电力市场的输电阻塞管理.doc

电力市场的输电阻塞管理

摘要

输电线路的革新主要取决于输电和配电的工业化。本文通过数据 分析得到发电机组的负荷的改变量与各条线路上的潮流值的改变近似的成线性关系，利用题目中给定的数据计算出它们近似关系。
根据输电阻塞的限值和相对安全裕度，我们利用LINGO软件分别算出在输电阻塞限值条件和相对安全裕度下的各机组的最大负荷总量。
根据这两个值我们将负荷分为三个档次：阻塞可消除档次、安全限度内有阻塞档次和拉闸限电档次。在安全限度有阻塞档次内，我们以安全和经济作为两个目标，先分别考虑这两个目标，然后将他们综合起来考虑，使这两个目标最优化。我们还对输电阻塞的费用作了简单的化假设，用偏差率作为衡量阻塞费用的一个标准。得到了如下的结果：
1
2
3
4
5
6
7
8
141.18
83
180
99.5
138.4
140
91.1
95
以及清算值为356。

一、问题重述与分析
电网中心每条线路上的有功潮流（输电功率和方向）取决于电网结构和各发电机组的出力。电网每条线路上的有功潮流的绝对值有一安全限值，限值还具有一定的相对安全裕度（即在应急情况下潮流绝对值可以超过限值的百分比的上限）。如果各机组出力分配方案使某条线路上的有功潮流的绝对值超出限值，就造成了输电阻塞。根据
电力市场交易规则，有一种调配方案需要没有发电权的机组出力，电网公司在这种方案中需要支付阻塞费用，如何使阻塞费用达到最小，并且让竞争双方觉得公平，是要解决的中心问题，再就是如何运用我们所制定的阻塞费用规则。
任务一：
通过对表1和表2 的分析，看出了各个组的变化呈现出一定的规律，相对于方案0，这八个发电机组中的一个组的出力值变化四次，其余组保持出力值不变。当一个组发生变化时，就会导致六条线路的有功潮流发生某些变化。
任务二：
因为电网公司要满足安全又经济的原则，我们采用三步法，第一步只考虑安全问题，第二步只考虑经济问题，第三步是将安全和经济结合起来考虑制定了这种阻塞费用规则。
任务三：
当前时段各机组负荷量总和为，而下个时段的负荷需求为，总的负荷量改变了，因为负荷量发生了改变，所以就得改变分配方案，并尽可能使得购买费用最小。
任务四：
依据第三问的结果，利用第一问得到的各线路的潮流量与各发电机组的出力的关系式，可以算出此分配方案下的各条线路的潮流量，则与潮流量的限值进行比较，则可以判断出是否发生了输电阻塞。
任务五：
此问的分析方法同第三问和第四问相同

二、模型假设
1. 第台机组对第条线路的改变量的影响是线性的
2. 假设竞价双方不存在市场权力的滥用，交易中心通过对竞争强度的控制，避免竞价电量被少数电厂所垄断的局面发生，同时也可以通过对竞争强度系数的适当调整避免“平均主义”的情况发生。
3. 为了使阻塞费用达到最小,则所选取得发电机组在那些没有发电权的机组中的报价应该是最小的。
4. 假设爬破速率为均匀的 。即此过程中发电机组没有机器故障，输电网络也不存在故障。

三、符号说明
选取当前时段0方案为参考基准：
——第台发电机组出力的改变量
——第线路的潮流值的改变量
——0方案中第台发电机组的出力
——0方案中第条线路的潮流值
—— 第台发电机组的爬坡速率
——第条线路的限值
——0方案中第条线路的限值与当前潮流值的差
——一个段的时间
——第台机组对第条线路的影响系数
——根据电力市场交易规则确定的各机组出力改变量的分配计划
——根据电力市场交易规则确定的各条线路潮流改变量的分配计划
——为阻塞费用的参照系数
四、模型建立
阻塞费用的计算规则:
以偏差率的大小作为衡量阻塞费用的标准。偏差率定义：实际改变量与计划改变量之差除以计划出力的比值的绝对值，补偿系数为，阻塞费用为
负荷档次划分规则：
当各条线路上的有功潮流均达到限值时，各机组相对于0方案负荷最大变化总量为MW，此时各发电机组所能承受的最大无输电阻塞
负荷为956.53MW。
同样可以求得，当各条线路均达到安全裕度底线时，各机组相对于0方案的负荷最大变化总量为156.73MW，此时各台机组负荷总量为1030.83MW。
以这两个数据为依据，我们可以将负荷相对于0方案的变化量划分为三个档次。
第一档次：当 82.42747 时，如果线路发生输电阻塞，则可以通过调整各机组出力来消除输电阻塞。
第二档次：当 >82.42747 且156.7321 时，一定会发生输电阻塞，但可以调整各发电机组出力，使得线路不超过安全裕度。
第三档次：当>156.7321 时，不管怎样调整各机组出力，线路均会超过安全裕度。这时不得不拉闸限电。
五、模型求解及结果分析
对任务一的求解：
由每条线路上的有功潮流（输电功率和方向）取决于电网结构和各发电机组的出力,因此有功潮流与电机组的出力成一的关系可以设他们的关系式用来表示，为机组的出力量与线路的潮流量存在着线形的关系，因此令：

根据全微分公式：

由假设知： 为常数，所以

根据泰勒公式的展开式得到：

当第一台机组发生一次变化时，根据第一条潮流的变化，就可以算出
，因为第一台机组在其他组不变的情况下变了四次，所以就得到了四个，为了提高精确率，在确定时选取了平均法，最后确定了的值. 同理可得到所有的形成系数矩阵，并且当四个相差很大时，就取其为0，于是得出他们之间的表达式

对任务三的求解：
下一个时段的负荷需求为时，相对于0方案的负荷变化量为。按照电力市场交易规则，按段价从低到高选取各机组段容量或其部分，直到等于预报的负荷为止，同时考虑到各台机组的爬坡速率的限制，一个时间段（即15分钟）内，第台发电机组增加或减少的出力都不得超过，根据这些条件可求得各台机组出力的变化值
1
2
3
4
5
6
7
8
150
79
180
99.5
125
140
91.1
113.9
清算价为303。
任务四的求解：
下一时段负荷需求为982.4MW，根据负荷档次划分规则，属于第二档次，这时肯定会出现阻塞。
只考虑安全因素时,以线路中超过限值的最大百分比最小为目标，利用LINGO软件进行求解：
目标函数：
约束条件：

仅考虑安全的最优结果为：
1
2
3
4
5
6
7
8
133.62
88
182.01
99.5
152
118.93
102.1
106.2

只考虑经济因素时，以阻塞费用最小为目标。
目标函数为：
约束条件为：

最优结果为：
1
2
3
4
5
6
7
8
141.18
83
180
99.5
138.4
140
91.1
95

任务五的求解：
任务五的求解方案和任务三的原理相同，故求得的结果为：
1
2
3
4
5
6
7
8
150
81
214.3
99.5
135
150
102.1
117
其清算价为356。
根据负荷档次划分规则，1052.8属于第三档次，无论怎样调整都超过相对安全裕度，必须拉闸限电。
六、模型优缺点分析及改进方向
该模型较好的方面就是将负荷值划分了三个档次，可以直观的根据负荷所在的档次确定具体的算法。并且此算法简单，有利于实际工程上的操作和应用。
但是模型对阻塞费用的估计不够精确存在者一定的误差，在实际的工程上需要工程技术人员的调整，此外模型在实现公平的原则与方法上也做的不够，有待于进一步的完善。
参考文献：
[1] 朱德通. 最优化模型与实验. 上海：同济大学出版社，2003
[2] 姜启源，谢金星，叶俊. 数学模型. 北京：高等教育出版社，2004
[3] 工程数学学报编辑委员会 工程数学学报2003。第20卷第七期

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