Hidroinformacioni Sistemi za Upravljanje Hidroenergetskim Resursima u Srbiji
Priređivači:
Dr Dejan Divac
Dr Dušan Prodanović
Dr Nikola Milivojević
Recenzenti:
Dr Slobodan Petković
Ljubo Maćić
Dr Stevan Prohaska
Dr Miloš Kojić
Odlukom Naučnog veća Instituta za vodoprivredu „Jaroslav Černi“ br. 5/10 od 04.11.2009. god. odobreno da se štampa kao monografija.
Izdavač:
Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi“,
Jaroslava Černog 80, 11226 Beograd – Pinosava
Za izdavača:
Dr Milan Dimkić
Registar:
ISBN 978-86-82565-23-9
Tiraž:
500 primeraka
Godina izdanja:
2009
Predgovor monografije
Potrebe za energijom su sve veće. Neobnovljive rezerve fosilnih goriva se postepeno iscrpljuju, pa sve veći značaj imaju obnovljivi energetski izvori, pre svega hidroenergija, iako je to jedan od najstarijih oblika korišćenja energije. S druge strane, pritisak na vodne resurse u celom svetu postepeno raste, pre svega zbog problema sa opadanjem kvaliteta vode i nedovoljnih količina vode za zadovoljenje osnovnih ljudskih potreba. Posmatranje vode kao samo hidroenergetskog resursa često je u sukobu sa ostalim potencijalnim korisnicima.
Da bi se unapredilo upravljanje hidroenergetskim resursima, neophodno je integrisati savremeno znanje o procesima koji prate tok vode, od padavina na slivno područje pa sve do izlaza iz hidrocentrale, sa realnim i ažurnim podacima trenutnog stanja sistema i sa optimizacionim algoritimima koji bi obezbedili postizanje cilja uz poštovanje postavljenih kriterijuma. Veoma je važno i da rezultat bude upotrebljiv u realnom vremenu, kako bi se rukovaocima hidroelektrana i drugih objekata za kontrolu voda obezbedila pravovremena podrška u donošenju odluka.
Rešenje problema leži u doslednoj primeni hidroinformatičkog pristupa. Sam termin „hidroinformatika“ je prvi uveo prof. Michael B. Abbott još 1993. godine , vizionarski predviđajući početkom 1990-tih godina neophodnost povezivanja sve složenijih hidrauličkih računskih modela sa informatičkim modelima, koji se bave podacima u najširem smislu. On je uvideo stratešku potrebu da hidrauličari uspostave interakciju informacija i informatičke tehnologije sa životnom sredinom, čime se ostvaruje put ka kvalitetnijem i pouzdanijem modelovanju složenih procesa u prirodi.
Knjiga „Hidroinformacioni sistemi za upravljanje hidroenergetskim resursima u Srbiji“ je nastala kao rezultat razvoja i primene hidroinformatike na nekoliko najznačajnijih hidroenergetskih sistema u Srbiji, a što se odvijalo u periodu od 2004. do 2009.
Srbija ima značajne hidroenergetske resurse. Izgrađeni su brojni moćni energetski objekti. Naročito se ističu: sistem hidroelektrana izgrađen na zajedničkom srpsko-rumunskom sektoru Dunava („Đerdap 1“ snage 2165 MW i „Đerdap 2“, snage 540 MW), zatim sistem od 9 hidroelektrana na slivu Drine, ukupne snage 1932 MW, kao i sistem „Vlasinskih hidroelektrana“, relativno male snage od 126 MW, ali koji se koristi za proizvodnju vršne energije i kao hladna ili rotirajuća rezerva elektroenergetskog sistema. S druge strane, znatan deo hidroenergetskog potencijala još nije iskorišćen, pre svega na slivu Drine, gde je, zajedno sa susednim državama, moguće izgraditi značajne nove hidroenergetske kapacitete.
Zbog toga je, upravo za upravljanje ovim sistemima, bilo potrebno da se uspostave odgovarajući Hidro-Informacioni Sistemi (skraćeno „HIS“): HIS „Drina“, HIS „Đerdap“ i HIS „Vlasina“. Inače, sam pojam Hidro-Informacioni Sistem, u smislu ove knjige, može se definisati kao tehnički sistem za podršku upravljanju vodnim resursima na slivu. HIS sadrži organizovani skup podataka i softverskih komponenti, i oslanja se na odgovarajuću međusobno povezanu mernu opremu i hardver, a nalazi se u službi namenski obučenih tehničkih lica.
Knjiga daje sintezu veoma široke problematike savremene hidroinformatike i razvoja i primene konkretnih hidroinformacionih sistema, čiji su najvažniji ciljevi: objedinjavanje svih relevantnih hidroloških, meteoroloških, hidrogeoloških, hidroenergetskih i drugih podataka i stvaranje uslova za njihovu dostupnost širokom krugu zainteresovanih korisnika, donošenje najpovoljnijih operativnih upravljačkih odluka na hidroelektranama u različitim situacijama, kao i donošenje najpovoljnijih strategijskih odluka za izbor optimalnih rešenja integralnog uređenja sliva.
Knjiga „Hidroinformacioni sistemi za upravljanje hidroenergetskim resursima u Srbiji“ ima 15 poglavlja, koja su priređivači knjige grupisali i uobličili tako da, koristeći konkretne primere iz napravljenih hidroinformacionih sistema, čitaoca postupno uvedu u složenu materiju njihove izrade i korišćenja u upravljanju hidroenergetskim resursima. Sama knjiga je podeljena na tri logičke celine.
U prvom delu se daju teorijske osnove modeliranja oticanja sa slivova, kako prirodnih tako i modifikovanih, gde se mrežom kanala voda prebacuje iz jednog sliva u drugi. U drugom delu su prikazane osnove modeliranja interakcije vodotok – akumulacija – hidroelektrana. Treći deo daje detaljan prikaz neophodnih informacionih tehnologija i numeričkih algoritama za rad sa velikim količinama podataka i optimizaciju složenih sistema.
U svim poglavljima knjige, pored teorijskih osnova i prikaza razvijenih algoritama, daju se i konkretni primeri iz napravljenih hidroinformacionih sistema HIS „Drina“, HIS „Đerdap“ i HIS „Vlasina“. Na tim primerima se vidi kako se prikazani hidroinformacioni sistemi koriste kao podrška odlučivanju u složenim uslovima rada, gde se sukobljavaju interesi nekoliko država koje dele iste resurse.
* * *
Na razvoju tri prikazana hidroinformaciona sistema zajednički je radila veća grupa istraživača iz Instituta za vodoprivredu „Jaroslav Černi“, zajedno sa stručnjacima sa Građevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu i sa Mašinskog fakulteta Univerziteta u Kragujevcu.
Priređivači knjige se zahvaljuju autorima pojedinih poglavlja kao i ostalim kolegama čiji su rad i znanje doprineli razvoju komponenti nekog od hidroinformacionih sistema.
Takođe, priređivači knjige se u ime svih autora zahvaljuju i svim kolegama koji su uložili velike napore da se ova knjiga tehnički uskladi i pripremi za štampu.
Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije dalo je vrednu podršku razvoju hidroinformacionih sistema kroz projekat: „Razvoj i primena hidroinformacionih sistema u cilju povećanja energetske efikasnosti u upravljanju hidropotencijalom u Republici Srbiji“, koji se realizuje u periodu od 2008. do 2010. godine.
Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i vodoprivrede – Republička direkcija za vode je takođe značajno doprinelo razvoju hidroinformacionih sistema kroz učešće u finansiranju 2. i 3. faze realizacije HIS-a „Drina“, u periodu od 2005. do 2007. godine.
Posebno ističemo JP „Elektroprivreda Srbije“ i njena privredna društva „Drinsko-Limske HE“ iz Bajine Bašte i „HE Đerdap“ iz Kladova, koji su, prepoznajući svoju potrebu, ali i širi društveni interes, direktno finansirali konkretne hidroinformacione sisteme „Drina“, „Đerdap“ i „Vlasina“ i čiji su stručnjaci direktno upravljajući najznačajnijim srpskim hidroelektranama, kroz svoje redovne poslove pružili posredan, ali značajan doprinos.
Svim ovim institucijama, odnosno brojnim kolegama i prijateljima, koji su svako na svom nivou odgovornosti doprineli da se pokrene razvoj Hidro-Informacionih Sistema u Srbiji, autori pojedinih poglavlja i priređivači knjige duguju veliku zahvalnost.
Naročitu zahvalnost priređivači knjige duguju recenzentima knjige, dr Slobodanu Petkoviću, redovnom profesoru, Ljubu Maćiću, predsedniku saveta Agencije za energetiku Republike Srbije, dr Stevanu Prohaski, redovnom profesoru i dr Milošu Kojiću, redovnom profesoru u penziji i dopisnom članu Srpske akademije nauka i umetnosti, koji su svojim iskustvom i znanjem pomogli u koncipiranju ove knjige.
Poglavlja u okviru monografije
1.Hidroinformacioni sistemi za upravljanje hidroenergetskim resursima u Srbiji
2.Modeliranje oticaja na kompleksnim slivnim površinama
3.GIS algoritmi za automatsko kreiranje podataka za hidrološke modele
4.Estimacija parametara distribuiranih hidroloških modela
5.Procedura ažuriranja stanja distribuiranih hidroloških modela za operativnu prognozu doticaja
6.Modeliranje oticaja u uslovima bifurkacije usled ispresecanosti sliva kanalima
7.Osnove modeliranje tečenja u sistemu otvorenih tokova, akumulacija i hidroelektrana
8.Modeliranje neustaljenog tečenja u sistemu otvorenih tokova, akumulacija i hidroelektrana
9.Ažuriranje stanja modela neustaljenog tečenja kao podrška operativnom upravljanju
10.Algoritmi za upravljanje proizvodnjom hidroelektrana
11.Modeliranje kratkoročnog i dugoročnog upravljanja hidroelektranama u kaskadi
12.Otvorena softverska arhitektura za akviziciju, obradu i arhiviranje podataka
13.Provera, validacija i poboljšanje kvaliteta vremenskih serija
14.Simulacija složenih hidroenergetskih sistema upotrebom modela sa diskretnim događajima
15.Računarski podržana optimizacija rada hidroelektrana