TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Luận án này tập trung vào việc tối ưu hóa chế độ vận hành các nhà máy thủy điện (NMTĐ) trong hệ thống điện (HTĐ) Việt Nam, một vấn đề cấp thiết do điện năng là sản phẩm đặc biệt không tích trữ được và các nguồn phát thường xa trung tâm phụ tải. Đến năm 2017, thủy điện chiếm gần 82% tổng công suất tiềm năng kỹ thuật của Việt Nam, nhưng theo Quy hoạch điện 7 (QHĐ7) hiệu chỉnh, tỷ trọng này dự kiến giảm xuống 16,9% vào năm 2030. Mặc dù thủy điện có ưu điểm lớn như năng lượng xanh, giá thành rẻ và linh hoạt, nó cũng bộc lộ nhược điểm như ngập lụt do vận hành hồ chứa và tác động tiêu cực đến môi trường.
Mục đích của luận án là nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn về đặc tính nguồn phát, đường dây truyền tải và vùng phụ tải để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến vận hành tối ưu NMTĐ trong HTĐ Việt Nam. Để đạt được mục tiêu này, luận án thực hiện các nhiệm vụ: xây dựng mô hình toán mô phỏng HTĐ Việt Nam, thiết lập chương trình tính toán xác định chế độ vận hành tối ưu NMTĐ, và áp dụng chương trình này để đáp ứng nhu cầu phụ tải toàn quốc hoặc các vùng. Đối tượng nghiên cứu là bài toán vận hành NMTĐ trong HTĐ Việt Nam với đầy đủ đặc trưng hiện hữu và kịch bản phát triển theo QHĐ, trong phạm vi tối thiểu hóa tổng chi phí sản xuất và cung cấp điện năng.
Luận án đã sử dụng phương pháp thống kê để cập nhật cơ sở dữ liệu, phân tích hiện trạng và xu hướng phát triển HTĐ, cùng với phương pháp mô hình hóa toán học các phần tử HTĐ. Phương pháp tối ưu toán học (quy hoạch tuyến tính) được áp dụng để giải bài toán tối ưu vận hành HTĐ.
Các đóng góp mới của luận án bao gồm: xây dựng mô hình toán mô phỏng HTĐ Việt Nam để tính toán chế độ vận hành tối ưu NMTĐ, với nhiều ưu điểm hơn các mô hình nhập khẩu (không hạn chế số lượng nút/nguồn, mô phỏng sát thực tế, tự động thiết lập sơ đồ và tính toán chi phí truyền tải). Luận án cũng hoàn thiện thuật toán và trình tự giải bài toán tối ưu hóa chế độ vận hành NMTĐ bằng phương pháp quy hoạch tuyến tính, với hàm mục tiêu là tối thiểu hóa chi phí cung cấp điện và khả năng xác định tổng phát thải khí CO2. Ngoài ra, luận án đã xây dựng bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ về các NMTĐ và tính toán vận hành tối ưu với các phương án 3, 5, 8 nút, cho thấy kết quả tin cậy và phù hợp thực tế, đồng thời chỉ ra rằng mô hình càng tăng số nút thì kết quả vận hành càng chính xác.
Luận án đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực tiễn về đặc tính các nguồn điện và đường dây truyền tải, xây dựng mô hình toán mô phỏng HTĐ Việt Nam và thiết lập chương trình tính toán chế độ vận hành tối ưu các NMTĐ trong HTĐ Việt Nam.