电力市场潮流追踪及阻塞管理模型研究

摘要

电力市场化是当今电力工业发展的必然趋势，它引起了电力工业产权结构的变革，同时引发了一系列新的科学和技术问题的研究。本文着重从三个方面对电力市场传输管理问题进行了探讨，即损耗分摊、输电费用分配和阻塞管理。 将支路损耗合理地分摊给各电网用户是电力市场传输管理的重要内容之一。网损分摊问题的非线性决定了模型的复杂性。本文首先从方法论的角度对输电网损分摊算法进行了归类、分析和比较，详细阐述了各种典型算法的思路、优点及不足，并对网损分摊过程中需要进一步研究的问题进行了讨论，指出不同市场环境下网损分摊的难点和算法应遵循的原则，为输电损耗分摊新算法的研究奠定了基础。 针对已有的基于潮流追踪的分摊方法很难实现损耗在电源和负荷之间公平分摊的不足，定义虚拟发电/负荷电流的概念，提出基于电流分解的输电损耗分摊双向追踪模型和算法。通过分别追踪电流的实部和虚部，在计算虚拟发电电流在各支路中分量的基础上得到各参与者对支路电流的贡献，最终实现功率损耗的分摊。将对地导纳支路电流等效为发电电流或负荷电流，按比例分摊原则将充电功率分摊的损耗完全分摊给电源和负荷。通过正向和反向两次追踪可实现功率损耗在电源和负荷之间的自然分摊，两者分摊损耗的比例由系统的运行方式及其在系统中的电气位置共同决定。该算法适用于联营体运营模式以及联营－双边交易共存模式的网损分摊，也可对具有环流的网络进行处理。应用IEEE-14母线系统描述了该方法的计算过程，通过5节点系统、WSCC-9和IEEE-30等多个系统的测试分析及本文方法与6个典型算法的比较研究，结果显示了该方法的有效性 输电开放后，输电设备利用份额和分配模式是输电费用分配的关键。针对输电设备利用份额的传统定义不能计及有功和无功潮流耦合作用的不足，基于电流的实部与虚部分量提出输电设备利用份额的新模型及定义。该模型将节点和支路功率转换为电流，通过对电流的实部和虚部分别进行双向追踪，可得到全网用户对输电网的利用份额。经证明，该模型不受分配模式的限制，通过恰当处理对地支路，可直接用于联营体模式下输电损耗和成本的完全分摊；采用“节点分裂”的等效方法和面向元件的分配模式，可实现联营－双边交易共存模式下输电损耗的分摊。以5节点系统为例演示了该算法的计算过程，对几种典型计算方法和分配模式进行了比较，并对双边交易的增量和边际损耗及本文结果进行了对比分析。最后，给出IEEE-30节点算例，验证该方法的有效性。 随着输电网的逐渐开放以及跨区域电能交易的日益增多，输电阻塞问题的研究显得日益重要。针对基于输电当量电价法的直接输电阻塞管理线性模型不能计及无功功率和节点电压约束的不足，提出基于系统整体费用最小的输电阻塞管理非线性模型和计及运行风险成本的完整模型。以8节点系统为例，详细研究了负荷水平、用户支付意愿、线路容量、运行风险等因素和不同目标函数对阻塞管理结果的影响，以及电网公司收支情况的变化，并将线性模型和非线性模型的结果进行了对比分析。研究结果对电力市场的实际运行具有一定的指导作用。