淺談電力學(xué)之輸電阻塞管理模型

劉　令　，林佳悅，劉　元

（1.吉林建筑大學(xué)，長(zhǎng)春　130118；2.長(zhǎng)春一汽實(shí)業(yè)建筑裝飾工程有限公司，長(zhǎng)春　130011）

淺談電力學(xué)之輸電阻塞管理模型

劉令1，林佳悅1，劉元2

（1.吉林建筑大學(xué)，長(zhǎng)春130118；2.長(zhǎng)春一汽實(shí)業(yè)建筑裝飾工程有限公司，長(zhǎng)春130011）

摘要：本文在現(xiàn)有市場(chǎng)條件下，研究電網(wǎng)的輸電阻塞管理問(wèn)題，文中假設(shè)局部線性化，采用多維線性回歸求得阻塞費(fèi)用和機(jī)組出力分配預(yù)案，并根據(jù)交易規(guī)范，考慮到時(shí)間效率，采用Huf fman決策樹和遞歸策略來(lái)進(jìn)行分配預(yù)案，進(jìn)而求得計(jì)算公式，進(jìn)行阻塞優(yōu)化調(diào)整，得到輸電阻塞管理模型。

關(guān)鍵詞：多元線性回歸模型；遞歸策略；Huf fman決策樹

0　引言

我國(guó)電力市場(chǎng)一直在進(jìn)行整改，電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理愈發(fā)重要，因?yàn)殡娔軅鬏敃r(shí)有輸電線路傳輸容量的限制，所以必須調(diào)整機(jī)組出力分配方案，消除阻塞，以免發(fā)生危險(xiǎn)。本文在遵循電網(wǎng)“安全第一”的原則下，查閱了2013年的電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)年鑒［1]，并對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，得出分配預(yù)方案，調(diào)整計(jì)算公式，從而制定出電網(wǎng)市場(chǎng)管理模型。

1　輸電阻塞管理模型的建立

首先應(yīng)研究線路潮流與機(jī)組出力的關(guān)系，根據(jù)2013年的統(tǒng)計(jì)年鑒，發(fā)現(xiàn)兩者即使在給定的輸電系統(tǒng)下也很難有明確的函數(shù)關(guān)系，只有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的規(guī)律性。其次考慮到阻塞費(fèi)用問(wèn)題，其涉及到機(jī)組利益損失，必須合理分?jǐn)?。然后進(jìn)行預(yù)案計(jì)算，阻塞檢查，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整并利用安全裕度輸電等規(guī)劃出力分配。

1.1引進(jìn)潮流分布公式

以2013年的電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)年鑒為樣本，利用兩種多維回歸模型求出潮流分布近似公式，首先進(jìn)行回歸模型的建立［2]

或

其中Pj+表示第j條線路上的有功潮流值（單位MW）、aij表示第j條線路有功潮流值在第i臺(tái)機(jī)組出力值上的線性系數(shù)、bi表示第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的出力調(diào)整值、cj表示第j條線路有功潮流在各機(jī)組出力近似公式上的常數(shù)項(xiàng)、ej～N（0，δ）為誤差項(xiàng)，j=1，2，3……

采用最小二乘法估計(jì)aij和bj得方程［3]

KTKAj=KTLJ

解得Aj的最小二乘估計(jì)值，并且可知方程為Aj的無(wú)偏估計(jì)。

1.2回歸結(jié)果的檢驗(yàn)與求解

首先運(yùn)用假設(shè)檢驗(yàn)方法驗(yàn)算樣本值：

假設(shè)條件［4]1：a1j=a2j=a3j=a4j=...=anj=0

假設(shè)條件2：對(duì)于i=1，2，...，n至少存在一個(gè)aij不等于0.

然后利用MATLAB統(tǒng)計(jì)工具箱進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)公式（2）與實(shí)際情況更加吻合，所以應(yīng)該用公式（2）進(jìn)行計(jì)算，從而得出結(jié)論，即對(duì)于給定電網(wǎng)，功率應(yīng)按需分配。

2　阻塞費(fèi)用的計(jì)算

本文利用兩種方式計(jì)算阻塞費(fèi)用［5]，其中方式一為按照損失比例補(bǔ)償來(lái)進(jìn)行阻塞費(fèi)用的計(jì)算，即：

阻塞費(fèi)用=補(bǔ)償?shù)目偤?/p>

式中的“補(bǔ)償總和”來(lái)自阻塞調(diào)整的損失，其包括兩方面，分別為序內(nèi)多出力部分引起的損失和序外多出力部分引起的損失。

總阻塞費(fèi)用E=總損失之和*比例系數(shù)

方式二為按照市場(chǎng)規(guī)則進(jìn)行則色費(fèi)用的計(jì)算，即：

總阻塞費(fèi)用E=n（d2-d1）D*L

其中，d2為調(diào)整清算價(jià)、d1為最后清算價(jià)、△n為購(gòu)電費(fèi)之差，即阻塞費(fèi)用。

經(jīng)過(guò)對(duì)兩種不同計(jì)算方式的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：

（1）對(duì)于方式一，應(yīng)考慮公平性，計(jì)算其單位損失時(shí)應(yīng)減去發(fā)電成本。

（2）方式一只對(duì)利益受損機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償，適用于小費(fèi)用計(jì)算，并且有利于網(wǎng)方。

（3）因?yàn)榘l(fā)電房的報(bào)價(jià)都高于其成本，若按照方式一來(lái)計(jì)算則不公平。

（4）方式二規(guī)則簡(jiǎn)單，計(jì)算更為簡(jiǎn)便。

3　引入出力分配預(yù)案

出力分配預(yù)案是綜合考慮時(shí)代背景，市場(chǎng)規(guī)則，時(shí)間效率等因素下利用Huffman決策樹［6]和求得遞歸策略求得的方案，具體步驟如下：

（1）按報(bào)價(jià)從小到大的原則確定機(jī)組容量，直至其總和等于DL。

（2）計(jì)算每個(gè)機(jī)組被選取的容量和。

（3）當(dāng)faki計(jì)算結(jié)果為0時(shí)停止計(jì)算。

（4）當(dāng)G=DL時(shí)停止計(jì)算；當(dāng)G＞DL時(shí)，flaki均為1；當(dāng)G＜DL時(shí)，flaki均為-1，結(jié)束計(jì)算。

（5）當(dāng)G＜DL時(shí)，若faki的結(jié)果不為-1或當(dāng)G＞PL時(shí)，若faki的結(jié)果不為1，則從第二步開始重新計(jì)算。

其中DL為承載預(yù)測(cè)值、ki為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)調(diào)整值。

4　阻塞管理模型的調(diào)整

為了遵循“安全第一”的規(guī)則，針對(duì)阻塞檢查、預(yù)案調(diào)整、裕度發(fā)電［7]和拉閘限電這四個(gè)流程分別進(jìn)行阻塞管理討論：

（1）阻塞檢查。阻塞檢查方法為檢查潮流分布是否超過(guò)其限定值。

（2）預(yù)案調(diào)整。預(yù)案調(diào)整方法分為四部分分別為電量承載需求約束，爬坡速度約束，不阻塞約束條件和功率上限約束。

（3）裕度輸電：各個(gè)線路按照裕度利用率最小為目標(biāo)，進(jìn)行電網(wǎng)輸出。

（4）當(dāng)滿足用電需求時(shí)，電網(wǎng)將不安全，此時(shí)應(yīng)拉閘限電保證安全。

討論后對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，由于以上方法計(jì)算繁瑣，所以優(yōu)化時(shí)，應(yīng)使用代理目標(biāo)函數(shù)，利用非梯度優(yōu)化算法，并且針對(duì)各種問(wèn)題設(shè)計(jì)進(jìn)行啟發(fā)式計(jì)算，得出最優(yōu)模型。

5　總結(jié)

本文通過(guò)研究現(xiàn)有市場(chǎng)下獨(dú)立電路輸電阻塞的特點(diǎn)，在局部線化條件下，利用帶有常數(shù)項(xiàng)的多元回歸方程求得出力分配和潮流分布的近似關(guān)系，遵循電網(wǎng)規(guī)律，考慮阻塞調(diào)整的影響并進(jìn)行優(yōu)化，循序漸進(jìn)地建立輸電阻塞管理數(shù)學(xué)模型。

參考文獻(xiàn)：

［1]楊洪明，段獻(xiàn)忠，何仰贊.阻塞費(fèi)用的計(jì)算和分?jǐn)偡椒ǎ跩].電力自動(dòng)化設(shè)備，2002

［2]同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)系.高等數(shù)學(xué)（第六版）［M].高等教育出版社，2011［3]鄭君里，楊為理.信號(hào)與系統(tǒng)［M].高等教育出版社，1997

［4]王春森.系統(tǒng)設(shè)計(jì)師教程［M].西安大學(xué)出版社，2001

［5]同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)系.工程數(shù)學(xué)線性代數(shù)（第一版）［M].高等教育出版社，1981

［6]何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析（第三版）［M].華中科技大學(xué)出版社，2003

［7]肖光宗，盧紅祥.電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理模型［Z].2001

作者簡(jiǎn)介：劉令（1982—），女，吉林長(zhǎng)春人，博士，主要研究方向：偏微分方程。