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电力市场的输电阻塞管理模型 电子科技大学 指导教师：覃思义 参赛队员：叶 磊 余 侠 张 婧 2004年9月20日 电力市场的输电阻塞管理模型 摘要 本文用多元线性回归得到描述各线路的有功潮流和各发电机组出力关系的回归方程，以“公平”为原则设计了阻塞费用函数，用最优化理论建立了确定出力分配预案的模型和分步调整预案的阻塞管理模型。 首先，绘散点图分析实验数据，将对各线路有功潮流影响甚微且相应图上散点随机分布的机组去除，用多元线性回归分析得到各线路的有功潮流和各发电机组出力的近似关系，并从拟合优度及线性相关性是否显著两方面进行检验。 其次，把电作为一种特殊的商品，并借鉴市场经济法律的有关规定，先建立了描述网方、序内方、序外方三方的经济“损失”的损失函数，再按其损失比例进行“补偿”，从而得到了阻塞费用函数。 接着，根据电力市场交易规则，建立了以清算价最低为目标，以爬坡速率、总出力值为约束的线性优化模型，确定出力分配预案。我们结合实际，对模型进行简化，自己设计智能排序寻优算法求解。 然后，在直接调整分配预案就能消除阻塞的情况下，建立了以阻塞费用最小为目标，以爬坡速率、总出力值和潮流限值为约束的二次规划模型；在直接调整分配预案不能消除阻塞的情况下，考虑使用安全裕度输电，加入各线路上潮流的绝对值超过限值的最大百分比最小的目标建立双目标二次规划；若安全裕度输电都不能解决，必须拉闸限电，加入拉闸限电功率最小的目标建立三目标二次规划模型。对后两种情况，后加入的目标重要性高于已有目标，用分层序列法将其化为单目标规划。 由于段价是出力值的分段函数，不方便编程。我们引入0-1变量，将其化为线性约束。最终得到的结果如下： 预报负荷需求为982.4MW时，清算价303元，直接调整分配预案就能消除阻塞，阻塞费用为1272.78元。 预报负荷需求为1052.8MW时，清算价356元，使用安全裕度输电，阻塞费用为576.90元。 最后，从目标函数、时段供电量的计算两个方向对模型进行了改进。 一、问题的提出 我国电力系统的市场化改革正在积极、稳步地进行。2003年3月国家电力监管委员会成立，2003年6月该委员会发文列出了组建东北区域电力市场和进行华东区域电力市场试点的时间表，标志着电力市场化改革已经进入实质性阶段。可以预计，随着我国用电紧张的缓解，电力市场化将进入新一轮的发展，这给有关产业和研究部门带来了可预期的机遇和挑战。 电力从生产到使用的四大环节——发电、输电、配电和用电是瞬间完成的。我国电力市场初期是发电侧电力市场，采取交易与调度一体化的模式。电网公司组织交易、调度和配送是在“安全第一”的原则下，追求购电费用最小的经济目标。 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）。“安全第一”的原则是在决不超过相对安全裕度的前提下，尽量避免潮流绝对值超过安全限值或尽量减小超过的百分比。即在保证相对安全裕度的前提下，尽量避免阻塞和尽量减轻阻塞程度。 为达到购电费用最小的经济目标，制订了电力市场的交易规则（见附件一）。 然而“安全”和“经济”是相互影响制约的。为了“安全”会损失一部分“经济”的利益，为了“经济”也可能使“安全”的保障减弱。市场交易-调度中心为了同时满足“安全”和“经济”，并在它们之间找到平衡点，采用这样的方式组织交易、调度和配送：先用交易规则第2条的方法达到“经济”的目的，再对得到的出力分配预案进行“安全性”的检查和调整。具体步骤见附件二。 我们需要做的工作如下： 1、某电网有8台发电机组，6条主要线路，附表三和附表四中的方案0给出了各机组的当前出力和各线路上对应的有功潮流值，方案1~32给出了围绕方案0的一些实验数据，试用这些数据确定各线路上有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式。 2、设计一种简明、合理的阻塞费用计算规则，除考虑上述电力市场规则外，还需注意：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的部分。 3、假设下一个时段预报的负荷需求是982.4MW，附表五、附表六和附表七分别给出了各机组的段容量、段价和爬坡速率的数据，试按照电力市场规则给出下一个时段各机组的出力分配预案。 4、按照附表八给出的潮流限值，检查得到的出力分配预案是否会引起输电阻塞，并在发生输电阻塞时，根据安全且经济的原则，调整各机组出力分配方案，并给出与该方案相应的阻塞费用。 5、假设下一个时段预报的负荷需求是1052.8MW，重复3~4的工作。 二、问题的分析 电网公司在组织交易、调度和配送时，是在遵循“安全第一”的原