考虑关键安全约束的电网备用获取和定价研究

论文摘要

安全性和经济性对于电力系统实际运行具有重要意义。市场环境下,电网潮流分布随市场状况变化,导致更加突出的安全问题。静态安全评估作为系统安全分析最主要和常用手段,只能提供运行点是否位于安全状态的二元信息,无法提供运行点到安全边界的安全裕度。本文围绕电网运行状态安全的量化评估展开研究,从市场运行和安全价格两方面提出判断电网关键安全约束的计算方法和量化指标,并将关键安全约束与备用获取和定价计划制定相结合。研究内容如下:提出了一种基于最优潮流的运行安全裕度求解方法。该方法以社会效益最大化为目标函数建立最优潮流模型,根据有效约束集得到最优潮流灵敏度系数。在此基础上,建立以最大负荷系数为指标的静态安全评估框架,在众多安全约束中求得对应负荷系数最小的约束为关键安全约束,根据当前运行点到关键安全约束的距离分析系统输电瓶颈和对应安全裕度。设计了针对系统静态安全预防控制的安全定价模型和求解方法。在传统日前调度模型上,引入预想故障约束,建立考虑预防控制安全约束的优化调度模型,推导优化问题的各乘子分量得到安全价格指标。求得的预防控制费用反映系统静态安全水平,得到的节点安全价格体现各节点对维护系统安全的不同价值。提出结合关键安全约束的备用调度和定价新方法。根据安全裕度得到不同的备用分配和调用因子,形成预想故障下考虑线路过载的备用分配和调度方案;根据安全定价方法得到不同节点备用容量价值,为备用结算补偿机制提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 备用与电网安全
• 1.2.2 静态安全评估方法研究
• 1.2.3 市场环境下的运行状态评估
• 1.2.4 备用的获取与定价
• 1.3 研究目的和主要内容
• 第2章 理论基础
• 2.1 电力系统运行状态
• 2.1.1 四种运行状态
• 2.1.2 市场环境下运行安全评估的必要性
• 2.2 最优潮流概述
• 2.2.1 最优潮流简介
• 2.2.2 最优潮流模型
• 2.2.3 最优潮流算法
• 2.3 节点电价
• 2.3.1 最优性条件
• 2.3.2 节点电价
• 2.3.3 阻塞与安全
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于最优潮流的静态安全裕度评估
• 3.1 安全边界与指标
• 3.1.1 静态安全边界定义
• 3.1.2 运行裕度指标
• 3.2 关键安全约束与指标计算
• 3.2.1 最优方向确定
• 3.2.2 关键约束对应的指标计算
• 3.2.3 计算流程
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 5 节点系统
• 3.3.2 30 节点系统
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于运行状态的预防控制安全定价
• 4.1 预想故障下安全区域
• 4.2 预防控制的优化调度模型
• 4.2.1 数学模型
• ij_k 的建模'>4.2.2 ΔP_ijk的建模
• 4.3 预防控制的安全定价
• 4.3.1 节点价格的计算公式
• 4.3.2 求解流程
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 考虑关键安全约束的备用获取和定价
• 5.1 备用市场组织和出清模式
• 5.1.1 主辅市场耦合
• 5.1.2 序列优化模型
• 5.1.3 联合优化模型
• 5.2 考虑关键约束的备用获取
• 5.2.1 备用参与因子
• 5.2.2 关键线路对备用调用的约束
• 5.2.3 考虑电网安全裕度的备用获取模型
• 5.3 结合运行状态的备用的定价
• 5.3.1 考虑关键约束的备用定价
• 5.3.2 结合安全定价的备用结算
• 5.4 算例分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 对未来工作的展望
• 参考文献
• 附录A 分块矩阵求逆与矩阵求逆引理
• A1 分块矩阵求逆公式
• A2 矩阵求逆引理的证明
• 附录B IEEE 30 标准节点系统
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文