Quản lý tắc nghẽn trong thị trường điện bằng cách lắp đặt thiết bị TCSC

Khi đó, cơ cấu tổ chức và phương thức hoạt động của ngành điện nói chung và của Công ty truyền tải điện nói riêng sẽ phải có những thay đổi cơ bản để đáp ứng phù hợp với các quy định mới

ty Điện lực Quốc gia (hầu hết thuộc sở hữu Nhà nước), tăng cường tính cạnh tranh ở cả 3 khâu: sản xuất, bán buôn và bán lẻ điện năng bằng cách thiết lập thị trường điện và tư nhân hóa một hay nhiều bộ phận của Công ty Điện lực Quốc gia Kết quả cho thấy đây là một tiến bộ của khoa học quản lý trong ngành năng lượng Bởi vì, thị trường điện tạo ra môi trường kinh doanh cạnh tranh bình đẳng giữa các doanh nghiệp và là giải pháp hữu hiệu huy động vốn trong việc đầu tư xây dựng nguồn cũng như hệ thống truyền tải điện

Mặc dù quá trình cải tổ cơ cấu tổ chức và thiết lập cạnh tranh trong ngành công nghiệp điện ở một số nước trên thế giới đã thực hiện được nhiều năm và còn nhiều nước khác đang và sẽ tiếp tục triển khai, nhưng cho đến nay chưa có một mô hình thống nhất cho thị trường điện ở tất cả các quốc gia

Xuất phát từ yêu cầu thực tế, khi nền kinh tế Việt Nam đã và đang hội nhập với nền kinh tế trong khu vực và trên thế giới thì việc hình thành thị trường điện là một tất yếu Khi đó, cơ cấu tổ chức và phương thức hoạt động của ngành điện nói chung và của Công ty truyền tải điện nói riêng sẽ phải có những thay đổi cơ bản để đáp ứng phù hợp với các quy định mới trong hoạt động điện lực, cũng như các quy luật của cơ chế thị trường

Ở Việt Nam, lộ trình cho việc áp dụng thị trường điện đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Hiện nay, đang áp dụng những bước thí điểm và sau đó tiến tới xây dựng một thị trường điện cạnh tranh hoàn toàn Thị trường điện là

một vấn đề rất mới đối với Việt Nam, do vậy cần thiết phải có những nghiên cứu về thị trường điện, từ đó áp dụng một cách linh hoạt, hợp lý để từng bước xây dựng thị trường điện Việt Nam thích hợp trong từng giai đoạn

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Đường dây truyền tải thường được điều khiển bằng hoặc thậm chí vượt quá giới hạn nhiệt của chúng để đáp ứng gia tăng sức mạnh tiêu thụ điện năng

và thương mại do sự gia tăng công suất không có trong kế hoạch Nếu sự thay đổi không được kiểm soát, một số đường dây có thể trở nên quá tải, hiện tượng này được gọi là tắc nghẽn Việc quản lý tắc nghẽn phức tạp hơn trong thị trường điện cạnh tranh và dẫn đến nhiều tranh chấp Tắc nghẽn có thể được giảm nhẹ thông qua nhiều cách khác nhau Một số nghiên cứu đã được thực hiện để giải quyết các vấn đề quản lý tắc nghẽn bằng cách sử dụng thiết lập lại hệ thống, an toàn hạn chế truyền tải điện năng tối ưu, cắt giảm tải kết hợp với thiết lập lại hệ thống

Vấn đề tắc nghẽn truyền tải là rõ rệt hơn trong thị trường phi điều tiết và

có tính cạnh tranh và nó cần một xử lý đặc biệt Trong môi trường này, nhà điều hành hệ thống độc lập (ISO) phải làm giảm sự tắc nghẽn, để hệ thống được duy trì ở trạng thái an toàn

Quản lý tắc nghẽn là một trong những thách thức kỹ thuật trong hệ thống truyền tải điện Với hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (thiết bị FACTS), những thiết bị này là một giải pháp thay thế để giảm tải dòng điện trong những đường dây đã bị quá tải nặng, kết quả là làm tăng khả năng tải điện, hao mòn hệ thống ở mức thấp, tăng tính ổn định của mạng lưới, giảm chi phí sản xuất, đáp ứng đủ điều kiện hợp đồng bằng cách kiểm soát dòng điện trong hệ thống Bên cạnh đó, bằng cách sử dụng các thiết bị FACTS cho nhiều

cơ hội hơn các vấn đề ISO Những cách sử dụng thay đổi liên quan đến việc sử dụng các thiết bị FACTS là vị trí tối ưu và kích thước thích hợp của chúng, thiết lập, chi phí và mô hình hóa

Các thiết bị FACTS, đặc biệt là hàng loạt các thiết bị FACTS như TCSC được coi là một trong những công nghệ giảm tắt nghẽn truyền tải và cho phép

sử dụng tốt hơn cơ sở hạ tầng lưới điện hiện có, cùng với nhiều lợi ích khác Với lý do trình bày ở trên cho thấy, việc nghiên cứu đề tài “Quản lý tắc

nghẽn trong thị trường điện bằng cách lắp đặt thiết bị TCSC” là một yêu cầu

mang tính cấp thiết trên cả hai phương diện lý luận và thực tiễn, phù hợp với việc phát triển thị trường điện tại Việt Nam

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của luận văn

Nghiên cứu tính khả thi khi lắp đặt thiết bị FACTS, cụ thể là thiết bị TCSC trên đường dây truyền tải nhằm quản lý tắc nghẽn và tăng khả năng truyền tải cho đường dây trong thị trường điện

1.4 Nội dung nghiên cứu của luận văn

- Tìm hiểu tổng quan về thị trường điện thế giới, khu vực và Việt Nam

- Tìm kiếm thông tin về các hướng nghiên cứu, đề khoa học liên quan đến

sử dụng thiết bị FACTS trong thị trường điện

- Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị TCSC

- Xác định đường dây truyền tải có khả năng bị tắc nghẽn

- Ứng dụng TCSC vào hệ thống điện để giải quyết tắc nghẽn

- Sử dụng phần mềm mô phỏng trên hệ thống điện

- Phân tích số liệu mô phỏng, đánh giá tính khả thi khi triển khai thực tế

1.5 Phương pháp nghiên cứu của luận văn

 Phương pháp luận

Tìm hiểu thực trạng thị trường điện tại các nước Tìm hiểu các mô hình

sử dụng thiết bị TCSC để quản lý tắc nghẽn trong thị trường điện

 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm

- Xác định hàm mục tiêu và các hàm ràng buộc đẳng thức và bất đẳng thức

- Giải bài toán phân bố công suất tối ưu khả năng truyền tải

1.6 Kết cấu luận văn

Luận văn gồm 6 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Tổng quan về thị trường điện

Chương 3: Ứng dụng thiết bị FACTS trong hệ thống điện

Chương 4: Ứng dụng thiết bị TCSC để quản lý tắc nghẽn trong thị trường điện

Chương 5: Mô phỏng hệ thống điện trên phần mềm

Chương 6: Kết luận

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

2.1 Giới thiệu về thị trường điện

2.1.1 Khái niệm về thị trường điện

Cũng như các giao dịch khác, các giao dịch điện năng cũng cần có các thiết chế như: Người mua, người bán, các hợp đồng, các cơ chế quản lý thị trường, cơ cấu giá thành, người vận hành thị trường và người vận hành hệ thống Như vậy, thị trường điện là nơi xảy ra các giao dịch điện năng giữa người bán và người mua, người truyền tải, được xác định bằng các hợp đồng kinh tế

Thị trường điện hoàn hảo: Một thị trường điện cạnh tranh hoàn hảo đạt được khi giá trị lợi ích xã hội thặng dư của bên mua cộng thặng dư của bên bán Giá trị này sẽ đạt giá trị cao nhất trong một thị trường điện cạnh tranh hoàn hảo trong khi sẽ thấp hơn ở các dạng thị trường với điều kiện khác như thị trường độc quyền hay bán tự do Vì vậy, khi tiến hành thực hiện thị trường cạnh tranh, các cấu trúc được xem xét cần hướng đến thị trường cạnh tranh hoàn hảo để tối

ưu hóa lợi nhuận ròng Vậy, thị trường điện hoàn hảo là thị trường mà lợi ích xã hội cao nhất hay nhiều người sử dụng điện nhất

2.1.2 Mô hình thị trường điện cạnh tranh

Hình 2.1 Mô hình thị trường điện cạnh tranh

 Mô hình PoolCo

Hình 2.2 Mô hình PoolCo

- Là mặt thị trường tập trung mà người bán hay người mua đồng ý bỏ thầu

và giá vào PoolCo

- Đặc điểm chính của mô hình PoolCo là sự thiết lập mua bán điện qua Pool trên cơ sở đấu thầu

- Mua bán điện với giá thị trường (MCP) quyết định bởi PoolCo

 Mô hình thị trường song song

Hình 2.3 Mô hình thị trường song song

- Mô hình này cho phép các hợp đồng trực tiếp giữa các khách hàng và công ty phát mà không có sự can thiệp của ISO

- ISO vận hành và duy trì độ tin cậy hệ thống

2.1.3 Các thành phần của thị trường điện

Hình 2.4 Các thành phần cơ bản của thị trường điện

 Trung tâm vận hành hệ thống độc lập (ISO)

Đảm bảo độ tin cậy, ổn định và an ninh hệ thống Phối hợp lập kế hoạch truyền tải và cân bằng năng lượng Quản lý thị trường các dịch vụ phụ trợ Thực hiện chức năng thanh toán sử dụng lưới và các dịch vụ

 SCHEDULING COORDINATOR (SCs)

Quản lý thị trường điện trả trước do nó sở hữu, đưa ra các quy định cho thị trường điện trả trước, gửi kế hoạch ban đầu và các chào thầu điều chỉnh đến ISO và cùng với ISO điều chỉnh kế hoạch

2.2 Thị trường điện thế giới [7]

Lịch sử quá trình hình thành và phát triển thị trường điện của một số nước trên thế giới bắt đầu từ cuối những năm 1970 Mỹ, Chi Lê là những nước đầu tiên cho phép xây dựng các IPP và bán điện cho các công ty Điện lực độc quyền Làn sóng cải cách bắt đầu diễn ra mạnh từ những năm 1990, xuất phát từ Anh sau đó lan rộng ra nhiều quốc gia khác như: Na Uy, Thụy Điển, Phần Lan, Australia, Canada, NewZealand v.v Cuối những năm 1990, cải cách ngành điện bắt đầu lan sang các nước Châu Á như: Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn

Độ, Singapo, Thái Lan

Công nghiệp điện giờ đây đã phát triển thành ngành công nghiệp cung cấp và cạnh tranh Thị trường đóng vai trò quyết định giá cả, giảm chi phí cơ bản

để tăng tính cạnh tranh Việc tái thiết thực sự trở nên cần thiết để phân tách ba thành phần quan trọng của công nghiệp điện bao gồm: sản xuất, truyền tải và phân phối Do đó, việc tách rời truyền tải được coi là ứng dụng phù hợp nhất đáp ứng được biểu giá quy định Thời gian gần đây, nhiều hệ thống truyền tải điện liên quốc gia hoặc liên khu vực đã được xây dựng tạo nền tảng cho việc hình thành các thị trường điện liên quốc gia như thị trường điện Châu Âu hoặc thị trường điện Bắc Mỹ v.v Ở những thị trường điện liên khu vực này, các công ty Điện lực có cơ hội để cạnh tranh bán điện sang các quốc gia lân cận Điện năng được xuất khẩu hoặc nhập khẩu sang các quốc gia khác như các loại hàng hóa thông dụng khác

2.2.1 Brazil

Brazil là nước phụ thuộc vào nguồn thủy điện chiếm 84 % sản lượng năm

2005 Công suất đặt vào khoảng 100 GW với công ty sở hữu vốn nhà nước

Eletrobras chiếm một nửa công suất toàn hệ thống với Tractebel Energia đang là nhà máy sở hữu tư nhân lớn nhất vơi công suất khoảng 6,7 GW

Có hai thị trường giao dịch ở Brazil – một thị trường bị điều tiết (Ambiente

de Contratação Regulado-ACR) cho các khách hàng nhỏ ( hộ gia đình và các cơ

sở kinh doanh nhỏ) và một thị trường tự do (Ambiente de Contratação Livre - ACL) cho các khách hàng lớn ACR là một thị trường pool dựa trên cơ sở các hợp đồng dài hạn tương phản với các thị trường UK trước đây và Nordpool ( thị trường Scandinavia) sử dụng các hợp đồng ngắn hạn

ACL cho phép các khách hàng lớn (các công ty công nghiệp lớn chẳng hạn)

và các nhà phân phối mua điện thông qua các hợp đồng song phương thỏa thuận

tự do Các công ty phân phối sử dụng thị trường này để khắc phục sự chênh lệch giữa lượng điện năng họ đã ký trong thị trường ACR và nhu cầu thực tế Các khách hàng lớn là những khách hàng có công suất tiêu thụ từ 3 MW trở lên Trong cả hai thị trường đều được thanh toán sau giao dịch thực tế bằng cách

so sánh số MWh được cung cấp với sản lượng ký kết, trong trường hợp năng lượng tiêu thụ lớn năng lượng ký thì bên mua phải trả một khoản phạt

Các hợp đồng được hậu thuẫn bởi các Chứng chỉ năng lượng cố định (FECs)

có đơn vị là MWH p.a và có thể mua bán tự do Chúng được cấp bởi cơ quan điều tiết cho các công ty phát điện và phản ánh khả năng sản xuất điện của họ trong các mùa khô Thông qua các FECs sự tăng trưởng phụ tải sẽ phản ánh nhu cầu đầu tư công suất

Mặc dù, đấu giá tập trung là tương tự một số cách như mô hình thị trường một người mua duy nhất, các hợp đồng là các công cụ giữa các công ty phát điện

và các công ty phân phối hơn là giữa các nhà máy và người mua duy nhất Dự báo phụ tải cũng được thực hiện bởi các công ty phân phối và vì vậy có thể phản ánh chính xác hơn sự tăng trưởng phụ tải

Thị trường bán buôn bao gồm một thị trường tương lai và thị trường giao ngay Có một yêu cầu là điện năng bán bởi mỗi nhà máy không được vượt quá 10% của cả nước Các nhà máy tự do ký hợp đồng cung cấp điện với các công ty phân phối và các khách hàng lớn Các nhà điều tiết sẽ quy định biểu giá cho các khách hàng nhỏ và vừa, nghĩa là các khách hàng có phụ tải đỉnh dưới 30kV Thị trường giao ngay bao gồm một hệ thống xác định giá dựa trên chi phí Các nhà máy nhiệt điện nộp bản chào trước 6 tháng và công bố độ sẵn sàng Các hạn định cho phép có tính đến sự biến động giá nhiên liệu sẽ cho sự biến động vượt quá một phần trăm nhất định Dựa vào dự báo nhu cầu CAMMESA sẽ xác định nhà máy chạy biên và do đó xác định giá điện năng từng giờ

Lĩnh vực truyền tải điện đã tư nhân hóa một phần (chẳng hạn Nhà nước chiếm 70% cổ phần tổng ISA là công ty truyền tải lớn nhất, trong đó EPSA,

Distasa S.A là các công ty tư nhân hoàn toàn) Lĩnh vực phân phối điện cũng được tư nhân hóa một phần, công ty phân phối lớn nhất là CONDESA là thuộc

sở hữu của Endesa một công ty của Tây Ban Nha

Ủy ban điều tiết năng lượng và khí (CREG) điều tiết biểu giá cho các khách hàng vừa và nhỏ, các khách hàng lớn được tự do ký hợp đồng với các nhà máy với giá thỏa thuận

Colombia có thị trường công suất được gọi là “Phí độ tin cậy” Nó là một cuộc đấu giá các nghĩa vụ năng lượng cố định (FEOs) cho phép huy động các tổ máy để cố định độ sẵn sàng năng lượng trong suốt các giai đoạn mùa khô Quá trình đấu giá là một kiểu đồng hồ giảm dần (đếm ngược)

FEO là một lựa chọn gọi “Call option” với giá đấu được thiết lập bởi CREG, được đối chiếu với giá trị giao ngay nhiên liệu dầu dân dụng ở cảng New York Khi giá giao ngay vượt quá giá đấu thì các nhà máy sẽ được gọi tăng giá để thỏa mãn FEO của họ và được trả ở giá đấu (strike price)

Có hai thị trường đang vận hành ở Hy Lạp, một thị trường bán buôn ngày tới

và một thị trường công suất Thị trường bán buôn có một giá SMP duy nhất thậm chí hệ thống truyền tải bị nghẽn giữa các vùng Nam và Bắc Giá SMP là trung bình chung của bất kỳ kết quả giá nào tạo ra tín hiệu vị trí xây dựng mới trong vùng có thiếu công suất

Mỗi đơn vị phục vụ tải (LSE) ở Hy Lạp có trách nhiệm ký kết hợp đồng với các nhà máy đối với 100% phụ tải của họ cộng với một phần dự phòng thêm được quy định bởi cơ quan điều tiết Nếu vi phạm hợp đồng sẽ phải chịu một khoản phạt khoảng €100/MW Những hợp đồng này đươc hậu thuẫn bởi các nhà

máy sẵn sàng công suất (CATs) và phải được trình bày bởi các công ty phát điện để tham gia thị trường ngày tới Độ sẵn sàng của CATs được xác định bởi TSO dựa trên các đặc tính kỹ thuật nhà máy và thực tiễn quá khứ, CATs có thể được mua bán tự do

Khi thiếu công suất được dự báo trước cho TSO thì một giá đầu tiên đấu giá loại bản chào cho các hợp đồng sai khác (CfDs) được thực hiện đối với giá thị trường, các hợp đồng này được chuyển cho LSE sau khi đấu giá

Để khuyến khích các đơn vị mới vào thị trường TSO bảo đảm một số chi phí

cố định của họ nếu họ thất bị để đạt 70% chi phí của mình trong thị trường ngày

2.2.5 Chi Lê

Ngành công nghiệp điện Chi Lê đã được tư nhân hóa hoàn toàn Gần 50% sản lượng điện là thủy điện (chủ yếu ở miền Nam) và 50% nhiệt điện (chủ yếu ở miền Bắc) Hệ thống điện được chia thành bốn lưới điện chính với lưới điện miền Trung (SIC) và miền Bắc (SING) phục vụ hầu hết khách hàng

Có một thị trường “Được mô phỏng” trong đó các nhà máy lớn hơn 100

MW phải lập các bản chào dựa trên chi phí để mua và bán cho nhau nhằm thỏa mãn các trách nhiệm đã ký kết, các khách hàng lớn và các công ty phân phối là không có khả năng nhìn thấy giá này Các thị trường này (trong mỗi vùng lưới điện) được vận hành bởi cơ quan vận hành thị trường, CDEC

Khách hàng lớn là các khách hàng có ít nhất 2 MW phụ tải đỉnh Các khách hàng nhỏ hơn mức này sẽ có giá được quy định bởi Ủy ban năng lượng quốc gia (CNE) trong khoảng thời gian 6 tháng thông qua quy định của các hợp đồng giữa các công ty phân phối và các nhà máy - có một cơ chế “chuyển” các chi phí xuống các khách hàng cuối cùng, nghĩa là các công ty phân phối luôn nhận được một khoản lợi nhuận cố định cho các hoạt động của họ Tuy nhiên, các khách hàng lớn có khả năng ký kết tự do với các nhà máy

Chi Lê cũng thực hiện một cơ chế đấu giá hợp đồng công suất Các công ty phân phối phải ký 100% phụ tải dự báo của họ cho ít nhất 3 năm tới Mỗi một

công ty phân phối tổ chức cuộc đấu giá của mình khi nó được yêu cầu, mặc dù vậy các công ty nhỏ hơn có thể liên kết với nhau để hưởng lợi từ tính kinh tế quy

mô Chính phủ phải phê duyệt cuộc đấu giá và họ cũng sẽ quy định một giá trần cho giá đấu

Thị trường bao gồm một thị trường song phương và một thị trường ngày tới Cũng có một thị trường công suất riêng biệt với thị trường bán buôn gọi là Cơ chế công suất dự phòng Cơ chế này được vận hành bởi cơ quan vận hành độc lập (IMO) sẽ xác định nhu cầu công suất (khả năng đáp ứng nhu cầu phụ tải đỉnh) Các tín dụng công suất được chuyển nhượng bởi IMO cho các nhà máy sau đó bán chúng cho các đơn vị bán lẻ Các tín dụng này không mua bán song phương mà được mua thông qua một cuộc đấu giá bởi IMO sẽ bán chúng cho các đơn vị bán lẻ để đáp ứng nhu cầu của họ

2.2.7 Thị trường Anh và xứ Wales

Thị trường Anh và xứ Wales vận hành một thị trường tập trung trước 2001

mà không có thị trường công suất

Tư tưởng của thị trường là các dự báo giá được thực hiện bởi các nhà đầu tư

sẽ thúc đẩy khối lượng đầu tư vào công suất, tuy nhiên, cũng có một cơ chế công suất được thay thế Nó được trả cho tất cả các nhà máy bán điện vào trong thị trường pool dựa trên giá trị mất tải và giá biên hệ thống (SMP)

Phí công suất = LOLP*(VOLL – SMP) (2.1)

Ngoài ra, còn có một khoản thanh toán độ sẵn sàng riêng biệt cho các nhà máy không bán điện nhưng vẫn còn sẵn sàng trong ngày

Tuy nhiên, việc thao túng giá bởi các đơn vị có quyền lực thị trường sẽ ảnh hưởng đến quyết định thay đổi từ một thị trường tập trung tới một thị trường cân bằng và một thị trường thanh toán

2.2.8 Hàn Quốc

Thị trường điện Hàn Quốc bao gồm một thị trường phát điện đã tư nhân hóa một phần bán điện vào sàn giao dịch điện năng với một người mua duy nhất cung cấp điện cho hầu hết tất cả khách hàng dân dụng và công nghiệp Điện năng được sản xuất chủ yếu từ than và các nhà máy điện hạt nhân (76%), gas (16%), dầu (7%) và một phần nhỏ thủy điện (1%) với tổng công suất đặt hơn 60

GW Năm 2005, điện năng sản xuất là 391 TWh với phụ tải đỉnh là 54 GW, dự phòng là 14% Tốc độ tăng trưởng dự kiến là 4-5% năm và để đáp ứng được nhu cầu này thì cần phải xây dựng thêm tới 24 GW vào năm 2017

Đến tận năm 2001, KEPCO vẫn là một công ty độc quyền ngành dọc chi phí thống lĩnh thị trường Sau đó, khâu phát điện đã được chia tách thành 6 công ty độc lập thuộc sở hữu nhà nước (và KEPCO vẫn được duy trì 1/7 quyền bỏ phiếu trong hội đồng quản trị) nhưng KEPCO vẫn sở hữu hệ thống phân phối và truyền tải cũng như tiếp tục là đơn vị mua duy nhất và là nhà cung cấp điện từ sàn giao dịch điện năng Các công ty điện lực sở hữu nhà nước chiếm đến 90% công suất đặt và 96% sản lượng

Sàn giao dịch năng lượng (KPX - Korean Power Exchange) là một thị trường bắt buộc các công ty phát điện chào độ sẵn sàng từng giờ cho ngày tới, các tổ máy sẽ được huy động theo chi phí tối thiểu thiết lập giá biên hệ thống (SMP) Các chi phí được xác định hàng tháng bởi Ủy ban đánh giá chi phí và chỉ dựa trên các chi phí nhiên liệu và vận hành ( không có các giá vùng hay giá nút)

Có hai giá SMP và giá biên chạy nền thấp hơn đối với nhiệt điện than và hạt nhân Ngoài thanh toán năng lượng, có các cơ chế công suất dựa trên độ sẵn sàng được huy động ( trái với công suất đặt), và cũng có hai giá khác nhau cho các tổ

máy chạy nền và chạy đỉnh Bảng sau sẽ trình bày giá năng lượng bán buôn trung bình và các cơ chế công suất từ 2002 đến 2005

Thanh toán thị trường buôn bán 2002 2003 2004 2005

Bảng 2.1 Giá điện trung bình

KEPCO là đơn vị mua duy nhất từ KPX và cung cấp cho gần như cho toàn

bộ khách hàng với một biểu giá 2 bậc thang cho năng lượng và công suất

Tóm lại, các thị trường điện ở các nước như Tây Úc, Anh trước năm 2001 tập trung vào các thị trường hợp đồng song phương với cơ chế bắt buộc mua đủ nghĩa vụ công suất (Tây Úc) hoặc các cơ chế trả phí công suất (Anh và xứ Wales) Các thị trường ở Nam Mỹ lại chú trọng đến các thị trường hợp đồng để đạt được một mức công suất hợp lý với hy vọng các hợp đồng sẽ tạo ra một mức

độ ổn định mà thị trường giao ngay không làm được Các thị trường hợp đồng này (hậu thuẫn bởi các chứng chỉ) có thể là cạnh tranh chi phí nếu chào giá trong thị trường phát điện liên quốc gia

Các chứng chỉ công suất ở các nước khác nhau (theo ràng buộc năng lượng hoặc công suất) cũng khác nhau phụ thuộc vào tỷ lệ công suất thủy điện của từng nước Brazil và Colombia là các quốc gia phụ thuộc vào nguồn thủy điện và vì vậy sẽ không có đủ năng lượng cho các năm khô hạn và nên các nước này sử dụng đấu thầu các chứng chỉ năng lượng cố định Trong khi đó, Úc lại có các ràng buộc về công suất đỉnh nên sử dụng các chứng chỉ công suất và được xác định theo công suất phụ tải đỉnh

Phương pháp tiếp cận ở New Zealand là sử dụng một nhà máy thuộc sở hữu công cộng để đáp ứng nhu cầu phụ tải đỉnh đã tạo ra một mức giá trần phù hợp cho thị trường điện Tuy nhiên, phương pháp này này lại thất bại trong việc

khuyến khích mức độ đầu tư hợp lý vào nguồn mới vì không có thêm đầu tư công suất hợp lý nào đúng thời điểm

Hiển nhiên là một tổ hợp phát điện đa sở hữu và tương xứng sẽ giảm được khả năng lũng đoạn thị trường Giám sát thị trường và phương pháp đấu giá hiệu quả sẽ là cần thiết

2.3 Thị trường phát điện cạnh tranh tại Việt Nam

Hiện nay, hệ thống điện Việt Nam cũng đã kết nối với một số nước trong khu vực như Trung Quốc, Lào, Campuchia để mua bán, trao đổi điện nặng và trong tương lai gần sẽ hình thành hệ thống truyền tải điện trong các nước ASEAN Các công ty điện nước ngoài đang và sẽ tham gia vào Việt Nam hoạt động kinh doanh, cạnh tranh với các công ty điện lực của Việt Nam Ngược lại, các doanh nghiệp kinh doanh điện của Việt Nam, mà trước tiên là EVN cũng có

cơ hội để tham gia kinh doanh ở các quốc gia trong khu vực như tham gia mua bán điện trên thị trường điện khu vực, xây dựng các nhà máy điện …

Quá trình cải tổ cơ cấu ngành điện Việt Nam và xây dựng thị trường điện sẽ

mở ra môi trường cạnh tranh lành mạnh giữa các doanh nghiệp kinh doanh điện trên thị trường điện Việt Nam Các doanh nghiệp sẽ phải đổi mới một cách cơ bản về tổ chức, chiến lược kinh doanh, đầu tư để phù hợp với môi trường kinh doanh mới

Việt Nam thể hiện mạnh mẽ bằng Luật Điện Lực năm 2004, trong đó, nêu rõ quá trình phát triển thị trường điện tại Việt Nam sẽ trải qua 3 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Thị trường phát điện cạnh tranh (2005-2014);

 Giai đoạn 2: Thị trường bán buôn điện cạnh tranh (2015-2022);

 Giai đoạn 3: Thị trường bán lẻ điện cạnh tranh (từ sau 2022)

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

Ngành điện, mà đại diện là Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), hiện đang phát triển theo Quyết định số 147 và 148 tháng 6/2006 của Thủ tướng Chính phủ yêu cầu EVN phải chuyển thành tập đoàn điện lực (hình thức công ty mẹ) Trực tiếp hoặc thông qua các đơn vị trực thuộc, EVN sở hữu hoặc là cổ đông chính của phần lớn các nhà máy điện, hệ thống truyền tải 500 KV và các Công ty Điện lực (PC), đây là các công ty phân phối chính có hệ thống phân phối ở cấp điện áp trung bình và thấp cung cấp điện cho các khu vực thành thị và nông thôn PC bán điện cho các công ty phân phối điện địa phương (LDU), các công ty này phân phối điện thông qua lưới hạ áp và bán lẻ cho khu vực nông thôn và các vùng sâu vùng xa

Chính phủ đặt ra mục tiêu tham gia của khối tư nhân: (i) 20% tổng mức đầu

tư là từ khối tư nhân; và (ii) Quá trình cổ phần hóa (một phần tư nhân hóa) các nhà máy điện của EVN (trừ các nhà máy thủy điện chiến lược đa mục đích) và các PC EVN sẽ giảm dần quyền sở hữu nhưng sẽ vấn giữ vị trí chi phối trong các năm tiếp theo

Khâu phát điện có những đặc điểm sau:

- Nhà máy điện chiến lược: 100% thuộc sở hữu nhà nước, bao gồm các nhà

máy thủy điện chiến lược đa mục tiêu (LSMPH), và trong tương lai, là các nhà điện hạt nhân Hiện nay, LSMPH thuộc EVN, nhưng có thể sẽ được đặt dưới một cơ quan nhà nước không phải EVN

- Nhà máy BOT: thuộc sở hữu nước ngoài, bán điện cho EVN theo PPA

dài hạn, có bảo lãnh của Chính phủ và thỏa thuận chuyển giao

- Nhà máy Điện Độc lập (IPP) là các nhà máy không thuộc EVN cũng

không theo hình thức BOT Hiện tại, các nhà máy này chủ yếu do các SOE sở hữu (ví dụ, PetroVietnam và Vinacomin), nhưng các nhà đầu tư trong nước hiện cũng đang tham gia vào lĩnh vực này, đặc biệt đối với các nhà máy nhỏ Các IPP hiện tại bán điện cho EVN theo các PPA trung hạn, các PPA này sẽ kết thúc khi bắt đầu thị trường phát điện cạnh tranh

- Các Nhà máy Điện Cổ phần hóa là các công ty cổ phần (JSC) được thành

lập từ các nhà máy điện của EVN, cổ phần được bán cho nhân viên và được niêm yết trên thị trường chứng khoán, EVN nắm giữ ít nhất 51% cổ phần Các nhà máy này có hợp đồng với EVN với các điều kiện tương tự với các IPP

- Các nhà máy do EVN sở hữu đang lập kế hoạch cổ phần hóa

2.4 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

2.4.1 Giới thiệu tổng quan các phương pháp hạn chế tắc nghẽn truyền tải trong thị trường điện [7]

Hiện nay trong thị trường điện có nhiều phương pháp để quản lý tắc nghẽn

cơ bản như sau:

- Cơ chế cost-free: bao gồm các hành động như cắt điện đường dây tắc nghẽn hay điều chỉnh đầu phân áp, điều kiển Phase-Shifter hay dùng các thiết bị FATCS

- Cơ chế not-cost-free: điều chỉnh kế hoạch nguồn phát Ưu tiên cắt các giao dịch dựa vào thông số sẵng lòng chi trả

2.4.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu

 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

- Đề tài “Tính toán chóng tắc nghẽn dùng UPFC giải thuật tiến hóa dựa trên Logic mờ” [1] của H.Iranmanesh, M.Rashidi-Nejad: nghiên cứu này đề xuất

vị trí lắp đặt tối ưu của bộ điều khiển dòng công suất hợp nhất UPFC (Unified

Power Flow Controller) Trong việc kiểm soát tắc nghẽn, hàm mục tiêu là hàm phi tuyến do đó để giải hàm này ta dùng giải thuật tiến hóa RGA (Real Genetic Algorithm) để tính toán tối ưu đồng thời dùng qui trình phân tích theo bậc AHP (Analytical Hierarchy Process) dựa trên logic mờ để đánh giá RGA Hệ thống trên được thử nghiệm trên hệ thống IEEE 5 bus

- Đề tài “Kiểm soát tắc nghẽn của hệ thống truyền tải dùng FACTS”[2] của Liangzhong Yao, Phill Cartwright, Laurent Schmitt, Xiao-Ping Zhang về xem xét ứng dụng của bộ bù dọc đồng bộ tĩnh SSSC (Static Series Synchronous Compensator) để kiểm soát tắc nghẽn và tăng khả năng truyền tải của hệ thống khi có nguồn năng lượng gió cao Bài báo nghiên cứu và giải thích hiệu quả của FACTS dựa trên điều khiển dòng công suất, làm giảm tắc nghẽn và tăng khả năng truyền tải của mạng điện khi có điện gió đồng thời đảm bảo ổn định và an toàn điện áp

- Đề tài: “Phương pháp Giá biên tại nút (LMP)” [3] của Fangxing Li đề xuất một giải pháp để loại bỏ các bước đường cong phụ tải của giá biên nút (Location Marginal Price- LMP) đối với sự biến đổi phụ tải Giải pháp mới được đặt tên là liên tục giá biên nút (Continuous Location Marginal Price- CLMP) bởi

vì nó là một hàm chức năng liên tục đối với phụ tải Hiện tại LMP là một phương pháp dẫn đầu cho một bước biến đổi khi có một ràng buộc mới, hoặc truyền tải hoặc máy phát trở thành một mối ràng buộc gia tăng phụ tải

 Tình hình nghiên cứu trong nước

- Đề tài “Ứng dụng SVC nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của thị trường điện” của Đinh Thành Việt, Trần Phương Nam[19], về vận hành hệ thống điện theo cơ chế thị trường điện được Việt Nam và nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm nghiên cứu và áp dụng Bài báo này nghiên cứu vị trí lắp đặt tối ưu SVC trong thị trường điện nhằm gia tăng được biên độ ổn định điện áp tại các nút đồng thời giảm giá biên nút (LMP) tại các nút Việc nghiên cứu và ứng dụng SVC để đáp ứng các yêu cầu trên sẽ rất hữu ích trong công tác vận hành thị trường điện Phần mềm mô phỏng PowerWorld 13 được sử dụng để hỗ trợ cho

việc xây dựng mô hình tính toán dựa trên dữ liệu của hệ thống điện mẫu IEEE 39 nút (New England)

- Đề tài “Các mô hình quản lý thị trường điện lực và khả năng áp dụng tại Việt Nam” của Nguyễn Thành Sơn[20], bài viết giới thiệu một số mô hình quản lý thị trường điện lực của các nước trên thế giới, đánh giá tình hình hoạt động kinh doanh điện năng của ngành Điện Việt Nam, từ đó đưa ra mô hình quản lý thị trường điện lực có thể áp dụng tại Việt Nam Bài viết cũng đưa ra một số ý kiến tham khảo nhằm hoàn thiện công tác quản lý thị trường điện lực Việt Nam

- Đề tài “Nghiên cứu khả năng sử dụng thiết bị TCSC để nâng cao khả năng truyền tải của hệ thống điện 500KV Việt Nam” của Lý Quỳnh Miên, Nguyễn Văn Thắng[21], ĐH Bách Khoa Đà Nẵng, về khả năng truyền tải của đường dây siêu cao áp và các tiêu chí kỹ thuật liên quan như điện áp vận hành,

ổn định, tổn thất công suất trên đường dây, là những vấn đề được các nhà nghiên cứu, kỹ sư thiết kế, vận hành đặt biệt quan tâm Hệ thống điện 500kV Việt Nam được xây dựng và đưa vào vận hành từ năm 1994, sau hơn 15 năm vận hành hệ thống này được liên tục mở rộng và phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu truyền tải, cung cấp điện cho phụ tải của cả nước Qua quá trình thực tế vận hành

hệ thống điện đã xuất hiện các chế độ vận hành mà công suất truyền tải trên đường dây khá lớn - mùa hè, các hồ của nhà máy thủy điện ở miền Bắc thiếu nước không thể phát đáp ứng yêu cầu phụ tải trên đường dây miền Trung ra miền Bắc làm cho các đường dây bị quá tải, điện áp tại một số nút trên đường dây giảm thấp dễ dẫn đến mất ổn định điện áp Từ thực tiễn vận hành đặt ra yêu cầu cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư phải tìm ra giải pháp để nâng cao khả năng truyền tải của đường dây 500kV Việt Nam

Nhìn chung ngày nay các thiết bị FACTS được ứng dụng nhiều trong hệ thống điện, đặt biệt TCSC là thiết bị có khả năng kiểm soát tắc nghẽn tốt, đã có nhiều đề tài nghiên cứu liên quan ở nước ngoài, tuy nhiên ở Việt Nam vẫn còn là hướng nghiên cứu mới

CHƯƠNG 3:

ỨNG DỤNG THIẾT BỊ FACTS TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

3.1 Giới thiệu chung[22]

Thiết bị FACTS (Flexible AC Transmission System - hệ thống truyền tải xoay chiều linh hoạt), chính là các hệ thống điện tử công suất có chức năng khống chế công suất phản kháng Sử dụng trong cấu hình phức tạp hơn, thiết bị FACTS cho phép khống chế một hay nhiều thông số của hệ thống truyền tải điện xoay chiều, trong đó có khống chế động điện áp, dòng điện, trở kháng và góc pha

Tiến sĩ Narain Hingorani, được nhiều người coi là cha đẻ của FACTS, nói rằng FACTS là một công nghệ mở ra nhiều khả năng FACTS cho phép công ty điện lực khắc phục mọi ràng buộc hay hạn chế trên hệ thống điện gây ra bởi tính năng điện áp kém, các quá độ hay tính ổn định bằng cách khống chế liên tục các dòng công suất tác dụng và phản kháng Ông Hingorani tin rằng các ứng dụng của công nghệ FACTS không diễn ra nhanh như mong đợi vì sự bấp bênh của thị trường do môi trường điều tiết gây ra Tụ điện phân dòng đóng cắt bằng cơ khí

có thể sử dụng để cung cấp công suất phản kháng, cuộn kháng phân dòng đóng cắt bằng cơ khí có thể sử dụng để tiêu thụ công suất phản kháng, nhưng chúng không thể xử lý được đóng cắt động Đây là lĩnh vực mà các thiết bị FACTS thể hiện vai trò mạnh mẽ Kết hợp hai thiết bị phân dòng này và đóng cắt chúng bằng thiết bị điện tử công suất ta sẽ được một thiết bị FACTS, cũng được mang tên là thiết bị bù công suất phản kháng tĩnh (Static VAR Compensator - SVC), là nguồn thay đổi công suất phản kháng

3.2 Các loại thiết bị FACTS và các ứng dụng[22]

Các ứng dụng thông thường được biết đến với tên gọi là FACTS là sử dụng các linh kiện điện tử công suất và các phương pháp hiện đại nhất để điều khiển phần điện thế cao trong lưới điện Các ứng dụng thứ 2 chính là nguồn công suất

tự tùy chỉnh, tập trung vào phân phối điện áp thấp và chính là một công nghệ được tạo ra để điều chỉnh, báo cáo chất lượng điện kém và độ tin cậy của nguồn cung cấp ảnh hưởng tới nhà máy, hộ tiêu thụ

Một số thiết bị FACTS: bộ bù tĩnh Thyristor-VAR (SVC) dùng làm bù đồng

bộ xoay, ngoại trừ nơi mà sự tăng mức độ ngắn mạch với tính hiệu hồi tiếp nhanh Công nghệ điện tử tiếp tục phát triển sự thay thế SVC bởi một loại bù tĩnh dựa trên việc sử dụng các bộ chuyển đổi điện áp nguồn (VSCs) dần xuất hiện Chúng được gọi là STATCOM (bộ bù tĩnh), chúng có tất cả các chức năng của SVC nhưng làm việc ở tốc độ cao hơn; chúng nhỏ gọn hơn và yêu cầu khi cài đặt nhỏ ít hơn và nhỏ hơn so với khi lắp đặt SVC STATCOM cơ bản chức năng với VSC tron hệ thống AC Trong việc truyền tải điện áp cao, thiết bị FACTS phổ biến nhất là: STATCOM, bộ điều khiển dòng hợp nhất (UPFC) và HVDC-VSC

Hình 3.1 Sơ đồ của SVC trong lưới điện

3.2.2 Thiết bị STATCOM [22 ]:

STATCOM bao gồm một VSC và biến áp có gắn Shunt Đó là bộ phận tĩnh tương ứng của tụ điện đồng bộ luân phiên (xoay ngưng đồng bộ) nhưng nó sản sinh ra và tiêu thụ công suất phản kháng một cách nhanh hơn bởi vì không

có các thành phần chuyển động tham gia Về nguyên tắc, nó thực hiện chức năng điều chỉnh điện áp tương tự như SVC nhưng với một trạng thái mạnh mẽ hơn vì

sự hoạt động của nó không bị suy giảm khi có điện áp thấp

Hình 3.2 Hệ thống bù tĩnh (STATCOM)

3.2.3 Thiết bị SSSC[22 ]:

SSSC gồm 2 biến thế, 1 Inverter và 1 tụ bù SSSC nối tiếp với đường dây truyền tải qua biến thế Nguyên tắc vận hành của SSSC, điện áp có thể điều chỉnh qua trở kháng của đường dây truyền tải Vì thế có thể điều khiển dòng công suất của đường dây truyền tải

trong hình 3.5 UPFC đồng thời cho phép kiểm soát dòng công suất có ích, dòng

công suất phản kháng và cường độ điện áp tại các thiết bị UPFC Ngoài ra, bộ điều khiển có thể được thiết lập để kiểm soát một hoặc nhiều các thông số khác nhau bất kỳ hoặc không kiểm soát bất cứ cái gì trong đó (Fuerte-Esquivel, Acha,

và Ambriz Pe'rez, 2000b)

Hình 3.5 Nguyên lý làm việc của hệ thống điện có UPFC

Công suất có ích được yêu cầu bởi các công cụ chuyển đổi hàng loạt được rút

ra bởi bộ Shunt chuyển đổi từ mạch AC và cung cấp cho Bus m thông qua liên kết DC Điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi hàng loạt được thêm vào điện áp nút

để tăng điện áp nút của Bus m Cường độ điện áp của VcR điện áp đầu ra cung cấp điện áp định mức, và góc pha cR xác định chế độ điều khiển dòng công suất Ngoài việc đóng vai trò hỗ trợ cung cấp trong việc trao đổi năng lượng hoạt động diễn ra giữa các công cụ chuyển đổi hàng loạt và hệ thống AC, bộ Shunt chuyển đổi cũng có thể tạo ra hoặc hấp thụ công suất phản kháng để cung cấp cường độ điện áp tại điểm kết nối với hệ thống AC

3.2.5 Thiết bị TCSC[22 ]:

TCSC nó cơ bản bao gồm 1 bộ TCR mắc song song với các tụ bù Một TCSC thực tế bao gồm một hay nhiều Mô-đun Hình 3.6 cho ta thấy cách bộ trí của bộ TCSC thực tế trong mạch

Hình 3.6: Sơ đồ mạch điện của TCSC

TCR đạt được tần số hoạt động cơ bản của nó khi tiêu thụ dòng phát ra, là

chức năng của Thyristor góc dẫn Tuy nhiên trái với các ứng dụng của SVC nơi

mà dòng phát được tạo ra bởi các TCR có xu hướng thoát ra khỏi mạng, trong các ứng dụng của TCSC thì dòng qua TCR bị giữ bên trong TCSC bởi vì trở kháng của tụ bù thấp so với trở kháng tương đương của mạng Ví dụ hệ thống Kayenta phát tại đầu cực, độ biến dạng điện áp điều hòa tối đa (THD) là 1,5% khi hoạt động ở chế độ bù và góc kích là 1470

Tóm lại: Chương này đã trình bày tổng quan về các đặc tính nổi bật nhất

của các thiết bị điện tử công suất hiện đang được sử dụng trong ngành công nghiệp cung cấp điện cho các mục đích của quy định điện áp, dòng điện có ích

và phản kháng, và nâng cao chất lượng điện Sự nhấn mạnh vào trạng thái ổn định trong vận hành, và phân biệt giữa các thiết bị điện - điện tử, trong đó sử dụng các thiết bị bán dẫn điện thông thường (tức là Thyristors) và thế hệ mới của

bộ điều khiển hệ thống điện, sử dụng thiết bị bán dẫn hoàn toàn kiểm soát như GTOs IGBTs Các thiết bị sau này làm việc tốt với các kỹ thuật điều khiển nhanh chóng chuyển đổi, chẳng hạn như chương trình kiểm soát PWM hình sin hoạt động như nguồn điện áp, gần như không bị delay Thiết bị dựa trên Thyristors có một tốc độ phản ứng chậm, lớn hơn một chu kỳ của tần số cơ bản,

và sử dụng kiểm soát pha trái ngược với điều khiển PWM Các bộ điều khiển Thyristor vận hành giống như những điện kháng có khả năng kiểm soát trái

ngược với các nguồn điện áp TCR, SVC, TCSC thuộc loại Thyristor STATCOM, SSSC, UPFC, và HVDC VSC sử dụng VSC là khối xây dựng cơ bản của chúng Được nhấn mạnh rằng tất cả các bộ điều khiển điện tử công suất tạo ra méo sóng hài Các phương tiện khác nhau của hệ thống điều hòa đã được

đề cập chẳng hạn như điều khiển Switch, đa cấu hình, kết nối ba pha, thiết bị lọc 3.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của TCSC[ 23]

3.3.1 Cấu tạo[23]

TCSC (Thyristor controlled series capacitor) là một thiết bị dùng trong truyền tải điện, để nâng cao khả năng ổn định của hệ thống điện, đặc biệt là khả năng ổn định động trong chế độ sự cố Cấu tạo của TCSC bao gồm các tụ điện tĩnh nối tiếp (fixed series capacitor - FC) có điện dung C được nối song song với cuộn dây điện cảm có điều chỉnh dòng điện bằng Thyristor (Thyristor Controlled Reactor - TCR)

Hình 3.7 Cấu tạo của TCSC

Ngoài ra, nó còn có các cơ chế bảo vệ như: VAR, khe hở phóng điện, máy cắt (Circuit Breaker CB) và dao cách ly Các phương thức bảo vệ sẽ được trình bày ở phần sau

3.3.2 Nguyên lý hoạt động [23]

Nếu gọi dung kháng của tụ là -jXC còn cảm kháng của TCR là jXL thì điện kháng đẳng trị của TCSC tính được theo công thức:

Với thiết kế điện kháng ; với của TCR lớn hơn XC

ta luôn có trị số điện kháng đẳng trị của TCSC mang dấu âm, nghĩa là tương ứng với tụ bù dọc Khi góc cắt của TCR thay đổi từ 900 đến 1800, dung kháng của TCSC thay đổi liên tục từ -XC đến một giá trị âm đủ lớn

3.3.3 Bảo vệ TCSC [23]

Máy cắt MC dùng để đưa TCSC vào hoạt động hoặc cắt ra khỏi lưới khi có yêu cầu hoặc sự cố Vì tụ điện C rất nhạy cảm với điện áp đặt trên tụ UC = IC.XCnên khi dòng điện chạy qua tụ lớn, đặc biệt trong chế độ sự cố ngắn mạch, ICtăng, cần phải có cơ chế chống quá áp cho tụ

Bảo vệ cho tụ điện C gồm nhiều cấp Đầu tiên là van chống quá áp VAR là một điện trở phi tuyến, bình thường có trị số rất lớn Khi UC > UCgh và đạt tới ngưỡng làm việc của VAR, điện trở của VAR giảm rất nhanh, cho phép dòng INqua VAR, nhờ đó, giảm điện áp dư trên tụ C

Khi dòng ngắn mạch duy trì có thể làm hỏng VAR, trong trường hợp này, khe mồi phóng điện K sẽ hoạt động Dòng ngắn mạch sẽ chạy qua K và máy biến dòng Khi tới ngưỡng tác động, Rơ le sẽ có tín hiệu đống máy cắt MC Do

đó, toàn bộ các phần tử của TCSC và VAR được nối tắt

Khi đã nối tắt TCSC, có thể đóng dao cách ly DCL vào để nối tắt lâu dài tụ Ngoài ra còn nhiều cơ chế khác bảo vệ cho TCSC hoạt động tốt

3.3.4 Mô hình điều khiển TCSC [23]

Khi làm việc trong HTĐ TCSC có 2 chế độ hoạt động Trong chế độ làm việc bình thường TCSC hoạt động với trị số đặt X0 Điểm đặt có thể thay đổi theo thông số CĐXL thông qua kênh điều khiển riêng (Power Flow Control Loop) Trong chế độ quá độ, TCSC hoạt động theo kênh điều khiển ổn định (Stability Control Loop) Đặc trưng động của TCSC phụ thuộc hàm truyền của kênh này

Mô hình điều khiển TCSC bao gồm các khối trễ, khối lọc, khối bù pha, và khối khuyếch đại, có thể mô tả bằng một số khâu tuyến tính như sau (theo mô hình của chương trình PSS/E):

VAR(L) VAR(L+2)

VAR(L+1)

Hình 3.8: Mô hình điều khiển TCSC

Trong đó: T1 là thời gian trễ của khâu đo lường và chuyển đổi (0≤ T1<5); T2

và T3 là hằng số của khâu bù pha (0≤ T2<5; 1< T3<20), ; (washout) (0≤

<2); K là hệ số khuyếch đại

Hàm truyền của mô hình:

(3.3)K

Tín hiệu đầu vào của kênh ổn định hiện nay thường được chế tạo mặc định theo các lựa chọn đại lượng đo trên chính mạch có đặt TCSC, tương ứng làm giảm dao động dòng (Constant Current Control), giảm dao động góc pha (Constant Angle Control) hoặc giảm dao động công suất (Constant Power Control) của đường dây truyền tải Thực chất của các thuật toán điều khiển trên

là tạo ra tín hiệu thay đổi dung dẫn TCSC tác động ngược chiều với đạo hàm các đại lượng đo Thật vậy nếu bỏ qua quán tính (các khâu khuếch đại, dịch pha) ta

có hàm truyền đẳng trị:

(3.4)

Hay Trong đó, q - ký hiệu chung các tín hiệu đo đầu vào

Khi bỏ qua quán tính thay đổi điện kháng (thường nhỏ) ta có:

 Thuật toán điều khiển TCSC

Hiện nay, thuật toán điều khiển TCSC vẫn còn là vấn đề cần đang cần được nghiên cứu Thuật toán điều khiển TCSC ảnh hưởng lớn đến khả năng giữ được

ổn định động của hệ thống điện Sau đây, sẽ giới thiệu hai phương pháp điều khiển TCSC điển hình

Điều khiển TCSC theo tín hiệu đóng cắt:

Xét phân tích hiệu quả điều khiển TCSC theo tác động đóng cắt để nâng cao

ổn định động của HTĐ sơ đồ đơn giản đã đẳng trị các máy phát điện của nhà máy

(3.5)

Ở đây coi E và PT không thay đổi, còn điện dẫn đẳng trị từ sức điện động E đến thanh cái hệ thống Các điều kiện đầu của hệ có thể tính theo CĐXL trước sự cố

Biểu thức công suất truyền tải có dạng:

(3.6)