Nghiên cứu khoa học nâng cao hiệu quả vận hành phát điện hồ chứa bậc thang trong thị trường điện cạnh tranh

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH BẬC THANG HỒ CHỨA VÀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH

1.1. Các nghiên cứu về vận hành hồ chứa trên thế giới

1.1.1. Các bước xây dựng mô hình toán học

1.1.2. Các nghiên cứu tối ưu và mô hình hóa hệ thống hồ chứa

1.2. Các nghiên cứu về vận hành hồ chứa tại Việt Nam

1.2.1. Một số nghiên cứu vận hành hồ chứa ở Việt Nam

1.2.2. Một số nghiên cứu liên quan đến lưu vực sông Mã và sông Chu

1.2.3. Các quy trình vận hành liên hồ chứa trên hệ thống sông Mã

1.3. Giới thiệu chung về thị trường phát điện cạnh tranh

1.3.1. Tổng quan về thị trường điện cạnh tranh trên thế giới

1.3.2. Tổng quan về thị trường điện cạnh tranh ở Việt Nam

1.3.3. Tổng quan về giá bán điện trên thị trường điện cạnh tranh ở Việt Nam

1.3.4. Quá trình tham gia thị trường điện cạnh tranh của NMTĐ Hủa Na và Cửa Đạt

1.3.5. Một số tồn tại và khó khăn của các NMĐ khi tham gia thị trường điện cạnh tranh

1.4. Định hướng nghiên cứu của luận án

1.5. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH PHÁT ĐIỆN CÁC HỒ CHỨA BẬC THANG TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH

2.1. Phương pháp giải bài toán tối ưu trong vận hành liên hồ chứa

2.1.1. Phương pháp giải bài toán tối ưu

2.1.2. Các dạng bài toán vận hành liên hồ chứa

2.2. Phương pháp giải bài toán QHĐ

2.2.1. Lựa chọn cách tiếp cận

2.2.2. Các đặc trưng của QHĐ

2.2.3. Tính toán điều tiết tối ưu hồ chứa nước của trạm thủy điện bằng QHĐ

2.2.3.1. Mô hình tính toán đơn hồ

2.2.3.2. Mô hình toán hai hồ bậc thang

2.3. Mô hình tối ưu cho các hồ chứa bậc thang

2.3.1. Các vấn đề cần giải quyết

2.3.2. Hàm mục tiêu

2.3.3. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

2.4. Phương pháp xây dựng và giải bài toán vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Chu

2.4.1. Xây dựng bài toán tối ưu vận hành bậc thang hồ chứa phát điện trong điều kiện tham gia thị trường điện cạnh tranh

2.4.2. Lựa chọn thời đoạn tính toán, năm tính toán và giá bán điện

2.5. Sơ đồ khối và các hệ phương trình tính toán thủy điện bậc thang

2.5.1. Các bước tính toán khi biết mực nước đầu và cuối thời đoạn

2.5.2. Thời đoạn tính toán

2.5.3. Cách chuyển giai đoạn tính cho các thời đoạn kế tiếp

2.6. Xây dựng chương trình tính toán

2.6.1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình

2.6.2. Mô tả các khối tính toán

2.6.3. Mô tả khối tính toán chính

2.6.4. Mô tả khối tính toán tạo biên mực nước

2.7. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH XU HƯỚNG VẬN HÀNH CHO BẬC THANG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG CHU

3.1. Đặc điểm vận hành và các tồn tại trên lưu vực sông Chu

3.1.1. Đặc điểm dòng chảy

3.1.2. Hệ thống các hồ chứa trên lưu vực

3.1.3. Nhu cầu dùng nước trên lưu vực sông Chu

3.1.4. Các yếu tố tác động đến vận hành hồ chứa trên lưu vực sông Chu

3.2. Xây dựng BĐĐP kết hợp đảm bảo phát sản lượng hợp đồng hai hồ chứa Hủa Na và Cửa Đạt trong thị trường điện cạnh tranh tại Việt Nam

3.2.1. Hồ sơ thiết kế và quy trình hiện hành

3.2.2. Đề xuất và áp dụng mô hình tính toán liên hồ chứa trong thị trường điện cạnh tranh

3.2.3. Xây dựng và sử dụng đường đảm bảo phát Qc để tạo biên mực nước thượng lưu cho tính toán liên hồ chứa

3.3. Các kịch bản giá

3.3.1. Giá biến đổi theo sản lượng (Kịch Bản 1)

3.3.2. Giá biến đổi theo lũy tích số giờ bán điện (Kịch Bản 2)

3.4. Kết quả tính toán Kịch bản 1 (giá biến đổi theo sản lượng điện tháng)

3.4.1. Đường diễn biến mực nước thượng lưu

3.4.2. Các tổ hợp mực nước đầu tháng

3.4.3. Sử dụng kết quả để vận hành đơn hồ (trong mùa cạn)

3.4.4. Sử dụng kết quả để vận hành đơn hồ (trong mùa lũ)

3.4.5. Sử dụng kết quả để vận hành liên hồ (trong mùa cạn)

3.4.6. Sử dụng kết quả để vận hành liên hồ (trong mùa lũ)

3.4.7. Tổng doanh thu và sản lượng điện khi áp giá biến đổi theo Kịch bản 1

3.4.8. So sánh kết quả của hai hàm mục tiêu tổng doanh thu liên hồ và đơn hồ lớn nhất

3.5. Kết quả tính toán Kịch bản 2 (giá biến đổi theo lũy tích số giờ bán điện)

3.5.1. Diễn biến mực nước một số năm gần đây

3.5.2. So sánh kết quả vận hành tối ưu liên hồ chứa với thực tế

3.6. Chọn kịch bản giá điện áp dụng cho bậc thang và chỉ dẫn vận hành khi vận hành trong thị trường điện cạnh tranh

3.6.1. Chọn kịch bản giá điện

3.6.2. Chỉ dẫn vận hành

3.7. Kết luận chương 3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu khoa học

Luận án tập trung vào nghiên cứu khoa học để nâng cao hiệu quả vận hành phát điện từ các hồ chứa bậc thang trong bối cảnh thị trường điện cạnh tranh. Nghiên cứu này áp dụng cụ thể cho lưu vực sông Chu, một khu vực có tiềm năng thủy điện lớn. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc xây dựng mô hình toán học và tối ưu hóa hệ thống hồ chứa. Kết quả nghiên cứu nhằm cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc quản lý và vận hành hiệu quả các hồ chứa.

1.1. Cơ sở khoa học

Nghiên cứu dựa trên các cơ sở khoa học về quản lý nguồn nước và tối ưu hóa phát điện. Các mô hình toán học được xây dựng để mô phỏng và dự đoán hiệu quả vận hành của các hồ chứa bậc thang. Phương pháp quy hoạch động (QHĐ) được sử dụng để giải quyết bài toán tối ưu hóa, đảm bảo cân bằng giữa nhu cầu phát điện và quản lý nguồn nước.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc thu thập và phân tích dữ liệu thủy văn, xây dựng mô hình toán học, và áp dụng các thuật toán tối ưu hóa. Các kịch bản vận hành được mô phỏng để đánh giá hiệu quả của các phương án khác nhau. Kết quả nghiên cứu được kiểm chứng thông qua so sánh với dữ liệu thực tế từ các hồ chứa trên lưu vực sông Chu.

II. Hiệu quả vận hành

Mục tiêu chính của luận án là nâng cao hiệu quả vận hành của các hồ chứa bậc thang trong thị trường điện cạnh tranh. Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình vận hành để đạt được sự cân bằng giữa phát điện, quản lý nguồn nước, và đáp ứng các yêu cầu phòng lũ. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các mô hình tối ưu hóa có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát điện và doanh thu từ bán điện.

2.1. Tối ưu hóa phát điện

Nghiên cứu đề xuất các phương pháp tối ưu hóa phát điện để tăng hiệu suất phát điện từ các hồ chứa bậc thang. Các mô hình toán học được sử dụng để xác định các thông số vận hành tối ưu, bao gồm mực nước hồ, lưu lượng xả, và thời gian phát điện. Kết quả cho thấy việc áp dụng các mô hình này có thể tăng doanh thu từ bán điện lên đến 15%.

2.2. Quản lý nguồn nước

Nghiên cứu cũng tập trung vào việc quản lý nguồn nước hiệu quả để đảm bảo cân bằng giữa phát điện và các nhu cầu sử dụng nước khác. Các mô hình quản lý nguồn nước được xây dựng để dự đoán và điều tiết lưu lượng nước trong các hồ chứa. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các mô hình này có thể giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo nguồn nước cho hạ du.

III. Thị trường điện cạnh tranh

Luận án phân tích tác động của thị trường điện cạnh tranh đến việc vận hành các hồ chứa bậc thang. Nghiên cứu chỉ ra rằng thị trường điện cạnh tranh tạo ra cơ hội để các nhà máy thủy điện tối đa hóa lợi nhuận thông qua việc điều chỉnh lịch phát điện dựa trên giá điện thị trường. Tuy nhiên, việc tham gia thị trường điện cạnh tranh cũng đặt ra các thách thức về quản lý rủi ro và tuân thủ các quy định pháp lý.

3.1. Cơ hội và thách thức

Thị trường điện cạnh tranh mang lại cơ hội để các nhà máy thủy điện tăng doanh thu thông qua việc tối ưu hóa lịch phát điện. Tuy nhiên, việc tham gia thị trường cũng đặt ra các thách thức về quản lý rủi ro, đặc biệt là trong việc dự đoán giá điện và tuân thủ các quy định pháp lý liên quan đến quản lý nguồn nước và phòng lũ.

3.2. Chiến lược tham gia thị trường

Nghiên cứu đề xuất các chiến lược tham gia thị trường điện cạnh tranh hiệu quả cho các nhà máy thủy điện. Các chiến lược này bao gồm việc sử dụng các mô hình dự báo giá điện, tối ưu hóa lịch phát điện, và quản lý rủi ro thông qua các hợp đồng mua bán điện dài hạn. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các chiến lược này có thể giúp các nhà máy thủy điện tăng lợi nhuận và giảm thiểu rủi ro.

IV. Lưu vực sông Chu

Luận án tập trung vào việc áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế tại lưu vực sông Chu, một khu vực có tiềm năng thủy điện lớn. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của các mô hình tối ưu hóa trong việc vận hành các hồ chứa bậc thang trên lưu vực sông Chu. Kết quả cho thấy việc áp dụng các mô hình này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phát điện và quản lý nguồn nước tại khu vực này.

4.1. Đặc điểm lưu vực

Lưu vực sông Chu có đặc điểm thủy văn phức tạp với dòng chảy biến động lớn theo mùa. Nghiên cứu phân tích các đặc điểm này để xây dựng các mô hình vận hành phù hợp. Kết quả cho thấy việc hiểu rõ đặc điểm lưu vực là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả vận hành các hồ chứa.

4.2. Áp dụng thực tế

Nghiên cứu áp dụng các mô hình tối ưu hóa vào thực tế vận hành các hồ chứa trên lưu vực sông Chu. Kết quả cho thấy việc áp dụng các mô hình này có thể cải thiện hiệu suất phát điện và quản lý nguồn nước, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo nguồn nước cho hạ du.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu cơ sở khoa học nâng cao hiệu quả vận hành phát điện các hồ chứa bậc thang trong thị trường điện cạnh tranh áp dụng cho lưu vực sông Chu