CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE NGHIÊN CỨU TRONG LĨNH VUC VAN HANH TOI UU HỆ THONG BAC THANG HO CHUA THỦY ĐIỆN 1-1 Nguyên ý chung vé vận hin hd chứa thay Hiệu quả quản lý diễu hành hd chứa phụ thuộc vio mức độ tin cậy của dự báo đồng chy đến (tinh hình thủy văn), hiện nay trên thể giới tồn tại hai xu hướng cơ ban LL Quản lý vn hành hồ chứa theo biểu đồ điều phối Khi khả năng dự báo dòng chảy đến hồ không distin cây, để dim bảo cho hỗ chứa hoặc hệ thống hỗ chứa đảm bảo cấp nước ôn định đáp ứng yêu cầu sử đụng nước của sắc hộ ding theo mục dich sử dụng tổng hợp, tt hơn hết là sử dụng biểu đồ điều phối Các biểu đồ điều phối được sử dụng cả đối với hd chứa độc lập và các hỗ chứa nim trong hệ thống bậc thang là căn cứ chính cho việc ra quyết định hàng ngày khi vận hành hỗ chứa. Có 3 loại biểu đồ điều phối được sử dung: (i) Biểu đồ điều phối thông thường: lập theo yêu cầu sử dụng nước không được tối ưu hóa. Loại này thường được lập cho hỗ chứa có một nhiệm vụ hoặc niu nhiệm vụ nhưng chỉ quan tâm đến nhiệm vụ chính; (i) Biểu đồ điều phối tối ưu: là loại biểu đồ được xây dựng trên cơ sở nghiên cứu tôi ưu quả trình vận hành hỗ chứa. Loại này thường được lập với hỗ chứa độc lip hát điện hoặc hồ chữa sử dụng nước đa mục tiêu i) Biểu đồ điều phối cũa ‘hd chứa thuộc hệ thống hỗ chứa lợi dụng tổng hợp: là loại biểu đô điều phối được xây.
dạng trên cơ sở lâm rõ vai trồ cẤp nước và nhiệm vụ vận hành của nó trong hệ thẳng Đây là loại biểu đồ ma qua trình xây dựng nó phải được xem xét trong mỗi quan hệ: tương tác giữa các hd chứa khác v mặt thủy văn, thủy lực và thủy lợi Can cứ vào tai liệu dòng chảy lịch sử (số liệu thực do hoặc kéo dải nhân tạo) xây dựng. sắc đường giới hạn quy định các nguyên tắc vận hành của hỗ chia hoặc hệ thống hồ chứa đảm bảo các yêu cầu bắt buộc và tối ưu mục tiêu sử dụng. Đối với từng bậc thang hồ chứa), biểu đỗ điều phối quy định mye nước theo từng thời đoạn trong năm đảm, bảo các hỗ chứa trữ đủ lượng nước cho các yêu cầu sử dụng của các bộc hoặc các hộ “dùng phía hạ lưu. Việc xây dựng các đường giới han của biểu đồ điều phối hồ chứa được thực hiện bing loạt tính toán điều tiết dòng chảy theo các yêu cầu về lưu lượng nhất định được xác lập.
bởi các hộ dũng trong các điều kiện khác nhau về đồng chảy đến. Sử dụng liệt năm thủy văn lịch sử để tính toán điều tết lưu lượng. Kết quả tính toán sẽ đưa ra được quy luật vận hành hồ chứa hoặc hệ hồng hỗ chứa trong các thời điểm trong năm: “rên biểu đồ diễu phối vận hành h chứa bắt buộc phải thể hiện ba ving quy định nguyên tắc vận hành: + Ving đảm bảo an toàn công tình trong đó chỉ thị yêu cầu vận hành khi tit c@ các cửa xã qua công trình cũng như qua tit cả các tổ may để đảm không cho phép mực nước hồ vượt quá giới hạn cho phép đồng thỏi đảm bảo an toàn cho bạ đu + Ving làm việc với lưu lượng đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp + Vũng cho phép làm việc với lưu lượng lớn hơn lưu lượng đảm bảo. Trong ving này cho phép vận hành đảm bảo hiệu ich theo những tiều chỉ nhất định + Ngoài ra thong thường biểu đồ điều phối còn quy định ving lam việc với lưu lượng nhỏ hơn lưu lượng đám bảo.
Vận hành hỗ chứu theo thời gian thực Khi có thông tin dự báo lưu lượng đông chảy đến đáng tin cậy ở thời đoạn tiếp theo, căn cit vào tinh trang hiện tại cia hỗ chia và biểu đồ điều phối người vận hành cổ thể dua ra quyết định trên cơ sở tính toán hợp lý đảm bảo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp, Khác với cách quản lý theo biểu 46 điều phối khi vận hành theo thời gian thực, các “quyết định vận hành được xác lập bởi kết quả tính ton tối ưu (hợp lý) trên cơ sở ti liệu dự báo dòng chảy đến trong tương lai, các dự báo về nhu cầu sử dụng nước của sắc ngành tham gia lợi dụng ting hợp, trạng thi hiện tại của hd chứa và các hỗ chia khác trong hệ thống, F đối với bài toán phòng lũ hạ du edn thêm dự báo mực nước hạ du ở hồi đoạn iẾp theo, Tuy akin, vì các đự báo không thé hoàn toàn chính xe và im cây, do đó Biểu đồ điều phối được sử dụng lâm điều kiện tham chiếu để đảm bảo v hành an toàn hỗ chứa theo nhiệm vụ thiết kế. Do dự báo dòng chảy đến hỗ và diễn. biến mực nước hạ du cổ độ chính xác và mức độ tin cậy nhất định nên quyết định vận hành tại thời điểm ra quyết định vẫn có thể không chuẩn xác và có thể mực nước hồ. vượt ra khỏi các vùng của Biểu đồ điều phối, bởi vậy quyết định vận hành vẫn phải điều chỉnh liên tục theo sự cập nhật của kết quả dự báo.
Xu thé hi nay với độ dự báo ngày cing chuẩn sắc, vie vận hình tối ưu và an toàn la cin thết và việc tinh toán đưa ra quyết định hop lý theo thời gian thực không phải là việc làm qué phức tạp. Việc xây dựng mô hình điều tiết tối tu hỗ chứa và hệ thống bậc thang hồ chứa cho từng hệ thống ring biệt đang la mục tiêu nghiên cứu của nhiều chương trình trong và ngoài nước, nhiều phẳn mềm chuyên dụng được xây dựng. để giải quyết một số bài toán tối ưu vận hành của những bệ thống riêng bit, mang tinh đặc thủ. Tổng quan các phương pháp xây dựng quy trình vận hành hệ thắng hồ chứa da mục tiêu 'Ngày nay bài toán tối uu hóa tính toán vận hành hệ thống hồ chứa đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước nghiên cửu và để xuất một số phương pháp nhằm giúp cho.
việc ra quyết định phủ hợp với đặc điểm từng hỗ chứa, từng hệ thống bậc thang trong các kịch bản điều hành nhằm mang lại hiệu quả kinh tế vi an toàn công trình, đáp ứng yêu cầu hạ lưi chẳng lũ cũng như an toàn cắp nước, Bai ton tin toán điều tiết ôi ưu hệ thống hồ chứa đa mye tiêu là bài toán phức tạp, việc giải bài toán tối ưu hiện nay thưởng sử dụng một số phương pháp sau: 1. Phương pháp mô phỏng Phương pháp mô phòng giúp mô tả các trạng thái của hệ thống đang hoạt động hoặc cược quy hoạch thông qua các biểu thức toán học trơng ứng với các trạng thải vận hinh theo thời gian. Việc mô hình hóa các trạng thái và đặc trưng của hệ thị ig giúp hiểu rõ hơn về hoạt động của hệ thống và từ đó rút ra được những quy luật để đề xuất ‘quy trình quan lý hệ thống. Về nguyên lý, mô phỏng có nghĩa là xây dựng mô hình mô tả các trạng thái quy luật vận hành của các công trình trong hệ thông.
Nó phản ánh gin với thực tế quản lý vận hành và đề xuất giải php khai thác khả th Trong nghiên cứu van hành các hồ chứa thủy điện lợi dụng tổng hợp việc xây dựng mô. hình vậ lý phan ánh hiện trang thực của he thống để thí nghiệm vận hành là không khả thi, Do đó, các mô hình mô phỏng toán học được ứng dung phổ biển trong nghiên cứu. xây dựng quy trình vận hành của hệ thống và phát triển với sự phát triển của tin học. Mô hình mô phỏng sẽ cung cấp những hiểu biết sâu hơn về bai toán vận hành.
hình mô phỏng toán học kết hợp với kinh nghiệm điều hành hồ chứa cho phép giải các 10 bai toin cân bằng nước của đầu vio, đầu ra hỗ chứa và quy luật biển đổi lượng trữ trong hệ thống hỗ chứa Ưu điểm của mô hình mô phỏng toán học là dé dàng trong việc thiết lập số liệu đầu vào và các yêu cầu tính toán khác it hơn nhiễu so với mô hình tối ưu hỏa. Các kết quả của mô bình mô phóng để đàng hội tụ trong trường hợp hỗ chứa da mục tiêu bằng cách thoa hiệp các điều kiện đầu vio Các nghiên cứu ở mước ngoài: Hiện nay đẻ mô phòng và phân tí chuyên sâu về phương thức hoạt động của hồ chữa và tae động của chúng dối với lưu vực cổ thể ấp ‘dung rắt nhiều mô hình khác nhau như: mô hình HEC-RE: SSIM, m6 hình MIKE11, mô hình MIKEBASIN. Trong 46 hai mô hình mô phỏng vận hành hệ thống hỗ chứa lợi dung tổng hợp có đặc điểm sau đây: (i) HEC-RESSIM được phát triển từ mô hình HEC-5 mô phòng khá đầy đủ chế độ vận hành hệ thông hồ chứa đa mục tiêu (phát điện, phòng lũ hạ du, ấp nước): (ii) Mô hình MIKEI1 có thé ử dụng cho lưu vực. sông chịu ủnh hưởng thủy tiều, uy nhiên mô phỏng hoạt động của h chứa còn hạn chế.
Ngo ra còn có một số mô hình mô phỏng nỗi ting khác như: mồ hình tổng hợp dng chiy và diễn tt hồ chữa SSARR, mô bình mô phông. phân tích vận hình hệ thống hỗ chứa WRAP. Mô hình HEC-S [3] là một trong những mô hình được sử dụng phổ biến trong môi phông hệ thống hồ chứa tong quát. Mô hình nảy do Bill S.Eichert của Trung tâm thủy.
văn công trình quân đội Hoa Ky (Hydrologic Engineering Center, U.S, Army Corps of engineering) xây dựng với mục địch ban đầu để kiểm soát trận lũ đơn năm 1973. Hiện nay, chương trình này được mỡ rộng và phát triển mạnh, trong đỗ đã được bổ sung thêm nhiều ứng dụng như: vận hành cho các mục tiêu duy tì và diễn toán theo thời gian Mô hình HEC-RESSIM (Resevoir System Simulation) được xây dựng và phát tiễn tir mô hình HEC-5 [3]. Đây là mô hình trợ nghiên cứu quy hoạch nguồn nước, đặc biệt trong việc mô phỏng hệ thống điều hành, kiểm soát li bằng hồ chứa đơn và hệ thống hồ chứa nỗi tiếp hoặc song song, cũng như xác định dung tích hiệu dụng trong bãi toán da mục tiêu của hệ thing. HEC sử dung HEC-DSS (Dats Storage System) với mục dich lưu trữ và sửa đổi ác hệ thống số liệu vào ra.
RESSIM là phần kể thừa của HEC- 3 gbm 3 mô đun: thết lập lưu vực (Watershed setup), mạng lưới hồ (Reservoir Network) và mô phỏng (Simulation).