BẢN TRÍCH YẾU LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
1. Họ và tên NCS: Nguyễn Xuân Lâm
2. Tên luận án: Nghiên cứu đề xuất phương pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa thượng lưu lưu vực sông Hồng trong mùa cạn.
3. Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước; Mã Số: 9 580 212.
4. Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Quang Trung
2. PGS.TS. Hoàng Minh Tuyển
5. Cơ sở đào tạo: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
6. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu:
6.1. Mục tiêu:
Xây dựng cơ sở khoa học đề xuất giải pháp vận hành hệ thống hồ chứa thủy điện trong mùa cạn nhằm tối ưu hóa phát điện và cấp nước hạ du theo hướng tối ưu hóa đa mục tiêu và ứng dụng thuật toán BORG-MOEA cho lưu vực sông Hồng.
6.2. Phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án là hệ thống các hồ chứa thủy điện lớn trên lưu vực sông Hồng thuộc địa phận Việt Nam, mà cụ thể ở đây là 6 hồ chứa: Bản Chát, Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang.
7. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
7.1. Cách tiếp cận: i) Cách tiếp cận hệ thống và tổng hợp; ii) Cách tiếp cận theo phân tích “Nhân – quả”; và iii) Cách tiếp cận kế thừa trên quan điểm lịch sử
7.2. Phương pháp nghiên cứu: 1) Điều tra và khảo sát thực địa; ii) Phương pháp kế thừa; iii) Phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu; iv) Phương pháp mô phỏng toán học; v) Phương pháp tham số hóa – mô phóng – tối ưu, vi) Phương pháp phân tích hệ thống.
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Bải toán tối ưu vận hành hệ thống liên hồ chứa có đặc điểm là đa mục tiêu, khối tượng tính toán rất lớn. Nhằm tạo thuận lợi cho việc giải bài toán, Luận án đã thiết lập được khung tính toán tối ưu nhằm kết nối các mô hình hồ chứa vận hành trong mùa lũ, mùa cạn, mô hình hạ lưu, các hàm mục tiêu, và các ràng buộc. Khung tối ưu linh hoạt, có thể chọn lựa, cập nhật các thuật toán tối ưu phát triển mới nhất của thế giới mà không tốn công thiết lập lại bài toán nhiều. Ở đây, đề tài đã lựa chọn thuật toán Borg-MOEA làm phần tính toán tối ưu, ngoài ra, đề tài đã xây dựng được một hệ thống mô phòng hồ chứa và hạ lưu cho vùng nghiên cứu trên ngôn ngữ C/C++ và Matlab chạy trên nền Window, có hiệu suất và khả năng phân tích kết quả cao.
Về ý nghĩa thực tiễn, tập hàm vận hành (350 phương án) đã được đề xuất với cải thiện về lợi ích điện từ 25 – 28%; cải thiện về trung bình mực nước (<1,2 m) từ 4 + 11%, số ngày vì phạm mực nước 1,2 m cải thiện từ 43 + 86%; và cải thiện về trung bình mực nước Hà Nội 40 + 43%. Nhưng quan trọng hơn, trong một hệ thống đa mục tiêu, 350 ưu tiên vận hành khác nhau sẽ tạo thuận lợi cho nhà ra quyết định trong lựa chọn phương án vận hành phù hợp cho hệ thống. Thêm nữa, hàm vận hành sử dụng đơn giản rất phù hợp cho nhu cầu hỗ trợ ra quyết định vận hành thời gian thực trong thực tiễn. Cuối cùng, nghiên cứu khẳng định tỉnh khả thi khi mở rộng bài toán với yêu cầu vận hành phủ đỉnh của hệ thống thủy điện.
9. Những đóng góp mới của luận án:
Thứ nhất, để tài đã đề xuất được hàm vận hành hệ thống hồ thủy điện chính lưu vực sông Hồng hỗ trợ ra quyết định trong vận hành hệ thống hồ.
Thứ hai, đề tài đã đề xuất và thiết lập được khung tỉnh toán tối ưu vận hành, kết nối các mô hình và thuật toán Borg MOEA và quy trình tính toán của khung theo phương pháp tham số hóa – mô phỏng – tối ưu (PSO) đảm bảo tỉnh tỉnh cậy tốt trong hội tụ tìm nghiệm. Ngoài ra, hệ thống mô hình hồ chứa và hạ lưu cũng như các công cụ tỉnh toán và phân tích với mã nguồn riêng đã được phát triển, tạo thuận lợi cho phát triển nghiên cứu và ứng dụng.
