Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định vị trí và dung lượng của TCSC để đảm bảo an ninh trong thị trường điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tìm hiểu giải pháp chống nghẽn mạch trong thị trường điện; Trình bày nguyên lý hoạt động của thiết bị TCSC; Áp dụng bài toán OPF để quản lý nghẽn mạch trong thị trường điện sử dụng TCSC (Vị trí đặt và dung lượng). Giảm thiểu không gian tìm kiếm vị trí đặt TCSC bằng phương pháp mặt cắt tối thiểu. Xác định dung lượng TCSC phù hợp để nâng cao khả năng tải chống nghẽn mạch hệ thống điện.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định vị trí và dung lượng của TCSC để đảm bảo an ninh trong thị trường điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- VÕ ĐỨC NHU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG CỦA TCSC ĐỂ ĐẢM BẢO AN NINH TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành:60520202 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- VÕ ĐỨC NHU XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG CỦA TCSC ĐỂ ĐẢM BẢO AN NINH TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành:60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS TRƯƠNG VIỆT ANH TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS. TRƯƠNG VIỆT ANH Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 PGS. TS. DƯƠNG HOÀI NGHĨA Chủ tịch 2 PGS. TS. NGUYỄN THANH PHƯƠNG Phản biện 1 3 PGS. TS. LÊ MINH PHƯƠNG Phản biện 2 4 TS. VÕ HOÀNG DUY Ủy viên 5 TS. ĐẶNG XUÂN KIÊN Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn PGS. TS. DƯƠNG HOÀI NGHĨA
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TP. HCM, ngày11 tháng 11 năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ ĐỨC NHU Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 22/02/1974 Nơi sinh: TP. HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1341830059 I- Tên đề tài: Xác định vị trí và dung lượng của TCSC để đảm bảo an ninh trong thị trường điện. II- Nhiệm vụ và nội dung:  Tìm hiểu giải pháp chống nghẽn mạch trong thị trường điện  Trình bày nguyên lý hoạt động của thiết bị TCSC  Áp dụng bài toán OPF để quản lý nghẽn mạch trong thị trường điện sử dụng TCSC (Vị trí đặt và dung lượng). Giảm thiểu không gian tìm kiếm vị trí đặt TCSC bằng phương pháp mặt cắt tối thiểu. Xác định dung lượng TCSC phù hợp để nâng cao khả năng tải chống nghẽn mạch hệ thống điện.  Ứng dụng thực tế và so sánh với các ví dụ mẫu III- Ngày giao nhiệm vụ: 26/05/2015 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 26/11/2015 V- Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. TRƯƠNG VIỆT ANH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn VÕ ĐỨC NHU
ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn và tri ân: - PGS. TS. TRƯƠNG VIỆT ANH đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. - Quý Thầy, Cô đã giảng dạy, hướng dẫn trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM. - Ban Giám Hiệu và các Thầy Cô đồng nghiệp Trường Cao đẳng Điện lực Tp.HCM đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành khóa học. - Và tất cả các anh, các bạn học viên cùng lớp, những người thân đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến, động viên tôi trong suốt thời gian học tập. Trân trọng. Tp.HCM, ngày 11 tháng 11 năm 2015 VÕ ĐỨC NHU
iii TÓM TẮT Trên thế giới quá trình cải tổ và cơ cấu lại ngành điện đã và đang diễn ra ở nhiều nước phát triển. Ở các nước này, ngành công nghiệp điện theo xu hướng hướng cạnh tranh và thị trường điện đang dần thay thế các phương pháp vận hành truyền thống. Mục tiêu của thị trường điện chính là giảm giá điện thông qua sự cạnh tranh, nâng cao hiệu quả hoạt động và hiệu quả đầu tư của các công ty Điện lực Quốc gia (hầu hết là sở hữu Nhà nước), tăng cường tính cạnh tranh ở cả 3 khâu: sản xuất, bán buôn và bán lẻ điện năng bằng cách thiết lập thị trường điện và tư nhân hóa một hay nhiều bộ phận của Công ty Điện lực Quốc gia. Kết quả cho thấy đây là một tiến bộ của khoa học quản lý trong ngành năng lượng. Bởi vì, thị trường điện tạo ra môi trường kinh doanh cạnh tranh bình đẳng giữa các doanh nghiệp và là giải pháp hữu hiệu huy động vốn trong việc đầu tư xây dựng nguồn cũng như hệ thống truyền tải điện. Xu hướng chuyển dịch từ hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc sang thị trường điện cạnh tranh đã và đang diễn ra mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới. Thị trường điện với cơ chế mở đã đem lại hiệu quả ở các nước và cho thấy những ưu điểm vượt trội hơn hẳn hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc truyền thống. Tuy nhiên, nó cũng tạo ra nhiều thách thức cho người vận hành hệ thống điện để đạt được lợi nhuận kinh tế và an ninh. Ở Việt Nam, lộ trình cho việc áp dụng thị trường điện đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt. Hiện nay, đang áp dụng những bước thí điểm và sau đó tiến tới xây dựng một thị trường điện cạnh tranh hoàn toàn. Thị trường điện là một vấn đề rất mới đối với Việt Nam, do vậy cần thiết phải có những nghiên cứu về thị trường điện, từ đó áp dụng một cách linh hoạt, hợp lý để từng bước xây dựng thị trường điện Việt Nam thích hợp trong từng giai đoạn.
iv MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN ........................................................................ 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ ................................................................................................... 2 1.3. Phương pháp giải quyết ................................................................................................ 3 1.4. Giới hạn của đề tài ........................................................................................................ 3 1.5. Điểm mới của luận văn ................................................................................................. 3 1.6. Phạm vi ứng dụng ......................................................................................................... 3 1.7. Giá trị thực tiễn của đề tài ............................................................................................ 3 1.8. Bố cục của luận văn ...................................................................................................... 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN, NGHẼN MẠCH TRUYỀN TẢI VÀ THIẾT BỊ FACTS ........................................................................ 4 2.1. Giới thiệu ...................................................................................................................... 4 2.2. Các mô hình thị trường điện ......................................................................................... 4 2.2.1. Mô hình thị trường điện thế giới 4 2.2.2. Mô hình thị trường điện Việt Nam ..................................................................... 6 2.3. Những vấn đề về truyền tải điện trong thị trường điện ............................................. 7 2.4. Nghẽn mạch truyền tải trong thị trường điện ............................................................... 9 2.4.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 9
v 2.4.2. Xác định nghẽn mạch ..................................................................................... 9 2.4.3. Ảnh hưởng của nghẽn mạch ......................................................................... 10 2.4.4. Quản lý nghẽn mạch trong thị trường điện ...................................................... 10 2.5. Tổng quan thiết bị FACTS ......................................................................................... 13 2.5.1. Phân loại thiết bị FACTS................................................................................. 15 2.5.2. Một số thiết bị FACTS .................................................................................... 18 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT TỐI THIỂU VÀ DÒNG CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI .................................................................................................... 28 3.1. Giới thiệu .................................................................................................................... 28 3.2. Cơ sở lý thuyết về mặt cắt tối thiểu và dòng công suất cực đại ................................. 29 3.2.1. Mặt cắt tối thiểu ............................................................................................ 29 3.2.2. Dòng công suất cực đại ................................................................................. 30 3.3. Ứng dụng trong hệ thống điện ............................................................................... 32 3.4. Khảo sát trên lưới điện bảy nút ................................................................................. 37 CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG CỦA TCSC ĐỂ ĐẢM BẢO AN NINH TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN .............................................. 42 4.1. Giới thiệu .................................................................................................................... 42 4.2. Mô hình tĩnh của TCSC .............................................................................................. 44 4.3. Mục tiêu của bài toán phân bố công suất tối ưu (OPF) ............................................. 45 4.3.1. Hàm mục tiêu..................................................................................................... 45
vi 4.3.2. Ứng dụng Matpower để giải bài toán phân bố công suất tối ưu ....................... 47 4.4. Mô phỏng trên hệ thống IEEE .................................................................................... 50 4.4.1. Hệ thống IEEE 6 nút....................................................................................... 50 4.4.2. Hệ thống IEEE 30 nút .................................................................................... 56 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .............................................................................................. 63 5.1. Kết luận....................................................................................................................... 63 5.2. Hướng phát triển đề tài ............................................................................................... 64
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT FACTS: Flexible Alternating Current Transmission System SCOPF: Security Constraint Optimal Power Flow TCSC: Thyristor Controller Series Capacitor OPF: Optimal Power Flow IOS: International Organization for Standar LMP: Location Marginal Pricing TCSR: Thyristor Controller Series Reactor TSSC: Thyristor Switched Series Compensator TSSR: Thyristor Switched Series Reactor TCR: Thyristor Controlled Reactor TSR: Thyristor Switched Reactor TSC: Thyristor Switched Compensator MSC: Mechanically Switched Compensator STATCOM: Static Synchronous Compensator SVC: Static Var Compensator TCPAR: Thyristor Controller phase Angle Regulator UPFC: Unified Power Flow Controlled GTO: Gate Turn Off FC: Fixed Capacitor
1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1.1 Đặt vấn đề Xu hướng chuyển dịch từ hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc sang thị trường điện cạnh tranh đã và đang diễn ra mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới. Thị trường điện với cơ chế mở đã đem lại hiệu quả ở các nước và cho thấy những ưu điểm vượt trội hơn hẳn hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc truyền thống. Tuy nhiên, nó cũng tạo ra nhiều thách thức cho người vận hành hệ thống điện để đạt được lợi nhuận kinh tế và an ninh. Nhiều yếu tố chẳng hạn như: Việc nâng cấp hệ thống truyền tải không theo kịp sự tăng tải; sự tạo ra thị trường điện đã dẫn đến một số lượng giao dịch đáng kể năng lượng điện cần được truyền qua khoảng cách xa; một lượng công suất không nằm trong kế hoạch phát đã được tăng lên do sự cạnh tranh giữa các nhà máy…. đã làm cho mức độ an ninh hệ thống bị yếu đi. Vì vậy, an ninh hệ thống đã trở thành một trong những vấn đề quan trọng trong vận hành thị trường điện. Trong những thị trường điện, an ninh được đo lường thông qua mức độ nghẽn mạch. Nghẽn mạch ảnh hưởng đến ổn định và độ tin cậy hệ thống. Hơn nữa, nghẽn mạch còn ảnh hưởng trực tiếp đến các hợp đồng giao dịch và giá điện đồng thời dẫn đến việc khai thác hệ thống không còn hiệu quả, giá cả tại một số vùng tăng lên trong khi các vùng khác giảm. Do đó nghẽn mạch đã làm méo dạng thị trường. Thị trường điện và các điều kiện vận hành sẽ tốt hơn nếu như an ninh hệ thống và kinh tế được tính toán tốt hơn. Việc giải quyết vấn đề này được biết đến như là bài toán ràng buộc an ninh phân bố công suất tối ưu (SCOPF). Có rất nhiều công trình nghiên cứu về vận hành tối ưu hệ thống điện. Một trong các bài toán đặt ra là phân bố luồng công suất tối ưu còn được biết đến như phương pháp điều khiển dòng công suất trên lưới điện truyền tải nhằm: Hạn chế quá tải trên đường dây ở thời điểm hiện tại cũng như khi mở rộng phụ tải trong tương lai. Đây là nguyên nhân chính gây nên giá sản xuất điện năng tăng cao. Có nhiều phương pháp để giải quyết bài toán quá tải như: Điều chỉnh công suất phát của nhà máy, xây dựng các đường dây song song sử dụng các thiết bị bù công suất phản kháng tại chỗ…
2 Hiện nay Các thiết bị FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) được sử dụng để điều khiển điện áp truyền tải, phân bố công suất, giảm tổn thất phản kháng, và làm giảm dao động công suất hệ thống cho các mức truyền tải công suất cao, đặc biệt là tăng khả năng truyền tải công suất. Vì vậy, lắp đặt các bộ điều khiển FACTS nhằm điều khiển tốt hơn trong hệ thống điện cần phải được xem xét, trong đó việc lắp đặt thích hợp các thiết bị FACTS trở thành quan trọng. Nếu lắp đặt không thích hợp các bộ điều khiển FACTS làm giảm đặc tính tối ưu thu được và có thể làm mất đi tính hữu ích. Từ những khó khăn trong quản lý, vận hành hệ thống điện và tính năng của FACTS thì việc sử dụng thiết bị FACTS trên đường dây truyền tải là rất cần thiết, trong đó việc xác định vị trí tối ưu để đấu nối thiết bị FACTS nhằm đảm bảo khả năng nhận công suất, khả năng phát công suất và khả năng truyền tải công suất trên đường dây là lớn nhất đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện hiện nay. Ngoài ra việc sử dụng các thiết bị FACTS điều khiển dòng công suất trên đường dây còn được biết đến như biện pháp chống nghẽn mạch, giảm rủi ro về mất điện, tăng độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng, đảm bảo lợi ích kinh tế, đồng thời tránh được tình trạng đầu cơ tăng giá điện khi có sự cố nghẽn mạch. Một số công trình nghiên cứu cũng cho thấy rằng, việc sử dụng các thiết bị FACTS để điều khiển dòng công suất sẽ hạn chế được quá tải trên đường dây từ đó làm giảm chi phí sản xuất điện năng, tăng giá trị phúc lợi xã hội. Trên cơ sở những kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây đã đạt được, đề tài đề xuất tên “Xác định vị trí và dung lượng của TCSC để đảm bảo an ninh trong thị trường điện” nhằm xây dựng giải thuật tìm kiếm vị trí tối ưu của thiết bị TCSC (Thyristor Controller Series Capacitor) với mục đích xây dựng giải thuật xác định vị trí tối ưu của TCSC bằng phương pháp mặt cắt tối thiểu để cực tiểu chi phí sản xuất điện năng đồng thời đảm bảo an ninh vận hành hệ thống điện. 1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ - Tìm hiểu các giải pháp chống nghẽn mạch trong thị trường điện - Trình bày nguyên lý hoạt động của thiết bị TCSC.
3 - Áp dụng bài toán OPF để quản lý nghẽn mạch trong thị trường điện sử dụng TCSC (vị trí đặt và dung lượng)  Giảm thiểu không gian tìm kiếm vị trí đặt TCSC bằng phương pháp mặt cắt tối thiểu  Xác định dung lượng TCSC phù hợp để nâng cao khả năng tải chống nghẽn mạch hệ thống điện - Ứng dụng trên lưới điện chuẩn IEEE 6 nút và IEEE 30 nút 1.3 Phương pháp giải quyết - Giải tích và mô phỏng toán học. - Sử dụng phần mềm Matpower. 1.4 Giới hạn đề tài - Chỉ xét ổn định tĩnh không xét đến ổn định động của hệ thống điện 1.5 Điểm mới của luận văn - Xây dựng thuật toán xác định vị trí và dung lượng của TCSC để cực tiểu chi phí vận hành và đảm bảo được an ninh hệ thống điện. 1.6 Phạm vi ứng dụng - Ứng dụng cho các mô hình hay lưới điện bất kỳ. - Ứng dụng cho các lưới điện IEEE mẫu - Làm tài liệu tham khảo khi vận hành lưới điện với thiết bị FACTS. 1.7 Giá trị thực tiển của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở cho việc thiết kế quy hoạch và vận hành tối ưu hệ thống điện trong thị trường điện cạnh tranh. 1.8 Bố cục của luận văn Chương 1: Giới thiệu luận văn Chương 2: Tổng quan về thị trường điện, nghẽn mạch truyền tải và FACTS Chương 3: Phương pháp mặt cắt tối thiểu và dòng công suất cực đại Chương 4: Xác định vị trí và dung lượng TCSC để đảm bảo an ninh trong thị trường điện Chương 5: Kết luận
4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN, NGHẼN MẠCH TRUYỀN TẢI VÀ THIẾT BỊ FACTS 2.1. Giới thiệu. Khái niệm về thị trường điện: Cũng như các giao dịch thương mại khác, các giao dịch điện năng cũng cần có các thiết chế như: Người mua, người bán, các hợp đồng, các cơ chế quản lý thị trường, cơ cấu giá thành, người vận hành thị trường và người vận hành hệ thống. Đối với các quốc gia đang phát triển thì đang gặp phải vấn đề là phụ tải tăng nhanh kết hợp với việc quản lý hệ thống không hiệu quả, hợp lý đã làm ảnh hưởng đến khả năng nguồn tài chính để hổ trợ đầu tư trong việc cải tạo nâng cấp công suất phát điện và khả năng truyền tải. Do đó nhiều quốc gia buộc phải xắp xếp lại ngành điện của họ để nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành hệ thống điện. Mặt khác, ở các quốc gia phát triển, vấn đề đặt ra là phải cung cấp điện năng với giá thấp hơn và tạo điều kiện cho nhà tiêu thụ có nhiều lựa chọn hơn trong việc mua điện năng giá rẻ. Mục tiêu của việc thay đổi cách thức vận hành, nghĩa là điều tiết lại để nâng cao tính cạnh tranh và mang đến cho người tiêu thụ những chọn lựa mới và lợi ích kinh tế. Dưới môi trường điều tiết, cơ cấu tổ chức ngành dọc mà điều hành tất cả các chức năng bao gồm phát điện, truyền tải, phân phối và bán lẻ bị tách ra thành các công ty riêng biệt phục vụ cho mỗi chức năng. 2.2. Các mô hình thị trường điện. 2.2.1. Mô hình thị trường điện thế giới. Ở các nước Tây Âu, Mỹ và các nước khác, với nền kinh tế thị trường, không thể tránh khỏi việc tổ chức thị trường trong ngành điện. Vào cuối thế kỷ XX, thị trường điện được phân chia thành 4 mô hình cơ bản và được các nước sử dụng dưới dạng này hoặc dạng khác: Mô hình 1, độc quyền điều tiết tự nhiên (không có cạnh tranh); Mô hình 2, hãng mua điện độc quyền; Mô hình 3, cạnh tranh trên thị trường bán buôn và Mô hình 4, thị trường cạnh tranh cả bán buôn và bán lẻ.
5 Đối với mô hình 1, Độc quyền điều tiết (không có cạnh tranh): những công ty độc quyền tự nhiên phân cấp theo ngành dọc, chiếm lĩnh toàn bộ lĩnh vực sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Nhà nước điều khiển những công ty này để họ không lợi dụng được thế độc quyền của mình. Sự phát triển của hệ thống điện (HTĐ) được đảm bảo nhờ việc đưa thành phần vốn đầu tư vào giá đối với hộ tiêu thụ. Giá điện được xác lập theo mức chi phí sản xuất điện trung bình của HTĐ cộng với một thành phần vốn đầu tư mới trong giá thành. Mô hình này được áp dụng ở nước ta cho đến cuối thập niên đầu của thế kỷ này. Trong mô hình 2, Hãng mua điện độc quyền: các nhà sản xuất điện độc lập về tài chính cạnh tranh với nhau trong việc cung cấp điện năng cho một hãng mua duy nhất. Các lĩnh vực còn lại của HTĐ được giữ nguyên cơ cấu phân ngành theo chiều dọc và đối với người tiêu thụ nó được giữ độc quyền như trước... Hoạt động của Hãng mua điện (kể cả việc quyết định giá điện mua của nhà sản xuất và bán cho hộ tiêu thụ) được điều tiết bởi Nhà nước. Mô hình này sẽ hiện thực hóa hiệu quả cạnh tranh giữa các nhà sản xuất điện năng. Khi có sự điều tiết đúng của nhà nước, giá điện cho các hộ tiêu dùng sẽ thấp hơn so với điều tiết độc quyền. Đây chính là ưu thế cơ bản của mô hình này so với mô hình trên. Ở mô hình 3, Cạnh tranh trên thị trường bán buôn: lĩnh vực phân phối và tiêu thụ điện năng được chia theo vùng với sự thành lập một số công ty phân phối - tiêu thụ điện, độc quyền cung cấp điện cho tất cả các hộ tiêu dùng trong lãnh thổ của mình. Thị trường bán buôn điện được tổ chức với một Nhà điều hành hệ thống thương mại, trong đó, các nhà sản xuất và nhà phân phối - tiêu thụ điện cạnh tranh với nhau, và như vậy sẽ chấm dứt tình trạng điều tiết giá bán buôn. Đồng thời, cũng thành lập Nhà điều độ hệ thống độc lập thực thi nhiệm vụ điều độ vận hành HTĐ. Mô hình này vận hành khá phức tạp do có hai nhà điều hành hệ thống điện, một nhà điều hành thương mại và một nhà điều độ kỹ thuật hệ thống điện. Trong quá trình hoạt động dễ gặp rủi ro gây mất ổn định và độ tin cậy cung cấp điện. Hơn nữa việc thêm 1 nhà điều hành hệ thống thương mại sẽ có thể làm tăng thêm giá bán điện. Mô hình 4, Thị trường cạnh tranh cả bán buôn và bán lẻ: lĩnh vực phân phối và tiêu thụ điện năng được chia tách thêm với sự hình thành những công ty điều tiết lưới phân phối (theo vùng lãnh thổ) và nhiều công ty bán lẻ điện. Thị trường bán lẻ
6 điện được tổ chức, trong đó các công ty bán lẻ điện (mua điện trên thị trường bán buôn) cạnh tranh với nhau, chấm dứt việc điều tiết giá bán lẻ. 2.2.2. Mô hình thị trường điện Việt Nam. Năm 1994, chính phủ từng bước cải thiện ngành điện bằng cách tách rời chức năng quản lý nhà nước và chức năng quản lý doanh nghiệp. Năm 1995, chính phủ quyết định thành lập EVN như; là một doanh nghiệp nhà nước quản lý khối nguồn, khối truyền tải, khối phân phối và các dịch vụ phụ trợ. Luật điện lực có hiệu lực thi ngành từ ngày 01 tháng 7 năm 2005. Cục điều tiết điện lực được thành lập theo quyết định số 258/2005/qđ-ttg ngày 19/10/2005. Thủ tướng chính phủ vừa phê duyệt lộ trình các điều kiện hình thành và phát triển các cấp độ thị trường điện lực tại việt nam theo quyết định số 26/2006/qđ-ttg ngày 26/01/2006. Lộ trình cải tổ ngành điện nước ta theo ba bước sau: Bước 1 (2001-2005): chuẩn bị hình thành thị trường điện cạnh tranh. Evn là chủ sở hữu nhà nước chịu trách nhiệm với toàn bộ dây chuyền sản xuất của hệ thống điện: sản xuất – truyền tải – phân phối. Khối sản xuất theo cơ chế hạch toán độc lập nhằm chủ động trong chi phí sản xuất và hạ thấp tổn thất, thi hành cơ chế hạch toán trê cơ sở lợi nhuận, huy động vốn thuận lợi, đa dạng hóa quyền sở hữu vốn đầu tư. Khối truyền tải là thành viên thường trực của việc quản lý đối với các dự án nở rộng lưới truyền tải điện. Khối phân phối mua điện từ evn, bán điện cho khách hàng tiêu thụ và chịu trách nhiệm đối với vốn đầu tư trong mạng lưới phân phối. Ngoài các công ty phân phối của evn, sự hình thành các công ty phân phối độc lập theo thể thức cổ phần, tư nhân hoặc liên doanh cũng được khuyến khích. Bước 2 (2006-2014): thị trường phát triển điện cạnh tranh, là giai đoạn đầu tiên đưa cạnh tranh vào khâu phát điện. Các công ty phát điện sẽ phải cạnh tranh với nhau để bán điện cho EVN. Để tăng mức độ canh tranh, tạo sự lựa chọn cho các công ty phát điện, EVN dự kiến sẽ cho phép các công ty phát điện ngoài EVN được bán điện trực tiếp đến một cụm các khách hàng tiêu thụ điện trên một khu vực địa lí hành chính, trên cơ sở EVN sẽ cho các công ty này thuê lưới truyền tải, phân phối và chỉ phải trả EVN chi phí quản lý, đầu tư lưới truyền tải, phân phối.
7 Bước 3 (sau 2014): sau giai đoạn đầu tiên, thị trường điện Việt Nam tiếp tục triển khai giai đoạn 2 và giai đoạn 3. Giai đoạn 2 (2015-2022): thị trường bán buôn điện cạnh tranh, tạo sự cạnh tranh trong khâu phát và bán buôn điện: các công ty kinh doanh phân phối bán lẻ được quyền lựa chọn mua điện từ bất cứ công ty phát điện nào: tạo động lực đề các công ty phát điện nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh: cho phép các công ty phân phối quyển được kết nối lưới truyền tải và lựa chọn nhà sản xuất. Giai đoạn 3 (sau 2022): thị trường bán lẻ điện cạnh tranh, cho phép cạnh tranh trong tất cả các khâu phát, bán buôn và bán lẻ điện: quyền tự do; kết nối lưới điện được mở rộng từ lưới truyền tải quốc gia đến lưới điện phân phối: tất cả các khách hàng mua điện đều được quyền lựa chọn người bán là các công ty bán lẻ, các công ty bán lẻ lại được quyền lựa chọn mua điện từ các nhà máy điện trong hệ thống điện thông qua thị trường bán buôn điện. Hình 2.1. Các cấp độ phát triển thị trường điện Việt Nam 2.3. Những vấn đề về truyền tải điện trong thị trường điện - Vận hành hệ thống điện là điều khiển hoạt động của hệ thống điện sao cho điện năng được truyền từ các nguồn điện đến các phụ tải đúng như yêu cầu của họ với các chất lượng phục vụ đạt yêu cầu và với chi phí sản xuất và truyền tải nhỏ nhất trong điều kiện hiện có của lưới điện và hệ thống điện. Hệ thống điện thông qua hệ thống điều độ giải quyết liên tục các vấn đề sau: Công suất tác dụng nguồn điện phát ra phải lớn hơn công suất yêu cầu của phụ tải; điều chỉnh liên tục công suất tác dụng phát ra của các nguồn điện để cân bằng sự biên thiên liên tục của phụ tải; phải điều chỉnh liên tục điện áp; phải dự phòng công suất tác dụng và phản
8 kháng đủ đáp ứng cáctrường hợp sự cố nguồn điện; khi sự cố, nguồn điện kể cả dự phòng không đủ đáp ứng phụ tải thì phải sa thải phụ tải để giữ vững hệ thống điện và khi xảy ra nghẽn mạch cần phải điều chỉnh chế độ phát của các nhà máy điện hoặc sa thải phụ tải nếu cần để giữ vững hệ thống điện. Hình 2.2. Mô hình công ty điện lực độc quyền liên kết dọc truyền thống Tiêu thụ Hình 2.3. Hình cấu trúc thị trường điện - Lưới điện trong thị trường điện: là lưới điện mở cho mọi khách hàng, trong khi HTĐ độc quyền, lưới điện cùng với nhà máy điện và các đơn vị phân phối điện là một tổng thể duy nhất được điều khiển theo mục tiêu chung của toàn hệ thống. Trong thị trường điện, người vận hành (SO) điều khiển vận hành lưới điện có các nhiệm vụ sau: Đảm bảo an toàn cho hệ thống điện; cung cấp các dịch vụ truyền tải điện; tính và công bố chi phí sử dụng lưới điện, phí vận hành; bảo đảm cơ hội sử dụng lưới điện một cách công bằng cho mọi khách hàng, không có sự phân biệt đối
9 xử nào; mở thị trường thứ cấp đấu thầu quyền truyền tải chắc chắn và thực hiện các biện pháp nâng cao khả năng tải. Bên cạnh đó, lưới truyền tải điện làm các dịch vụ cho người sử dụng bao gồm: Dịch vụ chính là tải điện từ điểm này đến điểm khác của lưới điện theo yêu cầu của người bán và người mua. Từ hình 2.3 có thể thấy rằng, khách hàng tiêu thụ thực hiện việc giao dịch của họ thông qua đơn vị bán lẽ hoặc giao dịch trực tiếp với công ty phát điện, phụ thuộc vào mô hình thị trường điện. những đơn vị bán điện khác nhau sẽ phân phối điện năng của họ tới khách hàng của họ (qua đơn vị bán lẽ) trên các đường dây truyền tải và phân phối được điều hành bởi ISO. Nhà sản xuất, công ty truyền tải và phân phối, và đơn vị bán lẽ lien lạc với ISO. Phần lớn, khách hàng lien lạc bán lẽ về nhu cầu điện năng. Đơn vị bán lẻ hợp đồng với công ty phát điện và mua điện năng từ họ và chuyển tải điện năng tới khách hàng thong qua đường dây truyền tải và phân phối. 2.4. Nghẽn mạch truyền tải trong thị trường điện. 2.4.1. Đặt vấn đề. - Khái quát về nghẽn mạch: Nghẽn mạch là tên gọi hiện tượng quá tải, quá áp và giới hạn ổn định bị vượt qua. Quản lý nghẽn mạch là một trong những thách thức trong hệ thống nhiều nhà cung cấp và nhiều nhà tiêu thụ. Trong cấu trúc liên kết dọc, tất cả các khâu phát điện, truyền tải và phân phối ở trong phạm vi hệ thống quản lý năng lượng tập trung. Việc phát hiện được huy động công suất nhằm mục tiêu vận hành chi phí tối thiểu hệ thống. Trong hệ thống này, quản lý nghẽn mạch thường được quan tâm bằng cách xác định giải pháp điều độ tối ưu, sử dụng OPF hoặc vấn đề điều độ kinh tế với ràng buộc an toàn. Mô hình phát điện được xác định như vậy không làm quá tải đường dây. Việc này không đơn giản trong thị trường điện. Giả sử trong thị trường điện, mỗi nhà tiêu thụ ở phía Nam muốn mua điện giá rẻ từ nhà máy thủy điện ở phía Bắc, các nhà cung cấp ở phía Bắc cũng muốn bán điện cho các nhà tiêu thụ ở phía Nam. Nếu có nhiều kiểu mua bán như vậy sẽ dẫn đến qúa tải đường dây. 2.4.2. Xác định nghẽn mạch.