淺談電力學之輸電阻塞管理模型

劉　令　，林佳悅，劉　元

（1.吉林建筑大學，長春　130118；2.長春一汽實業建筑裝飾工程有限公司，長春　130011）

淺談電力學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，長春130118；2.長春一汽實業建筑裝飾工程有限公司，長春130011）

摘要：本文在現有市場條件下，研究電網的輸電阻塞管理問題，文中假設局部線性化，采用多維線性回歸求得阻塞費用和機組出力分配預案，并根據交易規范，考慮到時間效率，采用Huf fman決策樹和遞歸策略來進行分配預案，進而求得計算公式，進行阻塞優化調整，得到輸電阻塞管理模型。

關鍵詞：多元線性回歸模型；遞歸策略；Huf fman決策樹

0　引言

我國電力市場一直在進行整改，電力市場的輸電阻塞管理愈發重要，因為電能傳輸時有輸電線路傳輸容量的限制，所以必須調整機組出力分配方案，消除阻塞，以免發生危險。本文在遵循電網“安全第一”的原則下，查閱了2013年的電網統計年鑒［1]，并對當前市場現狀進行調查，得出分配預方案，調整計算公式，從而制定出電網市場管理模型。

1　輸電阻塞管理模型的建立

首先應研究線路潮流與機組出力的關系，根據2013年的統計年鑒，發現兩者即使在給定的輸電系統下也很難有明確的函數關系，只有統計數據的規律性。其次考慮到阻塞費用問題，其涉及到機組利益損失，必須合理分攤。然后進行預案計算，阻塞檢查，對其進行調整并利用安全裕度輸電等規劃出力分配。

1.1引進潮流分布公式

以2013年的電網統計年鑒為樣本，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臺機組出力值上的線性系數、bi表示第i臺發電機的出力調整值、cj表示第j條線路有功潮流在各機組出力近似公式上的常數項、ej～N（0，δ）為誤差項，j=1，2，3……

采用最小二乘法估計aij和bj得方程［3]

KTKAj=KTLJ

解得Aj的最小二乘估計值，并且可知方程為Aj的無偏估計。

1.2回歸結果的檢驗與求解

首先運用假設檢驗方法驗算樣本值：

假設條件［4]1：a1j=a2j=a3j=a4j=...=anj=0

假設條件2：對于i=1，2，...，n至少存在一個aij不等于0.

然后利用MATLAB統計工具箱進行檢驗，發現公式（2）與實際情況更加吻合，所以應該用公式（2）進行計算，從而得出結論，即對于給定電網，功率應按需分配。

2　阻塞費用的計算

本文利用兩種方式計算阻塞費用［5]，其中方式一為按照損失比例補償來進行阻塞費用的計算，即：

阻塞費用=補償的總和

式中的“補償總和”來自阻塞調整的損失，其包括兩方面，分別為序內多出力部分引起的損失和序外多出力部分引起的損失。

總阻塞費用E=總損失之和*比例系數

方式二為按照市場規則進行則色費用的計算，即：

總阻塞費用E=n（d2-d1）D*L

其中，d2為調整清算價、d1為最后清算價、△n為購電費之差，即阻塞費用。

經過對兩種不同計算方式的檢驗，發現如下規律：

（1）對于方式一，應考慮公平性，計算其單位損失時應減去發電成本。

（2）方式一只對利益受損機組進行補償，適用于小費用計算，并且有利于網方。

（3）因為發電房的報價都高于其成本，若按照方式一來計算則不公平。

（4）方式二規則簡單，計算更為簡便。

3　引入出力分配預案

出力分配預案是綜合考慮時代背景，市場規則，時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）按報價從小到大的原則確定機組容量，直至其總和等于DL。

（2）計算每個機組被選取的容量和。

（3）當faki計算結果為0時停止計算。

（4）當G=DL時停止計算；當G＞DL時，flaki均為1；當G＜DL時，flaki均為-1，結束計算。

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

其中DL為承載預測值、ki為第i臺發電機調整值。

4　阻塞管理模型的調整

為了遵循“安全第一”的規則，針對阻塞檢查、預案調整、裕度發電［7]和拉閘限電這四個流程分別進行阻塞管理討論：

（1）阻塞檢查。阻塞檢查方法為檢查潮流分布是否超過其限定值。

（2）預案調整。預案調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：各個線路按照裕度利用率最小為目標，進行電網輸出。

（4）當滿足用電需求時，電網將不安全，此時應拉閘限電保證安全。

討論后對模型進行優化，由于以上方法計算繁瑣，所以優化時，應使用代理目標函數，利用非梯度優化算法，并且針對各種問題設計進行啟發式計算，得出最優模型。

5　總結

本文通過研究現有市場下獨立電路輸電阻塞的特點，在局部線化條件下，利用帶有常數項的多元回歸方程求得出力分配和潮流分布的近似關系，遵循電網規律，考慮阻塞調整的影響并進行優化，循序漸進地建立輸電阻塞管理數學模型。

參考文獻：

［1]楊洪明，段獻忠，何仰贊.阻塞費用的計算和分攤方法［J].電力自動化設備，2002

［2]同濟大學數學系.高等數學（第六版）［M].高等教育出版社，2011［3]鄭君里，楊為理.信號與系統［M].高等教育出版社，1997

［4]王春森.系統設計師教程［M].西安大學出版社，2001

［5]同濟大學數學系.工程數學線性代數（第一版）［M].高等教育出版社，1981

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

［7]肖光宗，盧紅祥.電力市場的輸電阻塞管理模型［Z].2001

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