用电阻塞

 编写目的

本文讨论了一个典型的电力市场规划分配问题。对于电力网络中潮流计算建立了线性潮流模型,将各个线路上的有功潮流表示为各电机组出力的线性函数,该模型具有充分的理论依据,而且用题中所给的数据进行了检验,残差很小,并且分析了所得线性函数中的常数项存在的物理背景。

电力分配需要公共规则来进行合理分配，尤其要防止其中分配效率和社会公平的缺失。现行的电力分配规则主要是根据行政部门尤其是政府领导做出的，往往运用批示的形式进行分配，这就可能渗透太多的个人意愿，不能体现公共意志。以企业让电来说，企业用电很大一部分是作为生产资料投入的，电力减少的直接后果是经济上的损失，其间接后果则关系到就业、员工收入等更大的问题，而居民用电是消费电，从社会贡献上比不上企业用电。在公共利益面前，企业承担了社会责任，但同时也无意识地减少了另一些社会责任。目前，迫切需要确立的是单位电量在不同部门产生的经济社会效益评价体系，将有限的电力投入尽可能产生大的经济社会总效益。在社会效益方面，保障居民必需的用电是最重要的，而在经济效益方面，需要看电力作为单位投入要素生产带来的经济发展、就业、收入分配等综合性的效益。在公共用电方面，则必须建立制度促使节约用电，缺乏制度约束，机关等公共用电部门往往容易造成用电浪费。因此，同样是公共用电，路灯的用电可能就应该优先。在此基础上，确立全社会用电的分配规则，只有经过公共程序确立的规则，把不同主体的用电权利实行合理排列，才能使分配具有效率，兼顾各方利益，保证分配的公正性

 问题提出

短时期内电力短缺状况不能改变，那么，将有限的电力如何分配的规则就至关重要。

对分配调整问题,本文按电网“安全第一,兼顾经济”的原则,提出分阶段（共分四个阶段：阻塞检查、调整预案、裕度输电、拉闸限电）按步骤规划的计算流程,并对各个规划阶段分别建立了数学模型：阻塞检查为判断一组不等式；调整预案是求解以阻塞费用最小为目标的规划问题；裕度输电规划先以裕度占用率最小为目标,再在裕度占用率不增的条件下以阻塞费用最小为目标做规划；拉闸限电规划则是在保证电网最低安全水平的条件下,以总出力最大为目标做规划。化简后,各阶段的规划模型,除调整预案模型是线性约束条件下一族阶梯函数的最大最小规划外,其余阶段规划模型均为线性规划。

电力从生产到使用的四大环节——发电、输电、配电和用电是瞬间完成的。我国电力市场初期是发电侧电力市场,采取交易与调度一体化的模式。电网公司在组织交易、调度和配送时,必须遵循电网  “安全第一”                的原则，同时要制订一个电力市场交易规则, 按照购电费用最小的经济目标来运作。

设某电网有若干台发电机组和若干条主要线路,每条线路上的有功潮流 (输电功率和方向)取决于电网结构和各发电机组的出力。电网每条线路上的有功潮流的绝对值有一安全限值,限值还具有一定的相对安全裕度（即在应急情况下潮流绝对值可以超过限值的百分比的上限）     如果各机组出力分配方案使某条线路上的有功潮流的绝对值超出限值,称为输电阻塞。当发生输电阻塞时,需要研究如何制订既安全又经济的调度计划。

电力市场交易规则：

1。 以15分钟为一个时段组织交易,每台机组在当前时段开始时刻前给出下一个时段的报价。各机组将可用出力由低到高分成至多10段报价,每个段的长度称为段容量,每个段容量报一个价（称为段价）,段价按段序数单调不减。在最低技术出力以下的报价一般为负值,表示愿意付费维持发电以避免停机带来更大的损失。

2。 在当前时段内,市场交易-调度中心根据下一个时段的负荷预报,每台机组的报价、当前出力和出力改变速率,按段价从低到高选取各机组的段容量或其部分（见下面注释）              到它们之和等于预报的负荷,这时每个机组被选入的段容量或其部分之和形 成该时段该机组的出力分配预案（初始交易结果）最后一个被选入的段价（最高段价）称为该时段的清算价,该时段全部机组的所有出力均按清算价结算。

 问题分析

目前,我国电力市场初期是发电侧电力市场,采取交易与电力调度一体化的模式,电力市场以安全和经济为目标,而且坚持安全第一的原则,阻塞管理时,应 遵守这一原则,按以下步骤分阶段规划出力方案：

1.计算预案。根据负荷预报、各机组的报价表、当前出力值及爬坡速率,由市场规则求得出电力分配预案；若不存在可行的出力分配预案,则直接转入“拉闸限电”阶段做规划(见5拉闸限电)；

2.检查阻塞。利用已经得到的潮流分布公式计算各线路潮流,判断是否发生阻塞。若不发生阻塞,则分配预案就是最优出力分配方案,而且此时阻塞费用为0；否则,进入下一阶段规划。

3.调整预案。若出力分配预案引起阻塞,则应首先求取不引起阻塞且经济目标最优（即阻塞费用最小）的出力分配方案；不存在这样的方案时转入下一阶段规划。

4.裕度输电。若不存在无阻塞条件下的出力分配方案,则必须降低安全目标, 利用安全裕度输电。考虑到“安全第一” 原则,此时应首先求取安全目标最优（裕度利用最小）的出力方案,再以最优安全目标为约束,求取安全目标不低于该最优值的条件下,经济目标最优的出力方案。不存在安全目标最优的方案时,转入下一阶段规划。