بیشینه سازی تولید انرژی برقابی در سیستم مخازن چند منظوره (سیستم ۶ سدی کارون بزرگ)

سابقه و هدف: در سیستم های منابع آب با مخازن چند منظوره، معمولاً برخی اهداف در تضاد با یکدیگر قرار دارند. یکی از رایج ترین موارد، تقابل هدف برقابی با سایر اهداف تامین آب است. در این شرایط، بالا نگه داشتن تراز حداقل بهره برداری، سبب افزایش ارتفاع آب (هد موثر) و تولید انرژی برقابی بیشتر می شود. اما این سیاست بهره برداری، منجر به محدود شدن دامنه تغییرات ذخیره و کاهش حجم فعال مخزن می شود که ممکن است با افزایش خسارت در تامین نیازهای پایاب توأم باشد. بر این اساس، یکی از اهداف اصلی در این پژوهش، حداکثر نمودن انرژی برقابی تولیدی در سیستم های پیچیده چند مخزنه و چند هدفه است به طوری که نیازهای پایاب نیز با اعتمادپذیری مورد نظر تامین گردند. جهت نیل به این هدف، تراز بهینه حداقل بهره برداری مخازن برآورد می گردد. در این زمینه می توان به مدلهای ترکیبی بهینه سازی ریاضی کلاسیک و فراکاوشی (1)، مدلهای ترکیبی دو الگوریتم فراکاوشی (4) و مدلهای بهینه سازی چند هدفه (14) اشاره نمود.مواد و روشها: در این پژوهش، به توسعه یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی در حوضه آبریز کارون بزرگ با در نظر گرفتن سیستم 6 سدی وضع موجود پرداخته شده است. در این مدل ترکیبی، بیشینه سازی مجموع انرژی تولیدی در سدهای مخزنی به عنوان تابع هدف تعریف شده است که قیود و محدودیت های آن شامل بیلان آب و اعتماد پذیری است. این مدل، قادر به بررسی دقیق جزئیات سیستم منابع آب و اولویت بندی تخصص آب به نیازهای مختلف خواهد بود. در این راستا، مقادیر انرژی برقابی تولید شده با استفاده از الگوریتم ژنتیک و طی یک فرآیند تکامل تدریجی حداکثر شده و انحراف از اعتماد پذیری مطلوب برای تامین نیازهای پایاب نیز با اعمال جریمه در تابع هدف، به طور همزمان کنترل می گردد.یافته ها: نتایج نشان داد که سیستم ضمن تامین نیازها با اعتماد پذیری مطلوب 75 درصد، قادر به مجموع تولید انرژی برقابی با میانگین سالانه 18193 گیگاوات ساعت بوده است که بیشترین سهم مربوط به سد کارون 1 با 3483 و کمترین آن مربوط به سد کارون 4 با 2007 گیگا وات ساعت در سال است. علاوه بر آن، شبکه های کشاورزی رودخانه دز و شبکه گرگر بر روی رودخانه گرگر از انشعابات رودخانه کارون، نقاط مرزی بهینه سازی برای تامین حداقل اعتماد پذیری قابل قبول هستند و به عنوان شبکه های بحرانی تامین آب شناسایی شدند.نتیجه گیری: با توجه به این که الگوریتم های فراکاوشی در حالت معمول قادر به پذیرش قید نیستند و بایستی برای اعمال محدودیت ها چاره جویی گردد، تحقیق پیش رو نشان داد که استفاده از اعمال جریمه در تابع هدف متناسب با میزان انحراف از اعتماد پذیری مطلوب (قید) دارای کارایی مطلوب در سیستم های پیچیده است. علاوه بر آن، استفاده از مدل ترکیبی شبیه سازی- بهینه سازی کمک قابل ملاحظه ای به وارد کردن جزئیات سیستم منابع آب در مدل شبیه سازی نموده است. این در حالی است که در شرایط استفاده معمول از مدل های بهینه سازی، نیاز به ساده سازی زیاد مساله است.