需求側(cè)參與輸電阻塞管理的模型與算法研究.pdf

1、隨著需求的不斷增長及現(xiàn)有傳輸容量的限制，輸電阻塞也隨之成為解除管制的電力市場環(huán)境下一個(gè)不可避免的問題。阻塞導(dǎo)致電價(jià)飛升、引發(fā)發(fā)電側(cè)的市場力、造成預(yù)料之外的強(qiáng)迫停電，給配電公司和用戶帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)并嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全。需求側(cè)響應(yīng)是緩解阻塞的有效途徑之一，本論文探討了需求側(cè)的兩種有效資源可．中斷負(fù)荷和分布式發(fā)電機(jī)在輸電阻塞管理中的作用并建立了相應(yīng)的模型，求解模型的非線性互補(bǔ)方法在論文中也做了詳細(xì)介紹?？紤]到我國現(xiàn)行市場交易模式相當(dāng)于電力Poo

2、l，因此本論文所建模型是基于Pool模式，具體工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 第一：針對(duì)可中斷負(fù)荷具有促進(jìn)市場競爭，提高需求側(cè)對(duì)市場價(jià)格響應(yīng)的特性，建立了可中斷負(fù)荷參與電力批發(fā)市場競價(jià)的輸電阻塞管理模型，該模型是一個(gè)兩層優(yōu)化問題。由于在市場環(huán)境下，中斷負(fù)荷不能簡單的拉閘限電，必須給予中斷負(fù)荷的用戶一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，故該模型在選取可中斷負(fù)荷時(shí)，不僅考慮了可中斷負(fù)荷的報(bào)價(jià)，還考慮了其對(duì)緩解阻塞所起的作用。為避免增加獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行人(Indepe

3、ndent System Operator,ISO)支付中斷補(bǔ)償費(fèi)用的負(fù)擔(dān)，該模型設(shè)有中斷補(bǔ)償費(fèi)用約束。另外，該模型中的中斷補(bǔ)償費(fèi)用來自商品盈余，避免了盈余被ISO擁有而產(chǎn)生反激勵(lì)。IEEE 30節(jié)點(diǎn)測試系統(tǒng)驗(yàn)證：本文所建模型不僅能夠幫助ISO在正常狀況下合理調(diào)度電力，而且能夠在線路出現(xiàn)阻塞，包括意外事故引起線路阻塞時(shí)中斷有效消除線路阻塞的可中斷負(fù)荷，從而抑制發(fā)電商人為制造阻塞而行使市場力的行為，這是本文的創(chuàng)新工作之一。 第二：

4、面對(duì)市場環(huán)境下ISO與用戶之間信息不對(duì)稱而導(dǎo)致的可中斷負(fù)荷管理低效問題，建立了激勵(lì)相容特性的可中斷負(fù)荷參與輸電阻塞管理模型。該模型涉及兩個(gè)問題，即可中斷負(fù)荷的選取問題和經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償問題?？芍袛嘭?fù)荷的選取通過一個(gè)兩層優(yōu)化模型實(shí)現(xiàn)，在選取可中斷負(fù)荷時(shí)，不僅考慮選用缺電成本較低的可中斷負(fù)荷，而且強(qiáng)調(diào)選用有效緩解阻塞的可中斷負(fù)荷。在經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償問題上，設(shè)計(jì)了激勵(lì)相容的補(bǔ)償機(jī)制，使用戶在上報(bào)真實(shí)缺電成本信息時(shí)獲得最大利潤，從而鼓勵(lì)他們上報(bào)真實(shí)缺電成本積極

5、參與阻塞管理，實(shí)現(xiàn)電力資源的有效利用。顯然，滿足激勵(lì)相容特性的可中斷負(fù)荷管理模型在電力市場環(huán)境下更具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義，蒙特卡羅方法用來驗(yàn)證該補(bǔ)償機(jī)制的有效性，這是本文的又一創(chuàng)新工作。 第三：考慮到阻塞引起日前市場電價(jià)的不確定性給配電公司(DistributedCompany,Disco)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)，建立了Disco在競爭的日前市場下的能量獲取模型，該模型基于兩種可控資源-分布式發(fā)電機(jī)和可中斷負(fù)荷。由于各Disco的購電策

6、略是相互影響的，為此各Disco之間的競爭用一個(gè)兩層優(yōu)化問題描述，外層子問題代表各Disco的優(yōu)化決策，目標(biāo)為自身利潤最大化；里層子問題為ISO考慮安全約束的能量出清優(yōu)化問題，目標(biāo)為最小化購電成本及中斷補(bǔ)償費(fèi)用。8節(jié)點(diǎn)算例表明：該模型可幫助Disco在滿足安全約束的前提下合理安排購電方案，實(shí)現(xiàn)利潤最大化；算例同時(shí)分析了傳輸容量對(duì)Disco優(yōu)化策略的影響并驗(yàn)證了分布式發(fā)電機(jī)及可中斷負(fù)荷在輸電阻塞中的作用，從而鼓勵(lì)Disco充分使用這兩種資

7、源。這也是論文的創(chuàng)新工作。 第四：由于爬坡約束會(huì)影響發(fā)電機(jī)相鄰時(shí)段的發(fā)電量，從而影響節(jié)點(diǎn)電價(jià)，影響Disco的購電策略，為此在第三點(diǎn)(Disco在日前市場單個(gè)時(shí)段的能量獲取模型)基礎(chǔ)上，建立了基于可中斷負(fù)荷和分布式發(fā)電機(jī)且考慮發(fā)電機(jī)組爬坡約束的Disco能量獲取模型，該模型由于爬坡約束的關(guān)聯(lián)使之成為一個(gè)多時(shí)段模型。算例驗(yàn)證當(dāng)多個(gè)時(shí)段聯(lián)合優(yōu)化且爬坡約束起作用時(shí)Disco的能量獲取策略不同于多個(gè)單時(shí)段的策略，從而為Disco制定能量

8、獲取方案提供更有效的指導(dǎo)，這是論文的另一創(chuàng)新工作。 第五：針對(duì)論文所建的兩層優(yōu)化模型，本文利用非線性互補(bǔ)方法進(jìn)行求解。該求解方法的思路是將模型的里層優(yōu)化問題用一階優(yōu)化條件表示，然后利用非線性互補(bǔ)函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為一組非線性代數(shù)方程組并作為外層優(yōu)化問題的約束。同理對(duì)外層優(yōu)化模型重復(fù)上述過程，這樣兩層優(yōu)化模型的求解轉(zhuǎn)化為對(duì)一系列非線性代數(shù)方程的求解，可同時(shí)確定內(nèi)外模型中所有變量的值。上述算例驗(yàn)證了該方法具有良好的收斂性，為求解其他大規(guī)模