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精品文档---下载后可任意编辑 陈媛媛 罗肖 江君 摘要 本文主要讨论电力市场的输电堵塞管理问题，即在给出一个各机组出力预案后，检查它是否会引起输电堵塞。在发生输电堵塞时，根据安全且经济的原则，调整各机组的出力分配预案。 首先，我们根据各机组的出力和各线路上对应的有功潮流值，对数据进行分析，建立了一个多元线性回归模型，给出了有功潮流关于出力的回归方程。 其次，在电力市场交易规则下，以购电费用最小为目标，考虑分时竞价和分段竞价两种交易机制，分别建立了模型，并求出不同机制下各机组的出力分配预案，再检查分配预案是否出现输电堵塞。在发生输电堵塞时，我们充分考虑网方和发电方的经济利益，设计了一种有效的堵塞费用计算规则，并对序内容量不能出力的部分给出一个补偿系数（），力求公平地对待序内容量不能出力的部分和报价高于高于清算价的序外容量出力的部分。在输电堵塞管理原则下，以堵塞费用最小和安全系数最大为目标，建立了一个多目标规划模型。在考虑安全系数时，根据每条线路上不同的潮流限值可以给定一个安全系数，使目标值都小于等于，将此目标函数转化为一个约束条件，从而得到一个单目标的简化模型。我们采纳遗传算法进行随机搜索求出近似解，运行0.907秒钟，可以得到一个效果较好的近似解。 当负荷需求为982.4时，取在分时竞价机制下：出力分配预案为：，清算价为306，经检验会引起堵塞，调整方案为：，堵塞费用为1455；在分段竞价机制下：出力分配预案为：，清算价为303，经检验会引起堵塞，调整方案为：，堵塞费用为1592.03。当负荷需求为1052.8时，具体方案见正文。 最后，在模型的改进中，我们对多目标规划中的目标函数转化为堵塞费用与预案总费用的比值和安全系数，对这两个目标通过一个偏好系数用给出单目标的线性函数。当时，对的不同取值给出不同的目标值，并进行曲线拟合。我们进一步讨论调整方案后堵塞可否消除。当负荷为982.4时，堵塞可消除；当负荷为1052.8时，堵塞不可消除，要使用线路的安全裕度输电。 关键词：多元线性回归分析 线性规划 多目标规划 遗传算法 时间切片法模拟 一、问题的重述 电力从生产到使用的四大环节——发电、输电、配电和用电是在瞬间完成的。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，同时要制定一个电力市场交易规则，根据购电费用最小的经济目标来运作。 l 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，表示同意付费维持发电以避开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（见下面注释），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的出力分配预案（初始交易结果）。最后一个被选入的段价（最高段价）称为该时段的清算价，该时段全部机组的所有出力均按清算价结算。 注释： （a） 每个时段的负荷预报和机组出力分配计划的参照时刻均为该时段结束时刻。 （b） 机组当前出力是对机组在当前时段结束时刻实际出力的预测值。 （c） 假设每台机组单位时间内能增加或减少的出力相同，该出力值称为该机组的爬坡速率。由于机组爬坡速率的约束，可能导致选取它的某个段容量的部分。 （d） 为了使得各机组计划出力之和等于预报的负荷需求，清算价对应的段容量可能只选取部分。 设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制，限制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）。假如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，称为输电堵塞。当发生输电堵塞时，需要讨论如何制订既安全又经济的调度计划。 l 输电堵塞管理原则： （1） 调整各机组出力分配方案使得输电堵塞消除。 （2） 假如（1）做不到，还可以使用线路的安全裕度输电，以避开拉闸限电（强制减少负荷需求），但要使每条线路上潮流的绝对值超过限值的百分比尽量小。 （3） 假如无论怎样分配机组出力都无法使每条线路上的潮流绝对值超过限值的百分比小于相对安全裕度，则必须在用电侧拉闸限电。 （4） 当改变根据电力市场交易规则得到的各机组出力分配预案时，一些通过竞价取得发电权的发电容量（称序内容量）不能出力；而一些在竞价中未取得发电权的发电容量（称序外容量）要在低于对应报价的清算价上出力。因此，发电商和网方将产生经济利益冲突。网方应该为因输电堵塞而不能执行初始交易结果付出代价，网方在结算时应该适当地给发电商以经济补偿，由此引起的费用称之为堵塞费用。网方在电网安全运行的保证下应当同时考虑尽量减少堵塞费用。 我们要做的工作如下： 1. 某电网有8台发电机组，6条主要线路，表1和表2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、合理的堵塞费用计算规则，除考虑上述电力市场规则外，还需注意：在输电堵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MW，表3、表4和表5分别给出了各机组的段容量、段价和爬坡速率的数据，试根据电力市场规则给出下一个时段各机组的出力分配预案。 4. 根据表6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堵塞，并在发生输电堵塞时，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堵塞费用。 5. 假设下一个时段预报的负荷需求是MW，重复3~4的工作。 （表1—表6见附录3） 二、问题的分析 竞价机制是电力市场的核心问题，当前国外电力市场普遍用分时竞价的方式进行电能竞价，即逐时段地对出力进行拍卖竞价，各时段的边际投标价格的最大值作为统一的市场清算价，各时段机组出力都按此价格结算。分段竞价与分时竞价的显著区别在于出力的拍卖方式，分段竞价把出力按持续时间分成若干持续的出力段，市场对各持续的出力段进行拍卖。各出力段的报价为该出力段的边际投标价格，所有投标价格的最大值为市场清算价。机组中标容量都按所在出力段的市场清算价进行结算。在文献[1]内给出了两种竞价方式的优缺点比较。 电力市场引入了竞价上网方式，可能会对电网安全产生以下三方面的影响：一是降低电网安全的标准。在电网运行方式安排时，为了充分利用更廉价的发电资源，可能预留较小的安全裕度，使电网产生潮流堵塞。另外，在公众要求降低电价的呼声下，电网的规划和投资者也可能降低电网安全的标准。二是按报价制定的发电交易计划使电网面临预想不到的运行方式。在电力市场环境下，