Báo cáo: Tác động của độ tin cậy truyền tải giá nút trong thị trường điện năng

Báo Cáo Môn Học GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh BÁO CÁO MÔN HỌC: QUY HOẠCH VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TIÊU ĐỀ BÀI BÁO: IMPACT OF TRANSMISSION RELIABILITY ON NODAL PRICE IN ELECTRIC POWER MARKET (Peng Wang, member, IEEE, and Hua Cai) GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh HVTH: Nguyễn Văn Hải – 1520614 Lê Duy Đoan Chi – 1520605 TP.Hồ Chí Minh 11/2015 Nguyễn Văn Hải – Lê Duy Đoan Chi Page 1 Báo Cáo Môn Học GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘ TIN CẬY TRUYỀN TẢI GIÁ NÚT TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN NĂNG Tóm tắt: Bài báo này phân tích một cách hệ thống những tác động của lỗi truyền tải xảy ra trong tái cơ cấu hệ thống điện về giá nút. Giá trị dự kiến và độ lệch chuẩn của giá nút được giới thiệu để đánh gía ảnh hưởng sự cố ngẫu nhiên. Sự biến động giá cả và xác xuất tương ứng cho mỗi trạm hệ thống cũng được trình bày. Hệ thống kiểm tra được đánh giá để minh họa cho kỹ thuật này. I. GIỚI THIỆU Tại sao phải thành lập giá nút? Cần có một thay đổi trên quan điểm xã hội về mặt năng lượng điện. Năng lượng điện phải được chế biến như một món hàng hóa có thể mua, bán và kinh doanh, được xét đến sự thay đổi trong không gian-thời gian về giá trị và chi phí. Phương pháp trung bình là phương pháp tính tổn thất trung bình trong tất cả khách hàng, không quan tâm đến vị trí của khách hàng, các khách hàng đều có một mức giá điện như nhau. Vì vậy tổn thất trung bình trong tất cả các khách hàng không tạo nên một yếu tố cạnh tranh trong thị trường điện. Giá nút được đưa ra như một cơ cấu hoàn chỉnh cho sự thành lập thị trường điện. Giá nút cung cấp thông tin kinh tế hữu ích về truyền tải và nguồn phát trong hệ thống điện phi điều tiết. Thông tin này có thể được sử dụng cho người điều hành hệ thống để tạo cách điều khiển tối ưu, cho nhà cung cấp điện và người sử dụng có lựa chọn đúng để thầu và chào giá, và cho nhà đầu tư, các nhà hoạch định chọn đúng thời điểm và vị trí để mở rộng truyền tải. Vickerry và Scheppe phát triển lý thuyết cơ bản cho giá điện thực tế. Lý thuyết cơ bản này được mở rộng và bao gồm cả giá bảo vệ hệ thống. Baughman và Hao thảo luận về giá thời gian thực của công suất phản kháng. Baughman tạo ra trước lý thuyết toàn diện về giá nâng cao trong hệ thống điện, bao gồm các dịch vụ phụ trợ được lựa chọn và kết hợp các ràng buộc về chất lượng điện năng và ảnh hưởng môi trường. Aganagic hình thành giá tại chỗ của máy phát và khả năng truyền tải. Singh xem xét quản lý tắc nghẽn truyền tải trong giá truyền tải. Độ tin cậy phân biệt giá cả theo thời gian thực của hệ thống điện được Siddiqi nhắc đến, trong đó có phần dự trữ khác nhau và khả năng chắc chắn về giá cả thời gian thực. Nỗ lực nhất về giá nút là việc được vào sự phát triển của các thuật toán được sử dụng để giải quyết vấn đề tối ưu hóa phức tạp với các hệ thống vật lý khác nhau và hạn chế về kinh tế, các mô hình được sử dụng để định giá chính và phụ Nguyễn Văn Hải – Lê Duy Đoan Chi Page 2 Báo Cáo Môn Học GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh thực tế và công suất phản kháng, đền bù tổn thất truyền tải, dự trữ, tần số và điều khiển điện áp,… Tác động sự cố ngẫu nhiên xảy ra trong hệ thống điện về giá nút thì ít hơn xem xét. Bài báo này xét đến kỹ thuật thường được sử dụng đưa ra dự kiến giá nút, ảnh hưởng của lỗi ngẫu nhiên xảy ra trong hệ thống truyền tải. Độ tin cậy kĩ thuật đánh giá và phương pháp tối ưu hóa hệ thống điện được phối hợp để tính toán dự kiến giá nút. Hệ thống kiểm tra được sử dụng để minh họa kỹ thuật này. II. CÔNG THỨC CHUNG CỦA GIÁ NÚT Nodal Price Marginal Cost of Generation Marginal Cost of Marginal Cost of Losses Transmission Congestion Với:  Nodal Price: Giá nút  Marginal Cost of Generator: Chi phí cận biên của máy phát, là chi chí để cung cấp MW tiếp theo.  Marginal Cost of Losses: Chi phí cận biên của tổn thất.  Margial Cost of Transmission Congestion: Chi phí cận biên của giới hạn truyền tải Giá nút là công thức đặc trưng cho sự phát điện bao gồm các ràng buộc về an toàn và chi phí cung cấp dựa trên cơ sở giá của người mua và giá của người bán. Nhiệm vụ chính của hoạt động kinh tế hệ thống điện là được lập biểu cho các ngõ ra máy phát, việc này cần thiết để cung cấp các hệ thống dự báo nhu cầu thực tế và công suất phản kháng và bù lại tổn thất truyền tải, để đáp ứng các hạn chế trong điều hành khác nhau bằng các hành động khắc phục cho nguồn cấp đáng tin cậy trong trường hợp bất kỳ lỗi nào xảy ra và tải tăng đột ngột trong hệ thống sử dụng nguồn dự phòng và có cơ sở phụ trợ. Mục tiêu của hoạt động kinh tế hệ thống là: Min f(V,P,Q (1) Khó hơn: G(V,P,Q) = 0 H(V,P,Q) ≤ 0 Nguyễn Văn Hải – Lê Duy Đoan Chi Page 3 Báo Cáo Môn Học GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh Với f(V,P,Q) là chi phí vận hành hệ thống, G(V,P,Q) = (g1(X,P,Q), g2(X,P,Q,…)T biểu diễn sự cân bằng dòng công suất, H(V,P,Q) = (h1(X,P,Q), h2(X,P,Q),…)T biểu diễn sự không cân bằng các giá trị, bao gồm tất cả an toàn và giới hạn nhiệt như giới hạn trên và dưới của dung lượng đường truyền, ngõ ra máy phát,…P=(P1,…Pn), Q=(Q1,…Qn) and V=(V1,…Vn), Pi và Qi là nhu cầu công suất phản kháng tại nút i tương ứng, Vi là điện áp tại bus i. Các giải pháp tối ưu của các phương trình trên có thể thu được bằng cách giải quyết các hàm Lagrangian sau đây: 𝐿 = 𝑓(𝑉,𝑃,𝑄) + 𝜆𝐺(𝑉,𝑃,𝑄) + 𝜇𝐻(𝑉,𝑃,𝑄) Khi λ = (λ1,…,λm) và µ = (µ1,…,µm) là hệ số Lagrangian. Cho một tập hợp của P và Q, giá nút thực tế và công suất phản kháng của giải pháp tối ưu có thể được tính toán sử dụng công thức sau: 𝜕𝐿 𝑝𝑖 𝜕𝑃𝑖 𝜕𝐿 𝑞𝑖 𝜕𝑄𝑖 (2) (3) III. XÂY DỰNG MỨC GIÁ NÚT DỰ KIẾN Giá nút mỗi bus được xác định bằng công thức 2 và 3 dựa trên trạng thái hoạt động bình thường của hệ thống. Một hệ thống điện có thể mất một hoặc nhiều đường truyền do các sự cố ngẫu nhiên xảy ra trong hệ thống truyền dẫn. Sự cố này có thể làm thay đổi cấu hình hệ thống, có thể gây nghẽn truyền tải và các vi phạm khác trong mạng điện. Một số biện pháp khắc phục như việc tái cơ cấu hệ thống, bù công suất phản kháng, thay đổi thẻ biến áp và tải để bẽ gãy công suất không phù hợp và các sai phạm khác trong mạng. Các hành động khắc phục này có thể dẫn tới sự phân bố và biến đổi nút. Người sử dụng hệ thống phải biết giá nút bao gồm cả khi hệ thống hoạt động bình thường hoặc bất thường khi quyết định mua hoặc bán. Giá nút, do đó, là một biến ngẫu nhiên và theo sự xác xuất phân phối. Giá trị kỳ vọng và độ lệch của giá nút phải được sử dụng để nhận ra những tác dụng này. Với hệ thống điện n bus với m thành phần độc lập, trạng thái hệ thống có thể được xác định bằng cách sử dụng phân phối nhị thức. Xác xuất của trạng thái hệ thống j với r thành phần lỗi được tính như sau: Nguyễn Văn Hải – Lê Duy Đoan Chi Page 4 Báo Cáo Môn Học GVHD: PGS.TS Trương Việt Anh 𝑟 𝑚 𝑝� = ∏𝑈� ∏ 𝐴𝑖 𝑖=1 𝑖=𝑟+1 Với Ai và Ui tương ứng là thành phần i sẵn có và không sẵn có. Kỹ thuật đánh giá độ tin cậy cho việc giải quyết hệ thống công suất lớn có thể được sử dụng để xác định vi phạm hệ thống và hoạt động khác phục liên quan như tái cấu hình lưới và đổ tải để giải phóng vi phạm. Cấu hình mới và các thông số cho trạng thái j sử dụng như đầu vào để xác định giá nút. Với trạng thái hệ thống j, tối ưu hóa vấn đề được xây dựng như sau: 𝑁𝑔 𝑀𝑖𝑛�𝑖 = ∑(� 𝑝𝑖(�𝑔𝑖𝑗) + � 𝑞𝑖(𝑄𝑔𝑖𝑗)) 𝑖=𝑙 Một số ràng buộc: Ràng buộc cân bằng cho nút i: 𝑛 𝑔𝑝𝑖𝑗 = �𝑔𝑖𝑗 − � 𝑑𝑖𝑗 − ∑ � 𝑖𝑗� 𝑘𝑗|�𝑖𝑘𝑗|𝑐𝑜𝑠(� 𝑖𝑗 − 𝜃𝑘𝑗 − � 𝑖𝑘𝑗) = 0 𝑘=1 𝑛 𝑔𝑞𝑖𝑗 = 𝑄𝑔𝑖𝑗 − 𝑄𝑑𝑖𝑗 − ∑� 𝑖𝑗� 𝑘𝑗|�𝑖𝑘𝑗|𝑐𝑜𝑠(� 𝑖𝑗 − 𝜃𝑘𝑗 − � 𝑖𝑘𝑗) = 0 𝑘=1 Ràng buộc không cân bằng cho nút i:  Ràng buộc công suất máy phát: �𝑔𝑖 𝑚𝑖𝑛 ≤ �𝑔𝑖𝑗 ≤ �𝑔𝑖 𝑚𝑎𝑥 𝑄𝑔𝑖 𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑄𝑔𝑖𝑗 ≤ 𝑄𝑔𝑖 𝑚𝑎𝑥  Ràng buộc điện áp: � 𝑖 𝑚𝑖𝑛 ≤ |� 𝑖𝑗| ≤ � 𝑖 𝑚𝑎𝑥  Ràng buộc công suất cho đường dây i: � 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑛 ≤ � 𝑙𝑖𝑗 ≤ � 𝑙𝑖𝑚𝑎𝑥 Với Pgij và Qgij tương ứng với tổng công suất thực và công suất phản khán, Cij(Pgij) và Cqi(Qgij) tương ứng là hàm chi phí của công suất thực và công suất phản kháng, Ng là số bus máy phát, Pgimin và Pgimax tương ứng là công suất thực đầu ra min và max. Qgimin và Qgimax tương ứng là công suất phản kháng đầu ra min và max, Vimin và Vimax tương ứng Nguyễn Văn Hải – Lê Duy Đoan Chi Page 5 ... - tailieumienphi.vn