Luận văn Tiến sĩ : Vạn hành tối ưu nhà máy thủy điện bậc thang khu vực Sê san

LÔØI CAÛM ÔN

Tröôùc heát, toâi xin traân troïng baøy toû loøng bieát ôn ñeán caùc thaày coâ cuûa boä

moân Heä Thoáng Ñieän thuoäc khoa Kyõ Thuaät Ñieän–Ñieän Töû ñaõ daïy doã toâi trong

thôøi gian hoïc cao hoïc taïi tröôøng Baùch khoa TP Hoà Chí Minh, ñaëc bieät toâi baøy toû

loøng caùm ôn saâu saéc ñeán thaày Hoà Ñaéc Loäc, ngöôøi ñaõ taän tình höôùng daãn tröïc

tieáp ñeå toâi hoaøn thaønh luaän vaên naøy.

Ñeå hoaøn thaønh luaän vaên, khoâng theå khoâng coù caùc soá lieäu veà ñaëc tính caùc

heä thoáng thieát bò, coâng trình laøm cô sôû cho tính toaùn, toâi xin chaân thaønh caùm ôn

Giaùm ñoác nhaø maùy thuyû ñieän Ialy ñaõ cho pheùp toâi thu thaäp vaø coâng boá caùc soá

lieäu cuûa caùc nhaø maùy thuoäc heä thoáng soâng Seâ San.

Toâi xin göûi lôøi caùm ôn caùc baïn beø hoïc lôùp cao hoïc K15, caùc ñoàng nghieäp

laøm vieäc taïi nhaø maùy thuyû ñieän Ialy ñaëc bieät laø caùc tröôûng ca vaän haønh nhaø

maùy Ialy, Seâ San 3, Pleikroâng ñaõ goùp yù kieán veà tính thöïc tieãn cuûa ñeà taøi.

Cho pheùp toâi göûi lôøi caùm ôn ban Giaùm ñoác nhaø maùy thuyû ñieäân Ialy ñaõ taïo

moïi ñieàu kieän ñeå cho toâi ñöôïc tham döï lôùp hoïc trong ñieàu kieän Nhaø maùy coøn

nhieàu khoù khaên khi môùi ñöa vaøo vaän haønh nhaø maùy Ialy (6 naêm), vöøa thöû nghieäm

ñöa vaøo vaän haønh nhaø maùy Seâ San 3, vöøa giaùm saùt nghieäm thu vaø chuaån bò vaän

haønh caùc nhaø maùy Pleikroâng, Seâ San 4…

Cuoái cuøng toâi xin caùm ôn meï toâi ñaõ cho toâi söùc maïnh tinh thaàn ñeå vöôït qua

caùc khoù khaên trong coâng vieäc vaø hoïc taäp.

TP. Hoà Chí Minh, thaùng 7 naêm 2006

Ñoaøn Tieán Cöôøng

-ii-

TOÙM TAÉT NOÄI DUNG CHÍNH CUÛA ÑEÀ TAØI

Trong boái caûnh caùc nguoàn naêng löôïng hoaù thaïch ñang bò caïn kieät vaø giaù caû

taêng leân haèng ngaøy, ñoàng thôøi trong ñieàu kieän Vieät Nam ñang bò thieát ñieän traàm

troïng nhö hieän nay vaø nhieàu naêm tôùi, thì vieäc khai thaùc caùc nguoàn nöôùc treân caùc löu

vöïc soâng ñeå phaùt ñieän laø vieäc laøm heát söùc caàn thieát ñeå giaûm leä thuoäc vaøo naêng

löôïng nhaäp khaåu vaø oån ñònh saûn xuaát cho neàn kinh teá.

Heä thoáng baäc thang thuyû ñieän treân soâng Seâ San ñoùng moät vai troø quan troïng

trong vieäc cung caáp ñieän naêng vaø giöõ vöõng oån ñònh heä thoáng ñieän Vieät Nam. Vieäc

ñöa vaøo vaän haønh caùc nhaø maùy treân cuøng moät löu vöïc soâng cuõng ñaët ra cho caùc

coâng ty, nhaø maùy vaän haønh thuyû ñieän nhöõng thaùch thöùc môùi ñoù laø tìm bieän phaùp söû

duïng moät caùch hieäu quaû nguoàn nöôùc.

Ñeå söû duïng tieát kieäm nguoàn nöôùc treân caùc löu vöïc soâng, thöïc teá vaän haønh

ñaët ra nhieàu baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh: quy hoaïch vaän haønh ngaén haïn, vaän haønh

daøi haïn vaø chieán löôïc ñieàu tieát nguoàn nöôùc… trong khuoân khoå luaän vaên naøy, taùc giaû

ñaõ ñaët ra baøi toaùn vaän haønh toái öu ngaén haïn caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ

San. Vôùi muïc tieâu ñoù, luaän vaên taäp trung vaøo vieäc ñieàu tra, khaûo saùt caùc soá lieäu veà

heä thoáng caùc thieát bò coâng trình; xaây döïng caùc moâ hình toaùn hoïc veà ñaëc tính vaän

haønh caùc heä thoáng thieát bò, coâng trình; tìm phöông phaùp thích hôïp ñeå xaây döïng

thuaät toaùn giaûi; vieát chöông trình moâ taû thuaät toaùn vaø aùp duïng vaøo coâng taùc hoã trôï

quyeát ñònh vaän haønh toái öu taïi caùc nhaø maùy thuoäc baäc thang thuyû ñieän treân soâng Seâ

San.

Höôùng môû roäng cuûa luaän vaên laø ngoaøi vieäc aùp duïng tröôùc maét cho cuïm caùc

nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San, coù theå môû roäng aùp duïng cho baøi toaùn vaän

haønh toái öu cuûa caùc baäc thang thuyû ñieän khaùc vaø höôùng ñeà taøi ñeán vieäc phuïc vuï cho

vieäc hoã trôï quyeát ñònh vaän haønh caùc cuïm thuyû ñieän trong thò tröôøng caïnh tranh

nguoàn phaùt.

Sau ñaây, caùc chöông 1-6 seõ laàn löôïc giaûi quyeát noäi dung cuûa luaän vaên.

-iii-

MUÏC LUÏC

1. CHÖÔNG 1. MÔÛ ÑAÀU...........................................................................................1

1.1 Ñaët vaán ñeà ....................................................................................................1

1.2 Phaân boá coâng suaát toái öu heä thoáng baäc thang thuyû ñieän ..............................2

1.3 Muïc tieâu vaø nhieäm vuï nghieân cöùu cuûa ñeà taøi ..............................................3

1.4 Phaïm vi nghieân cöùu cuûa ñeà taøi.....................................................................4

1.5 Nhöõng noäi dung chính cuûa ñeà taøi .................................................................5

1.6 Nhöõng ñoùng goùp môùi, yù nghóa khoa hoïc vaø giaù trò thöïc tieãn cuûa ñeà taøi.......6

1.7 Phöông phaùp nghieân cöùu ..............................................................................6

2. CHÖÔNG 2. TOÅNG QUAN HEÄ THOÁNG THUYÛ ÑIEÄN TREÂN SOÂNG SEÂ SAN ..7

2.1 Ñaëc ñieåm vaø tieàm naêng thuyû ñieän treân löu vöïc soâng Seâ San ......................8

2.1.1 Ñaëc ñieåm töï nhieân.................................................................................8 2.1.2 Ñòa hình .................................................................................................8 2.1.3 Khí haäu ..................................................................................................9 2.1.4 Ñoä aåm vaø boác hôi ..................................................................................9 2.1.5 Doøng chaûy .............................................................................................9 2.1.6 Naêng löïc thuyû ñieän treân löu vöïc soâng Seâ San.....................................10 2.2 Ñaëc tröng thuyû vaên löu vöïc soâng, ñaëc tính caùc hoà chöùa treân soâng Seâsan..12

2.2.1 Ñaëc tröng thuyû vaên löu vöïc soâng Seâ San ............................................12 2.2.2 Ñaëc tính caùc hoà chöùa treân soâng Seâ San...............................................12 2.2.3 Ñaëc tính caùc coâng trình traøn cuûa hoà chöùa............................................14 2.3 Chính saùch quaûn lyù-ñieàu tieát hoà chöùa ........................................................15

2.4 Ñaëc ñieåm thieát bò vaø ñaëc tính caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâsan ....18

2.5 Vai troø cuûa heä thoáng thuyû ñieän treân soâng Seâsan ñoái vôùi heä thoáng ñieän ....21

2.6 Phaân tích khaû naêng khai thaùc toái öu ngaén haïn coâng suaát, naêng löôïng theo

caùc hoà chöùa treân soâng Seâsan.................................................................................22

2.7 Keát luaän......................................................................................................22

3. CHÖÔNG 3. MOÂ HÌNH HEÄ THOÁNG BAÄC THANG THUYÛ ÑIEÄN ....................24

3.1 Moâ taû heä thoáng baäc thang thuyû ñieän ..........................................................24

3.2 Heä thoáng ñieän.............................................................................................25

-iv-

3.3 Löïa choïn thuaät toaùn....................................................................................25

3.4 Caùc giaû thieát chính khi xaây döïng baøi toaùn .................................................27

3.5 Xaây döïng moâ hình heä thoáng vaø hình thaønh baøi toaùn..................................28

3.5.1 Moâ hình thôøi gian ................................................................................28 Söï phuï thuoäc thôøi gian cuûa heä thoáng thuyû ñieän ..................................29 3.5.2 3.5.3 Xaây döïng moâ hình baäc thang thuyû ñieän..............................................29 3.5.4 Xaáp xæ tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn thaønh phaàn phi tuyeán......................31 Caùc kyù hieäu seõ duøng trong phaàn xaây döïng moâ hình ...........................34 3.5.5 3.5.6 Xaây döïng moâ hình toaùn hoïc caùc bieåu thöùc raøng buoäc ........................35 3.5.7 Xaây döïng haøm phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc tieâu cuûa hoà ..............42 3.5.8 Xaây döïng haøm muïc tieâu......................................................................45 3.6 Keát luaän......................................................................................................46

4. CHÖÔNG 4. KYÕ THUAÄT GIAÛI BAØI TOAÙN PHAÂN BOÁ TOÁI ÖU COÂNG SUAÁT ..................................................................................................................................47

4.1 Phaïm vi tính toaùn .......................................................................................47

4.2 Thieát laäp baøi toaùn .......................................................................................48

4.3 Phöông phaùp quy hoaïch tuyeán tính ............................................................49

4.4 Caùc thuaät toaùn ............................................................................................50

4.5 Ngoân ngöõ moâ hình ñaïi soá. Ngoân ngöõ tính toaùn kyõ thuaät Matlab................59

4.6 Caùc döõ lieäu cuûa baøi toaùn ............................................................................60

4.6.1 Döõ lieäu ñaàu vaøo..........................................................................................60

4.6.2 Döõ lieäu ñaàu ra.............................................................................................72

4.7 Keát quaû chöông trình ..................................................................................72

4.7.1 Phaân boá coâng suaát theo thôøi gian ...............................................................72

4.7.2 Dieãn bieán möùc nöôùc hoà theo thôøi gian .......................................................73

4.7.3 Dieãn bieán dung tích hoà theo thôøi gian........................................................73

4.7.4 Dieãn bieán xaû traøn caùc hoà chöùa ...................................................................74

4.8 Phaân tích caùc keát quaû .................................................................................74

4.9 Keát luaän......................................................................................................75

5. CHÖÔNG 5. CHÖÔNG TRÌNH AÙP DUÏNG ........................................................76

-v-

5.1 Xaây döïng chöông trình vaø höôùng daãn aùp duïng ..........................................76

5.2 Ñaùnh giaù keát quaû chöông trình ...................................................................79

5.3 Keát luaän......................................................................................................79

6. CHÖÔNG 6. KEÁT LUAÄN.....................................................................................80

6.1 Caùc noäi dung ñeà taøi ñaõ giaûi quyeát ..............................................................80

6.2 Trieån voïng phaùt trieån ñeà taøi .......................................................................81

6.2.1 Caùc yeáu ñieåm boäc loä töø ñeà taøi....................................................................81

6.2.2 Höôùng phaùt trieån môû roäng ñeà taøi................................................................82

Phuï luïc 1. Sô ñoà heä thoáng baäc thang thuyû ñieän treân soâng Seâ San................... PL1-1

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.........................................................................................83

Phuï luïc 2. Caùc chöông trình ñöôïc söû duïng trong luaän vaên .............................. PL2-1

-vi-

DANH MUÏC CAÙC HÌNH VEÕ

Hình 1.1 Sô ñoà caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San (nguoàn: Ily, 2003) ....1

Hình 2.1 Quaù trình ñieàu tieát hoà chöùa..............................................................16

Hình 2.2 Ñaëc tính vaän haønh turbine Pleikroâng (nguoàn: Ily, 2006) .................18

Hình 2.3 Ñaëc tính vaän haønh maùy phaùt Pleikroâng ...........................................19

Hình 2.4 Ñaëc tính vaän haønh turbine Ialy (nguoàn: Ily, 1998) ..........................19

Hình 2.5 Ñaëc tính vaän haønh maùy phaùt Ialy (nguoàn Ily,1998) .........................20

Hình 2.6 Ñaëc tính vaän haønh turbine Seâ San 3 (nguoàn Ily, 2005) ....................20

Hình 2.7 Ñaëc tính vaän haønh maùy phaùt Seâ San 3 (nguoàn Ily, 2005) .................21

Hình 3.1 Heä thoáng baäc thang thuyû ñieän..........................................................24

Hình 3.2 Moâ taû heä thoáng ñieän.........................................................................25

Hình 3.3 Moâ hình heä thoáng maïng thuyû ñieän ...................................................30

Hình 3.4 Xaáp xæ tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn haøm phi tuyeán...............................31

Hình 3.5 Ñaëc tính phaùt cuûa toå maùy.................................................................38

Hình 3.6 Ñaëc tính xaû traøn cuûa hoà chöùa ..........................................................41

Hình 3.7 Moâ taû caùc daïng ñaëc tính haøm phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc tieâu.43

Hình 3.8 Ñaëc tính tuyeán tính hoaù haøm phaït....................................................44

Hình 4.1 Phaïm vi tính toaùn.............................................................................47

Hình 4.2 Quan heä dung tích theo möùc nöôùc hoà vaø sai soá noäi suy hoà Plk ........63

Hình 4.3 Quan heä dung tích theo möùc nöôùc hoà vaø sai soá noäi suy hoà Ily .........65

Hình 4.4 Quan heä dung tích theo möùc nöôùc hoà vaø sai soá noäi suy hoà Ss3 ........66

Hình 4.5 Löu löôïng nöôùc töï nhieân veà caùc hoà (nguoàn: Ily) ..............................67

Hình 4.6 Ñaëc tính hieäu suaát turbine cuûa Plk (nguoàn: Ily, 2006).....................68

-vii-

Hình 4.7 Ñaëc tính hieäu suaát turbine cuûa Ily (nguoàn: Ily, 1998)......................69

Hình 4.8 Ñaëc tính hieäu suaát turbine cuûa Ss3 (nguoàn: Ily, 2005).....................69

Hình 4.9 Thay ñoåi möùc nöôùc hoà trong moät naêm (ñoái vôùi hoà ñieàu tieát naêm)....70

Hình 4.10 Bieåu ñoà huy ñoäng coâng suaát vaø yeâu caàu döï tröõ coâng suaát (nguoàn: Ily) ..................................................................................................................72

Hình 4.11 Keát quaû phaân boá coâng suaát cuûa caùc nhaø maùy ................................72

Hình 4.12 Dieãn bieán möùc nöôùc caùc hoà theo thôøi gian....................................73

Hình 4.13 Dieãn bieán dung tích caùc hoà theo thôøi gian ....................................73

Hình 4.14 Xaû traøn cuûa caùc hoà chöùa................................................................74

Hình 5.1 Giao dieän chính cuûa chöông trình....................................................76

Hình 5.2 Baûng nhaäp thoâng soá caùc hoà chöùa vaø thôøi gian khaûo saùt ..................77

Hình 5.3 Baûng nhaäp caùc döõ lieäu daïng baûng (Pd, Pr, B…)...............................77

Hình 5.4 Kieåm tra döõ lieäu ñaàu vaøo .................................................................78

Hình 5.5 Trình ñôn xem keát quaû toái öu cuûa chöông trình ...............................78

-viii-

DANH MUÏC CAÙC BAÛNG SOÁ LIEÄU

Baûng 2.1 Ñaëc tröng hình thaùi löu vöïc soâng Seâ San (nguoàn: PECC1,2002) ......8

Baûng 2.2 Thoâng soá caùc coâng trình chính treân soâng Seâ San (nguoàn: PECC1).10

Baûng 2.3 Ñaëc tröng thuyû vaên caùc hoà chöùa löu vöïc soâng SeâSan (nguoàn: PECC1) ..........................................................................................................12

Baûng 2.4 Quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Pleikroâng (nguoàn: Ily).............13

Baûng 2.5 Quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Ialy (nguoàn: Ily) ......................13

Baûng 2.6 Quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Seâ San 3 (nguoàn: Ily)...............14

Baûng 4.1 Noäi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Plk...............................62

Baûng 4.2 Noäi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Ily................................64

Baûng 4.3 Noäi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Ss3...............................66

Baûng 4.4 Caùc thoâng soá hoà chöùa (nguoàn: Ily)..................................................67

Baûng 4.5 Ñaëc tính xaû traøn caùc hoà chöùa..........................................................67

Baûng 4.6 Ñaëc tính phaùt nhaø maùy Plk (nguoàn Plk, 2006) ................................71

Baûng 4.7 Ñaëc tính phaùt nhaø maùy Ily (nguoàn Ily, 2006)...................................71

Baûng 4.8 Ñaëc tính phaùt nhaø maùy Ss3 (nguoàn Ily, 2006) .................................71

-ix-

CAÙC ÑÔN VÒ THÖÔØNG DUØNG

h giôø,

W Watt,

kW kiloâWatt=1000 watt,

MW meâgaWatt=1 000 000 watt,

kWh kiloâWatt giôø,

m meùt,

l lít,

km2 kiloâmeùt vuoâng,

m3/s meùt khoái treân giaây,

l/s.km2 lít treân giaây öùng vôùi moät kiloâmeùt vuoâng,

-x-

CAÙC ÑÒNH NGHÓA VAØ CAÙC TÖØ VIEÁT TAÉT

A0 Trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieän quoác gia,

PECC1 Coâng ty tö vaán xaây döïng ñieän 1,

IEEE Vieän caùc kyõ sö kyõ thuaät ñieän-ñieän töû quoác teá,

LP quy hoaïch truyeán tính,

NLP quy hoaïch phi tuyeán,

DP quy hoaïch ñoäng,

GAMS Ngoân ngöõ moâ hình ñaïi soá toång hôïp,

Nhaø maùy thuyû ñieän Thöôïng Kon Tum, Tkt

Nhaø maùy thuyû ñieän Pleikroâng, Plk

Nhaø maùy thuyû ñieän Ialy, Ily

Nhaø maùy thuyû ñieän Seâ San 3 Ss3

Nhaø maùy thuyû ñieän Seâ San 3A S3a

Nhaø maùy thuyû ñieän Seâ San 4 Ss4

MNDBT Möïc nöôùc daâng bình thöôøng

MNC Möïc nöôùc cheát

-1-

1. CHÖÔNG 1. MÔÛ ÑAÀU

1.1 Ñaët vaán ñeà

Nöôùc ñöôïc coi laø nguoàn than traéng cho saûn xuaát ñieän, khoâng nhöõng laø daïng

naêng löôïng reû tieàn, taùi sinh, maø trong boái caûnh giaù caû caùc loaïi naêng löôïng hoaù thaïch

truyeàn thoáng (daàu, ga, than…) ñang leo thang töøng ngaøy vaø nhieäm vuï choáng oâ

nhieãm moâi tröôøng ñang ñaët leân haøng ñaàu…. Thì vieäc khai thaùc toái öu caùc nguoàn

nöôùc cho saûn xuaát naêng löôïng ñieän laø vieäc laøm caàn thieát.

Khi noùi ñeán “baäc thang thuyû ñieän” hay cuïm thuyû ñieän treân moät doøng soâng laø

noùi ñeán hoaït ñoäng cuûa caùc heä thoáng hoà, ñaäp noái tieáp nhau töø thöôïng löu xuoáng haï

löu. Vieäc khai thaùc vaän haønh caùc hoà chöùa ôû thöôïng löu seõ aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán

löu löôïng nöôùc veà ôû caùc hoà haï löu, maø löu löôïng nöôùc veà hoà laø yeáu toá quyeát ñònh

ñeán coâng suaát vaø saûn löôïng phaùt cuûa caùc nguoàn phaùt thuyû ñieän. Neân caàn tính toaùn

ñeå ñieàu tieát löôïng nöôùc veà cuûa töøng hoà trong toaøn cuïm caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân

soâng Seâsan.

Vieät Nam coøn ngheøo, nguoàn voán ñaàu tö cho phaùt trieån nguoàn ñieän phaûi döïa

vaøo voán vay nöôùc ngoaøi, do ñoù vieäc tìm bieän phaùp söû duïng toái öu, tieát kieäm nguoàn

nöôùc cuûa baäc thang caùc hoà thuyû ñieän ñaõ xaây döïng treân caùc löu vöïc soâng laø vieäc laøm

quoác saùch.

Hình 1.1 Sô ñoà caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San (nguoàn: Ily, 2003)

-2-

Caùc coâng trình thuyû ñieän treân baäc thang thuyû ñieän soâng Seâsan (hình 1.1) goàm

Nhaø maùy thuyû ñieän Ialy (ñaõ vaän haønh töø naêm 2000), Seâsan 3 (naêm 2006), Pleikroâng

(naêm 2006), Seâsan 3A (naêm 2006), Seâsan 4 (2008), Thöôïng Kontum (2009) ñaõ vaø

seõ laàn löôït ñöa vaøo vaän haønh. Vieäc ñaët ra vaø giaûi baøi toaùn khai thaùc toái öu nguoàn

nöôùc treân baäc thang seõ daãn ñeán khai thaùc toái öu saûn löôïng cho heä thoáng.

Cuïm caùc Nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâsan coù toång coâng suaát laép ñaët

1730MW (saûn löôïng ñieän trung bình naêm khoaûng 8,5 tæ kWh), seõ cung caáp ñieän tröïc

tieáp ñeán traïm 500kV Pkieku laø “ñieåm giöõa” cuûa heä thoáng ñieän. Vieäc cung caáp moät

löôïng coâng suaát ñaùp öùng nhu caàu cuûa heä thoáng vôùi saûn löôïng ñieän toái öu trong naêm

taïi nuùt Pleiku seõ goùp phaàn lôùn cho oån ñònh vaø vaän haønh kinh teá heä thoáng ñieän Vieät

Nam.

Keát luaän: Vieäc nghieân cöùu giaûi quyeát baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát cho

cuïm caùc nhaø maùy treân baäc thang thuyû ñieän Seâ San laø raát caàn thieát.

1.2 Phaân boá coâng suaát toái öu heä thoáng baäc thang thuyû ñieän

Baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát treân baäc thang thuyû ñieän laø baøi toaùn quy

hoaïch vaän haønh phöùc taïp, ñaõ ñöôïc ñaët ra vaø tìm phöông phaùp giaûi trong vaøi thaäp kyû

qua. Ñieån hình cuûa caùc baøi toaùn daïng naøy laø toái thieåu hoaù chi phí vaän haønh heä

thoáng thuyû ñieän baäc thang döïa treân raát nhieàu caùc raøng buoäc nhö caân baèng saûn löôïng

heä thoáng ñieän, caân baèng löu löôïng nöôùc, caùc raøng buoäc veà töôùi tieâu, giao thoâng,

luaät baûo veä moâi tröôøng vaø caùc cam keát söû duïng nguoàn nöôùc ñoái vôùi caùc Uyû hoäi

soâng quoác teá (töùc caùc raøng buoäc veà vaät lyù vaø luaät leä). Baøi toaùn naøy ñöôïc aùp duïng

phoå bieán nhaát laø trong caùc heä thoáng baäc thang thuyû ñieän vuøng Baéc Aâu vaø Nam Myõ-

nôi coù nhieàu baäc thang thuyû ñieän vaø ñaõ coù thò tröôøng ñieän phaùt trieån. Cho ñeán nay,

ôû Vieät Nam vaãn chöa thaáy coâng boá coâng trình naøo nghieân cöùu veà quy hoaïch vaän

haønh heä thoáng baäc thang thuyû ñieän. Ñoái vôùi thò tröôøng ñieän Vieät Nam, tuy ñaõ hình

thaønh thò tröôøng caïnh tranh nguoàn phaùt, nhöng ñoái vôùi caùc nhaø maùy thuyû ñieän lôùn

-3-

(Hoaø Bình, Ialy, Trò An) vaãn coøn sôû höõu 100% voán nhaø nöôùc vaø chöa tham gia thò

tröôøng ñieän caïnh tranh nguoàn phaùt, hôn nöõa chi phí vaän haønh cuïm thuyû ñieän treân

soâng Seâ San chæ chieám 0,2% trong cô caáu giaù thaønh ñieän (nguoàn: Nhaø maùy Ialy), do

ñoù luaän vaên naøy khoâng ñaët ra vieäc toái thieåu chi phí saûn xuaát heä thoáng baäc thang maø

chæ taäp trung vaøo vieäc toái ña hoaù giaù trò naêng löôïng tích tröõ ôû caùc hoà chöùa vaøo cuoái

chu kyø khaûo saùt, töùc laø töông ñöông vôùi vieäc toái thieåu löôïng nöôùc chaïy maùy vaø xaû

traøn baèng caùch phaân boá toái öu coâng suaát phaùt treân caùc nhaø maùy.

Baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh baäc thang thuyû ñieän thöôøng gaëp phaûi nhöõng

khoù khaên chính laø: caùc raøng buoäc ñoäng veà löu löôïng giöõa caùc hoà chöùa; caùc thieát bò

saûn xuaát ñieän chöa coù moâ hình toaùn hoïc chaët cheõ; caùc ñaëc tính cuûa hoà chöùa vaø thieát

bò saûn xuaát ñieän ñeàu laø daïng phi tuyeán; caùc ñaëc tính vuøng caám vaän haønh; caùc quan

heä veà thuyû löïc phöùc taïp giöõa caùc hoà chöùa lieàn keà nhau; caùc toån thaát thuyû löïc khi

vaän haønh caùc toå maùy trong cuøng moät ñöôøng oáng aùp löïc; caùc yeáu toá baát ñònh nhö döï

baùo khí töôïng thuyû vaên, löu löôïng nöôùc töï nhieân veà caùc hoà vaø bieåu ñoà huy ñoäng

coâng suaát cuûa heä thoáng ñieän… ñeå giaûi baøi toaùn treân, trong luaän vaên naøy seõ tieán haønh

laäp moâ hình toaùn cuûa caùc hoà chöùa, thieát bò saûn xuaát ñieän. Löïa choïn phöông phaùp vaø

thuaät toaùn giaûi thích hôïp vôùi tình hình vaän haønh thöïc teá cuûa heä thoáng baäc thang

thuyû ñieän vaø ñaûm baûo ñoä chính xaùc chaáp nhaän ñöôïc.

1.3 Muïc tieâu vaø nhieäm vuï nghieân cöùu cuûa ñeà taøi

Muïc tieâu cuûa ñeà taøi laø tìm lôøi giaûi thích hôïp cho vieäc phaân boá toái öu coâng

suaát giöõa caùc nhaø maùy treân baäc thang thuyû ñieän ñeå toái ña giaù trò naêng löôïng tích tröõ

trong caùc hoà chöùa vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt. Trong luaän vaên naøy, haøm muïc tieâu

seõ laø toái ña giaù trò naêng löôïng tích tröõ vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt döïa treân caùc döõ

lieäu ñaõ bieát goàm löu löôïng töï nhieân veà hoà, bieåu ñoà huy ñoäng coâng suaát töø heä thoáng,

caùc möùc nöôùc hoà muïc tieâu vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt vaø caùc raøng buoäc khaùc.

Caùc nhieäm vuï chính seõ ñöôïc nghieân cöùu trong ñeà taøi:

-4-

- Löïa choïn thuaät toaùn giaûi thích hôïp cho baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát

treân cuïm caùc nhaø maùy baäc thang

- Xaây döïng haøm muïc tieâu laø toái ña naêng löôïng tích tröõ trong caùc hoà chöùa vaøo

cuoái thôøi gian khaûo saùt ngaén haïn

- Xaây döïng moâ hình toaùn hoïc cho caùc ñaëc tính hoà chöùa, ñaëc tính thieát bò saûn

suaát ñieän goàm turbine vaø maùy phaùt ñieän töông öùng vôùi caùc coät aùp vaø hieäu suaát khaùc

nhau

- Thieát laäp caùc phöông trình raøng buoäc: phöông trình caân baèng nöôùc, phöông

trình caân baèng naêng löôïng heä thoáng ñieän, caùc raøng buoäc vaät lyù cuûa ñaëc tính hoà chöùa

vaø thieát bò…

- Tieán haønh giaûi baøi toaùn vôùi nghieäm quyeát ñònh laø coâng suaát phaùt cuûa caùc

nhaø maùy taïi caùc thôøi ñieåm trong thôøi gian khaûo saùt

- Thieát laäp chöông trình giaûi baøi toaùn khi coù nhöõng thay ñoåi töø thoâng soá ñaàu

vaøo, keát quaû cuûa chöông trình laø phaân boá laïi coâng suaát phaùt cuûa caùc nhaø maùy taïi

caùc thôøi ñieåm trong thôøi gian khaûo saùt.

1.4 Phaïm vi nghieân cöùu cuûa ñeà taøi

Baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh goàm nhieàu daïng baøi toaùn: baøi toaùn quy hoaïch

ngaén haïn (1 ngaøy ñeán 1 tuaàn) döïa treân cô sôû löu löôïng töï nhieân taát ñònh, baøi toaùn

daøi haïn (1 tuaàn ñeán 1 naêm vaø nhieàu naêm) [AlB1984] vôùi löu löôïng töï nhieân baát

ñònh… Trong khuoân khoå luaän vaên naøy, taùc giaû chæ xeùt ñeán baøi toaùn phaân boá coâng

suaát toái öu ngaén haïn, treân cô sôû caùc soá lieäu löu löôïng nöôùc veà taát ñònh. Nhu caàu heä

thoáng vaø caùc möùc nöôùc muïc tieâu coi nhö ñaõ bieát tröôùc. Trong caùc raøng buoäc cuûa baøi

toaùn, thì toån thaát truyeàn taûi töø caùc nhaø maùy ñeán heä thoáng ñieän ñöôïc giaû ñònh boû qua.

Maëc duø caùc nguoàn ñieän ñaõ tham gia thò tröôøng caïnh tranh nguoàn phaùt, nhöng giaù

ñieän söû duïng trong luaän vaên naøy ñöôïc coi nhö coá ñònh.

-5-

Do nhöõng khoù khaên veà thu thaäp soá lieäu, phaàn aùp duïng seõ chæ tính toaùn cho

cuïm caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San.

1.5 Nhöõng noäi dung chính cuûa ñeà taøi

Phaàn coøn laïi cuûa luaän vaên goàm nhöõng noäi dung chính sau ñaây:

Chöông 2 trình baøy toång quan veà heä thoáng thuyû ñieän treân soâng Seâ San, trong

ñoù chuû yeáu laø neâu leân caùc ñaëc ñieåm töï nhieân veà ñaëc tröng khí haäu, thuyû vaên, ñòa

hình, doøng chaûy cuûa löu löïc soâng Seâ San. Giôùi thieäu tieàm naêng thuyû ñieän ñaõ ñöôïc

nghieân cöùu vaø quy hoaïch treân löu vöïc. Phaàn keá tieáp cuûa chöông giôùi thieäu veà ñaëc

tính cuûa caùc hoà chöùa, ñaëc ñieåm thieát bò coâng trình ñaõ ñöôïc xaây döïng. Moät phaàn cuûa

chöông cuõng giôùi thieäu chính saùch vaän haønh hoà chöùa daøi haïn ñeå ñaûm baûo phuïc vuï

toát coâng taùc ñieàu tieát heä thoáng baäc thang hoà chöùa. Phaàn cuoái giôùi thieäu sô boä vò trí

vaø vai troø cuûa heä thoáng baäc thang thuyû ñieän treân soâng Seâ San ñoái vôùi heä thoáng ñieän

Vieät Nam.

Trong chöông 3, phöông phaùp giaûi baøi toaùn thích hôïp cho baøi toaùn quy hoaïch

vaän haønh heä thoáng baäc thang thuyû ñieän ñöôïc taùc giaû choïn löïa. Phaàn chính cuûa

chöông laø phöông trình toaùn hoïc cuûa caùc heä thoáng thieát bò, coâng trình cuûa caùc nhaø

maùy treân löu vöïc soâng ñöôïc xaây döïng, coù nhieàu phöông phaùp thieát laäp moâ hình toaùn

hoïc caùc heä thoáng, trong luaän vaên naøy moâ hình tuyeán tính hoaù caùc ñaëc tính ñöôïc löïa

choïn phaùt trieån nhaèm phuïc vuï cho baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính. Caùc moâ hình

ñöôïc xaây döïng ñoùng vai troø nhö laø caùc phöông trình raøng buoäc baøi toaùn quy hoaïch

tuyeán tính. Trong soá caùc phöông trình, quan troïng nhaát, haøm muïc tieâu ñöôïc xaây

döïng theo höôùng söû duïng hieäu quaû löôïng nöôùc tích tröõ trong caùc hoà chöùa cuûa heä

thoáng, cuï theå laø toái ña hoaù löôïng nöôùc tích tröõ ôû caùc hoà vaøo cuoái chu kyø khaûo saùt.

Treân cô sôû caùc phöông trình toaùn hoïc ñöôïc xaây döïng ôû chöông 3, chöông 4

chuû yeáu taäp trung giôùi thieäu caùc thuaät toaùn coù theå aùp duïng giaûi heä caùc phöông trình

quy hoaïch tuyeán tính treân. Trong ñoù, 2 thuaät toaùn noåi tieáng ñöôïc trình baøy laø thuaät

toaùn ñôn hình vaø thuaät toaùn ñieåm trong döïa theo phöông phaùp tæ leä affine ñöôïc ñeà

-6-

caäp. Phaàn coøn laïi cuûa chöông lieät keâ chi tieát caùc ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa thuaät toaùn

nhaèm phuïc vuï cho chöông trình tính toaùn toái öu.

Treân cô sôû phöông phaùp giaûi vaø moâ hình toaùn hoïc cuûa chöông 3, soá lieäu ñaàu

vaøo vaø ñaàu ra cuûa chöông 4, chöông 5 giôùi thieäu chöông trình tính toaùn toái öu ñöôïc

xaây döïng döïa treân cô sôû coâng cuï toái öu cuûa Matlab 7.0.

Cuoái cuøng, phaàn keát luaän vaø nhaän xeùt cuûa luaän vaên ñöôïc keát luaän ôû chöông

1.6 Nhöõng ñoùng goùp môùi, yù nghóa khoa hoïc vaø giaù trò thöïc tieãn cuûa ñeà taøi

- Luaän vaên ñaõ ñaët ra vaø tìm phöông phaùp giaûi cho baøi toaùn quy hoaïch vaän

haønh ngaén haïn cuïm caùc nhaø maùy baäc thang treân moät löu vöïc soâng, ñaëc bieät trong

ñieàu kieän ôû Vieät Nam chöa coù coâng trình naøo töông töï ñöôïc coâng boá.

- Veà maët khoa khoïc, luaän vaên khoâng coù nhieàu nhöõng ñoùng goùp môùi bôûi caùc

moâ hình toaùn hoïc ñöôïc xaây döïng treân cô sôû ñôn giaûn hoaù caùc ñaëc tính thöïc teá coøn

phöông phaùp giaûi quy hoaïch tuyeán tính ñaõ ñöôïc aùp duïng töông ñoái phoå bieán trong

vieäc giaûi caùc baøi toaùn toái öu. Nhöng tính thöïc tieãn cuûa ñeà taøi raát cao, vì hieän nay ôû

Vieät Nam nhieàu coâng trình thuyû ñieän ñaõ, ñang vaø seõ ñöôïc xaây döïng, trong ñoù coù

nhieàu baäc thang thuyû ñieän ñöôïc hình thaønh, tröôùc heát laø baäc thang thuyû ñieän treân

soâng Seâ San, keá tieáp laø baäc thang soâng Ñoàng Nai, soâng Seâreâpok, Soâng Ñaø, Soâng

Vu Gia-Thu Boàn… vaø ñeà taøi naøy coù theå aùp duïng ñeå phaùt trieån, môû roäng vaø giaûi cho

toaøn boä caùc heä thoáng baäc thang thuyû ñieän ôû Vieät Nam.

1.7 Phöông phaùp nghieân cöùu

- Xaây döïng vaø öùng duïng moâ hình toaùn hoïc cho caùc heä thoáng thieát bò coâng

trình cuûa caùc heä thoáng thuyû ñieän baäc thang,

- ÖÙng duïng caùc keát quaû chuû yeáu töø caùc phöông phaùp quy hoaïch toaùn hoïc ñeå

giaûi baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh ngaén haïn heä thoáng baäc thang thuyû ñieän,

- Xaây döïng chöông trình tính toaùn toái öu nhö moät coâng cuï toái öu caùc heä thoáng

baäc thang thuyû ñieän thöïc teá.

-7-

2. CHÖÔNG 2. TOÅNG QUAN HEÄ THOÁNG THUYÛ ÑIEÄN TREÂN SOÂNG SEÂ

SAN

Trong chöông naøy seõ taäp trung giôùi thieäu toång quan veà tieàm naêng khai thaùc

thuyû ñieän treân soâng Seâ San. Tình hình khí töôïng thuyû vaên aûnh höôûng ñeán baøi toaùn

vaän haønh toái öu. Phaàn chính seõ taäp trung vaøo vieäc giôùi thieäu ñaëc tính caùc hoà chöùa,

ñaëc tính thieát bò cuûa heä thoáng nhaø maùy thuyû ñieän vaø moâ hình toaùn caùc ñaëc tính hoà

chöùa vaø ñaëc tính thieát bi. Phaàn cuoái cuøng seõ sô löôïc veà vai troø cuûa heä thoáng baäc

thang thuyû ñieän treân soâng Seâ San vaø khaû naêng khai thaùc toái öu ngaén haïn heä thoáng.

Trong caùc phaàn sau cuûa chöông naøy taäp trung trình baøy cho taát caû caùc hoà chöùa vaø

thieát bò cuûa caùc coâng trình treân löu vöïc soâng Seâ San, tuy nhieân cho ñeán naøy soá lieäu

cuûa caùc coâng trình Thöôïng Kon Tum, Seâ San 3A vaø Seâ San 4 chöa coù saün, neân taùc

giaû chæ khaûo saùt chuû yeáu cho 3 coâng trình Pleikroâng, Ialy vaø Seâ San 3.

Cuõng gioáng nhö baát kyø heä thoáng baäc thang thuyû ñieän naøo, khi khaûo saùt heä

thoáng thuyû ñieän treân soâng Seâ san phaûi quan taâm ñeán caùc quaù trình vaät lyù, thuyû vaên

sau ñaây:

- Löu löôïng nöôùc veà töï nhieân

- Löôïng möa, löôïng nöôùc boác hôi vaø löôïng nöôùc thaám cuûa caùc hoà

- Tích nöôùc vaø xaû nöôùc cuûa caùc hoà

- Löu löôïng vaät lyù cuûa caùc cöûa xaû traøn

- Doøng chaûy cuûa nöôùc trong caùc keânh daãn (kín vaø hôû…)

- Nöôùc phuïc vuï cho caùc muïc ñích noâng nghieäp, coâng nghieäp, giao thoâng,

tieâu duøng

- Caân baèng nöôùc cuûa caùc hoà chöùa

- Löôïng nöôùc ñeå phaùt ñieän cuûa caùc nhaø maùy

- Toån thaát nöôùc trong caùc keânh daãn

-8-

- Toån thaát coät aùp trong caùc keânh daãn

Ñeå thaáy roõ caùc khía caïnh treân, phaàn sau cuûa chöông seõ trình baøy khaùi quaùt

caùc ñaëc ñieåm treân cuûa heä thoáng thuyû ñieän treân soâng Seâ San.

2.1 Ñaëc ñieåm vaø tieàm naêng thuyû ñieän treân löu vöïc soâng Seâ San

2.1.1 Ñaëc ñieåm töï nhieân

Soâng Seâ San laø phuï löu beân bôø traùi cuûa soâng Meâ Koâng. Soâng baét nguoàn töø

phía baéc cao nguyeân Gia Lai –Kon Tum vôùi 2 nhaùnh chính thöôïng nguoàn laø soâng

Kroâng Poâkoâ vaø soâng ÑaêkBla. Hai nhaùnh soâng naøy hôïp löu thaønh soâng Seâ San roài

tieáp tuïc chaûy theo höôùng Ñoâng Baéc-Taây Nam ra höôùng bieân giôùi Vieät Nam-

Cambodia. Taïi ñaây, nhaäp vôùi nhaùnh soâng Sa Thaày ôû bôø phaûi roài ñoå vaøo ñaát

Cambodia. Soâng Seâ San nhaäp vaøo Soâng Meâ Koâng treân ñaát Cambodia taïi thò traán

Stung Treng. Toång dieän tích löu vöïc soâng Seâ San treân laõnh thoå Vieät Nam laø

11450km2 chieám 61,65% toång dieän tích löu vöïc soâng (18570km2). Nhö vaäy, ñaëc

ñieåm hình thaùi cuûa caùc nhaùnh chính taïo thaønh löu vöïc soâng Seâ San nhö baûng 2.1

Baûng 2.1 Ñaëc tröng hình thaùi löu vöïc soâng Seâ San (nguoàn: PECC1, 2002)

TT Teân nhaùnh soâng Dieän tích löu vöïc [km2] Chieàu daøi soâng [km] Ñoä roäng trung bình [km] Ñoä doác trung bình [%]

1 ÑaêkBla 3 050 145 - 8,1

2 Kroâng Poâkoâ 3 530 121 20 6,5

3 Sa Thaày 1 562 104 15 4,3

4 Seâ San 11 450 237 44 3,6

2.1.2 Ñòa hình

Ñòa hình löu vöïc soâng Seâ San khaù phöùc taïp, bò chia caét maïnh. Phaàn phía baéc

cuûa löu vöïc coù ñòa haønh raát cao, ñieån hình laø ñænh nuùi Ngoïc Linh cao 2598m, phaàn

phía taây coù nuùi Ngoïc Bin San cao 1939m vaø phía ñoâng coù daõy Ngoïc Cô Rinh cao

2025m. Do ñaëc ñieåm ñòa hình vuøng naøy bò chia caét maïnh daãn ñeán söï khaùc bieät ñaùng

-9-

keå veà khí haäu treân töøng phaàn cuûa löu vöïc ñaëc bieät laø cheá ñoä möa, cheá ñoä aåm cuûa

khoâng khí.

2.1.3 Khí haäu

Khí haäu cuûa löu vöïc mang ñaëc ñieåm cuûa khí haäu Taây Tröôøng Sôn, theå hieän

caû trong cheá ñoä nhieät ñoä, löôïng möa, ñoä aåm vaø caùc yeáu toá khaùc. Khí haäu chia thaønh

2 muøa roõ reät: muøa möa vaø muøa khoâ. Muøa möa treân löu vöïc töø thaùng 5 ñeán thaùng 10,

thôøi gian möa keùo daøi vôùi löôïng möa lôùn nhaát xaûy ra vaøo caùc thaùng 8, 9 vaø 10.

Löôïng möa trong muøa möa chieám 80-90% löôïng möa trong naêm. Löôïng möa trung

bình naêm dao ñoäng töø 2600-3000mm ôû vuøng nuùi phía baéc vaø vuøng cao nguyeân

Pleiku; töø 1700-1800mm ôû vuøng Taây Nam löu vöïc; vuøng truõng Kon Tum vaø phía

nam löu vöïc do bò chaén bôûi caùc daõy nuùi cao neân löôïng möa trung bình khoaûng

1700mm. Muøa khoâ töø thaùng 11 ñeán thaùng 4 naêm sau. Soá ngaøy möa trong naêm

khoaûng 160 ngaøy ôû caùc vuøng coù löôïng möa lôùn vaø khoaûng 110 ngaøy ôû caùc vuøng coù

löôïng möa nhoû. Khoaûng 90% soá ngaøy möa rôi vaøo caùc thaùng coù aûnh höôûng cuûa gioù

muøa Taây Nam vaø Taây.

2.1.4 Ñoä aåm vaø boác hôi

Ñoä aåm töông ñoái trung bình naêm thay ñoåi töø 78,2 ñeán 81,2% cao nhaát laø

100% vaø thaáp nhaát laø 8%.

Do ñoä aåm khoáng khí coù giaù trò cao, neân boác hôi trong löu vöïc khoâng lôùn.

Löôïng boác hôi lôùn nhaát xaûy ra vaøo thaùng 2 ñeán thaùng 4 ñaït ñeán möùc 259,1mm. Töø

thaùng 8 ñeán thaùng 10 do möa nhieàu neân boác hôi giaûm xuoáng coøn 52mm, löôïng boác

hôi ngaøy ñeâm nhoû nhaát laø 10mm. Löôïng boác hôi trung bình nhieàu naêm vaøo khoaûng

426,5mm.

2.1.5 Doøng chaûy

Do aûnh höôûng cuûa khí haäu, doøng chaûy treân soâng Seâ San chia thaønh 2 muøa:

muøa luõ vaø muøa kieät. Muøa luõ töø thaùng 8-11, muøa kieät töø thaùng 12 ñeán thaùng 7 cuûa

-10-

naêm sau. Doøng chaûy cuûa löu vöïc soâng Seâ San khaù doài daøo, moâ dun doøng chaûy thay

ñoåi khoâng nhieàu töø 32-39 l/s.km2.

2.1.6 Naêng löïc thuyû ñieän treân löu vöïc soâng Seâ San

Coù raát nhieàu quy hoaïch phaùt trieån thuyû ñieän treân soâng Seâ San ñöôïc thöïc hieän

bôûi Uyû hoäi soâng Meâ Koâng, Coâng ty Nippon Koei (Nhaät baûn), Trung taâm nghieân cöùu

vaø thieát keá thuyû ñieän, Vieän quy hoaïch thuyû lôïi, Vieän naêng löôïng, Coâng ty

SWECO… Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa coâng ty SWECO ñaõ ñöôïc Thuû töôùng chính

phuû pheâ duyeät, coù 6 coâng trình thuyû ñieän chính treân löu vöïc soâng Seâ San vôùi caùc

thoâng soá chính nhö baûng 2.2

Baûng 2.2 Thoâng soá caùc coâng trình chính treân soâng Seâ San (nguoàn: PECC1)

Thoâng soá Ñôn vò Tkt Plk Ily Ss3 S3a Ss4

2006 11/2003 11/1993 6/2002 4/2003 Naêm XD 2004

2009 2007 2000 2006 2006 Naêm VH 2008

350 3216 7455 7788 8084 Flv Km2 9326

1170 570 515 304,5 239 MNDBT M 215

1146 537 490 303,2 238,5 MNC M 210

Trieäu m3 173,7 1048,7 1037,1 86,7 80,6 Vtb 893,3

Trieäu m3 51,0 100,6 258,8 82,9 76,6 Vc 629,1

Trieäu m3 122,7 948,0 778,3 3,8 4,0 Vhi 264,2

88,5 179,1 184,4 188,0 Qñb m3/s 214,9

124,9 254,7 269,0 278,8 323,2 Qtñ m3/s

1,7 6,7 5,2 5,8 3,2 Qxaû m3/s

31,5 367,6 420,0 490,0 500,0 698,0 Qmax m3/s

57,5 204,3 65,0 25,0 Hmax M 60,2

22,2 171,9 58,0 19,5 Hmin M 53,7

31 190 60 21,5 820 Htt M 55

23,2 313,6 105,9 39,8 82,4 Pñb MW 106,6

100 720 260 108 220 Plm MW 330

-11-

Trieäu kWh 944,5 417,2 3842,2 1302,8 499,4 1388,1 E0

Hsd Giôø 4172 5336 5011 5202 4206

∆Pñb MW 106,4 38,2 11,2 26,1

Trieäu kWh 195,7 52,7 21,0 20,4 ∆E0

Ñieàu tieát Naêm Naêm Ngaøy Ngaøy Naêm Nhieàu naêm

Ghi chuù: Flv laø dieän tích löu vöïc hoà,

MNDBT laø möïc nöôùc daâng bình thöôøng (so vôùi möïc nöôùc bieån),

MNC laø möïc nöôùc cheát (so vôùi möïc nöôùc bieån),

Vtb laø dung tích toaøn boä hoà chöùa (vôùi möïc nöôùc cao trình ñænh ñaäp),

Vc laø dung tích cheát cuûa hoà chöùa (töùc öùng vôùi MNC),

Vhi laø dung tích höõu ích cuûa hoà chöùa (töùc öùng vôùi MNDBT),

Pñb laøø coâng suaát ñaûm baûo,

Plm laø coâng suaát laép maùy,

Hmin, Hmax, Htt laø coät aùp nhoû nhaáât, lôùn nhaát vaø tính toaùn,

E0 laø saûn löôïng ñieän trung bình naêm (khi toaøn boä caùc hoà chöùa ñöôïc

ñöa vaøo laøm vieäc),

∆E0 laø saûn löôïng ñieän taêng theâm khi ñöa ñaày ñuû caùc hoà vaøo vaän

haønh (so vôùi caùc hoà vaän haønh rieâng leû).

Nhaän xeùt: ôû baûng 2.2, trong soá 6 coâng trình hoà thì chæ coù 3 coâng trình bao

goàm Ialy, Pleikroâng vaø Seâ San 4 laø nhöõng hoà coù dung tích höõu ích khaù lôùn. Hoà

Thöôïng Kon Tum cuõng coù dung tích höõu ích khaù lôùn nhöng haï löu nhaø maùy xaû nöôùc

veà ñoâng Tröôøng Sôn (tænh Quaûng Ngaõi). Caùc hoà Seâ San 3 vaø 3A coù dung tích raát

nhoû.

-12-

2.2 Ñaëc tröng thuyû vaên löu vöïc soâng, ñaëc tính caùc hoà chöùa treân soâng

Seâsan

2.2.1 Ñaëc tröng thuyû vaên löu vöïc soâng Seâ San

Ñaëc tröng thuyû vaên caùc hoà chöùa trong löu vöïc ñöôïc toång hôïp ôû baûng 2.3

Baûng 2.3 Ñaëc tröng thuyû vaên caùc hoà chöùa löu vöïc soâng SeâSan (nguoàn: PECC1)

Kyù Ñôn Ñaëc tröng thuyû vaên Tkt Plk Ily Ss3 S3a Ss4 T T hieäu vò

1 Doøng chaûy naêm 15,2 128 264 274 286 329 m3/s Qo

1258,9 1105,0 1109,5

1112,7

l/skm2 39,80 35,10 35,18 35,28

mm 2 Moâ ñun doøng chaûy Mo 3 Lôùp doøng chaûy naêm Yo

4 Heä soá bieán daïng Cv 0,24 0,23 0,22 0,22

10370

5 Heä soá thieân leäch Cs 0,48 0,23 0,44 0,44

6 Wo 106m3 4037 8270 8640 Toång löôïng doøng chaûy naêm

Doøng chaûy naêm öùng vôùi taàn suaát

Qp=10% 7 169 5630 354 424

Qp=50% 126 250 270 324

Qp=90% m3/s m3/s m3/s 90,7 146 200 240

2.2.2 Ñaëc tính caùc hoà chöùa treân soâng Seâ San

Nhö ñaõ trình baøy trong muïc 2.1.6 vaø baûng 2.2, treân löu vöïc soâng Seâ San coù

06 hoà chöùa goàm hoà Thöôïng Kon Tum, Pleikroâng, Ialy, Seâ San 3, Seâ San 3A vaø Seâ

San 4. Trong ñoù ñieàu tieát naêm coù hoà Thöôïng Kon Tum, ñieàu tieát muøa coù hoà

Pleikroâng, Ialy vaø Seâ San 4, ñieàu tieát ngaøy coù hoà Seâ San 3 vaø Seâ San 3A.

Phaàn sau seõ trình baøy ñaëc tính caùc hoà chöùa (hay coøn goïi laø ñaëc tính Zhoà) cho

döôùi daïng baûng quan heä giöõa chieàu cao möùc nöôùc vaø dung tích hoà (Soá lieäu ñöôïc thu

thaäp theo thieát keá kyõ thuaät caùc hoà chöùa vaø coù hieäu chænh theo khoái löôïng boà laéng

loøng hoà sau thôøi gian vaän haønh).

-13-

2.2.2.1 Hoà Pleikroâng

Baûng quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà trong ñoaïn dung tích höõu ích hoà

(möïc nöôùc cheát-cao trình 537m, cao trình ñænh ñaäp 575m):

Baûng 2.4 Quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Pleikroâng (nguoàn: Ily)

h [m] h [m] v [trieäu m3] v [trieäu m3] Thöù töï ñieåm Thöù töï ñieåm

535,0 79,231 9 555,0 453,111 1

537,5 106,004 10 557,5 529,339 2

540,0 137,870 11 560,0 613,634 3

542,5 175,292 12 562,5 706,570 4

545,0 218,361 13 565,0 809,286 5

547,5 267,056 14 567,5 922,715 6

550,0 322.026 15 570,0 1048,686 7

552,5 384,076 16 572,5 1189,222 8

17 575,0 1343,785

2.2.2.2 Hoà Ialy

Baûng quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà trong ñoaïn dung tích höõu ích hoà

(möïc nöôùc cheát-cao trình 490m, ñeán cao trình ñænh ñaäp 520m):

Baûng 2.5 Quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Ialy (nguoàn: Ily)

H [m] h [m] v [trieäu m3] v [trieäu m3] Thöù töï ñieåm Thöù töï ñieåm

490 258,071 16 505 598,858 1

491 275,126 17 506 629,744 2

492 292,765 18 507 662,897 3

493 310,986 19 508 698,317 4

494 329,790 20 509 736,004 5

495 349,178 21 510 775,958 6

496 369,587 22 511 824,592 7

-14-

8 497 391,021 23 512 875,022

9 498 413,479 24 513 927,249

10 499 438,058 25 514 981,273

11 500 461,466 26 515 1037,093

13 501 486,438 27 516 1110,293

13 502 512,664 28 517 1187,400

14 503 540,142 29 518 1268,400

15 504 568,874 30 519 1360,000

31 520 1442,596

2.2.2.3 Hoà Seâ San 3

Hoà chöùa cuûa nhaø maùy thuyû ñieän Seâ San 3 raát nhoû, dung tích höõu ích cuûa hoà

laø 3,8 trieäu m3 (theo baûng 2.2). Trong luaän vaên naøy, coù theå coi nhaø maùy Seâ San 3

khoâng coù hoà chöùa, do ñoù nhaø maùy seõ phaûi phaùt coâng suaát moãi khi coù löu löôïng nöôùc

veà hoà. Tuy nhieân, vôùi caùc soá lieäu cuûa hoà ta phaân tích chi tieát quan heä dung tích vaø

möùc nöôùc töø möùc nöôùc cheát-cao trình 303,2m ñeán cao trình ñænh ñaäp-cao trình

310,0m nhö baûng 2.8.

Baûng 2.6 Quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Seâ San 3 (nguoàn: Ily)

H [m] h [m] v [trieäu m3] V [trieäu m3] Thöù töï ñieåm Thöù töï ñieåm

1 303,2 82,900 4 305,0 88,250

2 304,5 86,700 5 306,0 91,300

3 6 310,0 104,200

Ghi chuù: Ñoái vôùi caùc hoà chöùa Thöôïng Kon Tum, Seâ San 3A vaø Seâ San 4, do

chöa coù soá lieäu chính thöùc cuûa hoà chöùa neân luaän vaên naøy chöa xeùt ñeán caùc hoà chöùa

cuûa 3 nhaø maùy treân.

2.2.3 Ñaëc tính caùc coâng trình traøn cuûa hoà chöùa

Ñaäp traøn laø coâng trình quan troïng nhaèm ñaûm baûo vaän haønh an toaøn cho ñaäp

daâng vaø caùc coâng trình khaùc thuoäc phaïm vi loøng hoà. Ñaäp traøn phaûi coù ñaëc tính phuø

-15-

hôïp nhaèm khi xaû nöôùc ôû löu löôïng lôùn khoâng aûnh höôûng ñeán keát caáu cuûa ñaäp daâng.

Caùc ñaäp traøn treân caùc ñaäp daâng cuûa soâng Seâ San coù keát caáu töông ñoái gioáng nhau,

baèng nhau veà soá löôïng cöûa xaû vaø khaû naêng giaûi phoùng nöôùc ôû taàn suaát 0.1 %.

Trong baøi toaùn quy hoaïch ngaén haïn, do thôøi gian khaûo ngaén (<168h), thì möùc

nöôùc hoà ñöôïc bieát tröôùc do tuaân thuû theo möùc nöôùc quy ñònh cuûa ñieàu tieát hoà daøi

haïn, do ñoù coâng trình traøn coù theå khoâng tham gia vaøo baøi toaùn vì lưu lượng xả traøn

baèng khoâng. Khi lưu lượng xả traøn khaùc khoâng thì coâng trình traøn ñöôïc moâ hình vaø

ñöa vaøo baøi toaùn. Chi tieát moâ hình toaùn hoïc bieåu dieãn quan heä löu löôïng xaû traøn vôùi

möùc nöôùc hoà ñöôïc xaây döïng trong chöông 3.

2.3 Chính saùch quaûn lyù-ñieàu tieát hoà chöùa

Öu ñieåm cuûa heä thoáng thuyû ñieän laø tích nöôùc vôùi giaù reû vaøo muøa luõ ñeå söû

duïng vôùi giaù trò cao hôn vaøo caùc muøa kieät. Tuy nhieân, do haïn cheá veà dung tích hoà

chöùa ñaõ laøm cho coâng taùc ñieàu tieát hoà chöùa trôû thaønh coâng vieäc khoù khaên, caøng khoù

khi dung tích hoà chöùa caøng nhoû. Ñieàu tieát hoà chöùa laø chính saùch vaän haønh hoà daøi

haïn nhaèm xaùc ñònh caùc möùc nöôùc muïc tieâu phuø hôïp cho töøng thaùng trong naêm,

ngaøy trong thaùng, thaäm chí giôø trong ngaøy ñoái vôùi caùc hoà chöùa nhoû… döïa treân caùc

keá hoaïch söûa chöõa thieát bò, soá lieäu döï baùo khí töôïng, löu löôïng nöôùc veà hoà vaø soá

lieäu thuyû vaên quaù khöù (ñoái vôùi caùc nhaø maùy treân soâng Seâ San ñaõ coù ñöôïc chuoãi

thuyû vaên 45 naêm). Tuy nhieân, ñoái vôùi quy hoaïch vaän haønh daøi haïn thì caùc soá lieäu

khí töôïng vaø thuyû vaên ñöôïc coi laø caùc yeáu toá baát ñònh.

Caùc möùc nöôùc hieän haønh vaø möùc nöôùc muïc tieâu vaøo cuoái thôøi kyø khaûo saùt

ngaén haïn ñöôïc caên cöù vaøo chính saùch vaän haønh daøi haïn cuûa töøng hoà chöùa. Chi tieát

veà chính saùch vaän haønh daøi haïn caùc hoà chöùa khoâng naèm trong phaïm vi cuûa luaän

vaên naøy. Tuy nhieân, phaàn sau ñaây seõ moâ taû sô boä chính saùch ñieàu tieát hoà chöùa

[AND2005].

-16-

Möùc nöôùc

Hup hayVup

h hay v

Hlo hay Vlo

Thôøi gian

Hình 2.1 Quaù trình ñieàu tieát hoà chöùa

Hình 2.1 moâ taû dieãn bieán möùc nöôùc trong quaù trình ñieàu tieát hoà chöùa. Hup, Hlo

laø möùc nöôùc treân vaø döôùi keá hoaïch cuûa hoà chöùa, töông öùng laø caùc dung tích Vup,

Vlo. Ñöôøng h laø möùc nöôùc dao ñoäng thöïc teá. Trong ñoù, Hup ñònh ra möùc nöôùc maø

döôùi möùc Hup thì taïi thôøi ñieåm t tuyø yù ñeán cuoái chu kyø T, neáu coù xaùc suaát luõ luït xaûy

ra thì möùc nöôùc vaãn khoâng vöôït quaù möùc nöôùc quy ñònh cuûa nhaø maùy. Töông töï, Hlo

ñònh ra möùc nöôùc maø treân möùc ñoù thì taïi thôøi ñieåm t tuyø yù ñeán cuoái thôøi kyø T, neáu

coù xaùc xuaát haïn haùn xaûy ra thì nöôùc nöôùc hoà khoâng naèm döôùi möùc nöôùc quy ñònh

cuûa nhaø maùy. Dung tích giôùi haïn bôûi Vlo vaø Vup goïi laø dung tích caét luõ. Nhö vaäy, h

hay v ñöôïc ñieàu tieát sao cho Hlo≤h≤Hup hay Vlo≤v≤Vup. Hay theå hieän döôùi daïng toaùn

hoïc nhö (2.3) vaø (2.9).

(2.3) P(v ≥Vup)≤α

(2.4) hay cuï theå P(v2≤Vup,v3≤Vup,…,VK+1≤Vup)≥1-α

trong ñoù P laø xaùc suaát, K laø soá ngaøy cuûa thôøi gian ñieàu tieát, vk laø dung tích hoà

chöùa cuûa ñaàu ngaøy k, α laø bieân treân cuûa xaùc suaát xaû luõ.

Töø phöông trình (2.4) cho thaáy seõ khoâng coù xaû luõ trong ngaøy K neáu vK+1≤Vup.

Ñoàng thôøi, vì kRvK+1=kRvK+BK-Qmax, neân suy ra:

(2.5) vK≤Vup+(Qmax-BK)1/kR

-17-

vôùi BK laø löu löôïng nöôùc veà hoà trong ngaøy K, Qmax laø toång löu löôïng cöïc ñaïi

chaïy maùy vaø traøn cho pheùp cuûa hoà, kR laø heä soá chuyeån ñoåi theå tích sang löu löôïng.

Khi dung tích hoà cuûa ngaøy K laø vK≤Vup, thì keát luaän raèng ngaøy K khoâng xaû luõ

khi vaø chæ khi vK≤ϑK = min(Vup,Vup +(Qmax-BK)1/kR). Vaø seõ khoâng xaû luõ trong ngaøy

K vaø K-1 khi:

(2.6) vK-1≤ϑK+(Qmax-BK)1/kR

Bieåu thöùc (2.6) thöïc chaát laø bieåu thöùc (2.5) khi thay Vup baèng ϑK. Vì ϑK≤Vup

neân seõ khoâng xaû luõ trong ngaøy K-1 vaø K neáu

(2.7) vK-1≤ϑK-1 = min(Vup,ϑK+(Qmax-BK)1/kR)

Moät caùch toång quaùt, ñeå khoâng xaû luõ trong ngaøy k thì dung tích ñieàu tieát caàn

vôùi k=1,2,..,K (2.8) phaûi: vk≤ϑK = min(Vup,ϑk+1+(Qmax-BK)1/kR)

Töông töï, tröôøng hôïp xaùc suaát kieät nöôùc:

(2.9) P(v≤Vlo)≤β

vôùi β-bieân treân cuûa xaùc suaát kieät nöôùc

Vaø ñeå khoâng kieät nöôùc trong ngaøy k thì dung tích ñieàu tieát caàn phaûi:

(2.10) vk≤ϑK = max(Vlo,ϑk+1+(Qmin-BK)1/kR) vôùi k=1,2,..,K

Khi möùc nöôùc h≥hup,k+1 thì phaûi tieán haønh giaûi phoùng nöôùc khoûi hoà theo bieåu

thöùc:

(2.11) Qk=min(Qmax,vk-vup,k+1+Bk/kR)

Vaø khi möùc nöôùc h≤ hlo,k+1 thì phaûi tieán haønh giaûi phoùng nöôùc khoûi hoà theo

bieåu thöùc

(2.12) Qk=max(Qmin,vk-vlo,k+1+Bk/kR)

vôùi vup,k+1, vlo,k+1 laø möùc nöôùc bieân treân vaø döôùi ngaøy k cuûa hoà chöùa.

-18-

Nhö vaäy, caên cöù vaøo chieán löôïc ñieàu tieát hoà chöùa daøi haïn ñöôïc trình baøy

trong muïc 2.3, möùc nöôùc hieän haønh vaø möùc nöôùc muïc tieâu cuûa töøng giai ñoaïn khaûo

saùt ngaén haïn seõ ñöôïc xaùc ñònh nhö theo caùc coâng thöùc (2.8) vaø (2.10).

2.4 Ñaëc ñieåm thieát bò, ñaëc tính caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâsan

Phaàn naøy seõ phaân tích ñaëc tính cuûa turbine vaø maùy phaùt cuûa caùc nhaø maùy

thuyû ñieän treân soâng Seâ San. Do moät soá nhaø maùy chöa coù taøi lieäu, neân chæ taäp trung

vaøo 3 nhaø maùy Pleikroâng, Ialy vaø Seâ San 3.

2.4.1 Ñaëc tính turbine vaø maùy phaùt Pleikroâng

Do coät aùp thaáp (Htt=31m), turbine nhaø maùy thuyû ñieän Plk söû duïng loaïi

turbine Kaplan1. Ñaëc tính vaän haønh turbine cuûa nhaø maùy Plk khaù phöùc taïp, cuï theå

Ghi chuù: P1: Coâng suaát phaùt, a0: ñoä môû caùnh höôùng, η: hieäu suaát

nhö hình 2.2.

1 laø loaïi turbine höôùng taâm, caùnh xoay, duøng cho coät aùp thaáp 3:60m

Hình 2.2 Ñaëc tính vaän haønh turbine Pleikroâng (nguoàn: Ily, 2006)

-19-

Maùy phaùt ñöôïc söû duïng ôû Pleikroâng laø loaïi truïc ñöùng coù ñaëc tính vaän haønh

nhö hình 2.3.

Hình 2.3 Ñaëc tính vaän haønh maùy phaùt Pleikroâng

2.4.2 Ñaëc tính turbine vaø maùy phaùt Ialy

Loaïi turbine ñöôïc söû duïng ôû nhaø maùy thuyû ñieän Ialy laø Francis2, 16 caùnh, coät

aùp 190m, toác ñoä 250 voøng/phuùt. Ñaëc tính ñöôïc theå hieän ôû hình 2.4.

2 Laø loaïi turbine xuyeân taâm höôùng truïc, duøng cho coät aùp trung bình 10:400m

Hình 2.4 Ñaëc tính vaän haønh turbine Ialy (nguoàn: Ily, 1998)

-20-

Maùy phaùt ñöôïc söû duïng ôû Ialy laø loaïi truïc ñöùng, kieåu duø, 24 cöïc, coù ñaëc tính

vaän haønh nhö hình 2.5.

Hình 2.5 Ñaëc tính vaän haønh maùy phaùt Ialy (nguoàn Ily,1998)

2.4.3 Ñaëc tính turbine vaø maùy phaùt Seâ San 3

Loaïi turbine ñöôïc söû duïng ôû nhaø maùy thuyû ñieän Seâ San 3 laø Francis, 13

caùnh, coät aùp 60m, toác ñoä 125 voøng/phuùt. Ñaëc tính ñöôïc theå hieän ôû hình 2.6.

Hình 2.6 Ñaëc tính vaän haønh turbine Seâ San 3 (nguoàn Ily, 2005)

Maùy phaùt ñöôïc söû duïng ôû Seâ San 3 laø loaïi truïc ñöùng, 48 cöïc, coù ñaëc tính vaän

haønh nhö hình 2.7.

-21-

Hình 2.7 Ñaëc tính vaän haønh maùy phaùt Seâ San 3 (nguoàn Ily, 2005)

2.5 Vai troø cuûa heä thoáng thuyû ñieän treân soâng Seâsan ñoái vôùi heä thoáng

ñieän Vieät Nam

Caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San naèm ôû “ñieåm giöõa” cuûa heä thoáng

Vieät Nam. Tröôùc khi coù Nhaø maùy thuyû ñieän Ialy (naêm 2000), ñöôøng daây 500kV

Hoaø Bình –Phuù Laâm laø ñöôøng daây daøi vaø vieäc ñieàu chænh ñieän aùp ôû caùc nuùt Haø

Tónh, Ñaø Naüng, Pleiku raát khoù khaên. Sau khi coù Ialy vaø caùc Nhaø maùy khaùc treân

soâng Seâ San, ñieän aùp taïi ñieåm Pleiku ñöôïc giöõ coá ñònh (phaùt Q vaøo giôø cao ñieåm vaø

thu Q vaøo giôø thaáp ñieåm). Do ñoù, vai troø cuûa caùc Nhaø maùy treân soâng Seâ San laø giuùp

vaän haønh ñöôøng daây 500kV ñöôïc oån ñònh vaø taêng cöôøng khaû naêng truyeàn taûi cuûa

ñöôøng daây.

Beân caïnh vieäc giöõ ñieän aùp nuùt Pleiku, caùc Nhaø maùy treân soâng Seâ San ñoùng

goùp moät saûn löôïng ñaùng keå cho heä thoáng vôùi coâng suaát khoaûng 1730MW vaø ñieän

löôïng bình quaân naêm khoaûng 8,5 tæ kWh (khi vaän haønh ñaày ñuû).

Ngoaøi caùc yeáu toá kyõ thuaät vaø kinh teá ñoái vôùi heä thoáng ñieän, vieäc ñöa vaøo vaän

baäc thang caùc hoà chöùa treân soâng Seâ San goùp phaàn caét luõ vaø ñieàu hoaø nguoàn nöôùc

treân doøng soâng Seâ San. Cuï theå laø, caét moät phaàn luõ taàn suaát kieåm tra ñeán 0,02% vaøo

-22-

muøa möa, löu löôïng ñieàu hoaø toái thieåu veà haï du vaøo muøa kieät ñöôïc duy trì ôû möùc

160m3/s).

2.6 Phaân tích khaû naêng khai thaùc toái öu ngaén haïn coâng suaát, naêng

löôïng theo caùc hoà chöùa treân soâng Seâsan

Caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San coù taàm quan troïng ñoái vôùi heä thoáng

ñieän vaø neàn kinh teá nhö vöøa neâu ôû treân, do ñoù baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh heä

thoáng baäc thang ñeå ñaït keát quaû khai thaùc hieäu quaû laø raát caàn thieát. Ñoái vôùi vaän

haønh toaøn heä thoáng ñieän, Trung taâm ñieàu ñoä heä thoáng ñieän thöôøng ñaët ra baøi toaùn

khai thaùc phoái hôïp thuyû nhieät ñieän (hydrothermal cooperation) nhaèm ñaït muïc tieâu

vaän haønh kinh teá heä thoáng ñieän. Ñoái vôùi caùc Nhaø maùy treân soâng Seâ San, do cuøng

phaùt ñieän vaøo moät ñieåm treân heä thoáng (traïm Pleiku), töùc laø coi caùc Nhaø maùy phaùt

leân cuøng moät thanh caùi cuûa heä thoáng, giaû thieát toån thaát töø caùc Nhaø maùy ñeán traïm

Pleiku laø khoâng ñaùng keå, luùc ñoù caùc Nhaø maùy treân soâng Seâ San trôû thaønh moät cuïm

caùc Nhaø maùy treân heä thoáng. Do ñoù, caàn huy ñoäng toå maùy naøo coù lôïi cho heä thoáng

baäc thang nhaát. Ñoù laø toå maùy coù hieäu suaát cao nhaát, suaát tieâu hao nöôùc thaáp nhaát vaø

vieäc vaän haønh toå maùy ñoù laøm xaû traøn heä thoáng hoà thaáp nhaát, hay tích luyõ thuyû naêng

cuûa heä thoáng baäc thang vaøo cuoái thôøi kyø khaûo saùt laø cao nhaát.

Trong thôøi gian tôùi (sau naêm 2007), khi caùc Nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ

San tham gia vaøo thò tröôøng ñieän caïnh tranh nguoàn phaùt, quyeàn chuû ñoäng coâng boá

coâng suaát khaû duïng thuoäc veà caùc Nhaø maùy ñieän, thì baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh

ngaén haïn caøng coù yù nghóa trong vieäc tính toaùn phaân boá coâng suaát toái öu giöõa caùc

nhaø maùy trong cuïm baäc thang thuyû ñieän, laøm cô sôû cho vieäc chaøo giaù ñieän phaùt

haèng ngaøy, giôø.

2.7 Keát luaän

Chöông naøy trình baøy caùc thoâng soá chính cuûa heä thoáng baäc thang caùc Nhaø

maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San, caùc ñaëc ñieåm veà khí haäu, thuyû vaên, ñòa hình löu

vöïc soâng Seâ San. Chieán löôïc ñieàu tieát cuûa caùc hoà chöùa ñieàu tieát naêm ñöôïc giôùi

-23-

thieäu cho thaáy ñöôïc vai troø cuûa ñieàu tieát hoà chöùa trong vaän haønh hieäu quaû caùc Nhaø

maùy thuyû ñieän. Caùc ñaëc tính vaän haønh thieát bò chính nhö maùy phaùt, turbine cuõng

ñöôïc trình baøy.

-24-

3. CHÖÔNG 3. MOÂ HÌNH HEÄ THOÁNG BAÄC THANG THUYÛ ÑIEÄN

Trong chöông tröôùc, ñaõ giôùi thieäu toång quan heä thoáng thuyû ñieän treân soâng Seâ

San- tieàm naêng vaø caùc thaùch thöùc ñaët ra khi ñöa toaøn boä heä thoáng caùc nhaø maùy vaøo

vaän haønh. Chöông naøy, seõ taäp trung vaøo vieäc löïa choïn thuaät toaùn giaûi baøi toaùn quy

hoaïch vaän haønh vaø xaây döïng moâ hình baøi toaùn ñaëc tröng cho heä thoáng caùc thuyû

ñieän bao goàm haøm muïc tieâu laø toái hoaù naêng löôïng tích luyõ vaøo cuoái thôøi gian khaûo

saùt ngaén haïn (1 ngaøy ñeán 1 tuaàn [AlB1984]).

Toå chöùc cuûa chöông nhö sau: muïc 3.1 seõ moâ taû toång quaùt heä thoáng, muïc 3.2

trình baøy löïa choïn thuaät toaùn, muïc 3.3 seõ trình baøy caùc giaû thieát caàn ñaët ra khi xaây

döïng baøi toaùn. Moâ hình heä thoáng thuyû ñieän, moâ hình toaùn hoïc caùc raøng buoäc

phöông trình vaø baát phöông trình, moâ hình toå maùy thuyû löïc vaø nhaø maùy thuyû ñieän

tích luyõ, haøm muïc tieâu cuûa baøi toaùn ñöôïc xaây döïng ôû muïc 3.4. Chi tieát ñöôïc trình

baøy ôû caùc phaàn sau.

3.1 Moâ taû heä thoáng baäc thang thuyû ñieän

Nhö trình baøy ôû chöông 2, heä thoáng baäc thang thuyû ñieän treân soâng Seâ San coù

6 nhaø maùy treân 3 löu vöïc soâng. Muïc ñích cuûa vieäc xaây döïng moâ hình ñeå tieán haønh

giaûi phaân boá toái öu coâng suaát cuûa 6 nhaø maùy treân. Tuy nhieân, ñeå khoâng maát tính

toång quaùt, giaû thieát ta xeùt moät heä thoáng baäc thang thuyû ñieän goàm L hoà chöùa. Caùc

nhaø maùy thuyû ñieän naøy coù quan heä chaët cheõ veà maët thuyû vaên töùc laø löôïng nöôùc söû

duïng hoaëc xaû traøn cuûa hoà chöùa naøy seõ laø löôïng nöôùc veà cuûa hoà chöùa haï löu tröïc

tieáp, nhö hình 3.1.

Hình 3.1 Heä thoáng baäc thang thuyû ñieän

-25-

3.2 Heä thoáng ñieän

Caùc nhaø maùy ñieän töông öùng vôùi caùc hoà chöùa naøy phaùt ñieän chung leân heä thoáng ñieän quoác gia, ñieån hình heä thoáng ñieän ñöôïc moâ taû nhö hình 3.2. Trong quaù trình xeùt heä thoáng thuyû ñieän coi heä thoáng ñieän laø moät thanh caùi ñôn chæ laáy ñieän cuûa heä thoáng thuyû ñieän ñeå caáp cho nhu caàu heä thoáng maø khoâng xeùt ñeán traøo löu coâng suaát treân heä thoáng ñieän cuõng nhö khoâng quan taâm ñeán vaán ñeà vaän haønh oån ñònh heä thoâng ñieän.

Nöôùc veà …

b1 b2 bL

Heä thoáng baäc thang hoà chöùa

Nhaø maùy …

q2 q1 qL

1 2 L

PL P1 P2

Heä thoáng ñieän

Nhu caàu ñieän

Hình 3.2 Moâ taû heä thoáng ñieän

3.3 Löïa choïn thuaät toaùn

Ñoái vôùi caùc baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh heä thoáng, coù moät soá phöông phaùp

giaûi baøi toaùn baèng quy hoaïch toaùn hoïc nhö phöông phaùp quy hoaïch tuyeán tính (LP)

trình baøy trong [AMJ1990], [MTR1994], moät soá phöông phaùp laëp phi tuyeán (NLP)

trong [AlB1984], phöông phaùp phöông phaùp quy hoaïch soá nguyeân (MILP) trong

[GMJ2001], [JEJ2001], phöông phaùp quy hoaïch doøng treân maïng trong [PMS1994],

phöông phaùp quy hoaïch ñoäng (DP) [XPH1994], [CEA1997], phöông phaùp phaân raõ

[OLD1998], [XPL1995], [EXR1999], öùng duïng giaûi thuaät di truyeàn (GA) ñeå phaân

-26-

boá toái öu caùc nhaø maùy coù quan heä thuyû löïc [PoH1996], öùng duïng maïng nô ron nhaân

taïo (ANN) [R.J2000]…

Ñoái vôùi baøi toaùn ñaët ra trong luaän vaên naøy, do ñaëc tính vaän haønh toå maùy luoân

luoân khoâng loài ôû vuøng coâng suaát thaáp, soá raøng buoäc vaø bieán traïng thaùi cuûa baøi toaùn

nhieàu (khi tính ñuû 6 nhaø maùy, khoaûng 70 raøng buoäc vaø 500 bieán traïng thaùi) caàn

khoái löôïng tính toaùn lôùn, neân phöông phaùp quy hoaïch phi tuyeán khoâng phuø hôïp. Vì

lyù do töông töï vaø do nhöõng quan heä ñoäng veà thuyû vaên giöõa caùc hoà neân phöông phaùp

quy hoaïch ñoäng khoâng ñöôïc löïa choïn.

Do caùc hoà chöùa ñöôïc moâ hình baèng caùc nuùt, caùc ñöôøng daãn nöôùc giöõa caùc hoà

laø caùc nhaùnh vaø löïa choïn caùc nuùt/nhaùnh naøy laøm bieán traïng thaùi, baøi toaùn phuø hôïp

vôùi phöông phaùp quy hoaïch tuyeán tính doøng treân maïng (network flow linear

programming). Tuy nhieân, phöông phaùp naøy gaëp phaûi khoù khaên khi ñöa caùc raøng

buoäc veà caân baèng coâng suaát heä thoáng, caùc khoù khaên khi ñöa caùc haøm phaït vaøo haøm

muïc tieâu… do ñoù phöông phaùp naøy cuõng khoâng ñöôïc löïa choïn.

Töø caùc loaïi boû treân, taùc giaû quyeát ñònh löïa choïn phöông phaùp quy hoaïch

tuyeán tính ñeå giaûi baøi toaùn. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø khoái löôïng tính

toaùn khaù lôùn, tuy nhieân vôùi toác ñoä maùy tính hieän nay, nhöôïc ñieåm naøy coù theå boû

qua. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø coù theå ñöa caùc raøng buoäc vaøo heä caùc phöông

trình moät caùch deã daøng baèng caùch taêng soá doøng cuûa ma traän raøng buoäc. Vieäc hình

thaønh baøi toaùn raát ñôn giaûn baèng caùch tuyeán tính hoaù caùc phöông trình raøng buoäc

phi tuyeán.

Ñoái vôùi caùc baøi toaùn moâ hình caùc heä thoáng thöïc teá thì chuû yeáu laø phi tuyeán.

Tuy nhieân, trong quaù trình tính toaùn ta coù theå tuyeán tính hoaù caùc haøm thaønh tuyeán

tính [GMJ2001].

Chi tieát caùc moâ hình heä thoáng phuïc vuï cho vieäc giaûi heä thoáng baèng phöông

phaùp quy hoaïch tuyeán tính seõ ñöôïc xaây döïng trong phaàn sau.

-27-

3.4 Caùc giaû thieát chính khi xaây döïng baøi toaùn

Muïc ñích cuûa baøi toaùn laø toái öu naêng löôïng phaùt cuûa heä thoáng thuyû ñieän baäc

thang treân cô sôû nhu caàu phuï taûi do A0 cung caáp thoâng qua phöông thöùc huy ñoäng

caùc nguoàn ñieän. Do ñoù, nhu caàu phuï taûi cuûa heä thoáng ñieän coi nhö ñaõ bieát tröôùc

trong toaøn boä thôøi gian khaûo saùt.

Löu löôïng töï nhieân cuûa nöôùc veà caùc hoà ñöôïc döï baùo qua caùc baûn tin döï baùo

tình hình thuyû vaên ngaén haïn do Trung taâm döï baùo khí töôïng thuyû vaên khu vöïc Baéc

Taây Nguyeân cung caáp. Do ñoù, löu löôïng töï nhieân veà töøng hoà coi nhö ñaõ bieát tröôùc.

Do caùc hoà treân baäc thang thuyû ñieän treân soâng Seâ San naèm raûi raùc töông ñoái

deàu treân löu vöïc soâng Seâ San vaø khoaûng caùch giöõa caùc hoà khoâng quaù xa. Do ñoù, giaû

thieát thôøi gian nöôùc töø haï löu cuûa hoà treân veà ñeán hoà döôùi keá tieáp laø khoâng ñaùng keå,

coù theå boû qua.

Caùc hoà naèm raûi raùc treân cuøng löu vöïc soâng, coù quan heä chaët cheõ veà thuyû vaên

nhöng boû qua quan heä veà gheùp noái thuyû löïc. Do ñoù, quan heä gheùp noái thuyû löïc giöõa

caùc hoà keà nhau coi nhö khoâng coù. Cuï theåø, tröôøng hôïp coù quan heä thuyû löïc naëng

nhaát laø giöõa hoà Ialy vaø Seâsan3. Möùc nöôùc haï löu cuûa Ialy laø 303m, vôùi möùc nöôùc

thöôïng löu cao nhaát cuûa hoà Seâsan3 laø 304,5m. Suy ra quan heä thuyû löïc laø 304,5-

303,0=1,5m. Trong khi ñoù coät aùp tính toaùn cuûa nhaø maùy Ialy laø 190m. Nhö vaäy tæ leä

phaàn traêm cuûa quan heä thuyû löïc laø 1,5/190x100%=0,8% laø raát nhoû so vôùi 10% quan

heä thuyû löïc chaáp nhaän ñöôïc.

Trong thôøi gian khaûo saùt ngaén haïn, coät aùp cuûa caùc nhaø maùy coù hoà chöùa ñöôïc

coi laø haèng soá vì thôøi gian ngaén, neân thay ñoåi möùc nöôùc khoâng ñuû lôùn laøm thay ñoåi

ñaëc tính phaùt cuûa toå maùy. Caùc nhaø maùy khoâng coù hoà chöùa coi nhö vaän haønh trong

ñieàu kieän coät aùp khoâng ñoåi [JSV2005].

Baøi toaùn taäp trung vaøo vieäc phaân boá coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy moät caùch

toái öu ñeå cöïc ñaïi naêng löôïng tích tröõ ôû caùc hoà chöùa vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt, neân

-28-

coi heä thoáng ñieän laø moät bus ñôn vaø khoâng xeùt ñeán toån thaát töø caùc nhaø maùy ñeán heä

thoáng ñieän quoác gia (thöïc teá khoaûng caùch naøy raát ngaén, ñieån hình laø 25km-ñieän aùp

500kV).

Baøi toaùn khoâng xeùt ñeán phaùt coâng suaát phaûn khaùng Q cho heä thoáng, hoaït

ñoäng chaïy buø cuûa caùc nhaø maùy ñöôïc coi nhö traùch nhieäm thöïc hieän hôïp ñoàng dòch

vuï cung caáp coâng suaát phaûn khaùng cuûa nhaø maùy vôùi A0.

Thôøi gian khôûi ñoäng/döøng maùy cuûa caùc toå maùy thuyû ñieän raát nhoû so vôùi thôøi

gian khaûo saùt, neân boû qua thôøi gian naøy.

Chi phí vaän haønh caùc nhaø maùy thuyû ñieän bao goàm chi phí saûn xuaát ñieän vaø

chi phí khôûi ñoäng. Trong ñoù chi phí saûn xuaát ñieän raát nhoû, coù theå boû qua

[AJM2002]. Chi phí khôûi ñoäng coù aûnh höôûng ñeán baøi toaùn toái öu ngaén haïn

[OnD1997-1], [OnD1997-2], nhöng trong khuoân khoå luaän vaên naøy, ñeå ñôn giaûn baøi

toaùn, seõ chæ xeùt boå sung nhöng khoâng ñöa vaøo haøm muïc tieâu.

Cuoái cuøng, haøm muïc tieâu xaây döïng trong baøi toaùn naøy seõ laø cöïc ñaïi naêng

löôïng tích tröõ cuûa toaøn heä thoáng sau thôøi gian khaûo saùt hôn laø tính cöïc tieåu chi phí

vaän haønh. Vì thöïc teá, hieän taïi, tuy caùc nhaø maùy ñieän ñaõ tham gia vaøo thò tröôøng giai

ñoaïn 1- caïnh tranh nguoàn phaùt, nhöng rieâng caùc nhaø maùy thuyû ñieän lôùn nhö Hoaø

bình, Ialy, Trò An vaãn coøn sôû höõu 100% voán nhaø nöôùc vaø chöa tham gia thò tröôøng

caïnh tranh.

3.5 Xaây döïng moâ hình heä thoáng vaø hình thaønh baøi toaùn

3.5.1 Moâ hình thôøi gian

Chu kyø thôøi gian khaûo saùt ngaén haïn (moät ngaøy, moät tuaàn, moät thaùng hay moät

naêm) ñöôïc chia thaønh T khoaûng thôøi gian rôøi raïc, t=1..T. Ñoä daøi thôøi gian cuûa moãi

khoaûng thôøi gian coù theå laø 0,5h, 1h hay daøi hôn tuyø thuoäc vaøo thôøi gian khaûo saùt,

möùc ñoä chính xaùc yeâu caàu cuõng nhö döõ lieäu coù saün (döõ lieäu veà löu löôïng nöôùc veà,

-29-

nhu caàu phuï taûi cuûa heä thoáng…). Taát caû caùc bieán trong caùc phöông trình cuûa heä

thoáng ñöôïc giaû thieát laø haèng soá trong moãi khoaûng thôøi gian naøy.

3.5.2 Söï phuï thuoäc thôøi gian cuûa heä thoáng thuyû ñieän

Phaùt ñieän ôû caùc nhaø maùy thuyû ñieän laø quaù trình chuyeån naêng löôïng reû tieàn

ñöôïc tích tröõ treân caùc hoà chöùa thaønh naêng löôïng ñieän coù giaù trò cao ñeå ñaùp öùng nhu

caàu heä thoáng ñieän. Tuy nhieân, löôïng naêng löôïng reû tieàn naøy bò haïn cheá bôûi dung

tích caùc hoà chöùa laø coù haïn.

Xeùt toaøn heä thoáng ñieän, thì vieäc quyeát ñònh söû duïng löôïng nöôùc tích tröõ trong

hoà hoâm nay seõ traû giaù baèng vieäc ñoát nhieân lieäu ñaét tieàn ôû nhieät ñieän ñeå phaùt ñieän

ngaøy mai neáu nhö löôïng nöôùc veà hoà ngaøy mai bò haïn cheá. Ngöôïc laïi, vieäc tích tröõ

nöôùc trong hoà hoâm nay thì phaûi ñoát nhieân lieäu ñaét tieàn ñeå phaùt nhieät ñieän, ñoàng thôøi

phaûi traû giaù baèng vieäc xaû traøn caùc hoà chöùa ngaøy mai, gaây laõng phí, neáu nhö löôïng

nöôùc veà hoà lôùn hôn khaû naêng tích tröõ cuûa hoà.

Toùm laïi, khaùc vôùi nhieät ñieän, khoâng phuï thuoäc vaøo thôøi gian, vaän haønh heä

thoáng thuyû ñieän phuï thuoäc chaët cheõ vôùi thôøi gian. Quyeát ñònh vaän haønh hoâm nay seõ

aûnh höôûng ñeán söï an toaøn naêng löôïng cuõng nhö chi phí vaän haønh heä thoáng ñieän ôû

töông lai.

3.5.3 Xaây döïng moâ hình baäc thang thuyû ñieän

Ñeå taïo cô sôû toaùn hoïc cho vieäc laäp haøm muïc tieâu vaø caùc bieåu thöùc raøng

buoäc, vaø do tính phöùc taïp cuûa baäc thang thuyû ñieän treân caùc löu vöïc soâng-caùc nhaø

maùy vöøa noái tieáp vöøa noái song song vôùi nhau, neân caàn thieát phaûi xaây döïng hoaøn

chænh moät moâ hình baäc thang thuyû ñieän. Phaàn naøy seõ xaây döïng moâ hình heä thoáng

thuyû ñieän baäc thang treân moät löu vöïc soâng, chi tieát nhö hình 2.2.

Caùc nuùt l thuoäc taäp L, l=1..L ñaëc tröng cho caùc hoà chöùa. Keøm theo hoà chöùa

coù theå coù hoaëc khoâng coù nhaø maùy thuyû ñieän.

-30-

Caùc nhaùnh jl ñaëc tröng cho doøng nöôùc chaûy töø hoà j ñeán hoà l, j thuoäc Ωl laø taäp

hôïp caùc hoà chöùa thöôïng löu tröïc tieáp cuûa hoà l. Nhaùnh jl coù theå laø moät trong caùc

ñöôøng sau ñaây:

Caùc hoà chöùa treân

Nuùt j

Nuùt k

bk,t bj,t

Nhaø maùy bl,t

Hoà chöùa döôùi

Nuùt l

Qk,t sk,t Qj,t sj,t

Ql,t sl,t

Hình 3.3 Moâ hình heä thoáng maïng thuyû ñieän

- Ñöôøng nöôùc chaïy qua nhaø maùy j ñeå phaùt ñieän, vôùi löu löôïng phaùt ñieän taïi

thôøi ñieåm t kyù hieäu laø Qj,t.

- Hoaëc hoaëc chaûy tröïc tieáp töø hoà j ñeán hoà l, thoâng qua caùc keânh daãn kín

hoaëc hôû, trong tröôøng hôïp hoà l khoâng coù nhaø maùy thuyû ñieän.

- Hoaëc laø löu löôïng nöôùc thöøa cuûa hoà j ñöôïc xaû qua traøn taïi thôøi ñieåm t, kyù

hieäu laø sj,t.

Caùc ñöôøng nöôùc töø j coù theå chaûy veà hoà l hoaëc khoâng, do caáu hình cuï theå cuûa

heä thoáng seõ quyeát ñònh.

Ngoaøi löôïng nöôùc chaûy giöõa caùc hoà, moãi hoà coøn ñöôïc ñaëc tröng bôûi löôïng

nöôùc veà töï nhieân taïi thôøi ñieåm t, kyù hieäu laø bl,t.

Neáu laø ñöôøng nöôùc chaïy qua nhaø maùy, thì coâng suaát ñieän phaùt ra cuûa caùc toå

maùy ñöôïc tính toaùn laø haøm cuûa löu löôïng nöôùc Ql,t vaø coät caùp Hl,t. Coät aùp cuûa toå

-31-

maùy laø ñaïi löôïng ñöôïc tính baèng hieäu cuûa möùc nöôùc thöôïng löu vôùi möùc nöôùc haï

löu, tröø caùc toån thaát thuyû löïc trong ñöôøng oáng aùp löïc daãn doøng cuõng nhö caùc toån

thaát khaùc do phaùt ñieän nhieàu toå maùy treân cuøng moät ñöôøng oáng daãn. Do ñaëc ñieåm

cuûa caùc hoà treân baäc thang thuyû ñieän Seâ San coù möùc nöôùc haï löu cuûa caùc hoà ñöôïc

coi laø coá ñònh, do ñoù coät aùp ñöôïc quy veà möùc nöôùc thöôïng löu cuûa hoà töông öùng.

Ngoaøi ra, caùc toån thaát thuyû löïc do nöôùc va vaø toån thaát khi vaän haønh chung ñöôøng

oáng seõ ñöôïc coi laø coá ñònh öùng vôùi möùc coâng suaát khaùc nhau (phaàn toån thaát thuyû löïc

thay ñoåi theo coâng suaát phaùt seõ xeùt rieâng vôùi luaän vaên naøy). Moâ hình chi tieát seõ

ñöôïc xaây döïng trong caùc phaàn keá kieáp.

y=x2

x'=3x'=3

y=x2

x'=2

3.5.4 Xaáp xæ tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn thaønh phaàn phi tuyeán

Hình 3.4 Xaáp xæ tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn haøm phi tuyeán

Cho haøm phi tuyeán toång quaùt f(x), ñöôïc bieåu thò nhö hình 2.3. Ñeå hình thaønh

moät bieåu thöùc xaáp xæ tuyeán tính hoaù thaønh r ñoaïn haøm f(x) trong ñoaïn [0,u], ta phaûi

0, x’

1, .., x’

r sao cho

choïn r+1 giaù trò x trong phaïm vi 0≤x≤u, goïi r+1 giaù trò laø x’

k) vôùi k=0,..,r. ÔÛ bieân döôùi ta coù x’

0=0, bieân treân x’

r=u.

f(x)=f(x’

-32-

Nhö ta ñaõ bieát, baát kyø giaù trò naøo cuûa x naèm giöõa 2 ñieåm ñaàu vaø cuoái cuûa

k+1+(1-α)x’

k hay x-x’

k=α(x’

k+1-x’

k) vôùi

ñoaïn thaúng thöù k ñeàu ñöôïc bieåu dieãn laø: x=αx’

0≤α≤1.

k chuyeån thaønh döõ lieäu ñaõ bieát, coøn α laø bieán môùi. Daãn ñeán haøm soá

ÔÛ ñaây, x’

)

1 (

−

' k

)(ˆ f x

x (

(

)

α − 1 k +

) − α

xaáp xæ seõ laø:

f x

− −

1 + 1 +

vôùi 0≤α≤1

k ≤x≤x’

k+1, ñaët α=αk+1 vaø (1-α)=αk thì hai

Vaäy, vôùi ñoaïn thaúng thöù k, töùc =x’

)(ˆ xf

bieåu thöùc treân vieát laïi laø:

k+1+αk x’

k vaø

−

α k

1 +

x=αk+1 x’

ÔÛ ñaây αk +αk+1=1 vaø αk+1≥0, αk≥0

)(ˆ xf

,..,0

≥

α x

' k

∑

α x 0

Moät caùch toång quaùt ta coù:

k hoaëc x= x’

k+1 , thì αk=1; khi x’

k ≤x≤x’

k+1 thì αk+αk+1=1; vaø

Nhö vaäy khi x= x’

khi αk lôùn hôn khoâng thì chæ duy nhaát hoaëc laø αk-1 hoaëc laø αk+1 lôùn hôn khoâng. Ñieàu

naøy goïi laø tieâu chuaån keá caän.

Toùm taïi, tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn thaønh phaàn phi tuyeán goàm caùc böôùc:

Böôùc 1: Kieåm tra thaønh phaàn phi tuyeán laø haøm moät bieán

Böôùc 2: Thieát laäp phaïm vi bieán thieân cuûa bieán

Böôùc 3: Choïn soá ñieåm gaõy hình thaønh caùc ñoaïn thaúng trong phaïm vi cuûa

bieán

Böôùc 4: Xaây döïng xaáp xæ tuyeán tính cho haøm nhö vöøa trình baøy ôû treân, giaû söû

)

( pfα 11 1

α 2

( pf 2

α n

( pf n

ta chia haøm soá thaønh n ñieåm gaõy pi (i=1,..,n):

-33-

(

)

(

)

α 1

p 1

α 2

n p (

αα +

* vôùi x

2 +

α + n

* chæ αi (vôùi i≤n) khaùc khoâng; hoaëc 2 bieán lieân tieáp αi,αi+1 (vôùi i≤n-1)

khaùc khoâng

Böôùc 5: vieát ñaày ñuû haøm ñaõ ñöôïc tuyeán tính hoaù töø haøm phi tuyeán.

trong ñoaïn [0,5]

Ví duï: xaáp xæ tuyeán tính haøm f(x)=x2

Böôùc 1: roõ raøng haøm f(x) chæ moät bieán

Böôùc 2: mieàn caàn tuyeán tính laø [0,5]

Böôùc 3: choïn caùc ñieåm gaõy: 2 ñieåm gaõy vaø 2 ñieåm bieân

Haøm Ñieåm gaõy Bieán môùi

x2 αi(i=1,2,3,4) p1: x’=0, p2:x’=2,p3:x’=3,p4:x’=5

Böôùc 4: xaây döïng xaáp xæ tuyeán tính

*α1(0)2+α2(2)2+α3(3)2+α4(5)2=0+4α2+9α3+25α4

* vôùi x= 0α1+2α2+3α3+5α4

* α1+α2+α3+α4=1

* hoaëc chæ αi (vôùi i≤4) khaùc khoâng; hoaëc 2 bieán lieân tieáp αi,αi+1 (vôùi

i≤3) khaùc khoâng

Böôùc 5: vieát ñaày ñuû haøm môùi

*f(αi)=4α2+9α3+25α4

vôùi

*0≤x≤5

* x= 0α1+2α2+3α3+5α4

* α1+α2+α3+α4=1

-34-

* hoaëc chæ αi (vôùi i≤4) ≥0; hoaëc 2 bieán lieân tieáp αi,αi+1 (vôùi i≤3)≥0

thaønh haøm ña bieán cuaû αi .

Noùi caùch khaùc ta ñaõ bieán moät haøm phi tuyeán x2

3.5.5 Caùc kyù hieäu seõ duøng trong phaàn xaây döïng moâ hình

taäp chæ soá caùc hoà chöùa trong heä thoáng L

taäp chæ soá caùc toå maùy trong moät nhaø maùy ñöôïc xeùt trong heä thoáng I

T taäp chæ soá thôøi gian khaûo saùt, tính theo [h]

n soá giôø trong moät böôùc tính [h]

taäp caùc hoà chöùa thöôïng löu keà vôùi hoà thöù l Ωl

nhu caàu phuï taûi cuûa heä thoáng trong thôøi gian t, tính theo [MW] PD,t

PR,t Yeâu caàu döï tröõ quay ñoái vôùi cuïm nhaø maùy trong thôøi gian t, tính theo

[MW]

löu löôïng nöôùc chaïy maùy cuûa toå maùy thöù i, thuoäc nhaø maùy l thôøi gian Qi,l,t

t, tính theo [m3/s]

löu löôïng nöôùc chaïy maùy nhaø maùy l thôøi gian t, tính theo [m3/s] Ql,t

löu löôïng nöôùc trong nhaùnh töø nuùt i ñeán nuùt j trong thôøi gian t, tính Qij,t

theo [m3/s]

dung tích nöôùc löu tröõ trong hoà i taïi thôøi ñieåm baét ñaàu cuûa t, tính theo vi,t

[trieäu m3]

Soá caùc toå maùy coù khaû naêng noái löôùi cuûa nhaø maùy l trong thôøi gian t, laø ui,t

soá nguyeân

löu löôïng nöôùc xaû traøn cuûa hoà l trong thôøi gian t, tính theo [m3/s] sl,t

Hl,t Coät aùp cuûa nhaø maùy l taïi thôøi ñieåm t [m]

Giaù trò nöôùc cuûa hoà l trong thôøi gian khaûo saùt [VNÑ hoaëc MWh] cl

-35-

hl,t möùc nöôùc thöôïng löu cuûa nhaø maùy l trong thôøi gian t, tính theo [m]

löu löôïng nöôùc veà töï nhieân cuûa hoà l trong thôøi gian t, tính baèng [m3/s] bl,t

coâng suaát phaùt cuûa toå maùy thöù i, thuoäc nhaø maùy l trong thôøi gian t, tính Pi,l,t

theo [MW]

coâng suaát phaùt cuûa nhaø maùy l trong thôøi gian t, tính theo [MW] Pl,t

suaát tieâu hao nöôùc cuûa hoà l, tính theo [m3/kWh]. Ñeå ñôn giaûn, heä soá kQl

naøy ñöôïc coi nhö coá ñònh trong toaøn thôøi gian khaûo saùt cuûa hoà thöù l

α1,l, α2,l, α3,l, α4,l laø caùc bieán haøm phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc tieâu cuûa hoà

chöùa thöù l.

3.5.6 Xaây döïng moâ hình toaùn hoïc caùc bieåu thöùc raøng buoäc

Ñeå giaûi haøm muïc tieâu treân, caàn thieát phaûi xaây döïng caùc phöông trình toaùn

hoïc bieåu dieãn caùc raøng buoäc veà caân baèng naêng löôïng, caân baèng nöôùc cuûa hoà chöùa,

caùc ñaëc tính coâng suaát cuûa toå maùy, goàm:

- Raøng buoäc veà caân baèng naêng löôïng cuûa heä thoáng

- Raøng buoäc veà ñaûm baûo coâng suaát döï phoøng quay cho heä thoáng

- Phöông trình veà caân baèng nöôùc ôû moät nuùt baát kyø heä thoáng

- Caùc giôùi haïn treân vaø döôùi cuûa hoà chöùa

- Caùc giôùi haïn treân vaø döôùi cuûa löu löôïng phaùt qua toå maùy

- Coâng suaát phaùt cuûa nhaø maùy laø haøm cuûa löu löôïng vaø coät aùp töông öùng

- Raøng buoäc phöông trình xaû traøn…

3.5.6.1 Phöông trình caân baèng coâng suaát phaùt vaø nhu caàu heä thoáng ñieän

Raøng buoäc caân baèng coâng suaát taïi thôøi ñieåm t ñöôïc bieåu dieãn laø toång coâng

suaát phaùt cuûa caùc nhaø maùy thuyû ñieän baèng coâng suaát nhu caàu cuûa heä thoáng:

P tl ,

= ∑

(3.1) P tli ,, P , tD

∑∑ 1 =

1 =

-36-

3.5.6.2 Phöông trình raøng buoäc veà döï phoøng quay cho heä thoáng ñieän

Ngoaøi ñaûm baûo caân baèng coâng suaát theo huy ñoäng coâng suaát cuûa heä thoáng taïi

thôøi ñieåm t, caùc nhaø maùy thuoäc heä thoáng baäc thang phaûi ñaûm baûo coâng suaát döï

tli ,,

tl ,

phoøng quay theo yeâu caàu cuûa heä thoáng, bieåu thöùc raøng buoäc nhö sau:

−

≥

P tli ,,

P tl ,

P , tR

(3.2)

∑∑

∑

1 =

3.5.6.3 Phöông trình caân baèng nöôùc taïi moät nuùt baát kyø

Do boû qua thôøi gian di chuyeån cuûa nöôùc töø hoà treân ñeán hoà döôùi, heä thoáng

khoâng trích nöôùc phuïc vuï caùc muïc ñích töôùi tieâu noâng nghieäp, phuïc vuï giao thoâng…

Xeùt taïi moät nuùt l baát kyø, toång löu löôïng nöôùc töï nhieân veà hoà, löu löôïng nöôùc chaïy

maùy cuûa caùc nhaø maùy treân tröïc tieáp vaø löu löôïng nöôùc xaû traøn cuûa caùc hoà treân tröïc

(

)

−

(

tieáp baèng vôùi toång löu löôïng nöôùc chaïy maùy, löu löôïng xaû traøn vaø löu löôïng coù

Q ,, t li

, + t

v l

, t

b l

v 1, tl −

(3.3) , t

∑

∑ j Ω∈

1 =

ñöôïc do thay ñoåi dung tích cuûa hoà chöùa taïi nuùt thöù l: K R n

trong ñoù:

- Thaønh phaàn thöù nhaát laø löu löôïng nöôùc veà hoà l töø caùc hoà thöôïng löu tröïc

tieáp thuoäc taäp Ωl

- Thaønh phaàn thöù hai laø toång löu löôïng nöôùc bò giaûi phoùng khoûi hoà l

- Thaønh phaàn thöù ba laø löu löôïng nöôùc ñöôïc chuyeån ñoåi töø dung tích nöôùc

bò thay ñoåi trong hoà trong thôøi gian t. KR laø heä soá chuyeån ñoåi dung tích qua löu

löôïng, KR=1000 000/3600. vl,t laø dung tích cuûa hoà l taïi thôøi ñieåm t, vl,t ñöôïc xaùc ñònh

theo ña thöùc quan heä v=f(h), seõ ñöôïc trình baøy ôû chöông 4, laø:

l,t+p2h3

l,t+p3h2

l,t +p4hl,t+p5

vl,t=p1h4

trong ñoù, p1, p2, p3, p4, p5 laø caùc haèng soá ña thöùc cuûa ñöôøng quan heä dung tích

hoà chöùa theo möùc nöôùc.

-37-

- Thaønh phaàn beân phaûi laø löu löôïng nöôùcveà hoà töï nhieân ñöôïc döï baùo tröôùc.

- Trong tröôøng hôïp khaûo saùt daøi haïn caàn boå sung theâm thaønh phaàn (El,t -Pl,t)

vaøo veá traùi phöông trình treân, vôùi El,t [trieäu m3] vaø Pl,t [trieäu m3] laø löôïng nöôùc boác

hôi vaø löôïng möa treân dieän tích hoà l, taïi thôøi ñieåm t. Tuy nhieân, trong baøi toaùn ngaén

haïn ñaïi löôïng treân ñöôïc boû qua.

3.5.6.4 Giôùi haïn dung tích treân vaø döôùi cuûa hoà

Moãi hoà chöùa thöù l, taïi thôøi ñieåm t coù giôùi haïn veà dung tích vaät lyù cuûa hoà chöùa

ñoù laø giôùi haïn treân vaø giôùi haïn döôùi, caùc giôùi haïn naøy phuï thuoäc vaøo keá hoaïch ñieàu

, ≤

, t

v l

v ≤ l , t

tieát daøi haïn, bieåu thöùc quan heä nhö sau:

(3.4)

, , tlv laø giôùi haïn dung tích döôùi vaø treân cuûa hoà thöù i, taïi thôøi

tvl

trong ñoù

ñieåm t.

3.5.6.5 Giôùi haïn löu löôïng qua toå maùy

Ñoái vôùi moãi hoà chöùa thöù l, ñöôøng haàm daãn nöôùc vaøo turbine toå maùy thöù i

phaûi thoaû maõn löu löôïng nöôùc naèm trong phaïm vi giôùi haïn cho pheùp theo bieåu thöùc

≤

Q ,, t li

Q i

, l

(3.5)

, lQQ laø giôùi haïn löu löôïng döôùi vaø treân cuûa ñöôøng oáng daãn töø

, li

trong ñoù

hoà l vaøo toå maùy i.

3.5.6.6 Moâ hình toå maùy thuyû löïc vaø nhaø maùy thuyû ñieän tích luyõ

- Moâ hình toå maùy thuyû löïc:

Ñaëc tính phaùt coâng suaát cuûa moãi toå maùy thuyû löïc ñöôïc bieåu dieãn laø haøm cuûa

löu löôïng vaø coät aùp nhö bieåu thöùc (3.6a).

(3.6a) Pi,l,t=f(Qi,l,t,Hl,t)=ηi,l,t(Hi,l,t,Qi,l,t).Qi,l,t

trong ñoù: Qi,l,t laø löu löôïng nöôùc chaïy qua toå maùy, tính baèng m3/s,

-38-

Hi,l,t laø coät aùp tinh,

(3.6b) Hi,l,t =hf-ht-hloss

hf laø möùc nöôùc thöôïng löu,

ht laø möùc nöôùc haï löu,

hloss toån thaát coät aùp thuyû löïc do aûnh höôûng cuûa löôùi chaén raùc, cöûa

nhaän nöôùc, ñöôøng oáng aùp löïc, nhieàu toå maùy cuøng chaïy trong moät ñöôøng oáng aùp

löïc…

Thoâng thöôøng trong vaän haønh hoà chöùa, möùc nöôùc haï löu ht thay ñoåi khoâng

ñaùng keå so vôùi söï thay ñoåi cuûa möùc nöôùc thöôïng löu hf, coøn toån thaát coät aùp laø coá

ñònh, neân bieåu thöùc (3.6b) chæ coù quan heä Hi,l,t~hf,l,t hay Hi,l,t~vl,t vaø bieåu thöùc (3.6a)

coù theå vieát laïi nhö (3.6c) sau ñaây:

(3.6c) Pi,l,t=f(Qi,l,t,vl,t)=ηi,l,t(vl,t,Qi,l,t ).Qi,l,t

Giaû söû möùc nöôùc thöôïng löu hf,l,t khoâng ñoåi, töùc vl,t khoâng ñoåi thì ηi,l,t(vl,t) chæ

phuï thuoäc vaøo löu löôïng Qi,l,t, luùc ñoù bieåu thöùc (3.6c) ñöôïc vieát laïi nhö (3.6d):

(3.6d) Pi,l,t=ηi,l,t(Qi,l,t ).Qi,l,t =ki,l,h(η).Qi,l,t

Trong ñoù, ki,l,h(η) laø heä soá phuï thuoäc vaøo hieäu suaát toå maùy.

Pi,l,t

Ñoä môû caùnh höôùng cöïc ñaïi

Hieäu suaát cöïc ñaïi

Pf,i,l

(2)

Pb,i,l

(1)

Pm,i,l

Qi,l,t

Qm,i,l

Qf,i,l

Qb,i,l

Vuøng khoâng loài

Chi tieát ñaëc tính phaùt tuyeán tính hoaù seõ ñöôïc xaây döïng nhö sau:

Hình 3.5 Ñaëc tính phaùt cuûa toå maùy

-39-

Ñaëc tính coâng suaát phaùt thöïc teá cuûa moãi toå maùy thuyû löïc laø neùt ñöùt ôû hình

3.5, ñaây laø ñöôøng cong phi tuyeán vaø khoâng loài ôû vuøng khoâng taûi vaø coâng suaát thaáp.

Tuy nhieân, treân thöïc teá vuøng coâng suaát thaáp cuûa toå maùy thuyû löïc bò caám vaän haønh

do ñoä rung cô khí raát lôùn vaø cheá ñoä thuyû löïc xaáu gaây xaâm thöïc turbine. ÔÛ cheá ñoä

vaän haønh bình thöôøng, toå maùy luoân ñöôïc choïn ôû ñieåm coù hieäu suaát toát nhaát hoaëc ôû

ñoä môû cöïc ñaïi cuûa caùnh höôùng.

Vôùi nhöõng ñaëc ñieåm treân, ñeå thuaän tieän trong tính toaùn, öùng vôùi moãi ñaëc tính

cuûa toå maùy thöù i thuoäc nhaø maùy thöù l, ta tieán haønh tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn ñaëc

tính thöïc thaønh 2 ñoaïn goàm 3 ñieåm: ñieåm coù ñoä môû caùnh höôùng nhoû nhaát (öùng vôùi

löu löôïng nhoû nhaát) (Qm,i,l,Pm,i,l), ñieåm hieäu suaát cöïc ñaïi (Qb,i,l,Pb,i,l) vaø ñieåm ñoä môû

caùnh höôùng cöïc ñaïi (Qf,i,l,Pf,i,l) nhö treân hình 3.5.

Vôùi ñaëc tính tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn ôû treân thì ñieåm vaän haønh toå maùy bình

thöôøng luoân naèm treân 2 ñoaïn thaúng vaø coù ñaëc tính môùi nhö sau:

(3.6) Pi,l,t=k1Q1,i,l,t+k2Q2,i,l,t

hay laø Qi,l,t=Qm,i,l,t +Q1,i,l,t+Q2,i,l,t (3.7)

vaø Pi,l,t=Pm,i,l,t+k1Q1,i,l,t+k2Q2,i,l,t

−

(3.8)

−

P tlib ,,,

tlim ,,,

P tlib ,,,

tlif ,,,

−

tlib ,,,

tlim ,,,

tlif ,,,

tlib ,,,

trong ñoù: k1, k2 laø ñoä nghieâng cuûa 2 ñoaïn thaúng (1) vaø (2), ñöôïc tính nhö sau: P

Q1,i,l,t Q2,i,l,t laø löu löôïng öùng vôùi ñoaïn (1) vaø (2) taïi thôøi ñieåm t cuûa

toå maùy thöù i trong nhaø maùy thöù l,

- Moâ hình nhaø maùy thuyû ñieän tích luyõ

Nhaø maùy tích luyõ laø nhaø maùy töông ñöông baèng caùch tích luyõ taát caû caùc toå

maùy coù cuøng ñaëc tính phaùt trong moãi nhaø maùy thaønh moät toå maùy. Ñoái vôùi caùc nhaø

maùy treân soâng Seâ San, do caùc toå maùy trong moät nhaø maùy ñoàng nhaát (coù cuøng ñaëc

tính phaùt) neân vieäc laäp moâ hình nhaø maùy tích luyõ ñöôïc thuaän lôïi.

-40-

Moät caùch töông töï nhö moâ hình toå maùy, ta coù bieåu thöùc bieåu dieãn quan heä

giöõa coâng suaát phaùt vaø löu löôïng nöôùc taïi thôøi ñieåm t cuûa nhaø maùy l nhö sau:

Ql,t=Qm,l,t +Q1,l,t+Q2,l,t (3.9)

vaø

(3.10)

Pl,t=Pm,l,t+k1Q1,l,t+k2Q2,l,t

, tlm

Qu , tl

,, lim

(3.11)

, =

)

≤

−

tib ,,

vôùi

Qu ( tl ,

(

)

≤

−

(3.12) tim ,, tl , ,1

(3.13) ,2 , l t , tib ,,

, , tlm

(3.14) P ,, , tlim ∑=

−

tlf ,,

l ,2

tlb ,,

tlm ,,

−

tlf ,,

tlb ,,

(3.15) P P tlb ,, k l ,1 P tlm ,, Q P − tlb ,, Q −

Trong ñoù bieán soá nguyeân ul,t ñöôïc ñöa vaøo ñeå theå hieän toå maùy thöù i trong nhaø

maùy thöù l ñang taùch löôùi hoaëc noái löôùi.

3.5.6.7 Raøng buoäc veà möùc coâng suaát phaùt cuûa toå maùy, nhaø maùy

Moãi toå maùy thuyû löïc coù ñaëc tính vaän haønh, giôùi haïn coâng suaát laø vieäc, vuøng

caám vaän haønh… do ñoù, coâng suaát huy ñoäng moãi toå maùy phaûi naèm trong phaïm vi cho

pheùp nhaát ñònh, theå hieän ôû bieåu thöùc sau:

≤

, l

P tli ,,

P i

P l

P ,i

l P

, li

(3.16) ≤ ≤ P ; P tl ,

trong ñoù, laø coâng suaát giôùi haïn döôùi vaø treân cuûa toå maùy thöù i thuoäc

nhaø maùy l, ñöôïc quy ñònh bôûi ñaëc tính vaän haønh turbine vaø maùy phaùt.

3.5.6.8 Raøng buoäc veà tính saün saøn cuûa toå maùy trong nhaø maùy

Trong quaù trình vaän haønh coù nhöõng thôøi ñieåm moät hoaëc vaøi toå maùy trong nhaø

maùy ñöôïc ñöa ra khoûi vaän haønh theo phieáu ñaêng kyù coâng taùc vôùi A0 nhaèm muïc

-41-

ñích baûo döôõng hoaëc phuïc vuï cho muïc ñích thöû nghieäm. Luùc ñoù caùc toå maùy ñöôïc

taùch ra khoâng naèm trong danh saùch caùc toå maùy saün saøng khôûi ñoäng. Bieåu thöùc sau

moâ taû raøng buoäc soá toå maùy coù khaû naêng noái löôùi cuûa nhaø maùy l taïi thôøi ñieåm t:

≤

, t

o , tl

u ≤ l l o , to ,

(3.17)

Trong ñoù, laø soá cöïc tieåu vaø cöïc ñaïi caùc toå maùy coù khaû naêng noái

löôùi, caùc thoâng soá naøy ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo keá hoaïch söûa chöõa, thoâng qua boä

phaän phöông thöùc Nhaø maùy.

3.5.6.9 Raøng buoäc veà xaû nöôùc qua traøn

Traøn laø coâng trình quan troïng ñaûm baûo söï vaän haønh an toaøn cuûa hoà chöùa. Khi

traøn ñoùng kín caùc traøn chæ coù taùc duïng khi möùc nöôùc hoà cao hôn cao trình ñænh traøn.

Caùc traøn treân soâng Seâ San coù keát caáu töông ñoái gioáng nhau. Quan heä veà löu löôïng

nöôùc xaû traøn vaø möùc nöôùc thöôïng löu hoà thöù l laø ña thöùc phöùc taïp döôùi daïng sau:

sl=α1(hi-hsl)+α1(hi-hsl)2+α1(hi-hsl)3, vaø sl=0 khi hi

sl,t

traøn cöïc ñaïi

sf,l

Ñænh traøn

(3)

sm,l

(2)

(1)

ñænh traøn.

v1,l,t

v2,l,t

Vs,l

Vf,l

vl,t Vm,l

Hình 3.6 Ñaëc tính xaû traøn cuûa hoà chöùa

Quan heä treân hoaëc thöôøng ñöôïc cho döôùi daïng coâng thöùc hoaëc baûng tra. Tuy

nhieân, trong quaù trình tính toaùn, ñaëc tính traøn seõ ñöôïc tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn vaø

haøm quan heä môùi ñöôïc thieát laäp döïa treân ñaëc tính tuyeân tính hoaù naøy. Ñaëc tính xaû

traøn sau khi ñöôïc tuyeán tính hoaù ñöôïc theå hieän nhö hình 3.6.

-42-

Trong hình 3.6 ta coù moät ñöôøng ñaëc tính ñöôïc tuyeán tính hoaù thaønh 3 ñoaïn.

Ñoaïn (1) öùng vôùi möùc nöôùc thöôïng löu thaáp hôn möùc ngöôõng traøn. Ñoaïn (2) vaø (3)

öùng vôùi dung tích vaø löu löôïng töông öùng khi môû cöûa traøn öùng vôùi möùc nöôùc cao

hôn ngöôõng traøn.

Töø hình 3.6 ta coù theâm 2 bieán môùi ñöôïc ñöa vaøo ñeå xaùc ñònh raøng buoäc xaû

traøn theo bieåu thöùc sau:

vl,t=Vs,l +v1,l,t+v2,l,t (3.18)

vôùi

0≤v1,l,t≤Vm,l-Vs,l

vaø

0≤v2,l,t≤Vf,l-Vm,l

trong ñoù, Vs,l , Vm,l vaø Vf,l laø caùc dung tích nöôùc öùng vôùi ñænh traøn, möùc

ñieåm giöõa, vaø möùc traøn cöïc ñaïi cuûa hoà chöùa thöù l.

Löu löôïng nöôùc qua traøn töông öùng vôùi caùc möùc nöôùc ñoù laø 0, Qm,l, Qf,l, cuõng

ñöôïc theå hieän treân hình 3.6. Nhö vaäy, löu löôïng xaû traøn cuûa hoà thöù l ñöôïc theå hieän

qua bieåu thöùc sau ñaây:

(3.19)

sl,t=ks1v1,l,t +ks2v2,l,t

trong ñoù ks1, ks2 laø ñoä nghieâng töông öùng cuûa caùc ñoaïn thaúng (2) vaø (3) cuûa

ñöôøng ñaëc tính treân hình 3.6.

3.5.7 Xaây döïng haøm phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc tieâu cuûa hoà

Hoà chöùa ñöôïc vaän haønh theo quy trình vaän haønh ñieàu tieát hoà chöùa, caùc möùc

nöôùc muïc tieâu ngaén haïn coù ñöôïc caên cöù vaøo caùc möùc nöôùc quy ñònh theo keá hoaïch

ñieàu tieát daøi haïn, trong ñoù möùc nöôùc muïc tieâu daøi haïn ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo döï

baùo thuyû vaên (löu löôïng nöôùc veà hoà döï kieán), keá hoaïch söûa chöõa lôùn, tích nöôùc vì

-43-

muïc ñích ñaûm baûo an ninh naêng löôïng, xaû nöôùc vì muïc ñích noâng nghieäp, yeâu caàu

veà doøng chaûy sinh thaùi v.v… Do ñoù, theo keá hoaïch ñieàu tieát ngaén haïn, hoà chöùa phaûi

coù khaû naêng tích nöôùc hoaëc xaû nöôùc ñeå ñöa möùc nöôùc veà caùc möùc nöôùc muïc tieâu

vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt.

∇

Möùc nöôùc giôùi haïn treân vaøo cuoái thôøi kyø khaûo saùt

∇ möùc nöôùc hieän haønh

Haøm phaït

∇

fmin fmax

Möùc nöôùc giôùi haïn döôùi vaøo cuoái thôøi kyø khaûo saùt

Hình 3.7 Moâ taû caùc daïng ñaëc tính haøm phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc tieâu

Ñeå haïn cheá nguy cô vi phaïm möùc muïc tieâu ñaõ ñaët ra vaøo moãi cuoái thôøi kyø

khaûo saùt, hình 3.7 ñònh nghóa ñaëc tính haøm phaït ñöôïc ñöa vaøo haøm muïc tieâu.

Hình 3.8 trình baøy haøm phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc tieâu hoà vaøo cuoái thôøi

gian khaûo saùt ñaõ ñöôïc tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn. Trong ñoù, caùc giôùi haïn dung tích

vaät lyù ñöôïc moâ hình baèng caùc raøng buoäc cöùng (Vhmin, Vhmax), coøn caùc möùc nöôùc muïc

tieâu ñöôïc moâ hình baèng caùc raøng buoäc meàm (Vsmin, Vsmax).

Nhö ñaõ trình baøy trong muïc 3.4.5, keát quaû tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn haøm ña

thöùc baäc cao thaønh haøm haøm baäc 1 nhieàu bieán (soá bieán baèng vôùi soá ñieåm chia ñoaïn

tuyeán tính hoaù). Theo hình 3.8 ta tuyeán hoaù thaønh 3 ñoaïn, vôùi 4 ñieåm laø Vhmin, Vsmin,

Vsmax, Vhmax neân ta coù ñöôïc caùc raøng buoäc töông ñöông sau:

(3.20) vl,t = Vhminα1,l+Vsminα2,l+Vsmaxα3,l+Vhmaxα4,l

fphaït=f(Vhmin)α1,l+f(Vsmin)α2,l+f(Vsmax)α3,l+f(Vhmax)α4,l

(3.21) = f(Vhmin)α1,l+f(Vhmax)α4,l

-44-

(3.22) vaø α1,l+α2,l+α3,l+α4,l=1

hoaëc chæ αi,l (vôùi i≤4) ≥0; hoaëc 2 bieán lieân tieáp αi,αi+1 (vôùi i≤3)≥0.

trong ñoù, α1,l, α2,l, α3,l, α4,l laø caùc bieán môùi tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn,

Vsmin, Vsmax laø dung tích cöïc tieåu, cöïc ñaïi trong thôøi gian khaûo saùt,

Vhmin, Vhmax laø dung tích vaät lyù cöïc tieåu, cöïc ñaïi cuûa hoà chöùa.

Roõ raøng dung tích höõu ích cuûa hoà chöùa phaûi naèm trong phaïm vi [Vhmin, Vhmax]

theo bieåu thöùc:

(3.23) Vhmin≤ vl,t ≤Vhmax

f1,l

f4,l

f3,l=0

Vhmax

Vsmax

f2,l=0 Vsmin

Vhmin

dung tích hoà

Haøm phaït fl

vl,t

Hình 3.8 Ñaëc tính tuyeán tính hoaù haøm phaït

Töø hình 3.8 ta thaáy, haøm phaït chæ tham gia vaøo haøm muïc tieâu khi dung tích

nöôùc naèm ngoaøi ñoaïn [Vsmin,Vsmax]. Coøn khi möùc nöôùc naèm trong phaïm vi cho pheùp

thì haøm phaït khoâng aûnh höôûng ñeán muïc tieâu cuûa baøi toaùn. Nhö vaäy, ñaïi löôïng caàn

phaït laø:

(3.21) fphaït= f(Vhmin)α1,l+f(Vhmax)α4,l

Vieäc ñöa theâm ñaïi löôïng phaït treân vaøo haøm muïc tieâu laø raát caàn thieát, vì khi

keát thuùc thôøi gian khaûo saùt, neáu möùc nöôùc hoà khoâng naèm trong phaïm vi cho pheùp

thì haøm muïc tieâu bò tröø ñi moät löôïng töông öùng vôùi bieåu thöùc (3.21), coù nghóa laø

-45-

möùc nöôùc hoà bò cöôõng böùc ñöa veà möùc nöôùc muïc tieâu, hoaëc ít nhaát cuõng veà gaàn

möùc nöôùcmong muoán ñaõ ñònh tröôùc.

Ñeå ñôn giaûn, ta cuõng coù theå thay theá thaønh phaàn haøm phaït treân (bieåu thöùc

3.21) baèng bieåu thöùc giôùi haïn daïng tuyeán tính sau ñaây [GMJ2001]:

(3.24) f1,l.α1,l+f4,l.α4,l.

Tuy nhieân, vieäc tích nöôùc vaø xaû nöôùc cuûa hoà chöùa giöõa 2 böôùc thôøi gian keà

nhau cuõng phaûi tuaân theo quy trình ñieàu tieát hoà chöùa, hoaëc theo nhöõng raøng buoäc

ñòa chaát, daân sinh khaùc trong phaïm vi loøng hoà chöùa, töùc laø dung tích nöôùc tích/ xaû

phaûi phaûi naèm trong phaïm vi quy ñònh:

−

(3.25) n v ≤⋅∆− l v ⋅∆≤ , t −1, tl

l∆v

trong ñoù, laø toác ñoä dung tích tích/xaû toái ña cuûa hoà chöùa thöù l.

3.5.8 Xaây döïng haøm muïc tieâu

Haøm muïc tieâu ñöôïc xaây döïng trong luaän vaên naøy laø toái ña hoaù giaù trò naêng

löôïng tích tröõ trong caùc hoà chöùa treân soâng Seâ San vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt, töùc laø

löôïng nöôùc söû duïng cho chaïy maùy vaø xaû traøn laø ít nhaát, döïa treân söï phaân boá coâng

suaát phaùt cuûa caùc nhaø maùy moät caùch hôïp lyù nhaát. Haøm muïc tieâu nhö sau:

)

−

c l

v Tl ,

α l ,1 1

α l ,4 4

∑ {( =l 1

(3.26) f ( )} ⋅ +

trong ñoù:

- Thaønh phaàn thöù nhaát laø toång giaù trò baèng tieàn nhôø tích tröõ nöôùc ôû taát caû caùc

hoà chöùa cuûa toaøn heä thoáng baäc thang vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt. vl,T laøø dung tích

nöôùc tích tröõ ñöôïc vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt. cl laø trò cuûa nöôùc cuûa hoà thöù l trong

thôøi gian khaûo saùt.

Giaù trò nöôùc trong hoà taïi thôøi ñieåm t ñöôïc tính cho moät trieäu m3 theo caùc bieåu

thöùc sau:

-46-

(3.27) cl,t[kWh]= 106/kQl,t

hoaëc

(3.28) cl,t[VNÑ] = 106.gepl,t/kQl,t

trong ñoù, gepl,t laø giaù ñieän saûn xuaát cuûa caùc nhaø maùy ñieän l taïi thôøi ñieåm t.

- Thaønh phaàn thöù hai laø giaù trò baèng tieàn bò phaït do vi phaïm möùc nöôùc muïc

tieâu cuûa hoà thöù l.

Ngoaøi ra, khi xeùt ñaày ñuû thì haøm muïc tieâu coøn tröø ñi chi phí khôûi ñoäng/döøng

caùc toå maùy, trong khuoân khoå luaän vaên naøy xin boû qua.

3.6 Keát luaän

Nhö ñaõ bieát, moâ hình thöïc teá cuûa caùc haïng muïc coâng trình caùc nhaø maùy thuyû

ñieän, veà baûn chaát laø phi tuyeán. Nhöng trong phaàn thaønh laäp moâ hình trong caùc muïc

treân, taùc giaû ñaõ tieán haønh moâ hình vaø tuyeán tính hoaù caùc ñaëc tính nhaèm phuïc vuï cho

vieäc giaûi baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính. Töø caùc moâ hình naøy, coù theå giaûi baøi toaùn

quy hoaïch tuyeán tính toång quaùt cho caùc heä thoáng thuyû ñieän baäc thang.

Phaàn thieát laäp heä phöông trình tuyeán tính cho heä thoáng thuyû ñieän cuï theå seõ

ñöôïc thöïc hieän trong chöông 4.

-47-

4. CHÖÔNG 4. KYÕ THUAÄT GIAÛI BAØI TOAÙN PHAÂN BOÁ TOÁI ÖU COÂNG

SUAÁT

Caùc moâ hình toaùn hoïc chi tieát cho caùc haïng muïc coâng coâng trình thuoäc heä

thoáng baäc thang thuyû ñieän ñöôïc trình baøy trong chöông 3. Chöông 4 seõ taäp trung

vaøo vieäc tieáp caän kyõ thuaät giaûi baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính cho baøi toaùn thöïc teá

taïi cuïm caùc nhaø maùy ñaõ vaän haønh. Chöông naøy ñöôïc boá trí nhö sau: muïc 4.1 vaø 4.2

seõ giôùi haïn phaïm vi tính toaùn vaø thieát laäp baøi toaùn thöïc teá. Giôùi thieäu lyù thuyeát quy

hoaïch tuyeán tính vaø caùc thuaät toaùn giaûi ñöôïc trình baøy ôû muïc 4.3 vaø 4.4. Muïc 4.5 seõ

giôùi thieäu ngoân ngöõ moâ hình ñaïi soá vaø chöông trình ñöôïc xaây döïng cho baøi toaùn,

caùc döõ lieäu caàn thieát ñaàu vaøo cho baøi toaùn vaø ñaàu ra quan taâm theå hieän ôû muïc 4.6.

Chöông trình moâ hình ñöôïc vieát ôû muïc 4.7. Muïc 4.8 vaø 4.9 seõ trình baøy keát quaû

chaïy chöông trình vaø phaân tích ñaùnh giaù caùc keát quaû thu ñöôïc.

Plk

Tkt

Ily

Löu löôïng töï nhieân

Phaïm vi tính toaùn

Ss3

Hoà vaø nhaø maùy

S3a

Ss4

4.1 Phaïm vi tính toaùn

Hình 4.1 Phaïm vi tính toaùn

Nhö ñaõ trình baøy ôû chöông 2, hieän nay cuïm caùc coâng trình thuyû ñieän treân

soâng Seâ San chæ môùi ñöa vaøo vaän haønh caùc nhaø maùy Plk, Ily vaø Ss3. Do ñoù, caùc soá

-48-

lieäu veà ñaëc tính vaän haønh thöïc teá chæ thu thaäp ñöôïc cho 3 nhaø maùy treân. Trong

khuoân khoå tính toaùn cuûa luaän vaên naøy chæ aùp duïng cho 3 nhaø maùy nhö hình 4.1

4.2 Thieát laäp baøi toaùn

Trong muïc 3.4 ñaõ tieán haønh xaây döïng moâ hình cho caùc heä thoáng hoà chöùa vaø

caùc thieát bò. Sau ñaây seõ thieát laäp baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát treân cô sôû moâ

hình nhaø maùy tích luyõ vôùi soá nhaø maùy L=3, soá böôùc tính T=24 vaø khoaûng thôøi gian

cho moãi böôùc n=1 giôø. Goïi baøi toaùn thieát laäp sau ñaây laø baøi toaùn P1. Chi tieát nhö

{(

)

(

)}

⋅

−

c l

v Tl ,

α l ,1

α l l ,4 ,4

∑

1 =

Maximize f , vôùi

Thoaû maõn caùc raøng buoäc sau:

1=l

≥

, t

− ∑

(24 phöông trình) P , tD , =∑ P tl

∑

t l ,

P l

P R

1 =

(24 phöông trình)

)

( Q

−

, tj

Q , tl

, tj

, tl

v , tl

b , tl

(72 phöông trình) ( − + + + v 1, tl − 1000000 n 3600 .

Pl,t=Pm,l,t+k1Q1,l,t+k2Q2,l,t (72 phöông trình)

P ≤ ≤ l , t

P l

(144 phöông trình)

(72 phöông trình) Ql,t=Qm,l,t +Q1,l,t+Q2,l,t

(

)

≤

−

tl ≤

tl ,

(144 phöông trình) 0 u ,,1 tlb ,, Q tlm ,,

)

≤

−

tlb , ,

(144 phöông trình) Q 0 tl ,,2 Qu ( tl , tl ,,

≤

, tl

(144 phöông trình) Q Q , tl , tl

≤

, tl

(144 phöông trình) o u o , tl

-49-

(72 phöông trình) vl,t =Vhminα2,l+ Vsminα2,l+Vsmaxα3,l+Vhmaxα4,l

(3 phöông trình) α1,l+α2,l+α3,l+α4,l=1, 0<αi,l<1

−

(144 phöông trình) n v ≤⋅∆− l v ⋅∆≤ , t −1, tl

(144 phöông trình) Vhmin≤ vl,t ≤Vhmax

(72 phöông trình) sl,t=ks1.v1,l,t +ks2.v2,l,t

(72 phöông trình) vl,t=Vs,l +v1,l,t+v2,l,t

(144 phöông trình) 0≤v1,l,t≤Vm,l-Vs,l

(144 phöông trình) 0≤v2,l,t≤Vf,l-Vm,l

Nhaän xeùt: baøi toaùn P1 ôû treân coù 71 raøng buoäc (goàm 1707 phöông trình vaø baát

phöông trình). Coù 303 bieán traïng thaùi (goàm 72 bieán P, 72 bieán v, 144 bieán Q, 72

bieán s, 3 bieán u, 12 bieán αi). Trong luaän vaên naøy, heä treân seõ ñöôïc giaûi baèng phöông

phaùp quy hoaïch tuyeán tính.

4.3 Phöông phaùp quy hoaïch tuyeán tính

Nhö ñaõ trình baøy trong chöông tröôùc, luaän vaên naøy seõ tieán haønh giaûi baøi toaùn

baèng phöông phaùp quy hoaïch tuyeán tính. Nhö ñaõ bieát, quy hoaïch tuyeán tính ñöôïc aùp

duïng roäng raõi nhaát trong kyõ thuaät quy hoaïch toaùn hoïc [AlB1984]. Bôûi vì, quy hoaïch

tuyeán tính laø tìm giaù trò toái öu cuûa haøm muïc tieâu, trong khi thoaû maõn toaøn boä caùc

raøng buoäc tuyeán tính.

Baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính ñieån hình coù daïng sau [PhT2003], [StA1996]:

Tìm min f(x) vôùi f(x)= cTx

thoaû maõn caùc raøng buoäc baèng phöông trình: g(x): Aeqx≥beq

caùc raøng buoäc baèng baèng phöông trình: h(x): Ax=b

vaø mieàn cuûa caùc bieán: lb≤x≤ub

vôùi z, x, b, beq, lb, ub laø caùc vector; A vaø Aeq laø caùc ma traän.

-50-

Trong ñoù haøm muïc tieâu f(x), caùc raøng buoäc g(x) vaø h(x) laø caùc haøm tuyeán

tính.

Caùc thuaät toaùn chính ñöôïc söû duïng giaûi baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính laø

thuaät toaùn ñôn hình ñoái ngaãu, thuaät toaùn ñôn hình goác, thuaät toaùn maïng, caùc thuaät

toaùn ñieåm trong [PhT2003], [StA1996], [StL2004]… Trong caùc thuaät toaùn treân, thì

thuaät toaùn ñôn hình thöôøng ñöôïc aùp duïng cho caùc baøi toaùn coù kích thöôùc nhoû vaø

trung bình. Ñoái vôùi caùc baøi toaùn côõ raát lôùn thì phöông phaùp ñieåm trong laøm toát hôn

phöông phaùp ñôn hình [ADA1998].

4.4 Caùc thuaät toaùn

Nhö ñaõ trình baøy ôû treân, coù nhieàu thuaät toaùn giaûi baøi toaùn quy hoaïch tuyeán

tính, hieäu quaû nhaát laø thuaät toaùn ñôn hình, coù theå aùp duïng thuaät toaùn maïng, vaø thuaät

toaùn ñieåm trong…moãi thuaät toaùn ñöôïc aùp duïng vôùi côõ baøi toaùn phuø hôïp. Vôùi baøi

toaùn côõ nhoû nhö luaän vaên naøy thuaät toaùn ñôn hình laø hieäu quaû nhaát.

4.4.1 Thuaät toaùn ñôn hình [ErK2002] vaø [StA1996]

Thuaät toaùn ñôn hình vieát cho baøi toaùn goác ñöôïc goïi laø thuaät toaùn ñôn hình

goác, coøn vieát cho baøi toaùn ñoái ngaãu goïi laø thuaät toaùn ñôn hình ñoái ngaãu. Xeùt baøi

toaùn quy hoaïch tuyeán tính goác coù daïng chuaån nhö sau:

Max z=cTx

thoaû maõn Ax≤b

x≥0

vôùi c, b, x laø caùc vector, A laø ma traän.

Chuyeån baøi toaùn treân veà daïng chính taéc nhö sau:

Max z=cTx

thoaû maõn Ax+Ixs=b

x≥0

-51-

vôùi I laø ma traän ñôn vò, xs laø vector bieán buø ñöôïc theâm vaøo ñeå chuyeån caùc

baát phöông trình raøng buoäc veà daïng phöông trình.

Baøi toaùn coù theå vieát laïi döôùi daïng ma traän sau:

Max z trong phöông trình sau:

⎤ ⎥ ⎦

c 0

Z x x s

⎤ ⎡ ⎥ ⎢=⎥ ⎣ ⎥⎦

⎡ ⎤ ⎢ ⎢⎥ ⎦ ⎢⎣

1 ⎡ − ⎢ 0 ⎣ (4.1)

x, xs≥0.

Nghieäm baøi toaùn khoâng xaùc ñònh vì soá bieán lôùn hôn soá phöông trình. Nhö vaäy

coù voá soá lôøi giaûi keå caû toái öu hoaëc khoâng coù giaù trò baát kyø cho caùc bieán. Trong soá

caùc giaù trò baát kyø cuûa bieán, phöông phaùp ñôn hình choïn caùc giaù trò cuûa bieán baèng

zero.

Trong thuaät toaùn ñôn hình, caùc bieán coù giaù trò baèng zero goïi laø bieán khoâng cô

sôû, coøn caùc bieán coù giaù trò khoâng zero goïi laø bieán cô sôû.

Xeùt phöông trình thöù 2 trong phöông trình ma traän (4.1) Ax+Ixs=b, cho

vector x=0, suy ra Ixs=b, coù ngay vector nghieäm taàm thöôøng xsj=bj. Do ñoù coù theå goïi

vector x laø bieán khoâng cô sôû, xs laø bieán cô sôû. Ta goïi boä nghieäm treân laø lôøi giaûi

chaáp nhaän ñöôïc ban ñaàu.

Bx ⎛ ⎜⎜ x ⎝ N

⎞ ⎟⎟ ⎠

Goïi x laø vector lôøi giaûi chaáp nhaän ñöôïc ban ñaàu, vôùi xB laø bieán cô

T xc B

T xc N

sôû, xN laø bieán khoâng cô sôû.

Haøm muïc tieâu coù theå vieát laïi laø vôùi cB laø vector heä soá cuûa bieán

cô sôû, cN laø vector heä soá cuûa bieán khoâng cô sôû.

Töông töï caùc phöông trình raøng buoäc seõ laø BxB+NxN=b, vôùi B laø ma traän heä

soá cuûa caùc bieán cô sôû, N laø ma traän heä soá caùc bieán khoâng cô sôû (töùc trích ra töø ma

traän [A I]).

Nhö vaäy ôû moät böôùc laëp baát kyø, daïng ma traän cuûa phöông phaùp ñôn hình nhö

sau [PhT2003]:

-52-

1 −

bBc B 1 − bB

1 − cABc − 1 − AB

Bc B 1 − B

⎡ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

x x

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎤ ⎢ ⎢⎥ ⎦ ⎢ ⎣

(4.2) ⎡ ⎢ ⎣

Trong phöông trình treân, chæ coù ma traän B-1 laø môùi, coøn caùc thaønh phaàn khaùc

nhö A, b, cB, vN laø döõ lieäu ban ñaàu. Vaán ñeà ñaët ra trong moãi böôùc laëp laø tính B-1 môùi

next) töø B-1 cuõ.

(sau ñaây goïi laø B-1

Goïi r laø chæ soá thöù töï cuûa coät ra khoûi cô sôû B vaø P laø vector coät vaøo cô sôû

môùi. Ñaët α:=B-1P:=(α1,..αm)T, Im:=(e1, e2, ..,em), vôùi ei laø vector coät coù thaønh phaàn

thöù i laø 1, caùc thaønh phaàn khaùc baèng 0. Luùc ñoù

next=E.B-1

(4.3) B-1

vôùi E=(e1, ..,er-1,ξ, er+1,..,em),

,..,

−

α 1 α r

α 1 11 − , αα r r

α r 1 + α r

α m α r

⎛ ⎜⎜ −= ⎝

⎞ ⎟⎟ ⎠

vaø

Töø phaân tích treân, thuaät toaùn ñôn hình caûi bieân seõ ñöôïc xaây döïng nhö sau:

- Chuyeån baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính daïng chuaån thaønh heä phöông trình

tuyeán tính daïng chính taéc (goàm caû haøm muïc tieâu).

- Choïn lôøi giaûi chaáp nhaän ñöôïc ban ñaàu (nhö ñaõ noùi ôû treân). Töùc cho thaáy

raèng B laø ma traän ñôn vò coøn cB laø vector zero.

Trong khi lôøi giaûi ñaõ choïn chöa toái öu, tieán haønh:

Böôùc 1. Xaùc ñònh bieán vaøo- xaùc ñònh höôùng taêng gradient lôùn nhaát (töùc bieán

laøm taêng haøm muïc tieâu lôùn nhaát): choïn bieán öùng vôùi heä soá cBB-1A-c aâm nhaát. Choïn

bieán naøy laøm bieán khoâng cô sôû vaøo.

Neáu khoâng coù coät Pj naøo cuûa A coù cBB-1Pj-cj aâm thì boä nghieäm xB =B-1b,

BxB.

xN=0 vöøa choïn laø toái öu, vôùi giaù trò muïc tieâu z=cT

-53-

Böôùc 2. Xaùc ñònh chieàu daøi böôùc lôùn nhaát (tìm vector ra): trích phöông trình

1 −

con trong heä (4.2):

⎡ ] ⎢ ⎣

x ⎤ sx ⎥ ⎦

(4.4) = ]bB [

[ BAB ñeå xaùc ñònh cô sôû bieán naøo ñaït ñeán zero ñaàu tieân khi bieán vaøo taêng leân. Bieán

cô sôû naøy ñöôïc choïn laøm bieán cô sôû ra trôû thaønh bieán khoâng cô sôû. Töùc laø tính

vector α=B-1P (laø coät cuûa B-1A trong (4.4), soá thöù töï r cuûa vector coät ra cuûa cô sôû B

öùng vôùi chæ soá i ñaït cöïc ñaïi trong bieåu thöùc:

max Bi ∈

α i 1− bB

(

)

ik b i

(4.5) = θ max Bi ∈

vôùi i ôû αi vaø (B-1b)i laø chæ thaønh phaàn thöù i neáu giaù trò cöïc ñaïi naøy döông.

Neáu giaù trò naøy khoâng döông thì thuaät toaùn döøng laïi vaø baøi toaùn khoâng giôùi noäi.

next=EB-1 vaø vector cB cho caùc

Böôùc 3. Vieát laïi baøi toaùn: caäp nhaät ma traän B-1

bieán cô sôû môùi.

Böôùc 4. Kieåm tra möùc ñoä caûi thieän haøm muïc tieâu: laëp laïi böôùc 1. ñeán böôùc 3.

cho ñeán khi khoâng theå taêng haøm muïc tieâu leân nöõa, töùc laø taát caû caùc heä soá cBB-1A-c

döông.

Ví duï [PhT2003]:

Max z=3x1+2x2

thoaû maõn x1+2x2≤6

2x1+ x2≤8

-x1+ x2≤1

x2≤2, x1≥0, x2≥0

Daïng chính taéc cuûa baøi toaùn nhö sau:

Max 3x1+2x2

x1+2x2 +x3 = 6

2x1+ x2 +x4 = 8

-54-

-x1+ x2 +x5 = 1

x2 +x6= 2

x1, x2,..,x6 ≥0

Döõ lieäu xuaát phaùt seõ laø

xB=(x3 x4 x5 x6 )T,

cB=(0 0 0 0)T,

B=(P3 P4 P5 P6)=I, B-1=I.

Böôùc 1. Xaùc ñònh vector vaøo:

Tröôùc heát tính cBB-1Pj-cj =zj-cj cho caùc vector khoâng cô sôû P1 vaø P2:

−

[ 0000

[ 23

]

[ −=

]

cBB-1=(0 0 0 0)I=(0 0 0 0),

1 1

2 1 − 0

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ] ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

(z1-c1 z2-c2)=cBB-1(P1 P2)-(c1 c2)=

Vì -3<-2 neân P1 ñöôïc choïn laøm vector vaøo cô sôû.

Böôùc 2. Xaùc ñònh vector ra:

1 = − bB

1 2

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

Tính caùc bieán cô sôû:

1 −

IP 1

PBα 1

1 ⎤ ⎥ 2 ⎥ ⎥ 1 − ⎥ 0 ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

}

max{

−

: = θ

Tính heä soá cuûa bieán vaøo ôû caùc raøng buoäc

max B i ∈

1 4

0 2

1 1

2 8

1 6

α i 1 − bB

(

)

vaø

-55-

Töông öùng vôùi soá thöù töï i=2 cuûa vector P4 trong cô sôû B=(P3 P4 P5 P6), vaäy

P4=(0,1,0,0) laø vector ra vaø bieán ra laø x4.

next=E.B-1.

Böôùc 3. Tính B-1

−

1 2 1 2

Ôû treân αr=α2=2, ta coù

)

( −−

−

1 2 1 2 1 2 0

−

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

−

1 2 0 2

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

α 1 α 2 1 α 2 α 3 α 2 α 4 α 2

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

−

1 −

1 +

(

...

)

1 − next

e 1

1 −

1 2 1 2 1 2 0

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ −= ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

Moät caùch töông töï, caùc böôùc ñöôïc tieán haønh theo thuaät toaùn treân ñeán böôùc

−

6 8

−

1 − bB

x B

x 2 x 1 x

−

1 2

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

−

4 3 10 3 3 2 3

2 3 1 3 1 2 3

1 3 2 3 1 1 3

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎡ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎣

⎤ =⎥ ⎦

x N

003

−=

−

[ −=

laëp cuoái cuøng vôùi keát quaû nhö sau:

T B xc

38 3

4 3 10 3 3 2 3

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ] ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

4.4.2 Thuaät toaùn ñieåm trong [StA1996]

Thoâng thöôøng thuaät toaùn ñôn hình coù ñoä phöùc taïp tính toaùn ña thöùc, tuy

nhieân trong tröôøng hôïp xaáu nhaát thì laïi coù ñoä phöùc taïp muõ [PhT2003], [StA1996].

-56-

Ñoái vôùi nhöõng baøi toaùn côõ lôùn ngöôøi ta thöôøng duøng thuaät toaùn ñieåm trong vì ñoä

phöùc taïp tính toaùn cuûa thuaät toaùn ñieåm trong laø ña thöùc [StA1996].

Thuaät toaùn ñieåm trong goàm 4 lôùp chính: Phöông phaùp tæ leä affine, phöông

phaùp chieáu, phöông phaùp ñöôøng trung taâm vaø phöông phaùp giaûm theá [StA1996-

trang 568]. Trong khuoân khoå cuûa luaän vaên naøy thuaät toaùn ñieåm trong ñôn giaûn nhaát

ñöôïc trình baøy- phöông phaùp tæ leä affine-laø phöông phaùp bieán ñoåi baøi toaùn quy

hoaïch tuyeán tính qua moät pheùp bieán ñoåi tæ leä affine. Giaû söû xeùt baøi toaùn quy hoaïch

tuyeán tính daïng chính taéc goác (P):

Min z=cTx thoaû maõn Ax=b, x≥0 vaø baøi toaùn ñoái ngaãu töông öùng (D):

Max w=bTy thoaû maõn ATy+s=c,

s≥0

Goïi -c laø höôùng laøm giaûm haøm muïc tieâu (trong quy hoaïch phi tuyeán ñaây laø

höôùng giaûm gradient nhanh nhaát hay höôùng Newton, coøn trong quy hoaïch tuyeán

tính thì gradient laø haèng soá (töùc coù moät höôùng) neân ñi doïc theo höôùng naøy thì haøm

muïc tieâu cuõng seõ giaûm nhanh nhaát). Töø phöông trình ma traän goác Ax=b, chieáu

höôùng naøy leân khoâng gian khoâng cuûa A. Vì A coù haïn baèng soá doøng cuûa A neân

ñieàu naøy coù nghóa laø nhaân tröôùc höôùng c baèng ma traän chieáu tröïc giao cuûa A, P=I-

AT(AAT)-1A. Höôùng cuoái cuøng ∆x=-Pc laø höôùng giaûm haøm muïc tieâu nhanh nhaát

(sau khi ñaõ chieáu).

Vôùi höôùng naøy, moät ñieåm hieän haønh gaàn “trung taâm” cuûa mieàn chaáp nhaän

ñöôïc seõ tieán gaàn ñeán ñieåm toái öu (töùc nghieäm) deã daøng hôn moät ñieåm gaàn “bieân”

cuûa mieàn chaáp nhaän vì vieäc di chuyeån cuûa ñieåm naøy seõ deã bò vöôït ra ngoaøi mieàn

chaáp nhaän. Choïn ñieåm “trung taâm” moät caùch hôïp lyù laø ñieåm e=(1, 1, …,1)T-vì taát caû

caùc bieán cuûa noù caùch ñeàu caùc bieân. Ñeå bieán ñoåi moät ñieåm hieän haønh xk veà ñieåm e,

-57-

ta phaûi laáy tæ leä caùc bieán baèng caùch chi noù cho caùc thaønh phaàn cuûa xk. Goïi ma traän

X vuoâng caáp n, coù ñöôøng cheùo laø caùc thaønh phaàn cuûa xk, caùc thaønh phaàn khaùc baèng

−

khoâng. Thì pheùp tæ leä:

Xe =

xXx =

xXx

xk =

kx1

hay vaø hay 1−

ñaõ bieán ñoåi bieán x thaønh vaø bieán xk thaønh e. Ñaây laø pheùp bieán ñoåi tyû leä

affine vaø ma traän X ñöôïc goïi laø ma traän tyû leä.

Vôùi pheùp bieán ñoåi treân, baøi toaùn goác P trong khoâng gian x, ñöôïc bieán ñoåi

xc T

thaønh baøi toaùn trong khoâng gian nhö sau, vôùi

Min z=

= ,0

≥

Thoaû maõn

Nhö vaäy, quy hoaïch tuyeán tính baây giôø ñöôïc giaûi trong khoâng gian nhö

1−

T AAAI

(

)

) cA

−=

( −−=

x ∆

(

)

T A

T I XA−−=

(

1 − AX

. Xc

(4.6)

(4.7) Böôùc laëp seõ laø e x . α ∆+=+ 1

Vôùi α laø chieàu daøi böôùc thích hôïp. α thöôøng ñöôïc choïn nhö sau:

(4.8) α=γαmax,

vôùi αmax laø böôùc tôùi bieân cuûa mieàn, 0< γ <1, thöôøng choïn γ=0,9 hoaëc 0,99. Vì

αmax laø böôùc lôùn nhaát thoaû maõn (xk)i+αmax∆xi≥0, i=1,…,n. Giaù trò cuûa αmax ñöôïc cho

max

/) i

(( −

x ∆ Neáu ∆x≥0 vaø ∆x ≠0 thì baøi toaùn khoâng giôùi noäi.

min x 0 ∆ < i

bôûi tæ leä:

1+kx

Sau khi giaûi ñöôïc seõ tieán haønh aùnh xaï ngöôïc veà khoâng gian x baèng pheùp

(

xX ∆

x ) =∆+ Chuù yù: töø (4.9) suy ra Ñaët ta ñöôïc:

∆X=∆

x 1 k

bieán ñoåi (4.9) + = X 1 .1 +

-58-

1 −

(

T 2 AX

(

T A

)

XcPX

−

−=

2 x X −=∆ vôùi

1−

)

(

−=

(4.10) xk+1 =xk+α∆x

vaø laø ma traän chieáu tröïc giao cuûa AX. Höôùng ∆x

goïi laø höôùng tæ leä affine goác.

Töø phaân tích treân thuaät toaùn tæ leä affine ñöôïc xaây döïng nhö sau:

Trong moãi böôùc laëp, tieán haønh

Böôùc 1: chuyeån baøi toaùn töø khoâng gian x sang khoâng gian baèng pheùp bieán

ñoåi tæ leä affine,

Böôùc 2: choïn böôùc thích hôïp ñeå di chuyeån ñieåm e (töùc thuoäc khoâng gian )

doïc theo höôùng laøm giaûm haøm muïc tieâu nhieàu nhaát (höôùng c),

Böôùc 3: Chuyeån ñieåm cuoái cuøng trong khoâng gian veà laïi khoâng gian x.

Ví duï [StA1996]:

Min z=-x1-2x2 thoaû maõn -2x1+x2≤2 -x1+2x2≤7 ≤3 x1 x1, x2 ≥0.

00112 01021

Sau khi chuyeån baøi toaùn veà daïng chính taéc, ta coù caùc ma traân haèng soá sau:

−

( −=

) .0002 T

− − 1

1000

⎞ ⎟ , ⎟ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝

) .5,25,65,25,05,0 ( T

x = 0

Giaû söû baét ñaàu töø ñieåm

0 0

0 5,0

5,0 0

5,25,0 0 1

0 5,6

0 0

= AX

0 0 tính ñöôïc 0 5,6

5, 2 0

0 0

1 − 5,0 − 5,0

5,2

⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ , ⎟ ⎟ ⎠

5,2

0 ⎞ ⎟ 0 ⎟ ⎟ ,0 ⎟ 0 ⎟ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎜ ⎜=X ⎜ ⎜ ⎜ ⎝

Thì ma traän tæ leä ban ñaàu laø

-59-

50,7 00,1

00,1 50,43

50,0 25,0

=TA

5,0

−

( −=

) ,0001 T

50,0

25,0

− − 50,6

−

⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ , ⎟ ⎟ ⎠

,0 ,0

2447 4912

xXx ∆

,0 ,0

0018 7377

−=∆= −

2447

−

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ , ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝

8114 .

min

=α max

5,2 0018

5,6 7377

5,2 2477

⎧ ⎨ ⎩

⎫ ⎬ ⎭

tæ leä

choïn γ=0,9999 cuûa böôùc lôùn nhaát tôùi bieân, töø (4.8) tính ñöôïc α=8,8105. Töø

6561

8277

4845

0001

3439

=∆+α

( ,2

) . T

(4.10) tính ñöôïc ñieåm môùi laø

8 −

−

0000

x 107

x 103

x = 1

qua caùc böôùc laëp ta ñöôïc

( ,3

) .

Vaäy lôøi giaûi toái öu laø x*=(3, 5, 3, 0, 0)T.

4.5 Ngoân ngöõ moâ hình ñaïi soá. Ngoân ngöõ tính toaùn kyõ thuaät Matlab

Caùc ngoân ngöõ GAMS (General Algebraic Modeling System), AMPL

(Algebraic Modeling Programming Languague) –laø caùc ngoân ngöõ moâ hình ñaïi soá laø

heä thoáng moâ hình baäc cao ñeå moâ hình caùc baøi toaùn quy hoaïch toaùn hoïc. Keát quaû

cuûa moâ hình laø heä phöông trình daïng chính taéc, töø ñoù coù theå duøng caùc boä giaûi

(solver) thích hôïp ñeå giaûi. Caùc boä giaûi CPLEX, OSL (Optimazition Subroutine

Library)-laø caùc boä giaûi duøng ñeå giaûi caùc heä phöông trình quy hoaïch tuyeán tính, quy

hoaïch coù raøng buoäc bình phöông, quy hoaïch soá nguyeân… Caùc thuaät toaùn ñöôïc aùp

duïng trong CPLEX chuû yeáu laø thuaät toaùn ñôn hình ñoái ngaãu, cuõng coù theå choïn baèng

thuaät toaùn maïng, thuaät toaùn ñieåm trong…

Matlab-moät trong nhöõng saûn phaåm noåi tieáng cuûa coâng ty The Mathworks-laø

ngoân ngöõ tính toaùn kyõ thuaät xöû lyù theo dieãn giaûi leänh, ñoàng thôøi cuõng cho pheùp

ngöôøi söû duïng xaây döïng caùc haøm rieâng treân cô sôû lieät keâ caùc leänh sau ñoù haøm ñöôïc

-60-

goïi vaø truyeàn tham soá nhö caùc ngoân ngöõ laäp trình khaùc. Hieän nay, Matlab ñöôïc söû

duïng roâng raõi trong khoa hoïc vaø tính toaùn kyõ thuaät. Coâng cuï toái öu cuûa Matlab

(Optimization toolbox) laø coâng cuï ñöôïc vieát nhuùng vaøo ngoân ngöõ Matlab ñeå giaûi

caùc baøi toaùn quy hoaïch. Moät soá haøm vieát saün cho caùc baøi toaùn quy hoaïch tuyeán

tính, phi tuyeán… thì coù nhieàu, trong luaän vaên naøy chæ söû duïng caùc haøm giaûi toái öu

tuyeán tính. Chi tieát coù theå xem ôû Matlab User Guides.

4.6 Caùc döõ lieäu cuûa baøi toaùn

4.6.1 Döõ lieäu ñaàu vaøo

Döõ lieäu ñaàu vaøo cho tröôùc cuûa baøi toaùn:

- Caùc thoâng soá cho tröôùc veà ñaëc tính hoà chöùa nhö möùc nöôùc hieän coù cuûa caùc

hoà, möùc nöôùc muïc tieâu vaøo cuoái thôøi gian khaûo saùt

- Giaù trò nöôùc cuûa caùc hoà chöùa (tính töø suaát tieâu hao nöôùc cuûa caùc hoà)

- Löu löôïng nöôùc töï nhieân veà hoà ñaõ döï baùo tröôùc

- Caùc soá lieäu ñaëc tính phaùt cuûa caùc toå maùy vaø nhaø maùy nhö soá löôïng maùy

phaùt saün saøng noái löôùi, caùc giôùi haïn coâng suaát phaùt, giôùi haïn löu löôïng nöôùc chaïy

maùy

- Bieåu ñoà phuï taûi heä thoáng theo phieáu huy ñoäng coâng suaát phaùt cuûa A0, yeâu

caàu döï phoøng noùng cho heä thoáng

4.6.1.1 Soá hoaù ñaëc tính caùc hoà chöùa

Trong chöông 2 ñaõ trình baøy ñaëc tính thöïc teá cuûa caùc hoà chöùa, trong quaù trình

tính toaùn caàn ñaëc tính öôùc löôïng ñeå coù ñöôïc thoâng soá cuûa caùc hoà taïi moïi cao trình

cuûa möïc nöôùc thöôïng löu vì möùc nöôùc thöôïng löu seõ ñöôïc choïn baát kyø vôùi ñoä phaân

daõi theo töøng 1 m.

Thöïc teá, chöông trình tính toaùn chæ caàn dung tích hoà thay vì möùc nöôùc thöôïng

löu, nhöng khi chuyeån ñoåi möùc nöôùc sang dung tích phaûi caàn ñeán soá lieäu hoài quy

-61-

öôùc löôïng ñöôøng ñaëc tính hoà. Thuaät toaùn choïn dung tích ban ñaàu nhö sau (vôùi hf0,

v0 laø möùc nöôùc, dung tích hoà ban ñaàu):

While (i

if hf[i]=h0 then v0=v[i]

break;

* Soá hoaù ñaëc tính caùc hoà chöùa: Trong luaän vaên naøy, ñaëc tính caùc hoà chöùa

ñöôïc noäi suy xaáp xó baèng kyõ thuaät hoài quy öôùc löôïng nhôø coâng cuï Curve fitting

toolbox cuûa Matlab. Soá lieäu veà caùc hoà chöùa ñaõ cho laø caùc ñaëc tính döôùi daïng baûng

(ví duïng baûng 2.4, 2.5, 2.6) ôû moät soá löôïng ñieåm höõu haïn nhaát ñònh. Treân cô sôû caùc

soá lieäu ñaõ cho, duøng kyõ thuaät hoài quy öôùc löôïng, chuùng ta coù theå xaây döïng ñöôøng

ñaëc tính treân cô sôû soá lieäu ñaõ cho vôùi ñoä chính xaùc mong muoán. Caùc soá lieäu baát kyø

taïi moïi ñieåm cuûa ñaëc tính hoà chöùa seõ ñöôïc noäi suy töø ñaëc tính öôùc löôïng. Caùch thöïc

hieän hoài quy öôùc löôïng baèng coâng cuï Curve fitting khoâng thuoäc phaïm vi cuûa luaän

vaên, do ñoù khoâng ñöôïc neâu, chi tieát coù theå tham khaûo ôû Matlab user guide. Phaàn

sau ñaây chæ trình baøy keát quaû xaáp xæ ñaëc tính caùc hoà.

Töø caùc thoâng soá cuûa baûng 2.4, keát quûa öôùc löôïng ñaëc tính hoà Plk nhö sau:

- Haøm ña thöùc quan heä dung tích nöôùc theo möùc nöôùc hoà:

f(x) = p1*x^4 + p2*x^3 + p3*x^2 + p4*x + p5 (4.1)

Vôùi caùc heä soá pi (pimin, pimax)

p1 = 3.26 (2.802, 3.719)

p2 = 13.77 (13.39, 14.15)

p3 = 94.88 (93.74, 96.03)

p4 = 364.3 (363.6, 365)

p5 = 452.9 (452.4, 453.5)

-62-

vaø chaát löôïng hoài quy laø:

+ Toång bình phöông do sai soá SSE: 3.044

+ Heä soá R-square: 1

+ Sai soá chuaån RMSE: 0.5036

- Keát quaû öôùc löôïng dung tích theo möùc nöôùc töông öùng nhö baûng 4.1.

STT Dung tích v=f(xi) [trieäu m3]

Baûng 4.1 Noäi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Plk Möùc nöôùc xi [m] 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 Bieân döôùi dung tích [trieäu m3] 99,338 110,945 123,445 136,859 151,196 166,461 182,653 199,772 217,820 236,803 256,727 277,606 299,456 322,299 346,161 371,073 397,067 424,179 452,446 481,909 512,610 544,593 577,905 612,595 648,714 686,320 725,471 766,234 808,678 99,954 111,510 124,005 137,428 151,772 167,035 183,215 200,314 218,340 237,300 257,206 278,073 299,919 322,766 346,636 371,558 397,561 424,680 452,949 482,410 513,105 545,078 578,380 613,061 649,178 686,787 725,950 766,731 809,197 Bieân treân dung tích [trieäu m3] 100,571 112,076 124,565 137,997 152,348 167,608 183,776 200,857 218,860 237,797 257,685 278,541 300,383 323,233 347,111 372,043 398,056 425,181 453,453 482,911 513,599 545,563 578,855 613,528 649,641 687,254 726,428 767,228 809,717 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

-63-

30 31 32 33 34 35 36 37 38 41 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 852,876 898,908 946,853 996,792 1048,810 1102,980 1159,380 1218,070 1279,110 1342,580 853,419 899,470 947,427 997,368 1049,380 1103,540 1159,950 1218,680 1279,850 1343,550 853,962 900,032 948,000 997,944 1049,950 1104,100 1160,510 1219,300 1280,600 1344,520

1400

1200

dungtich vs. mucnuoc Bac 4

1000

800

600

400

200

535

540

545

550

560

565

570

575

555 Residuals

Bac 4

0.5

-0.5

-1

535

560

565

540

545

550

555

570

575 Hình 4.2 Quan heä dung tích theo möùc nöôùc hoà vaø sai soá noäi suy hoà Plk

- Ñöôøng ña thöùc baäc 4 quan heä giöõa dung tích vaø möùc nöôùc hoà v=f(h)=f(x): Data and Fits

Töø baûng 2.5, keát quaû öôùc löôïng ña thöùc baäc 4 cuûa hoà Ily nhö sau:

- Haøm ña thöùc quan heä dung tích nöôùc theo möùc nöôùc hoà:

f(x) = p1*x^4 + p2*x^3 + p3*x^2 + p4*x + p5 (4.2)

Vôùi caùc heä soá pi (pimin, pimax)

p1 = 8.503 (6.833, 10.17)

-64-

p2 = 30.75 (29.34, 32.15)

p3 = 73.46 (69.24, 77.68)

p4 = 282.3 (279.8, 284.9)

p5 = 594.6 (592.7, 596.6)

vaø chaát löôïng hoài quy laø:

+ Toång bình phöông do sai soá SSE: 177.9

+ Heä soá R-square: 0.9999

+ Sai soá chuaån RMSE: 2.667

- Baûng keát quaû noäi suy dung tích nöôùc theo möùc nöôùc hoà töông öùng vôùi ña

thöùc baäc 4 theo töøng meùt nöôùc:

Baûng 4.2 Noäi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Ily

STT Dung tích v=f(xi) [trieäu m3]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Möùc nöôùc xi [m] 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 Bieân döôùi dung tích [trieäu m3] 254,551 271,911 289,794 308,244 327,443 347,490 368,384 390,083 412,554 435,783 459,795 484,666 510,521 537,524 565,869 595,768 627,451 661,164 697,173 735,763 Bieân treân dung tích [trieäu m3] 262,801 277,604 294,248 312,404 331,663 351,753 372,561 394,068 416,305 439,339 463,253 488,138 514,091 541,225 569,680 599,636 631,308 664,954 700,866 739,376 258,676 274,758 292,021 310,324 329,553 349,622 370,473 392,076 414,430 437,561 461,524 486,402 512,306 539,374 567,775 597,702 629,379 663,059 699,019 737,569

-65-

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 777,246 821,971 870,336 922,784 979,798 1041,890 1109,560 1183,300 1263,480 1350,410 1444,520 779,044 823,807 872,252 924,797 981,891 1044,010 1111,660 1185,370 1265,710 1353,260 1448,640 780,842 825,644 874,168 926,810 983,985 1046,140 1113,760 1187,450 1267,940 1356,110 1452,750

Data and Fits

1500

dungtich vs. mucnuoc Bac 4

1000

500

490

495

500

510

515

520

505 Residuals

Bac 4

-5

-10

490

495

500

505

510

515

520

- Ñöôøng ña thöùc baäc 4 quan heä giöõa dung tích vaø möùc nöôùc hoà v=f(h)=f(x):

Hình 4.3 Quan heä dung tích theo möùc nöôùc hoà vaø sai soá noäi suy hoà Ily

Töø baûng 2.6, keát quaû hoài quy tuyeán tính cuûa hoà Ss3 nhö sau:

- Haøm tuyeán tính quan heä dung tích nöôùc theo möùc nöôùc hoà:

f(x) = p1*x + p2 (4.3)

Vôùi caùc heä soá pi (pimin, pimax)

-66-

p1 = 3.149 (3.03, 3.269)

p2 = -872.2 (-908.8, -835.6)

vaø chaát löôïng hoài quy laø:

+ Toång bình phöông do sai soá SSE: 0.1134

+ Tæ soá R-square: 0.9996

+ Sai soá chuaån s=RMSE: 0.1944

- Keát quaû noäâi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà nhö baûng 4.3

STT Dung tích v=f(xi) [trieäu m3]

1 2 3 4 5 6 7 8 Baûng 4.3 Noäi suy quan heä möùc nöôùc vaø dung tích hoà Ss3 Möùc nöôùc xi [m] 303.2 304.2 304.5 305.2 306.2 307.2 308.2 309.2 Bieân döôùi dung tích [trieäu m3] 82.260 85.488 86.451 88.685 91.837 94.941 98.013 101.069 82.671 85.820 86.765 88.969 92.119 95.268 98.417 101.567 Bieân treân dung tích [trieäu m3] 83.082 86.153 87.079 89.254 92.401 95.595 98.821 102.065

Data and Fits

105

100

dungtich vs. mucnuoc Bac 1

304

305

306

307

308

309

310

Residuals

0.3

Bac 1

0.2

0.1

-0.1

-0.2

304

305

306

307

308

309

310

- Ñöôøng ña quan heä tuyeán tính giöõa dung tích vaø möùc nöôùc hoà v=f(h)=f(x):

Hình 4.4 Quan heä dung tích theo möùc nöôùc hoà vaø sai soá noäi suy hoà Ss3

-67-

Caùc thoâng soá moãi hoà chöùa bao goàm: soá toå maùy cuûa nhaø maùy töông öùng I, caùc

giôùi haïn dung tích vaät lyù moãi hoà (tính theo möùc nöôùc thöôïng löu) vl,t, suaát tieâu hao

nöôùc cuûa nhaø maùy töông öùng kQl,t, giaù trò nöôùc cuûa hoà, caùc thoâng soá phaït do vi phaïm

möùc nöôùc muïc tieâu fl, möùc nöôùc hieän haønh hf0(l) vaø möùc nöôùc muïc tieâu vaøo cuoái

thôøi kyø khaûo saùt hfTl. Soá lieäu chi tieát cuûa caùc hoà chöùa cho ôû baûng 4.4.

f1,l I hf0l [m] hfTl [m]

l ,v [trieäu m3] 100,6 258,0 88,2

Hoà chöùa (l) Plk Ily Ss3 2 4 2 Baûng 4.4 Caùc thoâng soá hoà chöùa (nguoàn: Ily) lv , [trieäu m3] 1048,7 1037,0 92,0 kQl,t [m3] 13,23 2,08 6,78 f4,l 30 30 0 200 200 0 565 510 304 564 509 304

4.6.1.2 Ñaëc tính xaû traøn caùc hoà chöùa

Nhö hình 3.6 ñaëc tính xaû traøn cuûa caùc hoà chöùa ñöôïc tuyeán tính hoaù goàm 2

ñoaïn vôùi ñoä nghieâng khaùc nhau, chi tieát ñaëc tính ñöôïc cho ôû baûng 4.5.

Vf(l)

Hoà Plk Ily Ss3 Vs(l) 99.95 258.68 82.67 Baûng 4.5 Ñaëc tính xaû traøn caùc hoà chöùa Sm(l) 0.00 0.00 0.00 Sf(l) 1103.54 250.00 1111.66 250.00 250.00 Vm(l) 1049.38 1044.01 86.76 Ss(l) 0.00 0.00 0.00 88.97 S0(l) Smax(l) 0.00 9600.00 0.00 9600.00 0.00 9600.00

250

Plk

Ily

ss3

200

150

4.6.1.3 Löu löôïng nöôùc töï nhieân veà caùc hoà

) t , l ( b

100

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t18 t19 t20 t21 t22 t23 t24

Plk 220 220 210 210 200 200 180160 150 150 150 150 150 150 150 150 160 180 190200 200 200 200 220

170 170 170 160 150 150 130120 100 100 100 100 100 100 100 100 120 130 140150 150 150 150 170

Ily

ss3 60 60 50 50 50 50 50 50 45 40 40 40 30 30 40 40 50 50 50 50 50 50 60 60

Hình 4.5 Löu löôïng nöôùc töï nhieân veà caùc hoà (nguoàn: Ily)

-68-

Löu löôïng nöôùc töï nhieân veà hoà laø ñaïi löôïng nöôùc veà hoà xuaát phaùt töø caùc moâ

ñun doøng chaûy, caùc nhaùnh soâng nhoû trong löu vöïc hoà, khoâng keå löôïng nöôùc töø hoà

treân tröïc tieáp chaûy veà. Löu löôïng naøy ñöôïc döï baùo, do Trung taâm döï baùo khí töôïng

thuyû vaên Baéc taây nguyeân cung caáp theo hôïp ñoàng, laø ñaïi löôïng baát ñònh ñoái vôùi baøi

toaùn quy hoaïch daøi haïn. Tuy nhieân, vôùi baøi toaùn quy hoaïch ngaén haïn, nhö baøi toaùn

ñang khaûo saùt, thì soá lieäu döï baùo ñöôïc coi laø chính xaùc. Löu löôïng nöôùc döï baùo veà

caùc hoà ñöôïc cho ôû hình 4.5.

4.6.1.4 Caùc thoâng soá veà ñaëc tính phaùt

Nhö ñaõ trình baøy ôû muïc 3.3.5.6, ñaëc tính phaùt phuï thuuoäc vaøo hieäu suaát cuûa

toå maùy. Hieäu suaát toå maùy laø heä soá phuï thuoäc vaøo hieäu suaát maùy phaùt vaø turbine:

ηi,l,t=ηT.ηG, trong ñoù, ηG laø hieäu suaát maùy phaùt chæ phuï thuoäc vaøo coâng suaát

phaùt, coù phaïm vi thay ñoåi nhoû töø 0,98-0,985 [ATS2002]. Ngöôïc laïi ηT laø hieäu suaát

turbine phuï thuoäc caû vaøo löu löôïng phaùt vaø coät aùp tinh, coù phaïm vi thay ñoåi lôùn töø

0,70-0,95. Trong phaàn tính toaùn cuûa luaän vaên naøy, hieäu suaát maùy phaùt ñöôïc coi laø

Dac tinh hieu suat turbine plk

]

[

% η

t a u s u e h

180

160

140

120

100

cot ap [m]

luu luong [m3/s]

khoâng ñoåi. Coøn hieäu suaát turbine ñöôïc tuyeán tính töøng ñoaïn theo coät aùp.

100 95 90 85 80

Hình 4.6 Ñaëc tính hieäu suaát turbine cuûa Plk (nguoàn: Ily, 2006)

-69-

Dac tinh hieu suat turbine ily

100

]

[

% η

a u s u e h

70 210

200

180

160

190

140

120

180

100

170

cot ap [m]

cong suat [MW]

Töø ñaëc tính turbine cuûa caùc nhaø maùy cho ôû caùc hình 2.6, 2.8, 2.10 coù theå veõ ñaëc tính hieäu suaát turbine theo löu löôïng phaùt vaø coät aùp cuûa toå maùy nhö hình 4.6, 4.7, 4.8.

Dac tinh hieu suat turbine ss3

]

[

% η

a u s u e h

Hình 4.7 Ñaëc tính hieäu suaát turbine cuûa Ily (nguoàn: Ily, 1998)

67.5

62.5

240

220

200

57.5

180

160

140

52.5

120

47.5

cot ap [m]

luu luong [m3/s]

100 90 80 70 60

100 Hình 4.8 Ñaëc tính hieäu suaát turbine cuûa Ss3 (nguoàn: Ily, 2005)

-70-

Caùc hình 4.6, 4.7, 4.8 bieåu dieãn quan heä ηTi,l,t =f(Qi,l,t,Hl,t) (rieâng hình 4.7 thay

löu löôïng baèng coâng suaát). Do löu löôïng vaø coâng suaát ñaõ ñöôïc choïn laøm bieán traïng

thaùi cuûa baøi toaùn nhö ñaõ xaây döïng ôû chöông 3. Neân ñaëc tính hieäu suaát cuûa turbine

seõ ñöôïc xaáp xæ töøng ñoaïn theo coät aùp töùc theo möùc nöôùc thöôïng löu, trong moät

phaïm vi thay ñoåi möùc nöôùc thöôïng löu nhaát ñònh thì hieäu suaát ñöôïc xem laø khoâng

ñoåi. Tuy nhieân, phaïm vi thay ñoåi möùc nöôùc thöôïng löu raát lôùn (Plk:33m , Ily:25m,

Ss3:1,5m) ñoàng thôøi thöïc teá cho thaáy hieäu suaát turbine haàu nhö khoâng ñoåi khi coät

aùp thay ñoåi trong phaïm vi töø 5-10m (xem hình 2.6-2.8).

Töø hình 4.10 cho thaáy khi möùc nöôùc hoà thay ñoåi töø MNC ñeán MNDBT thì

moãi nhaø maùy seõ coù moät hoï caùc ñaëc tính phaùt (ñaõ ñöôïc xaây döïng tuyeán tính nhö ôû

chöông 3). ÖÙng vôùi moãi möùc nöôùc hoà khaùc nhau thì moãi ñaëc tính phaùt phuø hôïp ñöôïc

choïn, thuaät toaùn choïn ñöôøng ñaëc tính phuø hôïp thöïc chaát laø choïn möùc nöôùc hoà ban

ñaàu:

if (hf,k< hf0 and hf0≤hf,k+1) then hf0=hf,k+1

chark=char(hf0)

trong ñoù hf,k laø möùc nöôùc thöôïng löu baát kyø naøo ñoù, sao cho hf,k-k.∆h=MNC.

∆h =1÷10m phuï thuoäc vaøo töøng hoà chöùa. Khi möùc nöôùc hoà thay ñoåi moãi ∆h thì seõ

MNDBT

hf,k+1

öùng vôùi ñaëc tính phaùt chark

hf,k

MNC Hình 4.9 Thay ñoåi möùc nöôùc hoà trong moät naêm (ñoái vôùi hoà ñieàu tieát naêm)

coù moät ñöôøng ñaëc tính ñöôïc choïn ñeå tính toaùn.

-71-

Hoï caùc ñaëc tính phaùt cuûa caùc nhaø maùy thuyû ñieän tích luyõ ñöôïc thieát laäp tröôùc

nhö baûng 4.5, 4.6, 4.7. Trong ñoù bao goàm coâng suaát phaùt vaø löu löôïng töông öùng ôû

caùc möùc nhoû nhaát, hieäu suaát cöïc ñaïi, vaø ôû möùc caùnh höôùng môû cöïc ñaïi, coät aùp cuûa

nhaø maùy ñöôïc quy veà möùc nöôùc hoà hf,k cuûa caùc hoà töông öùng. ∆h laø ñoä cheânh coät aùp

giöõa 2 ñaëc tính phaùt lieân tieáp cuûa toå maùy maø theo ñaëc tính hieäu suaát turbine, trong

phaïm vi ∆h ñaëc tính phaùt cuûa caùc toå maùy ñöôïc coi nhö khoâng ñoåi.

∆h

Baûng 4.6 Ñaëc tính phaùt nhaø maùy Plk (nguoàn Plk, 2006) Qf,l Pf,l tlP , [m3/s] [MW] Qb,l [m3/s] Pm,l [MW] Pb,l [MW] Qm,l [m3/s] [MW] [m] hf,k [m]

- 100 100 100 100 100 100 100 100 537 540 545 550 555 560 565 570 575 - 0 0 0 0 0 0 0 0 - 78 80 84 86 85 84 84 84 - 270 260 250 240 260 280 285 290 - 60 60 60 60 60 60 60 60 - 320 320 320 320 320 320 320 320 - 3 5 5 5 5 5 5 5

- 100 100 100 100 100 100 100 100 Baûng 4.7 Ñaëc tính phaùt nhaø maùy Ily (nguoàn Ily, 2006)

hf,k [m] 490 495 500 505 510 515 520 tP ,l [MW] - 620 672 720 720 740 740 Pm,l [MW] - 0 0 0 0 0 0 Pb,l [MW] - 600 620 660 700 720 720 Pf,l [MW] - 620 672 720 720 740 740 Qm,l [m3/s] - 60 60 60 60 60 60 Qb,l [m3/s] - 432 420 400 392 384 384 Qf,l [m3/s] - 464 448 440 432 416 416 ∆h [m] - 5 5 5 5 5 5

Baûng 4.8 Ñaëc tính phaùt nhaø maùy Ss3 (nguoàn Ily, 2006) Qf,l [m3/s] - 480 480 Pm,l [MW] - 0 0 Qm,l [m3/s] - 70 70 Qb,l [m3/s] - 440 440 Pf,l [MW] - 260 260 Pb,l [MW] - 232 232 tP ,l [MW] - 260 260 hf,k [m] 303,2 304,2 305,2 ∆h [m] - 1 1

-72-

4.6.1.5 Bieåu ñoà huy ñoäng phuï taûi 24 giôø cuûa heä thoáng

Biểu đồ huy động công suất của hệ thống

1100

1000

900

800

)

700

W M

600

500

( t ấ u s g n ô C

400

300

200

100

100 100 100 100 100 100 100 100 50 30

50 100 100 100 100 100 50 30

50 100 100 100 100

PD(MW) 400 400 500 600 600 700 700 800 10001050 1000 900 800 700 900 900 10001050 10801000 900 700 500 400

50 100 100 100 100 100 50 30

50 100 100 100 100

PR(MW) 100 100 100 100 100 100 100 100 50 30

Hình 4.10 Bieåu ñoà huy ñoäng coâng suaát vaø yeâu caàu döï tröõ coâng suaát (nguoàn: Ily)

4.6.2 Döõ lieäu ñaàu ra

Döõ lieäu ñaàu ra caàn quan taâm cuûa baøi toaùn bao goàm:

- Phaân boá coâng suaát cuûa caùc nhaø maùy trong heä thoáng vaø coâng suaát phaùt töông

öùng cuûa caùc toå maùy theo töøng böôùc thôøi gian n

- Dieãn bieán möùc nöôùc/dung tích caùc hoà chöùa sau khi phaân boá coâng suaát

- Dieãn bieán xaû traøn (neáu coù) cuûa caùc hoà chöùa.

4.7 Keát quaû chöông trình

1200

1000

pss3

pily

800

pplk

600

400

200

pss3 240 240 182 136 136 159 159 182 226 235 223 200 172 149 200 196 180 230 260 180 80

60 218 364 364 441 441 518 674 715 677 600 528 451 600 604 720 720 720 720 720 600 400 300

pily

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

pplk

4.7.1 Phaân boá coâng suaát theo thôøi gian

Hình 4.11 Keát quaû phaân boá coâng suaát cuûa caùc nhaø maùy

-73-

Plk Elevation

561

560

559

558

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ily Elevation

512

511

510

509

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ss3 Elevation

305

304

303

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

4.7.2 Dieãn bieán möùc nöôùc hoà theo thôøi gian

Hình 4.12 Dieãn bieán möùc nöôùc caùc hoà theo thôøi gian

Plk volume changing

615

610

605

600

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ily volume changing

795

790

785

780

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ss3 volume changing

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

4.7.3 Dieãn bieán dung tích hoà theo thôøi gian

Hình 4.13 Dieãn bieán dung tích caùc hoà theo thôøi gian

-74-

Plk spillage

1000

500

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ily spillage

1000

500

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ss3 spillage

1000

500

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

4.7.4 Dieãn bieán xaû traøn caùc hoà chöùa

Hình 4.14 Xaû traøn cuûa caùc hoà chöùa

4.8 Phaân tích caùc keát quaû

Hình 4.12 moâ taû keát quaû phaân boá coâng suaát toái öu 24 giôø giöõa caùc nhaø maùy

trong heä thoáng baäc thang. Ñieàu deã thaáy laø nhaø maùy Pleikroâng chaïy vôùi coâng suaát

cöïc ñaïi (100MW), nhaø maùy Ialy chaïy ñieàu tieát theo nhu caàu heä thoáng, trong khi nhaø

maùy Seâ San 3 chaïy theo löôïng nöôùc coù trong hoà vì hoà chöùa cuûa nhaø maùy naøy raát

nhoû (dung tích höõu ích laø 3,8 trieäu m3) vaø tích luyõ ñaày hoà vaøo cuoái chu kyø khaûo saùt

(nhö theå hieän ôû hình 4.13).

Haøm muïc tieâu cuûa baøi toaùn laø max thuyû naêng tích luyõ cuûa heä thoáng vaøo cuoái

chu kyø khaûo saùt. Keát quaû toái öu theå hieän roõ muïc tieâu treân, ñoù laø möùc nöôùc (hay

dung tích) cuûa caùc hoà coù giaù trò ñôn vò nöôùc cao hôn seõ ñöôïc tích luyõ cao hôn (cuï

theå laø möùc nöôùc hoà Pleikroâng giaûm töø 560,0m xuoáng coøn 559,7m; möùc hoà Ialy taêng

töø 510,0m leân 510,4m; möùc hoà Seâ San 3 thay ñoåi töø 304,0m ñeán 304,5m).

-75-

Hình 4.15 bieåu dieãn löu löôïng nöôùc xaû traøn cuûa caùc hoà chöùa trong quaù trình

vaän haønh toái öu. Do möùc nöôùc cuûa caùc hoà naèm trong phaïm vi vaän haønh an toaøn cuûa

caùc hoà chöùa (naèm döôùi möùc ñænh traøn), neân löu löôïng xaû traøn baèng khoâng.

4.9 Keát luaän

Chöông naøy tieán haønh xaây döïng chöông trình toái öu cuïm caùc nhaø maùy thuyû

ñieän baäc thang vaø aùp duïng saûn xuaát thöïc teá cho cuïm caùc nhaø maùy treân soâng Seâ san.

Treân cô sôû caùc soá lieäu ñaàu vaøo goàm nhu caàu phuï taûi cuûa heä thoáng ñieän, löu löôïng

nöôùc veà töï nhieân, yeâu caàu döï phoøng quay cuûa heä thoáng; caùc soá lieäu cho tröôùc veà

ñaëc tính cuûa töøng hoà chöùa, ñaëc tính phaùt cuûa caùc nhaø maùy. Keát quaû ñaàu ra cuûa

chöông trình laø phaân boá coâng suaát toái öu giöõa caùc nhaø maùy thuyû ñieän vôùi muïc tieâu

laø cöïc ñaïi thuyû naêng tích luyõ vaøo cuoái thôøi kyø khaûo saùt. Ñoàng thôøi, chöông trình

cuõng cho bieát caùc soá lieäu lieân quan khaùc cuûa caùc hoà chöùa vaøo cuoái thôøi kyø khaûo saùt

nhö möùc nöôùc caùc hoà, dung tích thöïc cuûa caùc hoà…

Keát quaû chöông trình cho thaáy phuø hôïp vôùi yeâu caàu vaän haønh thöïc teá cuûa

cuïm caùc nhaø maùy treân soâng Seâ San.

-76-

5. CHÖÔNG 5. CHÖÔNG TRÌNH AÙP DUÏNG

5.1 Xaây döïng chöông trình vaø höôùng daãn aùp duïng

Nhö ñaõ trình baøy ôû caùc chöông tröôùc, chöông trình vaän haønh toái öu ngaén haïn

aùp duïng cho cuïm caùc nhaø maùy thuyû ñieän treân soâng Seâ San ñöôïc taùc giaû vieát baèng

Matlab vôùi giao dieän chính cuûa chöông trình nhö hình 5.1.

Hình 5.1 Giao dieän chính cuûa chöông trình

Phaàn nhaäp caùc thoáng soá ñaàu vaøo nhö möùc nöôùc ñaàu kyø, cuoái kyø vaø löu löôïng

xaû traøn cuûa caùc hoà ôû ñaàu kyø khaûo saùt nhö hình 5.2.

Do coù moät soá nhaø maùy chöa ñöa vaøo vaän haønh, neân taùc giaû boå sung theâm caùc

nuùt choïn ñeå cho pheùp chæ ñöa caùc nhaø maùy saün saøng vaän haønh vaøo tính toaùn toái öu,

chæ nhöõng nhaø maùy ñöôïc ñaùnh daáu môùi ñöa vaøo tính toaùn toái öu (ví duï, treân hình

5.2, caùc nhaø maùy Pleikroâng, Ialy, Seâ San 3 ñöôïc ñöa vaøo tính toaùn). Ngoaøi ra,

chöông trình cuõng cho pheùp nhaäp thôøi gian khaûo saùt ngaén haïn, toái ña laø 168h (7

ngaøy) vaø soá giôø trong moãi böôùc tính cuûa baøi toaùn toái öu (maëc ñònh laø 1 giôø).

-77-

Hình 5.2 Baûng nhaäp thoâng soá caùc hoà chöùa vaø thôøi gian khaûo saùt

Ñoái vôùi caùc soá lieäu daïng baûng nhö nhu caàu heä thoáng ñieän, yeâu caàu döï phoøng

quay vaø löu löôïng nöôùc töï nhieân veà hoà… ñöôïc nhaäp döôùi daïng nhaäp file excel nhö

hình 5.3.

Hình 5.3 Baûng nhaäp caùc döõ lieäu daïng baûng (Pd, Pr, B…)

-78-

Ñeå kieåm tra chính xaùc caùc soá lieäu ñöôïc nhaäp tröôùc khi toái öu, chöông trình

cho pheùp kieåm tra caùc döõ lieäu ñaõ nhaäp moät caùch tröïc quan nhö hình 5.4, trong ñoù

goàm nhieàu döõ lieäu coù theå ñöôïc kieåm tra, ngöôøi duøng choïn moät trong caùc döõ lieäu caàn

kieåm tra, phaàn döôùi cuûa giao dieän laø ñoà thò hieån thò tröïc quan, ví duï trong hình 5.4

laø kieåm tra möùc nöôùc ñaàu kyø cuûa nhaø maùy thuyû ñieän Ialy. Giao dieän cuõng cho pheùp

ngöôøi duøng in ñoà thò naøy phuïc vuï coâng taùc baùo caùo…

Hình 5.4 Kieåm tra döõ lieäu ñaàu vaøo

Sau khi chaïy chöông trình, coù theå xem keát quaû toái öu thoâng qua heä thoáng

trình ñôn treân giao dieän chính nhö hình 5.5.

Hình 5.5 Trình ñôn xem keát quaû toái öu cuûa chöông trình

-79-

Bieåu ñoà chi tieát caùc keát quaû cuûa caùc trình ñôn nhö treân hình 5.5 töông töï nhö

phaàn keát quaû chöông trình cuûa chöông 4, neân trong phaàn naøy taùc giaû khoâng trình

baøy laïi.

5.2 Ñaùnh giaù keát quaû chöông trình

Chöông trình ñöôïc vieát baèng Matlab, khi chaïy treân maùy coù toác ñoä xöû lyù

2,4MHz, thì thôøi gian tính toaùn toái öu cho cuïm 3 nhaø maùy, thôøi gian khaûo saùt 24 giôø

laø khoaûng 12 phuùt.

Keát quaû chöông trình cho thaáy phuø hôïp vôùi kinh nghieäm vaän haønh cuûa nhaø

maùy thuyû ñieän Ialy. Tuy nhieân, hieän nay do chöa coù ñieàu kieän chaïy baøi toaùn treân

caùc goùi phaàn meàm thöông maïi neân chöa tieán haønh so saùnh ñöôïc. Trong töông lai,

neáu coù ñieàu kieän chaïy baøi toaùn baèng caùc goùi meàm thöông maïi thì chöông trình coù

ñieàu kieän so saùnh toát hôn.

5.3 Keát luaän

Chöông trình ñöôïc vieát vaø thieát keá giao dieän moät caùch tröïc quan, thaân thieän

vôùi ngöôøi söû duïng baèng ngoân ngöõ tính toaùn kyõ thuaät Matlab, keát quaû chöông trình

cho thaáy phuø hôïp vôùi quaù trình vaän haønh thöïc teá taïi nhaø maùy thuyû ñieän Ialy.

-80-

6. CHÖÔNG 6. KEÁT LUAÄN

Muïc tieâu cuûa luaän vaên laø thieát laäp baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh nhaèm khai

thaùc coù hieäu quaû löôïng nöôùc vaøo nhieäm vuï phaùt ñieän cuûa caùc baäc thang thuyû ñieän,

phaàn aùp duïng tính toaùn cho löu vöïc soâng Seâ San. Luaän vaên ñaõ löïa choïn phöông

phaùp quy hoaïch tuyeán tính ñeå laøm neàn taûn lyù thuyeát quy hoaïch. Treân cô sôû tuyeán

tính hoaù, caùc phöông trình toaùn hoïc bieåu dieãn caùc ñaëc tính cuûa caùc heä thoáng thieát bò

coâng trình ñaõ ñöôïc moâ hình. Chöông trình tính toaùn toái öu ñöôïc xaây döïng treân neàn

taûn Matlab 7.0. Keát quaû chöông trình xaây döïng cho pheùp giaûi caùc baøi toaùn vaän haønh

toái öu caùc cuïm baäc thang thuyû ñieän khaùc ôû Vieät Nam.

6.1 Caùc noäi dung ñeà taøi ñaõ giaûi quyeát

Nhöõng noäi dung ñaõ giaûi quyeát trong ñeà taøi ñöôïc toùm löôïc nhö sau:

Phaàn xaây döïng moâ hình toaùn hoïc cuûa caùc heä thoáng thieát bò, coâng trình thuyû

ñieän ñaõ ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû tuyeán tính hoaù töøng ñoaïn caùc thaønh phaàn phi

tuyeán. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp xaây döïng ñöôïc thöïc hieän trong luaän vaên laø ñôn

giaûn, bôûi moâ hình ñöôïc xaây döïng nhôø tuyeán hoaù ñaëc tính thöïc teá maø khoâng caàn

quan taâm ñeán ñaëc tính lyù thuyeát cuûa thieát bò. Cuõng chính nhôø caùc moâ hình tuyeán

tính hoaù maø baøi toaùn ñöôïc giaûi moät caùch toång quaùt nhaát vaø nghieäm toái öu laø ñuùng

cho moïi tröôøng hôïp maø khoâng caàn quan taâm ñeán caùc cöïc trò ñòa phöông. Caùc moâ

hình naøy cuõng coù theå ñöôïc duøng ñeå giaûi trong caùc baøi toaùn quy hoaïch daøi haïn khaùc.

Nhö trình baøy ôû chöông 4, ñeà taøi chæ taäp trung giôùi thieäu 2 thuaät toaùn noåi

tieáng hieän nay trong vieäc aùp duïng giaûi caùc baøi toaùn quy hoaïch tuyeán tính, ñoù laø

thuaät toaùn ñôn hình vaø thuaät toaùn ñieåm trong döïa theo phöông phaùp tæ leä affine.

Thuaät toaùn ñôn hình coù ñoä phöùc taïp tính toaùn ña thöùc ñeå giaûi baøi toaùn quy hoaïch

tuyeán tính, tuy nhieân trong tröôøng hôïp xaáu nhaát noù laïi coù ñoä phöùc taïp muõ

[PhT2003] vaø trôû neân hoäi tuï chaäm hôn caùc phöông phöông phaùp ñieåm trong khi giaûi

baøi toaùn côõ lôùn. Trong soá caùc thuaät toaùn ñieåm trong, thuaät toaùn tæ leä affine laø ñôn

giaûn nhaát [StA1996] vaø coù hieäu quaû cao trong vieäc giaûi caùc baøi toaùn côõ lôùn nhö

-81-

trong tröôøng hôïp luaän vaên naøy. Cuõng nhaéc theâm laø trong chöông trình toái cuûa luaän

vaên naøy, haøm linprog ñöôïc xaây döïng theo caû 2 thuaät toaùn treân. Coù theå choïn moät

trong 2 thuaät toaùn ñeå giaûi hoaëc ñeå chöông trình töï ñoäng choïn tuyø theo côõ cuûa baøi

toaùn.

Chöông trình öùng duïng ñöôïc vieát coù tính thaân thieän khaù cao, ngöôøi duøng chæ

caàn nhaäp caùc soá lieäu veà soá nhaø maùy treân heä thoáng, thôøi gian khaûo saùt. Keát quaû ñaàu

ra baèng ñoà hoaï deã phaân tích, caùc soá lieäu chi tieát ñöôïc keøm theo döôùi daïng caùc file

excel phuïc vuï cho vieäc in aán vaø baùo caùo.

Tuy nhieân, ñeà taøi vaãn coøn vaøi moät soá ñieåm chöa hoaøn thieän caàn tieáp tuïc

nghieân cöùu laøm roõ nhö trình baøy trong phaàn 6.2. Töông töï, chöông trình toái öu ñöôïc

taùc giaû vieát baèng Matlab-chæ môùi phuø hôïp cho nghieân cöùu vaø coøn khoù khaên cho caùc

trieån khai öùng duïng saûn xuaát thöïc teá.

6.2 Trieån voïng phaùt trieån ñeà taøi

6.2.1 Caùc yeáu ñieåm boäc loä töø ñeà taøi

Nhö ñaõ trình baøy trong caùc chöông tröôùc, roõ raøng chöông trình toái öu ñaõ vieát

theo moâ hình vaø thuaät toaùn ñöôïc trình baøy trong luaän vaên ñaõ giaûi quyeát ñöôïc baøi

toaùn phaân boá toái öu coâng suaát cuïm caùc nhaø maùy thuyû ñieän baäc thang. Tuy nhieân, do

moâ hình ñöôïc xaây döïng treân cô sôû ñaëc tính phaùt cuûa nhaø maùy thuyû ñieän tích luyõ. Do

ñoù, chöông trình chöa ñaùp öùng ñöôïc vieäc huy ñoäng toái öu ñeán töøng toå maùy cuûa nhaø

maùy. Thöïc teá ñeå giaûi baøi toaùn nhö vöøa noùi thì quy hoaïch tuyeán tính chöa theå giaûi

quyeát ñöôïc maø caàn giaûi theâm baøi toaùn quy hoaïch soá nguyeân.

Nhö phaàn caùc giaû thieát khi xaây döïng moâ hình cuûa chöông 3 ñaõ trình baøy, caùc

moâ hình ñöôïc xaây döïng treân cô sôû ñôn hoaù moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeân moâ hình

nhö thôøi gian di chuyeån cuûa nöôùc giöõa caùc hoà, toån thaát coâng suaát treân caùc ñöôøng

daây truyeàn taûi, chi phí khôûi ñoäng toå maùy…. Trong thöïc teá, caùc yeáu toá vöøa keå coù aûnh

-82-

höôûng nhaát ñònh ñeán quaù trình saûn xuaát. Chöông trình caàn boå sung theâm aûnh höôûng

cuûa chuùng vaøo keát quaû toái öu.

Nhö ñaõ trình baøy trong caùc chöông tröôùc, chöông trình toái öu vieát trong luaän

vaên naøy cuõng chæ giaûi quyeát ñöôïc baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh baäc thang ngaén haïn

(thôøi gian toái ña laø 264 giôø)-coi yeáu toá löu löôïng töï nhieân laø ñaõ bieát, caùc nöôùc muïc

tieâu ñöôïc laáy töø keát quaû cuûa baøi toaùn vaän haønh hoà chöùa. Trong thöïc teá vaän haønh,

ngoaøi baøi toaùn vaän haønh ngaén haïn nhö trình baøy trong luaän vaên naøy, caàn phaûi khaûo

saùt theâm baøi toaùn vaän haønh daøi haïn ñeå coù ñöôïc moät keá hoaïch vaän haønh toái öu trong

moät naêm. Ñoù laø moät trong nhöõng noäi dung caàn phaûi phaùt trieån môû roäng ñeà taøi.

6.2.2 Höôùng phaùt trieån môû roäng ñeà taøi

Töø thöïc teá vaän haønh, thò tröôøng ñieän caïnh tranh nguoàn phaùt ñang hình thaønh,

vaø seõ daàn tieán ñeán thò tröôøng ñieän baùn buoân vaø baùn leõ. Lónh vöïc kinh doanh nguoàn

phaùt cuõng trôû neân chuû ñoäng trong keá hoaïch chaøo giaù nguoàn phaùt cuûa mình. Luùc ñoù,

ngoaøi giaûi quyeát baøi toaùn vaän haønh ngaén haïn nhö ñaõ trình baøy, caàn môû roäng vaø phaùt

trieån theâm moät soá noäi dung sau ñaây ñeå baøi toaùn vaän haønh toái öu heä thoáng baäc thang

thuyû ñieän trôû neân hoaøn haûo theo ñònh höôùng thò tröôøng ñieän:

- Khaûo saùt theâm baøi toaùn quy hoaïch vaän haønh daøi haïn ñoái vôùi baäc thang thuyû

ñieän, ôû ñoù coi yeáu toá löu löôïng nöôùc töï nhieân laø ñaïi löôïng baát ñònh. Xaây döïng keá

hoaïch söûa chöõa lôùn caùc heä thoáng thieát bò, coâng trình theo giaù nguoàn phaùt cuûa thò

tröôøng ñieän.

- Giaûi quyeát baøi toaùn ñaêng kyù coâng suaát coâng boá vaø giaù ñieän nguoàn phaùt:

coâng suaát döï kieán phaùt cuûa heä thoáng baäc thang seõ thay ñoåi tuyø theo dieãn bieán cuûa

thò tröôøng ñieän, tính chuû ñoäng veà coâng suaát nguoàn phaùt ñöôïc giao laïi cho nhaø maùy

chöù khoâng phuï thuoäc vaøo coâng suaát huy ñoäng nguoàn phaùt theo keá hoaïch saün coù cuûa

A0 nhö hieän nay.

- Xeùt theâm baøi toaùn chi phí khôûi ñoäng döøng vaø caùc dòch vuï cung caáp coâng

suaát phaûn khaùng, cung caáp döï tröõ quay cho heä thoáng.

-83-

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO

[ADA1998] Anthony Brooke, David Kendrick, Alexander Meeraus, Ramesh

1998.

[AJJ2002] A. J. Conejo, J. M. Arroyo, J. Contreras, and F. A. Villamor, "Self-

Scheduling of a Hydro Producer in a Pool-Based Electricity Market,"

IEEE Transactions on power systems, vol. 17, pp. 1265-1272, 2002.

[AlB1984] Allen J. Wood, Bruce F. Wollenberg, “Power Generation, Operation,

and Control”, John Wiley & Sons, Inc., 1984.

[AMJ1990] A. J. Conejo, M. C. Caramanis, and J. A. Bloom, “An efficient

algorithm for optimal reservoir utilization in probabilistic production

costing,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 5, (2), pp. 439–

447, May 1990.

[AND2005] Andreù Turgeon, “Daily Operation of Reservoir Subject to Yearly

Probabilistic Constraints” Journal of WRPM, seb/oct 2005.

[ATS2002] A. Arce, T. Ohishi, and S. Sores, "Optimal Dispatch of Generating

Units of the Itaipuù Hydroelectric Plant," IEEE Transactions on power

systems, vol. 17 (1), pp. 154-158, 2002.

[CEA1997] C. Li, E. Hsu, A.J. Svoboda, C. Tseng, and R.B. Johnson, “Hydro Unit

Commitment in Hydro-Thermal Optimization”, IEEE Transactions on

Power Systems, Volume 12 (2), 1997, pp. 764-769.

[ErK2002] Erwin Kalvelagen, “Linear Programming Note” GAMS Development

Corp, 2002.

[EXR1999] E. Ni, X. Guan, and R. Li, “Scheduling Hydrothermal Power Systems

with Cascaded and Head-Dependent Reservoirs”, IEEE Transactions

on Power Systems, Volume 14 (3), 1999, pp. 1127-1132.

-84-

[FGH1999] Fosso. O. B., Gjelsvik, A., Haugstad, A., Mo, B. and Wangensteen, I.

(1999): Generation Scheduling in a Deregulated System. The

Norwegian Case. IEEE Transactions on Power Systems, vol. 14 (1)

75-80

[GMJ2001] G. W. Chang, M. Aganagic, J. G. Waight, J. Medina, T. Burton,

S.Reeves, and M. Christoforidis, “Experiences with mixed integer

linear programming based approaches on short-term hydro

scheduling,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 16 (4), pp. 743–749, Nov.

2001.

[HDU1990] H. Habibollahzadeh, D. Frances and U. Sui, "A New Generation

Scheduling Problem at Ontario Hydro," IEEE Transactions on Power

Systems, Vol. 5, No. 1, Feb. 1990 (1), pp. 65-73.

[JEJ2001] J. Garcia Gonzalez, E. Parrilla, J. Barquin. J. Alonso, A. Saiz

Chicharro, A. Gonzalez “Under–relaxed Iteritive Procedure for

Feasible Short-term Scheduling of a Hydro Chain, Exhidro 2001

[JSV2005] J.P.S. Catalão, S.J.P.S. Mariano, V.M.F. Mendes, L.A.F.M. Ferreira

“Quadratic Optimazation for a Head-Dependent Hydro Chain”, 2005.

[LyL1995] Lyra, C. and Ferreira, L. R. (1995): A Multiobjective Approach to the

Short-Term Scheduling of a Hydroelectric Power System, IEEE

Transactions on Power Systems, vol. 10 (4), pp. 1750–1755

[MTR1994] M.R. Piekutowski, T. Litwinowicz, and R.J. Frowd, “Optimal Short-

Term Scheduling of a Large-Scale Cascaded Hydro System”, IEEE

Transactions on Power Systems, Volume 9 (2), 1994, pp. 805-811.

[OLD1998] O. Nilsson, L. Soder, and D. Sjelvgren, “Integer modeling of spinning

reserve requirements in short term scheduling of hydro systems,”

IEEE Trans. Power Syst., vol. 13 (3), pp. 959–964, Aug. 1998.

-85-

[OnD1997-1]O. Nilsson and D. Sjelvgren, “Hydro unit start-up costs and their

impact on the short term scheduling strategies of Swedish power

producers,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 12 (1), pp. 38–44, Feb.

1997.

[OnD1997-2]O. Nilsson and D. Sjelvgren, “Variable splitting applied to modeling

of start-up costs in short term hydro generation scheduling,” IEEE

Trans.Power Syst., vol. 12 (2), pp. 770–775, May 1997.

[PhT2003] Phan Quoác Khaùnh, Traàn Hueä Nöông, “Quy hoaïch tuyeán tính”, Nhaø

xuaát baûn giaùo duïc, 2003.

[PMS1994] P. Franco, M.F. Carvalho, and S. Soares, “A Network Flow Model for

Short-Term Hydro-Dominated Hydrothermal Scheduling Problems”,

IEEE Transactions on Power Systems, Volume 9 (3), 1994, pp. 1016-

1021.

[PoH1996] Po-Hung Chen, Hong-Chan Chang, “Genetic aided scheduling of

hydraulically coupled plants in hydro-thermal coordination”, IEEE

Transaction on Power System, V 11, No 2, May 1996.

[R.J2000] R. Naresh and J. Sharma, "Hydro System Scheduling Using ANN

Aproach," IEEE Transactions on power systems, vol. 15 (1), pp. 388-

395, 2000.

[RJF1998] R. A. Ponrajah, J.Witherspoon, and F. D. Galiana, “Systems to

optimize conversion efficiencies at Ontario Hydro’s hydroelectric

plants,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 13 (2), pp. 1044–1050, Aug.

1998.

[StA1996] Stephan G. Nash, Ariela Sofer, “Linear ans Nonlinear Programming”

The McGraw-Hill Companies, Inc.,1996.

[StL2004] Stephen Boyd, Lieven Vandenberghe, “Convex Optimization”,

Cambrigde University Press, 2004.

-86-

[XAC1999] X. Guan, A. Svoboda, and C.-A. Li, “Scheduling hydro power systems

with restricted operating zones and discharge ramping constraints,”

IEEE Trans. Power Syst., vol. 14 (1), pp. 126–131, Feb. 1999.

[XPH1994] X. Guan, P. B. Luh, H. Yan, P. M. Rogan, "Optimization-Based

Scheduling of Hydrothermal Power Systems with Pumped-Storage

Units," IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 9(2), May 1994,

pp. 1023-1031.

[XPL1995] X. Guan, P. B. Luh and L. Zhang, “Nonlinear Approximation Method

in Lagrangian Relaxation-Based Algorithms for Hydrothermal

Scheduling,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 10, No. 2,

May 1995, pp. 772-778.

Luận văn Tiến sĩ : Vạn hành tối ưu nhà máy thủy điện bậc thang khu vực Sê san

2.2 Ñaëc tröng thuyû vaên löu vöïc soâng, ñaëc tính caùc hoà chöùa treân soâng

∑∑ 1 =

∑∑

∑∑

∑

∑

∑

∑ j Ω∈

∑

( ,3

) .

) t , l ( b

Biểu đồ huy động công suất của hệ thống

)

W M

( t ấ u s g n ô C

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Tiến sĩ : Vạn hành tối ưu nhà máy thủy điện bậc thang khu vực Sê san

Luận văn:Nghiên cứu tính toán chế độ vận hành tối ưu nhà máy thủy điện A Vương

đề tài: " nghiên cứu lựa chọn công nghệ thiết bị khai thác và sử dụng các loại năng lượng tái tạo, cho chế biến nông sản thủy sản sinh hoạt nông thôn và bảo vệ môi trường"

Hệ thống bậc thang thuỷ điện trên sông Mê Kong 1

Hệ thống bậc thang thuỷ điện trên sông Mê Kong 2

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok