Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Kỹ thuật dự báo trong vận hành thị trường điện Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN TUẤN DŨNG KỸ THUẬT DỰ BÁO TRONG VẬN HÀNH THỊ TRƯỜNG ĐIỆN VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2020 ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : - PGS.TS Trần Thu Hà - PGS.TS Nguyễn Thanh Phương Luận án Tiến sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 06 tháng 11 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận án gồm: TT Họ tên GS TSKH Nguyễn Xuân Quỳnh GS TS Lê Kim Hùng PGS TS Lê Minh Phương PGS TS Quyền Huy Ánh GS TS Phạm Thị Ngọc Yến PGS TS Nguyễn Hùng PGS TS Ngô Cao Cường Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án sau Luận án báo cáo sửa chữa Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án GS TSKH Nguyễn Xuân Quỳnh iii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Luận án Tiến sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 06 tháng 11 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận án gồm: TT Họ tên GS TSKH Nguyễn Xuân Quỳnh GS TS Lê Kim Hùng PGS TS Lê Minh Phương PGS TS Quyền Huy Ánh GS TS Phạm Thị Ngọc Yến PGS TS Nguyễn Hùng PGS TS Ngô Cao Cường Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Nghiên cứu sinh, tập thể cán hướng dẫn, Khoa/Viện quản lý chuyên ngành Viện Đào tạo Sau đại hộc sau Luận án sửa chữa Cán hướng dẫn Cán hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS TS Trần Thu Hà PGS TS Nguyễn Thanh Phương Nguyễn Tuấn Dũng KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS TS Nguyễn Thanh Phương VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC PGS TS Huỳnh Châu Duy iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận án cảm ơn thông tin trích dẫn Luận án rõ nguồn gốc tham khảo Tác giả Luận án Nguyễn Tuấn Dũng v LỜI CÁM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến PGS.TS Trần Thu Hà PGS.TS Nguyễn Thanh Phương, Thầy, Cô tận tâm dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu cho tơi suốt q trình thực Luận án Và xin gửi lời cám ơn đến gia đình bạn bè - người ủng hộ động viên suốt thời gian vừa qua Tác giả Luận án Nguyễn Tuấn Dũng vi TĨM TẮT Đặc điểm q trình sản xuất tiêu thụ điện phải đảm bảo cân sản xuất tiêu thụ thời điểm, có cân sản xuất tiêu thụ làm cho chất lượng điện thay đổi, nặng nề dẫn đến sụp đỗ điện áp gây tan rã hệ thống Tuy nhiên, điện mặt hàng đặc biệt, mặt kinh tế khơng thể lưu trữ ổn định hệ thống điện đòi hỏi cân liên tục sản xuất tiêu dùng Đồng thời, nhu cầu sử dụng điện phụ thuộc vào thời tiết (nhiệt độ, tốc độ gió, mưa,…); nhu cầu sử dụng doanh nghiệp, hoạt động hàng ngày (công suất đỉnh so với cao điểm, ngày tuần so với ngày cuối tuần, ngày lễ gần ngày lễ,…); công suất phát nguồn lượng tái tạo thay đổi theo điều kiện tự nhiên; Do đó, phải cần đến kỹ thuật dự báo điện để cung cấp thơng tin cho q trình điều khiển HTĐ nhằm đảm bảo cân sản xuất tiêu thụ Đặc biệt HTĐ vận hành theo chế thị trường điện cạnh tranh, kết dự báo cung cấp thông tin cho nhà quản lý điều hành giá mua bán diện Đã có nhiều phương pháp dự báo sử dụng, nhiên phần lớn phương pháp dự báo dài hạn trung hạn dùng để cung cấp thông tin cho việc qui hoạch phát triển nguồn, lưới điện lập kế hoạch vận hành HTĐ Luận án nghiên cứu đề xuất phương pháp dự báo ngắn hạn để cung cấp thông tin phụ tải điện cho nhà quản lý điều hành thị trường điện cạnh tranh Việc nghiên cứu đặc tính phụ tải; xây dựng phương pháp xử lý liệu thiếu, sai sốt liệu; đề xuất sử dụng biểu đồ phụ tải chuẩn hóa đơn vị (SLP) để cung cấp thơng tin cho mơ hình dự báo nhiệm vụ quan trọng luận án Qua phân tích mơ hình dự báo sử dụng giới (Kỹ thuật thống kê – mơ hình SARIMA; Trí tuệ nhân tạo, học máy – mơ vii hình Support Vector Regression; Neural Network, Feedforward Networks; Random Forest), luận án đã xây dựng thành công giải thuật sử dụng Biểu đồ phụ tải chuẩn hóa đơn vị (SLP) làm liệu đầu vào cho modules xây dựng hàm hồi qui phát huy tác dụng cho kết dự báo có độ sai số thấp, giải câu chuyện chênh lệch ngày âm ngày dương, ngày lễ hội, ngày đặc biệt năm ngày tháng 01 02 (tháng có Tết Dương lịch Tết Ngun Đán) Mơ hình kết hợp Biểu đồ phụ tải chuẩn hóa đơn vị (SLP) Support Vector Regression (SVR) hoàn thiện hàm dự báo ngắn hạn, cung cấp kết dự báo cho nhà quản lý điều hành thị trường điện cạnh tranh, kết dự báo kiểm chứng với liệu 05 Tổng công ty Điện lực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam Ngoài ra, luận án có phân tích tác động giá thị trường SMP hợp đồng CFD đến kết dự báo Qc để hạn chế tới mức thấp rủi ro tận dụng biến động thị trường để mang lợi nhuận cao Các module xử lý liệu thiếu, xây dựng Biểu đồ phụ tải chuẩn hóa đơn vị (SLP), dự báo phụ tải,… tác giả tự lập trình ngơn ngữ Matlab 2017 viii ABSTRACT The characteristic of the production and consumption of electricity is to ensure a balance between production and consumption at all times When there is an imbalance between production and consumption, the quality of power changes, which can even lead to voltage collapse, causing the system to fail However, electricity is a very special commodity, it is economically impossible to store Stabilizing the electrical system requires a constant balance between production and consumption In addition, the demand for electricity also depends on factors such as weather (temperature, wind speed, rain, ); daily usage demand (peak capacity, demand on weekdays, weekends, holidays, ) and variation in generating capacity of renewable energy sources according to natural conditions Therefore, forecast techniques are needed to provide information for the control process of the power system to ensure a balance between production and consumption Especially when the power system is operated under the mechanism of a competitive electricity market, the forecast results will provide information for managers to control the buying and selling prices Many forecasting methods have been used, but most are long-term and medium-term forecasting methods used to provide information for power and grid development planning as well as power system operation planning The thesis will study and propose a new short-term forecasting method to provide information about electricity load to managers operating the competitive electricity market The important tasks of the thesis include studying load characteristics, developing missing and incorrect data processing methods, as well as proposing to use the Standardized Load Profile (SLP) to provide information for forecasting models Through analysis of forecasting models being used in the world (including Statistical Engineering - SARIMA model; Artificial Intelligence, machine learning Support Vector Regression model; Neural Network, Feedforward Networks; ix Random Forest), the thesis has successfully built a new algorithm It is a method of using the Standardized Load Profile (SLP) as input data sets for the regression building modules This method is effective and gives the forecast results with low error It solves the difference of negative and positive days, holidays, special days of the year and the days of January and February (the month of New Year and Lunar New Year) The combined model of the Standardized Load Profile (SLP) and Support Vector Regression (SVR) has completed the short-term forecast function and provided the forecast results for the managers operating the competitive electricity market The forecast results are verified with the data set of 05 Electricity Corporations of Electricity of Vietnam (EVN) In addition, the thesis also analyzes the impact of SMP market price and CFD contracts on Qc forecast results to minimize risks and take advantage of the fluctuations of the market for the highest returns The modules on processing missing data , building the Standardized Load Profile (SLP), load forecasting, are programmed by the author using the Matlab 2017 x GIẤY XÁC NHẬN CỦA TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC TP.HCM ... đồng đánh giá Luận án sau Luận án báo cáo sửa chữa Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án GS TSKH Nguyễn Xn Quỳnh iii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Luận án Tiến sĩ bảo... trúc thị trường Phát điện cạnh tranh Việt Nam 123 Hình 5.10 – Mơ hình Thị trường bán bn điện cạnh tranh 124 Hình 5.11 – Mơ hình Thị trường bán bn điện cạnh tranh năm 2019 125 Hình 5.12 – Vận hành. .. quản lý điều hành thị trường điện cạnh tranh, kết dự báo kiểm chứng với liệu 05 Tổng cơng ty Điện lực thuộc Tập đồn Điện lực Việt Nam Ngồi ra, luận án có phân tích tác động giá thị trường SMP hợp