电力市场下输电网优化研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要摘要 电网规划是电力市场研究领域的一个重要组成部分，本文详细的叙述了国内外电力市场环境下电网规划的发展状况，分析了电力改革过程中电网规划遇到的问题和挑战，总结了市场环境下电网优化的步骤和流程。针对电网结构需要不断满足负荷增长，逐步进行多次扩建的问题，提出了在电网规划时充分考虑未来电网二次规划发生概率的电网规划新方法，避免电网进行不必要的二次扩建损失。通过算例进行计算分析，结果证明该方法是合理有效的。考虑到电网优化中多目标非线性模型的特点，文中提出了改进的并行遗传算法求解问题，且通过算例验证后，计算过程简单且效果良好。关键词:电力市场，电网优化，规划模型，求解算法ABS TRACT P o wer tr anslnis s i o nn e 幻 即 o rkP l a n n ln gi s an 如P O 比 犯 t w o rko f th e e le c t ri c itym ar k e t re se ar c h field.T 七 e P a per ana】y Ze s the d e v el 叩m e n t s and newc 树l e n g c s oft hen e 细优 kP 1 a n n in gin th ee 1 ec t ri c ity m aI k e te n v 甘 o n n l e nt in d e 协 1 1 5.T 五 ep a persUmmariZe s n e t 从 心 rkPI 妙g models and p r o pose s the n e t w 0 rkp 1 ann i n g fr 印 盯 e w o rkfo r th e desi gn 坦 ld e r m a r k e t c o n d ili o ns.C ons l d e ri n g the re quire m e n t th a t co刊 自 rm tot h e fo ad gr o wthconi i n u o uslyandthe p ro bl eln ofe xPansi ongr adual l y，the llew mo血l t ha t balancethe ec o n o n u c and thes 1 a b 1 e fa c to r s ensureth es ta b i 1 ity ofn e 幻 阁 o rk，a v o i d ing th e u n n e c e ss a r ycostinth eq uad r a l i ce x P 娜 i on.ftsho ws th a t th ere s u l t ise 月 殆 c t l ve a n da c c ura t eb as e dt h ec aicul ationand anal ys is.Inthe h g h t o fc。朋 廿 a i nsinthe muhi 一 obje ct ive o P t i m i Za t ionP r o b 1 e minthe n e t w o rkPl a 刊 苗 ng，we m a d e ani m P ro v edai goti t 知 吐，w hi c b isP r 0 v e d toe ffici e ncy and fe aS 1 b 1 ea p p l ic at ion 玩t r a n s 而ss io n n e 卜 刀 o rk0 P t i m a l p l 别 阴 i n g.L I S h u a n g 一 t a o(e l e c t r i c P o w e r s y s t e m)D i r e c t e d b y P r o f.R e n j i a n 一 w e nK E YWO R D S:P o w e rm a r k e t，n e t w o r ko P t i mi z a t i o n，p l a n n i n g.o d e l，.o l v i u ga l g o r i t h m华北电力大学硕士学位论文摘要摘要 电网规划是电力市场研究领域的一个重要组成部分，本文详细的叙述了国内外电力市场环境下电网规划的发展状况，分析了电力改革过程中电网规划遇到的问题和挑战，总结了市场环境下电网优化的步骤和流程。针对电网结构需要不断满足负荷增长，逐步进行多次扩建的问题，提出了在电网规划时充分考虑未来电网二次规划发生概率的电网规划新方法，避免电网进行不必要的二次扩建损失。通过算例进行计算分析，结果证明该方法是合理有效的。考虑到电网优化中多目标非线性模型的特点，文中提出了改进的并行遗传算法求解问题，且通过算例验证后，计算过程简单且效果良好。关键词:电力市场，电网优化，规划模型，求解算法ABS TRACT P o wer tr anslnis s i o nn e 幻 即 o rkP l a n n ln gi s an 如P O 比 犯 t w o rko f th e e le c t ri c itym ar k e t re se ar c h field.T 七 e P a per ana】y Ze s the d e v el 叩m e n t s and newc 树l e n g c s oft hen e 细优 kP 1 a n n in gin th ee 1 ec t ri c ity m aI k e te n v 甘 o n n l e nt in d e 协 1 1 5.T 五 ep a persUmmariZe s n e t 从 心 rkPI 妙g models and p r o pose s the n e t w 0 rkp 1 ann i n g fr 印 盯 e w o rkfo r th e desi gn 坦 ld e r m a r k e t c o n d ili o ns.C ons l d e ri n g the re quire m e n t th a t co刊 自 rm tot h e fo ad gr o wthconi i n u o uslyandthe p ro bl eln ofe xPansi ongr adual l y，the llew mo血l t ha t balancethe ec o n o n u c and thes 1 a b 1 e fa c to r s ensureth es ta b i 1 ity ofn e 幻 阁 o rk，a v o i d ing th e u n n e c e ss a r ycostinth eq uad r a l i ce x P 娜 i on.ftsho ws th a t th ere s u l t ise 月 殆 c t l ve a n da c c ura t eb as e dt h ec aicul ationand anal ys is.Inthe h g h t o fc。朋 廿 a i nsinthe muhi 一 obje ct ive o P t i m i Za t ionP r o b 1 e minthe n e t w o rkPl a 刊 苗 ng，we m a d e ani m P ro v edai goti t 知 吐，w hi c b isP r 0 v e d toe ffici e ncy and fe aS 1 b 1 ea p p l ic at ion 玩t r a n s 而ss io n n e 卜 刀 o rk0 P t i m a l p l 别 阴 i n g.L I S h u a n g 一 t a o(e l e c t r i c P o w e r s y s t e m)D i r e c t e d b y P r o f.R e n j i a n 一 w e nK E YWO R D S:P o w e rm a r k e t，n e t w o r ko P t i mi z a t i o n，p l a n n i n g.o d e l，.o l v i u ga l g o r i t h m 目匕口口J 习明 本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文 电力市场下输电网优化研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果。据本人所知，除了文中特别加以 标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:日期:关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权保管、并向有关部门 送交学位论文的原件与复印 件;学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;学校可允许学位论文被查阅或借阅;学校可以学术交流为目 的，复制赠送和交换学位论文:同意学校可以 用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内 容。(涉密的 学位 论文在解密 后遵守此规定)作者签名导师签名:弓 7 尹 才提二日期:日期:乡 补 矿/:.丫华北电力大学硕士学位论文第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义 随着国民经济的高速发展以及人民生活水平的不断提高，电力已经成为了社会发展的主要动力，社会对电力的依赖程度也越来越高，电力需求增长随之加快。为用户提供安全、可靠、优质的电能是电力部门义不容辞的责任，要做到这一点必须有合理高效的电力网络.伴随三峡工程的建设、“西电东送”等工程的实施，我国电力系统正处于迅猛发展的时期，全国现已形成以 5 00kV 输电线路为骨千的七大区域电网，并通过士 500kV 直流输电线将华东和华中两大区域电网相连，以后将逐步形成以三峡为核心的全国电网。如何根据负荷增长和电 源规划确定合理的电网结构，使之满足安全经济输送电力的要求，是电网规划今后面临的主要任务。电网规划直接决定了电源发出的电能是否可以安全、经济、可靠地送到负荷中心。全国性的电力网络即将形成，为了能够合理地调配电力资源最大限度地满足国民经济发展和人民生活的需要，必须对电网结构进行合理的优化。因此，做好电网优化是当前电力规划工作中迫切需要解决的问题。输电网是电力系统中的重要组成部分，承担着连通发电侧与配电侧、输送电能的重要职能。从而电网优化工作在电力系统研究领域中也越发重要，传统的电网规划工作是在已知规划水平年的电源规划和负荷预测的基础上，根据现有的电网结构，合理地选择扩建线路以满足安全运行和经济性最优，其实质便是在网络投资费用与运行及故障等费用之间寻找平衡。经济的飞速发展使得用电量急剧增加，传统的电网规划已经不能满足经济发展的需要，原有的电网结构己经不能满足社会的用电需求。许多地区由于电网结构相对薄弱、不合理，造成有些地方有电送不出，有些地方又严重缺电，甚至出现由于局部电网故障而诱发恶性连锁反应，最终酿成大面积长时间停电的重大系统事故，如东北电网1 9 9 3 年8 月2 0日 事故和华北电网1 9 9 9 年4 月28 日事故都和电网结构不合理有直接关系。2 0 0 3 年全国很多省都出现了电力紧缺的局面，许多城市都出现了拉闸限电现象。在经济发达国家，由于历史因素造成的电网结构不合理也同样会导致大规模停电事故，如 1 9 8 7 年7 月日本东京大停电和 1 9 9 6 年 7 月、8 月间美国西部联合电网两次大停电，同样给社会造成了巨大损失。严重的影响了国民经济生产和居民的正常生活。出现这种大面积电力事故的原因，一方面是由于电源不足而导致电力供应跟不上;另一方面是由于己 建或待建的电网结构不合理，无法充分利用电网的传输能力，导致用户的电力需求不能满足。因此，深入开展电网优化研究 l华北电力大学硕士学位论文不仅关系到电力系统的直接利益，还对社会的稳定、国民经济的持续、快速、健康发展起着举足轻重的作用。这正是进行电网优化工作的意义所在。1.2输电网优化研究的范畴和特点 电网优化是一个复杂的问题，其复杂性主要在于具体网络结构的复杂性，由于待选路径的独立决策变量多，必须考虑大量的技术和经济约束。电网优化规划问题一般是在下列已知条件的基础上进行的【1，幻。(1)水平年的电源出力和负荷情况;(2)已有线路的接线方案:(3)各个节点之间待建的所有可能路径(即备选线路走廊);(4)可获得的导线型号和相应的建设投资参数;(5)政策因素及环境制约。电网规划的基本原则是在保证将电力安全可靠地送到负荷中心的前提下，使电网的建设投资和运行费用等各种量化的指标总和最小.电网的运行费用包括:电能损耗费、维修费、管理费等.其中，维修费、管理费是比较固定的。在规划阶段主要考虑输电过程中的电能损耗费用及停电损失费用。电网规划阶段要考虑的可靠性要求包括阁:1.正常运行要求 在电力设备完好的情况下要保证各项运行指标满足要求。首先满足性能要求，即每个节点的功率守恒。在电网形成阶段，最为关键的问题就是输送容量是否足够，即是否会出现线路过负荷现象，因此要进行过负荷校验，即所谓的“N 检验，o2.安全运行要求 在某些设备故障或负荷波动的情况下，要保证供电可靠性要求，通常是在任意一条线路故障断开的情况下各线路不会出现过负荷，即所谓的“N 一 1 检验”。根据文献 3 为了减少不必要的计算，可以先根据各线路开断后引起系统解裂或线路过负荷问题的可能性进行故障排列，然后按顺序依次对可能性大的线路进行校验，当校验到某条线路断开后不引起过负荷时，排在后面的线路就不必进行校验了。为了防止“遮蔽”现象，在连续几条线路故障都未引起系统过负荷时，才停止断线分析。按规划期的时间长短，电网规划可以分为以 下几类阁:(1)短期电网规划;(2)中、长期电网规划:(3)远期(景)电网规划。短期电网规划又称为静态电网规划，通常只对未来某一负荷水平的电网接线方华北电力大学硕士学位论文案感兴趣，还要求考虑接线方案的过渡问题，因而也称为水平年规划。短期电网规划期一般为5 年左右。规划期在 10至20年的规划问题属于中、长期电网规划问题。由于中、长期电网规划间较长，所以需要将规划期分为多个水平年，并考虑水平年之间 各方案的过渡，又称为动态规划习。远景电网规划通过对未来发展情况的简单分析，给出根据环境参数进行远景规划的一般原则，并做出最后的初步选择。它的规划期一般在 30 年左右。三种规划方案相互承接、联系，并没有明确的时间点作为界限。远景电网规划所得出的确定性方案，可以通过中、长期电网规划的实际情况进行修正，短期电网规划可以对中、长期电网规划引入的假设进行精确的分析和论证.与此同时，中、长期电网规划又可以指导短期研究，确保短期决策与中、长期电网发展相一致。输电网规划属于系统优化问题，具有以 下特点。1.多目 标性 一个规划合理的电网不仅要在技术上可行，达到安全可靠、灵活方便的目标，也要实现经济上投资合理、产出效益高的目 标，同时还要在社会效益、环境保护等方面满足要求。而技术、经济和其它各方面要求之间通常会相互影响甚至相互矛盾。因此，评价一个方案优劣是一项复杂的工作.若将所有问题都加以考虑并用一个统一的数学模型进行表述，这将是一个非线性大系统多目 标数学规划问题，在生产实践应用时，求解是非常困难的。2.不确定性 电网规划是以未来电力系统发展，如电 源和负荷的发展水平为基础的。由于受国家政策调整、社会经济发展水平、人口因素和环境变化等因素影响，电力系统的发展环境也在不断变化，而且这种变化在预测中严重地受时间的约束，进行预测的时间越长，条件越模糊、越不确定，有些甚至是不可预料的。因此，不确定性是长期电网规划的又一突出特点。上述不确定因素对规划方案的合理性有着显著的影响，必须在制定规划方案的决策阶段认真考虑.3.非线性 电力系统就其本质来说是一个非线性的大系统，线路电气参数与线路功率、传输功率与网损等关系是非线性的，这使输电网规划的目 标函数、约束条件也都是非线性的。若采用数学上的非线性规划算法来求解，对具有一定规模的电网来说计算量大，求解困难。4.动态性 动态性是长期电网规划的又一突出特点。长期电网规划为多阶段电网规划，规划期内既要考虑各阶段电网方案的可行性，又要考虑各阶段之间的相互影响，还要考虑整个规划期内的各种限制性约束及可能发生的不确定因素的影响，各阶段电网规划之间存在着动态性.对于这种多阶段动态规划问题，最严格的是依据数学上的 3华北电力大学硕士学位论文动态规划方法求解，但因电网规划的众多变量和约束条件，使得用动态规划方法求解极容易造成“维数灾难”问题，求解变得非常困难。故动态规划方法虽然理论完善却难以实际应用。5.整数性 由于线路是按整数回路架设的，所以电网规划的决策变量必然是0 一 1 整数性质的。而数学上经典的整数规划算法对于多决策变量、多约束条件的大规模非线性电网规划来说很难适用。1.3 输电网优化研究现状 随着厂网分离，电力行业市场化等新问题的出现，使得输电网规划工作也需要不断的完善，以适应新的要求。随着输电网市场化改革的逐步推进，输电网规划工作也由过去的电力系统整体规划的一部分逐步独立出来，作为市场环境下的一个独立的单元进行运筹.传统的电网规划有些已 经不再适应当前的新形势，学者们在此问题上做出了大量有意义的工作。文献【5提出了多目 标电网规划的分层最优化方法，使得计算量大幅度降低，避免了多目 标函数处理大量约束条件的困难，同时提出的改进最优切负荷模型，简化了 缺电成本的计算，使可靠性指标转化为经济性指标时更加快捷。但从其解的角度看，通过文中所述模型解得的分层最优化解是在指定开发成本范围内追求可靠性的解，也可以说所得解是分层意义上的最优解，这种首先在经济量值上满足一定要求(很大程度侧重开发成本，其次满足稳定性约束)的做法理论上是合理的，在电力部门电网规划工作的实际应用中有待进一步检验。文献【6根据粒子群算法收敛性受初始粒子分布影响较大的特点，结合非线性单纯 体法(n o n l i n e ars i m p l e x m e t h o d，N s M)，提出T 一种粒子群初始化 方法。该方法克服了随机初始化粒子时不能保证粒子合理分布的缺点，对提高初始粒子质量、加速粒子群算法(P S O)的收敛速度起到了有效的作用;同时分析了罚函数形式的适应度函数使迭代过程产生振荡的现象，根据对偶拉格朗日法，提出了一种交叉迭代法，克服了罚函数法的不足.文献 7、8均提出考虑不确定性因素影响的电网优化方法。在以模糊集合论描述和处理规划中的不确定模糊性因素的基础上，建立了以模糊供电总成本最小为优化目 标的电网规划模型，利用概率论及模糊集合论处理不确定因素计算问题，通过计算电网故障状态下的模糊电量不足期望值计算模糊缺电成本.最后利用遗传算法产生动态优化解。但在工程实际应用中，不确定性事件集合难以全部预测，其中不确定性事件可能发生的概率更是难以准确预测。文献 9在综合考虑供电可靠程度的经济价值对用户侧影响的基础上，提出了华北电力大学硕士学位论文一种新的电网规划成本效益分析与评价数学模型，应用遗传模拟退火算法和成本效益分析方法对其进行规划和分析，有效地将电网规划的经济性和可靠性结合起来，进一步完善了成本效益分析方法在电网规划工作中的应用。但其模型中所引用的两个参数单位缺电成本(IEA R)与电力不足期望值(E E N s)，通过计算获得实际的准确值还存在困难，其计算过程也是非常繁琐的tlo。文献【1 1 通过引入一种衔接规划经济性与输电设备可靠性的方法，把设备的可靠性因素加入到目 标函数中，从而在经济性最优的同时体现出可靠性。但此方法中设备的可靠性量化工作有一定困难，尤其是大规模系统中设备可靠性指标的计算。文献【121 以P ool 市场定价模式为背景，以改进的遗传算法为基础，提出了一种包含用户需求弹性的规划方法，其规划工作的思路是将市场环境下的电网规划分解为两个问题，即形成候选方案集的优选决策主问题和指定方案的运行成本和缺电成本等指标的市场运行模拟子问题。但其文中所应用的规划模型相对简单，实际计算中远比此复杂。另外，文中所介绍的规划方法是建立在用户侧用户的种类、用电量、用电时间等数据为准确的已知量的基础上的，但这些数据实际上很难准确获得。文献 1 3通过建立改进的最优切负荷模型，对缺电成本进行计算，为计算缺点成本提供了新思路。其模型的准确程度有待在实际应用中进一步验证。文献【14、【巧 均是基于在柔性约束的基础上，针对电网灵活规划现有方法所存在的问题和不足，如场景规划技术、盲数规划、线路被选概率等，提出的电网规划方法的新思路。新方法能够显著地松弛约束，减少计算量，但也有其使用的局限性，对于负荷和发电出力无法调整的情况并不适用。综上所述，当前电网规划工作主要集中在以下几个方面:(1)处理市场环境下带来的新问题:(2)松弛模型约束，减少计算量;(3)对不确定性信息的处理，尤其在中、远期规划研究中;(4)对动态规划的 研究，更好的处理规划工作中不确定性干扰问题;(5)对非线性模型 求解工作中 算法的研究，尤其是仿生学算法的研究。我国的电力市场化改革才刚刚起步，新形势下的电网优化研究还有大量的工作要做，今后的 研究 方向 应当 包括16 一 18:(l)加强对新型寻优算法如各种仿生学算法的 研究，寻找更快速、高效的实用 规划求解方法;(2)合理地考虑多阶段规划中各阶段规划方案之间的过渡和相互间的制约关 系，寻找求解动态规划更合理的模型和实用的求解方法;(3)在规划模型中更合理地考虑和协调经济性和可靠性的关系，更充分地考虑 安全因素，使规划方案更具实用价值:(4)全面合理地考虑和处理各种不确定 性因素，如经济、环境和政策等，使规 ，华北电力大学硕士学位论文 划方案具有更高的灵活性和适用性:(5)在输电网规划中考虑采取合理的接线模式，(6)细致分析和确定合理的电网规划模型和算法 新要求。降低短路电流;，使其满足电力市场模式下的1.4 本文所做的主要研究工作 本文在电力市场化的形势下，分析了其给电网规划工作带来的各种影响，完善了规划工作的数学模型及其求解算法，通过算例验证证明了方法的有效性。具体的说，可分为以下几点:1，在对中外大量文献参阅和分析的基础上，对当前电网优化研究领域已有的研 究成果进行总结分析，分类介绍了当前此领域其他学者的主要工作，并展望 了未来市场环境下输电网优化研究的主要方向。2.在电力行业市场化改革过程中，电网规划工作必然会出现一些新问题，本文 深入分析、讨论了市场化与电网规划工作的关系。分类介绍了在实际工作中，电网优化工作领域里各种不确定性影响因素，并且指出了电网优化工作新的 指导原则和发展方向。3.总结了电网优化研究领域内的研究成果，分类介绍各种电网规划模型，并针 对电力市场化改革的新形势，提出了充分考虑二次扩建发生概率的电网规划 改进模型，而且通过算例验证其有效性。4.在对各种电力系统优化模型细致分析的基础上，针对各模型的表述形式和特 点，进行抽象和总结，分类介绍了各种规划模型的求解算法，着重分析了基 于仿生学的遗传算法的原理及计算过程，并真对当前存在的问题，提出了基 于并列交叉算子等改进方法的并行遗传算法，通过算例验证，证明了其相对 基础遗传算法的高效准确性。华北电力大学硕士学位论文第二章电力市场环境下的输电网优化 当今世界，电力工业体制正在发生深刻的变革，打破垄断、引入竞争，建立统一、开放、竞争、有序的电力市场，已成为发展的必然趋势【旧。自20世纪80年代以来，以英国为首，国际上许多国家进行了电力工业体制改革，目 标都是开放电力市场，引入竞争机制，降低发电成本，合理利用资源，最终使用户获利。从 1 9 98 年开始，我国在电力行业实行“厂网分开，竞价上网”的改革，并确定了山东、上海、浙江及东北的辽宁、吉林、黑龙江六个电网为首批“厂网分开”试点单位。2 0 00年1 月山东、上海、浙江的发电侧电力市场正式投入运营，东北三省电力市场也在2 0 00年4 月正式运营川。近几年我国开始的电力市场建设工作，取得了一定的成果。然而，由于我国电力行业实施了40 多年的计划经济，若要向市场经济转变，将涉及到电力工业规划、建设、运行和管理的各个方面变革，这将是长期而艰巨的历史任务。2.1 电力市场简介211 电力市场的概念 电 力市场 21 是采用法律、经济等手段，本着公平竟争、自 愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电用户等各成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总和。电力市场具有开放性、竞争性、计划性和协调性的基本特征。根据以上定义，电力市场首先是一种管理机制:这种机制与传统的行政命令的机制不同，主要采伟市场经济手段进行管理。同时，电力市场还是这种管理机制的执行系统，包括贸易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。电力市场又可以分为电建市场、发电市场、输配电市场、供电市场和电力消奏市场五个部分。2.1.2 电力市场基本特征和目 标 电力市场的总体目 标应是引入市场竞争机制，通过上网电价的竞争使发电商的投资合理化:通过建立电力市场运营规则，创造公开、公平、公正的电力市场环境，实现电力市场交易双方自由选择，促进电力资源的优化配置，为用户提供稳定、可靠、优质的电力服务，促进我国电力工业可持续发展的电力市场化建设。但是，实施电力改革、建立竞争性电力市场是一个复杂的过程，因为不同的市场主体追求各自 不同的利益目 标，这些目 标之间往往相互矛盾。这些目 标包括:(1)用户希望获得低电价、高服务质量和安全稳定的电力供应:7华北电力大学硕士学位论文 (2)发电公司希望能与购电方直接进行电力的自由交易;(3)电网公司希望实现电网经济运行，安全、稳定、经济的输配电能;(4)政府希望实施全国性的能源政策和与国家经济发展相适应的电力工业可持 续发展方针;(5)环境保护组织希望减少污染;(6)燃料供应商希望维护其市场份额和投资。电力市场的建立必须通过电力经营管理体制的改革，使上述具体目 标相互平衡，根据经济发展的不同阶段和电力发展的不同水平，确立改革的主要目 标和次要目标，先期目标和后期目标。电力市场的基本特征为:开放性、竞争性、计划性和协调性。与传统的垄断的电力系统相比，电力市场具有开放性和竞争性。与普通的商品市场相比，电力市场具有计划性和协调性。电力系统是相互紧密联系的，任何一位成员的操作，均将对电力系统产生影响，所以要求电力市场中的电力生产、使用、交换具有计划性。同时由 于电力系统要求随时做到供需平衡，所以要求电力市场中的供应者之间、供应者与用户之间相互协调。2.13 电力市场的构成要素 为保证电力市场的正常运行，电力市场需具备六大要素:即市场主体、市场客体、市场载体、市场价格、市场规则和市场监督t22。电力市场中的市场主体是进入各级电力市场进行购电和售电的发电公司、输电公司、配电公司等电力企业，电力用户以及经纪人。电力市场的客体是电力，可以分解为电力容量和电量两类。电力市场载体是电力交易活动的物质基础，包括各种电力设备和场所设施等。电价是电力市场的杠杆，是电力市场的核心内容。电力市场要采用经济、法律手段管理市场成员，电价则是体现管理思想的工具。所以，确定电价原则、计算贸易电价是电力市场的重要内容。市场运行规则包括:市场进入规则、市场竞争规则和市场交易规则。为了保证电力市场的有序运营，必须指定严密的电力市场运行规则。其核心是引入竞争机制，保证电力市场开展公平和有序的竞争.各级电力市场都必须设有专门的监管机构，其主要职能是监管电力市场的交易行为和竞争行为，处理不公平的竞争和违反法律、法规的行为，并对电力市场运行中发生的纠纷、争议和投诉进行调解和仲裁。2.1.4电力市场的贸易形式 电力市场的贸易25 形式为转运。提供转运业务是电 力市场中电网的一项基本功能。开展转运业务是引入竞争、体现公平原则的手段，同时转运也是开放的电力市场的标志。吕华北电力大学硕士学位论文 电力工业传统的管理模式是电力公司采用自己的输电网络，将自己所发的电能提供给自己的用户。而电力市场建立以后，公平竞争即成为电力市场最重要和最基本的原则。发电厂和用户自由选择贸易对象是公平竞争的基本内容，而开放输电通道、提供转运业务是实现自由选择的必要条件。转运即提供输电设备，为其它的电力供、需方输送电能。如图2 一 1 所示，发电企业A 可以与本地区的用电企业B 签订售电合同，在此情况下本地区输电网公司K所承担的按要求输送电力的业务即为转运业务;如果发电企业与其它地区用电单位签订售电合同，本地区电网及所有的输电通道中的相关电网共同承担转运业务。并且，发电企业A 与用电企业B 在经济上可以是也可以不是同一实体，但输电网公司K 必须与A、B 在经济上独立。供方需方图2 一 1 电力的转运 开放输电通道、提供转运业务将给电力市场带来巨大的效益，是电网发展的必要条件。输、配电网络的转运成为当今世界电力工业改革的热点，许多国家都已将开放输电通道、提供转运业务明确列入有关法津。2.2 电力市场与电网优化的关系 电力市场的兴起为输电网规划带来了许多新特点。建立电力市场的主要措施是通过在电力工业中引入竞争来打破电 力系统的垄断，优化资源组合，提高电力系统的运行效率，使电力工业充满活力。竞争的引入使电力系统的规划、运行面临前所未有的挑战.输电网规划不仅需要计及电源规划所带来的更多不确定性，还须要在决策过程中充分考虑发电厂商、输电网公司和用户的利益需求，以及市场监管集团的管理职能等。输电网规划成为涉及金融、投资、电力工程技术等多个领域的交叉课题，变得更加复杂。市场经济是以市场调配资源，最大限度的利用资源，从而获得最大的经济效益。在当今电力市场逐步形成和发展的形势下，电网规划不应脱离电力市场这个大环境。长期以来，电力系统规划主要是确定最佳发电资源规划，电源项目一直是电力华北电力大学硕士学位论文规划的重要组成部分，电网规划围绕电源规划展开，主要是满足电厂的电力送出，电网规划实际上就是作为电源规划的送出部分。电力体制改革后，发电厂和输电网分开，电网的扩展不再按照电源的发展进行规划，不再以能够把发电厂发出的电力送出去为目的。电网发展要以“市场需求为导向，以经济效益为中心”，电源通过电网与市场需求相连，电网更直接反映市场需求，电力市场需求增长及分布决定了电网的发展和布局。因此，电网规划要以电力市场为依据，按照市场的需求来规划，哪里有市场，哪里就有安全可靠的电网。在电力市场环境下，追求最大利益是企业发展的宗旨，如何以最小的投入获得最大的利益是电网优化工作所应该考虑的主要问题。因此，在电力市场环境下，电网规划的目的就是合理调配电力资源，以最小的成本获得最大的企业效益和社会效益，达到成本与效益的最佳比例。在电力市场环境下，作为连接生产者和消费者的中介，电网的地位和作用更加突出.除了在技术上更安全稳定运行外，与传统体制下的情况相比，电网的建设与规划工作的重点主要集中在以下几个方面:(1)提供足够的输变电容量，确保竞争市场中电力交易的顺利进行:(2)公平地为发电厂商提供电力传输服务，允许其他市场参与者公平的接入和使 用输变电网络和设备;(3)根据上网规则和负荷需求的实际情况收购电量，而不是无条件地满足所有电 厂和所有机组的送出;(4)按照负荷的分布建设合理的网架，并向发电厂商和用户传达有关电网使用的 价格和网架结构信息，以指导和调节电源的建设和用户的接入，促进竞争电 力市场健康有序地发展;(5)树立社会营销的思想，即在确定未来市场的需求、趋向和兴趣的基础上，以 对消费者和社会双重负责的态度，通过电网的规划和建设，一方面为用户提 供优质产品和服务，另一方面树立良 好的社会公益事业的形象;(6)通过核算电网服务价格，公正地回收提供服务的费用，保证电网经营的合理 收益.23 市场化给电网规划工作带来的新挑战2，3，1 电网规划工作职能的转化 市场环境下，不同的电力市场参与者(发电厂商、电网经营者和用户)对不同的电网规划项目 可能会持不同的态度，这是因为有的建设项目 可能对某部分参与者有利，而另一些项目可能对另一部分参与者有利。例如，由于相互竞争的发电厂商所处的地理位置不同，一个新的电网规划项目给他们带来的收益就不同:受电网制约华北电力大学硕士学位论文的发电厂商可能希望扩展电网以解除制约，而靠近负荷中心的发电厂商则可能倾向于保持现状以保持他们的相对优势。这种多方利益的冲突使得竞争电力市场条件下的电网规划变得更加复杂。但有一点是可以肯定的，那就是厂网分开后，电网成为一个独立的能量输送主体，电网规划更多地属于企业行为，它应当以追求电力公司企业利润最大化为目标.以企业利润最大化为目标的电网规划包含两个主要内容。一是保证电网的安全经济运行;二是作好规划项目的经济评价，电网经营者自觉而严格地控制工程造价。这里应当强调指出的是，市场环境下电网的可靠运行变得愈加重要，因为停电就意味着负荷损失以及由此引起的赔偿和可能的法律诉讼费用等，其中合同方式的停电赔偿和法律诉讼是传统体制下所没有的。关于规划项目 的经济评价，它强调公司的投入产出比即所谓效益原则，是厂网分开后电网规划的核心内容。结合国外的经验川，我国的电网规划工作主要应该由各大电网公司在电力监管机构的监督下完成。电网公司作为一个独立的经济实体，应致力于降低成本，提高输电服务质量。新时期的电网职能主要应该是服务于竟争的发电市场和未来的竞争性售电市场。它不再拥有计划经济下的垄断地位，它只是作为电能销售过程中的输送服务职能而存在的。由图2 一 2 可见电网具体职能的转变。*单一职能:输电*提供输电准入服务，对申请并网的电源和用 户进行审核，不能有任何歧视的行为，要遵 守公平、公开、公正的原则*进行电网的建设，尤其是高压主干线路和一 些专用线路，使电网的建设更好地适应经济 发展和社会生产生活的需要*在相关行业管理部门的监管下，制定输电服 务价格，本着分摊合理、公开透明的原则，为输电交易提供服务，确保电网投入资金快 速、稳定的回收*有利于与电源规划的配合，更好的实现电网 规划工作，加强与发电企业的信息交流*为发电单位和用电客户提供有偿的相关辅助 服务图2 一 2电网职能的转化华北电力大学硕士学位论文2.3.2市场化带来更多的不确定性因素 1.电源建设存在较大的不确定性 传统的电源规划是由一体化的电力企业所完成的，可以很好地与电网规划统一起来。这是电力规划工作的核心，而电网规划是以电源规划为基础进行的。在市场环境下随着电厂和电网的分开，各自的规划都是相对独立的。未来的电源规划工作是发电公司来决策，必然以电厂投资者的利润最大化为前提，发电企业要尽可能降低发电成本，厂址及容量的选择将从电厂造价、运行费用等方面进行考虑。而且，由于各生产单位利润的变化还可能出现原有电厂停运等情况。这些情况对电网规划来说都是不确定性因素，但电网的运行又要适应电源的配置和负荷的变化，这会给电网规划带来很大的困难和影响。2.用电侧不确定性 在电力市场化后期，电力的交易中的现货交易将比现阶段有大幅度的增加。现货市场通常采用实时电价，实时电价的浮动性将影响购电用户的需求弹性川，而用电侧负荷量的改变又将对整个负荷侧的电能质量产生影响。实时电价对大型用电单位峰谷时段也产生影响。这些不确定性因素都对电网优化规划提出了更高的要求。3.系统潮流的不确定性 在竞争的电力市场中，电网调度的原则是根据电厂报价的高低来确定成交量、成交价格和优先调度次序。由于市场中各电厂生产的目标是其利润的最大化，从各自 利益出发他们会不断调整自己的竟价策略，导致市场平衡点不断变化。如果随着市场逐渐对需求侧的开放，用户可以自由选择供电商购买电力，则用户和电厂之间的供求关系将频繁变化，并可能产生大规模的远距离输电交易。这也要求电网有足够的区域间输电容量。所有这些都导致潮流的不确定性。4.电力交易的不确定性 电力市场的电力交易具体内容包括:市场成员、市场运行管理部门的义务和责任;电力市场