Các trường hợp được mô phỏng và phân tích là:
- Hệ thống điện với thị trường điện không có các ràng buộc.
- Hệ thống điện với thị trường điện có các ràng buộc.
- Hệ thống điện với thị trường điện có tắc nghẽn.
- Hệ thống điện với thị trường điện có dự phòng.
4.2.1. Thị trường điện không có các ràng buộc
Trong mô phỏng này, giả sử rằng:
+ Các ràng buộc cơ bản về mặt vật lý của hệ thống điện và thị trường
điện được bỏ qua.
+ Các giới hạn về máy phát, giới hạn về đường dây được xem như là không giới hạn.
Sơ đồ hệ thống điện được sử dụng cho khảo sát này được mô tả như Hình 4.2.
+ Số nút của hệ thống điện: 3 nút;
+ Số tải của hệ thống điện: 2 (Tải tại nút 2 và 3).
Hình 4.2. Hệ thống điện 3 nút
Giả sử rằng tải tại nút 3 là 180 (MW). Khi ấy, kết quả phân bố công suất tối ưu như Hình 4.3.
Hình 4.3. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện không có các ràng buộc
Kết quả mô phỏng, Hình 4.3 cho thấy rằng đường dây 1 - 3 bị quá tải, các đường dây 1 - 2 và 2 - 3 chưa quá tải nhưng vì không ràng buộc nên bài toán OPF không giới hạn và giá chung cho tất cả các nút trong hệ thống là 10 ($/MWh). Khi ấy, tổng chi phí phát điện của hệ thống điện là 1800,8 ($/h).
4.2.2. Thị trường điện có các ràng buộc
Để nhận ra được sự khác biệt giữa không và có các ràng buộc, bài toán OPF được thực hiện với các ràng buộc. Khi ấy, giá và chi phí của hệ thống điện sẽ bị ảnh hưởng mà được biểu diễn như sau:
Tương tự, giả sử rằng tải tại nút 3 là 180 (MW) và thực hiện giải bài toán OPF với các ràng buộc. Khi ấy, các kết quả đạt được như Hình 4.4.
Hình 4.4. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện có các ràng buộc
Hình 4.4 cho thấy rằng khi có các ràng buộc về khả năng tải công suất của đường dây. Đường dây 1 - 3 tải ở 100% công suất và giá các nút trong hệ thống điện là khác nhau.
Bảng 4.1. Giá điện tại các nút của hệ thống điện 3 nút có xét các ràng buộc
Nút | Giá điện tại các nút ($/MWh) | |
1 | 1 | 10 |
2 | 2 | 12 |
3 | 3 | 14.01 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Vận Hành Hệ Thống Điện Trong Thị Trường Điện -
Ứng Xử Của Đơn Vị Quản Lý Vận Hành Khi Xảy Ra Nghẽn Mạch -
Các Ràng Buộc Dự Phòng Của Các Khu Vực Trong Thị Trường Điện -
Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện - 12 -
Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện - 13 -
Nghiên cứu dự phòng trong thị trường điện - 14
Xem toàn bộ 112 trang tài liệu này.
Tổng chi phí của hệ thống điện là 1920,6 ($/h). Nhận thấy rằng, khi có các ràng buộc thì chi phí của hệ thống tăng lên. Do đó, trong kỹ thuật mong muốn rằng đưa những rào cản kỹ thuật về mức thấp nhất có thể hay nói cách khác là đưa về trạng thái lý tưởng.
Phân tích trên cho thấy rằng các yếu tố ràng buộc quyết định đến giá cả và chi phí của thị trường điện. Trong đó, các giới hạn về đường dây và máy phát có ảnh hưởng rất lớn.
4.2.3. Thị trường điện có tắc nghẽn mạch do quá tải đường dây
Xét bài toán OPF 7 nút với dữ liệu của các đường dây như Bảng 4.2.
Bảng 4.2. Thông số đường dây của hệ thống điện 7 nút
Từ nút | Đến nút | Điện trở | Điện kháng | Giới hạn | |
12 | 1 | 2 | 0.01 | 0.06 | 65 |
13 | 1 | 3 | 0.04 | 0.24 | 150 |
23 | 2 | 3 | 0.03 | 0.16 | 80 |
24 | 2 | 4 | 0.03 | 0.18 | 100 |
25 | 2 | 5 | 0.02 | 0.12 | 100 |
26 | 2 | 6 | 0.01 | 0.06 | 200 |
34 | 3 | 4 | 0.005 | 0.03 | 100 |
45 | 4 | 5 | 0.04 | 0.24 | 70 |
57 | 5 | 7 | 0.01 | 0.24 | 200 |
67(1) | 6 | 7 | 0.04 | 0.24 | 200 |
67(2) | 6 | 7 | 0.04 | 0.24 | 200 |
Hình 4.5. Hệ thống điện 7 nút
Hình 4.6. Phân bố công suất tối ưu hệ thống điện khi không có sự tắc nghẽn
Bảng 4.3. Giá LMP khi không có sự tắc nghẽn trong hệ thống điện
Nút | Khu vực | Giá cận biên ($/MWh) | Giá điện ($/MWh) | Giá tắc nghẽn ($/MWh) | Giá tổn thất ($/MWh) | Ràng buộc khu vực 1 (MW) | Ràng buộc khu vực 2 (MW) | Ràng buộc khu vực 3 (MW) | |
1 | 1 | Top | 16.37 | 16.74 | 0 | -0.38 | 16.37 | 0 | 0 |
2 | 2 | Top | 16.53 | 16.74 | 0 | -0.21 | 16.53 | 0 | 0 |
3 | 3 | Top | 16.89 | 16.74 | 0 | 0.15 | 16.89 | 0 | 0 |
4 | 4 | Top | 16.84 | 16.74 | 0 | 0.09 | 16.84 | 0 | 0 |
5 | 5 | Top | 16.94 | 16.74 | 0 | 0.20 | 16.94 | 0 | 0 |
6 | 6 | Left | 17.23 | 17.19 | 0 | 0.05 | 0 | 17.23 | 0 |
7 | 7 | Right | 21.80 | 21.80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 21.80 |
Bảng 4.3 và Hình 4.6 không thể hiện vấn đề tắc nghẽn.
Giả sử rằng tăng tải tại nút 5 lên 170 (MW). Khi ấy, các kết quả mô phỏng như Hình 4. 7.
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)
Bảng 4.4. Giá LMP khi có sự tắc nghẽn trong hệ thống điện
Nút | Khu vực | Giá cận biên ($/MWh) | Giá điện ($/MWh) | Giá tắc nghẽn ($/MWh) | Giá tổn thất ($/MWh) | Ràng buộc khu vực 1 (MW) | Ràng buộc khu vực 2 (MW) | Ràng buộc khu vực 3 (MW) | |
1 | 1 | Top | 16.38 | 17.20 | -0.37 | -0.45 | 16.75 | 0 | 0 |
2 | 2 | Top | 16.53 | 17.20 | -0.39 | -0.27 | 16.93 | 0 | 0 |
3 | 3 | Top | 16.97 | 17.20 | -0.30 | 0.07 | 17.27 | 0 | 0 |
4 | 4 | Top | 16.93 | 17.20 | -0.27 | 0.01 | 17.20 | 0 | 0 |
5 | 5 | Top | 17.59 | 17.20 | 0.14 | 0.25 | 17.45 | 0 | 0 |
6 | 6 | Left | 17.23 | 17.44 | -0.26 | 0.06 | 0 | 17.50 | 0 |
7 | 7 | Right | 21.80 | 21.80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 21.80 |
Bảng 4.4 và Hình 4.7 cho thấy rằng giá khi tắc nghẽn và giá tại các nút thay đổi so với ban đầu. Trong Bảng 4.4, ở cột giá tắc nghẽn và giá tổn thất xuất hiện các dấu âm, dương và các giá trị khác không. Trong đó, dấu âm thể hiện dòng công suất đi tới cung cấp cho nút đó và dấu dương thể hiện công suất
phát từ các nút đó. Hình 4.7 cũng cho thấy đường dây 2 – 5 bị quá tải. Khi ấy, giá tổn thất cũng tăng lên.
4.2.4. Ảnh hưởng của tổn thất công suất đối với giá cận biên
Xét hệ thống điện 7 nút với các điều kiện giả sử là không đổi, thực hiện thay đổi công suất tại nút 5 nhưng không gây tắc nghẽn khoảng 160 (MW). Khi ấy, giá các nút thay đổi do thành phần công suất thay đổi tác động lên các đường dây. Khi ấy, kết quả mô phỏng như các Bảng 4.5 và 4.6.
* Khi chưa thay đổi công suất tại nút 5, P5 = 130 (MW)
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của tổn thất đến giá cận biên trong hệ thống điện khi chưa thay đổi công suất tại nút 5
Nút | Khu vực | Giá cận biên ($/MWh) | Giá điện ($/MWh) | Giá tắc nghẽn ($/MWh) | Giá tổn thất ($/MWh) | |
1 | 1 | Top | 16.16 | 16.97 | 0 | -0.81 |
2 | 2 | Top | 16.53 | 16.97 | 0 | -0.44 |
3 | 3 | Top | 17.07 | 16.97 | 0 | 0.10 |
4 | 4 | Top | 16.90 | 16.97 | 0 | -0.07 |
5 | 5 | Top | 17.34 | 16.97 | 0 | 0.37 |
6 | 6 | Left | 17.23 | 17.13 | 0 | 0.10 |
7 | 7 | Right | 21.80 | 21.80 | 0 | 0.00 |
* Khi thay đổi công suất tại nút 5, P5 =160 (MW)
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của tổn thất đến giá cận biên trong hệ thống điện khi thay
đổi công suất tại nút 5
Nút | Khu vực | Giá cận biên | Giá điện ($/MWh) | Giá tắc nghẽn ($/MWh) | Giá tổn thất ($/MWh) |
($/MWh) | ||||||
1 | 1 | Top | 16.17 | 17.10 | 0 | -0.93 |
2 | 2 | Top | 16.53 | 17.10 | 0 | -0.57 |
3 | 3 | Top | 17.12 | 17.10 | 0 | 0.02 |
4 | 4 | Top | 16.97 | 17.10 | 0 | -0.17 |
5 | 5 | Top | 17.59 | 17.10 | 0 | 0.49 |
6 | 6 | Left | 17.23 | 17.11 | 0 | 0.13 |
7 | 7 | Right | 21.80 | 21.80 | 0 | 0.00 |
Khi tăng công suất tại nút 5 lên, P5 = 30 (MW), kết quả mô phỏng cho thấy có hai sự thay đổi trong thành phần giá cận biên đó là giá tổn thất và giá điện. Giá điện là chi phí phát của máy phát điện. Do đó, khi tăng công suất thì giá cũng tăng lên, mức tăng tùy thuộc vào mức độ thay đổi của tải. Giá tổn thất trên các đường dây cũng tương tự. Vì vậy, công suất tải thay đổi sẽ làm thay đổi các giá trị tổn thất trên các đường dây. Thông thường, khi tăng công suất thì giá tổn thất sẽ tăng. Điều này cũng được thể hiện ở cột giá tổn thất trong Bảng 4.5 và 4.6.
4.2.5. Tắc nghẽn do giới hạn công suất tải trên đường dây
Để xét yếu tố này, giả sử rằng tiếp tục sử dụng dữ liệu của hệ thống điện 7 nút và tăng công suất tải tại nút 5 lên đến P5 = 250 (MW).
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
Nút | Khu vực | Giá cận biên ($/MWh) | Giá điện ($/MWh) | Giá tắc nghẽn ($/MWh) | Giá tổn thất ($/MWh) | |
1 | 1 | Top | 16.60 | 511.85 | -477.49 | -17.76 |
2 | 2 | Top | 16.42 | 511.85 | -484.86 | -10.57 |
3 | 3 | Top | 18.70 | 511.85 | -485.29 | -7.86 |