BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HỒ NGỌC DUNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ
THỐNG BẬC THANG HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN TRÊN
SÔNG ĐÀ TRONG MÙA CẠN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HỒ NGỌC DUNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ
THỐNG BẬC THANG HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN TRÊN
SÔNG ĐÀ TRONG MÙA CẠN

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số: 62 58 40 01

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS Hồ Sỹ Dự

năng lƣợng tái tạo đã dành thời gian, công sức hỗ trợ tác giả hoàn thành Luận án.
Và sau cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bạn bè, đồng nghiệp và gia đình
luôn sát cánh động viên, khích lệ, ủng hộ rất lớn về tinh thần cũng nhƣ vật chất cho tác
giả trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin trân trọng cám ơn.

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TRONG LĨNH VỰC VẬN
HÀNH TỐI ƢU HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG THỦY ĐIỆN .......................8
1.1

Nguyên lý chung về vận hành hồ chứa thủy điện ..............................................8

1.1.1

Quản lý vận hành hồ chứa theo biểu đồ điều phối ......................................8

1.1.2

Vận hành hồ chứa theo thời gian thực ........................................................9

1.2 Tổng quan các phƣơng pháp xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa
đa mục tiêu.................................................................................................................10
1.2.1


2.1.1

Hàm mục tiêu ............................................................................................41

2.1.2

Các phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu đa mục tiêu....................................41

2.1.3

Lựa chọn phƣơng pháp tối ƣu hóa ............................................................43

2.2

Thiết lập bài toán vận hành tối ƣu hệ thống hồ chứa bậc thang thủy điện ......44

2.2.1

Đặc điểm chế độ vận hành của hệ thống hồ chứa bậc thang thủy điện ....44

2.2.2 Thiết lập bài toán vận hành tối ƣu và phạm vi nghiên cứu đối với hệ thống
hồ chứa bậc thang thủy điện ..................................................................................46
2.2.3

Cân bằng nƣớc và các ràng buộc của hệ thống .........................................50

2.2.4

Không gian nghiệm tối ƣu.........................................................................57


CHƢƠNG 3
NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƢU HỆ THỐNG HỒ
CHỨA BẬC THANG THỦY ĐIỆN SÔNG ĐÀ TRONG MÙA CẠN .......................77
3.1 Hiện trạng quy hoạch và xây dựng các công trình hồ chứa thủy lợi- thủy điện
trên hệ thống sông Đà ................................................................................................ 77
3.1.1

Vị trí địa lý ................................................................................................ 77

3.1.2 Hiện trạng các công trình hồ chứa thủy lợi- thủy điện trên hệ thống bậc
thang sông Đà ........................................................................................................78
3.1.3
3.2

Nhu cầu dùng nƣớc hạ lƣu sông Hồng ......................................................79

Xây dựng mô hình toán vận hành tối ƣu hệ thống bậc thang thủy điện sông Đà
81

3.2.1

Cơ sở thiết lập bài toán tối ƣu ...................................................................81

3.2.2 Thiết lập mô hình tối ƣu điều khiển hệ thống bậc thang hồ chứa thủy điện
sông Đà ..................................................................................................................82
3.2.3

Thiết lập lƣới thực hiện cho mô hình ......................................................102

3.3 Kết quả nghiên cứu tính toán điều tiết tối ƣu hệ thống bậc thang hồ chứa thủy

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................126
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................130

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1- 1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu ..........................................................................39
Hình 2- 1: Sơ đồ hệ thống hồ chứa bậc thang .............................................................45
Hình 2- 2: Đặc tính vận hành của turbin thủy điện Sơn La ..........................................52
Hình 2- 3: Sơ họa xác định vị trí làm việc của TTĐ và giá đơn giá công suất .............56
Hình 2- 4: Sơ đồ mô tả sự thay đổi trạng thái theo chiều thời gian với biến trạng thái là
tổng dung tích trữ của các hồ chứa ................................................................................64
Hình 2- 5: Sơ đồ khối thuật toán quy hoạch động bài toán điều tiết tối ƣu bậc thang hồ
chứa với thuật toán DP-DP (Bài toán 1)........................................................................73
Hình 2- 6: Sơ đồ khối thuật toán quy hoạch động bài toán phân bổ tối ƣu dung tích trữ
bậc thang hồ chứa (Bài toán 2). .....................................................................................74
Hình 3- 1: Vị trí trạm thủy điện hệ thống sông Hồng ...................................................78
Hình 3- 2: Sơ đồ bậc thang mô hình tối ƣu ...................................................................84
Hình 3- 3: Biểu đồ phụ tải các ngày điển hình của các tháng năm 2020 ......................91
Hình 3- 4: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Sơn La theo tiêu chuẩn Bmax .....................107
Hình 3- 5: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Hòa Bình theo tiêu chuẩn Bmax ................107
Hình 3- 6: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Sơn La theo tiêu chuẩn Emax .....................108
Hình 3- 7: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Hòa Bình theo tiêu chuẩn Emax .................108
Hình 3- 8: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Sơn La năm 1930-1931 (Ptk) theo các tiêu
chuẩn Bmax và Emax ......................................................................................................111
Hình 3- 9: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Hòa Bình năm 1930-1931 (Ptk) theo các tiêu
chuẩn Bmax và Emax ......................................................................................................111
Hình 3- 10: Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Sơn La năm 2002-2003 theo các tiêu chuẩn

Bảng 3- 14: Quan hệ lƣu lƣợng và mực nƣớc hạ lƣu nhà máy Hòa Bình ...................101
Bảng 3- 15: Kết quả tính toán điều tiết tối ƣu theo tiêu chuẩn Bmax và Emax ...............104
Bảng 3- 16: Tọa độ các đƣờng giới hạn biểu đồ điều phối hồ thủy điện Sơn La........121
Bảng 3- 17: Tọa độ các đƣờng giới hạn biểu đồ điều phối hồ thủy điện Hoà Bình ....123

vi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ANN

Mạng trí tuệ nhân tạo

CGA

Thuật toán di truyền có điều kiện

DDDP
DDP

Quy hoạch động sai phân (Discrete Differential Dynamic
Programming)
Quy hoạch động vi phân (Differential Dynamic Programming)

DP

Quy hoạch động (Dynamic Programming)

DPFRB



LP

Quy hoạch tuyến tính (Linear programming)

MIKE11
MNC

Bộ phần mềm thủy văn, thủy lực dòng 1 chiều của Viện Thủy lực Đan
Mạch
Mực nƣớc chết

MNDBT

Mực nƣớc dâng bình thƣờng

NLP

Quy hoạch phi tuyến (Nonlinear programming)

NSGA-II

Một dạng tối ƣu mạng trí tuệ nhân tạo (Non-dominated Sorting Genetic
Algorithm II)
Kỹ thuật tối ƣu bầy đàn (Particle Swarm Optimization)

PSO

vii


6,4%.
 Năm 2025: Tổng công suất các nhà máy điện khoảng 96.500 MW, trong đó thủy
điện (cả thủy điện tích năng) 24.600 MW chiếm 25,5%; nhiệt điện than khoảng
49,3%; nhiệt điện khí 16,5%; các nguồn năng lƣợng tái tạo và các nguồn khác
8,7%.
 Năm 2030: Tổng công suất các nhà máy điện khoảng 129.500 MW, trong đó thủy
điện (cả thủy điện tích năng) 27.800 MW chiếm 21,5%; nhiệt điện than khoảng
42,6%; nhiệt điện khí 14,7%; các nguồn năng lƣợng tái tạo và các nguồn khác
21,2%.
Với hơn 2200 hệ thống sông có chiều dài hơn 10 km, trữ năng thủy điện Việt Nam
đƣợc đánh giá tƣơng đối phong phú. Theo đánh giá của chƣơng trình “Xây dựng chiến
lƣợc và chính sách năng lƣợng bền vững” [2] thì trữ năng kỹ thuật của các trạm thủy
điện vừa và lớn (công suất >30MW) của nƣớc ta khoảng 123 tỷ kWh (trữ năng lý
thuyết 300-320 tỷ kWh) tƣơng đƣơng công suất lắp đặt khoảng 31.000 MW. Thủy
điện nhỏ công suất
dòng chảy tối thiểu cũng chƣa nghiên cứu cùng với hiệu quả lợi dụng tổng hợp. Nói
tóm lại, hiện nay các công trình thủy điện trong các hệ thống bậc thang tuy có “Quy
trình vận hành liên hồ chứa” nhƣng chủ yếu phục vụ cho vận hành an toàn trong mùa
lũ, chƣa đƣa ra các quy trình cụ thể nhằm tối ƣu lợi ích tổng hợp nói chung và đặc biệt
là trong mùa cạn.
Khi vấn đề an toàn công trình không còn bị đe dọa thì việc vận hành tối ƣu của hệ
thống liên hồ là cần thiết, đem lại lợi ích cho các ngành và cho toàn xã hội. Do đó
nghiên cứu chế độ vận hành đặc biệt là vận hành tối ƣu trong mùa cạn rất cần thiết và
đây là bài toán phức tạp chƣa đƣợc giải quyết đầy đủ và hợp lý khi xây dựng các “Quy
trình vận hành liên hồ chứa” và cần đƣợc đầu tƣ nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu của đề tài sẽ tập trung vào giải quyết bài toán tối ƣu hóa điều tiết
hồ chứa trong hệ thống bậc thang, đặc biệt trong thời kỳ kiệt nƣớc làm cơ sở phục vụ
cho việc khai thác tổng hợp nguồn nƣớc một cách có hiệu quả. Hƣớng đề tài tập trung
vào nghiên cứu cơ sở khoa học, xây dựng thuật toán và mô hình bài toán tối ƣu điều
tiết các hồ chứa của bậc thang thủy điện. Kết quả có thể phục vụ việc xây dựng quy
trình vận hành hợp lý và bền vững của hệ thống liên hồ chứa đảm bảo tối ƣu khai thác
năng lƣợng và cấp nƣớc hạ lƣu ổn định và bền vững trong mùa cạn. Việc nghiên cứu
sẽ đƣợc áp dụng đối với hệ thống sông Đà là một sông có tiềm năng thủy điện lớn nhất
Việt Nam với một số hồ chứa dung tích lớn có nhiệm vụ sử dụng tổng hợp. Việc điều
tiết vận hành tối ƣu đối với hệ thông sông này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn.
Do vậy, việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học vận hành tối ưu hệ thống
bậc thang hồ chứa thủy điện trên sông Đà trong mùa cạn” với mong muốn nghiên cứu
cơ sở khoa học để xây dựng chế độ vận hành tối ƣu các hồ chứa bậc thang Hòa Bình
và Sơn La nhằm nâng cao hiệu quả phát điện và đảm bảo cấp nƣớc hạ du. Kết quả
nghiên cứu có thể sử dụng làm công cụ hỗ trợ quyết định vận hành các công trình hồ
3


chứa bậc thang thủy điện nói chung và bậc thang thủy điện sông Đà nói riêng. Ngoài
ra còn giúp cho việc đề xuất quy trình vận hành hệ thống bậc thang thủy điện sông Đà

 Phương pháp phân tích
Nghiên cứu phân tích đặc điểm (ƣu nhƣợc điểm) hệ thống công trình trên bậc thang
thủy điện để xây dựng cơ sở dự liệu về các yếu tố liên quan đến vận hành tối ƣu hệ
thống.
Nghiên cứu các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc. Phân tích ƣu nhƣợc điểm của
các phƣơng pháp nghiên cứu đã thực hiện để từ đó lựa chọn các phƣơng pháp và công
cụ hỗ trợ phù hợp nhằm giải quyết bài toán hệ thống bậc thang thủy điện với những
mục tiêu đã nêu ra.
 Xây dựng mô hình toán mô phỏng trạng thái hệ thống
Ứng dụng và phát triển các mô hình toán làm công cụ phần mềm chuyên dụng để sử
dụng cho mục tiêu nghiên cứu. Sử dụng mô hình toán mô phỏng quy trình vận hành
với các kịch bản cho trƣớc. Từ đó, thiết lập đƣợc mô hình mô phỏng quá trình làm việc
của hệ thống hồ chứa bậc thang theo các phƣơng án kịch bản đƣa ra.
 Sử dụng và cải tiến các phương pháp tối ưu thông dụng
Phân tích các bài toán tối ƣu trong vận hành hồ chứa để chọn lựa công cụ tối ƣu phù
hợp với mục tiêu của đề tài. Xây dựng các thuật toán tối ƣu và áp dụng tính toán cho
hệ thống một số công trình thủy điện cụ thể trên bậc thang sông Đà.
5. Ý nghĩ kho học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học: Vận hành tối ƣu hệ thống các hồ chứa bậc thang thủy điện là một
bài toán phức tạp đã và đang là sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học. Hiện
nay đang tồn tại nhiều phƣơng pháp khác nhau khi giải bài toán vận hành tối ƣu hệ
thống hồ chứa bậc thang phát điện, mỗi phƣơng pháp có những ƣu nhƣợc điểm nhất
định. Trong những năm gần đây rất nhiều các nghiên cứu trên thế giới tiếp tục đƣợc
thực hiện trong lĩnh vực này nhằm hoàn thiện những phƣơng pháp có sẵn hoặc đề xuất
những phƣơng pháp hoàn toàn mới. Luận án phát triển phƣơng pháp quy hoạch động 2
chiều DP-DP là một hƣớng tiếp cận mới khi giải quyết bài toán vận hành hệ thống hồ
chứa bậc thang thủy điện thời kỳ mùa cạn. Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ đóng
góp thêm về mặt lý luận đối với bài toán vận hành tối ƣu hệ thống hồ chứa lợi dụng

5

Chương 2: Cơ sở khoa học vận hành tối ưu bậc thang hồ chứa thủy điện. Nội dung
chƣơng này gồm các nội dung: (i) Thiết lập bài toán tối ƣu và xây dựng thuật toán quy
hoạch động hai chiều DP-DP đối với hệ thống bậc thang hồ chứa thủy điện; (ii) Xây

6


dựng cơ sở khoa học lựa chọn hàm mục tiêu của mô hình bài toán vận hành tối ƣu hệ
thống công trình thủy điện tham gia cân bằng phụ tải của hệ thống điện lực.
Chương 3: Nghiên cứu chế độ vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa bậc thang thủy điện
sông Đà trong mùa cạn. Nội dung chƣơng này bao gồm các nội dung: (i) Giới thiệu
những nét cơ bản hệ thống bậc thang thủy điện sông Đà; (ii) Giới thiệu khái quát mô
hình và phân tích, xử lý các điều kiện biên của bài toán; (iii) Phân tích kết quả tính
toán ứng dụng mô hình cho hệ thống bậc thang thủy điện sông Đà. Phân tích khẳng
định tính hợp lý và tin cậy của mô hình; (iv) Xây dựng biểu đồ điều phối tối ƣu và đề
xuất phƣơng pháp vận hành hồ chứa theo biểu đồ điều phối tối ƣu và theo thời gian
thực.

7


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TRONG LĨNH VỰC
VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG THỦY ĐIỆN
1.1 Nguyên lý chung v vận hành hồ chứa thủy iện
Phụ thuộc vào mức độ tin cậy của dự báo dòng chảy đến (tình hình thủy văn) mà hiện
nay trên thế giới tồn tại hai xu hƣớng cơ bản trong việc quản lý điều hành hồ chứa:
1.1.1 Quản lý vận hành hồ chứa theo biểu đồ điều phối
Khi khả năng dự báo dòng chảy đến hồ không đủ tin cậy, để đảm bảo cho hồ chứa
hoặc hệ thống hồ chứa đảm bảo cấp nƣớc ổn định đáp ứng yêu cầu sử dụng nƣớc của

cửa xả qua công trình cũng nhƣ qua tất cả các tổ máy để đảm không cho phép mực
nƣớc hồ vƣợt quá giới hạn cho phép đồng thời đảm bảo an toàn cho hạ du.
 Vùng làm việc với lƣu lƣợng đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp.
 Vùng cho phép làm việc với lƣu lƣợng lớn hơn lƣu lƣợng đảm bảo. Trong vùng này
cho phép vận hành đảm bảo hiệu ích theo những tiêu chí nhất định.
 Ngoài ra, thông thƣờng biểu đồ điều phối còn quy định vùng làm việc với lƣu lƣợng
nhỏ hơn lƣu lƣợng đảm bảo.
1.1.2 Vận hành hồ chứa theo thời gian thực
Khi có thông tin dự báo lƣu lƣợng dòng chảy đến đáng tin cậy ở thời đoạn tiếp theo,
căn cứ vào tình trạng hiện tại của hồ chứa và biểu đồ điều phối ngƣời vận hành có thể
đƣa ra quyết định trên cơ sở tính toán hợp lý đảm bảo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp.
Khác với cách quản lý theo biểu đồ điều phối khi vận hành theo thời gian thực, các
quyết định vận hành đƣợc xác lập bởi kết quả tính toán tối ƣu (hợp lý) trên cơ sở tài
liệu dự báo dòng chảy đến trong tƣơng lai, các dự báo về nhu cầu sử dụng nƣớc của
các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp, trạng thái hiện tại của hồ chứa và các hồ chứa
khác trong hệ thống, đối với bài toán phòng lũ hạ du cần thêm dự báo mực nƣớc hạ du
ở thời đoạn tiếp theo. Tuy nhiên, vì các dự báo không thể hoàn toàn chính xác và tin
cậy, do đó Biểu đồ điều phối đƣợc sử dụng làm điều kiện tham chiếu để đảm bảo vận
hành an toàn hồ chứa theo nhiệm vụ thiết kế. Do dự báo dòng chảy đến hồ và diễn
biến mực nƣớc hạ du có độ chính xác và mức độ tin cậy nhất định nên quyết định vận
hành tại thời điểm ra quyết định vẫn có thể không chuẩn xác và có thể mực nƣớc hồ
vƣợt ra khỏi các vùng của Biểu đồ điều phối, bởi vậy quyết định vận hành vẫn phải
điều chỉnh liên tục theo sự cập nhật của kết quả dự báo.

9


Xu thế hiện nay với trình độ dự báo ngày càng chuẩn xác, việc vận hành tối ƣu và an
toàn là cần thiết và việc tính toán đƣa ra quyết định hợp lý theo thời gian thực không
phải là việc làm quá phức tạp. Việc xây dựng mô hình điều tiết tối ƣu hồ chứa và bậc

bài toán cân bằng nƣớc của đầu vào, đầu ra hồ chứa và quy luật biến đổi lƣợng trữ
trong hệ thống hồ chứa.
Ƣu điểm của mô hình mô phỏng toán học là dễ dàng trong việc thiết lập số liệu đầu
vào và các yêu cầu tính toán khác ít hơn nhiều so với mô hình tối ƣu hóa. Các kết quả
của mô hình mô phỏng dễ dàng hội tụ trong trƣờng hợp hồ chứa đa mục tiêu bằng cách
thỏa hiệp các điều kiện đầu vào.
Các nghiên cứu ở nước ngoài: Hiện nay để mô phỏng và phân tích chuyên sâu về
phƣơng thức hoạt động của hồ chứa và tác động của chúng đối với lƣu vực có thể áp
dụng rất nhiều mô hình khác nhau nhƣ: mô hình HEC-RESSIM, mô hình MIKE11, mô
hình MIKEBASIN.... Trong đó hai mô hình mô phỏng vận hành hệ thống hồ chứa lợi
dụng tổng hợp có đặc điểm sau đây: (i) HEC-RESSIM đƣợc phát triển từ mô hình
HEC-5 mô phỏng khá đầy đủ chế độ vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu (phát
điện, phòng lũ hạ du, cấp nƣớc); (ii) Mô hình MIKE11 có thể sử dụng cho lƣu vực
sông chịu ảnh hƣởng thủy triều, tuy nhiên mô phỏng hoạt động của hồ chứa còn hạn
chế. Ngoài ra, còn có một số mô hình mô phỏng nổi tiếng khác nhƣ: mô hình tổng hợp
dòng chảy và điều tiết hồ chứa SSARR, mô hình mô phỏng phân tích vận hành hệ
thống hồ chứa WRAP.
Mô hình HEC-5 [3] là một trong những mô hình đƣợc sử dụng phổ biến trong mô
phỏng hệ thống hồ chứa tổng quát. Mô hình này do Bill S.Eichert của Trung tâm thủy
văn công trình quân đội Hoa Kỳ (Hydrologic Engineering Center, U.S. Army Corps of
engineering) xây dựng với mục đích ban đầu để kiểm soát trận lũ đơn năm 1973. Hiện
nay, chƣơng trình này đƣợc mở rộng và phát triển mạnh, trong đó đã đƣợc bổ sung
thêm nhiều ứng dụng nhƣ: vận hành cho các mục tiêu duy trì và diễn toán theo thời
gian.
Mô hình HEC-RESSIM (Resevoir System Simulation) đƣợc xây dựng và phát triển từ
mô hình HEC-5 [3]. Đây là mô hình hỗ trợ nghiên cứu quy hoạch nguồn nƣớc, đặc biệt
trong việc mô phỏng hệ thống điều hành, kiểm soát lũ bằng hồ chứa đơn và hệ thống
hồ chứa nối tiếp hoặc song song, cũng nhƣ xác định dung tích hiệu dụng trong bài toán
đa mục tiêu của hệ thống. HEC sử dụng HEC-DSS (Data Storage System) với mục


tiêu thu đƣợc tối đa sản lƣợng điện hàng năm. Kết quả cho thấy, việc sử dụng biểu đồ
quan hệ theo mô hình mô phỏng để vận hành hồ chứa sẽ giúp tăng điện năng trung
12


bình năm 25,97 GWh và chênh lệch giữa điện năng tối đa và tối thiểu trong năm giảm
từ 8,97 GWh xuống 1,88 GWh giúp cho việc phát điện trong các tháng đƣợc đồng đều.
Do đó, áp dụng mô hình mô phỏng này có thể đƣa ra đƣợc chính sách vận hành theo
thời gian thực giúp tăng khả năng phát điện của hồ chứa đối với trạm thủy điện Melka
Wakena.
Cheng Chun-tian, et al. (2010) [5] đề xuất mô hình hỗ trợ ra quyết định trong việc lập
kế hoạch vận hành hệ thống, đƣợc áp dụng cho hệ thống thủy điện quy mô lớn chịu sự
quản lý của nhiều công ty lƣới điện Trung Quốc. Mô hình đã giải quyết thành công các
vấn đề lập kế hoạch vận hành trung hạn, dài hạn và ngắn hạn. Giao diện xây dựng trên
nền Java, cơ sở dữ liệu Oracle và môi trƣờng tích hợp JBuilder9.0 mô hình có mô đun
chính, gồm: mô đun vận hành trung và dài hạn thực hiện kế hoạch vận hành theo năm,
tháng tuần; mô đun vận hành ngắn hạn lên kế hoạch vận hành theo từng ngày hoặc
một vài ngày; mô đun quản lý dữ liệu cho phép xác định một số dữ liệu mới hoặc thay
đổi thông tin cơ bản và đƣờng vận hành hồ chứa…Mô hình hỗ trợ ra quyết định gồm 3
phần: Một là, tự động liên kết các nhà máy trên bậc thang thủy điện để tự động xác
nhận trật tự tính toán đúng trong hệ thống hồ chứa bậc thang. Hai là, tự động thiết lập
kế hoạch trên bộ nhớ thông minh và điều khiển các kịch bản vận hành. Ba là, tƣơng tác
của dữ liệu liên tục với những hệ thống khác. Hệ thống hỗ trợ ra quyết định đạt đƣợc
sự tƣơng tác hoàn hảo với nền dữ liệu của hệ thống thủy điện, hệ thống nhiệt điện-thủy
điện, hệ thống quản lý thông tin nhanh nhạy, hệ thống bảo trì và hệ thống dự báo dòng
chảy giữa một loạt các chƣơng trình.
Nghiên cứu trong nước: Ở Việt Nam hồ chứa trên các hệ thống sông với nhiều mục
đích khác nhau đã và đang đƣợc tiến hành xây dựng, nhƣ hệ thống hồ chứa trên sông
Hồng, sông Ba, sông Sê San, sông Đồng Nai v.v.. để vận hành một hệ thống không
nhỏ các hồ chứa nhiều nhà nghiên cứu trong nƣớc đã sử dụng các mô hình mô phỏng

chứa nhằm đạt kết quả tối ƣu chung cho hệ thống công trình sẽ mang lại hiệu quả kinh
tế chung. Kết quả nghiên cứu của các mô hình tối ƣu có thể đƣợc sử dụng để lập Biểu
đồ điều phối tối ƣu, đồng thời làm cơ sở cho việc ra quyết định trong việc giải quyết
các tranh chấp giữa các mục tiêu khác nhau.
Tất cả các bài toán tối ƣu có hai thành phần chủ yếu: Hàm mục tiêu và tất cả tập hợp
các ràng buộc. Hàm mục tiêu mô tả tiêu chuẩn cần đạt đƣợc của hệ thống. Các ràng
buộc mô tả hệ thống hay quy trình đang đƣợc thiết kế. Các ràng buộc thể hiện dƣới
dạng các biểu thức toán học là các đẳng thức và bất đẳng thức. Nghiệm của bài toán
tối ƣu là một tập hợp các giá trị biến quyết định hàm mục tiêu đồng thời thỏa mãn các
14


ràng buộc. Nghiệm của bài toán tối ƣu có thể không duy nhất, nó là tập hợp nhiều giá
trị. Miền nghiệm là miền mà các nghiệm chấp nhận đƣợc, xác định bởi ràng buộc. Một
nghiệm tối ƣu là một tập hợp các giá trị của biến quyết định thỏa mãn các ràng buộc và
cho ta một giá trị tối ƣu của hàm mục tiêu.
Trong một bài toán tối ƣu, hàm mục tiêu có dạng tối thiểu
( ), cùng với tập hợp các ràng buộc
. Trong đó
( )

( )

( ) hoặc tối đa
,

( )

là véc tơ n biến (các biến quyết định),