Nghiên cứu tính toán tối ưu trào lưu công suất trong hệ thống điện việt nam có tính đến giá điện cạnh tranh

1

2

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O

Cơng trình đư c hoàn thành t i

Đ I H C ĐÀ N NG

Đ I H C ĐÀ N NG

NGUY N H U THU N

NGHIÊN C U TÍNH TỐN T I ƯU TRÀO LƯU CÔNG
SU T TRONG H TH NG ĐI N VI T NAM CĨ TÍNH

Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. LÊ KIM HÙNG

Ph n bi n 1: TS. NGUY N H U HI U

Đ N GIÁ ĐI N C NH TRANH
Ph n bi n 2: PGS.TSKH. H

Đ CL C

Chuyên ngành: M NG VÀ H TH NG ĐI N
Mã s :

60.52.50

Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p
th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 27 tháng 10
năm 2012.
TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T

Có th tìm hi u lu n văn t i:
Đà N ng - Năm 2012

- Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng.
- Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.


3
M

Đ U

Lý do ch n đ tài:
Trong tình hình kinh t th trư ng c a ñ t nư c ñang ngày càng
phát tri n, v n ñ kinh t k thu t trong v n hành và thi t k h th ng
đi n là vơ cùng c n thi t. Hi n nay nư c ta do các ngu n năng
lư ng truy n th ng ngày càng c n ki t, nhu c u s d ng ñi n năng
ngày càng tăng, bi n ñ i khí h u ngày càng ph c t p không theo m t
quy lu t nh t ñ nh làm nh hư ng khơng nh đ n ngu n năng lư ng
t nhiên. Khi n giá thành năng lư ng ngày m t tăng.
Vi c áp d ng bài toán OPF trong th i gian qua cũng ñã ñư c ñ
c p ñ n r t nhi u nhưng k t qu v n hành h th ng v n còn nhi u b t
c p chưa ñ t ñư c k t qu như n i dung c a bài tốn đã nêu.
M c d u th trư ng đi n c nh tranh t i Vi t Nam ñã ñi vào ho t
ñ ng nhưng v n còn m t s h n ch nh t ñ nh, chưa th hi n đư c

tính hi u qu trong q trình s d ng và ti t ki m đi n năng.
Nh m t o mơi trư ng đ u tư t t, s công b ng cho bên mua và
bán đi n cũng như l i ích c a ngư i s d ng ñi n năng, vi c xây
d ng bài toán v n hành t i ưu trào lưu cơng su t trong h th ng đi n
có tính đ n giá đi n c nh tranh là v n ñ c p bách c n ñư c quan tâm
hi n nay.
1.

2.
3.

4.
5.
6.

M c đích nghiên c u:
Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u.
3.1. Đ i tư ng nghiên c u.
3.2. Ph m vi nghiên c u.
Phương pháp nghiên c u
Ý nghĩa khoa h c và th c ti n.
C u trúc c a lu n văn.
- Chương 1. T ng quan v h th ng ñi n Vi t Nam:

4
- Chương 2. Các v n ñ trong th trư ng ñi n
- Chương 3. Bài tốn phân b Cơng su t t i ưu trong h
th ng đi n có tính đ n giá ñi n c nh tranh
- Chương 4. Áp d ng Bài toán
CHƯƠNG 1

T NG QUAN V H TH NG ĐI N VI T NAM
1.1. T ng quan năng lư ng th gi i và khu v c.
1.1.1. T ng quan năng lư ng th gi i.
1.1.2. T ng quan v năng lư ng ASEAN.
1.2. T ng quan v h th ng đi n Vi t Nam.
1.2.1. Vai trị quan tr ng thi t y u c a năng lư ng ñ i v i s
phát tri n kinh t , xã h i và ph c v dân sinh .
1.2.2. Nh n ñ nh nh ng cơ h i và thách th c, nh ng v n ñ
t n t i trong vi c cung ng và s d ng ñi n, ñ m b o an ninh năng
lư ng Qu c gia:
1.2.3. Đ xu t các gi i pháp giúp c i thi n ngu n, cung c p ñ
ñi n cho phát tri n kinh t xã h i, nâng tính c nh tranh khi h i
nh p kinh t qu c t :
- Phát tri n ngu n năng lư ng h t nhân:
- Tăng cư ng h p tác ñ u tư nhà nư c-tư nhân (PPP) trong
lĩnh v c phát tri n ngu n ñi n:
- Nhu c u v n:
- Các hình th c ñ u tư ti m năng trong ngành ñi n:
- Các khó khăn g p ph i:
- Các gi i pháp


5

6

K t lu n:
Thông qua các s li u th ng kê v h th ng năng lư ng th
gi i và khu v c ASEAN nói chung và năng lư ng Vi t Nam hi n nay
nói riêng, Theo s li u m i nh t này, trong năm 2011 t ng nhu c u

năng lư ng toàn c u tăng ch m l i ch m c 3%, trong đó s n lư ng
than tiêu th trên tồn c u tăng 6,6% trong năm th 12 liên ti p, d u
m tăng 1%, s n lư ng ñi n gi m 4% do s n lư ng ñi n các nư c
thu c T ch c H p tác kinh t và phát tri n (OECD), câu l c b các
nư c giàu nh t th gi i, gi m t i 9,2%. S n lư ng tiêu th khí đ t t
nhiên tồn c u tăng 2,1% trong năm 2011, m c tăng th p nh t so v i
m c tăng 7,2% năm 2010.
Nhu c u ñi n hi n nay c a VN kho ng 13.000 MW, nhưng
EVN m i cung c p ñư c g n 12.000 MW, thi u kho ng hơn 1.000
MW. EVN ñã ph i nh p kh u t Trung Qu c là hơn 400 MW ch
y u là th y ñi n nh nh m gi i quy t b c xúc thi u ñi n trong mùa
h n hán, ñ gi i quy t t t các khuy t ñi m t n ñ ng ñ i v i h th ng
năng lư ng hi n nay t i Vi t Nam, chúng ta c n quan tâm m t s gi i
pháp c th như sau:
- C n xây d ng m t khung pháp lý phù h p tiêu chu n qu c t
và ñi u ki n Vi t Nam. Chính ph c n thành l p m t cơ quan ñ c l p
qu n lý các d án PPP ñ th c hi n cơ ch m t c a, t o ñi u ki n cho
các nhà ñ u tư cơ h i n m b t thông tin d án m t cách d dàng cũng
như thu n l i trong vi c tri n khai th c thi d án.
- Xây d ng m t cơ ch h tr ñ i v i các d án, tính đ n vai
trị c a nhà nư c v i tư cách là ngư i bão lãnh và xúc ti n tính kh
thi. Tuyên truy n nâng cao nh n th c c a các nhà ñ u tư tư nhân khi
tham gia xây d ng h t ng cùng Nhà nư c.

- Đ y nhanh ti n ñ xây d ng th trư ng ñi n ñ thu hút v n
ñ u tư t m i thành ph n kinh t trong và ngồi nư c tham gia ho t
đ ng đi n l c.
- C n xây d ng m t cơ ch giá ñi n minh b ch, ñ h p d n nhà
đ u tư. Chính vì giá đi n hi n nay còn b c l nh ng y u t b t c p
nên không thu hút nhà đ u tư. Thêm vào đó, vi c bù chéo gi a giá

ñi n s n xu t sang giá đi n sinh ho t v n duy trì ñang làm gi m s c
c nh tranh c a s n ph m hàng hố. Vi c giá đi n khơng ph n ánh
đúng chi phí cũng khơng khuy n khích s d ng đi n ti t ki m.

1.3.

CHƯƠNG 2
NH NG V N Đ
TRONG TH TRƯ NG ĐI N C NH TRANH
2.1. Gi i thi u:
2.1.1. Mơ hình th trư ng ñi n t p trung (Mandatory Gross
Pool):
2.1.2. Mơ hình h p đ ng song phương:
2.2. Giá đi n truy n t i
2.3. Giá ñi n khi x y ra t c ngh n lư i ñi n truy n t i:
2.3.1 M t vài phương pháp tính chi phí t c ngh n:
2.3.2 Các quy n l i truy n t i:
2.4. Qu n lý s t c ngh n m ch.
2.4.1 Phương pháp gi i quy t:
Sau q trình phân tích ng u nhiên, Trung tâm ñi u ph i s ki m
tra k ho ch v n hành v i các t c ngh n phân vùng và t c ngh n liên
vùng, c g ng gi m thi u các chi phí t c ngh n b ng cách c g ng di
chuy n giá tr cân b ng trong k ho ch c a SC. Trong q trình này,
s đi u ch nh các giá th u (gia tăng hay suy gi m) th hi n các thông


7

8

tin kinh t mà Trung tâm ñi u ph i ñ c l p s d a trên nó ñ gi i
quy t các t c ngh n. Khi s t c ngh n liên k t thư ng xuyên hơn hơn
s t c ngh n n i b v i các hi u ng m r ng h th ng, Trung tâm
ñi u ph i ñ c l p trư c tiên s ph i gi i quy t các t c ngh n liên
vùng. Thay vì đi u ch nh k ho ch v n hành, Trung tâm ñi u ph i
ñ c l p s thay ñ i tr c ti p trên ngu n phát và t i n i hai ñ u c a
ñư ng dây b t c ngh n, và sau đó là m t lo t các cơng tác đi u ch nh
c a các thi t b h tr .
Sau khi các t c ngh n trên vùng n i b ñã ñư c gi i quy t,
Trung tâm ñi u ph i ñ c l p s ti p t c d i ñ n s t c ngh n vùng
liên k t.

ra chương này cũng ñưa ra lo i h p ñ ng v giá ñi n truy n t i là h p
ñ ng theo hư ng truy n cơng su t. Trong m ng đi n thư ng x y ra
t t ngh n m ch, do đó chi phí t t ngh n cũng đã đư c tìm hi u và ví
d c th v tính chi phí t t ngh n n i vùng, liên vùng. Tác gi đã tìm
hi u và đ c p ñ n y u t m m d o c a giá đi n t đó rút ra m t vài
quan ñi m thi t k c a giá ñi n th trư ng.
Hi n nay, th trư ng ñi n C nh tranh t i Vi t Nam m c dù ñ t
ñư c m c tiêu ñ ra là thu hút đư c đơng đ o các nhà máy phát ñi n
tham gia c nh tranh chào giá nhưng sau hơn m t tháng v n hành, th
trư ng phát ñi n c nh tranh ñã b c l m t s vư ng m c c n s m gi i
quy t ñ ñ m b o minh b ch cũng như nâng cao tính c nh tranh.

2.4.2 Hình th c bài tốn t c ngh n trong vùng n i b :
2.4.3 Hình th c bài toán t c ngh n trong vùng liên k t:
2.5. Đ u th u th trư ng ñi n vào ngày ti p theo.
2.6. Y u t “m m d o” c a nhu c u trong giá ñi n:
2.6.1 Th trư ng ñi n và giá ñi n:
2.6.1.1. M c đích c a th trư ng đi n là ñưa ra giá ñi n h p

lý và c t lõi v n ñ này là cân b ng gi a hai bên: phía cung c p và
phía có nhu c u.
2.6.1.2. Vi c đ nh giá có trình t như sau:
2.6.1.3. Giá th trư ng ñư c xác ñ nh b i m t s quan ñi m
thi t k m u ch t có liên quan đ n c giá ñi n l n ph n ng c a
khách hàng.
2.6.2. Đ m m d o c a nhu c u ñi n:
2.7. K t lu n.
Trong ph n này chúng ta tìm hi u v m t s v n ñ g p ph i
trong th trư ng đi n c nh tranh, 2 mơ hình thư ng đư c xem xét đ
áp d ng là mơ hình PoolCo, mơ hình h p đ ng song phương. Ngồi

CHƯƠNG 3:
BÀI TỐN PHÂN B CƠNG SU T T I ƯU TRONG H
TH NG ĐI N CĨ TÍNH Đ N GIÁ ĐI N C NH TRANH
3.1. Gi i thi u:
Trư c khi b t ñ u m t OPF, vi c xem xét nh ng m c tiêu mà
m t OPF ph i th c hi n là đi u vơ cùng c n thi t. M c tiêu chính y u
c a m t gi i thu t OPF là nh m m c tiêu t i thi u các chi phí nh m
đáp ng nhu c u t i c a m t h th ng công su t trong khi v n ñáp
ng ñi u ki n an ninh c a h th ng ñi n. Các chi phí liên quan đ n h
th ng cơng su t có th tùy thu c vào m i tình hu ng riêng, nhưng
nói chung chúng s đư c tính vào trong chi phí c a máy phát đi n
(MW) m i máy phát. T quan ñi m này c a m t OPF, cơng vi c
đ t đư c an ninh c a h th ng địi h i ta ph i luôn luôn gi m i m t
thi t b trong ph m vi ho t ñ ng mong mu n tr ng thái n ñ nh. Đ t
ñư c đi u này địi h i cơng su t ñ u ra t i thi u và t i ña c a các máy


9

10

phát, phân b MVA t i ña trên dây truy n t i và máy phát cũng như
là ñ i v i ñi n áp thanh cái trong ph m vi ho t ñ ng cho phép.
Trong h th ng ñi n, phân b công su t t i ưu gi a các nhà máy
có nhi u phương pháp áp d ng đ gi i quy t các bài tốn. Tuy nhiên
em ch xin gi i thi u phương pháp thư ng ñư c áp d ng là phương
pháp Lagrange.
3.1.1 Bài tốn Lagrange:
3.1.2. Phân b cơng su t t i ưu gi a các nhà máy nhi t ñi n:
Sau khi tính tốn ta xác đ nh đư c: ε1 =ε2 =...=εn

(3.11)

3.1.3 Phân b công su t t i ưu gi a nhi t ñi n và th y ñi n:
Sau khi tính tốn ta xác đ nh đư c :

ε = λ1q1 = ... = λnqn

(3.29)

3.2. Cơ s lý lu n và phương th c áp d ng:
3.2.1. Gi i thi u:
3.2.2. Nh ng kí hi u:
x = các bi n tr ng thái và các ñi u khi n khác (n c ñi u ch nh).
T

T
s =  sT sq  = vector cung c p.

 p 

C ( s) = C (s p , sq ) = ∑ Ck (s p , sq ) = chi phí c a nhà cung c p.
B(d ) = B(d p , d q ) = ∑ Bk (d p , dq ) = l i nhu n c a h tiêu th .

h ( x, s p , d p ) 
$ $
h( x) − s + d   p

h( x, s, d ) = 
 =  hq ( x, sq , dq )  = các ràng bu c cân
 h( x)  



 h( x) 
b ng.

$
h p ( x, s p , d p ) = h ( x ) − s p + d p = đ ng th c phân b cơng su t th c.
Xem ph l c ñ bi t thêm chi ti t.

$
hq ( x, sq , d q ) = h ( x ) − s q + d q = đ ng th c phân b cơng su t ph n
kháng. Xem ph l c ñ bi t thêm chi ti t.

 smin − s 
s−s 
max 


g ( x, s, d ) =  d min − d  = các ràng bu c b t cân b ng.


 d − d max 
 g ( x) 



T

f ( d , p q ) = ñ ng th c thêm vào dành cho phía khách hàng.

T

L , L , L = các hàm Lagrange

T
d =  d T d q  = vector yêu c u.
 p 

$
$T $T
s =  s p s q  = vector cung c p bao g m vector zero khi khơng có




ngu n cung c p t n t i.
T

$
$T $T
d =  d p d q  = vector yêu c u bao g m vector zero khi không có t i




t n t i.

T
λ =  λh


T
λh = λh
 $

T
λg

T

λ T  = vector nhân t lagrange
f 
T

T

T
T

T
T
λh  = λhp λhp λh  = vector nhân t lagrange c a
$
$






các đ ng th c phân b cơng su t và các ràng bu c cân b ng khác.


11

12
T

T
T
T
T
T
λh = λgs min λgs max λgd min λgd max λq  = vector nhân t



lagrange c a các ràng bu c b t cân b ng.

λhs = λhsp
$

 $

T

T
λhsq  = vector nhân t lagrange rút g n ch bao
$


T



g m các giá tr ñ u vào c a đ ng th c phân b cơng su t có tính cơng
su t cung c p th c ho c ph n kháng.
T
λhd = λhdp
$
$



λhdq
$

T

Trong khi ti p c n ñ quy t ñ nh t i ña hóa l i nhu n trong m c
3.2.4 có th đư c th c hi n, phương pháp này địi h i ph i thêm vào
các bi n và argument c a các bi n ñi u khi n. Đ ñ t ñư c ñi u này,
ta xem xét gi i quy t các chương trình phi tuy n đư c tham s hóa
b i pd
max − C ( s)
x ,s ,d

$ $
 h( x ) − s + d 
h( x, s, d ) = 
=0
 h( x) 



T

 = vector nhân t lagrange rút g n ch bao



 smin − s 
s−s 
max 

 d min − d  ≤ 0
g ( x, s , d ) =



 d − d max 
 g ( x) 



g m các giá tr ñ u vào c a ñ ng th c phân b cơng su t có tính cơng
su t u c u th c ho c ph n kháng.

λ f = λ T
 fp

T

λ T  = vector nhân t lagrange c a các ràng bu c thêm
fq 

vào.
T

T
T
T
p =  p s M ps  =  p s




T
T
psq M pdp

T

T
psq  = vector giá c a các bi n


nhà cung c p và khách hàng (bao g m giá công su t th c và ph n
kháng)

D ( • ) = là ngư c c a

∂B ( • )
∂d

,

S ( • ) = là ngư c c a

∂C ( • )
∂s

f ( d , pd ) = d − D ( pd ) = 0
Trong đó hàm D ( •) là hàm ngư c c a

m c t i ưu, ñây là hàm yêu c u c a

pd −

khách hàng.

,

m c t i ưu, ñây là hàm cung c p c a

nhà cung c p.
3.2.3. Công th c OPF tiêu chu n truy n th ng:
3.2.4. T i ña hóa l i nhu n:
3.2.5 Phương pháp ti p c n ch nh s a:

(3.36)

∂B ( D( pd ) )
∂d

∂B ( • )

∂B ( d )
∂d

vi t như dư i ñây:

. Theo cách khác,

= 0, ∀pd

S d ng ñ nh nghĩa D ( •) là hàm ngư c c a
làm rõ là λ f −

∂d

∂B ( • )
∂d

, d − D ( pd ) = 0

= 0 . Do ñó các ñi u ki n c n thi t có th đư c


13

∂h( x, s, d ) T ∂g ( x, s, d )
+ λg
=0
∂x
∂x
∂C (s)
−
− λhs − λgs min + λgs max = 0
$
∂s

T
λh

(3.40)

∂B ( d )
∂d

+ λhd − λgd min + λgd max = 0

$

h( x, s, d ) = 0

λ g ( x, s, d ) = 0; λg ≥ 0
T
g

Đây là các ñi u ki n c n thi t như trong các ñ ng th c (3.35) mà
k t qu trong vi c t i đa hóa l i nhu n. Do đó, chương trình phi tuy n
c a các ñ ng th c này (3.36) mang l i cùng m t gi i pháp là t i đa
hóa l i nhu n.
Xem xét k t h p ñ ng th c th 3 và th 5 (3.39) ñ t o thành:

d − D(−λhd + λgd min − λgd max ) = 0
$

(3.41)
Bây gi thay th ñ ng th c (3.41) l i vào ñ ng th c (3.39). Đi u
này t o k t qu trong các ñi u ki n c n thi t sau:

 T ∂h( x, s, D(−λ$ + λgd min − λgd max )) 
hd
 λh

∂x

=0

∂g ( x, s, D(−λhd + λgd min − λgd max )) 

$
T
 + λg



∂x



∂C (s)
−
− λhs − λgs min + λgs max = 0
$
∂s

14

h ( x, s , D ( −λhd + λgd min − λgd max ))
$
(3.41)

λ g ( x, s, D ( − λhd + λgd min − λgd max )) = 0
$
T
g

λg ≥ 0
Bây gi so sánh ñ ng th c (3.41) và ñ ng th c (3.30) là các ñi u
ki n c n thi t đ t i ưu cho cơng th c OPF tiêu chu n nh m t i thi u

hóa các chi phí phát. Chúng cùng các đ ng th c v i ñ ng th c truy n
th ng d − D (−λhd + λgd min − λgd max ) = 0 ép bu c cho sau ñi u ch nh.
$
Do ñó, nh m ñưa t i ña hóa l i nhu n vào ñ ng th c OPF ñang
t n t i ñ t i thi u hóa các chi phí máy phát, ch m t ñi u duy nh t
th c hi n là thêm ñ ng th c d − D (−λhd + λgd min − λgd max ) = 0 vào
$
các ñi u ki n c n ñ cho phép yêu c u c a khách hàng thay ñ i.
3.2.6 Hàm yêu c u c a khách hàng:
Yêu c u c a khách hàng trong ph n phát tri n c a chúng ta là
m t hàm giá tr l i t i các nút: d p = D p ( Pp ) . Hàm yêu c u này là
hàm ngư c c a

∂B ( • )
∂d p

.

B ng cách l y hàm ngư c c a các hàm thì hàm yêu c u c a
khách hàng s ñư c th hi n
D p ( Pp ) = là hàm ngư c c a

∂B ( d p )
∂d p

Hàm yêu c u c a khách hàng này là hàm ph i ñư c thay th như
là ñ ng th c sau s th t truy n th ng trong OPF truy n th ng ñ t o
ra ngu n l i nhu n t i đa. Đ i v i các ví d th hi n trong các ghi

15

16

chú thì hàm yêu c u c a khách hàng ñ i v i m i t i s ñư c gi ñ nh

hư ng ñ n ñ ng th c ñ u tiên. S nh hư ng duy nh t là các ñ ng
th c th 3 và th 4. Hàm yêu c u c a khách hàng s ch thay ñ i hàm
yêu c u t m t h ng s thành m t bi n ph thu c trên các nhân t

là m t ñư ng th ng. Đi m ( pbase , d base ) và ñ d c mbase s ch ra
ñư ng th ng này. Do đó, hàm u c u c a khách hàng s
D p ( Pp ) = ( d price + M

price

Ppb as e ) − M

price

là:

Pp

(3.42)
Trong đó M

p rice

là m t ma tr n ñư ng chéo v i giá tr ñ u vào

là m price .
3.2.7. Th c hi n ñưa vào hàm OPF:
Đ ng th c (3.41) s đư c nh c l i đây đ tìm hi u sâu hơn
cách l a ch n c a các hàm yêu c u tuy n tính c a khách hàng s nh
hư ng ñ n k t qu c a các ñ ng th c này.

 T ∂h( x, s, D(−λ$ + λgd min − λgd max )) 
hd
 λh

∂x

=0

∂g ( x, s, D(−λhd + λgd min − λgd max )) 
$
T
 + λg



∂x



−

∂C (s)
− λhs − λgs min + λgs max = 0

$
∂s

h ( x, s , D ( − λhd + λ gd min − λ gd max ))
$
(3.44)
T
λg g ( x, s, D ( − λhd + λgd min − λgd max )) = 0
$

λg ≥ 0
Chú ý ñ u tiên là sau khi th c hi n ñ o hàm c a h và g v i tr ng
s là x, ta không th y s ph thu c trên s ho c d (cũng như s và d
không ph i là các hàm s c a x, mà ñã ñư c gi ñ nh thơng thư ng).
Do đó, s ch n l a c a hàm yêu c u khách hàng s không có nh

Lagrange λhd , λ gd min , λ gd m ax . Vi c này s không c n tr gi i thu t
$
OPF vì nó s ch u c u m t ñánh giá hàm ñơn gi n mà thơi.
Trong khi s d ng phương pháp Newton đ gi i quy t các ñ ng
th c phi tuy n này, ñ o hàm c a các ñ ng th c ph i ñư c quy t ñ nh
ñ tính tốn m t ma tr n Hessian[5]. Đ đánh giá hàm yêu c u c a
khách hàng s nh hư ng th nào ñ n các ñ ng th c này b ng cách
l y ñ o hàm c a ñ ng th c th 3 và th 4 v i tr ng s là

λhd , λ gd min và λ gd m ax .
$
3.3. Bài toán minh h a:
Xét m ng ñi n g m 3 nút trong ñó có 2 nút ngu n và 1 nút t i
đư c b trí như hình 3.1. Cho hàm chi phí máy phát t i 2 ngu n A ,B

và ma tr n t ng d n có d ng như sau:
C A = 0.002 PA2 + 2.2 PA + 22
C B = 0.0035 PB2 + 2 PB + 20

PT giá: Ptai = 300 1 + 2 ( 2, 75 − gia _ dien ) 



gia _ dien =

∑ chiphimayphat
Ptai
Hình 3.1: M ch ñi n 3 nút


17

18

B ng 3.1: Thơng s đư ng dây
T

Đ n

R

X

1

2

0.02

0.1

1

3

0.04

0.15

2

3

0.07

0.25

K t qu :
Phân b công su t t i ưu truy n th ng, ta ñ t ñư c k t qu như sau:
P1 = 169,59 MW;
P2 = 140,72 MW
Gia_dien = 2.746$/MWh
Khi ñưa t i ph thu c giá vào phân b công su t t i ưu truy n th ng:
P1 = 194,07 MW;
P2 = 155,44 MW

Công su t t i t ng là: Ptt = 336,853 MW
Gia_dien = 2.688$/MWh
K t qu bài tốn cho th y có s liên quan ch t ch hơn gi a giá ñi n
và cơng su t phát, t c có s tương quan gi a ñi n l c và khách hàng.
3.4. K t lu n.
Bài toán th hi n m i quan h ph thu c l n nhau c a ñi n
l c và khách hàng trong m t th trư ng đi n đ ng. Bài tốn này cơ
b n gi i quy t ñư c v n ñ v giá trong th i gian th c. Bài toán phân
b t i ưu trào lưu công su t trong h th ng ñi n khi xét ñ n giá ñi n
c nh tranh thì giá tr cơng su t t i các nhà máy ñi n s khác nhau ñ i
v i giá tr công su t khi không xét ñ n y u t giá ñi n c nh tranh,
ñ ng th i v n ñ t i ưu ñư c th hi n thông qua giá c nh tranh trong
hai trư ng h p nêu trên. Qua ví d ñ i v i h th ng g m 3 nút g m 2

ngu n phát và m t ph t i tiêu th ta th y r ng khi giá biên gi m t
2.746$/MWh xu ng 2.688$/MWh thì nhu c u ph t i s tăng t
300MW lên 336,853MW vì v y h th ng ph i huy ñ ng thêm công
su t d tr t các ngu n, lúc này ngu n phát ñư c huy ñ ng v i cơng
su t cao hơn đ đáp ng ñư c yêu c u c a ph t i. Bài tốn th hi n
đư c hàm u c u khách hàng là hàm ngư c c a hàm chi phí nhiên
li u c a ngu n phát, đ ng th i xác ñ nh ñư c giá tr t i ưu trào lưu
công su t trong h th ng ñi n khi xét ñ n giá ñi n c nh tranh chính là
đi m giao nhau gi a hàm su t tiêu hao nhiên li u v i hàm yêu c u
c a khách hàng. Đi u này th hi n ñư c yêu c u th c t c a khách
hàng cũng như mong mu n c a nhà cung c p khi ñư c huy ñ ng
ngu n phát.
CHƯƠNG 4
ÁP D NG TÍNH TỐN
4.1. Bài tốn.
Xét bài tốn hình 4.1 th hi n m t h th ng 6 thanh cái ñơn s

ñư c t i ưu nh m t i thi u hố các chi phí nhiên li u v i nh ng th ng
s ñ u vào như sau:
B ng 4.1: Thông s thanh cái
Thanh cái

T i [MW]

T i [MVAR]

1
2
3
4
5
6

100
100
100
100
100
100

20
20
20
20
50
10

Công su t
phát t i
thi u
[MW]
50
50
50
50
0
0

Công su t
phát
t i ña
[MVAR]
250
250
250
250
0
0


19

20

B ng 4.2: Thơng s đư ng dây
Bus

Bus

M ch

Đi n
tr
[p.u]

1

2

1

0.04

0.08

0.02

Cơng
su t gi i
h n
[MVA]
100

1

5

1

0.04

0.08

0.02

100

2

4

1

0.04

0.08

0.02

100

3

5

1

0.04

0.08

0.02

100

3

6

1

0.04

0.08

0.02

100

4

5

1

0.04

0.08

0.02

50

4

6

1

0.04

0.08

0.02

100

Đi n
kháng
[p.u]

Đi n
dung
[p.u]

Hình 4.1: H th ng 6 thanh cái có chi phí nhiên li u t i thi u

B ng 4.3: Thông s kinh t
Máy phát

$ 
a 
 hr 

 $ 
b
 MWhr 


$


c
2
 M W hr 


1

105

12.0

0.0120

2

96

9.6

0.0096

3

105

13.0

0.0130

4

94

9.4

0.0094

Hình 4.2: H th ng 6 thanh cái t i đa hố l i nhu n


21
4.2. K t qu thu đư c:
Trong hình 4.2, t t c giá ñi n th c ñ u r t xu ng dư i
20$/MWh s khi n t i h i t nhi u hơn ñ n giá tr dpbase cơ b n c a
chúng. Và chúng ta th y r ng trong khi hình 4.1, t i m i thanh cái

là 100MW thì trong hình 4.2 các t i s b thay ñ i v i các t i nh
hơn các thanh cái v i các chi phí biên l n hơn. Đ i v i trư ng h p
này thì nh ng s thay đ i là tương đ i nh khơng đáng k nhưng bây
gi chúng ta th xét xem h th ng s chuy n bi n như th nào khi h
th ng b t ñ u d ch chuy n v phía gi i h n c a ñư ng dây truy n t i.
Hi n t i công su t truy n t i 66MVA s ch y trên ñư ng dây t thanh
cái s 4 ñ n thanh cái s 5. N u gi i h n công su t này gi m xu ng
giá tr cịn 40MWA thì lúc đó chúng ta l i mong ch r ng chi phí
biên thanh cái s 5 s có khuynh hư ng tăng lên. Lúc đó ngư i tiêu
th đi n s t nhiên gi m nhu c u s d ng ñi n. Đi u này, m t cách
chính xác s x y ra như trong hình 4.3 th hi n. Giá di n gia tăng
thanh cái s 5 s khi n nhu c u tiêu th cơng su t chính thanh cái
s 5 gi m t 130MW xu ng 102MW.
Chúng ta cũng th y r ng giá gi m thanh cái s 4 cũng khi n
nhu c u công su t thanh cái 4 s gia tăng t 140MW lên 163MW.
Giá ñi n gi m thanh cái s 4 b i vì ñư ng dây ñ t ñ n m t gi i h n
nào đó (thơng thư ng là gi i h n cơng su t) mà chúng ta đã đ t trư c.
Đi u này s t o ra đó m t giá tr th ng dư c a công su t v i giá
đi n khá r ngay chính t i thanh cái s 4 này.

22

Hình 4.3: Gi i h n ñư ng dây gi m xu ng 40MWA
Bây gi chúng ta s xem xét m t khía c nh khác mà đó chi phí
nhiên li u gia tăng trong tồn b h th ng cơng su t, gi i h n ñư ng
dây s l i gia tăng lên t i 100MW nhưng ñ ng th i chi phí nhiên li u
c a tồn b h th ng l i cũng gia tăng 50%. Đi u này s làm chi phí
gi i h n c a máy phát s tăng lên do đó s làm tăng các chi phí gi i
h n c a các máy phát s tăng lên do đó s làm tăng các chi phí gi i
h n c a toàn h th ng. Các k t qu c a s mô ph ng này ñư c th

hi n trong hình 4.4.


23

24
ñi n s t nhiên gi m nhu c u s d ng ñi n, ñi u này m t cách chính
xác s x y ra như k t qu
hình 4.3 th hi n, giá ñi n gia tăng
thanh cái s 5 s khi n nhu c u tiêu th cơng su t chính thanh cái
s 5 gi m t 130MW xu ng 102MW và chúng ta cũng th y r ng giá
gi m thanh cái s 4 cũng khi n nhu c u công su t thanh cái 4 s
gia tăng t 140MW lên 163MW.
Bài tốn đã th hi n r ng, phương pháp phân b t i ưu trào lưu
cơng su t trong HTĐ có tính đ n giá tr ñi n c nh tranh là m t trong
các phương pháp gi i quy t khá t t hi n tư ng ngh n m ch c a h
th ng đi n và c v chi phí biên c a các thanh cái trong h
th ng ñi n.
K T LU N VÀ KI N NGH .

Hình 4.4: Chi phí nhiên li u tăng đ n 50%
4.3. K t lu n:
Phân b công su t t i ưu trong h th ng ñi n ñư c th c hi n
theo nhu c u c a t i tiêu th . Trong khi chính các t i đó l i ph thu c
vào các hàm giá ñi n c a chính các t i đó. Do đó khi gi i bài tốn này
s có s liên quan ch t ch gi a giá đi n (t i) và cơng su t phát.
Chính giá đi n đã tác đ ng làm thay ñ i các ñi u ki n c a th trư ng,
giá ñi n tăng khi nhu c u tăng và giá ñi n gi m khi nhu c u gi m. Và
cũng vì th nó là phương ti n r t lý tư ng đ khuy n khích khách
hàng s d ng ñi n tham gia vào th trư ng đi n, như bài tốn 6 nút

nêu trên, n u gi i h n công su t t nút 4 sang nút 5 gi m xu ng giá
tr cịn 40MWA thì lúc đó chúng ta l i mong ch r ng chi phí biên
thanh cái s 5 s có khuynh hư ng tăng lên, lúc đó ngư i tiêu th

Trong tình hình kinh t th trư ng c a ñ t nư c ñang ngày càng
phát tri n, v n ñ kinh t k thu t trong v n hành và thi t k h th ng
ñi n là vô cùng c n thi t, hi n nay nư c ta do các ngu n năng
lư ng truy n th ng ngày càng c n ki t, nhu c u s d ng ñi n năng
ngày càng tăng, tình tr ng thi u đi n kéo dài trong nh ng năm g n
ñây, ph n l n là do EVN khơng có kh năng huy đ ng v n đ u tư t t
c các cơng trình đi n theo quy ho ch, giá ñi n th y khơng khuy n
khích ti t ki m đi n và s d ng đi n hi u qu , khó khăn trong vi c
ñàm phán ký k t các h p ñ ng mua bán ñi n làm cho vi c ñ u tư vào
ngành ñi n kém h p d n, giá ñi n ñư c thi t l p trong h th ng đi n
hi n nay khơng thông qua cơ ch c nh tranh, chưa tách b ch đư c chi
phí các khâu, khó thuy t ph c đư c xã h i v tính minh b ch và ti t
ki m chi phí. Vì v y c n ph i có nh ng gi i pháp chi n lư c cho ñ m
b o an ninh cung c p ñi n, thu hút ñư c ñ u tư vào ngành ñi n, ñ c
bi t là khâu phát ñi n và giá ñi n ñư c thi t l p thông qua c nh tranh


25

26

nh m ñáp ng ñ ñi n cho s phát tri n kinh t và xã h i, ñ m b o l i
ích c a khách hàng và nhà ñ u tư, khuy n khích các ñơn v nâng cao
hi u qu ho t đ ng.
Vì v y bài tốn phân b t i ưu trào lưu cơng su t trong h th ng
đi n có tính đ n giá ñi n c nh tranh là v n ñ c n ñư c quan tâm.

Trong lu n văn tác gi th hi n cách mà chúng ta có th th c hi n các
ñi u ch nh ñơn gi n ñ i v i m t gi i thu t OPF ñang t n t i nh m t i
thi u các chi phí máy phát đ gi i quy t v n đ t i đa hố m c tiêu
l i nhu n c a OPF. S ch nh s a này ñơn gi n và tr c giác, nó d n
đ n kh năng mơ ph ng m t th trư ng ñi n th c b ng cách yêu c u
nh ng ngư i tham gia th trư ng đi n (khách hàng) có th đ trình
các đư ng cong t i nhu c u ph thu c giá. T công th c OPF truy n
th ng đang t n t i c a chính bài tốn s n có, chúng ta thêm hàm u
c u c a khách hàng vào trong gi i thu t OPF này chính là t i đa hố
l i nhu n c a toàn h th ng. Đi m n i b t nh t c a toàn b lu n văn
chính là đưa hàm nhu c u c a khách hàng dùng đi n vào hàm OPF và
t đó gi i quy t khá t t v n ñ ngh n m ch c a h th ng ñi n.
Tuy nhiên trong n i dung lu n văn ch th hi n vi c tính tốn
cho h th ng ñi n g m 6 nút. V i nh ng k t qu ñ t ñư c, ñ áp
d ng cho tồn b h th ng đi n Vi t Nam ta có th phát tri n t bài
tốn này và có s tính tốn c th và chi ti t hơn.
Bên c nh đó cịn có m t s h n ch như trong quá trình phát
tri n c a lu n văn, chúng ta có tính đ n c vi c cung c p và tiêu th
công su t tác d ng và công su t ph n kháng nhưng bài tốn mơ
ph ng ch t p trung vào th trư ng đi n cơng su t tác d ng. Th t ra
trong khi th trư ng ñi n giá th c c a công su t tác d ng đã đ t đư c
thành t u có th áp d ng ñư c ñ t o ra m t th trư ng công su t th c
s thì tương lai c a m t th trư ng ñi n công su t ph n kháng l i v n

cịn đang khá m m t. Chính ph n ñ u tư v n khá l n trong giá công
su t ph n kháng cũng như s t nhiên d thay ñ i c a giá ñi n th c
cơng su t ph n kháng đã làm cho vi c t o ra m t th trư ng ñi n như
v y là khá khó khăn.
Do đi u ki n an toàn và t i ưu v n hành lư i đi n đơi khi địi h i
chúng ta ph i ñưa t t c các ràng bu c c a bài toán vào trong m t h

th ng. Tuy nhiên, n u ñưa ñ y ñ t t c các ñi u ki n này vào s gây
ph c t p và gi m t c ñ h i t c a chính h th ng. Nhưng đây l i là
v n ñ then ch t trong vi c ñưa ra quy t ñ nh t i ưu c a th trư ng
đi n. Do đó, vi c lư c b t các đi u ki n khơng th t c n thi t và tìm
cách nâng cao t c đ h i t c a chương trình cũng là r t c n thi t và
là m t ngh thu t trong vi c mô ph ng v n hành c a h th ng ñi n
trong th c t .
N u bài tốn l n có nhi u nút d n ñ n nhi u hàm ñi u ki n và h
phương trình l n s tương đ i khó h i t vì ma tr n Hessian tương
ñ i l n và g n b ng khơng (ma tr n có ph n bên dư i h u như tồn
s khơng). Đ gi i ra k t qu có khi m t khá nhi u th i gian và ñ ng
th i k t qu khó chính xác v i th trư ng đi n lý tư ng th i gian
th c.