数学建模论文模版Word文件下载.doc
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出力分配预案为:
,清算价为306,经检验会引起阻塞,调整方案为:
,阻塞费用为1455;
在分段竞价机制下:
,清算价为303,经检验会引起阻塞,调整方案为:
,阻塞费用为1592.03。
当负荷需求为1052.8时,具体方案见正文。
最后,在模型的改进中,我们对多目标规划中的目标函数转化为阻塞费用与预案总费用的比值和安全系数,对这两个目标通过一个偏好系数用给出单目标的线性函数。
当时,对的不同取值给出不同的目标值,并进行曲线拟合。
我们进一步讨论调整方案后阻塞可否消除。
当负荷为982.4时,阻塞可消除;
当负荷为1052.8时,阻塞不可消除,要使用线路的安全裕度输电。
关键词:
多元线性回归分析线性规划多目标规划遗传算法
时间切片法模拟
一、问题的重述
电力从生产到使用的四大环节——发电、输电、配电和用电是在瞬间完成的。
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,同时要制定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。
l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),直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。
注释:
(a)每个时段的负荷预报和机组出力分配计划的参照时刻均为该时段结束时刻。
(b)机组当前出力是对机组在当前时段结束时刻实际出力的预测值。
(c)假设每台机组单位时间内能增加或减少的出力相同,该出力值称为该机组的爬坡速率。
由于机组爬坡速率的约束,可能导致选取它的某个段容量的部分。
(d)为了使得各机组计划出力之和等于预报的负荷需求,清算价对应的段容量可能只选取部分。
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制,限制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。
l输电阻塞管理原则:
(1)调整各机组出力分配方案使得输电阻塞消除。
(2)如果
(1)做不到,还可以使用线路的安全裕度输电,以避免拉闸限电(强制减少负荷需求),但要使每条线路上潮流的绝对值超过限值的百分比尽量小。
(3)如果无论怎样分配机组出力都无法使每条线路上的潮流绝对值超过限值的百分比小于相对安全裕度,则必须在用电侧拉闸限电。
(4)当改变根据电力市场交易规则得到的各机组出力分配预案时,一些通过竞价取得发电权的发电容量(称序内容量)不能出力;
而一些在竞价中未取得发电权的发电容量(称序外容量)要在低于对应报价的清算价上出力。
因此,发电商和网方将产生经济利益冲突。
网方应该为因输电阻塞而不能执行初始交易结果付出代价,网方在结算时应该适当地给发电商以经济补偿,由此引起的费用称之为阻塞费用。
网方在电网安全运行的保证下应当同时考虑尽量减少阻塞费用。
我们要做的工作如下:
1.某电网有8台发电机组,6条主要线路,表1和表2中的方案0给出了各机组的当前出力和各线路上对应的有功潮流值,方案1~32给出了围绕方案0的一些实验数据,试用这些数据确定各线路上有功潮流关于各发电机组出力的近似表达式。
2.设计一种简明、合理的阻塞费用计算规则,除考虑上述电力市场规则外,还需注意:
在输电阻塞发生时公平地对待序内容量不能出力的部分和报价高于清算价的序外容量出力的部分。
3.假设下一个时段预报的负荷需求是982.4MW,表3、表4和表5分别给出了各机组的段容量、段价和爬坡速率的数据,试按照电力市场规则给出下一个时段各机组的出力分配预案。
4.按照表6给出的潮流限值,检查得到的出力分配预案是否会引起输电阻塞,并在发生输电阻塞时,根据安全且经济的原则,调整各机组出力分配方案,并给出与该方案相应的阻塞费用。
5.假设下一个时段预报的负荷需求是1052.8MW,重复3~4的工作。
(表1—表6见附录3)
二、问题的分析
竞价机制是电力市场的核心问题,当前国外电力市场普遍用分时竞价的方式进行电能竞价,即逐时段地对出力进行拍卖竞价,各时段的边际投标价格的最大值作为统一的市场清算价,各时段机组出力都按此价格结算。
分段竞价与分时竞价的显著区别在于出力的拍卖方式,分段竞价把出力按持续时间分成若干持续的出力段,市场对各持续的出力段进行拍卖。
各出力段的报价为该出力段的边际投标价格,所有投标价格的最大值为市场清算价。
机组中标容量都按所在出力段的市场清算价进行结算。
在文献[1]内给出了两种竞价方式的优缺点比较。
电力市场引入了竞价上网方式,可能会对电网安全产生以下三方面的影响:
一是降低电网安全的标准。
在电网运行方式安排时,为了充分利用更廉价的发电资源,可能预留较小的安全裕度,使电网产生潮流阻塞。
另外,在公众要求降低电价的呼声下,电网的规划和投资者也可能降低电网安全的标准。
二是按报价制定的发电交易计划使电网面临预想不到的运行方式。
在电力市场环境下,电网的潮流取决于市场成员的报价,报价的随机性和投机性可能产生预想不到的电网运行方式,而这种由市场行为所产生的运行方式可能是电网无法承受的,而且是电网现有安全措施的盲点。
三是市场成员动用市场力,导致人为的输电阻塞,降低电网的安全裕度。
由于市场力是指市场成员在较长的时间内,控制市场价格的能力。
市场成员使用市场力的基本方式是控制市场供需关系,从而操纵市场价格。
这会产生电网运行的安全风险。
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。
三、假设与符号说明
3.1假设:
(1)每个时段的负荷预报和机组出力分配计划的参照时刻均为该时段结束时刻;
(2)机组当前出力是对机组在当前时段结束时刻实际出力的预测值;
(3)由于机组爬坡速率的约束,可能导致选取它的某个段容量的部分;
(4)为了使得各机组计划出力之和等于预报的负荷需求,清算价对应的段容量可能只选取部分;
(5)各机组间工作时是相互独立的,不受其他机组的影响;
(6)不考虑电网的损耗;
(7)阻塞费用是考虑网方除了按清算价付给发电方出力费用,还要支付给发电方由于调整发电预案的补偿费用;
(8)在计算阻塞费用时不考虑不可抗力事件的发生,即阻塞费用的产生是完全由于网方的责任;
3.2符号说明:
------------------------------负荷需求
-------------------------------段数
------------------------------机组数
-------------------------------线路数
-------------------------------时刻
------------------------------第个机组爬坡时间
------------------------------在时刻第个机组第段的段容量
------------------------------第个机组第段的段价
-------------------------------购电费用
p--------------------------------爬坡方向
-------------------------------组织交易一个时段的时间
------------------------------第条线路的有功潮流值
-------------------------------第个机组的出力
-------------------------------第个机组的爬坡速率
--------------------------------第条线路上的潮流绝对值超过限值的百分比
--------------------------------第条线路上的潮流限值
---------------------------------第条线路上的潮流的安全裕度
--------------------------------第个机组在输电阻塞时的出力变化量
----------------------------------机组的清算价
四、模型的建立
问题一:
多元线性回归模型
我们给出各线路上有功潮流关于各发电机组出力的线性关系式:
其中为m+1个未知参数,是随机变量,假设,对每一条线路,我们可以得到k组观察值,,它们满足关系式:
,
问题二:
阻塞费用计算规则
网方在调整出力方案时要充分考虑电网的安全,在电网安全的条件下再考虑怎样使阻塞费用最小。
在计算序内容量不能出力的阻塞费用时,发电方由于少发电而使利润减少,网方应对该利润做一定的补偿,即为阻塞费用。
在计算序外容量出力的阻塞费用时,该费用是由于清算价低于报价才产生的,如果该机组的出力增加以后,若该出力对应的段价高于清算价,网方需要支付阻塞费用,阻塞费用为发电方实际出力按照对应段价得到的收入与按照清算价得到的收入的差额,反之则不需要付费。
阻塞费用的计算规则:
1、序内容量不能出力的情况(即):
阻塞费用=(清算价-因未发电而实际未发生的单位成本)
因未发电而实际未发生的单位成本=实际出力值所对应的段价补偿系数
补偿系数按60%计算。
2、序外容量出力的情况(即):
当实际出力值所对应的段价-清算价>
0时,应支付阻塞费用。
阻塞费用=(实际出力值所对应的段价-清算价)实际出力值
否则不付补偿费用。
问题三、出力分配预案建模
1.在分段竞价交易
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