Nghiên cứu về khả năng tải của lưới điện truyền tải trong thị trường điện, áp dụng phân tích khả năng tải của lưới điện truyền tải việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------------

ĐẶNG QUỐC DU

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẢI CỦA LƢỚI
TRUYỀN TẢI ĐIỆN TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN
ÁP DỤNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG TẢI
CỦA LƢỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN

HÀ NỘI - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------------

ĐẶNG QUỐC DU

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẢI CỦA LƢỚI
TRUYỀN TẢI ĐIỆN TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN
ÁP DỤNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG TẢI
CỦA LƢỚI TRUYỀN TẢI ĐIỆN VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS TRẦN BÁCH

HÀ NỘI - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này
là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài
báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Tôi xin hoàn toàn
chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.

Tác giả

Đặng Quốc Du


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin cảm ơn PGS.TS Trần Bách, Bộ môn Hệ
thống điện, Viện điện, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình trực tiếp
hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi muốn bày t lòng cảm ơn gia đình, bạn b , đồng nghiệp đã ở b n cạnh
giúp đỡ và động vi n trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp.
Với khoảng thời gian không dài làm luận văn c ng với vốn kiến thức còn hạn
chế n n luận văn không th tránh kh i những thiếu s t. Em rất mong được sự ch
bảo th m của các thầy cô.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 4
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................... 7
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 9
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN .............................................. 11
1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................. 11
1.2. Cấu trúc thị trường điện ................................................................................. 11
1.2.1. Các lý do dẫn đến thị trường điện ........................................................... 11
1.2.2. Các thành phần cơ bản tham gia thị trường điện .................................... 13
1.2.3. Tổ chức thị trường điện ........................................................................... 17
1.2.4. Cách thức mua bán điện .......................................................................... 21
1.2.5. Khung thời gian hoạt động của thị trường điện : ..................................... 24
1.2.6.Hiện tượng quyền lực thị trường-market power: ...................................... 26
1.3. Những vấn đề về lưới điện trong thị trường điện ........................................... 27
1.3.1. Khái quát ................................................................................................. 27
1.3.2. Lưới điện trong thị trường điện ............................................................... 28
1.4. Nghẽn mạch và quản lý nghẽn mạch ............................................................. 32
1.4.1. Khái niệm ................................................................................................ 32
1.4.2. Quản lý nghẽn mạch................................................................................ 33
Chương 2: KHẢ NĂNG TẢI CỦA LƯỚI ĐIỆN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN
VÀ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TẢI BẰNG CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ........ 35
2.1. Khái quát về khả năng tải của lưới truyền tải điện ........................................ 35
2.1.1. Định nghĩa khả năng tải .......................................................................... 35
2.1.2. Các điều kiện và ti u chuẩn xác định giới hạn công suất tải của lưới

truyền tải ............................................................................................................ 35
2.1.3. Các biện pháp kỹ thuật nâng cao khả năng tải tổng của lưới điện truyền tải . 38
2.1.4. Y u cầu tính toán khả năng tải trong thị trường điện ............................. 39
2.2. Các phương pháp giải tích cơ bản giải tích lưới điện .................................... 40
2.2.1. Phương pháp Newton-Raphson (N-R) .................................................... 40
1


2.2.2. Phương pháp dòng điện một chiều (DCPF) tính toán phân bố công suất
tr n lưới ............................................................................................................. 44
2.2.3. Phương pháp tính li n tục chế độ-CPF ................................................... 46
2.3. Giải tích lưới điện với thiết bị FACT ............................................................. 49
2.3.1. Các thiết bị b c điều khi n ................................................................... 49
2.3.2. Mô hình thiết bị b dọc TCSC trong giải tích chế độ xác lập ................ 50
2.3.3. Mô hình thiết bị b ngang SVC trong giải tích chế độ xác lập Cấu tạo
SVC: .................................................................................................................. 52
2.4. Tính khả năng tải của lưới điện truyền tải ..................................................... 53
2.4.1. Các y u cầu cơ bản về tình huống, giả thiết và dữ liệu khi tính khả năng
tải ....................................................................................................................... 53
2.4.2. Các phương pháp tính và đánh giá khả năng tải tổng của lưới truyền tải
........................................................................................................................... 54
2.4.3. Thuật toán tính khả năng tải cho một lựa chọn thời gian........................ 61
2.5. Phương pháp tính giới hạn ổn định điện áp ................................................... 63
2.5.1. Giới hạn ổn định điện áp và các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định điện áp 63
2.5.2. Các ti u chuẩn ổn định tính giới hạn ổn định tĩnh và ổn định điện áp ... 64
2.5.3. Ch ti u ổn định điện áp .......................................................................... 66
2.5.4. Thuật toán tính giới hạn ổn định ............................................................. 66
2.5.5. Chương trình tính toán ............................................................................ 67
2.6. Bài toán chọn thiết bị b đ nâng cao khả năng tải của lưới điện truyền tải . 68
2.6.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 68

2.6.2. Các bước quy hoạch thiết bị b SVC nâng cao ổn định điện áp............. 71
Chương 3: TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG TẢI THEO ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỦA
HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM ............................................................................... 76
3.1. Hệ thống điện Việt Nam ................................................................................ 76
3.2. Áp dụng phần mềm CONUS đ tính toán nâng cao ổn định điện áp cho hệ
thống điện Việt Nam năm 2011 ............................................................................ 79
3.2.1. Chương trình tính toán CONUS ............................................................. 80
3.2.2. Phương pháp đánh giá ổn định tĩnh ........................................................ 81
3.2.2. Xác định chế độ vận hành giới hạn theo điều kiện ổn định tĩnh ............. 81
3.2.3. Ch ti u đánh giá mức độ ổn định điện áp tr n cơ sở tính toán chế độ giới
hạn sử dụng CONUS ......................................................................................... 82
2


3.2.4. Thiết bị b c điều khi n (SVC) trong CONUS ..................................... 83
3.3. Nghi n cứu khả năng tải theo ổn định điện áp ............................................... 84
3.3.1. Tính toán ở chế độ xác lập ...................................................................... 84
3.3.2. Tính hệ số dự trữ ổn định theo kịch bản ................................................. 84
3.3.3. Tính toán, phân tích khi đặt SVC tại các nút điện áp yếu ....................... 86
KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................ 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 93

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

1

AC

2

ATC

Available Transfer Capability: Khả năng tải khả dụng

3

BOT

Build - Operate - Tranfer: Xây dựng - Hoạt động - Chuy n giao

4

Cty

Công ty

5

DC

Direct Current: Dòng điện một chiều

6

ĐD

Đường dây

7

DISCO

8

EVN

9
10

Nội dung
Alternating Current: Dòng điện xoay chiều

Distribution Company: Công ty phân phối điện
Vietnam Electricity: Tập đoàn Điện lực Việt Nam

FACTS

Flexible AC Transmission System: Hệ thống truyền tải xoay
chiều linh hoạt

FERC

Federal Energy Regulatory Commission: Ủy ban điều phối
năng lượng li n bang

Firm Transmission Right: Quyền truyền tải chắc chắn

11

FTR

12

GENCO

13

HTĐ

Hệ thống điện

14

IEA

International Energy Agency: Cơ quan năng lượng quốc tế

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers: Viện các kỹ
sư điện và điện tử

15

Generation Company: Các công ty sản xuất điện

IPP

Independent Power Producer: Nhà máy phát điện độc lập

ISO

Independent System Operator: Đơn vị vận hành hệ thống
điện độc lập

18

LDC

Local Distribution Company: Công ty phân phối địa phương

19

MO

Market Operator: Đơn vị điều hành thị trường điện

NPT

National Power Transmission Corporation: Tổng công ty
Truyền tải điện Quốc gia

16
17

20

4


STT

Chữ viết tắt

21

OPF

Optimal Power Flow: Dòng công suất tối ưu

22

PPA

Power Purchase Agreement: Hợp đồng mua bán điện

23

PX

Power Exchange: Giao dịch điện

24

RESCO

25

SO

26

Nội dung

Retail Sale Company: Công ty bán lẻ
System Operator: Đơn vị vận hành hệ thống điện

TRANSCO Transmission Company: Công ty truyền tải điện

27

TRM

Transmission Reliability Margin: Dự trữ độ tin cậy truyền tải

28

TSO

Transmission System Operator: Đơn vị quản lý truyền tải điện

29

TTC

Total Tranfer Capability: Khả năng tải tổng

30

TTĐ

Truyền tải điện

5


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các đặc tính của 3 cách mua-bán điện đ thiết lập một thị trường bán
buôn điện ................................................................................................................... 20
Bảng 1.2. Bảng các dịch vụ phụ được mua tr n thị trường dịch vụ phụ .................. 22
Bảng 1.3. Sơ đồ hoạt động của hệ thống điện trong khoảng 15 năm ........................ 24
Bảng 1.4. Các dịch vụ chính và phụ trong thị trường điện ....................................... 31
Bảng 2.1. Ảnh hưởng của các thiết bị FACTS đến hệ thống điện ........................... 39
Bảng 2.3. So sánh các phương pháp tính khả năng tải ............................................. 58
Bảng 2.3. Thông số nút của lưới điện 3 nút .............................................................. 73
Bảng 2.4. Thông số đường dây của lưới điện 3 nút .................................................. 74
Bảng 2.5. Kết quả nghi n cứu của lưới điện 3 nút ................................................... 75
Bảng 4.1. Bảng thông số điện áp các nút điện áp yếu trong hệ thống ...................... 85
Bảng 4.2. Bước 1 đặt SVC tại nút 417 ..................................................................... 86
Bảng 4.3. Tạo nút giả khi đặt SVC tại 417 ............................................................... 87
Bảng 4.4. đặt SVC tại nút 417 trong sheet SVC, kháng, tụ b ................................. 87
Bảng 4.5. Bảng giá trị điện áp các nút yếu sau khi đặt SVC tại nút 417 .................. 87
Bảng 4.6. Bảng giá trị điện áp các nút yếu sau khi đặt SVC tại nút 418 .................. 89
Bảng 4.7. Bảng giá trị điện áp các nút yếu sau khi đặt SVC tại nút 417, 418 .......... 91

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mô hình tích hợp dọc của thị trường điện điều tiết .................................. 12
Hình 1.2. Thị trường điện bán buôn c 1 TRANSCO.............................................. 15
Hình 1.3. Thị trường điện bán buôn nhiều TRANSCO ........................................... 16
Hình 1.4. Thị trường điện cạnh tranh bán buôn và bán lẻ ........................................ 17
Hình 1.5. Tổ chức giao dịch song phương và sàn giao dịch .................................... 17
Hình 1.6. Thị trường ch c một người mua duy nhất (POOLCO) .......................... 18
Hình 1.7. Giao dịch song phương............................................................................. 18
Hình 1.8. Cách thức mua bán tr n sàn giao dịch ...................................................... 19
Hình 1.9. Sàn giao dịch ............................................................................................ 20
Hình 1.10. Giao dịch trong thị trường bán lẻ ........................................................... 20
Hình 1.11. Phương thức b n mua thanh toán cho b n bán ........................................ 22
Hình 1.12. Mối li n quan giữa thị trường điện và vận hành ..................................... 26
Hình 1.13. Các nhiệm vụ của SO ............................................................................. 32
Hình 2.1 Sơ đồ phân loại ổn định của hệ thống điện ............................................... 37
Hình 2.2. Sơ đồ thuật toán phương pháp N-R .......................................................... 42
Hình 2.3. Đồ thị đường sống mũi ............................................................................. 47
Hình 2.4. Ảnh hưởng của thiết bị FACTS đến khả năng tải của lưới điện,V: điện áp
................................................................................................................................... 50
Hình 2.5. Sơ đồ thiết bị b dọc TCSC ...................................................................... 50
Hình 2.6. Sơ đồ đường dây c TCSC ....................................................................... 51
Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo thiết bị b ngang SVC ....................................................... 52
Hình 2.8. Đặc tính làm việc của SVC ...................................................................... 52
Hình 2.9. Mô hình kháng điện của SVC .................................................................. 52
Hình 2.10. Nút có SVC............................................................................................. 53
Hình 2.11. Sơ đồ lưới điện đơn giản ........................................................................ 63
Hình 2.12. Đặc tính các đường cong U = f(P).......................................................... 63

Hình 2.13. Giới hạn ổn định điện áp ........................................................................ 64
Hình 2.14. Sơ đồ thuật toán tính giới hạn ổn định ................................................... 67
Hình 2.15. Đường cong sống mũi và các khả năng tải............................................. 73
7


Hình 2.16. Sơ đồ lưới điện 3 nút .............................................................................. 74
Hình 3.1. Phân v ng hệ thống điện Việt Nam [7] .................................................... 77
Hình 3.2. Hệ thống điện 500kV Việt Nam ............................................................... 79
Hình 3.3. Quá trình làm biến thi n thông số ............................................................ 82
Hình 3.4. SVC (a), mô hình tương đương (b) và đặc tính công suất (c) .................. 83
Hình 3.5. Đồ thị đường cong biến thi n điện áp các nút trước khi đặt b ............... 86
Hình 3.6. Đồ thị điện áp nút 417, 418, 419, 420 sau khi đặt SVC tại nút 419 ......... 88
Hình 3.7. Đồ thị điện áp nút 415, 416, 417 sau khi đặt SVC tại nút 417 ................. 88
Hình 3.8. Đồ thị điện áp nút 417, 418, 419, 420 sau khi đặt SVC tại nút 418 ......... 90
Hình 3.9. Đồ thị điện áp nút 415, 416, 418 sau khi đặt SVC tại nút 418 ................. 90
Hình 3.10. Đồ thị điện áp nút các nút 415, 416, 419, 420 khi đặt SVC tại nút 417 và
418 ............................................................................................................................. 92

8


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
C ng hòa chung với sự phát tri n của nền kinh tế toàn cầu, các thành tựu vượt
bậc của hệ thống cơ sở hạ tầng ngành điện (công nghệ phát điện, công nghệ điều
khi n - đo đếm từ xa), các quan đi m về mô hình tổ chức ngành điện cũng đã c sự
thay đổi rõ rệt. Theo đ , một số khâu trong ngành điện, bao gồm: phát điện, bán
buôn điện, bán lẻ điện, hoàn toàn c th áp dụng các cơ chế thị trường cạnh tranh đ
nâng cao hiệu quả; còn các khâu truyền tải điện, phân phối điện thì n n giữ theo mô

hình độc quyền tự nhi n đ khai thác tối ưu mạng luới truyền tải/phân phối điện,
tránh phải đầu tư tr ng lặp gây lãng phí. Tr n cơ sở đ , ngay từ thập kỷ 70 của thế
kỷ XX, một làn s ng tái cơ cấu thị trường hoá ngành điện lực đã hình thành tại các
nước châu Mỹ và châu Âu như Mỹ, Chi L , Argentina, Anh, New Zealand, sau đ
lan rộng sang các quốc gia khác nhu: Úc, Thụy Ði n, Na Uy, Ðức, Tây Ban Nha
vào những nam 80-90, và trở thành xu huớng phát tri n chung của toàn thế giới.
Những áp lực kinh tế - xã hội đã bắt buộc ngành điện phải cải cách nhằm các
mục đích: (1) c giải pháp cung cấp năng lượng bền vững, vừa thoả mãn nhu cầu xã
hội, đồng thời đảm bảo lợi ích về mặt kinh tế và môi truờng; (2) thu hút dầu tư tư
nhân vào các hoạt động đầu tư ngành điện; (3) đưa cạnh tranh vào trong hoạt động
điện lực, phát tri n thị trường điện tạo môi truờng cạnh tranh một cách thực sự bình
đẳng, nâng cao hiệu quả sản xuất - kinh doanh của ngành điện.
Là một trong số các thành phần quan trọng của lĩnh vực năng lượng n i chung,
ngành điện Việt Nam trong những năm vừa qua đã nhận được sự quan tâm, ch đạo
sát sao của lãnh đạo Ðảng, Nhà nước và Chính phủ, đảm bảo phát tri n theo định
hướng chính sách chung, hướng tới mục ti u chung của toàn ngành năng lượng
nước nhà. B n cạnh mục ti u đảm bảo an ninh cung cấp điện, cung cấp đủ điện cho
các hoạt động kinh tế - chính trị - xã hội với chất lượng tốt, an toàn, tin cậy, ngành
điện Việt Nam cũng hướng đến việc thúc đẩy phát tri n thị trường điện lực cạnh
tranh.
Xuất phát từ y u cầu thực tế, khi nền kinh tế Việt Nam đã và đang hội nhập với
nền kinh tế trong khu vực và tr n thế giới thì việc hình thành thị trường điện là một
tất yếu. Khi đ , cơ cấu tổ chức và phương thức hoạt động của ngành điện n i chung
và của Công ty Truyền tải điện n i ri ng sẽ phải c những thay đổi cơ bản đ đáp
ứng ph hợp với các quy định mới trong hoạt động điện lực, cũng như các quy luật
của cơ chế thị trường.
Ở Việt Nam, lộ trình cho việc áp dụng thị trường điện đã được Thủ tướng Chính
phủ ph duyệt. Hiện nay, đang áp dụng những bước thí đi m và sau đ tiến tới xây
dựng một thị trường điện cạnh tranh hoàn toàn.
Trong thị trường điện lực cạnh tranh thì hệ thống lưới điện truyền tải sẽ đ ng vai

trò trung tâm, vì vậy một y u cầu đặt ra là cần phải c các nghi n cứu về hệ thống

9


điện truyền tải trong thị trường điện đ nâng cao khả năng tải và hiệu quả kinh
doanh của lưới điện truy n tải.
Với lý do trình bày ở tr n cho thấy, việc nghi n cứu đề tài “Nghiên cứu về khả
năng tải của lưới điện truyền tải trong thị trường điện, áp dụng phân tích khả
năng tải của lưới điện truyền tải Việt Nam” là một y u cầu mang tính cấp thiết
tr n cả hai phương diện lý luận và thực tiễn.
2. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu bao gồm:
1- Nắm được lý thuyết về thị trường điện;
2- Khả năng tải của lưới điện trong thị trường điện và sử dụng thành thạo các
chương trình tính toán hiện c , c khả năng vận dụng vào thực tế.
Đ đạt được mục đích tr n, quá trình nghi n cứu đề tài cần giải quyết các nhiệm
vụ cụ th sau đây:
- Nghiên cứu tổng quan về thị trường điện cạnh tranh;
- Nghi n cứu khả năng tải của lưới điện trong thị trường điện và các biện pháp
tăng khả năng tải chống nghẽn mạch của lưới điện bằng các giải pháp kỹ thuật. Đ
là: nghi n cứu về khả năng tải và khả năng tải trong thị trường điện; các biện pháp
nâng cao khả năng tải tổng của lưới điện; ảnh hưởng của thiết bị FACTS đến khả
năng tải của lưới điện, điện áp; phương pháp tính giới hạn ổn định điện áp; nghi n
cứu ổn định điện áp của lưới điện Việt Nam năm 2010.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Thị trường điện không giống như những thị trường hàng hoá thông thường. Điện
năng là một loại hàng hoá đặc biệt, chất lượng hàng hoá (chất lượng điện năng) thay
đổi li n tục theo thời gian; phân phối hàng hoá (truyền tải điện năng) luôn phải tuân
thủ những ràng buộc kỹ thuật theo các định luật vật lý. Do vậy, lĩnh vực nghi n cứu

về thị trường điện là rất rộng lớn cả về đối tượng và phạm vi hệ thống điện cũng
như về kinh tế học.
Bởi vậy, nghi n cứu về khả năng tải của lưới điện trong thị trường điện Việt Nam
là đối tượng nghi n cứu của luận án với phạm vi nghi n cứu ch xem xét nghi n cứu
ảnh hưởng của ổn định điện áp đến khả năng tải tổng của hệ thống 220-500 kV của
hệ thống điện Việt Nam.

10


Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƢỜNG ĐIỆN
1.1. Giới thiệu chung
C ng với sự tái cơ cấu của nền công nghiệp điện năng tr n thế giới trong thời
gian qua. Ngành điện Việt Nam đã và đang xây dựng cơ thế thực hiện thị trường
điện cạnh tranh nhằm tạo môi trường đầu tư tốt cho các đối tượng muốn đầu tư vào
ngành điện cũng như đảm bảo lợi ích của các b n mua và bán điện trong tập đoàn
điện lực Việt Nam (EVN).
Việc tổ chức lại hệ thống điện kéo theo việc chuy n mô hình vào những hoạt
động điều khi n thời gian thực của lưới điện, quản lý điều độ là một trong những
hoạt động điều khi n quan trọng trong một hệ năng lượng. 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 nghi n cứu kỹ. Sự nghẽn
mạch ở lưới truyền tải c th được 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.
Xuất phát từ các y u cầu về thực tiễn và lý luận thì cần phải c nghi n cứu về thị
trường điện cạnh tranh n i chung và về mô hình thị trường điện cạnh tranh mà Việt
Nam đang xây dựng và ảnh hưởng của lưới điện truyền tải đến hệ thống điện trong
thị trường điện, đ từ đ quản lý, vận hành và điều độ Hệ thống điện đạt được lợi

ích chung cho toàn xã hội là cao nhất.
Với lý do trình bày ở tr n cho thấy, việc nghi n cứu đề tài “Nghiên cứu về khả
năng tải của lưới điện truyền tải trong thị trường điện, áp dụng phân tích khả năng
tải của lưới điện truyền tải Việt Nam” là một y u cầu mang tính cấp thiết tr n cả hai
phương diện lý luận và thực tiễn.
Đối tượng, phạm vi nghi n cứu của đề tài là tìm hi u thị trường điện. Đi sâu
nghi n cứu ảnh hưởng lưới điện truyền tải đến thị trường điện, các biện pháp kỹ
thuật đ nâng cao khả năng tải của lưới điện truyền tải. Áp dụng phân tích nâng cao
ổn định điện áp của hệ thống điện truyền tải Việt Nam.

1.2. Cấu trúc thị trƣờng điện
1.2.1. Các lý do dẫn đến thị trƣờng điện
Sự phát tri n của công nghiệp điện tr n thế giới được chia thành hai giai đoạn:
1- Giai đoạn đầu: Ngành công nghiệp điện được tổ chức theo ki u độc quyền
(hay thị trường điện điều tiết), trong một khu vực địa lý hoặc trong một quốc gia ch
c một công ty điện duy nhất làm tất cả các công việc từ sản xuất, truyền tải đến
phân phối và bán lẻ cho người d ng điện. Công ty điện này thường là sở hữu Nhà
nước hoặc một công ty tư nhân lớn. Đ đảm bảo quyền lợi của người ti u dùng, Nhà
nước lập ra hệ thống các luật và quy định, đ hệ thống điện này vận hành. Trong hệ
thống điện này không c cạnh tranh.
11


Trong giai đoạn này thì hệ thống điện được tổ chức theo hình thức tích hợp dọc với
các thành phần: Sản xuất điện năng, truyền tải điện, phân phối và bán lẻ (hình 1.1).

Hình 1.1. Mô hình tích hợp dọc của thị trường điện điều tiết
2- Giai đoạn 2: Từ những năm 80 của thế kỷ trước, sau một thời gian dài phát
tri n cả về công suất phát và phạm vi hoạt động đã tạo thành các hệ thống điện hoàn
ch nh. C ng với đ là sự phát tri n mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật, đặc biệt là

công nghệ điều khi n, điện tử công suất, tuyền thông,…đã hình thành n n các hệ
thống điện g p chung (ở Mỹ) và hệ thống điện hợp nhất (ở Nga) do các hệ thống
điện nh li n kết với nhau bằng các đường dây li n lạc và c ng nhau lập n n một
đơn vị vận hành chung (gọi là Pool operator) làm nhiệm vụ phối hợp hoạt động của
các hệ thống điện nh . Chính sự phát tri n mạnh mẽ và rộng lớn như vậy của ngành
Công nghiệp điện làm cho cái áo điều tiết trở n n chật chội. N n một số nước bắt
đầu x a b độc quyền cũ nhằm cho phép cạnh tranh trong công nghiệp điện và như
vậy tạo ra thị trường điện nhằm khuyến khích đầu tư vào công nghiệp điện.
Do đ , c các lý do dẫn đến thị trường điện:
1- Sự cần thiết phải phi điều tiết hóa thị trường điện (xóa bỏ độc quyền trong
ngành công nghiệp điện): Có các nguy n nhân dẫn tới việc cần phải thay đổi cơ chế
độc quyền là các vấn đề cơ bản mà thị trường điện độc quyền gặp phải, dẫn đến việc
thị trường điện phi điều tiết đã và đang bị loại b . Đ là: (1) Sự độc quyền mang lại
cho các công ty điện một ưu thế là gần như không c rủi ro về kinh doanh trong quá
trình phát tri n hệ thống điện, do đ không cho họ c một khuyến khích mạnh mẽ đ
cung cấp giá điện rẻ cho thị trường điện. (2) Các cơ quan quản lý cũng không c động
cơ thích hợp đ đổi mới hoạt động, làm cho quá trình quản lý hiệu quả hơn; (3) Hiện
nay hầu như không c nơi nào tr n thế giới, nơi c điện mà không c “lưới điện”; (4)
Chi phí xây dựng hệ thống điện đã được khấu hao từ nhiều thập kỷ trước đây.
2- Tái cơ cấu ngành điện (Tư nhân hóa ngành điện): Tái cơ cấu ngành điện có
nghĩa là Chính phủ bán các Công ty thuộc sở hữu Nhà nước cho các nhà đầu tư tư
nhân. Sự thúc đẩy tư nhân h a và các quan đi m chính trị đi k m, luôn hỗ trợ quá
trình tự do h a ngành công nghiệp này.
Quá trình tái cơ cấu ngành điện không phải là một phần của quá trình tư nhân h a,
mà quá trình này dường như tr ng hợp ngẫu nhi n với quá trình tư nhân h a trong
12


phạm vi quốc gia, từ sự cần thiết thu hút vốn đầu tư. Như vậy, quá trình phi điều tiết
h a thị trường điện gần như luôn luôn song hành c ng quá trình tư nhân h a.

3- Giá điện hạ thấp do giảm chi phí: Cạnh tranh sẽ tạo ra động lực cho sự đổi
mới, năng suất hơn và giảm chi phí sản xuất. Giảm chi phí đ tăng lợi nhuận là mục
ti u của các nhà sản xuất. Đ đạt được mục ti u này, các công ty bắt buộc phải đầu
tư công nghệ sản xuất mới trong phát tri n hệ thống điện.
4- Thị trường điện điều tiết không tạo động lực cho sự đổi mới: Hoạt động độc
quyền và việc thiếu đi sự cạnh tranh đã dẫn tới các công ty trong ngành điện mất đi
động lực đ cải thiện năng suất, tính chủ động trong kinh doanh hoặc chấp nhận rủi
ro về những ý tưởng mới mà c th giúp gia tăng lợi ích cho các khách hàng.
5- Cạnh tranh sẽ cải thiện chất lượng phục vụ khách hàng: Việc cạnh tranh sẽ
thúc đẩy các nhà sản xuất quan tâm hơn tới khách hàng của họ, cung cấp nhiều lựa
chọn hơn cho khách hàng hoặc giúp khách hàng tăng khả năng quản lý lượng điện
ti u thụ. Chẳng hạn, một công ty độc quyền lắng nghe khách hàng của họ khi khách
hàng n i l n y u cầu của mình và sau đ giải quyết các y u cầu đ ; còn một công ty
cạnh tranh luôn tìm hi u các y u cầu của khách hàng và giải quyết các y u cầu đ
trước khi khách hàng phàn nàn.
Cạnh tranh làm cho giá điện được hạ thấp và chất lượng phục vụ khách hàng
được tốt hơn, đây cũng là hai ti u chí đ đánh giá sự thành công hay không của thị
trường điện.
Đ c thị trường điện cạnh tranh một việc quan trọng cần phải làm là tái cơ cấu
ngành điện, chia tách cấu trúc công nghiệp điện cũ, thành lập các tổ chức mới thích
hợp với thị trường điện, trong đ c cả các Cơ quan Nhà nước quản lý thị trường điện
và các quy tắc về quan hệ giữa Cơ quan quản lý Nhà nước và các doanh nghiệp điện.
Nhà nước cũng phải tư hữu h a các công ty sản xuất, truyền tải và phân phối điện
năng do mình sở hữu, bằng cách cổ phần h a hoặc bán cho các công ty tư nhân.
Nhà nước cũng phải thay đổi chính sách và quy định đ cho phép các nhà đầu tư
được b vốn vào công nghiệp điện.
Nhà nước tạo ra các điều kiện thuận lợi nhất cho các nhà sản xuất và người mua
điện được cạnh tranh với nhau trong việc sản xuất và bán lẻ điện. Lưới điện do nhà
nước sở hữu được mở cửa tự do và công bằng cho mọi người sử dụng đ buôn bán
điện (lưới điện mở).

1.2.2. Các thành phần cơ bản tham gia thị trƣờng điện
Trong thị trường điện cạnh tranh, các thành phần tham gia thị trường điện cạnh
tranh với nhau trong khuôn khổ của luật pháp.
C hai loại thị trường điện cạnh tranh, với các thành phần cơ bản tham gia vào
thị trường, cụ th như sau:

13


1.2.2.1. Thị trường điện bán buôn cạnh tranh
Thị trường điện bán buôn cạnh tranh hay phát điện cạnh tranh bao gồm các nhà
máy phát điện và lưới truyền tải điện. Trong thị trường điện này các công ty phát
điện cạnh tranh với nhau và phải chịu các rủi ro trong quá trình kinh doanh. Họ c
th cạnh tranh với nhau bằng việc: (1) Bán điện cho một công ty mua điện duy nhất,
công ty này là chủ lưới điện truyền tải điện; hoặc (2) bán điện cho nhiều công ty
mua bán điện và các hộ d ng điện lớn, lưới điện truyền tải khi đ làm nhiệm vụ
truyền tải điện năng thu cho các giao dịch mua bán này.
Khi c nhiều công ty mua bán điện, thị trường điện bán buôn cạnh tranh c hai loại:
1- Ch c cạnh tranh giữa các nhà máy bán điện, b n d ng điện mua hết công
suất y u cầu không phụ thuộc vào giá tiền mua điện. Gọi là thị trường điện mua hết.
2- Các công ty mua bán điện cũng tham gia cạnh tranh mua điện, khi đ các công
ty mua bán điện sẽ mua điện theo giá tiền điện, giá rẻ thì mua nhiều, đắt thì mua ít.
Gọi là thị trường điện mua theo giá.
Các thành phần chính của thị trường điện bán buôn [2, 9, 10]:
1- Công ty phát điện (Generation companies - GENCO): Mỗi công ty sở hữu một
hoặc nhiều nhà máy điện.
Các GENCO c chức năng vận hành, bảo dưỡng, sản xuất các nhà máy điện.
Thông thường, các GENCO là các chủ sở hữu của nhà máy. Khi c các GENCO,
lưới điện truyền tải cần được mở cho việc tự do truyền tải điện của các GENCO
thông qua các hợp đồng và ch được hạn chế dựa tr n tính toán theo thị trường.

2- Các công ty mua điện hay các công ty phân phối điện (Distribution Companies
- DISCO) đ là các công ty phân phối điện địa phương (LDC): Các công ty này
quản lý lưới điện phân phối trung hạ áp, hoặc một bộ phận lưới cao áp (110 kV)
mua điện từ GENCO và bán điện đến các hộ ti u thụ trong một v ng nhất định.
Công ty phân phối điện (DISCO): Mỗi công ty cấp điện cho một khu vực sử
dụng điện hay một tập hợp các hộ ti u thụ điện.
Công ty phân phối điện thông thường ch c chức năng quản lý và bảo dưỡng hệ
thống phân phối đ đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy. Ngoại trừ trong các mô hình
mua bán điện độc quyền ở cấp phân phối, trong đ công ty phân phối điện vừa làm
chức năng quản lý hệ thống phân phối, vừa độc quyền trong việc bán điện đến các
hộ ti u thụ.
3- Các công ty truyền tải điện (Transmission Companies (TRANSCOS)): Đầu tư
xây dựng, quản lý vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa lưới điện truyền tải. Mỗi công
ty truyền tải điện sở hữu một phần lưới điện cao áp. Các công ty này tải điện từ các
GENCO đến LDC.
TRANSCOS là công ty độc quyền về thương mại, quan trọng nhất trong thị
trường điện, hoạt động theo sự điều tiết đ đảm bảo sự công bằng cho mọi thành
phần tham gia thị trường điện.
14


TRANSCOS thu phí truyền tải điện thu tr n lưới điện truyền tải đ b đắp chi
phí và lợi nhuận.
4- Đơn vị vận hành hệ thống điện (System Operator (SO) hay Independent
System Operator (ISO)): SO (ISO) c đội ngũ cán bộ kỹ thuật trình độ cao c nhiều
kinh nghiệm, nhiều trang bị kỹ thuật cần thiết, trung tâm tính toán và điều khi n, hệ
thống thu thập thông tin từ xa đ theo dõi, phân tích và điều khi n hệ thống điện.
SO là đơn vị phi lợi nhuận. ISO vận hành hệ thống điện đồng thời vận hành cả
thị trường điện. SO độc lập với các thành vi n khác trong thị trường. SO c th làm
cả nhiệm vụ quy hoạch và phát tri n lưới điện.

SO dự báo phụ tải, lập kế hoạch phát điện, lập kế hoạch dịch vụ phụ sao cho đạt
chi phí nh nhất đồng thời đảm bảo an toàn cung cấp điện theo y u cầu của SO
trong thời gian thực.
Như vậy trong cấu trúc thị trường điện bán buôn c ít nhất 4 thành phần.
Tr n hình 1.1 là thị trường điện ch c một TRANSCO duy nhất; tr n hình 1.2 là
thị trường điện c nhiều TRANSCO được nối với nhau bằng các đường dây dài si u
cao áp.

Hình 1.2. Thị trường điện bán buôn có 1 TRANSCO

15


Hình 1.3. Thị trường điện bán buôn nhiều TRANSCO
1.2.2.2. Thị trường điện cạnh tranh mở rộng đến bán lẻ
Trong thị trường điện cạnh tranh bán lẻ, cả bán buôn và bán lẻ đều c cạnh tranh,
vì thị trường điện cạnh tranh bán lẻ phát tri n sau thị trường điện cạnh tranh bán
buôn. Các thành phần cơ bản trong thị trường điện cạnh tranh bán lẻ cũng bao gồm
các thành phần trong thị trường điện cạnh tranh bán buôn, ngoài ra th m một số
thành phần sau:
1- Công ty bán lẻ đến các hộ d ng điện (Retail energy service companie
(RESCO)): RESCO c th mua bán nhiều loại năng lượng: ga, dầu, khí,… Các công
ty này mua điện từ DISCO và bán đến tận tay người ti u d ng thông qua các công
ty phân phối.
2- Các công ty phân phối điện địa phương (DISCO + RESCO): Đây là các công
ty độc quyền về thương mại.
3- Các hộ d ng điện (Customer): Hộ d ng điện là một b n ký hợp đồng đ mua
bán điện.
Hộ d ng điện nh là các gia đình, cửa hàng nh ,… Hộ d ng điện lớn là các xí
nghiệp, khách sạn, trung tâm thương mại,….. mua điện trung áp hoặc cao áp. Các

hộ d ng điện lớn c th trực tiếp mua điện từ sàn giao dịch hoặc từ các công ty phát
điện thông qua giao dịch song phương.
Hình 1.4 là mô hình thị trường điện mở rộng đến bán lẻ.

16


Hình 1.4. Thị trường điện cạnh tranh bán buôn và bán lẻ
1.2.3. Tổ chức thị trƣờng điện
Đ thực hiện các mua bán chính và phụ thị trường điện hoàn ch nh được tổ chức như
tr n hình, người ta tổ chức giao dịch song phương và các sàn giao dịch (hình 1.5).

Hình 1.5. Tổ chức giao dịch song phương và sàn giao dịch
Khi đ các GENCOS cạnh tranh nhau bán điện cho khách hàng d ng điện và các
LDC. C 3 cách thức tổ chức thị trường điện:
1- Chỉ có một người mua duy nhất (POOLCO)(hình 1.6): Thường là công ty Nhà
nước. Công ty này mua điện của các nhà máy điện, tải đến bán cho các công ty phân

17


phối LDC và bán điện đến các hộ ti u thụ. Thường công ty nắm toàn bộ lưới điện
và chịu trách nhiệm vận hành hệ thống điện.

Hình 1.6. Thị trường chỉ có một người mua duy nhất (POOLCO)
2- Giao dịch song phương (hình 1.6): Theo cách này, bên bán và bên mua giao
dịch trực tiếp với nhau đ mua bán điện trực tiếp theo giá cả và các điều kiện hai
b n th a thuận. Các th a thuận trong giao dịch n i chung là kín, ri ng. Tuy nhi n,
tất cả hoặc một phần các th a thuận này cần được công khai. Các hợp đồng mua bán
điện giao dịch song phương c th c thời gian thực hiện nhiều năm, do đ tính

cạnh tranh không cao. B n bán phải tăng công suất phát đ đáp ứng y u cầu tăng
th m của b n mua trong những năm tiếp theo.
Trước khi thực hiện giao dịch mua bán song phương, b n bán và b n mua phải
nắm được khả năng tải của lưới điện truyền tải. Mua bán song phương c tác dụng
tích cực trong việc khuyến khích đầu tư vào nguồn điện trong dài hạn.

Hình 1.7. Giao dịch song phương
3- Mua bán trên sàn giao dịch điện (PX)(hình 1.8): Giao dịch này được tổ chức
như giao dịch chứng khoán hay các hàng h a khác. Người bán và mua không giao
dịch trực tiếp, và thực tế họ không cần biết nhay, họ đưa ra giá mua và giá bán cho
PX, đơn vị này sẽ thực hiện việc mua bán theo giá chào của các b n. C hai loại sàn
giao dịch:
18


a- Sàn giao dịch cho thị trường mua bán trước (forward market), mua bán điện
ngày tới hay ngày trước (Day ahead market - DA): Đây là mua bán ngắn hạn, giống
như sàn chứng khoán, giao dịch mua bán điện cho từng giờ ngày tới.
b- Sàn giao dịch cho thị trường điện cân bằng. Thị trường điện cân bằng còn gọi
là thị trường điện tức thời hay thị trường điện vật lý vì n gắn liền với cân bằng
công suất tức thời.
Các giao dịch tr n sàn thường áp dụng cho thời gian ngắn, một ngày và thậm chí
một vài giờ tương lai. Người bán và mua đưa ra giá, còn PX lập ra giá thanh toán thị
trường (MCP-Market Clearing Price) được công bố công khai, cập nhật thường
xuy n. Người bán và mua thường xuy n phải hiệu ch nh lại giá theo giá này đ thực
hiện giao dịch. Bởi vì, giá giao dịch luôn c sự biến động theo thời gian do quy luật
cung cầu.
Giao dịch trước là thị trường tài chính (financial markets), các giao dịch được
tính toán theo các điều kiện tài chính.

Hình 1.8. Cách thức mua bán trên sàn giao dịch
Ba cách tổ chức thị trường điện tr n không loại trừ lẫn nhau. Trong thực tế hiếm
khi cả ba cách c ng được áp dụng trong một thị trường điện, thường là một hoặc hai
cách được áp dụng trong một thị trường điện.
Thị trường điện áp dụng ri ng POOLCO; c th áp dụng POOLCO và giao dịch
song phương, trong đ : Công suất y u cầu lớn hơn mức nào đ được giao dịch song
phương, còn lại do POOLCO mua; cũng c th áp dụng giao dịch song phương cho
công suất lớn, dài hạn và sàn giao dịch cho công suất nh , thời gian ngắn một giờ
đến một vài ngày; c th áp dụng sàn giao dịch nhưng cho phép thực hiện mua-bán
dài hạn.
Chi tiết cụ th của các cách mua bán điện cũng khác nhau khi áp dụng ở các hệ
thống điện cụ th .
Khi mua-bán song phương, mức độ công khai tin tức c th khác nhau ở các thị
trường điện khác nhau. C sàn giao dịch ch thực hiện các giao dịch một giờ trước
hay một ngày trước, c sàn cho phép giao dịch dài hạn tháng hay năm.

19


Hình 1.9. Sàn giao dịch
Bảng 1.1 dưới đây cho các đặc tính của 3 cách mua-bán điện.
Bảng 1.1. Các đặc tính của 3 cách mua-bán điện để thiết lập một thị trường bán
buôn điện
Ngƣời mua biết
ngƣời bán?

Tất cả ngƣời mua
trả cùng giá tiền

Một

Có

Thường thế

Giao dịch song
phương

Nhiều

Có

Không

Sàn giao dịch

Nhiều

Không

Đúng thế

Các mua bán
POOLCO

Số ngƣời
mua

Trong thị trường điện mở rộng đến bán lẻ các RESCO c th giao dịch mua điện
của các DISCO hoặc của GENCO. Trong hình 1.10 là giao dịch trong thị trường

bán lẻ.

Hình 1.10. Giao dịch trong thị trường bán lẻ
20


1.2.4. Cách thức mua bán điện
Hàng hóa chính được mua bán trong thị trường điện bao gồm công suất và điện
năng. Các công ty phát điện bán điện năng còn các Công ty mua bán điện mua điện
năng rồi bán lại cho người d ng điện.
C 4 thông số cần biết khi mua bán điện: Công suất, điện năng, địa đi m và thời
gian thực. Hợp đồng mua bán điện cần xác định: Công suất y u cầu, thời gian kéo
dài công suất y u cầu, thời đi m bắt đầu và kết thúc, địa đi m mua.
Về mặt độ tin cậy cung cấp điện c các loại hình mua bán công suất như sau:
1- Công suất chắc chắn: Người mua, mua cả công suất và điện năng với độ tin
cậy cao theo th a thuận. Như vậy b n bán phải đảm bảo công suất này cho b n mua
trong mọi tình huống.
2- Công suất cắt được: Người mua c th mua điện từ GENCO với giá thấp hơn
bình thường với điều kiện nếu GENCO thiếu công suất do sự cố thì c th cắt điện
không báo trước. Trong trường hợp này người mua ch mua điện năng của GENCO.
3- Công suất dự trữ: Người mua c th mua công suất dự trữ cho những phụ tải
yêu cầu độ tin cậy rất cao, công suất này ch d ng đến khi xảy ra sự cố nguồn điện.
Trong thực tế, c th kết hợp mua bán điện chắc chắn và không chắc chắn.
Mua bán dịch vụ
Sau khi hai b n mua và bán đã ký hợp đồng mua điện cơ bản, giao cho
TRANSCO truyền tải, người mua và cả người bán còn phải trả tiền cho các dịch vụ
cần thiết đ tải được điện năng từ nhà máy điện đến nơi ti u thụ. Ngoài ra, còn các
dịch vụ phụ bao gồm: Điều khi n hệ thống điện, cung cấp công suất phản kháng và
điều ch nh điện áp, b tổn thất công suất tác dụng, theo dõi phụ tải v.v… hỗ trợ cho
dịch vụ chính, là nhu cầu của dịch vụ chính và người sử dụng lưới truyền tải.

Đ c th phát và tải điện an toàn từ nhà máy điện đến các hộ d ng điện, cần phải
điều ch nh tần số, điều ch nh điện áp, phải c công suất tác dụng và công suất phản
kháng dự trữ…các đơn vị tham gia thị trường điện phải đ ng g p cho các công việc
này bằng cách bán và mua các dịch vụ phụ.
Ngoài ra b n bán hay mua c th muốn theo dõi được công suất bán hay mua
theo thời gian thực, còn phải mua cả tổn thất công suất tr n lưới truyền tải , mua
công suất dự trữ ri ng đ đảm bảo độ tin cậy …
Các dịch vụ phụ được mua tr n thị trường dịch vụ phụ.
Các loại mua bán: Ngoài công suất, điện năng còn c các mua bán như trong
bảng sau, mỗi hạng mục đều c giá tương ứng.

21