基于安全、经济、实用原则的电力市场输电阻塞管理模型.doc

基于安全、经济、实用原则的电力市场输电阻塞管理模型 摘要 本文根据电力市场交易规则，通过对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，运用整数非线性规划的方法，建立数学模型，为购电商制定了以最低费用向发电商购电来满足用电负荷的预案，确定了清算价和每台机组的出力（发电功率）。然后根据试验数据，采用多元线性回归的方法，借助SPSS软件给出了六条线路上有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式。 由于要遵循电网“安全第一”的原则，如果某线路有功潮流超过限值，出现“输电阻塞”，我们就对发电机组的出力进行调整，让各条线路的有功潮流低于限值，以完全消除输电阻塞，或者使用安全裕度输电。我们运用非线性规划的方法，找出一种最优化的方案，使得超出限值的百分比最小和阻塞费用最少。如果上述方法都不能确保输电安全，最后将采取拉闸限电的办法。 本文的模型基于安全、经济、实用的原则，模型简单清晰，给出的方案兼顾安全与经济，实用性极强，可用于电网部门的购电、配电、输电阻塞管理等各个方面，力求为我国电力系统的市场化改革提供参考。 模型求解结果： 当下一个时段负荷需求是982.4MW时，购电总费用最小值为元，清算价为303元，下一个时段各机组的出力分配预案为： 机组 1 2 3 4 5 6 7 8 出力（MW） 150 79 180 99.5 125 136.9 95 117 由于实施此预案会发生输电阻塞，所以必须对预案按照阻塞费用最小化的目标进行调整，消除输电阻塞。调整后的各机组出力分配为： 机组 1 2 3 4 5 6 7 8 出力（MW） 151.4 88 228 89.4 152 96.5 60.1 117 模型中假设补偿价格为清算价的10%即30.3元，此时最小的阻塞费用为5174元。 当下一个时段负荷需求是1052.8MW时，购电总费用最小值为.8元，清算价为356元，下一个时段各机组的出力分配预案为： 机组 1 2 3 4 5 6 7 8 出力（MW） 150 81 228 99.5 135 140.2 102.1 117 各线路潮流绝对值超过限制，又无法完全消除输电阻塞，则必须使用安全裕度输电，经过调整后的出力分配方案为： 机组 1 2 3 4 5 6 7 8 出力（MW） 132.4 75 228 99.5 152 155 93.9 117 模型中假设补偿价格为清算价的10%即35.6元，此时的阻塞费用为2264元。 关键词：多元线性回归，SPSS，LINGO，非线性规划，整数非线性规划  问题重述 电网公司在组织交易、调度和配送时，必须遵循电网“安全第一”的原则即保障电网安全、稳定、正常运行和对电力用户安全可靠供电。遇到严重事故时，比如线路输电阻塞，为保证安全和大多数用户的正常供电，调度将根据具体情况采取紧急措施，改变发输电系统的运行方式，或临时中断对部分用户的供电。 某电网有8台发电机组，6条主要线路。现在需要根据对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，依照电力市场交易规则和购电费用最小的原则，为电网制定购电预案，确定每台机组的出力和清算价。再根据现有的机组出力与各线路有功潮流的数据，确定各线路有功潮流关于机组出力的近似表达式，得到当前机组出力情况下各线路的有功潮流。当发生输电阻塞时，根据“安全第一“的原则，对各机组的发电出力进行调整，使其低于限值或不超过安全裕度，各线路有功潮流的绝对值超过安全裕度的部分必须最小化。调整后的发电方案可能会出现序外容量和序内容量，网方需要对发电房进行补偿，由此产生阻塞费用。此时需要研究如何使得阻塞费用最小。 问题分析 根据题目所给出的试验数据，对1号机组的出力和1号线路的有功潮流绘制散点图如下： 从图中可以发现，散点图上的点近似在一条直线上，所以我们猜想：每条线路上的有功超流值都与各台机组的当前出力近似线性相关。运用SPSS软件可得出各线路上有功潮流关于各发电机组出力的近似线性表达式，再对各个表达式进行显著性检验以验证我们的猜想。 为电网制定下一阶段的购电预案，由于要使购电总费用最小，需要建立非线性规划模型。规划的约束条件有：负荷需求预报约束，机组爬坡速率的约束，机组发电段容量的约束。方案中的最高报价称为清算价，该时段全部机组的所有出力均按清算价结算。为了使各机组出力之和等于用电负荷，由于清算价是最高的报价，所以一个优化的策略是：清算价对应的段容量可能只选取一部分，而在被选取的其他报价中，应尽量选取全部段容量，除非是由于爬坡速率的限制而无法选取全部段容量。由此得到了关于下一时段的各机组出力分配预案。根据各机组的出力，可以由各机组出力与各线路有功潮流的近似表达式得到下一时段各线路上的有功潮流。 如果发现下个时段的分配方案使得某些线路的有功潮流值超