Nghiên cứu lập kế hoạch phát điện tuần kế tiếp cho Nhà máy Thủy điện A Vương trong thị trường phát điện cạnh tranh

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THANH TRÙNG DƯƠNG NGHIÊN CỨU LẬP KẾ HOẠCH PHÁT ĐIỆN TUẦN KẾ TIẾP CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A VƯƠNG TRONG THỊ TRƯỜNG PHÁT ĐIỆN CẠNH TRANH Chuyên ngành: Mạng Hệ thống điện Mã số: 60.52.50 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2013 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TẤN VINH Phản biện 1: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 2: TS NGUYỄN XUÂN HOÀNG VIỆT Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại Học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong thời gian qua tình hình cung cấp, kinh doanh điện cho kinh tế thị trường Việt nam gặp nhiều bất cập: giá điện chưa hợp lý, kinh doanh độc quyền, xảy tình trạng thiếu điện, Để giải tình trạng này, Chính Phủ có bước quan trọng để tái cấu trúc ngành điện từ năm 2006, đánh dấu định số 26/2006/QĐ-TTg quy định lộ trình phát triển thị trường điện Việt Nam Thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam thức vào vận hành kể từ ngày 01/7/2012 Đối với đơn vị phát điện, bên cạnh hội tăng doanh thu từ diễn biến thị trường mà chế cạnh tranh theo chào đem lại, đơn vị phát điện phải đối mặt với rủi ro từ biến động thị trường Theo thực tế vận hành Nhà máy thủy điện A Vương, tham gia thị trường phát điện cạnh tranh, cho thấy việc lập kế hoạch vận hành tuần đơn dựa vào sản lượng giao (Qc) số ràng buộc riêng lẻ khác, kế hoạch vận hành chưa đảm bảo Nhà máy có doanh thu tốt nhất, mặt khác giá điện thị trường tuần tới (yếu tố làm sở có tính chất định đến doanh thu) thường có biến động lớn khó dự báo, dẫn đến tình trạng Nhà máy gặp tình bất lợi doanh thu tuần Xuất phát từ thực tế nêu trên, việc nghiên cứu xây dựng công cụ dự báo, đánh giá doanh thu tuần dựa mô để làm sở cho việc xem xét, phê duyệt kế hoạch vận hành tuần cần thiết có ý nghĩa thực Footer Page of 126 Header Page of 126 tiễn lớn công tác vận hành Nhà máy thủy điện A Vương tham gia thị trường phát điện cạnh tranh Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng công cụ đánh giá kế hoạch vận hành tuần nhà máy thủy điện vận hành thị trường VCGM Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy thủy điện A Vương 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu kế hoạch vận hành tuần nhà máy thủy điện chế vận hành theo thị trường điện Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu thiết kế, thông tư, quy định, quy trình hướng dẫn liên quan đến VCGM - Tìm hiểu chế xây dựng kế hoạch vận hành tuần (dự báo, xây dựng ràng buộc cho NMTĐ) A0 - Tìm hiểu quy trình sản xuất lập kế hoạch vận hành tham gia thị trường Nhà máy thủy điện A Vương - Tìm hiểu công cụ quản lý, đánh giá kế hoạch vận hành thị trường ứng dụng thị trường điện nước giới - Xây dựng công cụ đánh giá kế hoạch phát điện tuần theo tần suất doanh thu dựa mô - Kết luận kiến nghị Bố cục đề tài: Nội dung luận văn bố trí bao gồm: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Thị trường điện Chương 2: Quy trình xây dựng kế hoạch vận hành tuần A0 Footer Page of 126 Header Page of 126 NMTĐ A Vương Chương 3: Nghiên cứu phương pháp dự báo doanh thu tuần thị trường phát điện cạnh tranh Chương 4: Ứng dụng mô Monte-Carlo để đánh giá phê duyệt kế hoạch phát điện tuần NMTĐ A Vương Kết luận kiến nghị Tổng quan tài liệu nghiên cứu: Luận văn sử dụng tài liệu để nghiên cứu gồm: Thông tư liên quan thị trường điện Bộ Công thương ban hành, tài liệu vận hành hệ thống điện tài liệu liên quan đến mô Monte-Carlo phần mềm Crystal Ball CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG PHÁT ĐIỆN CẠNH TRANH VIỆT NAM 1.1 MỘT SỐ MÔ HÌNH THỊ TRƯỜNG ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI: 1.1.1 Các cấp độ phát triển thị trường điện giới: a Thị trường điện người mua: b Thị trường điện bán buôn cạnh tranh: c Thị trường điện cạnh tranh bán lẻ: 1.1.2 Các cấp độ phát triển thị trường nước giới: 1.2 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG PHÁT ĐIỆN CẠNH TRANH VIỆT NAM: 1.2.1 Sơ lược thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam [1]: Footer Page of 126 Header Page of 126 Thực Luật Điện lực Quyết định số 26/2006/QĐ-TTg ngày 26/1/2006 Thủ tướng Chính phủ, thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam thức vận hành kể từ ngày 01/7/2012 Thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam (VCGM) thị trường điều độ tập trung chào giá ngày tới theo chi phí Trong thị trường, tất đơn vị phát điện sở hữu nhà máy có công suất từ 30MW trở lên nối trực tiếp vào lưới truyền tải nối vào lưới phân phối phải tham gia thị trường phát điện cạnh tranh VCGM (trừ nhà máy điện gió, điện địa nhiệt) 1.2.2 Cấu trúc VCGM: Hình 1.4: Cấu trúc VCGM a Nguyên tắc hoạt động VCGM: b Các thành viên tham gia thị trường điện VCGM: 1.3 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN THỦY ĐIỆN A VƯƠNG: Footer Page of 126 Header Page of 126 1.3.1 Giới thiệu Công trình Thủy điện A Vương: a Vị trí địa lý, nhiệm vụ công trình: Công trình có nhiệm vụ phát điện lên lưới Quốc gia với công suất 210MW, sản lượng điện hàng năm 815 triệu kWh b Đặc điểm hạng mục công trình: c Thông số kỹ thuật Công trình Thủy điện A Vương: 1.3.2 Sơ đồ tổ chức Công ty Cổ phần Thủy điện A Vương: 1.4 KẾT LUẬN: Chương trình bày sơ lược mô hình thị trường điện giới, mô hình thị trường phát điện cạnh tranh bước đầu áp dụng Việt Nam, giới thiệu công trình thủy điện A Vương sơ đồ tổ chức Công ty Cổ phần Thủy điện A Vương CHƯƠNG QUY TRÌNH XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA VÀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A VƯƠNG 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG: 2.1.1 Các nội dung việc lập kế hoạch vận hành tuần: Hàng tuần, Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia có trách nhiệm lập kế hoạch vận hành tuần tới để đảm bảo việc vận hành hệ thống điện an toàn theo điều kiện thực tế với nội dung sau: - Dự báo phụ tải, bao gồm phụ tải hệ thống điện quốc gia phụ tải hệ thống điện miền - Tính toán giá trị nước sản lượng dự kiến nhà máy thủy điện chiến lược đa mục tiêu Footer Page of 126 Header Page of 126 - Tính toán giá trị nước nhóm nhà máy thủy điện bậc thang - Tính toán giá trị nước nhà máy thủy điện khác: bậc thang, có hồ chứa điều tiết 01 tuần; sản lượng dự kiến hàng nhà máy thủy điện có hồ chứa điều tiết nhỏ 01 tuần - Tính toán mực nước giới hạn tuần hồ chứa thủy điện 2.1.2 Nguyên tắc lập kế hoạch vận hành: Việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện phải đảm bảo nguyên tắc sau: - Đảm bảo hệ thống điện vận hành an toàn điều kiện thực tế - Đảm bảo tính công bằng, minh bạch thành viên tham gia thị trường - Tuân thủ yêu cầu chống lũ, tưới tiêu trì dòng chảy sinh thái theo quy trình vận hành hồ chứa phê duyệt - Đảm bảo ràng buộc điều kiện nhiên liệu sơ cấp cho nhà máy nhiệt điện - Đảm bảo thực thỏa thuận sản lượng công suất hợp đồng cung cấp điện, nhập điện, hợp đồng mua bán điện nhà máy điện BOT - Đảm bảo huy động nguồn điện theo mục tiêu tối thiểu hóa chi phí mua điện toàn hệ thống 2.1.3 Cung cấp số liệu phục vụ việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới: a Phụ tải hệ thống điện: b Số liệu thủy văn: c Lịch sửa chữa: d Nhiên liệu: Footer Page of 126 Header Page of 126 e Truyền tải: f Kế hoạch xuất nhập điện: 2.1.4 Trình tự thực lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới: Hình 2.1: Trình tự lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới 2.2 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ NƯỚC VÀ GIỚI HẠN MỨC NƯỚC: Giá trị nước mức nước giới hạn tuần đơn vị thủy điện có hồ chứa với khả điều tiết tuần đơn vị vận hành hệ thống thị trường điện thực tính toán công bố kế hoạch vận hành năm, tháng tuần tới vào quy trình tính toán giá trị nước Cục Điều tiết Điện lực ban hành 2.3 PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO THÔNG TIN THỦY VĂN VÀ THỊ TRƯỜNG TUẦN TỚI CỦA NMTĐ A VƯƠNG: 2.3.1 Thông tin thủy văn: Hồ chứa NMTĐ A Vương bắt đầu tích nước từ tháng 7/2008 Từ thời điểm này, số liệu thủy văn lượng mưa khu vực Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 lòng hồ, mực nước hồ, lưu lượng nước về, ghi nhận thiết bị quan trắc đưa vào sở liệu vận hành nhà máy Cùng với số liệu quan trắc, tính toán lưu vực hồ A Vương đơn vị tư vấn thiết kế cung cấp, số liệu sở để đưa thông tin dự báo xây dựng kịch vận hành nhà máy thủy điện A Vương 2.3.2 Thông tin thị trường: Điện dạng hàng hóa đặc biệt Do cung - cầu phải luôn thời gian thực lưu trữ điện cách hiệu hàng hóa thông thường khác nên giá có tính biến động lớn Đối với nhà máy có công suất đặt tương đối nhỏ so với hệ thống NMTĐ A Vương, khả tác động vào giá biên hệ thống thấp Do đó, xem NMTĐ A Vương người nhận giá (price-taker), xem người tạo giá (price-maker) 2.4 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN TỚI CỦA NMTĐ A VƯƠNG: Bài toán vận hành tổ máy thủy điện, chất, toán sử dụng tài nguyên nước Nước “lưu trữ” hồ chứa “nhiên liệu” để vận hành phát điện tổ máy đem lại lợi ích kinh tế Xây dựng kế hoạch vận hành tổ máy thủy điện việc phân bổ “nhiên liệu” nước vào chu kỳ vận hành khác nhằm đem lại lợi ích kinh tế tổng thể lớn Để đơn giản, ta đưa toán xây dựng kế hoạch phát điện tuần thành toán có hàm mục tiêu cực đại doanh thu tổ máy với yếu tố ràng buộc môi trường, phát điện phối hợp với việc cung cấp nước sinh hoạt cho vùng hạ du thủy điện A Vương, Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 10 hạn nhằm đảm bảo an ninh hệ thống Mức nước giới hạn với dự báo diễn biến thủy văn thị trường tuần tới sở cho nhà máy thủy điện A Vương lập kế hoạch vận hành tuần (phân bổ sản lượng điện chào bán cho ngày giao dịch) nhằm tối đa doanh thu Tuy nhiên, diễn biến thị trường tuần tới đại lượng bất định có độ biến động lớn theo nên việc định phê duyệt kế hoạch vận hành dựa doanh thu dự báo định không chắn để tối ưu doanh thu Vì vậy, việc đánh giá doanh thu theo mức tần suất dựa mô biến động (theo kịch bản) thị trường giúp cho đơn vị vận hành có thêm sở việc định 2.5 KẾT LUẬN: Chương trình bày quy định việc xây dựng kế hoạch vận hành tuần tới Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia phương pháp xây dựng kế hoạch vận hành tuần tới áp dụng NMTĐ A Vương CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DOANH THU TUẦN KẾ TIẾPTRONG THỊ TRƯỜNG PHÁT ĐIỆN CẠNH TRANH 3.1 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ DOANH THU TUẦN KẾ TIẾP CỦA NMTĐ TRONG THỊ TRƯỜNG: 3.1.1 Sơ lược tính toán toán thị trường điện: a Doanh thu chu kỳ giao dịch: Theo quy định tính toán toán VCGM, chu kỳ giao dịch (giờ) đơn vị thời gian nhỏ sử dụng tính Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 11 toán toán Doanh thu đơn vị phát điện chu kỳ giao dịch gồm: Doanh thu từ thị trường giao Doanh thu theo hợp đồng sai khác [1] Ri = Rmi+Rci (3.1) Trong đó: Ri: Tổng doanh thu chu kỳ giao dịch i Rmi: Doanh thu từ thị trường giao chu kỳ giao dịch i Rci: Doanh thu theo hợp đồng CfD chu kỳ giao dịch i b Doanh thu cho ngày giao dịch: c Doanh thu cho ngày giao dịch: d Doanh thu tuần giao dịch: e Ví dụ minh họa tính toán toán thị trường điện: 3.1.2 Mô tả toán dự kiến doanh thu tuần tới nhà máy thủy điện: Trong VCGM, việc xây dựng kế hoạch phát điện cho tuần tới đơn vị thủy điện thực dựa dự báo diễn biến thị trường thủy văn tuần tới (phụ tải, giá biên, lưu lượng nước hồ ) ràng buộc thủy văn A0 công bố (giá trị nước hồ chứa mức nước giới hạn tuần) Từ dự báo thủy văn, ràng buộc giới hạn mức nước tuần ràng buộc kỹ thuật khác, đơn vị tính toán sản lượng điện QT phát tuần tới Các thông số đầu kế hoạch vận hành tuần tới sản lượng điện phân bổ cho ngày tuần QKHNi tính toán dựa dự báo thị trường với mục tiêu tối đa lợi nhuận Từ giá trị sản lượng kế hoạch ngày QKHNi này, tính toán tối ưu thực để tạo chào ngày tới Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 12 Từ giá trị sản lượng dự kiến cho ngày kế hoạch tuần thông tin dự báo giá thị trường cho tuần tới, ta tính toán doanh thu dự kiến tuần tới từ biểu thức (3.9) sau: ∑ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ (3.10) Trong đó:̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅: Giá toán toàn phần trung bình dự báo ngày i Từ biểu thức tính doanh thu tuần (3.10), ta có thông số cho toán đánh giá doanh thu tuần sau: - Đầu vào: + Sản lượng hợp đồng cho ngày tuần QCNi, i=1÷7 (lấy từ kế hoạch vận hành tháng điều độ quốc gia A0 công bố) + Giá hợp đồng thỏa thuận Pc + Sản lượng dự kiến phát cho ngày tuần QKHNi, i=1÷7 (được lấy từ kế hoạch vận hành tuần đơn vị) + Giá toán toàn phần dự báo cho ngày tuần ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ , i=1÷7 (là yếu tố bất định, định cung cầu vận hành thời gian thực tuần tới) - Đầu ra: Tổng doanh thu dự kiến tuần đơn vị phát điện 3.2 TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ: 3.2.1 Phương pháp dự báo giá biên: a Điểm mạnh: b Điểm yếu: 3.2.2 Phương pháp mô dựa lấy mẫu số liệu khứ: a Sơ lược phương pháp: b Điểm mạnh: c Điểm yếu Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 13 3.2.3 Phương pháp mô Monte-Carlo số liệu thị trường đầu vào: a Lý thuyết mô Monte Carlo: Các bước để tiến hành mô sau: - Bước 1: Xác định mô hình - Bước 2: Xác định phân phối xác suất biến giải thích X1, X2, …, Xn thông qua việc thu thập số liệu khứ thống kê nhằm xác định kiểu phân phối xác suất biến X1, X2, …, Xn - Bước 3: Tiến hành mô giá trị biến (Y) theo biến (X1, X2, …, Xn) với số lần mô đủ lớn, thường 10.000 lần (bằng việc sử dụng phần mềm Crystal Ball) - Bước 4: Xác định giá trị doanh thu Y theo mức tần suất Bắt đầu Lựa chọn phân bố xác suất cho giá trị giá thị trường Lựa chọn số lần mô M i=1 i