电力市场环境下电网可传输容量计算的研究.pdf

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1、东南大学硕士学位论文电力市场环境下电网可传输容量计算的研究姓名：许琦申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：万秋兰20050301摘要在电力市场环境下，可用输电能力(A T C)是反映输电设备可用于能量交易的乘4 余容量的重要指标。在线A r c 的应用无论对电力系统的安全性还是电力市场下市场主体的商业行为都有重要意义。本文以快速和实用为目标，提出了一些计算A r c 的实用方法，并用测试系统进行了检验。论文围绕以下三个方面开展了工作和研究：(1)在直流潮流的基础上提出了一种界于直流模型和交流模型之间的A T C 计算方法一一改进直流法。方法在传统的直流分布因子算法的基础上，从交流

2、潮流模型中推出无功和电压对A T C 的影响，从而在直流模型中考虑了无功和电压的因素。该方法结合了直流法和交流法的优点，能够快速而准确地得到A T C 值。(2)以交流模型为基础，提出了“N 一1”预想事故下满足静态电压稳定约束的快速A T C算法。算法在C P F 法的基础上，应用灵敏度信息和曲线拟合技术来寻找“卅l”预想事故下的近似的“鼻点”，并进行事故排序，方法计算速度快，有较好的实用性。(3)将传统的交流算法和交流灵敏度因子结合起来，提出了计算A T C 的交流灵敏度算法。方法不仅能够得到准确的A T e 值，而且能利用一阶灵敏度系数快速计算出A T C 相对于指定参数的变化量，并对A

3、 T C 的控制和阻塞的消除提供有效的信息。关键词：电力市场可用输电能力直流分布因子连续潮流曲线拟合灵敏度东南大学硕士学位论文A b s t r a c tI nt h ec o n t e x to fp o w e rm a r k e t，A v a i l a b l eT r a n s f e rC a p a b i l i t y(A T C)i sa ni m p o r t a n ti n d e xo ft h ef u r t h e ru s a b l ea m o u n to ft r a n s m i s s i o ne a p a e i t yf o

4、 rc o m m e r c i a lt r a d i n g T h ea p p l i c a t i o no fo n l i n ea v a i l a b l et r a n s f e rc a p a b i1it yi ss i g n i f i c a n tt os y s t e ms a f e t ya n dc o m m e r c i a lt r a d i n g I nt h i sd i s s e r t a t i o n w ep r o p o s ep r a c t i c a lm e t h o d st oc a l c

5、 u l a t eA T Cf a s ta n de f f i c i a n t T h em a i nc o n t r i b u t i o no ft h ep a p e ri sf o c u s e do nt h r e ea s p e c t s：F i r s t，af a s tm e t h o di sp r o p o s e dt oe n h a n c e1 i n e a rA T Cc a l c u l a t i o n s I ti sm o d e l e db e t w e e nD Ca n dA Cp o w e rf l o

6、w I te n c o u r a g et h ee x i s t i n g1 i n e a rA T ec a l c u l a t i o n sb yc o n s i d e r i n gt h ei n f l u e n c eo fv o l t a g ea n dr e a c t i v ep o w e rf l o w T h em e t h o dC a l lb ee a s i l yi n t e g r a t e di n t oe x i s t i n g1 i n e a rA T Cs o f t w a r ea n dc a l

7、lc a l c u l a t eA T Cf a s ta n da c c u r a t e S e c o n d，af a s tm e t h o ds a t i s f i e st h ec o n t i n g e n c yo fv o l t a g es e c u r i t yi sp r e s e n t e db a s e do nt h em o d e lo fA Cp o w e rf l o w C o n t i n u a t i o np o w e rf l o w(C P F)i su s e di nt h em e t h o d

8、t of i n d t h ea p p r o x i m a t en o s ep o i n t c u r v e f i t t i n gt e c h n i q u ea n ds e n s i t i v i t yf a c t o r sh e l p st om a k ec o n t i n g e n c yr a n k i n gm o r ee f f i c i e n t F i n a ll y，am e t h o do fc a l c u l a t i n gA T C a n d t h ee x p l o r a t i o no

9、f t h ef i r s to r d e rs e n s i t i v i t i e so fc e r t a i np o w e rS y s t e mn e t w o r kv a r i a b l e sa r ed e s c r i b e d T h es e n s i t i v i t i e sc a nb eu s e dn o to n l yt og e tA T Cb u ta l s ot oh e l pc o n t r o lA T C a n de l i m i n a t ec o n g e s t i o n C P Fi s

10、u s e di nt h em e t h o dt og i v ei n i t i a lv a l u e st oc a l c u l a t et h es e n s i t i v i t y K e y w o r d s：P o w e rM a r k e t：A v a i l a b l eT r a n s f e rC a p a b i l i t y；D i s t r i b u t i o nf a c t o rC o n t i n u a t i o nP o w e rF l o w：C u r v e f i t t i n gI I东南大学

11、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它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。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可

12、以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：犁第一章鳍论1 1 引言第一章绪论电力市场改革在带来巨大经济效益和社会效益的同时，对电力系统的安全性和稳定性提出了严峻的挑战。因此，如何在提高经济性的同时，保证电网的安全稳定性成为电力市场研究的关键之一。电网安全输电能力的在线发布和应用对提高系统的安全稳定性有重要意义，可用输电能力的快速计算已成为当前电力市场研究的热点。众所周知，2 0 0 3 年8 月美加发生了震惊世界的大停电，这次停电持续了2 9 小时，损失负荷6 1 S 0 0 姗，经济损失达3 0 0 亿美元，使5 0 0 0

13、 万人生活受到影响，造成了非常严重的社会影响。美加大停电的发生，以及之前发生的英国大停电、瑞典一丹麦大停电、加州电力市场危机，使越来越多的人们意识到，虽然电力市场改革可以提效益，降低成本，但一次大停电就足以把电力市场改革几年所节省的资金消耗殆尽。因此，电力市场的改革在考虑经济性的同时，必须首先保证电网的安全性和稳定性。电力市场的竞争对系统物理稳定性产生的不利影响主要表现在两方面：一方面是由于电力公司为了降低成本，不断降低电源和电网的投资；另一方面是电能交易瞬息万变使系统运行不确定性增大，系统负荷峰值常常接近电网能够承载的最大输电容量。因此，怎样在打破垄断，提高社会效益的同时，保证电网的安全稳定

14、性成了人们关心的焦点。1 9 9 6 年美国西部电网停电的调查结果中指明：由于事先未研究实际运行条件，调度员不知道系统离开安全稳定极限的距离，在事故发生时难以有效控制系统。可以相信，如果具备先进的在线分析工具，就可以在事故发生后第一时间得到实际的电网输电裕度，即时正确地修正控制方案，则完全可以避免类似的大范围停电灾难的发生。目前，我国各大区域电网内部以及区域之间的联系比较薄弱，还存在相当多的安全隐患。及时快速地提供电网输电能力不仅对电力系统的稳定性及其重要，也是建立健康有序的电力市场的重要保证。可喜的是，在我国电力市场改革之初，就已经意识到可用输电能力(A T C：A v a i l a b

15、l eT r a n s f e rC a p a b i l i t y)的及时发布对电网的稳定性和电力市场安全运行的意义，并把A T C 计算看成是电力系统市场化进程的关键问题之一。1 2A T C 的概念1 2 1 提出背景电网输电能力的研究早在2 0 世纪7 0 年代就开始了，当时称为区域功率交换能力，即t r a n s m i s s i o ni n t e r c h a n g ec a p a b i l i t y，或s i m u l t a n e o u si n t e r c h a n g e t r a n s f e rc a p a b i l i t

16、y。传统垂直管制环境下，电网区域间的功率交换量较低，电网的容量裕度较大，因此系统的输电能力只是调度员调度时的一个参考信息，用来了解系统目前的运行状态离各种安全约束的距离。而在电力市场环境下，系统运行的不确定性增大，电能交易瞬息万变，系统负荷峰值常常接近电网能承载的最大输电容量，发生支路过负荷、节点电压越限故障的可能性大大增加。此时，输电系统输电能力作为系统的一个可靠性指标，对指导系统调度员的操作，保证东南大学硕士学位论文整个系统的安全可靠运行具有重要的技术价值。同时，它也是重要的市场信号，积极指导市场参与者在电力交易过程中的各种商业行为，具有显著的经济价值。A T C 还可以作为输电网裁减交易

17、，消除阻塞的标准。当系统出现阻塞后，电网管理者可以依据A T C 与交易量的差额大小反映交易对阻塞影响程度的轻重，裁减影响程度大的交易，以便从技术上消除阻塞。此外，通过A T C 的实时发布，提高输电网的输送效率，从而使交易双方获得更大的经济利益。A T C 还能为电网规划建设提供具体信息，为提高系统的可靠性和经济性服务。最后，A T C 在电力市场的其它方面也有用武之地，比如在输电权定价、辅助服务定价等方面。1 2 2 定义北美电力可靠性委员会N E R C(N o r t hA m e r i c a nE l e c t r i cR e l i a b i l i t yC o u n

18、 e i l)在上个世纪九十年代统一了有关输电极限的概念，提出了可用输电能力A I C 的详细定义与计算框架”1，这一工作在国际上已得到了广泛的认可。A T C 是指在现有的输电合同基础上，实际物理输电网络中剩余的、可用于商业使用的传输容量。此定义说明，电力市场环境下，电网输电能力的问题不再是原来意义上简单的区域功率交换能力，而是基于已有的输电合同，在保证系统安全可靠运行的条件下，区域间(或点与点间)可能增加输送的最大功率。它是在现有的输电合同基础上，实际输电网络保留输电能力的尺度，可以概念性地表示为：A T C=T I C T R M C B M E T C式中订c 为最大输电能力，反映了在

19、满足系统各种安全可靠性要求下，互联系统联络线上总的输电能力；T R M 3。为输电可靠性裕度，是指预留必要的输电能力，以确保当系统运行参数在合理范围内发生变化时，整个系统能够安全稳定的运行，它反映了不确定因素对互联系统间输电能力的影响。在实际应用中，并不需要实时计算T R M 值，比如欧共体内部电力市场只要求每半年刷新一次T R M 值。在计算T 跚时，多数情况下是取T T C 的一个固定百分比。对于电气连接紧密、无功支持充裕的电网，T R M 所占T T C 的百分比可以取得小一些。C B M“1 为容量效益裕度，是从发电机安全运行考虑，为了保证稳定的负荷供电，一些负荷供应商预定保留的输送容

20、量裕度。E T C“1 为现有输电协议(包括零售用户服务)占用的输电能力，包括“可撤消”和“不可撤消”的传输。显然，不可撤销输电合同的价格要高于可撤销输电合同的价格，但阻塞发生时不可撤销输电业务被削减的风险也小于可撤销输电业务被削减的风险。按照N E R c 建议的计算框架，A T C 的计算需要考虑三种物理约束：1)电压约束；2)设备过负荷约束；3)包括静态、动态和暂态等在内的各种稳定极限约束”1。这里静态安全约束为“N l”准则。2第一章绪论皂攥*霄1 2 3 计算原则图卜1A T C 的定义时间t,sA T C 是一种技术特性尺度，用来衡量互联输电网络如何运行以满足商业性输电服务要求，因

21、此必须满足一定的原则，以平衡技术上的可行性和商业上的经济性问题。A T C 必须准确反映输电网络的实际使用情况，同时计算又不能太复杂，以避免限制了商业上的经济性。A T C 的计算需满足如下要求”：1 A T C 的计算结果必须在经济上是可行的；计算得到的A T C 数值必须是可用且可靠的。2 A T C 的计算必须在整个互联输电网络上实时考虑时变的潮流分布。此外，必须从可靠性出发考虑整个互联网络上同步传输(S i m u l t a n e o u sT r a n s f e r)和并行路径潮流(P a r a l l e lF l o w)的影响。3 A T C 的计算必须考虑A T C

22、 与功率注入点、穿越互联网络的传输路径和功率流出点之间的关系。所有部门必须提供必要的、充足的信息用于计算A T C。4 为形成和发布所有合理的A T C 计算的信息，各互联子区域需要适当且必要的合作。5 A T C 的计算必须遵守N E R C 以及各区域、电力联合组织等的标准、安全规划和运行政策等，同时需要考虑预想事故的情况。6 A T c 的计算必须考虑系统状态中合理的不确定性因素，并且提供一定的裕度以确保互联输电网络的可靠运行。1 3A T C 的计算及研究现状目前，国内外介绍A T C 计算方法的文献大体上可以分为两类：确定性的求解方法和随机性的求解方法。确定性的求解方法就是以已知的系

23、统基准状态为基础，选择一些可能是最严重的系统故障进行研究(即故障选择)，然后针对所选择的每一种系统故障，应用适当的优化方法估计这种故障发生时系统的A T C，即故障模拟计算，最后选择最小的A T C 值作为所研究时间段内系统的A T C。确定性的方法主要包括直流分布因子法。“1”、重复潮流法“1、连续潮流法“”1、最优潮流法“”1 以及交流灵敏度分析法”“等。随机性的求解方法”5。”1 就是利用概率理论和数理统计分析确定输电系统的可用输电能3东南大学硕士学位论文力。基于电力系统所具有的随机特征，通过模拟发输电设备的随机开断及负荷变化确定系统可能出现的运行方式，然后使用适当的优化算法求解这些运行

24、方式下系统的A T C，最后分析综合各种运行状态下的A T C 值，得到系统A T C 值的期望值。由于随机性的求解方法需要考虑数目庞大的不确定因素，计算时间难以满足实时系统应用的要求，因此一般用于研究离线A T C 计算。目前基于概率模型的算法主要有随机规划法、枚举法、蒙特卡洛模拟法三种。1 3 1 确定性的求解方法(1)线性分布因子法L D F(L i n e a rD i S t r i b u t i o nF a c t o r)线性分布因子法也叫直流灵敏度系数法，是基于直流潮流分析实际网络响应系数的方法，一般用到多种线性分布因子“7”1。直流潮流假设节点电压幅值为常数，计及支路电抗

25、而忽略支路电阻，因而不存在线损。直流潮流模型是线性的，不需要迭代，因而计算速度快，目前在电力系统各个领域中已得到广泛的应用。线性分布因子一般包括功率传输分布因子(P T D F)、支路停运分布因子(L O D F)和发电机停运分布因子(G O D F)，它们分别用于计算在基准状态、支路停运和发电机停运状态下的A T C 值。其中，P T D F 描述了在指定的送受端间增加单位有功传输时各支路潮流的变化；L O D F 描述了当电网中发生单条支路停运时其它支路上的有功潮流变化；G O D F 描述了某一发电机停运后，系统各支路的有功潮流变化。这样在基准状态、单支路停运和单发电机停运下各条支路的有

26、功潮流的增量都与假想的功率传输增量成线性关系。在已知各条支路的过负荷极限时。可以方便地求出最大功率输送增量。求出的结果实际上是T R M、C B M 与A T C 之和。线性分布因子法的优势在于：能方便地考虑“N-I”静态安全约束和支路过负荷约束；在计算过程中不需迭代，求解速度快，可以满足在线应用。但它的弱点也很明显，如无法计及电压约束和其它稳定约束：对电压和无功因素的忽略，使之在电网结构不紧密、无功支持不充足的系统的计算存在较大误差。(2)重复潮流法R P F(R e p e a t e dP o w e rF l o w)重复潮流法又叫常规潮流法”“。这种方法基于常规交流潮流，在计算中考虑

27、节点电压限值约束、支路过负荷约束以及其它可能的稳定约束。其要点是逐渐增加负荷侧的负荷，同时相应增加发电侧的出力，直到某一约束生效为止，此时通过所研究断面的有功潮流之和即为A T C。典型的电力系统交流潮流方程可以表示为：f P P(x 1 2 仅)=7 =0(1 一i)l Q 一9 血)式中x=(y，吕)。取步长为P(Q)，逐步增加P(Q)的值，重复求解状态变量x，检查x 是否越界，并计算出各条支路的潮流，检验是否满足过负荷要求。若满足，继续增加步长，直到出现某一越限时，将步长减半。重复上述过程，直至最后步长满足误差要求为止。重复潮流法原理简单，可以计及系统的电压和无功对A T C 的影响，计

28、算结果能较好地反映实际运行状况。然而，由于需要重复计算交流潮流，计算时间长，不适合在线应用，而且计算结果偏保守。(3)连续潮流法(C P F：C o n t i n u a t i o nP o w e rF l o w)作为一种求解非线性代数方程的数值方法，连续潮流法在上个世纪9 0 年代引起人们的4第一章绪论关注，这是因为该方法在电压稳定性研究方面有其独特的优越性。C P F 广泛应用于静态电压稳定的计算，主要用于P-v 曲线的跟踪和极限功率点(N P：N o s e P o i n t)的求取“。由于传统的牛顿一拉夫逊法在电压稳定极限点附近发生雅可比矩阵奇异，引起潮流不收敛。而C P F

29、法可以从当前的潮流解出发，逐步增加指定送端母线功率，通过迭代求解，沿P V 曲线准确得到N P 相应的发电功率，因而可以方便地计算静态电压稳定约束下的f i T C。研究表明，连续潮流法是求解潮流方程鞍型分叉点最为可靠的方法，它在两个方面克服了常规潮流计算方法的不足：(1)通过参数化潮流方程的建立，获得了扩展的潮流方程，克服了常规潮流方程在鞍型分叉点的病态；(2)高效的预测校正环节的建立及适当的步长控制，提高了解曲线的计算效率及计算结果的可靠性。基于连续潮流的A T C 算法，有着独特的优点。它从系统的当前运行状态逐步过渡到系统的功率传输极限点，因而所计算出的输电极限更具实际价值；此外这种方法

30、对使用者而言具有完全的开放性，使用者可以根据需要考虑各种约束条件，包括电压稳定约柬以及其它动态稳定约束条件。并且，算法有着良好的灵活性，能与现有的稳定算法相结合，满足用户的不同需要。与线性分布因子法相比，该方法的优点在于能考虑到系统非线性、无功的影响以及静态电压稳定性。与重复潮流法相比，它可阻避免在电压稳定极限附近的病态问题。与最优潮流法相比，基于连续潮流的A T c 算法有着更好的收敛性。然而，此方法也有定的局限。由于C P F 方法对指定的发电机群和负荷群采用了不变的功率注入变化方向向量，不考虑系统无功和电压的分布优化，这可能会使A T C 的计算结果略为保守。而且，方法的计算时间与线性分

31、布因子法相比还有一些差距。(4)最优潮流法O P F(0 p t i m a lP o w e rF l o w)最优潮流法是将输电容量的计算描述为一个非线性优化问题。在传统电力工业运行模式下，O P P 技术棱用于处理实时或准实时的电力系统运行优化问题。而在电力市场环境下。市场机制激励竞争，市场主体追求利益最大化，这就增强了调度和运行状态的不确定性。O P F 作为经典经济调度理论的发展与延伸，可将经济性与安全性近乎完美地结合在一起，已成为种不可缺少的网络分析和优化工具“。最优潮流方法以可用输电容量最大化为目标函数，将潮流方程作为等式约束，把支路过负载约束、电压约束和各种稳定约束等作为不等式

32、约束，从而把A T E 的计算问题转化为一个纯粹的非线性规划的数学问题。因而可以采用各种优化算法，如二次规划法、内点法、人工神经网络法和B e n d e r s 分解法等。基于O P F 的A T C 计算模型可以描述如下：M a x 兄，)s 7：g(x，“)=0(卜2)h(x，“)0其中，U 为控制变量，包括发电机有功输出、机端电压、变压器变比等：x 为状态变量，包括节点电压幅值和相角；等式约束g O，“)=0 为潮流方程；h(x，)0 表示所有不等式约束。基于最优潮流的A T C 计算方法和连续潮流法相比，对约束条件有更强的处理能力，理论上可以处理各种约束，能够计及暂态稳定和动态稳定约

33、束，还可以进行有功和无功优化，实现更大范围内的发电和负荷分布优化，计算结果更准确。因此当需要计算准确度高的A T C东南大学硕士学位论文时，该方法显示出广阔的应用前景。然而，和上述其他方法一样，最优潮流法也有它的不足。首先，从实用性的角度来说，最优潮流法所获得的最优运行点是一个理想的结果，实际上难以达到。其次，方法的收敛性并不是很稳定。再次，计算速度也是一个瓶颈，使之难以应用于超大规模电力系统。第四，对c N l ，静态安全约束的考虑，将使问题的求解规模大大增加。最后方法很难考虑系统稳定性这样的动态约束条件。(5)交流灵敏度分析法由以上分析可知，缘|生分布因子法计算速度快，但精度不高：重复潮流

34、法、连续潮流法和最优潮流法计算精度高，但是计算时间长，难以在线应用。灵敏度分析法就是在这样的背景下被提出来的，其计算速度快，满足在线计算要求，同时能保证一定的精度。但是需要指出，它不是一个独立的A T C 计算方法，需要以某种A T C计算结果为基础“”“。该方法从某一运行点下已知的A T C 值出发，只分析当系统参数在此基础上发生微小变化时对A T C 值的影响，而不需要重新进行潮流计算。A T C 对某参数变化的灵敏度可以是一阶的，也可以是二阶或高阶的。实际使用中，为了综合考虑计算速度和精度的要求，一般采用一阶模型。基于一阶灵敏度分析法计算A T C 速度快，能满足在线应用的要求。不过，对

35、于给定的系统运行状态和参数，需要预先计算较多的灵敏度系数，当运行点发生较大变化后，这些灵敏度系数需要重新计算。在系统运行情况变化不大时，求得的A T C 还是比较准确的，但当系统运行情况发生较大变化时，如支路或发电机停运，可能会存在较大误差。但总的来说，灵敏度分析法与前述某种方法，如C P F 法，结合在一起使用是一种非常实用的综合在线计算方案。1 3 2 基于概率的求解方法基于概率模型计算A T C，不仅可以得到A T C 的期望值，而且根据A T C 的样本值可以方便地绘出A T C 的概率密度曲线和样本分布函数曲线，估计A T C 的期望值在某一置信水平下的置信区间，及某项电力交易被削减

36、的风险。A T C 的这些统计信息，方面可以指导电力系统运行方式的安排；另一方面可以用于预测未来一段时期的电力交易价格，指导电力交易商的市场行为。目前基于概率性模型提出的算法主要有下面4 种：(1)随机规划法“”。该算法考虑了发电机故障、输电线路故障和负荷预测误差三种不确定性因素。前两种不确定性因素是服从两点分布的随机变量，而负荷预测误差是服从正态分布的随机变量。在计算A T C 时，首先用S P R(T w o S t a g eS t o c h a s t i cP r o g r a m m i n gw i t hR e s o u r c e)算法将离散变量连续化；然后基于S P

37、R 的计算结果，用C C P(C h a n g eC o n s t r a i n e dP r o g r a m m i n g)处理连续变量，求得概率意义下A T C。该方法涉及了概率潮流的计算、离散变量和连续变量的处理，计算速度不够理想。(2)枚举法该算法是系统状态枚举和优化算法的结合体。枚举法的指数时间特性使得这类方法无法用于大系统的A T C 研究。(3)蒙特卡洛模拟法”“这类算法将蒙特卡洛模拟法和优化算法结合求解A T C，是对枚举法的改进。蒙特卡洛模拟法能方便地处理电网中数目庞大的不确定性因素，且计算时间不随系统规模或网络连接复杂程度的增加而急剧增加，因此该算法非常适合大系

38、统离线A T C 研究。文献“”分别基于直流潮流和交流潮流，结合内点法，就蒙特卡洛模拟法计算A T C 进行了讨论。需要注意的是6第一章绪论在蒙特卡洛模拟法中，系统元件运行状态的随机波动性常常用某一已知的概率分布曲线表示。但是所使用的概率分布曲线是否正确地反映了系统元件的不确定性，以及如何处理系统元件间的相关性，都是应用蒙特卡洛模拟法计算A T C 时需要回答的。对这些问题的研究或涉及十分繁琐复杂的理论分析，或者根本无法从理论进行解释，这使得入们对应用蒙特卡洛模拟法所估计的A T C 的准确性提出了疑问。(4)B o o t s t r a p 算法】它是针对蒙特卡洛模拟法的上述缺点提出的一种

39、新的计算机模拟算法，该算法根据所收集的最近几个交易日的节点数据，通过某种仿真技术模拟系统可能出现的运行状态，然后再如蒙特卡洛模拟法那样使用优化算法和数理统计理论估计系统的A T C。显然，仿真算法充分利用了最近一段时间的市场信息即系统发电机的出力、节点负荷水平。但是，仿真算法作为一种新兴的概率算法，目前在A T C 计算中还不能很好地处理某些网络参数的不确定性(如输电线的随机故障)，因此这类算法还有待于进一步改进。1 4A T C 的实际应用1 4 1A T C 在美国电力市场的应用由于美国是目前世界上最开放的电力市场之一，市场中双边交易合同的比例相当大，加之美国独特的电力系统运行和管理模式，

40、使其A T C 的应用工作在许多国家还未开始之时，就已达到了很高的水平。(1)应用背景1 9 9 2 年，美国启动了电力工业的市场化进程，确定了发电、输电和配电分离的方针。然而美国的大多数电力公司一直为私营企业，它们不仅拥有输电网，而且拥有发电公司，这阻碍了电力批发市场的公平竞争。为此1 9 9 6 年5 月，F E R c 发布了8 8 8 号法令，对开放非歧视的输电服务做出了规定，要求各区域性输电网对所有发电公司同等开放，以促进电力市场的公平交易。但F E R C 并不介入互联系统的运行和管理，而仍由各区域性电网和独立输电网按照各自不同的管理方式对输电网进行管理。因此在双边交易大量出现的市

41、场背景下，为了更好地协调各区域电网之间的运行和管理，以提高全国电网的可靠性水平，F E R C 同期发布了8 8 9 号法令，对实时信息系统O A S I S(O p e nA c c e s sS a m eT i m eI n f o r m a t i o nS y s t e m)的建立做出了规定，其中明确提出将各区域的A T C 发布在O A S I S 系统的网页上。1 9 9 6 年6 月，N E R C 提出了计算北美互联系统A T C 的框架和原则，并要求独立输电网和区域性输电网确定各自的A T C，建议在遵循统一计算原则的基础上，协调各网A T C。由此展开了美国实际电网A

42、 T C 的计算和应用工作。(2)应用情况由于美国电网的分区域管理，各区域电网内的协调工作由各自的独立系统调度员(I S O)完成。为此F E R C 规定由I S O 监视各自的区域输电系统，并负责计算各区域内的A T C，以及向O A S I S 系统发布该时刻和未来每一时刻的A I C 值，这便构成了美国现在的A T C 0 A S I s 系统。每个想进行电能交易的市场者和进行交易安排的I S O 进入O A S I S 系统，查看A T C 信息，了解输电网该时刻和未来某一时刻的传输容量，判断输电网是否可以提供此交易，或确定储备某种传输服务。然而，由于ATC 计算复杂，耗时巨大，以及

43、美国各区域网强大的独立性和自主性，目前美国各区域电网在计算各网A T C 时，只考虑了本电网的结构和交易，没有计及其它区域电网结构和交易的影响。因此基于区域性的A T C 与实际运行情况存在很大误差。在A T C O A S I S7东南大学硕士学位论文系统的运行过程中，在各区域系统内，阻塞输电线路数明显增多；在区域系统之间，已经安排的传输服务不得不取消，以维持系统的安全运行。这一问题的出现极大地影响了A T C 应用的开展，使I S O 和交易者对A T C 的作用产生了怀疑，同时也引起了F E R C 和N E R C 的关注。为了克服基于区域性A T C 存在的问题，N E R c 建议

44、采用美国整个电网的结构，为了节约A T C 计算时间，采用了直流潮流模型，通过功率传输分配系数P T D F 反映全网中任何交易对特定断面A T C 的影响，通过线路停运分配系数L O D E 反映电网结构变化对A T C 的作用，从而使O A S I S 系统中的A T C 能更好地跟踪电网和市场的变化，真正获得输电网的现有传输容量。基于此E P R I 为N E R C 开发了计算P T D F，L O D F 的I D C(I n t e r c h a n g e D i s t r i b u t i o n C a l c u l a t o r)软件包。通过A T C 计算软件包

45、(T R A C E)，获得实时A T C 数据，以向O A S I S 系统发布。于是A T C 和I D C 便构成了即将投入运行的交易管理系统T M S(T r a n s a c t i o nM a n a g e m e n tS y s t e m)的重要组成部分”“，使A T C 的有效应用向前迈进了一步。1 4 2A T C 在欧共体内部电力市场中的应用嘲在欧共体内部电力市场，区域间的传输能力计算分为两个阶段考虑：净传输能力N T C(N e gT r a n s f e rC a p a b i l i t y)的计算和可用传输能力A T C 计算。其中，N T C=T T

46、 C-T P 珊(欧共体国家的C B M 包含在T 瑚中)。N T C 的计算只对两个特殊的季节(即每年的夏、冬两季)进行，计算的结果公布在欧洲输电系统运行员E T S O(E u r o p eT r a n s m i s s i o nS y s t e mO p e r a t o r)的信息栏上，供市场交易成员和输电系统运行员T S O s 参考。A T c 的计算将根据市场交易情况不断进行更新。每个国家的T S O 根据系统安全要求负责自己的T R M 计算。由于欧共体内部电网联系比较紧密，所以在A T C 计算中较易出现并行潮流问题，致使各区域之间的A T C 计算及其复杂。基于

47、此，欧共体内部电力市场的A T C 计算基本忽略了并行潮流问题，采取了一种较为粗略的方式：对于联系比较薄弱的周边国家之间的A T C 计算，采用类似于连续潮流的计算方法，即逐步增加供电侧的发电量，同时减少受电侧的发电量，直到第一个约束越限出现；对于欧共体中部及一些联系比较紧密的国家，它们之间的并行潮流问题比较严重，则采取将几个国家合并为一个区域的方式来计算该区域与其它国家电网之间的A T C。1 4 3A T C 的实际应用对中国电力市场的启发咖A T C 在电力市场的环境下产生、发展，并得到了一定的应用。随着电力市场化运营的深入，其研究和应用工作必将取得更大进展。为此在推进我国电力市场化运营

48、的过程中，通过借鉴其它国家的经验，在开展A T C 研究和应用工作时应考虑以下几个方面：a 虽然A T c 是在双边交易剧增的基础上出现和发展起来的，但在我国电力市场刚刚起步的时候，建立基于电力市场的A T C 仍然是必要的。一方面它可以为市场交易的有效管理和电网的安全分析提供技术支持和保障，男一方面可以积累运行经验，更好地建立起A T C 数据库、确立A T C 的应用方法，以确保在市场运营深化时输电网的有效管理。b 国家有关机构要建立全国统一的实时信息数据系统，以便于A T C 和相关信息的及时发布和更新。同时要颁布A T C 的计算和应用规则，以简化实际应用中区域性A T C 的协调工作

49、。c A T C 的计算最好以全国电网的网架结构为基础，考虑全网的交易情况，不能仅限于区域性电网自身的网架结构和交易。d 速度与精度是A T C 计算的一对矛盾，怎样在提高计算速度的同时，保证合理的精度十分值得研究。e 我国电网已形成东北、华北、华中、西北、华东和南方六大区域电网。计算各大区8第一章绪论域之间的A T C 有很大的实际意义。在我国电力市场运行初期，大区间联网网架比较薄弱建议先使用线性分布因子法实时计算A T C，也可采用重复潮流法或连续潮流法来离线校验。随着市场的发展成熟，可以采用基于交流模型的算法并利用交流灵敏度因子，将会提供实时准确的A T C。随着世界各国电力工业改革的深

50、入，发电、输电、配电的逐步分离，A T C 研究工作的进一步开展是必要的。在今后的研究工作中，确定A T C 在输电网中的地位、协调与A T C 市场效益的关系、开展A T C 的在线计算，将成为A T C 理论体系走向成熟的关键。1 5 本文的主要工作从上述分析可以看出，目前A T C 的计算方法虽然很多，但准确快速实用的方法却不多。由于在线A T C 的应用无论对电力系统的安全性还是电力市场下市场主体的商业行为都有重要意义。本文以快速和实用为目标，提出了一些计算A T C 的实用方法。论文围绕下述内容开展了工作和研究。本文提出了一种界于直流模型和交流模型之间的A T C 计算方法一一改进直