Bài báo trình bày phương pháp tính toán phân bố công suất tối ưu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trường điện có nhiều vùng do sự tăng tải của hệ thống hay xảy ra tình trạng kh n cấp do sự cố trên lưới điện. Mô hình tính toán giá cận biên (LMP) cũng được xem xét khi xét đến sự tắc nghẽn truyền tải và tổn thất vào mô hình giá điện nút. Mời các bạn cùng tham khảo!
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CHO THỊ TRƢỜNG ĐIỆN TRONG TÌNH TRẠNG KHẨN CẤP Nguyễn Tấn Hƣng1,a, Đinh Thành Việt2,b, Nguyễn Hùng3,c Tổng Công ty Điện lực TP.HCM Đại học Đà Nẵng Trƣờng Đại học Công nghệ TP.HCM Email: ahungnguyentan1981@gmail.com, bdtviet@ac.udn.vn, cn.hung@hutech.edu.vn TĨM TẮT Bài báo trình bày phƣơng pháp tính tốn phân bố công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trƣờng điện có nhiều vùng tăng tải hệ thống hay xảy tình trạng kh n cấp cố lƣới điện Mô hình tính tốn giá cận biên (LMP) đƣợc xem xét xét đến tắc nghẽn truyền tải tổn thất vào mơ hình giá điện nút Các kết mơ phân tích đạt đƣợc cho thấy việc nghiên cứu mô kịch vận hành hệ thống điện thị trƣờng điện cần thiết cho cơng tác vận hành tính chất phức tạp vận hành hệ thống điện thị trƣờng điện cạnh tranh Từ khóa: Trào lƣu cơng suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF), Giá cận biên (LMP), Tắc nghẽn truyền tải, Thị trƣờng điện ĐẶT VẤN ĐỀ Vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện thị trƣờng điện công việc quan trong, khó khăn phức tạp Và phức tạp có nguồn lƣợng tái tạo tham gia thị trƣờng điện nhƣ: lƣợng gió, lƣợng mặt trời …Hoạt động kiểm soát, ngăn ngừa khắc phục cố phụ thuộc lớn vào sách lập kế hoạch, hoạt động đơn vị bán điện; theo kinh tế kỹ thuật vận hành, dự phịng điện Điều nhằm đảm bảo tính an toàn, ổn định hệ thống nâng cao chất lƣợng truyền tải phân phối điện tình hình phát triển ngành điện quốc gia [1,2] Trên sở tham số, biến số, hàm mục tiêu hệ thống điện đƣợc OPF đƣa thông điệp đến nhà hoạch định kế hoạch vận hành nhà máy, chiến lƣợc nhà đầu tƣ mua bán điện cách có hiệu chế độ vận hành bình thƣờng nhƣ cố Thơng qua OPF để tự động đánh giá can thiệp kiểm soát hệ thống điện cách trung thực nhƣ liên quan đến công suất phát, bù công suất kháng, điều chỉnh tỉ lệ nấc máy biến áp, chi phí nhiên liệu,… Điều giúp ngƣời vận hành kịp thời đánh giá đƣợc mức độ tin cậy hệ thống điện nhƣ đánh giá cấp độ an ninh Giám sát an ninh truyền thông tin liên quan đến kỹ sƣ điều khiển, sau ngƣời phải định có nên tham gia hành động phịng ngừa, dựa vào kiện để khắc phục hành động [3-5] Bài báo trình bày phƣơng pháp tính tốn phân bố công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trƣờng điện có nhiều vùng tăng tải hệ thống hay xảy tình trạng kh n cấp cố lƣới điện Mơ hình tính tốn giá cận biên (LMP) đƣợc xem xét xét đến tắc nghẽn truyền tải tổn thất vào mơ hình giá điện nút Kết nghiên cứu khơng góp phần điều tiết lƣợng hệ thống điện hiệu mà tăng cƣờng tính hợp lý việc sử dụng tài nguyên lƣới điện quan trọng hết sở định hƣớng cho việc khuyến khích nhà đầu tƣ đầu tƣ vào ngành điện tƣơng lai 1464 BÀI TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT TỐI ƢU Đ Ả M B Ả O Ổ N Đ Ị N H ( S C O P F ) Bài tốn tối ƣu (OPF) cực tiểu hàm chi phí máy phát điện thị trƣờng điện với ràng buộc đ ng thức bất đ ng thức [6,7] - Hàm mục tiêu N f Pgi2 bi Pgi ci i 1 (1) - Phƣơng trình cân cơng suất tác dụng hệ thống: N N DF P i i 1 gi DFi Di PL (2) i 1 - Giới hạn giới hạn dƣới công suất máy phát: Pgimin ≤ Pgi ≤ Pgimax , i= 1, 2,… , N (3) - Giới hạn công suất truyền tải đƣờng dây k bất kỳ: N GSF i 1 với k i (Pi Di ) Pk , k=1,2,….,M (4) f : hàm tổng chi phí máy phát thị trƣờng điện ai, bi, ci: hệ số chi phí máy phát thứ i N: tổng số nút thị trƣờng điện M: tổng số đƣờng dây truyền tải Pgi: công suất tác dụng máy phát thứ i thị trƣờng điện Di : công suất tải nút i DFi : hệ số phân bố tổn thất công suất nút i GSFk-i : hệ số phân bố công suất đến đƣờng dây k thay đổi công suất nút i Pk: giới hạn truyền tải đƣờng dây k PL tổng tổn thất hệ thống PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH THỊ TRƢỜNG ĐIỆN Mơ hình mơ thị trƣờng điện cho lƣới điện mẫu nút môi trƣờng PowerWorld Simulator 18 nhƣ Hình Các thơng số hệ thống điện nút trình bày Bảng Hình Thị trƣờng điện nút 1465 Bảng Thông số đƣờng dây hệ thống điện nút Đƣờng dây Từ nút Đến nút Điện (pu) trở Điện kháng (pu) Giới hạn truyền tải (MW) 12 0.01 0.06 65 13 0.04 0.24 150 23 0.03 0.16 80 24 0.03 0.18 100 25 0.02 0.12 100 26 0.01 0.06 200 34 0.005 0.03 100 45 0.04 0.24 70 57 0.01 0.24 200 67(1) 0.04 0.24 200 67(2) 0.04 0.24 200 Kết chạy tốn OPF tính toán giá điện cận biên (LMP) thị trƣờng điện có xét đến tổn thất mà bỏ qua tắc nghẽn truyền tải nhƣ Hình Bảng trình bày kết giá cận biên thành phần cấu thành nên giá điện nút không xét đến giá tắc nghẽn truyền tải Giá điện nút khác nhƣng đồng Bảng Giá LMP khơng có tắc nghẽn truyền tải thị trƣờng điện TT Nút Khu vực ($/MWh) Giá lƣợng ($/MWh) Giá tắc nghẽn ($/MWh) Giá tổn thất ($/MWh) Ràng buộc khu vực (MW) Ràng buộc khu vực (MW) Ràng buộc khu vực (MW) Giá cận biên 1 Top 13.00 13.18 -0.18 13.00 0 2 Top 13.10 13.18 -0.07 13.10 0 3 Top 13.32 13.18 0.14 13.32 0 4 Top 13.30 13.18 0.12 13.30 0 5 Top 13.27 13.18 0.09 13.27 0 6 Left 17.60 17.60 0 17.60 7 Right 21.80 21.80 0 0 21.80 3.1 SCOPF xảy tắc nghẽn thị trƣờng điện tăng tải Giả sử tăng tải nút lên 320 (MW) Lúc xảy tắc nghẽn truyền tải đƣờng dây 1-2 (101%) 2-3 (105%), sau chạy kết mơ nhƣ Hình Kết cho thấy giá điện nút tăng lên 13,91$/MWh; nút 3,4 tăng lên 14$/MWh; nút tăng lên 14,06$/MWh 1466 Để đảm bảo ổn định hệ thống điện ta thực toán SCOPF ràng buộc ổn định cho kết nhƣ Hình Sau chạy SCOPF hệ thống đƣợc tái điều độ đảm bảo ổn định mà khơng cịn đƣờng dây q tải Giá cận biên nút đƣợc trình bày Bảng Bảng cho thấy giá cận biên nút 3, thay đổi tăng so với ban đầu, nguyên nhân có tham gia thành phần giá tắc nghẽn vào giá cận biên, chi phí gia tăng việc tái điều độ nguồn phát nhằm đảm bảo ổn định cho thị trƣờng điện Hình Giá điện nút có tắc nghẽn phụ tải nút số tăng lên 320 (MW) Hình Thị trƣờng điện sau chạy SCOPF đảm bảo ổn định Bảng Giá LMP có tắc nghẽn thị trƣờng điện TT Nút Khu vực ($/MWh) Giá lƣợng ($/MWh) Giá tắc nghẽn ($/MWh) Giá tổn thất ($/MWh) Ràng buộc khu vực (MW) Ràng buộc khu vực (MW) Ràng buộc khu vực (MW) Giá cận biên 1 Top 13.00 13.99 -0.77 -0.22 13.77 0 2 Top 13.94 13.99 0.03 -0.08 13.92 0 3 Top 14.07 13.99 -0.18 0.25 14.25 0 4 Top 14.00 13.99 -0.13 0.14 14.13 0 5 Top 14.08 13.99 -0.01 0.10 14.09 0 6 Left 17.60 17.58 0.02 0 17.58 7 Right 21.80 21.80 0 0 21.80 1467 3.2 SCOPF xảy tắc nghẽn thị trƣờng điện tình trạng khẩn cấp Cơng cụ SCOPF đƣợc dùng với phân tích tình trạng kh n cấp để giúp điều chỉnh hệ thống hiệu xảy tình trạng kh n cấp sơ cấp thứ cấp SCOPF đƣợc vận hành với kết hợp biến điều khiển khác Biến điều khiển bao gồm tái điều độ nguồn phát, sa thải phụ tải, điều chỉnh máy biến áp dịch pha, thay đổi kế hoạch mua vùng điều khiển Xét trƣờng hợp xảy tình trạng kh n cấp thứ cấp cố điện nút nút tình trạng kh n cấp sơ cấp Sự cố điện nút nút tình trạng kh n cấp thứ cấp, kết làm tắc nghẽn đƣờng dây nối nút nút nhƣ Hình 6a (a) (b) Hình Trạng thái thị trƣờng điện trƣớc sau xảy tình trạng kh n cấp Sau chạy tốn SCOPF, tải nút bị cắt ngồi máy phát nút đƣợc lần lƣợt điều chỉnh nhƣ Hình 6.b Kết thị trƣờng điện trở lại trạng thái ổn định nhƣ trƣớc xảy cố Kết mô PowerWorld Simulator 18 cho thấy hiệu SCOPF việc phân tích kịch xảy cố nhằm đƣa biện pháp điều khiển tối ƣu đảm bảo ổn định thị trƣờng giá điện cách nhanh chóng máy tính, trực quan dễ hiểu KẾT LUẬN Bài báo trình bày phƣơng pháp tính tốn phân bố công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trƣờng điện có nhiều vùng tăng tải hệ thống hay xảy tình trạng kh n cấp cố lƣới điện Mô hình tính tốn giá cận biên (LMP) đƣợc xem xét xét đến tắc nghẽn truyền tải tổn thất vào mơ hình giá điện nút Các kết mơ phân tích đạt đƣợc cho thấy việc nghiên cứu mô kịch vận hành hệ thống điện thị trƣờng điện cần thiết cho cơng tác vận hành tính chất phức tạp vận hành hệ thống điện thị trƣờng điện cạnh tranh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P L Joskow, ―Electricity Market Reform‖, Elsevier Science, 2006 [2] F P Sioshansi, ―Competitive Electricity Markets‖, Elsevier Science, 2008 [3] Thủ tƣớng Chính phủ, ―Quy định lộ trình, điều kiện cấu ngành điện để hình thành phát triển cấp độ thị trƣờng điện lực Việt Nam‖, Thủ tướng Chính phủ, 63/2013/QĐ-TTG Hà Nội 2013 [4] Bộ Công Thƣơng, ―Phê duyệt thiết kế tổng thể thị trƣờng bán buôn điện cạnh tranh Việt Nam‖, Bộ Công Thương, 6463/QĐ-BCT Hà Nội 2014 1468 [5] Bộ Công Thƣơng, ―Phê duyệt phƣơng án vận hành thị trƣờng bám bn cạnh tranh thí điểm năm 2018, Bộ Cơng Thương”, 4804/QĐ-BCT Hà Nội 2017 [6] M Murali, M S Kumari and M Syduru , ―An Overview of Transmission Pricing Methods in A Pool Based Power Market‖, International Journal of Advances in Science Engineering and Technology, Vol 1, No 2, October 2013 [7] Basanta Kumar Panigrahi, ―Locational Marginal Pricing (LMP) in Deregulated Electricity Market‖, International Journal of Electronics Signals and Systems (IJESS), ISSN No 2231- 5969, Volume1, Issue-2, pp 101-105, 2012 1469 ... tổn thất hệ thống PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH THỊ TRƢỜNG ĐIỆN Mơ hình mơ thị trƣờng điện cho lƣới điện mẫu nút môi trƣờng PowerWorld Simulator 18 nhƣ Hình Các thơng số hệ thống điện. .. trình bày phƣơng pháp tính tốn phân bố công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trƣờng điện có nhiều vùng tăng tải hệ thống hay xảy tình trạng kh n cấp cố lƣới điện Mơ hình tính tốn giá cận... xảy tắc nghẽn thị trƣờng điện tình trạng khẩn cấp Cơng cụ SCOPF đƣợc dùng với phân tích tình trạng kh n cấp để giúp điều chỉnh hệ thống hiệu xảy tình trạng kh n cấp sơ cấp thứ cấp SCOPF đƣợc