电力场的输电阻塞管理

电力市场的输电阻塞管理

摘要：

随着电力系统改革的进行和用电紧张的缓解，电力市场化将进入新一轮的发展。本文根据电力市场交易规则和阻塞管理原则，运用统计学、数学规划等工具建立了一个电力市场输电阻塞管理的数学模型，同时对于给定的题设条件，对模型进行了求解和讨论。

首先，运用逐步回归的方法拟合了各线路潮流值关于机组出力的实验数据，得出了6个线路潮流值的经验回归公式。

其次，主要解决本文的两个核心问题：阻塞费用的计算；阻塞时如何调整出力以满足最大的安全和负荷需求。为了便于数学上处理和计算，我们采用的阻塞费用()

i

U计算

公式是最简单的线性形式，然后以

8

1

() i

i

U =

∑最小为目标函数建立一个规划模型，然后分别根据问题3——问题5的条件，分别计算求解。结果发现，在负荷需求为982.4MW时，

基本上可以通过阻塞管理可以较安全地满足需求，出力分配为

1150

x=，

279

x=，

3180

x=，

499.5

x=，

5125

x=，

6140

x=，

795

x=，

8113.9

x=，但是负荷需求为1052.8MW

时是无论如何都不可能满足的，所以必须拉闸限电。此时是可以看成一个双目标规划，即要安全性尽量高，出力和又要尽可能大。求解时，采用列举不同安全裕度的形式，得

到一个相对较优的解：

1153

x=，

288

x=，

3228

x=，

499.5

x=，

598

x=，

6100.1

x=，

7102.1

x=，

8117

x=

一条经验性的规律是：线路潮流上限是模型的最主要的约束，是电力运营的瓶颈。

本文通过一定的合理的简化和假设，建立了一个较为简单的优化（规划）模型，并借助Matlab程序提供了简单的求解方法，最后给出了建议和评价。

关键词：线形回归数学规划阻塞费用

一问题重述

上图给出了本问题的一个处理流程：电网公司根据各机组当前出力情况以及下一时段的负荷需求预报，发电厂商则根据市场交易原则，得出下一时段的各机组的出力分配预案，网方以此计算出各线路的有功潮流，判断是否会出现输电阻塞的情况。如果不出现，接受各机组的出力分配预案；否则，根据阻塞管理原则进行调整。

根据阻塞管理原则，当改变出力方案时，就会出现序内容量不能出力的部分以及报价高于清算价的序外容量的部分，使得发电方产生损失，因此网方应该给予一定的补偿，这部分就是阻塞费用。

现在考虑的电网有6条主要线路，厂方有8台发电机组，当前各机组的出力方案，各线路上的有功潮流以及围绕当前方案的一些实验数据给定。

要求：设计一种简明、合理的阻塞费用计算规则，可以均衡的考虑序内容量不能出力的部分以及报价高于清算价的部分，并能尽可能的减少阻塞费用。以此为基础，加上有功潮流的近似式，当线路发生阻塞的时候，相应的对出力方案作出一些调整，消除输电阻塞。

二 基本假设以及相关符号说明

1．出力连续性假设

各机组的出力是连续的，受到机组爬坡速度的限制，不存在出力的突变。 2．户负荷的需求假设

对每时段的的负荷预报仅仅是该时段平均负荷的预报，在每个考察时段内实际负荷会在预报负荷的周围波动，但总体上不影响用户的用电，也不存在安全问题。 3．户需求的满足假设

满足用户的负荷需求只是在该时段的开始时刻达到预报负荷即可，而在该时段内出力会不断变化，以达到下一时段的用户负荷预报需求。 4．清算价格的假设

假设方案改变后，机组的同一时段内的清算价固定，不发生变化 5．其他假设

为了更好地考虑阻塞费用，考虑发电商(厂方)和电网公司(网方)两个实体，网方从该厂方购买电能，但该发电商可能有多个买家(电网公司)。

符号说明：

0i x 1,2,3....

i = 第i 台机组的当前出力值（即方案0） i x 1,2,3....i = 第i 台机组的下一时段的出力方案

0i i i x x x =- 1,2,3....i = 第i 台机组的出力值差额

i v

1,2,3.i = 第i 台机组的爬坡速率

i y 1,2,3.i = 第i 条线路的有功潮流值

A i

1,2,3....

i = 第i 条线路的限值。 i z 1,2,3....

i = 第i 条线路的限值的裕度 p 表示下一阶段的负荷预报

三 具体建模过程

【1】 由于给定了围绕当前各机组的出力以及各线路上的有功潮流，我们利用这32组

数据，采取线性回归的的方法，对数据进行拟合。以各线路上的有功潮流为被解释变量，用各机组的出力情况作为解释变量，先用SPSS 统计软件作多元函数的一次线性拟合，即

01122334455667757123468(,,,,,,,)x x x x x x x x y f x x x x x x x x βββββββββε

ε

+++++++++=+=

得到各线路上有功潮流关于各发电机组出力的函数关系式，通过对该拟合作F 检

验，以及对拟合优度的比较，发现在0.05以及0.01的置信度上，拟合都是高度显著。由于采用的是逐步回归（Stepwise ）方法，随着拟合的进行，在每一次取舍之后，拟合优度都是逐步增大的，因此可以认为该结果还是比较准确的反映了对实际数据的拟合情况。

从另一方面考虑，由于各机组是独立发电，互不影响，而每条线路的有功潮流均机会均等的与8台机组的出力情况有关，因此，该回归模型中应该不存在交互效应，至于较高次数的回归，我们认为也没有太大的实际意义，因为从上述回归来看拟合已经是高度显著，在将次数提高结果也不会有太大的的改进，况且从数据的变化来看，1—4方案第一机组的出力变化，而其他机组出力不变，对应于1—4方案的各线路的有功潮流第五条线路的负荷几乎不变，而其他线路均有不同程度的变化，得到的关系式中也是如此，第五线路的潮流值与第一机组的出力无关，其他关系式也满足；而从实际情况来考虑，用一次多元函数来模拟也是比较合理，符合一定的实际情况，因此我们用一次多元函数来解释各线路上的有功潮流与各机组的出力情况的关系，以上拟合得经验回归函数如下：

57123468(,,,,,,,)i i y f x x x x x x x x =，即：

5

112347

6110.01640.08310.04880.05320.12000.02510.12240.1211y x x x x x x x =++++-++

521246

78

131.21890.05460.12790.03330.08690.11240.01890.0987y x x x x x x x -=-+++-+

5

312348

108.39220.07010.06040.15710.01010.12380.2021y x x x x x x --+=--+-