CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN GIÁ BIÊN ĐIỂM NÚT VÀ GIÁ BIÊN VÙNG
2.3. Phương pháp xác định giá biên điểm nút
LMP là giá biên nguồn cung khi gia tăng tiếp lượng năng lượng tại điểm nút xác định, nó bao gồm chi phí biên toàn hệ thống và những khía cạnh vật lý hệ thống truyền tải. LMP bao gồm:
LMP = chi phí biên tổng thể + chi phí tắc nghẽn + chi phí tổn thất.
Về mặt toán học, LMP tại bất kỳ nút nào trong hệ thống là biến số kép (giá ảo – shadow price) cho một ràng buộc tương đương tại nút đó (tổng công suất bơm vào và lấy ra bằng 0). Hoặc LMP là chi phí thêm vào để bù vào một lượng công suất là 1MW tại nút xác định.
Khi dùng LMP, những người mua và bán chịu chi phí sản lượng điện cấp đến những vị trí đặt trong hệ thống truyền tải. Sự khác nhau trong mỗi LMP là khi những đường dây bị ràng buộc. Nếu những ràng buộc theo luồng công suất không xét đến, hoặc giới hạn truyền tải trên đường dây giả sử là quá lớn, LMP sẽ là như nhau trên tất cả các nút, và điều này là chi phí biên điều phối cao nhất (đơn vị biên). Trong trường hợp này, chi phí tắc nghẽn chưa tính đến. Tuy nhiên, nếu có sự ràng buộc trên bất kỳ đường dây nào, LMP sẽ thay đổi từ thanh cái này sang thanh cái khác hoặc từ vùng này sang vùng khác, nguyên nhân chính là do chi phí tắc nghẽn phát sinh.
2.3.1. Phương pháp xác định giá biên điểm nút trong bài toán không xét tổn thất
Xét một hệ thống bao gồm:
+ 2 nút tải: B và C
+ 2 tổ máy: Tại nút A và C
Giả thiết tất cả các nhánh đều có cùng giá trị cảm kháng và không có tổn thất.
Hình 2.6. Sơ đồ ví dụ hệ thống 3 nút.
DUT.LRCC
Phân tích trào lưu công suất ta có:
Thêm 1 MW tại nút A để cung cấp cho 1 MW tải tại nút C
Hình 2.7. Sơ đồ phân bố công suất
Thêm 1 MW tại nút A để cung cấp cho 1 MW tải tại nút B
Hình 2.8. Sơ đồ phân bố công suất
Thêm 1 MW tại nút B để cung cấp cho 1 MW tải tại nút C (giả sử tại B có máy phát)
Ví dụ 1: Bỏ qua các ràng buộc hệ thống – Giá biên tại tất cả các nút đều bằng nhau
Phụ tải:
- Nút C: 200 MW - Nút B: 0 MW
DUT.LRCC
Trào lưu công suất:
- PAB = PBC = 1/3 x 200 = 67 MW - PAC = 2/3 x 200 = 133 MW
Hình 2.8. Sơ đồ phân bố công suất tối ưu và giá LMP tại các nút.
LMP tại các nút:
Thêm 1MW phụ tải tại mỗi nút và xác định lượng chi phí thay đổi trong toàn hệ thống. Ta có:
- Nút A: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh - Nút B: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh - Nút C: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh Ví dụ 2: Có xét đến các ràng buộc hệ thống. Trong đó nhu cầu phụ tải cao và giới hạn truyền tải bị vi phạm
Phụ tải:
- Nút C: 325 MW - Nút B: 75 MW Trào lưu công suất:
- PAB = (1/3 x 325) + (2/3 x 75) = 158 MW - PAC = (2/3 x 325) + (1/3 x 75) = 242 MW - PBC = (1/3 x 325) – (1/3 x 75) = 83 MW
DUT.LRCC
Hình 2.9. Sơ đồ phân bố công suất bị quá tải ĐZ A-C LMP tại các nút:
Thêm 1MW phụ tải tại mỗi nút và xác định lượng chi phí thay đổi trong toàn hệ thống có xét đến các ràng buộc hệ thống. Ta có:
- Nút A: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh - Nút B: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh - Nút C: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh Như vậy, A – C bị vi phạm giới hạn truyền tải. Ta tiến hành huy động lại tổ máy để tránh quá tải đường dây.
Hạn chế huy động G1 và tăng huy động G2 để giảm công suất truyền tải trên A – C là 200 MW
- Phụ tải tại C = 325 – G2
- Tổ máy tại A đáp ứng phần phụ tải còn lại: G1 = (325 – G2) + 75 MW - Phân tách G1 thành 2 phần để xác định công suất truyền tải trên các nhánh:
o 75 MW đáp ứng nhu cầu phụ tải nút B o 325 – G2 đáp ứng nhu cầu phụ tải nút C
DUT.LRCC
Hình 2.10: Sơ đồ huy động lại công suất để tránh quá tải ĐZ A-C
- Công suất huy động G2 để đảm bảo truyền tài trên A – C = 200 MW:
2/3 x (325 – G2) + 1/3 x 75 = 200 MW G2 = 62.5 MW; G1 = 337.5 MW Trào lưu công suất:
- PAB = 338 – 200 = 158 MW - PAC = 200 MW
- PBC = (1/3 x 263) – (1/3 x 75) = 63 MW LMP tại các nút:
Thêm 1MW phụ tải tại mỗi nút và xác định lượng chi phí thay đổi trong toàn hệ thống có xét đến các ràng buộc hệ thống. Ta có:
- Nút A: 1 MW được đáp ứng bởi G1 với chi phí $10/MWh, LMP = $10/MWh - Nút C: 1 MW không được đáp ứng bởi G1 do tăng huy động G1 sẽ làm quá tải A – C. Do vậy 1 MW này được đáp ứng bởi G2 với chi phí $20/MWh, LMP =
$20/MWh
- Nút B: 1 MW có thể được đáp ứng bởi các lựa chọn sau:
o Từ G1
Vi phạm truyền tải trên A – C 1/3 MW sẽ truyền tải qua A – C o Từ G2
Giảm được truyền tải trên A – C 1/3 MW và không vi phạm giới hạn truyền tải LMP tại B: $20/MWh
Đây không phải là phương án có chi phí nhỏ nhất o Từ G1 và G2
Không bị vi phạm giới hạn truyền tải
DUT.LRCC
Do chi phí của G1 nhỏ hơn G2 nên kết hợp huy động 1 MW từ G1 và G2 sẽ có chi phí nhỏ hơn nếu chỉ dùng G2
ΔG1 + ΔG2 = 1 (1 MW tại B) Trào lưu công suất như hình dưới
Công suất thêm trên nhánh A – C:
1/3. ΔG1 – 1/3.(1 - ΔG1) = 0 => ΔG1 = 0.5 MW ΔG2 = 0.5 MW
Lượng chi phí thay đổi:
1/2. $10/MWh + 1/2. $20/MWh = $15/h LMP nút B: ($15/h)/ 1MW = $15/MWh
Giá LMP tại nút B ở đây không phải giá bản chào của G1 ($10/MWh) cũng như G2 ($20/MWh)
Hình 2.11. Sơ đồ phân bố công suất
Trên đây, tác giả đã trình bày lý thuyết chung về giá LMP và ví dụ minh họa giá LMP trong hai trường hợp bỏ qua các ràng buộc hệ thống và có xét đến ràng buộc hệ thống.