Bài viết Kết hợp mô phỏng dòng chảy với mô hình tối ưu nâng cao hiệu quả phát điện các hồ chứa trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn trong mùa cạn trình bày tóm tắt kết quả nghiên cứu tích hợp mô hình mô phỏng dòng chảy với mô hình tối ưu phát điện trong mùa cạn cho các hồ chứa lớn trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn (VGTB) nhằm nâng cao sản lượng điện đồng thời vẫn thoả mãn yêu cầu cấp nước hạ du.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 KẾT HỢP MƠ PHỎNG DỊNG CHẢY VỚI MƠ HÌNH TỐI ƯU NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHÁT ĐIỆN CÁC HỒ CHỨA TRÊN LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN TRONG MÙA CẠN Tô Việt Thắng1, Ngô Lê Long2 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, email: tovietthang@gmail.com Trường Đại học Thủy lợi ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình phát triển làm tăng nhu cầu khai thác sử dụng nước, làm cho hoạt động quản lý, vận hành hệ thống hồ chứa mùa cạn lưu vực sông lớn Việt Nam ngày trở nên phức tạp Các nghiên cứu phương pháp luận vận hành hồ chứa phục vụ đa mục tiêu nhận nhiều quan tâm nhà quản lý nhà khoa học Bài báo trình bày tóm tắt kết nghiên cứu tích hợp mơ hình mơ dịng chảy với mơ hình tối ưu phát điện mùa cạn cho hồ chứa lớn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn (VGTB) nhằm nâng cao sản lượng điện đồng thời thoả mãn yêu cầu cấp nước hạ du Nghiên cứu sử dụng phương pháp Monte Carlo nhằm mơ hình hóa dịng chảy ngẫu nhiên thời đoạn trung bình 10 ngày dựa chuỗi số liệu thực đo đến hồ chứa A Vương, Sông Tranh 2, Sông Bung Đăk Mi Dòng chảy đến thực tế hồ sông Thu Bồn, Sông Cái, sông Bung sơng A vương phân tích tương quan thủy văn theo tháng phân tích quan hệ tháng kề nhằm đảm bảo tính đồng chế độ dòng chảy hệ thống sơng Bộ số liệu dịng chảy mơ ngẫu nhiên thu làm đầu vào cho mô hình tối ưu (phần mềm Crystal Ball) phát điện cho hồ chứa lưu vực nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mơ hình mơ dịng chảy kết nối với mơ hình tối ưu phát điện cho hồ chứa A Vương, Sông Tranh 2, DakMil Sông Bung lưu vực sơng VGTB sơ đồ Hình Hình Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu 3.1 Mô chuỗi dòng chảy ngẫu nhiên đến 04 hồ chứa Bằng cách phân tích số liệu khứ, nghiên cứu xác định dạng phân bố xác suất phù hợp cho bước thời đoạn 10 ngày cho chuỗi số liệu 35 năm từ năm 1977 đến 2011 cho hồ chứa Kết cho thấy với tháng mùa kiệt, hồ, phân bố phù hợp phân bố cực trị “Maximum Extreme” lại phù hợp với phân bố chuẩn “Normal” phân bố log-chuẩn “Log normal” Các hệ số tương quan thủy văn dòng chảy đến hồ khai báo mơ hình đóng vai trị giới hạn khoảng giá trị chuỗi mơ ngẫu nhiên phương pháp Monte Carlo mơ hình hóa dịng chảy ngẫu nhiên trung bình thời đoạn đến hồ 703 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Biến ngẫu nhiên xác định dòng chảy đến hồ theo thời đoạn 10 ngày Tồn số liệu thực đo dịng chảy đến hồ liệt kê thành thời đoạn Tiến hành phát thử nghiệm với trị số ngẫu nhiên dòng chảy trung bình cho thời đoạn theo dạng phân bố xác suất hệ số tương quan xác định thu chuỗi dòng chảy ngẫu nhiên thời đoạn 10 ngày tới hồ chứa (Bảng 1) Kết sử dụng kết nối với mơ hình tối ưu phát điện hồ chứa lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn 3.2 Thiết lập toán tối ưu vận hành hồ chứa Hình Tương quan dịng chảy đến hồ Bảng Minh hoạ kết tính tốn chuỗi dịng chảy ngẫu nhiên (10 ngày) đến hồ Tham Giá Giá số Trung trị trị lớn bình nhỏ Qtb Qmax Thời (m /s) Qmin (m3/s) (m3/s) đoạn Hồ A Vương 10T1 32.91 10.36 135.6 20T1 33.19 8.84 121.6 30T1 33.18 9.57 127.8 10T2 21.55 7.34 68.46 20T2 21.59 7.17 62.60 30T2 21.53 6.61 83.90 10T3 16.21 5.99 44.00 20T3 16.16 5.86 45.21 30T3 16.18 6.73 49.99 10T4 14.62 5.13 48.70 20T4 14.74 5.41 83.34 30T4 14.69 5.17 56.07 Hồ Sông Bung 10T1 56.96 38.37 103.9 20T1 56.86 38.39 105.3 30T1 56.72 38.45 103.6 10T2 44.05 28.78 86.21 20T2 43.85 31.09 83.46 30T2 43.86 30.81 86.21 10T3 39.16 32.75 122.8 20T3 39.05 32.73 114.5 30T3 39.04 32.59 89.25 10T4 38.67 32.91 239.4 20T4 38.73 32.86 191.3 30T4 38.68 32.89 170.7 Giá Giá Trung trị trị lớn bình nhỏ Qtb Qmax (m /s) Qmin (m3/s) (m3/s) Đăk Mi 62.04 10.52 214.7 61.95 12.30 309.0 61.82 14.19 242.5 41.13 21.82 273.9 40.69 21.71 281.1 40.80 21.70 186.0 35.66 18.46 87.96 35.79 18.38 84.57 35.61 18.20 88.46 35.65 0.65 83.25 35.53 0.14 114.6 35.57 0.56 82.37 Sông Tranh 275.6 2.35 1347 273.5 0.51 1350 275.1 1.57 1324 400.8 0.87 2583 402.9 9.99 3003 395.6 14.99 2276 242.9 4.57 996.6 240.0 5.83 1021 240.3 4.94 1096 100.5 30.82 459.0 100.5 27.08 432.7 100.1 26.26 541.9 Hàm mục tiêu n 25 F Max 9,81*i , j *Qi , j,t * Hi , j,t * t n i 1 j 1 t 1 đó: F : Hàm mục tiêu cần tối đa hóa lượng điện sản xuất từ 04 nhà máy thủy điện; Qi,j,t : Lưu lượng trung bình nhà máy i thời đoạn t; Hi,j,t : Cột nước phát điện nhà máy i, năm thứ j, thời điểm t; i,j : Hiệu suất tổng turbine máy phát nhà máy i năm thứ j; ∆t : Bước thời gian tính tốn =10 ngày; mùa kiệt gồm 25 thời đoạn (từ 16/12 năm trước đến 31/8 năm sau); n : số năm tiến hành mô (10.000 năm); i : số nhà máy thủy điện tính tốn; Ei,t : điện nhà máy i thời đoạn “t” (kWh) Các ràng buộc toán: Ràng buộc hồ chứa nhà máy thủy điện: Ràng buộc cân nước nút hồ chứa; Ràng buộc cân nước nút dòng chảy; Ràng buộc lượng trữ nhỏ lớn hồ chứa; Ràng buộc lưu lượng phát điện thực tế; Ràng buộc công suất phát điện; Ràng buộc quan hệ địa hình lòng hồ; Ràng buộc quan hệ lưu lượng ~ mực nước hạ lưu; Ràng buộc nhu cầu cấp nước hạ du: Đảm bảo lưu lượng (mực nước điểm kiểm soát QÁi Nghĩa 70m3/s (HÁi Nghĩa 2.67m) QGiao Thủy 48 m3/s (HGiao Thủy 1.02m) 704 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Biến điều khiển lưu lượng qua turbin nhà máy thủy điện hồ 3.3 Áp dụng mơ hình tìm kiếm tối ưu có tích hợp mơ dịng chảy đến tính tốn cho kịch vận hành hồ chứa Nghiên cứu sử dụng modun tối ưu OptQuest Crystal Ball để xây dựng mơ hình tối ưu có kết nối với chuỗi dịng chảy ngẫu nhiên đến hồ chứa Mơ hình tính tốn thử nghiệm với Kịch bản: Tỉ lệ xả hồ chứa lấy tỉ lệ diện tích lưu vực cá hồ hệ thống Kết tính tốn thể Hình 3, 4, Hình Phân bố sản lượng điện theo mức đảm bảo khác Từ kết tối ưu hóa điện trong cho hồ ta thấy: Phân bố sản lượng điện tính tốn nằm khoảng 1320-1720 (106kWh) nói sản lượng điện chủ yếu nằm khoảng từ 1440-1600 (106kWh) Sản lượng điện tính tốn theo mơ hình lớn so với thực tế, 1,91% 7,9% so với thực tế năm 2015 2016 KẾT LUẬN Hình Quỹ đạo vận hành tối ưu theo mực nước hồ Với quy trình vận hành xả qua nhà máy này, tổng sản lượng điện mùa kiệt trung bình nhiều năm lớn hồ đạt mức 1511,08 (106kWh), lớn so với sản lượng điện thực tế năm 2015 1482,7 (106kWh) năm 2016 1399,9 (106kWh) Sản lượng điện tính tốn theo mơ hình lớn 28,38 106kWh (1,91%) 111,18 106kWh (7,9%) so với sản lượng điện sản suất thực tế 04 hồ năm 2015 2016 Bài báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng mơ hình tối ưu phát điện - có tích hợp với mơ hình mơ dịng chảy đến hồ chứa phục vụ công tác phân bổ nguồn nước hợp lý nguồn nước lưu vực sông VGTB mùa cạn Kết tính tốn thử nghiệm cho thấy mơ hình áp dụng cho tính tốn vận hành liên hồ chứa thực tế nhằm nâng cao hiệu phát điện đảm bảo yêu cầu cấp nước hạ du TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Thanh Tùng, Hà Văn Khối, Nguyễn Thanh Hải (2013) Ứng dụng Crystal Ball xác định chế độ vận hành tối ưu phát điện cho hồ chứa Thác Bà, Tuyên Quang bậc thang hồ chứa Sơn La, Hịa Bình có tính đến u cầu cấp nước hạ du Tạp chí Khoa học Thủy lợi kỹ thuật Mơi trường (số 42-2013) [2] Barbara Gentry (2008) Crytal Ball User Manual Oracle Hình Quỹ đạo tìm kiếm tối ưu tổng sản lượng điện mùa kiệt 705 ... ưu phát điện hồ chứa lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn 3.2 Thiết lập tốn tối ưu vận hành hồ chứa Hình Tương quan dòng chảy đến hồ Bảng Minh hoạ kết tính tốn chuỗi dịng chảy ngẫu nhiên (10 ngày) đến hồ. .. 106kWh (7,9%) so với sản lượng điện sản suất thực tế 04 hồ năm 2015 2016 Bài báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng mơ hình tối ưu phát điện - có tích hợp với mơ hình mơ dịng chảy đến hồ chứa phục vụ... phân bổ nguồn nước hợp lý nguồn nước lưu vực sông VGTB mùa cạn Kết tính tốn thử nghiệm cho thấy mơ hình áp dụng cho tính tốn vận hành liên hồ chứa thực tế nhằm nâng cao hiệu phát điện đảm bảo yêu