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

Để khắc phục khó khăn và chuẩn bị tốt cho việc triển khai thực hiện thị trườngđiện lực cạnh tranh, trong những năm qua EVN đã thực hiện nhiều biện pháp để nângcao hiệu quả sản xuất kinh

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

Cuối cùng, Cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đở, động viên tôihoàn thành Luận văn này.

Hoàng Công Đức

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 (phươngpháp tem thư, phương pháp KW-Km), và đi sâu phân tích, chứng minh các yếu tố ảnhhưởng lên giá điện của phương pháp giá nút ( giá cận biên) Các phân tích chứng minhthể hiện các vấn đề cơ bản của giá nút như: ảnh hưởng của tổn thất lên giá nút, ảnhhưởng của tắc nghẽn lên giá nút Sau đó là đưa ra các biện pháp giải quyết vấn đề tắcnghẽn như: thay đổi đường dây mới, nâng cấp đường dây, xây dựng nhà máy điệnmới, cải tiến điều khiển Bên cạnh đó luận văn cũng đã giới thiệu cấu trúc của các thịtrường điện, cách vận hành cơ bản của thị truờng Giới thiệu quá trình phát triển củathị truờng điện Việt nam

Luận văn được trình bày theo năm chương mục Chương 1: Mở đầu: Trình bàyquá trình vì sao chọn đề tài, tính cấp thiết…Chương 2: Giới thiêu tổng quan về thịtrường điện Chương 3: Nghiên cứu các phương pháp tính giá điện Chương 4: Xét cácyếu tố ảnh hưởng lên giá điện nút và vấn đề tắc nghẽn Chương 5: Kết luận và huớngphát triển đề tài

ABSTRACT

Regarding the development of electricity supply industry, the transparency ofelectricity 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 majorissue 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 electricityprices such as postage stamp cost allocation or KW-Km and analyses of factorsaffecting the electricity price of LMP method (nodal pricing) Main issues will bedemonstrated and diagnosed including the influences of loss and congestion on LMP.Based on these analyses, proposed solutions are discussed such as line change, lineupgrade, building new factories and improving the system control Moreover, thestructure 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

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

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

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

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ST

T

độc lập

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 4.8 Mô phỏng tăng tải tại nút 5 lên 250MW 70

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề - Lý do chọn đề tài

Ngành điện ngày nay đã trở thành cơ sở hạ tầng của nền kinh tế, mức tiêu thụtrở thành thước đo trình độ kinh tế của mỗi quốc gia Để khắc phục những tồn tại, đápứng những thách thức mới đặt ra trong xu hướng toàn cầu hoá, thực hiện thắng lợicông cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Ngành điện cần phải tiếp tục đổimới, phát triển và nâng cao hiệu quả trong hoạt động sản xuất, kinh doanh, đảm bảogiá cả, độ tin cậy, chất lượng, quyền tự do lựa chọn của khách hàng đồng thời có khảnăng cạnh tranh với các công ty điện lực trong khu vực và thế giới là vấn đề thiết yếu

Thực hiện mục tiêu hiện đại hoá, công nghiệp hóa đất nước trong đó ngành điện

là ngành công nghiệp mũi nhọn, ngành điện Việt Nam đang đứng trước nhiều cơ hộicũng như nhiều thách thức mới Trong đó, những khó khăn lớn nhất mà ngành điệnViệt Nam sẽ phải đối mặt là:

- Thiếu nguồn để đáp ứng nhu cầu điện năng của toàn xã hội ngày càng tăng trưởngvượt bậc

- Thiếu vốn để đầu tư phát triển nguồn và lưới điện

- Xuất hiện các đối thủ cạnh tranh trong và ngoài nước

Để khắc phục khó khăn và chuẩn bị tốt cho việc triển khai thực hiện thị trườngđiện lực cạnh tranh, trong những năm qua EVN đã thực hiện nhiều biện pháp để nângcao hiệu quả sản xuất kinh doanh như: Cổ phần hoá, chuyển đổi một số đơn vị thànhCông ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên, giao giá bán điện nội bộ cho các Công tyđiện lực, giá hạch toán nội bộ cho các nhà máy điện…Các biện pháp này đã tỏ ra cóhiệu quả trong thời gian qua và tạo các điều kiện tiền đề cho các đơn vị này tách rahoạt động độc lập và cạnh tranh với các đơn vị kinh doanh điện khác không thuộcEVN

Trong quá trình chuẩn bị cho thị trường điện cạnh tranh đã có nhiều nghiên cứunhưng chỉ chủ yếu tập trung ở việc nghiên cứu, đánh giá những ưu, khuyết điểm của

mô hình tổ chức hiện tại và đề xuất mô hình áp dụng theo từng cấp độ phát triển củathị trường, đề xuất khung pháp lý để đảm bảo sự hoạt động của thị trường điện cạnhtranh…Tuy nhiên, vấn đề cơ bản nhất trong thị trường điện cạnh tranh là việc xác định

rõ ràng chi phí của quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và thiết lập cơ chế giátương ứng lại rất phức tạp và không thống nhất ở các Quốc gia trên thế giới Vì thế đềtài nghiên cứu “Nghiên cứu và xây dựng mô hình giá điện nút cho thị trường cạnhtranh ” là đề tài nghiên cứu có ý nghĩa lý luận và thực tiễn cao đối với ngành điện hiệnnay.

2 Tính cấp thiết của đề tài

Như chúng ta điều biết, điện là nguồn năng lượng không thể thiếu được trongcuộc sống.Trong công cuộc hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước, nó là tiêu chíđánh giá sự nghèo nàn, lạc hậu của một đất nước, là cơ sở hạ tầng của nền kinh tế,

Việt Nam vẫn còn độc quyền, các Tổng công Ty Điện lực vẫn quản lý ba thành phầnchính của hệ thống: nguồn phát, truyền tải và phân phối

Trong tình hình hiện nay, cần phải có một tư duy để thay đổi quan điểm về cáchquản lý nguồn phát, truyền tải, phân phối điện năng và cơ chế định mức giá điện chobên mua và bên bán Chúng ta phải xem rằng năng lượng điện là một sản phẩm, mộtmón hàng được kinh doanh mua, bán có sự chọn lọc của khách hàng, sản phẩm có chấtlượng cao, thấp khác nhau thì có giá trị khác nhau, có như vậy khách hàng mới thỏamãn về sản phẩm mà họ bỏ tiền ra mua

Xu hướng chuyển dịch từ hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc sangthị trường điện cạnh tranh đã và đang diễn ra mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới Tậpđoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã sớm nhận thức được các ưu khuyết điểm, cơ hội vàthách thức đòi hỏi phải cải cách ngành điện Rút kinh nghiệm từ các bài học xây dựngthị trường điện ở nhiều nước trên thế giới và khu vực, EVN chủ trương xây dựng thịtrường điện linh hoạt, mềm dẻo nhằm nâng cao hiệu quả sản suất kinh doanh, tạo ramột môi trường thu hút các nhà đầu tư vào ngành Điện, bảo vệ lợi ích của các kháchhàng 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 cácnút trong hệ thống điện sẽ làm cơ sở cho việc hình thành và phát triển thị trường điệntại Việt Nam

Để tìm hiểu kỹ về các thành phần cấu thành giá tại các nút, đã có nhiều phươngpháp,giải thuật được đưa ra Luận văn này trình bày phương pháp xây dựng giá điện

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

- 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 triểncủa thị trường điện Tìm hiểu các mô hình giá điện và đánh giá các yếu tố ảnh hưởngđến giá nút trong thị trường điện

* Phương pháp nghiên cứu

- Xác định hàm mục tiêu và các hàm ràng buộc đẳng thức và bất đẳng thức

- Giải bài toán phân bố công suất tối ưu (OPF)

- Tính toán giá điện nút và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến giá điện nút

6 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

* Giới thiệu chung về thị trường điện

Lợi ích to lớn của cải cách thị trường điện là việc thực hiện đồng thời cả haimục tiêu: Đưa giá điện tiệm cận chi phí biên dài hạn và áp lực cạnh tranh tạo ra việctối thiểu hóa chi phí tất cả các khâu trong ngành Công nghiệp Điện Trong khi đó, các

cơ cấu điều tiết trong ngành Điện liên kết dọc trước đây, dù tốt đến đâu cũng chỉ thựchiện được một trong hai mục tiêu trên, với triết lý đơn giản là người cung cấp dịch vụbiết chi phí của mình tốt hơn nhà điều tiết Cạnh tranh có thể tạo áp lực tăng năng suấtlao động trong ngành Công nghiệp Điện tới 60% và giảm chi phí khâu phát điện tới40% Đây chính là lý do dẫn đến cải cách thị trường điện trở thành xu thế tất yếu củangành điện các nước trên thế giới Một biểu hiện rất rõ của xu thế này ở chỗ, ngay cảcác nước gặp phải những thất bại ban đầu, đều không quay trở lại mô hình liên kết dọctrước đây

* Tổng quan về một số thị trường điện trên thế giới.

 Brazil

Brazil là nước phụ thuộc vào nguồn thủy điện chiếm 84 % sản lượng năm 2005.Công suất đặt vào khoảng 100 GW với công ty sở hữu vốn nhà nước Eletrobras chiếmmột nửa công suất toàn hệ thống với Tractebel Energia đang là nhà máy sở hữu tưnhân lớn nhất với công suất khoảng 6,7 GW

Có hai thị trường giao dịch ở Brazil – một thị trường bị điều tiết Ambiente deContratação Regulado-ACR) cho các khách hàng nhỏ ( hộ gia đình và các cơ sở kinhdoanh nhỏ) và một thị trường tự do (Ambiente de Contratação Livre - ACL) cho cáckhách hàng lớn

ACR là một thị trường pool dựa trên cơ sở các hợp đồng dài hạn tương phản vớicác thị trường UK trước đây và Nordpool ( thị trường Scandinavia) sử dụng các hợpđồng ngắn hạn

Mặc dù, đấu giá tập trung là tương tự một số cách như mô hình thị trường mộtngười mua duy nhất, các hợp đồng là các công cụ giữa các công ty phát điện và cáccông ty phân phối hơn là giữa các nhà máy và người mua duy nhất Dự báo phụ tảicũng được thực hiện bởi các công ty phân phối và vì vậy có thể phản ánh chính xáchơn sự tăng trưởng phụ tải

Argentina có 25 GW công suất đặt, trong đó 54% là nhiệt điện và 42% là thủyđiện Khâu phát điện hầu hết đã được tư nhân hóa, có 40 công ty phát điện tư nhân, 2công ty thủy điện liên quốc gia, một nhà máy điện hạt nhân thuộc sở hữu nhà nước vàmột số các nhà thủy điện nhỏ sở hữu nhà nước

Thị trường bán buôn bao gồm một thị trường tương lai và thị trường giao ngay Cómột yêu cầu là điện năng bán bởi mỗi nhà máy không được vượt quá 10% của cảnước Các nhà máy tự do ký hợp đồng cung cấp điện với các công ty phân phối và cáckhách hàng lớn Các nhà điều tiết sẽ quy định biểu giá cho các khách hàng nhỏ và vừa,nghĩa là các khách hàng có phụ tải đỉnh dưới 30kV

Thị trường giao ngay bao gồm một hệ thống xác định giá dựa trên chi phí.Các nhàmáy nhiệt điện nộp bản chào trước 6 tháng và công bố độ sẵn sàng Các hạn định chophép có tính đến sự biến động giá nhiên liệu sẽ cho sự biến động vượt quá một phần

trăm nhất định Dựa vào dự báo nhu cầu CAMMESA sẽ xác định nhà máy chạy biên

và do đó xác định giá điện năng từng giờ

Ngành công nghiệp điện Chi lê đã được tư nhân hóa hoàn toàn Gần 50 % sản lượngđiện là thủy điện ( chủ yếu ở miền nam) và 50 % nhiệt điện ( chủ yếu ở miền bắc) Hệthống điện được chia thành bốn lưới điện chính với lưới điện miền trung (SIC) vàmiền bắc (SING) phục vụ hầu hết khách hàng Có một thị trường “được mô phỏng”trong đó các nhà máy lớn hơn 100 MW phải lập các bản chào dựa trên chi phí để mua

và bán cho nhau nhằm thỏa mãn các trách nhiệm đã ký kết, các khách hàng lớn và cáccông ty phân phối là không có khả năng nhìn thấy giá này Các thị trường này (trongmỗi vùng lưới điện) được vận hành bởi cơ quan vận hành thị trường, CDEC

Chi lê cũng thực hiện một cơ chế đấu giá hợp đồng công suất Các công typhân phốiphải ký 100% phụ tải dự báo của họ cho ít nhất 3 năm tới Mỗi một công ty phân phối

tổ chức cuộc đấu giá của mình khi nó được yêu cầu, mặc dù vậy các công ty nhỏ hơn

có thể liên kết với nhau để hưởng lợi từ tính kinh tế quy mô Chính phủ phải phê duyệtcuộc đấu giá và họ cũng sẽ quy định một giá trần cho giá đấu

Colombia có ngành điện đã tư nhân hóa một phần khâu phát điện với 78% điệnnăng phát ra là từ các nhà máy thủy điện và 21% từ nhiệt điện năm 2005 Có một thịtrường điện bán buôn cho các giao dịch dài hạn và một thị trường bắt buộc cho cácgiao dịch tức thời Mỗi một công ty phát điện có một giới hạn trên là 25% thị trườngcông suất đặt và cũng có một yêu cầu về tính độc lập trong hoạt động ( nghĩa là táchbạch về tài chính và chức năng) giữa phát điện và phân phối điện

Colombia có thị trường công suất được gọi là “phí độ tin cậy” Nó là một cuộc đấugiá các nghĩa vụ năng lượng cố định (FEOs) cho phép huy động các tổ máy để cố định

độ sẵn sàng năng lượng trong suốt các giai đoạn mùa khô Quá trình đấu giá là mộtkiểu đồng hồ giảm dần (đếm ngược)

 Hy Lạp

Điện năng phát ra ở Hy Lạp chủ yếu là các nhà máy nhiệt điện (89%) còn lại thủyđiện chiếm 9% và năng lượng tái tạo 2% Hầu hết điện năng được cung cấp từ Tậpđoàn điện nhà nước (PPC) , có cổ phần của cả hệ thống truyền tải và phân phối (thôngqua cơ quan vận hành hệ thống truyền tải Helenic, HTSO)

Có hai thị trường đang vận hành ở Hy Lạp, một thị trường bán buôn ngày tới và mộtthị trường công suất Thị trường bán buôn có một giá SMP duy nhất thậm chí hệ thốngtruyền tại bị nghẽn giữa các vung nam và bắc Giá SMP là trung bình chung của bất kỳkết quả giá nào tạo ra tín hiệu vị trí xây dựng mới trong vùng có thiếu công suất

Khi thiếu công suất được dự báo trước cho TSO thì một giá đầu tiên đấu giá loại bảnchào cho các hợp đồng sai khác (CfDs) được thực hiện đối với giá thị trường, các hợpđồng này được chuyển cho LSE sau khi đấu giá Để khuyến khích các đơn vị mới vàothị trường TSO bảo đảm một số chi phí cố định của họ nếu họ thất bị để đạt 70% chiphí của mình trong thị trường ngày tới

Ở Tây Úc, điện được sản xuất gần như hoàn toàn từ than và khí tự nhiên và được tưnhân hóa một phần, với 45% điện năng phát năm 2004 là từ các công ty tư nhân Khâubán lẻ đã tư nhân hóa một phần với khách hàng lớn có điện năng tiêu thụ ít nhất50MWh/năm Hệ thống truyền tải và phân phối được sở hữu và vận hành bởi Tập đoànĐiện miền Tây sở hữu nhà nước đã được chia tách gần đây

Thị trường bao gồm một thị trường song phương và một thị trường ngày tới.Cũng cómột thị trường công suất riêng biệt với thị trường bán buôn gọi là Cơ chế công suất dựphòng Cơ chế này được vận hành bởi cơ quan vận hành độc lập (IMO) sẽ xác địnhnhu cầu công suất (khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải đỉnh) Các tín dụng công suấtđược chuyển nhượng bởi IMO cho các nhà máy sau đó bán chúng cho các đơn vị bán

lẻ Các tín dụng này không mua bán song phương mà được mua thông qua một cuộcđấu giá bởi IMO sẽ bán chúng cho các đơn vị bán lẻ để đáp ứng nhu cầu của họ

 Thị trường Anh và xứ Wales (trước 2001)

Thị trường Anh và xứ Wales vận hành một thị trường tập trung trước 2001 màkhông có thị trường công suất

Tư tưởng của thị trường là các dự báo giá được thực hiện bởi các nhà đầu tư sẽ thúcđẩy khối lượng đầu tư vào công suất, tuy nhiên, cũng có một cơ chế công suất đượcthay thế Nó được trả cho tất cả các nhà máy bán điện vào trong thị trường pool dựatrên giá trị mất tải và giá biên hệ thống (SMP).

Phí công suất = LOLP*(VOLL – SMP) Tuy nhiên, việc thao túng giá bởi các đơn vị có quyền lực thị trường sẽ ảnh hưởngđến quyết định thay đổi từ một thị trường tập trung tới một thị trường cân bằng và mộtthị trường thanh toán

Ba phần tư điện năng của Thổ Nhĩ Kỳ là nhiệt điện và còn lại là thủy điện.Công typhát điện nhà nước EÜAŞ, chiếm gần 61% công suất đặt, về thực chất là thủy điệnnhưng có các quy định cạnh tranh cho một số nguồn nước Về công suất nhiệt điện,khoảng 40%( tổng công suất đặt) dưới dạng các hợp đồng BOT, BOO được thực hiệnbởi công ty thương mại nhà nước TETAŞ Phần công suất còn lại hoạt động trên cơ sởmột IPP nhưng với máy phát tự động như là một đặc điểm nổi bật

Thổ Nhĩ Kỳ có xu hướng tư nhân hóa tất cả các công ty phân phối cũng như nhiềunhà máy sở hữu nhà nước và các kế hoạch cải tiến thị trường vào hợp đồng songphương chính thống hơn với cơ chế cân bằng thiết lập từng giờ giá không cân bằng Thổ Nhĩ Kỳ có nhu cầu phụ tải tăng trưởng tương đối nhanh và đe dọa có thể thiếuđiện Họ đã chủ động tiếp cận phát triển một nghĩa vụ công suất đối với phía cầu vàcác cuộc đấu giá hợp đồng để khuyến khích nhà máy mới đảm bảo an ninh cung cấpđiện

 Pakistan

Ở Pakistan, điện năng phát ra từ nhiệt điện chiếm chủ yếu (64% năm 2005)và thủyđiện (34%), còn lại là điện hạt nhân Thị trường điện Pakistan là bán tư nhân hóa vớihai công ty sở hữu nhà nước lớn, tích hợp dọc WAPDA và KESC WAPDA có tráchnhiệm quy hoạch nguồn điện, lưới truyền tải và phân phối, các dự án thủy điện tạiPakistan Nó sở hữu và vận hành 4 công ty phát điện, đơn vị vận hành hệ thống(NTDC) và 9 công ty phân phối KESC tham gia vào phát điện, truyền tải và phânphối điện ở Karachi và các vùng lân cận.Có một số nhà máy điện độc lập (IPPs) thamgia phát điện tính cho dưới một nửa toàn bộ điện năng phát ra mặc dù tất cả thủy điệnthuộc sở hữu công cộng

Đất nước chạy từ bắc xuống nam này với thủy điện ở miền bắc, tải ở miền trung

và nhiệt điện (gas nội địa) ở miền nam Phụ tải đỉnh mùa hè được thỏa mãn nhờ thủyđiện ở chế độ tràn ra, với thời gian còn lại của năm nó sẽ được sử dụng cho phụ tảiđỉnh và nhiệt điện ở miền nam được sử dụng cho phụ tải đỉnh mùa đông

Ngoài mùa hè, những tháng nước tràn mực nước hàng ngày được quyết định bởicác “tranh chấp” chính trị giữa bốn bang

Thủy điện chiếm phần lớn (55% năm 2005), còn lại nhiệt điện (35%) và các nguồnnăng lượng tái tạo (10%) Thị trường bán buôn là thị trường bắt buộc được vận hànhbởi M –Co, một công ty tư nhân Thị trường là thị trường nút với các giá duy nhất chomỗi nút, doanh thu phụ thêm từ các chênh lệch giá được hạ giá cho các bên tham giathị trường đối với các phí truyền tải và phân phối

Cơ quan điều tiết ( Ủy ban năng lượng) vận hành một nhà máy chạy dầu công suất155MW như là một nguồn dự phòng quốc gia Điện cung cấp của nó được chào mộtcách cục bộ khi giá ở nút đó trên 160$/MWh cho 4 hoặc nhiều giờ hơn và nó đượccung cấp ở tất cả các thời điểm khác bất cứ lúc nào giá vượt quá 800$/MWh

 Ireland

Tất cả khâu của mô hình thị trường điện một người mua duy nhất (SEM) của Ai-len

và Bắc Ai-len đều được tư nhân hóa hoàn toàn với Đơn vị vận hành thị trường(SEMO) một liên doanh giữa hai cơ quan vận hành lưới truyền tải TSO của Ai –len vàBắc Ai –len (Eirgrid và SONI) Thị trường là một thị trường toàn phần bắt buộc khôngcho phép các giao dịch song phương thực hiện Giá SMP được xác định dựa trên chạylại lịch huy động được tối ưu hóa cho toàn bộ ngày giao dịch thực tế

Thị trường công suất trong SEM có cấu trúc như sau Một tổng phí thanh toán cốđịnh hàng năm được tính và phân bổ cho các giai đoạn công suất (các tháng) Có 3loại phí được thanh toán cho mỗi tổ máy:

Đối với mỗi loại thanh toán công suất, các trọng số sẽ được tính toán, sau đó cácbản chào của các nhà máy sẽ được kết hợp với độ sẵn sàng, giá trị mất tải và các tính

toán trọng số của cơ quan điều tiết đối với mỗi loại thanh toán sẽ đưa ra một giá côngsuất và do đó ra được một khoản thanh toán cho mỗi tổ máy Cần phải nhấn mạnh là

có hai kiểu xác định trọng số cho mỗi loại thanh toán: Cơ quan điều xác định trọng số một phần trăm đơn giản sẽ không thay đổi suốt cả năm, và một các xác định trọng sốdẫn xuất cho mỗi chu kỳ giao dịch suốt cả năm

Thị trường điện Hàn Quốc bao gồm một thị trường phát điện đã tư nhân hóa mộtphần bán điện vào sàn giao dịch điện năng với một người mua duy nhất cung cấp điệncho hầu hết tất cả khách hàng dân dụng và công nghiệp Điện năng được sản xuất chủyếu từ than và các nhà máy điện hạt nhân (76%), gas (16%), dầu (7%) và một phầnnhỏ thủy điện (1%) với tổng công suất đặt hơn 60 GW Năm 2005,điện năng sản xuất

là 391 TWh với phụ tải đỉnh là 54 GW, dự phòng là 14% Tốc độ tăng trưởng dự kiến

là 4-5% năm và để đáp ứng được nhu cầu này thì cần phải xây dựng thêm tới 24 GWvào năm 2017

Đến năm 2001, KEPCO vẫn là một công ty độc quyền ngành dọc chi phí

thống lĩnh thị trường Sau đó, khâu phát điện đã được chia tách thành 6 công ty độc lậpthuộc sở hữu nhà nước (và KEPCO vẫn được duy trì 1/7 quyền bỏ phiếu trong hộiđồng quản trị) nhưng KEPCO vẫn sở hữu hệ thống phân phối và truyền tải cũng nhưtiếp tục là đơn vị mua duy nhất và là nhà cung cấp điện từ sàn giao dịch điện năng.Các công ty điện lực sở hữu nhà nước chiếm đến 90 % công suất đặt và 96% sảnlượng

 Tổng kết kinh nghiệm các nước trên thế giới

Các thị trường điện ở các nước như Tây Úc, Anh và xứ Uên trước năm 2001 tậptrung vào các thị trường hợp đồng song phương với cơ chế bắt buộc mua đủ nghĩa vụcông suất (Tây Úc) hoặc các cơ chế trả phí công suất (Anh và xứ Uên).Các thị trường

ở Nam Mỹ lại chú trọng đến các thị trường hợp đồng để đạt được một mức công suấthợp lý với hy vọng các hợp đồng sẽ tạo ra một mức độ ổn định mà thị trường giaongay không làm được Các thị trường hợp đồng này (hậu thuẫn bởi các chứng chỉ) cóthể là cạnh tranh chi phí nếu chào giá trong thị trường phát điện liên quốc gia

Các chứng chỉ công suất ở các nước khác nhau (theo ràng buộc năng lượng hoặc côngsuất) cũng khác nhau phụ thuộc vào tỷ lệ công suất thủy điện của từng nước Brazil vàColombia là các quốc gia phụ thuộc vào nguồn thủy điện và vì vậy sẽ không có đủ

năng lượng cho các năm khô hạn và nên các nước này sử dụng đấu thầu các chứng chỉnăng lượng cố định Trong khi đó, Úc lại có các ràng buộc về công suất đỉnh nên sửdụng các chứng chỉ công suất và được xác định theo công suất phụ tải đỉnh.Phươngpháp tiếp cận ở New Zealand là sử dụng một nhà máy thuộc sở hữu công cộng để đápứng nhu cầu phụ tải đỉnh đã tạo ra một mức giá trần phù hợp cho thị trường điện Tuynhiên, phương pháp này này lại thất bại trong việc khuyến khích mức độ đầu tư hợp lývào nguồn mới vì không có thêm đầu tư công suất hợp lý nào đúng thời điểm.

Hiển nhiên là một tổ hợp phát điện đa sở hữu và tương xứng sẽ giảm được khảnăng lũng đoạn thị trường Giám sát thị trường và phương pháp đấu giá hiệu quả sẽ làcần thiết

 Tổng quan về thị trường điện Việt Nam

Không ngoài xu thế chung của ngành Điện thế giới, cải cách ngành Điện củaViệt Nam thể hiện mạnh mẽ bằng Luật Điện Lực năm 2004, trong đó, nêu rõ quá trìnhphát 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 cả là thông tin quan trọng tác động trực tiếp đến cáchành vi, chiến lược kinh doanh của các bên tham gia, những người mua luôn mongmuốn giá điện thấp trong khi những người bán muốn giá điện cao để mang lại lợinhuận cao Do vậy, muốn thị trường mang lại lợi ích cho xã hội, kinh doanh hoạtđộng hiệu quả thì các bên tham gia thị trường cần thiết phải xây dựng chiến lượcchào giá điện hợp lý

Một thành phần quan trọng tạo nên giá điện là phí truyền tải điện Phí truyềntải được xem như là một dạng chi phí chung của tất cả các thành phần tham gia vàothị trường điện Vì khâu truyền tải là khâu độc quyền, do đó nhà nước sẽ đứng raquản lý để đảm bảo phí truyền tải là hợp lý nhất trên quan điểm cân đối nhu cầu củacác bên tham gia thị trường điện

Vấn đề đặt ra là phương pháp tính giá điện như thế nào là phù hợp với ViệtNam tại thời điểm hiện tại và tương lai khi có thị trường điện

7 Kết quả dự kiến đạt được:

- Đưa ra được 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

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 cáchngành công nghiệp điện trên toàn thế giới được xem như là một điều kiện cần thiết đểtăng tính hiệu quả sản xuất năng lượng điện, truyền tải, phân phối và cung cấp một mứcgiá hợp lý hơn, chất lượng cao hơn và sản phẩm an toàn hơn cho khách hàng

Lịch sử quá trình hình thành và phát triển thị trường điện của một số nước trên thếgiới bắt đầu từ cuối những năm 1970 Mỹ, Chi Lê là những nước đầu tiên cho phépxây dựng các IPP và bán điện cho các công ty Điện lực độc quyền Làn sóng cải cáchbắt đầu diễn ra mạnh từ những năm 1990, xuất phát từ Anh sau đó lan rộng ra nhiều quốcgia khác như: Na Uy, Thụy Điển, Phần Lan, Australia, Canada, NewZealand v.v Cuốinhững năm 1990, cải cách ngành điện bắt đầu lan sang các nước Châu Á như: Nhật,Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ, Singapo, Thái Lan [5, 10]

Công nghiệp điện giờ đây đã phát triển thành ngành công nghiệp cung cấp và cạnhtranh Thị trường đóng vai trò quyết định giá cả, giảm chi phí cơ bản để tăng tính cạnhtranh Việc tái thiết thực sự trở nên cần thiết để phân tách ba thành phần quan trọngcủa công nghiệp điện bao gồm: sản xuất, truyền tải và phân phối Do đó, việc tách rờitruyền tải được coi là ứng dụng phù hợp nhất đáp ứng được biểu giá quy định và huyđộng tối đa các nguồn lực cho phát triển lưới điện

Thời gian gần đây, nhiều hệ thống truyền tải điện liên quốc gia hoặc liên khu vực đãđược xây dựng tạo nền tảng cho việc hình thành các thị trường điện liên quốc gia như thịtrường điện Châu Âu hoặc thị trường điện Bắc Mỹ v.v Ở những thị trường điện liênkhu vực này, các công ty điện lực có cơ hội để cạnh tranh bán điện sang các quốc gialân cận Điện năng được xuất khẩu hoặc nhập khẩu sang các quốc gia khác như các loạihàng hóa thông dụng khác

Hiện nay, HTĐ Việt Nam cũng đã kết nối với một số nước trong khu vực nhưTrung Quốc, Lào, Campuchia để mua bán, trao đổi điện và tương lai gần sẽ hình thành

hệ thống truyền tải điện trong các nước ASEAN Các công ty điện nước ngoài đang và

sẽ vào Việt Nam hoạt động kinh doanh, cạnh tranh với các công ty điện lực của ViệtNam Ngược lại, các doanh nghiệp kinh doanh điện của Việt Nam, mà trước tiên làEVN cũng có cơ hội để tham gia kinh doanh ở các quốc gia trong khu vực như tham

gia mua bán điện trên thị 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 thịtrường 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 rất mới đối với Việt Nam, cho nên cần thiết phải cónhững nghiên cứu về thị trường điện, từ đó áp dụng một cách linh hoạt, hợp lý để xâydựng thị trường điện Việt Nam thích hợp trong từng giai đoạn

2.1.2 Một số khái niệm chung.

Quá trình sản xuất và kinh doanh của ngành công nghiệp điện ở bất cứ quốc gianào bao giờ cũng gồm 3 khâu thống nhất với nhau: Sản xuất, truyền tải và phân phốiđiện năng Không giống như các loại hàng hóa khác, điện năng là một loại hàng hóa đặcbiệt, không thể dự trữ được sau khi đã sản xuất ra Vì vậy, việc cân bằng giữa sản xuất

và tiêu thụ tại mọi thời điểm là quy luật cơ bản của chu trình sản xuất và kinh doanhđiện năng

Từ trước đến nay, theo cấu trúc truyền thống, các chức năng nêu trên thường đượctập trung trong một công ty: Công ty Điện lực quốc gia Tài sản của công ty điện lựchầu hết thuộc sở hữu Nhà nước hoặc một chủ sở hữu nhất định Dưới dạng ngành dọctoàn phần như vậy, một công ty sở hữu và vận hành toàn bộ các nhà máy cùng lướitruyền tải và phân phối, đồng thời đảm nhận việc bán lẻ điện năng tới người sử dụng.Công ty được độc quyền trong việc sản xuất và bán sản phẩm trong phạm vi dịch vụ củamình

Sự tập trung các chức năng trong một công ty như vậy là do xuất phát từ quanđiểm cho rằng nếu như một công ty sở hữu và điều khiển toàn bộ quá trình thì chi phícho sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng sẽ thấp hơn

Vậy bản chất độc quyền là gì? Độc quyền là tình trạng xảy ra khi thị trường có

một ngươi bán Do không có sự cạnh tranh, người giữ độc quyền có thể tự định đoạtgiá bán sản phẩm của mình nhằm mang lại lợi nhuận cao nhất

Hiện tượng độc quyền có thể xảy ra đối với cả khu vực sở hữu công cộng (ví dụ: Bưu chính viễn thông, giao thông, cấp nước, v.v ) lẫn khu vực sở hữu tư nhân Dùthuộc khu vực sở hữu nào, các đơn vị độc quyền thường được hình thành ở các lĩnh vực

mà Nhà nước (bằng các luật và quy chế) muốn giới hạn sự cạnh tranh

Theo kinh tế học, đọc quyền tự nhiên xuất hiện khi, do quy luật tăng hiệu quả

kinh tế theo quy mô, hiệu quả sản xuất và phân phối của một doanh nghiệp hoặc mộtngành đạt được tối đa khi chỉ có một người cung cấp duy nhất Khi đó, chi phí trungbình trên một đơn vị sản phẩm giảm nhanh khi sản lượng tăng lên và thường xuất hiện ởnhững ngành có chi phí cố định lớn

Điện năng là một loại hàng hóa đặt biệt, với đặc thù là sản xuất và tiêu thụ xảy rađồng thời, các hoạt động điện lực có mối quan hệ chặt chẽ với nhau trong một hệ

thống điện thống nhất nên mang tính độc quyền tự nhiên cao - dù có sự tham gia rộng

rãi của các thành phần kinh tế Vì vậy, cần phải điều tiết hoạt động này để hạn chế độcquyền tự nhiên, không biến độc quyền Nhà nước thành độc quyền doanh nghiệp

Khi xem xét hoạt động truyền tải điện, có thể thấy rằng đây là một dạng thị trườngđộc quyền tự nhiên Chi phí cố định cao trong khi chi phí thường xuyên lại có xuhướng thấp Vì những lý do như vậy, Nhà nước phải đưa ra các quy định cụ thể để tạo

ra tính cạnh tranh trong các hoạt động của các đơn vị tham gia thị trường điện

Hơn nữa, hệ thống phân phối và truyền tải là các ranh giới tự nhiên Lưới phânphối và truyền tải trong một khu vực do một đơn vị sở hữu và điều khiển mà không cómột đơn vị nào khác được quyền thâm nhập vào Để cạnh tranh trong hoạt động truyềntải và phân phối, một đơn vị phải xây dựng lưới truyền tải và phân phối riêng của mình,điều này chắc chắn là khó thực hiện; đồng thời, nếu có đầu tư xây dựng được chắc chắn

sẽ tốn kém không chỉ về tiền bạc mà còn ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế xã hội trongviệc sử dụng các cơ sở hạ tầng của Quốc gia hay khu vực

Tóm lại: Từ những phân tích về bản chất độc quyền và độc quyền tự nhiên,nguyên nhân của sự độc quyền trong ngành điện trong một thời gian dài như vậy là dobản chất của quá trình sản xuất và kinh doanh của ngành công nghiệp điện

Khái niệm về thị trường điện: Cũng như các giao dịch thương mại khác, các

giao dịch điện năng cũng cần có các thiết chế như: Người mua, người bán, các hợp đồng,các cơ chế quản lý thị trường, cơ cấu giá thành, người vận hành thị trường và người vận

hành hệ thống Như vậy, thị truờng điện là nơi xảy ra các giao dịch điện năng giữa

người bán và người mua, người truyền tải, được xác định bằng các hợp đồng kinh tế[17, 9]

Thị trường điện hoàn hảo: Một thị trường điện cạnh tranh hoàn hảo đạt được khi

giá trị lợi ích xã hội ròng là cao nhất Lý thuyết kinh tế vi mô cho thấy rằng lợi ích xã hộiròng bằng thặng dư của bên mua cộng thặng dư của bên bán (xem hình 1.1) Giá trị này sẽđạt giá trị cao nhất trong một thị trường cạnh tranh hoàn hảo trong khi sẽ thấp hơn ở cácdạng thị trường với điều kiện khác như thị trường độc quyền hay bán tự do Vì vậy, khi tiếnhành thực hiện thị trường cạnh tranh, các cấu trúc được xem xét cần hướng đến thị trườngcạnh tranh hoàn hảo để tối ưu hóa giá trị lợi ích xã hội ròng Vậy, thị trường điện hoàn hảo là

thị trường mà lợi ích xã hội cao nhất hay nhiều người được sử dụng điện nhất.

Hình 2.1 Lợi ích ròng xã hội trong thị trường điện cạnh tranh.

2.1.3 Cấu trúc thị trường điện.

2.1.3.1 Lý do hình thành thị trường điện.

Sự phát triển của công nghiệp điện trên thế giới được chia thành hai giai đoạn : 1-Giai đoạn đầu công nghiệp điện được tổ chức theo kiểu độc quyền, trong mộtkhu vực địa lý hoặc trong một quốc gia chỉ có một công ty điện duy nhất làm tất cả các côngviệc từ sản xuất, truyền tải đến phân phối bán lẻ cho người dùng điện Công ty điện nàythường là sở hữu Nhà nước hoặc một công ty tư nhân lớn Nhà nước lập ra hệ thống các

quy định, quy tắc để hệ thống điện này vận hành Trong hệ thống điện này không có cạnh

tranh

2-Giai đoạn 2: Từ những năm 80 của thế kỷ trước, một số nước bắt đầu sửa lại cácquy tắc xóa bỏ độc quyền cũ nhằm cho phép cạnh tranh trong công nghiệp điện và nhưvậy tạo ra thị trường điện nhằm khuyến khích đầu tư vào công nghiệp điện (de-regulated).Các lý do dẫn đến thị trường điện :

- Sự cần thiết phải thay đổi cơ chế độc quyền: Có 3 nguyên nhân cơ bản dẫn tới

việc cần phải thay đổi cơ chế độc quyền là những cơ sở cho sự độc quyền trong thị trường

điện đang ngày càng biến mất vào cuối thế kỷ 20 Đó là: Sự độc quyền mang lại cho cáccông ty điện một ưu thế là gần như không có rủi ro về kinh doanh trong quá trình pháttriển hệ thống điện; hiện nay hầu như không có nơi nào trên thế giới, nơi có điện màkhông có "lưới điện"; chi phí xây dựng đã được khấu hao từ nhiều thập kỷ trước đây

- Tư nhân hóa: Tư nhân hóa có nghĩa là Chính phủ bán các Công ty thuộc sở hữu

Nhà nước cho các nhà đầu tư tư nhân Sự thúc đẩy tư nhân hóa và các quan điểm chính trị

đi kèm, luôn hỗ trợ quá trình tự do hóa ngành công nghiệp này

Quá trình cơ cấu lại ngành điện không phải là một phần của quá trình tư nhânhóa, mà quá trình này dường như trùng hợp ngẫu nhiên với quá trình tư nhân hóa trongphạm vi quốc gia, từ sự cần thiết thu hút vốn đầu tư Như vậy, quá trình xóa bỏ sự độcquyền gần như luôn luôn song hành cùng quá trình tư nhân hóa

- Giảm chi phí: Cạnh tranh sẽ tạo ra động lực cho sự đổi mới, năng suất hơn và

giảm chi phí sản xuất Giảm chi lợi phí để tăng nhuận là mục tiêu của các nhà sản xuất

Để đạt được mục tiêu này, các công ty bắt buộc phải đầu tư công nghệ sản xuất mới trongphát triển hệ thống điện Ví dụ, người ta đã so sánh chi phí công suất trung bình bán racủa 6 Công ty lớn ở Hoa Kỳ, với chi phí của một trạm biến áp tiêu chuẩn trong giai đoạn

1930 - 2000 Kết quả là giảm giá điện không theo kịp với sự giảm giá thiết bị

- Thị trường độc quyền không tạo động lực cho sự đổi mới: Hoạt động độc quyền

và việc thiếu đi sự cạnh tranh đã dẫn tới các công ty trong ngành điện mất đi động lực đểcải thiện năng suất, tính chủ động trong kinh doanh hoặc chấp nhận rủi ro về những ýtưởng mới mà có thể giúp gia tăng lợi ích cho các khách hàng Ví dụ, từ sau chiến tranhthế giới II đến năm 1990 thì ở ngành điện trước khi dẫn đến thị trường điện, các công tyđiện vẫn cung cấp tới khách hàng của họ những sản phẩm không có gì thay đổi so với

50 năm trước đó

- Cạnh tranh sẽ cải thiện mối quan tâm khách hàng: Việc cạnh tranh sẽ thúc đẩy

các nhà sản xuất quan tâm hơn tới khách hàng của họ, cung cấp nhiều lựa chọn hơncho khách hàng hoặc giúp khách hàng tăng khả năng quản lý lượng điện tiêu thụ.Chẳng hạn, một công ty độc quyền lắng nghe khách hàng của họ khi khách hàng nóilên yêu cầu của mình và sau đó giải quyết các yêu cầu đó; còn một công ty cạnh tranhluôn tìm hiểu các yêu cầu của khách hàng và giải quyết các yêu cầu đó trước khi kháchhàng phàn nàn

Tóm lại, cạnh tranh và tập trung vào khách hàng có nghĩa không chỉ là giá thấp

mà còn tăng sự lựa chọn cho khách hàng Để có thị trường điện một việc quan trọng phảilàm là tái cấu trúc công nghiệp điện chia tách cấu trúc công nghiệp điện cũ, thành lậpcác tổ chức mới thích hợp với thị trường điện, trong đó có các Cơ quan Nhà nước quản

lý thị trường điện và các quy tắc về quan hệ giữa Cơ quan quản lý Nhà nước và cácdoanh nghiệp điện (re structuring)

Nhà nước cũng phải tư hữu hóa các công ty sản xuất, truyền tải và vận hành domình sở hữu, bằng cách cổ phần hóa hoặc bán cho các công ty tư nhân Nhà nước cũngphải thay đổi chính sách và quy định để cho phép các nhà đầu tư được bỏ vốn vào côngnghiệp điện

Nhà nước tạo ra các điều kiện thuận lợi nhất cho các nhà sản xuất và người mua

điện được cạnh tranh với nhau trong việc sản xuất và bán lẻ điện Lưới điện do nhà

nước sở hữu được mở cửa tự do và công bằng cho mọi người sử dụng để buôn bán điện( lưới điện mở )

2.1.3.2 Các thành phần cơ bản của thị trường điện[1,10]

 Thị trường điện bán buôn.

Các thành phần chính của thị trường điện bán buôn :

1-Các công ty sản xuất điện (GENCO): Mỗi công ty sở hữu một hoặc nhiều nhà máyđiện Các GENCO có chức năng vận hành và bảo dưỡng các nhà máy điện Thôngthường, các GENCO là các chủ sở hữu của nhà máy Khi có các GENCO, lưới điệntruyền tải cần được mở cho việc tự do truyền tải điện của các GENCO thông qua cáchợp đồng và chỉ được hạn chế dựa trên tính toán theo thị trường

2-Các công ty mua điện đó là các công ty phân phối điện địa phương (LDC): Cáccông ty này quản lý lưới điện phân phối trung hạ áp, hoặc một bộ phận lưới cao áp (110kV) mua điện từ GENCO và bán điện đến các hộ tiêu thụ trong một vùng nhất định.Công ty phân phối điện (DISCO): Mỗi công ty cấp điện cho một khu vực sử dụng điệnhay một tập hợp các hộ tiêu thụ điện

Công ty phân phối điện thông thường chỉ có chức năng quản lý và bảo dưỡng hệthống phân phối để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy Ngoài trừ trong các mô hìnhmua bán điện độc quyền ở cấp phân phối, trong đó công ty phân phối điện vừa làm chứcnăng quản lý hệ thống phân phối, vừa độc quyền trong việc bán điện đến các hộ tiêu thụ 3-Các công ty truyền tải điện (TRANSCO): Mỗi công ty sở hữu một phần lưới điện

cao áp Các công ty này tải điện từ các GENCO đến LDC Trên hình 1.2 là thị trường điện

có nhiều TRANSCO được nối với nhau bằng các đường dây dài siêu cao áp; trên hình 1.3

là thị trường điện chỉ có một TRANSCO duy nhất

Hình 2.2 Thị trường nhiều TRANSCO

Hình 2.3 Thị trường buôn bán có 1 TRANSCO

4-Đơn vị vận hành hệ thống điện (đơn vị điều độ: SO hay ISO): SO (ISO) có độingũ cán bộ kỹ thuật trình độ cao có nhiều kinh nghiệm, nhiều trang bị kỹ thuật cần thiết,trung tâm tính toán và điều khiển, hệ thống thu thập thông tin từ xa để theo dõi, phân tích

và điều khiển hệ thống điện

5-Đơn vị điều hành thị trường điện (MO): MO dự báo phụ tải, lập kế hoạch

phát điện, lập kế hoạch dịch vụ phụ sao cho đạt chi phí nhỏ nhất đồng thời đảm bảo antoàn cung cấp điện theo yêu cầu của SO trong thời gian thực

Như vậy trong cấu trúc thị trường điện bán buôn có ít nhất 5 thành phần

 Thị trường điện mở rộng đến bán lẻ

Các LDC tách làm 2: Các công ty phân phối điện địa phương (DISCO) và cáccông ty bán lẻ đến các hộ dùng điện (RESCO) RESCO có thể là một khách hàng lớnnhư xí nghiệp v.v Hình 1.4 là mô hình thị trường điện mở rộng đến bán lẻ

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 kháchhàng, các LDC Có 3 cách tổ chức thị trường điện [23,39,42]

1-Chỉ có một người mua duy nhất (POOLCO)(hình 2.5)[2, 9, 17]: Thường là

công ty Nhà nước Công ty này mua điện của các nhà máy điện, tải đến bán cho cáccông ty phân phối LDC và bán điện đến các hộ tiêu thụ Thường công ty nắm toàn bộlưới điện và chịu trách nhiệm vận hành hệ thống điện

Hình 2.5 Thị trường chỉ có một người mua duy nhất POOLCO

2-Giao dịch song phương (hình 2.6)[2,9,17]: Theo cách này, các GENCO và LDC

giao dịch trực tiếp với nhau để mua bán điện trực tiếp theo giá cả và các điều kiện haibên thỏa thuận Các thỏa thuận trong giao dịch nói chung là kín, riêng Tuy nhiên, tất

cả hoặc một phần các thỏa thuận này cần được công khai Các hợp đồng mua bán điệngiao dịch song phương có thể có thời gian thực hiện nhiều năm Theo đó bên bán phảităng công suất phát để đáp ứng yêu cầu tăng thêm của bên mua trong những năm tiếptheo

Hình 2.6 Giao dịch song phương

3-Giao dịch điện (PX)(hình 2.7)[2, 7, 10]: Giao dịch này được tổ chức như giao

dịch chứng khoán hay các hàng hóa khác Người bán và mua không giao dịch trực tiếp,

họ đưa ra giá mua và giá bán cho PX, đơn vị này sẽ thực hiện việc mua bán theo giá chàocủa các bên

Các giao dịch trên sàn thường áp dụng cho thời gian ngắn, một ngày và thậm chí một

vài giờ tương lai Người bán và mua đưa ra giá chào (bid), còn PX lập ra giá giao dịch (giá thanh toán thị trường: MCP-Market Clearing Price) được công bố công khai, cập

nhật thường xuyên Người bán và mua thường xuyên phải hiệu chỉnh lại giá theo giá này đểthực hiện giao dịch Bởi vì, giá giao dịch luôn có sự biến động theo thời gian do quy luật cungcầu

Ba cách tổ chức thị trường điện trên không loại trừ lẫn nhau Trong thực tế hiếmkhi cả ba cách cùng được áp dụng trong một thị trường điện, thường là một hoặc hai cáchđược áp dụng trong một thị trường điện

Thị trường điện áp dụng riêng POOLCO; có thể áp dụng POOLCO và giao dịchsong phương, trong đó: Công suất yêu cầu lớn hơn mức nào đó được giao dịch songphương, còn lại do POOLCO mua; cũng có thể áp dụng giao dịch song phương chocông suất lớn, dài hạn và sàn giao dịch cho công suất nhỏ, thời gian ngắn một giờ đếnmột vài ngày; có thể áp dụng sàn giao dịch nhưng cho phép thực hiện mua-bán dài hạn

trường điện khác nhau Có sàn giao dịch chỉ thực hiện các giao dịch một giờ trước hay mộtngày trước, có sàn cho phép giao dịch dài hạn tháng hay năm

Ví dụ, giao dịch song phương được cho phép ở California (Mỹ), nhưng ởWestern (Mỹ) sàn giao dịch lại cho phép người mua và người bán thực hiện giao dịchtrên sàn dựa trên thời gian thực tế, sau một giờ hay trước một ngày Tương tự như vậy,với các hệ thống điện của các Quốc gia hay bang khác cho phép giao dịch song phươngvới GENCO chỉ giữa những người mua công suất lớn của thị trường điện trên 100 MW

và chỉ định một nhà vận hành POOLCO để mua và tổng hợp lại như một đại lý cho cáckhách hàng nhỏ hơn Bảng 2.1 dưới đây cho các đặc tính của 3 cách mua-bán điện

Bảng 2.1 Các đặc tính của 3 cách buôn bán điện

người bán ?

Tất cả người muatrả cùng giá tiền ?

Giao dịch song

Trong thị trường điện mở rộng đến bán lẻ các RESCO có thể giao dịch mua điện củacác DISCO hoặc của GENCO Trong hình 1.8 là giao dịch trong thị trường bán lẻ

Hình 2.8 Giao dịch trong thị trường bán lẻ 2.1.3.4 Cách thức mua bán điện

Một vấn đề đặt ra là việc người bán và mua sẽ mua và bán những gì và như thế

Ví dụ, một xí nghiệp lớn hợp đồng với một GENCO mua 100 MW trong 1 giờ bắtđầu từ 12 giờ hôm sau với giá 1000 đ/kWh, điểm nhận điện là tại đầu vào trạm trunggian phụ tải 220/110 kV Chú ý là nếu mua điện tại đây thì công suất phát từ GENCOphải lớn hơn 100 MW do có tổn thất công suất trên lưới điện Ngược lại, nếu điểm lấyđiện là ở GENCO thì phụ tải chỉ nhận được công suất nhỏ hơn 100 MW do có tổn thất Hai bên cũng có thể hợp đồng mua bán cả năm hoặc nhiều năm

Tóm lại, mua bán điện đầy đủ là mua công suất và điện năng, ở đây điện năng thể

hiện ở thời gian mua, điện năng phải đảm bảo độ tin cậy cao theo hợp đồng, mức tincậy "cao" thế nào là do hai bên bán và mua thỏa thuận

Về mặt độ tin cậy cung cấp điện có các loại hình mua bán sau :

- Mua điện chắc chắn: Người mua, mua cả công suất và điện năng với độ tin cậy

cao theo thỏa thuận

- Mua điện không chắc chắn: Người mua có thể mua điện từ GENCO với giá

thấp hơn bình thường với điều kiện nếu GENCO thiếu công suất do sự cố thì có thể cắtđiện không báo trước Trong trường hợp này người mua chỉ mua điện năng của GENCO

- Mua công suất dự trữ: Người mua có thể mua công suất dự trữ cho những phụ

tải yêu cầu độ tin cậy rất cao, công suất này chỉ dùng đến khi xảy ra sự cố nguồn điện

Ví dụ, một bệnh viện có yêu cầu công suất 10 MW, mua điện độ tin cậy cao củaGENCO 1, nhưng mua công suất dự trữ 10 MW của GENCO 2 cho trường hợpGENCO 1 sự cố GENCO 2 có hai sự lựa chọn: Để 10 MW dự trữ nóng (không sản xuấtđiện năng) cho bệnh viện; cứ sản xuất điện và bán cho hộ tiêu thụ A mua điện không chắc

chắn (được phép cắt điện bất cứ khi nào), khi nào bệnh viện cần công suất thì cắt điện của

hộ tiêu thụ A để cấp cho bệnh viện Tất nhiên phương án 2 hiệu quả hơn Hộ tiêu thụ A chỉcần trả tiền điện năng tiêu thụ còn bệnh viện trả tiền công suất

Trong thực tế, có thể kết hợp mua bán điện chắc chắn và không chắc chắn: Ví dụmua điện chắc chắn ngày chủ nhật, không chắc chắn vào ngày thường v.v Mức tincậy cao (mức chắc chắn) cũng có thể chia bậc, thí dụ một lần mất điện trong 100 năm, 50năm v.v tất nhiên giá cả cũng khác nhau Các hợp đồng mua bán điện có thể rất chi tiết, điềunày tùy thuộc vào người mua và người bán

 Mua bán dịch vụ

Sau khi hai bên mua và bán đã ký hợp đồng mua điện cơ bản, giao choTRANSCO truyền tải, người mua và cả người bán còn phải trả tiền cho các dịch vụcần thiết để tải được điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ Ngoài ra, còn các dịch

vụ phụ bao gồm: Điều khiển hệ thống điện, cung cấp công suất phản kháng và điềuchỉnh điện áp, bù tổn thất công suất tác dụng, theo dõi phụ tải v.v hỗ trợ cho dịch vụchính, là nhu cầu của dịch vụ chính và người sử dụng lưới truyền tải

Ví dụ, ở thị trường điện Hoa Kỳ, Ủy ban điều phối năng lượng liên ban (FERC),tính chất tự nguyện theo yêu cầu được quy định theo bảng 2.2 dưới đây [10]:

Bảng 2.2 Các dịch vụ truyền tải chính và phụ và các yêu cầu của chúng

Các dịch vụ đề nghị SO chịu trách nghiệm

Yêu cầu cho

SO cấp

Mua của SO

Mua khác

khác

X

địa phương và cục bộ

công suất khi tải

5.Mất câng bằng năng

lượng

phụ tảitác dụng

cố máy phát

Cho phụ tải biến đổi10.Khởi động đen-

 Ví dụ về thị trường điện tập trung (electricity pool market)

Thị trường điện tập trung có đặc điểm: Điện năng được mua bán thông qua thịtrường chứ không giao dịch trực tiếp giữa người tiêu dùng và người sản xuất

Thị trường điện tập trung được vận hành bởi đơn vị điều hành thị trường điện(MO) riêng hoặc gộp chung vào ISO Nhiệm vụ của điều hành thị trường điện là đạt

được tối ưu kinh tế ngắn hạn (short-run economic optimum)

Để đạt được điều này, điều hành thị trường điện thu thập giá thầu điện năng của

cả nhà sản xuất lẫn người tiêu thụ Giá này có giá trị trong một khoảng thời gian nhấtđịnh thường là nửa giờ và được đệ trình cho ISO một ngày trước khi thực hiện Vìthế, thị trường điện tập trung là thị trường điện một ngày trước

Sau khi các giá thầu được trình báo, điều hành thị trường điện giải bài toán vậnhành tối ưu dòng công suất (OPF) với mọi hạn chế của lưới tuyền tải điện sao cho hàmmục tiêu là tối ưu hóa chi phí tổng, còn gọi là đạt lợi ích xã hội tối ưu

OPF tính ra giá điểm (giá tại chỗ - local price) cho mỗi nút của lưới điện (localpricing) và lượng điện năng cung cấp hoặc tiêu thụ của các thành viên tham gia thị trườngđiện

Hình 2.9 Các giao dịch trong thị trường điện

Hình 2.10 Sơ đồ tính giá trong thị trường điện tập trung

Người tiêu thụ và người cung cấp sau đó tính tiền theo lượng điện năng tiêu thụhoặc cung cấp và giá ở điểm nút tương ứng

Ở một số thị trường điện tập trung như NORD POOL, người ta tính giá thanhtoán thị trường (MCP-Market Clearing Price) cho toàn lưới truyền tải điện (global)hoặc cho vùng (zonal)

Trong ngày hôm sau nếu có sự sai khác giữa kế hoạch đã tính toán và công suất

phát hoặc tiêu thụ thực tế thì sự sai khác đó được giải quyết bằng thị trường cân bằngtrong tức thời (spot markets), thị trường này thực hiện đấu thầu 10 phút một lần Trênhình 2.9 và hình 2.10 là sơ đồ giao dịch và sơ đồ tính giá trong thị trường điện tập trung Trong thị trường điện độc quyền bài toán OPF được giải khi cho biết chi phí côngsuất tác dụng của các tổ máy phát, còn phụ tải được cho biết và phụ tải phải được cấpđiện hoàn toàn Còn trong thị trường điện phi điều tiết, điều hành thị trường điện khôngbiết dữ liệu về hàm chi phí sản xuất của các nhà máy của các chủ sở hữu Mặt khác,người mua lại có thể thay đổi yêu cầu theo giá mua mà họ phải trả Như vậy, đơn vịđiều hành thị trường điện chỉ có trong tay các giá thầu của các bên, dùng nó để chạy bàitoán OPF

Trên hình 2.11 là các hàm đặc trưng cho giá thầu bán (a) và giá thầu mua (b).Hàm giá thầu bán cho biết giá tối thiểu mà bên cung có thể bán một lượng điện năng tươngứng Nếu giá thấp hơn p1 thì bên cung cấp không bán điện năng cho thị trường Còn nếugiá cao hơn p3 thì bên cung có thể bán hết khả năng

Đối với bên mua, hàm giá thầu mua cho biết giá cực đại chấp nhận được vớilượng điện năng mua tương ứng Nếu giá lớn hơn p3 thì bên mua sẽ không mua điệnnăng Còn nếu giá mua thấp hơn p1 thì bên mua sẽ mua hết khả năng

Hình 2.11 Hàm đặc trưng cho giá bán và giá mua

2.1.3.5 Thị trường điện ở các nước trên thế giới [9,10,14].

Hơn một thế kỷ qua, ngành công nghiệp điện ở hầu hết các quốc gia trên thế giớihoạt động như một ngành công nghiệp độc quyền dưới sự quản lý của Nhà nước, tức là ởmột địa phương, chỉ có một công ty hoặc một tập đoàn thuộc Chính phủ quản lý thực hiệntất cả các khâu: Sản xuất, truyền tải, phân phối, bán điện và cung cấp các dịch vụ khác Ở

một số nơi, các doanh nghiệp này có thể thuộc sở hữu của các nhà đầu tư tư nhân nhưng

số lượng không nhiều Bất kỳ ai muốn có điện đều phải mua từ các đơn vị độc quyền này Vào những năm đầu thập kỷ 80 của thế kỷ 20, một vài quốc gia bắt đầu thửnghiệm việc thay đổi các quy định trong ngành công nghiệp điện Dưới nhiều góc độ,người ta thấy rằng việc cạnh tranh giúp tăng cường đầu tư, cải thiện chất lượng quản lý

và vận hành hệ thống điện Những thử nghiệm này đã mang lại những thành công bướcđầu, vì vậy đã khuyến khích các quốc gia khác đi theo mô hình này

Đối với các nước đang phát triển, chương trình hỗ trợ quản lý ngành điện thuộcNgân hàng Thế giới (WB-World Bank) đã tiến hành khảo sát tại thời điểm năm 1998 ở

115 nước đang phát triển là thành viên của WB về tình hình cải cách mô hình tổ chức củacác công ty điện lực Các nội dung đưa ra đánh giá xem xét của WB gồm: 1-công ty hóa

và thương mại hóa công ty điện lực; 2-thông qua Luật điện lực mới, cho phép phân tíchtheo chiều dọc và chiều ngang; 3-thành lập đơn vị vận hành thị trường điện độc lập; 4-cho phép xây dựng các nhà máy điện độc lập (IPP); 5-tư nhân hóa công ty điện lực cũtrong khâu phát; 6-tư nhân hóa công ty điện lực cũ trong khâu phân phối

Bảng 2.3 Tình hình cải cách ở một số nước phát triển

Theo bảng 2.3, các nội dung công ty hóa và thương mại hóa công ty điện lực vàcho phép sự tham gia của các nhà máy điện độc lập IPP là hai nội dung được nhiều nướctriển khai nhất Trong khi đó, tư nhân hóa là nội dung còn ít nước thực hiện Đợt khảosát tiếp theo vào năm 2000 của WB cho thấy xu hướng cải tổ tiếp tục được triển khaimạnh ở nhiều nước trên thế giới

Ví dụ, các nước thuộc khối EU:

Đây là những Quốc gia đi đầu trong thực hiện xây dựng thị trường điện Về cơ cấu

tổ chức sản xuất, đa số các nước thuộc EU đều thực hiện phân tách công ty điện lực độcquyền theo cả chiều dọc và chiều ngang Ví dụ như ở Anh đã tách công ty điện lực độcquyền trước đây thành 3 công ty phát điện và 13 công ty phân phối bán lẻ Đồng thờikhi tiến hành cải cách cơ cấu các công ty điện lực rất chú ý đến việc hướng tới hìnhthành các công ty kinh doanh mới có quy mô tối ưu, đặc biệt là các công ty phát điện Quá trình cải cách sở hữu ở các nước thuộc EU diễn ra với nhiều kịch bản rất khác

nhau Theo thống kê của cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA-International EnergyAgency), việc tư nhân hóa được thực hiện mạnh nhất ở Anh, Tây Ban Nha, Bỉ

Về xây dựng thị trường điện cạnh tranh, tháng 12/1996, Ủy Ban Châu Âu đãthông qua Chỉ thị EC 96/92 về xây dựng thị trường điện nội bộ của EU , theo đó tất cảcác nước thuộc EU đều phải mở cửa thị trường, cho phép khách hàng lớn được quyền lựachọn người bán theo lộ trình tới năm 2000, có ít nhất 30% thị trường phải mở cửa chocạnh tranh, các khách hàng có sản lượng điện tiêu thụ từ 20 GWh/năm trở lên phải đượcquyền lựa chọn người bán Đến tháng 2/2003, các chỉ số này tăng lên tương ứng là 35%

và 9 GWh Ủy Ban Châu Âu cũng yêu cầu các nước phải thành lập đơn vị vận hànhlưới điện truyền tải SO độc lập với các công ty phát và phân phối điện Hiện nay, thịtrường điện đã được xây dựng và vận hành thành công ở các nước Bắc Âu, Anh, TâyBan Nha, Hà Lan Riêng ở Anh, thị trường điện đã thực hiện chuyển đổi từ thị trườngđiện kiểu bắt buộc sang thị trường điện tự nguyện

Ví dụ, thị trường điện Hoa Kỳ:

Tại Hoa Kỳ, Ủy ban Điều phối Năng lượng Liên bang (FERC) thiết lập các tiêuchuẩn và quy định về tất cả các mặt của hoạt động thương mại giữa các bang, bao gồmcác thị trường điện, việc truy cập tự do vào mạng lưới truyền tải và việc hoạt động củacác công ty hoạt động liên bang Nó quy định việc truyền tải và hoạt động buôn bánnăng lượng giữa các khu vực, đảm bảo rằng ở trên bình diện Liên bang, hoạt độngkinh doanh điện phải tuân thủ các tiêu chuẩn chung và được vận hành một cách ổn định

và thiết lập các chính sách về hoạt động để đảm bảo rằng các công ty phải phục vụ lợi íchQuốc gia

FERC tái cấu trúc ngành điện, xây dựng thị trường bán buôn điện và đặt phầnlớn việc truyền tải điện dưới Quy định 888 (tháng 4 năm 1996) Thị trường sản xuất điện

ở mức độ bán buôn trên toàn lãnh thổ Hoa Kỳ trở nên rất cạnh tranh, với ít rào cản đểtruy nhập hệ thống và không bị chi phối bởi bất kỳ bên nào Mạng lưới truyền tải sẽ mởvới bất kỳ bên nào có chất lượng dịch vụ tốt, trong đó không dành ưu tiên cho bất cứbên nào, kể cả những công ty sở hữu mạng truyền tải này

Từng bang sẽ tạo môi trường tự do để thúc đẩy các phương pháp khác nhautrong việc quản lý và vận hành công nghiệp điện trong bang, căn cứ vào các hướngdẫn của FERC và họ cho phép quá trình tái cấu trúc và cạnh tranh ở cấp độ phân phốilớn hay địa phương Do đó, hiện nay 50 bang đang thúc đẩy các quá trình tái cấu trúc