Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học nâng cao hiệu quả vận hành phát điện các hồ chứa bậc thang trong thị trường điện cạnh tranh, áp dụng cho lưu vực sông Chu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:170

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là: hiên cứu cơ sở khoa học, để xây dựng mô hình tính toán tối ưu doanh thu bán điện cho hệ thống hồ chứa bậc thang trong điều kiện phát điện cạnh tranh, nhằm đưa ra các chỉ dẫn vận hành kết hợp với BĐĐP đảm bảo phát đủ sản lượng hợp đồng hàng năm và hướng đến doanh thu lớn nhất. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học nâng cao hiệu quả vận hành phát điện các hồ chứa bậc thang trong thị trường điện cạnh tranh, áp dụng cho lưu vực sông Chu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ QUỐC HƢNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH PHÁT ĐIỆN CÁC HỒ CHỨA BẬC THANG TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH, ÁP DỤNG CHO LƢU VỰC SÔNG CHU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ QUỐC HƢNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH PHÁT ĐIỆN CÁC HỒ CHỨA BẬC THANG TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH, ÁP DỤNG CHO LƢU VỰC SÔNG CHU Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 9580202 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. Phan Kỳ Nam 2. PGS. TS. Lê Văn Nghị HÀ NỘI, NĂM 2019
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Lê Quốc Hƣng
LỜI CÁM ƠN Luận án Tiến sĩ này, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS. Phan Kỳ Nam và PGS.TS. Lê Văn Nghị. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo đã trực tiếp hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thiện luận án. Tác giả xin cảm ơn các cấp lãnh đạo của Trƣờng Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình, Khoa Năng lƣợng, lãnh đạo và các thầy cô giáo của Bộ môn Thủy điện và Năng lƣợng tái tạo đã tạo điều kiện thuận lợi, đóng góp ý kiến và chia sẻ kiến thức, tƣ vấn cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến TS. Phan Trần Hồng Long thuộc Bộ môn Thủy điện và Năng lƣợng tái tạo đã dành thời gian, công sức hỗ trợ tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, ngƣời thân và các đồng nghiệp tại Ban Đầu tƣ Xây dựng thuộc Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam đã cung cấp dữ liệu đầu vào, tạo điều kiện về thời gian công tác và sinh hoạt, là chỗ dựa vững chắc về tinh thần cho tác giả trong các năm học tập và hoàn thiện luận án này. Tác giả luận án Lê Quốc Hƣng
MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................................i DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ........................... x 1. Danh mục các từ viết tắt .......................................................................................... x 2. Giải thích các thuật ngữ ....................................................................................... xiii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 3 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................4 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................4 3.2 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 4 4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 4 5. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................... 5 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án .............................................................. 5 6.1 Ý nghĩa khoa học ............................................................................................... 6 6.2 Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 6 7. Cấu trúc của luận án ................................................................................................ 7 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH BẬC THANG HỒ CHỨA VÀ THỊ TRƢỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH .......................................................8 1.1 Các nghiên cứu về vận hành hồ chứa trên thế giới ...............................................8 1.1.1 Các bƣớc xây dựng mô hình toán học ............................................................ 8 1.1.2 Các nghiên cứu tối ƣu và mô hình hóa hệ thống hồ chứa .............................. 9 i
1.2 Các nghiên cứu về vận hành hồ chứa tại Việt Nam ............................................13 1.2.1 Một số nghiên cứu vận hành hồ chứa ở Việt Nam .......................................13 1.2.2 Một số nghiên cứu liên quan đến lƣu vực sông Mã và sông Chu ................17 1.2.3 Các quy trình vận hành liên hồ chứa trên hệ thống sông Mã ....................... 19 1.3 Giới thiệu chung về thị trƣờng phát điện cạnh tranh ...........................................21 1.3.1 Tổng quan về thị trƣờng điện cạnh tranh trên thế giới .................................21 1.3.2 Tổng quan về thị trƣờng điện cạnh tranh ở Việt Nam..................................22 1.3.3 Tổng quan về giá bán điện trên thị trƣờng điện cạnh tranh ở Việt Nam ......25 1.3.4 Quá trình tham gia thị trƣờng điện cạnh tranh của NMTĐ Hủa Na và Cửa Đạt ......................................................................................................................... 28 1.3.5 Một số tồn tại và khó khăn của các NMĐ khi tham gia thị trƣờng điện cạnh tranh ....................................................................................................................... 30 1.4 Định hƣớng nghiên cứu của luận án ....................................................................31 1.5 Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................... 32 CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH PHÁT ĐIỆN CÁC HỒ CHỨA BẬC THANG TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH.................................................................................34 2.1 Phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu trong vận hành liên hồ chứa ........................... 34 2.1.1 Phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu..................................................................34 2.1.2 Các dạng bài toán vận hành liên hồ chứa .....................................................36 2.2 Phƣơng pháp giải bài toán QHĐ .........................................................................37 2.2.1 Lựa chọn cách tiếp cận .................................................................................37 2.2.2 Các đặc trƣng của QHĐ ...............................................................................38 2.3 Tính toán điều tiết tối ƣu hồ chứa nƣớc của trạm thủy điện bằng QHĐ .............40 2.3.1 Mô hình tính toán đơn hồ .............................................................................40 2.3.2 Mô hình toán hai hồ bậc thang .....................................................................44 ii
2.4 Mô hình tối ƣu cho các hồ chứa bậc thang .......................................................... 45 2.4.1 Các vấn đề cần giải quyết .............................................................................45 2.4.2 Hàm mục tiêu ............................................................................................... 47 2.4.3 Điều kiện biên và điều kiện ban đầu ............................................................ 50 2.4.4 Các ràng buộc ............................................................................................... 51 2.5 Phƣơng pháp xây dựng và giải bài toán vận hành liên hồ chứa lƣu vực sông Chu ...................................................................................................................................53 2.5.1 Xây dựng bài toán tối ƣu vận hành bậc thang hồ chứa phát điện trong điều kiện tham gia thị trƣờng điện cạnh tranh ............................................................... 53 2.5.2 Lựa chọn thời đoạn tính toán, năm tính toán và giá bán điện ......................54 2.6 Sơ đồ khối và các hệ phƣơng trình tính toán thủy điện bậc thang ......................55 2.6.1 Các bƣớc tính toán khi biết mực nƣớc đầu và cuối thời đoạn:.....................55 2.6.2 Thời đoạn tính toán....................................................................................... 60 2.6.3 Giá bán điện ..................................................................................................60 2.6.4 Cách chuyển giai đoạn tính cho các thời đoạn kế tiếp .................................61 2.7 Xây dựng chƣơng trình tính toán.........................................................................62 2.7.1 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình ........................................................................62 2.7.2 Mô tả các khối tính toán ...............................................................................63 2.7.3 Mô tả khối tính toán chính............................................................................64 2.7.4 Mô tả khối tính toán tạo biên mực nƣớc ......................................................65 2.8 Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................... 68 CHƢƠNG 3 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH XU HƢỚNG VẬN HÀNH CHO BẬC THANG HỒ CHỨA TRÊN SÔNG CHU .....69 3.1 Đặc điểm vận hành và các tồn tại trên lƣu vực sông Chu ...................................69 3.1.1 Đặc điểm dòng chảy .....................................................................................69 3.1.2 Hệ thống các hồ chứa trên lƣu vực ............................................................... 70 iii
3.1.3 Nhu cầu dùng nƣớc trên lƣu vƣc sông Chu ..................................................72 3.1.4 Các yếu tố tác động đến vận hành hồ chứa trên lƣu vƣc sông Chu .............72 3.2 Xây dựng BĐĐP kết hợp đảm bảo phát sản lƣợng hợp đồng hai hồ chứa Hủa Na và Cửa Đạt trong thị trƣờng điện cạnh tranh tại Việt Nam .......................................74 3.2.1 Hồ sơ thiết kế và quy trình hiện hành........................................................... 74 3.2.2 Đề xuất và áp dụng mô hình tính toán liên hồ chứa trong thị trƣờng điện cạnh tranh ..............................................................................................................78 3.2.3 Xây dựng và sử dụng đƣờng đảm bảo phát Qc để tạo biên mực nƣớc thƣợng lƣu cho tính toán liên hồ chứa ...............................................................................79 3.3 Các kịch bản giá ..................................................................................................84 3.3.1 Giá biến đổi theo sản lƣợng (Kịch Bản 1) ....................................................84 3.3.2 Giá biến đổi theo lũy tích số giờ bán điện (Kịch Bản 2) .............................. 88 3.4 Kết quả tính toán Kịch bản 1 (giá biến đổi theo sản lƣợng điện tháng) ..............93 3.4.1 Đƣờng diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu ....................................................... 94 3.4.2 Các tổ hợp mực nƣớc đầu tháng ...................................................................99 3.4.3 Sử dụng kết quả để vận hành đơn hồ (trong mùa cạn) ...............................102 3.4.4 Sử dụng kết quả để vận hành đơn hồ (trong mùa lũ) .................................104 3.4.5 Sử dụng kết quả để vận hành liên hồ (trong mùa cạn) ...............................105 3.4.6 Sử dụng kết quả để vận hành liên hồ (trong mùa lũ) .................................106 3.4.7 Tổng doanh thu và sản lƣợng điện khi áp giá biến đổi theo Kịch bản 1 ....108 3.4.8 So sánh kết quả của hai hàm mục tiêu tổng doanh thu liên hồ và đơn hồ lớn nhất ......................................................................................................................109 3.5 Kết quả tính toán Kịch bản 2 (giá biến đổi theo lũy tích số giờ bán điện) ........110 3.5.1 Diễn biến mực nƣớc một số năm gần đây ..................................................110 3.5.2 So sánh kết quả vận hành tối ƣu liên hồ chứa với thực tế ..........................112 iv
3.6 Chọn kịch bản giá điện áp dụng cho bậc thang và chỉ dẫn vận hành khi vận hành trong thị trƣờng điện cạnh tranh ..............................................................................114 3.6.1 Chọn kịch bản giá điện ...............................................................................114 3.6.2 Chỉ dẫn vận hành ........................................................................................114 3.7 Kết luận chƣơng 3 .............................................................................................115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................117 1. Những kết quả đạt đƣợc của luận án ...................................................................117 2. Những đóng góp mới của luận án .......................................................................117 3. Những hạn chế của luận án và định hƣớng nghiên cứu tiếp theo .......................118 4. Kiến nghị .............................................................................................................118 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ..........................................................................119 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................121 PHỤ LỤC ....................................................................................................................126 v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Công suất lắp máy thủy điện qua các năm [1] .................................................1 Hình 1.2 Kế hoạch phát triển các cấp độ thị trƣờng điện [41] ......................................22 Hình 1.3 Các mốc phát triển thị trƣờng điện cạnh tranh tại Việt Nam ......................... 23 Hình 1.4 Công suất đặt và số lƣợng NMĐ tham gia VCGM ........................................23 Hình 1.5 Thị phần công suất đặt của các NMĐ trên hệ thống ......................................24 Hình 1.6 Thị phần của các tập đoàn, tổng công ty trực tiếp tham gia VCGM ..............25 Hình 1.7 Giá trần thị trƣờng điện qua các năm từ 2013 đến 2018 ................................ 26 Hình 1.8 Giá CAN trung bình tháng từ 1/2017 đến 6/2018 ..........................................27 Hình 1.9 Giá FMP từ 1/2017 đến 6/2018 ......................................................................28 Hình 1.10 Sơ đồ thể hiện các bƣớc nghiên cứu ............................................................. 32 Hình 2.1 Mô hình bài toán QHĐ tổng quát ...................................................................39 Hình 2.2 Mô tả các hƣớng đi tìm đƣờng tối ƣu trong điều tiết hồ chứa........................ 41 Hình 2.3 Mô hình bậc thang tập hợp hƣớng đi ví dụ hai hồ .........................................44 Hình 2.4 Mô tả hệ thống cân bằng lƣu lƣợng trên hệ thống Hủa Na – Cửa Đạt ...........57 Hình 2.5 Các khối tính toán chính để xây dựng mô hình ..............................................63 Hình 2.6 Sơ đồ khối tính toán doanh thu max 2 hồ ....................................................... 66 Hình 2.7 Sơ đồ khối tạo biên ràng buộc về mực nƣớc cho đơn hồ ............................... 67 Hình 3.1 Sơ đồ khai thác lƣu vực sông Chu ..................................................................71 Hình 3.2 Nhu cầu dung nƣớc hạ lƣu của hai hồ ............................................................ 72 Hình 3.3 Hiện trạng vận hành hồ chứa Hủa Na 6 tháng đầu năm 2014 ........................ 73 Hình 3.4 Sản lƣợng hợp đồng hai năm gần đây của NMTĐ Hủa Na [50] ....................79 Hình 3.5 BĐĐP kết hợp đảm bảo phát Qc Hủa Na năm 2016-2017 ............................ 80 Hình 3.6 BĐĐP kết hợp đảm bảo phát Qc Hủa Na năm 2017-2018 ............................ 80 Hình 3.7 Sản lƣợng hợp đồng NMTĐ Cửa Đạt [50].....................................................81 Hình 3.8 Tập hợp đƣờng diễn biến để phát Qc Hủa Na yêu cầu theo năm thủy văn ....82 Hình 3.9 Tập hợp đƣờng diễn biến một số năm thủy văn điển hình để phát Qc Hủa Na yêu cầu theo năm thủy văn ............................................................................................ 83 Hình 3.10 Tập hợp 46 đƣờng mực nƣớc để đảm bảo phát Qc Cửa Đạt năm 2014-2015 .......................................................................................................................................83 Hình 3.11 Giá bán điện tháng NMTĐ Hủa Na [51] ......................................................85 vi
Hình 3.12 Giá bán điện tháng của NMTĐ Cửa Đạt [52] ..............................................85 Hình 3.13 Quan hệ giá bán và sản lƣợng điện các tháng mùa lũ NMTĐ Hủa Na ........86 Hình 3.14 Quan hệ giá và sản lƣợng các tháng trong mùa cạn NMTĐ Hủa Na ...........86 Hình 3.15 Quan hệ giá bán và sản lƣợng điện các tháng mùa lũ NMTĐ Cửa Đạt .......87 Hình 3.16 Quan hệ giá bán và sản lƣợng điện các tháng mùa cạn NMTĐ Cửa Đạt.....87 Hình 3.17 Lũy tích giá khớp lệnh theo giờ tháng 11/2013 của thị trƣờng điện ............89 Hình 3.18 Lũy tích giá bán điện theo giờ, tháng 11/2013 của NMTĐ Hủa Na ............89 Hình 3.19 Phân bố giờ bán điện NMTĐ Hủa Na trong tháng 11/2013 ........................ 90 Hình 3.20 Xác định phạm vi ảnh hƣởng của diện tích đƣờng lũy tích đến giá tháng ...90 Hình 3.21 Hệ số tƣơng quan R của hàm tuyến tính giá giờ NMTĐ Hủa Na ................91 Hình 3.22 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Hủa Na 46 năm ........................... 94 Hình 3.23 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Hủa Na nhóm năm ít nƣớc ..........94 Hình 3.24 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Hủa Na nhóm năm trung bình nƣớc .......................................................................................................................................95 Hình 3.25 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Hủa Na nhóm năm nhiều nƣớc ...95 Hình 3.26 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Cửa Đạt 46 năm .......................... 95 Hình 3.27 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Cửa Đạt nhóm năm ít nƣớc .........96 Hình 3.28 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Cửa Đạt nhóm năm trung bình nƣớc ............................................................................................................................... 96 Hình 3.29 Diễn biến mực nƣớc thƣợng lƣu NMTĐ Cửa Đạt nhóm năm nhiều nƣớc ..96 Hình 3.30 Phạm vi vận hành 46 năm NMTĐ Hủa Na KB1 ..........................................97 Hình 3.31 Phạm vi vận hành 46 năm NMTĐ Cửa Đạt KB1.........................................97 Hình 3.32 Phạm vi vận hành tối ƣu Hủa Na có xét đến lƣu lƣợng tối thiểu .................98 Hình 3.33 Phạm vi vận hành tối ƣu Cửa Đạt sau khi Hủa Na tối ƣu doanh thu ...........98 Hình 3.34 Xu hƣớng vận hành trong mùa cạn khi mực nƣớc nằm dƣới phạm vi tối ƣu phát điện của BĐĐP hồ Cửa Đạt .................................................................................102 Hình 3.35 Hƣớng phối hợp vận hành liên hồ trong mùa cạn ......................................105 Hình 3.36 Hƣớng phối hợp vận hành liên hồ trong mùa lũ.........................................107 Hình 3.37 Diễn biến mực nƣớc hồ Hủa Na năm thủy văn 2015-2016 sử dụng ƣớc lƣợng giá năm thủy văn 2014-2015 .............................................................................110 vii
Hình 3.38 Diễn biến mực nƣớc hồ Hủa Na năm thủy văn 2016-2017 sử dụng ƣớc lƣợng giá năm thủy văn 2015-2016 .............................................................................110 Hình 3.39 Diễn biến mực nƣớc hồ Hủa Na năm thủy văn 2017-2018 sử dụng ƣớc lƣợng giá năm thủy văn 2016-2017 .............................................................................111 Hình 3.40 Diễn biến vận hành NMTĐ Cửa Đạt 2016-2017 .......................................111 Hình 3.41 Tổng hợp so sánh doanh thu (tỷ đồng) và điện lƣợng năm 2014-2015 theo KB2 ..............................................................................................................................113 Hình 3.42 Tổng hợp so sánh doanh thu và điện lƣợng năm 2015-2016 theo KB2 .....113 Hình 3.43 Tổng hợp so sánh doanh thu và điện lƣợng năm 2016-2017 theo KB2 .....114 viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Mực nƣớc thực đo (m) ngày 01/7 các năm vận hành 2012-2018 ..................51 Bảng 2.2 Giá bán điện tháng NMTĐ Hủa Na (đ/kWh).................................................54 Bảng 2.3 Giá bán điện tháng NMTĐ Cửa Đạt (đ/kWh) ...............................................55 Bảng 3.1 Đặc điểm lƣu vực ........................................................................................... 69 Bảng 3.2 Đặc điểm dòng chảy....................................................................................... 70 Bảng 3.3 Các thông số chính hai hồ Hủa Na và Cửa Đạt .............................................71 Bảng 3.4 Mực nƣớc thấp nhất nên có trong mùa lũ của NMTĐ Cửa Đạt ....................75 Bảng 3.5 Lƣu lƣợng tối thiểu khi vận hành bình thƣờng với các mực nƣớc cho phép .78 Bảng 3.6 Giá trị hệ số tƣơng quan R của NMTĐ Hủa Na KB2 ....................................91 Bảng 3.7 Tổng hợp dạng đƣờng lũy tích giá FULL khớp lệnh thị trƣờng điện ............92 Bảng 3.8 Tổ hợp 12 mực nƣớc thƣợng lƣu Hủa Na và Cửa Đạt (46 năm) ...................99 Bảng 3.9 Mực nƣớc thƣợng lƣu thực tế hồ Cửa Đạt ngày 01/1 các năm gần đây ......103 Bảng 3.10 Tổng hợp doanh thu và sản lƣợng bình quân hàng năm hai hồ (KB1) ......108 Bảng 3.11 So sánh lợi ích khi phối hợp hai hồ............................................................109 Bảng 3.12 Điện lƣợng thực bán các năm gần đây (triệu kWh) ...................................112 ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ 1. Danh mục các từ viết tắt BĐĐP Biểu đồ điều phối BNE Nhà máy điện mới tốt nhất CAN Giá công suất thị trƣờng CfD Hợp đồng mua bán điện dạng sai khác CGM Thị trƣờng phát điện cạnh tranh (Competitive Generation Market) CLN Cửa lấy nƣớc CSCB Công suất công bố CĐTĐL Cục Điều tiết điện lực (Bộ Công thƣơng) DATĐ Dự án thủy điện DDP QHĐ vi phân (Differential Dynamic Programming) DDDP QHĐ sai phân (Discrete Differential Dynamic Programming) DPSA QHĐ xấp xỉ liên tục (Dynamic Programming Successive Approximation) EPTC Công ty mua bán điện (Electricity Power Trading Company) EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam (Vietnam Electricity) FDP QHĐ gấp khúc (Folded Dynamic Programming) FMP Giá thị trƣờng toàn phần (Full Market Price) HBMO Tối ƣu hóa phối hợp (Honey-Bees Mating Optimization) HHC Công ty cổ phần thủy điện Hủa Na (Hua Na Hydropower Company) HTHC Hệ thống hồ chứa x
IPP Nhà máy điện độc lập (Independent Power Plant) KCN Khu công nghiệp MNC Mực nƣớc chết MNDBT Mực nƣớc dâng bình thƣờng MNTL Mực nƣớc thƣợng lƣu MNLKT Mực nƣớc lũ kiểm tra MNTLũ Mực nƣớc trƣớc lũ NLDC / A0 Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (National Load Dispatch Centre) Nlm Công suất lắp máy NMĐ Nhà máy điện NMTĐ Nhà máy thủy điện Pc Giá hợp đồng (Contract Price) Pmin Công suất phát ổn định thấp nhất PPA Hợp đồng mua bán điện (Power Purchase Agreement) PVN Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petro Vietnam) PVPower Tổng công ty Điện lực Dầu khí Việt Nam Qc giờ Sản lƣợng hợp đồng giờ Qc năm Sản lƣợng hợp đồng năm Qc tháng Sản lƣợng hợp đồng tháng QHĐ Quy hoạch động (Dynamic Programming) xi
QHPT Quy hoạch phi tuyến (NonLinear Programming) QHTT Quy hoạch tuyến tính (Linear Programming) QHTL Quy hoạch thủy lợi Qmq Sản lƣợng điện giao nhận Qsmp Tổng sản lƣợng điện giao ngay trên thị trƣờng QT214 Quy trình liên hồ số 214/QĐ-TTg, ngày 13 tháng 02 năm 2018 SCE Tiến hóa tối ƣu (Shuffled Complex Evolution) SDP QHĐ ngẫu nhiên (Stochastic Dynamic Programming) SMP Giá điện năng thị trƣờng (Spot Market Price) SMPcap Giá trần thị trƣờng TTĐ Thị trƣờng điện TTDT Thuật toán di truyền (Genetic Algorithms) VCGM Thị trƣờng phát điện cạnh tranh ở Việt Nam (Vietnam Competitive Generation Market) VCRM Thị trƣờng bán lẻ cạnh tranh (Vietnam Competitive Retail Market) VWEM Thị trƣờng bán buôn cạnh tranh (Vietnam Wholesale Electricity Market) VHHTHC Vận hành hệ thống hồ chứa VPLũ Dung tích phòng lũ xii
2. Giải thích các thuật ngữ Công suất công Mức công suất sẵn sàng lớn nhất của tổ máy phát điện đƣợc các đơn bố vị chào giá hoặc Đơn vị vận hành hệ thống điện và thị trƣờng điện và Đơn vị phát điện ký hợp đồng cung cấp dịch vụ phụ trợ công bố theo lịch vận hành thị trƣờng điện Công suất phát Công suất phát ổn định thấp nhất của NMĐ đƣợc xác định bằng ổn định thấp công suất phát ổn định thấp nhất (Pmin) của một tổ máy của NMĐ nhất đƣợc lập lịch huy động trong mô hình mô phỏng thị trƣờng điện của chu kỳ đó Dung tích Phần dung tích nằm giữa cao trình mực nƣớc trƣớc lũ đến cao trình phòng lũ mực nƣớc lũ thiết kế. Giá công suất Phần bù đắp cho các chi phí cố định của NMĐ mới tốt nhất trong thị trƣờng năm, đảm bảo nhà máy này thu hồi đủ chi phí sản xuất. Giá điện năng Giá bán điện giao ngay - Mức giá chung áp dụng cho tất cả các thị trƣờng NMĐ tham gia CGM. Giá hợp đồng Mức giá bù đắp cho các chi phí cố định và chi phí biến đổ i của doanh nghiệp Giá trần thị Mức trần cho giá điện năng thị trƣờng trƣờng Hợp đồng mua Văn bản thỏa thuận mua bán điện giữa Đơn vị mua buôn duy nhất và bán điện các đơn vị phát điện hoặc mua bán điện với nƣớc ngoài Hợp đồng mua Hợp đồng mua bán điện ký kết giữa Đơn vị mua buôn duy nhất với bán điện dạng các đơn vị phát điện trực tiếp giao dịch theo mẫu do Bộ Công sai khác Thƣơng ban hành Mực nƣớc lũ Cao trình mực nƣớc hồ cao nhất khi cắt lũ kiểm tra kiểm tra xiii
Mực nƣớc Cao trình mực nƣớc hồ chứa trƣớc khi cắt lũ hạ du trƣớc lũ Nhà máy điện Nhà máy nhiệt điện mới đƣa vào vận hành có giá phát điện bình mới tốt nhất quân tính toán cho năm tới thấp nhất và giá hợp đồng mua bán điện đƣợc thỏa thuận căn cứ theo khung giá phát điện cho NMĐ chuẩn do Bộ Công Thƣơng ban hành. NMĐ mới tốt nhất đƣợc lựa chọn hàng năm để sử dụng trong tính toán giá công suất thị trƣờng Sản lƣợng hợp Sản lƣợng điện năng tại điểm giao nhận điện năng và đƣợc phân bổ đồng giờ cho từng chu kỳ giao dịch và đƣợc thanh toán theo hợp đồng mua bán điện dạng sai khác Sản lƣợng hợp Sản lƣợng điện năng năm cam kết hàng năm trong hợp đồng mua đồng năm bán điện dạng sai khác Sản lƣợng hợp Sản lƣợng điện năng đƣợc phân bố từ sản lƣợng hợp đồng năm cho đồng tháng từng tháng Tổng sản lƣợng Phần sản lƣợng điện năng sản xuất của doanh nghiệp đƣợc bán với điện giao ngay giá SMP trên thị trƣờng xiv
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, thủy điện đã đƣợc phát triển mạnh mẽ ở nƣớc ta và không ngừng đƣợc tăng lên trong các năm tiếp theo. Theo quy hoạch, tổng công suất các nguồn thủy điện bao gồm cả thủy điện vừa và nhỏ, đạt 17.000 MW vào năm 2015; vào năm 2020 tăng lên đến 21.600 MW; vào năm 2025 là 24.600 MW, trong đó thủy điện tích năng 1.200 MW và đến năm 2030 là khoảng 27.800 MW với thủy điện tích năng 2.400 MW. Điện năng sản xuất từ nguồn thủy điện chiếm tỷ trọng khoảng 29,5% vào năm 2020, khoảng 20,5% vào năm 2025 và khoảng 15,5% vào năm 2030 [1]. Theo thực tế, tính đến năm 2018, cả nƣớc có 818 dự án thủy điện (DATĐ) với tổng công suất lắp đặt 23.182 MW. Trong đó, đã đƣa vào khai thác sử dụng 385 DATĐ với tổng công suất lắp đặt 18.564 MW, đang xây dựng 143 DATĐ với tổng công suất lắp đặt 1.848 MW và đang nghiên cứu đầu tƣ 290 DATĐ với tổng công suất lắp đặt 2.770 MW. Xét chung trong hệ thống điện quốc gia năm 2017, các DATĐ đang vận hành chiếm tỷ trọng khoảng 40% về công suất lắp đặt và khoảng 42,87% về điện năng, góp phần quan trọng vào việc bảo đảm an ninh năng lƣợng. Nlm (MW) 27800 MW 24600 MW 21600 MW 17000 MW năm năm 2015 năm 2020 năm 2025 năm 2030 Hình 1.1 Công suất lắp máy thủy điện qua các năm [1] Ngoài vấn đề phát triển các nguồn điện từ gió, than, năng lƣợng mặt trời, khí..., cần nghiên cứu khai thác hiệu quả các nhà máy thủy điện (NMTĐ) đã xây dựng để giảm 1
bớt khó khăn cung cấp điện cho sản xuất là một vấn đề quan trọng đƣợc đặt ra. Đi kèm đó là việc xây dựng quy trình vận hành tích nƣớc, xả lũ các hồ chứa nhằm vận hành tối ƣu các NMTĐ, đảm bảo hài hòa các lợi ích sử dụng nƣớc, vừa tận dụng tối đa nguồn thủy năng, giảm nhẹ lũ và hạn hán ở hạ lƣu là bài toán đang đƣợc xã hội quan tâm và luôn mang tính thời sự. Trƣớc tình trạng thiếu điện kéo dài trong những năm gần đây, chủ yếu xuất phát từ những tồn tại của ngành điện hiện nay, cụ thể là: Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) không có khả năng huy động đủ vốn đầu tƣ tất cả các công trình điện theo quy hoạch; Giá điện thấp nên không khuyến khích tiết kiệm điện và sử dụng điện hiệu quả, khó khăn trong việc đàm phán ký kết các hợp đồng mua bán điện làm cho việc đầu tƣ vào ngành điện kém hấp dẫn; Mô hình tích hợp dọc, giá điện đƣợc thiết lập không thông qua cơ chế cạnh tranh: Chƣa tách bạch đƣợc chi phí các khâu, khó thuyết phục xã hội về tính minh bạch và tiết kiệm chi phí. Trong khi đó, thị trƣờng điện cạnh tranh với những bƣớc đi thích hợp: Thu hút đầu tƣ vào ngành điện, đặc biệt khâu phát điện nhằm đáp ứng đủ điện cho phát triển kinh tế- xã hội; Giá điện đƣợc thiết lập thông qua cạnh tranh: Minh bạch và hợp lý, đảm bảo lợi ích của khách hàng và nhà đầu tƣ; Tăng quyền lựa chọn đối tác giao dịch của các đơn vị hoạt động điện lực và khách hàng; Khuyến khích các đơn vị nâng cao hiệu quả hoạt động. Để phù hợp với tình hình thực tế, thị trƣờng phát điện cạnh tranh ở Việt Nam (VCGM) đã chính thức vận hành từ ngày 01/7/2012, và đang trong giai đoạn đầu áp dụng một phần cơ chế giá trị trƣờng và từng bƣớc phát triển lên thị trƣờng cạnh tranh hoàn toàn. Nhìn chung, các NMĐ tham gia VCGM đã tuân thủ theo đúng quy định của thị trƣờng điện, tìm kiếm các cơ hội trên thị trƣờng điện để tối đa hóa lợi nhuận, đồng thời phải đảm bảo tuân thủ các ràng buộc pháp lý khác nhƣ đảm bảo nƣớc tƣới cho hạ du, phòng lũ. Thị trƣờng điện cạnh tranh, đã tạo cơ hội cho các NMTĐ có tính tự chủ trong vận hành điều tiết để nhắm tới hiệu quả cao nhất về doanh thu bán điện, nhƣng vẫn phải đảm bảo các mục tiêu thiết kế của hồ chứa nhƣ phòng lũ, cấp nƣớc... Bên cạnh đó thị trƣờng điện của Việt Nam mang những đặc điểm riêng biệt, của nền kinh tế thị trƣờng định hƣớng xã hội chủ nghĩa, mà không có trên thế giới. 2