Nghiên cứu sử dụng ftr để quản lý nghẽn mạch của lưới điện truyền tải trong thị trường điện cạnh tranh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HOÀNG SƠN C C NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG FTR ĐỂ QUẢN LÝ NGHẼN MẠCH CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH R L T DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HOÀNG SƠN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG FTR ĐỂ QUẢN LÝ NGHẼN MẠCH CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH C C R L T DU Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN TẤN VINH Đà Nẵng - Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Luận văn công trình nghiên cứu cá nhân tơi, thực hướng dẫn của TS Trần Tấn Vinh Các số liệu, kết luận văn hoàn tồn trung thực Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả luận văn Trần Hoàng Sơn C C DU R L T ii NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG FTR ĐỂ QUẢN LÝ NGHẼN MẠCH CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH Học viên: Trần Hoàng Sơn Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Khóa 36 Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng – ĐHĐN Tóm tắt – Thị trường điện cạnh tranh xu tất yếu để đảm bảo lợi ích phát triển ngành điện Việt Nam, thị trường điện cạnh tranh hạn chế can thiệp điều tiết quan phủ, tăng quyền tự doanh nghiệp ngành điện, thu hút nhiều hình thức đầu tư vào thị trường Một mặt tránh khỏi Đơn vị tham gia thị trường điện cạnh tranh xác suất chịu rủi ro thị trường hoạt động bảo dưỡng lưới điện, cố lưới điện, tải đường dây vận hành Vì Đơn vị tham gia thị trường điện, Đơn vị quản lý thị trường điện cần nghiên cứu ứng dụng có hiệu số cơng cụ hỗ trợ nhằm giảm thiểu rủi ro cho Đơn vị tham gia thị trường Một cơng cụ Quyền truyền tải tài FTR giúp giảm rủi ro, đảm bảo doanh thu C C R L T DU đầy đủ cho Đơn vị trường hợp tắc nghẽn xảy thị trường điện khiến giá biên điểm nút LMP nút thị trường khác Và việc nghiên cứu ứng dụng FTR thị trường điện cạnh tranh Việt Nam cấn thiết Từ khóa: Thị trường điện cạnh tranh; Giá biên điểm nút LMP; Quyền truyền tải tài FTR RESEARCH USING FTR FOR MANAGEMENT CONGESTION OF THE TRANSMISSION NETWORK IN COMPETITION POWER MARKET Abstract: Competitive electricity market is an indispensable trend to ensure the benefits and development of Viet Nam’s electricity industry, competitive electricity market will limit the intervention and regulation of government agencies, increase self-right decisions of electricity businesses, attracting many forms of investment into the market An unavoidable side for the units participating in the competitive electricity market is the probability of bearing risks in the market due grid maintenance activities, power grid faults, overloaded lines… Therefore, the units participating in the electricity market and the electricity market management unit need to research and apply effectively a number of supporting tools to minimize risks for iii the units participating in the market One of the tools is the Financial Transmission Rights (FTR) which helps reduce risks and ensure adequate revenue for Units in the events of congestion in the electricity market, causing the Locational Marginal Price (LMP) different in the market The research and application of FTR in the current competitive electricity market in Vietnam is very necessary C C DU R L T iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài .2 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đặt tên Đề tài: .3 C C Bố cục luận văn .3 R L T CHƯƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TẮC NGHẼN TRONG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI ĐẾN THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH DU 1.1 Tổng quan thị trường Điện cạnh tranh Việt Nam 1.1.1 Khái niệm chung thị trường điện .4 1.1.2 Các mơ hình tổ chức kinh doanh điện 1.1.3 Tình hình phát triển thị trường điện Việt Nam 10 1.1.4 Thị trường bán buôn điện cạnh tranh Việt Nam 11 1.2 Ảnh hưởng hệ thống truyền tải tắc nghẽn hệ thống truyền tải: 14 1.2.1 Giới thiệu chung 14 1.2.2 Mua bán không tập trung qua lưới truyền tải .14 1.2.3 Quyền truyền tải công suất tự nhiên .14 1.2.4 Các vấn đề liên quan đến quyền truyền tải công suất tự nhiên .15 1.2.5 Đường dây song song 15 1.3 Mua bán tập trung qua lưới truyền tải 16 1.3.1 Truyền tải không bị ràng buộc 17 1.3.2 Khi thị trường điện hai vùng vận hành riêng rẽ, với nhu cầu phụ tải giá điện hai vùng 18 1.3.3 Khi hai vùng vận hành thị trường chung 18 v 1.3.4 Sự tắc nghẽn hệ thống truyền tải 20 1.4 Một số phương pháp quản lý tắc nghẽn 23 1.4.1 Quản lý theo độ nhạy (giải tỏa đường dây truyền tải nhạy cảm dựa giảm tải) 23 1.4.2 Hỗ trợ công suất phản kháng (VAR) giảm tắc nghẽn 24 1.4.3 Phương pháp quản lý tải kinh tế nhằm giảm tắc nghẽn 25 1.4.4 Quyền lực thị trường .25 1.4.5 Ứng dụng giá biên điểm nút quản lý tắc nghẽn 26 1.4.6 Quyền truyền tải tài FTR 27 1.5 Kết luận 28 CHƯƠNG TÍNH TỐN GIÁ BIÊN ĐIỂM NÚT VÀ GIÁ BIÊN VÙNG 29 C C 2.1 Mở đầu 29 2.2 Giá biên điểm nút (LMP) .29 R L T 2.3 Phương pháp xác định giá biên điểm nút .33 2.3.1 Phương pháp xác định giá biên điểm nút tốn khơng xét tổn DU thất 33 2.4 Tính tốn LMP phần mềm Power World 38 2.4.1 Giới thiệu phần mềm Power World 38 2.4.2 Cách sử dụng chức PowerWorld .39 2.4.3 Thiết lập phần tử hệ thống điện phần mềm PowerWorld .43 2.4.4 Ví dụ minh họa: 44 2.5 Kết luận 48 CHƯƠNG SỬ DỤNG QUYỀN TRUYỀN TẢI TÀI CHÍNH FTR ĐỂ QUẢN LÝ NGHẼN MẠCH 48 3.1 Các rủi ro giá điện thị trường điện 49 3.2 Hợp đồng dạng sai khác CfD - Contracts for Differences .50 3.3 Quyền truyền tải tài FTR 56 3.3.1 Sử dụng CfD FTR thị trường tập trung sơ đồ lưới điện nút 57 3.4 Trường hợp sử dụng hợp đồng song phương dạng sai khác CfD 60 3.5 Trường hợp sử dụng hợp đồng song phương dạng sai khác CfD Quyền truyền tải tài FTR 61 vi 3.5.1 Sử dụng CfD FTR thị trường tập trung sơ đồ lưới điện nút 61 3.6 Thuật tốn tính tốn FTR .64 3.7 Kết luận 66 CHƯƠNG SỬ DỤNG FTR TRONG THỊ TRƯỜNG MUA BÁN TẬP TRUNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 67 4.1 Sơ đồ liệu hệ thống điện .67 4.1.1 Giới thiệu chung lưới điện thuộc Công ty Truyền tải điện quản lý: .67 4.1.2 Bản đồ ranh giới quản lý vận hành Công ty truyền tải điện 68 4.1.3 Sơ đồ lưới điện công ty Truyền tải điện quản lý .69 4.1.4 Số liệu ĐZ 500kV TBA 500kV công ty Truyền tải điện quản lý 70 4.1.5 Tính tốn phân bố cơng suất LMP nút 70 C C 4.1.6 Mô trường hợp lưới truyền tải vận hành bình thường: 72 4.1.7 Mơ trường hợp lưới truyền tải vận hành tình trạng ĐZ R L T 500kV cắt bảo dưỡng (sự cố): 74 4.2 Phân tích, tính tốn FTR lưới truyền tải: 87 DU 4.2.1 Trường hợp sử dụng hợp đồng song phương dạng sai khác CfD 87 4.2.2 Trường hợp sử dụng hợp đồng song phương dạng sai khác CfD quyền truyền tải tài FTR 88 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Tên bảng Trang Hệ thống liên kết 1-2 trường hợp: hai thị trường riêng biệt, thị trường chung thị trường chung có nghẽn mạch Thơng số ĐZ 500kV Bảng loại chi phí nút là: Bảng liệt kê công suất phát nút phát: Bảng liệt kê công suất tải tiêu thụ: Giá điện LMP nút phụ tải Các thành phần LMP nút: Liệt kê công suất phát LMP nút phát C C DU R L T 22 71 73 73 73 82 83 85 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.8 2.9 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 Tên hình Trang Mơ hình độc quyền thị trường điện (theo Hunt Shuttleworth 1966) Mô hình đại lý mua điện thị trường theo (Hunt Shuttleworth 1966) (a) phiên kết hợp; (b) phiên khơng kết hợp Mơ hình cạnh tranh bán bn thị trường (theo Hunt Shuttleworth 1966) Mơ hình cạnh tranh bán lẻ thị trường (theo Hunt Shuttleworth 1966) Minh họa định luật Kirchhoff điện áp Dịng cơng suất tác dụng đường dây song song Mơ hình lưới liên kết hai hệ thống vùng vùng Sơ đồ mô tả kết hợp thị trường điện vùng vùng thành thị trường chung Tác động tắc nghẽn đến thị trường điện Đường đặc tính cung Đường đặc tính cầu Đường đặc tính cung Đường đặc tính cầu Tổng thặng dư xã hội Sơ đồ ví dụ hệ thống nút Sơ đồ phân bố công suất Sơ đồ phân bố công suất Sơ đồ phân bố công suất tối ưu giá LMP nút Sơ đồ phân bố công suất bị tải ĐZ A-C Sơ đồ phân bố công suất Sơ đồ hệ thống không bị ràng buộc Sơ đồ hệ thống điều tiết tối ưu Thiết lập sơ đồ phương thức vận hành HTĐ Thay đổi giá trị công suất tải Thay đổi giá trị máy phát Thay đổi điện áp đầu cực máy phát Cắt phần tử vận hành khỏi HTĐ Nhà máy điện C C DU R L T 16 16 17 19 21 30 30 31 31 32 33 34 34 35 36 38 39 39 40 40 41 42 42 43 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Tấn Vinh (2013), Thị trường điện [2] Bộ Công thương (2014), Quyết định phê duyệt thiết kế tổng thể thị trường bán buôn điện cạnh tranh Việt Nam [3] Bộ Công thương (2015), Quyết định phê duyệt thiết kế chi tiết thị trường bán buôn điện cạnh tranh Việt Nam [4] Bộ Công thương (2018), thông tư 45/2018/TT-BCT Quy định vận hành Thị trường bán buôn điện cạnh tranh sửa đổi, bổ sung số điều Thông tư số 56/2014/TT-BCT ngày 19/12/2014 Bộ Công thương quy định phương pháp xác định giá phát điện, trình tự kiểm tra hợp đồng mua bán điện [5] Juan Roselón, Tarjei Kristiansen (2013), Financial Transmission Rights [6] MISO (2018), Busines practices manual – Financial Transmission Rights (FTR) and Auction Revenue Rights (ARR) [7] Seth Blumsack (2018), Introduction to Electricity Markets [8] Công ty Truyền tải điện Quốc Gia, Công ty Truyền tải điện (2019), số liệu điểm đo đếm nội bộ, thông số kỹ thuật lưới điện 500kV thuộc Công ty Truyền tải điện C C R L T DU [9] Power World (2019), User manual Power World C C DU R L T U D L T C C R U D L T C C R C C U D R L T C C U D R L T C C DU R L T U D L T C C R C C DU R L T U D L T C C R U D L T C C R 91 PHẦN TRẢ LỜI CÂU HỎI PHẢN BIỆN I Các vấn đề cần làm rõ theo yêu cầu Thầy PGS-TS Đinh Thành Việt: Trong cơng thức (2.1) tính giá biên điểm nút LMP nút I, tác giả tính giá trị thành phần LMPref , LMPloss, LMPcong nào? Đề nghị tác giả cho ví dụ cụ thể cách tính thành phần nút sơ đồ hệ thống nút hình 2.6 mục 2.3.1: Cơng thức (2.1) để tính giá biên điểm nút sau: LMPi  LMPref  LMPiloss  LMPicong (2.1) Trong đó: C C LMPi giá biên nút i; LMPref R L T chi phí biên nút tham chiếu, nút chọn làm nút cân Nút chọn làm nút cân nút thành phần giá tắc nghẽn giá tổn thất “khơng” DU LMPiloss chi phí tổn thất cơng suất; LMPicong chi phí tắt nghẽn Ta lấy ví dụ hệ thống nút hình 2.6 làm ví dụ cụ thể: 92 Ta có bảng sau: Với cơng thức tính hệ số phạt Pfi  với PL = thay đổi tổn PL (1  ) Pi thất công suất; Pi = thay đổi công suất đầu nhà máy; Nhà máy NM1-1 NM1-2 NM2 (ko phát) NM3 Giá đề nghị 7,5 14 Penalty factor 1,424 1,78 1,00071 Giá đề nghị hiệu chỉnh 10,68 10,70 14,01 Giá hệ thống 10,68 10,68 10,68 Giá tổn thất 0 Giá tắc nghẽn 0 10,68 10,68 10,68 10 1,07 10,70 10,68 0 10,68 LMP Các nút nguồn sơ đồ mô hình 4.1 Thạnh Mỹ, Hà Tĩnh, C C Pleiku… thực chất trạm biến áp 500kV nhà máy điện Vậy sở tác giả đưa hàm chi phí bậc với hệ số a, b, c cụ thể vậy: Do luận văn sử dụng phần mềm Power World phiên miễn phí nên sử dụng tối đa 40 để mơ sơ đồ lưới điện, việc mơ R L T DU Trạm biến áp 500kV để phục vụ mục đích tính tốn giá biên điểm nút trạm này, với mục đích áp dụng FTR để tính tốn dẫn chứng luận văn áp dụng đồng thời CfD FTR việc bảo vệ quyền lợi nhà máy điện, khách hang đảm bảo tắc nghẽn xảy Để tiếp tục luận văn, cần thiết phải sử dụng phần mềm đầy đủ quyền để mơ tồn sơ đồ lưới điện Việt Nam nghiên cứu, ứng dụng sâu phần mềm Power World để sử dụng nhuần nhuyễn mô phần lớn cố gây tắc nghẽn lưới, nhằm đưa giải pháp hướng ứng dụng FTR Đề nghị tác giả làm rõ bổ sung thêm luận văn tính tốn FTR lưới điện truyền tải Công ty Truyền tải điện sử dụng để quản lý tắc nghẽn lưới điện truyền tải cụ thể nào: II Các vấn đề cần làm rõ theo yêu cầu Thầy TS Lê Kỷ: Không trích dẫn tài liệu tham khảo, khơng bảng viết tắt: Tác giả bổ sung theo yêu cầu Thầy; Phần kết luận hướng phát triển đề tài để áp dụng hiệu thực tế 93 cần đề cập: Tác giá tiếp thu ý kiến Thầy tiếp tục tìm hướng phát triển cho đề tài Giải thích ý nghĩa lưu đồ thuật toán: C C DU R L T 94 Chạy thuật toán Linear program (LP) Thiết lập tốn OPF Thiết lập cấu hình cho aerea,generator, line Thiết lập hàm giá: Piecewise linear Vẽ sơ đồ, nhập liệu vào PW Thu thập số liệu lưới điện C C Mơ sơ đồ khơng có tắc nghẽn DU Mô tắc nghẽn theo trường hợp 1, xuất giá trị LMP R L T Mô tắc nghẽn theo trường hợp 2, xuất giá trị LMP Mô tắc nghẽn theo trường hợp 3, xuất giá trị LMP Nhập giá trị tính tốn trường hợp tắc nghẽn từ PowerWorld vào Excell để tính toán cho FTR ... tài FTR quản lý tắc nghẽn 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Thị trường bán bn điện cạnh tranh Việt Nam - Phân tích việc sử dụng hiệu FTR để quản lý nghẽn mạch lưới truyền tải thông qua số ví dụ lưới điện. .. R L T ii NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG FTR ĐỂ QUẢN LÝ NGHẼN MẠCH CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH Học viên: Trần Hoàng Sơn Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Khóa 36 Trường Đại... NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HOÀNG SƠN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG FTR ĐỂ QUẢN LÝ NGHẼN MẠCH CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH C C R L T DU Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã