Luận văn:Ảnh hưởng của lưới điện truyền tải đến thị trường điện cạnh tranh

Chia sẻ: Lang Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

191
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thị trường điện cạnh tranh, vấn đề ảnh hưởng của lưới truyền tải đến hoạt động của thị trường điện cạnh tranh là một trong những vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu kỹ. Sự tắc nghẽn ở lưới truyền tải có thể được làm giải quyết bằng sự hợp nhất những ràng buộc khả năng tải đường dây trong việc điều độ và quá trình lập kế hoạch, bao gồm việc điều độ lại công suất phát hoặc cắt bớt phụ tải hoặc thực hiện một số biện pháp kỹ thuật khác...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Ảnh hưởng của lưới điện truyền tải đến thị trường điện cạnh tranh

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG ------------------------ PH M NG C Ý NGHIÊN C U NH HƯ NG C A LƯ I ĐI N TRUY N T I Đ N TH TRƯ NG ĐI N C NH TRANH CHUYÊN NGÀNH: M NG VÀ H TH NG ĐI N MÃ S : 60.52.50 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011
2 Công trình ñư c hoàn thành t i TRƯ NG Đ I H C BÁCH KHOA, Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. TR N T N VINH Ph n bi n 1: GS.TS. TR N ĐÌNH LONG Ph n bi n 2: PGS.TS. LÊ KIM HÙNG Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m lu n văn th c sĩ k thu t h p t i: Đ i h c Đà N ng Vào lúc ......gi , ngày 11 tháng 6 năm 2011. Có th tìm th y lu n văn t i: - Trung tâm thông tin - h c li u, Đ i h c Đà N ng. - Trung tâm h c li u Đ i h c Bách khoa, Đ i h c Đà N ng.
3 M Đ U I. Lý do ch n ñ tài Cùng v i s phát tri n c a n n công nghi p ñi n năng trên th gi i trong hơn 2 th p k qua. Ngành ñi n Vi t Nam ñã và ñang xây d ng cơ th th c hi n th trư ng ñi n c nh tranh nh m t o môi trư ng ñ u tư t t cho các ñ i tư ng mu n ñ u tư vào ngành ñi n cũng như ñ m b o l i ích c a các bên mua và bán ñi n trong t p ñoàn ñi n l c Vi t Nam (EVN). Vi c t ch c l i lư i ñi n công nghi p kéo theo vi c chuy n mô hình vào nh ng ho t ñ ng ñi u khi n th i gian th c c a lư i ñi n, qu n lý ñi u ñ là m t trong nh ng ho t ñ ng ñi u khi n quan tr ng trong m t h năng lư ng. Trong th trư ng ñi n c nh tranh, v n ñ nh hư ng c a lư i truy n t i ñ n ho t ñ ng c a th trư ng ñi n c nh tranh là m t trong nh ng v n ñ quan tr ng c n ñư c nghiên c u k . S t c ngh n lư i truy n t i có th ñư c làm gi i quy t b ng s h p nh t nh ng ràng bu c kh năng t i ñư ng dây trong vi c ñi u ñ và quá trình l p k ho ch, bao g m vi c ñi u ñ l i công su t phát ho c c t b t ph t i ho c th c hi n m t s bi n pháp k thu t khác. Cho nên vi c nghiên c u nh hư ng c a lư i truy n t i mà ñi n hình là s t c ngh n trong th trư ng ñi n c nh tranh và nh t là các mô hình th trư ng ñi n khác nhau là ñi u ñáng quan tâm, có ý nghĩa lý lu n và th c ti n cao ñ i v i ngành ñi n Vi t Nam hi n nay. II. M c tiêu nghiên c u: Tìm hi u quá trình phát tri n c a th trư ng ñi n c nh tranh t i Vi t Nam, các mô hình th trư ng và phương pháp t ch c ho t ñ ng c a th trư ng ñi n c nh tranh Vi t Nam. Xây d ng ñư c công th c tính toán giá biên ñi m nút (LMP) ñ i v i h th ng ñi n 500kV Vi t Nam. T ñó áp d ng bài toán phân
4 b công su t t i ưu (OPF) và LMP ñ tính toán trào lưu công su t cũng như chi phí s n xu t trong h th ng 500kV Vi t Nam. III. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u: 1. Đ i tư ng nghiên c u: - Mô hình th trư ng ñi n c nh tranh. - nh hư ng c a lư i truy n t i ñ n th trư ng ñi n. - H th ng ñi n 500 kV Vi t Nam. 2. Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u các mô hình th trư ng ñi n khác nhau và nh hư ng c a h th ng truy n t i ñ n v n hành th trư ng ñi n. Phương pháp tính toán giá biên ñi m nút và ng d ng tính toán cho h th ng ñi n 500 kV Vi t Nam. IV. Phương pháp nghiên c u: - Nghiên c u bài toán phân b công su t t i ưu ñ tính toán ñi u ñ t i ưu lư i truy n t i trong th trư ng ñi n. - S d ng phương pháp Lagrange ñ tính toán LMP. - ng d ng chương trình PowerWorld Simulator ñ tính toán phân b công su t t i ưu và LMP. V. Đ t tên ñ tài: Căn c vào m c ñích và n i dung nghiên c u, ch n tên ñ tài là: “Nghiên c u nh hư ng c a lư i ñi n truy n t i ñ n th trư ng ñi n c nh tranh”. VI. B c c lu n văn: M ñ u Chương 1: T ng quan v th trư ng ñi n c nh tranh. Chương 2: nh hư ng c a lư i ñi n truy n t i.
5 Chương 3: Mô hình tính toán giá biên ñi m nút. Chương 4: ng d ng mô ph ng bài toán qu n lý t c ngh n. K t lu n và ki n ngh . Chương 1 T NG QUAN V TH TRƯ NG ĐI N C NH TRANH 1.1. Quá trình phi ñi u ti t: 1.2. Các thành ph n tham gia trong th trư ng ñi n: S thay ñ i nhanh chóng c a quá trình phi ñi u ti t xoá b cơ th ñ c quy n ngành d c d n ñ n có s thay ñ i trong vi c t ch c ho t ñ ng c a các thành ph n tham gia trong th trư ng ñi n và phát sinh t o ra nhi u thành ph n m i. Hình 1.1 Quan h gi a các thành ph n tham gia trong th trư ng ñi n
6 1.3. C u trúc c a th trư ng ñi n: 1.3.1. Mô hình t p trung: Máy phát chào th u m t lư ng công su t nh t ñ nh v i giá tương ñư ng và t p h p nh ng giá chào và công su t, chúng ta xây d ng ñư c ñư ng cung c a th trư ng. Hình 1.2 Mô hình th trư ng ñi n t p trung 1.3.2. Mô hình song phương: Trong mô hình phi t p trung ho c song phương thì toàn b ñi n năng ñư c bán thông qua các h p ñ ng song phương. Lo i th trư ng này mang l i cho các công ty phát ñi n m t m c cao v s t do nhưng nó l i t o ra các v n ñ v s k t h p gi a các ngư i chơi trong th trư ng. Hình 1.3 Mô hình song phương
7 Các hình th c kinh doanh ñ i v i mô hình này như sau: - H p ñ ng dài h n. - Th trư ng giao d ch ngo i h i. - Giao d ch ñi n t . 1.3.3 Mô hình h n h p: 1.4 Chào giá: Chào giá ñư c công nh n là cơ ch hi u qu nh t trong vi c ñ nh giá ñi n năng và ñ quy t ñ nh giao d ch gi a các ngư i chơi. Có hai lo i chào giá ñư c th c hi n, ñó là: chào giá phân bi t và chào giá th ng nh t. Chào giá th ng nh t, t t c ngư i chơi tham gia ñ u giá ñư c th y cùng m t giá chào. Còn chào giá phân bi t, các giá ký k t h p ñ ng ñư c quy t ñ nh theo giá chào. 1.5 Th trư ng ñi n c nh tranh Vi t Nam: 1.5.1 M c tiêu c a th trư ng ñi n c nh tranh Vi t Nam: - T o môi trư ng c nh tranh rõ ràng trong khâu phát ñi n. - Gi m chi phí s n xu t trên cơ s ph i c nh tranh giá bán ñi n. - Nâng cao trách nhi m c a bên s n xu t ñi n. - Th trư ng ph i t o ñư c môi trư ng h p d n và khuy n khích các nhà ñ u tư. - Th trư ng ñi n c n ñ m b o cung và c u ñi n năng cho n n kinh t qu c dân. 1.5.2 Các giai ño n phát tri n: - C p ñ 1: T năm 2005-2014 là th trư ng phát ñi n canh tranh. - C p ñ 2: T năm 2015-2022 là th trư ng bán buôn c nh tranh. - C p ñ 3: T sau năm 2022 là th trư ng c nh tranh hoàn toàn
8 M i c p ñ l i ñư c th c hi n theo 2 bư c: Thí ñi m và hoàn ch nh. 1.5.3 Nh ng nét cơ b n c a VietPool: 1.6. K t lu n: Chương 2 NH HƯ NG C A LƯ I ĐI N TRUY N T I 2.1. Gi i thi u chung v t c ngh n và qu n lý t c ngh n: T c ngh n là tình hu ng khi nhu c u dung lư ng truy n t i vư t quá gi i h n cho phép c a ñư ng dây, d n ñ n vi ph m các gi i h n v nhi t, n ñ nh ñi n áp, ñi u ki n (N-1)... Các nguyên nhân d n ñ n t c ngh n là: - Phương pháp t ch c th trư ng. - Giá thành ñi n năng khác nhau. - Nhiên li u s n xu t ñi n năng. Các phương pháp qu n lý t c ngh n như sau: B ng 2.1 Phân lo i phương pháp qu n lý t c ngh n Phương pháp phân b dung Phương pháp rút gi m dung lư ng truy n t i lư ng truy n t i Đ nh giá biên ñi m nút Đi u ph i l i công su t phát Đ nh giá vùng: Mua l i ho c trao ñ i công su t - Phân chia th trư ng ngư c - K t h p th trư ng Đ nh giá th ng nh t Chào giá minh b ch 2.2. Phúc l i xã h i trong th trư ng ñi n: 2.2.1. Phúc l i xã h i trong th trư ng c nh tranh hoàn h o: Khi th trư ng hình thành các ñư ng cung và c u, thì ngư i v n
9 hành th trư ng b t ñ u tính ñi m cân b ng th trư ng. T ñó, tính toán ñư c phúc l i t ng c a xã h i. Hình 2.2 Quan h cung, c u và phúc l i xã h i Th ng dư s n xu t (PS) và th ng dư tiêu dùng (CS) t o ra ñư c phúc l i xã h i t ng trong mô hình th trư ng c nh tranh hoàn h o. 2.2.2. Phúc l i xã h i và t c ngh n truy n t i: Khi phúc l i xã h i trong th trư ng c nh tranh hoàn h o là t i ña thì b t kỳ s tác ñ ng nào ñ n th trư ng cũng là nguyên nhân gây gi m phúc l i xã h i. Hình 2.3 Quan h cung, c u và phúc l i xã h i khi có t c ngh n
10 Khi có t c ngh n thì nhà v n hành th trư ng thu ñư c m t kho ng l i nhu n t c ngh n (CR). Lư ng m t kh ng (DW) ñ i di n cho lư ng năng lư ng ít hơn ñư c giao d ch d n ñ n s gi m t ng phúc l i xã h i. 2.3. Phương pháp phân b dung lư ng truy n t i: 2.3.1. Đ nh giá biên ñi m nút: Phương pháp này ch y u d a vào công c tính toán t p trung t c là ñi u ñ công su t phát c a các máy phát cũng như các t i tham gia trong th trư ng b ng vi c tính toán giá thành ñi n năng t i m i nút trong h th ng mà giá này chúng ta thư ng g i là giá ñi m nút hay là giá giao ngay. Chúng ta có ñư c bài toán như sau: Ta có: ( PG1 ,..., PGnbGen , PL1 ,..., PLnbLoad ) ∈ R nbGen + nbLoad (2.3) Đ t i ña hoá: 1 1 bid 2 ∑ m Lj PLj + n Lj PLj − 2 ∑ s Gi PGi + ic Gi PGi bid (2.4) Lj 2 Gi 2 Cùng v i các ràng bu c: ∑ P −∑ PGi Lj =0 (2.5) P min Gi − P Gi ≤ 0 (2.6) P Gi − P max Gi ≤ 0 (2.7) P min Lj − P Lj ≤ 0 (2.8) P Lj − P max Lj ≤ 0 (2.9) ∑ P ( k , l )( P Gi − P Lj ) − P flow ( l ) ≤ 0 k k max (2.10) k Đ i v i t t c các máy phát t G1 …GnbGen và t t c các t i t L1 …LnbLoad, công su t bơm vào PGi và công su t l y ra PLj ñư c quy t ñ nh b i t i ña phúc l i xã h i theo hàm m c tiêu ñư c cho b i
11 phương trình (2.4). Đ d c và s giao nhau c a hàm l i ích biên c a các t i ñư c thay th b ng mLj và nLj. M t s mô t chi ti t c a các bid bid thông s sGi và icGi , ñư c t o t hàm giá tuy n tính c a các máy phát. 2.3.2. Phân chia th trư ng: 2.3.3 K t h p th trư ng: 2.3.4 Chào giá minh b ch: 2.4. nh hư ng c a lư i truy n t i ñ n th trư ng ñi n: Đ hi u rõ thêm s nh hư ng c a lư i truy n t i ñ n th trư ng ñi n, chúng ta xem bài toán ñơn gi n sau: Gi thi t r ng hàm chi phí máy phát m i nút như sau: nút A hàm này ñư c cho b i. λA=MCA=14+0,02PGA [$/MWh] (2.15) Trong khi nút B, nó ñư c cho b i λB=MCB=11+0,01PGB [$/MWh] (2.16) PB PA ~ ~ B A DB=700MW DA=1400MW Hình 2.6: Mô hình lư i liên k t gi a hai nút Khi th trư ng ñi n hai nút v n hành ñ c l p, thì giá l n lư t: λA=MCA=14+0,02x1400=42 [$/MWh] (2.17) λB=MCB=11+0,01x700 =18 [$/MWh] (2.18) 2.4.1. Truy n t i không ràng bu c: Đư ng dây liên k t gi a 2 vùng có dung lư ng 1600MW, ta có phân b công su t như sau:
12 PA = 0MW PB = 2100MW Chúng ta tính ñư c giá c a 2 máy phát như sau: λA=MCA=14$/MWh (2.21) λB=MCB=32$/MWh (2.22) Khi v n hành chung m t th trư ng thì c n có m t giá chung cho c th trư ng và giá này ñư c tính như sau: λ=λB=λA (2.23) T ng nhu c u c a hai nút: PGB+PGA = DB+DA =700+1400=2100MW (2.24) Bài toán ñi u ñ công su t như sau: {(C B ( + C A ) = 11 ⋅ PGB + 0,005 ⋅ PGB + 14 ⋅ PGA + 0,01 ⋅ PGA 2 2 )} → min (2.25) tho mãn: PGB + PGA = DB + DA = 2100 MW Đ gi i bài toán này ta l p hàm Lagrange: l = (C B + C A ) + λ (PGB + PGA − DB − D A ) (2.26) Ta có: 11+0,01PGB = 14+0,02PGA (2.27) Gi i h phương trình (2.27) và (2.24), ta có: PGA= 600MW (2.28) PGB= 1500MW (2.29) λ=λA =λB=26 $/MWh (2.30) Công su t ch y trong lư i liên k t là: PAB = PGB - PDB = PDA - PGA =800MW (2.31) Khi ñó t ng chi phí s n xu t c a h th ng là: C1 = λAx PGA + λB x PGB = λ (PGA +PGB) = 54600 $/h (2.32) 2.4.2. Truy n t i có ràng bu c: Xét trư ng h p ñư ng dây có dung lư ng truy n t i h n ch m c 500MW thì ph i gi m m t lư ng công su t truy n t i trên
13 ñư ng dây xu ng là: ∆P = 800 - 500 = 300 MW Như v y lúc này công su t phát c a 2 máy phát A và B l n lư t là: PGA = 900MW, PGB = 1200MW. Dùng công th c (2.15) và (2.16) chúng ta tìm ñư c: λA=MCA =14+0,02x900=32$/MWh (2.33) λB=MCB =11+0,01x1200=23$/MWh (2.34) T ng chi phí s n xu t c a h th ng là: C2 = λB x PGB + λA x PGA = 56400 $/h (2.35) Phí t n t c ngh n πAB cho ñư ng dây liên k t là: πAB = πA - πB (2.36) T ñây chúng ta có: πAB = λA - λB (2.37) Như v y, phí t n t c ngh n cho ñư ng dây liên k t AB là: πAB = 32 - 23 = 9 $/MWh và chi phí t c ngh n: CAB = 9 x 500 =4500 $/h (2.38) 2.4.3 K t h p t n th t và t c ngh n trong h th ng: Đ ñơn gi n, trư c h t chúng ta gi thi t r ng ñư ng dây liên k t không b t c ngh n và h s : K = 0,00005 MW-1. Giá ñi m nút t i A là: λA = MCA = 14 + 0,02PGA = 32,00$/MWh (2.40) Các t máy t i B s n xu t là: 2 PGB = DB+PAB+K· PBS = 700+500+2,5 = 1212,5 MW (2.41) Chi phí biên và giá ñi m nút t i B là: λB = MCB = 11 + 0,01PGB = 23,125$/MWh (2.42) 2.5. T ng h p m t s lo i th trư ng ñi n và phương pháp qu n lý t c ngh n:
14 2.5.1 Mô hình th trư ng ñi n m t s qu c gia trên th gi i: 2.5.2 M t s phương pháp qu n lý t c ngh n: Chương 3 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN GIÁ BIÊN ĐI M NÚT 3.1. Gi i thi u chung v giá biên ñi m nút (LMP): Giá biên ñi m nút (LMP) là chi phí biên c a máy phát tăng thêm khi cung c p thêm 1MW năng lư ng nút nào ñó. Ta có sơ ñ t ng quan trong vi c tính toán LMP như sau: Hình 3.1 Quá trình tính toán LMP 3.2. Mô ph ng tính toán LMP: Ta có sơ ñ mô ph ng sau: Hình 3.4 Sơ ñ 3 nút tính toán LMP
15 B ng 3.1 Thông s c a h th ng trong hình 3.4 Đư ng dây T T i Đi n kháng Gi i h n (pu) 1 1 2 0,25 2,0 2 1 3 0,25 2,0 3 2 3 0,25 2,0 Hình 3.5 Phân b công su t khi không có gi i h n ñư ng dây. Khi quan tâm ñ n s ràng bu c công su t ch y trên các ñư ng dây thì ta có phân b công su t và LMP t i các nút như sau: Hình 3.6 Phân b công su t khi có gi i h n ñư ng dây.
16 3.3. Phân tích các thành ph n LMP: LMP = Giá năng lư ng h th ng +Chi phí t c ngh n truy n t i + Chi phí t n th t biên. Áp d ng tính toán cho sơ ñ hình 3.4 như sau: Trư ng h p Bus 1 là bus tham kh o: LMP t i Bus 1: LMPref: 10$/MWh LMP1loss = (DF1,1-1)LMPref = (1-1)*10= 0$/MWh. LMP1cong = -GSF11β1 = 0*2,5 = 0 $/MWh. LMP1 = LMPref + LMP1loss + LMP1cong = 10$/MWh. LMP t i Bus 2: LMPref: 10$/MWh LMP2loss = (DF2,1-1)*LMPref = (1,25-1)*10= 2,5 $/MWh. LMP2cong = -GSF21β1 = -(-1)*2,5 = 2,5 $/MWh. LMP1 = LMPref + LMP1loss + LMP1cong = 15 $/MWh. 3.4. ng d ng LMP trong vi c xác ñ nh biên khu v c: Áp d ng sơ ñ 5 nút sau: Hình 3.7 Sơ ñ 5 bus
17 Thông s c a máy phát như b ng 3.3. B ng 3.3 Thông s máy phát c a h th ng 5 bus Máy K ho ch Công su t ñi u Giá Bus phát phát (MW) ch nh (MW) ($/MWh) 1 G1,1 110 0 110 14 1 G1,2 100 0 100 15 2 G2 --- --- --- 3 G3 90 0 520 50 4 G4 0 0 200 30 5 G5 600 0 600 10 B ng 3.5 LMP c a h th ng trong 2 trư ng h p LMP ($/MWh) Bus TH1 TH2 1 30,00 15,00 2 30,00 30,00 3 30,00 30,00 4 30,00 30,00 5 30,00 17,51
18 T các LMP tính ñư c ta th y h th ng ñư c chia thành 2 khu v c như sau: Hình 3.10 Biên gi i h n truy n t i c a h th ng 5 bus 3.5. K t lu n Đi u ñ kinh t ñáp ng t t c nhu c u ph t i trong th trư ng ñi n c nh tranh s d n ñ n quá t i ñư ng dây gây t c ngh n làm nh hư ng ñ n v n hành an toàn c a h th ng. S t c ngh n s phân chia thành các th trư ng riêng bi t và t o ra giá ñi m nút khác nhau. Chương 4 NG D NG MÔ PH NG BÀI TOÁN QU N LÝ T C NGH N 4.1. Gi i thi u các ph n m m qu n lý t c ngh n: 4.1.1PROMOD IV: 4.1.2 POWERWORLD SIMULATOR (PWS): 4.1.3 UPLAN-NPM: 4.1.4 PJM eFTR Tool and LMPSim: 4.2 Bài toán qu n lý t c ngh n khu v c:
19 Ta có sơ ñ h th ng ñi n như hình 4.2 sau: Hình 4.2 Sơ ñ h th ng 8 bus Sau khi th c hi n các bư c tính toán, ta có các k t qu sau: B ng 4.10 Tài kho n t c ngh n truy n t i d a vào h p ñ ng liên khu v c (MWh) T T i ALMP1 ALMP2 Tài kho n t c ($/MWh) ngh n ($) 90 1 2 19,90 30,00 909 320 1 2 19,90 30,00 3232 280 1 2 19,90 30,00 2828 250 1 2 19,90 30,00 2525 550 2 1 30,0 0 19,90 -5555 Σ 3939
20 B ng 4.11 Chi phí t c ngh n truy n t i Chi phí Thành ph n Máy phát cung ALMP1 ALMP2 t c tham gia th c p ($/MWh) ngh n trư ng ($) L2 G5: 300,0 30,0 19,90 3030 G3: 20,0 30,0 30,0 0,0 L3 G5: 280,0 30,0 19,90 2828 G1,1: 90,0 30,0 19,90 909 L4 G3:80,0 30,0 19,90 808 G4: 106,5 30,0 30,0 0,0 L6 G7: 200,0 19,90 30,0 -2020 L8 G6: 105,7 30,0 19,90 1067,57 Σ 6622,57 4.3 ng d ng tính toán LMP cho h th ng ñi n 500kV Vi t Nam: 4.3.1 T ng quan v h th ng ñi n Vi t Nam: 4.3.2 Tính toán phân b công su t và LMP trên lư i 500kV Vi t Nam: B ng 4.15: Thông s ñư ng dây c a h th ng 500kV Gi i T T i M ch R X B h n Hoà Nho 1 0,001 0,0101 0,9401 2000 Bình Quan Nho Hà 1 0,0031 0,0321 3,0521 2000 Quan Tĩnh