Chương 1: Giới thiệu luận văn Chương 2: Nghiên cứu tổng quan Chương 3: Xây dựng hàm mục tiêu Chương 4: Kiểm chứng giải thuật Chương 5: Kết luận HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 5 Nghiên cứu tổng quan Chương 2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỆN VIỆT NAM 2.1 Đặc Điểm Ngành Điện: Ngành điện là một ngành có tính ổn định cao với vai trò là ngành cung cấp đầu vào thiết yếu cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Do vậy, ngành ít chịu ảnh hưởng từ các biến động kinh tế. Hoạt động sản xuất mang tính ổn định là một lợi thế rất lớn đối với ngành trong bối cảnh kinh tế hiện nay, tuy nhiên nó cũng là một nhược điểm làm giảm sức hấp dẫn khi nền kinh tế tăng trưởng. Cung không đủ cầu, mặc dù được chính phủ quan tâm khuyến khích phát triển.
Tuy nhiên tình trạng thiếu điện vẫn tiếp tục xảy ra trong khi sản lượng điện hàng năm luôn tăng cao. Đây là hệ quả tất yếu của sự phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh, theo đề án đảm bảo an ninh năng lượng ngành điện Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển theo quy hoạch điện Quốc Gia VII cho giai đoạn 2011 – 2020 và tầm nhìn 2030. Dự kiến trong năm 2015 này EVN sẽ đưa vào vận hành 20 nhà máy điện với tổng công suất 11600MW bao gồm các dự án lớn như Sơn La, Huội Quảng, Bản Chát, Hải Phòng 2, Quảng Ninh 2, Mông Dương 1, Nghi Sơn 1, Thái Bình, Vĩnh Tân 2, Duyên Hải 1,2, từ năm 2016 đến năm 2020 EVN sẽ tiếp tục đưa vào hoạt động thêm 14 dự án nữa với tổng công suất khoảng 12410MW như Ninh Thuận 1,2, Vĩnh Tân 4… Ngành điện là ngành có tốc độ tăng trưởng khá cao trung bình thường gấp đôi so với tốc độ tăng trưởng GDP và theo dự đoán của các chuyên gia thì tốc độ của ngành HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 6 Nghiên cứu tổng quan điện trong những năm sắp tới có thể sẽ tăng cao hơn để đảm bảo an ninh năng lượng và duy trì tốc độ tăng trưởng kinh tế. Tính cạnh tranh trong ngành điện chưa cao, điều này xuất phát từ sự độc quyền của EVN từ khâu sản xuất đến khâu phân phối và tiêu thụ điện.
Hiện tại EVN vẫn chiếm khoảng 88% sản lượng điện của cả nước. Không chỉ vậy EVN vừa là nhà độc quyền mua và độc quyền bán điện trên thị trường. Chính sự độc quyền này dẫn đến khả năng cạnh tranh của ngành điện ở mức thấp ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả hoạt động của EVN.2 Cấu Trúc Ngành Điện Việt Nam Ngành điện Việt Nam được bố trí theo sơ đồ sau: Hình 2.1: Sơ Đồ Cấu Trúc Ngành Điện Ngành điện Việt Nam được quản lý theo chiều dọc và được quy định chặt chẽ bởi chính phủ, cụ thể chính phủ sở hữu và lĩnh vực điện trong khi Bộ Công Nghiệp và Thương Mại (MOIT) hỗ trợ chính phủ trong việc lên kế hoạch phát triển ngành, quản lý thị trường, các vấn đề đầu tư nhà máy điện. Dưới sự quản lý của MOIT là tổng cục HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 7 Nghiên cứu tổng quan năng lượng (DGE) và cục điều tiết Điện Lực Việt Nam (ERAV).
DGE có trách nhiệm lập kế hoạch điện và chính sách quản lý nhưng không quản lý về các hoạt động vận hành hằng ngày. ERAV là cơ quan quản lý có trách nhiệm thiết lập và giám sát hoạt động của thị trường điện, quy hoạch điện, giá bán và cấp giấy phép. EVN đóng vai trò của công ty tiện ích nhà nước và báo cáo trực tiếp thủ tướng chính phủ. Về hạ tầng ngành điện được phân bổ thành 3 mảng khác nhau gồm phát điện, truyền tải và phân phối điện.
EVN tham gia trực tiếp trong cả chuỗi cung ứng và đóng vai trò là nhà cung cấp chính trong sản xuất điện và là đơn vị độc quyền trong mua, bán, truyền tải và phân phối điện. Phát điện: EVN và các công ty con chính bao gồm các tổng công ty phát điện (GENCO1. GENCO2 và GENCO3) chiếm lĩnh thị trường với 64% tổng công suất lắp đặt. Phần còn lại 36% công suất đến từ các nhà máy sản xuất điện độc lập (IPP) Truyền tải điện: Điện được truyền tải bởi đường dây 500KV, 220KV và 110KV, dưới sự kiểm soát của tổng công ty truyền tải điện quốc gia trực thuộc EVN.
Tổng công ty này hoạt động dưới hình thức công ty trách nhiệm hữu hạn và dưới sự quản lý của EVN với bốn công ty con, bao gồm các công ty truyền tải điện (NTP) số 1,2,3,4. Các công ty này quản lý mạng điện ở Miền Bắc, Miền Nam, Miền Trung. Bên cạnh đó Việt Nam có đường dây điện trung thế từ 6KV đến 35KV kiểm soát bởi các công ty truyền tải điện địa phương. Phân phối điện: EVN quản lý 100% khâu phân phối điện thông qua năm công ty con, cụ thể là công ty Điện Lực Miền Bắc, Công ty Điện Lực Miền Trung, Công Ty Điện Lực, Công Ty Điện Lực Miền Nam, Công Ty Điện Lực Hà Nội, Công Ty Điện Lực Thành Phố Hồ Chí Minh.
EVN đang có kế hoạch chuyển đổi các công ty này thành công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên để tăng hiệu quả hoạt động. HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 8 Nghiên cứu tổng quan 2.3 Quy Hoạch Phát Triển Nguồn Phát Điện: Hiện nay nước ta có 2 nguồn sản xuất điện năng chủ yếu đó là Thủy điện và Nhiệt điện, ngoài ra các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng gió, năng lượng mặt trời cũng được ứng dụng. Theo sự phát triển của quy hoạch điện VII của Chính Phủ cũng đã nhấn mạnh mong muốn ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo, cụ thể như miễn giảm thuế cho các công ty nước ngoài vào đầu tư, ưu tiên thuê đất và tín dụng khi đầu tư vào năng lượng sạch. Tuy nhiên công suất điện sử dụng năng lượng sạch tại Việt Nam còn khiêm tốn.
Các dự án năng lượng sạch tại Việt Nam có quy mô nhỏ chủ yếu cung cấp điện cho người tiêu dùng địa phương. Loại hình này có chi phí đầu tư cao, bao gồm cả chi phí cho cơ sở hạ tầng để kết nối với lưới điện quốc gia, dẫn đến lợi nhuận của nhà đầu tư thấp · Thủy Điện: Thủy điện là phương pháp sản xuất điện bằng năng lượng tạo ra từ lực nước chảy, hình thức thủy điện thông thường nhất là sử dụng một con đập để trữ nước trong hồ chứa. Thủy điện là nguồn năng lượng linh hoạt cho phép các nhà máy đáp ứng nhu cầu phụ tải tương đối nhanh và thời gian khởi động của thủy điện là ngắn hơn thời gian khởi động của nhiệt điện tuabin hơi. - Ưu điểm lớn nhất của nhà máy thủy điện là không phải tốn chi phí nhiên liệu trong quá trình vận hành - Nhược điểm của thủy điện là chi phí đầu tư cao, diện tích đất đầu tư lớn, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái ở cả hai phía thượng nguồn lẫn hạ nguồn · Nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiệt từ việc đốt than đá, khí, dầu diesel (DO), dầu đen (FO) để chuyển đổi thành điện năng.
Ở nước ta hiện nay các nhà máy nhiệt điện được lắp đặt theo sơ đồ địa lý sau: HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 9 Nghiên cứu tổng quan Hình 2.2: Sơ đồ địa lý của các nhà máy nhiệt điện Ø Ưu điểm: - Có khả năng xây dựng tại bất kì khu vực nào (thường được bố trí gần các khu vực có phụ tải lớn như khu công nghiệp. - Không giới hạn về công suất lắp đặt. - Giá thành xây dựng thấp hơn thủy điện. - Không phụ thuộc yếu tố thiên nhiên: địa hình, địa chất.
- Chủ động trong vận hành vì không phụ thuộc nắng mưa. HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 10 Nghiên cứu tổng quan - Diện tích chiếm đất của nhà máy ít hơn nhiều so với thủy điện. Ø Nhược điểm: - Đốt cháy nhiên liệu trong quá trình sản xuất điện (dầu, than, khí, mỏ…) do đó phụ thuộc vào nguồn cung cấp các loại nhiên liệu này, đồng thời tạo ra khí thải làm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu ứng nhà kính. Trong tình hình nguồn nguyên liệu ngày cạn kiệt, giá thành cao sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của nhà máy, nguyên liệu đốt cháy sẽ mất đi không thể tái sinh như nước của thủy điện.
- Do sử dụng nguyên liệu nên giá thành sản xuất điện năng lớn hơn thủy điện. Từ những nhược điểm nêu trên khi đưa các nhà máy nhiệt điện vào thị trường, để tăng tính cạnh tranh, đòi hỏi vận hành các NMĐ không những đáp ứng yêu cầu đặt ra về số lượng, chất lượng và độ tin cậy cao (đảm bảo năng lượng điện) mà chi phí phát điện cũng là một bài toán không kém phần quan trọng. Nếu ta cứ tiếp tục xây dựng mới các nguồn cung cấp mới (NMĐ) để đáp ứng nhu cầu mà không quan tâm đến vấn đề kiểm toán năng lượng, làm như thế nào để sử dụng tốt các nguồn sẵn có, các nguồn sẵn có này đã được sử dụng hiệu quả chưa, nếu chưa thì làm thế nào để hiệu quả hơn… Hay nói cách khác, chúng ta phải xét đến tính kinh tế khi mà tính kỹ thuật đã đảm bảo. Do đó, đứng ở góc độ nhà đầu tư thì phải tính toán chi phí phát điện của nhà máy sao cho thấp nhất để khi tham gia vào việc mua bán điện, chào giá và phát điện vào thị trường lớn nhất, nhằm thu được lợi nhuận tối đa.
Muốn được như vậy, các nhà máy phát nhiệt điện phải tính toán đưa ra kế hoạch vận hành các tổ máy phát điện một cách hợp lý nhất. Để giải quyết bài toán vận hành tối ưu các tổ máy phát điện thì trước hết phải dựa vào hàm chi phí phát điện của từng tổ máy. Từ đó thành lập mô hình toán học để tính lợi nhuận tối đa của các tổ máy phát điện với giá điện trên thị trường xác định tại mỗi thời điểm. HVTH: Huỳnh Văn Bé CBHD: PGS.TS Trương Việt Anh Chương 2 11 Nghiên cứu tổng quan Từ tính cần thiết này, bài toán “Tính Toán Điều Phối Tổ Máy Phát Điện” được đặt ra và ứng dụng các thuật toán để tìm lời giải phân bố công suất tối ưu giữa các tổ máy trong nhà máy.
Trong nghiên cứu của đề tài sẽ xét trên các nhà máy nhiệt điện và vận hành ổn định, liên tục sẵn sàng đáp ứng nhu cầu phụ tải.2 CÁC VẤN ĐỀ VẬN HÀNH TỐI ƯU MÁY PHÁT 2.