PHẦN NỘI DUNG
GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
2.1 Khái niệm nhà máy thủy iện
Nhà máy thủy điện là cơ sở sản xuất điện năng bằng cách chuyển đổi năng lượng của nước Các loại nhà máy thủy điện bao gồm thủy điện kiểu ập, thủy điện kiểu kênh dẫn, thủy điện kết hợp ập và kênh dẫn, thủy điện tích năng, và thủy điện thủy triều.
2.2 Đặc iểm của nhà máy thủy iện
Nhà máy thủy iện bao gồm các ặc iểm sau:
- Thời gian xây dựng lớn
- Phụ tải ịa phương nhỏ
- Thủy iện kiểu ập có thể làm việc với ồ thị phụ tải bất kỳ
- Thời gian khởi ộng nhỏ 3-5 phút
- Lượng iện tự dùng nhỏ
- Có khả năng tự ộng hóa cao
- Giá thành iện năng thấp
Phân loại nhà máy thủy iện:
Phân loại theo công suất lắp máy
Phân loại nhà máy thường phụ thuộc vào mức độ phát triển kinh tế - kỹ thuật của từng quốc gia và có thể thay đổi theo từng thời kỳ Dưới đây là những loại nhà máy được phân loại một cách tương đối.
- Trạm thuỷ iện nhỏ, khi: công suất lắp máy Nlm < 5.000 kW
- Trạm thuỷ iện trung bình, khi Nlm = 5.000 - 50.000 kW
- Trạm thuỷ iện lớn, khi: Nlm > 50.000 - 1.000.000 kW
Theo TCVN 285 - 2002 ã phân ra các cấp trạm thủy iện sau:
- Trạm thuỷ iện cấp V, khi: Nlm < 200 kW
- Trạm thuỷ iện cấp IV, khi: Nlm< 5.000 - 200 kW
- Trạm thuỷ iện cấp III, khi: Nlm< 50.000 - 5.000 kW
- Trạm thuỷ iện cấp II, khi: Nlm< 300.000 - 50.000kW
- Trạm thuỷ iện cấp I, khi: Nlm > 300.000 kW
Phân loại theo iều kiện nhà máy chịu áp lực nước thượng lưu
- Nhà máy thuỷ iện ngang ập (nhà máy trực tiếp chịu áp lực nước thượng lưu)
- Nhà máy thuỷ iện sau ập và nhà máy ườmg dẫn (không trực tiếp chịu áp lực nước thượng lưu)
Phân loại theo cột nước của trạm Thuỷ iện
- Trạm thuỷ iện cột nước thấp, khi: Hmax < 50 m
- Trạm thuỷ iện cột nước trung bình, khi: 50 m ≤ H max ≤ 400 m
- Trạm thuỷ iện cột nước cao, khi: H max > 400 m
Phân loại theo kết cấu nhà máy
Nhà máy thủy điện không có hệ thống xả lũ tích hợp, mà công trình xả lũ được đặt riêng ngoài nhà máy Điều này cho phép nhà máy thủy điện hoạt động mà không bị ảnh hưởng trực tiếp từ áp lực nước ở thượng nguồn.
- Nhà máy thuỷ iện kết hợp xả lũ (công trình xả lũ nằm trong nhà máy)
- Nhà máy thuỷ iện kết hợp về kết cấu (nhà máy trong thân ập, nhà máy trong các mố trụ, nhà máy trong tháp xả nước )
- Nhà máy ngầm và nửa ngầm, nhà máy thuỷ iện tích năng
- Nhà máy thuỷ iện thuỷ triều
Danh sách một số nhà máy thủy iện
Các nhà máy thủy iện có công suất trên 100MW STT Tên Công suất
Tỉnh STT Tên Công suất
1 Hòa Bình 1920 Hòa Bình 5 Hàm Thuận 300 Lâm Đồng
2 Thác Bà 120 Yên Bái 6 Đa Mi 175 Lâm Đồng
3 Yali 720 Gia Lai 7 Thác Mơ 150 Bình Phước
4 Đa Nhim 160 Lâm Đồng 8 Trị An 400 Đồng Nai
2.3 Các loại nhà máy thủy iện
2.3.1 Nhà máy thủy iện kiểu ập
H: Độ chênh lệch mực nước giữa thượng lưu và hạ lưu gọi là chiều cao cột nước hiệu dụng
Hình 2.1: Nhà máy thủy iện kiểu ập Ưu iểm:
- Tập trung ược cột nước với dự trữ lượng lớn và ổn ịnh
- Điều tiết lượng nước phục vụ cho việc lợi dụng tổng hợp nguồn nước, tránh ngập lụt và hạn hán
- Hồ lớn dùng ể du lịch và nuôi thủy sản
- Khối lượng xây ắp lớn, kinh phí lớn
- Ảnh hưởng ến môi trường xung quanh và mội trường sinh sống của các loài cá trên dòng song
2.3.2 Nhà máy thủy iện kiểu kênh dẫn
Hình 2.2: Nhà máy thủy iện kiểu kênh dẫn Ưu iểm:
- Chi phí xây dựng thấp
- Có thể tạo ra công suất lớn với một lưu lượng nước vừa phải do nâng ược chiều cao cột nước
- Ít gây ảnh hưởng ến mội trường xung quanh
- Độ tin cậy cung cấp iện kém
- Địa iểm xây dựng là những oạn song thượng lưu, ộc dốc lòng song thường lớn, lòng sông hẹp
2.4 Thành phần cấu tạo nhà máy thủy iện
Nhà máy thủy iện bao gồm các thiết bị chính sau:
Giàn máy và các thiết bị phụ trợ: cầu trục
- Nơi ặt máy phát, tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng tổ máy
- Gian máy thường bao gồm cầu trục ể cẩu máy móc lên sửa chữa, bảo dưỡng
- Nâng iện áp máy phát lên cao áp ể ưa lên lõi truyền tải
- Thường sử dụng máy biến áp 2 dây quấn, 3 dây quấn, tự ngẫu
Các nhóm phòng thao tác
- Điều khiển trung tâm: chỉ huy toàn bộ hoạt ộng của trạm
- Bao gồm hệ thống iều khiển, o lường, bảo vệ và hiển thị
- Tất cả các thông số máy phát, công suất phát, tốc ộ quay,… sẽ ược hiển thị lên phòng trung tâm
- Phòng iện một chiều: cung cấp dòng iện một chiều cho các thiết bị o lường, iều khiển, chiếu sáng khi nhà máy có sự cố
Phòng phân phối cấp điện áp máy phát bao gồm các thiết bị như máy cắt, dao cách ly và cầu chì, nhằm mục đích phân phối điện từ thanh phát đến trạm biến áp, máy biến áp tự dùng và các đường dây tải khác.
- Phòng iện tự dùng: bao gồm máy biến áp tự dùng, tủ phân phối tự dùng cung cấp iện tự dùng cho các thiết bị trong nhà máy
Các nhóm phòng sản xuất
- Hệ thống cấp nước kỹ thuật
- Xưởng sữa chữa cơ khí, kỹ thuật iện, o lường, thí nghiệm
- Chuyển diện áp từ máy phát lên iện áp cao ể truyền tải i xa
- Trạm biến áp bao gồm: máy biến áp, hệ thống iều khiển, giám sát, hệ thống phân phối
Trạm phân phối cao áp
- Bao gồm máy cắt, dao cắt, dao cách ly, hệ thống Thanh cái ngoài trời dùng ể truyền tải, phân phối iện cao áp
- Hệ thống cao áp của Việt Nam là 500kV và 220kV
Dựa vào phương trình Bernoulli, người ta chia turbine thủy iện làm 2 loại: turbine xung kích và turbine phản kích
Turbin xung kích: Chỉ sử dụng ộng năng của dòng nước làm quay turbine Người ta còn gọi là turbine không áp Turbin xung kích bao gồm:
- Turbine xung kích gáo (Pelton)
- Turbine xung kích kiểu ohun xiên
- Turbine xung kích 2 lần (Banki)
Turbine phản kích là thiết bị sử dụng cả động năng và thế năng áp lực của dòng nước, trong đó phần lớn năng lượng được khai thác từ thế năng Đây là loại turbine có áp suất, giúp tối ưu hóa hiệu suất trong quá trình sản xuất điện năng.
- Turbine xuyên qua tâm hướng trục (Franxis)
THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI
3.1 Thủy iện trên thế giới
Qua nhiều thế kỷ, người ta ã khai thác nguồn năng lượng từ những dòng hải lưu trên sông, sử dụng các tuabin nước ể chế biến ngũ cốc và vải
Thủy năng trở thành 1 nguồn iện vào cuối thế kỉ 19, vài thập kỉ sau khi kỹ sư người
James Francis, a British-American, developed the first modern water turbine In 1882, the world's first hydroelectric power plant began operations in the United States along the Fox River in Appleton, Wisconsin.
3.1.2 Vị trí quan trọng trong bức tranh toàn cảnh về năng lượng iện toàn cầu
Nguồn nước đã trở thành nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất trong những năm gần đây, vượt qua cả gió và ánh sáng Theo báo cáo về hiện trạng thủy điện thế giới, tiềm năng của năng lượng thủy điện đang được khai thác mạnh mẽ.
Theo báo cáo của Hiệp hội Thủy điện Quốc tế (IHA) năm 2021, công suất lắp đặt của các nhà máy thủy điện toàn cầu đạt hơn 1.300 GW vào năm 2020, sản xuất hơn 4.300 TWh, đóng góp khoảng 16% tổng sản lượng điện thế giới Đáng chú ý, lượng điện từ thủy điện vượt qua tổng đóng góp của tất cả các nguồn năng lượng tái tạo khác Nếu năng lượng thủy điện bị thay thế bằng than, sẽ có thêm 4 tỷ tấn khí thải nhà kính được phát sinh mỗi năm.
Trung Quốc và Canada là hai quốc gia dẫn đầu thế giới về sản xuất năng lượng thủy điện, với sản lượng lần lượt đạt 1.302 TWh và 398 TWh Na Uy nổi bật với 99% tổng sản lượng điện đến từ năng lượng nước, trong khi Iceland đáp ứng 83% nhu cầu điện bằng thủy điện Canada cũng có tỷ lệ 70% năng lượng thủy điện, trong khi Áo sản xuất 67% điện từ nguồn này Uruguay gần như hoàn toàn phụ thuộc vào năng lượng tái tạo, chủ yếu nhờ vào thủy điện.
IHA đã đưa ra kịch bản rằng để giữ nhiệt độ Trái Đất dưới 2 độ C vào cuối thế kỷ này, cần có sự đổi mới công nghệ và thay đổi lối sống nhằm giảm nhu cầu năng lượng mạnh mẽ vào năm 2050, mặc dù kinh tế vẫn tăng trưởng Theo đó, các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời và năng lượng thủy điện cần phải tăng 60% từ năm 2020 đến 2050, trong khi năng lượng từ than phải giảm 2/3 Để đạt được mục tiêu này, sản lượng thủy điện cần tăng trung bình 2% mỗi năm, khẳng định vai trò quan trọng của thủy điện trong bức tranh năng lượng toàn cầu.
Châu Á đang "thức giấc" với tiềm năng thủy điện ngày càng được khai thác, đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế của nhiều quốc gia Nhật Bản, Ấn Độ và Việt Nam là những quốc gia hàng đầu thế giới về năng lực thủy điện, cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của ngành này trong khu vực.
Nhìn chung, riêng châu Á ã chiếm tới 42% - tương ương 543GW - trong tổng công suất lắp ặt của toàn thế giới vào năm ngoái là 1.295GW
Thủy điện mang lại lợi ích lớn cho khu vực châu Á và Thái Bình Dương, nơi có hơn 4,4 tỷ người, chiếm hơn một nửa lượng tiêu thụ năng lượng toàn cầu, trong đó 85% đến từ nhiên liệu hóa thạch.
3.2.1 Phát triển thủy iện ở VN qua từng giai oạn
Thời kỳ kháng chiến chống Mỹ cứu nước (1954 – 1975)
Trước năm 1954, Việt Nam chưa có thủy điện, với nhà máy đầu tiên Ankroet ở Lâm Đồng do người Pháp xây dựng vào năm 1945, công suất chỉ 0,6 MW phục vụ cho du lịch Đà Lạt Năm 1956, nhà máy này được Nhật Bản nâng cấp lên 3,1 MW nhưng sau đó bị hư hỏng Đến năm 1998, Tổng công ty Điện lực miền Nam đã sửa chữa và nâng cấp nhà máy lên 4,4 MW, hiện vẫn hoạt động nhưng chỉ là thủy điện nhỏ.
Từ năm 1959 đến 1963, Nhà máy Thủy điện Bàn Thạch ở Thanh Hóa được xây dựng với công suất 960 kW, nhờ sự hỗ trợ của Liên Xô, đánh dấu là nhà máy thủy điện đầu tiên ở miền Bắc Việt Nam Sau đó, vào năm 1964, một dự án thủy điện khác cũng được triển khai với sự giúp đỡ từ Liên Xô.
Bà ược bắt đầu xây dựng nhà máy thủy điện trên dòng sông Chảy, thuộc địa bàn huyện Yên Bình, tỉnh Yên Bái Đây là một trong những nhà máy thủy điện có quy mô lớn vào thời điểm đó ở miền Bắc Việt Nam.
Thủy điện Thác Bà, với công suất thiết kế 108 MW, được xây dựng trong bối cảnh chiến tranh ác liệt và nhiều khó khăn Sau nhiều lần gián đoạn do chiến tranh, nhà máy chính thức đi vào hoạt động vào năm 1971 và hoàn thành vào năm 1985.
Nhà máy Thủy điện Đa Nhim, nằm ở thượng nguồn sông Đồng Nai, được xây dựng với công suất 160 MW nhờ nguồn vốn bồi thường chiến tranh từ Nhật Bản dành cho Việt Nam.
MW hoàn thành năm 1961, phục vụ chủ yếu cho bộ máy gây chiến tranh xâm lược của
Mỹ đã phá hỏng ống áp lực của nhà máy thủy điện Đa Nhim, nhưng sau ngày thống nhất, các chuyên gia Điện lực Việt Nam đã khôi phục và vận hành nhà máy này từ năm 1975, đạt hiệu quả cao cho đến nay Đa Nhim hiện được xem là nhà máy thủy điện có tuổi thọ cao nhất tại Việt Nam.
Thời kỳ kinh tế bao cấp và bắt ầu ổi mới (1976 - 1990)
Mặc dù đất nước đang nỗ lực phục hồi kinh tế sau chiến tranh, Đảng và Nhà nước vẫn quyết tâm đẩy mạnh đầu tư xây dựng nguồn điện, với ưu tiên phát triển thủy điện Trong đó, việc đầu tư xây dựng Nhà máy Thủy điện Hòa Bình công suất 1.920 MW trên sông Đà và Nhà máy Thủy điện Trị An công suất 400 MW trên sông Đồng Nai là những dự án quan trọng.
Thủy điện Hòa Bình, gắn liền với bài thơ "Tiếng đàn Ba-la-lai-ka trên sông Đà", là một công trình thế kỷ và biểu tượng tình hữu nghị Việt - Xô Với quy mô hoành tráng, Thủy điện Hòa Bình đóng vai trò là nguồn điện chủ lực của quốc gia, góp phần chống lũ cho đồng bằng Bắc Bộ, bao gồm cả thủ đô Hà Nội Công trình này cũng đáp ứng nhu cầu nước tưới cho khu vực và hàng năm đóng góp hàng nghìn tỷ đồng vào ngân sách, hỗ trợ phát triển kinh tế - xã hội các tỉnh miền Tây Bắc Cán bộ công nhân của Thủy điện Hòa Bình đã góp phần xây dựng nhiều công trình thủy điện khác trên toàn quốc.
ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA THỦY ĐIỆN
- Ảnh hưởng ến hệ sinh thái rất lớn
Nhược iểm của nhà máy thủy iện kiểu kênh dẫn - Độ tin cậy cung cấp iện kém; công suất phát iện thấp
- Địa iểm xây dựng ở khu vực có ộ dốc lớn, lòng sông hẹp
- Không có hồ chứa nên nên không có khả năng iều tiết nước và iều chỉnh công suất.
PHẦN KẾT LUẬN
Năng lượng thủy điện mang lại nguồn tiềm năng phong phú, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và khai thác các nguồn năng lượng tái tạo khác Điều này không chỉ góp phần vào sự đổi mới của đất nước mà còn mở ra nhiều cơ hội kinh tế.
Thủy điện là nguồn năng lượng sạch phổ biến, cung cấp hơn 3.000 terawatt/năm, chiếm khoảng 19% tổng nguồn năng lượng toàn cầu Ngoài vai trò cung cấp điện, thủy điện còn giúp dự trữ nước, tạo hệ thống vận chuyển ổn định và bảo vệ môi trường, góp phần giảm thiểu lượng chất thải có hại.
Trên thế giới hiện nay, nhiều khó khăn và thách thức vẫn chưa được khắc phục, trong đó có việc hơn 500 triệu người phải di dời nơi sống do ảnh hưởng của các công trình thủy điện trong hai thập kỷ qua Hồ chứa nước có thể dẫn đến lượng khí nhà kính tăng cao, vì khí metan được sản xuất mạnh mẽ, mạnh gấp 20 lần so với carbon dioxide Bên cạnh đó, việc phá vỡ hệ sinh thái địa phương, tác động đến mực nước ngầm, cùng với chi phí đầu tư và duy trì hồ chứa nước cũng là những thách thức lớn mà chúng ta phải đối mặt.
Năng lượng tái tạo, mặc dù còn tồn tại nhiều khó khăn và thách thức, đang mở ra hướng đi mới cho sự phát triển bền vững của nhân loại Những phát minh tiên tiến sẽ giúp chúng ta ứng dụng các nguồn tài nguyên sạch, quý giá hơn, đồng thời cải thiện tác động đến môi trường và thiên nhiên Điều này không chỉ bảo vệ hành tinh mà còn hướng đến một tương lai xanh tươi hơn cho Trái Đất.