電力系統(tǒng)最優(yōu)運行的電壓安全成本研究.pdf

1、電壓安全成本(Voltage Security Cost)一詞源于加拿大的Rosehart等人對電壓穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流的研究。該研究將電壓穩(wěn)定指標與傳統(tǒng)最優(yōu)潮流相結(jié)合，提出了幾種基于不同方法的電壓穩(wěn)定約束最優(yōu)潮流模型，實現(xiàn)了對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與優(yōu)化運行同時進行研究的目的。但由于所提模型對權重系數(shù)的依賴性，該研究僅給出了不同權重系數(shù)取值下由不同方法獲得的系統(tǒng)綜合運行成本，并沒有對優(yōu)化得到的系統(tǒng)電壓安全成本進行深入分析與討論。電力市場化改革使系統(tǒng)

2、的安全穩(wěn)定運行由系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度管理轉(zhuǎn)變?yōu)橐越?jīng)濟利益驅(qū)動各市場主體積極參與維護，因此，對安全成本的評估、為安全定價成為市場化進程中一個非常重要的問題。電壓安全成本作為維持系統(tǒng)電壓安全、穩(wěn)定需要額外付出的經(jīng)濟代價，成為市場環(huán)境下成本分析與研究中的一個重要內(nèi)容。 本文針對已有電壓安全成本估計方法所存在的不足，對考慮電壓安全裕度指標的優(yōu)化問題進行了深入研究，提出三種優(yōu)化問題模型以估計系統(tǒng)優(yōu)化運行的電壓安全成本，并對各種優(yōu)化方法得到的系

3、統(tǒng)電壓安全成本進行了詳細分析與討論。在此基礎上，根據(jù)市場環(huán)境下各市場主體的技術、經(jīng)濟特性，分析了電力市場下的電壓安全成本構(gòu)成問題。本文主要的研究成果如下： (1)在基于目標規(guī)劃的多目標最優(yōu)潮流模型基礎上，提出一種計及理想負荷裕度指標的多目標最優(yōu)潮流通用模型。所提模型將負荷裕度偏差的平方加入目標函數(shù)，以盡量減少權重系數(shù)造成的結(jié)果不確定性，同時達到實際負荷裕度偏離理想負荷裕度越大、目標函數(shù)中對該指標的懲罰度越大的目的。該模型的提出不

4、僅簡化了優(yōu)化問題模型，而且使得系統(tǒng)偏離理想負荷裕度運行時，對實際負荷裕度的偏移量具有二次懲罰作用，更加有利于最小化系統(tǒng)總發(fā)電成本并確保系統(tǒng)電壓安全裕度的目的。在此模型基礎上，提出一種確定電力系統(tǒng)最優(yōu)安全運行點的新方法。該方法不僅能根據(jù)給定的系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)參數(shù)確定當前負荷條件下的系統(tǒng)最優(yōu)運行策略，而且能夠跟蹤系統(tǒng)負荷增長過程，通過對所提模型的優(yōu)化運行結(jié)果與單目標最優(yōu)潮流優(yōu)化運行結(jié)果的縱向比較，確定系統(tǒng)的理想負荷運行點，為系統(tǒng)運行人員和

5、市場參與者提供重要的安全、經(jīng)濟信息。 (2)針對理想負荷裕度指標的局限性和難以確定等問題，考慮系統(tǒng)實際運行中負荷的隨機變化特性，提出一種新的電壓安全裕度指標——理想負荷裕度范圍。該指標既考慮到系統(tǒng)運行的電壓安全性，同時還顧及到系統(tǒng)運行的經(jīng)濟效益，而且指標的確定簡單易行，且適用于所有的負荷變化情況?；谠撝笜?，利用模糊建模方法對多目標規(guī)劃問題及可松弛約束的有效處理，提出了一種計及理想負荷裕度范圍的模糊多目標最優(yōu)潮流模型以估計系統(tǒng)

6、的電壓安全成本。仿真結(jié)果驗證了該方法的正確性和有效性。 (3)從實用化角度，提出了一種計及最小電壓安全裕度指標的模糊最優(yōu)潮流模型。仿真結(jié)果表明：該優(yōu)化方法得到的系統(tǒng)電壓安全成本與計及理想負荷裕度范圍的模糊優(yōu)化方法得到的系統(tǒng)電壓安全成本，既存在一致性又有一定區(qū)別。一致性表明了兩種優(yōu)化方法的正確性和合理性。區(qū)別在于當前負荷水平較低的情況下，系統(tǒng)優(yōu)化運行的實際負荷裕度大于最小電壓安全裕度或理想負荷裕度下限時，兩種優(yōu)化方法獲得的系統(tǒng)電壓

7、安全成本明顯不同，計及最小電壓安全裕度指標的模糊優(yōu)化方法獲得的系統(tǒng)電壓安全成本幾乎為0，符合系統(tǒng)實際運行中對經(jīng)濟性與安全性的共同需求，而計及理想負荷裕度范圍的模糊優(yōu)化方法獲得的系統(tǒng)電壓安全成本比較大，即以該方法獲得的系統(tǒng)優(yōu)化運行策略背離系統(tǒng)實際運行時的經(jīng)濟性要求。因此，鑒于電力系統(tǒng)的實際運行需要，計及最小電壓安全裕度指標的模糊優(yōu)化方法更加適用于電力系統(tǒng)優(yōu)化運行的電壓安全成本估計。 (4)將電力系統(tǒng)優(yōu)化運行的電壓安全成本研究拓展到

8、市場環(huán)境下的電壓安全成本構(gòu)成分析。根據(jù)電力市場下各市場主體之間的供求關系與相互之間的物理聯(lián)系緊密性，結(jié)合優(yōu)化仿真結(jié)果分析，探討了各市場主體為維持和提高系統(tǒng)電壓安全水平需要付出的代價，并給出了各市場主體參與維持系統(tǒng)電壓安全而應該獲得回報的計算模型。致力于激勵市場參與者積極協(xié)作并能實現(xiàn)市場充分競爭、各市場主體利益均衡的目標，提出了幾條建設性的意見，以經(jīng)濟利益驅(qū)動各市場主體自愿提高系統(tǒng)的電壓安全水平，并在互利的基礎上相互協(xié)作，尋求最優(yōu)的運營策

9、略，從而引導市場的健康、持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。 電壓安全成本研究是電力市場環(huán)境下成本研究與定價的重要內(nèi)容之一。系統(tǒng)的無功電壓支持由傳統(tǒng)垂直統(tǒng)一管理模式下的綜合發(fā)展轉(zhuǎn)向各市場主體以經(jīng)濟利益為出發(fā)點的協(xié)調(diào)發(fā)展，亟需對維持系統(tǒng)的電壓安全穩(wěn)定進行正確的成本估計與定價，從而能在保證各市場參與者經(jīng)濟利益的前提下，提高系統(tǒng)的電壓安全水平。本文的工作為結(jié)合電壓穩(wěn)定指標的最優(yōu)潮流開辟了新的應用方向；為電力市場下的電壓安全成本分析與相關理論