電力市場(chǎng)輸電阻塞管理模型__數(shù)學(xué)建模全國(guó)賽優(yōu)秀論文1內(nèi)部有源程序

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1、電力市場(chǎng)輸電阻塞管理模型(軒轅楊杰整理)摘要本文通過(guò)設(shè)計(jì)合理的阻塞費(fèi)用計(jì)算規(guī)則，建立了電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理模型。首先通過(guò)對(duì)各機(jī)組出力方案實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，用最小二乘法進(jìn)行擬合，得到了各線路上有功潮流關(guān)于各發(fā)電機(jī)組出力的近似表達(dá)式。按照電力市場(chǎng)規(guī)則，確定各機(jī)組的出力分配預(yù)案。如果執(zhí)行該預(yù)案會(huì)發(fā)生輸電阻塞，則調(diào)整方案，并對(duì)引起的部分序內(nèi)容量和序外容量的收益損失，設(shè)計(jì)了阻塞費(fèi)用計(jì)算規(guī)則。我們引入危險(xiǎn)因子反映輸電線路的安全性，根據(jù)安全且經(jīng)濟(jì)的原則，把輸電阻塞管理問(wèn)題歸結(jié)為：以求解阻塞費(fèi)用和危險(xiǎn)因子最小值為目標(biāo)的雙目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題

2、。采用“兩步走”的策略，把雙目標(biāo)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為兩次單目標(biāo)規(guī)劃：首先以危險(xiǎn)因子為目標(biāo)函數(shù)，得到其最小值；然后以其最小值為約束，找出使阻塞管理費(fèi)用最小的機(jī)組出力分配方案。當(dāng)預(yù)報(bào)負(fù)荷為982.4MW時(shí)，分配預(yù)案的清算價(jià)為303元/MWh，購(gòu)電成本為74416.8元，此時(shí)發(fā)生輸電阻塞，經(jīng)過(guò)調(diào)整后可以消除，阻塞費(fèi)用為3264元。當(dāng)預(yù)報(bào)負(fù)荷為1052.8MW時(shí)，分配預(yù)案的清算價(jià)為356元/MWh，購(gòu)電成本為93699.2元，此時(shí)發(fā)生輸電阻塞，經(jīng)過(guò)調(diào)整后可以使用線路的安全裕度輸電，阻塞費(fèi)用為1437.5元。進(jìn)一步，我們分析了各線路的潮

3、流限值調(diào)整對(duì)最大負(fù)荷的影響，并據(jù)此給電網(wǎng)公司提出了建議。最后，我們對(duì)模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并提出了模型的改進(jìn)方案。23一、問(wèn)題的重述我國(guó)電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化改革正在積極、穩(wěn)步地進(jìn)行，隨著用電緊張的緩解，電力市場(chǎng)化將進(jìn)入新一輪的發(fā)展，這給有關(guān)產(chǎn)業(yè)和研究部門帶來(lái)了可預(yù)期的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電網(wǎng)公司在組織電力的交易、調(diào)度和配送時(shí)，必須遵循電網(wǎng)“安全第一”的原則，同時(shí)按照購(gòu)電費(fèi)用最小的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，制訂如下電力市場(chǎng)交易規(guī)則：1、以15分鐘為一個(gè)時(shí)段組織交易，每臺(tái)機(jī)組在當(dāng)前時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻前給出下一個(gè)時(shí)段的報(bào)價(jià)。各機(jī)組將可用出力由低到高分成至多10段

4、報(bào)價(jià)，每個(gè)段的長(zhǎng)度稱為段容量，每個(gè)段容量報(bào)一個(gè)段價(jià)，段價(jià)按段序數(shù)單調(diào)不減。2、在當(dāng)前時(shí)段內(nèi)，市場(chǎng)交易-調(diào)度中心根據(jù)下一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷預(yù)報(bào)、每臺(tái)機(jī)組的報(bào)價(jià)、當(dāng)前出力和出力改變速率，按段價(jià)從低到高選取各機(jī)組的段容量或其部分，直到它們之和等于預(yù)報(bào)的負(fù)荷，這時(shí)每個(gè)機(jī)組被選入的段容量或其部分之和形成該時(shí)段該機(jī)組的出力分配預(yù)案。最后一個(gè)被選入的段價(jià)稱為該時(shí)段的清算價(jià)，該時(shí)段全部機(jī)組的所有出力均按清算價(jià)結(jié)算。電網(wǎng)上的每條線路上有功潮流的絕對(duì)值有一安全限值，限值還具有一定的相對(duì)安全裕度。如果各機(jī)組出力分配方案使某條線路上的有功潮流的絕

5、對(duì)值超出限值，稱為輸電阻塞。當(dāng)發(fā)生輸電阻塞時(shí)，需要按照以下原則進(jìn)行調(diào)整：1、調(diào)整各機(jī)組出力分配方案使得輸電阻塞消除；2、如果1做不到，可以使用線路的安全裕度輸電，以避免拉閘限電，但要使每條線路上潮流的絕對(duì)值超過(guò)限值的百分比盡量小；3、如果無(wú)論怎樣分配機(jī)組出力都無(wú)法使每條線路上的潮流絕對(duì)值超過(guò)限值的百分比小于相對(duì)安全裕度，則必須在用電側(cè)拉閘限電。調(diào)整分配預(yù)案后，一些通過(guò)競(jìng)價(jià)取得發(fā)電權(quán)的發(fā)電容量不能出力；而一些在競(jìng)價(jià)中未取得發(fā)電權(quán)的發(fā)電容量要在低于對(duì)應(yīng)報(bào)價(jià)的清算價(jià)上出力。因此，發(fā)電商和網(wǎng)方將產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利益沖突。網(wǎng)方應(yīng)該為因

6、輸電阻塞而不能執(zhí)行初始交易結(jié)果付出代價(jià)，網(wǎng)方在結(jié)算時(shí)應(yīng)該適當(dāng)?shù)亟o發(fā)電商以經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，由此引起的費(fèi)用稱之為阻塞費(fèi)用。網(wǎng)方在電網(wǎng)安全運(yùn)行的保證下應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮盡量減少阻塞費(fèi)用。現(xiàn)在需要完成的工作如下：1、某電網(wǎng)有8臺(tái)發(fā)電機(jī)組，6條主要線路，附件1中表1和表2的方案0給出了各機(jī)組的當(dāng)前出力和各線路上對(duì)應(yīng)的有功潮流值，方案1~32給出了圍繞方案0的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，試用這些數(shù)據(jù)確定各線路上有功潮流關(guān)于各發(fā)電機(jī)組出力的近似表達(dá)式。2、設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)明、合理的阻塞費(fèi)用計(jì)算規(guī)則，除考慮電力市場(chǎng)規(guī)則外，還需注意：在輸電阻塞發(fā)生時(shí)公平地對(duì)待序內(nèi)容

7、量不能出力的部分和報(bào)價(jià)高于清算價(jià)的序外容量出力的部分。3、假設(shè)下一個(gè)時(shí)段預(yù)報(bào)的負(fù)荷需求是982.4MW，附件1中的表3、表4和表5分別給出了各機(jī)組的段容量、段價(jià)和爬坡速率的數(shù)據(jù)，試按照電力市場(chǎng)規(guī)則給出下一個(gè)時(shí)段各機(jī)組的出力分配預(yù)案。4、按照表6給出的潮流限值，檢查得到的出力分配預(yù)案是否會(huì)引起輸電阻塞，并在發(fā)生輸電阻塞時(shí)，根據(jù)安全且經(jīng)濟(jì)的原則，調(diào)整各機(jī)組出力分配方案，并給出與該方案相應(yīng)的阻塞費(fèi)用。5、假設(shè)下一個(gè)時(shí)段預(yù)報(bào)的負(fù)荷需求是1052.8MW，重復(fù)3~4的工作。23二、問(wèn)題的分析市場(chǎng)交易-調(diào)度中心在一個(gè)時(shí)段內(nèi)的工作

8、流程如圖1所示。首先根據(jù)電力市場(chǎng)交易規(guī)則及負(fù)荷預(yù)報(bào)需求確定下一時(shí)段各機(jī)組出力的分配預(yù)案，再通過(guò)計(jì)算各線路潮流值判斷是否會(huì)出現(xiàn)輸電阻塞。若出現(xiàn)，則按輸電阻塞管理原則對(duì)預(yù)案進(jìn)行調(diào)整。是當(dāng)前時(shí)段開(kāi)始計(jì)算各機(jī)組當(dāng)前出力值確定下一時(shí)段分配方案計(jì)算各線路有功潮流出現(xiàn)輸電阻塞是否可消除是否可用安全裕度輸電計(jì)算阻塞費(fèi)用確定分配方案當(dāng)前時(shí)段結(jié)束進(jìn)入下一時(shí)段拉閘限