电力市场的输电阻塞管理(1)

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第21卷第7期工程数学学报Vo1．21No．72004年12月CHINESEJOURNALOFENGINEERINGMATHEMATICSDec．2004文章编号：1005—3085(2004)07-0117-07电力市场的输电阻塞管理刘康生，胡崇海(浙江大学数学系，杭州310027)摘要：本文介绍~2004年全罔大学生数学建模竞赛B题的背景和立意，然后给出了一种实用的模型，并结合参赛队伍的答题情况对建模思路和方法进行了简要的分析和评注，最后陈述命题人的感想和建议。关键词：电力市场；阻塞管理：阻塞费用；线性规划分类号：AMS(2000)90C0

2、5中图分类号：O221．1文献标识码：A1问题的背景和立意电力市场环境下的电输电阻塞是指线路(或断血)功率传输容量不能满足交易所引起的输电需求，包括意外事故造成某些线路过载。阻塞管理的目的是建立一套合理的调度管理机制，使电网安全经济地运行。阻塞管理有两个重要的方面【1】：1．调整内机组的出使输电络安全运行；2．阻塞费用的结算和平衡。阻塞管理过程中，独立系统运行员(ISO，本问题中指电力调度中心)检查出系统阻塞时，考虑调整发电机组出力，而在阻塞严重的时候，则更多地依赖削减用户侧负荷。事后，ISO还得基_丁一定的阻塞费用计算规则，对市场成员进行费用的结算和平衡(费用分摊等)。合理的阻塞费用计算规

3、则是电力市场规则的组成部分。不同的电力市场结构何不同的输电管理模式和阻塞管理机制，在这个方面的讨论和研究是目前电力市场中的一个重要的方向。最优潮流模犁、阻塞分定价模型和基于交易的模犁是目前世界各电力市场中流行的三大输电管理模式【2】，而较常见的三种阻塞管理机制为f11：1．交易量的削减；2．输电容量的预留(输电权的拍卖或交易)；3．系统重新调度，这三机制各有特点，也可以组合使用。本文提及的市场模式与以前pool模式下的英国电力市场f31类似，其输电管理模式为最优潮流模型，阻塞管理则采用重新调度的机制。B题的原型是浙江电力市场(试点)在2001年遇到的问题。当时由于浙江电网的建设滞后于浙江经济

4、增长对用电的需求，在用电高峰时段，输电阻塞经常发生，严重时多达9条线路(断面)越限。浙江试点电市场初期的规则中，为了电网的安全进行机组出力调整(称为安全校正)是无条件的，在2001年也提出了补偿费问题。是命题人于2001年底承担了浙江电力调度通信中心委托项目“浙江电网安全校正优化算法研究及软件开发”。项目要求在100台机组和100条线路的规模下，校正计算时问不超过10秒。这迫使我们将所有涉及的优化约化到线性规划。线路潮流一机组出力函数的拟合是命题的加T。实际中潮流和灵敏度计算是由EMS(能景管理系统)完成。在安全校正过程中，由于秒级的计算时『开J要求，只考虑超过安全限值80％的重载线路和所有

5、与之相关联的机组。这些机组的出也可能通过其他线路输送。B题中没有陈述该实际背景，引起了是否封闭电网的疑问。另外，使用安全裕度输电并“使每条线路上潮流的绝对值超过限值的百分比尽最小”已经是数学语言，现场T作人员的语言是“当不能完全消除越限时，能不能找一个最靠近的方案”。维普资讯http://www.cqvip.com118工程数学学报第21卷尽量保持原问题的结构，能分出解答者的层次和适当的工作量的均衡，导致了己竞赛的B题。2问题的解答和评注Ⅳ2．1符号定义M发电机组数量输电线路的数量第i台机组的当前出力第i台机组的预分配出力(出力分配预案)第J条线路上的当前潮流第J条线路上对应于出力分配预案的

6、潮流第i台机组的第k个段容量第i台机组的第k个段价下一调度时段第i台机组的出力第J条线路的潮流限值l

7、j第J条线路潮流限值的相对安全裕度Vi第i台机组的爬坡速率ai=max{po一15vi，0)第i台机组的出力下限bi=min{po+15vi，∑bik}第i台机组的出力上限k=1预报的电网总负荷满足0≤bik的变量P‘P、—{P11，⋯，Pt，10，⋯，1，⋯，，lo}fM市场清算价格^(s)第i台机组的报价函数：^(s)=^，k一1k∑bij≤s<∑bij，bio=0，k=1，⋯，10，i=1，⋯，Mj=oJ=O2．2线路有功潮流的计算由于电网的拓扑结构是确定的，线路上的有功潮流由机组出力

8、决定。设Lj=(Pt，P2，⋯，P8)，J=1，2，⋯，6。由题中数据可以看出单独一台机组的出力改变引起各线路上潮流的改变基本上成线性关系，即si，=箬(称为灵敏度)可以认为是常值。基于当前出力可得第J条线路上的有功潮流关于各机组出力的近似表达式为：8(P1，P2，⋯，Ps)≈Lo+：s(一po)(J=1，⋯，6)(1)=1其中灵敏度系数st的计算可以用最小二乘法拟合得到。评注：线路潮流一机组出力函数一般是非