừa). 4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIỚI THIỆU
Một cách tổng quát hồ càng lớn khả năng điều hoà dòng chảy lớn (điều hoà ngày, tuần, tháng, năm, nhiều năm).
5
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
THÔNG SỐ HỒ CHỨA
6
MNDBT MNGC
MNC
WHI
VBC
Z (m)
Z (m)
V (mil.m3) F (km2)
V=g(z)
F=f(z)
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.
VBC: dung tích chết (chứa bùn cát lắng đọng trong N năm)
MNTL
2
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
THIẾT LẬP ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH HỒ (bản đồ tỷ lệ 1/10000 1/25000)
Fi =f1(zi) V=f2(z).
i
1ii1ii
i Z3
FFFFV
7
Zi
Fi
Fi+1
Z
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
hồ = Whi/Va (01)
hồ hệ số dung tích hồ
Whi dung tích hữu ích (niv. Min niv. Max).
Va thể tích nước trung bình vào hồ trong 1 năm.
- Hồ điều tiết ngày : hồ < 12%
- Hồ điều tiết tuần, tháng: hồ : 1-2%5-6%
- Hồ điều tiết năm hồ : 5-6%12-14%
- Hồ điều tiết nhiều năm hồ >12-14%
8
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
9
HỒ ĐIỀU TIẾT
HOÀN TOÀN
& KHÔNG
HOÀN TOÀN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
10
KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN
Wđến=Wcấp Wđến> Wcấp
Giai đoạn xã tràn Q đến
Q dùng
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
11
KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT NGAY HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN
W cấp nước
G/đ trữ nước
G/đ cấp nước
W
trữ nước
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 1: Một hồ chứa thuỷ điện nhỏ
điều tiết ngày đêm (24h). Lưu lượng
max NM là Qmax=20 m3/s. Tính V hồ cần
thiết để NM chạy liên tuc trong các
trường hợp sau (giả thiết thể tích nước
đến hồ & thể tích nước qua NM trong
ngày đêm là bằng nhau):
1. 4 h/ngày-đêm.
2. 6 h/ngày-đêm. 12
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 2: Giả thiết một NM thuỷ điện có hồ chứa điều tiết ngày đêm hoàn toàn. Yêu cầu của hệ thống là NM sẽ làm việc 5h/ngày, cụ thể:
Lần 1: Từ 9h 12h
Lần 2: Từ 18h 20h.
Biết rằng Qmax của NM là 18m3/s. Giả thiết dòng chảy đến là đều trong 24h. Tính dung tích hữu ích cần có của hồ hồ.
(Chu y: Nguyên ly tinh giống như tinh dung tich điều hoa trong mạng lưới cấp nước).
13
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Hướng dẫn:
14
24h T
Q
9h 12h 18h 20h
Wyc 1=Qmax*3*3600 m3
Qtb=Wyc/24h
Qtb
Qmax
0
Hồ trữ nước
W0
W1=W0+Qtb*9h
W2
W3
W4
Hồ cấp nước bổ sung
W5=W0
W lũy tích trong hồ
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
LƯU LƯỢNG & LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN
THEO THỜI GIAN
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
Qm
(m
3/s
)
15
Lưu lượng
theo thời
gian Q=f(t)
T (tháng)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN (Đường lũy tích lưu lượng)
Gọi Q(t) là lưu lượng theo t, lưu lượng cộng dồn W(t) được xác định bởi:
Với t cho trước xác định W(t) được gọi là lưu lượng cộng dồn.
16
t
tQdttW
0)(
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Trong thực hành:
• Với Qt được xem là hằng số trong thời đoạn Δt gọi là bước thời gian (đơn vị s or h)
17
tQQdttWt
t
t
t
t
00
)(
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
NHẬN XÉT
- Tại các vị trí sông chỉ có dòng chảy một chiều Đường lưu lượng cộng dồn luôn tăng hoặc nằm ngang (khi Q=0) theo t.
- Độ dốc của tiếp tuyến với đường cong luỹ tích lưu lượng lưu lượng dòng chảy tại thời điểm t tương ứng.
18
)( ii tgQ
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
W(m3)
19
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Ta có: Q5=0 ; Q6 =tg(α)
α
Đường luỹ tích
l/lượng W(t)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 1 & 2: Tính và trình bày trên đồ thị lưu lượng và lưu lượng công dồn W(t) của 2 chuỗi số liệu sau (lấy 1th=30ngày). Tính lưu lượng trung bình Q0 (m3/s).
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80 20
[1]
[2]
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Tham khảo:
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
Qm
(m
3/s
)
21
Chuỗi t/gian
Q=f(t)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lời giải 1 (Q0=75m3/s): Lưu lượng cộng dồn:
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
W(m
il.m
3)
Tháng 1 2 3 4 5 6
W (mil.m3) 181 285 350 402 454 544
22
Tháng 7 8 9 10 11 12
W (mil.m3) 648 804 1192 1633 2022 2333
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lời giải 2: Chuỗi thời gian của Qm
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
Qm
(m
3/s
)
23
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
• Solution 2 (Q0=150m3/s): Lưu lượng cộng dồn
Tháng 1 2 3 4 5 6
W (mil.m3) 156 259 324 415 726 1166
Mois 7 8 9 10 11 12
W (mil.m3) 1814 2851 3629 4147 4458 4666
24
0
1000
2000
3000
4000
5000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
W(m
il.m
3)
5
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 3: Tính và vẽ trên đồ thị lưu lượng công dồn W:
Tháng 1 2 3 4 5 6
Q(m3/s) 30 40 70 90 0 120
Tháng 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 130 200 255 150 100 15
25
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
• Solution:
Tháng 1 2 3 4 5 6
W (mil.m3) 78 181 363 596 596 907
Tháng 7 8 9 10 11 12
W (mil.m3) 1244 1763 2424 2812 3072 3110
26
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & 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 tháng thứ 2, 5, 8 và 12. Lấy 30ngày/tháng.
Tháng 1 2 3 4 5 6
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
27
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
28
LƯU LƯƠNG
CÔNG DỒN
TRONG TOA ĐÔ XIÊN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIẢI THÍCH BĂNG ĐỒ THI
29
T
W T*
Lưu lượng cộng
dồn W=f(t)
(Q0t)
Lũy tích
giá trị TB
0
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIẢI THÍCH BĂNG ĐỒ THI
30
T
W T*
W=f(t)
(Q0t)
0
W*
W= Q0(t)
6
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIẢI THÍCH BĂNG ĐỒ THI
31
T*
Công thức tính W
trong toạ độ xiên:
W=(Q-Q0)t
0
W*
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN TRONG
TOẠ ĐỘ XIÊN
Cho chuỗi dòng chảy Q(m3/s) có lưu lượng trung bình Q0. Lưu lượng cộng dồn W(t) trong toạ độ xiên được định nghĩa bởi:
32
tQtQdtQQtWt
t
t
t
t0
00
0 )()(
Tổng thể tích nước vào hồ tư t=0 t
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Dạng tổng quát của W(t):
33
-800
-600
-400
-200
0
200
400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
α
W(m3)
t(s)
Q<Q0 Q>Q0
Q=Q0
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
NHẬN XÉT W(t) có thể tăng hoặc giảm theo t. W(t) tăng khi Qt>Q0 và ngược lại. W(t) là có chu kỳ cho chuỗi dong chảy nghiên
cứu Giá trị W tại đầu và cuối chu kỳ là bằng nhau. Lưu lượng dong chảy tại thời điểm t: tg(α) >= - Q0 (vì Qt>=0).
34
)(0 tgQQt
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 1 & 2: Tính và vẽ đường lưu lượng cộng dồn trong toạ độ xiên (30ngày/tháng).
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q
(m3/s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q
(m3/s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80
35
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lơi giai 1: Q0=75m3/s
tháng 1 2 3 4 5 6
W(mil.m3) -13.0 -103.7 -233.3 -375.8 -518.4 -622.1
tháng 7 8 9 10 11 12
W(mil.m3) -712.8 -751.7 -557.3 -311.0 -116.6 0.0
36
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
W (m
il. m
3 )
7
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
• Solution 2: Q0=150m3/s
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
W (
mil. m
3)
Tháng 1 2 3 4 5 6
W(mil.m3) -233 -518 -842 -1140 -1218 -1166
37
Tháng 7 8 9 10 11 12
W(mil.m3) -907 -259 130 259 181 0
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 3: Số liệu W(t) dòng chảy trong toạ độ xiên như sau. Biết lưu lượng trung bình dòng chảy là 80m3/s (1 tháng có 30ngày). Vẽ W(t) lên đồ thị. Xác định lưu lượng tháng 2, 5, 10.
Tháng 1 2 3 4 5 6
W(tr.m3) -15.0 -110.7 -245.3 -380. -520. -620.
38
Tháng 7 8 9 10 11 12
W(tr.m3) -700. -780. -540. -310. -110. 0.0
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐƯỜNG LUỸ TÍCH LƯU LƯỢNG & ĐƯỜNG BỔ TRỢ TRONG TOẠ ĐỘ XIÊN
39
Đường bổ trợ
của W=f(t)
W(mil. m3)
T(mois) 0
B
A
T0
Lưu lượng cộng dồn
trong TĐX W=f(t)
Z Whi C
D
t
Dung tích nước có
trong hồ luc t
Biểu thị
hồ ở MNC
Biểu thị hồ ở
MNDBT PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
CHÚ Ý
Xét “hành lang” giới hạn bởi đường lũy tích lưu lượng và đường bổ trợ.
Xét một điểm bất kỳ M trong hành lang, KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG từ điểm xét đến đường LŨY TÍCH biểu thị DUNG TÍCH NƯỚC CÓ trong hồ tại thời điểm t tương ứng.
Điểm nằm trên đường lũy tích HỒ CẠN: MNC
Điểm nằm trên đường bổ trợ HỒ ĐẦY: MNDBT
40
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 4: Xet trong tọa độ xiên. Các số liệu: A=50tr.m3; B=150tr.m3; C=-10tr.m3; D=50tr.m3. Lưu lượng TB của chuỗi Q0=15m3/s. Tính lưu lượng TB tháng Qi với i=1,12 (lấy 30ngày/tháng).
41
W(tr. m3)
T(th) 0
B
A
Luỹ tích lưu lượng trong TĐX W=f(t)
Z
C
D
tA=1th. tB=2th. tC=7th.
tD=8th.
tZ=12th.
Lưu lượng
hằng số tư
tháng 3 7
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 5: Lấy số liệu bài tập trên. Vẽ đường bổ trợ với dung tích hửu ích Whi=80 tr. m3.
Tính giá trị lưu lượng bởi các tia điều tiết O1AB1CD1Z.
42
8
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Hướng dẫn:
43
W(tr. m3)
T(th)
0
B
A Z
C
D
tA=1th. tB=2th.
tC=7th.
tD=8th. tZ=12th.
Whi=50 tr. m3
A1
B1
C1
D1 01
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 6: Lấy số liệu bài tập trên 4 & 5. Giả thiết hồ cạn ở t=0. Giả thiết lưu lượng lấy ra khỏi hồ chứa để chạy NM của tháng 1, 2 và 3 lần lượt là 20m3/s, 40m3/s và 8m3/s .
a. Tính tổng thể tích nước lấy ra khỏi hồ đến cuối tháng 1, 2 và 3.
44
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
b. Dùng phương trình cân bằng nước, xác định thể tích nước còn lại trong hồ vào cuối tháng 1, 2, 3.
c. Dùng số liệu câu (a) & đưa vào đồ thị tọa độ xiên trình bày lũy tích lưu lượng lấy ra khỏi hồ chứa. Từ đồ thị xác định dung tích hồ tại các thời điểm cuối tháng 1, 2, 3.
45
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
46
ĐIỀU TIẾT
HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN
Quá trình lấy lưu lượng Qđt(t) ra khỏi hồ để đi vào NM phát điện (hoặc phục vụ tưới,…) gọi là quá trình điều tiết hồ.
47
WHI
VBC
Qđt(t)
Qđến(t) Mực nước hồ tại thời
điểm t
MNDBT
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Một số chú ý:
- Sau một chu kỳ điều tiết (ngày, tuần, tháng, năm, nhiều năm) mực nước hồ trở về mực nước ban đầu.
- Qđt(t) được xác định tuỳ theo phương pháp điều tiết.
- Trong quá trình điều tiết, Qđến(t) đã biết (số liệu thuỷ văn tính).
- Qđt(t) và Qđến(t) >=0
- Quá trình điều tiết khác nhau diễn biến mực nước hồ khác nhau.
48
9
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 1: Hãy giải thích y nghĩa đường MiMj & tình trạng mực nước hồ tại các thời điểm “đặc biệt” trên đồ thị sau
49
W(mil. m3)
T(month) 0
B
A
Lưu lượng cộng dồn
trong TĐX W=f1(t)
Z
Đường bổ trợ
W=f2(t)
Whi C
D
M0
M1
M2
M3
M4 M5
M6
M7
T0
t0
Thể tích nước có
trong hồ tại t0 PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 2: Xét hồ chứa có đường lũy tích & bổ trợ
trong TĐX như sau. Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 &
t=T0. Hãy xác định phương án điều tiết (thể hiện
bằng đường gãy khúc tư t=0 t=T0) để Qđiều tiết
min là lớn nhất.
50
W(mil. m3)
T(mois) 0
B
A
Lưu lượng cộng dồn
trong TĐX W=f(t)
Z Whi
C
D T0
Đường bổ trợ
W=f2(t) Điểm bắt đầu
Điểm kết thuc
O1 Z1
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 3: Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 & t=T0. Hãy xác định phương án điều tiết (thể hiện bằng đường gãy khuc từ t=0 t=T0) để Qđiều tiết max là nhỏ nhất.
51
W(mil. m3)
T(mois) 0
B
A
Lưu lượng cộng dồn
trong TĐX W=f(t)
Z Whi
C
D
T0
Đường bổ trợ
W=f2(t) Điểm bắt đầu
Điểm kết thuc PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
BÀI TẬP 4 (lấy số liệu bài trước): ĐIỀU TIẾT HỒ
52
W(tr. m3)
T(th)
0
B
A
Z C
D
tA=1th tB=2th
tC=7th tD=8th tZ=12th
Whi=50 tr. m3
0’
B’
D’
Biết rằng O’AB’CD’Z biểu diễn một chuỗi
lưu lượng Qđt lấy ra khỏi hồ (điều tiết)
Tính các giá trị lưu lượng tương ứng.
Z’
Đường luỹ tích dòng
chảy đến trong TĐX
Đường bổ trợ
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Tính thể tích nước vào và ra khỏi hồ kể từ t=0 đến tại các thời điểm A, B, C. Nhận xét.
Tính thể tích nước còn trong hồ sau 1th, 1.5th, 4th, 6th, 7th, 10th. Với giả thiết hồ đầy lúc t=0.
Bài tập tương tự với tia điều tiết O’B’CD’Z.
53
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐIỀU TIẾT HỒ
54
W(tr. m3)
T(th)
0
B
A Z
C
D
t1=1th t2=2th
t3=5th
t4=8th t5=12th
0’
B’ D’
CHÚ Ý !!!
Đường điều tiết gãy khúc không bao giờ đi ra khỏi
hành lang giới hạn bởi đường luỹ tích và
đường bổ trợ.
Whi
10
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
NHẬN XÉT Xét 1 điểm “bất kỳ” ở thời điểm t trong
hành lang giới hạn bởi đường lũy tích & đường bổ trợ:
“KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG TỪ ĐƯỜNG LŨY TÍCH ĐẾN ĐIỂM XÉT BIỂU THI THỂ TÍCH NƯỚC CÓ TRONG HỒ TẠI THỜI ĐIỂM XÉT t”.
55
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
56
ĐIỀU TIẾT HỒ
THEO PHƯƠNG PHÁP
ĐIỀU HOA LƯU LƯƠNG
NHÂT
P/P ĐƯƠNG CHI THĂNG
(ĐCT)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐIỀU TIẾT THEO P/P
ĐƯỜNG CHỈ THẲNG
Điều tiết: Điều tiết hồ là một chuỗi lưu lượng liên tục lấy ra khỏi hồ theo thời gian và tuân theo một quy luật được xác định.
57
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
PP. Điều hòa nhất (pp. ĐCT)
Điều tiết hồ theo phương pháp điều hoa nhất là phương pháp điều tiết sao cho sự SAI BIỆT giữa lưu lượng điều tiết Max và lưu lượng điều tiết Min của chuỗi lưu lượng trong một chu kỳ điều tiết là BÉ NHÂT.
58
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Ví dụ xét 1 hồ chứa có thể tích hữu ích (Whi) đã biết.
Giả thiết lưu lượng đến hồ theo thời gian đã biết (vẽ được đừờng lũy tích lưu lượng trong TĐX).
Xem đồ thị sau:
59
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
PHƯƠNG PHÁP “ĐƯỜNG CHỈ THẲNG”
60
W(tr. m3)
T(th)
0
B
A
Z C
D
tA=1th tB=2th
tC=7th
tD=8th tZ=12th
Whi=80 tr. m3
0’
B’
D’ Z’
Nhận xét: O’B’CD’Z’ là đường ngắn nhất nối O’ et Z’
Đường điều tiết theo p/p “Đường
chỉ thẳng”
11
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
CÂU HỎI
Giả thiết hồ đầy tại t=0 (có thể trạng thái khác):
Đại biểu là điểm O’
Và hồ cũng sẽ trạng thái đầy cuối chu kỳ (giống tại thời điểm t=0)
Đại biểu là điểm Z’
Một cách “định tính” hãy xác định đường “gãy khuc” (nằm trong hành lang) nối O’ & Z’ là NGẮN NHÂT.
61
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
TÍNH CHÂT
Giữa A & Z lưu lượng điều tiết min là lớn nhất.
Giữa A & Z lưu lượng điều tiết max là nhỏ nhất.
Phương pháp điều tiết có tính “CỰC ĐẠI” lưu lượng điều tiết min và “CỰC TIỂU” lưu lượng điều tiết max.
62
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
TÍNH CHÂT
So với các phương pháp khác, phương pháp ĐCT làm cho chênh lệch giữa giá trị điều tiết Max và Min là NHỎ NHÂT.
Lưu lượng qua TUA BIN là “ĐIỀU HOA” nhất.
63
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập: Hãy vẽ tia điều tiết theo phương pháp
ĐCT cho 2 t/h: hồ cạn luc t=0 & W=0.5Whi lúc
t=0.
64
W(mil. m3)
T(mois) 0
B
A
Lưu lượng cộng dồn
trong TĐX W=f(t)
Z Whi
C
D T0
Đường bổ trợ
W=f2(t)
A’
B’
C’
D’
Z’ 0’
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập : Xét đồ thị :
65
W(tr.m3)
T(th) 0 1 năm 2 năm 3 năm
a b
a’ b’
c
c’
Whi
Đường
bổ trợ Đường lũy tích
trong TĐX PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
1. Giả thiết lưu lượng TB của chuỗi dong chảy là 50m3/s. Toạ độ điểm a, b là -100 tr.m3 và -700 tr.m3. Tính thể tích nước vào hồ trong thời đoạn từ ta đến tb. Lấy 360ngày/năm.
2. Cho biết dung tích hữu ích là 150 tr. m3. Tính lưu lượng điều tiết tương ứng tia a’c và cb’ với tC=1năm8th và tung độ c là -900tr.m3.
3. Hãy cho nhận xét về thể tích nước đến hồ &
thể tích nước lấy ra khỏi hồ trong thời đoạn tư a đến b.
4. Giả thiết hồ đầy lúc t=0. Vẽ tia điều tiết p/p ĐCT. 66
12
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập: Cho dòng chảy đến hồ chứa sau:
tháng 1 2 3 4 5 6
Q(m3/s) 70 50 20 10 15 25
tháng 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 40 150 200 250 150 100
67
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lưu lượng TB là Q0 =90m3/s. Giả thiết hồ đầy ở t=0 và có dung tích hữu ích 250 tr.m3.
a. Tính và vẽ đường lũy tich lưu lượng trong tọa độ xiên. Vẽ đường điều tiết bằng p/p ĐCT và tính lưu lượng tương ứng.
b. Trình bày kết qủa trên đồ thị và giải thích sự thay đổi mực nước trong hồ.
c. Tính thể tích nước trong hồ vào cuối các tháng 3, 4.
68
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
d. Mực nước hồ TB tháng 2 và 7 lần lượt là 300m và 250m. Mực nước sau NM tương ứng là 60m và 58m. Giả thiết mất năng (cột nước) là 15% giá trị cột nước địa hình và hiệu suất tổng NM là =0,85.
Tính công suất (MW) phát ra của NM và năng lượng E (tr.kwh) của 2 tháng nêu trên.
69
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHỈ THẲNG
70
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A Z B
C
D
E
F G
TIA ĐIỀU
TIẾT
Whi
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
AB BC CD DE EF FG GZ
Q
(m3/s) 70.0 50.0 41.3 150.0 176.8 150. 100.
W
(tr.m3) 181.4 129.6 535.1 388.8 916.4 388.8 259.2
71
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
tháng Qin(m3/s) Win(tr.m
3) Cộng dồn.
1 70 -51.8 -51.8
2 50 -103.7 -155.5
3 20 -181.4 -337.0
4 10 -207.4 -544.3
5 15 -194.4 -738.7
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
12 100 25.9 0.0 72
13
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập: Lưu lượng đến hồ chứa như sau:
tháng 1 2 3 4 5 6
Q(m3/s) 30 40 70 90 150 200
tháng 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 250 310 275 150 100 15
73
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lưu lượng TB Q0 =140m3/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. Tính lưu lượng điều tiết bởi p/p đường chỉ thẳng.
b. Giải thích sự thay đổi mực nước trong hồ.
c. Tính thể tích nước trong hồ vào cuối tháng 3 và tháng 4.
74
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & 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 là 120m và 118m. Giả thiết mất năng (cột nước) là 15% và hiệu suất tổng NM (Tuabin+Máy phát) là =0,85.
Tính công suất (MW) phát NM và năng lượng năm E (tr.kwh) của 2 tháng nói trên.
75
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
76
A
B C D
E F G
Z
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
AB BC CD DE EF FG GZ
Q(m3/s) 91.3 150 200 233.3 150 100 15
W(tr.m3) 946.2 388.8 518.4 1814.3 388.8 259.2 38.8
77
HƯƠNG DÂN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập: Xét đồ thị sau với: Q0=30m3/s; tg(α) = -10; t0=2th ; tung độ A là 150 tr. m3; T0=12th.
78
W(tr. m3)
T(th)
0 α
B
A
t0
T0
Z
Dòng chảy đến
Dòng chảy ra khỏi hồ
A0
14
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Tính:
- Lưu lượng tương ứng tia OB.
- Tung độ B.
- Tổng lượng nước vào hồ đến thời điểm t0.
- Thể tích nước có trong hồ ở thời điểm t0.
79
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Giải:
- QB=Q0+tg(α) =30-10 =20m3/s.
- Tung độ B =(QB-Q0)dt=
-10*2th=-51.84 tr.m3.
- Thể tích nước vào hồ =150+Q0dt=150+30*2th.=
305.52tr.m3.
- Thể tích nước trong hồ: =150-(-51.64) =201.84 tr.m3.
80
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập: Lấy lại số liệu trên, vẽ đường bổ trợ với Whi=50tr.m3. Ngoài ra:
- Tung độ A0 là 55 tr. m3
- Tung độ của B là -50 tr. m3
- Tung độ C là 100 tr. m3
Tính lưu lượng điều tiết bởi p/p đường chỉ thẳng.
81
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Giải:
82
W(tr. m3)
T(th)
0
B
A
C
Z
Dòng chảy đến
A0
tA0=1th
tA=2th
tB=7th
tC=9th
tZ=12th 50(tr. m3)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập: Dong chảy có lưu lượng TB là 90m3/s. Hồ đầy lúc t=0 có W=200tr.m3. Lưu lượng tích luỹ vào và ra khỏi hồ chứa trong tọa độ xiên theo đồ thị và bảng giá trị như sau:
83
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
-1100
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T(mois)
W(m
il.m
3)
84
15
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
T 1 2 3 4 5 6
Win -51.8 -155.5 -337.0 -544.3 -738.7 -907.2
Wout -303.7 -407.4 -511.0 -645.8 -780.6 -915.4
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
85
Note: Win: lưu lượng vào;
Wout: lưu lượng ra
Đơn vị: tr.m3
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Câu hỏi:
1. Tính lưu lượng vào TB tháng
2. Tính lưu lượng điều tiết
3. Xác định thời điểm hồ đầy, cạn.
86
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & 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
Qtb 90 0.00 90 0.00 87
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
88