Áp dụng công nghệ để khai thác tối ưu hoá các nhà máy thuỷ điện

Cần phương án mới

Trong những năm qua, việc vận hành các hồ chứa theo quy định của Quy trình vận hành liên hồ chứa đã đạt được những kết quả quan trọng, giúp giảm lũ cho hạ du. Tuy nhiên, quá trình vận hành chưa tận dụng được hết tiềm năng của thuỷ điện, đặc biệt là trong bối cảnh hệ thống điện cần phải vận hành linh hoạt hơn nhằm đáp ứng yêu cầu cân bằng hệ thống, cắt giảm phát thải từ việc không xây mới các nhà điện than và gia tăng các nguồn điện năng lượng tái tạo như hiện nay cũng đang là bài toán cần nghiên cứu.

Xem xét các yếu tố nhằm đưa công nghệ mới áp dụng vào công tác điều tiết liên hồ chứa thủy điện để đạt kết quả cao, giảm thời gian vận hành, mới đây Sáng kiến về Chuyển dịch Năng lượng Việt Nam (VIETSE) cùng với Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia (NCHMF) và Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) đã phối hợp tổ chức Toạ đàm “Tối ưu hoá vận hành liên hồ chứa thuỷ điện bằng hệ thống dự báo hỗ trợ ra quyết định” nhằm đưa ra giải pháp áp dụng công nghệ quan trắc dự báo theo thời gian thực cũng như khuyến nghị về chính sách để áp dụng mô hình này có hiệu quả cao nhất trong xu thế kinh tế số.

Chia sẻ tại tọa đàm về thực trạng này, Ông Mai Văn Khiêm - Giám đốc Trung tâm Dự báo Khí tượng thuỷ văn Quốc gia (NCHMF) cho biết, tính đến thời điểm hiện tại nước ta chưa có hệ thống quan trắc dự báo theo thời gian thực (real-time data) cho phục vụ vận hành hồ chứa thuỷ điện. Mặc dù đã có quy trình điều tiết liên hồ chứa, song quá trình vận hành còn một số tồn tại, hạn chế nhất định do dữ liệu thiếu liên tục đã đến việc ra quyết định điều tiết dòng chảy chưa đạt được hiệu quả cao, một số địa phương còn lúng túng trong công tác chỉ đạo. Bên cạnh đó là công tác chia sẻ thông tin, dữ liệu vận hành, KTTV giữa doanh nghiệp và cơ quan quản lý chưa được hiệu quả.

Đồng quan điểm trên TS. Trần Khánh Việt Dũng thuộc Sáng kiến về Chuyển dịch Năng lượng Việt Nam (VIETSE) cho biết, không phủ nhận vai trò quan trọng của thuỷ điện trong thời gian qua. Vì nguồn điện từ các hồ thuỷ điện đã đóng góp lên hệ thống với tổng công suất khoảng 22 GW và sản lượng khoảng hơn 70 TWh trong năm 2021, chiếm khoảng 28% cơ cấu nguồn điện theo công suất lắp đặt và 30% tổng sản lượng điện thương mại.

Có thể nói thủy điện được đánh giá là nguồn năng lượng tái tạo, có khả năng vận hành linh hoạt cao, phù hợp với chế độ phủ đỉnh (biểu đồ phụ tải). “Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với hệ thống điện Việt Nam, khi mà nhu cầu điện biến đổi theo mùa do tỷ lệ sử dụng điện cho sinh hoạt rất cao (40% tổng cơ cấu nguồn điện thương mại) và tỷ trọng công suất điện mặt trời và điện gió ngày càng gia tăng” - đây là phát biểu của ông Vũ Xuân Khu – Phó Giám đốc Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (NLDC).

Áp dụng công nghệ vào khai thác sẽ có thể tăng sản lượng điện lên 2-4% mà vẫn đảm bảo an toàn cho người dân ở khu hạ lưu

Tuy nhiên trong bối cảnh nguồn nguyên liệu than đang khan hiếm, thủy điện cần phát huy tối đa công suất bằng cách “tối ưu hóa hệ thống hỗ trợ ra quyết định vận hành liên hồ chứa thủy điện” sẽ giúp cắt, giảm lũ mạnh vào mùa mưa và điều tiết nước tốt cho sản xuất, sinh hoạt vào mùa cạn.

Giải pháp công nghệ

Để công tác vận hành liên hồ chứa đạt hiệu quả cao, Đại diện VIETSE và NCHMF đều thống nhất rằng để giải quyết bài toán phức tạp và gia tăng độ linh hoạt vận hành hệ thống điện, cần áp dụng công nghệ số hoá hình thái dòng chảy liên hồ chứa theo thời gian thực nhằm hỗ trợ ra quyết định điều tiết, bao gồm (i) Hệ thống quan trắc; (ii) Hệ thống thu nhận thông tin; (iii) Hệ thống phân tích mô phỏng; và (iv) Hệ thống kịch bản mẫu (mưa, lũ, vận hành).

“Chuỗi dữ liệu đầu vào này sẽ giúp các nhà hoạch định chính sách cũng như vận hành nhà máy thuỷ điện có được thông tin đầy đủ về lưu vực sông và mực nước hồ thuỷ điện một cách chính xác. Điều này sẽ hỗ trợ việc các nhà quản lý vận hành thuỷ điện có cơ sở phân tích, đánh giá từ đó có các kịch bản điều tiết lũ hợp lý nhằm khai thác tối ưu hoá các nhà máy thuỷ điện”- ông Nguyễn Quốc Chính Phó Ban Sản xuất Điện EVN nhấn mạnh.

Đánh giá về phương pháp này, đại diện NCHMF cho rằng để nâng cao hiệu quả sản xuất điện và phòng chống thiên tai cũng như cải thiện khả năng đáp ứng nhu cầu nước phục vụ đa mục tiêu thì cần phát triển hệ thống hỗ trợ ra quyết định điều tiết liên hồ chứa.

“Trong đó cần Thiết lập hệ thống giám sát / quan sát thu thập dữ liệu theo thời gian thực; Thiết lập hệ thống phân tích dự báo siêu ngắn hạn, ngắn hạn, trung hạn nhằm có được các thông tin đầu vào phù hợp với từng mùa”, đại diện NCHMF đề xuất.

Đưa ra ý kiến về phương án này ở các nước phát triển, ông Jakob Luchner – Kỹ sư thuỷ văn tại Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) đã chia sẻ, đối mặt với những thách thức thực tế trong quá trình vận hành liên hồ chứa thuỷ điện, kinh nghiệm quốc tế cho thấy việc áp dụng mô hình thuật toán tự động hoá giúp các nhà hoạch định chính sách có được các kịch bản điều tiết dựa trên cơ sở khoa học nhằm gia tăng độ chính xác của quyết định điều hành. Đồng thời, áp dụng mô hình này hoàn toàn có thể tăng sản lượng điện lên 2-4% mà vẫn đảm bảo độ an toàn cho người dân ở khu vực hạ lưu. Đặc biệt tối ưu hóa tự động là khả năng phân tích một số lượng lớn các thông số đầu vào và đưa ra được những quyết định, kịch bản điều tiết nước liên hồ chứa phù hợp nhất cho việc vận hành trong thời gian ngắn nhất có thể.

“Làm tốt điều này chính là điểm cốt lõi để việc tối ưu hóa tự động phù hợp với các hệ thống liên hồ chứa phức tạp. Dù vậy, kết quả của việc tối ưu hóa nên được dựa trên các điều kiện ưu tiên theo mùa lũ hoặc mùa khô, độ chính xác dữ liệu đo qua ảnh vệ tinh và số liệu quan trắc thực tế của dòng chảy trên lưu vực và nhu cầu năng lượng”, đại diện DHI nhấn mạnh.