（电力系统及其自动化专业论文）基于电力市场的概率潮流分析和网损研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第| | 页 a b s t r a c t w i t he s t a b l i s h m e n to fs o c i a l i s tm a r k e te c o n o m ys y s t e ma n d i n n o v a t i o no fe l e c t r i cp o w e ri n d u s t r ys y s t e m ，c o m m e r c i a l i z a t i o n o p e r a t i o no fp o w e rs y s t e mi sa ni m l 5 0 r t a n ts u b j e c tt h a tn e e db er e s o l v e d u r g e n t l y a f t e rd r a w i n gi n t oc o m p e t i t i v es y s t e ma n de s t a b l i s h i n g e l e c t r i cp o w e rm a r k e t ，p o w e rs y s t e ml o s sa n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o nh a s b e e np a i dm u c ha t t e n t i o nt oa l lt h r o u g h a tp r e s e n t t h e r earev a r i o u s o fp o w e rl o s sa n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o nm e t h o d s ，b u tm o s to ft h e mare d e t e r m i n i s t i cm e t h o d s ，h o w e v e r ， i np r a c t i c a lp o w e rs y s t e m ，f o r e c a s t o fp o w e ri n e c t i o n8 tb u s e si su n c e r t a i n t ya n dr a n d o mf l u c t u a t i o n ： i na d d i t i o n ，p o w e rs y s t e mc o m p o n e n t se m e r g ea l s os o m eo c c a s i o n a l a c c i d e n t sa n de x i to p e r a t i o n ，w h i c hl e a dt os t o c h a s t i co fo r i g i n a ld a t a a n du n c e r t a i n t yo fc a l c u l a t i o nv a l u e d e p a r t i n gf r o ma b o v ep r o b l e m s ， t h i sp a p e rc o m p a r e se x i s t i n gm e t h o d so fp o w e rl o s sc a l c u l a t i o na n d p r o b a b i l i s t i cp o w e rf l o wc a l c u l a t i o n ，e a c hm e t h o dh a si t sa p p l i c a t i o n a r e a ，b u ti ta l s oe x i s t ss o m ed i s a d v a n t a g e s 。 a f t e rp o w e rt r a n s m i s s i o nn e t w o r ko p e n ，p o w e rt r a n s m i s s l o nc o s t e o m p u t a t i o na n dp o w e rt r a n s m i s s i o nc o s tp r i c eh a v ee v i d e n tc h a n g ei n t r a n s m i s s i o ns e r v i c e ，a n di t i si m p o r t a n tv a l u et h a ta c t i v ep o w e ra n d r e a c t i v ep o w e rl o s s e sa r es o l v e di np o w e rt r a n s m i s s i o ns e r v i c e s a n a l y s i s 。s a s e do np r o p o r t i o ns h a r i n gp r i n c i p l e ，a tf i r s t ，a t r a n s f o r m a t i o ni sa c h i e v e d f r o ml o s sn e t w o r kt ol o s s l e s sn e t w o r k ， c o n s e q u e n t l y ian o v e lc o m p l e xt r a c i n gm e t h o df o rp o w e rt r a n s m i s s i o n i sd e v e l o p e di nt h i sp a p e r ，t h eu p s t r e a mt r a c i n gm e t h o da n dd o w n s t r e a m t r a c i n gm e t h o da r ed i s c u s s e di nd e t a i l 。b yt h et w oa l g o r i t h m , h o l d i n g p o r t i o no fe v e r y p o w e rs t a t i o n o rl o a dc a nb eg o ti na l l t h e t r a n s m i s s i o nd e v i c eo fp o w e rs y s t e m ，t h ep a t ha n dp o r t i o no fe v e r y t r a n s a c t i o no rw h e e l i n gs e r v i c ec a nb ed e t e r m i n e d h a n d l i n go f l o s s i so n eo fm o s td i f f i c u l tp r o b l e m sf o r t h eu p s t r e a mt r a c i n gm e t h o da n d 秘南交通大学磺士研究生攀位论文第 ll 英 d o w n s t r e a mt r a c i n gm e t h o d ，s os o m ep e o p l ep r o p o s eanewm e t h o dt h a t t h ec u r r e n ti sa p p l i e dt op o w e rf l o wt r a c i n gf o rl o s s l e s s ， o nl o s sa l l o c a t i o n ，t h ep a p e rf i r s tp o i n t so u tt h er e a s o n a b i1i t y e x i s t e dl o s sa l l o c a t i o nm e t h o d s 。b a s e do ni m p e d a n c em a t r i xa n dt h e r e s u l t so fp o w e rf l o w ，a ne a s ya n dt r a n s p a r e n tl o s sa l l o c a t i o nm e t h o d i sp r o p o s e di nt h ep a p e r ，a n da p p l i e dt oas p e c i f i ce x a m p l e t h em e t h o d isa d d e dt os o m ea p p r o p r i a t ea s s u m p t i o n ，s oi t sf o r m u l ai ss i m p l ea n d u n d e r s t a n d a b l e ，m o s to fp e o p l ecana c c e p tt h em e t h o d k e y w o r d s ：p r o b a b i l i s t i c p o w e rf l o w ；e l e c t r i cp o w e r m a r k e t ；p o w e rf l o w t r a c i n g ；l o s sa l l o c a t i o n 覆毫交瀵夹学颈壹袋瓷爱攀僮谂交 繁 荧 第1 章绪论 1 ，1 输电网损的研究背景 近几年来，落界藏圈内麴魄力工妲不断发展，建立了备种形式的魄力市 场，其梭心目的怒引入浇争机制，掇商效率，降低电价，淑静服务，持续发 黢。魄力市场新机制的弓l 入赋予了魄力系统靓划与运行理论新的内涵，必须 从缀济理论的角艘出发，应用最新的信息、网络游技术。电力市场们烹露特 镊就是输嗽网的开放，作为泡力市场中闯鄢节的输电网，箕功能鞠角色发生 了骥大的变化。输电价格( 觎含避网赞和节点电价) 的制定鹿该有利于保证电 网阐收投资，补偿运行成本，激翩窀网发殿，弓 静发电商和供奄商台邂利用 电刚，艇中如何在市场环境下准确地计算过网费用，并将其公平、合理的分 摊给发电方或者电力用户怒大家共间笑一心的f i 耐惩，怒愈力工作港丽临的熏要 课题。 1 + 1 1 隗力市场的发展 隧麓我孱社会主义市场经济体制姻建立和魄力工业体制的改革，电网的 商业化避籍融成为迫切霈嚣解决的熬鼹谍越。从荧阑电力市场的自然发展过 襁鞠英圈依摄陂府杼为建立电力市场的避程n ，w 默辫出，曦网在电力市场 中处于重要的核一心地位” 遥半个毽笼熬柬，隧着诗簿撬静癍霜鬻滚力系绫懿实际需要，毫力工韭 迅速发展。6 0 7 0 年代，引入控制理论。经典理论逐渐发展到现代理论阶段； 7 0 8 0 年代，弓| 入系统工程理论，并发展弱黥鬣管毽系统( e n e r g ym a n a g e m e n t s y s t e m ，e m s ) 阶段；9 0 年代以厝，引入竞争机制，发展到电力市场阶段。这 是一个由麓擎虱嶷杂、魏糕缀翔高缀、宙蜀都歪g 综合鹃试谖过程，壹敬硬件 为主上升到以软作为主的系统。 传统的电力系统采用的是鬟直一体佬的管理方式“。翔图卜1 ( a ) 所示。 这秘方式自8 够统一调度，保证了电网的统一安全运行。但是因为烂个电力系 统处于垄断的状淼，缺笾竞争，所以效率低下，电力成本较高。 西袁交通大学硕士 i i 究生学位论文 第2 页 辩 釉 图1 - 1 ( a ) 传统电力系统结构 喃) 完全竞争酶嘏力市弱结构 通过引入竞争机制，建立电力市场的遐标是： ( 1 ) 提供规范、有序的交易环境，实现“公平、公正、公开”的市场竞争， 键避电力市场持续、健康、快速发艘； ( 2 ) 器可能提高发电市场透明度，充分发挥市场参与者的积极性，蠼大限 度的提高市场效率； ( 3 ) 优化电力资源配置，降低电价，促进全社会效益的提高； ( 4 ) 在促进市场效率提高的同时，确保电网的安全稳定运行和连续供电的 可靠性。 从竞争和选择的角度来看，电力系统可以有以下4 种经营阶段： ( 1 ) 垄断阶段：发电、输电、配电统一垄断经营； ( 2 ) 发电竞争阶段：发电与输电分离，竞价上网，输电、配电垄断经营； ( 3 ) 输电网开放阶段：发电竞争，输电网开放，配电垄断经营，大用户获 得选择权，也称批发市场； ( 4 ) 配电网开放阶段：发电竞争，输电和配电开放，大小用户均获选择权， 也称零售市场。 我国的电力市场发展步骤即为：由垄断阶段走向发电竞争阶段，然后继续 向输电网开放阶段和配电网开放阶段发展。 一个理想的解除管制的电力工业应该有竞争的发电和连同被管制的输电 以及配电网络一起的零售市场“1 。但是要达到这一理想的状态要经历三个阶 事 噼 争 、r卜辨一 l_吨r；蚓l rlj鼍；l 翱 赣 鞑 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 段“1 ： ( 1 ) 发电竞价上网阶段。这是将竞争引入到电力工业的最初级模式，这种 模式中电力系统的发电厂与电网分开，成为独立的法人。发电市场存在唯一 的买电机构( 一般为各省的电力公司) ，各个发电公司相互竞争，为各电力公 司提供电力。电网经营机构向发电公司买电并向配电公司或电力用户提供电 能。输电网和配电网仍然垄断经营，电力用户没有选择供电者的权利。电网 间的电力交换通过电网管理机构或电网公司进行交易，配电网机构不能同相 邻的电网进行双边或多边交易。 ( 2 ) 批发觉争、输电网开放、多个购溪者阶段。配电和零售公闭从电力 生产者直接购鬃电力并通过输电网传送，但配电、零傍公司对最终躅户仍然 奔垄叛毂。 在发电与电网分离后，输电与配电分开经营，电厂竟价上网，输电网全 网开放，并撼供有偿服务。配电公司仍然对用户垄断缀营，但售电公司获得 赡邀的选择权，大敦电力爝户获褥了购墩选择权。在这个除段，发溆公司准 诲将电能通过魄力市场壹羧囊给售电公弼和大用户，镑窀公司或大糯户可通 过输电网向其它地区购电。 ( 3 ) 零售巍争模式。所有用户( 不仅是大用户) 都获得购电选择权。用 户壤援毫蛰及藏务震量选择零售囊，与零售亵签蠢供邀躅合阉。羧激鄹秘嚣 电阚完全开放，配电飙完全竞争的零售活动中分离出来。零售竞争遇过把所 谢用户都带入市场而产生爿# 常强大的竞争力，从发电到零售环节都腥开完全 的竞争。这时酝电网与输电网一样都向用户开放，提供配电服务，收取服务 爨臻，砉电公蠲不孬鼹孛小翔户垄薮经蘩。来来豹毫力王韭缀褰霹熬建这耱 模式。 。 2 输邀艨努及毫力隶矮交荔 1 1 2 1 输逛臌务的特意 在传统的垂糍垄断条件下，电力公司统一作发彀、输电、配电服务。由 电力公司来绦证系绕供需平衡，傺证魄麓袋鬟，豫谶毫溺安全可靠运行，而 盈迩要尽甏瞧捷稼痰劐建浚凝遮孬警臻，撬粪经济效蕊。毫力公司将憨藏本 按照电量向用户分摊，电价由翻家及备级政府监管，相对来说比较固定。 在电力市场环境下，电网公霹的驳爨包挺系统遮甓翔漆场运罄薅项。系 统邀营的职赛包旗电网一次二次系统规划、设计、建设投产、运行、管理、 鼹南交通大攀硪士研究生警佼论文第4 炎 维修及保证电能质量( 频率，嘏压，谐波等) 、系统安全可靠运行、事故处理 和系统恢复等a 市场运营职责包括主持联营体市场交易、合同管理、安全校 验、发毒枣场薅惑、尽哥髭经滂运行、数据溪黎诗量、缀簿并囊矮户发毽建 荦收取电能生产、市场运营、输电和辅助服务费用等。 表卜1 输电服务在两种模式下的不同特点 传统垄断 电力市场 发、输、配统一规划建设运行 电价中不划分发电、输电和辅助服务成本 统一回收成本 输电网损不单独计算 线路阻塞( 过负荷) 管理不收费 基于会计学的平均成本 发、输、配分离，输电系统独立规划、建设、运行 电价中将区分发电、输电和辅助服务成本，分别回 收成本 输电网损一般要单独计算，要单独考虑收费 阻塞费用一般要单独计算要单独考虑收费 基于微观经济学的边际成本 电价相对固定无需及时了解市场信息 电价相对随机波动需要了解较多市场方面信息 i 。1 ，2 ，2 输毫骚务的摄念 在电力市场的环境下，输电服务”3 就是把电能从电能的生产者( 独立发 电厂或发电公司) 安全：优矮、经济瓣辕送戮黾能戆使用嚣( 配瞧公司绒大 用户) 的过程。 在电力毒场输毫爨务理论中；羲壤定徐分隽嚣帮分：输电费用诗算霉爨簸电 费用分摊。输电赞用包括输电系统投资成本、电网设备使用费用( 设备运行、 维护及辑溜爨雳) 、隧塞舞臻( 线路过受赫弱趱萼l 超豹一矮奄嚣环壤下鼢勰毅 费，收取后可投入未来线路建设) 。有列。，根据某些循要，将电能赞用也掉入 输毫费莠i 中一起计算。 不论改革后的电力系统具体运行规则和组织结构如 可，电网调度人员都 必须知道为用户瓣供输嘏暇务酌精确赞翊。 ( 1 ) 输电公司的主要任务是提供输电服务并收取服务赞用，而输电服务的 定价必须严格依赖于实际的输电费用。监管机构和搿户都有权知道输电定价 的科学依撼。 ( 2 ) 电阙安全经济运行的需爱。输魂公司的目酌怒跌输电服务中获取最大 的经济效羲。因此运行人员必颓确切知道运行决燕对竣电毖费用的影响及竣 电服务对系统安全的影响。 3 ) 商鼗决策鲍霉要。投瓷、运行秘用户承诺等都要求鳃遂总赞嗣及葵变 化情况，以便使商业行为的总收入大于总费用，推动电力系统应桶最先j 拄的 嚣南交通大学硕士 究生学位；仑文第5 页 科学技术和管璐手段以提高生产效率，节约资源。输电费用分摊所要研究的 阉题就楚输电赞弱热褥在爰户闻台遴分配的月题。出发点郝是依据矧户对恕 网的使用程度进行输电费用分配的，其区别在于衡量用户对电网使用程度标 难不同。羧电费臻分摊豹县传方法蠢鞋经基于交荔露基于直滚濒滚灵敏疫分 析的分配方案，还有网前讨论比较多的潮流跟踪技术。 1 1 2 3 联营交易模式以及交易管理 图卜2 联营基本模式 在联营交易模式下，调度和交易为一体，由电网运营者作为唯一的单一 购买者，电网调度机构起着组织电力市场的主要作用。发电厂商作为市场参 与者向电网申报报价曲线并进行投保。独立运行员i s o ( i n d e p e n d e n ts y s t e m o p e r a t o r ) 和交易中心p x ( p o w e re x c h a n g e ) 的组合体( 联营体) 负责集中 管理电网，由其收集各参与者的投标( 价格和电基等信息) ，然后按照统一的 原则评标，并确定系统电价和实现输电交易。采用这种市场模式有英国、阿 根廷、澳大利亚、智利等国家“，。 1 1 2 4 双边交易模式和多边交易模式及交易管理 双边交易模式的电力市场，主要是在发电公司和用户之间直接进行交易， 各卖方必须找到买方签订双边协议，然后再递交给电力交易中心，而无需电 力联营体的介入。此模式的典型代表诸如美国加州、挪威、新西兰等的电力 市场模式“1 。 多边交易”1 指由电力经纪人安排的包括两个或两个以上参与者的交易， 是双边交易的扩展。在这种模式下，调度机构只具有协调交易的职能，对于 交易市场只是简单的负责实现交易，丽不再在电网调度中考虑发电厂的电价 西南交通大学硕士研究生学位论文 第6 页 _ _ d h _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ 一一。 因素。在某些电力市场环境下，交翁市场允许发电j 一和电力用户通过计划饰 调者进雩j ：电能交易，然后秀| ；基枣场憋交易内容提交给i s o 审核。 1 2 谍题的研究意义 电能在输送和分配过程中，在电网中运行的变压器和线路元件上产生的 套功功率被豁为阏损功率；焉在一寇辩阕内产生懿电能损耗被稼兔圈攒瞧量， 简称网搦。网损的大小综合反映了电力系统的规划设计水平和运行管理水平， 我反映了电力系统运行的经济往。溺诧，疆降低阏援，节约毫麓，掇高经济 效益，就应对越个电嘲进行网损分析。 雩l 怒网损变化的燕要霞素是两络结构桶注入功率。有效计及弓l 起两损 变化的因素，采用合理的方法来计簿网损，明确潮损变化规律，反映网损问 题的裙疆本质，对研究降低网损的措施很有意义。 且煎，网损分折的方法般都是采用确定性的诗算方法。两实际电力系 统中，节点注入功率的预测会有偏差，在运行中也会商随机波动：此外，网 终元 牛也会发生偶尔搴故丽遐坦运行，这壤造成了网擐计算时原始数据豹隧 机性，从而使褥计算缩果也带有不确定性。若采用确定性的潮流计算方法， 就蔫要擞据蚤矬可悲躬变臻馕况来避簿丈黧熬计算，疆随辊灏漉则是把潮流 计算的已知量和待求爨都作为变量米处理的一种潮流计算方法。随机潮流输 入筋原始数攥蔻注入功率霸繁点电援戆麓攫、方麓、攫攀分毒避数等，嚣诗 冀结果所提供的也是节点电愿和支路潮流的概率特性( 期望、方差、概率分 露涵数等) ，囊缓只要避过一次诗冀赣露戳为系统运行帮麓麓褥供燹全瑟貔蕊 息。例如，通过概率分布曲线，可以知道线路过负荷的概率有多大，线路最 缀攀窭瑗熬潮流篷莛多少；授撂瓣糖拱熬倍悫，遥霹鏊楚恰当豹确定徐毫线 及无功补偿设备的容擞以及系统的备用容照等“。 1 3 国内外输电网损分析的研究现状 己有的网损分析方法可归结为如下三类： 1 近似算法：咖“ ( 1 ) 损失因数法：根据最大负荷损耗时间求电能损耗和利用损失因数f 求 舀南交通犬攀硕士礴究黛学位论文 瓣7 页 电能损耗是最简单的方法，但浚方法的计算精度不高，只适用于电力网的规 划中。 ( 2 ) 均方蔽奄滚法”1 蹩网损理论诗冀豹基本方渡，在瑟墓磷土壤握诗雾条 件和计算资料的不同，先艏发展了平均电流法( 形状系数法) 、最大电流法( 损 失因数法) 、电压损失法等璎论计算方法。其中，平均电流法与最大电流法适 用于1 i o k v 及其以上输电系统。 鹭方禳魄流法是将诗棼霹段乎臻分麓蔷于夺辩驳，实测各小辩羧正蠢静 电流值，并假设该小时段内电流值不变。由实测的电流值计算均方根电流， 作为等效电流计算网损。 平均电溅法：零l 躅均方根电流与平均魄漉之闽的等效系数( 形状系数) ，霹 撮据平均电流蘧计算运攒。 类似于平均电流法：利用均方根电流法与最大电流的关系，引入攒失因 数( 均方根电流的平方与最大激流的乎方的比值) ，从丽诗算网擐。 殴主计算网损是眈较普遍舶方法，对于局部电潮嗣个别元件的泡损耗 诗箨或当线黪爨爵楚仅莰装浚漉滚表瓣，它迩是糍鸯鸯效麓。毽在实舔应鬟 中由于电流实测工作量太大，蜜测数据的收集整理工作费事，且未考虑负荷 魏绒彤状螅麓黪秘各受棼功率瓣数不鼹的影睫等缺点，实际诗算效鬃不够理 想。 ( 3 ) 等效宅浚分毒法：仗激经验公式霹受耱浆嚣雩褒毪僚篱擎靛缝璞。计算 简便但精度较低，在系统负荷变化幅度较大的场合下会有较大的误差。另外， 它不麓 算任意瓣蘩豹貘耗凌率、援耧毫羹，灵活健较蕤。 固节点等效功率法：将计算时段内随时阏变德靛各带点注入磁率熊理为 节赢等效功率，仪用一次潮流计算来确定系统各项损耗电纛。这种簿法简便， 在负荷功率变化螭度不大的场合下可得到较为满意的结果。由于当备节点功 率敬等效功率对，褥到韵系统濑流分帮弗不一定就是该段辩闻肉静等效分布， 这怒该方法熬不是之处。 电力系统中，电度裂豹准确级剐较高，并且有定期的校验制度，幽其收 集的数据比较准确，使收凝整理原始资料的工作大为简化，两虽农剽于广泛 采粥毫于算机潮流计算方法。该方法要求斑计舞各节煮等效功率( 可巢用方差计 髯方法或等效系数诗篓方法) ，褥缝金磐点擎海运行壤蓬、线路电瓣篷诗舞嬲 损。实用中带虑备负荷节点的擞荷曲线和电源节点的发电出力曲线的形状差 异的影噙，加入对典型受旖曲线教发魄燃力魏线约归续总缝分类处理，其工 西南交通天学硕士研究生学佼论文 第8 磺 作量如会大大增加“。 ( 5 ) b 系数法：撼潮终螅鸯功功率损耗表暴为搜是发魄厂有功功率骢函 数，剥周包含网络结构参数、发电厂母线电压及其相角等遴行参数计算耐褥 副的b 系数计算网掇微增率“。 ( 6 ) 潮流法：诞用电力系统的网损等于所有节点净注入功率之和的原理， 遴过潮流诗雾中鹣雅霹琵籍阵( 转霉) 计雾瓣撰微增率”“。 癌嚣秘方法广泛遮震予受穗麴缀滚分瓣诗算，较好熬菠漱了电力系统电 缝损耗粒总体情况，但不能反映瓣损豹动悫变化及蚤劂络元4 孛对网损豹影昀。 2 精确算法“： ( 1 ) 损耗功率累加法：蘧在计舞辩段内对备个采样爵亥律潮流计算，群将 备对瓣臻耗功率暴戳撩应静采释阔舔对溺，繁鸯羹褥到系统按耗穰量。该隽法 炎活栏较差，j 采样辩刻静损籁凌搴、羧耗彀餐轰法煮接获褥。霾藏渡方法 在电力系统网损计算中使用得毁为广泛，因此作为各种方法比较的旗准。 ( 2 ) 动态潮流法：该方法尽可能凇确魄反映各节点功率随时间变化的实际 状况，针对各时栽的采样值，鞠曲线插德或羰会方法求敬节点注入萌率的时 斌表达武，然簸通j 篷t a y l o r 级数来求取状态变鬣的时城表遮式，继而求墩嘲 拨功率的避域袭选戏。该方法精度缀藏，具鸯较好的灵滔燃，但其诗算擞太 大。 ( 3 ) 既井，与韵态潮流法褶识的还有苓点蘸舔疆僮教合法、损耗功率搔镬 拟合法“”。 3 概率方法： 嬲接疆搴势鑫溺数方法甭毽酉虢嚣冀稠援，嚣盈反浚了在实嚣系统注入 功率波动情况下网掼功率的变化擒律，还可以求出能表示网损功率变化的数 字特征。目前国内融应用的概率方法是线性化逐次计算法“”，该方法采用线 性化的阚损经验公式来逐次计算磐对段的网搂功率，然后求取该对段内网损 功翠l | l 孽概率分毒魏线。筵方法瓷效诗及了节焱注入臻攀渡劾怼瓣损秘影鹋， 适用范围广；其缺点是线性他的隧损经验公式误差较大，而且计算量也比较 大。 综上所述，曩裁已有的常援潮损计算方法( # 概率方法) 都不l 毙有效计及 节纛淀入功率滚动辩网损熬影睫，勇终氇缀罐瓣瓣羲豹变纯溪律送行颈浏。 本课题从随机潮流的角度出发，用概率潮流方法来计算节点状态变量和支路 潮流，进而得到网损的概率分布。 西枣交通大学硕士研究生学位论文第9 页 1 4 网损分摊方法研究 已蠢熬剩缀分摊方法可始终为以下三大类： ( 1 ) 灵敏度分析炎：通过炭敏度分析计算出每个用户的网损修正系数，根 据鼷损掺正系数黠t 薅l 户发出爨电熊绒瀵糕熬电豢送行修正“”1 。 ( 2 ) 数学物理分析类：将系统网损表达成节点电压、节点注入电流、网 终阻撬、双逮交易量麓一令变量或多个交蓬戆形式，然嚣按照数学主靛菜耱 自然表达将网损分摊给各母线。”。 ( 3 ) 菝滗秘分摊豢：包耩不医分俊焉程菠静务耱“郎票法”戳及暴用“琵 例共享原则”的潮流追踪方法o ”2 “。 方法( 1 ) 由于按边际阐按来分摊，蠢极大静激赫蔫户降低阚损静作蠲， 从而为不少的豳家所采用，如澳大列亚、装囡等。但由于这种方法不能保证 全网的湖损与分摊给备用户的隧损之和稻簿，不稻于亳力市场的公平台理襁 “。方法( 2 ) 般计算复杂，涉及至4 较多的数学与电路知识，加上也只能做 要u 莱一方面的优越往，不利于网损分摊的透明往。到目前为止，还没有哪一 个国家或地区采用此类方法，恐怕求来也蹙如此。方法( 3 ) 中的邮票法由予 简明，墩有一部分国家在采用，如蹰班牙、挪威簿。但由于这种方法不区分 备矮户对嬲损黢贡敷程度，文欺 2 5 2 s 提如了基于“托嘲共事”获则豹懑浚 跟踪网损分摊方法。但这种基于有功无功解耦追踪的方法有两个主要的缺 点：( 1 ) 毒凌无功舞藕逡黥哭凌全鼷务令蔑点豹注入功率箴汲取臻搴数功率因 数完全一致的情况下，“比例共享”原则的适用条件才黥满足。电网的实际运 行祷嚣不毒憝潞是这一条 孛，囊这方法爨密懿结果与实际蠢铰大豹滋久； ( 2 ) 有功损耗不仅和线路的有功功率有关，也和免功功率有关。 1 5 阻塞分摊方法研究 e h 于线路的输电容量有限，当网络中增加新的输电业务时，很可能引起 部分线路容量越限，为此需要重新进行发电计划安排，这常会导致系统购电 费用的增加。这个增加后的费用就称为阻塞费用。如果将系统的阻塞按一定 的规则分摊到每条线路上，那么阻塞就和网损的分摊很像。实际上，许多文 献也是在用网损分摊的方法来进行阻塞费用分摊一1 。因此，本文不详细讨 莲南交通大学硕士识究生学位论文第1 0 页 论阻塞费用的分摊方法。 ，6 本文所作的工作 辕惫爨开放螽，生产豹l 毽糍不缝象过去一襻貔毫瓣无偿或义务健赣，焉 最由电网向发电厂或用户收取一定输电费用，以回收电网的原有投资、分担 部分薪建设蓬费戮及承整维妒电露正拳运萼亍掰嚣豹各耱费用。 近几年来，电网的损耗怒由电力公司制定各用户的峰谷和不同季节的网 损调整辫子( 1 0 s sa d j u s t m e n tf a c t o r s ) 寐两各疆户分攘奄麓损耗。为了给 电网各个等级的用户和各种电能转遮用户制定网损电价，需要更详细的依据 备褥户的不阉等级、不露位麓采公平、台瑾酶分摊瞒损。一骜分摊方法已缀 被提出。论文初步对现有的网损计算方法进行比较，每种方法各有其适用范 围，但郁存在英不足之处。然后讨论随税健的潮流计算方法并与确定往静潮 流计算方法比鞍。最脯一部分详细介绍输电服务、过朔网损分析以及合适的 两损分摊方法，并且对潮流鞭踪法进行分析。 本文将开展以下工作： ( 1 ) 从随机潮流出发，用概率潮流方法计算节点电压状态变量和支路潮流，进 而得到网络损耗，并与确定性的潮流计算结果进行比较，得出两者的优劣； ( 2 ) 详细介绍输电服务，并给出了潮流跟踪的逆流，顺流等跟踪算法，结合算 例进行分析； ( 3 ) 采用基于阻抗矩阵的分摊方法进行网损分摊，结合具体算例结果，与以往 方法比较分析，得出结论。 薅摩交通大学硕士研究生学位论文 第11 页 第2 章概率潮流 2 。1 研究背景 2 。1 概率方法在亳力系统审憋瘟糟 概率理论汪经藏葫遮应瘸子奄力系统分据豹诲多方程o “，妇哥靠性译煞 概率仿真。”，网络损耗分析。”，负荷潮流研究和暂态稳定分析。“1 。在概率 叠三产模拟孛“”o ，于抗源楚受荷酶交往霸发电视的停授。随税变量蠢其数字 特征来撇述。谯概率( 或随机) 潮流研究中“”“，节点电压和线路功率的概率 特性可由节电注入量的数字特征来确定，并考虑随机交赘之间的彼诧相关性 “”。文献 5 3 基于负荷运行曲线在理论上计算和分析了电力网络损耗。文献 5 3 5 4 3 详细描述了瀚流益线的统计处珲和应用。在概率暂态稳定佳分析中， 成计及的不确定性可能是教黠类型、故障位置、披障切除现象、系统参数和 系统运行方式o 等。在文献 3 8 中，通过对所有放障蹙型和故障点蓬复的 避葶亍稳定计算来获褥装绞的蛰态稳定性概率。也珂根据不网负麓水平的不确 定性因索，估计和验证单机无穷大系统的暂态稳定性概率“。文献 5 5 】又把 概率理谂月予状态估诗和动态安全然诗中。 2 1 2 概率潮流 传统的潮流计算都是给定网络拓扑结构，变压器的变比，节点注入功率 等，因而计算得到的结果也是确定的值。但实际上，由于电力系统的运行方 式总是受到负荷的频繁变化和随机因素的干扰，有必要考虑这些不确定性， 即考虑概率特性，讲行概率潮流计算。概率潮流比一般潮流计算更能揭示电 力系统的运行特性，为电力系统的规划、可靠性分析及系统的安全分析等提 供更有参考价值的信息。从1 9 7 3 年，b b o r k o w s k a 首先提出了一种直流模 型“8 1 求解潮流问题，此模型仅分析系统的有功功率；此后，r n a l l a n 等把 b b o r k o w s k a 的直流模型扩展为交流模型“”，即不仅考虑系统的有功功率， 还分析系统的无功功率；同时，j f d o p a z o 等提出了采用最小二乘法的概 率潮流计算方法“”。以上这些模型均采用线性化的假设，给计算结果带来一 定的误差。m s o b i e r a j s k i 提出了保留非线性的概率潮流计算方法1 ，该方法 2 2 随机变鲞的概率褒达 2 。2 1 髓褫变量豹数字特征 、嘉裟譬器墓其鬻?絮妻箍的概率为1 x ) 数攀期望：设离散随机交艟 商僵而，x 2 ，确牲“。僦牛川 p ；孔) 。p ，其中f = l ，2 ，随桃变量的数学期望是删) 戚i ，表示为： 嘲= 扣i 2 1 对于密度函数为，( x ) 的随机变量x 其数学期望为。 e ( x ) ；广x f ( x ) 出( 2 - 2 ) 2 ) 方差：离散随机变筮x 的方差s2 为： 讹一一) 2 卜知一一) 2 只 心书 在上式中，s 为标准差，：表示的是一个表示随机变鬟在君值附近分散程度 的量。对于连续随机变量则有： s ：。露盼一一) z 】一已。一动2 ，g 皿( 2 - 4 ) 3 ) 协方差：v a y ；睦x 以外的另一个随机变量，则x 和y 的协方差c “为： c 。；e 【 一两( ) ，一哥) 】 2 5 上式中可是y 的数学期望。当x 和y 为同一随机变量时，为x 或l ，的自协方 差。 一一 西南交通丈拳锨士研究生学位论文 繁1 3 页 2 。2 ，2 压态分密 如果连绥随机变量工具肖概率密度函数为： ， ) 。孺1 8 撕删- - 0 0 o p - 一t 时，b 是任意实数。 4 ) 如果p ；0 ，则称随机变爨岸和l ，不相关。当且仅当 p ( x 妄五l ，y ) * p ( xs x ) p ( y s y ) 或者 f ( x ，y ) z 矗0 ) 氕o ) ( 2 - t 5 ) ( 2 - 1 6 ) 成立时，称随机变塑x 和y 独立。式中，0 ) ，) 分别怒茗和y 的分布密 度爵敬。蓝井，鲡祭善和y 独立，粼善藉y 一定石稻关；麴蘩茬霍y 不穗关， x 和y 也可能不独立。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第15 页 2 2 5 随机变量的运算 设x ，y 和z 是随机变量，a , b 是实数。由期望和方差的定义可得到下 面公式，并且也适用于随机向量。 1 ) 如果z - a x + b ，则 三；口一x + b( 2 1 7 a ) c z a ：c x ( 21 7 b ) 如果n ；1 且6 ；一x ，则公式( 2 1 7 b ) 表明a r ( ；x x ) 具有与卫同样 的协方差，即 c “= c j ( 2 一l i e ) 2 ) 如果z ；x + y ，则 z = x + y c z c x4 - c y4 - 2 c h 3 ) 如果z 一删，则 z ；x y + c r r ( 2 1 8 a ) ( 2 1 8 b ) ( 2 - 1 9 ) 设善帮z 跫# 维疆梳翔麓，x ；【苫。x 。x 。】r , z - z ，z ：，z ，严，虽 z 是的非线性函数，表示为： zm f 啊)( 2 2 0 a ) 或 z 一茁) k 一董乏， ( 2 2 0 b ) 则z 的期望和方差可由泰勒展开式近似描述为： p 或两+ 捌矗吒) 浯。， | c z d c z d 式中，d 表示一阶偏导矩胯，c 氩是岛的簿融， 个元索。式( 2 - 2 1 ) 表明z 静数擎麓鋈帮以由方差来修正。 2 。3 概率潮流算法分析 西南爻通天学硕士研究坐学僚论文 鬻16 鞭 缀率潮滚雾法耀以形或独立黪斑熙稷序，也w 以用作熨裹级联蓐髓初 娥状态供计。这里的概率潮流计算主要是分辑各个算法的优缺点，期望能够 获得较适应电力市场网损分析的有效算法。 2 3 概率潮流模型 搬撰求瓣嚣掭熬不月，概率潮浚大撅可以分势以下题炭f 8 j ： 、根据节点注入的期望和方嫠( 器节点之间不独立，还需给定相关节点的 协方麓) 以及离散分布节赢的裔关数据，来求解节点毫鹾、支路潮流的潮颦 和方差( 或标准嫠) 。 蹲一群繁患静邀力系绫，采羯纛露黛标，潆滚方程为： 可以谗为： 霉48 i 泓啄q b j j ) + 正乏嗡鼻+ b u e i ) 】 一一 ( 2 - 2 2 ) 珐纛荟【隔e t - 磁力) 一岛茹峨鼻+ 岛气) 】 y ；，嚣) k 2 斟e 。2 + 正2 ( 2 - 2 3 ) 支臻潮流方程霹为： z ；嚣( 并) ( 2 2 4 p # - ( 4 + 五2 ) g 口一( 咚e ，+ f , f j ) g # + 0 f f j f , e j ) + 0 7 + 正2 ) 占m q t t 一斌+ 费泌年毽产i t i 七妊i i 一, e 涎q 一皈丰| ? * 麒中y 表示节点注入p q 或p v ，工表示节点电压状态炎嚣( e 。，f ) ，z 表示支踌潮流霉，绫je 1 ) 、线性化模型 将潮流方程( 2 2 3 ) 在叉处展开为一阶黎勒公式得； 褥南交通大拳辕圭磷究塞攀僚论文 繁 7 黉 y ；，暖) + j | i ( 硝) 两边霉戳取数学黧望褥： y = ，暇) 将支路潮流方程( 2 - 2 4 ) 在x 处展开为一阶泰勒公式得； z g ( x ) + 芷| i f 蛆) 两边取数学期望可得： z g 彤) ( 2 - 2 5 ) ( 2 2 6 ) ( 2 - 2 7 ) 2 2 8 ) 由c z = 占【( z z ) ( z z ) 】及s j 甜。得到如下表达式： c z e ( a y 7 s 7 s a y ) ( 2 2 9 ) 其中一表示该随枫炎量的期麓德，c z 表示支路潮流的方藏。 出( 2 2 6 ) ( 2 2 8 ) ( 2 2 9 ) 可知，在已知_ 萤点注入数据的期撩值情掇f ， 霹壹搂诗籍鑫凌漆交蠹秘支爨潮浚靛絮辇毽；在基期节意注入矗y 骞猿下，爵 继两求褥支路瀚流的方蓑。 此模型的特点是：檬型比较简单，计算速度快，但误差较大。 2 ) 、保蟹# 线性模型啪1 ； 褥溪漉方程( 2 - 2 3 ) 在x 楚嚣嚣荧嚣除寨赣公式： y = ，( 莉+ 琅( 艄) + 丢埘7 灯| i 硝 ( 2 3 0 ) 二 箍透敬期望，将矗掣；歹。a y 伐入，褥至l 这代公式： 哥一三童 2 a y f a y a y 7 f 2 a y 疆1 f 8 鼗 = ，( ) ( 2 3 1 ) 将支路潮流方程( 2 - 2 4 ) 在x 处展开为两阶豢勒公式得： z = g 两鬈| 章( 鹾) + 三2 篮舔联 ( 2 3 2 ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 两边取期望值，并代入a x - j 。l ，得： z ；g ( x ) + 妻e l r 7 b a y ( 2 3 3 ) z 即为支路潮流的期望值。 支路潮流方差，可由c 。= ( z z ) ( z z ) 得出。 该方法同样可以应用于支路网损的期望和方差的求解，设一支路节点为i 和j ，将支路潮流置，与s f 相加得：a 弓一弓+ 巴，l q i j = 岛+ q 。 可以简记为： l o s s = ( x ) ( 2 3 4 ) 同理将其二阶展开得： l o s st 暖) + 上i i ( 必) + 寺鲥7 m j 芹脯 ( 2 3 5 ) 从髓求取支路网掇的数学期望鄹方差。 3 ) 、改进厝的保留非线性模型”： 潮滚方程( 2 2 3 ) 程x 经攫开为； l r - ，僻) + 瞧( 艄) + ，( 舾) ( 2 3 6 其后面的步骤与保留非线性模型相类似。 二、禳豢节熹注入瓣概率分毒，求簿支黯港漉( 鼹擐) 豹概率分奄 1 ) 、m o n t e - - c a r l o ( 蒙特卡罗) 模拟法“； 蒙特卡罗方法缓隧祝模羧和统嚣实验秀手段，楚耱钛疆稳变囊豹橛率 分布中，通过随机选择数字的方法产生一种符合该随机变壤概率分布特性的 箍梳数值掺盈，作为输入变蠢搿舞避 亍特定静模叛实验、藤解静方法。在应 用该方法时，要求产生的随机数序列皮符合该随机变量特定的概率分布。而 产生各稀特定豹、不均匀静穰率分布的隧撬羧序列，可行豹方法是先产生一 种均匀分布的随机数序列，然厥再设法转换成特定要求的概率分布的随机序 歹 j ，以此作为数字模拟实验翦输入交黧序列进行模摈求解。其基本步骤如下 ： ( 1 ) 概率模型，对所研究的问题构造个符合其特点的概章模型。 ( 2 ) 产生随枧数序列，作为系绕的抽样簸入进行大量的数字模揪实验， 得剜大量的模拟寅验值。 西南交通大学硕士职究生学位论文第19 页 ( 3 ) 对模拟实验结果进行统计处理( 如计算频率、均值等特征德) ，给出 赝求闫题褥鳃彝解豹精度的估计。 对一支各节点负荷的概率分布和节点发电机功率概率分布时，负荷瞌线 转为概率援型，可以内裹教点负蔚熟频数遘方图豹方法褥至h 援搴分布，按照 其分布分别产生一组随机数值序列。假设产生了n 个样本，然后由遮n 组数 瓣进行瀚滚计罄或采蠲德求辍与注入功率豹经验公式进行诗雾，最终褥到镣 求量( 节点电压，支路潮流，支路网损) 的d - 组样本值，再用概率统计的方 法求取期望、方差、橇率分蠢等等。蒙特卡罗黪计算量( 籀群次数) 觳不 受系统规模影响，该方法的抽样次数与抽样精度的平方成反比，在一定抽样 精度下，减，l 、方差趸减少擒样次数瀚奏效方法。觳祷况下，爵戳取5 0 0 0 1 0 0 0 0 ，这样才能保证模拟的有效性。 该方法用时徭长，