CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN GIÁ BIÊN ĐIỂM NÚT (LMP)
2.2. Giá biên điểm nút (LMP)
2.2.1. Lý thuyết kinh tế cơ bản về LMP
Hình 2.1. Đặc tính chào giá cung cấp điện
Đặc tính này thể hiện giá biên cung cấp điện. P(Q*) biểu diễn chi phí thấp nhất trên một đơn vị của nguồn sẽ phải trả cho bên cầu phần tăng công suất Q tại điểm Q*.
Vùng bên dưới đặc tính đến điểm Q* biểu diển giá tổng ($/h) nhằm để phát phần công suất Q* , và luôn luôn tăng đều theo
P(Q1) ≥ P(Q2), Q2 > Q1 Với P(Q*) là chi phí thanh toán biên.
Đặc tính đường cầu thị trường
Hình 2.2 Đặc tính đường cầu thị trường
Đặc tính này thể hiện phần lợi tức biên bên cầu. P(Q*) biểu diễn chi phí lớn nhất trên một đơn vị của phụ tải tiêu thụ sẽ phải trả cho nguồn phát một phần tăng công suất Q tại điểm Q*.
Vùng bên dưới đặc tính đến điểm Q* biểu diển lợi tức tổng ($/h) để tiêu dùng hết tương ứng phần công suất Q* , và luôn luôn giảm đều theo
P(Q1) ≤ P(Q2), Q2 > Q1 P(Q) ($ / MWh)
đường đặc tính cung
Q*
Q(MW)
P(Q) ($ / MWh)
P(Q*)
Đường đặc tính đường cầu thị
trường
Q* Q(MW)
Hình 2.3. Đặc tính thặng dư chào giá cung cấp điện
Nếu tổng lượng Q* có mức giá tại P(Q*), vùng phía trên đặc tính nguồn phát thể hiện thặng dư nguồn phát và phần bên dưới đặc tính thể hiện giá tổng với yêu cầu nhằm phát thêm lượng công suất Q*. Tổng thu nhập từ Q* ít hơn P(Q*)Q*. Giá này có thể lớn hơn P(Q*). Giả sử tổng thu nhập là P(Q*)Q* thì phần tổng thu nhập trừ đi tổng giá để phát lượng công suất Q* sẽ bằng thặng dư nguồn phát (phần tam giác phía trên).
Đặc tính thặng dư nhu cầu thị trường
Hình 2.4. Đặc tính thặng dư nhu cầu thị trường
Đường đặc tính chào giá cung cấp điện
Q(MW) Chi phí tổng để phát Q*
P(Q*)
Q* P(Q) ($ / MWh)
Phần thặng dư chào giá cung cấp điện
Q(MW) Q*
P(Q*)
phần thặng dư cầu thị trường
P(Q) ($/MWH)
Đường đặc tính cầu thị trường
Nếu tổng lượng Q* có mức giá tại P(Q*), vùng thể hiện màu đậm phía trên thể hiện thặng dư tiêu dùng và nó có nghĩa là phần lợi tức thêm của người tiêu dùng tiết kiệm từ việc tiêu thụ lượng Q*.
Tổng phải trả cho lượng công suất Q* là P(Q*)Q* hoặc ít hơn. Giá này có thể nhỏ hơn P(Q*). Giả sử tổng phần phải trả cho việc tiêu thụ lượng công suất Q* là P(Q*)Q* (phần tam giác bên dưới). Tổng lợi tức (phần tam giác phía trên cộng phần hình chử nhật bên dưới) trừ đi tổng giá phải trả (phần chử nhật bên dưới) sẽ bằng thặng dư người tiêu thụ (phần tam giác phía trên).
Như vậy, tổng phần thặng dư bằng thặng dư nguồn phát cộng thặng dư người tiêu thụ.
Để đạt được giá thanh toán và tạo ra môi trường giao dịch hiệu quả, tổng thặng dư sẽ lớn nhất với điều kiện tổng nguồn phát bằng tổng phụ tải tiêu thụ. Do đó, nhằm đạt được hiệu quả trong việc giao dịch và điểm giao giữa lượng cung và lượng cầu sẽ tạo nên giá, và tổng thặng dư là lớn nhất (lợi tức đem lại lớn nhất cho cả bên nhà cung cấp lẫn bên tiêu thụ). Từ đó, giá biên điểm nút được tính toán dựa vào lý thuyết kinh tế này.
Hình 2.5. Đặc tính phối hợp cung cầu
Giá trị Q* và P(Q*) có thể được xác định từ công thức tối ưu. Điều kiện ràng buộc trong lý thuyết kinh tế cơ sở LMP này là tổng lượng cung bằng tổng lượng cầu.
Chi phí bên cung được xác định là vùng bên dưới đặc tính đến mức điều tiết và vùng bên dưới đặc tính biểu diễn như sau:
($/MWh)*(+MW) = $/h P(Q) ($ / MWh)
Đường đặc tính cung cấp điện Đường đặc
tính cầu thị trường Phần thặng dư cầu
thị trường
Phần thặng dư nguồn phát P(Q*)
Q* Q(MW)
MW2
+ MW MW1
0
Hình 2.6. Biểu diễn giá mua tại nhà máy
Vùng xác định giá = Giá 1* MW1 + Giá 2* (việc điều tiết MW – MW1)
Lợi tức bên cầu được xác định là vùng bên dưới đặc tính đến mức điều tiết và vùng bên dưới đặc tính biểu diễn như sau:
($/MWh)*(-MW) = - $/h
MWs là dấu âm nghĩa là lượng công suất lấy ra (không đưa vào) từ hệ thống.
Hình biểu diễn giá mua người sử dụng
Hình 2.7. Biểu diễn giá mua người sử dụng
Vùng xác định giá = Giá 1* MW1 + Giá 2* (việc điều tiết MW – MW1)
Việc tính toán LMP phức tạp hơn nhiều so với đặc tính cung cầu do ràng buộc truyền tải không bị sai phạm. Nếu ràng buộc truyền tải không được đưa vào thì tất cả đặc tính cung có thể được hợp nhất và tương đối với đặc tính cầu và phương pháp đơn giản có thể áp dụng nhằm xác định giá và số lượng thanh toán toàn hệ thống. Trường hợp ràng buộc truyền tải có xét đến, biên giá là một nút cơ bản. Định nghĩa Layman, LMP về nút cơ bản:
Điều tiết MW Giá 2 Giá đưa ra tại nhà máy
$/MW h
Giá 1
$/MW h
Giá 2 Giá 1
- MW
MW2 MW1
Điều tiết MW
0 Giá đưa ra tại tải
➢ Đây là cách nhìn trực quan LMP tại điểm nút.
➢ LMP đối với sản lượng điện tại mỗi nút được xác định bằng cách thêm 1 MW tại nút tải cố định.
➢ LMP =Việc thay đổi giá toàn hệ thống chia 1MW= Sự thay đổi giá trong toàn hệ thống.
Ví dụ hệ thống hai nút với giá mua tại máy phát và giá bán tại nút tải, giả sử không xét đến tổn thất và đường dây không ràng buộc nghĩa là không bị tắc nghẽn.
Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống hai nút Điều kiện ràng buộc:
− Tải phải trả 50$/MWh cho 100MW tại phụ tải.
− Nhà máy sẽ bán đến 200 MW ở mức không ít hơn 10$/MWh.
− Tổng công suất phát bằng tổng công suất tiêu thụ.
Giá tại nhà máy = vùng bên dưới giá phát
10$/MWh * nhà máy phát MW.
Giá tại phụ tải = vùng dưới giá tại tải.
50$/MWh * (- công suất phụ tải MW) Lưu ý dấu âm chỉ nhu cầu tiêu thụ tại phụ tải
Công thức tối ưu:
+ Min(10$/MWh*công suất nhà máy+50$/MWh*(-công suất phụ tải)) + Tổng công suất phát = tổng công suất tiêu thụ
Như vậy, vấn đề giải quyết như sau
+ Tổng công suất phát = tổng công suất tiêu thụ = 100 MW + Chi phí toàn hệ thống
10$/MWh*100MW +50$/MWh*(-100MW ) = -4000$/h
Như vậy, đặc tính cung và đặc tính cầu có thể được đưa vào trong cùng một đồ thị để xác định giá thanh toán biên, nhưng cũng có thể dùng định nghĩa của Layman để giải quyết và xác định giá biên.
+MW h
$/MWh
200 10
- M W h
50
100
$/MWh
+ Thêm một MW tại nút tải, cần thiết đảm bảo tổng công suất phát bằng tổng công suất phụ tải - chọn hai trường hợp để đảm bảo điều kiện này:
➢ Trường hợp 1: Thêm 1 MW được cung cấp từ nhà máy.
Tổng công suất nguồn = 100+ 1= 101 MW Tổng công suất phụ tải = 100+ 1 = 101MW
➢ Trường hợp 2: Thêm 1MW bằng cách giảm giá bán phụ tải 1MW và chuyển máy phát giữ mức điều tiết.
Tổng công suất nguồn = 100 MW
Tổng công suất phụ tải = (100 – 1) + 1 = 100MW Chi phí toàn hệ thống:
➢ Trường hợp 1:
Giá phát = 10$/MWh * 101 = 1010$/h Giá phụ tải = 50$/MWh * (-100) = -5000$/h Giá tổng = 1010- 5000 =-3999$/h
➢ Trường hợp 2:
Giá phát = 10$/MWh * 100 = 1000$/h Giá phụ tải = 50$/MWh * (-99) = -4950$/h Giá tổng = 1000 - 4950 = -3950$/h
Chi phí toàn hệ thống là nhỏ nhất bằng việc chọn trường hợp 1 -3990$/h nhỏ hơn -3950$/h
Sự thay đổi về giá đối với trường hợp 1 -3990$/h - (-4000$/h ) = 10$/h LMP tại nút phụ tải là