TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

Luận án được Ban lãnh đạo trường Đại học Xây dựng, khoa đào tạo Sau đại học, khoa Xây dựng Công trình thủy và bộ môn Xây dựng Thủy lợi Thủy điện. Đặc biệt là tập thể giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Hữu Hải,TS. NCVCC Ngô Tuấn Kiệt và các Thầy giáo, Cô giáo khoa Công trình thủy, bộ môn Thủy lợi Thủy điện…, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận án.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Ngơ Văn Dũng TỐI ƯU HĨA CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Ngơ Văn Dũng TỐI ƯU HĨA CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Chun ngành: Xây dựng Cơng trình thủy Mã số: 62 58 02 02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Vũ Hữu Hải TS.NCVCC Ngô Tuấn Kiệt Hà Nội - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết Luận án trung thực chưa có cơng bố cơng trình Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2018 TM Tập thể hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGS TS VŨ HỮU HẢI NGÔ VĂN DŨNG ii LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ với đề tài: “Tối ưu hóa vận hành nhà máy thủy điện Hệ thống điện Việt Nam” hoàn thành thời gian từ tháng năm 2012 đến tháng năm 2018 trường Đại học Xây dựng & Viện Khoa học lượng, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Xây dựng, khoa đào tạo Sau đại học, khoa Xây dựng Cơng trình thủy môn Xây dựng Thủy lợi Thủy điện Đặc biệt tập thể giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Hữu Hải, TS NCVCC Ngô Tuấn Kiệt Thầy giáo, Cơ giáo khoa Cơng trình thủy, mơn Thủy lợi Thủy điện…, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt trình thực Luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Khoa học lượng, cán Viện tạo điều kiện trao đổi giúp đỡ tài liệu, học thuật trình thực Luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, đồng nghiệp khoa Xây dựng Thủy lợi Thủy điện, tạo điều kiện thời gian, giúp đỡ, động viên để tơi hồn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình người thân khuyến khích, động viên chỗ dựa tinh thần cho tác giả trình nghiên cứu hoàn thành Luận án Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2018 Tác giả luận án Ngô Văn Dũng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp khoa học thực tiễn Luận án Kết cấu Luận án Chương TỔNG QUAN VỀ VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 1.1 Vai trò nhà máy thủy điện sản xuất điện 1.1.1 Vai trò thủy điện sản xuất điện giới 1.1.2 Vai trò thủy điện sản xuất điện Việt Nam .7 1.2 Hiện trạng vận hành nhà máy thủy điện lợi dụng tổng hợp nguồn nước 10 1.2.1 Khái niệm chung .10 1.2.2 Hiện trạng vận hành nhà máy thủy điện Việt Nam .11 1.2.3 Thành tựu nghiên cứu tối ưu vận hành nhà máy thủy điện .13 1.3 Tổng quan kết nghiên cứu tối ưu chế độ vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện 14 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu tối ưu vận hành hệ thống điện nhà máy thuỷ điện hệ thống điện 14 1.3.2 Tổng quan chung mô hình tối ưu .15 1.3.3 Kết nghiên cứu ứng dụng mơ hình tối ưu giới 16 iv 1.3.4 Các kết nghiên cứu ứng dụng Việt Nam .19 1.3.5 Một số nhận xét thành tựu nghiên cứu lĩnh vực tối ưu vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện .21 1.4 Luận nội dung nghiên cứu luận án 22 1.4.1 Đặc điểm nguồn điện có ảnh hưởng đến tối ưu vận hành HTĐ.22 1.4.2 Ảnh hưởng khả truyền tải vùng đến tối ưu phát triển vận hành hệ thống điện 25 1.5 Kết luận chương 26 Chương NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 27 2.1 Đặt vấn đề 27 2.2 Phương pháp xây dựng mơ hình tốn mơ hệ thống điện Việt Nam 28 2.3 Bài toán tối ưu vận hành nhà máy thủy điện HTĐ Việt Nam 31 2.3.1 Hàm mục tiêu 33 2.3.2 Các ràng buộc toán .35 2.4 Phương pháp giải toán tối ưu vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam 40 2.4.1 Lựa chọn phương pháp giải 40 2.4.2 Phủ đồ thị phụ tải nút HTĐ thủy điện .42 2.4.3 Trình tự giải tốn xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện 48 2.5 Phân tích kết 56 2.6 Kết luận chương 56 Chương CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 58 3.1 Mục tiêu yêu cầu xây dựng chương trình tính tốn chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam 58 3.2 Chương trình tính tốn chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện 58 v 3.2.1 Xây dựng sơ đồ trình tự giải mơ tả chương trình 58 3.2.2 Xây dựng khối tính tốn chương trình 61 3.3 Giao diện tính tốn chương trình 66 3.4 Kiểm định chương trình tính tốn 68 3.4.1 Mơ hình hóa HTĐ Việt Nam theo vùng miền (3 nút) .68 3.4.2 Kết tính tốn 69 3.4.3 So sánh kết tính tốn 74 3.5 Kết luận chương 76 Chương TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 78 4.1 Tính tốn chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam 78 4.1.1 Lựa chọn số nút tính tốn nghiên cứu tối ưu vận hành hệ thống điện78 4.1.2 Kết tính tốn tối ưu vận hành HTĐ theo mơ hình nút 82 4.1.3 Kết tính tốn vận hành hệ thống điện theo mơ hình nút .88 4.2 Tính tốn chế độ vận hành nhà máy thủy điện khu vực miền Trung - Tây Nguyên 93 4.2.1 Nghiên cứu vận hành tối ưu HTĐ miền Trung - Tây Nguyên 93 4.2.2 Xây dựng sở liệu đầu vào .95 4.2.3 Kết tính tốn vận hành tối ưu HTĐ khu vực miền Trung - Tây nguyên 95 4.3 Nhận xét đánh giá chương trình tính tốn tối ưu chế độ vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện 103 4.3.1 Ưu nhược điểm chương trình 103 4.3.2 Một số vấn đề cần nghiên cứu phát triển 104 4.4 Kết luận chương 104 KẾT LUẬN CHUNG 105 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI A DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO B vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Cơ cấu phát triển điện giới IEA [1] (Tỷ kWh/năm) .7 Bảng 1.2: Kế hoạch xây dựng TĐ TĐ tích theo QHĐ (MW); [31] Bảng 3.1a: Điện trạm phát điện HTĐ tháng (2017-2030) 72 Bảng 3.1b: Điện trạm phát điện HTĐ tháng (2017-2030) 73 Bảng 3.1c: Điện trạm phát điện HTĐ tháng (2017-2030) 73 Bảng 3.1d: Điện trạm phát điện HTĐ tháng 11 (2017-2030) 73 Bảng 3.2: Điện trung bình năm nhà máy thủy điện theo QHĐ7 .74 Bảng 3.3: So sánh kết tính tốn LA với QĐ số 4711-BCT & QHĐ7 75 Bảng 4.1: Mơ tả nút theo mơ hình quản lý tổng công ty Điện lực .82 Bảng 4.2: Tổng hợp kết phủ biểu đồ phụ tải HTĐ Việt Nam (MW) - KQ01 84 Bảng 4.3a: Công suất phát NM thủy điện vùng 01- trích dẫn 11/51 nhà máy 84 Bảng 4.3b: Cơng suất phát NM thủy điện vùng 02- trích dẫn 11/42 nhà máy 85 Bảng 4.3c: Công suất phát NM thủy điện vùng 03- trích dẫn 09/15 nhà máy 86 Bảng 4.4: Tổng chi phí tính tốn phát thải CO2 87 Bảng 4.5: Cung cầu điện ngày nguồn (MWh) .87 Bảng 4.6: Mô tả nút theo mơ hình lưu vực sơng Việt Nam (8 nút) 89 Bảng 4.7: Tổng hợp kết phủ biểu đồ phụ tải HTĐ Việt Nam nút - ( MW ) 90 Bảng 4.8: Kết tổng hợp tỉ lệ % nguồn điện tham gia khu vực miền Trung - Tây Nguyên từ 2017 đến 2030 97 Bảng 4.9: Bảng tổng hợp điện năng, chi phí sản xuất, vận hành, phát thải CO2 HTĐ khu vực miền Trung - Tây Nguyên 97 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ trữ kỹ thuật dòng sơng Việt Nam .8 Hình 1.2: Cơ cấu nguồn điện sản lượng điện Việt Nam 2015 &2016 Hình 1.3: Tổng hợp nguồn thủy điện bổ sung vào HTĐ Việt Nam 2016 -2030 10 Hình 2.1: Đồ thị phụ tải ngày đêm điển hình 29 Hình 2.2: Đồ thị phụ tải ngày đêm đỉển hình triển khai 29 Hình 2.3: Phủ đỉnh biểu đồ phụ tải phương pháp truyền thống .45 Hình 2.4 : Sơ đồ logic phủ đồ thị phụ tải tích phân thủy điện 48 Hình 2.5: Kết phủ biểu đồ phụ tải HTĐ Việt Nam 1-2017, TSTĐ 50%, PT thấp 55 Hình 2.6: Kết biểu đồ cấu nguồn tham gia HTĐ 1-2017, TSTĐ 50%, PT thấp 56 Hình 3.1: Các bước giải toán vận hành tối ưu 59 Hình 3.2: Cấu trúc menu hệ thống chương trình .67 Hình 3.3a: Giao diện 67 Hình 3.3b: Giao diện sở liệu chương trình phần mềm .68 Hình 3.4: Mơ hình hóa HTĐ Việt Nam theo ba nút 69 Hình 3.5a: Phủ đỉnh biểu đồ phụ tải miền Bắc thủy điện trung bình nhỏ 70 Hình 3.5b: Phủ đỉnh biểu đồ phụ tải miền Trung thủy điện trung bình nhỏ .70 Hình 3.5c: Phủ đỉnh biểu đồ phụ tải miền Nam thủy điện trung bình nhỏ 70 Hình 3.6a : Kết phủ biểu đồ phụ tải miền Bắc 1-2017 .71 Hình 3.6b: Kết phủ biểu đồ phụ tải miền Trung 1-2017 71 Hình 3.6c: Kết phủ biểu đồ phụ tải miền Nam 1-2017 71 Hình 3.7: Kết phủ biểu đồ phụ tải HTĐ Việt Nam 1-2017 72 Hình 3.8: Kết biểu đồ cấu nguồn tham gia HTĐ 72 Hình 4.1 : Mơ tả nút theo mơ hình quản lý Tổng Công ty Điện lực .80 Hình 4.2 : Phân vùng nút phụ tải theo lưu vực sông Việt Nam 81 Hình 4.3: Cơ sở liệu chương trình .82 Hình 4.4: Kết chi tiết thủy điện Hòa Bình tham gia hệ thống - PA vùng .92 Hình 4.5a: Nhu cầu phụ tải 2010 - 2017 miền Trung - Tây Nguyên 93 Hình 4.5b: Nhu cầu phụ tải 2015-2030 khu vực miền Trung - Tây Nguyên 94 Hình 4.6: Phân vùng phụ tải khu vực miền Trung - Tây Nguyên - 03 nút 94 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ASEAN Association of Southeast Asian Nations - Hiệp hội Quốc gia Đông Nam Á ĐBSH Đồng sông Hồng ĐBSMK Đồng sông Mê kông BTTƯ Bài toán tối ưu DO Diesel Oil - Dầu Diesel EFOM-ENV Energy Flow and Optimization Model - Environment EU European Union - Liên minh Châu Âu ETB Energy Toolbox EVN Viet Nam Electricity - Tập đoàn điện lực Việt Nam FO Fuel Oil - Dầu nhiên liệu GDP Gross Domestic Product - Tổng sản phẩm quốc nội GT Gas Turbine Greater Mekong Subregion - Hiệp hội nước tiểu vùng sông GMS HTĐ Mekong Hệ thống điệnvùng sông Mê kông Các nước tiểu HTNL Hệ thống lượng IE Institute of Energy - Viện lượng IRR Internal Rate of Return - Suất thu lợi nội KH&CN Khoa học cơng nghệ KNK Khí nhà kính KTQD Kinh tế quốc dân KTXH Kinh tế xã hội LEAP Long - ramhge Energy Alternatives Planning system MAED Model for Analysis of the Energy Demand MARKAL Market Allocation MESSAGE Model for Energy Supply Strategy Alternatives and their General Environmental Impacts 94 Hình 4.5b: Nhu cầu phụ tải 2015-2030 khu vực miền Trung - Tây Nguyên Để đáp ứng nhu cầu phụ tải tryền tải khu vực, luận án nghiên cứu kịch vận hành HTĐ khu vực MT & TN với nút trình bày hình 4.6 sau: Nút 1: Vùng phụ tải bao gồm tỉnh Bắc Trung Bộ Nút 2: Vùng phụ tải Nam Trung Bộ Nút 3: Vùng phụ tải miền Trung - Tây Nguyên Hình 4.6: Phân vùng phụ tải khu vực miền Trung - Tây Nguyên - 03 nút 95 4.2.2 Xây dựng sở liệu đầu vào Cơ sơ liệu cho phương án mơ hình hóa HTĐ, nội dung thực bao gồm: - Chọn kịch sở mơ hình hóa HTĐ khu vực miền Trung Tây Nguyên đặc trưng số nút - Trên sở kịch chọn thời điểm tính tốn, tiến hành cập nhật vào sở liệu gốc bao gồm: + Cập nhật toàn nguồn phát điện HTĐ bao gồm năm vận hành, loại hình trạm phát điện, địa điểm, khoảng cách đến trạm biến áp, chi phí sản xuất điện trạm, + Cập nhật CSDL phụ tải dự báo phụ tải tỉnh, thành theo thời gian (1 giờ) đặc trưng biểu đồ phụ tải ngày mùa hè ngày mùa đông mẫu biểu đồ phụ tải năm (12 tháng) HTĐ với mức độ Cập nhật liệu công suất cực đại năm Pmax dự báo cho tỉnh thành với mức phụ tải cao, trung bình, thấp thu thập quy hoạch điện thu thập từ điều độ HTĐ Xây dựng thành nhóm phụ tải theo kịch mơ hình hóa HTĐ chọn nút HTĐ, khoảng cách truyền tải nút + Cập nhật CSDL truyền tải, đường dây truyền tải 220kV, 500kV tỉnh thành, vùng + Cập nhật giá nhiên liệu, giá điện, giá truyền tải, - Các nguồn phát nhà máy thủy điện lựa chọn theo tần suất nước tính tốn: p=50%; 75% 90% - Lựa chọn năm tính tính tốn từ phần mềm xác lập chương 4.2.3 Kết tính toán vận hành tối ưu HTĐ khu vực miền Trung - Tây ngun Kết tính tốn a Tổng chi phí tính tốn: 944 804.34 USD b Tổng phát thải/ giới hạn CO2 cho phép: 268 785.51 ( Tấn ) < 12 Triệu c Kết tính tốn biểu diễn đồ thị bảng chi tiết trình bày phụ lục chương Kết tổng hợp trình bày (bảng 4.8) (bảng 4.9) Nhận xét đánh giá kết tính tốn vận hành tối ưu nhà máy thủy 96 điện khu vực miền Trung - Tây Nguyên giai đoạn 2015 đến 2030 Từ kết nghiên cứu tối ưu vận hành nhà máy thủy điện khu vực miền Trung - Tây Nguyên cho phép đưa số nhận xét sau - Khu vực miền Trung - Tây Nguyên năm 2030, nhu cầu phụ tải đáp ứng, tiếp nhận điện từ vùng khác Các nhà máy thủy điện & nhiệt điện than khu vực cung cấp đủ cho nhu cầu sản xuất & sinh hoạt tồn vùng - Kết nghiên cứu tính toán tối ưu vận hành nhà máy thủy điện khu vực miền Trung - Tây Ngun theo mơ hình HTĐ vùng với nút phụ tải cho phép xây dựng phương án vận hành nhà máy thủy điện, thể công suất nhà máy cung cấp cho vùng theo mùa, theo chế độ ngày điển hình (24/24h) công suất truyền tải vùng hệ thống - Tỉ lệ thủy điện tham gia đáp ứng phụ tải vùng giảm dần từ 65% năm 2017 xuống 21% năm 2030 & tỉ lệ nhiệt điện than tăng dần tương ứng từ 34% lên 79 % - Kết tính tốn thu cấu nguồn phục vụ cho vùng, khả cung cấp điện từ nguồn cho HTĐ khu vực miền Trung Tây Ngun Kết tính tốn tối ưu tham khảo áp dụng cho cơng tác xây dựng kế hoạch vận hành trung tâm điều độ A3, Sở điện lực, Tổng công ty Điện lực miền Trung -97- Bảng 4.8: Kết tổng hợp tỉ lệ % nguồn điện tham gia khu vực miền Trung - Tây Nguyên từ 2017 đến 2030 Phương án: Phụ tải thấp, tháng 11 tần suất thủy điện 50% Bảng 4.9: Bảng tổng hợp điện năng, chi phí sản xuất, vận hành, phát thải CO2 HTĐ khu vực miền Trung - Tây Nguyên 103 4.3 Nhận xét đánh giá chương trình tính tốn tối ưu chế độ vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện 4.3.1 Ưu nhược điểm chương trình Ưu điểm: Tác giả xây dựng chương trình tính tốn xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện đường dây truyền tải nút HTĐ theo mơ hình thiết lập với ràng buộc khả phát cơng suất, lượng dựa đặc tính dạng nguồn phát nhiệt điện, thủy điện, lượng tái tạo v.v… ràng buộc khả truyền tải nút phụ tải trọng hệ thống điện Chương trình cho phép tính tốn phủ đồ thị phụ tải tối ưu theo hàm mục tiêu tổng chi phí cung cấp điện HTĐ nhỏ Kết tính tốn thu chế độ vận hành hợp lý nguồn điện quy mô công suất điện huy động theo thời gian thực chu kỳ xem xét, công suất truyền tải nút tổn thất truyền tải HTĐ Ngồi ra, phần mềm cho phép tính tốn tổng phát thải khí CO2 HTĐ phương án tính tốn Chương trình thiết lập với giao diện thân thiện thuận tiện cho người nghiên cứu việc lựa chọn số nút tính tốn, cập nhật liệu đầu vào trích xuất kết thu dạng đồ thị bảng biểu Luận án xây dựng sở liệu áp dụng chương trình tính tốn tối ưu vận hành HTĐ để xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện với mơ hình 3, nút phụ tải Kết tính tốn thu có sở lý thuyết thực tiễn tin cậy Nhược điểm: Mặc dù phương pháp mơ hình hố HTĐ xây dựng chung cho dạng nguồn điện, song chương trình tính tốn thiết lập phục vụ mục tiêu nghiên cứu toán tối ưu vận hành trạm thủy điện, nên cần tiếp tục hoàn thiện cho dạng nguồn khác có xu hướng phát triển mạnh hệ thống điện nguồn điện từ lượng tái tạo thủy điện tích Chương trình xét đến lưới điện liên kết vùng, chưa cho phép tính tốn cơng suất điện truyền tải nội vùng; Chưa xét đến khả liên kết lưới điện khu vực Asean xuất nhập điện tương lai 104 4.3.2 Một số vấn đề cần nghiên cứu phát triển Hiện theo QH7 Hệ thống điện Việt Nam có tỉ lệ nguồn thủy điện tham gia ngày giảm dần tăng dần nguồn khác, đặc biệt nguồn điện từ lượng tái tạo xuất nhập điện nước khu vực Có nhiều vấn đề cần nghiên cứu hoàn thiện thêm lý thuyết thực tiễn theo định hướng sau đây: Nghiên cứu xây dựng chương trình tổ hợp nhiều cấp theo khu vực, vùng, miền toàn HTĐ theo chiều từ lên áp dụng thuật toán phủ đồ thị phủ tải vùng nguồn thủy điện nhỏ đề xuất Thiết lập chương trình chun dụng cho nguồn điện có đặc thù riêng thủy điện tích điện gió, điện mặt trời v.v… Nghiên cứu đưa hệ thống lưới điện 110 kV vào mơ hình để chuẩn xác hố kết tính tốn 4.4 Kết luận chương Chương luận án sử dụng chương trình tính tốn xây dựng kiểm định chương để nghiên cứu tính tốn tối ưu vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện HTĐ Việt Nam, với kịch mơ hình hóa theo đơn vị quản lý (5 nút) theo lưu vực sông (8 nút) Đã ứng dụng tính tốn vận hành nhà máy thủy điện cho hệ thống điện khu vực miền Trung - Tây Nguyên v.v Từ kết toán tối ưu theo nút & theo nút cho thấy cơng tính ưu việt phần mềm tính tốn Các kết đưa sát với thực tiễn có độ tin cậy cần thiết với sai số cho phép Kết nghiên cứu sở tin cậy cho sở, ban ngành lập kế hoạch vận hành nguồn lưới điện khu vực vùng miền HTĐ tồn quốc Mơ hình nút cho kết phù hợp với thời điểm (tỷ trọng thủy điện lớn) sử dụng để nghiên cứu hoạt động đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành khai thác hợp lý nhà máy thủy điện HTĐ Việc chọn mô vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống với mơ hình nút có sở lý thuyết phù hợp với thực tế Việt Nam 105 KẾT LUẬN CHUNG Kết đạt luận án: Luận án nghiên cứu sở lý thuyết thực tiễn đặc tính nguồn điện đường dây truyền tải, xác định yếu tố ảnh hưởng đến vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam Tác giả đề xuất xây dựng mơ hình tốn mơ hệ thống điện Việt Nam với đặc tính riêng nguồn điện (nhiệt điện, thủy điện…) đường dây truyền tải theo thực trạng quy hoạch phát triển HTĐ làm sở cho việc thiết lập chương trình tính tốn xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện HTĐ Việt Nam; Trên sở kết nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tiễn ảnh hưởng đặc tính nguồn phát đường dây truyền tải đến tối ưu vận hành hệ thống điện, xây dựng mơ hình chương trình tối ưu chế độ vận hành nhà máy thủy điện HTĐ Việt Nam giai đoạn 2015-2030 Một số đóng góp luận án sau: Đóng góp Luận án xây dựng mơ hình tốn mơ hệ thống điện Việt Nam để tính tốn xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt nam Mơ hình có nhiều ưu điểm mơ hình nhập mơ hình áp dụng Việt Nam trước đây, là: (i) Mơ hình khơng bị hạn chế số lượng nút loại nguồn phát; cấp điện áp truyền tải nguồn phát trung tâm phụ tải; (ii) Mơ hình mơ đầy đủ sát với thực tế đặc tính chi phí sản xuất điện trạm phát hệ thống điện Việt Nam; (iii) Mơ hình tự động thiết lập sơ đồ tính tốn chi phí truyền tải tương đương vùng hệ thống điện Đóng góp Luận án hồn thiện thuật tốn, trình tự giải tốn theo mơ hình tối ưu hoá chế độ vận hành nhà máy thủy điện HTĐ Việt Nam phương pháp quy hoạch tuyến tính Chương trình tính tốn lập theo hàm mục tiêu “tối thiểu 106 hố chi phí cung cấp điện HTĐ với ràng buộc khả phát cơng suất lượng, chi phí sản xuất truyền tải nguồn phát, ràng buộc khả truyền tải nút phụ tải hệ thống điện Chương trình cho chế độ vận hành hợp lý kết nguồn phát nói chung nhà máy thủy điện nói riêng Đặc biệt chương trình cho xác định tổng phát thải khí CO2 HTĐ cho phương án tính tốn Đóng góp Luận án xây dựng sở liệu đầy đủ vị trí, quy mơ công suất, chế độ suất vận hành phát điện, chống lũ, cấp nước nhà máy thủy điện HTĐ Việt Nam; Tính tốn vận hành tối ưu nhà áy thủy điện hệ thống điện Việt nam với phương án 3, 5,8 nút khu vực miền Trung – Tây Nguyên cho kết vận hành tin cậy phù hợp với thực tế Nghiên cứu mơ hình tăng số nút mơ hình cho kết vận hành xác Đây sở để áp dụng mơ hình cho tốn tương lại hệ thống điện Việt Nam Một số tồn cần giải tiếp theo: Vấn đề nội dung nghiên cứu luận án phức tạp ln có nhiều biến động thực tế, nên kết thu tồn hạn chế, cần được nghiên cứu hồn thiện là: Về nguồn phát mơ hình chưa đưa đầy đủ nguồn điện có đặc thù riêng thủy điện tích năng, điện từ lương tái tạo Khi nghiên cứu tốn cấp vĩ mơ tồn HTĐ đường dây tải điện nội vùng chưa đưa vào tính tốn mơ hình Việc đưa hệ thống lưới điện truyền tải 110 kV nội vùng vào mơ hình cho kết tính tốn chuẩn xác Hiện tỷ trọng thủy điện HTĐ Việt Nam giảm dần đến năm 2030 nguồn thủy điện chiểm tỷ khoảng 20%, nên cần nghiên cứu hồn thiện chương trình theo hướng gia tăng vai trò phủ đỉnh nhà máy thủy điện HTĐ tối ưu phát triển giải pháp tích trữ, đặc biệt thủy điện tích A DANH MỤC CÁC BÀI BÁO TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI Luong Ngoc Giap*1,3, Vu Huu Hai*1, Ngo Van Dung*2 Nguyen Binh Khanh*3, Tran The Vinh*3, Le Tat Tu*3, “Building software for optimal calculation of electricity system and results of optimal calculation and operation of Vietnam's electricity system”, IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN), ISSN (e): 2250-3021, ISSN (p): 2278-8719, Vol 8, Issue Vresion (June 2018), ||V (II) || PP 01-07 Luong Ngoc Giap, Vu Huu Hai, Ngo Van Dung, Nguyen Binh Khanh, Tran The Vinh, Le Tat Tu, “Models and methods of calculating the optimal development and optimal operation of Vietnam's power system”, IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN), ISSN (e): 2250-3021, ISSN (p): 2278-8719, Vol 08, Issue (June 2018), ||V (II) || PP 01-07 Ngô Văn Dũng, Lê Tất Tú, Vũ Hữu Hải (2017), "Nghiên cứu vai trò nhiệt điện than hệ thống điện Việt Nam", Tạp chí lượng nhiệt, số: 1379/2017 * 25-29, ISSN 0868 -3336 Ngô Văn Dũng, Ngô Tuấn Kiệt, Vũ Hữu Hải (2017), "Bài tốn tối ưu cơng tác vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện miền Nam Việt Nam, có xét đến tổn thất đường dây truyền tải", Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số (118).2017- Quyển 1, tr 29; ISSN 1859-1531 Ngô Văn Dũng, Ngô Tuấn Kiệt, Vũ Hữu Hải (2015), "Mơ hình phát triển tối ưu hệ thống điện Việt Nam có tính đến chế độ nguồn phát thủy điện đường dây tải điện", Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số (88), tr.15; ISSN 1859-1531 B DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT [1] Báo cáo ngành điện (2016), Phòng Nghiên cứu phân tích VCBS, 16 tháng 12 năm 2016; 24 trang [2] Bộ Công thương (2015) “Quyết định số 6463/QĐ-BCT Bộ trưởng Bộ Công thương Phê duyệt Thiết kế tổng thể thị trường bán buôn điện cạnh tranh Việt Nam ngày 22/7/2015” [3] Ngô Đức Cường (2002), “Vận hành tối ưu hệ thống điện có xét đến yếu tố giới hạn trao đổi công suất khu vực”, Luận án Tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội [4] Nguyễn Thượng Bằng, Hồng Đình Dũng, Ngơ Tuấn Kiệt, Vũ Hữu Hải (2012), Thủy điều tiết dòng chảy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Thượng Bằng (2002), Tối ưu đa mục tiêu hệ thống thủy lợi-thủy điện khai thác tổng hợp nguồn nước, Luận án tiến sỹ ĐHXD, Hà Nội [6] Nguyễn Thượng Bằng, Phạm Hồng Nhật (1997), "Một mơ hình tốn tối ưu thiết kế hồ chứa đa mục đích", Tuyển tập báo cáo khoa học - Hội nghị khoa học công nghệ - Đại học Xây dựng - tháng 11/1997, Hà Nội [7] Hồng Đình Dũng (1985), “Tính tốn cắt lũ hạ du mơ hình tổ hợp lũ vấn đề sử dụng hồ chứa để chống lũ phát điện”, LA PTS KHKT, Hà Nội [8] Hồng Đình Dũng cộng (1991), Nhà máy thủy điện cơng trình tuyến lượng, Nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội [9] Hồ Ngọc Dung (2017), “Nghiên cứu lựa chọn tiêu chuẩn tối ưu vận hành hồ chứa bậc thang thủy điện làm việc hệ thống điện lực”, Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường, số 58 (9/2017), 41-47 [10] Nguyễn Thượng Bằng (12/2000), "Nghiên cứu đánh giá số bậc thang thủy điện hệ thống sơng Đồng Nai", Tuyển tập cơng trình khoa học ĐHXD số II năm 2000, Hà Nội [11] Đặng Trọng Khánh (1980), Lựa chọn thông số tối ưu hệ thống hồ chứa nước lợi dụng tổng hợp, Luận án PTS KHKT, Mascơva C [12] Hà Văn Khối, Hồ Ngọc Dung (2013), “Xây dựng mơ hình tính toán điều tiết phát điện cấp nước cho hệ thống hồ chứa lợi dụng tổng hợp”, Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên, Đại học Thủy lợi, tr.151-152 [13] Hà Văn Khối, Lê Bảo Trung (2003), “Ứng dụng phương pháp quy hoạch động hai chiều xác định chế độ vận hành tối ưu HT hồ chứa bậc thang phát điện”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thuỷ lợi Môi trường, tập (1), 37-43 [14] Nguyễn Hữu Mai, Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia, đề tài KC -3-02 (1993), "Xây dựng sở khoa học phương pháp luận lập cân lượng tổng thể đến năm 2005", Báo cáo khoa học, Hà Nội [15] Phạm Thị Thanh Mai – ĐH Thái Nguyên (2017), Nghiên cứu Bài toán tối ưu phát triển nguồn điện tái tạo qui hoạch nguồn điện Việt Nam tới 2030, Luận án Tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà nội [16] Nguyễn Đức Minh (1971), Nghiên cứu số vấn đề tối ưu hoá chế độ làm việc dài hạn (năm) nhà máy thủy điện hệ thống điện máy tính điện tử, Luận án PTS KHKT, Mascơva [17] Phan Kỳ Nam (1973), Bố trí tối ưu bậc thang thủy điện, Luận án PTS KHKT, Praha [18] Phạm Hồng Nhật, Nguyễn Thượng Bằng (2001), "Sử dụng lý thuyết đa mục tiêu việc nghiên cứu hệ thống thủy lợi", Tạp chí Xây dựng số tháng 12-2001, Bộ Xây dựng, Hà Nội [19] Nguyễn Văn Ngang (1972), Phương pháp tính tốn điều tiết nhiều năm hồ chứa thủy điện, Luận án PTS KHKT, Mascơva [20] Phạm Hồng Nhật, Nguyễn Thượng Bằng (2001), "Sử dụng lý thuyết đa mục tiêu việc nghiên cứu hệ thống thủy lợi", Tạp chí Xây dựng số tháng 12-2001, Bộ Xây dựng, Hà Nội [21] Lê Hồng Sơn (2017),“Nghiên cứu cơ sở khoa học kết hợp mơ hình mơ - tối ưu - trí tuệ nhân tạo vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu, áp dụng cho lưu vực sông Ba”, Luận án Tiến sĩ Đai học Thủy lợi Hà Nội [22] Bùi Huy Phùng cộng (1997), Nghiên cứu tính tốn thử nghiệm phương pháp EFOM-ENV quy qui hoạch lượng Việt Nam, Viện khoa học Năng lượng, Báo cáo khoa học D [23] Nguyễn Ngọc Hoàng (2015), Báo cáo ngành Điện - Thông điệp từ thị trường cạnh tranh, 07/2015 [24] Bùi Huy Phùng (2005),“Nghiên cứu xây dựng phương án tổng thể khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên lượng Việt Nam” Chương trình trọng điểm Bộ Công nghiệp giai đoạn 2001-2005, Viện Khoa học Năng lượng - Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam [25] Bùi Huy Phùng (2011), Phương pháp tính toán tối ưu phát triển bền vững hệ thống lượng, Nxb Khoa học Kĩ thuật [26] Bùi Huy Phùng cộng (1997), Nghiên cứu tính tốn thử nghiệm phương pháp EFOM-ENV quy hoạch lượng Việt Nam, Báo cáo khoa học [27] Bùi Huy Phùng (1988), Xây dựng sở khoa học cho quy hoạch lượng vùng Tây Nguyên, Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam, Đề tài Khoa học cấp Nhà nước, MS 48C.04.01 [28] Phạm Phụ (1975), Cơ sở lượng trạm thủy điện, Nxb Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [29] Phạm Phụ (1980), Về tốn thiết kế sơ đồ sử dụng nguồn nước sơng ngòi cấu trúc tối ưu bậc thang hồ chứa sử dụng chủ yếu cho phát điện, Luận án PTS KHKT, Hà Nội [30] Phoukhong SENGVILAY (2010), “Nghiên cứu nâng cao hiệu quản lý vận hành nhà máy thủy điện hệ thống điện miền Trung nước CHDCND Lào”, Luận án Tiến sĩ [31] Quyết định số 428/QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ ngày 18/03/2016; "Phê duyệt Đề án Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030 (gọi tắt Quy hoạch điện VII Điều chỉnh)" [32] Lưu Hữu Vinh Quang Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG - HCM (2007), "Áp dụng phương pháp đơn hình quy hoạch phát triển hệ thống điện" Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007 - Tạp chí Phát triển KH & CN, tập 10, số 03 E [33] Nguyễn Trọng Sinh (1971), Lựa chọn chế độ làm việc thông số hồ chứa lợi dung tổng hợp để chống lũ phát điện, Luận án PTS KHKT, Hà Nội [34] Hồ Tấn Sính (1975), Ứng dụng phương pháp quy hoạch động điều khiển hệ thống, Luận án PTS KHKT, Hà Nội [36] Báo cáo kết chuyển giao mơ hình phần mềm CORRECTIVE phân tích tính tốn cân đối liên ngành lượng; Viện Khoa học lượng 2010-2011; [37] Trần Vĩnh Tịnh (2002), Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa nhằm nâng cao hiệu vận hành cung cấp điện vùng, Luận án TS, ĐHBK Hà Nội [38] Lê Anh Tuấn, Đào Thị Việt Nga Phát triển thủy điện Việt Nam (2016), “Thách thức giải pháp Trung tâm Bảo tồn Phát triển Tài nguyên nước phát hành”, Nxb KHKT [39] Bùi Thế Tâm, Trần Vũ Thiệu (1998), “Các phương pháp tối ưu hố”, Nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội [40] Đặng Như Toàn (1996), “Kinh tế môi trường”, Nxb Giáo dục, Hà Nội [41] Bùi Minh Trí (1999), “Quy hoạch tốn học”, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [42] Tô Quốc Trụ (2017), “Khai thác, sử dụng nguồn thủy điện Việt Nam”, Tạp chí lượng; 30/05/2017 [43] Thế giới vấn đề phát triển thủy điện Năng lượng Việt Nam; 08/01/2013 [44] Việt Nam - Đánh giá tổng quan ngành thủy lợi - Báo cáo (1996), Do Ngân hàng giới, Ngân hàng phát triển châu Á, FAO, UNDP nhóm tổ chức phi phủ liên quan tới thủy lợi, biên soạn với hợp tác Viện quy hoạch Thủy lợi Viêtn Ma, Hà Nội [45] Enegy Enviroment Planning in Developing Countries: Methodological Guide EFOM-ENV - ESCAP&AIT, 1995 [46] ENPEP user manual, IAEA document, 1996 [47] Model for analysis of the energy demand (MAED), IAEA, Vien, 1986 Tài liệu dự án Hỗ trợ kỹ thuật TA - N0 2239 VIE, 1995 [48] Wasp III user manual, IAEA document, 1993 F [49] Lê Văn Hồng cộng (1994), “Chương trình MEDEES tính tốn áp dụng” - Viện nguyên tử Việt Nam [50] Lã Văn Út (2002), “Một số vấn đề vận hành kinh tế hệ thống điện”, Bài giảng sau đại học II TIẾNG ANH [51] Braga Jr., B P F.,W W-G, Yeh, L Becker, and M T L Barrow (1991), “Stochastic Optimization of Multiple- Reservoir- System Operation”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 117(4):471- 481 [52] Buras, N (1985), “Application of Mathematical in Planning Surface Water Storage”, Water Resources Bulletin, AWRA, 21(6):1013-1020 [53] Can, E K., and M H Houck (1984), “Real-Time Reservoir Operation by Goal Programming”, Journal of Water resources Planning and Management, ASCE, 110(3):297-309 [54] Crawlay, P D., and G C Dancy (1993), “Optimal Operation of MultipleReservoir System”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 119(1): 1-17 [55] Diaz, G E and D G Fontane (1989), “Hydropower Optimization via Sequential Quadratic Programming”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 115(6): 715-734 [56] Druce, D J (1990), “Incorporating Daily Flood Control Objectives Into a Monthly Stochastic Dynamic Programming Model for a Hydroelectric Complex”, Water Resources Research, AGU, 26(1): 5-11 [57] Escap - United Nations (1990), Environmental Impact Assessment - An Enquiry into Operational Aspects- United Nation, New York [58] Foufoula-Georgiou, E., and P K Kitanidis (1988), “Gradient Dynamic Programming for Stochastic Optimal Control of Multidimensional Water Resources Systems” Water resources Research, 24(8):1345-1359 [59] Frederick S Hillier, Gerald J Lieberman (1995), Introduction to Operation Research, International Edition, McGRAW - HILL (1995) G [60] Georgakakos, A P., and D H Marks (1987), “A New Method for the RealTime Operation of Reservoir Systems”, Water Resources Research, 23(7): 1376-1390 [61] Larry W Mays, Water Resources Handbook - International Edition, McGRAW - HILL (1996) [62] Maidment, D R., and V T Chow (1981), “Stochastic State Variable Dynamic Programming for Reservoir System Analysis”, Water Resources Research, 17(6): 1578-1584 [63] World Energy Outlook 2016, IEA III TRANG TIN ĐIỆN TỬ [63] www.phugiasc.vn/Portals/0/UploadedFiles/PHUGIASC cập nhật ngành điện [64] www.mbs.com.vn/uploads/files/TTNC/EquityResearch/baocaonganh/PT2016 [65] www.evn.com.vn/c3/pages-c/Bao-cao-thuong-nien.aspx - Báo cáo ngành điện [66] https://ec.europa.eu/energy/ /sherpa_report_on environmental integration.pdf Hydropower and environment Technical ang operational procedures to better intergrate small hydropowwer plants in the environment ESHA, Sherpa; [67] www.Energy Information Administration [68] www.International Energy Agency [69] www.ies.vn [70] www.ievn.com.vn [71] www.nalutata.com [72] www.vi.wikipedia.org ... CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 58 3.1 Mục tiêu yêu cầu xây dựng chương trình tính tốn chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam. .. trình tính toán xác định chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam Chương 4: Tính tốn chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện hệ thống điện Việt Nam Kết luận kiến nghị Tài... nhà máy thủy điện hệ thống điện 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu tối ưu vận hành hệ thống điện nhà máy thuỷ điện hệ thống điện Nghiên cứu tối ưu hố vận hành hệ thống điện nói chung nhà máy thuỷ điện