Nghiên cứu lập kế hoạch vận hoành tuần kế tiếp cho nhà máy thủy điện sông tranh 2 trong thị trường điện

Nghiên cứu lập kế hoạch vận hoành tuần kế tiếp cho nhà máy thủy điện sông tranh 2 trong thị trường điện Nghiên cứu lập kế hoạch vận hoành tuần kế tiếp cho nhà máy thủy điện sông tranh 2 trong thị trường điện luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM HỮU TRÍ

NGHIÊN CỨU LẬP KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN KẾ TIẾP CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2 TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM HỮU TRÍ

NGHIÊN CỨU LẬP KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN KẾ TIẾP CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2 TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02

TÓM TẮT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TẤN VINH

Đà Nẵng - Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các kết quả, số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Phạm Hữu Trí

LỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

2 Mục tiêu nghiên cứu: 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu: 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu: 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

5 Đặt tên đề tài: 2

6 Bố cục luận văn: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH VIỆT NAM 4

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2 VÀ CÔNG TY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 4

1.1.1 Giới thiệu về Công trình Thủy điện Sông Tranh 2 4

1.1.2 Sơ đồ tổ chức Công ty Thủy điện Sông Tranh 8

1.2 CÁC CẤP ĐỘ PHÁT TRIỂN THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH [5] 8

1.2.1 Thị trường phát điện cạnh tranh: 8

1.2.2 Mô hình thị trường bán buôn điện cạnh tranh: 9

1.2.3 Mô hình thị trường bán lẻ điện cạnh tranh: 10

1.3 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG PHÁT ĐIỆN CẠNH TRANH VIỆT NAM (VCGM): 11

1.3.1 Sơ lược về thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam [1]: 11

1.3.2 Cấu trúc của thị trường phát điện cạnh tranh VCGM: 12

1.4 KẾT LUẬN 14

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2 VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA 15

2.1 GIỚI THIỆU QUY TRÌNH XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN 15

2.1.1 Nguyên tắc lập kế hoạch vận hành 15

2.1.2 Các nội dung của việc lập kế hoạch vận hành tuần 15

2.1.3 Cung cấp các số liệu phục vụ việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới 15

2.1.4 Trình tự thực hiện lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới 17

2.2 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ NƯỚC VÀ GIỚI HẠN MỨC NƯỚC 17

2.3 PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO THÔNG TIN THỦY VĂN VÀ THỊ TRƯỜNG TUẦN TỚI CỦA NMTĐ SÔNG TRANH 2 18

2.3.1 Thông tin thủy văn 18

2.4 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN TỚI CỦA

NMTĐ SÔNG TRANH 2 20

2.5 KẾT LUẬN 21

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DOANH THU TUẦN KẾ TIẾP TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 22

3.1 TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ: 22

3.1.1 Phương pháp dự báo giá biên [6]: 22

3.1.2 Phương pháp mô phỏng dựa trên lấy mẫu các số liệu quá khứ [7] 24

3.1.3 Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo các số liệu thị trường đầu vào [5]: 26

3.2 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ DOANH THU TUẦN KẾ TIẾP CỦA NMTĐ TRONG THỊ TRƯỜNG 28

3.2.1 Sơ lược về tính toán thanh toán trong thị trường điện: 29

3.2.2 Mô tả bài toán dự kiến doanh thu tuần tới của NMTĐ Sông Tranh 2 34

3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÙ HỢP CHO NMTĐ SÔNG TRANH 2: 34

3.4 KẾT LUẬN: 35

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE-CARLO ĐỂ ĐÁNH GIÁ, PHÊ DUYỆT VÀ LẬP KẾ HOẠCH PHÁT ĐIỆN TUẦN KẾ TIẾP CỦA NMTĐ SÔNG TRANH 2 36

4.1 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE CARLO VÀ PHẦN MỀM CRYSTAL BALL: 37

4.1.1 Giới thiệu mô phỏng Monte Carlo: 37

4.1.2 Giới thiệu phần mềm Crystal Ball [4] 41

4.1.3 Ưu và nhược điểm của việc sử dụng phần mềm Crystal Ball 46

4.2 THIẾT LẬP MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ DOANH THU TUẦN KẾ TIẾP CỦA NMTĐ SÔNG TRANH 2 DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE-CARLO TRONG PHẦN MỀM CRYSTAL BALL 47

4.2.1 Thiết lập các yếu tố đầu vào 47

4.2.2 Phân tích các số liệu đầu ra của bài toán đánh giá doanh thu NMTĐ Sông Tranh 2 trên phần mềm Crystal Ball: 49

4.3 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀO THỰC TẾ VẬN HÀNH NMTĐ SÔNG TRANH 2 52

4.3.1 Lựa chọn các tình huống vận hành thực tế: 52

4.3.2 Vận dụng phương pháp đã xây dựng và phần mềm Crystal Ball để đánh giá một số tình huống vận hành thực tế tại NMTĐ Sông Tranh 2: 57

4.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ DỰ BÁO: 60

4.5 KẾT LUẬN: 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2 TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

Học viên: PHẠM HỮU TRÍ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Việc lập kế hoạch vận hành tuần kế tiếp của Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 khi tham

gia thị trường điện hiện nay ch đơn thuần dựa vào sản lượng được giao hoặc một số ràng buộc riêng lẻ khác Thực tế giá điện năng thị trường tuần tới yếu tố quyết định đến doanh thu) thường

có sự biến động rất lớn và rất khó dự báo dẫn đến tình trạng Nhà máy có thể gặp những tình huống bất lợi về doanh thu trong tuần kế tiếp Luận văn đã nghiên cứu các quy trình vận hành và thanh toán trong thị trường điện cạnh tranh các quy định tính toán thanh toán cho t ng chu k giao dịch giờ) ngày và tuần để làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình bài toán đánh giá doanh thu tuần tới của NMTĐ Sông Tranh 2 Luận văn đã nghiên cứu xây dựng mô hình bài toán doanh thu tuần trên phần mềm Crystal Ball dựa trên mô phỏng Monte Carlo để t đó thực hiện các mô phỏng về dự báo đánh giá doanh thu tuần kế tiếp của NMTĐ Sông Tranh 2 trong thị trường điện cạnh tranh Một số lượng lớn các kịch bản của giá thị trường được mô phỏng nhằm đánh giá các rủi ro tiềm n

có thể gây ra bởi sự biến động của đại lượng này trong thị trường giao ngay Các kết quả mô phỏng

là cơ sở để giúp bộ phận vận hành thị trường điện của NMTĐ Sông Tranh 2 phân tích lựa chọn phê duyệt lập kế hoạch vận hành tuần tới tốt hơn Tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được và đưa ra các hướng phát triển tiếp theo

Từ khóa – Kế hoạch vận hành tuần; doanh thu tuần; NMTĐ Sông Tranh 2; doanh thu thị trường

điện; đánh giá doanh thu tuần; mô phỏng Monte Carlo

RESEARCH ON THE PREPARATION OF THE NEXT WEEKLY OPERATIONAL PLAN FOR SÔNG TRANH 2 HYDROPOWER PLANT IN THE ELECTRICITY MARKET Abstract – Currently, the preparation of the weekly operational plan for Sông Tranh 2 Hydropower

Plant’s participation in the electricity market merely depends on the assigned output or some other individual constraints In fact, the market price of electricity next week (the decisive factor in the revenue) is often very volatile and difficult to forecast, leading to the situation that the Plant may encounter disadvantages in revenue in the next week The thesis studied the operating and payment processes in the competitive electricity market, and payment rules for each trading cycle (hour), day and week for the bases of the establishment of the next week’s revenue forecasting model of Sông Tranh 2 Hydropower plant The thesis studied the establishment of the weekly revenue using Crystal Ball software based on Monte Carlo simulation to create the next week’s revenue evaluating and forecasting model of Sông Tranh 2 Hydropower plant in the competitive electricity market A large number of market price scenarios are simulated to assess the potential risks posed

by volatility in the spot market Simulation results are the basis for Sông Tranh Hydropower plant’s electricity market operating department’s better analysis selection approval and establishment of the weekly operational plan The author summarized the obtained results and provided further directions

Keywords – Weekly operational plan; weekly revenue; Sông Tranh 2 Hydropower plant;

electricity market revenue; weekly revenue evaluation; Monte Carlo simulation

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

BOT Nhà máy điện được đầu tư theo hình thức Xây dựng – Kinh

doanh – Chuyển giao thông qua hợp đồng giữa nhà đầu tư và cơ quan nhà nước có th m quyền

MDMSP Đơn vị cung cấp dịch vụ quản lý và đo đếm điện năng

PPA Hợp đồng Mua bán điện song phương dài hạn

SB Đơn vị mua buôn duy nhất

SMHP Nhà máy Thủy điện chiến lược đa mục tiêu

SMO Đơn vị vận hành hệ thống điện và thị trường điện

TNO Đơn vị quản lý lưới truyền tải

VCGM Thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam

4.3 Kế hoạch vận hành nguồn tuần thứ 40

4.6 Bảng phân vị doanh thu tuần theo phương án 3 đơn vị: nghìn

Số hiệu

2.1 Trình tự lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới 17

2.3 Lưu đồ xây dựng kế hoạch vận hành tuần của NMTĐ Sông

3.1 Giao diện công cụ hỗ trợ dự báo Predictor của phần mềm

3.2 Lưu đồ thuật toán tính toán ước lượng doanh thu theo phương

3.3 Lưu đồ thuật toán tính toán doanh thu theo phương pháp mô

4.10 Dự báo phân bố lợi nhuận được tính toán bằng phần mềm

4.11 Biểu đồ độ nhạy cho bài toán lợi nhuận bán hàng 45

4.13 Giao diện mô-đun Predictor của phần mềm Crystal Ball 48 4.14 Giao diện mô-đun Predictor của phần mềm Crystal Ball 49

hình

4.15

Ví dụ biểu đồ thống kê doanh thu tuần NMTĐ Sông Tranh 2

dựa trên 10.000 mô phỏng Monte Carlo trên phần mềm Crystal

Ball

50

4.17 Biểu đồ phân tích độ nhạy trong bài toán dự báo doanh thu tuần 51 4.18

Lưu đồ thuật toán ứng dụng phần mềm Crystal Ball và mô

phỏng Monte Carlo trong xây dựng kế hoạch vận hành tuần

NMTĐ Sông Tranh 2

52

4.19 Thông tin thủy văn trong kế hoạch vận hành tuần 40 năm 2016

được công bố trên trang thông tin nội bộ thị trường điện VCGM 53 4.20 Mô hình bài toán doanh thu tuần 40 được lập trên phần mềm

4.21

Cửa sổ giao diện cài đặt quá trình mô phỏng cho phần mềm

Crystal Ball Thông thường số lần mô phỏng được chọn là

10.000 lần

57

4.23 Biểu đồ lũy kế tần suất doanh thu của phương án 3 59

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Trong suốt thời gian dài áp dụng mô hình độc quyền tình hình cung cấp kinh doanh điện năng cho nền kinh tế thị trường ở Việt nam gặp nhiều bất cập: giá điện chưa hợp lý kinh doanh độc quyền vẫn còn xảy ra tình trạng thiếu điện Để giải quyết tình trạng này Chính Phủ đã có những bước đi quan trọng để tái cấu trúc ngành điện t năm 2006 đánh dấu bằng quyết định số 26/2006/QĐ-TTg quy định lộ trình phát triển thị trường điện Việt Nam

Sau nhiều bước chu n bị thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam Vietnam Competitive Generation Market – VCGM) đã chính thức đưa vào vận hành t ngày 01 tháng 7 năm 2012 Đến nay ngành điện đang kh n trương hoàn thiện các cơ sở pháp

lý cho thị trường bán buôn điện cạnh tranh Việt Nam Vietnam Wholesale Electricity Market) dự kiến đưa vào vận hành chính thức năm 2019 Trong năm 2016 Bộ Công Thương đã tiến hành vận hành thị trường bán buôn điện cạnh tranh thí điểm bước 1 Theo lộ trình này các Tổng Công ty điện lực bước đầu làm quen với cách xác định mua và bán điện trên thị trường bán buôn điện cạnh tranh Các đơn vị tham gia thị trường điện đang gấp rút chu n bị cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin và các giải pháp nhằm đảm bảo tham gia thị trường bán buôn điện cạnh tranh đạt hiệu quả cao nhất Khác với cơ chế hạch toán phụ thuộc trước đây của EVN trong đó việc tính toán lập kế hoạch huy động tổ máy được thực hiện tập trung bởi Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc Gia trong thị trường điện việc huy động các tổ máy sẽ được tính toán căn cứ trên bản chào giá của các đơn vị phát điện cùng với các ràng buộc khác như giới hạn truyền tải các dịch phụ kỹ thuật phụ trợ

Ngoài việc đảm bảo an ninh hệ thống điện cơ chế lập lịch vận hành các tổ máy tham gia thị trường phải đảm bảo tính tối ưu về kinh tế: chi phí mua điện là rẻ nhất Đối với các đơn vị phát điện bên cạnh cơ hội tăng doanh thu t diễn biến của thị trường mà cơ chế cạnh tranh theo bản chào này đem lại các đơn vị phát điện cũng phải đối mặt với các rủi ro t sự biến động của thị trường

Thực tế vận hành tại Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 khi tham gia thị trường điện cho thấy việc lập kế hoạch vận hành tuần kế tiếp ch đơn thuần dựa vào sản lượng giao Qc) hoặc một số ràng buộc riêng lẻ khác Kế hoạch vận hành này chưa đảm bảo cho Nhà máy có được doanh thu tốt nhất mặt khác giá điện năng thị trường tuần tới yếu

tố làm cơ sở và có tính chất quyết định đến doanh thu) thường có sự biến động rất lớn

và rất khó dự báo dẫn đến tình trạng Nhà máy có thể gặp những tình huống bất lợi về doanh thu trong tuần kế tiếp Xuất phát t thực tế nêu trên việc nghiên cứu xây dựng một phương pháp đánh giá doanh thu tuần kế tiếp dựa trên mô phỏng để làm cơ sở cho việc xem xét phê duyệt lập kế hoạch vận hành tuần kế tiếp là hết sức cần thiết và có ý

nghĩa thực tiễn rất lớn trong công tác vận hành tại Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 khi tham gia thị trường điện cạnh tranh

2 Mục tiêu nghiên cứu:

T những cơ sở nêu trên luận văn sẽ tập trung nghiên cứu xây dựng phương pháp đánh giá kế hoạch vận hành tuần của nhà máy thủy điện vận hành trong thị trường điện trong đó doanh thu t thị trường của Nhà máy tương ứng với các kịch bản vận hành sẽ được đánh giá theo tần suất dựa trên phương pháp mô phỏng Các mục tiêu cụ thể bao gồm:

- Nắm vững các quy định và cơ chế vận hành trong thị trường điện cạnh tranh

- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất điện năng của nhà máy thủy điện

- Phân tích các yếu tố liên quan đến thị trường ảnh hưởng đến doanh thu/lợi nhuận tuần của Nhà máy thủy điện

- Xây dựng phương pháp đánh giá doanh thu tuần kế tiếp của Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 theo các mức tần suất trên cơ sở mô phỏng các yếu tố bất định t thị trường

- Phê duyệt lập kế hoạch vận hành tuần kế tiếp của NMTĐ Sông Tranh 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là doanh thu tuần của Nhà máy thủy điện trực tiếp tham gia thị trường điện và phương pháp mô phỏng Monte carlo

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu là kế hoạch vận hành tuần kế tiếp của Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu lập kế hoạch vận hành tuần kế tiếp là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong công tác vận hành tại Nhà máy Thủy điện Sông Tranh 2 khi tham gia thị trường điện cạnh tranh

5 Đặt tên đề tài:

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài được đặt tên: "Nghiên cứu lập

kế hoạch vận hành tuần kế tiếp cho Nhà máy Thủy điện Sông Tranh 2 trong thị trường điện"

6 Bố cục luận văn:

Ngoài phần mở đầu phần kết luận và kiến nghị nội dung luận văn được biên chế thành 4 chương

Chương 1: Tổng quan về Thị trường điện cạnh tranh Việt Nam

Chương 2: Quy trình xây dựng kế hoạch vận hành tuần của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia và Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2

Chương 3: Nghiên cứu các phương pháp dự báo doanh thu tuần kế tiếp trong thị trường điện

Chương 4: Ứng dụng phương pháp mô phỏng Monte-Carlo để đánh giá phê duyệt

và lập kế hoạch phát điện tuần kế tiếp của NMTĐ Sông Tranh 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH VIỆT NAM

Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 có công suất 190 MW được xây dựng t tháng 3 năm 2006 có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho hệ thống điện với sản lượng bình quân hàng năm lên đến 679 6 triệu kWh Nhà máy chính thức tham gia vào thị trường phát điện cạnh tranh t ngày 01/01/2016 Hiệu quả kinh doanh của Nhà máy không những phụ thuộc vào đặc tính kinh tế kỹ thuật riêng của Nhà máy mà còn phụ thuộc vào cơ chế vận hành thị trường điện cạnh tranh ở các cấp độ khác nhau Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về cơ chế vận hành thị trường điện cạnh tranh Việt Nam ở các cấp độ khác nhau và Công trình Thủy điện Sông Tranh 2

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2 VÀ CÔNG

TY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH

1.1.1 Giới thiệu về Công trình Thủy điện Sông Tranh 2

a Vị trí địa lý và nhiệm vụ của Công trình

Công trình Thủy điện Sông Tranh 2 được xây dựng trên Sông Tranh thuộc hệ thống sông Vu gia – Thu bồn cách thị trấn huyện Bắc Trà My khoảng 10 km về phía Tây cách thành phố Tam K khoảng 70 km về phía Tây Nam Khu vực công trình chính nằm trên địa bàn hai xã Trà Đốc và Trà Tân thuộc huyện Bắc Trà My t nh Quảng Nam

Công trình có nhiệm vụ chính là phát điện lên lưới điện quốc gia với công suất 190MW sản lượng điện trung bình hàng năm là 679 6 triệu kWh Trong thời gian mùa

lũ t ngày 01/9 đến 31/12 hàng năm công trình được vận hành theo nguyên tắc và thứ

tự ưu tiên như sau theo Quy trình vận hành liên hồ chứa các hồ: A Vương Đắk My 4

và Sông Tranh 2 trong mùa lũ hàng năm do thủ tướng chính phủ ban hành):

1- Đảm bảo an toàn công trình: Đảm bảo tuyệt đối an toàn công trình thủy điện Sông Tranh 2 không để mực nước hồ vượt cao trình mực nước dâng gia cường với mọi trận lũ có chu k lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 1.000 năm;

2- Góp phần giảm lũ cho hạ du;

3- Đảm bảo hiệu quả phát điện

b Đặc điểm các hạng mục công trình:

- Hồ chứa:

+ Tích nước bằng cách tập trung cột nước thông qua đập dâng để phát điện; + Điều tiết và phân phối lại lượng nước thiên nhiên phù hợp với nhu cầu sử dụng

- Đập dâng:

+ Đập dâng có tác dụng ngăn dòng tích nước cho hồ chứa Đập dâng được bố

trí hai bên Đập tràn làm bằng bê tông đầm lăn bên trong bên ngoài bọc bê tống cốt thép;

+ Nước thấm trong thân đập được tập trung vào bể thu nước rò r hành lang thân đập và được bơm xả ra hạ lưu nhờ hệ thống bơm nước thấm hành lang thân đập Các hành lang này được bố trí thông nhau có tác dụng thông gió trong thân đập

- Đập tràn: có nhiệm vụ điều tiết mực nước trong hồ theo các Quy trình vận hành hồ chứa và được bố trí ở phần lòng sông của tuyến đập Đập tràn có sáu khoan được ngăn cách bởi các trụ pin Tại Đập tràn có bố trí các cửa van cung và phai sửa chữa van cung

- Cửa lấy nước:

+ Là công trình đầu tiên trong hệ thống dẫn nước vào nhà máy nó trực tiếp lấy nước t hồ chứa vào nhà máy Cửa lấy nước được bố trí cách tuyến đập khoảng 4km

về phía thượng lưu Cửa lấy nước có dạng tháp được kết cấu bằng bê tông cốt thép;

+ Tại Cửa lấy nước có bố trí: lưới chắc rác van vận hành van sửa chữa cầu trục chân dê;

+ Ngoài ra còn có cầu công tác nối Cửa lấy nước với đường giao thông

+ Hầm có tổng chiều dài 1676 45 m đường kính 8 5/5 m được bọc bê tông

- Tháp điều áp: có chức năng làm giảm áp lực nước va trong đường hầm trong trường hợp cắt tải và tăng tải đột ngột Tháp được bố trí cách cửa lấy nước khoảng 1.500m về phía hạ lưu và được đào xuyên thẳng đứng trong lòng núi nối thông với đường hầm áp lực

+ Đường ống áp lực được chế tạo bằng thép bọc bê tông bảo ôn

- Nhà máy thủy điện kiểu hở có công suất lắp máy 190MW gồm hai tổ máy mỗi tổ có công suất là 95MW

- Trạm phân phối điện ngoài trời: đặt cách nhà máy 400m về phía thượng lưu

c Thông số kỹ thuật chính của Công trình Thủy điện Sông Tranh 2

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật chính của Công trình Thủy điện Sông Tranh 2

TT Thông số Đơn vị đo Giá trị

Kích thước nhà máy dài x rộng x cao) mxmxm 62,16x25,2x11,5

1.1.2 Sơ đồ tổ chức Công ty Thủy điện Sông Tranh

Hình 1.1: Sơ đồ tổ chức Công ty Thủy điện Sông Tranh

1.2 CÁC CẤP ĐỘ PHÁT TRIỂN THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH [5]

Thị trường điện phát triển theo 3 cấp độ cấp độ 1 là thị trường phát điện cạnh tranh cấp độ 2 là thị trường bán buôn điện cạnh tranh cấp độ 3 là thị trường bán lẻ điện cạnh tranh Theo Quyết định số 63/2013/QĐ-TTg ngày 08/11/2013 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt lộ trình hình thành và phát triển thị trường điện như sau:

Cấp độ 1 được vận hành thí điểm t năm 2011 đến năm 2012 và vận hành chính thức t năm 2012 đến năm 2015

Cấp độ 2 được vận hành thí điểm t năm 2016 đến năm 2018 và vận hành chính thức t năm 2019 đến năm 2021

Cấp độ 3 được vận hành thí điểm t năm 2021 đến năm 2023 và vận hành chính thức t năm 2023

1.2.1 Thị trường phát điện cạnh tranh:

Là giai đoạn chuyển tiếp t mô hình ngành điện truyền thống sang các cấp độ thị trường có tính cạnh tranh cao thị trường bán buôn cạnh tranh thị trường bán lẻ cạnh tranh)

Một số ưu điểm của thị trường phát điện cạnh tranh:

- Thứ nhất là không gây ra những thay đổi đột biến và xáo trộn lớn trong hoạt động của ngành điện;

- Thứ hai là hình thành được môi trường cạnh tranh trong khâu phát điện thu hút được đầu tư vào các nguồn điện mới;

- Thứ ba là mô hình thị trường đơn giản nhu cầu đầu tư vào cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho vận hành thị trường không lớn;

Một số hạn chế của thị trường phát điện cạnh tranh:

- Thứ nhất là mức độ cạnh tranh chưa cao ch giới hạn cạnh tranh khâu phát điện;

P7:

Phân xưởng Sửa Chữa

P8: Phòng Quản lý

dự án

- Thứ hai là đơn vị mua duy nhất phải có năng lực tài chính đủ mạnh;

- Thứ ba là các công ty phân phối chưa được lựa chọn nhà cung cấp điện

Hình 1.2 Mô hình thị trường phát điện canh tranh

1.2.2 Mô hình thị trường bán buôn điện cạnh tranh:

Là giai đoạn phát triển cao hơn thị trường phát điện cạnh tranh trong đó ngoài việc tạo ra sự cạnh tranh trong khâu phát điện còn tạo ra sự cạnh tranh trong khâu bán buôn điện

Một số ưu điểm của thị trường bán buôn điện cạnh tranh:

- Thứ nhất là tạo ra sự cạnh tranh trong khâu phát và bán buôn điện;

- Thứ hai là đã xóa bỏ được độc quyền mua điện của Đơn vị mua duy nhất trong thị trường phát điện cạnh tranh;

- Thứ ba là các đơn vị phân phối và các khách hàng tiêu thụ lớn có

quyền lựa chọn nhà cung cấp điện

Một số hạn chế của thị trường bán buôn điện cạnh tranh:

- Thứ nhất là hoạt động giao dịch trong thị trường phức tạp hơn nhiều so với thị trường phát điện cạnh tranh;

- Thứ hai là nhu cầu đầu tư về cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho vận hành thị trường cao;

- Thứ ba là vẫn còn độc quyền trong khâu bán lẻ điện cho các khách

hàng tiêu thụ điện v a và nhỏ

Hình 1.3 Mô hình thị trường bán buôn điện canh tranh

1.2.3 Mô hình thị trường bán lẻ điện cạnh tranh:

Là giai đoạn phát triển cao hơn thị trường bán buôn điện cạnh tranh trong đó ngoài việc tạo ra sự cạnh tranh trong khâu phát điện và bán buôn điện còn tạo ra sự cạnh tranh trong khâu bán lẻ điện

Một số ưu điểm của thị trường bán lẻ điện cạnh tranh:

- Thứ nhất là bước phát triển cao nhất của thị trường điện;

- Thứ hai là đã đưa cạnh tranh vào tất cả các khâu: phát điện bán buôn và bán

lẻ điện

Một số hạn chế của thị trường bán lẻ điện cạnh tranh:

- Thứ nhất là hoạt động giao dịch thị trường rất phức tạp đòi hỏi hệ thống quy định cho hoạt động của thị trường phức tạp hơn;

- Thứ hai là nhu cầu đầu tư cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho vận hành thị trường lớn hơn rất nhiều so với thị trường bán buôn

Hình 1.4 Mô hình thị trường bán lẻ điện canh tranh

1.3 TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG PHÁT ĐIỆN CẠNH TRANH VIỆT NAM (VCGM):

1.3.1 Sơ lược về thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam [1]:

Thực hiện Luật Điện lực và Quyết định số 26/2006/QĐ-Tg ngày 26/1/2006 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt lộ trình, các điều kiện hình thành phát triển các cấp

độ thị trường điện tại Việt Nam để t ng bước thị trường hóa ngành Điện thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam đã chính thức vận hành kể t ngày 01/7/2012

Thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam VCGM) - hiện đang áp dụng mô hình thị trường điện một người mua – là một thị trường điều độ tập trung chào giá ngày tới theo chi phí các bảng chào giá có thể được hiệu ch nh sau khi đóng cửa thị trường nếu có các yêu cầu về mặt kỹ thuật)

Trong thị trường tất cả các đơn vị phát điện sở hữu các nhà máy có công suất

t 30MW trở lên nối trực tiếp vào lưới truyền tải hoặc nối vào lưới phân phối sẽ phải tham gia thị trường phát điện cạnh tranh VCGM tr các nhà máy điện gió, điện địa nhiệt)

Trước ngày giao dịch thị trường các bảng chào giá cho 24 giờ tiếp theo của các

tổ máy tham gia VCGM phải được gửi đến đơn vị vận hành hệ thống và thị trường (SMO), hiện nay được giao cho Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0) Dựa vào yêu cầu vận hành, A0 sẽ lập phương thức vận hành cho ngày tới Vào ngày giao dịch thị trường A0 sẽ lập phương thức vận hành giờ tới bằng phương pháp tối ưu hóa chi phí có ràng buộc an ninh hệ thống làm cơ sở để phục vụ điều độ thời gian thực

Giá điện trả cho các tổ máy tham gia thị trường gồm hai thành phần:

- Giá biên hệ thống (SMP) của điện năng trong một chu k giao dịch được xác định sau khi vận hành và lấy bằng giá chào cao nhất trong tất cả các tổ máy được huy động trong lịch huy động không có ràng buộc cho chu k đó bị giới hạn bởi giá trần SMP chung cho toàn thị trường

- Giá công suất (CAN) cho phần công suất trong một chu k giao dịch với giá CAN t ng giờ được SMO xác định trong trình tự lập kế hoạch vận hành năm tới và lượng công suất t ng giờ được xác định trong lịch huy động không ràng buộc giống như việc xác định SMP cho chu k đó cộng thêm một lượng dự phòng CAN được trả cho những giờ hệ thống cần công suất nhất

Do đó CAN sẽ không được trả vào các giờ thấp điểm đêm t 22 giờ ngày hôm trước đến 4 giờ ngày hôm sau)

Giá thị trường toàn phần cho mỗi giờ (FMP) là tổng của SMP và CAN trong giờ đó

1.3.2 Cấu trúc của thị trường phát điện cạnh tranh VCGM:

Hình 1.5 Cấu trúc của VCGM

a Nguyên tắc hoạt động của VCGM:

- Toàn bộ điện năng của đơn vị phát điện tham gia vào thị trường điện được chào bán cho đơn vị mua duy nhất trên thị trường (SB), hiện nay được giao cho Công

ty Mua bán điện và lịch huy động các tổ máy được sắp xếp dựa trên các bản chào giá

theo chi phí biến đổi

- Giá điện năng mua bán được thanh toán theo thị trường giao ngay của t ng chu k giao dịch và theo hợp đồng song phương dạng sai khác Tỷ lệ giữa sản lượng điện năng thanh toán theo giá hợp đồng và giá thị trường giao ngay không cao hơn 95% cho các năm đầu vận hành và giảm dần cho các năm tiếp theo nhưng không thấp hơn 60%

b Các thành viên tham gia thị trường điện VCGM:

Tham gia thị trường điện VCGM gồm có các thành viên được trình bày trên hình 1.5 như sau:

Hình 1.6 Các nhóm thành viên của VCGM

- Thành viên tham gia trực tiếp:

+ Các nhà máy điện đơn vị phát điện) có giấy phép hoạt động trong lĩnh vực phát điện và có công suất đặt lớn hơn hoặc bằng 30MW trở lên đấu nối vào hệ thống điện quốc gia tr các nhà máy điện BOT nhà máy điện sử dụng năng lượng tái tạo không phải thủy điện nhà máy điện thuộc khu công nghiệp ch bán một phần sản lượng lên hệ thống điện quốc gia và không xác định được kế hoạch bán điện dài hạn) Các đơn vị phát điện này sẽ chào giá trực tiếp vào VCGM theo các Quy định thị trường phát điện cạnh tranh

+ Đơn vị mua buôn duy nhất SB): Công ty Mua bán điện là đơn vị mua điện

duy nhất của thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam và tất cả các đơn vị phát điện bắt buộc phải bán điện cho Công ty Mua bán điện thông qua hợp đồng

- Thành viên tham gia gián tiếp:

+ Các nhà máy thủy điện chiến lược đa mục tiêu SMHP): là các nhà máy thủy điện do nhà nước sở hữu ngoài mục tiêu phát điện còn đảm nhiệm các vai trò đặc biệt khác Các nhà máy này sẽ ký kết các hợp đồng đặc biệt với Công ty Mua bán điện, trong khi điện năng phát ra sẽ được Trung tâm điều độ Hệ thống điện Quốc gia công

bố bằng cách sử dụng giá trị nước được tính toán t mô hình

+ Các nhà máy điện BOT: là các nhà máy được đầu tư theo hình thức Xây dựng – Kinh doanh – Chuyển giao thông qua hợp đồng giữa nhà đầu tư và cơ quan nhà nước

có th m quyền Các nhà máy điện BOT không cần phải giao dịch trong thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam mà Công ty Mua bán điện sẽ chào sản lượng phát cho BOT

để thực hiện chế độ bao tiêu và tối ưu chi phí mua điện

+ Các Tổng Công ty điện lực PC): Các Tổng Công ty điện lực vận hành lưới điện phân phối và cung cấp điện đến khách hàng, mua điện t Công ty Mua bán điện

và bán lại cho các khách hàng của mình trên cơ sở biểu giá điện quy định

+ Các đơn vị nhập kh u importers) và xuất kh u điện Exporters)

- Các đơn vị cung cấp dịch vụ: VCGM có ba nhà cung cấp dịch vụ đó là:

+ SMO – Cơ quan vận hành thị trường và hệ thống điện do Trung tâm điều độ

Hệ thống điện Quốc gia đảm nhận

+ TNO – Cơ quan vận hành lưới điện truyền tải do Tổng Công ty truyền tải điện Quốc gia đảm nhận

+ MDMSP – Đơn vị cung cấp dịch vụ quản lý và đo đếm điện năng

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN

CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2

VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA

2.1 GIỚI THIỆU QUY TRÌNH XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN

2.1.1 Nguyên tắc lập kế hoạch vận hành

Việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

- Đảm bảo vận hành an toàn, hệ thống điện vận hành an toàn nhất trong điều kiện thực tế

- Đảm bảo tính công bằng minh bạch đối với các thành viên tham gia thị trường

- Tuân thủ yêu cầu về chống lũ tưới tiêu và duy trì dòng chảy sinh thái theo các quy trình vận hành hồ chứa đã được phê duyệt

- Đảm bảo ràng buộc về điều kiện nhiên liệu sơ cấp cho các nhà máy nhiệt điện

- Đảm bảo thực hiện các thỏa thuận về sản lượng và công suất trong hợp đồng cung cấp điện nhập kh u điện hợp đồng mua bán điện của các nhà máy điện BOT

- Đảm bảo huy động nguồn điện theo mục tiêu tối thiểu hóa chi phí mua điện toàn hệ thống

2.1.2 Các nội dung của việc lập kế hoạch vận hành tuần

Hàng tuần Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia có trách nhiệm lập kế hoạch vận hành tuần tới để đảm bảo việc vận hành hệ thống điện an toàn theo điều kiện thực tế với các nội dung sau:

- Dự báo phụ tải bao gồm phụ tải hệ thống điện quốc gia và phụ tải hệ thống

điện miền

- Tính toán giá trị nước và sản lượng dự kiến t ng giờ của nhà máy thủy điện chiến lược đa mục tiêu

- Tính toán giá trị nước của các nhóm nhà máy thủy điện bậc thang

- Tính toán giá trị nước của các nhà máy thủy điện có hồ chứa điều tiết trên 01 tuần và sản lượng dự kiến hàng giờ của các nhà máy thủy điện có hồ chứa điều tiết nhỏ hơn 01 tuần

- Tính toán mực nước giới hạn tuần của các hồ chứa thủy điện

2.1.3 Cung cấp các số liệu phục vụ việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới

Để phục vụ việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới vào trước 8h ngày thứ Ba hàng tuần các đơn vị tham gia vận hành thị trường điện và các đơn vị liên quan có trách nhiệm cung cấp cho Trung tâm Điều độ Hệ thống điện quốc gia A0) các

số liệu như sau:

a Phụ tải hệ thống điện:

- Các công ty phân phối điện (PC) có trách nhiệm cung cấp số liệu nhu cầu phụ tải điện của mình, trong đó bao gồm dự báo nhu cầu phụ tải tổng hợp của toàn đơn vị

và nhu cầu phụ tải tại t ng điểm đấu nối

- Công ty Mua bán điện có trách nhiệm cung cấp các số liệu dự báo nhu cầu xuất nhập kh u điện thông qua lưới điện truyền tải trong đó bao gồm dự báo nhu cầu xuất nhập kh u điện tổng hợp và tại t ng điểm đấu nối phục vụ xuất nhập kh u điện

- Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia có trách nhiệm dự báo nhu cầu phụ tải điện của hệ thống điện quốc gia, hệ thống điện của t ng miền và phụ tải điện tại tất

cả các điểm đấu nối của hệ thống điện quốc gia

b Số liệu thủy văn:

Các đơn vị thủy điện tham gia thị trường có trách nhiệm cung cấp cho Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia chuỗi số liệu thống kê quá khứ lưu lượng nước về

hồ chứa tuần theo yêu cầu

Đơn vị mua buôn duy nhất Công ty mua bán điện) có trách nhiệm cung cấp các

số liệu về giá nhiên liệu Tập đoàn Điện lực Việt Nam có trách nhiệm cung cấp các số liệu về giới hạn cung cấp khí và kế hoạch sửa chữa các hệ thống cung cấp khí

e Truyền tải:

Đơn vị truyền tải điện có trách nhiệm cung cấp các thông số mô phỏng hệ thống truyền tải điện 500kV liên kết miền cho t ng đường dây truyền tải với các thông số sau:

- Trạng thái đường dây đã xây dựng hay đã đưa vào vận hành)

- Hệ thống nguồn tải

- Khả năng truyền tải và tổn thất truyền tải

- Giới hạn truyền tải

f Kế hoạch xuất nhập khẩu điện:

Công ty mua bán điện có trách nhiệm cung cấp các số liệu về xuất nhập kh u điện bao gồm:

- Số liệu dự báo xuất nhập kh u điện t ng tuần về điện năng công suất cực đại

- Biểu đồ xuất nhập kh u điện ngày điển hình và tại các điểm đấu nối

2.1.4 Trình tự thực hiện lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới

Căn cứ vào các số liệu đầu vào Trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia có trách nhiệm thực hiện việc lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới theo các trình tự sau:

Hình 2.1: Trình tự lập kế hoạch vận hành thị trường điện tuần tới

2.2 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ NƯỚC VÀ GIỚI HẠN MỨC NƯỚC

Giá trị nước và mức nước giới hạn tuần của các đơn vị thủy điện có hồ chứa với khả năng điều tiết trên một tuần sẽ được đơn vị vận hành hệ thống và thị trường điện thực hiện tính toán và công bố trong các kế hoạch vận hành năm tháng và tuần tới căn

cứ vào quy trình tính toán giá trị nước do Cục Điều tiết Điện lực ban hành Các giá trị được công bố trong kế hoạch năm và tháng tới ch được xem như các giá trị tham khảo làm định hướng cho việc lập kế hoạch vận hành của các thành viên tham gia thị trường Giá trị nước và mức nước giới hạn tuần được công bố trong kế hoạch vận hành tuần tới là các giá trị làm cơ sở cho thực tế vận hành của đơn vị thủy điện trong tuần theo đó:

- Giá trần bản chào của tổ máy thủy điện không được vượt quá 100% giá trị nước

- Việc vận hành thực tế của các tổ máy sử dụng nước trong hồ) phải đảm bảo giới hạn mức nước giới hạn tuần Nếu thực tế vận hành không đảm bảo tuân thủ các

giới hạn này đơn vị sở hữu hồ chứa sẽ bị tách ra khỏi thị trường Đơn vị sẽ không

được tham gia chào giá cạnh tranh, lịch huy động sẽ do SMO tính toán, công bố và thanh toán theo giá hợp đồng CfD)

Cung cấp và chu n bị số liệu đầu vào phục vụ việc lập kế hoạch vận hành tuần

Chương trình tính toán giá trị nước là hệ thống các phần mềm tính toán phối hợp tối ưu thủy nhiệt điện được sử dụng để tính toán giá trị nước với chu k tính toán tối thiểu là 01 năm và độ phân giải tối thiểu là 05 năm) khối phụ tải một tuần Bài toán phối hợp tối ưu thủy nhiệt điện trong chương trình tính toán giá trị nước được mô

Số liệu đầu vào của chương trình tính toán giá trị nước tuần bao gồm:

- Phụ tải hệ thống điện miền

- Thông số nhà máy thủy điện

- Tiến độ công trình mới

- Số liệu chung của thị trường điện

Kết quả đầu ra của mô hình tính toán giá trị nước bao gồm:

- Sản lượng phát theo t ng khối phụ tải của các nhà máy nhiệt điện và thủy điện

- Mực nước vào thời điểm cuối tuần của các nhà máy thủy điện có hồ chứa điều tiết trên 01 tuần

- Giá trị nước t ng tuần của các nhà máy thủy điện có hồ chứa điều tiết trên 01 tuần

- Công suất khả dụng t ng tuần của các tổ máy

- Chi phí biến đổi t ng tuần của các tổ máy nhiệt điện

2.3 PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO THÔNG TIN THỦY VĂN VÀ THỊ TRƯỜNG TUẦN TỚI CỦA NMTĐ SÔNG TRANH 2

2.3.1 Thông tin thủy văn

Hồ chứa của Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 được hoàn thành và bắt đầu tích nước t tháng 11/2010 Bắt đầu t thời điểm này các số liệu thủy văn như lượng mưa tại khu vực lòng hồ mực nước hồ lưu lượng nước về hồ …được ghi nhận bởi các thiết bị quan trắc và được đưa vào cơ sở dữ liệu vận hành của nhà máy Cùng với các

số liệu quan trắc tính toán của lưu vực hồ Sông Tranh 2 do đơn vị tư vấn thiết kế cung

cấp các số liệu này là cơ sở để đưa ra các thông tin dự báo và xây dựng các kịch bản vận hành Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2

Thông tin thủy văn dự báo được sử dụng trong kế hoạch vận hành tuần thường được lấy theo các phương án tần suất 65% 75% 85% và 95% theo cơ sở dữ liệu thủy văn quá khứ Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản dễ thực hiện nhưng không phản ánh được tính chu k và sự biến động theo thời gian của chuỗi thủy văn đặc biệt với các dự báo ngắn hạn

Phương pháp dự báo sử dụng hồi quy trung bình trượt autoregressive integrated moving average - ARIMA) có xét đến tính chu k seasonal) của chuỗi số liệu có thể khắc phục được điểm yếu này Luận văn sẽ không đi sâu vào nội dung lý thuyết của phương pháp mà ch đề cập đến ứng dụng được tích hợp trong mô-đun dự báo của phần mềm Crystal Ball

2.3.2 Thông tin thị trường

Điện năng là một dạng hàng hóa đặc biệt Do cung - cầu phải luôn luôn bằng

nhau trong thời gian thực và không thể lưu trữ điện năng một cách hiệu quả như các hàng hóa thông thường khác nên giá cả có thể biến động rất lớn

Hình 2.2 minh họa sự biến động trong 24 giờ trong một ngày của giá điện theo thị trường

Hình 2.2: Giá biên thị trường trong ngày 09/02/2017

Trong thị trường VCGM giá biên chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố theo quan

hệ cung – cầu:

Cung: Sản lượng của các nhà máy thủy điện chiến lược đa mục tiêu, sản lượng

xuất nhập kh u các nhà máy ngoài thị trường, khả năng cung ứng của các nhà máy

tham gia thị trường (thể hiện thông qua bản chào)

Cầu: phụ tải thời gian thực của hệ thống

Cả hai yếu tố cung cầu này đều bị chi phối bởi năng lực truyền tải của lưới theo thời gian thực Ngoài ra bản chào của nhà máy còn chịu sự ràng buộc của giá hợp đồng theo cơ chế thanh toán sai khác và phụ thuộc vào hành vi chào giá của t ng nhà máy trong thị trường giao ngay Do đó việc dự báo giá biên trong thị trường điện là công việc rất phức tạp

Đối với những nhà máy có công suất đặt tương đối nhỏ so với hệ thống như NMTĐ Sông Tranh 2 thì khả năng tác động vào giá biên của hệ thống là rất thấp Do

đó có thể xem NMTĐ Sông Tranh 2 là người nhận giá price-taker) chứ không thể xem là người tạo ra giá price-maker)

2.4 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TUẦN TỚI CỦA NMTĐ SÔNG TRANH 2

Bài toán vận hành tổ máy thủy điện về bản chất chính là bài toán sử dụng tài nguyên nước Nước được "lưu trữ" tại hồ chứa và là "nhiên liệu" để vận hành phát điện các tổ máy đem lại lợi ích kinh tế Xây dựng kế hoạch vận hành các tổ máy thủy điện là việc phân bổ "nhiên liệu" nước vào các chu k vận hành khác nhau nhằm đem lại lợi ích kinh tế tổng thể nhất lợi ích tổng thể ở đây được hiểu là bao gồm cả lợi ích tưới tiêu của hạ du lợi ích kinh tế của Nhà máy và các yếu tố khác như môi trường …) Để đơn giản ta sẽ đưa bài toán xây dựng kế hoạch phát điện tuần thành bài toán có hàm mục tiêu là cực đại doanh thu các tổ máy với các yếu tố ràng buộc về môi trường phát điện phối hợp với việc cung cấp nước sinh hoạt cho vùng hạ du của thủy điện Sông Tranh 2 …

Các yếu tố đầu vào của bài toán xây dựng kế hoạch phát điện tuần bao gồm:

- Mực nước hồ hiện tại;

- Mức nước giới hạn cuối tuần;

- Lưu lượng về dự báo trong tuần;

- Ràng buộc cung cấp nước cho hạ du;

- Thông số vận hành của hồ chứa cột nước cực tiểu/cực đại lưu lượng xả cực tiểu/cực đại lưu lượng thấm .);

- Giá biên thị trường tuần tới

Các yếu tố đầu ra của bài toán bao gồm:

- Biểu đồ phát trong t ng ngày của tuần tới tương ứng với lưu lượng chạy máy);

- Lưu lượng xả tràn của t ng ngày

Hình 2.3 minh họa trình tự các bước giải quyết bài toán xây dựng kế hoạch vận hành tuần của NMTĐ Sông Tranh 2

Hình 2.3: Lưu đồ xây dựng kế hoạch vận hành tuần của NMTĐ Sông Tranh 2

Theo quy định thị trường VCGM việc tính toán chào giá – vận hành của đơn vị thủy điện phải tuân thủ quy định về mức nước giới hạn nhằm đảm bảo an ninh hệ thống Mức nước giới hạn cùng với các dự báo về diễn biến thủy văn cũng như thị trường tuần tới sẽ là cơ sở cho Nhà máy Thủy điện Sông Tranh 2 lập kế hoạch vận hành tuần phân bổ sản lượng điện chào bán cho t ng ngày giao dịch) nhằm tối đa doanh thu Tuy nhiên diễn biến thị trường tuần tới là đại lượng bất định và có độ biến động rất lớn theo t ng giờ nên việc quyết định phê duyệt kế hoạch vận hành dựa trên doanh thu dự báo là một quyết định không chắc chắn để tối ưu doanh thu Vì vậy việc đánh giá doanh thu theo các mức tần suất dựa trên mô phỏng sự biến động theo các kịch bản) của thị trường sẽ giúp cho đơn vị vận hành có thêm cơ sở định lượng dựa trên tần suất xuất hiện) trong việc ra quyết định

Các yếu tố bất định trong kế hoạch vận hành tuần còn bao gồm các yếu tố rủi ro

về kỹ thuật tổ máy sự bất định của thủy văn Tuy nhiên phạm vi nghiên cứu của đề tài

ch xét đến yếu tố rủi ro do sự biến động của thị trường đem lại cụ thể là thanh toán)

2.5 KẾT LUẬN

Chương 2 đã trình bày các quy định về việc xây dựng kế hoạch vận hành tuần tới của Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia và phương pháp xây dựng kế hoạch vận hành tuần tới đang áp dụng tại NMTĐ Sông Tranh 2

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP

DỰ BÁO DOANH THU TUẦN KẾ TIẾP TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

Chương 3 sẽ trình bày các nội dung liên quan đến tính toán thanh toán trong thị trường điện các phương pháp thường được sử dụng để dự báo doanh thu cho tuần kế tiếp và việc lựa chọn phương pháp dự báo phù hợp cho đối tượng là Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 dựa trên sự so sánh các ưu khuyết điểm của các phương pháp

3.1 TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ:

T mô tả bài toán trong phần 3.1 doanh thu của đơn vị thủy điện trong tuần

tương ứng với một kế hoạch vận hành tuần biểu đồ phát dự kiến cho các ngày trong

tuần) sẽ do yếu tố bất định là giá thị trường quyết định Như vậy bài toán đánh giá

doanh thu của đơn vị phát điện trong thị trường điện sẽ trở thành bài toán dự báo – đánh giá diễn biến của đại lượng giá thanh toán SMP) Luận văn sẽ lần lượt xem xét 3 phương pháp phổ biến dùng để đánh giá đại lượng bất định sau đây:

- Phương pháp dự báo giá biên

- Phương pháp mô phỏng dựa trên lấy mẫu các số liệu thị trường quá khứ

- Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo các số liệu thị trường đầu vào

3.1.1 Phương pháp dự báo giá biên [6]:

Dự báo đóng một vai trò quan trọng trong vận hành hệ thống điện cũng như thị trường điện Các chuyên gia đã xây dựng nhiều phương pháp dự báo khác nhau được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống Tuy nhiên đề tài sẽ không đi sâu vào phân tích các phương pháp dự báo mà sẽ tập trung tìm hiểu ứng dụng các chức năng dự báo sẵn có của các phần mềm đang sử dụng như Crystal Ball,

Giá thị trường là một đại lượng chuỗi thời gian rời rạc Chu k nhỏ nhất của đại lượng này là giờ Trong mô hình đánh giá doanh thu tuần dựa vào giá biên dự báo để đơn giản ta sẽ dự báo giá biên theo chu k ngày Theo đó doanh thu tuần sẽ được tính toán t các giá trị giá biên dự báo và sản lượng phát kế hoạch theo công thức 3.9) Các mô hình thường được dùng để dự báo một đại lượng bất định như giá biên gồm có các mô hình hồi quy và trí tuệ nhân tạo mạng nơ-ron) dựa trên các số liệu quá khứ và các đại lượng tương quan

Việc dự báo dựa trên mạng nơron đòi hỏi lượng cơ sở dữ liệu quá khứ đủ lớn và tin cậy để luyện mạng Tuy nhiên do thời gian vận hành thực tế ở VCGM còn tương đối ngắn và sự thay đổi thường xuyên về cấu trúc thị trường trong thời gian đầu vận hành thay đổi về số lượng các nhà máy tham gia thị trường các quy định về chào giá

và thanh toán [3]) nên chất lượng dữ liệu để luyện mạng nơron là không cao Do đó

đề tài sẽ ch tập trung vào các phương pháp hồi quy được cung cấp bởi phần mềm Crystal Ball

Hồi quy:

Đây là một phương pháp thống kê mà giá trị k vọng của một hay nhiều biến ngẫu nhiên được dự đoán dựa vào điều kiện của các biến ngẫu nhiên đã tính toán) khác Cụ thể có hồi qui tuyến tính hồi qui lôgic hồi qui Poisson và học có giám sát Phân tích hồi qui không ch là trùng khớp đường cong lựa chọn một đường cong mà

v a khớp nhất với một tập điểm dữ liệu); nó còn phải trùng khớp với một mô hình với

các thành phần ngẫu nhiên và xác định deterministic and stochastic components)

Thành phần xác định được gọi là bộ dự đoán predictor) và thành phần ngẫu nhiên được gọi là phần sai số error term)

Hồi qui thường được xếp vào loại bài toán tối ưu vì chúng ta nỗ lực để tìm kiếm một giải pháp để cho sai số và phần dư là tốt nhất Phương pháp sai số chung nhất được sử dụng là phương pháp bình phương cực tiểu: phương pháp này tương ứng với một hàm hợp lý dạng Gauss của các dữ liệu quan sát khi biết biến ngẫu nhiên n)

Hình 3.1: Giao diện công cụ hỗ trợ dự báo Predictor của phần mềm Crystal Ball

a Điểm mạnh:

Để sử dụng một cách hợp lý hồi quy tuyến tính ta cần phải hiểu rõ điểm mạnh

và điểm yếu của nó Hồi quy tuyến tính khá hiệu quả với các biến độc lập đầu vào

(explanatory variables) liên tục [3] Khi biến đầu ra có thể được biến đổi thành đại

lượng theo phân bố chu n các hệ số và độ lệch chu n sẽ ở trong một khoảng hợp lý trong tương quan với các tham số của tập mẫu Và với các hiệu ch nh về độ lệch chu n

để giảm sự tác động tiêu cực của sự không đồng nhất phương sai heteroscedasticity)

và ảnh hưởng của tập quan sát kết quả có thể trở nên chính xác hơn

b Điểm yếu:

Tuy nhiên không nên sử dụng hồi quy tuyến tính khi biến đầu ra là nhị phân hay có ít trị số biến rời rạc)

3.1.2 Phương pháp mô phỏng dựa trên lấy mẫu các số liệu quá khứ [7]

a Sơ lược về phương pháp:

Giả thiết làm cơ sở cho phương pháp mô phỏng dựa trên lấy mẫu số liệu quá khứ là chúng ta căn cứ vào số liệu kết quả quá khứ và giả định rằng số liệu quá khứ là

dữ liệu đáng tin cậy cho tương lai gần hay nói cách khác là quá khứ sẽ lặp lại trong một tương lai gần Giải thuật sau đây sẽ làm rõ hơn cách tính toán của phương pháp này:

Bước 1 – Thống kê các số liệu giá thanh toán tuần trong quá khứ:

Bước này nhằm mục đích xác định giá thị trường trung bình của chu k tính toán tuần) trong quá khứ Số liệu tính toán cho một tuần bao gồm giá thị trường toàn phần trung bình cho 7 ngày trong tuần đó Các số liệu này sẽ được dùng làm đầu vào cho việc tính toán dự báo doanh thu tuần tới

Bước 2 – Sử dụng các số liệu thị trường quá khứ để tính toán doanh thu tuần tới:

Khi đã có các số liệu thống kê về giá thanh toán của các tuần trong quá khứ ta

sẽ giả thiết rằng các số liệu này có thể là giá trị thanh toán của tuần tới Tương ứng với

số liệu giá thị trường của mỗi tuần ta sẽ tính toán được doanh thu dự kiến của tuần tới dựa trên kế hoạch vận hành Số lượng dữ liệu tuần quá khứ được sử dụng trong tính toán thường phải đủ lớn để phản ánh đầy đủ sự biến động trên thị trường Theo cách này, ta sẽ có được một tập hợp giá trị doanh thu tuần có số phần tử bằng với số lượng mẫu dữ liệu quá khứ cho một kế hoạch vận hành

Bước 3 – Sắp xếp chuỗi số liệu doanh thu tính toán theo thứ tự từ thấp đến cao:

Sau khi tính toán các giá trị doanh thu dựa trên chuỗi số liệu thị trường quá khứ

ta có được một tập hợp giá trị mô phỏng cho doanh thu Để có thể xác định được doanh thu tương ứng với một mức k vọng ta phải sắp xếp các giá trị doanh thu mô phỏng theo thứ tự t thấp đến cao

Bước 4 – Xác định giá trị mô phỏng tương ứng với mức kỳ vọng mong muốn:

Bước cuối cùng là xác định giá trị doanh thu được dự báo theo mức k vọng mong muốn t chuỗi số liệu doanh thu mô phỏng đã được sắp xếp

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán tính toán ước lượng doanh thu

theo phương pháp mô phỏng số liệu quá khứ

- Không cần phải đánh giá sự tương quan giữa các yếu tố đầu vào

- Các tình huống “cực đoan” của thị trường – hiếm khi xảy ra – vẫn được xem xét khi số liệu này vẫn được đưa vào tính toán

c Điểm yếu

Phương pháp mô phỏng dựa trên dữ liệu quá khứ rất trực quan và dễ hiểu Tuy nhiên phương pháp này có một số điểm yếu như sau:

- Kết quả hoàn toàn phụ thuộc vào một tập dữ liệu cụ thể làm cho việc đánh giá

là tương đối “phiến diện” Ví dụ khi ta thực hiện với một bộ dữ liệu của những khoảng thời gian thị trường có cầu vượt cung hay ngược lại kết quả có thể sẽ không phản ánh đúng diễn biến trong tương lai bị méo mó và ch thể hiện tính chất dữ liệu đầu vào

- Phương pháp lấy mẫu theo số liệu quá khứ không thể phán ánh những thay đổi

về mặt cấu trúc thị trường như sự kiện đưa vào hay tách ra một đơn vị phát điện có thị phần lớn do thiếu thông tin trong dữ liệu quá khứ

- Việc thực hiện các tính toán như phân tích độ nhạy khó thực hiện với phương pháp này

- Số lượng dữ liệu quá khứ phải đủ lớn để có thể phản ánh đầy đủ tính chất của

sự biến động thị trường

Bắt đầu Chọn tập hợp số liệu thị trường quá khứ để mô phỏng Thực hiện tính toán giá trị doanh thu tương ứng với t ng mẫu dữ liệu thị trường

Sắp xếp kết quả tính toán doanh thu theo thứ tự t thấp đến cao

Xác định doanh thu mô phỏng tương ứng mức k vọng

Kết thúc

3.1.3 Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo các số liệu thị trường đầu vào [5]:

a Sơ lược về phương pháp:

Theo phương pháp Monte Carlo các số ngẫu nhiên được sử dụng làm công cụ

để tính toán một đại lượng không ngẫu nhiên Ví dụ gọi X là một biến ngẫu nhiên và giá trị k vọng A = E[X] Nếu ta có thể tạo ra n biến ngẫu nhiên độc lập [X1, , Xn] với cùng một phân bố xác suất thì có thể tính xấp x :

A ≈ Â = 



n

k k

X

1

Theo luật số lớn (law of strong numbers), A → Â khi n→ ∞ Các đại lượng Xk

và Â là ngẫu nhiên có thể thay đổi ở mỗi lần tính toán Tuy nhiên giá trị cần tìm A không phải là ngẫu nhiên

Chúng ta nhấn mạnh điểm này bằng cách phân biệt giữa Monte Carlo và mô

phỏng Mô phỏng nghĩa là tạo ra các biến ngẫu nhiên với một phân bố xác định và

xem xét chúng Ví dụ chúng ta có thể có một mô hình cho quá trình ngẫu nhiên tạo ra các đám mây Chúng ta có thể mô phỏng mô hình để tạo ra các bức ảnh mây để dùng cho đồ họa vi tính hay ch để thỏa mãn sự tò mò Ch khi chúng ta bắt đầu hỏi các câu hỏi định lượng chẳng hạn như kích cỡ trung bình của một đám mây hay xác suất gây

ra mưa của đám mây đó thì chúng ta mới thực sự bắt đầu chuyển t mô phỏng thuần túy sang Monte Carlo

Lý do cho sự phân biệt này là vì có nhiều cách khác đơn giản hơn để ước lượng

A Quá trình này được gọi là giảm phương sai do hầu hết các sai số của  mang tính

thống kê Việc giảm phương sai của  làm giảm sai số thống kê

Chúng ta thường lựa chọn giữa Monte Carlo và các phương pháp tất định Ví

dụ nếu X là một biến ngẫu nhiên một chiều với phân bố xác xuất f(x) chúng ta có thể

ước lượng E[X] bằng cách sử dụng tích phân bảng Phương pháp này có thể chính xác hơn Monte Carlo vì sai số Monte Carlo xấp x tỷ lệ với 1/ n với n lớn và do đó phương pháp Monte Carlo cho bậc chính xác xấp x 1/2 Quy luật chung là các phương pháp tất định cho kết quả tốt hơn Monte Carlo trong bất k trường hợp nào mà phương pháp tất định có thể ứng dụng được

Chúng ta buộc phải lựa chọn Monte Carlo do “lời nguyền về bậc” Lời nguyền này nói rằng lượng công việc để giải một bài toán nhiều bậc tăng theo cấp số mũ với

số bậc Giả sử rằng chúng ta cần tính tích phân 10 biến tích phân trong không gian 10 chiều Nếu ta xấp x tích phân bằng cách sử dụng 20 điểm trong mỗi hướng thì tổng số điểm tích phân là 2010 ≈ 1013 tương đương với một máy tính chạy trong 1 ngày Độ chính xác tương đương cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng tính toán Monte Carlo với số điểm ch cở khoảng 106 Người ta thường nói rằng số điểm cần thiết cho một độ chính xác cho trước trong Monte Carlo không phụ thuộc vào số bậc và quan điểm này cũng đúng ở một ch ng mực nào đó

Một trong những điểm được ưa chuộng của Monte Carlo là nó cho phép ước

lượng bậc độ lớn của sai số thống kê đây là sai số chính trong các tính toán Monte

Carlo) Các ước lượng này thường được gọi là các “vạch sai số” do cách chúng được

biểu thị trên biểu đồ kết quả Monte Carlo Các vạch sai số Monte Carlo là các khoảng tin cậy thống kê

Một đặc điểm khác của Monte Carlo làm cho các học giả ưa thích là những ý tưởng đơn giản thông minh có thể đem lại sự thay đổi lớn về độ chính xác cũng như hiệu quả

Sau khi xác định được mô hình hồi quy phù hợp mô hình đã được kiểm định) ở trên tiến hành mô phỏng tác động của các biến rủi ro lên biến Y như được thể hiện trong mô hình hồi quy dưới đây

) , , , ( ˆ

ˆ ˆ

ˆ

ˆ

2 1 1

2 3 1 2

Các bước để tiến hành mô phỏng được trình bày trên Hình 3.4 gồm những bước sau:

- Bước 1: Xác định mô hình

- Bước 2: Xác định phân bố xác suất của các biến giải thích X1, X2 … Xn

thông qua việc thu thập số liệu quá khứ và thống kê nhằm xác định kiểu phân bố xác suất của biến X1, X2 … Xn (có thể sử dụng phần mềm Eviews hay Crystal Ball và một

số phần mềm khác để thực hiện chức năng này)

- Bước 3: Tiến hành mô phỏng giá trị của biến Y theo biến X1, X2 … Xn) với

số lần mô phỏng đủ lớn và thường là 10.000 lần bằng việc sử dụng phần mềm Crystal

Ball được xây dựng trên cơ sở phương pháp mô phỏng Monte Carlo)

- Bước 4: Xác định giá trị doanh thu Y theo các mức tần suất

Bắt đầu

Lựa chọn phân bố xác suất cho các giá thị trường

Lựa chọn số lần mô phỏng M

i = 1

Hình 3.3:Lưu đồ thuật toán tính toán doanh thu theo phương pháp mô phỏng Monte Carlo

mô phỏng Monte Carlo còn giúp tránh được những tình huống “cực đoan” – hiếm khi xảy ra – so với phương pháp mô phỏng theo số liệu quá khứ và cung cấp các thông tin chi tiết về các tình huống “cực đoan” Cuối cùng ta có thể sử dụng bất k phân bố thống kê nào cho giá thị trường để tính toán doanh thu

c Điểm yếu:

Điểm bất lợi lớn nhất của tính toán doanh thu dựa trên mô phỏng Monte Carlo

là tốc độ tính toán của máy tính dùng để mô phỏng tức là thời gian mô phỏng - tính toán Vấn đề này có thể được giải quyết với các máy tính mạnh

Một bất lợi nữa chính là rủi ro về mô hình khi ta lựa chọn phân bố thống kê không phù hợp cho các yếu tố đầu vào

3.2 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ DOANH THU TUẦN KẾ TIẾP CỦA

NMTĐ TRONG THỊ TRƯỜNG

3.2.1 Sơ lược về tính toán thanh toán trong thị trường điện:

a Doanh thu trong mỗi chu kỳ giao dịch:

Theo các quy định về tính toán thanh toán của VCGM chu k giao dịch giờ) là

đơn vị thời gian nhỏ nhất được sử dụng trong tính toán thanh toán Doanh thu của bên

bán điện đơn vị phát điện) trong mỗi chu k giao dịch gồm hai thành phần là: Doanh

thu từ thị trường giao ngay và Doanh thu theo hợp đồng sai khác [1]

Trong đó:

Ri: Tổng doanh thu trong chu k giao dịch i

Rmi: Doanh thu t thị trường giao ngay trong chu k giao dịch i

Rci: Doanh thu theo hợp đồng CfD trong chu k giao dịch i

- Thành phần doanh thu t thị trường giao ngay trong chu k giao dịch thứ i ký hiệu là Rmi được xác định t sản lượng thực phát Qmi kWh) và giá thị trường toàn phần FMPi đ/kWh) trong chu k giao dịch đó:

Trong đó: giá thị trường toàn phần FMPi được tính bằng SMPi+CANi

- Thành phần doanh thu theo hợp đồng CfD (ký hiệu là Rci) được xác định t

sản lượng hợp đồng Qci được công bố trong kế hoạch vận hành tháng tới), mức sai

khác giữa giá hợp đồng Pc và giá thị trường toàn phần FMPi của chu k giao dịch:

Hình 3.4 minh họa cách tính các thành phần doanh thu của tổ máy trong một chu k giao dịch theo thị trường điện

Doanh thu điện năng:

Điện năng thanh toán Qmi điện lượng thực phát của nhà máy trên thị trường)

Hình 3.4: Sơ đồ minh họa cách tính doanh thu trong thị trường VCGM

(Ghi chú: : Đại lượng thay đổi theo chu kỳ giờ, : Đại lượng được công bố

trong kế hoạch tháng tới, : Đại lượng được công bố trong kế hoạch năm tới)

b Doanh thu cho một ngày giao dịch:

Doanh thu của đơn vị phát điện trong một ngày giao dịch theo thị trường RN

bằng tổng doanh thu của tất cả các chu k giao dịch 24 chu k ) trong ngày đó: