（電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)論文）基于安全域的電力系統(tǒng)有功和無(wú)功定價(jià)及阻塞管理.pdf

a b s t r a c t e l e c 打i c 時(shí)m a r i e t i z a t i o n p o w e rg r i d si n t e r c o n n e c t i o na n dw i n df a n nc o n n e c t e d w l t hp o w e rs y s t e mh a v eb r o u g h tn e wc h a l l e n g e s p o w e rs y s t c m sa r eo p e i a t e dm o r e a j l dm o r ec l o s et 0t h es t a b i l i 夠b o r d e r a n dt r a n s m i s s i o nc o n g e s t i o ni s i n c r e a s i n g l v s e v e r e 1 1 1 e r e f o r e i ti sw o 劬r c s e a r c h i n gt h a t h o wt om a k e 伽lu s eo f t h ec o m p e t i t i o n m e c h a n l s ma n dp n c em e a n st 0s t i m u l a t em a r k e tm e m b e r sp a n i c i p a t i n g i n 廿1 e m a m t e n 鋤c eo fs y s t e ms e c u r i t ya c t i v e l y i nt h i sd i s s e r 乇a t i o n a c t i v ea n d r e a c t i v ep o w e r p n c m g a i l dr e a s o n a b l ec o n g e s t i o nc o s ta l l o c a t i o n a s v e l la st h e i m p a c to fw i n df a 咖 0 np o w e r s y s t e mo p t l m a l0 p e r a t i o na r es t u d i e du s i n gs e c u 衄r c g i o nm e t h o d o l o 黟 f i r s t l y a 塒c i n gm o d e lo fr e a la n dr e a c t i v ep o w e rb a s e do ns e c u r i t yr e 西o n 鋤d t h ec o r r e s p o n d i n ga l g o t 脅a r ed e v e i o p e d t h e 觸i cv o l t a g es t a b i l 時(shí)r e g i o ni nt h e c u ts e tp o w e rs p a c ea n dt h ep m c t i c a ld y n 鋤i cs e c u r 時(shí)r e g i o ni nt h ei n j e c t i o np o w e r s p a c ea r eu s e dt or e p r e s e n tt h ec o n s 咖i n t so fv 0 1 t a g es t a b i l i 夠鋤dt r l a i l s i e n ts t a b i l i 饑 i i lt h ep r o p o s e dm o d e l t l l eo b j e c t i v ef u n c t i o ni st o m i n i m i z et o t a lg e n e r a t i o nc o s t s a n dt h er e a c t l v ep o w e rp r o d u o nc o s ti sr e p r e s e n t e da st h e o p p o r t u n i 坶c o s t a l lt h e v a r i a b l e si nt h eo b j e c t i v em n c t i o na n dc o n s t i a i n t sa r ei n j e c t i o np o w e r s p a c ev a l u e so f p r e f a u l t 鋤dd i 毹r e n tc o m i n g e n c yc o n s i d e r a t i o n sa r er e f l e c t e db vt h ec o n s t r a i n t e x p r e s s i o nc o e m c i e n t s t h e s em a k et h em o d e ln o to n l ym o r ec o n v e n i e n tt oc o n s i d e r t h ec o n t m g e n c ys e t b u ta l s oh a v ec o n c i s ee x p r e s s i o n sa n d c l e a rp h y s i c a lm e a n i n g i n t h ep r o p o s e da l g 硎t h m ad e c o u p l e do p t i m i z a t i o n 粕di t e r a t i o nm e t h o do fa c t i v e p o w e rp r o d u c n o nc o s ta n dr i 暑a c t i v ep o w e rp r o d u c t i o nc o s ti ss u g g e s t e d u s i n gt h e t h e o 穢o fm a 曙i n a lc o s ta n dk to p t i m a 夠c o n d i t i o n a c t i v ep o w e r 鋤dr e a c t i v e p o w e ra r ep r i c e dr e s p e c t l v e i y a n dt 1 1 ec o m p o n e n tp r i c e sr e i a t e dt ov a r i o u ss e c u r 耐 c o n s 艦i n t sa r ed e r i v e d t h ec o m p o n e n t so fs p o tp r i c ec a nr e f l e c tt h ei 1 1 n u e n c e so f d i f r e r e n tn o d ep o w e ri n j e c t i o n s o ne a c h m a r k e tp a 而c i p a n t sc a nb em o t i v a t e dt o k i n do fs e c u r i 夠c o n s n a i n s t h e r e b yt h e c o o p e r a t ew i mt 1 1 e 缸a n s m i s s i o nn e t o r k d i s p a t c h e r sf o m a r d l yb yt h es i 賦研c e mm a i n t a i ns y s t e ms e c u r bt h r o u 曲r e a l t i m e a d j u 咖e n to f t h e i rg e n e r a t i o n 鋤dc o n s 啪p t i o nb e h a v i o r s s e c o n d l y t h e c o n g e s t i o nm a n a g e m e n tm o d e lb a s e do ns e c u r i 諺 r e 畫(huà)o ni s p r e s e n t e d w h i c hc o n t a i n s 蛔n s m i s s i o t ll i n em e 咖a 1s 訕i l i t yc 叻s 昀i n t 柚ds t a t i c v o l 魄es t a b i l i 妙c o n s t r a i n t 鋤d 咖n s i e n ts t a b i l i t yc o n s 的i n ts i m u i t a n e o u s j v t h e c u r r e n tn e t w o r kc o n f j g u r a t i o na n d p o s t f a u l tn e 秈 0 r kc o n f j g u r a t i o na r ea 1 1c o n s i d e r e d i nt h es e c u r i 田c o n s 仃a i n t s w h i c hm a k e st h em o d e lm o r er e a s o n a b l e t h ed e r i v e ds p o t p r i c e sc o n t a j n i n gs e c u r 時(shí)c o n s 餉i n tc o m p o n e m si n l p l yt h ea l l o c a t i o no fc o n g e s t i o n c o s t f o rt h ee m e r g e n c eo fp a s s i v eo v e r 1 i m i tc o n s t r a i n t s am e t h o do fm o d i 匆i n gt h e i n t e g r a l i n i t i a lv a l u eo fa u m a n n s h a p l e yv a l u ei sp r o p o s e da n di t sr a t i o n a 夠i s d i s c u s s e d t h i sm e t h o de n s u r e st h ei i l t e 野a lr c q u e s ta l o n gm em a i nd i a g o n a lo f a u m a n n s h a p l e yv a l u ef o n n u l a a n dm a k e st h ep a s s i v eo v e 卜l i n l i tc o n s t r a i n t sn o tt 0 p a r t i c i p a t ei ns h a r i n gt h ec o n g e s t i o nc o s t a n dr e a l 訖e st h er e a s o n a b l ea l l o c a t i o no f t h e c o n g e s t i o nc o s tb e t w e e nm a r k e tp a r t i c i p a n t s f i n a l l y t h ea c t i v ep o w e r 研c i n gm o d e l b a s e do ns e c u r i 夠r e g i o ni s 印p l i e dt ot h e f e a s i b i l i t ys t u d yo fw m df i a r m1 0 c a t i o na n dn sc a p a c i 夠t h eh o u r l ya v e r a g ed a i l y g e n e r a t i o nc u n ei su s e dt 0e x p r e s sm ew i n df a l mo p e r a t i o nc o n s t r a i n ta n dt h el o a d c h a n g e so v e rt i m ea r er e f l e c t e dt h r o u g ht h es c a l i n gf a c t o r d u et ot 1 1 ec o n s i d e r a t i o no f 1 i n em e 唧a l 虹b m 夠c o n s 缸 a i n ta n dt r a n s i e n ts t a b i l 時(shí)c o n s 仃a i n t t h ei m p a c to fi n s 協(xié)l l e d l o c a t i o na n dc 印a c 時(shí)o fw i n df a m lo nm a r k e tp r i c e g e n e r a t i o nc o s ta n ds e c u r i t c o s t c a nb es t u d i e dm o r ea c c u r a t e l y t h er a t i o n a l i t yc r i t e r i o no f w i n dp o w e ri n v e s t n l e n ti s p r o p o s e da c c o f d i n g t 0t h em 姒一c e t h er e s u l t so fi m p a c t 肌a l y s i sc a nh e i pp o w e r g r i dp l a n n e r sa n dw i n dp o w e rd e v e l o p e r sa s s e s sm ei n t e g r a t i o no f w i n df a mi n t o p o w e r 鏟i ds c i e n t i f i c a l l y k e yw o i m s d y n 鋤i cs e c u 衄r e g i o n s t a t i cv o i 詛g es t a b i l 時(shí)r e g i o n s p o t p r i c e c o n g e s t i o nc o s t a u m 鋤一s h a p l e yv r a l u e w i n df a m 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的 研究成果 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表 或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果 也不包含為獲得墨鲞盤(pán)堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證 書(shū)而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中 作了明確的說(shuō)明并表示了謝意 學(xué)位論文作者簽名 每 芊銘 簽字日期 二研年 月j 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解叁鲞盤(pán)塋有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 特授權(quán)苤壅盤(pán)鱟 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢 索 并采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存 匯編以供查閱和借閱 同意學(xué)校 向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán) 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明 學(xué)位論文作者簽名 舛色名 簽字日期 二研年 月鄉(xiāng)日 導(dǎo)師簽名 簽字日期 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 1 1 引言 第一章緒論 電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè) 電氣化程 度是衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志 面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)和科技迅猛 發(fā)展的形勢(shì) 有一百多年歷史的 古老 電力系統(tǒng) 在其發(fā)展的進(jìn)程中 正面臨 著一系列新的挑戰(zhàn) 1 電力市場(chǎng)化 由于投資巨大和電力運(yùn)行安全的需要 歷史上多數(shù)國(guó)家的 電力工業(yè)都是以政府投資為主 采用垂直一體化的生產(chǎn)方式實(shí)行獨(dú)家經(jīng)營(yíng) 但是 壟斷經(jīng)營(yíng)所帶來(lái)的是電力工業(yè)投資不足 效率低下 技術(shù)創(chuàng)新能力不足以及服務(wù) 質(zhì)量下降和價(jià)格不斷攀升等問(wèn)題 自2 0 世紀(jì)8 0 年代以來(lái) 英國(guó) 北歐 美國(guó)部 分地區(qū) 澳大利亞等許多國(guó)家和地區(qū)相繼放松管制 鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng) 電力行業(yè)天然壟 斷的概念已在某種程度上得到部分消除 世界電力工業(yè)體制改革浪潮開(kāi)始席卷全 球 盡管各國(guó)改革的模式不同 但其根本宗旨都是打破電力行業(yè)壟斷 促進(jìn)市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng) 實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置 降低成本和電價(jià) 從而提高本國(guó)經(jīng)濟(jì)在國(guó)際市場(chǎng)上的 競(jìng)爭(zhēng)能力 然而電力市場(chǎng)化改革也給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了新問(wèn)題 市場(chǎng)參與者之 間的競(jìng)爭(zhēng)把系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)推向穩(wěn)定邊界 導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞 危及系統(tǒng)的安全性 由于 參與市場(chǎng)的目的是為了追求自身的最大利益 因此市場(chǎng)成員沒(méi)有提供輔助服務(wù)尤 其是無(wú)功功率的積極性 而無(wú)功不足是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的重要原因之一 如北美 8 1 4 大停叫u 因此 在市場(chǎng)環(huán)境下 如何充分利用競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和價(jià)格手段的激勵(lì) 作用 使市場(chǎng)成員積極參與維護(hù)系統(tǒng)安全性 是值得深入研究的問(wèn)題 2 大電網(wǎng)互聯(lián) 跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì) 由于能源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡 及電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)行的巨大效益 使大電網(wǎng)互聯(lián) 跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)輸電的趨勢(shì)不斷發(fā)展 如 東西歐聯(lián)網(wǎng) 東南亞地區(qū)聯(lián)網(wǎng) 環(huán)日本海地區(qū)聯(lián)網(wǎng)等 在中國(guó) 隨著三峽輸電系 統(tǒng)的建成 中部將形成沿長(zhǎng)江流域包括川渝 華中 華東電網(wǎng)在內(nèi)的三峽交直流 電力系統(tǒng) 預(yù)計(jì)總?cè)萘繉?huì)接近2 0 0 g w 與此同時(shí) 北方的華北 東北 西北 電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)互聯(lián) 南方電網(wǎng)將進(jìn)一步加強(qiáng) 屆時(shí) 全國(guó)將形成北 中 南三大互 聯(lián)電網(wǎng)的格局 通過(guò)它們之間的互聯(lián) 預(yù)期2 0 2 0 年左右將基本實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng) 互聯(lián)電力系統(tǒng)能更好地綜合利用地區(qū)上分散的各種能源 獲得廉價(jià)的電能 減 第一章緒論 少系統(tǒng)的裝機(jī)容量和投資 在故障時(shí)增加系統(tǒng)中各部分間的相互支援能力 以 提高可靠性 但隨著輸電網(wǎng)開(kāi)放以及跨區(qū)域電能交易的日益增多 輸電阻塞問(wèn)題 將日趨嚴(yán)重 輸電系統(tǒng)阻塞的原因是 輸電線(xiàn)的熱容量限制和系統(tǒng)的穩(wěn)定性限制 系統(tǒng)輸送容量的限制帶來(lái)的影響是使系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性受到威脅 使電能交 易計(jì)劃無(wú)法實(shí)現(xiàn) 影響資源的優(yōu)化配置和利用 還可能導(dǎo)致市場(chǎng)力的濫用引起電 價(jià)的扭曲 3 環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)厲制約 隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和民眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng) 電力工業(yè)發(fā)展受到環(huán)保制約的程度將越來(lái)越大 發(fā)達(dá)國(guó)家的情形更為突出 新輸 電線(xiàn)路的建設(shè)往往因民眾的反對(duì)而不能實(shí)施 歐美國(guó)家1 0 0 0 千伏以上特高壓輸 電發(fā)展計(jì)劃之所以中止 除電力需求增長(zhǎng)緩慢的因素之外 環(huán)保的考慮也是重要 原因 環(huán)保的制約主要表現(xiàn)在電源建設(shè)上 將來(lái)會(huì)更多地開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境影響較小的 電源形式 如潔凈煤燃燒發(fā)電 天然氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 核電及可再生能源發(fā) 電 在眾多可再生能源發(fā)電技術(shù)中 風(fēng)力發(fā)電是目前技術(shù)最成熟 最具有規(guī)?；?開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一 據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì) g w e c 的統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)表明 目前全球有7 0 多個(gè)國(guó)家使用風(fēng)能發(fā)電 風(fēng)電消費(fèi)占世界電力消費(fèi)的 1 3 我國(guó)風(fēng)能資源豐富 陸地加近海風(fēng)力資源達(dá)1 5 億千瓦以上 其中陸地l o 米高度內(nèi)的風(fēng)力資源為2 5 3 億千瓦 1 0 0 米高度內(nèi)的可利用風(fēng)能高達(dá)7 億千瓦 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?jié)摿薮?2 0 0 7 年底我國(guó)風(fēng)電建設(shè)已突破6 0 0 萬(wàn)千瓦 居世界第 五位 在建的還有4 2 0 萬(wàn)千瓦 預(yù)計(jì)兩年后將突破2 0 0 0 萬(wàn)千瓦 屆時(shí)中國(guó)將成 為世界最大的風(fēng)力發(fā)電國(guó)家之一 大量風(fēng)電并入電力系統(tǒng) 使得電源結(jié)構(gòu)和分布 發(fā)生了改變 從而對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化潮流 輸電阻塞和系統(tǒng)的穩(wěn)定等產(chǎn)生影響 為此 本文以電力市場(chǎng)環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為切入點(diǎn) 在優(yōu)化潮流的基礎(chǔ)上 研究電力系統(tǒng)有功和無(wú)功定價(jià) 阻塞成本分?jǐn)傄约帮L(fēng)電場(chǎng) 并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響 1 2 電力市場(chǎng)概述 從電力工業(yè)發(fā)展的歷史來(lái)看 世界各地的電力部門(mén)基本都發(fā)展成了縱向一體 化的企業(yè)結(jié)構(gòu) 電力供應(yīng)的主要組成部分一發(fā)電 輸電 配電和零售供應(yīng)都由同 一家電力公司掌握 隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展 盡管電力工業(yè)的技術(shù)水平日臻完 善 電力工業(yè)高度壟斷經(jīng)濟(jì)的負(fù)面影響卻逐漸顯現(xiàn)出來(lái) 因此 世界各國(guó)的電力 工業(yè)掀起了市場(chǎng)化改革的浪潮 電力市場(chǎng)最重要的改革目標(biāo)是為電力工業(yè)創(chuàng)造新 的管理布局 使其能為消費(fèi)者提供長(zhǎng)期的利益 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 1 2 1 電力市場(chǎng)基本概念 美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家曼昆認(rèn)為1 2 j 市場(chǎng)是進(jìn)行某種物品或勞務(wù)交易的一群買(mǎi)者和賣(mài) 者 買(mǎi)者作為一個(gè)群體決定了物品的需求 而賣(mài)者作為一個(gè)群體決定了物品的供 給 依據(jù)曼昆的市場(chǎng)概念 從交易對(duì)象上看 電力市場(chǎng)就是進(jìn)行電力及相關(guān)服務(wù) 交易的一群買(mǎi)者和賣(mài)者 相關(guān)服務(wù)包括輸電服務(wù) 運(yùn)行調(diào)度服務(wù)以及輔助服務(wù)等 國(guó)內(nèi)學(xué)者從不同角度對(duì)電力市場(chǎng)概念給出了定義 3 蚓 從管理學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)與行為 學(xué)的綜合角度來(lái)看 電力市場(chǎng)是電力的買(mǎi)方與賣(mài)方相互作用以決定其電價(jià)和電量 的過(guò)程 是采用經(jīng)濟(jì)手段 本著公平競(jìng)爭(zhēng) 自愿互利的原則 對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)電 輸電 配電 用戶(hù)等各成員組織協(xié)調(diào)運(yùn)行的管理機(jī)制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和 電力市 場(chǎng)首先是一種管理機(jī)制 是采用市場(chǎng)手段進(jìn)行管理 以?xún)?yōu)化配置資源 電力市場(chǎng)又 是體現(xiàn)這種管理機(jī)制的執(zhí)行系統(tǒng) 包括交易場(chǎng)所 計(jì)量系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 通信 系統(tǒng)等 電力市場(chǎng)的運(yùn)作主要是基于價(jià)格機(jī)制與市場(chǎng)供需機(jī)制的相互作用進(jìn)行 并受到相關(guān)機(jī)構(gòu)的有限管制 開(kāi)放性 競(jìng)爭(zhēng)性 計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性 是電力市場(chǎng)的基本特征 與傳統(tǒng)壟斷 的電力系統(tǒng)相比 電力市場(chǎng)的最大特征是具有開(kāi)放性和競(jìng)爭(zhēng)性 與普通商品市場(chǎng) 相比 電力市場(chǎng)則具有計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性 電力系統(tǒng)的各成員之間是相互緊密聯(lián)系 的 任一成員的行為 均將對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響 所以要求電力市場(chǎng)中的電 力生產(chǎn) 使用 交換具有計(jì)劃性 同時(shí) 由于電力系統(tǒng)要求隨時(shí)做到供需平衡 所以要求電力市場(chǎng)中的供應(yīng)者之間 供應(yīng)者與用戶(hù)之間相互協(xié)調(diào) 1 2 2 電力市場(chǎng)基本原則 建立電力市場(chǎng)的目的是在電力工業(yè)中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制 從宏觀(guān)的角度看 電力 市場(chǎng)的基本原則與其它商品市場(chǎng)相同 都應(yīng)遵循 公平 公正 公開(kāi) 即所謂 三公 原則用 公平 是指對(duì)所有參與者一視同仁 沒(méi)有歧視和特殊保護(hù) 對(duì)發(fā)電廠(chǎng)實(shí)行 競(jìng)價(jià)上網(wǎng) 激勵(lì)各發(fā)電廠(chǎng)提高生產(chǎn)效率 降低成本 增加活力 競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果令各方 滿(mǎn)意 對(duì)用戶(hù)按真實(shí)成本收費(fèi) 盡量減少交叉補(bǔ)貼 公正 是指市場(chǎng)規(guī)則 如 合理的定價(jià)機(jī)制 競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則和監(jiān)管法規(guī)等 公開(kāi) 是指對(duì)市場(chǎng)交易必要的信息 公開(kāi) 如定價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 網(wǎng)絡(luò)擁堵 計(jì)量 計(jì)劃變更等 這樣在電力市場(chǎng)下 發(fā)電商 可以根據(jù)上網(wǎng)電價(jià) 確定和調(diào)整自己的報(bào)價(jià)策略 隨時(shí)了解自己的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況 用戶(hù)可以依據(jù)零售電價(jià)制定最優(yōu)用電計(jì)劃 調(diào)整用電結(jié)構(gòu) 通過(guò)電價(jià)杠桿 由電 力市場(chǎng)將供電和用電雙方緊密聯(lián)系起來(lái) 各自選擇理想的交易方式 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)互 動(dòng)和具有彈性的電力調(diào)度和市場(chǎng)均衡模式 第一章緒論 1 2 3 電力市場(chǎng)中的實(shí)體 電力工業(yè)由傳統(tǒng)模式走向電力市場(chǎng)引發(fā)了解除或放松管制 機(jī)構(gòu)重組的復(fù)雜 過(guò)程 并衍生出許多新的實(shí)體 這些實(shí)體主要包括 堋 發(fā)電商 g e n e r a t o r g 電 網(wǎng)擁有者 g r i dc o m p a n y g c 配電商 d i s 仃i b u t i o ns e r v i c ep r o v i d e r d s p 電力 交易中心 p o w e re x c h a n g e p x 獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員 i n d e p e n d e n ts y s t e mo p e m t o r i s o 計(jì)劃協(xié)調(diào)者 s c h e d u l i l l gc o o r d i n a t o r s c 發(fā)電商是發(fā)電廠(chǎng)的所有者 負(fù)責(zé)發(fā)電廠(chǎng)機(jī)組的運(yùn)行和維護(hù) 發(fā)電商有權(quán)利在 電力市場(chǎng)中進(jìn)行無(wú)歧視的交易 電網(wǎng)擁有者的主要任務(wù)是輸電規(guī)劃 電網(wǎng)運(yùn)行和收取過(guò)網(wǎng)費(fèi)等 配電商負(fù)責(zé)本地區(qū)配電網(wǎng)的運(yùn)行并向終端用戶(hù)供電 電力市場(chǎng)的發(fā)展也會(huì)使 得配電商轉(zhuǎn)為一個(gè)獨(dú)立配電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 而由零售商 r e t a i ls e r v i c ep r o v i d e r r s p 負(fù)責(zé)向終端用戶(hù)供電 電力交易中心負(fù)責(zé)運(yùn)行電力聯(lián)營(yíng)體 它在供電和需求投標(biāo)的基礎(chǔ)上處理電力 交易 負(fù)責(zé)運(yùn)行目前市場(chǎng)和時(shí)前市場(chǎng) 在英國(guó)電力市場(chǎng)中 獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員和電 力交易所的職能統(tǒng)一由國(guó)家電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)1 3 j 獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員保證系統(tǒng)可靠性 提供無(wú)歧視的輸電服務(wù) 輸電網(wǎng)阻塞管理 負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)的電量市場(chǎng)和輔助服務(wù) 并被禁止在調(diào)度運(yùn)行中獲利 有些國(guó)家的電力 市場(chǎng)中 獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行員的職能并沒(méi)有完全從輸電網(wǎng)所有者中脫離出來(lái) 計(jì)劃協(xié)調(diào)者負(fù)責(zé)安排雙邊交易 雙邊交易必須發(fā) 用平衡 并為消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi) 和提供輔助服務(wù) 依據(jù)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度 不同國(guó)家應(yīng)用這些實(shí)體的組合方式有很大差別 1 2 4 電力市場(chǎng)交易模式 電力市場(chǎng)交易模式 是由于交易主體在電力市場(chǎng)交易中的參與方式 交易地 位以及交易自由度的不同 所構(gòu)成的不同市場(chǎng)交易形態(tài) 8 目前世界各國(guó)電力市 場(chǎng)的交易模式大致分為兩個(gè)基本類(lèi)型 聯(lián)營(yíng)體模式 p o o lm o d e l 和雙邊交易模式 b i l a t e r a lt r a d e sm o d e l 9 由兩個(gè)基本類(lèi)型可以派生出p b 模式 即聯(lián)營(yíng)模式與雙 邊交易模式的有機(jī)結(jié)合模式 以及多邊交易模式 1 聯(lián)營(yíng)體模式 聯(lián)營(yíng)體模式也被稱(chēng)為 總量市場(chǎng)化模式 或 強(qiáng)制性電力庫(kù)模式 是指在 一個(gè)區(qū)域 只有一個(gè)強(qiáng)制市場(chǎng)成員參與的 集中的 競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng) 聯(lián)營(yíng)體模式下 一切交易必須在p o o l 內(nèi)進(jìn)行 在發(fā)電廠(chǎng)之間和用戶(hù)之間引入競(jìng)爭(zhēng) 調(diào)度和交易為 一體 電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者作為唯一的購(gòu)買(mǎi)者 電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)起著組織電力市場(chǎng)的主要作 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 用 具有在電力市場(chǎng)交易中協(xié)調(diào)價(jià)格和處理確定電網(wǎng)的系統(tǒng)電價(jià)等協(xié)調(diào) 指導(dǎo) 指揮的職能 發(fā)電商作為市場(chǎng)參與者向電網(wǎng)申報(bào)報(bào)價(jià)曲線(xiàn)進(jìn)行投標(biāo) 獨(dú)立運(yùn)行員 和交易中心組合體即聯(lián)營(yíng)體負(fù)責(zé)集中管理輸電網(wǎng) 由其收集各參與者的投標(biāo) 價(jià) 格和電量等 信息 然后按照統(tǒng)一原則評(píng)估各投標(biāo)數(shù)據(jù) 并確定系統(tǒng)電價(jià)和實(shí)現(xiàn) 輸電交易 聯(lián)營(yíng)體交易模式如圖1 1 所示 圖1 1 聯(lián)營(yíng)體電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu) 2 雙邊交易模式 雙邊交易模式則是發(fā)電商與用戶(hù)或雙方的各自代理直接簽訂電力合同 由買(mǎi) 賣(mài)雙方通過(guò)協(xié)商確定價(jià)格 然后遞交給交易中心 并由計(jì)劃協(xié)調(diào)者將交易內(nèi)容提 交給獨(dú)立運(yùn)行員審核 該模式的結(jié)構(gòu)如圖1 2 所示 與p o o l 模式相比 雙邊交易 模式則突出電力交易雙方的交易自由度 競(jìng)爭(zhēng)更加充分 該模式一般不單獨(dú)存在 而是與p o o l 模式共存 但前者所占份額大 四日口 圖1 2 雙邊交易電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu) 3 p b 模式 這種模式綜合了上述兩種基本模式的特征 存在聯(lián)營(yíng)體的同時(shí)也允許供購(gòu)雙 方進(jìn)行直接電力金融交易和雙邊交易 供購(gòu)電的各方可以自主地而非強(qiáng)制地選擇 參與聯(lián)營(yíng)體交易或進(jìn)行其他方式的交易 這種混合模式給予了市場(chǎng)參與者最大的 選擇權(quán)利 他們可以在對(duì)成本 信用風(fēng)險(xiǎn)和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行綜合評(píng)估之后 自主 選擇以何種方式購(gòu)售電力 該模式下市場(chǎng)的自由度和靈活性得到了大大的增強(qiáng) 墨 寶j 寶盈 第一章緒論 因此成為國(guó)際上比較推崇的電力市場(chǎng)模式 4 多邊交易模式 多邊交易是雙邊交易的擴(kuò)展 有兩個(gè)以上交易 多邊交易模式 10 1 也被稱(chēng)為協(xié) 調(diào)多邊交易模式 在該模式中 經(jīng)濟(jì)性和可靠性被分離 電力系統(tǒng)運(yùn)行人員提供 系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)給發(fā)電商和用戶(hù) 由發(fā)電商和用戶(hù)商議確定多邊交易 以滿(mǎn)足系統(tǒng) 運(yùn)行要求 并使得發(fā)電商和用戶(hù)利潤(rùn)最大 在這一過(guò)程中 市場(chǎng)交易不是透明的 系統(tǒng)運(yùn)行人員不能干預(yù) 所有的成本和利潤(rùn)函數(shù)都是私人信息 只用于交易的協(xié) 商中 通過(guò)設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)男畔l(fā)布平臺(tái) 交易各方能夠在保持自己獲利最大的情況 下 使得系統(tǒng)運(yùn)行在安全的范圍內(nèi) 世界各國(guó)所采用的電力市場(chǎng)模式多種多樣 即使在同一個(gè)國(guó)家不同的地區(qū)所 采用的電力市場(chǎng)模式也不盡相同 有的國(guó)家是兩種模式或幾種模式的綜合 并隨 著時(shí)間的推移而發(fā)生變化 1 3 電力市場(chǎng)下的最優(yōu)潮流 保證電力系統(tǒng)安全 可靠 優(yōu)質(zhì)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 一直是電力工作者所關(guān)注的問(wèn) 題 隨著經(jīng)濟(jì)理論 控制理論 計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力系統(tǒng)理論的結(jié)合 實(shí)現(xiàn)電力系 統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法和手段日趨成熟 從初期的機(jī)組效率分配準(zhǔn)則到等耗微增率準(zhǔn)則 e q u a l l n c r e m e n t a lc o s tc r i t e r i a e i c c 標(biāo)志著電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的一次飛躍 1 9 6 2 年 法國(guó)學(xué)者j c a r p e n t i e r 首次提出了最優(yōu)潮流 o p t i m a lp o w e rf l o w o p f 數(shù) 學(xué)模型f l 該模型能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性有機(jī)地結(jié)合起來(lái) 引起了電 力工程界的廣泛關(guān)注 在隨后的幾十年里 最優(yōu)潮流獲得了很大的發(fā)展 不僅考 慮到了不同的優(yōu)化目標(biāo)和不同的約束條件 而且提出了卓有成效的各種算法 其 研究領(lǐng)域和應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大 成為一種不可缺少的網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化工具 電力市場(chǎng)化以來(lái) 系統(tǒng)運(yùn)行中安全性和經(jīng)濟(jì)性的地位和關(guān)系 從傳統(tǒng)的安全 第一轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷f(xié)調(diào)統(tǒng)一 從而給o p f 的研究帶來(lái)了許多新的挑戰(zhàn) 除了傳統(tǒng) 的優(yōu)化調(diào)度控制外 o p f 還須解決節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電價(jià) l2 1 阻塞管理1 1 引 轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)計(jì) 算 1 4 等新問(wèn)題 這使得電力市場(chǎng)下的最優(yōu)潮流成為研究的熱點(diǎn) 1 3 1 最優(yōu)潮流模型 最優(yōu)潮流在數(shù)學(xué)上是一個(gè)帶約束的優(yōu)化問(wèn)題 可以描述為在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù) 以及系統(tǒng)負(fù)荷給定的條件下 確定系統(tǒng)的控制變量 滿(mǎn)足各種等式 不等式約束 使得描述系統(tǒng)運(yùn)行效益的目標(biāo)函數(shù)取極值 o p f 是一個(gè)復(fù)雜的非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題 其數(shù)學(xué)模型為 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 m i n s t g o 0 1 1 辦 工 甜 0 式中 為目標(biāo)函數(shù) g 為等式約束條件 辦為不等式約束條件 z 為系統(tǒng)的狀態(tài)變 量 砧為控制變量 最優(yōu)潮流最常用的目標(biāo)函數(shù)有兩種形式 系統(tǒng)運(yùn)行成本最小和有功網(wǎng)損最 小 系統(tǒng)運(yùn)行成本最小一般表示為全系統(tǒng)火電機(jī)組燃料總費(fèi)用最小 不考慮機(jī)組 啟動(dòng) 停機(jī)等費(fèi)用 無(wú)功優(yōu)化潮流通常以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù) 它在減少系 統(tǒng)有功損耗的同時(shí) 可以改善電壓質(zhì)量 o p f 的等式約束條件為系統(tǒng)的基本潮流 方程 不等式約束條件主要有 發(fā)電機(jī)出力上下限 節(jié)點(diǎn)電壓幅值上下限 線(xiàn)路 傳輸功率極限 可調(diào)變壓器抽頭位置 移相器抽頭位置 并聯(lián)電抗器 電容器容 量等 控制變量是可以控制的自變量 通常包括各火電 核電 機(jī)組有功出力 各 發(fā)電機(jī) 同步補(bǔ)償機(jī)無(wú)功出力 或機(jī)端電壓 移相器抽頭位置 可調(diào)變壓器抽頭 位置 并聯(lián)電抗器 電容器容量 在某些緊急情況下 某些負(fù)荷的削減也可以作 為控制的手段 狀態(tài)變量是控制變量的因變量 通常包括各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路功 率等 針對(duì)不同的應(yīng)用 o p f 模型可以選擇不同的控制變量 狀態(tài)變量集合 不同 的目標(biāo)函數(shù)和約束條件 電力市場(chǎng)化后 由于各個(gè)市場(chǎng)參與者之間的關(guān)系表現(xiàn)為 價(jià)格的聯(lián)系 所以目標(biāo)函數(shù)最根本的變化是從以成本為依據(jù)轉(zhuǎn)向以?xún)r(jià)格為依據(jù) 例如使阻塞管理的費(fèi)用最小 使社會(huì)總效益最大等 計(jì)及了諸如暫態(tài)穩(wěn)定 電壓 穩(wěn)定 負(fù)荷彈性 合同電量等新的約束條件 使系統(tǒng)的安全性程度得到了提高 1 3 2 最優(yōu)潮流的算法 最優(yōu)潮流模型中包含的變量數(shù)及等式和不等式約束的數(shù)目巨大 而且變量之 間存在著復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系 這些因素使得o p f 計(jì)算躋身于大規(guī)模非線(xiàn)性規(guī)劃的行 列 因此從最優(yōu)潮流模型首次提出以來(lái) 提出的最優(yōu)潮流算法很多 下面僅對(duì)幾 種主要的算法進(jìn)行評(píng)述 線(xiàn)性規(guī)劃法 l i n e a rp r o g r a m m i n g 線(xiàn)性規(guī)劃法是在一組線(xiàn)性約束條件下 尋找線(xiàn)性目標(biāo)函數(shù)的最大值和最小值 的方法 對(duì)于o p f 問(wèn)題 線(xiàn)性規(guī)劃方法一般將非線(xiàn)性方程和約束條件使用泰勒級(jí) 數(shù)近似線(xiàn)性化處理 或?qū)⒛繕?biāo)函數(shù)分段線(xiàn)性化 線(xiàn)性化后的求解可以用改進(jìn)的單 純形 法 1 5 或?qū)ε季€(xiàn)性規(guī)劃法 1 6 由于有功潮流可以很好的精度線(xiàn)性化 所以線(xiàn)性規(guī)劃法在有功優(yōu)化中應(yīng)用較 為成功1 1 7 1 將線(xiàn)性規(guī)劃法用于無(wú)功調(diào)度的求解有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋸齒現(xiàn)象1 18 1 因此文 第一章緒論 獻(xiàn) 1 9 提出使用控制變量約束來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題 但無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)具有 強(qiáng)非線(xiàn)性 尤其是以網(wǎng)損最小作為目標(biāo)函數(shù) 線(xiàn)性化后優(yōu)化效果較差 這使線(xiàn)性 規(guī)劃算法在無(wú)功優(yōu)化中的應(yīng)用受到了限制 簡(jiǎn)化梯度算法 d e g r a d e dg r a d i e n t d o m m e l 和t i l l n e y 于1 9 6 8 年提出的簡(jiǎn)化梯度算法 2 0 1 是能夠成功地求解較大 規(guī)模的o p f 問(wèn)題并被廣泛采用的第一個(gè)算法 這種算法以牛頓法潮流計(jì)算為基 礎(chǔ) 利用罰函數(shù)處理越界的函數(shù)不等式約束 用拉格朗日乘子法判別是否越界 該方法直觀(guān) 簡(jiǎn)單 容易實(shí)現(xiàn) 但是該方法步長(zhǎng)修正因子難以賦值 罰函數(shù)處理 不當(dāng)會(huì)使算法的收斂性變壞 特別是在接近最優(yōu)解時(shí)梯度基本為零 收斂很慢 為此文獻(xiàn) 2 1 2 4 提出了對(duì)這個(gè)算法的改進(jìn) 使收斂性得到了改善 二次規(guī)劃法 q u a d r a t i cp r o g r a m m i n g 二次規(guī)劃適于求解目標(biāo)函數(shù)為二次形式 約束條件為線(xiàn)性表達(dá)式的問(wèn)題 r e i d 和h a s d o r f 于1 9 7 3 年首次提出用二次規(guī)劃法求解經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)趔2 5 j 通過(guò)引 入人工變量把費(fèi)用函數(shù) 目標(biāo)函數(shù) 近似為二次函數(shù) 利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi) 把約束 線(xiàn)性化 并采用線(xiàn)性規(guī)劃中的w o l f 算法求得最優(yōu)解 但是計(jì)算時(shí)間隨系統(tǒng)規(guī)模 的增大而明顯延長(zhǎng) 1 9 8 2 年o p f 二次規(guī)劃法的研究取得了突破性的進(jìn)展 美國(guó) g e 公司的b u r c h e t t 和h a p p 2 6 等人通過(guò)采用增廣拉格朗日函數(shù) 將原非線(xiàn)性規(guī)劃 模型分解為一系列線(xiàn)性約束子問(wèn)題求解 這些二次規(guī)劃子問(wèn)題利用了h e s s i 鋤矩 陣的稀疏性 并用擬牛頓法求解 它能處理各種目標(biāo)函數(shù) 且在不同初始條件下 均能得到正確解 二次規(guī)劃法的優(yōu)點(diǎn)是比較精確可靠 但其計(jì)算時(shí)間隨變量和約 束條件數(shù)目的增加而急劇延長(zhǎng) 而且在求臨界可行問(wèn)題時(shí)會(huì)導(dǎo)致不收斂 牛頓法州e w t o nm e t h o d 1 9 8 4 年臺(tái)灣學(xué)者d i s u n 等人提出的牛頓法最優(yōu)潮流算法l z7 被公認(rèn)為是最 優(yōu)潮流算法研究的一次重大飛躍 這種算法采用拉格朗日乘子處理等式約束 用 罰函數(shù)處理起作用的不等式約束 進(jìn)而得到增廣的目標(biāo)函數(shù) 然后用牛頓尋優(yōu)方 法求解由拉格朗日梯度向量產(chǎn)生的自變量和拉格朗日乘子的增量 得到本次迭代 中變量的修正量 牛頓法充分利用了稀疏技術(shù) 使用h e s s i a n 矩陣做迭代步長(zhǎng) 具有二階收斂性 該算法的主要難點(diǎn)是如何確定起作用的不等式約束集和由于迭 代矩陣的 病態(tài) 特性而導(dǎo)致的數(shù)值不穩(wěn)定 國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞該難點(diǎn)的解決方法 進(jìn)行了大量的研究 2 8 3 4 1 給出了不同識(shí)別起作用約束集的方案 在一定程度上克 服了牛頓法系數(shù)矩陣的病態(tài)特性 內(nèi)點(diǎn)法 i n t e d o rp o i n ta l g o r i m m 1 9 8 4 年 印度數(shù)學(xué)家k 啪a r l a r 提出了具有多項(xiàng)式時(shí)間可解性的線(xiàn)性規(guī)劃內(nèi) 點(diǎn)算法 3 5 1 隨后 許多學(xué)者對(duì)內(nèi)點(diǎn)算法進(jìn)行了廣泛深入的研究f 3 目前內(nèi)點(diǎn)法 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 主要可以分為投影尺度法 仿射尺度法 原一對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)算法三類(lèi) 投影尺度法在 o p f 問(wèn)題中性能較差 仿射尺度法在確定初始內(nèi)點(diǎn)可行解比較復(fù)雜 并且在最優(yōu) 點(diǎn)附近收斂速度較慢 原一對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法具有很好的收斂性和魯棒性 且迭代次數(shù) 與系統(tǒng)規(guī)模關(guān)系不大 在電力系統(tǒng)的最優(yōu)潮流中被廣泛采用 但內(nèi)點(diǎn)法仍需要判 斷關(guān)鍵約束集 并且存在對(duì)初值較敏感的問(wèn)題 人工智能方法 a r t i f i c a li n t e l l i g e n c e 近年來(lái) 隨著計(jì)算機(jī)和人工智能等技術(shù)的發(fā)展 不斷有新的方法出現(xiàn) 模擬 進(jìn)化規(guī)劃方法 模糊集理論 模擬退火算法等人工智能方法先后用于電力系統(tǒng)最 優(yōu)潮流問(wèn)題 模擬進(jìn)化規(guī)劃方法 4 1 4 2 主要包括進(jìn)化規(guī)劃 4 3 舶 和遺傳算法f 4 9 1 是模仿生物 進(jìn)化過(guò)程所得到的一類(lèi)優(yōu)化方法 屬于隨機(jī)優(yōu)化方法 擅長(zhǎng)處理離散變量 主要 用于無(wú)功優(yōu)化 它具有全局收斂性 并行處理特性 通用性及魯棒性等優(yōu)點(diǎn) 模 糊集理論適合于描述不確定性以及處理不同量綱 相互沖突的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題 5 0 5 1 1 為解決具有可伸縮約束的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題提供了新途徑 文獻(xiàn) 5 2 把約束 條件分為硬約束和軟約束兩種 然后利用模糊集把軟約束和目標(biāo)函數(shù)模糊化 得 到模糊o p f 問(wèn)題 然后再對(duì)o p f 問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正 使得目標(biāo)函數(shù)中所 有的控制變量都能顯性地表示出來(lái) 有利于用逐次線(xiàn)性規(guī)劃法求解 模擬退火算 法是一種有效的通用啟發(fā)式隨機(jī)搜索方法 文獻(xiàn) 5 3 在無(wú)功優(yōu)化中 以裝設(shè)無(wú)功 電源和總能量損耗所需費(fèi)用之和為目標(biāo) 得到一個(gè)不可微的函數(shù) 利用模擬退火 算法求解 以合適的冷卻速度解算b o k m a n 因子 根據(jù)擾動(dòng)機(jī)理確定新的迭代 值 最終使得所求解以概率1 漸進(jìn)地收斂于全局最優(yōu)解 但運(yùn)算時(shí)間比較長(zhǎng) 人工智能方法解決了尋找全局最優(yōu)解的問(wèn)題 能精確處理問(wèn)題中離散變量 但這一類(lèi)方法是根據(jù)隨機(jī)性的搜索原理尋找最優(yōu)解 計(jì)算速度慢 難以適應(yīng)在線(xiàn) 計(jì)算及電力市場(chǎng)的要求 1 3 3 最優(yōu)潮流在電力市場(chǎng)中的應(yīng)用 世界范圍內(nèi)的電力工業(yè)改革將經(jīng)濟(jì)性提高到一個(gè)新的高度 給最優(yōu)潮流的研 究注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力 o p f 被廣泛的應(yīng)用于實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算 阻塞管理 可用輸電 容量計(jì)算 輔助服務(wù)定價(jià)等領(lǐng)域中1 5 4 1 實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算是一個(gè)帶有網(wǎng)絡(luò)約束的電力系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題 與傳統(tǒng)o p f 不同 的是 它的目標(biāo)函數(shù)是基于發(fā)電廠(chǎng)報(bào)價(jià)的市場(chǎng)總收益最大 而不是單純的發(fā)電成 本最小 實(shí)時(shí)電價(jià)的概念是1 9 8 8 年由s c h w e p p e 等人 提出的 它將經(jīng)濟(jì)學(xué)中 達(dá)到全社會(huì)效益最優(yōu)的邊際成本定價(jià)理論應(yīng)用到電能這 特殊商品 并強(qiáng)調(diào)電能 的價(jià)格隨時(shí)間 空間的不同而不同 r a y 和a l v a r a d o 5 6 j 應(yīng)用修正的最優(yōu)潮流研究 第一章緒論 了實(shí)時(shí)電價(jià)政策對(duì)用戶(hù)的影響 這是0 p f 應(yīng)用于實(shí)時(shí)電價(jià)的首次嘗試 文獻(xiàn) 5 7 發(fā)展了這一模型 提出了利用o p f 求解無(wú)功實(shí)時(shí)電價(jià)的方法 并且發(fā)現(xiàn)o p f 是 一種極具潛力的實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算方法 電力市場(chǎng)環(huán)境下 競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的引入使得電網(wǎng)中的潮流加重并且潮流方式多變 輸電阻塞成為影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的首要問(wèn)題 阻塞管理的目標(biāo)是制定一系列規(guī) 則 有效地控制發(fā)電機(jī)和負(fù)荷 使系統(tǒng)的短期運(yùn)行具有一定的安全和可靠性裕度 同時(shí)為系統(tǒng)的長(zhǎng)期投資規(guī)劃提供有效信息 最優(yōu)潮流為阻塞管理提供了強(qiáng)有力的 工具 文獻(xiàn) 5 8 以購(gòu)電費(fèi)用增加最小為目標(biāo)函數(shù) 用非線(xiàn)性?xún)?nèi)點(diǎn)法最優(yōu)潮流實(shí)現(xiàn) 了阻塞調(diào)度控制 文獻(xiàn) 5 9 建立了基于互聯(lián)電網(wǎng)的分區(qū)o p f 分解協(xié)調(diào)模型 采用 輔助問(wèn)題原理對(duì)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了等價(jià)分解 提出了一種用序列二次規(guī)劃的分布 式并行o p f 計(jì)算算法 使用該算法解決了跨區(qū)域輸電阻塞問(wèn)題 市場(chǎng)環(huán)境下 電網(wǎng)公司對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)有的輸電能力進(jìn)行評(píng)估可以確保電網(wǎng)的安全 運(yùn)行 減少輸電阻塞的發(fā)生 而且這些信息可以指導(dǎo)電網(wǎng)使用者作出合理的電能 交易決策 北美電力可靠性委員會(huì) n e r c 于1 9 6 6 年給出了可用輸電容量 a v a i l a b l e t r 鋤s f e rc a p a b i i 劬a t c 的定義 刪 a t c 是在現(xiàn)有的輸電合同基礎(chǔ)上 實(shí)際物理 輸電網(wǎng)絡(luò)中剩余的 可用于商業(yè)使用的輸電能力 可用輸電容量可以作為優(yōu)化問(wèn) 題來(lái)求解 6 1 拼 文獻(xiàn) 6 5 采用直流模型 考慮了各種安全約束 用線(xiàn)性規(guī)劃優(yōu)化 方法計(jì)算單個(gè)電源負(fù)荷母線(xiàn)組或輸電走廊的a t c 文獻(xiàn) 6 6 采用多層前饋神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)方法 求解以區(qū)域間最大輸電容量為目標(biāo)函數(shù)的交流o p f 模型 電力市場(chǎng)中的輔助服務(wù)主要包括 熱備用 冷備用 a g c 電壓 無(wú)功支持 和黑啟動(dòng)等 對(duì)i s o 而言 有兩種途徑可以獲得需要的備用支持 一是備用與能 量同時(shí)拍賣(mài) 從拍賣(mài)價(jià)格中按照機(jī)會(huì)成本補(bǔ)償該機(jī)組提供的備用 二是單獨(dú)建立 一個(gè)備用拍賣(mài)市場(chǎng) 備用服務(wù)單獨(dú)定價(jià) 兩種方法都可采用o p f 建模求解 但前 者備用出現(xiàn)在約束條件中 后者的目標(biāo)函數(shù)為備用服務(wù)費(fèi)用最小 文獻(xiàn) 6 7 討論 了旋轉(zhuǎn)備用定價(jià)問(wèn)題 并將用戶(hù)因斷電而獲得的賠償費(fèi)用加入到目標(biāo)函數(shù)中 文 獻(xiàn) 6 8 6 9 提出了基于修正最優(yōu)潮流模型的一體化實(shí)時(shí)電價(jià)算法 給出了各拉格朗 日乘子所包含的輔助服務(wù)的經(jīng)濟(jì)學(xué)信息 文獻(xiàn) 7 0 在最優(yōu)潮流模型中引入了無(wú)功 功率的發(fā)電成本和無(wú)功補(bǔ)償器成本 分析了不同優(yōu)化目標(biāo)及不同的約束條件對(duì)以 經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的無(wú)功電價(jià)的影響及無(wú)功電價(jià)的特點(diǎn) 從研究現(xiàn)狀可以看出 市場(chǎng)環(huán)境下的最優(yōu)潮流應(yīng)進(jìn)一步研究 如何在最優(yōu) 潮流中同時(shí)考慮暫態(tài)穩(wěn)定以及電壓穩(wěn)定問(wèn)題 以保證電力系統(tǒng)能安全運(yùn)行 文獻(xiàn) 7 1 7 4 雖然研究了含暫態(tài)穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流 但未考慮電壓穩(wěn)定問(wèn)題 如何 將綜合考慮系統(tǒng)安全約束的最優(yōu)潮流和具體的電力市場(chǎng)模式有機(jī)地結(jié)合起來(lái) 使 其更好地為電力市場(chǎng)服務(wù) 包括如何進(jìn)行更有效的阻塞管理 公平合理地制訂電 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 價(jià) 充分利用電力系統(tǒng)的物理特性和計(jì)算技術(shù) 改進(jìn)最優(yōu)潮流算法 提高算法 的收斂性和計(jì)算速度 使之適用于大電力系統(tǒng) 1 4 電力市場(chǎng)下的實(shí)時(shí)電價(jià) 1 4 1 實(shí)時(shí)電價(jià)理論 美國(guó)麻省理工學(xué)院以f c s c h w e p p e 為首的六位學(xué)者于1 9 8 0 年提出 7 5 要改變 傳統(tǒng)的供與求模式并建立電力市場(chǎng) 就應(yīng)像電力系統(tǒng)的電壓和頻率一樣計(jì)算和控 制電能的價(jià)格 即采用實(shí)時(shí)電價(jià) s p o tp r i c e 它不僅隨時(shí)間變化 而且不同母線(xiàn) 上有不同電價(jià) 在事故情況 正常情況和安全情況的電價(jià)也不相同 s c h w e p p e 在文獻(xiàn) 5 5 中系統(tǒng)地提出了實(shí)時(shí)電價(jià)理論 實(shí)時(shí)電價(jià)是在考慮運(yùn)行和基本投資的情況下 在給定的極短時(shí)段 o 5 h 或更短 時(shí)間 內(nèi)向用戶(hù)提供電能的邊際成本 第k 個(gè)用戶(hù)在時(shí)段t 的實(shí)時(shí)電價(jià)可表示式為 鳳 t2 肝 t t 7 q s t 淼 t 刁l k t 刁m k t 7 7 0 s k t 7 7 r t 1 2 式中 戶(hù)k t 為第k 個(gè)用戶(hù)在時(shí)段t 的實(shí)時(shí)電價(jià) 所 t 為邊際發(fā)電燃料成本 為 邊際發(fā)電維護(hù)成本 s 為發(fā)電質(zhì)量分量 阪 為發(fā)電收支平衡項(xiàng) 釓 k 為邊際 網(wǎng)損成本 1 t 為邊際網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本 k t 為網(wǎng)絡(luò)供電質(zhì)量分量 狐t 為網(wǎng)絡(luò) 收支平衡項(xiàng) 1 系統(tǒng)邊際發(fā)電運(yùn)行成本五 邊際發(fā)電燃料成本所 t 和邊際發(fā)電維護(hù)成本 之和為系統(tǒng)邊際發(fā)電運(yùn)行 成本 簡(jiǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)元 計(jì)算公式為 a 皇l 魚(yú) 堡 立 魚(yú) 墾 型 1 3 a 睨 t 式中 c f 睨 c 0 分別是系統(tǒng)發(fā)電量為 時(shí)的燃料總成本和維護(hù)總成本 五與系統(tǒng)的發(fā)電量吸 機(jī)組狀況 水的可用率以及電力公司的交易等因素有關(guān) 2 發(fā)電質(zhì)量分量 發(fā)電質(zhì)量分量 s 是衡量系統(tǒng)是否具有足夠發(fā)電容量的參數(shù) 當(dāng)系統(tǒng)的發(fā) 電容量非常充裕