节点边际电价与阻塞管理算法的研究

阻塞管理是保障电力市场环境下电网安全运行和市场公平运作的必备手段。针对不同的电力交易品种、不同的结算方式,阻塞管理的方法也不同。节点边际电价作为衡量电量价格的一种方法,同时也是缓解阻塞的一种手段。本文在对国内外阻塞管理及节点边际电价的理论研究和实际应用进行总结、评述的基础上,根据我国电力市场特点,对阻塞管理和节点边际电价进行了深入地研究,部分成果得到了实际应用。 1在直流潮流的基础上,采用线性方程组的方法分析了节点边际电价与边际机组的关系、边际机组与阻塞线路影子价格的关系,进而推导出节点边际电价与阻塞线路影子价格的关系。在此基础上研究并解释了阻塞时节点边际电价所表现出的经济现象,得出结论:阻塞发生时,购电费用可能增加也可能减少,其本质是总剩余减少。 2以直流最优潮流为核心,提出了交直流迭代求解含网损的节点边际电价计算方法。以直流最优潮流进行经济功率分配,通过交流潮流精确计算网损,两者相互迭代直至收敛。该方法修正了直流潮流所带来的误差,同时较之交流最优潮流提高了计算速度和算法可靠性。通过IEEE14节点系统分析了平衡机组与边际机组之间关系对算法收敛性的影响。通过IEEE118节点验证表明,该方法适合工程应用。 3提出了全时段优化的节点边际电价计算模型。以PJM5bus为测试系统,验证了该模型具有比目前采用的单时段模型优化范围更广、计算结果更优等优点。采用IEEE118节点算例分析了全时段优化模型的计算时间与优化时段个数与之间的关系,探索了该模型的工程应用前景。为了缩短全时段模型的计算时间,使该模型适合工程实用,本文提出只考虑阻塞支路的简化模型。 4根据日前市场交易特点和电力系统运行的物理规律,结合传统的最优潮流模型建立阻塞管理优化模型,分别应用原对偶内点法、微粒群算法求解该模型,并分析两种算法的优缺点。推导原对偶内点法求解最优潮流时所采用的抽象数学表达式和具体数学表达式。采用IEEE118节点系统对原对偶内点法进行验证。考虑到新型智能算法的发展,本文引入了微粒群算法对最优潮流模型进行求解,分析微粒群参数对优化效果的影响,并将其与传统遗传算法和原对偶内点法作比较,分析算法优劣之处,证明该方法同样适合求解最优潮流模型。 5针对我国东北区域电力市场开展的年度、月度合同交易,提出“二次优化概念”,应用线性优化模型解决我国目前中长期交易的阻塞管理。本文分析我国的中长期交易特点以及电力工业的特征,提出将基尔霍夫电流定律作为等式约束条件,将校核支路作为优化变量,建立中长期阻塞管理模型。采用线性优化方法求解该模型。为了使计算方法适合工程应用,本文提出了“二次优化”的概念:第一次优化得到可行解,第二次优化得到最优解。该方法确保了在任何报价情况下都可以得到可行解。该方法在我国东北区域电力市场进行了验证,获得现场认可。 6研究了在节点边际电价环境下发电商报价策略问题。针对价格接受者这一特殊群体,本文制定了收益期望值最大化的优化策略。通过收益函数和电价概率密度的积分获得期望收益。为了使该策略得以实现,本论文提出了以曲线拟合表征概率密度的思想,使得该方法得以实际应用。应用2003～2005年PJM ZONE日前市场的节点边际电价验证该方法的有效性。 阻塞管理与节点边际电价的研究对电力市场安全运行和健康发展具有重要意义。本论文的研究成果对我国电力市场建设与发展具有一定的理论指导意义和实际应用价值。