MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), năm 2014 thủy điện đạt sản lượng 3.894 tỷ kWh/năm, chiếm 16,35% tổng điện năng sản xuất trên toàn thế giới. Dự báo đến năm 2025 và năm 2040 điện năng sản xuất từ thủy điện sẽ đạt từ 4887 đến 4994 tỷ kWh/năm (16,54 - 18%) và 6.230 đến 6.890 TWh/năm (15,96 - 20,21%) [63]. Những nước phát triển nhiều thủy điện là Na Uy (100% điện năng được sản xuất từ thủy điện), tiếp theo là Icela (83%), Áo (67%)… Canada đang là nước có sản lượng thủy điện lớn nhất thế giới (gần 400 tỷ kWh/năm, đáp ứng hơn 70% tổng nhu cầu điện năng). Tổng tiềm năng kinh tế kỹ thuật của thủy điện Việt Nam được đánh giá khoảng 100 tỷ kWh/năm tương ứng với công suất khoảng 26.000MW. Theo Bộ Công Thương, tính đến cuối năm 2012 cả nước có 1.237 dự án thủy điện với tổng công suất là 25.968,9 MW đã được quy hoạch [42]. Để đáp ứng nhu cầu điện của đất nước, đến năm 2017, có 473 dự án được đưa vào khai thác vận hành, với tổng công suất là 21.229,3 MW, chiếm gần 82% tổng công suất tiềm năng kỹ thuật của thủy điện. Việt Nam hiện đang nghiên cứu mở rộng các nhà máy thủy điện có khả năng điều tiết nước như Thác Mơ, Đa Nhim, Ialy, Hòa Bình, Trị An, xây dựng các NMTĐ tích năng và rà soát phát triển các dự án thủy điện vừa và nhỏ. Theo quy hoạch điện VII hiệu chỉnh tháng 03 năm 2016 giai đoạn 2015 - 2030 mặc dù tổng công suất đặt của thủy điện sẽ tiếp tục gia tăng, song tỷ trọng công suất thủy điện của Việt Nam sẽ giảm từ 38% năm 2015 xuống 30,1% vào năm 2020, 21,1% năm 2025 và đạt 16,9% vào năm 2030 (tương tự với tỷ lệ trung bình của thủy điện trên thế giới) [31]. Kinh nghiệm và thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực phát triển và khai thác vận hành thủy điện trên thế giới cho thấy, ngoài những ưu điểm lớn như không tiêu thụ nhiên liệu, giá thành rẻ và linh hoạt trong vận hành…, thủy điện cũng đã bộc lộ một số nhược điểm cần khắc phục như ngập lụt hồ chứa, tác động tiêu cực đến môi trường [ 42, 43, 38, 66 ]. Vấn đề khai thác, vận hành hợp lý các nhà máy thủy điện hiện nay đang rất cấp thiết và đang được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm nghiên cứu nhằm mục tiêu phát triển bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng cường an ninh năng lượng. Đối với Việt Nam, trong điều kiện tỷ trọng phát triển nhiệt điện than ngày càng gia tăng, ngoài bài toán phát triển hợp lý các dự án thủy điện, vấn đề nghiên cứu xây dựng cơ sở phương pháp luận cũng như chương trình tính toán tối ưu chế độ vận hành các nhà máy thủy điện trong HTĐ Việt Nam, nhằm huy động hợp lý khả năng phát công suất phủ đỉnh của nhà máy thủy điện là vấn đề cần thiết và cấp bách hiện nay. Để giải quyết vấn đề đặt ra, cần nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực tiễn để xây dựng mô hình toán học cho phép mô phỏng HTĐ Việt Nam với đầy đủ đặc tính riêng của mỗi dạng nguồn điện (vị trí, quy mô, chi phí sản xuất điện năng theo chế độ huy động…) với đường dây truyền tải giữa nguồn phát và trung tâm phụ tải của HTĐ nhiều nút. Ngoài ra, cần xây dựng bộ chương trình tự động tính toán xác định chế độ vận hành hợp lý các nhà máy thủy điện trong HTĐ Việt Nam theo thời gian thực với hàm mục tiêu tổng chi phí sản xuất truyền tải và phân phối điện năng trong HTĐ là nhỏ nhất. Với những lý do trình bày trên đây có thể nhận thấy, việc lựa chon đề tài nghiên cứu: “Tối ưu hoá chế độ vận hành các nhà máy thủy điện trong hệ thống điện Việt Nam” có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.