区域电力市场可用传输容量研究.doc

中国农业大学硕士学位论文区域电力市场可用传输容量研究姓名：马冬娜申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：杜松怀20040301攘要迄力市场巧攮下，可曩接输容璧（囊罩）是隶场运营署交茹中心戳致市场或曼关注静踅要技术指标。本论文共分匹章，分别从区域电力市场最饶潮滤计辣、电力蓐（）模式下疑大传输容量（）和计算、双边交易模式下计算等三个方觏，研究和解块了当前电力市场运营中急待解决的课题。第一章介绍电力市场及其技术支持系统基本理论，分析我圈电力市场发展现状，并以华东电网电能交易系统为例指出本论文的研究意义即计算对于电能交易具有羹要的参考价值。第二章研究市场堑构产生的各种新实体，探讨英国电力市场运营模式：建立电力市场最优潮流求解模型，戳牛顿最优潮流为工具，解决最优潮流求解问题，并以一节点和节煮系统为例进行仿囊。第三章研究我国电力市场静层次结构、笈震豹吾栎模式、运营模式及电力市场益管等情况；总结蟊蘸国）黪鼹计算方法及英铙缺点，建立模式下氍和计算模墅，设计柱应冀法和理廖。第四章归纳惑结魄力蛮场交易模式的嚣个基本类型即模式靼双边交易模式；建立双边交易影响下和计算模型，设计相应爨法和程序，以上海电网为例进孝亍仿真。关键词：区域电力市场，电力阵，双边交易，可阁传输容量，最大传输容量瞻，。，也哟，一，：，诂独创性声明本人声明所星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取褥的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：弓冬卿时阆：年；月曰关于论文使用授权的说明本人完全烬中国农业大学蠢关镶罄、使用学位论文静煺定，躲：学校餐权保整送交论文的复印孛却磁盘，允谗论文被查阅稠氆阅，霹以采用影印、缱印或掴撼娉复到手段保存、汇编学位论文。固意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文鸵全部或帮分走客保密的学位论文鸯解密最壅瀵守毙豁议）磊弄究生签名：萤簿弗吟瓣闽：妒年；舅访鑫导爆签名：崔秒杨拓时闻；劫錾年月彦旦第一章绪论电力帘场的最新迸浸电力枣场基本疆论所谓电力市场，是电力的买方和卖方相互作用以决定电价和电量的过程”“。具体来将，电力市场就是通过经济手段，本羞公平竞争、自愿互利的殿则，对电力系统中发电、输电、配电、用户等各个成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总和。根据定义可知，电力市场首先是一种管理机制，这种机制与传统的管理机制不同，主要是采用市场自哿手段进行管理，从而达到赘源优化配置的目的。同时，电力市场还是体现这种管理机制的执行累统，包括交厨场所、计量系统、计算机系统和通讯系统等等。瞧力市场雏基本特征楚开放性、竞争往、黼络性霸诲诞性。与传统豹蕉氍电力系统耱院校，电力求场县有开放性积竞争性；焉与普遴瓣甓晶审场掬比较，彀力露场则又其毒嬲终性霸埝调性等特征。电力市场化建设的总体目标是引入竞争机制、使电价形成机制台理、优化瓷源配置、掇供优质服务、促进电力工业的可持续发展。实施电力改革、建立竞争性电力市场是一个复杂的过程，因为改革有多重翻标，如：（）用户希望降低电价、提高服务质量和安企稳定供电；（）窀力公蠲希攫公霹获褥发震和采碍新拄术；（）政麝綮望实箍全疆牲熬能源政策帮与经济发震楣逶度豹电力工渣霹持续发葳方针；（）环境保护组织蠢望减少污染：（）燃料供应商希望保护其市场和投资。这么目标相互之间有矛盾，电力改革必须使上述各具体目标相互平衡，撒据经济发展的不同阶段和电力发展的不同水平，确定改革的主要目标和次要目栋。电力市场要采用经济手段管理番成受，电价怒体现管理思想的重要工其。所阻确定电价原刚、计翼交翕电价（毽括上网奄侨、销售电价、输电电侨、辅韵服务毫价等）是电力帝场的重要鑫容。在一个充满竞争的电力市场中，参与老之超郝是平等螅，废以魄力枣场最基本的鳆则是公平。对于发电厂，平等的环境熊够馁进竞争，激励每发电厂提禽生产效率，降低成本。增加活力；对于用户，按真实的供电成本收费，尽量减少用户间补贴是保证用户间平等的根本点。为了保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：（）电力市场要有公开性，以便监督；（）扩大自由送择权翱，保证电弼的开放：（）必须制定有关法令、规约、以便使竞争规范化：（）奄鼷安全注帮鬻鑫无痒筝缝；（）发电厂间平等竞争；（）用户闽平等。合理的运行电力市场，除了要有正确的适合市场经济规则和电力系统特点的指导思想外，还要具备定的经济技术荣传，如：电力系统必须要舞足够鲍舰模容鬟，系统之中要有装干的竞争主体，而且每个主体都能达到其经济规模，且不能操纵市场；系统耍有充足的备用容量；应具有与市场改革相配套的电力法舰和完备的监管体制等等。我国电力市坜发展现状年，豳家颁布中华人民共和国电力法，为电力工妲的改革提供了法律依据。为了降低成本和提裹效率，濒、珏积安徽分别于年帮年建立了“区域内模拟电力市场”，将省级电力公司分成了发电、配电和调度三个部分，授权调度中心向发电厂买电并向供电局爨电。各电厂的上网电价和峰谷电馀由省电力公司分别制定，而对供电局则浆用统一的购买电价。浙江、安徽蔼省魏模叛电力市场都袋用了发、用电量与频率挂钩躲方法，间接遗谰整发电厂的上网电价和供电局的购买电价，从而达到调整市场供需关系的目的。模拟电力市场打破了电力工、墼长籀鞋寒疆立竣算、翻夔均势的一体诧经营模式，僮是在攒搂电力审场中著泰建立一个竞善的市场运营机制，主要还是由行政手段调整电价来平衡电能供需关系，间时输电网还没有开放，发电厂翘馔电屑部无法遮撵贸易伙伴，因我模挝市场离实际鲍电力市场还毒缀大距离。年，翻家电力公司提出了“关于实旄厂喇分离以及在发电侧建立电力市场的框絮”，明确了分阶段实施电力市场的战略，确定了首先实行“厂网分开、竟价上网”的方针，开始了电力市场的试点，先后籀定由东、浙江、上海、和辽宁、吉林、黑龙江六家电力公司作为模攒试点单位，由此迈出了市场化运营的第一步。经过几年黪市场培帮靼探索，国务院耩经赘委予掣修正了我漏电力枣坜篷竣擎方蠹：完善现实的省级电力市场，加快发展区域电力市场，逐步培育国家电力市场；形成以区域电力市场为主，国家市场和雀级枣场强辕，统一开放、协调联动瓣电力审场体系。粥时，匿绕四个核心进行改革：厂网分开；竞价上网、建立科学合理的电价影成机制；建立国家级电力簸督委员会。年簿，中阑电力新缀建（改组）的絮公司宣螽成立，实现了厂掰分开，日入了竞争机制，这是我国电力体制改革的重要成果，他标志着电力工业在建立社会主义市场缎济体翻、攘捷毒会主义瑰代纯建设靛宏伟事监中，进入了一令全耨戆发震对霸新成立的公司包括：国家电网公司、中国南方电网公司、中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国牮邀集团公霹、中翻曩电集戮公霹、申禽电力投舞集匪公霹、中溅电力工程顾滔集团公司、中国水电工程顾问集溺公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。其中，组建了国家电网公司和南方电网公司，组建期改组了窳发电煞匪公司鄹家辅业集匪公司，成立了翻家电力婆管委员会，并初步制定了电侨敌革方案，不设完成了魄力改革经务，也为下一步的电力市场化工作奠定了基础。年，将继续组媳区域电网公司和备省市电网公司，进一步做好主辅分离和“三产”、多静经营垒韭的重组，良及与毫稠企盈韵剿离工俸。积疆稳妥的摧连嚣域宅力市场建设，加浚建立电力市场交易中心，制定电力市场运行规则，构造电力娥管体系，落实电价改革方寨，逐步实瑰巍铃上蹰，在毒条俘蕊迪方舞震发瞧垒韭逄大溪户直接供宅酸试赢蕈位。我国区域电力市场农鼹按嚣动力瓷滚静分糍特点，我蠢宅弱跨静可分为耜、中、南三夫鹜然捂蜀渤。部邀弼包括东北、华北、两北和山东电网；中部电隧包括华中、华东、福建和四电网；南部电网包括广东、广嚣、云南秘贵搦逸弼。颡计到年，我濒将形藏疆三壤电辩为核心，以、中、南三大送电通道为主体，南北网问多点互联、纵向通道联系较为紧密的众国电网亘联的格周。袋据毫瓣熬捂局，我霪电力露场懿结搀可划分魏省缀电力帝场、嚣域电力枣场窝国窳奄力市场三个层次，相应的，电力市场的发展将经历省级电力市场、区域电力市场和国家电力市场三个发展阶段。税电力市场发展的第一阶段中，国家电力市场尚未形成，区域电力市场开始起步运傲，市场瞄省为实体，国电公司主要在浙江、上海、山东、辽宁、吉林、黑龙江六省（市）进行试点，在发电环节引入竞争，餐电力公蠲是单一购买者，实行鸯主经营；在第二阶段巾，市场以区域电网为主体，区域电网公司承担输电、调度、市场交易中心等职能；程第三阶段中，区域电力枣场不辑完善，并与国家毫力泰场逐步熬强一俸，镬全萤奄力枣场戆效益褥到交磐的发挥。从年省级电力市场试点情况来着，单纯强调省为实体而忽略区域联合调度的作用，会导致出现地区垄断和省阁经滚壁垒等不盎麟果，因此建立区域缀电力枣坜将鸯助于提熹魄力审场的稳定性和电力系统的安全性：由于目前全国电网互联的总体格局还为形成，建立国窳电力市场豹时机还来成熟，因此建立区域电力市场是比较好的选撵。可用传输容量闯题可用传输容爨研究激义年，焚国联邦自源管制蚕员会（）制定了号规定，提出了用传输容量的概念：可拜镑输容量（，）是指钟对系统备静运行穗况，对于某一给定时间，在现有的输电合同基础上，实际物理输电网络中剩余的可用于商业变易的待输容量弼。试帮暹过提馁这样一个输奄系统传输能力静枣场德号来逶一步绳避大型输电网络的开放使用。蠡予我国以前实行的蓬计巅缀济傣裁，电力作鸯离凄垄黼静行堑，其电潮缀营部门不仅摇有全圉绝大多数装机容鬣的电厂，控制绝大多数的电力销售市场，同目寸还直接管理电网的调度。在传统的高度垄断模式下，电网可用传输容擞并没有受到应有的重视，藏应用也仅限于少数电霸援翻孛，因龟冀诗算著冤太大实际意义。随游行业垄断诸多弊端的暴露，我国电力工业正在进行市场化的改革，其基本取向魁引入竞争嘏捌，提离壤力工韭运毒亍效辜，降低电馀，满足圜民经爨发最的震簧。在电力市场攘式下，可用传输容量计算则具有道大的理论和实际意义。在电力市场环境下，电力系统的运行条件越来越复杂，大大增加了潮流分稚、动态行为积稳定性躺不可预知性，蔼越来越突出的安全稳定离藏将显著的影璃输电报务，制约互联电蕊和电力市场的发展。所以，随着电力市场化改革的不断推进，如可快速、准确地计算和分析区域奄力南绥可蠲簧辕容量闫惩遣藏浮蕊密来了。随蒋电力系统的不断发展，电网大范围厦联，电力电子、计算机和信息等新技术的采用和电力工渡审绣化改革蝰甏求，电力系统电嬲斡运行越来越接避簸送援陵状态。魏托，如馋使电力系统电网变的疆强，提高电网的输电能力已经成为电力工业关注的重要问题。亘联电力系统区域闰可用传输容量对予攘个电力系统的安全可靠有霞要影响。可爝传输容鬣计算对于竞争性电力市场而言具有霾要的理论和现蜜意义，它是电力市场运营和交易中心、以及市场成员关注的重要技术指标，同时还涉及到市场的经济化遥作。随着我阐电力供给紧簸撼瑶静缓解，电力变荔己崮囊方市场进入虱癸方市场。年嚣，经辫务院批准，原中国电力工业部改组为国家电力公司，由此拉开了电力工业改革的序幕，按照圜电公司挺赉瀚“厂鹾分开”的改革要求，簧统莹凝型斡电力公司竣分解灸独立戆发魄公司窝毫瓣公司。输电嘲作为发电程配电之闻的桥梁，在连力市场体系中越黄重要的作用。为此，政黔对电网实行严格的管制，要求电网可靠性必须遮到一定标准，并依法为各市场主体提供无跛橇的质量上兼的服务，电网若要具有较好的可靠性，则首先必须具备较好传输能力，而衡量输电系统传输能力的一个重要摇禄虢是嚣域阔静可鲻待输客鳖。同时，电丽运警蠹应囱套发电裔撼供无歧视的服务，按照公平竞争的市场法则，系统调度部门应及时向各发电商发布当前或下个时覆系线酉矮嫱输容量，发逢赛壤激踅为镶攒莠考意多穗因素，会理安搂爨己煞发鬯诗劐。霹逝，研究区域电力市场可用传输容量的有效计算问题，县有重要的理论和实用价值，它对于解决未来电力市场辕墩服务交易的可靠性和经济蛀具有积极的意义。可用传输容激的研究瑷状由于国外电力市场迳营起步较早，靛展比较成熟，可用传输容餐研究也得到了相应的重褪，巍电力索璐基常运饕中，虿瘸转簸窖耋诗舞已经悖为电力索场技术支持系统薛一个子系统得到了广泛的应用。覆我国，可用簧骧客霪研究糍处于起步蹬段，譬翦仅在华衷电霹嗽熊交荔篆统中有所涉及。华东电网公司于年月在上海威立，他是我国电力市场改革迈出的重要一步新组建的华系电网公司负责江苏、浙江、福建、安徽、上海等华东心省一市电网的统一管理、统一调度，实现资源在受太范戮内的优纯配置，灌满足华东区域电力市场豹需要，维护华东电潮这一我国最大区域电网的稳怒运营。华东电网成立后，安徽、福建两省的富裕电量可以畅通无阻地输送划上海、浙江，平抻受电省的嘏贽，充分发挥各省黥范较虢势，键遴电力工渡发震。曼骜乐亳丽的蔑立，遥可以穗牮东四省一市的电力公司联结更加紧密，风险共担，利益菇享，从弼在体制上保证了电网的统一规划帮统调度，为区域电力市场鲍建设提供了錾霞条传窝基锻僚涯。目前华东区域电力市场的试点准备工作正在紧锣掰鼓地进行，根据闯家电监会的时间避度嬲工作安排，华东区域电力市场将予年第一季度开始模拟运行。华象电网电能交易系统作为华拳电力市场技术支持系统的予系统，应主要完成以下任务；（）建立一个竞整的满足区域电网电能交易需要的电子商务平台；（）实现双边交易、瞧能经筑久交荔鞠统配诗翻、伐发颤竞债、巍价电黯羽韭务合成；（）晟大限度减少人为干预，保证电能交易“公平、公正、公开”。萁魏巍主要氛捶鞋下足个方嚣：（）电网检修计划；（）日计划涟程；（）各交易实体与全网负荷预测；（）系统；）输电掰损费蔫计算；（）电网安全校核；（）疆塞镑淫；（）辅助服务功能；（）、计算功能。由华东电阐电能交易臻统实例可以看出，区域电力市场可用传输容鬣（）和最大传输容量（）计算作为电能交易系统的一个主要功能模块，其计算结果对交易系统决策交易是薅批准及电鞠安全校棱等功裁双有重簧豹参考价簿。霉震传输骞爨瓣塞震谤算方法可耀憧输容餐的概念鼹在电力市场讫过程孛产生的，嚣方一些垦家斑于其电力市场起步较早，因而其可用传输容量研究水平也较高。莉我国由于电力市场起步较晚，。废方面的研究嗣前处于发展之中。主要研究成果如下：、以连续型潮流计辣方法为熬础，介绍了计算区域闻最大功簿交换鲎豹方法；翻提磁采用分解算法分主旋瑶讦算，主屡表示稳态约束，从屡中的每个预想事故均可单独求解；提出了基于混合随机算法的可用传输容量诗舞方法；【建立了基于交佐濒流鳇诗算模型；建计算戆概率攒裂，不汉可黔得到的数学期望值述可以得列的概率分布信息；在满足系统安全约柬的条件下，利用灵敏度计雾浆取。依据不同的标准，的计算可以分为不同的类型：按所采用的潮流模型的不同，可分为基于壹溅潮流憋姆计算靼基于交流濑漉的计算刚：按所采用我方法的不犀，霹分为基概率性方法的计算和基于确定性方法的计算。谯系统建模时，可以选择直流潮流模型或者交流潮流模型谶行计算。采用直流潮流便于简化计算，但由于忽略了电压和无功的影硫潋凝系统率痨戆霉缓瞧，有醛会导致无洼棱受静锈误；焉采雳交流灞流攘鹜，盈熬诗舞过程比直流潮流复杂，但计算结果要比直流潮流精确的多。实际的电力系统是一个稷复杂的系统，运行中，鬻常涉及了大量弱不确定爨褰，菇负旖麴变化，发电机装机及出力计划的变化以及设备故障遐出运行等，这些因索都会对的数值造成很大的影响。对此，可以采用能记入不确定性影响因素的潮流分析方法，将直接能处理不确定变量的概率论等概念引入潮流分析计算中，即是骈谓的概率性方法。所谓确是牲方法，就是针对所求问题的模型，通过严格的数学计算过程，得出精确的解。利用确定性方法计算，其实震勰是在给定静发毫掇节点（群）窝受衡节点（群）土，分羁灌蕊送、受邀蘩，然嚣解灞流方程，并检查是否有线路过载或别的越限情况发生，重复遮一过程，直到出现越限为止，得到匏嚣节点（群）之阉的最大电力接赣与蒸猿潮流乏蓑即是耩求夔。目前，利用概率性方法求解问题主羝有三种方法：即基于概率潮流韵方法、将系统状态投举法耳优化算法相结台的方法以及将蒙特卡洛模拟法和优化算法相结合的方法。（）基于概率潮流麴方法在撼于概率潮流的方法中，不确定性变摄被表示为呈一定概率分布的随机变量，根据输入豹隧杭变量豹赣搴特经，求密醚撬变讫趣毫瓣潮流豹概率将瞧，著莰藏迸行鹃计算分辑。概率潮流方法所选择的数学模型具体如下：，擘净（，聋，屯，。）（）（，）其中，为输的麓辊变量商燕（如节患注魏霄功、秃渤功率等），鸯状态陵税变量商量（如节点电压糨馕、楣角等），为输出的随机变量恳量（如线路潮流等）。概率潮流方法啦计算任务就是利用概率统计原理，棍据的坶值、方麓及概率密度函数采确定和酌均德、方差及概率密度函数，求解出线路的潮流分布概率，从而确定出线路的水平。萁巢体豹隶解方法主簧有蒙特卡罗模稼法帮解瓣法两静。蒙特卡罗模接法蕊霄较审懿届疆性，但却需要缝过大量的模拟实验，耗时长；对于解析法，由于变量的随机性敷潮流方程的非线缝，簧宾垂求艇撅率潮漉熬壤确解菲誊嚣薅，嚣藏，誊作一些舍理斡缓竣接阏踅簿化，翅假设各节点注入功率相互独立、节点负荷用饿态分布的随机变赘描述等。总瞧来说，该方法舅翦应用不太广泛，仅适合傲电网规划阶段的离线运算。（）将系统状态枚举法和优他算法褶结合的方法该方法主要采用数学牧举的思想，将系统的状态一一枚举。同时又与优化算法相结合，从丽隶爨线路的觚。在该方法中，由于棱举法鲍指数时闯将筏，馕褥这秘方法嚣法逶矮予大系统的研究，因而从目前来看，还不具有实簖意义。（）将蒙特卡罗穰羧法帮餐纯筹洼糖缝合戆方法後方法的基本思想怒把蒙特卡罗模拟法和优化算法相结含，从前计算线路的，与第二秭方法勰毙，该方法实隧上是对静者的改遴，与系统状态教举法相比，蒙特卡罗摸拟法能方便的处理输电网络中数目魔大豹不确定性因鬃，而且计算时间不随系统规模或弼络连接复絷程度的增加而急剧增加，因此。对大型电网的计算有露要的实用价值。所谓确定蛙方法，裁怒铮对爱求薅惩静模型，遽过严褥静数学计冀过程，褥您藕确的解。利用确定性方法计算，其实质就是在给定的发电机节点（群）和负荷节点（群）上，分别增加送、受电量，然后解潮流方强，并检查楚秀毒线路过载或剿鳇越限壤况发生，重复这过程，直劐出现越隧为止，得到的两节点（群）之间酌最大电力傣输与基准潮流之麓即是所习之的。利用确定性方法计算目前主要有龌类方法，即连续型潮流方法和最优潮流方法。（）采用连续满流静方法在蜜际的电力系统中，负荷以及发电机输出功率的变化会影响系统的可用传输能力，当不考鑫这臻交皂爱鼯致的霸态行为，帮缓定这嫠变纯是缓疆瓣，魏薅受麓与发电撬输基功章的变化对系统的影响可用参数化的潮流方程来描述。根据负荷及发电机功率的变化，可以确定出一条接述舔统运行患孰迹的麴线，透过对该莲线上戆点溅试是否满足一系列数约蒙条转，可以获得沿方向向量满足系统安全性约束条件的参丑的最大值，由此可以求出区域间最大传输容麓，再减去鬟统基准潮流，即可得出系统可用传输容量。该方法的优点是既胃氍考虑电艨水平，线路及设备过负荷祷静态安企约束条件，也可毫考虑由于潮流方程解的鞍点分叉导致的电压稳定性约束条件以及其它动态约束条件的影响；缺点是解鼗线熬求解较复杂，求解过糕包括方程参鼗诧，预溺环节，校正环节，步长控翻等环节。（）采用最优潮流的方法最谯潮流是搬当系绞夔结搀参数襄受棼愤提都已经绘定瓣，谖节可以列用熬控毒变量，找到能满足所有约柬条件，并使系统的某一性能指标（如发电成本或网络损耗）达到最优值下的潮流分枢。与萁它求解静方法相比，采用最优潮流的方法能够避优地配蚤资源（箕目标函数为系统总发电成本最低），有利于保持较低的电债水平；约束条件包括潮流约束、电隧水平以及线路鞠燕稳悫等静态蜜全约束，计算既较簿僵；舞对蓠期求解遣不嚣要大鬟静鼗器，因瑟曩蠢较奎的适用憔。其缺点是没有考虑暂态稳定等动态约束；求解过程中雅可比矩阵可能会产生耨恣，鼠瑟影响求解吲阑吲嘲阅。本文的工作由的定义可知，求解应分三步：基本潮流求解；求解；求解。基本藏滚求解是计算的基礁，莛裁文献对予蓥本潮滤帮势涉及较少，簸罄是妻搂绘出系统基本潮流分布结果，而对其求解情况则很少论述，本文则对基本潮流的求解情况进行比较深入她研究，采用最优潮流方法浓解基本潮流；求解是他计算的关键鲻题，其求解与市场逶髓模式密切相关，本文针对迤力库（）和两种不同模式，分别求解和盯。本文主要完成以下工作：（）辑究最佐潮流璞论、数学攘墅及幕翔求瓣方法，采耀牛顿法簸饶潮流工具竟藏熬域电力市场燕本潮流计算与经济性能分析；孛墓表披大学硕士攀垃论文第一豢绪论（）建立区域电力市场基于模式下和计算的数学模型，设计相应算法和程序，完残疆秘躲诗冀；（）提出双边交易影响下和计算问题，建立相应数学模型，设计相应算法和程序，共在双边交易影嚷下对稳进行诗雾。客第二章区域电力市场最傀潮流计算与经济性能分析概述匿域电力市场基本潮漉是电力系统莲准运嚣情况下鲍潮流分毒，愁是袭解区域电力枣臻最大传竣容量与可用传辕客嚣的基础。晷魏关于可用传竣寥爨求解方甄的文献对于基本湖渡邦分涉及较少，一般都是点接给出系统基本潮流分布结果，而对其求解情况则很少论述，本章则对基本潮流的求解情况进行比较深入地研究。电力市场环境下，系统基本潮流计算其实质可以看作是一个优化问题，目标函数为区域发电或购电总戒本嘏低，约束包括潮流方程约柬、发窀杌出力约束、节点电压豹京、线路湔流约束等，蒸体情况可褫电力系统饔求箍定。最镜潮流（，）计算燕指当系绞鳃结构参数帮受蒋情爨罄嚣绘定时，调苇可列用的控囊变链（如发电弧竣出功率、可渥变压器抽头等）寒找到满足威有运行终柬条律缝，势使系统鹣菜一性能指标辍发电或本或嬲络援耗）达爨最饯毽下数潮流计算”【。箕计算过程可以采翊交流（）模整或直流（）模型。其中直流模型是对交流模型的种简化，它是静逅钕冀法，其商较快的计算速痿，毽帮无法反浚实际毫霸中的存在静势萼予稿环行潮流，迄无法求瓣无功漱滚溺麓，恧这些阚题压是当蔻餐要追蛹解决的：交流潮滚模型则霹以较好媳解决上述目题，其最忧潮流计算包括求鳃各发电机母线枣功输出、可调变压器变比、各节点电压幅值和相角，其且标是在满足各种约康条件”使总的运行成本最低。对于最优潮流问题，可归结为如下的非线性阃慰：（）（）。（一）（）上式中，（受鹭昧褥数，可以是发毫成本残建损；）为等式约囊集，遁常为以节点注入功率表示蛇潮澈方穆；（）兔不等式约康集，通棠必运行的约束条件，不等式约束条件般分为两种变量不等式约束（如节点电压越限）和函数不等式约束（如支路潮流越限），对不同的约束条件可以采用不同的方法来处理。不等式约束及潮流方程都为非线性、代数可微的，因此，整个最优潮流问题可被看作为一个典型的非线性规划闻题。在一般的最优潮流蠲题列式中，变量主要育以下三类；（）控制变量：如教电机有功输疆功率、无葫输氇功率、可调变藤器接头等；（）教态变量：摇节点瞧压、期位燕棼；（）蠖定变量：即抵达上、下限嬲鲍第（）类域第（）类燮蹙，并被强制在蝴应的限瞧上。最优潮流求解问题自其被提出以来一直是一个具有挑战性的谍题，广大学者对箕进行了大上童鳖兰堡圭兰垡笙耋第二章馘域电力市场最优潮流计算与经济性能分析精的研究，主疆是从改善算法的收敛性能、提高计算速度等目的出发，提出了最优潮流计算的各种求解方法，取得了不少成粜，但是至今未能圆满地解决这一问题。常耀求解方法电力系统最谯潮流算法按所采用的方法不同，大致可分为经典辩算方法秘现代优化方法两犬类。经典解算方法主要是搬娃麓化梯度法“、孛顿法】、悫点法为代表黪基予线性蕊矧霸菲线性鬣鲻弱解算方法，是研究最多翁最优潮流解葬方法，英特点燕醴一阶或二羚撵疫佟为寻找最优瓣懿接息；现钱缛翼方法是鼓一定浆耋理基础焉襁造的算法，也称为寇发式算法，这类算法以其独特的饯点郓机制为勰决复杂目题提供了菠的思路和葶段，主要应用于传统数学方法难鞋解决的大援摸嚣线性援蛾阍惩，其铽表有速铸舞法”“，摸戥暹火算法等”“。以上各种方法简要介缮如下：（）篱纯梯痊法最优瀚滚楚隶瓣大糕模壤优潮流溺题静第一个魄较畿动静算法。靛戳辍坐标形式的牛顿拉夫逊潮淡计磐趣基磷，对等式约束髑拉接躲曩乘子法处理，对不等式约泰媚躁函数处理，沿控丧变量的负梯度方向进行寻傀，具有一阶收敛性。这种算法原理比较简单，程序设计也比较客易，但在计算过程中会出现锯齿现象，收敛性比较差，尤其在接近擞优点附丘收敛很慢，计算量较大，耗时过多，目前对该方法的研究以越来越少了。（）牛顿法最优潮流除乖用目标函数的一阶导数之外，还利用了目标函数的阶苷数，考虑了梯崖变化的趋势，园此其搜索方向院梯麓法好，能较快找到最优解。该算法充分乖糟了电力释络静耪理特征，逶藤稀疏解葬技术，收敛快速，大夫接麓了最优潮流躲蜜惩纯避翟。鑫蔚，牛顿法最佳滏漉懿矮究已经进入实用伍除段。（）内点法最优潮漉是勰决最优潮流闫题魄簸瓤一代算法。他本质上是投据朗疑灏数、牛顿法和对偶障碍函数法三者的结台，从初始内点出发，沿着最遗下降方向，从可行域内部嶷接找到最优解。其显著特征是迭代次数与系统规模关系不大。目前该方法己被应用于求解二次规划和非线性规划模型，其计算速度和处理不等式约束的能力已超过了求解二次规划模型的羹典算法和求解菲线性规划模型的串顿法。（）遗传算法就是模仿了生物瓣遣铸避纯琢疆，箨；孀了涟税统计理论箍形成静，在求辩过程中遗转筹法姨一个初始变量群体嚣始一代一代墟寻找瓣题的最谯解囊至满足收敛判据鼓预先没定的迭代次数走止。遗传算法最忧溯滚是基于包括个体转群，经过进化算子，如突变、选弛、杂交、组合等算子作用使潜在解演化到具有更好适应度的解，其中个体的适应度值与优化潮流的目标函数相联系，从面实现潮流优化的目的。（）模拟退火法最优潮流是基于热力学原理建立随机搜索算法。可以应用平均场理论求解鼹优潮流问题，将最优潮流闻题描述为一个漓合整数规划问题，在诧基硪上考虑该问题的特征进行隶解，经多个算铡验谣该法适孺子，、鼙电力系统。与现代谯饯方法勰比，经典傀化方法具骞以下谯点：一是能按照窭标函数导数豹方囱确定搜索方向，因此计算速度较快；二是算法比较成熟，应用广泛，解析过程清晰，结粜可信度高。但经典优化方法自身也有冀不可克服的缺点：一鼹对甚标函数和约束有一定限制，如可微、连续等，必爱时簧要做近娃处理：二是维数较蹇潜会出残解算骥难；三是摄多祷况下会陷入届帮最小或接近最优解时难以收敛；四是对离散控制变量处理的不够理想。而现代优化方法则具有以下优点：一是求解与导数无关，因此适用于很多工程上韵优化问瑟；二是求解过程的随辊性，困迸容荔虢凼蔼都辍茁，楚一类垒两优纯方法，特羽透璃予大麓模线性问题。该方法同时也具商咀下缺点；一是表现不稳定，算法在间一闽题的不同实铡计算中会有不同的效果，因此造成计算结果的可信度不高：二怒按概率进行操作，不能保证百分之谱获得疆伉辩，道常褥劐的解延与最优辩狠接近豹次优解；三憝算法中静慕登控稍参数需要凭经验人为给出，需要一定量的试验戏专象经验。最优潮流计算综合考虑摄优潮流常瘸求辩方法的优缺点，本章采用牛顿最俄潮流方法遂幸亍基本潮流求簿剪谶行经济性能分梃。数学模登本章中假设发电机的有功出力、无功出力均可调节，最优运行的目标函数是区域电力市场中总的发电成本最低，约寐条件包括发电机有功、无功出力约束，节点电压及相角约束，支路潮流约束，可调变压器变毙鲍藏等，暴搏数学模裂如下：目标函数：区域电力市场中各发电机组发电总成本最低，即（）（。）（）其中，（）口。十，。，为节点处发电机组生产有功电蚩的生产成本，为该区域中总的菠电机组台数。发电机组的发电成本主要由固定成本和可变成本组戒，圆定成本主餮是笈趣枧豹建设等蔫援投入姿金，可变藏本主要是发遣燃料成本，其中哥变戏本约占总成本数左右。发电规蛉成本灏数中口：、，、；分别为发呶成本函数蹶数，不同类型的规组芨电成本系数瞧会隧之嚣不同。等式约束：为牛顿极搬标形式表看的潮流方程，根据定，描述整个系统交流潮流状况豹潮流方程为：中国农政大学硬土学经论文第二章区域瞧力市臻簸垅潮流计算与经济瞧能分辑足，一一（。，。，）（）蛾；一锄一（，）（），其中最。、。为节点处发电机有功、无功注入功率，玮、，为节点处负荷的有功、无功功率。发电约束：通常各发电机组都有最大、最小发电容量要求，发电约束对系统晟优运行点的确定爨霄重要捧孀，透常表示为：匕最，乓。（）。蔓，一（）冀孛冀、铭。分囊为节赢照发毫辊缝瓣蠢功、茏珐最小出力，最；。，。努臻为节点处发电极缀的有功、无功最大出力，。电压约束：系统母线电压应像持在可运行范围内，一般为标准值的倍，如下：。鬈鬈。（）可调变压器变比约束：是指在一定条件下给定变压器的变应在可运彳亍变化范围内，它可表示为：。（）输电约束：是指在一定条件下给定输电线路能容纳的最大电流约束考虑袋热量，对于长距离输电翔主要考惠线路的动稳定性，露表示为：蔓，。求解方法对于艇距离输电主要（）由基本潮流的数学模型可知，该问题为非线性娥划问题，此处采用法求解对于式（一）的数学模型，蒋等式约束集（、用拉格朗日乘子向量入壤广器标溺数而构成拉格朗日函数：（，（）一（）（一）根据定理，对上式的向攮和盖分别求一阶偏导数，可得：丝一（）：（）砂砂砂丝：一幽：（）兄五对式（）进行级数展开，并略去高阶项，可得：毒若，妙击面，。从。茜。（）将式（一儿）有关项代入式（）中，可得：烈妙喙咖一孰或改写为：巩州。一飘协其中，：粤为。矩阵，其矩阵元素分别为：堙砂】船砂：船锣。船：砂（）式（）中，、等分别为系统的等式约束表达式，日考古为旧”矩阵其元素喇意和嵩。同样，对式（）进行级数展开，并略去高阶项，可得面呖，。每斋秀，。从一盖。将式（）有关项代入式（）中，可得：纠一氯或改写为：（）（，）屯妙。一剿（渤僦台并式（）和式（），可得法的列式：瞄“阱麓笃为。缸一。一（。）一。（）（）（）鼎蝴稀度隅形匕一卅为系数矩阵，矽矩薛蛐娅矩阵元累和。缀阵元素缀或，冀求解过程中静矩薄壤褐掘下：爿附，一。？狂。百啤和鹳铷。，讳、】砖帽疆。鞋。镕。“口铮。（）岛，五刀簪式（）中，只为发电帆鸯功出力，为变鹾器变比，海并联魄窖器的电纳，和毋为节点电压和相角，。和。分别为有功和晃功平衡方程式的隳子的对偶变量“为不等式约束的对偶变量，和为罚因子在式（）静选伐过翟中，露缝会镁募些交豢蔽垂鼗不等式越鼹，嚣羹瘦当绘予避墨熬曼邕篓篡兰篙慧鬻麓慧慧蒙雾裂：裟嚣篓黧篡妻置凳毖黉激活鞭畦不越捧用的惑数等式，馒之或为越的等式约采内丑珏八鲫。”。“了二次惩罚函数作为激活和撤消受爱和菜些蕊数不等式约束的措施；，阮一砂越一舰，。；，。；，歹了了，了，惩罚函数是一个可控的虚构二次成本函数，被加入到函数中，能够有效的处理不等式约束。如果变量或函数试图偏离其约束值，则