电力市场的输电阻塞管理

电力市场的输电阻塞管理

摘要

我国用电紧张情况不断出现的现象，严重干扰了人们的正常生活和工作，这时合理地调配发电、输电、用电并减少输电阻塞显得尤为重要。

本文建立了四个模型用以解决本题的五个任务。模型一利用MATLAB软件拟合了各线路的潮流值与各机组的出力的关系，并得到较高精度的数值解。模型二提出了一个简明的阻塞费用计算规则，合理地处理不能出力的序内容量部分和高于清算价的序外容量出力部分。模型三应用LINGO软件辅助求解，建立优化模型，仿真市场-调度中心选取各机组调配预案。基于减少计算的复杂度的思想，我们引入“惩罚值”概念，巧妙地处理得报价矩阵和段价矩阵。同时又引入“0-1变量”概念，成功地解决了如何选择各个机组的报价和段价。在模型四，引入模拟退火法，通过合理地设置初始值和运行规律，在满足裕值的情况下，可计算出理想的清算价。

当预测负荷等于982.4)

(MW时，出现输电阻塞，电网公司需要补偿的总阻塞

费用是3120.5元，经调整得到的机组出力分配的最终方案（单位：MW）：149.99、72.99、149.99、89.99、124.99、139.99、94.99、128.33，清算价格为303元/MWh；

当预测负荷等于1052.8)

(MW时，必须拉闸限电，电网公司需要补偿的总阻塞费用

是8617.7元，最终的各发电机组的出力方案（单位：MW）：117、64、240、80、101.4、95、105、128.3，得到的清算价格是356元/MWh。

（一）问题重述

为建立一个合理的阻塞费用计算规则，应首先深刻理解电力市场交易规则和输电阻塞管理原则的具体内容。为此，制作两个流程图如下：

电力交易规则：

1 交易时段：15分钟为一个时段，即每15分钟交易一次。

2 报价：在当前时刻前，各发电机组给出下一个时段结束时的段价。

3 分配预案的得出：

4 清算价：分配预案中所选的最高段价，也是下一个交易时段的不变电价。

输电阻塞管理规则：

1.采取措施：调整方案、增限流、拉闸

2. 赔偿阻塞费用

（二）符号说明

i F 第i 条线上的有功潮流值。(6,,2,1 =i )

j x 第j 发电机组的出力。(8,,2,1 =j )

1Q 、2Q 发电机组出力分配预案调整前后的发电量

Q 发电机组出力分配预案调整前后的发电量差值

C 输电阻塞费用

1P 清算价格

T 下一阶段发电机组出力矩阵

Y 下一阶段发电机组段价矩阵

0S 预测负荷

1S 给线路中的有功潮流都达到潮流限值时的总负荷量

2S 使用线路的安全裕度输电时，各条线路中的有功潮流都达到最大值时总负荷量

i A 第i 条线路的有功潮流的限值

（三）模型假设

1) 在一个发电机组中，有相同功率处于不同段位、段价的情况，对此我们作如下假设：例如，第一发电机组发电量处于7、8、9段时，功率都是150MW ，如果只有一个交易时段第一发电机组的功率为150MW ，那么取第7段价；如果相邻的两个交易时段第一发电机组的功率均为150MW ，那么前一交易时段取第7段价，后一交易时段取

第8段价；如果有三个交易时段第一发电机组的功率为150MW ，那么前一交易时段取

第7段价，中间交易时段取第8段价，后面交易时段取第9段价；

2) 预案调整前，电力交易调配中心就已经将它发送到发电厂，发电厂根据这个预案做出下一个交易时段的发电准备。

3) 若选中发电机的一个段，则让它的发电量为这个段内的最大值。

4) 认为只要在交易时段末发电总功率满足负荷要求，那么整个过程中都满足要求。

5）拉闸限电使得各线路上潮流值小于或等于潮流限值。

（四）问题分析

电力从生产到使用分为发电、输电、配电和用电四个环节。本题讨论的主要是配电环节。

1）建立线路上的有功潮流和各发电机组出力的近似的表达式。电网部门将根据这个关系，判断输电线路的安全。

2）制定预案的具体调整办法。电网公司可应用这个办法调整预案。

3）制定阻塞费用计算规则。应用这个规则，调和电网公司和发电商之间的矛盾。

（五）模型建立与求解

1．问题一：有功潮流和发电机组出力的近似表达

观察分析表1和表2所给的数据，可以大致预测线路上的有功潮流值与各发电机组

的出力之间存在线性关系。例如从表1和表2的方案13到方案16可以看出第4个发电机组出力的改变，对线路3、线路4和线路5中的有功潮流的影响不大，油而线路1和线路6中的有功潮流值随着第4个发电机组出力的增加较为明显地增大。又《输电阻塞管理的灵敏度分析模型及算法》]1[的研究表明：线路上的有功潮流值与各发电机组的出工之间存在不含常数项的线性关系。由此假设线路上的有功潮流与发电机组出力之间存在如下函数关系式：

j j i i x j i B x x f F ⨯==∑=8

181),(),,( （1）

其中 6,3,2,1 =i 。

利用matlab 软件，将表格所提供数据进行多元线性回归得出在最小二乘意义下的最优解，其中系数矩阵B 如下所示：

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=0.14490.10670.21740.18840.23300.01830.24630.35900.15010.0696-0.30980.09080.11310.04140.58100.13410.16920.10690.14550.07900.06910.26690.0944 0.04340.3315-0.05100.1939-0.0032-0.1362-0.2433-0.2148-0.1791-0.25570.0835-0.12390.24080.18550.10450.4612 0.0773

0.13060.06750.32060.10390.24790.14080.32840.1936B 结合多元线性回归所得的估计值置信区间的参考数据，将所得多元线性回归关系式进行处理，若某一变量系数置信区间包含零，那么认为该变量（发电站的出力）对线路的潮流值的影响很小，可以忽略不计。由此可以得到如下所示表达式：

865432181111306.03206.01039.02479.01408.03284.01936.0),,(x x x x x x x x x f F ++++++== 86543281222557.01239.02408.01855.01045.04612.0),,(x x x x x x x x f F +++++==

)3315.01939.02433.02148.01791.0(),,(863218133x x x x x x x f F ++++-== （2） 8765381441692.01069.01455.00770.02669.0),,(x x x x x x x f F ++++==

862181551501.03098.05810.01341.0),,(x x x x x x f F +++==

86542181661449.02174.01884.0233.02463.0359.0),,(x x x x x x x x f F +++++==

2. 问题二：阻塞费用计算规则

规则1：将序外容量所得电价定为其所在段价，不给其另外的补偿。

调整预案后，可能出现以下两种情况：序外容量的段价高于或低于清算价。对于电网公司来说，因为有这两种情况存在，所以不会因调整预案而损失太多。而对于发电商，只要所得的电价高于段价，他就认为调整预案对自己有利。