Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất phương pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa thượng lưu lưu vực sông Hồng trong mùa cạn

Mục đích của luận án nhằm xây dựng cơ sở khoa học đề xuất giải pháp vận hành hệ thống hồ chứa thủy điện trong mùa cạn nhằm tối ưu hóa phát điện và cấp nước hạ du theo hướng tối ưu hóa đa mục tiêu và ứng dụng thuật toán BORGMOEA cho lưu vực sông Hồng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất phương pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa thượng lưu lưu vực sông Hồng trong mùa cạnBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM NGUYỄN XUÂN LÂMNGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP VẬN HÀNH TỐIƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA THƯỢNG LƯU LƯU VỰC SÔNG HỒNG TRONG MÙA CẠN LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật tài nguyên nước MÃ SỐ: 62 58 02 12 HÀ NỘI, NĂM 2018Công trình được hoàn thành tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt NamNgười hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Quang TrungNgười hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Hoàng Minh TuyểnPhản biện 1:Phản biện 2:Phản biện 3:Luận án này sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Việnhọp tại: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Namvào lúc ……… giờ………...ngày…………tháng…………năm …….Có thể tìm hiểu luận án tại thư Viện:- Thư viện Quốc gia- Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của đề tài luận ánHệ thống sông Hồng là hệ thống sông lớn thứ hai ở Việt Nam sau hệthống sông Mê Công, có vị trí chiến lược quan trọng, có vùng đồngbằng sông Hồng (ĐBSH) và nguồn lợi lớn về thủy điện. Hệ thống hồchứa thủy điện lớn đã hoàn thiện và đóng vai trò điều tiết chính trênhệ thống. Tuy nhiên, trong những năm vừa qua, tình trạng cạn kiệtdòng chảy trên hệ thống đang diễn biến ngày một trầm trọng. Thựchành xả nước Đông Xuân với mức tăng gấp đôi từ 2,78 đến 5,77 tỷ m3từ 2007 đến 2015, trong khi đó, quy trình vận hành liên hồ chứa thủyđiện mới đơn thuần chỉ là các ràng buộc tĩnh cho vận hành và chưađược xây dựng với cách tiếp cận tối ưu vận hành hệ thống đa mục tiêu.Do vậy, cần thiết phải có các nghiên cứu về giải pháp vận hành tối ưuhệ thống hồ chứa thủy điện sông Hồng trong mùa cạn theo hướng tốiđa hóa cùng lúc nhiều mục tiêu và đưa ra được các hàm vận hành thờigian thực dựa trên chính sách vận hành đã được lựa chọn.2. Mục đích nghiên cứuXây dựng cơ sở khoa học đề xuất giải pháp vận hành hệ thống hồ chứathủy điện trong mùa cạn nhằm tối ưu hóa phát điện và cấp nước hạ dutheo hướng tối ưu hóa đa mục tiêu và ứng dụng thuật toán BORG-MOEA cho lưu vực sông Hồng.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứuĐối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án là hệ thống cáchồ chứa thủy điện lớn trên lưu vực sông Hồng thuộc địa phận ViệtNam, mà cụ thể ở đây là 6 hồ chứa: Bản Chát, Lai Châu, Sơn La, HòaBình, Thác Bà và Tuyên Quang.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu -1-a, Cách tiếp cận Cách tiếp cận hệ thống và tổng hợp; Cách tiếp cậntheo phân tích “Nhân – quả”; Cách tiếp cận kế thừa trên quan điểmlịch sửb, Phương pháp nghiên cứu: 1) Điều tra và khảo sát thực địa; 2)Phương pháp kế thừa; 3) Phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu; 4)Phương pháp mô phỏng toán học; 5) Phương pháp tham số hóa – môphỏng – tối ưu; 6) Phương pháp phân tích hệ thống.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận ánBài toán tối ưu vận hành hệ thống liên hồ chứa có đặc điểm là đa mụctiêu, khối tượng tính toán rất lớn. Nhằm tạo thuận lợi cho việc giải bàitoán, Luận án đã thiết lập được khung tính toán tối ưu nhằm kết nốicác mô hình hồ chứa vận hành trong mùa lũ, mùa cạn, mô hình hạ lưu,các hàm mục tiêu, và các ràng buộc. Khung tối ưu linh hoạt, có thểchọn lựa, cập nhật các thuật toán tối ưu phát triển mới nhất của thếgiới mà không tốn công thiết lập lại bài toán nhiều. Ở đây, đề tài đãlựa chọn thuật toán Borg-MOEA làm phần tính toán tối ưu [2], ngoàira, đề tài đã xây dựng được một hệ thống mô phỏng hồ chứa và hạ lưucho vùng nghiên cứu trên ngôn ngữ C/C++ và Matlab chạy trên nềnWindow, có hiệu suất và khả năng phân tích kết quả cao.Về ý nghĩa thực tiễn, tập hàm vận hành (350 phương án) đã được đềxuất với cải thiện về lợi ích điện từ 25 ÷ 28 %; cải thiện về trung bìnhmực nước (khẳng định tính khả thi khi mở rộng bài toán với yêu cầu vận hành phủđỉnh của hệ thống thủy điện.6. Những đóng góp mới của luận án.Thứ nhất, đề tài đã đề xuất được hàm vận hành hệ thống hồ thủy điệnchính lưu vực sông Hồng hỗ trợ ra quyết định trong vận hành hệ thốnghồ. Thứ hai, đề tài đã đề xuất và thiết lập được khung tính toán tối ưuvận hành, kết nối các mô hình và thuật toán Borg MOEA và quy trìnhtính toán của khung theo phương pháp tham số hóa – mô phỏng – tốiưu (PSO) đảm bảo tính tinh cậy tốt trong hội tụ tìm nghiệm. Ngoài ra,hệ thống mô hình hồ chứa và hạ lưu cũng như các công cụ tính toánvà phân tích với mã nguồn riêng đã được phát triển, tạo thuận lợi chophát triển nghiên cứu và ứng dụng. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TỐI ƯU VẬN HÀNH HỒ CHỨA1.1. Giới thiệu chungTheo nhận định của Ủy ban Đập Thế giới, nhiều hệ thống đập lớn trênthế giới đã hoạt động không đảm bảo được các lợi ích kinh tế - xã hộinhư mục tiêu thiết kế đề ra, vì thế, vận hành hồ chứa phải được tối ưutheo đa mục tiêu và phải hướng vận hành động, theo thời gian thực(WCD, 2000). Theo tính toán, tổng dung tích hữu ích của các hồ chứacủa nước ta vào khoảng 37 tỷ m3, trong đó, 61 hồ chứa thủy lợi, thủyđiện lớn trên 11 lưu vực sông, phải xây dựng và vận hành theo QTVHliên hồ chứa (Bộ TNMT, 2012). Đến hiện tại, đã hoàn thành việc xâydựng các QTVH này, tuy nhiên, việc thực thi gặp rất nhiều khó khăn,và QTVH cần phải “mềm” hơn để hài hòa được các xung đột lợi íchcũng như thích ứng với điều kiện khí hậu. Một giải pháp vận hành thờigian thực được xây dựng theo cách tiếp cận tối ưu đa mục tiêu sẽ là -3-chìa khóa cho thách thức trên. Tuy nhiên, mặc dù đã được đầu tưnghiên cứu từ những năm 50-60, nghiên cứu tối ưu vận hành hệ thốnghồ chứa đa mục tiêu vẫn chưa có được những phương pháp tổng quát.1.2. Các nghiên cứu ở nước ngoàiMô hình mô phỏng trả lời cho câu hỏi “What if”. Một số các công cụđiển hình như HECRESSIM (Feldman, 1981, Wurbs, 1996), Acres(Sigvaldson, 1976), SSARR ...