(Luận văn thạc sĩ) Tối ưu hóa vị trí của thiết bị TCSC để cực đại phúc lợi xã hội trong thị trường điện

Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng 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
cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Võ Văn La

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

iii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian học tập tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM,
được sự giúp đỡ và hướng dẫn của q thầy cơ, tơi đã hồn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lý khoa học – Đào tạo

sau đại học của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện tốt đề tài trong thời gian qua.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Dương Thanh Long, Thầy đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Chân thành cảm ơn quý thầy, cô đã tận tâm chỉ dẫn, truyền đạt kiến thức cho
tôi trong quá trình học tại trường.
Xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên Hội đồng phản biện đã góp ý để tơi
hồn thiện luận văn của mình.
Cảm ơn các bạn học viên trong lớp cao học Kỹ thuật điện 2016B đã cùng
nhau đoàn kết, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập tại Trường.
Trân trọng.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 04 năm 2018
Học viên

Võ Văn La

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

iv


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

TÓM TẮT
Trong thị trường điện cạnh tranh, nghẽn mạch là nguyên nhân chính làm
giảm phúc lợi xã hội. Vì vậy, quản lý nghẽn mạch, cực đại phúc lợi xã hội là một
trong những thách thức kỹ thuật cho người vận hành hệ thống. Nghẽn mạch có thể
được loại bỏ bằng cách nâng cao khả năng truyền tải của lưới điện. TCSC là một

trong những thiết bị hiệu quả trong việc điều khiển trực tiếp dịng cơng suất, có thể
giúp lưới điện hiện hữu cải thiện đáng kể khả năng truyền tải. Trong đó, vị trí hợp
lý của TCSC giữ vai trị quyết định đến hiệu quả vận hành của hệ thống. Luận văn
này đã áp dụng giải thuật PSO để xác định vị trí hợp lý của TCSC. Kết quả mơ
phỏng trên hệ thống IEEE 30 nút đã cho thấy, phương pháp đề nghị có khả năng tìm
ra vị trí tốt nhất của TCSC để loại bỏ nghẽn mạch và cực đại phúc lợi xã hội.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

v


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

ABSTRACT
In a competitive electricity marke, Congestion leads to decreasing Social
Welfare. Hence, Congestion management, Social Welfare Maximization is one of
the technical challenges for Independent System Operator (ISO). The congestion
can be eliminated /alleviated by improving transfer capability of the network.
Thyristor controlled series compensators (TCSC), with its ability to directly control
the power flow can be very effective to improve the operation of transmission
network. In which, proper location of TCSC plays key role for enhancement of
system performance. This thesis is applied PSO algorithm to determine proper
location of TCSC. Result simulation on IEEE 30 - bus system show that the
proposed method is capable of finding the best location for TCSC installation to
eliminate congestion and maximum Social Welfare.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

vi


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

MỤC LỤC
LÝ LỊCH KHOA HỌC .............................................................................................. ii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv
TÓM TẮT ...................................................................................................................v
ABSTRACT .............................................................................................................. vi
MỤC LỤC ................................................................................................................ vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..................................................................................... xii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .........................................................................................1
1.1. Tổng quan: ...........................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ ...........................................................................................3
1.3. Phương pháp giải quyết........................................................................................3
1.4. Giới hạn luận văn .................................................................................................4
1.5. Điểm mới của luận văn .......................................................................................4
1.6. Phạm vi ứng dụng ................................................................................................4
1.7. Bố cục của luận văn ............................................................................................4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN, NGHẼN MẠCH TRUYỀN
TẢI VÀ FACTS ..........................................................................................................5
2.1. Giới thiệu. .............................................................................................................5
2.2. Các mơ hình thị trường điện ................................................................................8
2.2.1 Mơ hình thị trường điện thế giới .......................................................................8
2.2.2 Mơ hình thị trường điện Việt Nam...................................................................10

2.3. Những vấn đề về truyền tải điện trong thị trường điện ......................................13
2.4. Nghẽn mạch truyền tải trong thị trường điện .....................................................17
2.4.1 Khái quát về ngheñ ma ̣ch .................................................................................17
2.4.2 Xác định nghẽn mạch .......................................................................................17
2.4.3 Ảnh hưởng của nghẽn mạch. ............................................................................18
2.4.4 Quản lý nghẽn mạch trong thị trường điện ......................................................18
2.5.Tổng quan thiết bị FACTS ..................................................................................21
2.5.1 Phân loại thiết bị FACTS .................................................................................23
2.6. TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor). .................................................26
2.6.1 Mơ hình Tĩnh của TCSC. .................................................................................28
CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA LẮP ĐẶT TCSC ĐỂ CỰC ĐẠI PHÚC LỢI XÃ HỘI
...................................................................................................................................30

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

vii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

3.1. Giới thiệu ............................................................................................................30
3.2. Lợi nhuận xã hội ................................................................................................31
3.3. Giải quyết vấn đề phân bố công suất tối ưu ......................................................37
3.3.1 Hàm mu ̣c tiêu ...................................................................................................37
3.4. Phúc lợi xã hội của các thành viên tham gia thị trường ..................................40
3.5.Thuật tốn tối ưu hóa bầy đàn PSO ....................................................................41
3.5.1 Giới thiệu về thuật toán tối ưu hóa bầy đàn: ....................................................41
3.5.2 Lich

̣ sử phát triể n của giải thuâ ̣t tố i ưu hóa bầ y đàn ........................................41
3.5.3 Khái quát hóa giải thuâ ̣t tố i ưu hóa bầ y đàn .....................................................42
3.5.4 Mô ̣t số khái niê ̣m trong giải thuâ ̣t tố i ưu hóa bầ y đàn......................................44
3.5.5 Các bước trong viê ̣c xây dựng giải thuật PSO .................................................45
3.5.6 Lưu đồ giải thuật PSO .....................................................................................46
3.5.7 Đặc điểm và ứng dụng của giải thuật PSO .......................................................46
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG.....................................................................48
4.1. Ứng dụng giải thuật PSO để tối ưu hóa cực đại phúc lợi xã hội: ......................48
4.2. Mô phỏng trên hệ thống IEEE 30 nút: ...............................................................48
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .......................................................................................57
5.1. Những kết quả đạt được .....................................................................................57
5.2 Hướng phát triển đề tài........................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................58
PHỤ LỤC ..................................................................................................................60

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

viii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- FACTS (Flexible AC Transmission System): Hệ thống truyền dẫn AC linh hoạt.
- TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator): Thiết bị bù dòng thyristor.
- PSO (Particle Swarm Optimization): Tối ưu hóa bầy đàn.
- TCPST (Thyristor-Controlled Phase-Shifting Transformer): Biến áp biến đổi pha

điều khiển bởi thyristor.
- IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): Viện kỹ nghệ điện – điện
tử.
- OPF (optimal power flow): Phân bố tối ưu luồng công suất.
- TTC (Totol Transfer Capability): khả năng tải công suất.
- GA (Genetic Algorithm): Giải thuật di truyền.
- HS hoặc EA (Harmony search algorithm hoặc Evolutionary Algorithm): Giải
thuật tiến hóa.
- IC (Investment Cost): Chi phí đầu tư.
- LP (Linear Programming): Bài tốn tuyến tính.
- NLIMP (Non-linear Integer Mixed Problem): Bài tốn hỗn hợp số nguyên phi
tuyến.
- NLP (Non-linear Programming): Bài toán phi tuyến.
- OC (Operation Cost): Chi phí vận hành.
- PL (Power Losses): Tổn thất công suất.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

ix


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Mơ hình cơng ty điện lực độc quyền liên kết dọc truyền thống ..................6
Hình 2.2 Mơ hình cấu trúc thị trường điện. ................................................................6
Hình 2.3. Các cấp độ phát triển thị trường điện Việt Nam. ......................................11

Hình 2.4 Các cấ p độ phát triể n thi ̣ trường điện Việt Nam được điều chỉnh và cập
nhật. ...........................................................................................................................12
Hình 2.6 Mơ hinh Thị trường phát điện cạnh tranh .................................................13
Hình 2.6 Mơ hinh Thị trường bn bán điện cạnh tranh .........................................13
Hình 2.7 Mơ hình thị trường bán lẻ điện cạnh tranh .................................................13
Hình 2.8 Mơ hình cấ u trúc thi ̣trường điện Việt nam ................................................15
Hình 2.9 Mơ hình thị trường điện tập trung. .............................................................16
Hình 2.10 Hệ thống 2 nút khơng ràng buộc. .............................................................20
Hình 2.11 Hệ thống 2 nút bị ràng buộc .....................................................................20
Hình 2.12 Ứng dụng của FACTS -bù song song (sơ đồ mạch) ................................25
Hình 2.13: Sơ đồ cấu tạo của TCSC. .......................................................................26
Hình 2.14: Mơ hình hóa đường dây truyền tải có TCSC ..........................................28
Hình 3.1 Thặng dư sản xuất ......................................................................................31
Hình 3.2 Thặng dư tiêu thụ. ......................................................................................32
Hình 3.3 Phúc lợi xã hội............................................................................................33
Hình 3.4. Thặng dư tiêu thụ và khách hàng trong trường hợp khơng có ràng buộc. ....
...................................................................................................................................34
Hình 3.5. Thặng dư tiêu thụ và khách hàng trong trường hợp có ràng buộc khơng có
TCSC. ........................................................................................................................35
Hình 3.6. Các Thặng dư trong trường hợp có ràng buộc có TCSC. ......................36
Hình 3.7 Khái niệm về sự thay đổi điểm tìm kiếm của PSO ....................................44
Hình 3.8 Lưu đồ chung cho giải thuật PSO ..............................................................46
Hình 4.1 Lưu đồ chương trình...................................................................................48
Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống điện IEEE 30 nút ...............................................................49

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

x

Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

Hình 4.3 Kết quả tính tốn cực đại phúc lợi xã hội dựa trên PSO khơng TCSC ......52
Hình 4.4 Biểu đồ điện áp trên các nút .......................................................................53
Hình 4.5 Biểu đồ cơng suất truyền trên các đường dây ............................................53
Hình 4.6 Hàm lợi ích xã hội khi đứt đường dây 6-8 khi có và khơng có TCSC trên
lưới qua các vịng lặp. ...............................................................................................54
Hình 4.7 Điện áp trên các nút Khi đứt dây có và khơng có TCSC. .........................54
Hình 4.8 Hàm lợi ích xã hội khi đứt đường dây 9-10 khi có và khơng có TCSC trên
lưới qua các vịng lặp ................................................................................................55
Hình 4.9 Điện áp trên các nút Khi đứt dây có và khơng có TCSC ..........................55

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

xi


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1 Thông số nút ..............................................................................................49
Bảng 4.2 Thông số đường dây ..................................................................................50
Bảng4. 3 Thông số máy phát.....................................................................................51
Bảng 4.4 Bảng thông số PSO ....................................................................................51
Bảng 4.5 Kết quả tối ưu phúc lợi xã hội khi có và khơng có TCSC .........................51
Bảng 4.6 Kết quả tối ưu phúc lợi xã hội trường hợp đứt dây. ..................................56

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

xii


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Tổng quan:
Trong ba thập kỷ qua, các thị trường điện độc quyền trên thế giới đang dần
được thay thế bởi thị trường điện cơ chế mở. Điều đó đã mang lại nhiều lợi ích với
giá điện thấp hơn và dịch vụ tiêu dùng tốt hơn. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, khi
nền kinh tế Việt Nam đã và đang hội nhập với nền kinh tế trong khu vực và trên
thế giới thì việc hình thành thị trường điện là một điều tất yếu. Thị trường điện với
cơ chế mở đã đem lại hiệu quả rõ rệt 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.
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 hảo. Việc xuất hiện thị trường
điện sẽ mang lại nhiều phúc lợi xã hội, khách hàng có quyền lựa chọn nhà cung
cấp điện và có thể mua điện từ các nhà máy có giá bán thấp theo yêu cầu của
mình. Tuy nhiên, cùng với những lợi ích mang lại từ thị trường điện thì nó cũng
tạo ra nhiều thách thức cho người vận hành hệ thống để đảm bảo an ninh vận
hành trong thị trường điện.
Trong thị trường điện, hệ thống truyền tải ln giữ một vai trị quan trọng
trong việc truyền tải công suất vàthường bị điều khiển bằng hoặc thậm chí vượt
quá giới hạn nhiệt của chúng để đáp ứng sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ điện năng

và các giao dịch do sự gia tăng cơng suất khơng có trong kế hoạch. Nếu sự thay
đổi khơng được kiểm sốt, một số đường dây có thể trở nên quá tải (nghẽn mạch).
Nghẽn mạch làm cho giá điện khác nhau đáng kể giữa các vùng xung quanh sự
nghẽn mạch này. Điều này là nguyên nhân chính làm méo dạng thị trường và
giảm phúc lợi xã hội. Mục tiêu chính của thị trường điện là nâng cao phúc lợi xã
hội. Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu phụ tải và thị trường điện, và để loại trừ nghẽn
mạch, cực đại phúc lợi xã hội, cần phải xây dựng mới các đường dây truyền tải.
Nhưng việc này thường sẽ gặp nhiều khó khăn và xem như là khó có khả năng
thực hiện. Hơn nữa việc điều tiết chính sách nhà nước và môi trường làm tăng

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

1


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

thêm khó khăn trong việc nâng cấp mạng điện. Do đó, việc nghiên cứu nâng cao
khả năng truyền tải của lưới điện hiện có để duy trì phân bố cơng suất giữa nguồn
và phụ tải mà không làm ảnh hưởng đến các đường dây truyền tải khác hoặc đến
khách hàng tiêu thụ điện trong hệ thống đã trở thành một vấn đề quan trọng đối với
các hệ thống độc lập điều hành ISO trong thị trường điện mới hiện nay.
Có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về vận hành tối ưu hệ thống điện. Một trong
các bài toán đặt ra là phân bố luồng cơng suất tối ưu, cịn được biết đến như phương
pháp điều khiển dịng cơng 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. Có
nhiều phương pháp để giải quyết bài tốn q tải như: Điều chỉnh cơng suất phát
của nhà máy, xây dựng các đường dây song song sử dụng các thiết bị bù công suất

phản kháng tại chỗ…
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 cơng 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 khơng 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 hiệu quả thiết bị FACTS trên đường dây truyền tải là rất
cần thiết. Trong đó việc xác định vị trí tối ưu của thiết bị FACTS nhằm nâng cao
khả năng truyền tải công suất trên đường dây giữ một vai trò rất quan trọng trong hệ
thống điện hiện nay.
Những lợi ích của các thiết bị FACTS đã được ghi nhận và sử dụng rộng rãi bởi
các hệ thống điện trên Thế giới. Tuy nhiên, thách thức hiện nay là làm thể nào để sử
dụng có hiệu quả từ các thiết bị này. Để giài quyết vấn đề này cần phải giải quyết
các câu hỏi sau:

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

2


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

-

Loại thiết bị FACTS nào cần được lắp đặt ?

-

Số lượng thiết bị FACTS cần lắp đặt?

-

Vị trí lắp đặt tối ưu?

-

Dung lượng của FACTS?

-

Chi phí lắp đặt?

Trong đó, các nghiên cứu chỉ ra rằng hiệu quả của việc lắp đặt thiết bị FACTS
cho các mục đích khác nhau chủ yếu phụ thuộc vào vị trí của thiết bị. Do đó, vấn đề
đặt ra đối với ISO là vị trí nào của FACTS nên được lắp đặt để đạt được mục tiêu?
Nhiều nghiên cứu đã được đề xuất để cải thiện hiệu quả vận hành hệ thống thơng
qua vị trí tối ưu của thiết bị FACTS, tuy nhiên những nghiên cứu này vẫn chưa giới
hạn khơng gian tìm kiếm một cách hiệu quả.
Từ những phân tích trên, việc nghiên cứu đề tài “Tối ưu hố vị trí của
thiết bị TCSC để cực đại phúc lợi xã hội trong thị trường điện” là nhu cầu
cấp thiết và cũng phù hợp với tình hình thực tế và việc phát triển ngành điện tại
Việt Nam. Một thuật toán PSO được áp dụng trong luận văn này để xác định vị trí,
dung lượng thích hợp của TCSC. Phương pháp đề xuất có thể xác định vị trí nghẽn
mạch của hệ thống, từ đó giúp cho ISO có thể đưa ra nhiều giải pháp giúp hệ thống

vận hành một cách an toàn và hiệu quả hơn. Sử dụng phương pháp này có thể làm
giảm khơng gian tìm kiếm, số lượng nhánh cần được xem xét để xác định vị trí của
FACTS được giảm đáng kể.
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ
-

Phân tích cực đại phúc lợi xã hội trong thị trường điện.

-

Trình bày nguyên lý hoạt động của thiết bị TCSC.

-

Ứng dụng phần mềm Matpower tính giá nút và xác định phúc lợi xã
hội.

-

Tối ưu hóa lắp đặt TCSC để cực đại phúc lợi xã hội.

-

Ứng dụng trên lưới điện chuẩn IEEE.

1.3. Phương pháp giải quyết
-

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

3


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

-

Giải tích và mơ phỏng tốn học.

-

Sử dụng phần Matlab, phần mềm Matpower.

1.4. Giới hạn luận văn
-

Mô phỏng trên hệ thống IEEE 30 nút.

-

Sử dụng phần mềm Matlab, phần mềm Matpower.

1.5. Điểm mới của luận văn
-

Xây dựng thuật tốn xác định vị trí và dung lượng của TCSC để cực

đại phúc lợi xã hội.

1.6. Phạm vi ứng dụng
-

Ứng dụng cho các mơ 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.

-

Làm tài liệu tham khảo cho bài giảng môn học hệ thống điện.

1.7. 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: Tối ưu hóa lắp đặt TCSC để cực đại phúc lợi xã hội.

-

Chương 4: Kết quả mô phỏng.

-

Chương 5: Kết luận.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

4


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN, NGHẼN
MẠCH TRUYỀN TẢI VÀ FACTS
2.1. Giới thiệu.
Theo truyền thống, các hoạt động của hệ thống điện chịu sự chi phối bởi
công ty Điện lực Quốc gia. Cơng ty này độc quyền chiếm lĩnh tồn bộ lĩnh vực sản
xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Cấu trúc hoạt động đó được xem
như là mơ hình hệ thống điện độc quyền cơ cấu theo chiều dọc. Mơ hình hoạt động
độc quyền này đã khơng tạo ra được tính cạnh tranh bình đẳng giữa các doanh
nghiệp và làm giảm hiệu quả kinh tế. Để loại bỏ những mặt hạn chế của thị trường
độc quyền, nhiều quốc gia buộc phải sắp xếp lại ngành điện của họ để nâng cao hiệu

quả kinh tế trong vận hành hệ thống điện. 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 lựa chọn mới và lợi ích kinh tế. Dưới mơi trường điều tiết, cơ cấu tổ chức
ngành dọc trước đó 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.
Mặc dù quá trình cải tổ cơ cấu tổ chức và thiết lập cạnh tranh trong ngành
công nghiệp điện ở một số nước trên thế giới đã thực hiện được nhiều năm và còn
nhiều nước khác đang và sẽ tiếp tục triển khai, nhưng cho đến nay chưa có một mơ
hình thống nhất cho thị trường điện ở tất cả các quốc gia. Tuy vậy, những cải cách
ngành công nghiệp điện trên toàn thế giới được xem như là một điều kiện cần thiết
để tăng tính hiệu quả sản xuất năng lượng điện, truyền tải, phân phối và cung cấp
một mức giá hợp lý hơn, chất lượng cao hơn và sản phẩm an toàn hơn cho khách
hàng. Ngoài ra, việc quản lý tắc nghẽn để giảm thiểu những hạn chế của việc truyền
tải điện trong thị trường điện độc quyền đã trở thành một yêu cầu của hệ thống điều
hành độc lập.
Công nghiệp điện giờ đây đã phát triển thành ngành công nghiệp cung cấp và
cạnh tranh. Thị trường đóng vai trị quyết định giá cả, giảm chi phí cơ bản để tăng
tính cạnh tranh. Việc tái thiết thực sự trở nên cần thiết để phân tách ba thành phần

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

5


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

quan trọng của công nghiệp điện bao gồm: sản xuất, truyền tải và phân phối. Do đó,

việc tách rời truyền tải được coi là ứng dụng phù hợp nhất đáp ứng được biểu giá
quy định và huy động tối đa các nguồn lực cho phát triển lưới điện.
TẬP ĐỒN ĐIỆN LỰC QUỐC GIA

Hình 2.1 Mơ hình cơng ty điện lực độc quyền liên kết dọc truyền thống
Việc tái cơ cấu của thị trường điện đã làm thay đổi vai trò của các tổ chức
truyền thống của hệ thống điện điện độc quyền theo chiều dọc trước đây và tạo ra
các thực thể mới có thể hoạt động độc lập trong thị trường điện và thể hiện rõ ở
hình (2.2)

Hình 2.2 Mơ hình cấu trúc thị trường điện

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

6


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

Cấu trúc thị trường điện gồm: Các thành phần tham gia vào thị trường điện
và Hệ thống điều hành độc lập ISO
Các thành phần tham gia vào thị trường điện:
Các công ty sản xuất điện (GENCOs): Các GENCO có chức năng vận hành
và bảo dưỡng các nhà máy điện; phát điện và có cơ hội để bán điện cho các đối
tượng mà họ đã thương lượng hợp đồng giao dịch. GENCOs sở hữu một hoặc nhiều
nhà máy điện với mục tiêu duy nhất sản xuất năng lượng điện để bán và dự trữ điện.
Các công ty truyền tải điện (TRANSCOs): Mỗi công ty sở hữu một phần lưới
điện cao áp. Các công ty này truyền tải điện từ các GENCO đến các công ty phân

phối điện địa phương hoặc nhà bán lẻ để cung cấp điện cho khách hàng. Mỗi
TRANSCO có vai trị xây dựng, sở hữu, duy trì và vận hành hệ thống truyền tải ở
một khu vực địa lý để cung cấp dịch vụ và bảo trì hệ thống điện tại khu vực đó.
Các cơng ty phân phối (DISCOs): thơng qua cơ sở, truyền tải điện cho các
khách hàng trong một khu vực địa lý nhất định. Mua điện thông qua các thị trường
tại chỗ hoặc thông qua hợp đồng trực tiếp với GENCOs và cung cấp điện trực tiếp
đến khách hàng. Một DISCO xây dựng và duy trì phân phối đường dây kết nối lưới
điện truyền tải đến khách hàng sử dụng cuối cùng và có trách nhiệm vận hành và
duy trì hệ thống ổn định của khách hàng khu vực đó.
Đơn vị vận hành hệ thống điện ISO: Một thị trường cạnh tranh đòi hỏi một
hoạt động độc lập và kiểm sốt của lưới điện. Vì lý do này, hầu hết các thị trường
điện đã thành lập một tổ chức hệ thống điều hành độc lập. ISO có nhiệm vụ đảm
bảo độ tin cậy, an toàn và hoạt động hiệu quả của một hệ thống điện. Đồng thời
quản lý, duy trì an ninh hệ thống, lập kế hoạch bảo trì, và có một vai trị trong việc
phối hợp lập kế hoạch dài hạn. Nó là một cơ quan độc lập và khơng tham gia giao
dịch điện. Có hai cấu trúc của ISO là Min ISO và Max ISO. Min ISO chủ yếu quan
tâm đến việc duy trì an ninh truyền tải điện và khơng có vai trị trong việc điều hành
thị trường. Max ISO là một tổ chức độc lập phi chính phủ và phi lợi nhuậncó vai trị
đảm bảo một thị trường cạnh tranh cơng bằng và có các chức năng như quyết định
và niêm yết giá thị trường.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

7


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

Đơn vị điều hành thị trường điện (MO): MO dự báo phụ tải, lập kế hoạch
phát điện, lập kế hoạch dịch vụ phụ sao cho đạt chi phí nhỏ nhất đồng thời đảm bảo
an toàn cung cấp điện theo yêu cầu của SO trong thời gian thực.
Khách hàng: là người trực tiếp sử dụng điện, mua điện từ các công ty điện.
Trong thị trường điện, khách hàng không phải bắt buộc mua điện từ các cơng ty
điện địa phương của họ và có nhiều lựa chọn mua điện, có thể chọn mua điện từ các
thị trường giao ngay bằng cách đấu giá để mua hoặc thông qua hợp đồng trực tiếp
với GENCOs hoặc thậm chí từ các cơng ty phân phối địa phương với giá trị tốt
nhất.
Môi giới: tạo điều kiện thuận lợi cho giao dịch giữa người mua và người bán,
có thể hoạt động như là một đại lý của GENCOs và DISCOs.
Trong thị trường điện, sẽ có sự xuất hiện kinh doanh cạnh tranh. Thị trường
điện là một cơ chế tập trung tạo điều kiện kinh doanh giữa người bán và người mua.
ISO sẽ giữ vai trị điều phối. Trong mơ hình Min ISO, SO chấp nhận các yêu cầu và
hệ số đấu thầu (giá và số lượng) từ các bên tham gia thị trường và xác định các
MCP mà tại đó điện được mua và bán. Trong mơ hình ISO, các thành phần tham gia
thị trường phải gửi nhiều thông tin như yêu cầu trong các ngành công nghiệp quy
định, từ đó ISO thực hiện theo các quy định an ninh hệ thống, điều độ kinh tế để tối
đa hóa phúc lợi xã hội.
2.2. Các mơ hình thị trường điện
2.2.1 Mơ 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 mơ hình cơ bản và được các nước sử dụng dưới
dạng này hoặc dạng khác: Mơ hình 1: độc quyền điều tiết tự nhiên (khơng có cạnh
tranh); Mơ hình 2: hãng mua điện độc quyền; Mơ hình 3: cạnh tranh trên thị trường
bán bn và Mơ hình 4: thị trường cạnh tranh cả bán bn và bán lẻ.
Đối với mơ hình 1, Độc quyền điều tiết (khơng có cạnh tranh): những cơng ty
độc quyền tự nhiên phân cấp theo ngành dọc, chiếm lĩnh toàn bộ lĩnh vực sản xuất,

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

8


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

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. Mơ hình này được áp dụng ở
nước ta cho đến cuối thập niên đầu của thế kỷ này.
Đối với mơ 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. Mơ 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 mơ hình này so với mơ hình trên.
Đối với mơ hình 3, Cạnh tranh trên thị trường bán bn: 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 bn 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.
Mơ 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 một nhà điều hành hệ thống thương mại sẽ có thể làm tăng thêm giá bán điện.
Đối với mơ 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 cơng

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

9


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

ty điều tiết lưới phân phối (theo vùng lãnh thổ) và nhiều công ty bán lẻ điện. Thị
trường bán lẻ điện được tổ chức, trong đó các cơng 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 Mơ 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 nhưlà 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 [1] gồm các bước sau:
Bước 1 (2001-2005): chuẩn bị hình thành thị trường điện cạnh tranh.
EVN(Tập đoàn Điện lực Việt Nam) 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 tốn 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 mở 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. Ngồi các cơng ty phân phối
của EVN, sự hình thành các cơng 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 cơng ty phát điện ngồi EVN được
bán điện trực tiếp đến một cụm các khách hàng tiêu thụ điện trên một khu vực địa lí

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

10


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

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.
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.Tất cả được thể hiện trong hình 2.3

Hình 2.3. Các cấp độ phát triển thị trường điện Việt Nam
Tuy nhiên lộ trình hình thành và phát triển thị trường điện được điều chỉnh
và cập nhật cho phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới và Việt Nam:
Lộ trình hình thành và phát triển thị trường điện được phê duyệt theo
Quyết định 63/2013/QĐ-TTg ngày 08/11/2013 củaThủ tướng Chính phủ

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

11


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

Cập nhật theo QĐ 8266/QĐ-BTC ngày 10/8/2015 của Bộ Cơng Thương

Hình 2.4 Các cấ p độ phát triể n thi ̣ trường điện Việt Nam được điều chỉnh và
cập nhật
Các cấp độ, các bước thực hiện trong thị trường điện của việt Nam được cụ
thể như sau:
- Thị trường phát điện cạnh tranh:

Hình 2.5 Mô hinh thị trường phát điện cạnh tranh

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

12


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

- Thị trường bán bn cạch tranh:

(VCGM)Hình 2.6 Mơ hinh Thị trường bn bán điện cạnh tranh
- Thị trường bán lẻ cạch tranh:

Hình 2.7 Mơ hình thị trường bán lẻ điện cạnh tranh
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

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

13


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

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 biến thiên liên tục của phụ
tải; phải điều chỉnh liên tục điện áp; phải dự phịng cơng suất tác dụng và phản
kháng đủ đáp ứng các trường hợp sự cố nguồn điện; khi sự cố, nguồn điện kể cả dự
phịng khơng 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.
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 cơng 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, khơng có sự phân biệt đối
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 2.2 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 mơ hình thị trường điện. Những đơn vị bán điện khác nhau sẽ phân phối

điện năng tới khách hàng của họ (qua đơn vị bán lẽ) trên các đường dây truyền tải
và sự phân phối này được điều hành bởi ISO. Nhà sản xuất, công ty truyền tải và
phân phối, và đơn vị bán lẽ liên lạc với ISO. Phần lớn, khách hàng liên 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 thông qua đường dây truyền tải và
phân phối.
Hiện nay có hai mơ hình thị trường chủ yếu được ưa thích ở các quốc gia khác
nhau trên toàn Thế giới.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

14


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Duơng Thanh Long

Mơ hình ISO như đã nói ở trên, cịn có mơ hình thị trường điện tập trung
(PoolCo) được thông qua đầu tiên ở Vương Quốc Anh. Các quốc gia khác ở Châu
Âu, Úc, New Zealand,… cũng đang thực hiện một trong hai mô hình với một số
thay đổi khơng quan trọng để đáp ứng nhu cầu phụ tải đặc trưng của từng quốc
gia.Và Việt Nam đang phát triển theo mơ hình này và thể hiện rõ theo hinh 2.8 sau:

Hình 2.8 Mơ hình cấ u trúc thi ̣trường điện Việt nam
Mơ hình thị trường điện tập trung (PoolCo) như hình 2.9 ở dưới dựa trên
một sự dàn xếp tập trung để thu được tối đa hiệu quả kinh tế thị trường.

HVTH: Võ Văn La, MSHV: 1680606

15