Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu ích phát điện cho hồ chứa thủy lợi kết hợp phát điện, áp dụng tính toán cho hồ Kẻ Gỗ

LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu ích phát điện cho hồ
chứa thủy lợi kết hợp phát điện, áp dụng tính toán cho hồ Kẻ Gỗ” được hoàn
thành nhờ sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tác giả còn được sự giúp đỡ nhiệt tình
của các Thầy, Cô, cơ quan, bạn bè và gia đình.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn: TS. Hoàng
Công Tuấn đã tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học
cần thiết cho luận văn.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Phòng đào tạo đại học và
Sau đại học, khoa Công trình, khoa Năng Lượng - Trường Đại học Thuỷ Lợi đã tận
tình giảng dạy và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình
thực hiện luận văn này.
Để hoàn thành luận văn, tác giả còn được sự cổ vũ, động viên khích lệ
thường xuyên và giúp đỡ về nhiều mặt của gia đình và bạn bè.


Hà Nội, ngày 20 tháng 8 năm 2014
TÁC GIẢ



ĐỖ VĂN HIỆP





LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Đỗ Văn Hiệp
Học viên lớp: 20 C 11

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung
và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất
kỳ công trình khoa học nào.

TÁC GIẢ



ĐỖ VĂN HIỆP














MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của Đề tài. 1
2. Mục đích của Đề tài. 2
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. 3
4. Kết quả đạt được. 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC 4

HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP 4
1.1. Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi. 4
1.1.1. Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế. 4
1.1.2. Phát triển hồ chứa và thủy điện ở Việt Nam. 4
1.1.2.1. Phát triển hồ chứa ở Việt Nam. 4
1.1.2.2. Phát triển thủy điện ở Việt Nam. 6
1.1.3. Quan điểm, mục tiêu phát triển thuỷ lợi. 8
1.2. Đặc điểm khai thác hồ chứa kết hợp phát điện. 9
1.3. Nhu cầu dùng điện và Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu ích phát điện đối với hồ
chứa kết hợp phát điện. 10

1.3.1. Nhu cầu dùng điện. 10
1.3.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu ích phát điện đối với hồ chứa kết hợp phát
điện. 11

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC 12
HỒ CHỨA KẾT HỢP PHÁT ĐIỆN 12
2.1. Mô hình tối ưu. 12
2.1.1. Mô hình tối ưu. 12
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nguồn nước. 14
2.1.3. Phạm vi sử dụng mô hình tối ưu. 14
2.2. Một số mô hình tính toán, điều khiển chế độ vận hành các hồ chứa. 15
2.3. Chọn phương pháp vận hành cho hồ chứa kết hợp phát điện. 16
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH 17
HỒ CHỨA KẾT HỢP PHÁT ĐIỆN 17

3.1. Phân phối yêu cầu dùng nước theo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp. 17
3.2. Phương pháp xây dựng Biểu đồ điều phối trên cơ sở lượng nước yêu cầu đã
phân phối hợp lý. 18

3.2.1. Xây dựng biểu đồ điều phối. 19
3.2.1.1. Mục đích. 19
3.2.1.2. Phương pháp xây dựng biểu đồ điều phối 19
3.3. Phương thức vận hành hồ chứa theo Biểu đồ điều phối. 22
3.3.1. Nguyên tắc chung. 22
3.3.2. Phương pháp tăng, giảm lưu lượng (tăng, giảm công suất NMTĐ) - phương
thức sử dụng nước thừa, thiếu. 23

3.3.2.1. Xác định công suất trung bình ngày đêm Nnđ của NMTĐ trong vùng tăng
công suất (vùng B). 23

3.3.2.2. Xác định công suất trung bình ngày đêm của NMTĐ trong vùng hạn
chế cung cấp nước Q < Qyc (vùng C). 29

3.4. Lựa chọn phương thức vận hành cho hồ chứa kết hợp phát điện. 31
CHƯƠNG IV: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO HỒ KẺ GỖ 32
4.1. Giới thiệu về Hồ Kẻ Gỗ. 32
4.1.1. Vị trí dự án, các thông số chính của Thủy điện Hồ Kẻ Gỗ. 32
4.1.2. Vị trí địa lý. 34
4.1.3. Đặc trưng hình thái lưu vực. 34
4.1.4. Dân sinh kinh tế. 35
4.2. Kết quả phân phối lưu lượng theo các yêu cầu dùng nước có tính đến đặc điểm
yêu cầu phát điện. 35

4.3. Xây dựng Biểu đồ điều phối cho Hồ Kẻ Gỗ. 36
4.3.1. Các tài liệu cơ bản dùng trong tính toán. 36
4.3.1.1. Tài liệu thủy văn. 36
4.3.1.2. Tổn thất lưu lượng và cột nước. 37
4.3.1.3. Tổn thất bốc hơi. 37
4.3.1.4. Hệ số K của tổ máy. 37

4.3.1.5. Quan hệ Q ~Z(HL). 37
nd
N

4.3.1.6. Quan hệ lòng hồ. 37
4.3.1.7. Yêu cầu phòng lũ. 38
4.3.2. Xây dựng BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. 38
4.4. Sử dụng BĐĐP để vận hành khai thác hồ Kẻ Gỗ. 42
4.4.1. Bảng tính công suất và điện lượng khi vận hành theo BĐĐP. 43
4.4.2. Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q = Const . 45
4.4.3. Xác định lợi ích năng lượng, áp dụng cho TTĐ Kồ Kẻ Gỗ. 47
4.4.4. Kết quả tính toán cho Hồ Kẻ Gỗ. 51
4.5. Phân tích, so sánh và đánh giá kết quả. 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58
1. Kết luận. 58
2. Một số tồn tại cần giải quyết. 59
3. Kiến nghị. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
PHỤ LỤC 61
1.Tài liệu tính toán cho Hồ Kẻ Gỗ. 62
2. Các bảng tính xây dựng BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. 64
3. Các bảng tính công suất và điện năng khi vận hành theo BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. 80
4. Các bảng tính công suất, điện năng khi vận hành theo phương pháp Q=const và
theo BĐĐP cho Hồ Kẻ Gỗ. 89

5. Các bảng tính lợi ích thu được khi tính theo Biểu giá chi phí tránh được cho Hồ
Kẻ Gỗ. 95

BẢNG KÊ DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3-1. Sơ đồ thuật toán tính thuỷ năng khi biết lưu lượng bình quân 20
thời đoạn về hạ lưu Q*hlt = h/s 20
Hình 3-2. Xây dựng BĐĐP cho TTĐ điều tiết nhiều năm 21
Hình 3-3. Minh họa các phương thức tính toán theo BĐĐP 24
Hình 3-4. Sơ đồ xác định Nnd 26
Hình 4-1. Vị trí dự án Thủy điện Hồ Kẻ Gỗ 32
Hình 4-2. Kết quả nhóm các đường Ztl(t), từ đó vẽ đường bao trên 41
và đường bao dưới 41
Hình 4-3. Kết quả biểu đồ điều phối Hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh. 41
Hình 4-4. Biểu đồ biểu giá chi phí tránh được áp dụng 48
cho các TTĐ miền Trung, năm 2013. 48
Hình 4-5. Sơ đồ Nguyên lý phân phối lưu lượng theo các khung giờ 50













BẢNG KÊ DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Dự báo phát triển thủy điện đến năm 2025 7
Bảng 1.2: Tốc độ phát triển nhu cầu điện năng 11
Bảng 4.1: Các thông số chính của Hồ Kẻ Gỗ 33
Bảng 4.2: Phân bố dân sinh kinh tế 35
Bảng 4.3: Lưu lượng yêu cầu trung bình tháng 36
Bảng 4.4: Đường quan hệ lưu lượng và tổn thất cột nước 37
Bảng 4.5: Phân bố tổn thất bốc hơi trong năm trên lưu vực sông Rào Cái 37
Bảng 4.6: Quan hệ Q ~Z(HL) 37
Bảng 4.7: Quan hệ Z ~F~V 38
Bảng 4.8: Quy định về mực nước hồ cao nhất ở cuối các tháng trong mùa lũ 38
Bảng 4.9: Các năm thủy văn chọn được khi đã tiến hành thu phóng. 39
Bảng 4.10: Bảng tính xây dựng biểu đồ điều phối 39
Bảng 4.11: Bảng tọa độ các đường [1], [2] trong BĐĐP Hồ Kẻ Gỗ 42
Bảng 4.12: Bảng tính công suất và điện lượng theo biểu đồ điều phối 43
Bảng 4.13: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q=const 45
Bảng 4.14. Biểu giá chi phí tránh được năm 2013 47
Bảng 4.15: Bảng tổng hợp kết quả sản lượng điện lượng thu được 51
theo các phương thức vận hành 51
Bảng 4.16: Bảng tổng hợp kết quả sản lượng điện lượng thu được 52
theo các phương thức vận hành 52
Bảng 4.17: Bảng tổng hợp kết quả sản lượng điện lượng thu được 52
khi vận hành theo Q= const, và theo BĐĐP 52
Bảng 4.18: Bảng kết quả lợi ích thu được cho năm P=25% 54
Bảng 4.19: Bảng kết quả lợi ích thu được cho năm P=50% 54
Bảng 4.20: Bảng kết quả lợi ích thu được cho năm P=75% 55
Bảng 4.21: Bảng tổng hợp kết quả lợi ích thu được theo các năm thủy văn 55
Bảng PL 1.1: Lưu lượng trung bình tháng lưu vực hồ Kẻ Gỗ theo năm thủy văn 62
Bảng PL 2.1: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều thuận. 64

Bảng PL 2.2: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều thuận. 64

Bảng PL 2.3: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều thuận. 65
Bảng PL 2.4: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều thuận. 65
Bảng PL 2.5: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều thuận. 66
Bảng PL 2.6: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều thuận. 66
Bảng PL 2.7: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều
thuận. 67

Bảng PL 2.8: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều nghịch. 68
Bảng PL 2.9: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều nghịch. 68
Bảng PL 2.10: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều nghịch. 69
Bảng PL 2.11: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều nghịch. 69
Bảng PL 2.12: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều nghịch. 70
Bảng PL 2.13: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều nghịch. 70
Bảng PL 2.14: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều
nghịch 71

Bảng PL 2.15: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều thuận. 72
Bảng PL 2.16: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều thuận. 72
Bảng PL 2.17: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều thuận. 73
Bảng PL 2.18: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều thuận. 73
Bảng PL 2.19: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều thuận. 74
Bảng PL 2.20: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều thuận. 74
Bảng PL 2.21: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều
thuận. 75

Bảng PL 2.22: Bảng tính toán điều phối năm 1935-1936 theo chiều nghịch. 76
Bảng PL 2.23: Bảng tính toán điều phối năm 1938-1939 theo chiều nghịch. 76
Bảng PL 2.24: Bảng tính toán điều phối năm 1958-1959 theo chiều nghịch. 77

Bảng PL 2.25: Bảng tính toán điều phối năm 1968-1969 theo chiều nghịch. 77
Bảng PL 2.26: Bảng tính toán điều phối năm 1992-1993 theo chiều nghịch. 78
Bảng PL 2.27: Bảng tính toán điều phối năm 1999-2000 theo chiều nghịch. 78
Bảng PL 2.28: Bảng tổng hợp tính toán các năm thủy văn được chọn theo chiều
nghịch 79


Bảng PL 3.1: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ( P
năm = 25%) vận hành theo phương thức 1. 80

Bảng PL 3.2: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ( P
năm = 25%) vận hành theo phương thức 2. 80

Bảng PL 3.3: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 ( P
năm = 25%) vận hành theo phương thức 3. 81

Bảng PL 3.4: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ( P
năm = 50%) vận hành theo phương thức 1. 81

Bảng PL 3.5: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 ( P
năm = 50%) vận hành theo phương thức 2 . 82

Bảng PL 3.6: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 (P
năm = 50%) vận hành theo phương thức 3. 82

Bảng PL 3.7: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 (P
năm = 75%) vận hành theo phương thức 1. 83

Bảng PL 3.8: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 (P
năm = 75%) vận hành theo phương thức 2. 83

Bảng PL 3.9: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 (P
năm = 75%) vận hành theo phương thức 3. 84

Bảng PL 3.10: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 84
(P năm = 25%) (
ángI, P25%
32,50
th
TL
Zm=
) vận hành theo phương thức 1. 84
Bảng PL 3.11: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 85
( P năm = 25%) (
ángI, P25%
32,50
th
TL
Zm=
) vận hành theo phương thức 2. 85
Bảng PL 3.12: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 85
( P năm = 25%) (
ángI, P25%
32,50
th
TL
Zm=
) vận hành theo phương thức 3. 85
Bảng PL 3.13: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 86
( P năm = 50%) (

ángI, P50% ángXII, P25%
32,50
th th
TL TL
ZZ m= =
) vận hành theo phương thức 1. . 86
Bảng PL 3.14: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 86
( P năm = 50%) (
ángI, P50% ángXII, P25%
32,50
th th
TL TL
ZZ m= =
) vận hành theo phương thức 2. . 86
Bảng PL 3.15: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 87

( P năm = 50%) (
ángI, P50% ángXII, P25%
32,50
th th
TL TL
ZZ m
= =
) vận hành theo phương thức 3. . 87
Bảng PL 3.16: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 87
( P năm = 75%) (
ángI, P75% ángXII, P50%
31,80
th th
TL TL

ZZ m= =
) vận hành theo phương thức 1. . 87
Bảng PL 3.17: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 88
( P năm = 75%) (
ángI, P75% ángXII, P50%
31,80
th th
TL TL
ZZ m= =
) vận hành theo phương thức 2. . 88
Bảng PL 3.18: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 88
( P năm = 75%) (
ángI, P75% ángXII, P50%
31,80
th th
TL TL
ZZ m= =
) vận hành theo phương thức 3. . 88
Bảng PL 4.1: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q= const năm
1991-1992 ( P năm = 25%). 89

Bảng PL 4.2: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 89
( P năm = 25%) (
I
32,40
tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 1. 89
Bảng PL 4.3: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 90
( P năm = 25%) (

I
32,40
tl
Zm
=
) vận hành theo phương thức 2. 90
Bảng PL 4.4: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1991-1992 90
( P năm = 25%) (
I
32,40
tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 3. 90
Bảng PL 4.5: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q= const năm
1995-1996 ( P năm = 50%). 91

Bảng PL 4.6: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 91
( P năm = 50%) (
I
31,68
tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 1. 91
Bảng PL 4.7: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 92
( P năm = 50%) (
I
31,68
tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 2. 92

Bảng PL 4.8: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1995-1996 92
( P năm = 50%) (
I
31,68
tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 3. 92
Bảng PL 4.9: Bảng tính công suất và điện lượng theo phương pháp Q= const năm
1969-1970 ( P năm = 75%). 93

Bảng PL 4.10: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 93
( P năm = 75%) (
I
29,22
tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 1. 93
Bảng PL 4.11: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 94

( P năm = 75%) (
I
29,22
tl
Zm
=
) vận hành theo phương thức 2. 94
Bảng PL 4.12: Bảng tính công suất và điện lượng theo BĐĐP năm 1969-1970 94
( P năm = 75%) (
I
29,22

tl
Zm=
) vận hành theo phương thức 3. 94
Bảng PL 5.1: Bảng tính lợi ích thu được khi tính theo Biểu giá chi phí tránh được
năm 1991-1992 ( P năm = 25%). 95

Bảng PL 5.2: Bảng tính lợi ích thu được khi tính theo Biểu giá chi phí tránh được
năm 1995-1996 ( P năm = 50%). 95

Bảng PL 5.3: Bảng tính lợi ích thu được khi tính theo Biểu giá chi phí tránh được
năm 1969-1970 ( P năm = 75%). 96

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài.
Theo Quy hoạch phát triển Thủy lợi Việt Nam giai đoạn 2010-2020 có xét đến
triển vọng năm 2050, yêu cầu về xây dựng, phát triển, khai thác và sử dụng tổng
hợp nguồn tài nguyên nước của các công trình thủy lợi, thủy điện là rất quan trọng
đối với sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Báo cáo của Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn cũng cho thấy Việt Nam có nhiều hồ chứa, nhất là
các hồ chứa lớn, được xây dựng theo xu hướng lợi dụng tổng hợp như: phòng lũ,
tưới, phát điện, thủy sản, giao thông thủy, sinh hoạt…. Tuy nhiên, mỗi nhiệm vụ lại
có những đặc điểm và yêu cầu dùng nước khác nhau, do đó các ngành lợi dụng
nước có mâu thuẫn với nhau về lợi ích dùng nước.
Thực tế cho thấy, quy trình vận hành của nhiều hồ chứa lớn chưa xem xét tới
các ngành lợi dụng tổng hợp do đó không phát huy được hết hiệu quả kinh tế khai
thác tổng hợp hồ chứa. Quy trình vận hành của các hồ chứa đa nhiệm vụ thường
được xây dựng và thực hiện theo hướng chú trọng, ưu tiên nhiệm vụ chính mà rất ít
quan tâm, thậm chí bỏ qua các đặc điểm, yêu cầu của các ngành dùng nước khác.

Điều này làm giảm đáng kể hiệu quả trong quá trình khai thác hồ chứa, nhất là các
hồ chứa thủy lợi kết hợp phát điện.
Trong điều kiện kinh tế phát triển, đời sống nhân dân nâng cao thì nhu cầu
dùng điện cũng không ngừng tăng. Theo thống kê nhu cầu dùng điện năm 2005 là
53,6 tỷ kWh/năm, dự báo năm 2010 là 87,82 tỷ kWh/năm. Theo Quy hoạch điện,
giai đoạn 2011-2020 có xét đến triển vọng năm 2030: trong giai đoạn từ năm 2011
đến 2020 hàng năm nhu cầu điện dự kiến tăng lên khoảng 17%. Theo Quy hoạch
này sản lượng điện năng cung cấp dự kiến từ 194 - 210 TWh năm 2015, 330 - 362
TWh năm 2020 và 695 - 834 TWh năm 2030. Công suất cung cấp dự kiến từ 43.000
MW năm 2015, 75.000MW năm 2020 và 146.800MW năm 2030 và sự chênh lệch
phụ tải lớn giữa các giờ trong ngày đã gây nên sự thiếu điện vào những giờ cao
điểm. Chính phủ đã có những chính sách, cơ chế về giá điện nhằm khuyến khích
các trạm thủy điện nâng cao khả năng phát điện vào giờ cao điểm mùa khô.
2

Vì vậy, bên cạnh việc tận dụng các hồ chứa thủy lợi để kết hợp phát điện và
cần có phương thức vận hành hợp lý để tăng hiệu ích phát điện, nhất là phát vào
khung giờ cao điểm mùa khô. Qua đó góp phần làm giảm việc xây dựng thêm
nguồn điện.
Nước ta có chế độ thủy văn không ổn định, trong khi đó khả năng dự báo thủy
văn dài hạn lại chưa đáp ứng độ tin cậy. Do đó việc lựa chọn phương pháp điều
khiển chế độ vận hành hồ chứa cần tính đến các yếu tố này.
Bài toán đặt ra là vận hành hồ chứa thủy lợi kết hợp phát điện phải thực hiện
thống nhất trên quan điểm có lợi cho tất cả các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp
trên cơ sở phân tích đặc điểm yêu cầu dùng nước của từng ngành, khả năng điều tiết
của hồ, chế độ thủy văn không ổn định, khả năng dự báo dài hạn không đảm bảo độ
tin cậy nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp nước và sử dụng với hiệu quả cao nguồn
nước phát điện, nhất là vào mùa kiệt, đồng thời thoả mãn các yêu cầu lợi dụng tổng
hợp.
Xuất phát từ các lý do trên, việc nghiên cứu giải pháp đáp ứng được những đòi

hỏi trên là thực tế và cấp thiết. Nghiên cứu sẽ áp dụng tính toán cụ thể cho Hồ Kẽ
Gỗ là hồ chứa lớn nhất tỉnh Hà Tĩnh có kết hợp phát điện là một vấn đề có ý nghĩa
trong thực tiễn.
2. Mục đích của Đề tài.
Phân phối chế độ sử dụng nước hợp lý, có xét đến tương lai, của các ngành
tham gia lợi dụng tổng hợp vừa đáp ứng được yêu cầu dùng nước vừa tính đến đặc
điểm và yêu cầu của thủy điện nhằm nâng cao hiệu quả phát điện.
Xây dựng biểu đồ điều phối cho hồ chứa trên cơ sở yêu cầu dùng nước phân
phối hợp lý theo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp và có xét đến các yếu tố không ổn
định của chế độ thủy văn.
Đưa ra phương thức vận hành hồ trong mùa kiệt nhằm đảm bảo độ tin cậy
cung cấp nước và sử dụng hiệu quả cao nguồn nước cho phát điện trong điều kiện
bảo đảm các yêu cầu lợi dụng tổng hợp khi chế độ dự báo thủy văn dài hạn không
đảm bảo độ tin cậy.
3

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
Vấn đề nêu ra được nhìn nhận theo quan điểm khai thác và sử dụng tổng hợp
nguồn nước nhằm mang lại hiệu quả cho nền kinh tế và có ý nghĩa về mặt khoa học:
- Thu thập, thừa kế các số liệu, kết quả nghiên cứu đã có trước đây
- Thu thập các số liệu có liên quan đến thực hiện Đề tài.
- Phân tích các điều kiện vận hành hồ chứa có các ngành lợi dụng tổng hợp
- Nghiên cứu các mô hình cân bằng nước, quy trình vận hành hồ chứa hiện
hành.
Phương pháp nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở :
- Ứng dụng kết hợp mô hình tối ưu và mô hình mô phỏng.
- Nghiên cứu thực nghiệm trên máy tính.
4. Kết quả đạt được.
- Đánh giá đặc điểm và khả năng đáp ứng các yêu cầu dùng nước của Hồ Kẻ
Gỗ.

- Phân bố lưu lượng hợp lý của các ngành lợi dụng tổng hợp có tính đến nhiệm
vụ phát điện của Hồ Kẻ Gỗ.
- Chọn được mô hình và phương pháp điều khiển chế độ vận hành hợp lý cho
các hồ chứa lợi dụng tổng hợp.
- Xây dựng biểu đồ điều phối hồ chứa và chọn phương thức vận hành hồ hợp
lý nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp nước và sử dụng hiệu quả cao nguồn nước
phát điện trong điều kiện bảo đảm các yêu cầu lợi dụng tổng hợp, có xét đến trong
tương lai khi dự báo dài hạn về thủy văn không đảm bảo độ tin cậy.
- Lập được chương trình xây dựng biểu đồ điều phối cho các hồ chứa lợi dụng
tổng hợp và chọn phương thức vận hành hồ chứa đáp ứng yêu cầu khai thác và sử
dụng tổng hợp tài nguyên nước.
- Đưa ra một số nhận xét và kết luận về xây dựng biểu đồ điều phối và phương
thức vận hành hồ chứa lợi dụng tổng hợp.
- Đề tài là cơ sở và là bước quan trọng đối với việc thực hiện các nghiên cứu ở
cấp độ cao hơn, như phương thức phối hợp chế độ vận hành liên hồ.
4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC
HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP
1.1. Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi.
1.1.1. Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế.
Trong quá trình phát triển kinh tế, xã hội việc phụ thuộc vào nguồn nước trong
tự nhiên là một trở ngại rất lớn. Để giảm bớt phụ thuộc vào tự nhiên và phục vụ lợi
ích của con người thì đập và hồ chứa đã được xây dựng. Mục tiêu chính của hồ
chứa là cung cấp nước cho nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, phát triển thủy điện
hoặc chống lũ cho hạ lưu Ngoài ra đập và hồ chứa được xây dựng còn giúp cải
thiện giao thông thủy, cải tạo khí hậu, cảnh quan trong vùng, nuôi trồng thủy hải
sản, du lịch sinh thái tạo điều kiện cho dân sinh, kinh tế trong vùng phát triển.
Chính vì vậy đập và hồ chứa ngày càng được con người quan tâm, đầu tư để
mạng lại hiệu quả kinh tế cao nhất trong quá trình sử dụng.

1.1.2. Phát triển hồ chứa và thủy điện ở Việt Nam.
1.1.2.1. Phát triển hồ chứa ở Việt Nam.
Theo thống kê của Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn cho thấy Việt
Nam có khoảng 3600 hồ chứa các loại với khoảng 460 hồ chứa lớn có dung tích
trên 1 triệu m3 hoặc chiều cao lớn hơn 10 m. Phần lớn các hồ chứa phục vụ nhu cầu
nước cho tưới và điện năng với nhu cầu tiêu thụ nước chủ yếu từ nông nghiệp. Đa
số các hồ chứa xây dựng đơn mục tiêu như là cho tưới hoặc phát điện. Ngoài ra các
hồ chứa còn tham gia phòng lũ. Một số ít là đa mục tiêu chủ yếu là tưới kết hợp
phát điện như: Hồ Kẻ Gỗ, Hồ Núi Cốc… Mặc dù nước cần cho mọi nhu cầu dân
sinh, kinh tế nhưng việc sử dụng nước cho các ngành chưa hợp lý, chưa bảo đảm
khai thác, sử dụng tổng hợp một cách hiệu quả nguồn tài nguyên nước.

Chiến lược phát triển hồ chứa đa mục tiêu ở Việt Nam:
Năm 2006 Chính phủ đã phê duyệt chiến lược tài nguyên nước đến năm
2020 trong đó cần thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ theo hướng đa mục tiêu, đảm
bảo phát triển bền vững. Theo đó chiến lược đến năm 2020 đã chỉ ra các nhiệm vụ
và giải pháp liên quan đến hồ chứa nước đa mục tiêu như sau :
5

- Tăng cường bảo vệ nguồn nước và bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh. Thực hiện
đồng bộ các biện pháp phòng, chống ô nhiễm nguồn nước mặt và nguồn nước dưới
đất; bảo đảm dòng chảy tối thiểu của các sông; ngăn chặn và xử lý tình trạng khai
thác tài nguyên nước quá mức làm suy thoái, cạn kiệt nguồn nước, bảo vệ tính toàn
vẹn của hệ sinh thái thủy sinh;
- Bảo đảm tính bền vững, hiệu quả trong khai thác, sử dụng tài nguyên nước
+ Lập quy hoạch lưu vực sông, quy hoạch tài nguyên nước các vùng lãnh thổ
và quản lý việc thực hiện quy hoạch. Thực hiện điều hoà và phân phối nguồn nước
trên các lưu vực sông bảo đảm phân bổ, khai thác, sử dụng tài nguyên nước hợp lý
giữa các ngành, các địa phương. Ưu tiên bảo đảm nguồn nước cho cấp nước sinh
hoạt, các đô thị lớn, khu công nghiệp, khu kinh tế tập trung và các ngành sản xuất

có giá trị kinh tế cao. Bảo đảm nước tưới hợp lý cho cây trồng;
+ Tăng cường kiểm soát việc khai thác, sử dụng tài nguyên nước. Đẩy mạnh
phối hợp trong việc xây dựng và vận hành các công trình khai thác tài nguyên nước
trên lưu vực sông theo hướng khai thác, sử dụng tổng hợp, đa mục tiêu; ưu tiên
nguồn nước cho nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt; bảo đảm yêu cầu chống
hạn, phát điện và vận tải thủy theo quy định đối với các hồ chứa nước quan trọng;
+ Quản lý nhu cầu sử dụng nước, khuyến khích sử dụng tiết kiệm và tái sử
dụng nước. Tạo lập cơ sở pháp lý cho việc hình thành, phát triển thị trường dịch vụ
về nước và chuyển nhượng, trao đổi giấy phép tài nguyên nước.
- Phát triển bền vững tài nguyên nước
+ Tăng cường bảo vệ và phát triển rừng, trước hết là rừng phòng hộ đầu
nguồn. Duy trì và phát triển nguồn sinh thủy của các dòng sông, các hồ chứa nước;
+ Nâng cao mức bảo đảm an toàn công trình và tăng khả năng trữ nước của
các hồ chứa hiện có;
+ Phát triển nguồn nước trên cơ sở nâng cao giá trị của tài nguyên nước kết
hợp với việc tăng cường xây dựng hồ chứa, đập dâng để tăng khả năng điều tiết
dòng chảy, chú trọng phát triển các công trình khai thác, sử dụng tổng hợp, đa mục
tiêu;
6

- Giảm thiểu tác hại do nước gây ra
+ Xây dựng và thực hiện quy hoạch phòng, chống và giảm thiểu tác hại do
nước gây ra, kết hợp hài hoà giữa các biện pháp công trình và phi công trình nhằm
bảo đảm an toàn cho người, giảm thiệt hại đến mức thấp nhất;
- Tăng cường năng lực điều tra, nghiên cứu, phát triển công nghệ
+ Tăng cường điều tra, đánh giá số lượng, chất lượng nước, tình hình khai
thác, sử dụng tài nguyên nước, ô nhiễm nguồn nước, các yếu tố ảnh hưởng tới tài
nguyên nước;
+ Đẩy mạnh nghiên cứu khoa học - kỹ thuật, phát triển công nghệ và ứng
dụng tiến bộ khoa học - kỹ thuật trong quản lý, bảo vệ, khai thác, sử dụng tài

nguyên nước, phòng, chống, giảm thiểu tác hại do nước gây ra;
1.1.2.2. Phát triển thủy điện ở Việt Nam.
Hơn nửa thế kỷ qua, công cuộc phát triển thủy điện ở nước ta đã trải qua một
chặng đường đầy khó khăn, gian khổ nhưng đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn
cho nền kinh tế quốc dân. Các công trình thủy điện đã và đang vận hành có vai trò
to lớn trong sản xuất điện năng, phòng chống lũ, cấp nước, phục vụ phát triển kinh
tế xã hội v.v. Đến năm 2010 có khoảng 50 nhà máy thủy điện đưa vào vận hành và
đến năm 2020 có đến 80 nhà máy thủy điện lớn và vừa được đưa vào vận hành
trong hệ thống điện.
Hiện nay trong các nguồn năng lượng được khai thác và sử dụng thì thủy
điện vẫn là nguồn năng lượng chiếm ưu thế với những đặc điểm nổi bật như:
- Là nguồn năng lượng sạch và tái tạo được.
- Công nghệ phát triển tới nay là khá hoàn chỉnh.
- Nhiều ưu điểm khi hoà mạng.
- Thuận lợi khi tạo nguồn năng lượng độc lập.
- Chi phí quản lý thấp.
- Hồ chứa mang lại nhiều lợi ích tổng hợp.
- Tiềm năng sẵn có ở những nơi cần.
7

Việt Nam có 2360 con sông với chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 9 hệ
thống sông có diện tích lưu vực từ 10.000 km2. Mật độ sông suối trung bình trên
toàn lãnh thổ là 0,6km/km2, có 10 hệ thống sông lớn có tiềm năng phát triển thủy
điện. Tổng kết các nghiên cứu về quy hoạch thuỷ điện ở nước ta cho thấy tổng trữ
năng lý thuyết của các con sông đựơc đánh giá đạt 300 tỷ KWh/năm, công suất lắp
máy được đánh giá khoảng 34.647MW. Trữ năng kinh tế – kỹ thuật đựơc đánh giá
khoảng 80-84 tỷ KWh/năm, công suất lắp máy được đánh giá khoảng 19.000 -
21.000MW.
Bảng 1.1: Dự báo phát triển thủy điện đến năm 2025
Thủy điện

Tổng công suất MW
năm 2025
Đưa vào vận hành năm 2010
9.412
Các nhà máy đang xây dựng
2.296
Các nhà máy sẽ xây dựng từ 2011-2025
4.610
Thủy điện nhà và thủy điện tích năng
3.860
Tổng cộng
20.178

Theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét tới
năm 2030, Việt Nam sẽ tiếp tục ưu tiên phát triển các nguồn thủy điện, đưa tổng
công suất các nguồn thủy điện từ 14.000MW hiện nay lên 21.300MW vào năm
2020;
Nhìn chung các nhà máy thuỷ điện ở nước ta có nhiều lợi ích tổng hợp như:
Chống lũ trong mùa mưa, cấp nước cho nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh, nhất
là các thành phố lớn và khu công nghiệp, chống hạn và đẩy mặn trong mùa khô; sản
xuất điện với sản lượng lớn và có khả năng tái tạo, nên giá thành điện thương phẩm
tương đối thấp so với các nguồn điện khác; góp phần mở rộng du lịch sinh thái và
giao thông đường thuỷ; phát triển nuôi trồng thuỷ sản
8

1.1.3. Quan điểm, mục tiêu phát triển thuỷ lợi.
Để phát triển thủy lợi theo hướng bền vững và phát huy được hiệu quả của
các dự án thủy lợi cần thống nhất phát triển theo các quan điểm sau (Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông Thôn) :
- Phát triển thuỷ lợi đảm bảo phát triển bền vững, đáp ứng các mục tiêu phát

triển kinh tế, xã hội, làm cơ sở để phát triển nông nghiệp theo hướng hiện đại hoá,
thâm canh cao, đảm bảo an ninh lương thực và xuất khẩu.
- Khai thác sử dụng nước hợp lý, đa mục tiêu, thống nhất theo lưu vực sông
và hệ thống công trình thủy lợi. Khai thác sử dụng đi đôi với bảo vệ, chống suy
thoái, cạn kiệt, bảo vệ môi trường nước và thích ứng với biến đổi khí hậu.
- Nâng cao mức bảo đảm an toàn phòng chống thiên tai: bão, lụt, lũ, lũ quét,
hạn hán, úng ngập, xâm nhập mặn, sạt lở
- Quản lý, khai thác sử dụng và phát triển nguồn nước đảm bảo các yêu cầu
trước mắt và không mâu thuẫn với nhu cầu phát triển trong tương lai.
- Chú trọng phát triển thuỷ lợi cho miền núi, vùng sâu vùng xa, biên giới, hải
đảo, nhất là những vùng đặc biệt khó khăn về nguồn nước.
- Quản lý, sử dụng và phát triển nguồn nước phải luôn gắn với nhu cầu sử
dụng nước ngày càng tăng, tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước ngày
càng mạnh mẽ.
Mục tiêu phát triển thủy lợi Việt Nam trong giai đoạn mới hiện nay:
* Mục tiêu chung:
- Phát triển thủy lợi theo hướng bền vững, hiện đại hoá, tăng mức đảm bảo
cấp nước cho các ngành kinh tế; đảm bảo sản xuất nông nghiệp ổn định, an ninh
lương thực quốc gia;
- Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra, từng bước
thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
* Mục tiêu đến năm 2030:
Mục tiêu 1: Cấp nước phục vụ dân sinh kinh tế.
9

- Đáp ứng nguồn nước phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt cho dân cư đô thị và
nông thôn theo tiêu chuẩn đã được ban hành.
- Đáp ứng nguồn nước phục vụ phát triển công nghiệp, quan tâm vùng khan
hiếm nước;
- Đảm bảo tưới, tiêu nước chủ động phục vụ phát triển vùng cây ăn quả, nuôi

trồng thuỷ sản và sản xuất muối tập trung.
Mục tiêu 2: Tiêu thoát nước và bảo vệ môi trường nước.
- Chủ động và nâng cao tần suất đảm bảo tiêu nước cho các đô thị lớn có tính
đến tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
- Tăng cường khả năng tiêu thoát ra các sông chính, tăng diện tích tiêu bằng
động lực, đảm bảo tiêu thoát nước ở những vùng đồng bằng.
- Đảm bảo môi trường nước trong các hệ thống đạt tiêu chuẩn nước tưới.
Mục tiêu 3: Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai.
- Nâng cao mức bảo đảm an toàn phòng chống thiên tai bão lũ, lụt. Triển
khai thực hiện Chiến lược quốc gia phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm
2020.
- Từng bước nâng cao khả năng chống lũ của các hệ thống đê sông với tần
suất thiết kế
- Đảm bảo an toàn công trình hồ chứa, đê, kè, cống, ổn định bờ sông, bờ
biển.
Mục tiêu 4: Nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác các công trình thủy lợi,
đảm bảo phát huy trên 90% năng lực thiết kế.
Mục tiêu 5: Đưa trình độ khoa học công nghệ thủy lợi ứng dụng cho quá
trình xây dựng, quản lý vận hành các công trình.
1.2. Đặc điểm khai thác hồ chứa kết hợp phát điện.
Hiện nay, một số hồ chứa kết hợp phát điện, do những nguyên nhân khác
nhau nên việc khai thác hồ thường chỉ tập trung cho nhiệm vụ chính chưa chú trọng
đúng mức, thậm chí bỏ qua các ngành dùng nước khác. Do đó không phát huy được
10

hết hiệu quả kinh tế khai thác tổng hợp hồ chứa, nhất là các hồ chứa thủy lợi kết
hợp phát điện.
Một trong những đặc điểm chủ yếu của việc khai thác hồ chứa kết hợp phát
điện là đảm bảo an toàn cung cấp nước cho các ngành theo yêu cầu, nhất là phải
đảm bảo yêu cầu nước cho nhiệm vụ chính, từ nguồn nước yêu cầu đó xác định điện

năng phát ra theo từng thời đoạn của nhà máy thủy điện.
Từ lượng nước yêu cầu của các ngành cần có chế độ phân bố hợp lý lưu
lượng theo thời gian để làm cơ sở phối hợp vận hành chế độ làm việc của nhà máy
thủy điện nhằm mang lại lợi ích kinh tế cao nhất từ thu nhập bán điện.
Như vậy điểm đặc trưng của khai thác hồ chứa kết hợp phát điện là việc cân
đối lợi ích giữa các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp.
1.3. Nhu cầu dùng điện và Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu ích phát điện đối với
hồ chứa kết hợp phát điện.
1.3.1. Nhu cầu dùng điện.
Trong cơ cấu tiêu thụ điện, hai thành phần tiêu thụ chiếm tỷ trọng lớn nhất
là: Công nghiệp và điện sinh hoạt. Tỷ trọng điện cung cấp cho sinh hoạt gia dụng
giảm dần từ 49% năm 2000 xuống còn 43,5% năm 2005 và 41,2% năm 2010, tỷ
trọng điện công nghiệp đã tăng từ 40,6% lên 46% năm 2005 và 49% năm 2010.
Nhu cầu điện tập trung tại hai trung tâm phụ tải lớn: Miền Bắc tại khu vực đồng
bằng sông Hồng (chiếm trên 30% nhu cầu toàn quốc), Miền Nam tại miền Đông
Nam Bộ (chiếm gần 40% nhu cầu toàn quốc). Tuy nhiên chênh lệch công suất vào
giờ cao điểm và giờ thấp điểm là 2.5 lần làm cho việc vận hành hệ thống điện gặp
khó khăn.
Trong khi nhu cầu tiêu thụ điện trong quá trình phát triển kinh tế xã hội ngày
một tăng cao mà nguồn điện xây dựng và đưa vào vận hành còn chậm so với kế
hoạch đề ra, thì việc thiếu hụt điện năng là rất lớn.


11

Bảng 1.2: Tốc độ phát triển nhu cầu điện năng
Năm
2005
2010
2015

N
lm
(MW)
11286
25857-27000
60000-70000
E
sx
(tỷ kWh)
53,5
124
257
E
thuong pham
(tỷ kWh)
45,6
107
223

Ta thấy, nhu cầu sử dụng điện của hệ thống tăng lên không ngừng trong
những năm gần đây, gây căng thẳng cho hệ thống điện, đặc biệt khi điều kiện thuỷ
văn không ổn định, kéo theo giảm lượng nước đến các hồ chứa thuỷ điện.
Nhìn vào quy hoạch điện VI giai đoạn 2006-2015 có xét đến năm 2025 được
thực hiện trong giai đoạn 2006-2010 do Vụ Năng lượng, Bộ Công thương báo cáo
thì tổng công suất lắp nguồn xây dựng và đưa vào vận hành khoảng trên 10.000
MW chỉ đạt gần 70% kế hoạch đề ra, lưới điện truyền tải cũng chỉ đạt trên dưới
50% khối lượng quy hoạch. Vì vậy nguy cơ thiếu điện là rất cao.
1.3.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu ích phát điện đối với hồ chứa kết hợp
phát điện.
Một trong những nhiệm vụ chủ yếu của việc khai thác hợp lý hồ chứa kết

hợp phát điện là xác định chế độ làm việc dài hạn nhằm đảm bảo an toàn cung cấp
nước cho các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp. Từ đó định ra công suất phát điện
của nhà máy thủy điện trên cở sở lượng nước yêu cầu một cách hợp lý nhằm nâng
cao khả năng lợi dụng nguồn nước.
Cân bằng được lợi ích giữa các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp mang lại
nhiều lợi ích to lớn, chế độ vận hành hợp lý của hồ chứa mang yếu tố quyết định
giữa lợi ích của các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp. Điều này có ý nghĩa quan
trọng đối với vấn đề nâng cao hiệu ích phát điện đối với hồ chứa kết hợp phát điện.



12

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC
HỒ CHỨA KẾT HỢP PHÁT ĐIỆN
2.1. Mô hình tối ưu.
Bài toán tối ưu chế độ dài hạn của hồ chứa thủy lợi kết hợp phát điện là dạng
bài toán tối ưu đa mục tiêu. Việc phân loại các bài toán tối ưu đa mục tiêu để giải
quyết là một nhiệm vụ khó khăn. Người ta có thể căn cứ vào một số tiếp cận
(Nguyên lý ưu tiên, Tiêu chuẩn tổng quát ) nhằm giải quyết một số dạng tối ưu hóa
đa mục tiêu.
Đối với hồ chứa thủy lợi kết hợp phát điện trong điều kiện vận hành, khi nhu
cầu của các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp nguồn nước được bảo đảm thì hiệu
quả kinh tế sử dụng nguồn nước phát điện được đánh giá bởi lợi ích phát điện thu
được trong quá trình vận hành. Cho nên, vấn đề nâng cao hiệu quả kinh tế sử dụng
nguồn nước phát điện thực chất là việc xác định chế độ làm việc của hồ chứa theo
mô hình tối ưu sau đây:
2.1.1. Mô hình tối ưu.
* Hàm mục tiêu :
∑∑

==
=
=
n
j
jj
n
j
j
EgBB
11
.
=> max (2.1)
Trong đó:
B: Tổng lợi ích thu được từ phát điện.
j
B
: Lợi ích thu được từ bán điện của thời đoạn thứ j.
g
j
: giá bán điện ở thời đoạn thứ j. Đối với nhà máy thủy điện có công suất lắp máy
nhỏ hơn 30 MW như nhà máy thủy điện hồ Kẻ Gỗ thì giá điện sẽ được áp dụng theo
Biểu giá chi phí tránh được, tức thay đổi theo các khung giờ trong ngày. Vì vậy,
việc điều chỉnh điện năng phát theo khung giờ có ảnh hưởng lớn đến lợi ích phát
điện.
j
E
: điện năng phát ra ở thời đoạn thứ j.

jjjfdjjjj

hHQhNE ∆=∆= 81,9.
,
η
(2.2)
Ở đây:
13

j
N
: Công suất thời đoạn thứ j.
Δh
j
: số giờ trong thời đoạn thứ j.
jfd
Q
,
: lưu lượng phát điện của nhà máy thủy điện (NMTĐ) tại thời điểm j.

jldthjttjhjtnjhl
QQQQQ
,,,,,
−−±=
(2.3)

, , , max, , max, , max,
nêu ; nê
fd j hl j hl j fd j fd j fd j hl j fd j
QQ QQ QQ uQQ
= <= >
(2.4)

Q
tn,j
, Q
h,j
, Q
tt,j,
Q
ldth,j
: lưu lượng thiên nhiên, lưu lượng hồ chứa, lưu lượng tổn thất
và lưu lượng lợi dụng tổng hợp ở thượng lưu tại thời điểm j.
jfd
Q
max,
: lưu lượng phát điện lớn nhất của NMTĐ tại thời điểm j.
H
j
: cột nước của NMTĐ tại thời điểm j.
η
j
: hiệu suất của NMTĐ tại thời điểm j, phụ thuộc vào Q
fd
,
j
và H
j
.
* Các phương trình ràng buộc:
- Ràng buộc về lưu lượng chảy về hạ lưu.
maxtuoit hlt hl
Q QQ≤≤

(2.5)
Q
tuoit :
Lưu lượng tưới yêu cầu theo các thời đoạn.
Q
hlmax:
Lưu lượng lớn nhất xuống hạ lưu.
- Cân bằng lượng nước
, ,, , ,
0
T T TT T
hl j tn j h j tt j ldth j
t to t to t to t to t to
W WW WW
= = = = =

− ± −∆ − =


∑ ∑∑∑ ∑
(2.6)
Ở đây:
W
tn,j
, W
h,j
, ΔW
tt,j,
W
ldth,j

: lượng nước thiên nhiên, dung tích hồ chứa, lượng nước tổn
thất và lượng nước lợi dụng tổng hợp ở thượng lưu tại thời đoạn j.
- Ràng buộc về công suất
jjj
NNN
max,min,
≤≤
(2.7)
Ở đây,
jj
NN
max,
min,
;
: công suất nhỏ nhất (theo yêu cầu kỹ thuật); công suất lớn nhất
(công suất lắp máy) của NMTĐ
- Ràng buộc về mực nước thượng lưu và hạ lưu
maxmin it
itit
ZZ
Z ≤≤
(2.8)
14

thượng lưu: Z
itmin
= MNC; Z
itmax
= MNDBT hoặc Mực nước trước lũ (theo yêu cầu
phòng lũ).

2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nguồn nước.
Nghiên cứu mô hình tối ưu trên đây ta thấy:
- Chế độ làm việc của NMTĐ phải được xác định từ quan điểm vận hành hồ
chứa. Điều đó có nghĩa là phải phối hợp một cách hợp lý chế độ làm việc giữa các
ngành tham gia lợi dụng tổng hợp, đặc biệt phải đảm bảo nhiệm vụ chính là tưới.
- Để thu được lợi nhuận từ bán điện là lớn nhất thì cần phân bố hợp lý nguồn
nước của hồ chứa theo thời gian, điều đó là rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu
quả kinh tế của NMTĐ.
- Dao động cột nước H do chế độ cấp và trữ nước của hồ chứa ảnh hưởng
đến hiệu quả sử dụng nguồn nước cho phát điện.
- Phân bố hợp lý lưu lượng yêu cầu có ý nghĩa quan trọng trong việc mang
lại hiệu quả kinh tế của NMTĐ.
- Từ các phương trình (2.2) đến (2.6), ta thấy hiệu quả của việc sử dụng trực
tiếp mô hình tối ưu chỉ đạt được khi biết chính xác chế độ thuỷ văn dài hạn của hồ
chứa.
2.1.3. Phạm vi sử dụng mô hình tối ưu.
Bài toán xác định lợi ích phát điện lớn nhất của NMTĐ theo mô hình tối ưu
(2.1) – (2.8) là một bài toán quy hoạch phi tuyến hết sức phức tạp vì có nhiều biến,
có nhiều đặc tính phi tuyến, có nhiều ràng buộc và phải đồng thời xét đến cả chế độ
ngắn hạn.
Ngoài ra, mô hình tối ưu chỉ sử dụng được khi thông tin dài hạn về chế độ
thuỷ văn của NMTĐ đảm bảo độ tin cậy.
Khi vận hành khai thác hồ chứa lợi dụng tổng hợp thì việc sử dụng hợp lý
nguồn nước để vừa đáp ứng cho nhu cầu tưới và đảm bảo mang lại hiệu quả cao
nhất trong phát điện là rất quan trọng. Điều đó có nghĩa là một quyết định khai thác
hồ chứa ở một thời đoạn nào đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng nhu cầu dùng
nước và quan trọng là chỉ tiêu năng lượng không những ở thời đoạn đó mà còn của