Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.65 MB, 106 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
---------------------------
HUỲNH NGỌC TÙNG
NGHIÊN CỨU DỰ PHÒNG TRONG THỊ
TRƯỜNG ĐIỆN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
---------------------------
HUỲNH NGỌC TÙNG
NGHIÊN CỨU DỰ PHÒNG 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. Nguyễn Hùng
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2018
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Hùng
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
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:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
TT
1
2
3
4
5
Họ và tên
Chức danh Hội đồng
Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
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 LV
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Tp. HCM, ngày......tháng........năm 20...
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Huỳnh Ngọc Tùng
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh:
Nơi sinh:
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
MSHV:
I- Tên đề tài:
Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện
II- Nhiệm vụ và nội dung:
III- Ngày giao nhiệm vụ:
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
V- Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Hùng
CÁN BỘ HUỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
LỜI CAM ÐOAN
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 đuợc 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
đuợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đuợc chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
Huỳnh Ngọc Tùng
LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn các Thầy Cô của Trường Đại học Công
nghệ Tp. HCM, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Khoa học Kỹ thuật HUTECH đã
hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa học và đề tài luận văn.
Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn Thầy, PGS. TS. Nguyễn Hùng đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báo cho việc hoàn thành
Luận văn này.
Cuối cùng, em xin cảm ơn tập thể lớp 16SMĐ12, đồng nghiệp và gia đình đã
giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thực hiện Luận văn của em.
Huỳnh Ngọc Tùng
Tóm tắt
Năng lượng điện là nguồn năng lượng không thể thiếu trong sản xuất,
sinh hoạt và cuộc sống. Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất
nước, mức tiêu thụ năng lượng điện là thước đo năng lực kinh tế của mỗi quốc
gia.
Trong bối cảnh hiện nay, Tập đoàn điện lực Việt Nam đã và đang thực
hiện tiến trình đổi mới, cải cách ngành điện chuyển sang cổ phần hóa các thành
viên trong Tập đoàn điện lực, cũng như từng bước chuyển sang thị trường điện.
Việc nghiên cứu các vấn đề trong thị trường điện, xác định giá điện tại các nút
trong hệ thống điện và các dịch vụ phụ trợ như dự phòng sẽ làm cơ sở cho việc
hình thành và phát triển. Rõ ràng rằng, thị trường điện tại Việt Nam đang trong
giai đoạn hình thành và phát triển.
Vì vậy, đề tài luận văn “Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện”
là cần thiết. Kết quả của nghiên cứu này không những góp phần điều tiết năng
lượng trong hệ thống điện hiệu quả hơn mà còn tăng cường tính hợp lý trong
việc sử dụng tài nguyên lưới điện và quan trọng hơn hết chính là cơ sở định
hướng cho việc khuyến khích các nhà đầu tư đầu tư vào ngành điện.
Đề tài luận văn bao gồm các nội dung như sau:
+ Chương 1: Giới thiệu chung
+ Chương 2: Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến thị trường điện và
dự phòng trong thị trường điện
+ Chương 3: Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện
+ Chương 4: Mô phỏng dự phòng trong thị trường điện
+ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai
Abstract
Electric energy is an indispensable energy source in production, living
and life. In the industrialization and modernization of the country, electricity
consumption is a measure of the economic power of each country.
In the current context, the Electricity of Vietnam has been implementing
the reform process, transforming the electricity industry into equitization of the
members of the Electricity Group, as well as gradually moving to the electricity
market.
The study of the problems in the electricity market, the determination of
electricity prices at the nodes in the power system and auxiliary services such
as backup will be the basis for the formation and development. It is clear that
the electricity market in Vietnam is in the stage of formation and development.
Therefore, the topic thesis "Reserve analysis in electricity markets" is
necessary. The results of this study not only contribute to the more efficient
regulation of energy in the electricity system, but also to the rational use of grid
resources and, more importantly, the basis for the promotion. Encourage
investors to invest in the power sector.
The thesis topics include the following contents:
+ Chapter 1: Introduction
+ Chapter 2: Literature review of electricity markets
+ Chapter 3: Reserve analysis in electricity markets
+ Chapter 4: Simulations
+ Chapter 5: Conclusions and future works
i
MỤC LỤC
Mục lục ...................................................................................................... i
Danh sách hình vẽ .....................................................................................iv
Danh sách bảng .........................................................................................vi
Chương 1 - Giới thiệu chung ....................................................................1
1.1. Giới thiệu ............................................................................................1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................2
1.3. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................3
1.4. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................3
1.5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ........................................................3
1.6. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................4
1.7. Bố cục của luận văn ............................................................................4
1.8. Kết luận ..............................................................................................4
Chương 2 - Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến thị trường điện
và dự phòng trong thị trường điện ..........................................................6
2.1. Giới thiệu ............................................................................................6
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................... 11
2.3. Tình hình nghiên cứu nước ngoài ...................................................... 15
2.4. Thị trường điện các nước trên thế giới ............................................... 18
2.4.1. Thị trường điện tại các quốc gia thuộc khối EU .............................. 19
2.4.2. Thị trường điện tại Hoa Kỳ ............................................................ 19
2.5. Kết luận ............................................................................................ 21
Chương 3 - Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện ..................... 22
3.1. Khái niệm thị trường điện ................................................................. 22
3.2. Mô hình công ty điện lực độc quyền truyền thống ............................. 23
3.3. Một số mô hình thị trường điện cạnh tranh cơ bản ............................. 24
ii
3.3.1. Mô hình có sự tham gia của bên thứ ba .......................................... 25
3.3.2. Mô hình một người mua ................................................................. 27
3.3.3. Mô hình thị trường bán buôn điện cạnh tranh ................................. 29
3.3.4. Mô hình thị trường bán lẻ điện cạnh tranh ...................................... 30
3.4. Điều tiết hoạt động điện lực trong thị trường ..................................... 32
3.4.1. Vai trò của điều tiết hoạt động điện lực trong thị trường điện ......... 32
3.4.2. Nguyên tắc hoạt động của cơ quan điều tiết điện lực ...................... 32
3.4.3. Nguyên tắc xây dựng tổ chức của cơ quan điều tiết điện lực ........... 35
3.4.4. Các mô hình cơ quan điều tiết hoạt động điện lực .......................... 36
3.5. Giá trong thị trường điện ................................................................... 37
3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá điện .................................................... 38
3.6.1. Giá nhiên liệu trên thị trường điện .................................................. 38
3.6.2. Các điều kiện về khí hậu và thời tiết ............................................... 39
3.6.3. Định mức giá điện quy định của Nhà nước ..................................... 39
3.6.4. Khả năng khai thác các nguồn điện giá rẻ ....................................... 39
3.6.5. Kế hoạch cắt điện ........................................................................... 39
3.6.6. Nhu cầu phụ tải .............................................................................. 39
3.6.7. Khả năng đưa vào các nguồn phát điện mới ................................... 39
3.6.8. Quản lý hệ thống ............................................................................ 40
3.6.9. Điều kiện lưới truyền tải ................................................................. 40
3.6.10. Lợi nhuận biên của các bộ phận trong thị trường điện .................. 40
3.6.11. Tính chất trò chơi trong thị trường điện ........................................ 40
3.7. Phân bố công suất tối ưu trong thị trường điện .................................. 41
3.8. Vận hành hệ thống điện trong thị trường điện .................................... 45
3.9. Chỉ số đánh giá cân bằng cung cầu .................................................... 48
3.10. Tắc nghẽn và quản lý tắc nghẽn ...................................................... 49
3.10.1. Khái niệm tắc nghẽn ..................................................................... 49
3.10.2. Xác định nghẽn mạch ................................................................... 50
3.10.3. Nguyên nhân nghẽn mạch ............................................................ 51
3.10.4. Ứng xử của đơn vị quản lý vận hành khi xảy ra nghẽn mạch ........ 51
3.10.5. Tác hại của nghẽn mạch ............................................................... 52
iii
3.10.6. Quản lý nghẽn mạch ..................................................................... 53
3.11. Dự phòng trong thị trường điện ....................................................... 57
3.11.1. Giá cận biên năng lượng ............................................................... 58
3.11.2. Điều khiển nguồn điện dự phòng .................................................. 61
3.11.3. Các ràng buộc dự phòng của các khu vực trong thị trường điện ..... 63
Chương 4 - Mô phỏng dự phòng trong thị trường điện ....................... 64
4.1. Giới thiệu ........................................................................................... 64
4.2. Mô phỏng giá điện có xét đến dự phòng trong thị trường điện ........... 66
4.2.1. Thị trường điện không có các ràng buộc ......................................... 67
4.2.2. Thị trường điện có các ràng buộc ................................................... 68
4.2.3. Thị trường điện có tắc nghẽn do quá tải đường dây ........................ 70
4.2.4. Ảnh hưởng của tổn thất công suất đối với giá biên ......................... 73
4.2.5. Tắc nghẽn do giới hạn công suất tải trên đường dây ....................... 74
4.2.6. Giải pháp giải quyết tắc nghẽn ....................................................... 75
4.2.7. Thị trường điện có dự phòng .......................................................... 81
Chương 5 - Kết luận và hướng phát triển tương lai ............................. 92
5.1. Kết luận ............................................................................................ 92
5.2. Hướng phát triển tương lai ................................................................ 92
Tài liệu tham khảo ................................................................................. 93
iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1. Tiến độ triển khai thị trường điện tại Việt Nam ..........................6
Hình 3.1. Mô hình công ty điện lực độc quyền truyền thống .................... 23
Hình 3.2. Mô hình tham gia của bên thứ ba .............................................. 25
Hình 3.3. Mô hình thị trường một người mua ........................................... 28
Hình 3.4. Mô hình điều khiển và ràng buộc dự phòng .............................. 62
Hình 4.1. Các đường cong USD/h và USD/MWh được tuyến tính hóa .... 66
Hình 4.2. Hệ thống điện 3 nút .................................................................. 67
Hình 4.3. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện không có các ràng buộc
................................................................................................................. 68
Hình 4.4. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện có các ràng buộc .......... 69
Hình 4.5. Hệ thống điện 7 nút .................................................................. 70
Hình 4.6. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện khi không có sự tắc
nghẽn ....................................................................................................... 71
Hình 4.7. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện khi có sự tắc nghẽn
với phụ tải tại nút số 5 tăng lên 170 (MW) ............................................... 72
Hình 4.8. Tăng tải tại nút 5 lên 250 (MW) ............................................... 75
Hình 4.9. Hệ thống điện khi chưa có đường dây mới ............................... 76
Hình 4.10. Hệ thống điện khi có thêm đường dây mới ............................. 76
Hình 4.11. Giá LMP khi chưa nâng cấp đường dây .................................. 79
Hình 4.12. Giá LMP khi nâng cấp đường dây .......................................... 79
Hình 4.13. Hệ thống điện 3 nút trong thị trường điện có dự phòng ........... 81
Hình 4.14. Thiết lập đường cong yêu cầu dự phòng ................................. 82
Hình 4.15. Đường cong nhu cầu cho dự phòng điều chỉnh khu vực với
đặc tính dương và giảm dần ..................................................................... 83
Hình 4.16. Thiết lập bỏ thầu dự phòng cho máy phát 1 ............................ 84
Hình 4.17. Thiết lập bỏ thầu dự phòng cho máy phát 2 ............................ 85
v
Hình 4.18. Các thiết lập điều khiển dự phòng cho 2 máy phát 1 và 2 ........ 86
Hình 4.19. Phân bố công suất tối ưu trong thị trường điện dự phòng ........ 87
Hình 4.20. Lợi ích của dự phòng trong thị trường điện ............................. 88
vi
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1. Các dịch vụ truyền tải chính, phụ và các yêu cầu của chúng ..... 47
Bảng 4.1. Giá điện tại các nút của hệ thống 3 nút có xét các ràng buộc .... 69
Bảng 4.2. Thông số đường dây của hệ thống điện 7 nút ........................... 70
Bảng 4.3. Giá LMP khi không có sự tắc nghẽn trong hệ thống điện ......... 71
Bảng 4.4. Giá LMP khi có sự tắc nghẽn trong hệ thống điện .................... 72
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của tổn thất đến giá trong hệ thống điện khi chưa
thay đổi công suất tại nút 5 ...................................................................... 73
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của tổn thất đến giá trong hệ thống điện khi thay
đổi công suất tại nút 5 .............................................................................. 73
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của tắc nghẽn do giới hạn công suất tải trên đường
dây đến giá trong hệ thống điện khi thay đổi công suất tại nút 5 ............... 74
Bảng 4.8. Hệ thống điện khi chưa có đường dây mới ............................... 77
Bảng 4.9. Hệ thống điện khi có thêm đường dây mới ............................... 77
Bảng 4.10. Thông số đường dây trước khi nâng cấp ................................. 78
Bảng 4.11. Thông số đường dây khi nâng cấp .......................................... 78
Bảng 4.12. Giá LMP khi chưa nâng cấp đường dây ................................. 80
Bảng 4.13. Giá LMP sau khi nâng cấp đường dây .................................... 80
1
Chương 1
Giới thiệu chung
1.1. Giới thiệu
Hiện nay, thị trường điện đã hình thành và phát triển ở nhiều nước trên
thế giới. Thị trường điện với cơ chế mở, cạnh tranh đã hoạt động có hiệu quả ở
các nước và cho thấy những ưu điểm về kinh tế và kỹ thuật hơn hẳn hệ thống
điện tập trung cơ cấu theo chiều dọc truyền thống. Thu nhận kết quả từ các
nước chuyển sang thị trường điện như: Anh, Mỹ, Canada, Argentina, Brasil,
Úc, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan,... cho thấy hệ thống điện không ngừng phát
triển không chỉ về số lượng, chất lượng mà còn cả về giá bán điện cho người sử
dụng rẻ hơn.
Thực tế trên thế giới, các công ty điện lực đã trải qua một quãng thời
gian với rất nhiều thay đổi, đặc biệt là cấu trúc của thị trường điện và các chính
sách kèm theo. Với sự xuất hiện của các nhà sản xuất điện độc lập (IPPs) cũng
như sự thay đổi về cấu trúc của hệ thống cung cấp điện (Electricity Supply
Industry – ESI), ngành điện đã bước vào thời kỳ phát triển cạnh tranh với yêu
cầu phải chứng minh được hiệu quả kinh tế cũng như độ tin cậy dưới các áp lực
của thị trường.
Hình thành và phát triển thị trường điện cạnh tranh là chiến lược phát
triển dài hạn của ngành điện Việt Nam đã được quy định trong Luật Điện lực
năm 2004 và được cụ thể hóa trong Quyết định 26/2006/QĐ-TTg ngày 26
tháng 01 năm 2006 của Thủ tướng Chính phủ về lộ trình, các điều kiện hình
thành và phát triển các cấp độ thị trường điện lực tại Việt Nam.
Theo đó, thị trường điện Việt Nam đang được hình thành và phát triển
theo 03 cấp độ:
+ Thị trường phát điện cạnh tranh (2005 - 2014);
+ Thị trường bán buôn cạnh tranh (2015 - 2022);
+ Thị trường bán lẻ cạnh tranh (sau năm 2022).
2
Về cơ bản, có 3 thị trường điện riêng biệt trong vận hành thị trường
điện:
+ Thị trường trước một ngày (Day-ahead);
+ Thị trường trước một giờ (Hour-ahead);
+ Thị trường theo thời gian thực (Real-time).
Trong các thị trường này, có sự mua bán năng lượng, năng lượng bổ
sung và các dịch vụ phụ trợ. Trong đó, các dịch vụ phụ trợ bao gồm:
+ Dự phòng quay;
+ Dự phòng khởi động nhanh;
+ Dự phòng nguội;
+ Điều chỉnh tần số;
+ Vận hành phải phát do ràng buộc an ninh hệ thống điện;
+ Điều chỉnh điện áp;
+ Khả năng khởi động đen (Khôi phục lại 1 lần hoặc toàn bộ hệ thống
điện từ trạng thái rã lưới nhờ có máy phát điện diesel để cung cấp nguồn tự
dùng cho nhà máy).
Trong bối cảnh, Việt Nam đang trong quá trình thiết kế và xây dựng thị
trường điện, có nhiều bài toán được đặt ra trong vận hành hệ thống điện. Một
trong các bài toán đó là dự phòng. Dự phòng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng
trong vận hành hệ thống điện nói chung và hệ thống điện có xét đến các yếu tố
của thị trường điện.
Chính vì các lý do trên, đề tài “Nghiên cứu dự phòng trong thị trường
điện” được lựa chọn và thực hiện trong luận văn này.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Năng lượng điện là nguồn năng lượng không thể thiếu trong sản xuất,
sinh hoạt và cuộc sống. Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất
nước, mức tiêu thụ năng lượng điện là thước đo năng lực kinh tế của mỗi quốc
gia.
Trong bối cảnh hiện nay, Tập đoàn điện lực Việt Nam đã và đang thực
hiện tiến trình đổi mới, cải cách ngành điện chuyển sang cổ phần hóa các thành
3
viên trong Tập đoàn điện lực, cũng như từng bước chuyển sang thị trường điện.
Việc nghiên cứu các vấn đề trong thị trường điện, xác định giá điện tại các nút
trong hệ thống điện và các dịch vụ phụ trợ như dự phòng sẽ làm cơ sở cho việc
hình thành và phát triển. Rõ ràng rằng, thị trường điện tại Việt Nam đang trong
giai đoạn hình thành và phát triển.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện” là cần
thiết. Kết quả của nghiên cứu này không những góp phần điều tiết năng lượng
trong hệ thống điện hiệu quả hơn mà còn tăng cường tính hợp lý trong việc sử
dụng tài nguyên lưới điện và quan trọng hơn hết chính là cơ sở định hướng cho
việc khuyến khích các nhà đầu tư đầu tư vào ngành điện.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là một hệ thống điện được xem xét vận hành
trong một thị trường điện cạnh tranh với các yếu tố dự phòng.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các nội dung sau:
- Đánh giá tình hình xây dựng và triển khai thị trường điện tại Việt Nam.
- Tổng quan các vấn đề liên quan đến dự phòng trong thị trường điện.
- Mô hình và mô phỏng một thị trường điện có xét đến dự phòng.
1.5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Đề tài “Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện” sẽ được thực
hiện với các mục tiêu và nội dung như sau:
- Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến dự phòng trong thị trường điện.
- Nghiên cứu và xây dựng các mục tiêu của bài toán dự phòng trong thị trường
điện.
- Nghiên cứu mô hình và mô phỏng dự phòng trong thị trường điện.
- Nghiên cứu và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến dự phòng trong thị trường
điện.
4
1.6. Phương pháp nghiên cứu
- Về lý thuyết:
+ Tìm hiểu và nghiên cứu thị trường điện các thành phần và quá trình
phát triển của thị trường điện.
+ Tìm hiểu và nghiên cứu các mô hình thị trường điện.
+ Tìm hiểu và nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện.
+ Tìm hiểu và nghiên cứu các ảnh hưởng của dự phòng trong thị trường
điện.
- Về mô phỏng:
+ Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu, xây dựng các mô hình phục vụ
cho việc mô phỏng dự phòng trong thị trường điện với các kịch bản vận hành
hệ thống điện khác nhau bằng việc sử dụng phần mềm mô phỏng PowerWorld.
+ Nghiên cứu mô phỏng và phân tích dự phòng trong thị trường điện với
các kịch bản vận hành khác nhau có và không có dự phòng.
1.7. Bố cục của luận văn
Bố cục của luận văn gồm 5 chương:
+ Chương 1: Giới thiệu chung
+ Chương 2: Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến thị trường điện và dự
phòng trong thị trường điện
+ Chương 3: Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện
+ Chương 4: Mô phỏng dự phòng trong thị trường điện
+ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai
1.8. Kết luận
Việc xây dựng, hình thành và phát triển thị trường điện cạnh tranh ở
Việt Nam trong giai đoạn hiện nay và tương lai sẽ tạo động lực mạnh mẽ thúc
đẩy các tổ chức kinh tế tham gia, các doanh nghiệp đang sản xuất và kinh
doanh năng lượng điện hoạt động ngày càng hiệu quả hơn tạo ra một môi
trường hấp dẫn các nhà đầu tư trong và ngoài nước vào ngành công nghiệp điện
5
lực. Luận văn sẽ thực hiện nghiên cứu vấn đề dự phòng trong thị trường điện.
Bài toán phân bố công suất trong thị trường điện tương ứng với có và không có
dự phòng sẽ được thực hiện mô phỏng và phân tích kết quả đạt được.
6
Chương 2
Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến thị trường
điện và dự phòng trong thị trường điện
2.1. Giới thiệu
Lợi ích to lớn của thị trường điện là việc thực hiện đồng thời cả hai mục
tiêu: Đưa giá điện tiệm cận chi phí biên dài hạn và áp lực cạnh tranh tạo ra việc
tối thiểu hóa chi phí tất cả các khâu trong ngành Công nghiệp Điện. Trong khi
đó, các cơ cấu điều tiết trong ngành điện liên kết dọc trước đây, dù tốt đến đâu
cũng chỉ thực hiện được một trong hai mục tiêu trên với triết lý đơn giản là
người cung cấp dịch vụ biết chi phí của mình tốt hơn nhà điều tiết. Cạnh tranh
có thể tạo áp lực tăng năng suất lao động trong ngành công nghiệp điện đến
60% và giảm chi phí khâu phát điện đến 40%. Đây chính là lý do dẫn đến cải
cách thị trường điện trở thành xu thế tất yếu của ngành điện các nước trên thế
giới. Một biểu hiện rất rõ của xu thế này ở chỗ, ngay cả các nước gặp phải
những thất bại ban đầu, đều không quay trở lại mô hình liên kết dọc trước đây.
Hình 2.1. Tiến độ triển khai thị trường điện tại Việt Nam
7
Không ngoài xu thế chung của ngành điện thế giới, cải cách ngành điện
của Việt Nam thể hiện mạnh mẽ bằng Luật Điện lực năm 2004. Trong đó, luật
đã nêu rõ quá trình phát triển thị trường điện tại Việt Nam. Từ kinh nghiệm
thực tế trong triển khai xây dựng thị trường điện cạnh tranh tại các quốc gia
trên thế giới, các nghiên cứu gần đây của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, các Bộ
ngành và Luật Điện lực đã ban hành, nước ta chủ trương sẽ xây dựng thị trường
điện với mức độ cạnh tranh từ thấp đến cao tùy thuộc vào quy mô phát triển,
trình độ quản lý, cơ sở hạ tầng kỹ thuật và pháp lý cho hoạt động của thị
trường. Việt Nam dự kiến phát triển thị trường điện bao gồm 3 giai đoạn:
+ Phát điện cạnh tranh;
+ Bán buôn điện cạnh tranh;
+ Bán lẻ điện cạnh tranh.
Các định hướng trong việc xây dựng thị trường điện ở Việt Nam là:
- Ngày 26 tháng 01 năm 2006, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số
26/2006/QĐ-TTg phê duyệt lộ trình hình thành và phát triển thị trường điện lực
tại Việt Nam. Sự hình thành và phát triển của thị trường điện tạo môi trường
hoạt động điện lực cạnh tranh lành mạnh, xóa bỏ bao cấp trong ngành Điện,
đồng thời tăng quyền lựa chọn các nhà cung cấp cho khách hàng sử dụng điện.
Thị trường điện tạo điều kiện thu hút mọi thành phần kinh tế trong và ngoài
nước tham gia hoạt động điện lực, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động sản
xuất kinh doanh, đồng thời đảm bảo cho ngành điện phát triển bền vững.
Thị trường điện lực được hình thành và phát triển qua 3 cấp độ (mỗi cấp
độ gồm một bước thí điểm và một bước hoàn chỉnh).
+ Giai đoạn 1: Thị trường phát điện cạnh tranh (2005 - 2014)
- Bước 1: Thị trường phát điện cạnh tranh thí điểm
Từ năm 2005 đến năm 2008, thực hiện thị trường phát điện cạnh tranh
giữa các nhà máy điện thuộc EVN để thí điểm cạnh tranh trong khâu phát điện
theo mô hình một đơn vị mua duy nhất do EVN quản lý. Các nhà máy điện, các
công ty truyền tải điện, các công ty phân phối điện thuộc EVN sẽ được tổ chức
lại dưới dạng các công ty hạch toán độc lập. Các công ty phát điện độc lập
(IPP) không thuộc sở hữu của EVN sẽ tiếp tục bán điện cho EVN theo các hợp
8
đồng mua bán điện dài hạn (PPA) đã được ký kết. Kết thúc bước thí điểm, các
nhà máy điện lớn có vai trò quan trọng trong hệ thống điện thuộc EVN phải
được chuyển đổi thành các đơn vị phát điện độc lập IPP dưới dạng các công ty
nhà nước độc lập. Các nhà máy điện còn lại sẽ chuyển đổi thành các đơn vị
phát điện độc lập dưới dạng các công ty cổ phần để chuẩn bị cho thị trường
phát điện cạnh tranh hoàn chỉnh. Bộ Công thương ban hành các quy định điều
tiết các hoạt động của thị trường và hướng dẫn thực hiện.
- Bước 2: Thị trường phát điện cạnh tranh hoàn chỉnh
Từ năm 2009 đến năm 2014 sẽ thực hiện thị trường phát điện cạnh tranh
hoàn chỉnh, cho phép các IPP không thuộc sở hữu của EVN tham gia chào giá
để bắt đầu thị trường phát điện cạnh tranh hoàn chỉnh (theo mô hình một người
mua duy nhất); các đơn vị phát điện sẽ bán điện thông qua các hợp đồng PPA
và chào giá cạnh tranh trên thị trường giao ngay với tỷ lệ điện năng mua, bán
theo hai hình thức của từng đơn vị do Cục Điều tiết điện lực quy định. Về cơ
cấu tổ chức, các nhà máy điện thuộc EVN được tách thành các đơn vị phát điện
độc lập (không có chung lợi ích kinh tế với đơn vị mua duy nhất, đơn vị truyền
tải và đơn vị điều hành giao dịch thị trường điện) dưới dạng các Công ty nhà
nước độc lập hoặc các Công ty cổ phần. Tổng công suất đặt của một đơn vị
phát điện không vượt quá 25% công suất đặt của toàn hệ thống.
+ Giai đoạn 2: Thị trường bán buôn điện cạnh tranh (2015 - 2022)
- Bước 1: Thị trường bán buôn điện cạnh tranh thí điểm (2015-2016) sẽ
thực hiện thị trường bán buôn điện cạnh tranh thí điểm khi các điều kiện đã
được đáp ứng. Cho phép lựa chọn một số đơn vị phân phối và khách hàng lớn
để hình thành thị trường bán buôn điện cạnh tranh thí điểm; hình thành một số
đơn vị bán buôn mới để tăng cường cạnh tranh trong khâu mua bán buôn điện.
Các công ty truyền tải điện hiện tại được sáp nhập thành một công ty truyền tải
điện quốc gia duy nhất trực thuộc EVN; các đơn vị phân phối, đơn vị vận hành
hệ thống và đơn vị điều hành giao dịch thị trường điện do EVN tiếp tục quản
lý.
- Bước 2: Thị trường bán buôn điện cạnh tranh hoàn chỉnh (từ năm 2017
đến năm 2022) sẽ thực hiện thị trường bán buôn điện cạnh tranh hoàn chỉnh,
9
cho phép các công ty phân phối điện thuộc EVN được chuyển đổi thành các
Công ty độc lập (công ty nhà nước hoặc cổ phần), để mua điện trực tiếp từ các
đơn vị phát điện và ngược lại, các đơn vị phát điện cũng cạnh tranh để bán điện
cho các công ty này. Đơn vị mua buôn (duy nhất) của EVN tiếp tục mua điện
từ các đơn vị phát điện bán cho các công ty phân phối không được lựa chọn thí
điểm. Các đơn vị bán buôn cũng tham gia cạnh tranh để bán điện cho các đơn
vị phân phối và các khách hàng lớn. Từ giai đoạn này, EVN chỉ thuần tuý quản
lý các hoạt động truyền tải và giữ vai trò vận hành thị trường và vận hành hệ
thống.
+ Cấp độ 3: Thị trường bán lẻ điện cạnh tranh (từ sau 2022)
- Bước 1: Thị trường bán lẻ điện cạnh tranh thí điểm (2022 - 2024) sẽ
thực hiện thị trường bán lẻ điện cạnh tranh thí điểm khi các điều kiện đã được
đáp ứng. Trong đó, cho phép lựa chọn một số khu vực lưới phân phối có quy
mô thích hợp để triển khai thí điểm. Theo mức độ tiêu thụ điện do Cục Điều
tiết điện lực quy định, các khách hàng được quyền lựa chọn nhà cung cấp điện
cho mình (đơn vị bán lẻ điện). Chức năng kinh doanh bán lẻ điện của các công
ty phân phối được lựa chọn thí điểm sẽ được tách khỏi chức năng quản lý và
vận hành lưới phân phối; các đơn vị bán lẻ điện sẽ cạnh tranh để bán điện tới
từng khách hàng sử dụng điện và cạnh tranh để mua điện từ các đơn vị bán
buôn điện.
+ Bước 2: Thị trường bán lẻ điện cạnh tranh hoàn chỉnh (từ năm 2024).
Căn cứ mức độ tiêu thụ điện do Cục Điều tiết điện lực quy định, các
khách hàng sử dụng điện trên toàn quốc được quyền lựa chọn nhà cung cấp
điện cho mình (đơn vị bán lẻ điện), hoặc trực tiếp mua điện từ thị trường. Các
tổ chức, cá nhân đáp ứng các yêu cầu và hoạt động điện lực được phép thành
lập mới các đơn vị bán lẻ điện để cạnh tranh trong khâu bán lẻ. Các đơn vị này
được quyền mua điện từ các đơn vị phát điện hoặc từ thị trường để bán lẻ cho
khách hàng sử dụng điện... Được biết, thực hiện Quyết định của Thủ tướng
Chính ph̉ ủ, Bộ Công thương đã và đang xây dựng, hoàn chỉnh Đề án Tái cơ cấu
ngành Điện, phù hợp với lộ trình phát triển các cấp độ thị trường điện được
duyệt; chỉ đạo thực hiện xây dựng và phát triển thị trường điện lực tại Việt
10
Nam theo lộ trình phát triển các cấp độ thị trường điện được duyệt; phê duyệt
Đề án Thiết kế thị trường điện các cấp độ và các Đề án tổ chức lại các Công ty
điện, các đơn vị truyền tải, các đơn vị phân phối phù hợp với từng cấp độ thị
trường và tổ chức thực hiện; ban hành các quy định cho vận hành thị trường
điện và hoạt động điều tiết tại các cấp độ phát triển thị trường điện; tiếp nhận
hỗ trợ của các tổ chức tài trợ quốc tế cho các dự án phục vụ tiến trình xây dựng
và phát triển các cấp độ thị trường điện. Bên cạnh đó, Tập đoàn Điện lực Việt
Nam cũng đã thành lập Tổ công tác nghiên cứu xây dựng các phương án cho
hoạt động thị trường phát điện cạnh tranh nội bộ; soạn thảo Đề án thành lập,
Điều lệ hoạt động của Công ty mua bán điện,... để trình Bộ Công thương và
Chính phủ xem xét phê duyệt vào cuối năm 2006.
Lộ trình hình thành và phát triển thị trường điện lực là cơ sở vững chắc
để Cục Điều tiết điện lực, Bộ Công thương thực hiện chức năng điều tiết hoạt
động điện lực và thị trường điện lực, góp phần cung cấp điện an toàn, ổn định,
chất lượng, sử dụng điện tiết kiệm, có hiệu quả và đảm bảo tính công bằng,
minh bạch, đúng quy định của pháp luật.
Trong thị trường điện, giá cả là thông tin quan trọng tác động trực tiếp
đến các hành vi, chiến lược kinh doanh của các bên tham gia, những người mua
luôn mong muốn giá điện thấp trong khi những người bán muốn giá điện cao
để mang lại lợi nhuận cao. Do vậy, muốn thị trường mang lại lợi ích cho xã
hội, kinh doanh hoạt động hiệu quả thì các bên tham gia thị trường cần thiết
phải xây dựng chiến lược chào giá điện hợp lý.
Một thành phần quan trọng tạo nên giá điện là phí truyền tải điện. Phí
truyền tải được xem như là một dạng chi phí chung của tất cả các thành phần
tham gia vào thị trường điện. Vì khâu truyền tải là khâu độc quyền. Do đó, nhà
nước sẽ đứng ra quản lý để đảm bảo phí truyền tải là hợp lý nhất trên quan
điểm cân đối nhu cầu của các bên tham gia thị trường điện.
Vấn đề đặt ra là phương pháp tính giá điện như thế nào là phù hợp với
Việt Nam tại thời điểm hiện tại và tương lai khi có thị trường điện.
Thêm vào đó, trong các thị trường điện, có sự mua bán năng lượng,
năng lượng bổ sung và các dịch vụ phụ trợ. Trong đó, các dịch vụ phụ trợ bao
11
gồm:
+ Dự phòng quay;
+ Dự phòng khởi động nhanh;
+ Dự phòng nguội;
+ Điều chỉnh tần số;
+ Vận hành phải phát do ràng buộc an ninh hệ thống điện;
+ Điều chỉnh điện áp;
+ Khả năng khởi động đen (Khôi phục lại 1 lần hoặc toàn bộ hệ thống
điện từ trạng thái rã lưới nhờ có máy phát điện diesel để cung cấp nguồn tự
dùng cho nhà máy).
Rõ ràng rằng, thị trường điện là phức tạp mà cần phải được nghiên cứu
một cách cẩn thẩn để có thể xây dựng và phát triển một thành công. Đã có
nhiều tác giả trong và ngoài nước thực hiện nghiên cứu mà sẽ được trình bày
chi tiết trong phần kế tiếp.
2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Tác giả Trần Phương Nam đã nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thị
trường điện, quy hoạch thị trường điện, cấu trúc lưới truyền tải, đồng thời
nghiên cứu cách vận hành và phương pháp tính giá điện, giá nút và giá vùng
trong Luận văn Thạc sĩ, "Nghiên cứu giá điện có xét yếu tố dự phòng và sự cố
trong thị trường điện". Tác giả đã sử dụng mô hình hệ thống điện 10 nút có
nguồn dự phòng trong PowerWorld để khảo sát và đánh giá giá điện tại các nút
(vùng) có xét đến các yếu tố ảnh hưởng xung quanh [4]. Các kết quả đạt được
của luận văn đã cho thấy rằng tất cả mọi sự thay đổi từ khách quan đến chủ
quan đều ảnh hưởng đến chất lượng giá thành điện năng tại điểm (nhánh) đó
nói riêng và toàn khu vực nói chung. Song song bên cạnh đó, việc vận hành hệ
thống điện cũng rất được chú trọng, do việc phân bố công suất sao cho hợp lý
trên các đường dây truyền tải hay vận hành các tổ máy phát, máy biến áp cũng
ảnh hưởng rất nhiều đến thị trường điện. Rõ ràng rằng, nếu các chiến lược vận
hành không tốt thì chi phí bảo dưỡng bảo trì sẽ tăng lên. Điều này cũng có
nghĩa là chi phí tại các nút lân cận cũng ảnh hưởng theo. Mặc dù, tác giả đã
