(TIỂU LUẬN) báo cáo NHẬP môn NGÀNH điện đề tài tìm hiểu về nhà máy thủy điện

Năm 1882, nước Mỹ đã xây dựng trạm thủy điện nhỏ nối lưới đầu tiên trên thếgiới trên sông Phosk, thuộc bang Vinconxin với công suất 200 kW nối lướiđiện 110 kV dài 1,4 km để phục vụ phụ t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN

ĐIỆN ***

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

Đề tài :

Tìm hiểu về nhà máy thủy điện

GVHD: TS.Nguyễn Quốc Minh

LỚP: EE1 – 02

Nhóm sinh viên thực hiện:

1 Hồ Việt Cường – 20202252 (1 Tình hình phát triển thủy điện )

2 Đỗ Minh Đức – 20202254 (2 Cấu tạo của nhà máy thủy điện )

3 Vũ Quốc Trung – 20202222 (Nguyên lý hoạt động nhà máy thủy điện )

4 Lê Việt Bách – 20202249 (Phần mở đầu và Tổng kết )

5 Vũ Thị Hương Giang (Trưởng nhóm) – 20202258 (Tổng hợp và chỉnh sửa )

Hà Nội, ngày 13 tháng 3 năm 2021

LỜI NÓI ĐẦU

Khi điện được phát minh, dần dần những ứng dụng liên quan đến điện năng cũng lần lượt ra đời Trải qua các cuộc cách mạng công nghiệp, điện năng đã dần trở thành yếu tố quan trọng quyết định sự thành công của nền kinh tế các nước

Và đến hiện tại, điện năng đã trở thành nguồn năng lượng chính không thể thiếu trong hầu như tất cả những hoạt động của con người Con người sử dụng điện mọi lúc, mọi nơi đề phục vụ cho những nhu cầu thiết yếu nhất cho đến những nhu cầu

sa sỉ nhất Và đương nhiên cũng rất nhiều người biết rằng, một trong những

nguồn sản xuất ra điện năng đầu tiên chính là năng lượng của nước Từ thuở xưa, con người đã biết dùng nước để quay các bánh xe Càng phát triển hơn, con người

đã sử dụng nước để có thể chạy những chiếc máy phát điện đầu tiên của mình trên những con sông Theo chiều quay của chiếc kim đồng hồ lịch sử, con người đã phát minh ra những phát kiến có thể tận dụng tối đa nhất năng lượng nước Và các nhà máy thuỷ điện từ đó lần lượt ra đời.

Sau đây, nhóm chúng em xin phép được nêu ra những ý chính của đề tài được giao” Tình hình phát triển, sơ đồ cấu tạo nhà mày thuỷ điện” Trên đây là những tìm hiểu của chúng em về chủ đề được giao Mong thầy có thể đọc và

nhận xét.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!

M ỤC L ỤC

1 Tình hình phát triền thủy điện : 3

1.1 Tình hình phát triền thủy điện trên thế giới: 3

1.2 Tình hình phát triển thủy điện tại Việt Nam 6

1.2.1 Giới thiệu chung 6

1.2.2 Giai đoạn 1975 – 2000 6

1.2.3 Giai đoạn 1975 – 2000 7

1.2.4 Giai đoạn 2000 đến nay: 10

2 Cấu tạo của nhà máy thủy điện 13

2.1 Phân loại các nhà máy thủy điện: 13

2.2 Cấu tạo của nhà máy thủy điện 17

2.3 Sơ đồ nhà máy thủy điện ngang đập( lòng sông): 18

2.4 Sơ đồ nhà máy thủy điện sau đập và đường dẫn: 20

3 Nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện: 23

3.1 Quá trình vận hành nhà máy thủy điện gồm có bốn giai đoạn chính: 23

4 Tổng kết: 25

1 Tình hình phát triển thủy điện

1.1 Tình hình phát triền thủy điện trên thế giới

Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số nănglượng thủy điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làmquay một tourbin và máy phát điện Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng nănglượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nướcnhư năng lượng thuỷ triều

Từ lâu thủy điện đã trở thành nguồn năng lượng tái tạo quan trọng hàngđầu trên thế giới, dù là quốc gia phát triển hay đang phát triển Đi cùng với đó,định hướng phát triển, quy hoạch, thiết kế, xây dựng và quản lý vận hành thủyđiện luôn được các nước chú trọng

Thủy điện là nguồn năng lượng chiếm vị trí quan trọng trong bức tranhtoàn cảnh về năng lượng điện toàn cầu Từ giữa thế kỷ thứ 19 và suốt thế kỷ 20

là thời kỳ phát triển số lượng đập thủy điện và hồ chứa nước nhiều nhất tronglịch sử nhân loại Hầu như chưa có hệ thống sông nào trên thế giới chưa đượccon người xây dựng đập thủy điện, khác nhau chỉ ở quy mô lớn nhỏ mà thôi

Năm 1882, nước Mỹ đã xây dựng trạm thủy điện nhỏ nối lưới đầu tiên trên thếgiới trên sông Phosk, thuộc bang Vinconxin với công suất 200 kW nối lướiđiện 110 kV dài 1,4 km để phục vụ phụ tải công nghiệp địa phương Đây chính

là bước đầu đánh dấu sự trở lại của thủy điện trong thế kỷ XIX

Hình 1: Thủy điện Niagara Falls- thủy điện đầu tiên trên thế giới

Bước vào những năm đầu của thế kỷ XX, việc xây dựng thủy điện nhỏphát triển mạnh ở Bắc Mỹ, Châu Âu và Châu Á Vào thời gian đầu của thế kỷ

XX, các nhà máy thủy điện trên thế giới đều có công suất lắp nhỏ hơn 10

MW Đến giữa những năm 20 của thế kỷ XX, năng lượng thủy điện nhỏ đãđáp ứng được gần 40% năng lượng điện thế giới

Tính tới hiện tại, không phải gió hay ánh sáng mà chính nguồn nước mới tạo ra nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới Báo cáo về hiện trạng thủy điện thế giới năm 2020 của Hiệp hội Thủy điện Quốc tế (IHA), công suất lắp đặt của các nhà máy thủy điện trên thế giới năm 2019 đã đạt trên 1.300GW, sản sinh hơn 4.300TWh, qua đó đóng góp khoảng 15% sản lượng điện của thế

giới và nhiều hơn sự đóng góp của tất cả các dạng năng lượng tái tạo khác kếthợp lại Dẫn đầu về mức tăng công suất thủy điện so với năm 2018 là khu vựcĐông Á và Thái Bình Dương với mức tăng 4,17GW, tiếp theo là Nam Mỹ, Trung và Nam Á, châu Phi, châu Âu.

Trung Quốc và Canada là hai nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới, lần lượt là 1.302TWh và 398TWh Xét về tỉ lệ năng lượng thủy điện trên tổng sản lượng điện, Na Uy sản xuất 99% lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi thủy điện ở Iceland đáp ứng tới 83% nhu cầu về điện của người dân Con số này ở Canada là trên 70%, còn Áo sản xuất 67% lượng điện cả nước từ thủy điện Uruguay đã đạt đến mức gần 100% là năng lượng tái tạo, phần lớn nhờ vào thủy điện

Mỹ là nước sở hữu nhiều đập trên sông thứ hai trên thế giới, chỉ sau Trung Quốc, với khoảng 79.000 đập, trong đó có 2.500 đập thủy điện Từ khi Tổng thống Mỹ Theodore Roosevelt kêu gọi khai thác triệt để mọi dòng chảy,

xứ sở cờ hoa đã biến thế kỷ 20 trở thành kỷ nguyên vàng của ngành xây đập thủy điện Thời kỳ này đã cho ra đời 2 đập thủy điện tầm cỡ nhất và hiện vẫn lànguồn thủy điện lớn nhất ở Mỹ là đập Hoover trên sông Colorado hoàn thành năm 1936 và đập Grand Coulee trên sông Columbia hoàn thành năm 1942 Dù vậy, thủy điện hiện chỉ chiếm 7% trong cơ cấu năng lượng của chính quyền Washington, giảm rất nhiều so với con số 40% vào những năm 1930

Ấn Độ cũng là quốc gia có tiềm năng thủy điện rất lớn với tổng côngsuất lắp đặt khoảng 148.700MW Để khai thác hiệu quả tiềm năng này, NewDelhi đã xây dựng thành công phiên bản phần mềm DHARMA (Dam Health

and Rehabilitation Monitoring Application) với các nguyên tắc an toàn bao gồm: Thiết lập mối quan hệ hợp tác cùng phát triển giữa các bên liên quan (chủ sở hữu đập, nhà điều hành, tư vấn, nhà thầu và nhà cung cấp vật tư, thiết bị); đảm bảo thông tin về đập được thu thập đầy đủ với độ chính xác cao kèm theo những đánh giá định kỳ về độ an toàn đập nhằm quản lý dữ liệu hoàn chỉnh Thời gian qua, Ấn Độ đã tập trung khôi phục và cải tạo, nâng cấp khoảng 250 đập thủy điện trên toàn quốc.

Tính đến hiện tại đã có rất nhiều nhà máy thủy điện lớn trên thế giới đang hoạt động và trong quá trình xây dựng Lớn nhất trong số đó phải kể đếncác nhà máy như:

+ Đập Tam Hiệp – Hồ Bắc, Trung Quốc: Công suất 22.500MW

+ Đập Itaipu – Brazil & Paraguay: 14.000MW

Như vậy, thủy điện là một nguồn năng lượng tái tạo chiếm vị trí quan trọng, là cơ sở và tiền đề năng lượng cho các ngành công nghiệp trên toàn thế giới

1.2 Tình hình phát triển thủy điện tại Việt Nam

1.2.1 Giới thiệu chung

Việt Nam là một quốc gia có nguồn tài nguyên nước phong phú với 2.732 con sông có chiều dài hơn 10 km, cộng với khá nhiều phụ lưu, suối lạch, hồ đầm Việt Nam cũng có nguồn nước ngầm hiện diện tương đối đều khắp và có một vùng bờ biển dài và rộng Những con sông lớn nhỏ trên cả nước góp phần

tạo ra những vùng văn hoá riêng biệt, phong cách sống và sinh kế đa dạng Nguồn tài nguyên sông nước đó cũng biến Việt Nam thành quốc gia có tiềm năng thủy điện phong phú Ở vùng thượng nguồn, đặc thù ghềnh thác đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng các công trình thủy điện Trong khi đóvùng đồng bằng châu thổ rộng lớn lại là nơi thuận lợi để phát triển các công trình thủy lợi phục vụ tưới tiêu Từ nhiều thế kỷ qua, các dòng sông bồi đắp phù sa và là nơi cung cấp nguồn tài nguyên thủy sản cho cộng đồng dân cư sống ven sông, cũng như phục vụ giao thông đường thủy Ở các khu vực vùngcao, người dân cũng dựa vào nguồn nước của các phụ lưu cho việc canh tác

và sinh hoạt

1.2.2 Giai đoạn 1975 – 2000

Giai đoạn trước năm 1975, do điều kiện chiến tranh, đất nước bị chia cắt làm hai miền Nam Bắc, việc quản lý nguồn nước và phát triển thủy điện dù có được sự quan tâm nhưng không được coi là một trong những ưu tiên hàng đầu ở cả hai miền Trong thời gian 1959 - 1963, với sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ), Nhà máy Thủy điện Bàn Thạch ở Thanh Hoá được xây dựng với công suất 960 kW, được xem là nhà máy thủy điện đầu tiên ở miền Bắc Sau đó năm 1964, cũng với sự giúp

đỡ của Liên Xô, thủy điện Thác Bà được bắt đầu xây dựng trên dòng sông Chảy, thuộc địa bàn huyện Yên Bình - tỉnh Yên Bái Đây là nhà máy thủy điện có quy môkhá lớn thời bấy giờ của miền Bắc, với công suất thiêt kế 108 MW, được xây dựngtrong hoàn cảnh chiến tranh ác liệt và nhiều khó khăn thách thức Sau nhiều lần gián đoạn do chiến tranh, thủy điện Thác Bà đã chính thức đóng máy phát điện vàonăm 1971 (đến năm 1985, Nhà máy Thủy điện Thác Bà được nâng công suất phát điện lên 120 MW) Nhà máy Thủy điện Đa Nhim, được khởi công xây dựng vào tháng 1 năm 1962, gồm đập chính và hồ chứa tại Đà Lạt và đường ống dẫn xuống nhà máy phát điện ở tỉnh Ninh Thuận, với công suất thiết kế là 160 MW Đây là dự

án được xây dựng do đền bù sau chiến tranh từ phía Nhật Bản

1.2.3 Giai đoạn 1975 – 2000

- Sau năm 1975, với sự trợ giúp về tài chính và kỹ thuật của Liên Xô (cũ), Việt Nam tiến hành xây dựng Nhà máy Thủy điện Hoà Bình, với công suất lắp máy 1.920 MW Đây là nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam và Đông Nam Á vàothời điểm đó Quá trình xây dựng kéo dài từ 1979 - 1994 Mặc dù công trình bắt đầu khởi công vào năm 1979, ý tưởng về công trình này đã được chuẩn bị từ lâu

Cụ thể, ngày 29-5-1971, Bô Chính tri đã ra nghi quyêt vê xây dưng công trình thuyđiên Hoà Bình, xem như một công trình của thế kỷ XX, trong đó chi rõ: "Vơi tác dung phòng chông lu lut, công trình đam bao môt phân quan trong an toàn cho nhân dân, đông thơi tao ra nhưng kha năng lơn cho phát triên kinh tê quôc dân Đây là công trình xây dưng cơ ban lơn nhât cua miên Băc, có vi trí ưu tiên sô 1".Nhà máy được chính thức đưa vào vận hành tháng 12 năm 1964 Tuy nhiên, do thời kỳ chiến tranh điện sản xuất ra chỉ chủ yếu cung cấp cho khu vực miền Trung

mà không tải được tới các trung tâm công nghiêp lớn của Sài Gòn và Biên Hoà Song song với việc bắt tay vào xây dựng Nhà máy Thủy điện Hoà Bình, ý tưởng khai thác điện năng trên các dòng sông lớn tại khu vực miền Nam, Tây Nguyên cũng được thúc đẩy Ngày 22/2/1982, công trình thủy điện Trị An trên sông Đồng Nai, đã được khởi công Công trình thủy điện Trị An được xây dựng trong 7 năm

và hoàn thành vào năm 1991 với 4 tổ máy có tổng công suất lắp máy 400 MW Công trình được sự hỗ trợ kỹ thuật rất lớn từ các chuyên gia Liên Xô (cũ) Công trình thủy điện Trị An bảo đảm cung cấp điện cho các tỉnh thành phía Nam và cungcấp nước canh tác chủ yếu cho các tỉnh Đồng Nai, tỉnh Bình Dương Ngày

24/9/1982 luận chứng kinh tế - kỹ thuật cho dự án thủy điện Yaly do trên sông Se San (nhà máy nằm giáp ranh giữa 2 huyện Chư Păh (Tỉnh Gia Lai) và huyện Sa Thầy (Tỉnh Kon Tum) đã được Hội đồng Bộ trưởng (Nay là Chính phủ) chính thứcphê duyệt bằng quyết định số 346/CT Công trình thủy điện Yaly do Công ty Tư vấn - Khảo sát - Thiết kế xây dựng Điện 1 - thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Namkhảo sát và thiết kế sau 11 năm nghiên cứu Vào thời điểm xây dựng năm 1993,

với công suất 720 MW, Yaly là nhà máy thủy điện lớn thứ hai ở Việt Nam Thủyđiện Yaly với nhà máy chính đặt tại xã Ia Ly, huyện Chư Păh, tỉnh Gia Lai,trong khi lòng hồ thủy điện phần lớn nằm trên địa phận huyện Sa Thầy, tỉnh KonTum, thuộc lưu vực sông Pô Kô và Đăk Bla.

Hình 2: Thủy điện Hòa Bình

- Vào những năm 1990, lượng điện sản xuất ra không đáp ứng được nhu cầu và điện năng trở nên khan hiếm, nhất là khu vực miền Nam Công trình xây dựng đường dây tải điện 500 kV nhanh chóng được thực hiện và hoàn tất năm 1994 nhằm tải điện

từ miền Bắc vào Nam Đồng thời, quy hoạch tổng thể (Master Plans) cho các lưu vực sông lớn được thực hiện bởi các công ty tư vấn của Na Uy và Thuỵ Điển (SEI, 2009; Thin et al., 2001) Tính tới đầu những năm 2000, quy hoạch tổng thể điện năng cho 10lưu vực sông chính trên cả nước đã được hoàn tất Việt Nam bước vào giai đoạn

“nóng” của công cuộc phát triển thủy điện

Hình 3: Sơ đồ phát triển của thủy điện Việt nam

1.2.4 Giai đoạn 2000 đến nay:

- Nếu như trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX, dù quá trình ra quyết định liên quan đến phát triển thủy điện vẫn là từ trên xuống (top-down), việc chuẩn bị cho xây dựng một nhà máy thủy điện lớn mất rất nhiều công sức với hàng chục năm nghiên cứu xây dựng đề án kinh tế - kỹ thuật, sau đó là nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khả thi, thì đến những năm đầu của thế kỷ XXI, việc nghiên cứu

đã bị thu gọn và đơn giản hoá rất nhiều, tạo tiền đề cho giai đoạn phát triển

thủy điện “nóng” gây nhiều hệ luỵ về môi trường và xã hội

- Theo báo cáo của Bộ Công Thương (2012), tính đến năm 2012 có tới 1.097

dự án thủy điện đã được quy hoạch có quy mô lớn nhỏ khác nhau với tổng công suất trên 24.000 MW đã được phê duyệt Quy hoạch nhằm mục tiêu “góp phần chống lũ trong mùa mưa, cấp nước trong mùa khô phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, cho sinh hoạt và sản xuất điện đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội”.Trên các hệ thống sông lớn, hầu hết các dự án đã và đang được triển khai xây dựngvới 32 dự án có công suất từ 64 MW (Quảng Trị) đến 2.400 MW (Sơn La) do Tập đoàn Điện lực (EVN) là chủ đầu tư

- Các dự án thủy điện nhỏ, công suất lắp máy dưới 30 MW, không sử dụng nguồn vốn ngân sách được đầu tư thông qua hình thức Xây dựng - Vận hành - chuyển giao (BOT) và hình thức Xây dựng - Sở hữu - Vận hành (BOO) hoặc hình thức khác, chủ yếu do các đơn vị ngoài EVN làm chủ đầu tư, thực hiện trong danh mục quy hoạch thủy điện nhỏ trên địa bàn tỉnh do Uỷ ban nhân dân các tỉnh phê duyệt sau khi có thoả thuận của Bộ Công Thương

- Tuy nhiên, cũng chính do nhu cầu phát triển thủy điện quá cao, hàng loạt dự án

đã được cấp phép trong một thời gian ngắn, thậm chí trước khi chính quyền địa

phương và người dân nhận ra các tác động tiêu cực có thể xảy ra với cuộc sống và sinh kế của họ Các chính sách đưa ra trong thời kỳ đầu những năm 2000 cũng nhằm

hỗ trợ thúc đẩy việc phát triển thủy điện nhanh hơn Cụ thể như, Công văn số

797/CP-CN ban hành ngày 17 tháng 6 năm 2003 cho phép áp dụng hình thức Tổng thầu xây lắp cho các dự án thủy điện khởi công trong năm 2003 và 2004 Việc này cho phép rútngắn thời gian xây dựng và tạo điệu kiện thuận lợi cho nhiều dự án thủy điện phát triển Thậm chí trong nhiều trường hợp, các cơ quan nhà nước chỉ nắm bắt được hồ sơthiết kế cơ sở Những khâu còn lại trong quá trình thi công xây dựng công trình đều

do chủ đầu tư quyết định và tự chịu trách

nhiệm Thực tế cho thấy khi chủ đầu tư có nhiều quyền hơn và thủy điện được phát triển một cách ồ ạt thì các hệ lụy như chất lượng công trình, chi phí lợi ích

và các vấn đề liên quan đến tái định cư sẽ không được đảm bảo Cũng chính vì vậy, đã có rất nhiều chất vấn về vấn đề phát triển thủy điện “nóng” tại kỳ họp thứ

4, Quốc Hội khóa XIII Trên cơ sở Nghị Quyết số 40/2012/QH13 của Quốc hội

và chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ, Bộ Công Thương đã phối hợp với Bộ Tài Nguyên và Môi trường và các Bộ, ngành liên quan tổ chức thành lập các đoàn công tác nhằm rà soát lại tình hình phát triển thủy điện trên cả nước

- Kết quả là hơn 400 dự án thủy điện đã bị đề nghị tạm dừng, trong đó có cả 2

dự án lớn là Đồng Nai 6 và 6A

- Tóm lại, trải qua nhiều giai đoạn lịch sử khác nhau, về cơ bản phát triển thủyđiện ở Việt Nam vẫn là quyết định từ trên xuống (top - down), không có sự tham gia của người bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi sinh thái cảnh quan nguồn nước này Trong giai đoạn đầu và phần nửa đầu giai đoạn thứ hai của quá trình phát triển thủy điện, đánh giá tác động môi trường không được tính đến Thời kỳ này, mối quan tâm chỉ dành cho việc xây dựng công trình, các biện pháp giảm thiểu tác động tới sinh thái và môi trường tự nhiên không được đề cập; tái định cư phục hồi sinh kế không được coi là một hợp phần quan trọng của dự án Tới giai đoạn sau, mặc dù tái định cư trở thành một hợp phần bắt buộc của dự án và đánh giá tác độngmôi trường hoặc đánh giá môi trường chiến lược là tiêu trí để xét duyệt một dự án thủy điện, phát triển thủy điện ở Việt Nam hoàn toàn không dựa trên cơ sở phát triển bền vững Khi phát triển thủy điện được đưa ra với nhiều mục đích tốt đẹp và cao cả như “cho sự phát triển của đất nước” “cho sự phồn vinh của dân tộc” thì việc hi sinh những giá trị môi trường và xã hội được coi là sự đánh đổi không thể tránh khỏi Điều đáng nói hơn nữa là trên thực tế chi phí và lợi ích của việc xây đập thủy điện có các mức độ tỷ lệ khác nhau với lợi ích ở tầm quốc gia và các chi phí ở cấp độ địa phương/cộng đồng Bằng cách dồn lợi ích cho quốc