- 6 CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN. - Lịch sử phát triển và các mô hình thị trường điện tiêu biểu trên thế giới. - Các vấn đề trong thị trường điện. - Vai trò của giá biên nút trong thị trường điện. - 12 CHƯƠNG II – GIÁ BIÊN NÚT THỊ TRƯỜNG ĐIỆN. - Mô hình thị trường độc quyền Hình 1.2. - Mô hình thị trường điện cạnh tranh hoàn chỉnh Hình 1.5. - Giá biên nút thị trường điện PJM Hình 1.6. - Giá biên nút thị trường điện VCGM Hình 4.1. - Từ đó góp phần làm minh bạch giá điện và tạo môi trường kinh doanh cạnh tranh bình đẳng giữa các Đơn vị tham gia thị trường điện. - Qua đó, thị trường điện Việt Nam sẽ lần lượt trải qua ba cấp độ: thị trường phát điện cạnh tranh, thị trường bán buôn điện cạnh tranh và thị trường bán lẻ điện cạnh tranh. - Hiện tại, thị trường điện Việt Nam đang vận hành ở cấp độ đầu tiên là thị trường phát điện cạnh tranh (Vietnam Competitive Generation Market) với mục tiêu số một là: vận hành thị trường điện công bằng, minh bạch cho tất cả các thành viên tham gia thị trường điện. - Vì vậy, tác giả đã lựa chọn giá điện năng thị trường làm đề tài nghiên cứu luận văn thạc sỹ của mình. - Các vấn đề về giá điện năng thị trường được tác giả trình bày thành 04 nội dung chính trong bản luận văn, cụ thể như sau. - Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2016 Người thực hiện Nguyễn Thị Thanh Bình - 8 - CHƯƠNG I – TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 1.1. - Lịch sử phát triển và các mô hình thị trường điện tiêu biểu trên thế giới 1.1.1. - Mô hình thị trường điện của Chilê đã vận hành thành công và mang lại tính minh bạch cao về giá điện năng thị trường. - Tiếp tục kế thừa mô hình thị trường năng lượng của Chilê, Argentina tập trung vào thị trường dịch vụ phụ trợ nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. - Do sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp điện tin cậy cũng như khoảng cách truyền tải đến khách hàng ngày càng xa, Mỹ đã hình thành thị trường điện liên bang. - Các giao dịch thị trường thời kỳ này còn sơ khai nên thị trường vận hành khá thành công ở giai đoạn đầu. - Tuy nhiên, các mô hình thị trường điện trên thế giới hiện nay có thể chia ra làm bốn dạng chính dưới đây. - Mô hình phát điện cạnh tranh một người mua duy nhất Mô hình một người mua duy nhất là mô hình thị trường điện cạnh tranh trong khâu phát điện nhưng chỉ có một Đơn vị mua buôn, thực hiện mua điện từ các nhà máy điện. - Mô hình thị trường độc quyền Đơn vị mua buôn IPP IPP IPP Công ty phân phối Công ty phân phối Công ty phân phối Khách hàng Khách hàng Khách hàng Hình 1.2. - Mô hình thị trường điện bán buôn Mô hình Thị trường cạnh tranh phát điện bán buôn: Là mô hình mà các công ty phân phối có thể mua điện từ nhiều công ty bán buôn khác nhau tuy nhiên vẫn độc quyền trong khâu phân phối cho các khách hàng dùng điện. - Mô hình thị trường điện cạnh tranh hoàn chỉnh Mô hình cạnh tranh hoàn chỉnh (hay mô hình thị trường điện bán lẻ) là mô hình mà tất cả các khách hàng đều có quyền lựa chọn nhà cung cấp điện và không bắt buộc phải mua điện từ các nhà phân phối độc quyền. - Tái cơ cấu ngành điện: Việc phân tách rõ ràng giữa các khâu phát điện, truyền tải và phân phối điện là điều kiện tiên quyết để vận hành thị trường điện cạnh tranh. - Cơ sở hạ tầng: Vận hành thị trường điện thành công đòi hỏi các công cụ quản lý và vận hành chính xác, kịp thời. - Giá điện năng thị trường: Một thị trường điện được đánh giá là vận hành thành công cần phải có giá thị trường điện minh bạch. - Mô hình Thị trường cạnh tranh hoàn chỉnh - 12 - phải phản ánh chính xác các chi phí trong quá trình sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. - Vai trò của giá biên nút trong thị trường điện Là một trong những yếu tố quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả của thị trường điện, giá điện năng thị trường là đề tài được đề cập nhiều nhất khi nghiên cứu về thị trường điện. - Các vai trò quan trọng của giá điện năng thị trường được kể đến như sau. - Nâng cao hiệu quả vận hành: giá biên thị trường điện là mức giá mà tại đó chi phí vận hành hệ thống điện thấp nhất đồng thời thỏa mãn các ràng buộc kỹ thuật của hệ thống điện và cân bằng nguồn phát – nhu cầu phụ tải. - Nâng cao ý thức của khách hàng sử dụng điện: vào những chu kỳ cao điểm hoặc khi hệ thống gặp sự cố về nguồn điện/lưới điện, giá điện năng thị trường điện rất cao so với các chu kỳ thấp điểm hoặc khi hệ thống vận hành bình thường. - Vào những chu kỳ này, khách hàng sử dụng điện có thể dựa vào giá biên thị trường điện để chủ động tiết giảm nhu cầu sử dụng điện, tiết kiệm chi phí và giảm căng thẳng cho hệ thống điện. - Trên thế giới, giá điện năng thị trường được sử dụng theo hai trường phái như sau. - Giá điện năng thị trường áp dụng chung cho cả hệ thống điện: giá biên thị trường điện - SMP (System Marignal Price. - Giá điện năng thị trường áp dụng cho từng nút trong hệ thống điện: giá biên nút thị trường điện LMP (Locational Marignal Price/Nodal Price) Tùy theo điều kiện vị trí địa lý, cơ sở hạ tầng của thị trường điện, các Quốc gia sẽ lựa chọn phương án giá điện năng thị trường khác nhau. - Do giá biên nút thị trường điện LMP đòi hỏi cơ sở hạ tầng cao hơn cũng như mức độ minh bạch hóa trong thị trường điện cao hơn nên đa phần phương án này được lựa chọn bởi các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, Australia, Bắc Âu. - PJM sử dụng giá biên nút để xác định giá mua và bán điện năng trong thị trường điện bán buôn trong đó có xét đến các ràng buộc vận hành hệ thống. - Giá biên nút thị trường điện PJM - 14 - Giá biên nút tại PJM được tính toán với chu kỳ 5 phút. - Việc này trợ giúp các Đơn vị tham gia thị trường trong việc đưa ra những hành vi tham gia thị trường điện chính xác. - Giá biên nút tại thị trường điện Việt Nam: Hiện nay, thị trường điện Việt Nam đang trải qua cấp độ 1: thị trường phát điện cạnh tranh VCGM (Vietnam Competitive Generation Market). - Giá biên nút thị trường điện VCGM - 15 - Giá biên nút tại Việt Nam đang được tính toán với chu kỳ 01 giờ bởi phần mềm E-terra Market Clearing của hãng AREVA. - Trong lập lịch huy động giờ tới, giá biên nút thị trường điện được xác định từ việc giải bài toán tối ưu có ràng buộc bằng phương pháp tối ưu tuyến tính liên tục (sequential linear programming) [16]. - Với mong muốn nắm rõ mô hình bài toán và từng bước làm chủ các phần mềm cốt lõi của thị trường điện (market core), tác giả đã tìm hiểu các mô hình tính toán giá biên nút thị trường điện và tiến hành xây dựng chương trình tính toán bằng ngôn ngữ lập trình Matlab. - Trong các chương tiếp theo, tác giả sẽ trình bày chi tiết về giá biên nút thị trường điện LMP và bài toán xác định LMP. - Chương II – Giá biên nút thị trường điện LMP: trình bày các kiến thức tổng quan về LMP bao gồm khái niệm, các thành phần và ví dụ đơn giản về LMP - Chương III – Các phương pháp xác định LMP: trình bày về mô hình bài toán xác định LMP và các phương pháp để giải bài toán - Chương IV – Áp dụng mô hình DC OPF giản lược để giải bài toán xác định LMP và đưa ra các kết luận. - 16 - CHƯƠNG II – GIÁ BIÊN NÚT THỊ TRƯỜNG ĐIỆN (LMP – LOCATIONAL MARGINAL PRICE) 2.1. - 17 - để sản xuất công suất Q. - Giá mua bán tạo nên Tổng thặng dư xã hội lớn nhất - Chi phí cho một đơn vị nhu cầu tăng thêm và cũng chính là chi phí biên thị trường Tuy nhiên việc xác định giá LMP phức tạp hơn nhiều so với ví dụ trên (một đường cong chào mua và đường cong chào bán) do phải xét đến các ràng buộc kỹ thuật của hệ thống điện. - Theo định nghĩa của Layman về giá biên thị trường điện: Giá biên thị trường điện bằng chi phí tăng thêm của hệ thống trên một đơn vị nhu cầu điện năng tăng thêm. - Ví dụ đơn giản dưới đây minh họa việc sử dụng định nghĩa của Layman để xác định giá biên nút thị trường điện. - G1 = 337.5 MW Trào lưu công suất. - Các ràng buộc kỹ thuật của hệ thống a) Ràng buộc cân bằng công suất Các phương trình công suất. - )pkf x: công suất tác dụng đi ra từ nút k - 29 - 1. - )qkf x: công suất phản kháng đi ra từ nút k 1. - ip: công suất tác dụng của máy phát i. - kD: nhu cầu công suất tác dụng tại nút tải k. - iq: công suất phản kháng của máy phát i. - Giới hạn công suất nhánh: axij ij0 ( )mS x S. - Ràng buộc công suất phản kháng: min maxi i iq q q. - Đơn vị vận hành hệ thống điện và thị trường điện thực hiện giải bài toán tối ưu tập trung trong từng giờ để xác định lượng công suất tác dụng và giá LMP từng giờ bằng cách khớp các bản chào bán từng tổ máy để đáp ứng nhu cầu phụ tải giờ h (nhu cầu này coi như không đổi trong 01 giờ). - Ràng buộc cân bằng công suất tác dụng của nút k. - Ràng buộc cân bằng công suất phản kháng của nút k. - Ràng buộc công suất tác dụng các tổ máy. - Ràng buộc công suất phản kháng các tổ máy: min maxi i iq q q. - Phương pháp AC OPF cho kết quả chính xác hơn phương pháp DC OPF, tuy nhiên thực tế vận hành thị trường điện tại một số Quốc gia cho thấy khả năng cho kết quả hội tụ của phương pháp này . - Vì vậy, mô hình DC OPF thường được sử dụng để xác định giá LMP trong vận hành thị trường [10,11]. - Mô hình này được mô phỏng trong các phần mềm thương mại uy tín như Promod IV, ABB, PLEXOS và PowerWorld cho công tác lập kế hoạch thị trường điện và dự báo giá LMP. - Ràng buộc cân bằng công suất tác dụng _1. - Ràng buộc cân bằng công suất phản kháng ax1( )Mmmm mmg g x. - Giới hạn trên công suất tác dụng của máy phát minii ii Ip p. - Giới hạn dưới công suất tác dụng của máy phát maxii ii Iq q. - Giá LMP tại nút k là hệ số Lagrange của ràng buộc cân bằng công suất tại nút đó. - 3.2.2 Mô hình DC OPF Mô hình AC OPF xét đến các cân bằng công suất tác dụng, cân bằng công suất phản kháng và các ràng buộc vận hành hệ thống. - Trong mô hình DC OPF, phương trình cân bằng công suất phản kháng (3) được bỏ qua. - Mô hình DC OPF không xét đến ảnh hưởng của tổn thất công suất tác dụng lên giá LMP. - Từ (7) và các giả thiết a), b), c), công suất tác dụng từ nút k sang nút m như sau. - Từ đó ta có 0N (30) Từ công thức (30), các phương trình cân bằng công suất tác dụng của hệ thống cho các nút 1. - N-1 Trong hệ thống không có tổn thất (kmr= 0), khi xét đến công suất. - (37) Hệ phương trình hệ thống (37) được gọi là mô hình DC OPF giản lược bởi nó thể hiện trực tiếp các dòng công suất tác dụng nhánh tới các nút. - Dòng công suất tác dụng trên nhánh l (37) thể hiện như sau: 11 1F. - Cân bằng công suất tác dụng tại các nút k = 1. - Giới hạn công suất tác dụng trên mỗi nhánh km. - Giới hạn công suất tác dụng cho mỗi máy phát: min maxi i iP P P. - Vì vậy, ràng buộc cân bằng công suất tác dụng toàn hệ thống được thể hiện trong công thức (48) dưới đây. - Cân bằng công suất tác dụng: 1. - Giới hạn công suất tác dụng trên mỗi nhánh l. - Hệ số Tlk bằng với hệ số thay đổi công suất tác dụng GSFlk (Generation Shift Factor). - Nhận xét và lựa chọn phương pháp Dễ thấy mô hình bài toán xác định giá biên nút thị trường điện là bài toán có không gian nghiệm lớn, số lượng bước lặp nhiều, đặc biệt khi phải mô phỏng nhiều ràng buộc để đảm bảo tuân thủ theo các quy định thị trường (ví dụ các ràng buộc bản chào, ràng buộc nhiên liệu sơ cấp, v.v). - Với yêu cầu công bố giá biên nút thị trường trong khoảng thời gian ngày càng ngắn (chu kỳ 01 giờ, 1/2 giờ, 5 phút), việc lựa chọn mô hình tính toán đơn giản, khả năng hội tụ cao và thời gian tính toán ngắn là ưu tiên hàng đầu. - Thêm vào đó, việc áp dụng mô hình tính toán đơn giản giúp Đơn vị vận hành thị trường điện từng bước làm chủ mô hình thuật toán, đưa ra giải đáp chính xác nhất cho thắc mắc của các Đơn vị tham gia thị trường. - Vì vậy, tác giả lựa chọn xây dựng mô hình DC OPF giản lược để áp dụng tính toán giá biên nút thị trường điện. - Giới hạn công suất tác dụng của tổ máy 2 và tổ máy 3 là 100 MW. - Mục tiêu của người vận hành thị trường là tối thiểu hóa tổng chi phí vận hành biến đổi ($/h) Start Đọc các thông số hệ thống Xây dựng các ma trận hệ thống H, Ax, X, B, B’ Xây dựng các ma trận ràng buộc của hệ thống và tổ máy, hàm chi phí: Aeq, Beq, A, B,f Giải bài toán tối ưu tuyến tính bằng hàm linprog của matlab Xác định các giá trị LMP - 51 - Hình 4.1. - Với tất cả các giả thiết trên, hàm mục tiêu tối ưu của đơn vị vận hành thị trường như sau . - Kết luận chung Nội dung của luận văn tập trung nghiên cứu bài toán xác định giá biên nút thị trường điện LMP. - Điều này đặc biệt quan trọng trong công tác lập lịch huy động thị trường điện giờ tới, khi kết quả giá biên nút thị trường điện phải công bố sau từng chu kỳ thời gian ngắn. - Mô phỏng bản chào của các tổ máy theo nhiều block giá – công suất để phù hợp với quy định của từng cấp độ thị trường điện. - Sử dụng mô hình DC OPF giản lược đã xây dựng ở trên để nghiên cứu tính khả thi trong việc áp dụng giá thị trường điện nút tại Việt Nam
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt