Nghiên cứu và xây dựng mô hình giá điện nút cho thị trường cạnh tranh

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa ai từng công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được ghi rõ nguồn góc. Học viên thực hiện Luận văn ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tham gia khóa học này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với Tiến sĩ Nguyễn Hùng, người đã tận tâm hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô giáo Trường đại học kỹ thuật công nghệ Tp Hồ Chí Minh, đã truyền thụ cho tôi những kiến thức quý báu trong sốt quá trình học tập. Cuối cùng, Cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đở, động viên tôi hoàn thành Luận văn này. Hoàng Công Đức iii TÓM TẮT Trong tình hình phát triển của ngành điện và xã hội hiện nay, vấn đề minh bạch về giá điện và thúc đẩy sự phát triển của xã hội đang đưa đến cho chúng ta nhiều vấn đề cần giải quyết. Và nghiên cứu giá điện trong thị trường điện là một trong những vấn đề cho ngành điện hiện nay. Đây cũng là lý do chọn đề tài “ Nghiên cứu và xây dựng mô hình giá điện nút cho thị trường điện cạnh tranh”. Nội dung của luận văn chủ yếu phân tích các cách tính giá điện cơ bản (phương pháp tem thư, phương pháp KW-Km), và đi sâu phân tích, chứng minh các yếu tố ảnh hưởng lên giá điện của phương pháp giá nút ( giá cận biên). Các phân tích chứng minh thể hiện các vấn đề cơ bản của giá nút như: ảnh hưởng của tổn thất lên giá nút, ảnh hưởng của tắc nghẽn lên giá nút. Sau đó là đưa ra các biện pháp giải quyết vấn đề tắc nghẽn như: thay đổi đường dây mới, nâng cấp đường dây, xây dựng nhà máy điện mới, cải tiến điều khiển. Bên cạnh đó luận văn cũng đã giới thiệu cấu trúc của các thị trường điện, cách vận hành cơ bản của thị truờng. Giới thiệu quá trình phát triển của thị truờng điện Việt nam. Luận văn được trình bày theo năm chương mục. Chương 1: Mở đầu: Trình bày quá trình vì sao chọn đề tài, tính cấp thiết…Chương 2: Giới thiêu tổng quan về thị trường điện. Chương 3: Nghiên cứu các phương pháp tính giá điện. Chương 4: Xét các yếu tố ảnh hưởng lên giá điện nút và vấn đề tắc nghẽn. Chương 5: Kết luận và huớng phát triển đề tài. iv ABSTRACT Regarding the development of electricity supply industry, the transparency of electricity price and its consequent influence on social welfares pose many challenges to be solved. As a result, research on electricity price on its market is currently a major issue for the industry. Hence the theme of this research is chosen as “Investigation and model construction of locational marginal pricing (LMP) for competitive electricity market”. The research is mainly concerned with major methods calculating electricity prices such as postage stamp cost allocation or KW-Km and analyses of factors affecting the electricity price of LMP method (nodal pricing). Main issues will be demonstrated and diagnosed including the influences of loss and congestion on LMP. Based on these analyses, proposed solutions are discussed such as line change, line upgrade, building new factories and improving the system control. Moreover, the structure and basic operation of the electricity market are also presented. Additionally, the progress of the electricity market in Vietnam and its roadmap are briefly depicted. v MỤC LỤC CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU i 1. Đặt vấn đề - Lý do chọn đề tài 1 2. Tính cấp thiết của đề tài 2 3. Mục tiêu của đề tài 3 4. Nội dung nghiên cứu 3 5. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 3 6. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 3 7. Kết quả dự kiến đạt được: 11 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 12 2.1 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 12 2.1.1 Giới thiệu chung. 12 2.1.2 Một số khái niệm chung. 13 2.1.3 Cấu trúc thị trường điện. 15 2.1.3.1 Lý do hình thành thị trường điện. 15 2.1.3.2. Các thành phần cơ bản của thị trường điện 17 2.1.3.3. Cách tổ chức thị trường điện 20 2.1.3.4. Cách thức mua bán điện 24 2.1.3.5. Thị trường điện ở các nước trên thế giới 29 2.2. NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ GIÁ ĐIỆN TRONG THỊ TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 32 2.2.1. Vận hành hệ thống điện. 32 2 . 2 . 2 . Cách tính giá trong thị trường điện. 33 2 . 2 . 2 . 1. Cách tính giá 33 2.2.2.2. Các phương pháp tính phí truyền tải và tỷ lệ phân chia phí truyền tải trong thị trường điện. 34 1.2.4.2. Tỷ lệ phân chia phí truyền tải trong thị trường điện 35 2.3. THỊ TRƯỜNG ĐIỆN VIỆT NAM 35 2 . 3. 1 . Hệ thống điện Việt Nam 35 vi 2. 3.1.1. Nguồn điện 35 2.3.1.2. Lưới điện 38 2.3.1.3. Mô hình tổ chức của EVN 38 2. 3. 2. Lộ trình triển khai thị trường điện Việt Nam. 39 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GIÁ ĐIỆN CƠ BẢN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 41 3.1 Những vấn đề cơ bản khi tính giá điện. 41 3.1.1 Mục đích. 41 3.1.2 Yêu cầu. 41 3.2 Các phương pháp tính giá điện cơ bản. 41 3.2.1 Phương pháp tem thư 42 3.2.1.1. Phương pháp "tem thư" công suất đỉnh (MW) 43 3.2.1.2. Phương pháp "tem thư" công suất đỉnh kết hợp điện năng 44 3.2.1.3. Phương pháp "tem thư" công suất đỉnh tháng trước 45 3.2.2 Phương pháp MW-Km. 46 3.2.2.1. Phương pháp MW-Km cơ bản 47 3.2.2.2. Phương pháp MW-Km theo mô đun. 47 3.2.2.3. Phương pháp MW-Km với chi phí bằng không cho trào lưu công suất 48 ngược chiều 48 3.2.2.4. Phương pháp MW-Km với trào lưu công suất vượt trội 48 3.2.3 Phương pháp tính thành phần công suất U gây ra cho đường dây K 49 3.2.4 So sánh phân tích các phương pháp 52 3.2.5 Phương pháp tính giá biên 53 3.2.5.1 Định nghĩa giá biên 53 3.2.5.2 Phân tích các thành phần giá biên. 54 CHƯƠNG 4: XÉT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN GIÁ ĐIỆN – TẮC NGHẼN VÀ GIẢI PHÁP 58 4.1 Bài toán OPF trong thị trường điện. 58 4.1.1 Mục đích giải quyết bài toán OPF. 58 4.1.2 Công thức toán học và các điều kiện tối ưu . 58 4.1.3 Giải bài toán OPF – Cực đại phúc lợi xã hội 59 vii 4.2 Giới thiệu về phần mềm Power World và bài toán OPF. 62 4.2.1 Giới thiệu về Power World 62 4.2.2 Giới thiệu về OPF, LP trong Power World . 62 4.3. Xét các yếu tố ảnh hưởng lên giá điện. 63 4.3.1. Khi thị trường không có ràng buộc và có ràng buộc. 64 4.3.2 Trường hợp nghẽn mạch do quá tải đường dây. 65 4.3.3 Ảnh hưởng của tổn thất công suất lên giá biên. 68 4.3.4 Tắc nghẽn do giới hạn công suất tải đường dây (dung lượng máy biến áp).69 4.4. Tắc nghẽn và quản lý tắc nghẽn. 70 4.4.1 Khái niệm tắc nghẽn. 71 4.4.2 Xác định nghẽn mạch. 71 4.4.3 Nguyên nhân 72 4.4.4 Ứng xử của đơn vị quản lý vận hành khi xảy ra nghẽn mạch 73 4.4.5 Tác hại của nghẽn mạch 73 4.4.6 Quản lý nghẽn mạch 74 4.4.6.2 Quy trình chống nghẽn mạch của NERC: (ví dụ tham khảo) 76 4.4.6.3 Quản lý bằng chi phí nghẽn mạch 76 4.4.6.4 Quản lý bằng các biện pháp kỹ thuật 77 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 83 PHỤ LỤC 85 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Nguyên nghĩa 1 AP Average Participation - Phương pháp tham gia trung bình 2 DISCO Distribution Company - Các công ty phân phối điện địa phương 3 EVN Vietnam Electricity - Tập đoàn điện lực Việt Nam 4 GENCO Generation Company - Công ty sản xuất điện 5 ISO Independent System Operator - Đơn vị vận hành hệ thống điện độc lập 6 LCD Local Distribution Compan - Các công ty mua điện 7 LMP Locational Marginal Price - Giá cận biên – giá nút 8 MO Market Operator - Đơn vị điều hành thị trường điện 9 MP Marginal Price - Phương pháp tham gia biên 10 OPF Optimal Power Flow - Dòng công suất tối ưu 11 POOLCO Thị trường có một người mua duy nhất 12 PX Power Exchange - Giao dịch điện 13 RESCO Retail Sale Company - Công ty bán lẻ 14 SO System Operator: Đơn vị vận hành hệ thống điện 15 TRANSCO Transmission Company - Công ty truyền tải điện 16 ZMP Zonal Marginal Price - Giá biên vùng 17 Tem thư Postage-Stamp Rate Method – Phương pháp tem thư ix DANH MỤC CÁC BẢNG Ký hiệu Tên bảng Trang Bảng 2.1 Các đặc tính của 3 cách buôn bán điện 23 Bảng 2.2 Các dịch vụ truyền tải chính và phụ và các yêu cầu của chúng 26 Bảng 2.3 Tình hình cải cách ở một số nước phát triển 30 Bảng 3.1 So sánh các phương pháp tính giá trong thị trường điện 52 Bảng 4.1 Thông số đường dây bài toán 7 nút 65 Bảng 4.2 Kết quả thể hiện giá LMP khi không có sự tắc nghẽn 67 Bảng 4.3 Kết quả thể hiện có sự tắc nghẽn trong hệ thống điện 68 Bảng 4.4a Kết quả thể hiện ảnh hưởng tổn thất lên giá trong hệ thống điện 69 Bảng 4.4b Kết quả thể hiện ảnh hưởng tổn thất lên giá trong hệ thống điện 69 Bảng 4.5 Kết quả thể hiện ảnh hưởng quá tải lên giá trong hệ thống điện 69 Bảng 4.6 Kết quả mô phỏng hệ thống chưa có đường dây mới. 78 Bảng 4.7 Kết quả mô phỏng hệ thống khi lắp thêm đường dây mới. 79 Bảng 4.8 Thông số đường dây trước khi nâng cấp 79 Bảng 4.9 Thông số đường dây sau khi nâng cấp 80 Bảng 4.10 Kết quả mô phỏng giá LMP khi chưa nâng cấp đường dây. 81 Bảng 4.11 Kết quả mô phỏng giá LMP sau khi nâng cấp đường dây. 81 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Ký hiệu Tên hình vẽ và biểu đồ Trang Hình 2.1 Lợi ích ròng của xã hội trong thị trường điện cạnh tranh 15 Hình 2.2 Thị trường có nhiều TRANSCO 18 Hình 2.3 Thị trường có một TRANSCO 19 Hình 2.4 Thị trường bán buôn và bán lẻ 20 Hình 2.5 Thị trường chỉ có một nhười mua duy nhất POOLCO 21 Hình 2.6 Giao dịch song phương 21 Hình 2.7 Sàn giao dịch 22 Hình 2.8 Giao dịch trong thị trường bán lẻ 24 Hình 2.9 Các giao dịch trong thị trường điện 27 Hình 2.10 Sơ đồ tính giá trong thị trường điện tập trung 28 Hình 2.11 Hàm đặc trưng cho giá bán và giá mua 29 Hình 2.12 Tương quan giữa tăng trưởng nguồn và phụ tải cực đại 37 Hình 2.13 Biểu đồ cơ cấu công suất đặt nguồn năm 2011 37 Hình 2.14 Tiến độ triển khai thị trường điện tại Việt Nam 39 Hình 3.1 Mô tả tỉ lệ công suất vào ra của một nút 50 Hình 3.2 Ví dụ theo phương pháp tính AP 51 Hình 3.3 Phương pháp tham gia biên 52 [...]... pháp xây dựng giá điện 3 nút không chỉ là các máy phát điện mà còn các ràng buộc khác như là nguồn phát, nghẽn mạch, vị trí, tổn thất trong toàn bộ hệ thống điện 3 Mục tiêu của đề tài - Xây dựng mô hình giá điện nút của thị trường điện Phân tích đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến giá điện nút 4 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về thị trường giá điện - Nghiên cứu bài toán OPF trong thị trường điện. .. điện - Mô phỏng cho hệ thống điện bằng phần mềm Power world 5 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu * Phương pháp luận - Tìm hiểu, nghiên cứu thị trường điện các thành phần và quá trình phát triển của thị trường điện Tìm hiểu các mô hình giá điện và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến giá nút trong thị trường điện * Phương pháp nghiên cứu - Xác định hàm mục tiêu và các hàm ràng buộc đẳng thức và bất... ngành Điện thế giới, cải cách ngành Điện của Việt Nam thể hiện mạnh mẽ bằng Luật Điện Lực năm 2004, trong đó, nêu rõ quá trình phát triển thị trường điện tại Việt Nam sẽ trải qua 3 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Thị trường phát điện cạnh tranh (2005-2014); - Giai đoạn 2: Thị trường bán buôn điện cạnh tranh (2015-2022); - Giai đoạn 3: Thị trường bán lẻ điện cạnh tranh (từ sau 2022) Trong thị trường điện, giá. .. công thức tính giá điện nút cho thị trường - Xây dựng bài toán OPF - Mô phỏng cho hệ thống điện minh họa - Đánh giá nhận xét kết quả mô phỏng 12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 2.1 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 2.1.1 Giới thiệu chung Ngành điện trên thế giới đang phải đương đầu với tái cơ cấu, tiến tới tư nhân hóa và mở đầu những cuộc cạnh tranh trong thị trường năng lượng điện Những cải cách... (xem hình 1.1) Giá trị này sẽ đạt giá trị cao nhất trong một thị trường cạnh tranh hoàn hảo trong khi sẽ thấp hơn ở các dạng thị trường với điều kiện khác như thị trường độc quyền hay bán tự do Vì vậy, khi tiến hành thực hiện thị trường cạnh tranh, các cấu trúc được xem xét cần hướng đến thị trường cạnh tranh hoàn hảo để tối ưu hóa giá trị lợi ích xã hội ròng Vậy, thị trường điện hoàn hảo là thị trường. .. tạo ra một môi trường thu hút các nhà đầu tư vào ngành Điện, bảo vệ lợi ích của các khách hàng và quyền lợi chính đáng của các doanh nghiệp kinh doanh điện Việc nghiên cứu các vấn đề trong thị trường điện và xác định giá điện tại các nút trong hệ thống điện sẽ làm cơ sở cho việc hình thành và phát triển thị trường điện tại Việt Nam Để tìm hiểu kỹ về các thành phần cấu thành giá tại các nút, đã có nhiều...xi Hình 4.1 Tuyến tính hoá đường cong 63 Hình 4.2 Sơ đồ dữ liệu mô phỏng hê thồng điện 3 nút 64 Hình 4.3 Kết quả mô phỏng hệ thống không ràng buộc 64 Hình 4.4 Kết quả mô phỏng hệ thống có ràng buộc 65 Hình 4.5 Sơ đồ dữ liệu mô phỏng hê thồng điện 7 nút 66 Hình 4.6 Kết quả mô phỏng giá LMP của hệ thống điện 67 Hình 4.7 Mô phỏng tăng tải tại nút 5 lên 170MW 68 Hình 4.8 Mô phỏng tăng tải tại nút 5... trường điện khu vực, xây dựng các nhà máy điện v.v… Quá trình cải tổ cơ cấu ngành điện Việt Nam và xây dựng thị trường điện sẽ mở ra môi trường cạnh tranh lành mạnh giữa các doanh nghiệp kinh doanh điện trên thị trường điện Việt Nam Các doanh nghiệp sẽ phải đổi mới một cách cơ bản về tổ chức, chiến lược kinh doanh, đầu tư v.v để phù hợp với môi trường kinh doanh mới Vì thị trường điện là một vấn đề... phân phối và thiết lập cơ chế giá tương ứng lại rất phức tạp và không thống nhất ở các Quốc gia trên thế giới Vì thế đề tài nghiên cứu Nghiên cứu và xây dựng mô hình giá điện nút cho thị trường cạnh tranh ” là đề tài nghiên cứu có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cao đối với ngành điện hiện nay 2 Tính cấp thiết của đề tài Như chúng ta điều biết, điện là nguồn năng lượng không thể thiếu được trong cuộc sống.Trong... trường điện mở rộng đến bán lẻ Các LDC tách làm 2: Các công ty phân phối điện địa phương (DISCO) và các công ty bán lẻ đến các hộ dùng điện (RESCO) RESCO có thể là một khách hàng lớn như xí nghiệp v.v… Hình 1.4 là mô hình thị trường điện mở rộng đến bán lẻ 20 Hình 2.4 Thị trường bán buôn và bán lẻ 2.1.3.3 Cách tổ chức thị trường điện Trong thị trường bán buôn các GENCO cạnh tranh nhau bán điện cho các . - Xây dựng mô hình giá điện nút của thị trường điện. Phân tích đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến giá điện nút. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về thị trường giá điện. - Nghiên. cứu giá điện trong thị trường điện là một trong những vấn đề cho ngành điện hiện nay. Đây cũng là lý do chọn đề tài “ Nghiên cứu và xây dựng mô hình giá điện nút cho thị trường điện cạnh tranh lập cơ chế giá tương ứng lại rất phức tạp và không thống nhất ở các Quốc gia trên thế giới. Vì thế đề tài nghiên cứu Nghiên cứu và xây dựng mô hình giá điện nút cho thị trường cạnh tranh ” là