CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TẮC NGHẼN TRONG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI ĐẾN THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH
1.4. Một số phương pháp quản lý tắc nghẽn
Trào lưu công suất Pij trên đường dây truyền tải i-j quan hệ với trở kháng đường dây Xij, độ lớn điện áp Vi, Vj và góc lệch pha giữa các điện áp vào và ra δi – δj biểu diễn qua phương trình:
i j
ij j i
ij X
V
P V sin (1.20) Từ (1.20) thì công suất trên đường dây có thể bị ảnh hưởng sự thay đổi độ lớn điện áp, điện kháng của đường dây truyền tải hoặc góc điện áp δi – δj. Độ lớn điện áp có thể được điều khiển bằng việc bù công suất phản kháng (VAR). Vì vậy, điểm thay đổi công suất truyền tải có thể sử dụng các biện pháp thay đổi các thông số nói trên.
Trong phần này, độ lớn điện áp và góc điện áp có thể được xem để quản lý tắc nghẽn. Có nhiều phương pháp quản lý tắc nghẽn như:
- Quản lý theo độ nhạy (giải tỏa đường dây truyền tải nhạy cảm dựa trên giảm tải).
- Hỗ trợ công suất phản kháng.
- Quản lý tải kinh tế cho giải tỏa tắc nghẽn.
- Giải pháp tài chính.
1.4.1. Quản lý theo độ nhạy (giải tỏa đường dây truyền tải nhạy cảm dựa trên giảm tải)
Cắt bớt tải nhạy cảm (giải tỏa đường dây truyền tải - Transmission Line Relief - TLR) được xem là ngược với quản lý phân phối năng lượng (Power Transfer Distribution Factors - PTDFs). Độ nhạy cảm TLR đánh giá tính nhạy cảm của một thành phần được theo dõi đến nhiều giao dịch năng lượng khác nhau.
Những giá trị nhạy cảm TLR trên tất cả các tải được cho là quá tải nhất được cân nhắc và sử dụng để tính toán các tải cần cắt, nhằm giải tỏa tắc nghẽn. Độ nhạy TLR tại nút k của một đường dây bị tắc nghẽn i-j là Skij, được tính toán bởi công thức :
k k ij
ij P
S P
(1.21)
DUT.LRCC
Phần trào lưu công suất quá tải trên đường dây truyền tải i-j được tính:
Pij = Pij - Pij (1.22) Trong đó
Pij : Công suất thực tế qua đường dây i-j
Pij : Giới hạn trào lưu công suất qua đường dây i-j Công suất tải cắt bớt tại nút k là Pk
Phụ tải mới Pnewk tại nút k có thể được tính : Pnewk = Pk - ij
1
k ij N
l ij l
S P
S
(1.23)
Trong đó :
Pnewk : Công suất tải sau khi giảm tại nút k Pk : Công suất tải trước khi giảm tại nút k
Slij : Độ nhạy của dòng công suất trên đường dây i-j do sự thay đổi tải tại nút k.
N : Tổng số nút tải
Trên cơ sở các giá trị độ nhạy TLR của các tải được cắt theo số lượng yêu cầu tại các nút để giải tỏa tắc nghẽn đường dây i-j. Phương pháp này được thực hiện cho những nơi mà việc cắt bớt tải là cần thiết để giữ an toàn hệ thống.
1.4.2. Hỗ trợ công suất phản kháng (VAR) giảm tắc nghẽn
Số lượng các giao dịch điện năng ngày càng tăng nhanh chóng vì sự phát triển các thiết bị dùng điện, nếu các giao dịch này không được kiểm soát, lưới truyền tải dễ bị tắc nghẽn. Với việc sử dụng điện tăng, lưới truyền tải cần được bù công suất phản kháng. Vai trò hỗ trợ VAR sẽ giúp đỡ đắc lực trong việc quản lý tắc nghẽn.
Việc sử dụng tốt hơn hệ thống năng lượng sẵn có để phát triển khả năng truyền tải bẳng cách thiếp lập hỗ trợ VAR bằng hệ thống truyền tải linh hoạt (FACTS) là việc bắt buộc. Tăng khả năng truyền tải công suất trên đường dây bằng cách lắp đặt thiết bị hổ trợ VAR chẳng hạn tụ bù dọc, tụ bù VAR tĩnh, tụ nối tiếp điều khiển bằng Thyristor (TCSC), bộ điều khiển trào lưu công suất (UPFC) là một số ví dụ của thiết bị FACTS được dùng cho hổ trợ VAR.
Thuận lợi chính của thiết bị FACTS là khả năng lắp đặt trong thời gian ngắn so với kế hoạch và xây dựng đường dây truyền tải mới. Thiết bị FACTS không chỉ cải thiện công suất truyền tải mà còn giảm tổn thất. Tuy nhiên, thiết bị FACTS có chi phí cao. Chi phí đầu tư thiết bị FACTS mô tả như sau:
Chi phí thiết bị .
DUT.LRCC
Chi phí hạ tầng cần thiết.
Bảo dưỡng vận hành.
1.4.3. Phương pháp quản lý tải kinh tế nhằm giảm tắc nghẽn
Một giải pháp có thể khác để quản lý tắc nghẽn là tìm những khách hàng tình nguyện giảm lượng điện năng tiêu thụ khi xuất hiện tắc nghẽn truyền tải. Bởi việc tiêu thụ điện năng thấp, tắc nghẽn sẽ không xuất hiện, tất nhiên kết quả mang lại cho họ là lợi ích về kinh tế do được khuyến khích giá điện thấp.
Phương pháp quản lý tải kinh tế cho giải tỏa tắc nghẽn. Giải pháp cho quản lý tắc nghẽn trong phương pháp này là tìm những khách hàng tình nguyện hạ thấp tiêu thụ của họ khi sự tắc nghẽn truyền tải xuất hiện. Bằng việc hạ thấp tiêu thụ xuống, tắc nghẽn sẽ “biến mất” và kết quả quan trọng là giảm được giá biên điểm nút.
Một chiến lược để quyết định bao nhiêu tải cần phải cắt giảm và cho khách hàng nào. Đoán trước ảnh hưởng của giải pháp giải tỏa tắc nghẽn này là động viên các khách hàng với giá điện mềm dẻo chống lại giá điện cao. Từ đây thủ tục giải tỏa tắc nghẽn này dần dần có thể bảo vệ tất cả các khách hàng khỏi giá điện cao trong môi trường phi điều tiết.
Thị trường điện xác định rằng một tập hợp kinh doanh cạnh tranh sẽ làm cho hệ thống vận hành khó an toàn. Quản lý tắc nghẽn là một thách thức ở đây, việc quyết định thay đổi tải hoặc nguồn để duy trì mức độ an toàn hệ thống theo yêu cầu đồng thời đạt được mục tiêu vận hành hệ thống với chi phí tối thiểu là một vấn đề khá phức tạp. Trong hệ thống này, quản lý tắc nghẽn được quan tâm bằng phương pháp quản lý tải kinh tế với ràng buộc về an toàn. Thủ tục quản lý có thể được thiết lập một cách minh bạch, đơn vị điều hành thị trường điện áp dụng chính sách thích hợp để đạt được thị trường tối ưu. Bằng việc cắt giảm tải với số lượng giảm dựa trên sự hài lòng của khách hàng với chính sách khuyến khích hấp dẫn về giá. Mục tiêu của việc tối ưu hoá này là lượng cắt bớt của tải càng nhỏ càng tốt và giá sau khi cắt tải cần phải được giảm càng nhiều càng tốt trong khi vẫn đảm bảo được các giới hạn của hệ thống truyền tải.
Phương pháp này có ba chỉ số để tính chỉ số toàn bộ cho việc quản lý tải. Có ba nhân tố được xem xét trong việc tính toán chỉ số:
Hiệu ứng trào lưu công suất thông qua chỉ số nhạy cảm Hệ số kinh tế của chỉ số LMP
Ưu tiên giảm tải cho chỉ số cắt bớt tải khách hàng Giải pháp tài chính
1.4.4. Quyền lực thị trường
Quyền truyền tải công suất tự nhiên là quyền của người sở hữu có quyền truyền tải một lượng công suất nào đó trên một nhánh đường dây trong một khoảng thời gian
DUT.LRCC
xác định. Nếu quyền truyền tải công suất tự nhiên được xem giống như các quyền sở hữu khác, thì người sở hữu có thể sử dụng hoặc bán lại quyền này. Họ cũng có thể quyết định sở hữu mà không sử dụng nó. Trong một thị trường cạnh tranh hoàn hảo thì việc mua quyền truyền tải công suất để rồi không sử dụng sẽ là một quyết định không hợp lý. Trái lại, trong một thị trường cạnh tranh ít hoàn hảo hơn, quyền truyền tải công suất tự nhiên có thể làm cho một số người tham gia thị trường có thể thế mạnh của mình để chi phối thị trường (quyền lực thị trường). Nếu không dùng và không bán lại những quyền này thì sẽ làm giảm đáng kể lượng công suất mà các nhà máy khác có thể bán tại nút đó. Sự giảm khả năng tải do con người đặt ra như thế đã nâng cao quyền lực thị trường của nhà máy tại nút này và cho phép họ tăng lợi nhuận biên trong sản xuất. Nó cũng tác động đến hiệu quả kinh tế, tài chính của toàn bộ hệ thống.
Để ngăn ngừa hiện tượng này, cần thiết phải gán điều khoản “sử dụng hoặc bỏ”
vào quyền truyền tải công suất. Theo điều khoản này thì dung lượng truyền tải mà người tham gia đã đăng ký nhưng không dùng sẽ được nhượng lại cho những người khác muốn sử dụng. Về lý thuyết, phương pháp này sẽ ngăn chặn được hiện tượng một số người tích trữ công suất truyền tải nhằm mục đích nâng cao quyền lực thị trường.
Trên thực tế, thực thi điều kiện này là khó khăn bởi vì dung lượng truyền tải không sử dụng có thể nhượng lại quá chậm trễ làm cho những người tham gia thị trường khác không thể điều chỉnh kịp việc mua bán.
1.4.5. Ứng dụng giá biên điểm nút trong quản lý tắc nghẽn
Ứng dụng phương pháp điều tiết tối ưu để thực hiện giảm tắc nghẽn đó là giảm thiểu nhu cầu sử dụng điện, để đảm bảo được các giới hạn của hệ thống truyền tải.
Đây là một giải pháp về kinh tế để giải quyết ràng buộc truyền tải đối với hệ thống. Với chi phí truyền tải hợp lý, đem lại lợi ích kinh tế được phản ánh rõ ràng trong thành phần cấu thành giá điện. Lý do chính cho sự phân biệt theo vùng của giá năng lượng là do tổn thất đường dây truyền tải và nghẽn mạch. Giá tại một thời điểm của những vùng khác nhau được gọi là giá trị cận biên của vùng (LMP). LMP là giá để tính một MW trên tải tiếp theo tại vùng được xác định, khi sử dụng chi phí sản xuất thấp nhất của tất cả các máy phát trong khi theo dõi giới hạn của lưới truyền tải.
Thị trường sử dụng LMP để tham chiếu giá trị năng lượng tại những vị trí và thời điểm mà nó cung cấp. Nếu điện có giá thấp nhất có thể đạt được trên tất cả các điểm, giá giống nhau trên toàn lưới. Khi đó hệ thống bị quá tải, năng lượng không thể đi đến mọi điểm. Trong trường hợp như vậy, điện có giá thành cao hơn được ưu tiên cung cấp cho người sử dụng. Kết quả là giá trị cận biên tại một vùng cao hơn giá tại vùng đó. LMP được xác định dựa vào:
DUT.LRCC
Nguồn năng lượng tự nhiên
Điều kiện khai thác hệ thống tự nhiên
LMP = Giá biên phát điện + Chi phí tắc nghẽn + Chi phí tổn thất
Có thể diễn giải sự khác nhau trong các giá vùng giữa các khu vực được liên kết thông qua một liên kết tắc nghẽn như các chi phí tắc nghẽn tăng thêm mà có thể được tính vào chi phí cho thành phần tham gia vào thị trường giao dịch gây tắc nghẽn. Điều này có thể là một khuyến khích cho các nhà phân phối giảm tắc nghẽn. Với phương pháp này, các giới hạn truyền tải trong một hệ thống cụ thể không cần phải xác định trước, mà được xác định do sự khác biệt về giá giữa các nút khác nhau. Mỗi trạm phát được thanh toán giá biên tại thanh cái trong khi đó khách hàng lại phải thanh toán giá điện tại nơi tải tiêu thụ được nối vào hệ thống.
Như vậy, phương pháp giá biên điểm nút (LMP) được dựa trên trào lưu công suất và sự vận hành hệ thống thực tế. Nó xác định mức giá tại các nút cụ thể trên cơ sở các chi phí phát điện chi phí tổn thất truyền tải và chi phí tăng thêm do nghẽn mạch.
LMP là một mô hình xác định việc điều tiết phát điện tối ưu và giá tắc nghẽn truyền tải tại các vị trí khác nhau.Vì lý do trên, LMP thường được gọi là “Giá biên điểm nút”.
1.4.6. Quyền truyền tải tài chính FTR
FTR là hàng rào được thiết kế để hỗ trợ người tham gia thị trường điện bán buôn quản lý rủi ro về giá tại chỗ. Rủi ro giá cục bộ là rủi ro mà những người tham gia thị trường điện bán buôn phải đối mặt do thay đổi bất ngờ về chênh lệch giữa giá tại các địa điểm khác nhau trên lưới truyền tải. Chênh lệch giá giữa các địa điểm có thể tăng giảm đáng kể và không dễ dàng dự đoán. Họ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như cung cấp thế hệ, thị trường dự trữ, hạn chế truyền tải và tổn thất điện dọc lưới điện.
Quyền sở hữu FTR được bán trong các khối hàng tháng tại các địa điểm được chỉ định (được gọi là trung tâm phân phối FTR) quản lý thông qua một quá trình đấu giá mù.
Bởi vì đây là một cuộc đấu giá công khai, bất kỳ người nào hoặc công ty có thể trả giá khi họ vượt qua các tiêu chí đầu vào để trở thành Người tham gia FTR. Điều này đã thu hút các công ty không có vị trí trong thị trường điện vật lý, như nhà đầu cơ và thể chế tài chính.
FTR là một công cụ tài chính phái sinh; giá trị của chúng được lấy từ giá điện ở hai nút. Để tránh sự phức tạp về việc tuân thủ các yêu cầu công bố thị trường bán lẻ, cần có người tham gia FTR để xác nhận họ là một nhà đầu tư bán buôn trên mạng.
Người quản lý FTR là một dịch vụ vận hành thị trường nhà cung cấp, được ký hợp đồng bởi chính quyền để điều hành quá trình đấu giá FTR.
DUT.LRCC