电力市场的输电阻塞管理

1 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。 2

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KW1.874，而下个时段的负荷需求为KW4.982，总的负荷量改变了KW3.108，因为负荷量发生了改变，所以就得改变分配方 3

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j台机组对第i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： xj——第j台发电机组出力的改变量

yi——第j线路的潮流值的改变量 4

mj——0方案中第j台发电机组的出力

ni——0方案中第i条线路的潮流值

vj—— 第j台发电机组的爬坡速率

si——第i条线路的限值

ri——0方案中第i条线路的限值与当前潮流值的差

t——一个段的时间 aij——第j台机组对第i条线路的影响系数

xi0——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

yi0——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xi与计划改变量xi0之差除以计划出力mxii0的比值的绝对值，补偿系数为

mxxxiiii00，阻塞费用为mxxxiiii00

xx

ii0

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43.82MW，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 5

档次。 第一档次：当 81iix 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xi来消除输电阻塞。 第二档次：当 81iix>82.42747 且81iix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81iix>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f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： )(XYf 根据全微分公式： 81jjjiixxfy 6..2,1i

由假设知： jixf为常数，所以

jiijxfa



根据泰勒公式的展开式得到： 6

ijijx

ya

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 11a，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

11a，为了提高精确率，在确定11a时选取了平均法，最后确定了11a的值. 同理可得到所有的ija形成系数矩阵，并且当四个aij相差很大时，就取其为0，于是得出他们之间的表达式





0 0.1738 0.0045- 0.0434 0.0961 0.0814- 0.0729- 0.2360 0.0133- 0 0.0647 0.0700- 0.0412- 0.0661- 0.2352 0 0.0743 0.1493 0 0 0 .2020 0 0.1095- 0.0373-0.1996- 0 0 0.1271 0 0.1534- 0.0698 0.0681-0.0937 0.0146- 0.1154- 0.0832 0.0332 0 0.1181 0.0583-0 0.1262 0.1183 0.0287- 0.1198 0.0489 0 0.0789

对任务三的求解： 下一个时段的负荷需求为1w时，相对于0方案的负荷变化量为w。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t（即15分钟）内，第j台发电机组增加或减少的出力都不得超过tvj，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。 7

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： )]min[max(

s

ry

iii



约束条件： tvxii

xayjjiji

*81

3.10881jix

rsyii

i



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： ))(min(81020jjjjjmxxx 约束条件为： tvxii

xayjjiji

*81

3.10881jix

rsyii

i



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