Ứng Xử Của Đơn Vị Quản Lý Vận Hành Khi Xảy Ra Nghẽn Mạch

nghẽn mạch là giảm tối thiểu sự can thiệp vào lưới truyền tải trong thị trường

điện, đồng thời vận hành an toàn hệ thống điện.

Trong thị trường điện, thách thức của việc quản lý nghẽn mạch đối với các đơn vị điều hành hệ thống truyền tải là ban hành các quy dịnh đảm bảo quyền hạn kiểm soát nhũng nhà cung cấp vá những nhà tiêu thụ để duy trì một mức (có thể chấp nhận được) an toàn và tin cậy của hệ thống điện trong ngắn hạn (vận hành thời gian thật) lẫn dài hạn (xây dựng khâu phát điện và khâu truyền tải điện) nhưng vẫn tối đa hóa năng suất của thị trường điện.

Các quy định cần phải thiết thực, bởi vì sẽ có nhiều thực thể phi cạnh tranh cố tìm mọi cách khai thác nghẽn mạch, làm rối loạn năng lực thị trường và làm tăng lợi nhuận cho chính họ, không mang lại lợi ích cho thị trường điện. Các quy định phải hợp lý, công bằng theo cách thức chúng tác động đến những người tham gia khác nhau và chúng rõ ràng, dễ hiểu. Vấn đề này phải được minh bạch đối với tất cả những người tham gia thị trường điện.

Phương pháp quản lý nghẽn mạch phụ thuộc vào mô hình thị trường

điện ở mỗi vùng mỗi quốc gia riêng biệt.

3.10.3. Nguyên nhân nghẽn mạch

Có hai nguyên nhân dẫn đến nghẽn mạch là:

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 112 trang tài liệu này.

(1) Khả năng tải của lưới truyền tải điện không cao, phụ tải tăng trưởng liên tục trong khi lưới truyền tải điện phát triển không liên tục khiến cho khả năng tải của lưới truyền tải điện thấp tương đối so với yêu cầu;

(2) Các hợp đồng mua bán điện thực hiện theo mục tiêu kinh tế, kết quả là công suất cần tải trên một số đường dây nào đó vượt quá giới hạn khả năng tải của chúng. Nguyên nhân thứ 2 không xảy ra trong hệ thống điện độc quyền.

3.10.4. Ứng xử của đơn vị quản lý vận hành khi xảy ra nghẽn mạch

Khi xảy ra hoặc nhận thấy nguy cơ xảy ra nghẽn mạch, SO thực hiện các biện pháp kỹ thuật để triệt tiêu nghẽn mạch.

Trong hệ thống điện độc quyền, SO sẽ thay đổi chế độ phát của các nhà máy điện sao cho nghẽn mạch bị triệt tiêu, sau khi đã sử dụng hết các biện pháp

không phải cắt tải mà vẫn không triệt tiêu được nghẽn mạch thì SO sẽ thực hiện sa thải phụ tải theo trình tự ưu tiên theo chỉ tiêu kinh tế đã được tính trước. Trong thị trường điện, điều hành của SO phức tạp hơn nhiều, chi tiết trình bày trong mục quản lý tắc nghẽn.

3.10.5 Tác hại của nghẽn mạch

Hiệu quả thị trường được đo lường bởi phúc lợi xã hội của nó. Phúc lợi xã hội là sự kết hợp của chi phí điện năng và lợi ích điện năng đối với xã hội cũng như được đo lường bởi sự bằng lòng thanh toán lượng điện năng hoàn toàn và một thị trường thật là việc đo lường hiệu quả của thị trường thật. Tác hại của nghẽn mạch truyền tải làm cho thị trường không hiệu quả.

Khi một máy phát điện đưa ra giá chào tại chi phí biên thật của nó thì nó sẽ thu được lợi nhuận cưc đại. Khi một máy phát điện chào giá khác chi phí biên thật của nó, với nỗ lực khai thác trong thị trường không hoàn hảo để tăng lợi nhuận, hành vi của nó được gọi là chào giá chiến lược. Nếu máy phát điện thành công trong việc tăng lợi nhuận của nó bởi chào giá chiến lược hoặc bằng cách hạ thấp chi phí của nó thì nó hứa hẹn có năng lực thị trường. Cuối cùng thì năng lực thị trường dẫn đến thị trường không hiệu quả.

Tác hại của nghẽn mạch sau khi khắc phục được mà không phải sa thải phụ tải là:

Giá thành sản xuất điện năng sẽ cao hơn. Trong chế độ vận hành bình thường không có nghẽn mạch, SO sẽ chọn chế độ phát của các nhà máy điện sao cho chi phí sản xuất điện năng nhỏ nhất, chế độ này gọi là chế độ phân bố công suất tối ưu. Khi xảy ra nghẽn mạch, để khắc phục sẽ phải phân bố lại công suất của các nhà máy điện, khi đó hệ thống điện sẽ phải vận hành với chế độ không tối ưu có chi phí sản xuất cao hơn.

Trong hệ thống điện độc quyền, hệ thống điện phải chịu toàn bộ tổn thất này, khách hàng mua điện năng không chịu ảnh hưởng vì họ trả tiền theo giá cố định đã được lập. Do đó, khách hàng mua điện không quan tâm đến nghẽn mạch. Khái niệm nghẽn mạch chỉ được hiểu biết trong nội bộ hệ thống điện.

Trong thị trường điện, tình hình khác hẳn, tổn thất kinh tế do nghẽn mạch

gây ra bao gồm cả khách hàng, nhà máy điện và các công ty mua điện phải chịu, vì họ mua bán trực tiếp với nhau. Do đó, khái niệm nghẽn mạch là khái niệm mang tính xã hội, vì tất cả người dùng điện (toàn dân) đều phải chịu hậu quả.

Giá mua bán điện trên sàn giao dịch được tính theo giá biên nút, giá này phụ thuộc rất mạnh vào nghẽn mạch, cụ thể là biến động mạnh khi có nghẽn mạch. Sự biến động của giá biên nút ảnh hưởng lớn đến vấn đề tài chính của các công ty phát điện cũng như công ty mua điện và dẫn đến các công tác nhằm quản lý nghẽn mạch.

3.10.6. Quản lý nghẽn mạch

Trong môi trường nhiều nhà cung cấp/nhiều nhà tiêu thụ, đơn vị điều hành phải xử lý thêm các vấn đề về nghẽn mạch, mà cần thiết phải được phân loại trong thời gian thật. Một số trong các vấn đề về nghẽn mạch có thể là:

- Cưỡng bức thay đổi kế hoạch phát điện, do vậy vài công ty phát điện (GENCO) sẽ tăng công suất phát điện và các công ty phát điện khác sẽ giảm công suất phát điện cho đến khi nghẽn mạch bị loại trừ. Trong cấu trúc thị trường điện tập trung, đơn vị điều hành thị trường điện phải quan tâm đến điều này.

- Đơn vị điều hành đền bù cho những nhà cung cấp đã chấp hành lệnh huy động để phát thêm công suất, thanh toán lượng công suất phát thêm của họ và bồi thường việc đánh mất cơ hội cho những nhà cung cấp mà bị huy động cắt giảm công suất phát.

- Việc tăng phí truyền tải trong thời gian nghẽn mạch bằng việc thu thập phí nghẽn mạch để bồi thường cho công ty phát điện.

- Có nhiều phương pháp quản lý nghẽn mạch đang được áp dụng trên thế giới hiện nay như:

+ Phương pháp đấu giá trực tiếp;

+ Phương pháp đấu giá gián tiếp;

+ Phương pháp phân vùng thị trường;

+ Phương pháp thương mại đối lưu, v.v...

Việc áp dụng các phương pháp tùy thuộc vào quá trình tự do hóa của

mỗi thị trường điện.

3.10.6.1. Xử lý của điều hành thị trường điện khi xảy ra nghẽn mạch

Trong hệ thống điện độc quyền, hệ thống điện vận hành tối ưu ở chi phí sản xuất điện năng nhỏ nhất và khi nghẽn mạch chọn chế độ vận hành khác không tối ưu, chi phí sản xuất sẽ cao hơn. Do giá bán điện cố định nên hệ thống điện chịu thiệt hại và tốn nhiều năng lượng sơ cấp hơn v.v...

+ Trong hệ thống điện một người mua: Người mua sẽ mua điện năng ở các nhà máy điện sao cho không xảy ra nghẽn mạch và người dùng điện sẽ phải chịu giá cao hơn.

+ Trong thị trường điện nhiều người bán và nhiều người mua: Xử lý nghẽn mạch ở thị trường này khó khăn nhất do điều hành thị trường điện là đơn vị độc lập, vì kế hoạch hoạt động do người bán và người mua quyết định. Mặc dù ISO biết được công suất của ngày hôm sau khá tốt, nhưng những thay đổi có thể xảy ra trước khi chế độ đã tính toán thực hiện có thể khác đi và có thể gây nghẽn mạch, ISO thiếu thông tin về chế độ sắp xảy ra; ISO không thể điều khiển trực tiếp tất cả các nhà máy điện.

Do đó, để chống nghẽn mạch xảy ra ISO sử dụng 3 biện pháp:

(1) Quy hoạch chống nghẽn mạch;

(2) Quản lý bằng chi phí nghẽn mạch, chi phí này chỉ có trong thời gian nghẽn mạch và những khách hàng tham gia vào nghẽn mạch sẽ phải trả (có công suất đi trên đường dây nghẽn mạch); để tránh chi phí này người tham gia thị trường điện phải cân nhắc khi thực hiện các giao dịch mua bán điện năng;

(3) Quản lý khi xảy ra nghẽn mạch, khi xảy ra nghẽn mạch các biện pháp sau được thực hiện:

(3.1) Phân bố lại công suất của các nhà máy điện cho đến khi hết nghẽn mạch; có thể kết hợp sa thải các phụ tải sa thải được theo một thứ tự ưu tiên cho trước, cho đến khi phải sa thải các phụ tải cố định, nếu vẫn không khắc phục được nghẽn mạch thì áp dụng các biện pháp cho tình huống sự cố;

(3.2) Đền bù cho các nhà máy điện: Trả tiền cho nhà máy điện

phát thêm công suất, đền bù cho nhà máy điện phải giảm công suất (trả tiền mất cơ hội-lost opportunity payement);

(3.3) Thu tiền của khách hàng gây nghẽn mạch, tăng phí truyền tải trong thời gian nghẽn mạch để dùng cho (3.2). Thời gian nghẽn mạch là thời gian từ lúc bắt đầu xảy ra nghẽn mạch cho đến khi không còn khả năng nghẽn mạch nữa, khi đó ISO bắt đầu cho phép phục hồi chế độ phát tối ưu và phục hồi cấp điện cho các phụ tải bị cắt.

3.10.6.2. Quy trình chống nghẽn mạch của NERC

Khi xảy ra nghẽn mạch các biện pháp sau được thực hiện , quy trình này có ý nghĩa tham khảo khi thiết kế quy trình xử lý nghẽn mạch cho các hệ thống điện khác:

(1) Mức 1: Thông báo khi thấy có khả năng sẽ xảy ra nghẽn mạch cho cơ quan an toàn điện, chủ lưới truyền tải điện, điều độ khu vực, người mua bán điện.

(2) Mức 2: Công suất tải đã chạm ngưỡng an toàn ở một cửa dòng đường dây nghẽn mạch (flowgate) nào đó. Các tác động được thực hiện sao cho công suất ở cửa dòng không tăng thêm.

(3) Mức 3a và 3b: Sau khi đã thực hiện các biện pháp ở mức 2 mà công suất vẫn tăng thì cắt tải không cố định (nonfirm) có thứ tự ưu tiên thấp, dịch vụ tải điểm đến điểm (3a). Cắt dịch vụ cố định (firm service) và giảm thiểu các vi phạm giới hạn vận hành an toàn.

(4) Mức 4: Khi đã cắt hết tải không cố định mà giới hạn an toàn vẫn bị vi phạm thì: Tái cấu trúc hệ thống truyền tải nhằm tránh cắt phụ tải cố định (firm); phân bố lại công suất.

(5) Mức 5a và 5b: Cắt phụ tải cố định.

(6) Mức 6 (quy trình sự cố): Nếu ba bước 3, 4, 5 không giải quyết được vấn đề nghẽn mạch thì phải sử dụng quy trình cho tình huống sự cố: Tái phân bố công suất, tái cấu trúc lưới điện, sa thải phụ tải.

(7) Mức 0: Khi hết nghẽn mạch, các cơ quan hữu quan được thông báo

để phục hồi hoạt động.

3.10.6.3. Quản lý bằng chi phí nghẽn mạch

Đây là phương pháp có hiệu quả nhất trong quản lý nghẽn mạch và cũng là một trong những nội dung mà luận án đi sâu nghiên cứu ở chương tiếp theo. Tuy nhiên, một vấn đề đặt ra trong quản lý lưới truyền tải điện là việc xác định trách nhiệm nghẽn mạch thuộc về ai? Đơn vị nào thu phí nghẽn mạch và tỷ lệ phân bổ phí nghẽn mạch như thế nào?

Phụ tải mới đấu nối, phải tính toán lại trào lưu công suất dẫn đến gây quá tải. Vấn đề đặt ra cho SO xử lý là có phải do phụ tải mới đấu nối gây ra quá tải hay không? Hay do cấu trúc lưới điện; bản thân ngành điện (sửa chữa gây ra); quản lý lưới kém dẫn đến phân bổ trào lưu công suất trong tính toán không chính xác; v.v...

Hiện nay, phương pháp tính phí nghẽn mạch bằng độ chênh lệch giá biên vùng (ZMP) hoặc giá biên nút (LMP). Nếu tính theo độ chênh lệch giá biên vùng thì dễ làm, có thể phạt người gây ra nghẽn mạch chính xác nhưng không công bằng vì người tải công suất nhỏ qua biên giới vùng không phải là người gây ra nghẽn mạch cũng phải chịu phí như người tải nhiều gây nghẽn mạch. Cho nên tính theo độ chênh lệch giá biên nút sẽ có lợi hơn, vì tính được chi tiết từng khách hàng gây nghẽn mạch. Giá biên nút là biện pháp tốt nhất để xử lý nghẽn mạch dù rằng tính toán rất phức tạp.

3.10.6.4. Quản lý bằng các biện pháp kỹ thuật

Quản lý bằng các biện pháp kỹ thuật chính là tăng khả năng tải chống nghẽn mạch bằng các giải pháp kỹ thuật. Các biện pháp có thể là :

(1) Làm thêm đường dây mới;

(2) Nâng cấp đường dây cũ;

(3) Làm nhà máy điện ở các vị trí chiến lược;

(3) Tăng khả năng điều khiển hệ thống điện (control capacity).

Trong 4 biện pháp trên, 3 biện pháp đầu tốn nhiều vốn đầu tư hơn biện pháp thứ 4. Biện pháp thứ 3 là làm thêm các nhà máy điện ở các nút mà ở đó có thể giảm nghẽn mạch trên một bộ phận nào đó của lưới tuyền tải điện. Biện

pháp thứ 4 là đặt các thiết bị bù cố định, bù điều khiển theo bậc hoặc các thiết bị bù điều khiển liên tục (FACTS).

Trong thực tế bài toán 4 được làm trước, khi các biện pháp bù không thể nâng cao được khả năng tải của lưới tuyền tải điện, không khắc phục được nghẽn mạch thì mới xem xét làm các đường dây mới hay nâng cấp đường dây cũ.

Trong các phương pháp quản lý nghẽn mạch nói trên, trong nội dung của phần tiếp theo luận văn chủ yếu đi phân tích phương pháp 1 và 2. Phương pháp 3 thường đòi hỏi nhiều yếu tố khách quan như: quy hoạch phát triển, khả năng phát triển nguồn (các yếu tố thuận lợi xây dựng nhà máy phát điện), nhà đầu tư,...

3.11. Dự phòng trong thị trường điện

Một thị trường điện độc lập không thể có được đầy đủ các thông tin mà liên quan đến độ tin cậy của các nguồn điện trong hệ thống điện. Vì vậy, dự phòng của thị trường điện là phần mở rộng tự nhiên đối với thị trường điện mà vốn đã giải quyết cho vấn đề liên quan đến độ tin cậy. Hầu hết hiện nay, các thị trường điện đã có hoặc đang hướng đến một thị trường điện có xét đến dự phòng.

Trong một thị trường điện, các máy phát điện cung cấp giá thầu để bán khả năng tăng công suất của họ nếu được gọi làm như vậy. Để tối đa hóa lợi nhuận, nhà máy điện sẽ xác định việc kết hợp giá thầu tốt nhất để phát điện và cung cấp dự phòng. Năng lượng điện và dự phòng sẽ được giải quyết đồng thời thông qua bài toàn đồng tối ưu hóa quá trình.

Lời giải của bài toán đồng tối ưu hóa của năng lượng điện sản xuất và dự phòng sẽ là:

+ Các điểm thiết lập điều phối tối ưu công suất phát và thỏa thuận dự

phòng

+ Giá cận biên năng lượng (Locational Marginal Price, LMP).

+ Giá thanh toán bù trừ thị trường dự phòng (RMCP).

gồm:

Các vấn đề liên quan đến dự phòng trong thị trường điện, có thể bao

+ Điều khiển nguồn điện dự phòng;

+ Các ràng buộc dự phòng của các khu vực trong thị trường khảo sát.

3.11.1. Giá cận biên năng lượng (Locational Marginal Price, LMP)

Khi giá điện trong thị truờng điện bằng nhau, các nhà máy sản xuất giá điện rẻ sẽ được huy động. Trong thị trường điện đây là một kịch bản lý tưởng cho sự phát triển của thị trường điện và lợi ích xã hội. Tuy nhiên, thị trường điện lại chứa các yếu tố khách quan chống lại kịch bản này, một trong những yếu tố đó là tắc nghẽn trong thị trường điện. Khi tắc nghẽn xảy ra thì giá điện bằng nhau lại là yếu tố không có lợi cho sự phát triển của thị trường điện và lợi ích xã hội mà nó còn cản trở sự phát triển của thị truờng và mất công bằng lợi ích xã hội. Vì vậy, việc tìm ra một phương pháp xác định giá mới cho thị trường điện là rất cần thiết. Phương pháp mới cần thỏa mãn tính phát triển của thị trường điện và lợi ích xã hội trong mọi trường hợp, đặc biệt khi xảy ra tắc nghẽn phương pháp phải thể hiện tính ưu việt so với các phuơng pháp khác. Xuất phát từ những yêu cầu đó của thị trường điện. Năm 1984 phương pháp tính giá điện cận biên (LMP ) trong thị trường điện được nghiên cứu bởi F. C. Schwepee và phương pháp này thỏa mản những yêu cầu của thị trường điện và đặc biệt khi có tắc nghẽn. Ngày nay, phương pháp này đang được ứng dụng trong các thị trường điện lớn như: ISO New York, ISO California, ISO Island,... Ngoài ứng dụng phương pháp tính giá LMP cơ bản, các nghiên cứu sau này còn đi sâu kết hợp các tính toán khác làm cho phương pháp tính giá điện trong thị trường điện càng tối ưu và minh bạch trong thị trường.

Giá biên tại một nút là tổng chi phí để gia tăng một đơn vị công suất tại nút đó bao gồm: chi phí năng lượng, chi phí tắc nghẽn, chi phí tổn thất và các phí khác.

Giá biên còn có định nghĩa khác là cách tính giá tốt nhất sử dụng khi tắc nghẽn trong thị trường điện xảy ra.

Theo định nghĩa, giá biên LMP bao gồm 03 thành phần như sau: