Luận Văn Tiến Sĩ: Tối Ưu Hóa Điều Tiết Vận Hành Hồ Chứa Đa Mục Đích

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU

0.1. Lý do chọn đề tài

0.2. Mục đích nghiên cứu

0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

0.4. Phương pháp nghiên cứu

0.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

0.6. Cấu trúc của luận án

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA ĐIỀU TIẾT VẬN HÀNH HỒ CHỨA ĐA MỤC ĐÍCH

1.1. Các mâu thuẫn trong vận hành hồ chứa

1.2. Mô phỏng hồ chứa

1.3. Ứng dụng tối ưu trong Thủy lợi - Thủy điện

1.4. Mô tả bài toán tối ưu

1.5. Các phương pháp giải bài toán tối ưu đa mục tiêu

1.6. Các phương pháp giải không Pareto

1.7. Phương pháp Pareto

1.8. Khái niệm về lời giải Pareto trong thuật toán di truyền

1.9. Tình hình nghiên cứu ở trong nước và trên thế giới

2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH ĐỘNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THUẬT TOÁN DI TRUYỀN

2.1. Quy hoạch động (QHĐ)

2.2. Quy hoạch động truyền thống (Conventional dynamic programming)

2.3. Quy hoạch động sai phân rời rạc QHĐSPRR (Discrete differential dynamic programming)

2.4. Phương pháp thuật toán di truyền

3. CHƯƠNG 3: LẬP MÔ HÌNH TOÁN XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU BÀI TOÁN ĐA MỤC ĐÍCH, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH

3.1. Xác định qui mô và vận hành tối ưu đơn hồ đa mục đích

3.2. Xây dựng mô hình toán vận hành hồ chứa đa mục đích: Tưới, phát điện, phòng lũ và đảm bảo điều kiện môi trường cũng như yêu cầu cấp nước cho hạ du

3.3. Xây dựng thuật toán và chương trình tính

4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÃ THIẾT LẬP TÍNH CHO CÁC HỒ CHỨA A VƯƠNG, ĐỊNH BÌNH VÀ KRÔNG H’NĂNG

4.1. Giới thiệu chung về công trình thủy điện A VƯƠNG

4.2. Vị trí công trình

4.3. Các thông số công trình A Vương

4.4. Áp dụng chương trình đã thiết lập tính toán xây dựng Quy trình vận hành hồ chứa thủy điện A Vương với mục đích phát điện là chính

4.5. Áp dụng thuật toán di truyền tính toán hồ chứa thủy điện A Vương

4.6. Giới thiệu về công trình hồ chứa nước Định Bình (với các mục tiêu Tưới, phòng lũ cho hạ du mùa lũ, phát điện, đảm bảo môi trường sinh thái và cấp nước cho hạ du)

4.7. Vị trí công trình

4.8. Các thông số công trình hồ chứa Định Bình

4.9. Hồ chứa nước Định Bình với giả thiết dòng chảy đến tăng lên 2 lần

4.10. Giới thiệu về công trình thủy điện Krông Hnăng

4.11. Phương pháp xây dựng quy trình vận hành điều tiết tối ưu

4.12. Áp dụng xây dựng quy trình vận hành tối ưu hồ chứa Krông H’năng

4.13. Vị trí công trình

4.14. Nhiệm vụ chính của công trình Thủy điện Krông H’năng

4.15. Các thông số của công trình thủy điện Krông H’năng

4.16. Phương pháp mô phỏng Monte Carlo dùng để mô phỏng dòng chảy đến theo quá trình ngẫu nhiên

4.17. Áp dụng chương trình đã thiết lập tính toán xây dựng quy trình vận hành hồ chứa Krông H’năng với mục đích phát điện là chính

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu

Luận văn tiến sĩ này tập trung vào tối ưu hóa điều tiết và vận hành các hồ chứa đa mục đích, nhằm giải quyết các mâu thuẫn trong việc sử dụng nguồn nước. Hồ chứa đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa dòng chảy, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu nước tăng cao vào mùa khô và nguy cơ lũ lụt vào mùa mưa. Nghiên cứu này đề xuất các mô hình toán học để tối ưu hóa việc vận hành hồ chứa, đảm bảo cân bằng giữa các mục tiêu như tưới tiêu, phát điện, phòng lũ, và bảo vệ môi trường. Quản lý nước hiệu quả là yếu tố then chốt để phát triển bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn tiến sĩ là đề xuất các mô hình toán học để tối ưu hóa vận hành hồ chứa đa mục đích. Nghiên cứu tập trung vào việc giải quyết các mâu thuẫn giữa các mục tiêu như tưới tiêu, phát điện, phòng lũ, và bảo vệ môi trường. Phương pháp quy hoạch động và thuật toán di truyền được sử dụng để giải các bài toán tối ưu đa mục tiêu. Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng vào thực tế để cải thiện hiệu quả vận hành các hồ chứa tại Việt Nam.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của luận văn tiến sĩ bao gồm các hồ chứa đa mục đích tại Việt Nam, với trọng tâm là bài toán vận hành điều tiết dài hạn. Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng các mô hình toán học và thuật toán để tối ưu hóa việc vận hành hồ chứa, đảm bảo cân bằng giữa các mục tiêu như tưới tiêu, phát điện, phòng lũ, và bảo vệ môi trường. Các kết quả nghiên cứu sẽ được kiểm chứng thông qua việc áp dụng vào các hồ chứa cụ thể như A Vương, Định Bình, và Krông H’năng.

II. Phương pháp nghiên cứu

Luận văn tiến sĩ sử dụng kết hợp ba phương pháp nghiên cứu chính: thu thập số liệu, mô hình toán học, và triển khai ứng dụng. Phương pháp quy hoạch động và thuật toán di truyền được áp dụng để giải các bài toán tối ưu đa mục tiêu. Mô hình hóa và phân tích dữ liệu là các công cụ chính để xây dựng các mô hình toán học và thuật toán. Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng vào thực tế để cải thiện hiệu quả vận hành các hồ chứa tại Việt Nam.

2.1. Phương pháp quy hoạch động

Phương pháp quy hoạch động là một trong những phương pháp chính được sử dụng trong luận văn tiến sĩ để giải các bài toán tối ưu đa mục tiêu. Phương pháp này cho phép chia bài toán phức tạp thành các bài toán con đơn giản hơn, từ đó tìm ra lời giải tối ưu. Quy hoạch động truyền thống và quy hoạch động sai phân rời rạc là hai phương pháp chính được áp dụng trong nghiên cứu.

2.2. Thuật toán di truyền

Thuật toán di truyền là một phương pháp tối ưu hóa dựa trên nguyên lý tiến hóa tự nhiên, được sử dụng để giải các bài toán tối ưu đa mục tiêu trong luận văn tiến sĩ. Phương pháp này cho phép tìm ra các giải pháp tối ưu thông qua quá trình chọn lọc, lai ghép, và đột biến. Thuật toán di truyền được áp dụng để giải các bài toán tối ưu hóa vận hành hồ chứa, đảm bảo cân bằng giữa các mục tiêu như tưới tiêu, phát điện, phòng lũ, và bảo vệ môi trường.

III. Ứng dụng thực tiễn

Luận văn tiến sĩ đã áp dụng các mô hình toán học và thuật toán vào thực tế để cải thiện hiệu quả vận hành các hồ chứa tại Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu đã được kiểm chứng thông qua việc áp dụng vào các hồ chứa cụ thể như A Vương, Định Bình, và Krông H’năng. Quy trình vận hành tối ưu đã được xây dựng và áp dụng vào thực tế, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nguồn nước và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

3.1. Hồ chứa A Vương

Hồ chứa A Vương là một trong những hồ chứa được áp dụng các mô hình toán học và thuật toán trong luận văn tiến sĩ. Quy trình vận hành tối ưu đã được xây dựng và áp dụng vào thực tế, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nguồn nước và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa đã giúp tăng hiệu quả phát điện lên khoảng 3-5% so với phương pháp vận hành truyền thống.

3.2. Hồ chứa Định Bình

Hồ chứa Định Bình là một ví dụ khác về việc áp dụng các mô hình toán học và thuật toán trong luận văn tiến sĩ. Quy trình vận hành tối ưu đã được xây dựng và áp dụng vào thực tế, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nguồn nước và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa đã giúp tăng hiệu quả tưới tiêu và phát điện, đồng thời giảm thiểu nguy cơ lũ lụt.

Luận Văn Tiến Sĩ: Nghiên Cứu Tối Ưu Hóa Điều Tiết Vận Hành Hồ Chứa Đa Mục Đích