计及经济性约束的可用输电能力研究

论文摘要

现代电力系统中,电网的可用输电能力（Available Transfer Capability,简称ATC）是反映输电系统运行状态的重要指标,充裕的ATC是系统安全稳定运行的保障和前提。电力市场引入后,充足的ATC更是电力交易得以顺利实施的保证,快速准确的ATC计算成为影响电力交易效率的重要因素。电力市场环境下,电力系统的运行在满足安全约束的前提下必须满足相应的市场规律以体现公平、公正、公开的原则,这就提出了经济性约束下系统运行的问题。因此必须对经济性约束下的可用输电能力问题进行针对性研究。文中针对于可用输电能力计算方法的改进和市场指导作用的提高做了系统深入的研究,即如何在满足安全约束和经济性约束条件下,快速准确的进行ATC计算,为电力市场运营提供有力指导。首先,将分解协调的原理应用到ATC计算中。针对于大型互联系统优化问题的求解中易出现“维数灾”的问题,文中提出了协同进化粒子群算法,并建立了对应的ATC数学模型,将全局优化问题,分解为解向量维数较小的子优化问题。通过子系统的优化协调,得到问题求解的目的,有效降低了待求解问题的复杂度。子系统的寻优采用了一种改进粒子群算法,有效改善了其适应性和收敛性,加强了协同进化粒子群算法的全局寻优能力。其次,文中研究了计及经济性约束的可用输电能力计算问题。在常规的ATC计算模型中,没有考虑发电机的经济特性,目标函数为传输容量最大。但仿真结果表明,一味追求输电容量最大,当负荷区域的用电量增加时,发电区域的发电机边际电价将显著上升,过高的边际电价不能为需求侧所接受。此时的ATC信息过于乐观,与经济调度中按照发电报价对发电容量进行排序的结果存在较大误差,没有为市场运行提供合适的行为指导。针对上述不足,建立了计及系统经济性约束的可用输电能力模型,考虑了发电机的报价差别和降损效益,实现负荷增加时,发电机出力的经济分配和潮流最优分布;引入区域最高边际电价约束,计及了需求侧电价响应,对市场行为更有指导意义。其中针对于我国目前电力市场现状的效益分析和IEEE-30节点系统的仿真验证了模型的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 电力市场发展概况与相关理论分析
• 1.2.1 电力市场形成及行为原则
• 1.2.2 电力市场的交易模式
• 1.2.3 交易类型及报价结算机制
• 1.2.4 我国电力市场的现状
• 1.3 国内外ATC 研究现状
• 1.3.1 ATC 的主要计算方法
• 1.3.2 ATC 的研究格局分析
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 可用输电能力的概念及其数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 ATC 的定义及技术指标
• 2.3 ATC 计算中不确定性因素的处理
• 2.4 可用输电能力的数学模型
• 2.4.1 问题的目标函数构建
• 2.4.2 问题的约束条件计及
• 2.5 本章小结
• 第3章 可用输电能力计算的分解协同策略
• 3.1 引言
• 3.2 协同进化法
• 3.2.1 协同进化法的分解协调原理
• 3.2.2 协同进化法基本流程
• 3.2.3 协同进化法在电力系统中的应用分析
• 3.3 粒子群优化算法
• 3.3.1 算法原理
• 3.3.2 参数设定
• 3.3.3 算法流程
• 3.4 子系统优化算法的改进
• 3.4.1 加强群体共享
• 3.4.2 随机速度的扰动效应
• 3.4.3 权重因子的动态调整
• 3.5 基于协同粒子群优化算法的ATC 计算
• 3.5.1 ATC 计算的分解协调模型
• 3.5.2 约束的惩罚处理
• 3.5.3 ATC 优化问题子系统分解与协调策略
• 3.6 算例分析
• 3.6.1 算例和参数选择
• 3.6.2 结果分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 计及经济性约束的可用输电能力研究
• 4.1 引言
• 4.2 当前市场运作中的经济问题
• 4.3 计及经济性约束的ATC 建模
• 4.3.1 目标函数
• 4.3.2 发电区域最高清除电价约束的计及
• 4.3.3 发电机的有功报价
• 4.3.4 网损费用计算
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 计算流程及结果分析
• 4.4.2 社会效益分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢