輸電阻塞管理及阻塞調(diào)度研究

摘 要：輸電阻塞使廉價(jià)的電力無(wú)法輸入負(fù)荷區(qū)，降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，甚至引起區(qū)域性的缺電現(xiàn)象，影響正常的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生活秩序。本文通過(guò)分析比較阻塞調(diào)度、阻塞定價(jià)和各國(guó)阻塞管理實(shí)踐中采用的各種方案，指出其特點(diǎn)和適用性。把節(jié)點(diǎn)電價(jià)理論應(yīng)用于日前市場(chǎng)，采用集中優(yōu)化和分區(qū)競(jìng)價(jià)兩種阻塞管理方案，對(duì)其經(jīng)濟(jì)損益分析比較，定性地提出分區(qū)競(jìng)價(jià)建議。

關(guān)鍵字：輸電阻塞管理；阻塞調(diào)度；集中優(yōu)化；電網(wǎng)規(guī)劃

1 概述

隨著電力市場(chǎng)的逐步開(kāi)放，電能交易也日益增多，使得輸電網(wǎng)絡(luò)的阻塞問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。電力系統(tǒng)的輸電阻塞是指由于本身輸送容量的限制，不能滿足電能輸送的要求，通常包括輸電線路或變壓器有功潮流超過(guò)允許極限和節(jié)點(diǎn)電壓越限等。嚴(yán)重的輸電阻塞不僅會(huì)使電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性受到破壞；同時(shí)，它也會(huì)讓電能交易計(jì)劃難以實(shí)現(xiàn)，破壞電力市場(chǎng)的公平性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)市場(chǎng)環(huán)境下的自由競(jìng)價(jià)和雙邊合同等因素也增人了潮流的不確定性，這些都需要合理地分?jǐn)偲滹L(fēng)險(xiǎn)成本，用正確的市場(chǎng)信號(hào)來(lái)引導(dǎo)利益不同的各市場(chǎng)方，達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。

2 輸電阻塞管理研究現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)的電力工業(yè)中，各發(fā)電實(shí)體統(tǒng)一調(diào)度，利潤(rùn)平均分?jǐn)偂．?dāng)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)線路功率越限時(shí)，短期的處理方法是用行政的命令調(diào)整各發(fā)電機(jī)出力，如果經(jīng)過(guò)調(diào)整仍不能滿足電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行只能靠強(qiáng)行切除負(fù)荷，以降低流過(guò)線路的功率。長(zhǎng)期的解決辦法就是我們經(jīng)常聽(tīng)到的對(duì)電網(wǎng)的擴(kuò)建和設(shè)備的更新與替換。這些方法都存在一個(gè)通病那就是責(zé)權(quán)不清，資金分配不明晰。無(wú)論是對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行人員還是電力系統(tǒng)中的各參與者，以上這些方法都無(wú)法給出公平或明確的經(jīng)濟(jì)信號(hào)。

電力市場(chǎng)的出現(xiàn)就是要合理分配資源，公正、公平、公開(kāi)的對(duì)待所有參與者。傳統(tǒng)的解決支路越限的方法，在新的環(huán)境下已不再適用，于是阻塞問(wèn)題便應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)線路潮流越限時(shí)如何分清各方的責(zé)任，如何給出正確而又及時(shí)的信息，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，公正合理的緩解阻塞是各方研究的焦點(diǎn)。

阻塞管理實(shí)際上有兩個(gè)層面的問(wèn)題，一是如何消除阻塞，制定滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定要求的交易計(jì)劃，也就是通常所說(shuō)的阻塞調(diào)度；二是如何計(jì)算阻塞費(fèi)用并且公平合理地分?jǐn)?。兩者互為因果，密不可分?/p>

3 可中斷負(fù)荷消除阻塞的調(diào)度方案

由于中斷負(fù)荷將影響到電力用戶的利益，困此，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，作為帶有公益性質(zhì)的電力部門被要求盡可能的保證供電的連續(xù)性。然而，在電力市場(chǎng)環(huán)境下，追求經(jīng)濟(jì)利益是電力企業(yè)的最終目標(biāo)，其公益性將大大降低。這種環(huán)境下，只有對(duì)供需雙方都有利的行為才會(huì)為雙方所樂(lè)于接受。針對(duì)中斷負(fù)荷而言，從電網(wǎng)公司的角度來(lái)說(shuō)，如果維持供電連續(xù)性的支出大于中斷負(fù)荷的支出（欲終止對(duì)負(fù)荷的供電電網(wǎng)公司必須在經(jīng)濟(jì)上向用戶提供補(bǔ)償，因?yàn)橛脩粲袡?quán)要求電網(wǎng)公司向其提供電能），則電網(wǎng)公司樂(lè)于采取中斷負(fù)荷措施；從電力用戶的角度來(lái)說(shuō)，如果電網(wǎng)公司向其提供的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償高于其維持連續(xù)用電所能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)利益，則其也將樂(lè)于接受中斷負(fù)荷的措施。如果電網(wǎng)公司愿意支付更多的賠償費(fèi)用，則該用戶將會(huì)非常樂(lè)意接受中斷供電。由此可見(jiàn)，在電力市場(chǎng)環(huán)境下，不僅當(dāng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性受到威脅時(shí)，而且在正常的電力調(diào)度中也存在中斷負(fù)荷的可能，因此利用可中斷負(fù)荷來(lái)消除阻塞也就成為可行的措施。

電網(wǎng)調(diào)度部門根據(jù)全網(wǎng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所擁有的可中斷負(fù)荷容量，結(jié)合阻塞線路的阻塞量大小中斷一定量的可中斷負(fù)荷，重新調(diào)整發(fā)電計(jì)劃，即是求解以下的最優(yōu)潮流問(wèn)題：

式中：為節(jié)點(diǎn)i的第j個(gè)用戶的可中斷負(fù)荷成本函數(shù)（如果i節(jié)點(diǎn)無(wú)可中斷負(fù)荷則；和分別為節(jié)點(diǎn)發(fā)電功率和負(fù)荷功率向量；為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的虛部；為節(jié)點(diǎn)電壓相角向量；為支路極限傳輸功率向量；為支路節(jié)電并聯(lián)矩陣；為用戶類型：為節(jié)點(diǎn)i的第j個(gè)用戶的可中斷負(fù)荷數(shù)量；一為節(jié)點(diǎn)i的第j個(gè)用戶的最大的可中斷負(fù)荷量；式（2）為直流潮流方程；式（3）為支路容量約束，和分別為式（3）和（4）的拉格朗日乘子向量：式（5）為負(fù)荷容量約束；是引入可中斷負(fù)荷消除阻塞電網(wǎng)總的購(gòu)電成本。

4 總結(jié)

電力市場(chǎng)發(fā)生輸電阻塞的現(xiàn)象比較頻繁，輸電阻塞在較大程度上限制了市場(chǎng)效率的提高。設(shè)計(jì)在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的阻塞管理措施以緩解或消除阻塞并提供適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)電力資源的合理配置、輸電系統(tǒng)的發(fā)展，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。輸電阻塞不但會(huì)降低電力市場(chǎng)的效率，而且還會(huì)加強(qiáng)某些發(fā)電方的市場(chǎng)勢(shì)力。

參考文獻(xiàn)

[1] David I. Sun， Bruce Ashley， Brian Brewer， et al. Optimal Power Flow by Newton Approach， IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems， 1984， PAS-103（10）：2864-2875

[2] 謝開(kāi)， 宋永華， 于爾鏗， 劉廣一. 基于最優(yōu)潮流的實(shí)時(shí)電價(jià)分解模型及其內(nèi)點(diǎn)法實(shí)現(xiàn). 電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 1999， 23（2）；

[3] 趙晉泉， 侯志儉， 吳際舜. 新的基于最優(yōu)潮流的有功無(wú)功一體化實(shí)時(shí)電價(jià)模型及算法. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 1999， 33（12）；

作者簡(jiǎn)介

滕天杰（1986-），女，河北省承德市，滿族，講師，碩士研究生，江西工程學(xué)院，研究方向：信息自動(dòng)化。