Cỏc trỡnh tựđể tiến hành tớnh toỏn bao gồm:
1. Mụ phỏng thị trường điện với cỏc biến số về kinh tế và kỹ thuật như hàm chi phớ phỏt
điện, thay đổi phụ tải, giới hạn nguồn phỏt ( cho từng nỳt nguồn cũng như trờn toàn hệ
thống), giới hạn cụng suất truyền tải.
2. Tối ưu hệ thống nhằm mục đớch tối đa lợi ớch xó hội
Một đặc điểm chủ yếu của phương phỏp này là việc tớnh giỏ điện cho mỗi nỳt, được gọi là giỏ
điện theo nỳt. Điều này phản ảnh sự thay đổi của giỏ điện tạm thời hoặc theo vựng theo nhu cầu phụ tải. Trong phương phỏp này xột đến khụng chỉ việc sản xuất điện, mà cũn xột đến việc truyền tải đến nỳt tiờu thụ cụ thể, trong đú xem xột cả hạn chế truyền tải và tổn thất trờn
đường dõy. Cỏc cụng thức tớnh toỏn cho mụ hỡnh tối ưu: Hàm mục tiờu Max Với điều kiện 1 2
Phũng Quan hệ quốc tế -Viện Năng Lượng 48 3 4 Trong đú: dk : phụ tải tại nỳt k gj : nguồn phỏt tại nỳt j B(dk) : lợi ớch của khỏch hàng C(gk) : chi phớ phỏt điện gjmax: nguồn phỏt tối đa tại nỳt j zi : trào lưu cụng suất qua đường dõy i zimax : cụng suất truyền tải tối đa trờn đường i
Như chỳng ta thấy ở trờn, lợi ớch xó hội được tớnh bằng lợi ớch của khỏch hàng trừđi chi phớ sản xuất. Đõy là hàm mục tiờu khi tớnh toỏn với 4 điều kiện ràng buộc nhưở trờn. Điều kiện ràng buộc thứ nhất (cụng thức 1) là yờu cầu về cõn bằng cụng suất. Tổng cụng suất phỏt khụng được nhỏ hơn tổng nhu cầu phụ tải cộng thờm tổn thất trờn đường dõy. Cụng thức (2) là điều kiện về giới hạn trào lưu cụng suất truyền tải. Cụng thức 3 và 4 là điều kiện giới hạn cụng suất phỏt của mỗi nguồn phỏt cũng như trờn toàn hệ thống. Để tớnh toỏn tối ưu giỏ trị lợi ớch xó hội, khai triển Lagrangean được ỏp dụng với cỏc hệ số như sau: àe, àiQS, àjmax và γ. Mục tiờu tối đa giỏ trị
Phũng Quan hệ quốc tế -Viện Năng Lượng 49
Chuỗi khai triển Lagrangean để tớnh toỏn giỏ điện tại nỳt như sau:
Cỏc hệ sốλ và γ chỉ sử dụng cho phần nguồn phỏt. Để tớnh toỏn giỏ truyền tải trờn đường dõy, khụng cần thực hiện cỏc khai triển chi tiết. Hệ số thể hiện giới hạn cụng suất truyền tải trờn đường dõy. Về mặt lý thuyết, cỏc hệ số Lagrangean xỏc định bằng cỏch nào cú thể hội tụ
giỏ trị tối ưu, khi cỏc điều kiện ràng buộc thay đổi mức biờn độ. Khi khụng vi phạm điều kiện ràng buộc ( như khụng vượt quỏ giới hạn cụng suất), giỏ trị cỏc hệ số bằng 0. Sự thay đổi biờn
độ cỏc điều kiện ràng buộc khụng ảnh hưởng đến kết quả tớnh toỏn. Trong trường hợp cú xảy ra vi phạm, cỏc hệ số này thể hiện sự thay đổi trạng thỏi cõn bằng trờn hệ thống như khi biờn
độ cụng suất khả dụng tăng lờn hoặc giảm đi. Khi tớnh toỏn trong thị trường điện, hàm mục tiờu được thể hiện duới dạng hàm chi phớ, giỏ trịđộ nhạy được tớnh theo giỏ trị tiền tệ. Như
vậy, cỏc hệ số Lagrangean thể hiện ngưỡng chi phớ trờn một đơn vị khi một nguồn phỏt được yờu cầu tăng hoặc giảm cụng suất phỏt để đảm bảo cỏc điều kiện ràng buộc trờn lưới truyền tải. Ngưỡng chi phớ này gọi là chi phớ ngầm. Hệ số thể hiện giỏ trị của biờn độ tăng giảm của mỗi nguồn phỏt trờn khả năng truyền tải sẵn cú. Giỏ trị kinh tế sẽ bằng 0 khi giới hạn truyền tải trờn đường dõy khụng bị vi phạm và nú sẽ tăng lờn khi xảy ra hiện tượng tắc nghẽn. Giỏ điện tại nỳt cũng tăng theo ( bằng tổng của giỏ sản xuất và truyền tải), sẽ khuyến khớch
đầu tư nguồn tại cỏc nỳt cú hiệu quả.
Áp dụng cho chi phớ truyền tải
Khi khụng cú tắc nghẽn trờn đường dõy với giả thiết hệ thống khụng tổn thất, sẽ chỉ cú một giỏ trịλ tương ứng với giỏ điện chung cho toàn hệ thống. Khi đú, do khụng cú tắc nghẽn, lợi nhuận thu được từ truyền tải sẽ bằng 0. Đối với trường hợp khi cú ớt nhất một đường dõy quỏ tải, giỏ trị ≠ 0, tương ứng với nú giỏ điện tại cỏc nỳt sẽ khỏc nhau. Mức chờnh lệch giỏ
điện tại cỏc nỳt sẽ xỏc định lợi nhuận thu được của lưới truyền tải:
Trong đú: pi = giỏ tại nỳt i pj: giỏ tại nỳt j
Pij : cụng suất truyền tải giữa nỳt i và nỳt j
Phũng Quan hệ quốc tế -Viện Năng Lượng 50
Vớ dụ 3 nỳt
Nỳt 1 và nỳt 2 cú chi phớ sản xuất biờn lần lượt là $25 và $45/ MWh. Khi khụng cú giới hạn về cụng suất phỏt hoặc giới hạn về truyền tải, nguồn phỏt cú chi phớ rẻ nhất ( tại nỳt 1) sẽ cung cấp cho toàn bộ nhu cầu phụ tải tại nỳt 3 với mức giỏ $25/MWh. Khi khụng cú cỏc điều kiện ràng buộc, giỏ điện tại nỳt thể hiện kịch bản lựa chọn giỏ điện thấp nhất. Tất cả cỏc nỳt đều cú giỏ $25/MWh và khụng cú lợi nhuận thu được từ lưới truyền tải.
Giả thiết nhu cầu phụ tải tại nỳt 3 là 1000 MW và nguồn phỏt tại nỳt 1 và 2 lần lượt là 750 và 500 MW. Chi phớ rẻ nhất cú thể là khi nguồn 1 phỏt hết toàn bộ 750 MW và nguồn 2 cung cấp cho phần nhu cầu cụng suất cũn lại. Giỏ điện tại cỏc nỳt đạt được là $30/MWh ( (25*750+45*250)/1000). Trong trường hợp này cũng khụng thu được lợi nhuận từ lưới truyền tải.
Xem xột đến trường hợp cuối cựng, khi xuất hiện quỏ tải trờn đường dõy 1 và 2. Giỏ điện tại cỏc nỳt sẽ thay đổi, nỳt 3 cú giỏ $35/MWh, trong khi nỳt 1 và nỳt 2 cú giỏ điện bằng với chi phớ biờn tại nỳt tương ứng. Nếu cú phụ tải tại nỳt 1 và 2, cỏc phụ tải này chỉđược cung cấp từ
nguồn tại nỳt tương ứng. Việc tăng nguồn phỏt tại cỏc nỳt sẽ vuợt quỏ giới hạn về nhiệt của cỏc đường dõy đang tắc nghẽn. Vớ dụ như khi tăng 1MW phụ tải nỳt 3, cỏc nguồn phỏt của nỳt 1 và 2 sẽ tăng đều 0.5 MW đểđảm bảo cụng suất truyền tải trờn đường dõy 1 và 2 khụng thay
đổi. Giỏ điện của nỳt 3 bằng chi phớ biờn khi tăng lờn của cỏc nỳt cũn lại = 0.5*25+0.5*45 = $30/MWh. Trong trường hợp này, lợi nhuận trờn lưới truyền tải được tớnh theo cụng thức trờn.
Vấn đề chi phớ thu lại
Nhưđó trỡnh bày ở trờn, cỏc đơn vị vận hành hay sở hữu lưới truyền tải sẽ khụng chấp nhận việc họ sẽ khụng thu được lợi nhuận trong trường hợp đường dõy khụng bị tắc nghẽn. Vỡ vậy, cú một giải phỏp được đưa ra trong trường hợp này là sử dụng phớ bổ sung.
Trong đú:
NRt : Lợi nhuận biờn thường niờn của đường dõy t CCt : Phớ bổ sung trờn đường dõy t
Phũng Quan hệ quốc tế -Viện Năng Lượng 51
Khi khụng cú phớ bổ sung, việc sử dụng giỏ điện theo nỳt sẽ khụng thu được tổng chi phớ gia tăng của hệ thống, khi dung lượng thiết kế hệ thống khụng đạt giỏ trị tối ưu mặc dự khi hệ
thống càng phõn chia thành nhiều vựng giỏ điện thỡ lợi nhuận thu được trờn lưới truyền tải càng lớn. Để ỏp dụng phương phỏp giỏ điện theo nỳt cho giỏ truyền tải, bắt buộc phải ỏp dụng giỏ bổ sung.