Đánh giá lợi ích năng lượng khi mở rộng nhà máy thủy điện, áp dụng cho nhà máy thủy điện a vương

Nội dung text: Đánh giá lợi ích năng lượng khi mở rộng nhà máy thủy điện, áp dụng cho nhà máy thủy điện a vương

1. BÀI BÁO KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ LỢI ÍCH NĂNG LƯỢNG KHI MỞ RỘNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN, ÁP DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A VƯƠNG Hoàng Công Tuấn1 Tóm tắt: Theo kế hoạch phát triển nguồn điện, nguồn điện mặt trời và điện gió sẽ chiếm tỷ trọng ngày càng lớn, trong khi tỷ trọng nguồn thủy điện ngày càng giảm trong cơ cấu nguồn điện của hệ thống. Để đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn, ổn định và tin cậy, đồng thời phát huy được ưu điểm và thế mạnh vượt trội của thủy điện thì việc mở rộng các nhà máy thủy điện là một trong những giải pháp hữu hiệu hiện nay. Bài báo trình bày phương pháp luận trên cơ sở khoa học nhằm đánh giá lợi ích khi nghiên cứu mở rộng các nhà máy thủy điện và những khả năng nâng cao lợi ích phát điện cho nhà máy thủy điện mở rộng trong quá trình vận hành. Kết quả áp dụng tính toán cho nhà máy thủy điện A Vương là cơ sở quan trọng trong việc lựa chọn quy mô công suất mở rộng. Từ khóa: Thủy điện, Mở rộng nhà máy thủy điện, Thủy điện A Vương. 1. MỞ ĐẦU * Nhiệm vụ của nguồn thủy điện trong hệ thống Trong hai năm gần đây, nguồn điện từ năng từ chỗ tham gia đảm nhận cả phần phụ tải đáy, lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió phát thân và đỉnh của biểu đồ phụ tải thì nay đang triển rất nhanh làm tăng tỷ trọng của nguồn điện chuyển dần sang chế độ phủ đỉnh. Với ưu điểm này trong cơ cấu nguồn điện của toàn hệ thống thiết bị rất linh hoạt trong vận hành, nên so với điện (HTĐ). Tính đến cuối năm 2020, riêng công các nguồn khác thì đây chính là thế mạnh nổi bật, suất của nguồn điện mặt trời chiếm khoảng 24% cũng là vai trò rất quan trọng của thủy điện trong tổng công suất toàn HTĐ. Theo Dự thảo Quy việc phủ đỉnh biểu đồ phụ tải nhằm ổn định hệ hoạch điện VIII (Viện Năng Lượng, 2021), tỷ thống, điều tần, dự phòng công suất, giúp HTĐ trọng nguồn năng lượng tái tạo (không kể thủy được vận hành an toàn, tin cậy. điện nhỏ) chiếm 28,9% vào năm 2030 và 43,7% Để tăng thêm khả năng của nguồn thủy điện vào năm 2045 trong cơ cấu nguồn của HTĐ. tham gia phủ đỉnh phụ tải, trong thời gian qua đã có Trong khi đó, tỷ trọng nguồn thủy điện giảm nhiều NMTĐ mở rộng công suất như thủy điện mạnh, năm 2030 tỷ trọng còn 18% và năm 2045 Thác Mơ, Trị An, Ialy, Đa Nhim, Hòa Bình và chỉ còn 9,3%. Việc phát triển năng lượng tái tạo là đang nghiên cứu các dự án mở rộng NMTĐ tiếp xu hướng tất yếu để thay thế dần năng lượng hóa theo như: thủy điện Tuyên Quang, Sơn La, Huội thạch. Tuy nhiên, nguồn năng lượng này lại kém Quảng, Lai Châu, Bản Chát, Các dự án nghiên ổn định do phải phụ thuộc vào thời tiết làm ảnh cứu mở rộng chủ yếu đưa ra các giải pháp về công hưởng đến tính ổn định trong vận hành HTĐ. Do trình và những tính toán theo yêu cầu trong thiết kế. đó để đảm bảo an ninh, an toàn trong vận hành hệ Đã có một số nghiên cứu khoa học bước đầu liên thống đòi hỏi có giải pháp như tích trữ điện bằng quan đến NMTĐ mở rộng. Các nghiên cứu này chỉ việc sử dụng pin lưu trữ, xây dựng nhà máy thủy xét đến ảnh hưởng của từng thông số độc lập điện (NMTĐ) tích năng hay mở rộng các NMTĐ (Hoàng Công Tuấn, 2017) hay xét sau khi nhà máy hiện hữu. mở rộng (Phan Trần Hồng Long, 2020). Do đó, 1 Trường Đại học Thủy lợi việc nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng, đánh giá 28 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021)
2. lợi ích khi mở rộng và giải pháp nhằm nâng cao Đối với các dự án NMTĐ mở rộng, do tăng hiệu quả vận hành cho các NMTĐ mở rộng nói công suất lắp máy sẽ cho phép tận dụng thêm riêng và toàn HTĐ nói chung là rất thiết thực và có nguồn nước phát điện và do đó làm giảm lượng ý nghĩa về nhận thức khoa học trong việc nghiên nước xả thừa vào mùa lũ. Như vậy, cần có nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng cứu đánh giá lại về MNC vận hành nhằm tăng nước phát điện, góp phần giảm chi phí chung cho Nkd, nâng cao lợi ích phát điện cho bản thân hệ thống và đảm bảo an ninh năng lượng Quốc gia. NMTĐ và làm giảm căng thẳng cân bằng công 2. CƠ SỞ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU suất cho HTĐ. 2.1. Một số yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu * Cột nước tính toán (Htt): Htt hay còn được gọi ích cho NMTĐ mở rộng là cột nước thiết kế, cũng là một trong những * Mực nước chết (MNC): MNC là một trong thông số quan trọng của NMTĐ. Htt có ảnh hưởng những thông số hồ chứa quan trọng của NMTĐ. đến kích thước các bộ phận qua nước, do đó ảnh Lựa chọn MNC không những ảnh hưởng đến các hưởng đến vốn đầu tư vào chúng. Đồng thời, Htt chỉ tiêu năng lượng của NMTĐ mà còn ảnh hưởng có ảnh hưởng đến Nkd của NMTĐ, nên có ảnh đến khả năng tham gia làm việc của NMTĐ trong hưởng đến hiệu quả thay thế của NMTĐ khi làm HTĐ. Trước đây, việc lựa chọn MNC cho các hồ việc trong HTĐ. Trong trường hợp mực nước hồ điều tiết năm thường dựa trên tiêu chuẩn tối đa giảm làm cho cột nước phát điện giảm nhỏ hơn Htt điện lượng mùa kiệt hoặc điện lượng năm. Điều sẽ làm Nkd giảm, nhất là ở các NMTĐ sử dụng này phù hợp khi mà nguồn thủy điện chiếm tỷ tuabin Tâm trục và có nhiệm vụ phòng lũ. Trong trọng cao trong hệ thống, nhu cầu sử dụng điện khi đó, đa số các NMTĐ lớn ở nước ta đều lắp cao vào mùa kiệt, phụ tải lớn nhất thường ở những tuabin Tâm trục, như thủy điện Sơn La, Hòa Bình, tháng đầu mùa kiệt. Khi tính MNC theo tiêu chuẩn Lai Châu, Yaly, Trị An, vv . Một trong những điện năng mùa kiệt lớn nhất thường cho giá trị mục đích chính của việc mở rộng NMTĐ là tăng MNC thấp (Hoàng Công Tuấn, 2017). khả năng phủ đỉnh phụ tải, do đó đòi hỏi khả năng Hiện nay, do phụ tải điện thay đổi không như phát Nkd lớn. Như vậy, việc nghiên cứu lựa chọn dự báo và theo hướng bất lợi cho thủy điện và hệ hợp lý Htt cho các tổ máy mở rộng cần phải được thống (Hoàng Công Tuấn, 2018): Phụ tải lớn nhất tính đến. lại rơi vào những tháng cuối mùa kiệt và đầu mùa * Quy mô mở rộng công suất lắp máy (Nlm): lũ (các tháng 6, 7, 8), thời gian mà mực nước hồ đây là yếu tố chính quyết định đến tính hiệu quả của hầu hết các NMTĐ đang xuống thấp (xung của dự án NMTĐ mở rộng. Về nguyên tắc, việc quanh MNC) nên khả năng phát công suất bị hạn lựa chọn quy mô mở rộng Nlm cũng như khi lựa chế do cột nước giảm nhỏ dẫn đến việc huy động chọn quy mô công suất lắp máy ban đầu phải công suất tham gia vào hệ thống trở nên khó khăn. thông qua tính toán phân tích kinh tế năng lượng Trong khi đó, để đảm bảo nhu cầu phụ tải, hệ trên cơ sở NMTĐ vận hành trong HTĐ. Trước thống phải huy động công suất ở những nguồn đây, khi lựa chọn Nlm, các NMTĐ được nghiên điện khác có chi phí cao hơn và còn gây ảnh cứu với vai trò đảm nhận phụ tải đáy, thân và một hưởng tới môi trường. Hơn nữa, thị trường điện phần đỉnh biểu đồ phụ tải với số giờ sử dụng Nlm chuyển sang thị trường điện cạnh tranh, trong quá khoảng 4000 giờ nên công suất lắp máy thường trình vận hành nếu năm nào NMTĐ cũng đưa mực thấp. Trong khi đó, ở các nước phát triển trên thế nước hồ cuối mùa kiệt về MNC sẽ vừa làm cho lợi giới như Mỹ, Nhật và các nước Châu Âu, số giờ ích của NMTĐ bị giảm, vừa hạn chế khả năng sử dụng công suất lắp máy trung bình khoảng tham gia vào cân bằng công suất của hệ thống do 2600 giờ (EVNPECC1, 2021). công suất khả dụng (Nkd) giảm. Theo Dự thảo Quy hoạch điện VIII (phương án KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021) 29
3. cơ sở) tổng công suất nguồn năng lượng tái tạo Nt = 9,81.t.Qt.Ht (2) (không kể thủy điện nhỏ) vào năm 2030 và 2045 Ht = Ztl,t - Zhl,t - hw,t (3) lần lượt là 39.800 MW và 121.010 MW (chiếm Qt = Qden,t ± Qh,t - Qtt,t - Qx,t - Qldth,t (4) với tỷ trọng lần lượt là 28,9% và 43,7% tổng công Trong đó: suất nguồn). Như vậy, trong cơ cấu nguồn điện + B là lợi ích năng lượng của NMTĐ; Et là điện tương lai với sự gia tăng tỷ trọng của nguồn điện lượng của NMTĐ ở thời đoạn t; gt là giá bán điện ở mặt trời và điện gió thì vai trò của các NMTĐ sẽ thời đoạn t; n là số thời đoạn của chu kỳ tính toán. chuyển dần theo hướng đảm nhận phủ đỉnh biểu + Nt, t, Qt, Ht : lần lượt là công suất, hiệu suất đồ phụ tải. Trong khi đó, đến nay trên các dòng tổ máy, lưu lượng phát điện, cột nước phát điện sông của Việt Nam hầu hết các dự án thủy điện của NMTĐ ở thời đoạn t. Hiệu suất tổ máy xác vừa và lớn đã được khai thác. Do đó, việc nghiên định theo đặc tính của thiết bị, t phụ thuộc vào cứu mở rộng các NMTĐ hiện hữu cần được xem lưu lượng và cột nước phát điện tại mỗi thời đoạn. xét đến, nhằm phát huy tối đa ưu thế của nguồn + Ztl,t, Zhl,t, hw,t: mực nước thượng lưu, mực nước thủy điện, góp phần nâng cao mức độ an toàn và hạ lưu, tổn thất cột nước của NMTĐ ở thời đoạn t; tin cậy trong vận hành HTĐ. + Qden,t, Qh,t, Qtt,t, Qx,t, Qldth,t: lưu lượng đến hồ, 2.2. Phương pháp xác định lợi ích phát điện lưu lượng cấp/trữ, lưu lượng tổn thất, lưu lượng của NMTĐ mở rộng xả, lưu lượng lợi dụng tổng hợp của NMTĐ ở thời Lợi ích năng lượng của NMTĐ được xác định đoạn t. theo công thức chung sau: + t: hiệu suất tổ máy của NMTĐ ở thời đoạn t. + ht số giờ trong thời đoạn t. Xét liên hệ về thủy lực (yếu tố ngập chân (1) công trình): H = Z - Z - h nếu Z > Z : không ngập chân t tl,t hl,t w,t hl,t tl,t_hồ dưới (5) Ht = Ztl,t – Ztl,t_hồ dưới - hw,t nếu Zhl,t < Ztl,t_hồ dưới : có ngập chân + Ztl,t_hồ dưới: mực nước thượng lưu của hồ dưới (hạ lưu nhà máy) ở thời đoạn t; Ngoài ra, trong tính toán các thông số phải thỏa phương pháp điều phối là không sử dụng trực tiếp mãn các điều kiện ràng buộc về yêu cầu kỹ thuật lưu lượng thiên nhiên để định ra công suất mà chỉ tổ máy, yêu cầu lợi dụng tổng hợp và tuân theo căn cứ vào mực nước hồ và biểu đồ điều phối quy trình vận hành liên hồ của các NMTĐ trên hệ (BĐĐP) để đưa ra các quyết định tương đối hợp lý thống lưu vực sông. về việc tăng, giảm hoặc duy trì công suất ở từng Để tính toán điện lượng cũng như lợi ích của thời điểm. Đây chính là ưu điểm cơ bản của NMTĐ mở rộng trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp điều phối trong việc điều khiển chế phương pháp phù hợp, sát với điều kiện vận hành độ làm việc của các NMTĐ và rất phù hợp trong thực tế, kết hợp giữa chế độ điều tiết dài hạn (điều trường hợp chế độ thủy văn không ổn định và dự tiết năm) và điều tiết ngắn hạn (điều tiết ngày). báo dài hạn về thủy văn chưa đảm bảo độ tin cậy Đối với chế độ điều tiết dài hạn sử dụng (Trần Hồng Thái và nnk., 2017) như ở Việt Nam. phương pháp điều phối. Đây là phương pháp đang BĐĐP hồ chứa của NMTĐ thường bao gồm được áp dụng rộng rãi trong vận hành phát điện các vùng đặc trưng sau (xem Hình 2): vùng đảm đối với các NMTĐ có hồ chứa điều tiết dài hạn ở bảo an toàn cung cấp điện (vùng A), vùng tăng công Việt Nam cũng như trên thế giới. Đặc điểm của suất (vùng B), vùng hạn chế công suất (vùng C) và 30 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021)
4. vùng xả nước thừa (vùng D). Xây dựng BĐĐP Lợi ích năng lượng được xác định dựa trên thực chất là xây dựng các đường giới hạn các phần điện lượng chênh lệch khi có thêm phần vùng, mà chủ yếu là hai đường giới hạn trên và công suất của NMTĐ mở rộng và giá điện được dưới của vùng A. Về phương pháp xây dựng xác định trên cơ sở chi phí tránh được. BĐĐP và nội dung các phương thức vận hành hồ 3. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO NMTĐ chứa theo BĐĐP đã được trình bày trong các A VƯƠNG nghiên cứu trước (Phan Trần Hồng Long và 3.1. Tổng quan về NMTĐ A Vương và các Hoàng Công Tuấn, 2020; Hoàng Công Tuấn và số liệu phục vụ tính toán Phan Trần Hồng Long, 2020). NMTĐ A Vương thuộc huyện Đông Giang tỉnh Đối với chế độ ngắn hạn sử dụng nguyên tắc Quảng Nam, được xây dựng từ tháng 08/2003, phân phối nước theo các khung giờ cao điểm, bình phát điện tổ máy 1 ngày 11/10/2008 và phát điện thường và thấp điểm trong ngày (Bộ Công Thương, tổ máy 2 vào ngày 28/12/2008. Nhà máy theo thiết 2012; Bộ Công Thương, 2021). Căn cứ vào lượng kế có Nlm = 210MW, gồm 2 tổ máy, sản lượng nước đã được phân bổ theo chế độ dài dạn, trong điện bình quân hàng năm của là Eo = 815.106 mỗi ngày nước sẽ được điều tiết tập trung phát tối kWh. Theo tính toán hiệu chỉnh thì điện lượng đa vào giờ cao điểm nhằm tận dụng phần công suất trung bình hàng năm chỉ đạt 737,35.106 kWh mở rộng, có nghĩa sẽ chuyển đổi điện năng giờ (HPC A Vương, 2018). Các thông số khác được bình thường và giờ thấp điểm của phần công suất thể hiện ở Bảng. NMTĐ A Vương có một ý nghĩa hiện hữu sang điện năng giờ cao điểm. Như vậy, sẽ lớn đối với sự phát triển kinh tế xã hội của đất giảm phát điện vào giờ bình thường và giờ thấp nước nói chung, của tỉnh Quảng Nam và miền Tây điểm của phần công suất hiện hữu. Tỉnh Quảng Nam nói riêng. Bảng 1. Các thông số chính của NMTĐ A Vương Ptk MNDBT MNC Nlm Hmax Hmin Htt QTĐmax 3 (%) (m) (m) (MW) (m) (m) (m) (m /s) 90 380 340 210 320 265 300 78,4 NMTĐ A Vương là một trong những thuỷ điện cho hạ lưu được lấy theo Quy trình vận hành liên bậc thang trên hệ thống sông Vũ Gia - Thu Bồn hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn (Hình 1). Công trình đầu mối của NMTĐ A (Chính phủ, 2019). Giá điện được lấy theo Biểu Vương nằm trên sông A Vương, phía thượng lưu giá chi phí tránh được năm 2021. có NMTĐ Za Hưng, công suất 30MW hiện đang vận hành. NMTĐ Za Hưng có hồ điều tiết ngày nên không ảnh hưởng đến tính toán hồ dưới. Cửa ra của NMTĐ A Vương đổ ra sông Bung giữa NMTĐ Sông Bung 4A và Sông Bung 5. Các số liệu được sử dụng tính toán bao gồm: Liệt dòng chảy thủy văn 44 năm, từ năm 1977 đến 2020; quan hệ các đặc trưng của hồ chứa; quan hệ mực nước hạ lưu nhà máy; tổn thất cột nước, bốc hơi; quan hệ đặc tính thiết bị tổ máy. Các số liệu này được lấy từ Báo cáo Thủy văn – Thủy năng hiệu chỉnh của NMTĐ A Vương. Các ràng buộc Hình 1. Sơ đồ các NMTĐ trên hệ thống sông về mực nước trước lũ, yêu cầu dòng chảy đảm bảo Vu Gia - Thu Bồn ( KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021) 31
5. 3.2. Nội dung và kết quả tính toán Việc tăng Nlm sẽ làm tăng điện lượng năm và Khả năng mở rộng công suất lắp máy điện lượng khung giờ cao điểm. Phần điện Để đánh giá khả năng mở rộng Nlm, trên cơ sở lượng tăng có được là do tận dụng thêm nguồn Nlm và số tổ máy của NMTĐ hiện hữu, các nước, hạn chế được nước xả thừa trong mùa lũ phương án (PA) công suất mở rộng (NMR) được và do giảm điện lượng giờ bình thường và giờ xem xét là 70 MW, 90 MW, 105 MW và 120 thấp điểm. Từ kết quả ở Bảng 2 cho thấy, khi MW. Áp dụng phương pháp tính toán thủy năng công suất mở rộng tăng từ 70 MW lên 120 MW đã được trình bày ở trên để tính điện lượng (E) sẽ làm gia tăng điện lượng năm và điện lượng cho từng PA NMR. Căn cứ vào BĐĐP được xây cao điểm so với điện lượng tương ứng của dựng (Hình 2), tiến hành tính toán mô phỏng vận NMTĐ hiện hữu. Tỷ lệ tăng của 4 PA lần lượt là hành cho mỗi PA NMR theo liệt dòng chảy thủy 5,5%, 6,0%, 6,5% và 6,9% đối với điện lượng văn 44 năm (từ năm 1977 đến 2020). Kết quả tính năm, còn đối với điện lượng cao điểm mùa kiệt toán các thông số năng lượng được tổng hợp trong tỷ lệ tăng lần lượt là 32,3%, 40,5%, 45,2% và Bảng 2. 48,6%. Mặc dù khi tăng công suất mở rộng, điện lượng năm và điện lượng cao điểm mùa kiệt vẫn tăng, tuy nhiên mức độ gia tăng có xu hướng giảm dần giữa các PA, nhất là đối với điện lượng cao điểm mùa kiệt. Điều này dẫn đến mức độ gia tăng lợi ích giữa các PA cũng có xu hướng giảm dần rõ rệt. Cụ thể, khi công suất mở rộng tăng từ 70 MW lên 90 MW, lợi ích tăng 3,8%; khi tăng từ 90 MW lên 105 MW, lợi ích tăng 2,3% và còn khi tăng từ 105 MW lên 120 MW, lợi ích tăng chỉ còn 1,7%. Hình 2. Biểu đồ điều phối NMTĐ A Vương Bảng 2. Kết quả tính các PA công suất mở rộng Kết quả các PA N Chênh lệch E của các PA N Thông số MR MR (106 kWh) so với NMTĐ hiện hữu (%) Các PA NMR, MW 0 70 90 105 120 70 90 105 120 Nlm sau mở rộng, MW 210 280 300 315 330 280 300 315 330 E năm 753,5 794,6 799,0 802,2 805,8 5,5 6,0 6,5 6,9 E mùa kiệt 505,1 532,9 536,2 538,7 541,6 5,5 6,1 6,6 7,2 E cao điểm mùa kiệt 208,4 275,8 292,8 302,5 309,7 32,3 40,5 45,2 48,6 E bình thường mùa kiệt 269,0 229,9 217,4 211,0 207,7 -14,5 -19,2 -21,6 -22,8 E thấp điểm mùa kiệt 27,8 27,2 26,0 25,2 24,2 -2,0 -6,4 -9,2 -12,9 E mùa lũ 248,3 261,8 262,8 263,5 264,2 5,4 5,8 6,1 6,4 E cao điểm mùa lũ 107,1 133,6 139,4 143,8 148,3 24,8 30,2 34,4 38,6 E bình thường mùa lũ 122,0 112,4 109,9 107,8 105,4 -7,8 -9,9 -11,6 -13,6 E thấp điểm mùa lũ 19,3 15,7 13,4 11,8 10,5 -18,4 -30,2 -38,8 -45,6 Lợi ích (tỷ đồng) 939 1098 1134 1155 1172 16,9 20,7 23,0 24,7 Số giờ sử dụng Nlm (giờ) 3588 2838 2663 2547 2442 32 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021)
6. Kết quả các PA N Chênh lệch E của các PA N Thông số MR MR (106 kWh) so với NMTĐ hiện hữu (%) Số giờ phát N mùa kiệt kd 10,5 8,3 7,9 7,7 7,5 ứng với P = 50% (giờ) Số giờ phát N mùa kiệt kd 7,3 5,5 5,2 5,0 4,8 ứng với P = 90% (giờ) Về khả năng cung cấp điện lượng ứng với các nước phát điện giảm và do đó làm giảm Nkd, nhất tần suất 50% và 90% (hay điện lượng ứng với các là ở những tháng cuối mùa kiệt và đầu mùa lũ. mức bảo đảm) để phát Nkd trong mùa kiệt, kết quả Điều này càng bất lợi hơn khi mà thời gian này tính toán cho thấy: Đối với NMTĐ hiện hữu, khả yêu cầu phụ tải của HTĐ đòi hỏi cao. Để đánh giá năng cung cấp điện lượng để phát Nkd khá cao, với ảnh hưởng của MNC vận hành đến khả năng phát tần suất 50% đạt 10,5 giờ và 90% đạt 7,3 giờ. Với Nkd, các PA MNC vận hành được đưa ra xem xét các PA công suất mở rộng từ 70 MW lên 120 MW, là 345m và 350m (so mới MNC hiện hữu theo số giờ phát Nkd thay đổi từ 7,5 đến 8,3 giờ/ngày thiết kế là 340m). Giới hạn trên MNC = 350m ứng với tần suất 50% và từ 4,8 đến 5,5 giờ/ngày được lấy trên cơ sở tính toán dung tích trữ nước ứng với tần suất 90%. Như vậy, theo khả năng điều nhằm đảm bảo khả năng cung cấp lưu lượng trung tiết của hồ A Vương thì ứng với các PA công suất bình về hạ lưu trong mùa cạn (từ 22,4 đến 26,5 3 mở rộng đưa ra, tuy số giờ phát Nkd có giảm nhưng m /s) theo yêu cầu trong Quy trình vận hành liên nhà máy vẫn có khả năng đáp ứng phủ đỉnh theo hồ chứa lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Kết quả yêu cầu của HTĐ. Tuy nhiên, PA NMR = 120MW, tính toán được thể hiện trong Bảng 3. số giờ phát Nkd mùa kiệt chưa đạt 5 giờ/ngày, số Kết quả thu được ở Bảng 3 cho thấy, với các PA giờ sử dụng Nlm trong năm dưới 2500 giờ. MNC vận hành thay đổi từ 340m lên 345m và Để đánh giá hiệu quả kinh tế, trong quá trình 350m sẽ làm tăng Nkd , đặc biệt là tăng được Nkd ở nghiên cứu các PA mở rộng NMTĐ A Vương, những tháng có yêu cầu phụ tải cao như tháng 6, 7 vốn đầu tư bao gồm các chi phí như: chi phí xây và 8: Nkd tăng từ 1,4% đến 2,6% với MNC = 345m dựng, chi phí thiết bị, chi phí quản lý dự án, chi và từ 3,0% đến 5,2% với MNC = 350m. phí tư vấn, chi phí dự phòng và các chi phí khác Về cột nước tính toán Htt : theo thiết kế đã được tác giả ước tính trên cơ sở quy mô, công Htt = 300m, Hmax = 320m và Hmin =265m. Với Htt suất theo dự án NMTĐ mở rộng tương tự về loại theo thiết kế: để có thể phát được công suất lớn và đặc điểm với NMTĐ A Vương. Kết quả phân nhất 1 tổ máy, khi nhà máy vận hành 1 tổ máy, tích kinh tế cho thấy, các PA NMR đưa ra đều có theo như tính toán yêu cầu mực nước hồ chứa tối hiệu quả về mặt kinh tế. Tuy nhiên, kết quả phân thiểu là 364,2m và để phát được Nlm khi vận hành tích kinh tế này chỉ mới tính sơ bộ về vốn đầu tư. cả 2 tổ máy thì mực nước hồ chứa yêu cầu phải từ Để lựa chọn PA công suất mở rộng tối ưu phải 376,7m trở lên. Trong khí đó MNDBT = 380m và thông qua tính toán phân tích kinh tế năng lượng mực nước yêu cầu trước lũ theo yêu cầu là 376m. trên cơ sở xác định chính xác về các thành phần Như vậy thời gian để nhà máy có thể phát được chi phí cho mỗi PA. Nlm trong năm là rất ít, chỉ có thể phát Nlm ở những Ảnh hưởng của MNC và Htt đến Nkd tháng đầu mùa kiệt và cuối mùa lũ. Điều này sẽ Như trên đã phân tích, trong quá trình vận hành gây bất lợi cho nhà máy và cả hệ thống khi mà không nhất thiết năm nào cũng đưa mực nước hồ khả năng phát Nkd bị hạn chế ở những tháng có cuối mùa kiệt về MNC. Vì như vậy sẽ làm cột phụ tải cao. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021) 33
7. Bảng 3. Kết quả Nkd cho các phương án MNC và Htt Các phương án MNC (m) Các phương án Htt (m) 340 345 350 300 290 280 Tháng ∆N ∆N ∆N ∆N N N kd N kd N N kd N kd kd kd tăng kd tăng kd kd tăng kd tăng (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) (%) (%) (%) (%) 1 210 210 0 210 0 105 105 0 105 0 2 208,4 209,0 0,3 209,6 0,5 105 105 0 105 0 3 203,7 204,6 0,5 205,7 1,0 105 105 0 105 0 4 198,0 199,4 0,7 201,0 1,5 105 105 0 105 0 5 192,3 194,3 1,0 196,6 2,2 103,0 105 2,0 105 2,0 6 186,0 188,7 1,4 191,6 3,0 99,6 105 5,4 105 5,4 7 179,9 183,4 1,9 187,1 4,0 96,3 101,6 5,5 105 9,0 8 174,2 178,7 2,6 183,3 5,2 93,3 98,3 5,4 103,2 10,7 9 176,1 180,2 2,3 184,2 4,6 94,3 99,4 5,4 105 11,4 10 191,4 193,7 1,2 195,7 2,3 102,5 105 2,4 105 2,4 11 206,8 208,0 0,6 208,6 0,9 105 105 0 105 0 12 210 210 0 210 210 105 105 0 105 0 Để đánh giá ảnh hưởng của Htt đến Nkd, do Htt Tuy nhiên, việc tăng Nkd đặc biệt vào tháng 6, 7 của các tổ máy hiện hữu đã được xác định và và 8 là rất quan trọng và có ý nghĩa, giúp nhà máy không thể thay đổi được nên ở đây chỉ xem xét tăng khẳ năng phủ đỉnh và đồng thời giảm căng các PA Htt cho tổ máy mở rộng. Trường hợp xem thẳng cho HTĐ. xét là nhà máy sẽ mở rộng thêm 1 tổ máy, với 4. KẾT LUẬN NMR =105MW. Đặc tính thiết bị tổ máy mở rộng Bài báo đưa ra phương pháp luận trên cơ sở khoa được lấy như tổ máy hiện hữu. Các PA Htt đưa ra học nhằm đánh giá lợi ích khi nghiên cứu mở rộng xem xét là Htt = 300m, 290m và 280m. Trong đó, các NMTĐ cũng như những khả năng nâng cao lợi PA Htt = 300m là Htt của tổ máy hiện hữu, 2 PA ích phát điện cho NMTĐ mở rộng trong quá trình Htt = 290m và 280m được đưa ra dựa trên phân vận hành. Phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng tích sơ bộ về mực nước hồ. tính toán cho NMTĐ A Vương. Từ kết quả Bảng 3 cho thấy, việc giảm Htt từ Kết quả áp dụng tính toán cho NMTĐ A 300m xuống 290m và 280m cho phép tăng được Vương đã đánh giá được sản lượng điện, lợi ích và Nkd của tổ máy mở rộng, nhất là ở các tháng 6, 7 số giờ phát Nkd của từng PA công suất mở rộng và 8: so với PA Htt = 300m, Nkd tăng khoảng 5,4% đưa ra, cũng như đánh giá được mức độ thay đổi đối với Htt =290m và khoảng 8,3% với Htt = các giá trị này giữa các PA. Đây là cơ sở quan 280m. Việc quyết định Htt hợp lý nhất cần được trọng trong việc nghiên cứu lựa chọn quy mô mở nghiên cứu đầy đủ hơn khi xét cả phần chi phí. rộng công suất cho NMTĐ A Vương. TÀI LIỆU THAM KHẢO EVNPECC1 (2021), Báo cáo nghiên cứu bổ sung các dự án thuỷ điện mở rộng vào Quy hoạch điện VIII. Phan Trần Hồng Long (2020), Nghiên cứu các phương thức phối hợp vận hành phát điện sau khi mở rộng thủy điện Hòa Bình, Tạp chí Khí tượng thủy văn, 712. 34 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021)
8. Phan Trần Hồng Long và Hoàng Công Tuấn (2020), Xây dựng chương trình tính toán biểu đồ điều phối liên hồ thủy điện bậc thang sử dụng thuật toán quy hoạch động và phương pháp chia lưới không đều, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Số 71. Viện Năng Lượng (2021), Đề án Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia thời kỳ 2021-2030 tầm nhìn đến năm 2045 (dự thảo QHĐ VIII). Chính phủ (2019), Quyết định số 1856/2019/QĐ-TTg, Quyết định Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Trần Hồng Thái, Phùng Tiến Dũng, Đoàn Văn Hải, Đoàn Quang Trí và Dương Quốc Hùng (2017), Ứng dụng mô hình thống kê dự báo dòng chảy tháng phục vụ quy trinh vận hành liên hồ chứa sông Sê San trong mùa cạn, Tạp chí khí tượng thủy văn, 05/2017. Bộ Công Thương (2012), Thông tư số 17/2012/TT-BCT, Quy định về giá bán điện và hướng dẫn thực hiện. Bộ Công Thương (2021), Quyết định số 478/QĐ-BCT ngày 09 tháng 02 năm 2021 Về việc dịch chuyển giờ phát điện cao điểm các nhà máy thủy điện nhỏ. Hoàng Công Tuấn (2017), Nghiên cứu chế độ huy động nguồn thủy điện dài hạn trong hệ thống điện Việt Nam, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, số 57. Hoàng Công Tuấn (2017), Sử dụng phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế để nghiên cứu cột nước tính toán cho thủy điện Hòa Bình mở rộng, Tuyển tập Hội nghị khoa học thường niên. Hoàng Công Tuấn (2018), Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu ích phát điện cho các trạm thủy điện trong bối cảnh phụ tải và thị trường điện Việt Nam, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Số 61. Hoàng Công Tuấn và Phan Trần Hồng Long (2020), Nghiên cứu phương thức phối hợp vận hành nâng cao hiệu quả khai thác nhà máy thủy điện bậc thang, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi, Số 63. HPC A Vương (2018), Công ty Cổ phần thủy điện A Vương, Báo cáo Thủy văn - Thủy năng hiệu chỉnh công trình thủy điện A Vương (PECC1). Abstract: EVALUATING THE POWER BENEFITS ON EXPANSION OF EXISTING HYDROPOWER STATION, AN APPLICATION FOR A VUONG HYDROPOWER STATION According to the power development plan, solar and wind power sources will account for an increasing proportion, while the proportion of hydropower sources is decreasing in the power source structure of the power system. In order to ensure the safe, stable and reliable operation of the power system, and at the same time promote the advantages and outstanding strengths of hydropower, the expansion of hydropower stations is currently one of the effective solutions. This article presents a scientific-based methodology to evaluate the benefits of expanding power stations and the possibilities of improving the operational efficiency for expanded power stations. Results from applying calculations for A Vuong Power station are an important basis in choosing the scale of expansion capacity. Keywords: Hydropower, Expansion of hydropower station, A Vuong hydropower station. Ngày nhận bài: 30/9/2021 Ngày chấp nhận đăng: 23/10/2021 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (12/2021) 35