專利名稱：獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種輸電定價(jià)方法，特別涉及一種 一種電能傳輸過程中的損耗定價(jià)方法。
背景技術(shù)：
電力的市場化改革在近20年的時(shí)間內(nèi)已飛速席巻全球。輸電損耗的邊際 定價(jià)，作為電力系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)調(diào)度、電源及負(fù)荷合理選擇接入點(diǎn)的重要保障， 在國內(nèi)外電力市場中得到了廣泛應(yīng)用，但由于電力系統(tǒng)電氣量的正統(tǒng)非線性 和功率表達(dá)式固有的非線性，輸電損耗的邊際定價(jià)的理論與算法仍然嚴(yán)重缺 失。電網(wǎng)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊際損耗電價(jià)應(yīng)該按該節(jié)點(diǎn)的微增損耗乘以系統(tǒng)的邊 際能量價(jià)格計(jì)算。通常，微增損耗可以近似地采用B系數(shù)計(jì)算、或精確地采 用交流潮流雅可比矩陣計(jì)算。由于B系數(shù)以假定所有負(fù)荷功率同型變化、所 有發(fā)電無功同型變化為基礎(chǔ)，這些假定在實(shí)際系統(tǒng)中永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)。基于交 流潮流雅可比矩陣的計(jì)算方法又不能計(jì)及參考節(jié)點(diǎn)的影響。因此，這些方法 導(dǎo)致所得的邊際損耗價(jià)格不準(zhǔn)確或依賴于參考節(jié)點(diǎn)的選取。為緩解參考節(jié)點(diǎn)選取的不同對邊際損耗價(jià)格的影響，人們提出了分散參 考節(jié)點(diǎn)的概念，采用一組對應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的分散系數(shù)按比例來匹配求微增損耗 時(shí)的節(jié)點(diǎn)微增功率。由于這種分布系數(shù)是人為選定的，使邊際損耗價(jià)格具有 易變性或參考節(jié)點(diǎn)依賴性。為避免參考節(jié)點(diǎn)對邊際損耗價(jià)格的影響，人們還提出了一類基于最優(yōu)潮流(0PF)的方法。通過用系統(tǒng)功率平衡方程替代某個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率平衡方程得到的影子價(jià)格推導(dǎo)一套節(jié)點(diǎn)邊際損耗價(jià)格，或者通過構(gòu)造一個(gè)簡化的0PF模型來求取一套邊際損耗價(jià)格等等。這些方法具有不依賴于參考節(jié)點(diǎn)、計(jì)算精確的共同優(yōu)點(diǎn)，但它們具有OPF模型結(jié)構(gòu)依賴性。因此，不依賴于參考節(jié)點(diǎn)的選取和潮流模型、不需要任何假定或近似、 原理精準(zhǔn)的邊際損耗定價(jià)問題亟待研究。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，這種方 法不僅要反映純電網(wǎng)損耗成本、不依賴參考節(jié)點(diǎn)和潮流模型、精確回收的實(shí) 際電網(wǎng)損耗成本。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下 一種獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟1) 將電力網(wǎng)的輸電損耗功率表達(dá)成用戶等值節(jié)點(diǎn)注入電流的函數(shù)；2) 根據(jù)步驟l)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶有功的支路微增損耗；3) 根據(jù)步驟2)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶有功的電網(wǎng)微增損耗以及該用 戶應(yīng)支付的單位有功的邊際損耗價(jià)格；4) 根據(jù)步驟l)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶無功的支路微增損耗；5) 根據(jù)步驟4)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶無功的電網(wǎng)微增損耗以及該用 戶應(yīng)支付的單位無功的邊際損耗價(jià)格。其中，所述的步驟l)包括以下步驟(i) 形成電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，計(jì)算電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流解；(ii) 將電網(wǎng)中任一支路,損耗的功率Z^表達(dá)成各用戶/2等值節(jié)點(diǎn)注入電流/;"的函數(shù)<formula>formula see original document page 8</formula>其中"，"表示點(diǎn)乘積，/—;為通過支路《的總電流，/—卜i^"其中6為電A=l ，網(wǎng)中的支路總數(shù)。為支路€(wěn)的電阻；^力是由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定的復(fù)常 量，^=(^>-UA，其中U口^分別是電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣第m行 第A列和第o行第/2列的元素，m和o是支路《的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，^為支 路^的阻抗，"為用戶數(shù)量。所述的步驟l)的步驟(ii)后還包括以下步驟計(jì)算損耗功率丄,相對用戶A的等值電流實(shí)部Re(。和虛部Im(。的 微增損耗3i^ / 5(Re(^"))和5i^ / 5(Im(^"》孔5(Re(/:))3(Im仏))其中/ 為通過支路《的總電流，"=t^^"， 6 是由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定的復(fù)常量，按&=(^^-d/^計(jì)算，且^^和^是電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗 矩陣第m行第A:列和第o行第A:列的元素，m和o是支路€(wěn)的兩個(gè)端節(jié) 點(diǎn)，^為支路《的阻抗，6為電網(wǎng)中的支路總數(shù)。 其中，所述的步驟2)為計(jì)算相對々節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)有功P,的支路/微增損耗況JW:對于步驟2)，計(jì)算所述的微增損耗況,/^前還包括以下步驟將A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)的有功功率p,等值成對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點(diǎn)注入電流7;":<formula>formula see original document page 9</formula>其中q和力分別為A節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部和虛部，6為A節(jié)點(diǎn)電壓的共軛； 其中，所述的步驟3)包括以下步驟(i) 按電網(wǎng)的微增損耗等于各支路的微增損耗之和計(jì)算相對々節(jié)點(diǎn)用戶 有功A的電網(wǎng)微增損耗M/3P4 :<formula>formula see original document page 9</formula>其中6為電網(wǎng)中的支路總數(shù)；(ii) 相對用戶有功的電網(wǎng)微增損耗乘以系統(tǒng)的邊際能量價(jià)格"，作為該用戶A應(yīng)支付的單位有功的邊際損耗價(jià)格《<formula>formula see original document page 9</formula> 所述的步驟4)包括為計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)無功a的支路/微增損耗^/3a :<formula>formula see original document page 9</formula>對于步驟4)，計(jì)算所述的微增損耗^"a前，還包括以下步驟將A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)的無功功率a等值成對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點(diǎn)注入電流<formula>formula see original document page 9</formula>其中^為A節(jié)點(diǎn)電壓的共軛；其中，所述的步驟5)包括以下步驟(i) 計(jì)算相對々節(jié)點(diǎn)用戶無功a的電網(wǎng)微增損耗^/S込3込合3込 臺(tái)、""(ii) 計(jì)算用戶A應(yīng)支付的單位無功的邊際損耗價(jià)格;^3/" 6 ^ — 一^ ="'| = 2"2>(-;《/。.(7/)] (元/MVARh)3込 w采用本發(fā)明所獲得的有益效果有1) 本項(xiàng)發(fā)明給出的邊際損耗定價(jià)方法不依賴于參考節(jié)點(diǎn)、不依賴于潮流 計(jì)算的參考相位、不依賴于潮流模型。它不僅給出了傳輸節(jié)點(diǎn)有功的邊際損 耗電價(jià)，而且還給出了傳輸節(jié)點(diǎn)無功的邊際損耗電價(jià)，補(bǔ)充了已有定價(jià)理論 在傳輸節(jié)點(diǎn)無功的邊際損耗定價(jià)方面的缺失；2) 本項(xiàng)發(fā)明給出的邊際損耗定價(jià)方法提出的邊際損耗電價(jià)，和已有損耗 定價(jià)方法相比，具有最小的價(jià)格變動(dòng)范圍、反映純粹的輸電損耗成本、導(dǎo)致 精確回收實(shí)際電網(wǎng)雙倍的損耗成本、向用戶提供精準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)信息；3) 本發(fā)明適用范圍廣，本項(xiàng)發(fā)明給出的邊際損耗定價(jià)方法不需要任何假 定和近似，適用含任意環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、有反向潮流和并行潮流的各種運(yùn)行方式的電網(wǎng)；4) 實(shí)施簡便，本發(fā)明的計(jì)算公式簡單，計(jì)算中不含任何不確定的反復(fù)計(jì) 算，因此計(jì)算速度快、極易實(shí)施。綜上所述，本發(fā)明不僅克服了現(xiàn)有電力市場關(guān)于傳輸有功時(shí)的損耗定價(jià) 方面的不足，而且補(bǔ)充了己有定價(jià)理論在傳輸節(jié)點(diǎn)無功的邊際損耗定價(jià)方面的缺失，具有顯著的理論和技術(shù)優(yōu)勢，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。
圖1是一個(gè)簡單的3節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)等值電網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示的電力系統(tǒng)等值電網(wǎng)中，f和2分別為/節(jié)點(diǎn)用戶(電源或負(fù) 荷)注入電網(wǎng)的有功和無功功率(以注入為正方向)，為方便起見，特假定其值 在所研究的一小時(shí)內(nèi)恒定(若變化，下面闡述的具體實(shí)施原理不變)，如果一個(gè) 節(jié)點(diǎn)既無電源用戶又無負(fù)荷用戶，則其注入電網(wǎng)的功率為零。圖中《表示電 網(wǎng)中的任意一條等值支路。(1) 形成電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，用普通潮流程序或狀態(tài)估計(jì)程序計(jì)算電 網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流解。形成電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的具體算法有節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣求逆 法、支路追加法，潮流計(jì)算的具體方法有高斯-塞德爾法、牛頓-拉夫遜法、P-Q 分解法等。均參見如下文獻(xiàn)文獻(xiàn)[l]，《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》，陳珩，中國電力出版社，1995年，139 195頁；(2) 按功率定義，將電網(wǎng)中任一支路《損耗的功率Z^表達(dá)成各用戶(電源和負(fù)荷)/z等值節(jié)點(diǎn)注入電流/7的函數(shù)。具體函數(shù)式為A = 0 17， |2 = 。(S^7》(》^) (MW) (1)其中"*"表示點(diǎn)乘積。/7為通過支路€(wěn)的總電流，按/7 = |^/—r計(jì)算o為支路《的電阻。^是由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定的復(fù)常量，按^=(^-4)/^計(jì)算，且^ 和^是電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣第W行第列和第O行第/7列的元素，m和O是支 路€(wěn)的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，^為支路f的阻抗。W為用戶數(shù)量。(3)運(yùn)用微積分和向量代數(shù)知識(shí)推導(dǎo)損耗功率^相對用戶A的等值電流實(shí)部Re(/7)和虛部Im(/—的微增損耗(或損耗靈敏度)5V5(Re(/;'))，和5V3(Im(7;'))。它 們的具體計(jì)算公式為-<formula>formula see original document page 12</formula> 其中"為通過支路《的總電流，"=t^7A"， ^是由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定的復(fù)/ =1 ，常量，按^=(、-^)/^計(jì)算，且^和4是電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣第w行第& 列和第o行第&列的元素，m和o是支路《的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，z-,為支路《的阻抗。(4) 將&節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)的有功功率^等值成對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解(A:節(jié)點(diǎn)電壓共軛用&表示)的節(jié)點(diǎn)注入電流7;"。它的具體計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 12</formula> 其中^、 A分別為A:節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部和虛部。(5) 運(yùn)用微積分理論計(jì)算相對A:節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)有功A的支路€(wěn)微增 損耗^/w。它的具體計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 12</formula> (5)(6)按電網(wǎng)的微增損耗等于各支路的微增損耗之和計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶 有功A的電網(wǎng)微增損耗M/5g。具體計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 13</formula>其中6為電網(wǎng)中的支路總數(shù)。(7)相對用戶有功的電網(wǎng)微增損耗乘以系統(tǒng)的邊際能量價(jià)格"，作為該用戶A應(yīng)支付的單位有功的邊際損耗價(jià)格《。具體計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 13</formula> (7)
(8)將^:節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)的無功功率a等值成對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解(A: 節(jié)點(diǎn)電壓共軛用&表示)的節(jié)點(diǎn)注入電流7/。它的具體計(jì)算公式為(9) 運(yùn)用微積分理論計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)無功a的支路《微增 損耗^/3a。它的具體計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 13</formula> (9) (10) 按電網(wǎng)的微增損耗等于各支路的微增損耗之和計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶無功a的電網(wǎng)微增損耗^/sa。具體計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 13</formula>(11) 相對用戶無功的電網(wǎng)微增損耗乘以系統(tǒng)的邊際能量價(jià)格;r，作為該 用戶A應(yīng)支付的單位無功的邊際損耗價(jià)格^。具體計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 13</formula>
權(quán)利要求
1. 一種獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟1)將電力網(wǎng)的輸電損耗功率表達(dá)成用戶等值節(jié)點(diǎn)注入電流的函數(shù)；12)根據(jù)步驟1)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶有功的支路微增損耗；3)根據(jù)步驟2)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶有功的電網(wǎng)微增損耗以及該用戶應(yīng)支付的單位有功的邊際損耗價(jià)格；4)根據(jù)步驟1)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶無功的支路微增損耗；5)根據(jù)步驟4)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶無功的電網(wǎng)微增損耗以及該用戶應(yīng)支付的單位無功的邊際損耗價(jià)格。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，所述 的步驟l)包括以下步驟(i) 形成電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，計(jì)算電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流解；(ii) 將電網(wǎng)中任一支路《損耗的功率Z^表達(dá)成各用戶/z等值節(jié)點(diǎn)注入電 流^的函數(shù)= q 17， l2 =0(￡^0(^^7;") (mw)其中"."表示點(diǎn)乘積，7/為通過支路《的總電流，/7-ix義"其中6為電/1=1 ，網(wǎng)中的支路總數(shù)^為支路《的電阻；^A是由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定的復(fù)常量，^=(^-ua，其中^和^分別是電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣第附行 第A列和第o行第/2列的元素，w和o是支路《的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，^為支路《的阻抗，w為用戶數(shù)量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，所述 的步驟l)的步驟(ii)后還包括以下步驟計(jì)算損耗功率&相對用戶&的等值電流實(shí)部Re(/:")和虛部Im(/—t")的 微增損耗<formula>formula see original document page 3</formula>和<formula>formula see original document page 3</formula> 其中7纟為通過支路€(wěn)的總電流，"=力^"， ^是由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參 數(shù)確定的復(fù)常量，按<formula>formula see original document page 3</formula>計(jì)算，且&,和&是電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣第m行第A列和第o行第A:列的元素，w和o是支路€(wěn)的兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，s,為支路^的阻抗，6為電網(wǎng)中的支路總數(shù)。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，所述的步 驟2)為計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)有功A的支路/微增損耗況,/^:<formula>formula see original document page 3</formula>
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，對于 步驟2)，計(jì)算所述的微增損耗sv^前還包括以下步驟將A節(jié)點(diǎn)用戶注入電 網(wǎng)的有功功率A等值成對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點(diǎn)注入電流7"/ :<formula>formula see original document page 3</formula>其中^和力分別為^節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部和虛部，^為^節(jié)點(diǎn)電壓的共軛。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，所述 的步驟3)包括以下步驟(i) 按電網(wǎng)的微增損耗等于各支路的微增損耗之和計(jì)算相對^節(jié)點(diǎn)用戶 有功A的電網(wǎng)微增損耗/37^ :<formula>formula see original document page 4</formula>其中6為電網(wǎng)中的支路總數(shù)；(ii) 相對用戶有功的電網(wǎng)微增損耗乘以系統(tǒng)的邊際能量價(jià)格r，作為該用戶A應(yīng)支付的單位有功的邊際損耗價(jià)格《<formula>formula see original document page 4</formula>元/MWh)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2至6之一所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在 于，所述的步驟4)包括為計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)無功a的支路/微增損耗^/3a :裕
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，對于步驟4)，計(jì)算所述的微增損耗況,/5込前，還包括以下步驟將A節(jié)點(diǎn)用戶注入電網(wǎng)的無功功率a等值成對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點(diǎn)注入電流^":<formula>formula see original document page 4</formula>其中^為/t節(jié)點(diǎn)電壓的共軛。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，所述的步驟5) 包括以下步驟(i)計(jì)算相對A節(jié)點(diǎn)用戶無功a的電網(wǎng)微增損耗況/松<formula>formula see original document page 5</formula> t;(ii)計(jì)算用戶A應(yīng)支付的單位無功的邊際損耗價(jià)格"<formula>formula see original document page 5</formula>
全文摘要
本發(fā)明為克服電力系統(tǒng)現(xiàn)有無功費(fèi)用計(jì)算方法的不足，提出了一種獨(dú)立性邊際損耗定價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟1)將電力網(wǎng)的輸電損耗功率表達(dá)成用戶等值節(jié)點(diǎn)注入電流的函數(shù)；2)根據(jù)步驟1)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶有功的支路微增損耗；3)根據(jù)步驟2)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶有功的電網(wǎng)微增損耗以及該用戶應(yīng)支付的單位有功的邊際損耗價(jià)格；4)根據(jù)步驟1)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶無功的支路微增損耗；5)根據(jù)步驟4)的計(jì)算結(jié)果計(jì)算相對用戶無功的電網(wǎng)微增損耗以及該用戶應(yīng)支付的單位無功的邊際損耗價(jià)格。這種方法基于實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的潮流解，只反映網(wǎng)絡(luò)損耗成本，不依賴參考節(jié)點(diǎn)和潮流模型，適用任意結(jié)構(gòu)的電力網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101271132SQ20081003099
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者彭建春, 輝 江 申請人:湖南大學(xué)