Tài liệu Dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN QUỐC THẮNG DỰ BÁO GIÁ ĐIỆN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH CHUYÊN NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6 NĂM 2009 Trang 1 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM GIỚI THIỆU Với sự phát triển nhanh của nền kinh tế thị trường, cũng như yêu cầu tăng trưởng nhanh của nhu cầu tiêu thụ điện và sự đòi hỏi vốn đầu tư lớn để phát triển các công trình năng lượng, ở nhiều nước đã có xu hướng cấu trúc lại tổ chức quản lý của ngành điện. Theo đó, sự hình thành và phát triển thị trường điện cạnh tranh là xu thế tất yếu đang diễn ra ở nhiều nước trên thế giới. Ở nước ta, để đáp ứng nhu cầu phụ tải gia tăng mạnh mẽ trong điều kiện phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cũng như để hội nhập kinh tế quốc tế và khu vực, ngay từ bây giờ đã và đang từng bước xây dựng và phát triển thị trường điện cạnh tranh. Trong thị trường điện cạnh tranh, quan hệ giữa các thành viên tham gia thị trường được xác định thông qua các hợp đồng mua bán điện. Trong đó, giá mua bán điện giữ một phần quan trọng và là một phần không thể thiếu trong các hợp đồng này. Tại các nước chưa hình thành thị trường điện cạnh tranh, giá điện thường là cố định trong 1 khoảng thời gian dài. Ngoài ra, còn có thể được sự bảo trợ và điều tiết của nhà nước để giữ giá điện ở mức ổn định. Do đó, việc dự báo giá điện gần như là việc không cần thiết. Tuy nhiên, giá điện trong thị trường điện canh tranh không cố định, nó thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Việc dự báo chính xác giá điện sẽ mang lại rất nhiều thuận lợi cũng như những lợi ích khác nhau đối với các đơn vị có chức năng khác nhau tham gia tác động vào thị trường điện cụ thể [21], [1]: Các thành viên tham gia thị trường nói chung (Các đơn vị phát điện, các đơn vị mua điện ...): Do các thành viên này tham gia đấu thầu trực tiếp trong thi trường điện do đó, các thành viên này sẽ phải lấy cơ sở từ việc dự báo giá điện ngắn hạn theo ngày để đưa ra giá gói thầu, giá chào thầu, lượng điện sẽ chào bán vào thị trường cũng như sử dụng các giá trị dự báo dài hạn để thương thảo ký kết các hợp đồng mua bán điện song phương. Từ việc dự báo giá điện trung hạn và ngắn hạn, các đơn vị này sẽ chuẩn bị kế hoạch sản xuất kinh doanh cũng như chuẩn bị và phân bổ nguồn tài chính một cách hợp lý để tối ứu hoá lợi nhuận, đồng thời, hạn chế các rủi ro có thể xẩy ra do việc thay đổi giá điện mang đến. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Trang 2 Các công ty phân phối điện bán điện trực cho các tải tiêu thụ: Các đơn vị này cần biết lượng điện năng khách hàng của họ thường sử dụng. Do đó cần phải dự báo được giá điện do giá điện là một trong những nhân tố chính ảnh hưởng đến mức độ tiêu thụ điện của các khách hàng. Việc phối hợp chặt chẽ giữa dự báo giá điện và dự báo nhu cầu phụ tải giúp các công ty phân phối điện thỏa mãn tốt nhất nhu cầu tiêu thụ điện của khách hàng cũng như có được chiến lược tốt và phù hợp hơn để thương lượng với các công ty phát điện khác nhau thông qua những hợp đồng ngắn và dài hạn. Những đơn vị sở hữu, vận hành lưới truyền tải Transmission System Operation (TSO): Các đơn vị này có thể dự báo được sự thay đổi của phụ tải điện do ảnh hưởng của giá điện từ dó đưa ra kế hoạch vận hành lưới điện một cách tối ưu nhất. Đồng thời, cần biết được giá điện sẽ khác nhau như thế nào giữa các vùng bởi phản ứng của thị trường với bất kỳ sự chênh lệch lớn nào về giá điện cũng sẽ làm tăng mức độ trao đổi phụ tải liên vùng. Dự báo giá điện và phụ tải trong khu vực giúp cho đơn vị vận hành lưới điện tại khu vực đó dự báo và phân bổ và điều độ nguồn phát. Những phụ tải công nghiệp lớn: Do tiêu thụ lượng điện năng rất lớn vì vậy mọi sự tăng giảm của giá mua bán điện sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các phụ tải này. Do đó, họ cần dự báo giá điện để đánh giá những rủi ro sẽ xảy ra với họ khi có sự biến động giá điện. Việc dự báo được giá giúp họ chủ động trong việc hạn chế các rủi ro thông qua các phương tiện như các hợp đồng dài hạn, hợp đồng giá cố định hoặc xem xét việc mua điện theo giá thời thực. Đồng thời, tham gia các chương trình quản lý phụ tải (DCL, DSM...) để giảm đến mức thấp nhất chi phí mua điện. Những đơn vị điều hành thị trường điện (Market Operator (MO)): Bởi vì sự vận động của thị trường có thể làm tăng giá điện, việc phân tích giá điện của thị trường lại giữ một vai trò lớn trong việc giám sát các hành vi của các đơn vị tham gia thị trường và tình hình vận hành của thị trường. Việc dự báo giá điện được vận dụng để xác định các chỉ số dùng để quan sát thị trường như chỉ số HerfindahlHirschman (HHI) dùng để xác định mức độ tập trung hay chia sẻ của thị trường, chỉ số Residual Supply Index (RSI) dùng để xác định các nhà cung cấp là nòng cốt của HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 3 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM thị trường, các chỉ số liên quan đến giá điện cận biên như Lerner Index thường được dùng để tính toán sự tạo thành của giá điện thông qua giá cận biên. Từ các chỉ số quan sát này, đơn vị vận hành thị trường sẽ xác định các hành vi có liên quan đến các biểu hiện trò chơi của thị trường dẫn đến giá điện không hợp lý. Từ đó, có chiến lược điều tiết thị trường một cách hợp lý. Các Công ty tư vấn về tài chính và các đơn vị cho vay, nhà đầu tư: Các đơn vị này cần đánh giá tín dụng, giám sát rủi ro của những của những khách hàng khác nhau trong thị trường trước sự biến động và rủi ro của giá điện. Xem xét một dự án tài chính cho ta thấy vai trò quan trọng của việc dự báo giá điện trong thương mại. Trong các dự án tài chính, giá diện được sử dụng như dữ liệu đầu vào trong các bảng dự thảo tài chính, bảng phân tích hiệu quả đầu tư...của nguời phát triển dự án và người cho vay để diễn tả quá trình đầu tư theo thời gian. Những bảng dự thảo tài chính này được hình thành trên cơ sở các giá trị ước đoán trong tương lai của chi phí và doanh thu. Trong lĩnh vực dự báo, có rất nhiều phương pháp dự báo với các mô hình khác nhau như phương pháp dự báo với các thông số cố định, bình phương tối thiểu, dự báo thích nghi, phân tích chuỗi thời gian.vv.. được kết hợp với các công cụ như logic mờ, mạng neural..vv. đươc áp dụng cho việc dự báo [3], [4], [6]. Trong những năm gần đây, phương pháp phân tích Wavelet là một công cụ phân tích tín hiệu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lãnh vực và thu được kết quả rất khả quan [26], [27], [28]. Ngoài ra, mạng neural với những ưu điểm của mình đã và đang trở thành một lãnh vực khoa học phát triển hết sức mạnh mẽ [7]. Luận văn này trình bày các vần đề liên quan đến thị trường điện cạnh tranh, sự hình thành, các mô hình của thị trường điện, giá điện trong thị trường điện, mục tiêu định hướng và lộ trình hình thành thị trường điện tại Việt Nam [29]. Qua đó phân tích và nêu lên các nhân tố ảnh hưởng đến giá điện trong thị trường điện cũng như trình bày về tầm quan trọng của việc dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh [23]. Khác với phụ tải, chuỗi giá điện có tính chất không cố định giá trị trung bình bị ảnh hưởng rất lớn của các nhiễu, đôi khi thay đổi đột ngột về biên độ và bất thường không dự đoán được [3]. Do đó, việc áp dụng wavelet cho các tín hiệu giá HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 4 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM điện thì với ưu điểm trong việc lọc tín hiệu, chuỗi giá điện sau khi biến đổi Wavelet sẽ có đặc tính tốt hơn, thuận lợi hơn trong việc xử lý tín hiệu ở giai đoạn tiếp theo. Do đó luận văn đề xuất việc sử dụng phân tích wavelet để tiền xử lý các dữ liệu về giá điện trước khi thực hiện việc dự báo. Để dự báo chuỗi tín hiệu, có thể xử dụng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp xử lý thô, bình phương tối thiểu, san bằng hàm mũ, phương pháp trung bình trượt, sử dụng lôgic mờ...Tuy nhiên, do những ưu điểm trong việc xấp xỉ những chuỗi thời gian, luận văn đề xuất việc sử dụng mạng neuron để tiến hành dự báo sau khi tiền xử lý các số liệu đầu vào bằng phân tích wavelet. Do giá điện phụ thuộc chủ yếu vào nhu cầu phụ tải và bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như đã phân tích ở chương 2, do đó, về mặt nguyên tắc càng đưa nhiều tín hiệu đầu vào, mạng neuron càng dự báo chính xác. Tuy nhiên, do khó khăn trong việc tìm kiếm số liệu, luận văn chỉ đề xuất việc đưa vào tín hiệu về giá điện và tín hiệu về phụ tải trong quá khứ để tiến hành việc dự báo. Luận văn, chủ yếu tập trung vào việc dự báo giá điện ngắn hạn theo ngày. Từ đó xây dựng chương trình dự báo giá điện ngắn hạn theo ngày trên nền ngôn ngữ lập trình Matlab. Xem xét, so sánh kết quả thu được trong việc dự báo giá điện theo mô hình trên từ đó đưa ra kết luận và định hướng phát triển cho luận văn. Nội dung của luận văn gồm 4 chương với nội dung như sau: CHƯƠNG 1 : Tổng quan về giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. Trình bày các vấn đề liên quan đến thị trường điện như sự hình thành, các mô hình của thị trường điện, giá điện trong thị trường điện. Đồng thời trình bày sơ lược mục tiêu, định hướng và lộ trình thị trường điện tại Việt Nam trong thời gian tới. CHƯƠNG 2 : Dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. Trình bày các vấn đề liên quan đến dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. Đặc biệt sẽ đi sâu vào phân tích tầm quan trọng của việc dự báo giá điện, các yếu tố ảnh hưởng, các khó khăn của việc dự báo giá điện. Đồng thời, trình HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 5 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM bày một số nghiên cứu đã được thực hiện liên quan đến việc dự báo giá điện và đưa ra kết luận. CHƯƠNG 3 : Tổng quan về phân tích wavelet và mạng neural. Để có thể viết chương trình ứng dụng sử dụng phân tích wavelet và mạng neural, chương này sẽ trình bày khái niệm về phân tích wavelet và khái niệm về mạng neural. CHƯƠNG 4 : Mô hình dự báo giá điện theo ngày. Trình bày lưu đồ giải thuật, xây dựng chương trình dự báo giá điện sử dụng wavelet kết hợp với mạng neural và chạy chương trình với các số liệu về giá điện của thị trường điện tại Tây Ban Nha thu thập được tại website www.omel.es. Xem xét, so sánh kết quả thu được trong việc dự báo giá điện theo mô hình trên từ đó đưa ra kết luận và định hướng phát triển cho luận văn. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình i CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Phan Thị Thanh Bình .................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Cán bộ chấm nhận xét 1 :................................................................................. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Cán bộ chấm nhận xét 2 :................................................................................. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . tháng …. năm 2009. ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------------- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc -------- o0o--------Tp. HCM, ngày . . . . tháng .... năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Trần Quốc Thắng Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh : 02 - 12 - 1983 Nơi sinh: Hà Nam Chuyên ngành : Thiết bị, mạng và nhà máy điện MSHV: 01806505 I- TÊN ĐỀ TÀI: DỰ BÁO GIÁ ĐIỆN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: 1. Giới thiệu tổng quan về giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. 2. Giới thiệu về tầm quan trọng của việc dự báo giá điện. 3. Giới thiệu về phân tích wavelet và mạng neural. 4. Viết chương trình dự báo dùng phân tích wavelet kết hợp dự báo bằng mạng Neural, áp dụng chương trình với số liệu thực tiễn, đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài. III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/2008 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: / /2009 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGHÀNH PGS.TS PHAN THỊ THANH BÌNH Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua. TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày ……. tháng ……. năm 2009 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH iii Lời Cảm Ơn Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô của trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM nói chung, của khoa Điện-Điện Tử nói riêng. Những người đã hướng dẫn, giảng dạy và trang bị cho em nhiều kiến thức quí báu trong suốt những năm học đại học cũng như quá trình học cao học. Đặc biệt, em xin cảm ơn Cô Phan Thị Thanh Bình người đã hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, ban bè, người thân và tất cả đồng nghiệp trong Phòng Kế hoạch Công ty Điện lực TP.HCM những người đã động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi và tạo cho cho tôi niền tin, nghị lực để hoàn thành luận văn này. Thành phố Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2009 Học Viên Trần Quốc Thắng iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn này trình bày các vần đề liên quan đến thị trường điện cạnh tranh, sự hình thành, các mô hình của thị trường điện, giá điện trong thị trường điện, mục tiêu định hướng và lộ trình hình thành thị trường điện tại Việt Nam. Qua đó phân tích và nêu lên các nhân tố ảnh hưởng đến giá điện trong thị trường điện cũng như trình bày về tầm quan trọng của việc dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu thực hiện về việc dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên, trên cơ sở tìm hiểu các ưu điểm của phân tích wavelet và mạng neural, luận văn đề xuất việc sử dụng kết hợp phân tích wavelet và mạng neural áp dụng vào dự báo giá điện. Trong đó, chủ yếu tập trung vào xem xét dự báo giá điện ngắn hạn theo ngày. Từ đó xây dựng chương trình dự báo giá điện ngắn hạn theo ngày trên nền ngôn ngữ lập trình Matlab. Xem xét, so sánh kết quả thu được trong việc dự báo giá điện theo mô hình trên từ đó đưa ra kết luận và định hướng phát triển cho luận văn. v MỤC LỤC Giới thiệu: ..................................................................................................................01 Chương I: Tổng quan về giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. I.1. Tổng quan về thị trường điện:.................................................................06 I.1.1. Sự hình thành và các mô hình thông dụng:..............................06 I.1.2. Giá điện trong thị trường điện cạnh tranh:...............................09 I.2. Tình hình phát triển thị trường điện lực tại Việt Nam: ...........................13 I.2.1. Hiện trạng vận hành hệ thống điện Việt Nam: ........................13 I.2.2.Mục tiêu của thị trường điện Việt nam: ....................................14 I.2.3. Định hướng phát triển: .............................................................15 Chương II: Dự báo giá điện trong thị trường điện cạnh tranh. II.1. Tầm quan trọng của việc dự báo giá điện:.............................................19 II.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá điện:.......................................................23 II.3 Một số phương pháp dự báo giá điện: ....................................................25 II.3.1 Phương pháp thống kê trong dự báo giá điện:.........................25 II.3.2 Phương pháp không thống kê trong dự báo giá điện: .............27 II.4. Một số phương pháp dự báo giá điện đã được nghiên cứu: ..................29 II.5. Sai số trong dự báo giá điện: .................................................................31 Chương III: Tổng quan về phân tích wavelet và mạng neural. III.1. Phân tích wavelet:.................................................................................33 III.1.1. Phép biến đổi Fourier: ..........................................................33 III.1.2. Biến đổi Fourier thời gian ngắn (STFT): ..............................35 III.1.3. Phép biến đổi Fourier nhanh (FFT):..................................... 36 III.1.4 Phép biến đổi Wavelet:.......................................................... 36 III.1.5 Các đặc điểm của Wavelet: ....................................................38 III.1.6 Các đặc tính toán của wavelet: ...............................................39 III.2. Mạng neural:.........................................................................................43 III.2.1. Lý thuyết Mạng neuron: ........................................................44 III.2.2 Kiến trúc Mạng neuron: .........................................................48 III.2.3. Mô hình học trong mạng neuron: ..........................................52 III.2.4. Một số đặc trưng ưu việt của mạng neuron:..........................62 vi Chương IV: Mô hình dự báo giá điện theo ngày. IV.1. Định hướng chương trình dự báo giá điện: ..........................................65 IV.2. Mô tả chương trình dự báo:..................................................................66 IV.2.1 Phân tích Wavelet: .................................................................67 IV.2.2 Mạng neural: ..........................................................................67 IV.3 Xây dựng chương trình: ........................................................................69 IV.4 Áp dụng chương trình vào việc dự báo:................................................74 IV.5. Kết luận và định hướng của luận văn:..................................................76 IV.5.1. Kết luận: ................................................................................76 IV.5.2. Hướng phát triển đề tài:.........................................................76 Tài liệu tham khảo .......................................................................................... 77 Phụ lục ................................................................................................... 80 Trang 6 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIÁ ĐIỆN TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN CẠNH TRANH Nội dung chương này trình bày các vấn đề liên quan đến thị trường điện như sự hình thành, các mô hình của thị trường điện, giá điện trong thị trường điện. Đồng thời trình bày sơ lược mục tiêu, định hướng và lộ trình thị trường điện tại Việt Nam trong thời gian tới [29]. I.1. Tổng quan về thị trường điện: I.1.1. Sự hình thành và các mô hình thông dụng: Dây chuyền sản xuất kinh doanh của ngành điện ở bất kỳ các quốc gia nào cũng bao gồm 3 khâu liên hoàn: sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Trước đây, ở hầu hết các nước trên thế giới, ngành điện được coi là xem là ngành độc quyền tự nhiên, cả 3 chức năng nêu trên thường được tập trung trong một công ty điện lực quốc gia. Với sự phát triển nhanh của nền kinh tế thị trường, cũng như yêu cầu tăng trưởng nhanh của nhu cầu tiêu thụ điện và sự đòi hỏi vốn đầu tư lớn để phát triển các công trình năng lượng, ở nhiều nước đã có xu hướng cấu trúc lại tổ chức quản lý của ngành điện. Những thay đổi to lớn vừa qua trong ngành công nghiệp điện các nước phần lớn gắn với các thay đổi quyền sở hữu và quản lý, đã giúp giảm bớt sự độc quyền và tạo cơ hội cạnh tranh trong các khâu. Các dạng cấu trúc tổ chức thị trường điện thông dụng hiện nay là: a) Mô hình độc quyền liên kết dọc. Trong mô hình này, chỉ có một công ty nắm giữ toàn bộ các khâu của ngành điện từ sản xuất, truyền tải cho đến phân phối tới khách hàng. Trong mô hình này không có cạnh tranh trong bất kỳ khâu nào, khách hàng phụ thuộc vào các công ty độc quyền và không được chọn nhà cung cấp điện cho mình. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Trang 7 Ưu điểm của mô hình này là cả ba khâu sản xuất, truyền tải và phân phối đều do một công ty điều khiển, vì vậy việc điều hành hệ thống tập trung và trong nhiều trường hợp được thực hiện nhanh chóng. Các công ty chủ động trong việc lập kế hoạch sản xuất kinh doanh. Trong một số trường hợp, Nhà nước bảo trợ cho kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty bằng cách bù giá. Hệ thống giá mua và bán điện được thống nhất cho tất cả các khách hàng trên toàn quốc và có tính ổn định trong khoảng thời gian nhất định. Nhược điểm của mô hình là sự can thiệp quá sâu của nhà nước sẽ hạn chế khả năng chủ động của các công ty. Do có sự bảo trợ của nhà nước, nên các công ty ít quan tâm đến việc đầu tư công nghệ, kỹ thuật hiện đại cho hệ thống điện, cũng như các giải pháp giảm tổn thất điện năng. Do đặc thù của ngành điện, đầu tư phải đi trước một bước và với lượng vốn lớn. Đây sẽ là gánh nặng cho Chính phủ khi nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng nhanh. Bộ máy quản lý, tổ chức đan xen chức năng và thường rườm rà. Khách hàng phụ thuộc vào các cơ sở độc quyền và không được chọn nhà cung cấp cho mình. b) Mô hình cạnh tranh khâu sản xuất điện. Trong mô hình này, một hay nhiều công ty độc quyền ngành dọc vẫn còn nắm quyền kiểm soát ngành, đồng thời một số nhà đầu tư cá thể khác lại được quyền xây dựng nhà máy điện độc lập. Toàn bộ điện sản xuất ra phải bán cho một đại lý mua buôn điện duy nhất và đại lý mua buôn này bán điện lại cho các công ty phân phối độc quyền với các khách hàng của họ. Như vậy, các công ty về điện có khả năng cạnh tranh ở khâu sản xuất, còn ở khâu truyền tải, phân phối vẫn còn có sự kiểm soát của các công ty độc quyền. Ưu điểm của mô hình này là đa dạng hình thức sở hữu trong khâu phát điện nên đã giải quyết được gánh nặng cho nhà nước về vốn đầu tư phát triển nguồn điện. Đầu tư đổi mới công nghệ của các nhà máy điện sẽ giảm thiểu, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Khuyến khích các nhà đầu tư sản xuất các dạng năng lượng sạch và giá thành thấp. Do cạnh tranh giữa các nguồn phát dẫn đến giá điện có thể hạ. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 8 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM Nhược điểm của mô hình là do giá điện trong khâu phân phối cho người tiêu dùng do nhà nước quy định. Nhưng giá bán của các nhà sản xuất lại do thị trường điều tiết. Nên công ty phân phối sẽ thiếu chủ động trong kinh doanh bán điện khi thị trường có biến động. Người tiêu dùng không có sự lựa chọn nhà phân phối. c) Mô hình cạnh tranh giá bán buôn. Mô hình này cho phép các công ty phân phối mua điện từ bất cứ các nhà máy điện cạnh tranh nào qua thị trường điện bán buôn và họ duy trì sự độc quyền của mình qua việc bán điện đến các khách hàng cuối cùng (thường qua các đại lý khu vực). Ưu điểm của mô hình này là tạo ra sự cạnh tranh trong sản xuất và cung ứng điện bán buôn. Theo mô hình này, một thị trường điện bán buôn có tính cạnh tranh tương đối sẽ xuất hiện và ở đó, cơ cấu chi phí của các nhà sản xuất điện được định nghĩa theo giá bán buôn điện. Nhược điểm của mô hình là cuối cùng, rõ ràng vẫn còn có một sự độc quyền trong ngành, vì các khách hàng cuối cùng chưa được chọn nhà cung cấp cho mình. d) Mô hình cạnh tranh hoàn toàn. Trong mô hình này, sự cạnh tranh được xảy ra ở tất cả các khâu của ngành điện, lý tưởng là từ mức giá bán buôn cho đến giá bán lẻ ở từng hộ. các nhà máy điện vừa có thể bán điện lên thị trường, vừa có thể bán điện thông qua các hợp đồng song phương cho các khách hàng trực tiếp của mình. Khách hàng công nghiệp lớn có thể ký hợp đồng trực tiếp mua điện từ công ty truyền tải. Ở đây, công ty phân phối và khách hàng có thể lựa chọn nhà cung cấp cho mình. Với một cấu trúc đúng, bất cứ khách hàng mua điện nào về lý thuyết đều có thể mua từ bất cứ nhà cung cấp bán lẻ nào mà họ đang mua buôn điện từ thị trường giá bán buôn cạnh tranh. Về mặt lý tưởng, các mạng lưới truyền tải và phân phối (bản chất là độc quyền) được tách hoàn toàn khỏi khâu sản xuất và bán lẻ. Sở hữu lưới truyền tải được trao cho nhà điều độ hoặc nhà vận hành hệ thống độc lập (ISO). Ưu điểm của mô hình này bao gồm các ưu điểm của 3 mô hình nói trên. Trong dây chuyền sản xuất - kinh doanh bán điện đã tách thành các khâu riêng biệt HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 9 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM hoạt động kinh doanh độc lập, do đó các công ty phát điện và phân phối điện đã tự chủ và chủ động hơn trong công tác quản lý, tổ chức, vì thế hiệu quả kinh doanh của các công ty cao hơn so với các mô hình trên. các công ty phân phối được tổ chức dạng cạnh tranh nên tính hiệu quả công việc cao hơn. Đầu tư đổi mới công công nghệ đã được các công ty phân phối quan tâm nâng cao độ tin cậy và giảm tổn thất điện năng của lưới phân phối. Người tiêu dùng được lựa chọn công ty phân phối cho mình. Mô hình này có nhược điểm là do khâu phát điện và truyền tải điện độc lập, nên việc điều hành sẽ phức tạp hơn, vì phải thông qua hợp đồng giữa nhà máy phát và công ty truyền tải. I.1.2. Giá điện trong thị trường điện cạnh tranh: Trong thị trường điện cạnh tranh, quan hệ giữa các thành viên tham gia thị trường được xác định thông qua các hợp đồng mua bán điện. Giá điện được hình thành trên cơ sở nhà cung cấp và nhà tiêu thụ đưa ra giá chào để mua và bán điện năng. Sự chào giá, nói chung, theo hình thức bảng dự kê giá và công suất, định rõ cách thức mà nhà cung cấp hoặc nhà tiêu thụ sẽ mua hoặc bán điện năng tại một mức giá. Sau khi bản chào giá đã sẵn sàng gửi đến đơn vị điều hành thị trường, nó ổn định thị trường trên cơ sở vài tiêu chuẩn. Một khi thị trường được minh bạch, tất cả những người tham gia bán điện sẽ nhận cùng mức giá đối với lượng công suất đã bán, nghĩa là giá thị trường từ những người tham gia mua điện năng. a) Qui trình hình thành giá điện thông thường như sau: - Xác định lịch huy động của các tổ máy, trên cơ sở tối ưu hóa thủy-nhiệt điện có xét đến các ràng buộc của lưới điện, các yêu cầu của hợp đồng mua điện dài hạn và các giao dịch song phương của các nhà máy điện với các phụ tải. - Nhận các bản chào giá. - Tính toán giá thị trường trên cơ sở các bản chào giá của các nhà máy điện bằng phương pháp tối ưu với hàm mục tiêu là tối thiểu giá toàn bộ hệ thống trên cơ HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 10 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM sở các ràng buộc là dự báo phụ tải, an toàn lưới điện, hợp đồng mua điện dài hạn, giao dịch song phương, tối ưu việc sử dụng các loại nguồn sơ cấp... - Công bố và thông báo tình hình thị trường cho tất cả các đối tượng tham gia. - Quản lý đo đếm và thanh toán điện năng cho các nhà máy điện. - Đánh giá kết quả vận hành thị trường và lưu trữ dữ liệu vận hành phục vụ công tác nghiên cứu và hậu kiểm. b) Giá biên SMP: Giá biên của hệ thống SMP (System Marginal Price) là giá của tổ máy hay nhà máy cuối cùng tham gia phát điện vào hệ thống.Giả sử hệ thống có n tổ máy độc lập nhau (thuộc n công ty), giá điện mà mỗi công ty bán vào lưới là p1, p2, ....., pn; Không làm mất tính tổng quát, ta giả sử : p1 < p2 < ... < pn. Giả sử đơn vị vận hành thị trường chỉ cần huy động đến tổ máy thứ h nào đó (1 nhỏ hơn h nhỏ hơn n), vậy ph chính là giá biên tại thời điểm xem xét : ph = SMP. Trong trường hợp tồn tại 2 nhà máy có giá chào như nhau, công ty lưới sẽ chia đều phần công suất yêu cầu cho mỗi nhà máy nếu điều kiện kỹ thuật cho phép, ngược lại ta sẽ ưu tiên cho nhà máy nào có đăng ký trước. c) Các mô hình chào giá trong thị trường điện: Trong thị trường điện điều độ tập trung (thị trường toàn phần – Gross Pool) có 02 mô hình chào giá chính là mô hình chào giá tự do (Price Based Pool - PBP) và mô hình chào giá theo chi phí (Cost Based Pool - CBP). Cả 2 đều sử dụng giá biên hệ thống (System Marginal Price – SMP) là giá thị trường. Dạng thị trường này là thị trường ngày tới (Day –Ahead) và được thanh toán theo hợp đồng. - Mô hình chào giá theo chi phí (Cost Based Pool - CBP): Giá chào bị giới hạn theo chi phí biến đổi. Chi phí cố định thu hồi qua cơ chế riêng - Mô hình chào giá tự do (Price Based Pool - PBP): Bên bán tự đưa mức giá chào hợp lý (thường có chiến lược tối ưu nhằm thu hồi tổng chi phí cố định - biến đối). HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 11 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM d) Giá điện cạnh tranh tại một số nước trên thế giới: d1) Giá điện cạnh tranh tại Anh: Thị trường điện tại Anh được gọi là Pool, bao gồm các nhà sản xuất cạnh tranh với nhau để bán điện vào lưới và bán cho các hộ tiêu thụ lớn. Các công ty phân phối cạnh tranh nhau bán điện cho những người tiêu thụ nhỏ và cũng có thể cả một vài hộ tiêu thụ lớn nữa. Giá điện được hình thành như sau: Giá đầu vào PIP: Để tính toán giá này, ta cần tính 2 đại lượng sau đây : Xác suất mất tải và giá trị của lượng tải đã bị mất. Xác suất mất tải LOLP (Loss of Load Probability): Xác suất này được đo bằng phần thời gian công suất của hệ thống phát không đủ đáp ứng được nhu cầu. Thực chất là xác suất giảm điện áp hoặc tần số của lưới (đương nhiên trong trường hợp cực đoan là tải bị cất khỏi lưới), do đó ta có: Nếu tải bị cắt khỏi lưới, xác suất này bằng 1, tức LOPT = 1. Trong trường hợp ngược lại thì LOPT = 0. Nếu điện áp và tần số bị giảm, nhưng tải không bị cắt, xác suất này nằm giữa 0 và 1, tức là 0 nhỏ hơn LOPT nhỏ hơn 1. Giá trị của 1 đơn vị tải bị mất VOLL (Value of Lost Load): Giá trị 1 đơn vị điện năng bị mất thường được chọn tương đương với giá lớn nhất mà khách hàng sẵn sàng trả cho công ty, nó có thể gấp từ 5 - 10 lần gía trung bình của hệ thống, ví dụ tại nước Anh giá này là 2bảng/kwh. PIP = (Chi phí cung cấp năng lượng, SMP)(Xác suất thoả mãn nhu cầu tổng, 1-LOPT)+(Chi phí do cung cấp bị thiếu hụt, VOLL)(Xác suất không thoả mãn nhu cầu tổng). Hay : PIP = SMP (1 - LOPT) + VOLL LOPT.PIP = SMP + LOPT (VOLL - SMP) Giá đầu ra POP: Đó chính là giá sẽ bán trên thị trường. Nó bao gồm giá đầu vào cộng thêm với chi phí điều chỉnh, ta ký hiệu là Uplift , tức là :POP = PIP + Uplift = SMP + LOPT (VOLL - SMP) + Uplift2. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 12 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM d2) Giá điện tại Mỹ: Để tính biểu giá cạnh tranh ở Mỹ, người ta chia nhu cầu về điện năng thành các mức khác nhau, cụ thể là 108 mức, dựa trên cơ sở thay đổi theo mùa, ngày, giờ, … (6 biến mùa, 3 biến ngày, 3 biến thời gian trong ngày, 2 mức trong một thời kỳ). Trong mỗi mức thời gian, các nhà máy được huy động theo thứ tự từ chi phí thấp nhất đến chi phí cao nhất để thoả mãn nhu cầu điện của khách hàng. Chi phí cận biên trong mỗi thời kỳ bằng chi phí vận hành của nhà máy được huy động cuối cùng trong mỗi thời kỳ. Trong thời kỳ mà năng lực sản xuất vượt quá nhu cầu, thì giá điện sản xuất được tính bằng chi phí vận hành biên. Ngược lại, khi nhu cầu đạt gần tới công suất thiết kế thì rủi ro phải ngừng hoạt động tăng lên (độ tin cậy giảm xuống). Về mặt toán học, giá điện điều chỉnh được tính như sau: Cryt = V(UE) Trong đó: - Cryt : Giá điều chỉnh năm y, thời kỳ t, vùng r [cent/kwh]: Thay đổi của năng lượng không được phục vụ so với công suất phát (lượng khấu trừ trong năng lượng không được phục vụ từ việc tăng công suất) ở vùng r, năm y, thời kỳ huy động t [kwh/kw/h] - V(UE) : Giá trị giả định của 1 kwh năng lượng không được phục vụ (chi phí của khách hàng cho 1 kwh điện năng trong thời kỳ mất điện) [cent/kwh]. - Giá điểm của điện trong cạnh tranh được tính bằng: Pcomryt = Eryt+ Cryt + GAry + Taxryt + TDry Trong đó:Pcomryt : Giá cạnh tranh của vùng r năm y, thời kỳ t [cent/kwh]. Eryt: Chi phí vận hành biên của vùng r năm y, thời kỳ t (chi phí vận hành biến đổi của nhà máy huy động trong thời kỳ t) [cent/kwh]. Cryt: Giá điều chỉnh ở vùng r, năm y, thời kỳ t [cent/kwh]. GAry: Chi phí chung và quản lý cho vùng r, năm y [cent/kwh]. Taxryt: Thuế thu nhập và các thuế khác ở vùng r, năm y, thời kỳ t [cent/kwh] và TDry: Chi phí truyền tải và phân phối trung bình ở vùng r, năm y [cent/kwh]. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình Trang 13 Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM I.2. Tình hình phát triển thị trường điện lực tại Việt Nam: I.2.1. Hiện trạng vận hành hệ thống điện Việt Nam: Hệ thống điện Việt nam Hệ thống điện quốc gia được hình thành trên cơ sở đấu nối các nhà máy điện trong toàn quốc, thông qua lưới điện gồm: 2 đường dây 500kV, các đường dây và trạm biến áp 110/220kV và Hệ thống phân phối điện. Cùng với việc hợp nhất HTĐ Việt nam, Trung tâm Điều độ hệ thống điện Quốc gia được thành lập, nhằm mục tiêu điều khiển an toàn, liên tục và kinh tế HTĐ. a) Quy chế chào giá nội bộ của EVN: Từ đầu năm 2002, Tập Đoàn Điện lực Việt nam đã triển khai chương trình tính toán giá bán điện nội bộ cho các nhà máy điện trực thuộc EVN để đánh giá tiết kiệm chi phí, hiệu quả sản xuất kinh doanh của từng nhà máy, tăng tính chủ động, tích cực của các nhà máy điện trong việc tổ chức vận hành, sửa chữa để khai thác tốt nhất thiết bị hiện có, gắn thu nhập của người lao động với kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh của nhà máy. áp dụng quy chế giá hạch toán nội bộ có thể coi là bước chuẩn bị vận hành thị trường điện. b) Các hợp đồng mua điện của các nhà máy điện ngoài ngành: Hiện tại, EVN mua điện của các nhà máy điện ngoài ngành thông qua các hợp đồng mua điện dài hạn từ 1 năm cho đến 25 năm. Các hình thức đầu tư của các nhà máy này bao gồm: - BOT: Phú mỹ 3, Phú mỹ 2.2, Thuỷ điện Cần Đơn, Nà Lơi... - Cổ phần đầu tư trong nước: Nhiệt điện Hải phòng, Nhiệt điện Quảng ninh, Sesan 3... - Đầu tư trực tiếp nước ngoài tại các khu CN: Hiệp phước, Formosa, Vedan, Amara... c) Các hạn chế trong quá trình thực hiện các hợp đồng dài hạn: - Giá mua điện cao. HVTH: Trần Quốc Thắng GVHD: PGS.TS. Phan Thị Thanh Bình