Βελτιστοποίηση υδροσυστήματος με την χρήση εξελικτικών αλγορίθμων: Η περίπτωση του Νέστου

Abstract

Η βέλτιστη διαχείριση ενός συστήματος ταμιευτήρων καθίσταται ιδιαίτερα πολύπλοκη όταν υπάρχει ανταγωνισμός στις χρήσεις νερού όπως η ύδρευση, η άρδευση, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας κ.α. Το λογισμικό WEAP21 είναι ένα εργαλείο διαχείρισης και προσομοίωσης υδροσυστημάτων ενώ ταυτόχρονα ενσωματώνει και το υδρολογικό μοντέλο. Για τις ανάγκες της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας αναπτύχτηκε κώδικας προγραμματισμού που επιτυγχάνει την σύζευξη του λογισμικού WEAP21 με το λογισμικό MATLAB μέσω σύνδεσης COM-API. Ο στόχος της συνεργασίας αυτής είναι η χρήση των υπολογιστικών εργαλείων βελτιστοποίησης του MATLAB. Ο συνδυασμός των δυο προγραμμάτων χρησιμοποιήθηκε για την βαθμονόμηση του υδρολογικού μοντέλου αλλά και για την βελτιστοποίηση του συστήματος ταμιευτήρων. Σαν μελέτη περίπτωσης επιλέχθηκε το υδροσύστημα του ποταμού Νέστου, στην περιοχή υπάρχουν δυο ΥΗΕ, του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης ενώ υπάρχει μελέτη για κατασκευή ενός τρίτου ΥΗΕ μικρότερης ισχύος, το φράγμα του Τεμένους. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν δυο κανόνες λειτουργίας, ένας με εποχικό συντελεστή και ένας χωρίς. Επίσης διερευνήθηκε η σημασία κατασκευής του φράγματος του Τεμένους και τα οφέλη που ενδεχομένως παρέχει ως προς την παραγόμενη ενέργεια και την διατήρηση της αξιοπιστίας του συστήματος. Ως κριτήρια βελτιστοποίησης τέθηκαν η μεγιστοποίηση της παραγόμενης ενέργειας και η μεγιστοποίηση της αξιοπιστίας του συστήματος.

Optimization of multiple reservoir system becomes increasingly complex when conflicting uses of water exists, water supply, irrigation, hydropower generation, etc. WEAP21 is software tool suitable for simulation and management of hydrosystems. WEAP21 integrates also a hydrologic model. For the needs of this thesis it was developed programming code which incorporates WEPA21 and MATLAB via COM-API. The objective of this integration is the use of optimization tools of MATLAB in combination with WEAP21. MATLAB optimization tools were used for the calibration of the hydrologic model and optimization of reservoir system. As a case study was chosen the Nestos river hydrosystem. The hydrosystem contains two hydroelectric plants, Thysavros and Platanovryssi, also there are plans for a third one, a smaller, the one of Temenos. In this thesis was studied two operating rules for the reservoir system, one with seasonal coefficient. Also it was investigated the contribution of Temenos dam and the potential benefits like increase in hydropower energy and increase in system's reliability. The objective criteria were hydropower generation and the system reliability.