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准稳态灵敏度法在LMP计算中的应用

周登波  
【摘要】: 节点边际电价(Locational Marginal Price,LMP)已在许多电力市场中得到广泛应用。在利用线性规划模型求解LMP时,需建立能量平衡方程、支路最大传输热熔限制方程。其关键在于求取网损因子(Delivery Factor,DF)以及发电机输出功率转移分布因子(Generation Shift Distribution Factor,GSDF)。在求解DF时,传统法有网损微增率法、潮流跟踪法、兆瓦-公里法等,而本文在耗散功率转归理论所提出来的支路网损公式的基础上,推导出了用于求解DF的新公式。耗散功率转归方法对原始Shapley值公式的三个条件即对称性、有效性、可加性作了一定的修改,并用节点有功功率和无功功率以及电压来表示节点的注入电流,从而给出了支路有功损耗公式。用新公式不但可以求取节点DF,而且也可得系统总的有功损耗以及节点应当分摊到的有功网损,它完全利用了系统支路的实际参数,物理概念清晰,容易计算,而且平衡节点的网损因子不为1,与现有的方法相比,具有明显的优越性。 传统方法借助直流潮流公式求取GSDF,由于直流潮流方法自身的不足,使得GSDF大小依赖于平衡节点的选取,故有失电力市场的公平性。为克服上述缺点,本文提出了基于准稳态灵敏度方法的GSDF。其关键在于如何确定各发电机所承担系统功率不平衡量的大小。由系统的运行情况可知,当系统发生功率扰动时,这种扰动量会按照整步功率系数在各个机组之间进行分摊,考虑到系统的动态功率频率特性,本文最终采用整步功率系数来计算发电机组分摊功率不平衡量的承担系数。 在模型的求解方面,本文仍然采用交直流交替迭代的方法。用牛顿·拉夫逊方法来获得节点电压的幅值和相角,并将其作为耗散功率转归理论的参数来求得DF,从而建立能量平衡方程,而支路传输约束方程的建立则借助于上述GSDF。整个模型以总的发电费用最小化为目标,将上一次的发电机最优调度方案作为下一次参数计算的依据,不断更新相关参数和反复地进行迭代,直到相邻两次费用之差满足终止判据。该方法既保留了交流潮流的精度,又保留了直流潮流方法计算速度快的特点。 最后,以IEEE30节点系统为例,借助Matlab软件中的线性规划函数linprog对各种情况进行了仿真计算,并利用其GUI界面功能,编写了一种用于求解LMP的界面软件包。该软件包可以进行基于牛顿·拉夫逊方法的潮流计算、求解支路有无发生阻塞两种情况下的节点边际电价及其分量。程序的计算精度高、通用性强。


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