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

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Hồ Sỹ Dự
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Hà Văn Khối

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Duy Hạnh, Hội đập lớn Việt Nam
Phản biện 2: GS.TS. Lê Đình Thành, Trường Đại học Thủy lợi
Phản biện 3: TS. Nguyễn Viết Phách, Viện Năng lượng - Bộ Công Thương

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại
...............................................................................................................................

dòng chảy tối thiểu hạ lưu của hệ thống bậc thang.
Khi vấn đề an toàn công trình không còn bị đe dọa thì việc vận hành tối ưu của
hệ thống liên hồ là cần thiết, đem lại lợi ích cho các công trình và cho toàn xã
hội. Do đó nghiên cứu chế độ vận hành tối ưu, đặc biệt là vận hành tối ưu trong
mùa cạn rất cần thiết và đây là bài toán phức tạp chưa được giải quyết đầy đủ
và cần được đầu tư nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu của đề tài là tập trung vào nghiên cứu cơ sở khoa học, xây
dựng thuật toán và mô hình bài toán tối ưu 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 ưu khai thác năng lượng, cấp
nước hạ lưu ổn định và bền vững trong mùa cạn. Việc nghiên cứu sẽ được áp
dụng kiểm nghiệm đối với bậc thang thủy điện Sơn La – Hòa Bình của hệ thống
sông Đà. 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
1


nghiên cứu cơ sở khoa học để xây dựng chế độ vận hành tối ưu các hồ chứa bậc
thang thủy điện nhằm nâng cao hiệu quả phát điện và đảm bảo cấp nước hạ du.
Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm công cụ hỗ trợ quyết định vận hành các
công trình hồ chứa bậc thang thủy điện nói chung.
2. Mục ti u nghi n cứu củ lu n n
 Nghiên cứu cơ sở khoa học nhằm xây dựng mô hình toán tối ưu điều tiết
phát điện và cấp nước của hệ thống bậc thang thủy điện với mục đích sử
dụng làm công cụ hỗ trợ quyết định vận hành các công trình hồ chứa bậc
thang thủy điện.
 Phân tích các tiêu chuẩn tối ưu áp dụng cho bài toán vận hành hệ thống bậc
thang thủy điện có xét tới nhiệm vụ cân bằng hệ thống điện nhằm nâng cao
hiệu quả lợi dụng tổng hợp, đảm bảo cấp nước ổn định, an toàn hạ lưu.
 Áp dụng phương pháp tối ưu hóa do luận án đề xuất cho một hệ thống cụ thể

và hiệu quả của việc vận hành tối ưu.
6.

C u tr c củ lu n n

Luận án gồm 136 trang, 18 bảng, 23 hình vẽ và 81 tài liệu tham khảo. Ngoài
phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu trong lĩnh vực vận hành tối ưu hệ thống hồ
chứa bậc thang thủy điện.
Chương 2: Cơ sở khoa học vận hành tối ưu bậc thang hồ chứa thủy điện
Chương 3: Nghiên cứu chế độ vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa bậc thang thủy
điện sông Đà trong mùa cạn.
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TRONG LĨNH VỰC
VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG THỦY
ĐIỆN
1.1.

Nguy n lý chung v v n h nh hồ chứ thủy iện

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 cấp nước ổn định đáp ứng yêu cầu sử dụng nước
của các hộ dùng theo mục đích sử dụng tổng hợp, tốt hơn hết là sử dụng biểu đồ
điều phối.
Có 3 loại biểu đồ điều phối được sử dụng: (i) Biểu đồ điều phối thông thường:
lập theo yêu cầu sử dụng nước không được tối ưu hóa; (ii) Biểu đồ điều phối
tối ưu: là loại biểu đồ được xây dựng trên cơ sở nghiên cứu tối ưu quá trình vận
hành hồ chứa; (iii) Biểu đồ điều phối của hồ chứa thuộc hệ thống hồ chứa lợi
dụng tổng hợp: là loại biểu đồ điều phối được xây dựng trên cơ sở làm rõ vai
3

Một số mô hình thông dụng: HEC-RESSIM (Resevoir System Simulation),
HEC-5, MIKE11 ….
1.2.2. Phương pháp sử dụng kỹ thuật tối ưu hóa
Trong quá trình vận hành các trạng thái của hệ thống thay đổi (theo thời gian)
4


và được đánh giá bằng cách lượng hóa chúng bằng các hàm mục tiêu. Mô hình
mô tả hàm mục tiêu được gọi là mô hình tối ưu.
Các kỹ thuật tối ưu trong vận hành hệ thống hồ chứa được phát triển theo 3
hướng chính sau đây:
 Tối ưu tất định: Quy hoạch tuyến tính (LP); Quy hoạch phi tuyến (NLP);
Quy hoạch động (DP) được phát triển theo các hướng khác nhau, bao gồm:
Quy hoạch động vi phân (DDP), quy hoạch động sai phân (DDDP), Quy
hoạch động xấp xỉ liên tục (DPSA) v.v…
 Tối ưu ngẫu nhiên: Quy hoạch động ngẫu nhiên (SDP); Quy hoạch động
dựa trên quy luật mờ (DPFRB), v.v…
 Kỹ thuật trí tuệ nhân tạo, bao gồm: Giải thuật di truyền (GA); Thuật toán
tiến hóa (EA); mạng Nơtron nhân tạo (ANN) cũng được phát triển theo
nhiều hướng khác nhau nhằm hoàn thiện phương pháp tìm nghiệm tối ưu.
1.3.

Hiện trạng v n h nh hồ chứ thủy iện hệ thống sông Hồng

1.3.1. Tổng quan những nghiên cứu phục vụ vận hành các công trình thủy
điện- thủy lợi hệ thống sông Hồng trong thời kỳ mùa cạn
Các hồ chứa lớn trên sông Hồng có nhiệm vụ chống lũ và điều tiết nước đảm
bảo nhu cầu hạ lưu trong thời kỳ mùa cạn bao gồm các hồ sau: Lai Châu, Sơn
La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang. Đây là hệ thống các hồ chứa có quan
hệ thủy lợi sử dụng đa mục tiêu, trong đó 3 mục tiêu chính là cấp nước, phát

xả tối thiểu trong các thời đoạn mùa cạn tại hạ lưu các công trình bậc cuối của
các nhánh sông cấp I (Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà).
Các quy định như trên nhằm đảm bảo duy trì mực nước sông Hồng tại thời kỳ
cấp nước tăng cường vào tháng I và II (thời kỳ đổ ải) là 2,20m và các thời kỳ
khác đảm bảo duy trì dòng chảy môi trường và giao thông là 1,18m.
1.4.

Định hư ng nghi n cứu củ lu n n

Xây dựng cơ sở khoa học để xây dựng mô hình tối ưu vận hành bậc thang hồ
chứa thủy điện bao gồm các nội dung: nghiên cứu phát triển thuật toán “Quy
hoạch động” hai chiều, nghiên cứu xây dựng mô hình tối ưu có xét đến hiệu ích
tham gia cân bằng phụ tải của hệ thống điện đối với các trạm thủy điện.
6


Nghiên cứu áp dụng mô hình cho bậc thang thủy điện Sơn La- Hòa Bình và đề
xuất nguyên lý xây dựng và vận hành biểu đồ điều phối tối ưu .
1.5.

K t lu n chư ng 1

1) Phương pháp “Quy hoạch động” có nhiều ưu điểm được nhiều tác giả
nghiên cứu áp dụng trong tối ưu vận hành các hồ chứa thủy điện nhưng để áp
dụng khi giải bài toán tối ưu bậc thang hồ chứa thủy điện gặp nhiều khó khăn
do khối lượng phép tính quá lớn cần nghiên cứu phát triển phương pháp.
2) Các mô hình tối ưu vận hành hồ chứa chủ yếu xem xét tới mục tiêu lợi dụng
tổng hợp trong đó điện năng sản xuất là mục tiêu chính mà không xét đến mối
liên hệ của các trạm phát điện với hệ thống điện lực.
3) Các quy trình vận hành các hồ chứa đang áp dụng cho hệ thống sông Hồng

Phương pháp tối ưu tất định được coi như phương pháp truyền thống bao gồm:
phương pháp quy hoạch tuyến tính, phương pháp quy hoạch phi tuyến, phương
pháp quy hoạch động và sự kết hợp giữa các phương pháp.
Phương pháp quy hoạch động (DP) được coi là một phương pháp hợp lý áp
dụng trong việc giải các bài toán tối ưu điều tiết hồ chứa thủy điện..
Để giảm bớt khó khăn trong việc ứng dụng phương pháp quy hoạch động, luận
án đã phát triển thuật toán quy hoạch động 2 chiều (DP-DP) để giải bài toán
vận hành tối ưu hệ thống bậc thang hồ chứa, theo đó thuật toán quy hoạch động
theo chiều thời gian được giải theo mẫu bài toán tối ưu với biến trạng thái còn
thuật toán quy hoạch động theo không gian được giải theo mẫu bài toán phân
bổ tối ưu tài nguyên (dung tích trữ) hay trạng thái tối ưu mực nước của các hồ
chứa trong hệ thống bậc thang thủy điện tại từng thời đoạn.
2.2

Thi t l p bài toán v n hành tối ưu hệ thống hồ chứa b c thang thủy
iện

2.2.1. Đặc điểm chế độ vận hành của hệ thống hồ chứa bậc thang thủy điện
Các hồ chứa trong hệ thống bậc thang thủy điện có mối quan hệ thủy văn, thủy
lực và thủy lợi. Quan hệ này luôn tồn tại đối mỗi hệ thống bậc thang hồ chứa
thủy điện. Các mối quan hệ trên càng trở nên phức tạp đối với hệ thống hồ chứa
có cấu trúc hỗn hợp. Do có sự tồn tại các mối quan hệ trên nên chế độ vận hành
của các hồ chứa thượng nguồn sẽ tác động lớn đến khả năng phát điện của các
hồ phía dưới. Ngoài ra, các trạm thủy điện cùng làm việc trong cùng một hệ
thống điện nên chế độ vận hành của chúng có liên quan với nhau trong việc cân
bằng phụ tải của hệ thống điện. Vì vậy, nghiên cứu lựa chọn mục tiêu tối ưu
cho hệ thống hồ chứa sẽ mang lại lợi ích tổng hợp về hiệu quả phát điện toàn hệ
thống bậc thang.
2.2.2. Thiết lập bài toán vận hành tối ưu và phạm vi nghiên cứu đối với hệ
thống bậc thang hồ chứa thủy điện


)

(2- 12)

Trong đó:
-

là tổng lợi ích điện năng thu được trong suốt thời gian vận hành, là tổng số

tiền thu được do bán điện trong suốt quá trình vận hành;
-

là điện lượng của hồ thứ i tại thời đoạn tính toán thứ j;
(2- 13)
(2- 14)

Trong đó: n là số thời đoạn tính toán; m là số hồ chứa trên hệ thống bậc thang;
là công suất phát điện trung bình đạt được tại thời đoạn j của trạm thủy
điện gắn với hồ thứ i;

là lưu lượng trung bình qua nhà máy i tại thời đoạn j

của trạm thủy điện gắn với hồ thứ i;

là cột nước trung bình của trạm thủy

điện gắn với hồ chứa thứ i:
(2- 15)
9

cấp nước cho trạm thủy điện trong thời kỳ nước ít. Đối với hệ thống bậc thang
hồ chứa thủy điện trên sông Đà, thời gian nghiên cứu áp dụng bài toán vận hành
tối ưu sẽ không bao gồm thời kỳ vận hành phòng lũ từ 15/6 đến 20/8 hàng năm
(khoảng hơn 2 tháng). Trong thời kỳ này tính toán điều tiết phát điện sẽ được
thực hiện theo công suất khả dụng.
Luận án nghiên cứu bài toán vận hành tối ưu đối với hệ thống bậc thang hồ
chứa có cấu trúc đơn.
2.2.4. Cân bằng nước và các ràng buộc của hệ thống
 Về lưu lượng: Lưu lượng sử dụng để phát điện của trạm thủy điện bậc thang
thứ i trong thời đoạn j sẽ xác định từ phương trình cân bằng nước:
(2- 17)
Trong đó:
- lưu lượng phát điện của trạm thủy điện bậc thứ i, trong thời đoạn j.
- lưu lượng xả không qua phát điện của bậc thứ i, trong thời đoạn j.
- lưu lượng dòng nhập lưu khu giữa của bậc thứ i, trong thời đoạn j (nếu
phía trên không có công trình có hồ điều tiết thì đây là lưu lượng tự nhiên của
10


dòng chảy đến).
- lưu lượng tổn thất của bậc thứ i, trong thời đoạn j;
- lưu lượng phát điện của bậc thứ i-1, trong thời đoạn j;
- lưu lượng xả không qua phát điện của bậc thứ i-1, trong thời đoạn j;
- lưu lượng cấp nước cho các ngành lợi dụng tổng hợp lấy nước trực
tiếp từ thượng lưu không qua phát điện của hồ chứa i ở thời đoạn j
- dung tích hồ chứa bậc thứ i tại thời đoạn thứ j,

(

);



Về cột nước:

Cột nước

của trạm thủy điện được xác định theo công thức:
11

là mực


(2- 4)
Mực nước hạ lưu tuyến

là

phụ thuộc vào lưu lượng xả xuống hạ lưu

và có thể là mực nước thượng lưu của bậc tiếp theo

các công

trình gối đầu hoặc khi xét đến điều kiện nước dềnh.
 Về chế độ làm việc trong hệ thống điện và hiệu ích điện năng:
Nhiệm vụ các trạm phát điện là đảm
bảo cân bằng năng lượng của hệ
thống điện. Do đó để đánh giá chế
độ điều tiết tối ưu của hệ thống cần
sử dụng tiêu chuẩn hiệu ích điện


1 giờ- khoảng thời gian tính toán.
12

=


Giá điện bán điện trung bình ngày trong tháng hoặc trong khoảng thời gian tính
toán tương ứng với các tháng tính theo công thức:
(2- 6)

∑

Trong đó:

tương ứng là doanh thu điện năng

và số ngày làm việc trong tháng, doanh thu điện năng ngày thứ bảy và số ngày
thứ bảy trong tháng, doanh thu điện năng ngày chủ nhật và số ngày chủ nhật
trong tháng; ∑ - số ngày trong tháng tính toán;
- điện năng ngày của trạm
thủy điện thứ i;

- đơn giá trung bình bán điện thời đoạn j của bậc thứ i (phụ

thuộc điện năng trung bình ngày trong thời đoạn và công suất khả dụng).
Công suất khả dụng do hạn chế bởi đặc tính turbin và máy phát điện, được xác
định trên đường đặc tính vận hành của tổ máy:
(2- 7)


thời điểm, có nghĩa là tại thời điểm j các trạng thái của các hồ chứa trong bậc
thang sẽ cùng một nhóm nếu tổng dung tích trữ của chúng bằng nhau. Hay có
thể hiểu rằng ở thời điểm j với một tổng dung tích trữ VSj (biến trạng thái) được
phân bổ cho m hồ chứa trong bậc thang với dung tính từng hồ Vi,j , i=1,2,..., m.
Thuật toán DP-DP trên sơ đồ hình 2-4 xem VSj là tổng dung tích lượng nước
trữ trong các hồ chứa của bậc thang tại thời điểm j là biến trạng thái, j là chỉ số
giai đoạn ( thời gian). Biến trạng thái ( tổng dung tích) với giá trị từ VSmax đến
VSmin được chia thành nhiều nhóm có mức với VSi,1, VSi,2, ..., VSi,k, và mỗi
nhóm trạng thái tại giai đoạn j có thêm bài toán phân bổ tối ưu dung tích tổng
tại mỗi nút trạng thái (bài toán không gian) tức là phân chia tối ưu trạng
thái trữ nước của các hồ trong bậc thang sao cho tổng dung tích các hồ bằng
VSj,k và hàm mục tiêu Fj(VSj,k,VSo) đạt giá trị lớn nhất.
Thông qua quan hệ Z~V của từng hồ chứa (biểu thức 2-19) biến trạng thái của
hệ thống có thể chuyển đổi lẫn nhau giữa đặc trưng trạng thái mực nước hồ và
dung tích của hồ chứa.
Theo thuật toán DP-DP, bài toán tối ưu dạng (2-11) và (2-12) được phân rã và
tích hợp của 2 lớp bài toán quy hoạch động: chiều thời gian (bài toán 1: Tìm
quá trình trữ nước tổng cộng vào các hệ thống hồ chứa sao cho hàm mục tiêu
trong suốt thời gian vận hành đạt giá trị lớn nhất) và chiều không gian (bài toán
2: Tại mỗi thời đoạn tính toán, mỗi phương án tổng dung tích trữ

đối với

bài toán 1 cần được phân bổ cho các hồ trên hệ thống sao cho hiệu quả phát
điện tương ứng với phương án trữ

lớn nhất. Đây là mẫu bài toán phân bổ

tối ưu tài nguyên).
2.3.3. Thuật toán quy hoạch động cho bài toán 1

giai đoạn của Bellman. Ở thời
đoạn bất kỳ thứ j ta có biểu thức
tổng quát của bài toán tối ưu có
điều kiện như sau:
(
Trong đó:
(

)

ma

[ (

)

(

(2-8)

)]

) là lợi ích thu được khi thay đổi từ trạng thái

đoạn j-1 sang trạng thái

ở giai

ở giai đoạn .



hiện phép truy hồi ngược sẽ xác định được quỹ đạo tối ưu của bài toán tối ưu đã
lập.
2.3.4. Thuật toán quy hoạch động của bài toán 2
Trong biểu thức dạng tổng quát (2-41) các giá trị

(

) tại thời

đoạn tính toán phụ thuộc vào phương án phân phối tổng lượng trữ ở mức bất
15


kỳ VSj,h cho các hồ chứa của hệ thống tại thời điểm đó. Nhiệm vụ của bài toán
2 là tìm một phương án phân bổ tối ưu tổng dung tích trữ cho VS j,h cho các hồ
chứa trên bậc thang tại thời đoạn đang xét j sao cho kết quả gia tăng của hàm
mục tiêu khi chuyển trạng thái từ nút

đến nút trạng thái

đạt giá trị

lớn nhất đạt giá trị lớn nhất.
Gọi G là giá trị hàm mục tiêu tối ưu phân bổ dung tích các hồ chứa trong bậc
thang, ta có:
(

(2- 49)



)]

(2- 54)

) là giá trị tối ưu đối với các phương trữ nước của is hồ chứa

đầu tiên tương ứng với phương án trữ thứ ih;
của is hồ đầu tiên của phương án trữ thứ

;

mục tiêu tương ứng với phương án trữ nước
phương án dung tích trữ của is hồ đầu tiên

là trạng thái dung tích trữ
(

) là giá trị tối ưu hàm
của is-1 hồ đầu tiên. Mỗi

xác định được duy nhất 1 trạng

thái dung tích trữ thỏa mãn điều kiện (2-52).
2.3.5. Thiết lập sơ đồ thuật toán và chương trình tính toán
Thuật toán tối ưu bài toán quy hoạch động được giải theo hai bước: bước tính
xuôi nhằm xác định các trạng thái tối ưu có điều kiện, bước tính ngược được
16



NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ
THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG THỦY ĐIỆN SÔNG
ĐÀ TRONG MÙA CẠN

Hiện trạng quy hoạch và xây dựng các công trình hồ chứa thủy lợithủy iện trên hệ thống sông Đ

Hiện nay trên lưu vực sông Đà đã đưa vào vận hành 3 công trình thủy điện lớn
trên dòng chính (Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu, trên sông nhánh Nậm Mu (phụ
lưu cấp I) có 2 công trình loại vừa: Bản Chát, Huội Quảng và khoảng 15 công
trình ở các phụ lưu khác nhưng dung tích hồ chứa và quy mô công suất không
lớn, ảnh hưởng không nhiều đến chế độ điều tiết chung của dòng chảy sông Đà.
3.2

Xây dựng mô hình toán v n hành tối ưu hệ thống b c thang thủy
iện sông Đà

Trên cơ sở các nghiên cứu của các cơ quan chức năng, Chính phủ đã ban hành
Quyết định số 1622/QĐ-TTg về việc ban hành “Quy trình vận hành liên hồ
chứa trên lưu vực sông Hồng”. Tại văn bản này quy định trong mùa cạn việc
cung cấp nước chống hạn và đảm bảo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp khác
cũng như duy trì dòng chảy môi trường được quy định theo mực nước hạ lưu
tại Sơn Tây thời kỳ 15/9 đến 15/5 năm sau là 1,18 m tương ứng lưu lượng 500
m³/s. Trong đó mực nước tại Hà Nội thời kỳ cấp nước đổ ải vụ đông xuân
(Thời kỳ tháng I+II hàng năm được xác định theo lịch thời vụ hàng năm) là
18


2,20 m tương ứng lưu lượng 1900 m³/s. Lưu lượng tối thiểu này được phân
chia mức tối thiểu hạ lưu hồ Hòa Bình và hồ Tuyên Quang cho từng thời kỳ
cụ thể. Mô hình toán tối ưu sẽ kết nối hệ thống giữa các hồ chứa, nhà máy

Tính theo tiêu chuẩn
Bmax

2

Theo hồ sơ TKKT

Kết quả tính toán
Sơn La

Hòa Bình

Tổng cộng

106 kWh

9.702

11.195

20.897

106 kWh

9.282

10.505

19.787




việc phủ đỉnh của biểu đồ phụ tải (Hình 3-10,3-13).

Hình 3-10: Đường quá trình mực Hình 3-13: Diễn biến công suất khả
nước hồ Sơn La năm 2002-2003 theo dụng của TTĐ Hòa Bình và Sơn La
các tiêu chuẩn Bmax và Emax
trong năm 1949-1950 tính theo hai
tiêu chuẩn Bmax và Emax
3.4

Xây dựng quy trình v n hành hệ thống b c thang hồ chứ S n L Hòa Bình

Kết quả tính toán điều tiết bậc thang hồ chứa thủy điện Sơn La- Hòa Bình cho
thấy quỹ đạo mực nước trong 104 năm tính toán rất tập trung, điều đó có
nghĩa nếu vẽ đường bao trên và dưới các quỹ đạo này sẽ cho ta giới hạn các
quỹ đạo tối ưu vận hành bậc thang hồ chứa. Đưa thêm các đường giới hạn
công suất xả thừa vào đường bao ta có được biểu đồ điều phối tối ưu để có thể

Hình 3-15: Biểu đồ điều phối hồ Thuỷ
Hình 3-16: Biểu đồ điều phối tối ưu
điện Sơn La
hồ Thuỷ điện Hòa Bình
Vùng I- Vùng làm việc với công suất bảo đảm; Vùng II- Vùng điều khiển tối ưu
Vùng III- Vùng xả nước thừa; Vùng IV- Vùng hạn chế công suất bảo đảm;
Đường 1- Đường hạn chế công suất; Đường 2- Đường vận hành tối ưu – giới
hạn trên; Đường 3- Đường vận hành tối ưu – giới hạn dưới; Đường 4- Đường
giới hạn xả thừa
21



22


KẾT LUẬN
Nh ng k t quả ạt ược củ lu n n
1) Luận án đã xây dựng được cơ sở khoa học, thuật toán và chương trình tính
toán tối ưu chế độ vận hành hệ thống bậc thang hồ chứa thủy điện. Xây dựng
mô hình thuật toán tối ưu bằng phương pháp quy hoạch động hai chiều theo
biến dung tích hồ chứa thực chất là bài toán tối ưu phân phối tài nguyên (kho
nước- tổng dung tích các hồ chứa trong bậc thang) từ đó xác định trạng thái
mực nước và quá trình biến đổi của chúng. Thuật toán dựa trên nguyên lý truy
hồi tối ưu Bellman nhưng theo hai chiều thời gian và không gian.
2) Trên cơ sở thuật toán tối ưu miền (DP-DP) đã xây dựng được phần mềm
tính toán cho sơ đồ bậc thang đơn và áp dụng cho hai bậc thủy điện Hòa Bình
và Sơn La bằng ngôn ngữ lập trình FORTRAN 77.
3) Hàm mục tiêu sử dụng trong mô hình tối ưu đã xét đến yếu tố lợi ích của chế
độ cân bằng hệ thống điện.
4) Hiệu quả kinh tế mang lại khi sử dụng mô hình tối ưu đề xuất so với thiết kế
khoảng 4-5%. Đồng thời kết quả phân tích cũng chỉ ra hiệu quả của việc lựa
chọn tiêu chuẩn có xét đến yếu tố tham gia cân bằng phụ tải của các công trình
trong hệ thống điện lực. Kiến nghị sử dụng tiêu chuẩn về hiệu ích điện năng lớn
nhất (B→max).
5) Từ kết quả tính toán tối ưu áp dụng cho bậc thang thủy điện Hòa Bình- Sơn
La xây dựng biểu đồ điều phối tối ưu. Phân chia biểu đồ điều phối mùa cạn theo
các đường định hướng tối ưu là đề xuất ban đầu làm cơ sở cho việc nghiên cứu
vận hành tối ưu các bậc thang thủy điện nói chung cũng như các hồ thủy điện
độc lập khác.
Hư ng ph t triển củ Lu n n
Trong mô hình, biên hạ lưu được sử dụng dưới dạng quy định ràng buộc về lưu