Phân bố công suất tối ưu có tính đến giá điện của phụ tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ MINH ĐỨC PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU CÓ TÍNH ĐẾN GIÁ ĐIỆN CỦA PHỤ TẢI CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH: 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TSKH.HỒ ĐẮC LỘC Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày .tháng .năm 2006 Có thể tham khảo luận văn tại: THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -& CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC *** NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ MINH ĐỨC Phái: Nam Ngày sinh: 01-12-1980 Nơi sinh: TIỀN GIANG Chuyên ngành: MẠNG, THIẾT BỊ VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Khoá: K15 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU CÓ TÍNH ĐẾN GIÁ ĐIỆN CỦA PHỤ TẢI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu giá điện thực thị trường điện - Một số vấn đề thị trường điện - Bài toán phân bố công suất tối ưu có xét yếu tố giá điện - Phương hướng phát triển III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CB HƯỚNG DẪN: TSKH HỒ ĐẮC LỘC VI HỌ VÀ TÊN CB CHẤM NHẬN XÉT 1: VII HỌ VÀ TÊN CB CHẤM NHẬN XÉT 2: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT CÁN BỘ NHẬN XÉT TSKH.HỒ ĐẮC LỘC Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng Chuyên Ngành môn Hệ Thống Điện Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh thông qua Tp.HCM, ngày tháng năm 2006 PHÒNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CHỦ NHIỆM NGÀNH LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy TSKH.Hồ Đắc Lộc tận tâm hướng dẫn em với tất lòøng nhiệt tình tinh thần trách nhiệm để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM truyền đạt cho em kiến thức quý báu tạo điều kiện để em thực luận văn Xin chân thành cảm ơn cha mẹ,em trai tất bạn bè thân thuộc, anh chị đồng nghiệp bên cạnh động viên hỗ trợ em hoàn thành luận văn Tp HCM, ngày 01 tháng 10 năm 2006 Lê Minh Đức MỤC LỤC Lời cảm ơn Chương I GIÁ ĐIỆN THỰC: LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ 1.1 Giới thieäu .I-1 1.2 Nội dung giá điện thực I-2 1.2.1 Thị trường điện Nauy I-2 1.2.2 Thị trường điện Chilê I-4 1.2.3 Thò trường điện Anh quốc I-5 1.2.4 Thị trường điện nước Mỹ .I-6 1.2.5 Thị trường ñieän Australia I-8 1.2.6 Thị trường điện New Zealand 1-8 1.2.7 Tóm tắt 1-9 1.3 Các nguồn gốc giá điện 1-11 1.4 Mô hình MIT 1-12 1.4.1 Những nguồn gốc mô hình MIT 1-12 1.4.2 Giá điện thực mô hình MIT 1-14 1.4.3 Các giới hạn thực tế mô hình MIT 1-16 1.5 Mô hình Mogan-Giá điện đăng ký trước 1-17 1.5.1 Các nguồn gốc mô hình Hogan 1-17 1.5.2 Giá điện thực mô hình Hogan 1-18 1.5.3 Các giới hạn thực tế mô hình Hogan 1-19 1.6 Các mô hình giá điện thực khác 1-20 1.7 Second order đăng ký chạy dài hạn 1-21 1.7.1 Sự khôi phục lại chi phí mạng 1-22 1.8 Các hướng nghiên cứu 1-22 Chương II NHỮNG VẤN ĐỀ TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 2.1 Giới thiệu II-1 2.1.1 Mô hình PoolCo II-1 2.1.2 Mô hình hợp đồng song phương II-3 2.1.3 Mô hình lai II-4 2.2 Giá điện truyền tải II-5 2.2.1 Hợp đồng theo hướng truyền công suất II-6 2.2.2 Hợp đồng theo phương pháp MW-dặm II-9 3.1 Giá điện xảy tắc nghẽn lưới điện truyền tải II-14 3.1.1 Một vài phương pháp tính chi phí tắc nghẽn II-15 3.1.2 Các quyền lợi truyền tải II-15 4.1 Quản lý tắc nghẽn mạch II-15 4.1.1 Phương pháp giải II-16 4.1.2 Hình thức toán tắc nghẽn vùng nội II-16 4.1.3 Hình thức toán tắc nghẽn vùng liên kết II-17 5.1 Đấu thầu thị trường điện vào ngày II-22 5.2 Yếu tố “mềm dẻo” nhu cầu giá điện II-23 5.2.1 Thị trường điện giá điện II-23 5.2.2 Độ “mềm dẻo” nhu cầu điện II-25 5.3 Phân bố công suất tối ưu II-26 Chương III BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT YẾU TỐ GIÁ 3.1.Giới thiệu…… III-1 3.1.1 Bài toán Lagrange… III-2 3.1.2 Phân bố công suất tối ưu nhà máy nhiệt điện III-6 3.1.3 Phân bố công suất tối ưu nhiệt điện thủy điện III-11 4.1 Cơ sở lý luận phương thức áp dụng III-16 4.1.1 Giới thiệu III-16 4.1.2 Những kí hiệu III-17 4.1.3 Công thức OPF tiêu chuẩn truyền thống: III-19 4.1.4 Tối đa hóa lợi nhuận III-20 4.1.5 Phương pháp tiếp cận chỉnh sửa III-21 4.1.6 Hàm yêu cầu khách hàng III-24 4.1.7 Thực đưa vào hàm OPF III-25 5.1 Xây dựng toán III-27 Keát luận hướng phát triển III-35 Chương I: Giá điện thực: Lý thuyết thực tế Chương I GIÁ ĐIỆN THỰC: LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ 1.1 Giới thiệu: Giá điện thực phương tiện mà điện lực khu vực đưa giá nhằm phản ánh chi phí tăng thêm thực sản xuất cung cấp điện đến vị trí xác thời điểm tức thời Loại giá điện có ảnh hưởng nhiều đến việc thay đổi điều kiện thị trường, giá điện tăng nhu cầu tăng giá điện giảm nhu cầu giảm phương tiện lý tưởng để tạo khuyến khích khách hàng dùng điện tham gia vào thị trường điện Trong chương vai trò sử dụng lý thuyết giá điện thực miêu tả, với nhấn mạnh đặc biệt việc xem xét điểm mạnh điểm yếu mô hình thực tế chủ yếu đề nghị để đánh giá giá điện thực Chúng ta xem xét cấu trúc mà học viện yêu cầu thị trường giá điện thực nhằm để hoạt động hiệu Trong mục 1.2, miêu tả số thị trường điện giới Các thị trường điện làm thay đổi mức tư hữu hoá bãi bỏ quy định, tập trung vai trò giá điện thực thời gian ngắn hạn thực phức tạp mà thị trường điện gặp phải Lịch sử ban đầu lý thuyết thị trường điện thực miêu tả mục 1.3 Trong mô hình đơn giản hoá tạo giá bất biến không gian tồn khoảng thời gian có 15 năm qua với mô hình giá điện thực phức tạp phát triển Mô hình MIT có sức thuyết phục cao mà nỗ lực nhằm định giá điện thay đổi thời gian thực xem xét mục 1.4 Trong mục 1.5 báo cáo mô hình Hogan liên quan mà định giá điện đăng ký trước Một vài mô hình giá điện thực khác miêu tả sơ mục 1.6 Lý thuyết giá điện thực dựa động viên kinh tế sơ (first order) yêu cầu nhằm mục đích làm cho thị trường điện hoạt động hiệu Tuy nhiên thị trường điện hoạt động hiệu sử dụng giá điện thực người tham gia thị trường điện (khách hàng dùng điện) thực phải đối mặt với động viên kinh tế sơ thứ hiệu mà khuyến khích bóp méo thị trường điện làm thay đổi mục đích hoạt động giá điện thực Trong mục 1.7, miêu tả nguồn gốc ảnh hưởng động viên kinh tế sơ thứ xem xét lại hợp đồng dài hạn quyền để làm giảm ảnh hưởng Các hướng nghiên cứu thảo luận đưa mục 1.8 Luận văn thạc só Trang 1/22 Chương I: Giá điện thực: Lý thuyết thực tế 1.2 Nội dung giá điện thực: Mục tiêu tối ưu thị trường giá điện thực nhằm làm cho hoạt động hệ thống công suất hiệu cách cung cấp khuyến khích động viên cho người tham gia thị trường đưa hành động hiệu cho phép vài cấp quản lý phân quyền Do dường xác miêu tả số thị trường điện mua bán công suất yếu phân quyền ưu tiên hàng đầu Tuy nhiên thảo luận bắt buộc phải đáp ứng số quy luật Trước tiên, phải tạo kết mà giá điện thực hướng đến Thứ hai phải tạo hiểu biết bên cấu trúc thị trường điện mà yêu cầu hiểu biết quan trọng thị trường giá điện thực thành công Thứ ba phải tạo chứng cụ thể để thị trường điện tập trung dựa vào triết lý thị trường điện giá thực naỳ nhằm mục đích hoạt động hiệu Lý thuyết phía sau nhiều cấu trúc thị trường điện miêu tả mục xem xét đến Trong thị trường điện mà xem xét thị trường Na uy, Chilê Anh quốc có hoạt động tập trung với mức độ cạnh tranh cao Thị trường điện Mỹ với truyền thống thống trị độc quyền bang quy định cách nặng nề với áp lực cạnh tranh diễn cách nhằm làm giảm quy định cải thiện hiệu Thị trường điện Australia cung cấp khoá nghiên cứu hấp dẫn bao gồm số thị trường điện độc lập mà trở nên liên thông với Thị trường điện New Zealand bãi bỏ quy định ngày trở nên phân tán Trong mục 2.2.7 tóm tắt đặc điểm bật thị trường điện tương ứng với phối hợp thị trường phân taùn 1.2.1 Thị trường điện Na uy: Hjalmarsson (1992) baùo cáo tận năm 1991, hệ thống điện Nauy bao gồm khoảng 600 nhà máy điện nhỏ chia số khoảng 63 công ty sản xuất bán sỉ với 214 công ty điện lực phân phối khu vực mà phần nhiều số chúng liên kết theo chiều dọc Khoảng 99% công suất nhà máy thuỷ điện tạo quốc gia có khoảng 7000MW vượt trội ra, nguồn công suất điện để xuất nước Trong nhiều năm, nước Na uy điều hành lónh vực công suất điện theo hợp tác xã tuỳ tiện, sử dụng giá điện thực đơn giản để trợ giúp gửi mua bán kết hợp giao dịch thị trường Holtan, Wangensteen Livik (1994) nhận xét cải cách từ năm 1991 taọ khuyến khích cạnh tranh lớn Hoạt động nhà máy phát điện mạng lưới truyền tải Luận văn thạc só Trang 2/22 Chương I: Giá điện thực: Lý thuyết thực tế có tách biệt lớn bang làm chủ công ty truyền tải, Statnett tạo nên để làm chủ cho thuê toàn mạng lưới truyền tải Sự độc quyền nhận công suất phát công suất tổ chức Statkraft, bang làm chủ công ty điện lực gồm 30% khả công suất cuả máy phát, bãi bỏ Chính quyền địa phương điều hành 55% khả lại máy phát điện Các công ty điện lực quyền địa phương kết nối theo chiều dọc yêu cầu phải có tách biệt thực tế tài mạng truyền tải mạng máy phát công suất Lưới công suất tạo nên giá điện thực phải dựa vào hồ sơ thầu từ phía bên mua lời chào từ phía bên bán Các ngày nhóm thành khối tương tự, điển hình khối, bên mua bên bán cung cấp đường cong cung cầu cách hiệu đến lưới công suất loại khối Trong thực tế, công ty phát điện phải dự thầu riêng biệt khu vực địa lý khác mà phản ánh ảnh hưởng tiềm ẩn tắt nghẽn lưới điện truyền tải Sự tắt nghẽn lưới truyền tải lưới điện xem có nhiều vùng công suất điện khu vực mà vùng công suất lại có giá điện thực riêng vùng Ngoài thị trường điện giá thực, phí truy cập mạng (phí tham gia lấy công suất điện) phải người sử dụng mạng điện chi trả đủ bù đắp lại tất chi phí mạng điện dựa lấy lại từ việc cho thuê mạng truyền tải vùng đem lại Holtan cho hợp đồng so sánh tài song phương bên bán điện bên mua điện thông thường hay sử dụng hiệu Các tài khoản chiếm khoảng 85% công suất bán ra, với yêu cầu công suất phụ trội thương mại thị trường điện giá thực Những hợp đồng song phương nhằm mục đích cung cấp rào cản tài nhằm chống lại thay đổi giá lưới điện công suất (Schweppe at al., 1988, Henney, 1994) Ví dụ, công ty phát điện đồng ý cung cấp cho khách hàng lượng công suất đơn giá cố định suốt thời điểm cố định Giá điện hợp đồng phản ánh mong đợi người tham gia thị trường điện giá điện thời điểm mà hợp đồng có hiệu lực xảy Ở thời điểm đó, chắn bên phải thương mại công suất điện (mua bán công suất điện) thị trường giá điện thực thời điểm mà giá điện thực thắng Vì lúc nói chung giá điện thực khác so với giá điện hợp đồng, bên trở nên mạnh nhiều so với mong đợi Luận văn thạc só Trang 3/22 Chương IV:Bài toán kết luận Chương IV BÀI TOÁN VÀ KẾT LUẬN 4.1 Bài toán: Cơ sở lý luận phương thức áp dụng trình bày tương đối chi tiết chương trước Bây sử dụng kỹ thuật vưà trình bày để giải toán sau Bài toán áp dụng giải thuật dựa chỉnh sưả công thức OPF truyền thống nhằm mục tiêu tối thiểu hoá chi phí nhiên liệu Chúng ta dựa giải thuật phân bố công suất tối ưu OPF truyền thống tồn hữu, sau áp dụng đưa phương trình hàm yêu cầu tải vào điều kiện ràng buộc Kết thu kết phân bố công suất tối ưu có tính đến giá điện phụ tải Thực chất toán, toàn đơn biến đổi công thức toán học nhằm đưa khái niệm tải có giá phụ thuộc (hàm yêu cầu sử dụng điện khách hàng) vào công thức OPF hữu Mặc dù trình biến đổi thể công thức toán học tương đối ẩn thực lại tương đối đơn giản trực giác Như nói trên, sở lý luận cách thức áp dụng trình bày chương trước Tuy nhiên toán, phương trình có cách thực khai triển khác Vì thế, trình bày công thức cách tóm tắt ngắn gọn nhằm làm cho toán trở nên có hệ thống logic dễ nắm bắt Bài toán hình số IV-1 thể hệ thống đơn tối ưu nhằm tối thiểu hoá chi phí nhiên liệu Luận văn thạc só Trang 1/13 Chương IV:Bài toán kết luận Hình IV-1: Hệ thống có chi phí nhiên liệu tối thiểu Dưới bước tóm tắt nhằm mục tiêu tối thiểu hoá chi phí bảng thông số tính toán toán nêu Chúng ta có phương trình ràng buộc công suất nút: h ip = Vi ∑k =1Vk [g ik cos(δ i − δ k ) + bik sin (δ i − δ k )] − PGi + PLi = hip = Vi ∑k =1Vk [g ik sin (δ i − δ k ) − bik cos(δ i − δ k )] − QGi + QLi = i = 1, ,6 Các ràng buộc: g (V , δ , P ) < : Trong g gồm phương trình sau: g Gi = PGi − PGi , i = ÷ g Gi max = PGi − PGi max , i = ÷ g Li = PLi − PLi , i = ÷ g Li max = PLi − PLi max , i = ÷ g Vi = Vi − Vi , i = ÷ g Vi max = Vi − Vi max , i = ÷ g δi = δ i − δ i , i = ÷ g δi max = δ i − δ i max , i = ÷ Lập hàm Lagrange: L = −(C1 + C + C + C ) + ∑ (λip hip + λiq hiq ) + ∑ (λGi g Gi + λGi max g Gi max ) + + i =1 i =1 + ∑ (λδi g δi + λδi max g δi max ) i =1 Nghiệm tối ưu toán phải thỏa mãn hệ phương trình sau: ∂L ∂L ∂L = 0; = 0; = 0; ∂V ∂δ ∂PG Luận văn thạc só Trang 2/13 Chương IV:Bài toán kết luận ∂L = 0; ∂λiq ∂L = 0; ∂λip ∂L ∂λGi ∂L ∂L ∂λ Li max ∂L = 0; ∂λVi ∂L ∂λVi max ∂L = 0; ∂λδi = 0; ∂λGi max = 0; ∂λ Li ∂L ∂L = 0; ∂λδi max = 0; = 0; = 0; Nghiệm hệ tìm cách giải lặp hệ: ∂L ; ∂x ∂L vector cột đạo hàm riêng Trong ∂x PG ;V ; δ ; LG λδi max (đã kể trên) H Δx = x vector cột gồm L theo PGi (1→4) ;Vi (5→6) ; δ i (1→6) ; ; λδi max(i =1÷6) H ma trận chứa phần tử đạo hàm hạng hàm Lagrange theo biến , gồm có phần tử đường chéo: ∂2L ; ∂PGi2 ∂2L ; ∂Vi i = 1÷ ∂2L ∂λGi ∂2L ∂δ i2 i = 5÷6 ∂2L ; ∂λGi max i = 1÷ ; ∂2L ; ∂λip2 ∂2L ∂λip2 i = 1÷ i = 1÷ ; ∂2L ∂λ Li i = 1÷ ∂2L ∂λVi2 ∂λVi2 max i = 5÷6 Luận văn thạc só ∂2L ∂λ2Li max i = 1÷ ∂2L ; ; ; ∂2L ∂λδ2i ∂2L ; ∂λδ2i ; i = 1÷ Trang 3/13 Chương IV:Bài toán kết luận ∂2L Các phần tử đường chéo: ; i# j ; ∂xi ∂x j với xi ; x j phần tử thuộc vector x Các bảng tóm tắt số liệu đầu vào toán: Bus Bus 1 3 4 5 6 Thanh caùi Bảng 1: Thông số đường dây Điện Điện dung Điện trở kháng Mạch [p.u] [p.u] [p.u] 0.04 0.08 0.02 0.04 0.08 0.02 0.04 0.08 0.02 0.04 0.08 0.02 0.04 0.08 0.02 0.04 0.08 0.02 0.04 0.08 0.02 Bảng số 2: Thông số Tải Công suất phát Tải [MW] [MVAR] tối thiểu [MW] 100 20 50 100 20 50 100 20 50 100 20 50 100 50 100 10 Baûng số 3: Thông số kinh tế Máy phát a[ $ ] hr 105 96 105 94 b[ $ ] MWhr 12.0 9.6 13.0 9.4 c[ Coâng suất giới hạn [MVA] 100 100 100 100 100 50 100 Công suất phát tối đa [MVAR] 250 250 250 250 0 $ ] MW hr 0.0120 0.0096 0.0130 0.0094 Từ có đường cong chi phí máy phát thể hình số IV-1 đây: C ( PG1 ) = (105 + 12 PG1 + 0.012 PG21 ) * FuelCost1 C ( PG ) = (96 + 9,6 PG + 0.096 PG22 ) * FuelCost Luaän văn thạc só Trang 4/13 Chương IV:Bài toán kết luaän C ( PG ) = (105 + 13PG1 + 0.013PG23 ) * FuelCost C ( PG ) = (94 + 9.4 PG1 + 0.0094 PG24 ) * FuelCost Trong FuelCostX = 1.00$/BTU tất máy phát Lúc hệ thống tối ưu nhằm tối đa hoá lợi nhuận cách áp dụng đưa đường cong yêu cầu phụ thuộc vào giá cái: ⎛ m price ⎞ ( p pbase − p p ) ⎟ = d pbase (1 + 10(20 − p p )) d p ( p p ) = d pbase ⎜1 + ⎜ ⎟ d pbase ⎝ ⎠ Trong đó: d pbase cân với yêu cầu d pbase = 100 tải giống hình số IV-1 thể Mô hình giá cho phép tải tiêu thụ công suất d pbase giá điện thực p p = 20 $/MWH Nếu giá điện thực rớt xuống 20$/MWH tải hệ thống bắt đầu tiêu thụ công suất nhiều Ngược lại, giá điện thực bắt đầu tăng lên cao giá điện nêu tải tiêu thụ công suất để thích nghi lại tăng giá Sự thay đổi theo giá điện tải công suất cách nhạy bén giá điện tóm lược biểu thức m price d pbase Chính biểu thức định hệ số góc hàm yêu cầu sử dụng điện khách hàng Sự tối ưu tạo kết hình IV-2 thể Luận văn thạc só Trang 5/13 Chương IV:Bài toán kết luận Hình IV-2: Hệ thống tối đa hoá lợi nhuận 4.2 Kết thu được: Trong hình số IV-2, tất giá điện thực rớt xuống 20$/MWH khiến tải hội tụ nhiều đến giá trị d pbase chúng Và thấy hình số IV-1, tải 100MW hình số IV2 tải bị thay đổi với tải nhỏ với chi phí biên lớn Đối với trường hợp thay đổi tương đối nhỏ không đáng kể thử xem xét xem hệ thống chuyển biến hệ thống bắt đầu dịch chuyển phía giới hạn đường dây truyền tải Hiện công suất truyền tải 66MVA chảy đường dây từ số đến số Nếu giới hạn công suất giảm xuống giá trị 40MVA lúc lại mong chờ chi phí biên số có khuynh hướng tăng lên Lúc người tiêu thụ điện tự nhiên giảm nhu cầu sử dụng điện Điều này, cách xác xảy hình số IV-3 thể Luận văn thạc só Trang 6/13 Chương IV:Bài toán kết luận Hình IV-3: Giới hạn đường dây giảm xuống 40MVA Giá điện gia tăng số khiến nhu cầu tiêu thụ công suất số giảm từ 130MW xuống 102MW Chúng ta thấy giá giảm số khiến nhu cầu công suất gia tăng từ 140MW lên 163MW Giá điện giảm số đường dây đạt đến giới hạn (thông thường giới hạn công suất) mà đặt trước Điều tạo giá trị thặng dư công suất với giá điện rẻ số Bây xem xét khía cạnh khác mà chi phí nhiên liệu gia tăng toàn hệ thống công suất Giới hạn đường dây lại gia tăng lên tới 100MW đồng thời chi phí nhiên liệu toàn hệ thống lại gia tăng 50% Điều làm chi phí giới hạn máy phát tăng lên làm tăng chi phí giới hạn toàn hệ thống Các kết mô thể hình số IV-4 Luận văn thạc só Trang 7/13 Chương IV:Bài toán kết luận Hình số IV-4: Chi phí nhiên liệu tăng đến 50% 4.3 Kết luận: - Trong luận văn ta thể cách mà thực điều chỉnh đơn giản giải thuật OPF tồn nhằm tối thiểu chi phí máy phát để giải vấn đề tối đa hoá mục tiêu lợi nhuận OPF Sự chỉnh sửa đơn giản trực giác, dẫn đến khả mô thị trường điện thực cách yêu cầu người tham gia thị trường điện (khách hàng) đệ trình đường cong tải nhu cầu phụ thuộc giá - Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện thực theo nhu cầu tải tiêu thụ Trong tải lại phụ thuộc vào hàm giá điện cuả tải Do giải toán có liên quan chặt chẽ giá điện (tải) công suất phát Bài toán cho thấy mối liên hệ khách hàng điện lực thị trường điện Chính giá điện tác động làm thay đổi điều kiện thị trường, giá điện tăng nhu cầu tăng giá điện giảm nhu cầu giảm Và phương tiện lý tưởng để khuyến khích khách hàng dùng điện tham gia vào thị trường điện - Bài toán thể rằng: phương pháp phân bố tối ưu có tính đến giá điện phụ tải phương pháp giải tốt tượng nghẽn mạch hệ thống điện chi phí biên hệ thống điện Luận văn thạc só Trang 8/13 Chương IV:Bài toán kết luận 4.4 Thuận lợi hạn chế : Thuận lợi: - Từ công thức OPF truyền thống tồn toán sẵn có, đưa thêm tải phụ thuộc giá vào giải thuật OPF truyền thống để tối thiểu chi phí nhà cung cấp tạo kết OPF tối đa hoá lợi nhuận toàn hệ thống - Chúng ta chứng minh rằng, đưa khái niệm tải phụ thuộc giá vào nhằm mục tiêu tối đa hoá lợi nhuận hệ thống (tối thiểu hoá chi phí máy phát) phát sinh thêm phương trình hệ phương trình điều kiện cần mà Hạn chế: - Trong trình phát triển luận văn, có tính đến việc cung cấp tiêu thụ công suất tác dụng công suất phản kháng toán mô tập trung vào thị trường điện công suất tác dụng Thật thị trường điện giá thực công suất tác dụng đạt thành tựu áp dụng để tạo thị trường công suất thực tương lai thị trường điện công suất phản kháng lại mờ mịt Chính phần đầu tư vốn lớn giá công suất phản kháng tự nhiên dễ thay đổi giá điện thực công suất phản kháng làm cho việc tạo thị trường điện khó khăn - Do điều kiện an toàn, điều kiện tối ưu vận hành lưới điện đòi hỏi phải đưa tất ràng buộc toán vào hệ thống Tuy nhiên, đưa đầy đủ tất điều kiện vào gây phức tạp giảm tốc độ hội tụ hệ thống Nhưng lại vấn đề then chốt việc đưa định tối ưu thị trường điện Do đó, việc lược bớt điều kiện không thật cần thiết tìm cách nâng cao tốc độ hội tụ chương trình cần thiết nghệ thuật việc mô vận hành hệ thống điện thực tế - Nếu toán lớn có nhiều nút dẫn đến nhiều hàm điều kiện hệ phương trình lớn tương đối khó hội tụ ma trận Hessian tương đối lớn gần không (ma trận có phần bên toàn số không) Để giải kết có nhiều thời gian đồng thời kết khó xác với thị trường điện lý tưởng thời gian thực Luận văn thạc só Trang 9/13 Chương IV:Bài toán kết luận - Trong lý thuyết mô tả hệ thống công suất chi tiết nhu cầu để dễ vận dụng máy tính nhằm sử dụng xấp xỉ dẫn đến ảnh hưởng có hại đến chất lượng giá điện thực 4.5 Phương hướng phát triển: - Ý tưởng luận văn phát triển xa dẫn đến khả lập lại công thức chi phí máy phát điện để đưa vào đường cong cung cấp có giá phụ thuộc Đưa tập đường cong cung cấp có giá phụ thuộc tương ứng với tập đường cong yêu cầu có giá phụ thuộc từ thị trường công suất điện phía mô - Phương pháp sử dụng nêu trên, tương lai thực đưa vào giải pháp kỹ thuật thị trường điện Những người tham gia thị trường điện bị buộc phải đệ trình hàm yêu cầu sử dụng điện hàm cung cấp cho nhà cung cấp điện (điện lực) Những hàm đưa vào giải thuật OPF định điểm tối ưu mà người tham gia thị trường điện đấu thầu cho hành động giới hạn biên thực họ - Bài toán mở hướng là: đưa mô hình tải phụ thuộc giá vào OPF truyền thống cách hiệu để áp dụng mô cho thị trường giá điện thực công suất tác dụng lẫn công suất phản kháng Khi qui luật thị trường tạo nên, mô hình tải công cụ có giá trị dùng để mô hình hoá hành động đầy tiềm thị trường - Trong toán mô nêu trên, mục tiêu chúng tạo qui luật nhằm khuyến khích người tham gia thị trường điện đạt đến mục tiêu tối đa hoá lợi nhuận Những mô giúp ích nhiều cho người tham gia thị trường việc mô hình hoá hành động người chơi khác (khách hàng tham gia thị trường điện ) thị trường Từ ý tưởng nêu trên, hướng phát triển dựa theo cách tiếp cận khác có tiềm OPF tiêu chuẩn dựa theo công thức (5.7) chương phát biểu sau: Xem xét hàm S (•) đạo hàm Mặt khác : p s − Luận văn thạc só ∂C (•) ∂s ∂C ( S ( p s )) = 0, ∀p s ∂s Trang 10/13 Chương IV:Bài toán kết luận Lúc đưa đẳng thức − ~ s − S (λ ^ + λ gs − λ gs max ) = ∂C ( s ) ~ − λ ^ − λ gs + λ gs max = để ra: hs ∂s hs Do viết lại điều kiện cần sau: ~ ⎛ ∂h( x, s, D(λ ^ + λ gd − λ gd max )) ⎞ ⎜ T ⎟ hd ⎜ λh ⎟ ∂x ~ ⎜ ⎟=0 ⎜ T ∂g ( x , s, D(λhd^ + λhd − λ gd max )) ⎟ ⎜ + λg ⎟ ∂x ⎝ ⎠ ~ s − S (λ ^ + λ gs − λ gs max ) = (IV-1) hs ~ h( x, s, D(−λ ^ + λ gd − λ gd max )) = hd ~ T λ g g ( x , s, D(−λ ^ + λ gd − λ gd max )) = hd Và rút gọn là: ~ ~ ⎛ ⎞ ⎞ ⎛ ⎜ T ∂h⎜⎝ x , S (λhs^ + λ gs − λ gs max ), D(−λhd^ + λ gd − λ gd max ) ⎟⎠ ⎟ ⎟ ⎜ λh ∂x ⎟=0 ⎜ ~ ~ ⎜ ∂g ⎛⎜ x , S (λ ^ + λ gs − λ gs max ), D(−λ ^ + λ gd − λ gd max ) ⎞⎟ ⎟ hs hd ⎜ + λT ⎝ ⎠⎟ ⎟ ⎜ g ∂x ⎠ ⎝ ~ ~ h⎛⎜ x, S (λ ^ + λ gs − λ gs max ), D(−λ ^ + λ gd − λ gd max ) ⎞⎟ = hs hd ⎝ ⎠ ~ ~ λTg g ⎛⎜ x, D(λ ^ + λ gs − λ gs max ), D(−λ ^ + λ gd − λ gd max ) ⎞⎟ = hs hd ⎝ ⎠ Từ công thức rút nêu trên, ta thấy hàm yêu cầu khách hàng dùng điện hàm cung cấp điện nhà cung cấp đệ trình điểm tối ưu định Cũng ý tưởng này, phát triển đưa mô hình tải phản kháng tải tác dụng phụ thuộc giá vào OPF truyền thống việc mô đầy đủ gần với thị trường điện lý tưởng Tuy nhiên thách thức phải đưa khái niệm tải công suất phản kháng phụ thuộc giá chứng minh tải công suất tác dụng phụ thuộc giá Sau đó, kết hợp đưa vào công thức OPF truyền thống sẵn có Đây thực trình khó khăn dẫn toán đến khả hội tụ không gian toán lớn ma trận Hessian có nhiều phần tử không (vì toán có nhiều ràng buộc) Nếu giải vấn đề không gian toán, tăng vấn đề thời gian hội tụ cách thức thực Luận văn thạc só Trang 11/13 Chương IV:Bài toán kết luận đơn giản hoá thực phương hướng phát triển đề tài đầy tiềm tương lai Nếu áp dụng ý tưởng thành công vào phương hướng phương pháp đề nghị áp dụng cho thị trường điện 4.6 Tóm tắt nội dung kết luận: - Trong luận văn em tìm hiểu vấn đề phân bố công suất tối ưu hệ thống điện có tính đến giá điện phụ tải vài nội dung xoay quanh có liên quan trực tiếp đến vấn đề Sau em xin tóm lược vấn đề trình bày toàn luận văn - Chương 1: giới thiệu khái niệm giá điện thực nào, nội dung Đồng thời nêu số thị trường điện tiếng giới áp dụng Từ giới thiệu mô hình giá điện tiếng giới mô hình MIT mô hình Hogan Trong nêu lên hạn chế chúng thực tế áp dụng đề nghị vài hướng tìm hiểu thị trường điện - Chương 2: tìm hiểu số vấn đề gặp phải thị trường điện cạnh tranh: mô hình thường áp dụng mô hình PoolCo, mô hình hợp đồng song phương mô hình lai Ngoài chương đưa loại hợp đồng giá điện truyền tải hợp đồng theo hướng truyền công suất hợp đồng theo phương pháp MWdặm Trong mạng điện thường xảy tắt nghẽn mạch, chi phí tính tắc nghẽn tìm hiểu ví dụ cụ thể tính chi phí tắt nghẽn nội vùng, liên vùng Đưa yếu tố mềm dẻo giá điện từ rút vài quan điểm thiết kế giá điện thị trường - Chương 3: xem xét cụ thể toán phân bố công suất tối ưu có xét yếu tố giá điện Tìm hiểu phương pháp Lagrange áp dụng cho toán, phân bố công suất tối ưu giưã nhà máy nhiệt điện, giưã nhà máy nhiệt điện thuỷ điện Giới thiệu phương pháp OPF truyền thống với mục tiêu tối đa hoá lợi nhuận, phương pháp chỉnh sưả Đồng thời đưa khái niệm yêu cầu cuả khách hàng, biến đổi để đưa vào hàm OPF hữu Từ đưa vào ví dụ nhỏ để giải kết cụ thể - Chương 4: toán có không gian ràng buộc cách biến đổi khác toán lớn cần thêm vài biến đổi Áp dụng phương pháp trình bày chương để ứng dụng vào toán cái, máy phát điện Từ giải toán phân bố công suất tối ưu có tính giá điện phụ tải, đồng thời rút kết luận phương hướng pháp triển đề tài Luận văn thạc só Trang 12/13 Chương IV:Bài toán kết luận Điểm bật toàn luận văn đưa hàm nhu cầu khách hàng dùng điện vào hàm OPF từ giải tốt vấn đề nghẽn mạch hệ thống điện Luận văn thạc só Trang 13/13 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình mạng điện –tác giả Bùi Ngọc Thư Hệ Thống Điện truyền tải phân phối-tác giả Hồ Văn Hiến F.C Schweppe, M.C Caramanis, R.D.Tabors, and R.E.Bohn (1988), Spot Pricing of Electricity Kluwer Academic Publishers, Norwell Inclusion of Price Dependent Load Models in the Optimal Power Flow, James D.Weber, Thomas J.Overbye, Christopher L.De Marco, 1998, Kona, Hawaii Reactive Power Pricing and Management, Shangyou Hao, Alex Papalexopoulos, 1997, IEEE Transactions on Power Delivery Real-time Pricing of Reactive Power: Theory and Case Study Results, Marti L.Baughman, Shams N.Siddiqi, 1991, IEEE Transactions on Power Delivery A simulation Based Approach to Pricing Reactive Power, James D Weber, Thomas J.Overbye, Christopher L.De Marco, 1998, Kona, Hawaii, IEEE Transactions on Power Delivery Estimating the Actual Cost of Tranmision System Congestion, Thomas J Overbye, Proceedings of the 36th Hawaii International Conference on System Sciences, 2002 Dispatch Based Pricing in Decentralised Power Syatems, B.J.Ring, University of Canterbury, 1995 10 Nghiên cứu thị trường điện cạnh tranh Mạng lưới truyền tải Phương hướng phát triển Việt Nam-Ngô Cao Cường-Đại học Bách Khoa TP.HCM-05/2002 11 Nghiên cứu thị trường điện cạnh tranh Khu vực nguồn phát Phương hướng phát triển Việt Nam-Võ Đặng Bắc-Đại học Bách Khoa TP.HCM-05/2002 Luận văn thạc só LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Địa liên lạc: Điện thoại quan: Điện thoại nhà: Lê Minh Đức 01-12-1980 Tiền Giang 71A- Văn Thân-P.8-Q.6-TP.HCM 08-2168241 08-8541387 Quá trình học tập –công tác: Tháng 07/2003: Tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM Năm 2004-2006: Học viên cao học khoá 15-Ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện-Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Năm 2003-nay: Công tác Ban Quản Lý Dự n Lưới Điện-Công ty Điện Lực TP.HCM ... MÁY ĐIỆN Khoá: K15 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU CÓ TÍNH ĐẾN GIÁ ĐIỆN CỦA PHỤ TẢI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu giá điện thực thị trường điện - Một số vấn đề thị trường điện. .. TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT YẾU TỐ GIÁ 3.1.Giới thiệu…… III-1 3.1.1 Bài toán Lagrange… III-2 3.1.2 Phân bố công suất tối ưu nhà máy nhiệt điện. .. truyền tải lưới điện xem có nhiều vùng công suất điện khu vực mà vùng công suất lại có giá điện thực riêng vùng Ngoài thị trường điện giá thực, phí truy cập mạng (phí tham gia lấy công suất điện)