Điện mặt trời của Chile phát triển nhanh đến mức phát điện miễn phí.

Theo Trung tâm vận hành lưới điện Chile, tính đến tháng 4, giá bán điện chạm ngưỡng bằng 0 trong 113 ngày liên tiếp, và dự kiến sẽ vượt qua kỉ lục 192 ngày của năm trước.

Đó là tin vui cho người tiêu dùng nhưng đồng thời cũng là tin xấu về doanh thu đối với các công ty sở hữu nhà máy điện cùng các nhà đầu tư.

Chile đã phát triển 29 nhà máy điện mặt trời cung cấp cho hệ thống điện lưới trung tâm và thêm 15 dự án khác đang quy hoạch.

Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của Chile do sự phát triển của ngành khai khoáng và tăng trưởng kinh tế.

Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng kinh tế đang chậm lại do khó khăn trong đầu ra đối với lượng đồng khai thác được, trước bối cảnh dư thừa toàn cầu. Cầu thấp hơn cung khiến giá điện đang sụt giảm về mức zero.

Rafael Mateo, CEO của Acciona SA cho biết: “Các nhà đầu tư đang mất tiền. Sự tăng trưởng bị xáo trộn”. Acciona SA đang đầu tư 343 triệu USD vào một dự án mà tương lai sẽ là một trong những nhà máy điện lớn nhất Mỹ Latin với công suất 247 megawatt (Mw).

Một vấn đề quan trọng là Chile có hai mạng điện là lưới điện trung tâm và lưới điện miền Bắc song lại không được kết nối với nhau. Ngoài ra một số khu vực thiếu hệ thống truyền tải có công suất đầy đủ.

Điều đó đồng nghĩa với việc một vùng có thể có quá nhiều điện nhưng không thể chuyển đến các khu vực khác. Giá bán điện giảm vì sản lượng điện dư thừa không được chuyển đi nơi khác tiêu thụ.

Nỗ lực cải thiện cơ sở hạ tầng

Chính phủ Chile đang nỗ lực giải quyết vấn đề bằng kế hoạch xây dựng một đường truyền dài 3.000 km kết nối hai lưới điện vào năm 2017.

Đồng thời, phát triển một đường dây dài 753 km sẽ giúp giải quyết tình trạng tắc nghẽn tại khu vực phía bắc của lưới điện trung tâm.

Vấn đề phát triển điện mặt trời

Công suất điện mặt trời của lưới điện trung tâm Chile đã tăng hơn bốn lần, từ mức 770 Mw vào năm 2013.

Phần lớn xuất phát từ các phần phía bắc của lưới điện, khu vực Atacama – nơi tập trung các nhà máy khai thác đồng. Tổng công suất lắp đặt tăng 5% trong năm qua, trong đó 50% là điện mặt trời.

Theo Bloomberg New Energy Finance, dự kiến Chile sẽ đạt công suất đặt điện mặt trời gần 1,4 gigawatt trong năm nay.

Giá điện giảm mạnh khi các công ty điện buộc phải cho không điện đi. Tại trạm biến áp Diego de Almagro ở Atacama, giá không vượt quá 60 USD một megawatt – giờ trong gần toàn bộ tháng Ba.

Số tiền đó thấp hơn 70 USD so với giá tối thiểu để các công ty giành được hợp đồng bán điện mặt trời dài hạn trong các cuộc đấu thầu vào tháng Mười và tháng Ba.

Vấn đề này có thể hạn chế sự phát triển trong tương lai vì doanh thu bấp bênh có nghĩa là các ngân hàng sẽ không thích hỗ trợ tài chính cho các nhà máy điện mới.

Phản ứng của các công ty năng lượng

Salvatore Bernabei, giám đốc Enel Green Power SpA tại Chile cho rằng thay đổi là điều cần thiết đối với các công ty điện:

“Sự phát triển nhanh chóng của năng lượng tái tạo là một bất ngờ và bây giờ chúng tôi phải phản ứng một cách nhanh chóng”.

Tuy nhiên, cho đến khi vấn đề được giải quyết, giá thấp sẽ tiếp tục gây khó khăn cho công ty sở hữu nhà máy điện.

theo GenK/TTVN

Đập thuỷ điện lớn nhất nước Mỹ, Hoover Dam

Đập Hoover, đã từng có tên gọi là đập Boulder, là một đập vòm bê tông trọng lực trong Black Canyon của sông Colorado, trên biên giới giữa các tiểu bang Arizona và Nevada của Hoa Kỳ. Nó được xây dựng giữa năm 1931 và năm 1936 trong cuộc Đại suy thoái. Việc xây dựng dập là kết quả của một nỗ lực to lớn liên quan đến hàng ngàn công nhân, và lấy đi hơn 100 sinh mạng. Đập được tranh cãi có tên trong danh dự của Tổng thống Herbert Hoover.(Đập thuỷ điện Hoover Dam)

Sông Colorado rộng lớn với chiều dài 2.333 km, cung cấp nước tưới cho 1/12 ruộng đất nước Mỹ. Sông bắt đầu từ đầu nguồn thượng lưu dãy núi Rocheuses hướng về Tây Nam xuyên vượt sông Colorado, Utah và chảy qua khe sâu lớn, chảy vào bang New Mexico trước khi rót vào vịnh California, thành sông ranh giới giữa bang Arizona và bang Nevada, bang Arizona và bang Califonia. Sông Colorado là một con sông “dữ dội”. Năm 1905, nó đột nhiên hoàn toàn thay đổi đường đi, hình thành nên hồ Sorton dài 77 km2, đe dọa đánh chìm lòng sông Inpiril bang California. Để khống chế và cải thiện điều kiện tưới nước, đồng thời dùng nó với mục đích phát điện, nhà chức trách quyết định xây dựng một đập nước lớn ở đoạn sông giáp giới bang Arizona và Nevada. Năm 1928, quốc hội xuất tiền, và công trình được khởi công vào năm 1931. Tổng thống lúc bấy giờ là Herbert Hoover hết sức quan tâm đến dự án này, quyết định lấy tên mình đặt là đập nước Hoover. Năm 1936, công trình xây xong, nhưng tổng thống Roosevelt gọi nó là đập nước Borde. Tên này được dùng mãi đến năm 1947, về sau quốc hội mới khôi phục lại tên cũ.

Đập thuỷ điện Hoover Dam

Để xây dựng đập nước này, người ta phải đào 8,2 triệu tấn nham thạch, với số lượng thép tương đương dùng để xây dựng Empire State Building. Nền đập dày 201 m, cao 221 m, suýt soát với độ cao của tòa nhà 70 tầng. Chỗ dựa sát vào phía Bắc đập nước đã thành hồ Mead, một trong những kho nước nhân tạo lớn nhất thế giới, với hình răng cưa không có quy tắc, dài 177 km, tuyến bờ hồ dài 1.323 km.

Ở phía Bắc hồ Mead là công viên quốc gia sa thạch đỏ rộng 14.165 ha. Sa thạch ở đây đang từ màu đỏ như lửa dần biến thành màu tím nhạt. Mưa gió xâm thực, sa thạch bị đẽo gọt thành dạng lọng tròn, tổ ong và các hình trạng lạ lùng độc đáo, giống như đầu và vòi của con voi lớn.

Khoảng 4.000 người đã tham gia xây dựng đập nước Hoover. Hoover nằm tại thị trấn Borde, một khu làng xinh xắn dễ chịu, với đủ nét đặc sắc của cả thành thị và thôn quê.

Những người chết do xây dựng

Có 112 trường hợp tử vong liên quan đến việc xây dựng đập nước. Việc đầu tiên là JG Tierney, một thanh tra, người đã bị chết đuối vào ngày 20 tháng 12 năm 1922, trong khi tìm kiếm một vị trí lý tưởng cho đập.^[4] Cái chết cuối cùng trong danh sách tử vong chính thức của dự án xảy ra vào ngày 20 tháng 12 năm 1935, khi một người trợ giúp, Patrick Tierney, con trai của JG Tierney, bị rơi từ một tháp. Bao gồm ba công nhân, một người vào năm 1932 và hai người vào năm 1933, người đã tự tử tại chỗ trong danh sách tử vong.^[5]^[6]^[7] Có 96 ca tử vong xảy ra trong quá trình xây dựng tại công trường. Trong số 112 trường hợp tử vong, 91 là nhân viên của công ty, 3 là nhân viên BOR, và 1 là một người tham gia vào khu vực công trường, với các nhân viên còn lại của nhiều nhà thầu khác nhau, không phải của Six Company.^[8]

Hình ảnh sản xuất tuabin và máy phát chpe

Mua lại nhà máy thủy điện , thiết bị thủy điện CHPE

Chúng tôi là công ty CHPE tư nhân chuyên hoạt động trong lĩnh vực sản xuất trang thiết bị công nghiệp cho thiết bị thủy điện, Cung ứng dịch vụ sửa chữa , bảo trì , bảo hành , tư vấn , thiết kế , thẩm định năng lực nhà máy thủy điện theo yêu cầu quý khách.Trên 20 năm trong ngành sản xuất trang thiết bị công nghiệp riêng cho thủy điện ,với những chuyên gia đầu ngành kinh nghiệm trên 15 năm, chúng tôi tin tưởng khả năng của mình sẽ thỏa mãn các điều kiện và nhu cầu của quý khách . Ngoài ra, Hiện tại chúng tôi đang phát triển bộ phận năng lượng đặc biệt là các dự án thủy điện nhỏ từ 1MW-:-20MW. Chúng tôi luôn chào đón quý khách nếu có nhu cầu cần bán nhà máy thủy điện CŨ đã ngưng hoạt động ,hoạt động không hiệu quả hoặc muốn quy hoạch lại nguồn vốn chúng tôi Mua lại nhà máy thủy điện quý khách có thể liên lạc chúng tôi ,chúng tôi sẽ phản hồi nhanh nhất . Nếu Quý cty nào có dự án cần bán, hợp tác đầu tư xin liên hệ với chúng tôi. Mua lại nhà máy thủy điện , thiết bị thủy điện CHPE Mr Xuân – 0939493828 hoặc Email : hoangxuanpc@gmail.com

thiết bị thủy điện

Thủy điện có lợi hay có hại?

Trong một bài viết đăng trên trang Năng Lượng Việt Nam vào năm 2016, Tiến sĩ Nguyễn Thành Sơn cho rằng cần phải công bằng với thủy điện, không nên qui tội rằng lũ lụt là do thủy điện xả nước, mà thủy điện chỉ xả nước khi có nguy cơ bị vỡ đập.

Trong thực tế địa lý tại miền Trung, với những dòng sông ngắn và dốc, nguy cơ vỡ đập chỉ xuất hiện vào mùa mưa lũ, và vào lúc đó vùng đất hạ lưu đã ngập đầy nước do mưa, do đó không thể tránh khỏi chuyện lũ chồng lên lũ như mấy năm qua.

Kỹ sư Nguyễn Văn Thạnh cũng đồng ý là chuyện lũ lụt là do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng để cho một hồ thủy điện ở miền Trung, vừa có thể giữ nước phát điện kiếm lời cho chủ đầu tư vừa phải xả nước bảo vệ đập, không xả nước gây lũ, và xả nước chống hạn trong mùa khô, là một bài toán rất khó giải, và có rất nhiều rủi ro.

Trong bài viết của Tiến sĩ Nguyễn Thành Sơn, ông có đưa ra những thuận lợi và bất lợi của thủy điện đối với nền kinh tế và đối với môi trường. Trong những bất lợi do thủy điện gây ra, ông cho biết có chuyện làm thay đổi hệ thống sinh thái ven sông, làm giảm phù sa cho nông nghiệp ở hạ lưu, nhưng ông kết luận rằng thủy điện với tư cách là một nguồn năng lượng tái tạo vẫn có nhiều thuận lợi hơn là bất lợi.

Thạc sĩ Nguyễn Huỳnh Thuật có quan điểm trái lại, ông không xếp thủy điện vào các loại năng lượng tái tạo như sức gió, năng lượng mặt trời, mà nhiều quốc gia trên thế giới đang theo đuổi, và ông không ủng hộ việc xây dựng các nhà máy thủy điện vì nó gây quá nhiều bất lợi cho môi trường.

Lịch sử xây dựng thủy điện trên thế giới đã có hai trường hợp kinh điển chứng minh cho tác hại của thủy điện.

Trường hợp thứ nhất là đập sông Nil ở Ai Cập. Đập này đã cản lưu lượng nước và phù sa về đồng bằng sông Nil, tạo điều kiện cho nước biển xâm thực vào đồng bằng, và người Ai Cập đã tốn rất nhiều tiền của mà không thể giải quyết được.

Trường hợp thứ hai là hai con sông đổ ra biển Aral thuộc vùng Trung Á bị chính quyền Liên Xô cũ ngăn lại lấy nước tưới cho những đồn điền trồng bông vải. Các con đập này làm cạn biển Aral và đảo ngược cả cuộc sống của dân chúng một vùng hết sức rộng lớn.

Riêng tại Việt Nam hiện nay chưa có những nghiên cứu đầy đủ về tác động của các đập nước lớn như Sông Đà và Trị An, nhưng ngày càng có nhiều lo ngại về các đập thủy điện trên thượng nguồn sông Mekong ở Lào và Trung Quốc, một ngày nào đó sẽ kết liễu sự sống của đồng bằng sông Cửu Long.

Tuy nhiên vẫn có những khuynh hướng ủng hộ thủy điện ở Việt Nam. Ngoài bài viết của Tiến sĩ Nguyễn Thành Sơn, gần đây trên báo Người Đô Thị, người ta thấy xuất hiện ý kiến của ông Phạm Tuấn Phan, Giám đốc điều hành Ban thư ký Ủy hội sông Mekong. Ông Phạm Tuấn Phan nói rằng thủy điện không khiến dòng sông Mekong sẽ chết.

Vì thủy điện là một loại năng lượng có vốn đầu tư rẻ tiền, Kỹ sư Nguyễn Văn Thạnh nói:

“Trong điều kiện Việt Nam, theo tôi nghĩ thì tôi vẫn ủng hộ các dự án thủy điện, nhưng Việt Nam nên minh bạch những thành phần đánh giá môi trường ra cho người dân người ta bàn luận. Thứ hai nữa là người ta phải rõ ràng giữa chuyện lợi của nhà máy thủy điện và chuyện thiệt hại như là mất rừng, hay chống lũ, để cho nó điều hòa lợi ích. Không nên vì lợi ích cục bộ của một nhóm mà ảnh hưởng đến toàn xã hội. Thì đó sẽ là điều tốt cho Việt Nam.”

Ông Thạnh nói thêm là rất dễ có những chuyện câu kết giữa doanh nghiệp và các cán bộ có thẩm quyền bằng cách là các doanh nghiệp mời những cán bộ đó giữ cổ phần trong doanh nghiệp.

Về chuyện đánh giá tác động môi trường, Thạc sĩ Nguyễn Huỳnh Thuật từng nói với đài RFA rằng những qui trình đánh giá tác động môi trường ở Việt Nam đều có đủ nhưng chỉ là hình thức, ông không biết là hiện nay chuyện đó có giảm đi hay chưa:

“Chúng ta cần học hỏi những mô hình đánh giá tác động môi trường hoàn hảo từ nước ngoài. Phải có một báo cáo đánh giá tác động môi trường chuẩn mực, rồi phải có một ban độc lập thì chúng ta mới làm được, chứ còn hiện bây giờ thì mức độ độc lập ở Việt Nam còn rất là thấp.”

Với định chế chính trị xã hội của Việt Nam hiện nay là tập trung quyền lực, chuyện những tổ chức độc lập tham gia đánh giá tác động môi trường cho các dự án thủy điện là một điều rất khó khăn.

Trong một qui trình bình thường và độc lập, qui trình đó phải có sự tham gia của người dân địa phương và một dự án thủy điện có thể bị hủy bỏ vì có nhiều điều bất lợi.

Vào ngày 12 tháng tư năm 2017, ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Ngãi và Bộ công thương Việt Nam cho phép tái khởi động dự án thủy điện Trà Khúc 1 của tỉnh này, mặc dù trước đó tin từ mạng Việt Nam Thời báo cho hay là có đến 71 ngàn dân địa phương mong muốn hủy bỏ dự án này.

Vấn đề gì xảy ra khi cột nước hiện tại cao hơn cột nước thiết kế ??

Thường thì ở Việt Nam vào mùa mưa một số nơi lượng nước sẽ tăng lên đang kể dẫn đến cột nước trong các dập thủy điện dân cao . Như vậy , với cột nước cao hơn thiết kế thì sẽ xảy ra vấn đề gi ? bộ phận thiết bị nào sẽ bị ảnh hưởng ? và muốn phát điện vượt công suất so vớ thiết kế có được không ?…. hàng loạt câu hỏi sẽ được đưa ra nhưng để giải quyết các vấn đề này cần phải theo dõi các thông số chi tiết kỹ thuật tuabin – máy phát – … xem có phù hợp hay không ?

Nhưng nếu phát vượt công suất chắc chắn máy phát điện sẽ là thiết bị ảnh hưởng đầu tiên , nóng lên và giảm tuổi thọ . Và nếu khi phát điện gặp sự cố phải tắt máy khẩn cấp và đột ngột sẽ gay ra sự cố lớn do áp lực tăng cao.

Ví dụ thực tế của một đập thủy điện :

Khi cột nước 59 mét, Lưu lượng nước 11,3 máy phát điện ở khoản 5800KW, cái này đối với máy phát điện và tuabin là không có vấn đề, vấn đề chính là khi gặp phải sự cố mất điện đột ngột hoặc một lỗi xảy ra cần phải khẩn cấp phải tắt máy, và lần này xoắn tuabin đường ống áp lực trong nước để sản xuất nước búa nước , còn được gọi áp lực tăng. áp lực tăng nói chung phù hợp với thiết kế của 45%, đó là khi 45 m nước đầu (tức là áp lực 0.45MPA) làm việc, tắt máy khẩn cấp sẽ đường ống áp lực và tua bin giống ốc xoắn để áp lực được tăng lên 0.45MPA * 145% = 0.6525MPA (điều này được thiết kế ban đầu được bảo lãnh), nếu chúng ta để cho hệ thống hoạt động trong 59 m nước đầu (tức là áp lực 0.59MPA), áp lực của một tắt khẩn cấp tăng lên 0.59MPA * 145% = 0.8555MPA, so với 0.6525MPA áp lực tăng ban đầu, áp lực tăng lên 31,1%, so với thiết kế ban đầu áp suất làm việc 0.45MPA tăng 90%. Nếu bạn muốn được như vậy 59 mét hoạt động đầu, nó là cần thiết để đảm bảo rằng không có tắt máy khẩn cấp, tắt máy từ từ, hoặc các cài đặt của van giảm áp SURGE RELIEF VALVE, SURGE PRESSUR ĐỘT BIẾN ÁP tăng tạo ra khi điều khiển tắt máy nằm trong 0.6525MPA trở xuống.

Nếu nhà máy các bạn gặp trường hợp này vui lòng email thông tin về hoangxuanpc@gmail.com đội ngũ kỹ thuật sẽ tư vấn giúp các bạn .

Save

Lựa chọn tuabin cho nhà máy thủy điện tích năng cột nước thấp

So sánh các tổ máy bơm – tuabin Francis và Deriaz dùng cho ứng dụng cột nước thấp cho thấy cả hai đều có thể đảm bảo dải vận hành rộng và các yêu cầu điều chỉnh công suất, nhưng chúng lại khác nhau về các mặt công nghệ chế tạo cơ và điện.

Bài viết đã được đánh giá và biên tập lại theo ý kiến góp ý của không ít hơn hai chuyên gia có trình độ chuyên môn cao trong lĩnh vực liên quan. Các chuyên gia này đã rà soát bản thảo về độ chính xác kỹ thuật, tính hữu ích, và tầm quan trọng chung trong ngành thủy điện.

Sản xuất điện năng từ các nguồn tái tạo trên toàn thế giới phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Không thể điều chỉnh được hiệu quả việc phát điện của các công trình năng lượng mặt trời và gió, còn đối với các nhà máy thủy điện trên dòng sông, việc điều chỉnh này chỉ ở mức giới hạn. Do đó, việc điều chỉnh sản xuất điện từ các nguồn này để đáp ứng yêu cầu của khách hàng và thị trường điện là không khả thi.

Tình hình đó dẫn đến sự cần thiết phải tích trữ năng lượng. Có rất nhiều cách để tích trữ năng lượng, nhưng khi bàn đến chuyện tích trữ một lượng năng lượng lớn, cỡ vài trăm megaoát-giờ, thì số lượng các giải pháp hợp lý là rất hiếm. Giải pháp phổ biến nhất để tích trữ năng lượng quy mô lớn là lắp đặt các công trình thủy điện tích năng. Giải pháp có lợi nhất cho công nghệ này thường được dự kiến với cột nước (chênh lệch mực nước) khoảng 300 m trở lên.

Tuy nhiên, đối với những quốc gia có địa hình tương đối bằng phẳng, lựa chọn duy nhất là xây dựng nhà máy thủy điện tích năng cột nước thấp, thường là với các cột nước dưới 100 m. Một lý do khác để có thể xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng cột nước thấp là bố trí các công trình tích năng gần với các trại năng lượng gió hoặc trạm năng lượng mặt trời, thường được lắp đặt ở các khu vực tương đối bằng phẳng. Như vậy sẽ rút ngắn được đường dây truyền tải từ các nguồn năng lượng thay thế này tới công trình thủy điện tích năng, do đó giảm thiểu quá tải lưới điện do truyền điện qua những vùng xa xôi trong nước.

Ý tưởng thủy điện tích năng cột nước thấp

Khi xây dựng nhà máy thủy điện tích năng, điều quan trọng là phải xác định dung lượng tích nước hữu ích ở tuyến đập. Thông thường, các nhà máy thủy điện tích năng được thiết kế để cấp điện khi cần thiết, trong khoảng thời gian từ 4 đến 6 giờ. Đặc biệt là trong trường hợp tích năng cột nước thấp, yêu cầu như vậy dẫn đến dao động lớn về cột nước, thường là ±30 % cột nước danh định.

Ngoài ra, sẽ là có lợi nếu như mở rộng được khả năng điều chỉnh công suất đầu vào và đầu ra ở các chế độ bơm và phát điện lên đến 30% công suất danh định để cho phép ổn định lưới điện thật hiệu quả. Một điều không kém quan trọng là khả năng khởi động bơm hoặc phát điện trong khoảng thời gian rất ngắn hoặc khả năng khởi động đen, cho phép phục hồi lưới điện sau khi mất điện.

So với nhà máy thủy điện tích năng cột nước cao, nhà máy cột nước thấp không đòi hỏi bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào về địa thế. Địa điểm thích hợp cho thủy điện tích năng cột nước thấp có thể tìm thấy trên một dòng sông hoặc đập cột nước thấp hiện có. Không loại trừ sử dụng các ngọn đồi nhân tạo. Đập thường được thiết kế dạng kết cấu đập trọng lực. Vì chỉ chịu tải trọng thấp, nên đập này thường được thiết kế với kết cấu bằng đất. Nhà máy điện thường được bố trí bên ngoài đập nhưng đôi khi cũng nằm trong hang ngầm dưới lòng đất. Đường hầm dẫn nước có thể dẫn dưới đập hoặc đặt ngoài trời giống như đường ống áp lực. Do chiều dài đường hầm dẫn nước ngắn, nên không nhất thiết phải trang bị tháp điều áp cho hệ thống thủy lực. Van đầu vào chính, thường là kiểu cánh bướm, có khả năng đóng được tới lưu lượng toàn phần.

Lựa chọn công nghệ bơm – tuabin

Các giải pháp đề xuất tập trung vào cấu hình gồm hai máy, tức là một cánh quạt/bánh công tác nối với một động cơ/máy phát điện. Các bơm-tuabin tiêu chuẩn được sử dụng nhiều nhất kiểu Francis phải được trang bị thiết bị điện đặc biệt cho phép thay đổi tốc độ nhằm đảm bảo bao quát toàn bộ dải vận hành yêu cầu trong cả hai chế độ vận hành. Điều này thực hiện được bằng máy phát điện không đồng bộ nguồn kép hoặc một bộ biến tần công suất toàn phần đấu nối với máy phát điện đồng bộ. Đây là một giải pháp hiện đại, tiên tiến dùng cho các tổ máy công suất tới 100 MW. Giải pháp thay thế là lắp đặt bơm-tuabin Deriaz kiểu chéo thường được lắp đặt vào những năm 1960. Các kiểu máy này có khả năng bao quát một dải vận hành rộng nhờ điều chỉnh được cánh bánh công tác và không đòi hỏi thiết bị điện đặc biệt.

Các giải pháp này tương đương với nhau về chi phí và tham số thủy lực. Hình 1 so sánh kích thước chính của đường bao thủy lực cho một máy bơm-tuabin 85 MW. Các giải pháp khả thi khác không được bàn đến do dải vận hành của chúng bị hạn chế hoặc chi phí quá cao.

Tuabin Deriaz có lợi thế là giải pháp hoàn toàn cơ khí. Cánh bánh công tác điều chỉnh được đòi hỏi thiết kế phải phức tạp hơn, bao gồm một cơ chế điều chỉnh ở mayơ bánh công tác, trục rỗng với thanh điều chỉnh, và một đầu điều tiết dầu (xem Hình 2). Một giải pháp tương tự được nhiều người biết đến trong các tuabin Kaplan.

Thiết kế chế tạo máy bơm – tuabin

Thiết kế thủy lực máy bơm-tuabin là một quá trình phức tạp. Phương pháp thiết kế kỹ thuật trực giác tiêu chuẩn (standard intuitive engineering approach) đã được áp dụng, với sự hỗ trợ của các phương pháp tối ưu hóa và phân tích lưu lượng số (động lực học chất lỏng sử dụng máy tính – computational fluid dynamics, CFD). Ngoài yêu cầu về hiệu suất và vận hành an toàn đối với mọi máy bơm-tuabin, máy phải được thiết kế có đặc tính ổn định khi vận hành ở chế độ bơm. Biểu hiện của chế độ bơm không ổn định là sụt cột áp bơm kèm theo hiện tượng áp lực đập mạch rất lớn. Phân tích các kết quả CFD cho thấy khả năng tiên đoán được lề vận hành ổn định của máy bơm–tuabin.

Sau khi thiết kế thủy lực, các mô hình bơm-tuabin kiểu Francis và Deriaz được chế tạo và thử nghiệm tại phòng thí nghiệm thủy lực của công ty CKD Blansko Engineering (đơn vị thành viên của Litostroj Power Group, trụ sở tại Ljubljana, Slovenia) trên dàn thử nghiệm vạn năng. Các thử nghiệm tập trung vào các phép đo tính năng, hiệu suất và xâm thực ở các chế độ bơm và tuabin. Các kết quả đã được áp dụng để xác định các kích thước nguyên mẫu cuối cùng và đánh giá lề vận hành do xâm thực, cũng như những hiện tượng không ổn định hoặc đập mạch áp lực. Tổ máy Deriaz đã được thử nghiệm với 8 và 10 cánh bánh công tác.

Dải vận hành của máy bơm – tuabin

Việc nối trục bơm-tuabin Francis với máy phát điện đồng bộ cùng với bộ biến tần số công suất toàn phần cho phép thay đổi tần số quay thực tế của máy, tạo thêm một tham số điều chỉnh nữa.

Trong trường hợp của máy bơm-tuabin Deriaz, tham số điều chỉnh dĩ nhiên là chế độ đặt góc của cánh bánh công tác.

Biểu đồ vận hành của cả hai kiểu tổ máy ở chế độ bơm-tuabin khác nhau đáng kể (xem Hình 3). Mức hiệu suất thủy lực của các tổ máy Deriaz và Francis là tương đương nhau ở cột nước tối đa, nhưng bơm-tuabin Francis có tốc độ thay đổi được thì có hiệu suất cao hơn ở cột nước thấp hơn trong cả hai chế độ vận hành.

Chiều sâu ngập nước và đặc tính xâm thực

Dải vận hành của máy bơm-tuabin chủ yếu căn cứ vào các hạn chế về xâm thực và ổn định ở chế độ bơm hoặc áp suất đập mạch ở cả hai chế độ. Sử dụng phép đo mô hình trong phòng thí nghiệm, đã tiến hành đánh giá ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực và áp suất đập mạch đối với số xâm thực Thoma (Thoma cavitation number) và sau đó xác định được chiều sâu ngập nước yêu cầu của tuabin nguyên mẫu.

Đối với trường hợp đặt độ sâu ngập nước của bơm-tuabin, đặc tính ở chế độ bơm là quan trọng nhất, đặc biệt là do xâm thực cạnh trước. Trong trường hợp bơm-tuabin cột nước thấp, có thể chấp nhận xâm thực cạnh trước ở mức độ nào đó mà không có nguy cơ xảy ra xói mòn xâm thực. Do tốc độ đặc trưng cao hơn, nên bơm-tuabin Deriaz có đặc tính xâm thực xấu hơn, kết quả là độ sâu ngập nước phải lớn hơn khoảng 6 m so với giải pháp kiểu Francis.

Khởi động ở chế độ bơm

Bơm-tuabin thường được yêu cầu khởi động rất nhanh chóng (không tới 2 phút) để phản ứng theo yêu cầu của lưới điện hoặc để khôi phục lại lưới điện. Bơm-tuabin Francis tiêu chuẩn với máy phát điện đồng bộ cần đưa không khí vào khoang bánh công tác (runner aeration) để khởi động ở chế độ bơm, ví dụ bằng động cơ lai (pony motor) hoặc bằng bộ biến tần khởi động.

Tình hình sẽ khác trong trường hợp tổ máy được kết hợp với một bộ biến tần công suất toàn phần. Điều này cho phép khởi động tổ máy ở chế độ bơm với không gian bánh công tác đầy nước mà không cần đến thiết bị nén không khí hoặc động cơ lai. Bộ biến tần có thể đảm bảo khởi động hoạt động bơm bằng cách điều chỉnh tần số với công suất đầu vào phù hợp, không gây bất kỳ chấn động nào tới lưới điện.

Bơm-tuabin Deriaz nối trục với máy phát điện đồng bộ cũng có thể khởi động được ở chế độ bơm với không gian bánh công tác đầy nước. Với các cánh bánh công tác đã đóng lại, có thể khởi động với bộ biến tần có công suất vào khoảng 1/10 công suất danh định của máy bơm-tuabin.

Kết luận

Đối với nhà máy thủy điện tích năng cột nước thấp, máy bơm-tuabin Francis cũng như Deriaz đều đáp ứng được các yêu cầu vận hành với dải rộng biến động cột nước và điều chỉnh công suất đầu vào/đầu ra. Trong trường hợp của bơm-tuabin Francis, tham số bổ sung để điều chỉnh công suất đầu vào là tốc độ biến thiên tuabin được điều chỉnh bằng bộ biến tần công suất toàn phần. Chi phí tăng thêm cho bộ biến tần này được bù lại nhờ giải pháp cơ khí đơn giản hơn của bánh công tác và công tác đào đất đá ít tốn kém hơn vì độ sâu ngập nước nhỏ hơn. Lợi thế của máy bơm-tuabin Deriaz vận hành ở tốc độ đồng bộ là nó hoàn toàn dùng cơ khí và do đó đây là giải pháp lâu bền đáp ứng yêu cầu dải vận hành rộng, có khả năng điều chỉnh công suất đầu vào/đầu ra mà không cần thiết bị điện khác, kết quả là giảm nguy cơ sự cố.

Theo KHCN điện

Save