CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Phân bố nguồn phát và trao đổi công suất kinh tế 1. Khái niệm chung về vận hành kinh tế Vận hành hệ thống điện là tập hợp các thao tác nhằm duy trì chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện đáp ứng các yêu cầu chất lượng, tin cậy và kinh tế. Như đã biết, hệ thống điện bao gồm các phần tử có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
Sự làm việc tin cậy và kinh tế của hệ thống xuất phát từ sự tin cậy và chế độ làm việc kinh tế của từng phần tử. Cùng với sự ra đời của các thiết bị công nghệ mới, những yêu cầu về vận hành các thiết bị nói chung ngày càng trở nên nghiêm ngặt. Cũng như đối với tất cả các thiết bị, vấn đề vận hành hệ thống điện trước hết phải cần phải thực hiện theo đúng quy trình quy phạm. Các quy trình sử dụng thiết bị do nhà chế tạo cung cấp và hướng dẫn.
Quy trình vận hành các thiết bị của hệ thống được xây dựng trên cơ sở các quy trình sử dụng thiết bị có xét đến những đặc điểm công nghệ của hệ thống. Như ta đã biết hệ thống điện có hàng loạt các đặc điểm khác biệt, mà dưới đây là một số đặc điểm nổi bật nhất có liên quan trực tiếp đến quá trình vận hành hệ thống điện: Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng diễn ra hầu như đồng thời Đặc điểm này cho thấy điện năng không thể cất giữ dưới dạng dự trữ. Điều đó dẫn đến sự cần thiết phải duy trì sao cho tổng công suất phát của tất cả các nhà máy điện phải luôn luôn phù hợp với nhu cầu tiêu thụ của tất cả hộ dùng điện. Sự mất cân đối sẽ làm giảm chất lượng điện mà một số trường hợp có thể dẫn đến sự cố và mất ổn định hệ thống.
Do phụ tải luôn thay đổi từ giá trị cực tiểu đến cực đại, cần có các biện pháp điều chỉnh chế độ làm việc hợp lý của các nhà máy điện. Hệ thống điện là một hệ thống thống nhất Giữa các phần tử hệ thống điện luôn luôn có những mối quan hệ hết sức mật thiết với nhau. Sự thay đổi phụ tải của một nhà máy điện bất kỳ, sự đóng cắt một phần tử bất kỳ của mạng điện như trạm biến áp, đường dây truyền tải, v.v…đều dẫn đến sự thay đổi chế độ làm việc của các nhà máy điện khác. Nhân viên vận hành của một nhà máy điện hoặc một mạng điện độc lập không phải bao giờ cũng đánh giá được tất cả những gì diễn ra trong hệ thống điện, bởi vậy phải thống nhất hành động của họ khi có sự thay đổi chế độ làm việc của hệ thống điện.
Sự thống nhất này cần thiết để duy trì chất lượng điện ở mức cho hợp lý. -5/40- Luan van Các quá trình diễn ra trong hệ thống điện diễn ra rất nhanh Như chúng ta đã biết, tất cả các diễn biến xẩy ra trong hệ thống cực kỳ nhanh và phức tạp. Điều đó đòi hỏi phải nâng cao những yêu cầu đối với hệ thống điện. Một hệ thống điện phải được trang bị các thiết bị tự động để duy trì chất lượng điện và độ tin cậy cung cấp điện.
Tầm quan trọng của hệ thống điện Hệ thống điện có liên quan mật thiết đến tất cả các ngành và mọi lĩnh vực sản xuất sinh hoạt của nhân dân. Đặc điểm này đòi hỏi phải nâng cao những yêu cầu đối với hệ thống điện nhằm giảm đến mức tối thiểu thiệt hại đối với nền kinh tế do chất lượng điện và độ tin cậy giảm. Hệ thống điện phát triển liên tục trong không gian và thời gian Sự mở rộng của hệ thống điện được thực hiện trên cơ sở mở rộng và phát triển của nền kinh tế quốc dân. Việc mở rộng và phát triển hệ thống điện phải được thực hiện dựa trên cơ sở phát triển của các ngành sản xuất để mang lại hiệu quả cao nhất.
Quá trình vận hành hệ thống điện được thực hiện với sự quán triệt chặt chẽ các đặc điểm trên nhằm đáp ứng được những yêu cầu cơ bản của hệ thống điện. Phân bố tối ưu Phân bố tối ưu nguồn phát là sự bố trí phát công suất tại các nguồn phát sao cho chi phí tiêu hao nhiên liệu là thấp nhất, nhưng phải đảm bảo về độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng. Một trong những bài toán kinh tế - kỹ thuật khi vận hành và thiết kế hệ thống điện là: xác định sự phân bố tối ưu công suất giữa các tổ máy nhiệt điện trong nhà máy điện của hệ thống điện nhằm đáp ứng tổng giá trị phụ tải tổng đã được biết. Hay nói cách khác là cực tiểu chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện trong nhà máy nhiệt điện.
Việc nghiên cứu phương thức phân bố tối ưu công suất trong nhà máy điện không những nâng cao tính kinh tế trong vận hành mà còn đóng góp vào tính chính xác và hợp lý khi qui hoạch, thiết kế hệ thống điện. Trao đổi công suất kinh tế Trao đổi công suất kinh tế thực chất là việc mua bán điện sao cho cả hai bên đều có lợi, việc trao đổi công suất kinh tế có thể diễn ra khi có sự chênh lệch có mức độ giữa suất tăng chi phí nhiên liệu của hai hệ thống. Trao đổi công suất kinh tế xảy ra khi có sự lựa chọn nguồn cung cấp điện cho phép, lấy ví dụ, trong việc sản xuất, bán hoặc mua điện. Trong những trường hợp như vậy, quyết định mua hoặc không mua điện được dựa trên cơ sở tương quan kinh tế trong mỗi trường hợp và các chi phí tăng trưởng kèm theo và các giá trị giảm phát, các tổn hao truyền tải (hệ số phạt) cũng được tính đến trong việc phân bố điện đến điểm kết nối giữa các hệ thống.
Yêu cầu của vận hành kinh tế Tất cả các yêu cầu của vận hành hệ thống điện trực tuyến phải được thực hiện ngay lập tức, và việc sản xuất, phân phối năng lượng sẽ được vận hành với giá thành nhỏ nhất. Các yếu tố này thông thường không được chú ý của cộng đồng dân chúng, và họ rất ít khi nghĩ đến hệ thống, trừ khi có rắc rối sự cố hay mất điện, dù là thoáng qua. Các yếu tố kinh tế bị ảnh hưởng bởi các tác động của người vận hành bao gồm phân bố tải cho thiết bị nguồn phát, thường là của nhà máy nhiệt điện nơi mà các hiệu suất và giá thánh nhiên liệu là các yếu tố chính trong giá thành sản xuất điện. Việc vận hành trong các nhà máy nhiệt điện cũng có thể ảnh hưởng đến giá thành phát điện, khi mà giá nhiên liệu tăng nhanh.
Khả năng mua được điện và lịch đại tu hoặc sữa chữa thiết bị, tất cả có ảnh hưởng đến giá thành vận hành. Người điều khiển hệ thống phải điều khiển một cách cân nhắc với những yếu tố này. Tóm lại, yêu cầu của vận hành kinh tế hệ thống điện là đảm bảo an toàn tuyệt đối cho hệ thống điện, đảm bảo chất lượng phục vụ, có chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối thấp nhất. Chất lượng phục vụ Chất lượng phục vụ bao gồm: - Chất lượng điện năng theo pháp định.
- Chất lượng tần số. - Chất lượng điện áp. - Độ tin cậy cung cấp điện hợp lý. Chi phí sản xuất Chi phí sản xuất bao gồm: - Chi phí nhiên liệu.
- Tổn thất điện năng. - Chi phí bảo dưỡng định kỳ. - Chi phí để khắc phục hậu quả, sửa chữa thiết bị hỏng do sự cố. - Chi phí tiền lương.
- Khấu hao thiết bị. Vai trò của vận hành kinh tế Giảm đến nhỏ nhất chi phí sản xuất điện năng là mục tiêu của việc phân bố tối ưu nguồn phát trong hệ thống điện, bao gồm: - Giảm chi phí do nhiên liệu. - Giảm tổn thất điện năng. Các mục tiêu trên được thực hiện bằng cách: - Qui hoạch thiết kế hệ thống điện với các chế độ kinh tế nhất và có đủ các trang thiết bị cần thiết để điều khiển các chế độ vận hành.
Đồng thới, có tính đến kế hoạch phát triển điện trong tương lai. - Trong vận hành, lập kế hoạch vận hành đúng và thực hiện được kế hoạch đó. Chi phí nhiên liệu trong vận hành Giảm chi phí nhiên liệu trong vận hành bao gồm: - Ưu tiên tăng lượng công suất phát ra tại các nhà máy nhiệt điện gần phụ tải nhằm giảm tổn hao truyền tải dẫn đến giảm chi phí tiêu hao nhiên liệu trong toàn hệ thống. - Ưu tiên tăng lượng công suất phát ra tại các nhà máy nhiệt điện có tiêu hao nhiên liệu thấp.
- Tối ưu công suất các tổ máy nhiệt điện trong nhà máy nhiệt điện. Kế hoạch vận hành hệ thống điện được thực hiện như sau: - Lập kế hoạch vận hành chi tiết cho từng tuần lễ gồm: thành phần tổ máy tham gia vận hành trong tuần, trong ngày, trong giờ. - Lập kế hoạch vận hành ngày đêm bằng cách xác định công suất phát từng giờ của từng nhà máy tham gia vận hành, kế hoạch ngừng và khởi động lại các tổ máy. -8/40- Luan van Kế hoạch sản xuất bao gồm cả kế hoạch bảo dưỡng định kỳ các tổ máy trong năm.
Để lập được các kế hoạch trên có hai bài toán cơ sở phải sử dụng thường xuyên là phân bố công suất tối ưu giữa các tổ máy trong nhà máy nhiệt điện và giữa các nhà máy nhiệt điện. Giảm tổn thất điện năng Giảm tổn thất điện năng có ý nghĩa rất lớn trong vận hành lưới điện. Giảm tổn thất điện năng bao gồm các biện pháp cần thêm vốn đầu tư và các biện pháp không cần vốn đầu tư. Có những biện pháp thực hiện một lần khi quy hoạch thiết kế hệ thống điện như chọn dây dẫn, chống tổn thất vầng quang; có biện pháp được chuẩn bị trong quy hoạch thiết kế và được thực hiện trong vận hành như phân bố tối ưu công suất phản kháng, điều chỉnh điện áp.
Xây dựng chi phí và phát điện tối ưu trong nhà máy nhiệt điện 1. Cơ sở xác định giá điện Giá thành sản xuất điện Giá thành sản xuất điện là toàn bộ chi phí bằng tiền của nhà máy điện bỏ ra trong quá trình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm điện bao gồm: giá trị của nguyên liệu, vật liệu, máy móc, thiết bị và các tài sản cố định khác đã tiêu hao trong sản xuất; chi phí trả công lao động (tiền lương, phụ cấp lương và thưởng); và một số chi phí bằng tiền khác (trích nộp bảo hiểm xã hội, trả lợi tức, chi phí quản lí, vv.