Nghiên cứu áp dụng thuật toán PSO tối ưu vận hành hệ thống đa hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Đà

Bài viết Nghiên cứu áp dụng thuật toán PSO tối ưu vận hành hệ thống đa hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Đà trình bày áp dụng thuật toán PSO cho hệ thống 4 hồ chứa lớn điều tiết dài hạn trên lưu vực sông Đà bao gồm Lai Châu, Bản Chát, Sơn La và Hòa Bình. Tác giả cũng sử dụng thuật toán di truyền GA để đánh giá và kiểm chứng kết quả.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu áp dụng thuật toán PSO tối ưu vận hành hệ thống đa hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Đà KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG THUẬT TOÁN PSO TỐI ƯU VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐA HỒ CHỨA THỦY ĐIỆN TRÊN LƯU VỰC SÔNG ĐÀ Hồ Sỹ Mão Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Hệ thống đa hồ chứa thủy điện trên cùng một lưu vực sông có mối quan hệ thủy văn, thủy lợi và thủy lực. Vận hành bất kỳ một hồ chứa nào đều ảnh hưởng đến các hồ chứa khác do đó để vận hành tối ưu cần phải xét đến sự làm việc đồng thời của các hồ chứa. Bài toán vận hành hệ thống đa hồ chứa là bài toán rất phức tạp vì liên quan đến nhiều ẩn số và có mối quan hệ phi tuyến. Các phương pháp thuần túy toán học không giải quyết được vì số lượng quá lớn về tổ hợp tính toán và chiếm tài nguyên máy tính. Thuật toán PSO là thuật toán tìm kiếm thông minh có thể tìm được tối ưu tổng thể của bài toán hệ thống đa hồ chứa. Bài báo đưa ra cách áp dụng thuật toán PSO để tính toán hệ thống 4 hồ chứa điều tiết năm trên lưu vực sông Đà bao gồm Lai Châu, Bản Chát, Sơn La và Hòa Bình. Từ khóa: Hệ thống đa hồ chứa, thuật toán PSO, thủy điện bậc thang Summary: The multi-reservoir hydroelectric system within the same river basin has a hydrological, hydraulic, and irrigation relationship. The operation of any reservoir affects other reservoirs, so optimal operation requires considering the simultaneous operation of all reservoirs. The problem of operating a multi-reservoir system is very complex because it involves many variables and non-linear relationships. Purely mathematical methods cannot solve it because of the large number of combinations and computing resources. The PSO algorithm is an intelligent search algorithm that can find the overall optimal solution to the problem of a multi-reservoir system. This paper presents an application of the PSO algorithm to compute the operation of a four-reservoir system for regulating flow in the Da river basin, including the Lai Chau, Ban Chat, Son La, and Hoa Binh reservoirs. Keywords: Multi-reservoir system, PSO algorithm, cascade hydropower 1. GIỚI THIỆU* thủy điện lớn không chỉ mang lại lợi ích cho Vận hành hệ thống đa hồ chứa điều tiết năm nền kinh tế quốc dân mà còn bảo đảm sự ổn (dài hạn) là một vấn đề then chốt trong vận định của hệ thống điện cho quốc gia mà có hành hệ thống tài nguyên nước của một quốc nguồn thủy điện trong hệ thống điện lớn như ở gia. Các hồ chứa lớn có vai trò quan trọng Việt Nam. Bài toán vận hành tối ưu đa hồ chứa trong đảm bảo an ninh nguồn nước, lương là một bài toán rất phức tạp và đã được nhiều thực, năng lượng trong đó vấn đề năng lượng nhà nghiên cứu trên thế giới đề xuất và áp hay sản xuất điện năng là một thành phần dụng nhiều phương pháp, thuật toán, công cụ chính trong thiết kế và vận hành hồ chứa. Vận để giải quyết. Trước thập niên 80 của thế kỷ hành tối ưu phát điện đối với hệ thống hồ chứa 20 hầu hết các thuật toán tối ưu đều dựa trên nền tảng toán học như quy hoạch tuyến tính (LP), quy hoạch phi tuyến (NLP), hoặc quy Ngày nhận bài: 17/4/2023 Ngày thông qua phản biện: 12/5/2023 hoạch động (DP). Kỹ thuật DP (Bellman, Ngày duyệt đăng: 01/6/2023 1957)[1] được áp dụng nhiều trong tính toán TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 78 - 2023 81 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ vận hành hệ thống tài nguyên nước tuy nhiên cận mới dựa trên tối ưu bầy đàn tiến hóa hỗn nó có một nhược điểm là cần giải số lượng lớn hợp-nhị phân (MB-EPSO) để giải quyết bài về các tổ hợp tính toán trong quá trình tìm toán kết hợp thủy nhiệt điện; V. Jadoun et al kiếm lời giải tối ưu do đó khi số lượng hồ chứa (2015)[6] đã sử dụng kỹ thuật PSO được điều trong hệ thống tăng lên thì khả năng tính toán khiển động để giải quyết bài toán vận hành tối không đảm bảo thậm chí không thực hiện được ưu hệ thống thủy nhiệt điện. Trong lĩnh vực tài do sự “bùng nổ về tổ hợp” và nhược điểm đó nguyên nước, thuật toán PSO cũng ngày càng cũng được chính tác giả chỉ ra đó là “curse of được ứng dụng rộng rãi cho các hệ thống hồ dimensionality”. Các thuật toán phát triển từ chứa đơn và đa mục tiêu. Kumar và Reddy (2007)[7] đã đề xuất một kỹ thuật tối ưu hóa DP để giải quyết các bài toán đa hồ chứa cũng bầy đàn đột biến đàn ưu tú (EMPSO), áp dụng được các nhà nghiên cứu đề xuất như hệ nó cho một hệ thống đa hồ chứa giả định và thống 4 hồ chứa giả định của Larson (1968)[2] một hồ chứa đa mục tiêu thực tế. J. Zhang et al với các điều kiện ràng buộc có thể tìm được (2010)[8] áp dụng cải tiến thuật toán PSO để nghiệm tối ưu tổng thể bằng LP và cũng được vận hành tối ưu hệ thống 5 hồ chứa điều tiết tác giả thực hiện bằng IDP. Bài toán như là dài hạn trên sông Minjiang, Trung Quốc. một mô hình mẫu lý tưởng để các nghiên cứu Thuật toán PSO cho thấy ngày càng phát huy sau này thử nghiệm để tìm ra các thuật toán hiệu quả khả năng ứng dụng để giải quyết các mới Heidari et al (1971)[3] đã giải bài toán bài toán phức tạp đa hồ chứa. bằng kỹ thuật quy hoạch động sai phân Trong bài báo này tác giả muốn trình bày áp ( ...