Phân bố công suất tối ưu đảm bảo ổn định cho thị trường điện trong tình trạng khẩn cấp

Bài báo trình bày phương pháp tính toán phân bố công suất tối ưu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trường điện có nhiều vùng do sự tăng tải của hệ thống hay xảy ra tình trạng kh n cấp do sự cố trên lưới điện. Mô hình tính toán giá cận biên (LMP) cũng được xem xét khi xét đến sự tắc nghẽn truyền tải và tổn thất vào mô hình giá điện nút. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân bố công suất tối ưu đảm bảo ổn định cho thị trường điện trong tình trạng khẩn cấp PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH CHO THỊ TRƢỜNG ĐIỆN TRONG TÌNH TRẠNG KHẨN CẤP Nguyễn Tấn Hƣng1,a, Đinh Thành Việt2,b, Nguyễn Hùng3,c 1 Tổng Công ty Điện lực TP.HCM 2 Đại học Đà Nẵng 3 Trƣờng Đại học Công nghệ TP.HCM Email: ahungnguyentan1981@gmail.com, bdtviet@ac.udn.vn, cn.hung@hutech.edu.vn TÓM TẮT Bài báo trình bày phƣơng pháp tính toán phân bố công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trƣờng điện có nhiều vùng do sự tăng tải của hệ thống hay xảy ra tình trạng kh n cấp do sự cố trên lƣới điện. Mô hình tính toán giá cận biên (LMP) cũng đƣợc xem xét khi xét đến sự tắc nghẽn truyền tải và tổn thất vào mô hình giá điện nút. Các kết quả mô phỏng và phân tích đạt đƣợc cho thấy rằng việc nghiên cứu và mô phỏng các kịch bản vận hành hệ thống điện và thị trƣờng điện là cần thiết cho công tác vận hành do tính chất phức tạp của vận hành hệ thống điện trong thị trƣờng điện cạnh tranh. Từ khóa: Trào lƣu công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF), Giá cận biên (LMP), Tắc nghẽn truyền tải, Thị trƣờng điện. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện trong thị trƣờng điện là một công việc rất quan trong, khó khăn và phức tạp. Và càng phức tạp hơn khi có các nguồn năng lƣợng tái tạo tham gia thị trƣờng điện nhƣ: năng lƣợng gió, năng lƣợng mặt trời …Hoạt động kiểm soát, ngăn ngừa và khắc phục sự cố sẽ phụ thuộc lớn vào các chính sách lập kế hoạch, hoạt động của đơn vị bán điện; theo kinh tế và kỹ thuật vận hành, dự phòng mất điện. Điều này nhằm đảm bảo tính an toàn, ổn định hệ thống nâng cao chất lƣợng truyền tải phân phối điện trong tình hình phát triển ngành điện quốc gia hiện nay [1,2]. Trên cơ sở những tham số, những biến số, hàm mục tiêu của hệ thống điện đƣợc OPF đƣa ra một thông điệp đến nhà hoạch định kế hoạch vận hành nhà máy, chiến lƣợc của nhà đầu tƣ mua bán điện một cách có hiệu quả nhất đối với chế độ vận hành bình thƣờng cũng nhƣ sự cố. Thông qua OPF để có thể tự động đánh giá hoặc can thiệp kiểm soát hệ thống điện một cách trung thực nhƣ là liên quan đến công suất phát, bù công suất kháng, điều chỉnh tỉ lệ nấc máy biến áp, chi phí nhiên liệu,… Điều này giúp ngƣời vận hành kịp thời đánh giá đƣợc mức độ tin cậy hệ thống điện cũng nhƣ đánh giá cấp độ an ninh. Giám sát an ninh truyền các thông tin liên quan đến các kỹ sƣ điều khiển, sau đó ngƣời này phải quyết định có nên tham gia hành động phòng ngừa, hoặc dựa vào sự kiện để khắc phục hành động [3-5]. Bài báo trình bày phƣơng pháp tính toán phân bố công suất tối ƣu đảm bảo ổn định (SCOPF) cho thị trƣờng điện có nhiều vùng do sự tăng tải của hệ thống hay xảy ra tình trạng kh n cấp do sự cố trên lƣới điện. Mô hình tính toán giá cận biên (LMP) cũng đƣợc xem xét khi xét đến sự tắc nghẽn truyền tải và tổn thất vào mô hình giá điện nút. Kết quả của nghiên cứu này không những góp phần điều tiết năng lƣợng trong hệ thống điện hiệu quả hơn mà còn tăng cƣờng tính hợp lý trong việc sử dụng tài nguyên lƣới điện và quan trọng hơn hết chính là cơ sở định hƣớng cho việc khuyến khích các nhà đầu tƣ đầu tƣ vào ngành điện trong tƣơng lai. 1464 2. BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU Đ Ả M B Ả O Ổ N Đ Ị N H ( S C O P F ) Bài toán tối ƣu (OPF) là cực tiểu hàm chi phí các máy phát điện trong thị trƣờng điện với các ràng buộc đ ng thức và bất đ ng thức [6,7]. - Hàm mục tiêu N f   ai Pgi2  bi Pgi  ci (1) i 1 - Phƣơng trình cân bằng công suất tác dụng của hệ thống: N N  DF .P i 1 i gi   DFi .Di  PL  0 i 1 (2) - Giới hạn trên và giới hạn dƣới công suất ra của máy phát: Pgimin ≤ Pgi ≤ Pgimax , i= 1, 2,….., N (3) - Giới hạn công suất truyền tải trên đƣờng dây k bất kỳ: N  GSF i 1 k i .(Pi  Di )  Pk , k=1,2,….,M (4) với f : hàm tổng chi phí các máy phát trong thị trƣờng điện ai, bi, ci: hệ số chi phí của máy phát thứ i. N: tổng số nút trong thị trƣờng điện. M: tổng số đƣờng dây truyền tải Pgi: công suất tác dụng của máy phát thứ i trong thị trƣờng điện. Di : công suất tải tại nút i DFi : hệ số phân bố tổn thất của công suất tại nút i. GSFk-i : hệ số phân bố công suất đến đƣờng dây k do thay đổi công suất tại nút i. Pk: giới hạn truyền tải đƣờng dây k PL là tổng tổn thất của hệ thống. 3. PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH THỊ TRƢỜNG ĐIỆN Mô hình mô phỏng thị trƣờng điện cho lƣới điện mẫu 7 nút trên môi trƣờng PowerWorld Simulator 18 nhƣ trên Hình 1. Các thông số của hệ thống điện 7 nút trình bày trong Bảng 1. Hình 1. Thị trƣờng điện 7 nút 1465 Bảng 1. Thông số đƣờng dây của hệ thống điện 7 nút Đƣờng dây Từ nút Đến Điện trở Điện kháng Giới hạn truyền tải ...