電力市場(chǎng)與輸電安全 - 全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽

1、B12004高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目（請(qǐng)先閱讀“對(duì)論文格式的統(tǒng)一要求”）B題電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理我國(guó)電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化改革正在積極、穩(wěn)步地進(jìn)行。2003年3月國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)成立，2003年6月該委員會(huì)發(fā)文列出了組建東北區(qū)域電力市場(chǎng)和進(jìn)行華東區(qū)域電力市場(chǎng)試點(diǎn)的時(shí)間表，標(biāo)志著電力市場(chǎng)化改革已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著我國(guó)用電緊張的緩解，電力市場(chǎng)化將進(jìn)入新一輪的發(fā)展，這給有關(guān)產(chǎn)業(yè)和研究部門帶來了可預(yù)期的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電力從生

2、產(chǎn)到使用的四大環(huán)節(jié)——發(fā)電、輸電、配電和用電是瞬間完成的。我國(guó)電力市場(chǎng)初期是發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)，采取交易與調(diào)度一體化的模式。電網(wǎng)公司在組織交易、調(diào)度和配送時(shí)，必須遵循電網(wǎng)“安全第一”的原則，同時(shí)要制訂一個(gè)電力市場(chǎng)交易規(guī)則，按照購(gòu)電費(fèi)用最小的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)來運(yùn)作。市場(chǎng)交易調(diào)度中心根據(jù)負(fù)荷預(yù)報(bào)和交易規(guī)則制訂滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的調(diào)度計(jì)劃――各發(fā)電機(jī)組的出力（發(fā)電功率）分配方案；在執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃的過程中，還需實(shí)時(shí)調(diào)度承擔(dān)AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）輔助服務(wù)的機(jī)組出

3、力，以跟蹤電網(wǎng)中實(shí)時(shí)變化的負(fù)荷。設(shè)某電網(wǎng)有若干臺(tái)發(fā)電機(jī)組和若干條主要線路，每條線路上的有功潮流（輸電功率和方向）取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和各發(fā)電機(jī)組的出力。電網(wǎng)每條線路上的有功潮流的絕對(duì)值有一安全限值，限值還具有一定的相對(duì)安全裕度（即在應(yīng)急情況下潮流絕對(duì)值可以超過限值的百分比的上限）。如果各機(jī)組出力分配方案使某條線路上的有功潮流的絕對(duì)值超出限值，稱為輸電阻塞。當(dāng)發(fā)生輸電阻塞時(shí)，需要研究如何制訂既安全又經(jīng)濟(jì)的調(diào)度計(jì)劃。?電力市場(chǎng)交易規(guī)則：1.以15

4、分鐘為一個(gè)時(shí)段組織交易，每臺(tái)機(jī)組在當(dāng)前時(shí)段開始時(shí)刻前給出下一個(gè)時(shí)段的報(bào)價(jià)。各機(jī)組將可用出力由低到高分成至多10段報(bào)價(jià)，每個(gè)段的長(zhǎng)度稱為段容量，每個(gè)段容量報(bào)一個(gè)價(jià)（稱為段價(jià)），段價(jià)按段序數(shù)單調(diào)不減。在最低技術(shù)出力以下的報(bào)價(jià)一般為負(fù)值，表示愿意付費(fèi)維持發(fā)電以避免停機(jī)帶來更大的損失。2.在當(dāng)前時(shí)段內(nèi)，市場(chǎng)交易調(diào)度中心根據(jù)下一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷預(yù)報(bào)每臺(tái)機(jī)組的報(bào)價(jià)、當(dāng)前出力和出力改變速率，按段價(jià)從低到高選取各機(jī)組的段容量或其部分（見下面注釋），直到它們

5、之和等于預(yù)報(bào)的負(fù)荷，這時(shí)每個(gè)機(jī)組被選入的段容量或其部分之和形成該時(shí)段該機(jī)組的出力分配預(yù)案（初始交易結(jié)果）。最后一個(gè)被選入的段價(jià)（最高段價(jià)）稱為該時(shí)段的清算價(jià)，該時(shí)段全部機(jī)組的所有出力均按清算價(jià)結(jié)算。注釋：（a）每個(gè)時(shí)段的負(fù)荷預(yù)報(bào)和機(jī)組出力分配計(jì)劃的參照時(shí)刻均為該時(shí)段結(jié)束時(shí)刻。（b）機(jī)組當(dāng)前出力是對(duì)機(jī)組在當(dāng)前時(shí)段結(jié)束時(shí)刻實(shí)際出力的預(yù)測(cè)值。（c）假設(shè)每臺(tái)機(jī)組單位時(shí)間內(nèi)能增加或減少的出力相同，該出力值稱為該機(jī)組的爬坡速率。由于機(jī)組爬坡速率的約

6、束，可能導(dǎo)致選取它的某個(gè)段容量的部分。（d）為了使得各機(jī)組計(jì)劃出力之和等于預(yù)報(bào)的負(fù)荷需求，清算價(jià)對(duì)應(yīng)的段容量可能只選取部分。市場(chǎng)交易調(diào)度中心在當(dāng)前時(shí)段內(nèi)要完成的具體操作過程如下：1、監(jiān)控當(dāng)前時(shí)段各機(jī)組出力分配方案的執(zhí)行，調(diào)度AGC輔助服務(wù)，在此基礎(chǔ)上給出各機(jī)組的當(dāng)前出力值。2、作出下一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷需求預(yù)報(bào)。3、根據(jù)電力市場(chǎng)交易規(guī)則得到下一個(gè)時(shí)段各機(jī)組出力分配預(yù)案。4、計(jì)算當(dāng)執(zhí)行各機(jī)組出力分配預(yù)案時(shí)電網(wǎng)各主要線路上的有功潮流，判斷是否會(huì)出

7、現(xiàn)輸電阻塞。如果不出現(xiàn)，接受各機(jī)組出力分配預(yù)案；否則，按照如下原則實(shí)施阻塞管理：B3171207318080150.7112581.190181207318080141.5812581.190191207318080132.3712581.190201207318080156.9312581.190211207318080125138.8881.190221207318080125131.2181.1902312073180801251

8、41.7181.190241207318080125149.2981.19025120731808012512560.5829026120731808012512570.9629027120731808012512564.8549028120731808012512575.5299029120731808012512581.1104.8430120731808012512581.1111.2231120731808012512581.1

9、98.09232120731808012512581.1120.44表2各線路的潮流值各線路的潮流值（各方案與表1相對(duì)應(yīng)，單位：MW）方案線路1234560164.78140.87144.25119.09135.44157.691165.81140.13145.14118.63135.37160.762165.51140.25144.92118.7135.33159.983167.93138.71146.91117.72135.4116

10、6.814166.79139.45145.92118.13135.41163.645164.94141.5143.84118.43136.72157.226164.8141.13144.07118.82136.02157.57165.59143.03143.16117.24139.66156.598165.21142.28143.49117.96137.98156.969167.43140.82152.26129.58132.04153

11、.610165.71140.82147.08122.85134.21156.2311166.45140.82149.33125.75133.28155.0912165.23140.85145.82121.16134.75156.7713164.23140.73144.18119.12135.57157.214163.04140.34144.03119.31135.97156.3115165.54141.1144.32118.84135.

12、06158.2616166.88141.4144.34118.67134.67159.2817164.07143.03140.97118.75133.75158.8318164.27142.29142.15118.85134.27158.3719164.57141.44143.3119134.88158.0120163.89143.61140.25118.64133.28159.1221166.35139.29144.2119.1136