Nghiên cứu chiến lược tối ưu của các nguồn điện trong đấu thầu thị trường điện

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - TRẦN CÔNG ĐIỀN NGHIÊN CỨU CHIẾN LƯỢC TỐI ƯU CỦA CÁC NGUỒN ĐIỆN TRONG ĐẤU THẦU THỊ TRUỜNG ĐIỆN Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành: 60.52.50 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2006 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN BỘI KHUÊ Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 10 năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày tháng năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Công Điền Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06-04-1977 Nơi sinh: Bà Rịa-Vũng Tàu Chuyên ngành: Thiết bị, Mạng Nhà máy điện MSHV: 01804480 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chiến lược tối ưu nguồn điện đấu thầu thị truờng điện II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan thị trường điện đấu thầu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh - Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh - Nghiên cứu phương pháp điều độ tối ưu thị trường điện Pool-song phương III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06-02-2006 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06-10-2006 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Nguyễn Bội Khuê CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS Nguyễn Bội Khuê Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ hội đồng chuyên ngành thơng qua Ngày tháng năm 2006 TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gởi lời cảm ơn chân thành sấu sắc đến thầy PGS TS Nguyễn Bội Khuê tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên tơi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Kế đến, xin gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cơ khoa Điện – Điện Tử Phịng Đào Tạo Sau Đại Học tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập Tiếp theo, xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Công ty Điện lực 2, Lãnh đạo đồng nghiệp phòng Kỹ thuật sản xuất - Công ty Điện lực 2, bạn bè hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho tơi q trình học tập thực luận văn Sau cùng, xin gởi lời cảm ơn đến Cha mẹ, anh chị em quan tâm, lo lắng động viên tơi q trình học tập thực luận văn TP HCM, ngày 06 tháng 10 năm 2006 Trần Công Điền HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 0.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Thực tiễn cho thấy cạnh tranh để tiếp tục tồn phát triển qui luật tất yếu ngành kinh tế hoạt động chế thị trường Ngành Điện trở thành sở hạ tầng kinh tế, mức tiêu thụ điện trở thành thước đo trình độ kinh tế quốc gia Để khắc phục tồn tại, đáp ứng thách thức đặt xu hướng tồn cầu hóa, thực thắng lợi cơng đại hố, cơng nghiệp hố đất nước ngành Điện cần phải tiếp tục xếp, đổi mới, phát triển nâng cao hiệu qủa hoạt động sản xuất kinh doanh, đảm bảo giá cả, độ tin cậy, chất lượng, quyền tự lựa chọn khách hàng đồng thời có khả cạnh tranh với Cơng ty Điện lực khu vực giới vấn đề cần thiết Ngày thị trường điện hình thành phát triển nhiều nước giới Thị trường điện với chế mở, cạnh tranh hoạt động có hiệu qủa nước cho thấy ưu điểm mặt kinh tế kỹ thuật hẳn hệ thống điện tập trung cấu theo chiều dọc truyền thống Từ kết qủa thu nhận từ nước chuyển sang thị trường điện cạnh tranh Anh, Mỹ, Canada, Brasil, Úc, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan,… cho thấy hệ thống điện không ngừng phát triển số lượng chất lượng, giá bán điện cho người sử dụng rẻ hơn, chất lượng điện độ tin cậy hệ thống điện tăng lên Kinh nghiệm nhiều nước thời gian qua rằng, việc xây dựng thị trường điện cạnh tranh lành mạnh tạo động lực thúc đẩy doanh nghiệp nâng cao hiệu sản suất kinh doanh, đồng thời tạo môi trường hấp dẫn nhà đầu tư vào ngành Điện Một môi trường cạnh tranh lành mạnh giúp bảo vệ lợi ích khách hàng sử dụng điện quyền lợi đáng doanh nghiệp kinh doanh điện Là doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực kinh doanh điện, Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN) chủ trương xây dựng thị trường điện HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Kh nhằm tạo mơ hình cạnh tranh khâu ngoại trừ khâu truyền tải Rút kinh nghiệm từ học xây dựng thị trường điện nhiều nước giới khu vực, EVN chủ trương xây dựng lộ trình hình thành thị trường điện linh hoạt, mềm dẻo, phù hợp với thực tế cấu trúc ngành điện, trình độ khoa học cơng nghệ, người, vốn đầu tư cho giai đoạn đặc điểm khách hàng sử dụng điện Xuất phát từ yêu cầu thực tế, đề tài tập trung vào việc nghiên cứu chiến lược tối ưu nguồn điện đấu thầu thị trường điện, phương pháp điều độ tối ưu thị trường điện Pool-song phương Từ ứng dụng xây dựng chiến lược tối ưu nguồn điện đấu thầu đưa phương pháp điều độ tối ưu thị trường điện Việt Nam 0.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN: Trên sở đặt vấn đề nêu trên, nhiệm vụ mục tiêu luận văn đặt sau: + Tổng quan thị trường điện đấu thầu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh + Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh + Nghiên cứu phương pháp điều độ tối ưu thị trường điện Pool-song phương 0.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Dựa mục tiêu nhiệm vụ đặt ra, luận văn tập trung vào nghiên cứu vấn đề sau đây: + Tổng quan vấn đề then chốt trình tái cấu ngành điện Giới thiệu vai trò nguồn điện thị trường điện cạnh tranh Tìm hiểu đặc tính giá vấn đề đấu thầu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh + Định hướng xây dựng thị trường điện Tập đoàn điện lực Việt Nam HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê + Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh Chiến lược đấu thầu cực đại lợi nhuận, điều độ hệ thống điện theo nguyên tắc tổng hàm giá cực tiểu, chiến lược đấu thầu tối ưu mơ hình thơng tin khơng hồn hảo máy phát cạnh tranh, đấu thầu kế hoạch phát điện kết hợp tối ưu với việc quản lý rủi ro thị trường điện tái cấu + Nghiên cứu phương pháp điều độ công suất tối ưu thị trường điện pool-song phương, xem xét giao dịch song phương, đa phương 0.4 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN + Trình bày tổng quan vai trị nguồn điện thị trường điện cạnh tranh; đặc điểm loại nguồn điện tiêu biểu; đặc tính giá vấn đề đấu thầu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh + Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh Trong đó, xem xét chiến lược đấu thầu tối ưu mơ hình thơng tin khơng hồn hảo máy phát cạnh tranh; đấu thầu kế hoạch phát điện kết hợp tối ưu với việc quản lý rủi ro thị trường điện tái cấu + Nghiên cứu phương pháp điều độ công suất tối ưu thị trường điện pool-song phương 0.5 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Trong bối cảnh Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam vừa thành lập Cục Điều Tiết Điện lực, thành lập Tập đồn điện lực, bước cổ phần hố Công ty Điện lực, thành lập Công ty TNHH thành viên đến hạch toán độc lập Công ty thành viên, nhằm bước chuyển sang thị trường điện cạnh tranh Do đó, việc nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cần thiết nhằm làm sở định hướng cho việc xây dựng thị trường điện Việt Nam HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê Khi chuyển sang thị trường điện vấn đề nghẽn mạch truyền tải xảy thường xuyên, có ảnh hưởng đến ổn định độ tin cậy hệ thống Nên việc tối ưu nguồn phát chế độ nghẽn mạch truyền tải quan trọng Đề tài đưa chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh, phương pháp điều độ công suất tối ưu thị trường điện pool-song phương 0.6 NỘI DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Trên sở nhiệm vụ mục tiêu đề ra, nội dung luận văn trình bày gồm chương sau: CHƯƠNG 0: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 0.1 Đặt vấn đề: 0.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn: 0.3 Phạm vi nghiên cứu luận văn 0.4 Điểm luận văn 0.5 Giá trị thực tiễn đề tài 0.6 Nội dung luận văn thạc sĩ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN VÀ ĐẤU THẦU CÁC NGUỒN ĐIỆN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH 1.1 Giới thiệu thị trường điện cạnh tranh [2], [4], [5] 1.2 Hoạt động thị trường nguồn điện [2], [5] .12 1.3 Giới thiệu mơ hình thị trường poolco [2], [5] .13 1.4 Trung tâm vận hành hệ thống độc lập - independent .15 1.4.1 Giới thiệu 15 1.4.2 Vai trò ISO 16 1.5 Power exchange (px) [2], [5] .19 1.6 Scheduling coordinator (sc) [2], [5] 20 1.7 Các mơ hình giá đấu thầu nguồn điện [1], [2], [4], [5] 22 1.8 Chiến lược đấu thầu tối ưu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh 26 1.8.1 Chiến lược đấu thầu nguồn phát theo toán cực đại lợi nhuận [6], [7], [8] 26 1.8.2 Bài toán điều độ hệ thống nguyên tắc tổng hàm giá cực tiểu [9] 26 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê 1.8.3 Các chiến lược đấu thầu tối ưu mơ hình thơng tin khơng hồn hảo máy phát cạnh tranh [10], [11], [12] 27 1.8.4 Đấu thầu kế hoạch phát điện kết hợp tối ưu với việc quản lý rủi ro thị trường điện tái cấu [13] 31 1.9 Phương pháp điều độ tối ưu cho thị trường điện POOL 35 1.9.1 Giới thiệu 35 1.9.2 Cấu trúc thị trường pool 35 1.9.3 Công thức điều độ cho thị trường pool .36 1.10 Phương pháp điều độ công suất tối ưu thị trường điện pool-song phương 37 1.11 Vận hành thị trường điện [2], [5] .39 1.11.1 Thị trường trước ngày trước 40 1.11.2 Vận hành thị trường theo thời gian thực 41 1.12 Nghẽn mạch truyền tải .42 1.12.1 phương pháp tính giá nghẽn mạch .43 1.12.2 quyền truyền tải 44 1.13 Định hướng xây dựng thị trường cạnh tranh khâu phát điện tổng công ty điện lực việt nam 44 1.13.1 Chính sách nhà nước xây dựng phát triển thị trường điện 44 1.13.2 Mục tiêu việc xây dựng áp dụng thị trường điện nội evn 45 1.13.3 Đặc điểm thị trường điện nội evn 45 1.13.4 Hoạt động thị trường: .46 1.13.5 Nhận xét & đánh giá : .46 1.14 Một số kinh nghiệm từ mơ hình thị trường điện giới [3], [5] .47 CHƯƠNG 2: CÁC CHIẾN LƯỢC TỐI ƯU CỦA CÁC NGUỒN ĐIỆN TRONG ĐẤU THẦU THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH 2.1 Chiến lược đấu thầu nguồn phát theo toán cực đại lợi nhuận [6], [7], [8] 51 2.2 Bài toán điều độ hệ thống nguyên tắc tổng hàm giá cực tiểu [9] 54 2.3 Các chiến lược đấu thầu tối ưu mơ hình thơng tin khơng hoàn hảo máy phát cạnh tranh [10], [11], [12] 56 2.3.1 Tóm tắt: .56 2.3.2 Thành lập công thức cho vấn đề 57 2.3.3 Phương pháp dựa vào monte carlo .60 2.3.4 Phương pháp dựa vào tối ưu hóa 61 2.3.5 Ví dụ số 65 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê 3.3.6 kết luận 70 2.4 Đấu thầu kế hoạch phát điện kết hợp tối ưu với việc quản lý rủi ro thị trường điện tái cấu [13] 71 2.4.1 Tóm tắt: .71 2.4.2 Thành lập công thức cho vấn đề 71 2.4.3 Phương pháp giải 78 2.4.4 Các kết thử nghiệm số 85 2.4.5 Kết luận .92 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU ĐỘ CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN POOL-SONG PHƯƠNG 3.1 Mở đầu [14]: 95 3.2 Các mạng riêng lẻ [14] .95 a Thay giao dịch song phương .96 b Thay giao dịch đa phương 96 3.3 Các phương trình cơng suất [14] 98 3.4 Các dạng bậc hai [14] 100 3.5 Mơ hình điều độ công suất tối ưu [14] 103 3.6 Các kết số - ví dụ hệ thống nút [14] .106 3.7 Kết luận 110 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận 111 4.2 Hướng phát triển đề tài 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê Ta có S total = S + S Nghĩa phương trình cân công suất (3.6) thỏa mãn Ở điều kiện vận hành bình thường, biên độ điện áp gần đvtđ, tổng công suất bơm vào nút i phụ thuộc cách vào tổng dòng điện bơm vào Ngoài ra, cho hai người tham gia: S i1 ≈ I i1 ∠ − φ (3.10) S i2 ≈ I i2 ∠ − φ (3.11) Với φ φ góc hệ số cơng suất Vì vậy, cơng suất bơm vào cung cấp tới người tham gia có tính chất ( nghĩa là, hàm dòng điện bơm vào nó) Dựa vào thuộc tính này, cơng suất cung cấp cho giao dịch thị trường Pool theo dòng điện bơm vào chúng Vì vậy, người tham gia thứ k: S k = diag (V total )(YV k ) * (3.12) Xem giao dịch ntr thị trường động, phương trình cân cơng suất viết sau: ⎧ ⎡V1total ⎤ ⎫ ⎡Y * ⎪⎢ ⎥⎪ ⎢ ⎪⎢ ⎥⎪ ⎢ ⎪ ⎢V total ⎥ ⎪ ⎢ ⎪⎪ ⎢ nb ⎥ ⎪⎪ ⎢ S = diag ⎨ ⎢ ⎥⎬ = ⎢ ⎪ ⎢V total ⎥ ⎪ ⎢ ⎪⎢ ⎥ ⎪ ⎢ ⎥⎪ ⎢ ⎪⎢ ⎢ ⎪ total ⎥ ⎪ ⎢ ⎪⎩ ⎣⎢Vnb ⎦⎥ ⎪⎭ ⎣ S = P + jQ = [ S11 T x = ⎡⎢ ( e1 ) ⎣ (e ) ntr T S nb ⎤ ⎡V1 ⎤ ⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎥⎢ ⎢ ⎥ Vnb ⎥ ⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎢V Pool ⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎥ ⎥⎢ ⎢ ⎥ Y * ⎥⎦ ⎢V Pool ⎥ ⎣ nb ⎦ Y* S1ntr (e ) Pool T S nbntr S1Pool (f ) T (3.13) S nbPool ]T (f ) ntr T (f (3.14) ) Pool T ⎤ ⎥⎦ T [xem phương trình (3.14)] với S , P Q vectơ phức [nb(ntr + 1) × 1] công suất bơm vào, công suất tác dụng, công suất phản kháng tương ứng 99 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê 3.4 CÁC DẠNG BẬC HAI [14] Nếu tất cài đặt nấc chuyển đổi máy biến góc dịch pha hệ thống cố định, sử dụng tọa độ vng góc, nút i, phương trình (13) viết lại thành hai phương trình bậc hai: ) ⎛ ntr +1 ⎞ ⎛ ntr +1 ⎞ l ⎟ T k ⎜ Jpi x + ∑ ei x + ⎜ ∑ f i l ⎟ biT x k ⎜⎜ l =1 ⎟⎟ ⎜⎜ l =1 ⎟⎟ ≠ ≠ l k l k ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ (3.15) ) ⎛ ntr +1 ⎞ ⎛ ntr +1 ⎞ l ⎟ T k ⎜ Jqi x + ∑ ei bi x + ⎜ ∑ f i l ⎟ aiT x k ⎜⎜ l =1 ⎟⎟ ⎜⎜ l =1 ⎟⎟ ⎝ l ≠k ⎠ ⎝ l≠k ⎠ (3.16) Pi = ( x k T Q = (x k T k k i k k f k = ⎡⎣ f1k aiT = ⎡⎣ Gi1 T T x k = ⎡⎢ ( e k ) ⎣ T ( f k ) ⎤⎦⎥ với e k = ⎡⎣ e1k T k ⎤⎦ enb T f nbk ⎤⎦ eik f i k thành phần thực ảo Vi k ; Ginb − Bi1 Binb ⎤⎦ biT = ⎡⎣ Bi1 Binb − Gi1 Ginb ⎤⎦ , với Gij Bij tương ứng phần thực ảo Yij , Jpi Jqi ma trận đối xứng số định nghĩa số nút i Các ma trận đạt từ phương trình phân bố phụ tải tọa độ vng góc biểu thị sau: Jpi = ⎡ GLi + Li G BLi − Li B ⎤ ⎢ ⎥ ⎣⎢ − BLi + Li B GLi + Li G ⎦⎥ Jqi = ⎡ − BLi − Li B GLi − Li G ⎤ ⎢ ⎥ ⎢⎣ −GLi + Li G − BLi − Li B ⎥⎦ (3.17) (3.18) với ma trận Li (nb × nb) có giá trị vị trí thứ ii vị trí khác zêrơ G B ma trận tổng dẫn nút điện nạp nút, tương ứng Những số hạng phương trình (3.15) (3.16) phụ thuộc vào thành phần điện áp liên quan đến người tham gia thứ k tương ứng với phương trình phân bố phụ tải cho trường hợp mà k công suất bơm vào 100 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê bên hệ thống Những thành phần khác phương trình thể ảnh hưởng người tham gia khác lên người tham gia thứ k Khi người tham gia không bị phân chia thành mạng khác (nghĩa là, công thức cổ điển vấn đề phân bố công suất), phương trình (3.15) (3.16) giảm bớt k số hạng chúng, với x vectơ thành phần ảo thực điện áp tổng Định nghĩa vectơ x bao gồm thành phần điện áp tất mạch riêng lẻ Tập hợp phương trình thể việc cân công suất tác dụng phản kháng cho tham gia ntr + viết sau: ⎡ Pg11 − Pd11 ⎤ ⎡ x T Hp11 ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ T ⎥ 1 ⎢ Pg nb − Pd nb ⎥ ⎢ x Hp nb ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ Pg ntr − Pd ntr ⎥ ⎢ x T Hp ntr ⎥ 1 ⎥=⎢ ⎥ x = P (x) x Pg − Pd = ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ntr ntr ntr ⎢ Pg nb ⎥ ⎢ x T Hp nb ⎥ − Pd nb ⎢ Pool ⎥ ⎢ T Pool ⎥ Pool ⎢ Pg1 − Pd1 ⎥ ⎢ x Hp1 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ T Pool ⎥ ⎢ Pool Pool ⎥ ⎢ ⎣ Pg nb − Pd nb ⎦ ⎣ x Hp nb ⎦ 101 (3.19) HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê ⎡ Qg11 − Qd11 ⎤ ⎡ x T Hq11 ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ T ⎥ 1 ⎢ Qg nb − Qd nb ⎥ ⎢ x Hq nb ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ Qg ntr − Qd ntr ⎥ ⎢ x T Hq ntr ⎥ 1 ⎥=⎢ ⎥ x = Q (x) x Qg − Qd = ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ntr ntr ntr ⎢ Qg nb ⎥ ⎢ x T Hq nb ⎥ − Qd nb ⎢ Pool ⎥ ⎢ T Pool ⎥ Pool ⎢ Qg1 − Qd1 ⎥ ⎢ x Hq1 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ T Pool ⎥ ⎢ Pool Pool ⎥ ⎢ ⎣ Qg nb − Qd nb ⎦ ⎣ x Hq nb ⎦ (3.20) Với Pg Qg vectơ công suất phát tác dụng phản kháng, Pd Qd k k vectơ phụ tải tác dụng phản kháng, Hpi Hqi ma trận số đối xứng xác định cấu trúc mạng, nút i người tham gia k Các ma trận cót từ: ⎡ ⎡Ti k ⎤ ⎣ ⎦I Ti k = ⎢ ⎢ ⎡T k ⎤ T ⎣ ⎣ i ⎦ II ⎡⎣Ti k ⎤⎦ ⎤ II ⎥ k ⎡⎣Ti ⎤⎦ ⎥ III ⎦ (3.21) Với cấu trúc tổng quát ⎡⎣Ti k ⎤⎦ m trình bày phương trình (3.22), với R, S ⎡⎣ J i ⎤⎦ m ma trận 102 HVTH: Trần Công Điền ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢0 ⎢ ⎢ 1⎢ ⎡⎣Ti k ⎤⎦ = ⎢ m 2⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣ GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê 0 Ri ,1 S i ,1 0 [Ji ] S i , nb 0 Ri ,1 S i ,1 m 0 Ri , nb S i , nb Ri , nb 0 k giao ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥⎦ k (3.22) Hpik = Ti k với Hqik = Ti k Cũng bắt đầu biểu diễn dạng bậc hai để thay cho bình phương tổng biên độ điện áp Vì vậy, phương trình liên quan đến cơng suất bơm vào người tham gia đến điện áp bậc hai Thực vậy, chúng xem tổng qt hóa phương trình cân cơng suất nút, mà có dạng bậc hai Nếu phương pháp luận xác định công suất khác chấp nhận, kết thể khác Do đó, phương trình trình bày trước đưa khả xem xét liên hệ cơng suất bơm vào người tham gia biến số điện áp hệ thống điện 3.5 MƠ HÌNH ĐIỀU ĐỘ CƠNG SUẤT TỐI ƯU [14] Sử dụng phương trình (3.19) (3.20), vấn đề tối ưu hóa cơng thức hóa để điều độ công suất kết hợp với giao dịch thị trường động Vấn đề điều độ công suất tối ưu (OPD) viết sau: { F = ω1c (U g Pg ) + ω 2u T Pg + 0.5ω3 U t Pg − Pg p (3.23) Giả thiết là: 103 + U t Qg − Qg p } HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê Pg – Pd = P(x)x (3.24) Qg – Qd = Q(x)x (3.25) T u ref x=0 (3.26) Gp ≤ U g Pg ≤ Gp max (3.27) Gq ≤ U g Qg ≤ Gq max (3.28) ≤ Pg (3.29) Qg ≤ Qg (3.30) V ≤ V ( x ) x ≤ V max (3.31) với: x : vectơ thành phần điện áp tọa độ vng góc; c(.) : chi phí phát điện; u : vectơ đơn vị; Ug : ma trận tới kết hợp với thành phần Pg Qg với nút máy phát; Ut : ma trận tới rút từ thành phần Pg Qg liên quan đến giao dịch công suất; ω1, ω2, ω3: hệ số trọng lượng kết hợp với chi phí phát điện, tổn thất truyền tải, sai lệch giao dịch tương ứng; Pgp, Qgp : giá trị đưa giao dịch; P(x), Q(x): hàm số ma trận; hàng thứ [nb(k-1)+i] chúng tương ứng với nút i người tham gia thứ k, Pi k ( x ) = [ x T Hpik ] Qik ( x ) = [ x T Hqik ] ; k P(x)x, Q(x)x: hàm số vectơ cột; hàng thứ [nb(k-1)+i] chúng, Pi ( x ) x k Qi ( x ) x đại diện cho công suất tác dụng phản kháng bơm vào nút i kết hợp với người tham gia thứ k; 104 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê Pool Uref : vectơ vị trí x tương ứng với f ref , , f ref , với ref danh mục nút chuẩn nút zero khác; Gpmin, Gpmax: giới hạn công suất tác dụng phát cực tiểu cực đại; Gqmin, Gqmax: giới hạn công suất phản kháng phát cực tiểu cực đại; Qgmin: giá trị giới hạn cực tiểu hợp đồng công suất phản kháng hay công suất phát thị trường pool; T V(x) : hàm số ma trận; hàng thứ i nó, Vi ( x ) = ⎡⎣ x M i ⎤⎦ , với Mi ma trận đối xứng xác định danh mục nút i; V(x)x: hàm số vectơ cột; hàng thứ i nó, Vi ( x ) x đại diện cho bình phương biên độ điện áp nút i; Vmin, Vmax: vectơ bao gồm bình phương giới hạn điện áp nút cực tiểu cực đại; Trong mơ hình OPD, hạng mục F chi phí phát điện tổng, hạng mục thứ tương ứng với tổn thất truyền tải tổng, thành phần thứ thay sai lệch vectơ hợp đồng công suất từ giá trị đề nghị Phương trình (3.26) khơng tổng thành phần ảo điện áp nút chuẩn Các phương trình (3.27) (3.28) bảo đảm giới hạn máy phát thỏa mãn Các phương trình (3.29) (3.30) bảo đảm khơng có thành phần Pg Qg vi phạm giới hạn máy phát Giới hạn Pg zêrơ Gpmin ≥ Tuy nhiên, Qg, giới hạn thấp phải xem xét số thành phần Gqmin âm Vì vậy, Qgmin bao gồm vectơ thứ ntr + Gqmin Không cần thiết tận dụng giới hạn cực đại Pg Qg Gpmax ≥ Gqmax ≥ Cuối cùng, phương trình (3.31) tận dụng giới hạn bình phương biên độ điện áp nút Mơ hình OPD có vài đặc trưng quan trọng Trước hết, phương trình cân cơng suất (3.24) (3.25) bao gồm tổn hao truyền tải chúng không xác định tổn hao tham gia; phương pháp luận cần phải tìm thấy để thực nhiệm vụ Thứ hai, giao dịch mơ hình 105 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê việc đưa gới hạn Pg Qg phương trình (3.29) (3.30) Thứ ba, từ thành phần Pg Qg kết hợp với người tham gia thị trường, mơ hình cho phép cơng suất kết hợp với thị trường Pool điều độ sử dụng tiêu chuẩn chi phí cực tiểu tổn hao cực tiểu, giao dịch điều độ, cực tiểu hóa sai lệch tạo giá trị chấp nhận Cuối cùng, tổng chi phí phát điện hay tổn hao truyền tải sử dụng tiêu chuẩn cực tiểu hóa nhất, OPD vấn phân bố công suất tối ưu ( OPF) cung cấp điểm vận hành tác tối ưu Đây trường hợp tiêu chuẩn điều độ phụ thuộc vào tổng thành phần Pg, trường hợp tổn thất, trường hợp tổng công suất phát phát từ máy phát, mà thật tổng thành phần Pg cho máy phát Như vậy, tiêu chuẩn không quan tâm tới người tham gia riêng lẻ Thực vậy, chúng tiêu chuẩn điều độ trung tâm hóa và, chấp nhận, máy phát thông thường không cung cấp công suất cho hợp đồng Khi số hạng cuối hàm mục tiêu giới thiệu, mơ hình phân tán hóa việc điều độ, xem xét với tham gia riêng rẽ Vấn đề OPD giải phương pháp điểm nguyên thủy-kép phi tuyến Giải thuật thực sử dụng phiên MATLAB 5.3, có ưu điểm với ma trận thưa thớt phương thức biến đổi ma trận Để cải thiện việc thực tính tốn, hệ tuyến tính giải lần lặp giảm bớt 3.6 CÁC KẾT QUẢ SỐ - VÍ DỤ HỆ THỐNG NÚT [14] Ở đây, mạng nút thử nghiệm giả thiết cho năm giao dịch song phương thị trường động, ứng dụng để cực tiểu hóa sai lệch từ giá trị giao dịch chấp thuận tổng chi phí phát điện thị trường Pool Các giá trị hệ số trọng số sử dụng ω1 = 1, ω2 = 0, ω3 = 10 Giá trị ω3 lớn ω1 để bảo đảm giao dịch điều độ với cắt giảm tối thiểu Ở cách này, công suất phát thị trường pool điều độ để cực tiểu hóa chi phí phát điện Các góc biên độ điện áp nút tối ưu, công suất tác dụng phản kháng máy phát thể Bảng 3.1 Bảng 3.2 cho thấy nút tham gia vào giao dịch, giá trị điều độ chấp nhận giao dịch, Bảng 3.3 trình bày phụ tải cơng suất phát thị trường Pool Vì giới hạn biên độ điện áp nút 2, phần hợp 106 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê đồng công suất tác dụng máy phát phụ tải cung cấp thị trường pool, máy phát không tham gia vào thị trường động Vì tất hợp đồng cơng suất phản kháng hoàn thành, hầu hết việc phát công suất phản kháng thị trường pool sử dụng cho việc bù công suất phản kháng Nút Góc điện áp -0,2173 -0,0425 0,1494 -0,0240 Giao dịch 1-1 1-2 3-3 4-4 5-5 Nút BẢNG 3.1: GIẢI PHÁP TỐI ƯU Biên độ điện áp Pg (đvtđ) 1,0500 2,3369 0,9500 1,0500 1,6928 1,0500 1,8379 1,0193 Qg (đvtđ) 0,8430 1,1258 0,1048 BẢNG 3.2: ĐIỀU ĐỘ CÁC GIAO DỊCH RIÊNG LẺ Pd (đvtđ) Pg (đvtđ) Qd (đvtđ) Qg (đvtđ) 0,5000 0,2934 0,2000 0,2000 2,2500 2,0434 0,4000 0,4000 0,3000 0,3000 0,2000 0,2000 0,3000 0,3000 0,2000 0,2000 0,4000 0,4000 0,2000 0,2000 BẢNG 3.3: ĐIỀU ĐỘ THỊ TRƯỜNG POOL Pd (đvtđ) Pg (đvtđ) Qd (đvtđ) Qg (đvtđ) 0,2000 0,0500 0,2430 0,5000 0 0,5000 1,3928 0,9258 0,2000 1,1379 -0,2952 0,2000 0,0500 Ở thử nghiệm thứ hai, hai giao dịch đa phương thị trường pool xem xét; giao dịch với tổng phụ tải tồn 1,675 + j0,5 (đvtđ), gồm có máy phát và phụ tải 1, 2, và giao dịch thứ hai với tổng phụ tải 0,7 + j0,4 (đvtđ), bao gồm máy phát phụ tải Các phụ tải thị trường pool với phụ tải thử nghiệm Tiêu chuẩn điều độ giống giải pháp tối ưu tổng kết Bảng 3.4 Trong bảng này, Pgp, Qgp, Pgm, Qgm tương ứng với công suất phát cho thị trường pool giao dịch tương ứng Lưu ý máy phát tham gia giao dịch 107 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê BẢNG 3.4: ĐIỀU ĐỘ VỚI CÁC GIAO DỊCH ĐA PHƯƠNG Pgm Qgp Qgm Nút Góc điện áp Biên độ Pgp điện áp 1,0500 0,8894 1,3750 0,1637 0,3000 -0,1774 0,9897 0,0000 0,0000 -0,1170 1,0326 0,4495 0,3000 0,4220 0,2000 0,0214 1,0500 0,6631 0,7000 -0,1789 0,4000 -0,0756 1,0154 0 0,0000 Hình 3.3 thể giá trị tối ưu toàn điện áp nút dòng điện đường dây Hình 3.4-3.6 mơ tả điện áp phức dịng điện đường dây liên quan đến giao dịch thị trường pool Một số thuộc tính thành phần điện áp dịng điện đường dây quan sát từ Hình 3.3 – 3.6 Trước hết, định luật Kirchhoff thỏa mãn cho tất mạch nguyên lý xếp chồng (SP) phù hợp Thứ hai, số dòng điện liên quan đến giao dịch thị trường pool có hướng ngược lại tổng dòng điện đường dây tương ứng Đồng thời, thành phần dòng điện liên quan đến giao dịch lớn đường dây nối nút tham gia vào giao dịch Cuối cùng, biên độ thành phần điện áp liên quan đến người tham gia lớn tổng biên độ điện áp Hình 3.3: Tồn giá trị điện áp dịng điện 108 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Kh Hình 3.4: Các dịng điện điện áp liên quan đến giao dịch Hình 3.5: Các dịng điện điện áp liên quan đến giao dịch 109 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê Hình 3.6: Các dịng điện điện áp liên quan đến thị trường pool 3.7 KẾT LUẬN Mơ hình tối ưu hóa đề xuất chấp nhận việc điều độ thị trường pool – song phương Mơ hình dựa vào hệ phương trình đại diện quan hệ giao dịch vàv công suất bơm vào thị trường pool thay đổi điện áp mạng điện Những phương trình đưa cách sử dụng nguyên lý sếp chồng xem xét tổng công suất bơm vào buýt đặc trưng hệ thống chia nhỏ, tham gia, theo phụ tải chúng Vấn đề điều độ công suất tối ưu cấu thành khái quát vấn đề phân bố công suất tối ưu; hai lĩnh vực chung giải pháp cuối tiêu chuẩn tối ưu hóa tập trung sử dụng Bằng cách giải vấn đề OPD, giá trị tối ưu công suất phát thực phản kháng thu cho người tham gia, thành phần điện áp dòng điện đường dây chúng đạt Đặc trưng thiết yếu mô hình xem điện áp nút dịng điện đường dây hệ thống hàm số điện áp dòng điện gây người tham gia thị trường điện Như vậy, cung cấp phương pháp cho việc nghiên cứu sâu thêm liên quan đến ảnh hưởng người tham gia trạng thái xác lập đảm bảo an ninh vận hành hệ thống điện 110 HVTH: Trần Công Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 KẾT LUẬN Qua kết tìm hiểu nghiên cứu vấn đề liên quan đến thị trường điện, luận văn thực vấn đề sau đây: + Tổng quan vấn đề then chốt trình tái cấu ngành điện Giới thiệu vai trò nguồn điện thị trường điện cạnh tranh Tìm hiểu đặc tính giá, vấn đề đấu thầu nguồn điện điều độ tối ưu thị trường điện cạnh tranh + Định hướng xây dựng thị trường điện Tập đoàn điện lực Việt Nam + Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh Chiến lược đấu thầu cực đại lợi nhuận, điều độ hệ thống điện theo nguyên tắc tổng hàm giá cực tiểu, chiến lược đấu thầu tối ưu mô hình thơng tin khơng hồn hảo máy phát cạnh tranh, đấu thầu kế hoạch phát điện kết hợp tối ưu với việc quản lý rủi ro thị trường điện tái cấu + Nghiên cứu phương pháp điều độ công suất tối ưu thị trường điện pool-song phương, xem xét giao dịch song phương, đa phương 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Ngoài vấn đề nghiên cứu, luận án cịn mở hướng phát triển là: + Trong bối cảnh Việt Nam thành lập tập đoàn Điện lực chuẩn bị hình thành thị trường điện, cịn giữ độc quyền cho khâu truyền tải đề tự nhiên Hướng phát triển cần nghiên cứu xem xét mơ hình thị trường điện khâu truyền tải nước giới đề xuất mơ hình thị trường điện khâu truyền tải Việt Nam + Ứng dụng thiết bị FACTS vào lưới điện Việt Nam hình thành thị trường điện 111 HVTH: Trần Cơng Điền GVHD: PGS TS Nguyễn Bội Khuê TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Competition and Choice in Electricity - Sally Hunt and Graham Shuttleworth - National Economic Research Associates [2] Power System Restructuring and Deregulation – Trading, Performance and Information Technology – Edited by Loi Lei Lai, City University, London, UK [3] Electricity Economics – Essays and Case Studies – Ralph Turvey and Dennis Anderson, published for the World Bank [4] Understanding Electric Utilities and De-Regulation, Lorrin Philipson & H Lee Willis [5] Restructured Electrical Power Systems – Operation, Trading, and Volatility – Mohammad Shahidehpour Muwaffaq Alomoush [6] A New Approach to Evaluate Generation Capacity Bids, IEEE Trans on Power Systems, Vol.13, No.4, Nov-1998, p.1232 [7] Hydro Unit Commitment in Hydro-Thermal Optimization, IEEE Trans on Power Systems, Vol.12, No.2, May-1997, p.764 [8] Optimization Based Bidding Strategies in the Deregulated Market, IEEE Trans on Power Systems, Aug-2000, p 981 [9] Thermal Plant Bids and Market Clearing in an Electricity Pool Minimization of Costs vs Minimization of Consumer Payments, IEEE Trans on Power Systems, Vol.14, No.4, Nov-1999, p.1327 [10] Revenue Adequate Bidding Strategies in Competitive Electricity Markets, IEEE Trans on Power Systems, Vol.14, No.2, May-1999, p.492 [11] Strategic Bidding in an Energy Brokerage, IEEE Trans on Power Systems, Vol.12, No.4, November-1997, p.1729 [12] Optimal Bidding Strategies and Modeling of Imperfect Information Among Competitive Generators, IEEE Trans on Power Systems, Jan-2001, p.15 [13] Optimal Integrated Generation Bidding and Scheduling with Risk Management Under a Deregulated Power Market, IEEE Trans on Power Systems, Vol 19, February-2004, p.600 [14] A Methodology for Optimal Power Dispatch Under a Pool-Bilateral Market, IEEE Trans on Power Systems, Vol 18, February-2003, p.182 112 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : Trần Công Điền Ngày tháng năm sinh : 06-04-1977 Nơi sinh Tàu : phường Long Hương, thị xã Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa-Vũng Địa liên lạc : 9/20 đường 14 – P Bình Trưng Tây – Q – Tp.HCM Điện thoại liên lạc : 08.2105560 – 0913.137.360 Email : dientc_pc2@evn.com.vn QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 1995 đến 2000 học chương trình Đại học ngành Điện - Điện tử trường Đại Học Bách Khoa TP HCM Từ năm 1997 đến 2001 học chương trình Đại học ngành Ngữ Văn Anh trường Đại Học Khoa Học Xã Hội & Nhân Văn TP HCM Từ năm 2004 đến học chương trình Cao học ngành Thiết bị mạng & nhà máy điện trường Đại Học Bách Khoa TP HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2000 đến năm 2001 cơng tác phịng Kinh tế - Kỹ Thuật – Công ty Lắp máy 18 – Địa chỉ: Hồ Tùng Mậu, Quận 1, TP HCM Từ năm 2001 đến cơng tác phịng Kỹ Thuật Sản Xuất – Công ty Điện lực – Địa chỉ: 72 Hai Bà Trưng, P Bến Nghé, Quận 1, TP HCM ... thị trường điện đấu thầu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh + Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh + Nghiên cứu phương pháp điều độ tối ưu thị trường. .. nguồn điện tiêu biểu; đặc tính giá vấn đề đấu thầu nguồn điện thị trường điện cạnh tranh + Nghiên cứu chiến lược tối ưu loại nguồn điện đấu thầu thị trường điện cạnh tranh Trong đó, xem xét chiến. .. máy điện MSHV: 01804480 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chiến lược tối ưu nguồn điện đấu thầu thị truờng điện II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan thị trường điện đấu thầu nguồn điện thị trường điện