Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điện: Xây dựng biểu đồ phát điện của turbin gió của khu vực huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận

Chương 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Các nghiên cứu trước đây  Với sự phát triển mạnh mẽ của nguồn năng lượng tái tạo NLTT trên toàn cầu, năng lượng gió NLG đang trở thành một trong những lĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI XUÂN LỰC

XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ PHÁT ĐIỆN CỦA TURBIN GIÓ CỦA KHU VỰC HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201

Hướng dẫn khoa học:

PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2024

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Trương Việt Anh, người đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ tôi về mặt cố vấn khoa học và phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo và Hệ thống điện (C201) suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu này Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Điện-Điện tử, cũng như Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, vì đã giúp đỡ tôi trong suốt quãng thời gian học tập và hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cảm ơn cha mẹ và người thân đã luôn ở bên cạnh, động viên

và hỗ trợ tôi rất nhiều để tôi có thể hoàn thành khóa học này

Tôi xin cảm ơn các bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 08 năm 2024 (Ký tên và ghi rõ họ tên)

Bùi Xuân Lực

TÓM TẮT

Tính không đảm bảo trong ngành năng lượng gió, đặc biệt khi tích hợp vào thị trường điện, đang trở thành vấn đề cấp bách toàn cầu khi hướng tới việc gia tăng sử dụng năng lượng tái tạo và nâng cấp hệ thống lưới điện Sự không chắc chắn này không chỉ làm giảm lợi nhuận của các trang trại gió mà còn gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự ổn định của hệ thống điện khi chỉ áp dụng một mức giá FIT cố định Để đối phó với những thách thức này và cải thiện lợi nhuận, cần phải nắm bắt rõ các đặc điểm kỹ thuật của năng lượng gió và áp dụng các chiến lược đấu thầu tối ưu Một trong những giải pháp hiệu quả là tích hợp các trang trại gió với các nhà máy nhiệt điện Việc kết hợp này giúp cân bằng nguồn cung và giảm chi phí khi công suất gió thực tế không đáp ứng được cam kết Nghiên cứu cho thấy rằng tích hợp mô hình này

có thể tối ưu hóa hoạt động của hệ thống, tăng cường lợi nhuận cho các nhà máy và nâng cao hiệu quả toàn hệ thống Hơn nữa, giải pháp này không chỉ giúp cải thiện khả năng phát điện từ năng lượng tái tạo mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững ngành năng lượng, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực của sự biến động công suất gió

Từ khóa: Năng lượng gió, lợi nhuận, kết hợp nguồn năng lượng, thị trường điện

ABSTRACT

Uncertainty in the wind energy sector, especially when integrated into the electricity market, is becoming a pressing global issue as we move towards increasing the use of renewable energy and upgrading the power grid This uncertainty not only reduces the profitability of wind farms but also negatively impacts the stability of the power system when only a fixed FIT price is applied To address these challenges and improve profitability, it is essential to understand the technical characteristics of wind energy and apply optimal bidding strategies One effective solution is to integrate wind farms with thermal power plants This combination helps balance the supply and reduce costs when actual wind power output does not meet commitments Research shows that this integration model can optimize system operation, enhance profitability for power plants, and improve overall system efficiency Moreover, this solution not only improves the capability of renewable energy generation but also contributes to the sustainable development of the energy sector, while minimizing the negative impacts of wind power output variability

Keywords: Wind power, revenue, combine energy resource, electricity market

MỤC LỤC

QUYẾT ĐỊNH VỀ VIỆC THAY ĐỔI TÊN ĐỀ TÀI ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP ii

PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN/ĐỀ ÁN THẠC SĨ (DÀNH CHO GV PHẢN

1.7 Đóng góp chính của luận văn 5

3.1.1 Phương pháp Maximum Likelihood (MLM) 18

3.1.3 Phương pháp Energy Pattern Factor (EPFM) 20

3.1.5 Đánh giá kết quả của phương pháp xây dựng biểu đồ gió bằng phương

3.2.1 Ước lượng công suất và xác suất gió 223.2.2 Mô hình nhà máy điện gió hoạt động độc lập 233.2.3 Mô hình NMĐG tích hợp với 1 NMĐG khác 25

BẢN CAM KẾT VÀ XÁC NHẬN KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐẠO VĂN 68

BẢNG KẾT QUẢ KIỂM TRA MỨC ĐỘ TRÙNG LẶP QUA PHẦN MỀM

5 ISO Nhà điều hành hệ thống độc lập

6 MLM Phương pháp Maximum Likelihood

7 MoM Phương pháp Moment

8 NLG Năng lượng gió

9 NLTT Năng lượng tái tạo

10 NMĐG Nhà máy điện gió

11 NMNĐ Nhà máy nhiệt điện

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Năng lượng gió toàn cầu và bổ sung hàng năm [18] 6

Hình 4.1: Đồ thị tượng trưng vào ngày 08/01/2023 31

Hình 4.3: Biểu đồ xác suất vận tốc gió khi sử dụng nhiều phương pháp ước lượng hệ

Hình 4.4: Biểu đồ phân bố xác suất theo tốc độ gió của 2 NMĐG 37Hình 4.5: Biểu đồ xác suất theo công suất khi ghép 2 NNĐG lại với nhau 38

Hình 4.9: Chi phí mua nhiên liệu của NMNĐ khi có sự kết hợp với NMĐG và NMNĐ

Hình 4.10: Biểu đồ so sánh giữa các hàm mục tiêu 47

Hình 5.14: Biểu đồ xác suất gió vào lúc 14h 60

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Bảng kết quả hệ số c,k của các phương pháp 33Bảng 4.2: Bảng kết quả RMSE của các phương pháp ước lượng hệ số Weibull 34

Bảng 4.4: Chi phí của NMNĐ cho hệ thống đang nghiên cứu 36

Bảng 4.6: Bảng so sánh kết quả công suất đạt được TH1 39Bảng 4.7: Bảng so sánh kết quả lợi nhuận đạt được lại TH1 40

Bảng 4.9: Bảng so sánh lợi nhuận cực đại NMĐG khi có sự tham gia của NMNĐ 42Bảng 4.10: Sự thay đổi khi kết hợp NMĐG với NMNĐ 42Bảng 5.1: Công suất chào bán EVN NMNĐ theo giờ, theo tháng hàm mục tiêu đề

Bảng 5.2: Công suất cụm NMĐG theo giờ, theo tháng hàm mục tiêu đề xuất (MW)

67

Chương 1

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Các nghiên cứu trước đây

 Với sự phát triển mạnh mẽ của nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) trên toàn cầu, năng lượng gió (NLG) đang trở thành một trong những lĩnh vực đáng để nghiên cứu từ cách đây rất lâu Ngày nay, việc đảm bảo ổn định cho hệ thống điện (HTĐ) trở nên rất là quan trọng, và đặc biệt là với sự tham gia của nhà máy điện gió (NMĐG) vào HTĐ

 Thực trạng ở Việt Nam

Tại Việt Nam, nhiều nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc phát triển NMĐG nhằm cải thiện giá điện và nâng cao độ ổn định của lưới điện, góp phần hỗ trợ cho ngành điện gió Việt Nam Ví dụ, bài báo [1] phân tích cách thức cải thiện giá điện cho các NMĐG hoạt động độc lập Bài báo [2] nghiên cứu các khía cạnh chính sách

và pháp lý nhằm hỗ trợ ngành điện gió Trong khi đó, bài báo [3] tập trung vào việc

sử dụng bộ bù tĩnh SVC để nâng cao độ ổn định của hệ thống điện

 Khả năng triển khai ở nước ngoài

Trên thế giới, việc áp dụng các giải pháp ổn định HTĐ để nâng cao độ tin cậy

và sự tin tưởng cho các NMĐG đối với nhà đầu tư và người điều độ đang nhận được nhiều sự quan tâm:

- Bài báo [4] đã khuyến khích xem xét yếu tố lợi nhuận trong nghiên cứu tích hợp NMĐG vào HTĐ, phân tích các yếu tố quan trọng như thuế, chi phí bảo dưỡng, bảo trì, vận hành, và số lượng nhân viên cần thiết cho hoạt động của NMĐG

- Một số nghiên cứu đã tập trung vào việc dự báo công suất hoặc vận tốc gió nhằm nâng cao độ chính xác trong việc chào bán công suất đến hệ thống điều

độ Các bài báo [5-7], đã sử dụng mạng neural để huấn luyện và dự báo vận

dài hạn Mục tiêu cuối cùng của những nghiên cứu này là dự đoán vận tốc gió trong tương lai với độ chính xác cao hơn

- Ngoài phương pháp dự báo vận tốc gió bằng trí tuệ nhân tạo, còn một phương pháp nghiên cứu phổ biến khác là sử dụng hàm Weibull Các bài báo [8-10]

đã thực hiện nghiên cứu sâu về việc tính toán các hệ số Weibull này

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Trong thời gian gần đây, NLTT, đặc biệt là NLG, đã trải qua sự phát triển mạnh

mẽ trên toàn cầu và cho thấy khả năng thay thế đáng kể các nguồn năng lượng truyền thống Tuy nhiên, sự phát triển này không tránh khỏi những thách thức về kỹ thuật và kinh tế Trên thế giới, việc tích hợp các giải pháp ổn định hệ thống điện để đảm bảo

độ tin cậy cho các NMĐG đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng Nhiều nghiên cứu đã đưa ra các phương pháp dự báo và phân tích nhằm cải thiện hiệu suất vận hành của các NMĐG Trong khi đó, tại Việt Nam, hệ thống giá FIT hiện hành đã gây ra những thách thức đáng kể cho các NMĐG, đặc biệt là khi sản lượng thực tế không đáp ứng được công suất đã chào bán, dẫn đến sự mất ổn định cho hệ thống điện Việc lập kế hoạch sản xuất chính xác, dựa trên dự báo, là phức tạp và đầy rủi

ro, gây cản trở cho sự cạnh tranh công bằng trên TTĐ Điều này đã tạo ra sự không

ổn định cho TTĐ, và việc quản lý sự biến động này đã trở thành một thách thức đáng

kể cho TTĐ [11] Vì vậy, các giải pháp tối ưu hóa và giảm thiểu rủi ro trong tích hợp NLG vào hệ thống điện là cần thiết để đảm bảo lợi ích kinh tế và sự ổn định của TTĐ Trong bối cảnh này, bài báo [12] đề xuất một phương pháp tối ưu hóa mới trong các HTĐ tích hợp bao gồm NLTT và lưu trữ năng lượng, nhằm cải thiện hiệu suất đầu tư tổng thể Ngược lại, những nhà nghiên cứu khác cho rằng các giao dịch trên TTĐ mang lại lợi ích cho hệ thống bằng cách giảm giá và cân bằng khối lượng thị trường thông qua tính linh hoạt của hệ thống [13]

Một vấn đề quan trọng đầu tiên liên quan đến việc sử dụng kết hợp NLG, như

đã đề cập trong tài liệu tham khảo [14], chứng minh rằng sản lượng điện thực tế của

nó có thể khác với kế hoạch dự kiến, dẫn đến hoạt động không tối ưu của các nhà máy điện và dòng điện năng không hiệu quả Hơn nữa, TTĐ trở nên phức tạp hơn khi

nguồn cung điện dự báo có thể thay đổi trong thời gian giao dịch, dẫn đến biến động giá điện không thể đoán trước [15] Các giao dịch trên TTĐ trong ngày là những ví

dụ và được đánh giá trong báo cáo [16]

Vì vậy, việc nghiên cứu và triển khai các giải pháp để tính toán và giảm thiểu những thách thức này để tối đa hóa lợi nhuận của việc tích hợp điện gió

Hơn nữa, việc phát triển các chiến lược dự báo chính xác cho điện để giảm thiểu tác động của tính không chắc chắn liên quan đến thời tiết đối với việc phát điện gió

là cực kỳ quan trọng Kết hợp hàm phân phối xác suất gió (PDF), chẳng hạn như PDF Weibull, là một phương pháp được áp dụng rộng rãi có thể nâng cao độ tin cậy cho chủ sở hữu WPP bằng cách cung cấp đánh giá khái quát hơn về rủi ro doanh thu liên quan đến điện gió trên thị trường

Tóm lại, việc tích hợp điện gió vào TTĐ cạnh tranh có ảnh hưởng đáng kể đến

cả khía cạnh kỹ thuật và kinh tế, đặc biệt là thu nhập của các nhà đầu tư điện gió Luận văn này nhằm đạt được các mục tiêu sau:

- Cải thiện độ ổn định của hệ thống điện: Thông qua việc tích hợp các NMĐG

và NMNĐ, độ ổn định của hệ thống điện sẽ được nâng cao

- Tăng lợi nhuận cho các nhà máy: Bằng cách mua và bán công suất khi công

suất thực tế của NMĐG khác với công suất đã chào bán cho EVN Đề tài này

sẽ sử dụng công thức tính toán để xác định mức phạt cao đối với NMĐG không đáp ứng được công suất đã chào bán trước đó Điều này nhằm giảm sự mất ổn định khi vận tốc gió thay đổi đột ngột và đảm bảo rằng công suất bán

ra phù hợp với khả năng thực tế của NMĐG, thay vì dựa vào công suất định mức

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Nhà máy điện gió: lợi nhuận NMĐG

- Nhà máy nhiệt điện: lợi nhuận NMNĐ, giá mua nhiên liệu NMNĐ

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài

- Chuyển đổi vận tốc gió thực thành đồ thị xác suất Weibull: Sử dụng đồ thị xác suất Weibull để dự báo công suất chào bán của NMĐG cho năm sau

- Kết hợp hai NMĐG: Đánh giá độ ổn định và lợi nhuận cải thiện khi kết hợp hai NMĐG lại với nhau

- Kết hợp NMĐG và nhà máy nhiệt điện:

+ Đề xuất phương pháp kết hợp NMĐG và nhà máy nhiệt điện để tăng độ

ổn định của hệ thống điện và tối đa hóa lợi nhuận

+ Đề xuất cách tính hệ số mua và bán điện khi công suất gió thiếu và dư + Xây dựng hàm mục tiêu cực đại tỷ lệ lợi nhuận xã hội khi kết hợp hai mô hình nhà máy này

 Giới hạn đề tài: Do khó khăn trong việc thu thập số liệu thực tế liên quan đến

công suất nhà máy, công suất phụ tải và giới hạn đường dây truyền tải, đề tài này chỉ sử dụng dữ liệu đầu vào là vận tốc gió thực tế và công suất nhà máy được đề xuất lý tưởng dựa trên công suất phụ tải thu thập từ EVN năm 2023 [17]

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Đọc cái TLTK có liên quan về NMĐG, NMNĐ Từ đó

đề xuất các giải pháp tối ưu lợi nhuận cho NMĐG thông qua các trường hợp, kịch bản khác nhau để tìm ra giải pháp đạt được lợi nhuận cao nhất, hiệu quả nhất

- Nghiên cứu thực nghiệm mô hình toán học: sử dụng phần mềm Matlab để lập trình, tính toán các bài toán tối ưu lợi nhuận cho NMĐG

- Đề xuất phương pháp xác định chi phí mua bán điện khi có sự tích hợp giữa NMĐG và nhà máy nhiệt điện, đồng thời tối đa hóa lợi nhuận xã hội trong

mô hình này

1.7 Đóng góp chính của luận văn

- Luận văn tính toán lợi nhuận của NMĐG khi có sự tham gia vào từ các bên liên quan như 1 NMĐG khác, NMNĐ Từ đó, luận văn sẽ đề xuất phương án tối ưu nhất cho lợi nhuận NMĐG

- Đề xuất hệ số chi phí mua bán công suất khi có sự tích hợp NMĐG và NMNĐ

- Cực đại lợi nhuận xã hội khi kết hợp mô hình NMĐG và NMNĐ với nhau

1.8 Kế hoạch thực hiện

- 7/2023 – 11/2023: Nghiên cứu tổng quan, đề xuất mô hình toán Tính toán biểu đồ Weibull xác suất gió Mô phỏng kết quả công suất khi có sự kết hợp của NMNĐ, NMĐG khác tham gia vào

- 11/2023 – 6/2024: Tính toán yếu tố lợi nhuận của các trường hợp đề xuất để tìm ra phương án tối ưu lợi nhuận nhất cho NMĐG

2.1.1 Tăng trưởng đáng kể của NLG

Từ năm 2014 đến 2018, sản lượng NLG trên toàn cầu tăng hơn 50 GW mỗi năm, đạt 591 GW vào năm 2018 như Hình 2.1 Điều này thể hiện sự phát triển ấn tượng của nguồn NLG

Hình 2.1: Năng lượng gió toàn cầu và bổ sung hàng năm [18]

2.1.2 Tầm quan trọng của NLG

Hình 2.2: NLG là nguồn năng lượng sạch

Tầm quan trọng của NLG trong thế giới hiện đại không thể bị xem nhẹ Nó đóng một vai trò to lớn không chỉ trong việc cung cấp năng lượng sạch và bền vững, mà còn có tác động đến nhiều khía cạnh khác nhau của cuộc sống, kinh tế và môi trường Dưới đây là một số điểm quan trọng về tầm quan trọng của NLG:

- Nguồn năng lượng sạch: NLG là một nguồn NLTT có sẵn trong tự nhiên

- Đa dạng hóa nguồn phát năng lượng

- Hiệu quả kinh tế: Sự phát triển của ngành công nghiệp NLG tạo ra cơ hội

việc làm và kích thích sự phát triển kinh tế trong nhiều khu vực Nó cũng có khả năng giảm giá điện trong một số trường hợp, giúp giảm chi phí cho người tiêu dùng

- Tạo cơ hội nghiên cứu và phát triển: NLG tạo ra mô trường cho nghiên

- Cơ hội xuất khẩu và thương mại quốc tế: Các nước có nguồn NLG mạnh

có thể xuất khẩu công nghệ và thiết bị NLG, tạo nguồn thu nhập và cơ hội thương mại quốc tế

- Phát triển dự án NLG: Các doanh nghiệp và đối tác cạnh tranh để thực hiện

và quản lý các dự án NLG Điều này bao gồm việc đấu thầu, phân phối dự

án, và quản lý hoạt động hàng ngày của các trạm NLG

- Giá bán điện gió: Các doanh nghiệp cạnh tranh để cung cấp điện từ NLG vào TTĐ Giá bán điện từ NLG có thể có tác động đến sự cạnh tranh và đầu

tư của nguồn NLG so với các nguồn khác

 Giá cả trong ngành NLG

- Chi phí đầu tư ban đầu: Các dự án NLG cần đầu tư lớn vào việc mua sắm và cài đặt máy phát điện gió, cũng như xây dựng cơ sở hạ tầng Giá cả ban đầu này có thể quyết định đối với tính khả thi của các dự án

- Chi phí vận hành và bảo trì: Việc bảo trì các máy phát điện gió và vận hành các trạm NLG đòi hỏi các chi phí liên quan Sự hiệu quả trong việc quản lý chi phí này có thể tác động đến giá cả điện từ NLG

- Giá điện gió: Giá bán điện từ NLG cho các khách hàng cũng đóng góp một yếu tố quan trọng Nó cần cạnh tranh với giá điện từ các nguồn khác như nhiệt điện hoặc than đá Sự cạnh tranh giá cả này có thể đẩy mạnh sự phát triển của NLG

 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cạnh tranh và giá cả

- Chính trị và pháp lý: Chính sách và quy định chính trị có thể tác động đến tính cạnh tranh trong ngành NLG, ví dụ, các ưu đãi và hỗ trợ từ phía chính phủ Pháp lý cũng có thể quy định các điều khoản hợp đồng và giá điện

- Yếu tố thời tiết và địa lý: Vùng địa lý và thời tiết cụ thể có thể có tác động đáng kể đến hiệu suất máy phát điện gió và sản lượng điện

- Công nghệ và sáng tạo: Sự tiến bộ của công nghệ khả năng cải thiện hiệu suất của máy phát điện gió, làm cho nó cạnh tranh hơn

Phân tích giá cả và tình hình cạnh tranh trong ngành NLG có vai trò quan trọng

để hiểu cách nguồn năng lượng này đóng góp vào thị trường năng lượng chung và tại các khu vực cụ thể Điều này có thể hỗ trợ quyết định đầu tư và phát triển các dự án NLG

- Cam kết cũng có thể liên quan đến việc giảm lượng khí nhà kính và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, với mục tiêu thúc đẩy sử dụng nguồn năng lượng sạch như NLG

 Các chính sách khuyến khích

- Chính phủ thường đưa ra các chính sách khuyến khích như hỗ trợ tài chính,

ưu đãi thuế, và những quy định liên quan đến NLG Các ưu đãi thuế có khả

năng giảm bớt những chi phí đầu tư ban đầu tạo sự hấp dẫn cho các nhà đầu

tư hơn khi họ cân nhắc đầu tư vào NLG

- Hỗ trợ tài chính có thể bao gồm việc cung cấp khoản vay với lãi suất ưu đãi hoặc hỗ trợ dự án từ ngân quỹ NLTT của chính phủ

- Quy định liên quan đến môi trường và tiêu chuẩn hiệu suất có thể yêu cầu việc sử dụng NLG hoặc tạo ra điều kiện tốt cho sự phát triển các dự án NLG

 Mạng lưới truyền tải và hạ tầng

- Chính phủ thường phải đảm bảo rằng mạng lưới truyền tải và hạ tầng hỗ trợ việc tích hợp NLG vào HTĐ quốc gia Điều này có thể đòi hỏi đầu tư vào việc lắp đặt hoặc phát triển lưới điện để chấp nhận sản lượng NLG lớn

- Chính phủ có thể thúc đẩy việc cải thiện cơ sở hạ tầng NLG thông qua việc đầu tư công và lắp đặt các trạm NLG tại các vị trí chiến lược

 Chính sách về môi trường và biến đổi khí hậu

- Chính phủ thường phải đáp ứng các cam kết về bảo vệ môi trường và giảm biến đổi khí hậu Sử dụng NLG có thể giúp giảm phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí, chính phủ có thể đưa ra các chính sách liên quan để thúc đẩy điều này

- Đồng thời, chính phủ cũng có thể thúc đẩy nghiên cứu và phát triển công nghệ NLG sạch và hiệu quả hơn

 Chính sách thị trường NLG:

Chính phủ thường thiết lập cơ cấu thị trường NLG bằng cách quy định cách thức đấu thầu và mua bán NLG Các biện pháp này có thể liên quan đến việc định rõ giá điện gió và các yêu cầu về hiệu suất

 Hợp tác quốc tế

- Chính phủ có thể tham gia vào các thỏa thuận và hiệp định quốc tế liên quan đến NLG và NLTT Điều này có thể bao gồm việc đẩy mạnh sự hợp tác và chia sẻ công nghệ giữa các quốc gia với nhau

- Phần cam kết và chính sách của chính phủ có thể có tác động lớn đến sự phát triển và sử dụng NLG trong một quốc gia Chúng tạo ra điều kiện thuận lợi

và động viên đầu tư vào nguồn NLG, đồng thời đảm bảo rằng NLG góp vào mục tiêu của quốc gia về năng lượng sạch và bảo vệ môi trường

2.1.5 Thách thức và hạn chế

Mặc dù NLG mang lại nhiều lợi ích, nó cũng đương đầu với những thách thức

và giới hạn như biến đổi khí hậu và tính không ổn định của nguồn NLG

Phần này sẽ phân tích một số bất lợi và hạn chế về khai thác và sử dụng NLG:

 Biến đổi thời tiết và biến đổi khí hậu

Một trong những khó khăn chủ yếu của NLG là sự biến đổi thời tiết Gió không luôn mạnh và ổn định, và điều này có thể gây ra biến động lớn trong sản lượng năng lượng Các biến đổi trong khí hậu, như bão, tăng cường của cơn gió hoặc giảm đột ngột, có thể tác động lớn đến hiệu suất của NMĐG

 Nhược điểm trong hiệu suất

NLG còn đối mặt các vấn đề liên quan đến hiệu suất Đôi khi, sản lượng thực tế của các NMĐG có thể thấp hơn so với công suất tối đa đã thiết kế Điều này có thể dẫn đến giảm lợi nhuận và độ hấp dẫn của các dự án

 Chi phí đầu tư ban đầu

Dự án NLG yêu cầu đầu tư lớn cho việc cài đặt các cỗ máy và cơ sở hạ tầng Chi phí đầu tư ban đầu có thể tạo ngưỡng đầu vào đến các nhà đầu tư và các quốc gia muốn triển khai NLG

 Ảnh hưởng đến môi trường và diện tích đất

Các dự án NLG đòi hỏi một phạm vi đất rộng lớn để xây dựng các cỗ máy và cánh quạt Điều này có thể có tác động đến môi trường và những người trong khu vực

 Tương quan với hệ thống truyền tải

Để đảm bảo NLG được sản xuất có thể được vận chuyển đến người tiêu dùng, cần có mạng lưới truyền tải đủ lớn và phù hợp Thường cần phải đầu tư thêm vào hạ tầng truyền tải để thỏa mãn nhu cầu của NLG

 Yêu cầu đất và sự cạnh tranh với sử dụng đất khác:

 Âm thanh và tác động âm thanh

Các NMĐG có thể tạo ra tiếng ồn và tác động âm thanh, và điều này có thể gây

ô nhiễm tiếng ồn cho người dân xung quanh Điều này đã tạo ra các tranh cãi và phản đối trong một số trường hợp

 Sự phụ thuộc vào thị trường và giá điện

Giá điện trên thị trường có thể biến đổi và ảnh hưởng đến lợi nhuận của các dự

án NLG Sự không chắc chắn về giá điện có thể làm cho các dự án NLG trở nên kém hấp dẫn cho các nhà đầu tư

 Khả năng tái chế và loại bỏ cỗ máy cũ

Một khi các cỗ máy NLG trở nên lạc hậu hoặc không hoạt động nữa, việc loại

bỏ chúng có thể gây ra sự phân vân về tài nguyên và môi trường

 Thách thức về tích hợp vào mạng lưới

Để đảm bảo NLG được tích hợp vào mạng lưới một cách hiệu quả, cần đảm bảo tính ổn định và linh hoạt của mạng lưới truyền tải, và điều này có thể đối diện với thách thức kỹ thuật và tài chính

Mặc dù NLG có nhiều lợi ích môi trường và kinh tế, những thách thức và hạn chế này đòi hỏi sự quản lý và đầu tư khôn ngoan từ phía chính phủ, ngành công nghiệp

và các nhà đầu tư để đảm bảo rằng NLG có thể được tận dụng một cách hiệu quả

2.1.6 Tương lai của NLG

Phần tương lai của NLG đầy triển vọng và đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng năng lượng toàn cầu Dưới đây là một số khía cạnh quan trọng của tương lai NLG:

 Tăng cường hiệu suất kỹ thuật

Công nghệ điện gió liên tục được phát triển để tăng hiệu suất lên và giảm chi phí xuống Máy móc và thiết bị ngày càng thông minh, cho phép NMĐG tận dụng tốt hơn nguồn gió và cải thiện tính ổn định của sản lượng

 Phát triển dự án lớn hơn

Trong tương lai, dự án điện gió dự kiến sẽ ngày càng lớn hơn và mạnh mẽ hơn, với các tuabin gió cao cấp và có công suất lớn hơn Điều này giúp tận dụng triệt để việc sử dụng đất đai và tài nguyên

 Lưu trữ năng lượng

Lưu trữ NLG bằng pin lưu trữ hoặc hệ thống bơm nước sẽ phát triển mạnh mẽ Điều này giúp giảm biến đổi trong sản lượng năng lượng và cải thiện tính ổn định của mạng lưới

 Tích hợp NLG vào hệ thống lưới toàn cầu

Sự tích hợp ngày càng sâu rộng của NLG vào hệ thống lưới toàn cầu là một xu hướng quan trọng Điều này cho phép chia sẻ NLG giữa các khu vực và quốc gia, tối

ưu hóa sử dụng nguồn NLTT

 Tăng cường tích hợp với năng lượng mặt trời

Tương lai NLG cũng kết hợp mạnh mẽ với năng lượng mặt trời để tạo ra các dự

án hybrid, nơi cả hai nguồn NLTT có thể làm việc cùng nhau để cung cấp năng lượng liên tục

 Phát triển các khu vực biển

Các dự án điện gió ngoài khơi đang phát triển mạnh mẽ Các tuabin gió biển lớn

và ESS đang được nghiên cứu để khai thác tài nguyên gió ngoài khơi một tốt nhất

 Khả năng cung cấp năng lượng sạch liên tục

Tương lai NLG có khả năng cung cấp một nguồn năng lượng sạch liên tục và

ổn định Khi kết hợp với các hệ thống lưu trữ và công nghệ thông minh, NLG có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của xã hội một cách đáng tin cậy

 Tạo ra cơ hội việc làm và phát triển kinh tế

Ngành công nghiệp NLG đang tạo ra cơ hội việc làm và đóng góp vào sự phát triển kinh tế của các khu vực

2.2 Tổng quan về năng lượng nhiệt điện

2.2.1 Định nghĩa và Nguyên tắc hoạt động

Định nghĩa NMNĐ: Đầu tiên, ý này giải thích một cách cơ bản về NMNĐ là gì NMNĐ là một cơ sở sản xuất điện năng bằng cách chuyển đổi nhiệt độ thành năng lượng điện Nhiệt độ này thường được tạo ra thông qua việc đốt nhiên liệu hóa thạch như khí đốt, dầu, than Quá trình biến đổi này thường xảy ra thông qua quá trình phát nhiệt và sử dụng nhiệt độ để tạo ra hơi nước, sau đó dùng hơi nước này để tạo ra năng lượng điện

 Nguyên tắc hoạt động: Ý này cung cấp một cái nhìn tổng quan về cách NMNĐ hoạt động Nguyên tắc hoạt động của NMNĐ dựa vào việc sử dụng nhiệt độ

từ nhiên liệu hóa thạch để đốt và tạo ra hơi nước dưới áp suất cao Hơi nước này sau

đó được dẫn vào một máy phát điện, nơi nó đánh quạt cánh quạt của một động cơ để tạo ra điện năng Điện năng này sau đó được truyền đến lưới điện quốc gia để cung cấp cho người dùng cuối

 Hiệu suất và tiêu thụ nhiên liệu: Hiệu suất thường được đo bằng cách so sánh

tỷ lệ nhiệt độ chuyển đổi thành điện năng Một phần quan trọng của nguyên tắc hoạt động là cách nhiên liệu được đốt và tận dụng Thành phần nhiên liệu và các công nghệ tiên tiến có thể cải thiện hiệu suất tốt hơn và giảm tối đa tác động xấu đến môi trường

 Biến đổi trong công nghệ và nguyên liệu: NMNĐ thường đòi hỏi việc cập nhật trong công nghệ và quá trình sản xuất để cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường Nói về sự phát triển trong công nghệ và nguyên liệu có thể giúp hiểu rõ cách NMNĐ thích nghi với thời gian và đáp ứng yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về môi trường

 Những thách thức và tiềm năng của NMNĐ: Cuối cùng, ý này có thể nêu rõ những thách thức mà NMNĐ đối mặt, bao gồm vấn đề liên quan đến khí nhà kính và thay đổi khí hậu, cũng như tiềm năng của họ trong việc cung cấp điện ổn định cho các quốc gia

Tóm lại, ý về "Định nghĩa và Nguyên tắc hoạt động" trong tổng quan về NMNĐ giúp xác định một cơ bản về khái niệm NMNĐ và giải thích cách chúng hoạt động trong việc tạo ra năng lượng điện

2.2.2 Loại hình NMNĐ

 NMNĐ than: Loại hình này sử dụng than làm nhiên liệu chính để tạo ra nhiệt

độ và tạo ra hơi nước Hơi nước sau đó được sử dụng để đánh quạt cánh quạt của máy phát điện NMNĐ than thường có hiệu suất thấp và tác động môi trường lớn vì chúng thải ra lượng lớn khí nhà kính

 NMNĐ dầu: Loại hình này sử dụng dầu làm nhiên liệu chính Dầu được đốt

để tạo nhiệt độ và sản xuất hơi nước để vận hành máy phát điện Các NMNĐ dầu thường có hiệu suất cao hơn so với than, tuy nhiên, giá nhiên liệu cao hơn

 NMNĐ khí đốt: Loại hình này sử dụng khí đốt như khí tự nhiên làm nhiên liệu Khí đốt được đốt để tạo ra nhiệt độ và sản xuất hơi nước để sản xuất điện năng Loại hình này thường có hiệu suất tốt và giảm thiểu lượng khí nhà kính thải ra so với than và dầu

 NMNĐ tái tạo: Loại hình này sử dụng nguồn nhiên liệu tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc NLG để tạo nhiệt độ và sản xuất điện năng Chúng không tạo ra khí nhà kính và có tiềm năng cao trong việc cung cấp điện sạch và bền vững

 NMNĐ kết hợp (CCHP - Combined Heat and Power): CCHP sử dụng nhiệt

độ từ quá trình sản xuất điện để tạo nhiệt và cung cấp nhiệt cho các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như sưởi ấm hoặc làm nóng nước Loại hình này tối ưu hóa việc sử dụng nhiệt độ và có hiệu suất cao

2.2.3 Nguồn nhiệt và Nhiên liệu

Nguồn nhiệt và Nhiên liệu trong bối cảnh của NMNĐ đề cập đến nguồn cung

cấp nhiệt độ và nhiên liệu sử dụng để phát điện Dưới đây là một trình bày về ý này:

 Nguồn nhiệt: Nguồn nhiệt là thành phần không thể thiếu trong việc sản xuất

năng lượng điện tại NMNĐ Nguồn nhiệt có thể bao gồm:

 Hơi nước: Một trong các nguồn nhiệt thông thường sử dụng trong

NMNĐ [19] Hơi nước được hình thành bằng cách đun nước bằng nhiên liệu như than, dầu hoặc khí đốt Hơi nước sau đó được sử dụng để vận hành turbine

để sản xuất điện năng

 Nhiệt độ từ năng lượng mặt trời: Trong trường hợp NMNĐ sử dụng

năng lượng mặt trời, nguồn nhiệt là nhiệt độ từ ánh nắng mặt trời [20] Năng lượng mặt trời được tập trung để tạo nhiệt và sau đó chuyển thành năng lượng điện hông qua các phương pháp như sử dụng trực tiếp hoặc lưu trữ nhiệt

 Nhiên liệu: Nhiên liệu là nguyên liệu cơ bản được đốt hoặc sử dụng để tạo ra

nhiệt độ, chuyển thành năng lượng điện Loại nhiên liệu sử dụng trong NMNĐ

có thể bao gồm:

Than đá: Một nguồn nhiên liệu phổ biến cho NMNĐ Than đá được đốt

để tạo ra nhiệt độ, từ đó tạo hơi nước và sản xuất điện năng Tuy nhiên, việc đốt than đá có thể gây ra tác động khí nhà kính và gây ô nhiễm môi trường

Dầu: Dầu hoặc dầu hỏa cũng được sử dụng để tạo nhiệt độ và sản xuất

điện năng tại NMNĐ dầu Dầu thường được dùng trong trường hợp cần một nguồn nhiên liệu sạch và dễ lưu trữ

Khí đốt tự nhiên: Khí đốt tự nhiên là một nguồn nhiên liệu sạch và phổ

biến cho NMNĐ Nó được đốt để tạo nhiệt độ và sản xuất điện năng mà không tạo ra nhiều khí nhà kính

 Năng lượng mặt trời và gió: Trong trường hợp NLTT, NMNĐ có thể

sử dụng năng lượng mặt trời hoặc gió làm nguồn nhiên liệu Năng lượng mặt trời được tập trung để tạo nhiệt, trong khi gió được sử dụng để quay cánh quạt của máy phát điện

2.2.4 Ưu điểm của NMNĐ

 Điểm mạnh của NMNĐ

 Ổn định và tin cậy: NMNĐ cung cấp điện ổn định và đáng tin cậy khi

tỷ lệ nguồn NLTT không liên tục tăng đang được phát triển trong HTĐ [21] Hệ thống này không phụ thuộc vào biến đổi thời tiết hoặc điều kiện môi trường như

các nguồn NLTT Hệ thống này có khả năng hoạt động liên tục, đảm bảo cung cấp điện năng cho người dùng 24/7

 Điều khiển linh hoạt: NMNĐ có thể điều chỉnh sản lượng năng lượng

điện một cách linh hoạt theo nhu cầu như cái bài báo đã đưa ra các giải pháp [21, 22] Điều này cho phép điều hòa tải đáp ứng các biến đổi của tải, đặc biệt

là vào các thời điểm đỉnh điểm

 Lưu trữ năng lượng: NMNĐ có khả năng dự trữ điện năng bằng cách

hoạt động mà không cần tạo ra năng lượng điện Nhiệt độ có thể được điều chỉnh

để duy trì mức nhiệt độ cao, và khi cần, năng lượng có thể được tạo ra một cách nhanh chóng

 Lợi ích của NMNĐ

 Cung cấp năng lượng liên tục: NMNĐ cung cấp năng lượng điện liên

tục và đáng tin cậy, giúp đảm bảo rằng người dùng không bị gián đoạn trong cung cấp điện, đặc biệt là trong các khu vực thiết yếu như bệnh viện, hệ thống thông tin và sản xuất công nghiệp

 Dự phòng năng lượng: NMNĐ có khả năng dự phòng năng lượng,

giúp đối phó với các sự cố như mất điện hoặc tình huống khẩn cấp Nó đảm bảo rằng người dùng sẽ không bị mất điện trong trường hợp có sự cố

 Kết hợp với các nguồn NLTT: NMNĐ có thể kết hợp với các nguồn

NLTT như NLG hoặc năng lượng mặt trời để cải thiện hiệu suất và đạt được các mục tiêu liên quan đến năng lượng sạch và bảo vệ môi trường [23]

Chương 3

MÔ HÌNH TOÁN

Một mạng lưới điện cần phải được quản lý một cách tối ưu để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng Bài toán tối ưu về phân phối dòng điện đòi hỏi xem xét nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm cả việc điều chỉnh sản lượng của các máy phát điện và phải được giải quyết một cách chi tiết để tạo ra các thiết lập tối ưu Mạng lưới điện thường bao gồm nhiều loại máy phát sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu khác nhau Sự đa dạng này đặt ra thách thức cho việc quản lý do tính không liên tục của một số nguồn NLTT Bài báo này đề xuất một phương pháp để giải quyết vấn đề phân phối dòng điện tối ưu trong một mạng lưới kết hợp sản lượng điện từ nguồn điện gió có tính ngẫu nhiên với các máy phát nhiệt điện truyền thống Để dự đoán sản lượng điện gió, bài báo sử dụng hàm phân bố xác suất Weibull chuẩn Hàm mục tiêu của bài toán xem xét việc áp dụng mức chi phí dự trữ cao khi ước lượng sản lượng quá thấp từ các nguồn tái tạo không liên tục, và áp dụng mức chi phí phạt cao khi ước lượng sản lượng quá cao từ các nguồn này Bài toán đặt ra nhiều ràng buộc khác nhau,

và sự thực hiện của nó đòi hỏi sự tập trung vào tính thực tế và thực tiễn cao Kết quả của bài toán sẽ giúp xác định trường hợp mang lại hiệu suất tốt nhất cho hệ thống phân phối điện mạng lưới

3.1 Các phương pháp xác định hệ số Weibull

3.1.1 Phương pháp Maximum Likelihood (MLM)

Để xác định tốc độ gió trong NMĐG tại từng thời điểm khác nhau là một việc rất khó vì tính không chắc chắn của năng lượng này Do đó, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một phương pháp có thể ước lượng mật độ tốc độ gió thông qua PDF [14] Xác suất của tốc độ gió theo Weibull PDF có 2 hệ số quan trọng đó là hệ số hình dạng (k),

và hệ số tỉ lệ (c):

Cụ thể, chúng ta sử dụng công thức sau để ước lượng tham số [24]:

Trong vòng lặp đầu tiên, chúng ta khởi tạo giá trị ban đầu cho tham số k Sau

đó, chúng ta thực hiện việc cập nhật giá trị của k trong mỗi vòng lặp tiếp theo Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi giá trị của k đạt được sự hội tụ, tức là nó không thay đổi đáng kể nữa và đã đạt giá trị tối ưu Khi đã có k tối ưu, chúng ta sẽ sử dụng

nó để tính toán giá trị tối ưu của c trong mô hình Weibull

Điều này giúp chúng ta dần dần điều chỉnh cả hai tham số c và k để mô hình Weibull phản ánh chính xác nhất đặc điểm của dữ liệu, và qua mỗi vòng lặp, ta hội tụ đến giá trị tối ưu

Sử dụng các hệ số Weibull thu được, ta có thể tạo ra biểu đồ thể hiện xác suất của vận tốc gió tại tỉnh Bình Thuận trong mỗi giờ

3.1.2 Phương pháp Empirical (EM)

Phương pháp thực nghiệm có một giải pháp thực tế và đơn giản chỉ yêu cầu tốc

độ gió trung bình, ̅, và độ lệch chuẩn của dữ liệu tốc độ gió, Các tham số Weibull được ước tính như sau [25]:

3.1.3 Phương pháp Energy Pattern Factor (EPFM)

Phương pháp này sử dụng hệ số mô hình năng lượng, , được tính toán như sau [26]:

Tham số tỉ lệ c được tính toán như công thức (3.6)

3.1.4 Phương pháp Moment (MoM)

Đây là một trong những kỹ thuật quan trọng được sử dụng phổ biến để đánh giá các tham số Weibull Phương pháp này còn được gọi là phương pháp độ lệch chuẩn MOM được thực hiện bằng cách áp dụng độ lệch chuẩn và trung bình của dữ liệu đang được phân tích bằng cách sử dụng phân bố Weibull Phương trình dưới đây cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ gió trung bình và độ lệch chuẩn của tốc độ gió [26]

= 0,9874

,

(3.9)

Tham số tỉ lệ c được tính toán như công thức (3.6)

3.1.5 Đánh giá kết quả của phương pháp xây dựng biểu đồ gió bằng phương

pháp Weibull

Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào mức độ gần với 0 của lỗi RMSE cho chúng ta biết mức độ tập trung của dữ liệu xung quanh đường thẳng tốt nhất Nó cũng là độ lệch chuẩn của các dư số (lỗi dự đoán), cho thấy khoảng cách của các điểm dữ liệu khỏi đường hồi quy; do đó, RMSE là thước đo mức độ phân tán của các dư số này Nó được đưa ra bởi [27]:

3.2 Mô hình điện gió trong TTĐ

Một trong những thách thức lớn nhất khi tích hợp NLG vào hệ thống điện là tính không đồng nhất của sản lượng điện từ nguồn gió Thông thường, các trang trại điện gió thuộc quyền sở hữu của các nhà khai thác tư nhân Các nhà điều hành hệ thống điện độc lập (ISO) ký kết hợp đồng mua điện từ các nhà khai thác này theo lịch trình cụ thể Tuy nhiên, do tính không chắc chắn của nguồn điện gió, đôi khi sản lượng điện có thể vượt quá khả năng tiêu thụ theo lịch trình, dẫn đến việc đánh giá thấp lượng điện sẵn sàng sử dụng Trong trường hợp này, ISO phải trả phạt cho sự lãng phí điện năng không sử dụng Ngược lại, ước lượng quá cao xảy ra khi sản lượng điện được sản xuất ít hơn so với lịch trình Điều này đòi hỏi ISO phải duy trì dự trữ

Luận văn này xem xét nhiều khía cạnh chi phí, bao gồm chi phí trực tiếp, chi phí phạt và chi phí dự trữ liên quan đến NLTT cùng với chi phí sản xuất điện từ các NMNĐ Mô hình hóa phân bố gió được thực hiện thông qua hàm mật độ xác suất Weibull (PDF) Bài báo tập trung vào việc tối ưu chi phí sản xuất và xem xét cách thay đổi chi phí dự trữ và chi phí phạt ảnh hưởng đến việc lập lịch sản lượng tối ưu Điều quan trọng khác về khí thải, các NMNĐ sử dụng nhiên liệu hóa thạch thải ra khí độc hại cho môi trường, trong khi nguồn NLTT không gây ra khí thải này

3.2.1 Ước lượng công suất và xác suất gió

Giá trị quan trọng nhất về gió là mật độ NLG Giả sử A là một phần cắt ngang qua đó gió với tốc độ v thổi vuông góc Công suất gió sẵn có được định nghĩa như lưu lượng năng lượng động có thể được tích lũy từ mối quan hệ sau đây [28]:

( )( ) =1

Tuy nhiên, công suất thực tế mà cánh quạt gió đưa ra phụ thuộc vào tốc độ gió

mà nó đang trải qua Cụ thể, công suất đầu ra của cánh quạt gió có thể được biểu diễn như một hàm của tốc độ gió (v) [14]:

với các giá trị , và thể hiện tốc độ gió khởi đầu, tốc độ gió định mức

và tốc độ gió cắt ra của cánh quạt Công suất đầu ra định mức của cánh quạt gió 3

MW được xác định dựa trên tài liệu sản phẩm Enercon E82-E4, với giá trị cụ thể cho các thông số tốc độ gió là = 3 m/s, = 16 m/s và = 25 m/s [14]

Tuy nhiên, phụ tải của chúng ta được lấy theo phụ tải cả nước Việt Nam, nên mỗi NMĐG sẽ được xem tương đương với một Turbin gió Enercon E82-E4

Xác suất của tốc độ gió theo Weibull PDF có 2 hệ số quan trọng đó là hệ số hình dạng (k), và hệ số tỉ lệ (c):

( ) =

( ⁄ ) ớ 0 < < ∞ (3.13)

3.2.2 Mô hình nhà máy điện gió hoạt động độc lập

Máy phát điện gió không yêu cầu nhiên liệu như các máy phát thông thường Khi trường hợp các NMĐG thuộc quản lý của Nhà điều hành hệ thống độc lập (ISO), việc xác định chi phí có thể trở nên phức tạp hơn vì các máy phát điện gió không có chi phí nhiên liệu, trừ khi ISO quyết định chuyển một phần chi phí ban đầu cho việc xây dựng máy phát điện gió thành chi phí bảo dưỡng và cải tiến máy phát điện gió [29] Tuy nhiên, trong trường hợp máy phát điện gió thuộc quyền sở hữu của các bên

tư nhân, ISO phải trả một mức giá dựa trên công suất theo lịch trình đã được họ ký kết theo hợp đồng

Như vậy, chi phí của NMĐG thứ i được xác định như sau:

Với là tổng lượng điện gió được bán trên TTĐ; ,, ,, , là tổng doanh thu, doanh thu trực tiếp và không chắc chắn của trang trại gió thứ i; và , và ∆ , =

, − , là sự khác biệt giữa công suất được lập kế hoạch và công suất thực tế

, so với kế hoạch của trạm điện gió thứ i

Chi phí trực tiếp liên quan đến NLG từ máy phát điện thứ i được mô hình hóa như một hàm của công suất sản xuất theo lịch trình [14]:

Với ,, , lần lượt là chi phí dự trữ khi dư gió và chi phí phạt khi thiếu gió của NMĐG

Trong một số trường hợp, công suất thực tế từ trang trại điện gió có thể thấp hơn

so với giá trị ước tính Điều này được gọi là ước tính quá cao về công suất từ nguồn năng lượng không chắc chắn Để đảm bảo nguồn điện liên tục cho người tiêu dùng, nhà điều hành hệ thống cần duy trì dự trữ quay vòng cho những tình huống như vậy Chi phí đảm bảo các đơn vị phát điện dự trữ để đối phó với công suất ước tính quá cao được gọi là chi phí dự trữ [30]

Chi phí dự trữ cho NMĐG thứ i được xác định như sau:

Trong đó, , là hệ số chi phí dự trữ của NMĐG thứ i, , là công suất thực

tế khả dụng từ cùng nhà máy , là hàm mật độ xác suất công suất gió của NMĐG thứ i

Khác với trường hợp ước tính quá cao, có thể xảy ra tình trạng công suất thực

tế cung cấp bởi trang trại điện gió cao hơn so với giá trị ước tính Trong trường hợp này, sản lượng điện từ nguồn NLTT được đánh giá thấp Điện dư có thể xảy ra và sẽ

bị lãng phí nếu không thể sử dụng bằng cách giảm sản lượng điện từ các máy phát điện thông thường ISO phải trả một khoản chi phí phạt tương ứng với lượng điện dư Chi phí phạt cho NMĐG thứ j được xác định như sau:

, ,

(3.18)

Trong đó, , là hệ số chi phí phạt của NMĐG thứ i, , là công suất đầu ra định mức từ cùng NMĐG

3.2.3 Mô hình NMĐG tích hợp với 1 NMĐG khác

Khi chúng ta kết hợp 2 NMĐG lại với nhau để tăng lượng công suất tổng phát

ra và giảm đi xác suất để bị phạt vì không đạt công suất đã ký kết hợp đồng đi Lúc này, ta sẽ có công thức tính xác suất và công suất tổng như sau:

Lúc này lợi nhuận của NMĐG sẽ được tính toán lại như sau:

Với , , sẽ được tính như công thức 3.13, nhưng ở đây lợi nhuận của thành phần không chắc chắn , , ∆ , sẽ tính khác đi vì đã có sự hỗ trợ của NMNĐ vào:

Với: : Công suất NMĐG chào bán với ISO, , : Công suất thực của NMĐG, , , , − : số tiền phải trải cho ISO vì thiếu công suất,

, , − : số tiền nhận được khi dư gió, , , ∆ , : lợi nhuận của NMĐG thu được từ sự không chắc chắn

Trong đó, khi gió dư sẽ được chia ra làm 2 trường hợp Trường hợp 1, khi lượng công suất gió dư nhỏ hơn lượng công suất tối đa NMNĐ có thể mua; và trường hợp

2, khi lượng công suất gió dư lớn hơn lượng công suất tối đa NMNĐ có thể mua:

3.3 Mô hình NMNĐ trong TTĐ

3.3.1 Mô hình NMNĐ hoạt động độc lập

Các tổ máy phát điện nhiệt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để hoạt động Mối quan hệ giữa giá thành nhiên liệu (USD/giờ) và công suất phát điện (MW) có thể được xấp xỉ bằng một mối quan hệ bậc hai dưới dạng sau:

Đ

(3.25)