2004数学建模竞赛试卷B.doc

电力市场的输电阻塞管理 摘 要 随着电力工业改革的深入，开放的电力市场逐步建立起来，为了创造一个公平的市场竞争环境，输电网络必将开放。输电网络的有限传输容量和传输损失是输电网络的基本特征，输电网络的有限传输容量有可能导致输电阻塞。为了消除输电阻塞，需要采取发电机组再调度等措施，使系统运行于一定的安全和可靠性水平内，这一过程称为阻塞管理。输电阻塞不仅仅影响电力系统的安全，同时它也是导致电力市场运行无效率的一个重要原因。因此，输电阻塞管理在电力市场环境下非常重要。当发生输电阻塞时，如何有效地协调安全性与经济性这一对矛盾，制订既安全又经济的输电调度计划，是本文所要解决的主要问题。 为解决这一问题，我们首先根据电力系统中关于线路有功潮流与各发电机组出力之间关系的理论模型，根据已获得的样本数据，应用回归分析的方法，建立了各线路有功潮流与各发电机组出力之间的近似关系模型，这些关系模型不仅通过理论检验也通过计量检验。 其次，设计了一种简明、合理的阻塞费用计算规则，即“通过对多发电量按发电报价结算，少发电量按调整前的清算价与发电报价之差结算，发电量不变的按调整前的清算价结算”。实现了在输电阻塞发生时，公平地对待序内容量不能出力的部分和报价高于清算价的序外容量出力部分。 再次，在不考虑输电阻塞情况下，对任一时段用户提出的预报负荷需求，建立了以总购电费用最小为目标的各机组出力分配优化模型，并对题中给出的负荷需求分别为982.4MW和1052.8MW的情况，进行了试算，给出了相应的预分配方案。如下表示。 机组 1 2 3 4 5 6 7 8 982.4MW时的出力(MW) 150 79 180 99.5 125 140 95 113.9 1052.8MW时的出力(MW) 150 81 218.2 99.5 135 150 102.1 117 第四，根据各线路的潮流限值，及得到的关于线路有功潮流和发电机组出力之间的近似关系模型，检验了上述两个预分配方案是否会引起输电阻塞。结论是：两个预分配方案都会引起阻塞，且对应于负荷需求为982.4MW的预分配方案是在安全限值以内引起阻塞，而负荷需求为1052.8MW的预分配方案是在安全限值以外，安全裕度限值以内引起阻塞。 第五，对于被检验会引起阻塞的预分配方案，我们建立了以阻塞费用最小为目标，各线路不出现阻塞等为约束的优化方案调整模型。并对上述两个方案进行了调整，结果如下表： 机组 1 2 3 4 5 6 7 8 982.4MW时的出力(MW) 153.00 88.00 226.07 90.63 152.00 95.60 60.10 117.00 1052.8MW时的出力(MW) 153.00 88.00 221.61 99.50 145.00 126.59 102.10 117.00 并根据阻塞费用计算规则，计算了两个方案的阻塞费用，分别为5657.16145元和1336.7744元。 值得注意的是：与负荷需求为982.4MW时对应的阻塞费用大于负荷需求为1052.8MW的阻塞费用。这是因为，负荷需求为1052.8MW时的调整只是在安全裕度范围内调整，其调整的安全性系数更小；而负荷需求为982.4MW的调整是在安全限值以内调整，其调整安全性系数更大。 一、问题重述与问题分析 某电网有若干台发电机组和若干条主要线路，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，称为输电阻塞。为了消除输电阻塞，需要采取发电机组再调度等措施，使系统运行于一定的安全和可靠性水平内，这一过程称为阻塞管理。输电阻塞不仅仅影响电力系统的安全，同时它也是导致电力市场运行无效率的一个重要原因。因此，输电阻塞管理在电力市场环境下非常重要。当发生输电阻塞时，如何有效地协调安全性与经济性这一对矛盾，制订既安全又经济的输电调度计划，是我们在此要解决的主要问题。现有的情况如下： 1、电力市场交易规则 （1） 以15分钟为一个时段组织交易，每台机组在当前时段开始时刻前给出下一个时段的报价。各机组将可用出力由低到高分成至多10段报价，每个段的长度称为段容量，每个段容量报一个价（称为段价），段价按段序数单调不减。在最低技术出力以下的报价一般为负值，表示愿意付费维持发电以避免停机带来更大的损失。 （2）在当前时段内，市场交易-调度中心根据下一个时段的负荷预报,每台机组的报价、当前出力和出力改变速率，按段价从低到高选取各机组的段容量或其部分，直到它们之和等于预报的负荷，这时每个机组被选入的段容量或其部分之和形成该时段该机组