بيشينه سازي توليد انرژي برقابي در سيستم مخازن چند منظوره (سيستم 6 سدي كارون بزرگ)

سابقه و هدف: در سيستم هاي منابع آب با مخازن چند منظوره، معمولاً برخي اهداف در تضاد با يكديگر قرار دارند. يكي از رايج ترين موارد، تقابل هدف برقابي با ساير اهداف تامين آب است. در اين شرايط، بالا نگه داشتن تراز حداقل بهره برداري، سبب افزايش ارتفاع آب (هد موثر) و توليد انرژي برقابي بيشتر مي شود. اما اين سياست بهره برداري، منجر به محدود شدن دامنه تغييرات ذخيره و كاهش حجم فعال مخزن مي شود كه ممكن است با افزايش خسارت در تامين نيازهاي پاياب توام باشد. بر اين اساس، يكي از اهداف اصلي در اين پژوهش، حداكثر نمودن انرژي برقابي توليدي در سيستم هاي پيچيده چند مخزنه و چند هدفه است به طوري كه نيازهاي پاياب نيز با اعتمادپذيري مورد نظر تامين گردند. جهت نيل به اين هدف، تراز بهينه حداقل بهره برداري مخازن برآورد مي گردد. در اين زمينه مي توان به مدلهاي تركيبي بهينه سازي رياضي كلاسيك و فراكاوشي (1)، مدلهاي تركيبي دو الگوريتم فراكاوشي (4) و مدلهاي بهينه سازي چند هدفه (14) اشاره نمود. مواد و روشها: در اين پژوهش، به توسعه يك مدل شبيه سازي- بهينه سازي در حوضه آبريز كارون بزرگ با در نظر گرفتن سيستم 6 سدي وضع موجود پرداخته شده است. در اين مدل تركيبي، بيشينه سازي مجموع انرژي توليدي در سدهاي مخزني به عنوان تابع هدف تعريف شده است كه قيود و محدوديت هاي آن شامل بيلان آب و اعتماد پذيري است. اين مدل، قادر به بررسي دقيق جزئيات سيستم منابع آب و اولويت بندي تخصص آب به نيازهاي مختلف خواهد بود. در اين راستا، مقادير انرژي برقابي توليد شده با استفاده از الگوريتم ژنتيك و طي يك فرآيند تكامل تدريجي حداكثر شده و انحراف از اعتماد پذيري مطلوب براي تامين نيازهاي پاياب نيز با اعمال جريمه در تابع هدف، به طور همزمان كنترل مي گردد. يافته ها: نتايج نشان داد كه سيستم ضمن تامين نيازها با اعتماد پذيري مطلوب 75 درصد، قادر به مجموع توليد انرژي برقابي با ميانگين سالانه 18193 گيگاوات ساعت بوده است كه بيشترين سهم مربوط به سد كارون 1 با 3483 و كمترين آن مربوط به سد كارون 4 با 2007 گيگا وات ساعت در سال است. علاوه بر آن، شبكه هاي كشاورزي رودخانه دز و شبكه گرگر بر روي رودخانه گرگر از انشعابات رودخانه كارون، نقاط مرزي بهينه سازي براي تامين حداقل اعتماد پذيري قابل قبول هستند و به عنوان شبكه هاي بحراني تامين آب شناسايي شدند. نتيجه گيري: با توجه به اين كه الگوريتم هاي فراكاوشي در حالت معمول قادر به پذيرش قيد نيستند و بايستي براي اعمال محدوديت ها چاره جويي گردد، تحقيق پيش رو نشان داد كه استفاده از اعمال جريمه در تابع هدف متناسب با ميزان انحراف از اعتماد پذيري مطلوب (قيد) داراي كارايي مطلوب در سيستم هاي پيچيده است. علاوه بر آن، استفاده از مدل تركيبي شبيه سازي- بهينه سازي كمك قابل ملاحظه اي به وارد كردن جزئيات سيستم منابع آب در مدل شبيه سازي نموده است. اين در حالي است كه در شرايط استفاده معمول از مدل هاي بهينه سازي، نياز به ساده سازي زياد مساله است.