電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理

1、電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理摘要 輸電線路的革新主要取決于輸電和配電的工業(yè)化。本文通過(guò)數(shù)據(jù) 分析得到發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷的改變量與各條線路上的潮流值的改變近似的成線性關(guān)系，利用題目中給定的數(shù)據(jù)計(jì)算出它們近似關(guān)系。 根據(jù)輸電阻塞的限值和相對(duì)安全裕度，我們利用LINGO軟件分別算出在輸電阻塞限值條件和相對(duì)安全裕度下的各機(jī)組的最大負(fù)荷總量。根據(jù)這兩個(gè)值我們將負(fù)荷分為三個(gè)檔次：阻塞可消除檔次、安全限度內(nèi)有阻塞檔次和拉閘限電檔次。在安全限度有阻塞檔次內(nèi)，我們以安全和經(jīng)濟(jì)作為兩個(gè)目標(biāo)，先分別考慮這兩個(gè)目標(biāo)，然后將他們綜合起來(lái)考慮，使這兩個(gè)目標(biāo)最優(yōu)化。我們還對(duì)輸電阻塞的費(fèi)用作了簡(jiǎn)單的化假設(shè)，用偏差率作為衡量阻塞費(fèi)用的一

2、個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。得到了如下的結(jié)果：12345678141.188318099.5138.414091.195以及清算值為356。一、問(wèn)題重述與分析電網(wǎng)中心每條線路上的有功潮流（輸電功率和方向）取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各發(fā)電機(jī)組的出力。電網(wǎng)每條線路上的有功潮流的絕對(duì)值有一安全限值，限值還具有一定的相對(duì)安全裕度（即在應(yīng)急情況下潮流絕對(duì)值可以超過(guò)限值的百分比的上限）。如果各機(jī)組出力分配方案使某條線路上的有功潮流的絕對(duì)值超出限值，就造成了輸電阻塞。根據(jù)電力市場(chǎng)交易規(guī)則，有一種調(diào)配方案需要沒(méi)有發(fā)電權(quán)的機(jī)組出力，電網(wǎng)公司在這種方案中需要支付阻塞費(fèi)用，如何使阻塞費(fèi)用達(dá)到最小，并且讓競(jìng)爭(zhēng)雙方覺(jué)得公平，是要解決的中心問(wèn)題，再就

3、是如何運(yùn)用我們所制定的阻塞費(fèi)用規(guī)則。任務(wù)一：通過(guò)對(duì)表1和表2 的分析，看出了各個(gè)組的變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，相對(duì)于方案0，這八個(gè)發(fā)電機(jī)組中的一個(gè)組的出力值變化四次，其余組保持出力值不變。當(dāng)一個(gè)組發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致六條線路的有功潮流發(fā)生某些變化。任務(wù)二：因?yàn)殡娋W(wǎng)公司要滿(mǎn)足安全又經(jīng)濟(jì)的原則，我們采用三步法，第一步只考慮安全問(wèn)題，第二步只考慮經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，第三步是將安全和經(jīng)濟(jì)結(jié)合起來(lái)考慮制定了這種阻塞費(fèi)用規(guī)則。任務(wù)三：當(dāng)前時(shí)段各機(jī)組負(fù)荷量總和為，而下個(gè)時(shí)段的負(fù)荷需求為，總的負(fù)荷量改變了，因?yàn)樨?fù)荷量發(fā)生了改變，所以就得改變分配方案，并盡可能使得購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用最小。任務(wù)四：依據(jù)第三問(wèn)的結(jié)果，利用第一問(wèn)得到的各線路

4、的潮流量與各發(fā)電機(jī)組的出力的關(guān)系式，可以算出此分配方案下的各條線路的潮流量，則與潮流量的限值進(jìn)行比較，則可以判斷出是否發(fā)生了輸電阻塞。任務(wù)五：此問(wèn)的分析方法同第三問(wèn)和第四問(wèn)相同二、模型假設(shè)1. 第臺(tái)機(jī)組對(duì)第條線路的改變量的影響是線性的2. 假設(shè)競(jìng)價(jià)雙方不存在市場(chǎng)權(quán)力的濫用，交易中心通過(guò)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的控制，避免競(jìng)價(jià)電量被少數(shù)電廠所壟斷的局面發(fā)生，同時(shí)也可以通過(guò)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度系數(shù)的適當(dāng)調(diào)整，避免“平均主義”的情況發(fā)生。3. 為了使阻塞費(fèi)用達(dá)到最小,則所選取得發(fā)電機(jī)組在那些沒(méi)有發(fā)電權(quán)的機(jī)組中的報(bào)價(jià)應(yīng)該是最小的。4. 假設(shè)爬破速率為均勻的 。即此過(guò)程中發(fā)電機(jī)組沒(méi)有機(jī)器故障，輸電網(wǎng)絡(luò)也不存在故障。三、符號(hào)說(shuō)明

5、選取當(dāng)前時(shí)段0方案為參考基準(zhǔn)：第臺(tái)發(fā)電機(jī)組出力的改變量 第線路的潮流值的改變量0方案中第臺(tái)發(fā)電機(jī)組的出力0方案中第條線路的潮流值 第臺(tái)發(fā)電機(jī)組的爬坡速率第條線路的限值0方案中第條線路的限值與當(dāng)前潮流值的差一個(gè)段的時(shí)間第臺(tái)機(jī)組對(duì)第條線路的影響系數(shù)根據(jù)電力市場(chǎng)交易規(guī)則確定的各機(jī)組出力改變量的分配計(jì)劃根據(jù)電力市場(chǎng)交易規(guī)則確定的各條線路潮流改變量的分配計(jì)劃為阻塞費(fèi)用的參照系數(shù)四、模型建立阻塞費(fèi)用的計(jì)算規(guī)則:以偏差率的大小作為衡量阻塞費(fèi)用的標(biāo)準(zhǔn)。偏差率定義：實(shí)際改變量與計(jì)劃改變量之差除以計(jì)劃出力的比值的絕對(duì)值，補(bǔ)償系數(shù)為，阻塞費(fèi)用為負(fù)荷檔次劃分規(guī)則：當(dāng)各條線路上的有功潮流均達(dá)到限值時(shí)，各機(jī)組相對(duì)于0方案

6、負(fù)荷最大變化總量為MW，此時(shí)各發(fā)電機(jī)組所能承受的最大無(wú)輸電阻塞負(fù)荷為956.53MW。同樣可以求得，當(dāng)各條線路均達(dá)到安全裕度底線時(shí)，各機(jī)組相對(duì)于0方案的負(fù)荷最大變化總量為156.73MW，此時(shí)各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷總量為1030.83MW。以這兩個(gè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，我們可以將負(fù)荷相對(duì)于0方案的變化量劃分為三個(gè)檔次。第一檔次：當(dāng) 82.42747 時(shí)，如果線路發(fā)生輸電阻塞，則可以通過(guò)調(diào)整各機(jī)組出力來(lái)消除輸電阻塞。第二檔次：當(dāng) >82.42747 且156.7321時(shí)，一定會(huì)發(fā)生輸電阻塞，但可以調(diào)整各發(fā)電機(jī)組出力，使得線路不超過(guò)安全裕度。第三檔次：當(dāng)>156.7321 時(shí)，不管怎樣調(diào)整各機(jī)組出力，線路

7、均會(huì)超過(guò)安全裕度。這時(shí)不得不拉閘限電。五、模型求解及結(jié)果分析對(duì)任務(wù)一的求解：由每條線路上的有功潮流（輸電功率和方向）取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各發(fā)電機(jī)組的出力,因此有功潮流與電機(jī)組的出力成一的關(guān)系可以設(shè)他們的關(guān)系式用來(lái)表示，為機(jī)組的出力量與線路的潮流量存在著線形的關(guān)系，因此令：根據(jù)全微分公式： 由假設(shè)知： 為常數(shù)，所以根據(jù)泰勒公式的展開(kāi)式得到：當(dāng)?shù)谝慌_(tái)機(jī)組發(fā)生一次變化時(shí)，根據(jù)第一條潮流的變化，就可以算出，因?yàn)榈谝慌_(tái)機(jī)組在其他組不變的情況下變了四次，所以就得到了四個(gè)，為了提高精確率，在確定時(shí)選取了平均法，最后確定了的值. 同理可得到所有的形成系數(shù)矩陣，并且當(dāng)四個(gè)相差很大時(shí)，就取其為0，于是得出他們之間的表

8、達(dá)式對(duì)任務(wù)三的求解：下一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷需求為時(shí)，相對(duì)于0方案的負(fù)荷變化量為。按照電力市場(chǎng)交易規(guī)則，按段價(jià)從低到高選取各機(jī)組段容量或其部分，直到等于預(yù)報(bào)的負(fù)荷為止，同時(shí)考慮到各臺(tái)機(jī)組的爬坡速率的限制，一個(gè)時(shí)間段（即15分鐘）內(nèi)，第臺(tái)發(fā)電機(jī)組增加或減少的出力都不得超過(guò)，根據(jù)這些條件可求得各臺(tái)機(jī)組出力的變化值123456781507918099.512514091.1113.9清算價(jià)為303。任務(wù)四的求解：下一時(shí)段負(fù)荷需求為982.4MW，根據(jù)負(fù)荷檔次劃分規(guī)則，屬于第二檔次，這時(shí)肯定會(huì)出現(xiàn)阻塞。只考慮安全因素時(shí),以線路中超過(guò)限值的最大百分比最小為目標(biāo)，利用LINGO軟件進(jìn)行求解：目標(biāo)函數(shù)： 約束條件：

9、 僅考慮安全的最優(yōu)結(jié)果為：12345678133.6288182.0199.5152118.93102.1106.2只考慮經(jīng)濟(jì)因素時(shí)，以阻塞費(fèi)用最小為目標(biāo)。目標(biāo)函數(shù)為： 約束條件為： 最優(yōu)結(jié)果為：12345678141.188318099.5138.414091.195任務(wù)五的求解：任務(wù)五的求解方案和任務(wù)三的原理相同，故求得的結(jié)果為：1234567815081214.399.5135150102.1117其清算價(jià)為356。根據(jù)負(fù)荷檔次劃分規(guī)則，1052.8屬于第三檔次，無(wú)論怎樣調(diào)整都超過(guò)相對(duì)安全裕度，必須拉閘限電。六、模型優(yōu)缺點(diǎn)分析及改進(jìn)方向該模型較好的方面就是將負(fù)荷值劃分了三個(gè)檔次，可以直觀的根據(jù)負(fù)荷所在的檔次確定具體的算法。并且此算法簡(jiǎn)單，有利于實(shí)際工程上的操作和應(yīng)用。但是模型對(duì)阻塞費(fèi)用的估計(jì)不夠精確存在者一定的誤差，在實(shí)際的工程上需要工程