[发明专利]一种大区电网间最优交易容量的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术经济领域，涉及一种大区电网间最优交易容量的确定方法。

背景技术

随着国家电力战略“西电东送”和“北电南送”的实施，大量特高压交、直流输电线路已经建成或进入了建设日程，国家电网将在原有的相对独立的几个大区电网基础上实现经特高压网架的互联。特高压线路实现了跨区域、长距离、大功率的电能传输和交易，发挥了更大范围的电力资源优化配置功能。但是，对几个严重依赖区外电力的大区电网如华东、华北电网，合理分配区外电力、协调区外电力和区内电力交易以及发挥特高压工程的最大作用等一系列技术经济问题关系到了各方的利益；另一方面，随着我国减排计划的推进，《可再生能源电力配额考核办法》的实施，作为主要负荷中心的华中、华东、华北电网要完成各自的可再生能源电力消费任务，必须通过跨区清洁电能交易实现；因此，大区电网消纳区外电力方案作为解决方法受到了交易各方的重视。

完整的大区电网消纳区外电力方案包括大区电网交易区外电力容量和区外电力在大区电网各地区的分配方案。因此，大区电网间最优交易容量是最优消纳方案的重要组成部分。

现行的跨区电能交易流程中，大区电网间交易容量由交易双方协商确定，具有随意性，交易容量确定过程缺乏对特高压运行效率和交易经济性的分析。

大区电网间最优交易容量等于网间特高压联络线的最优输电容量，计算中的主要的限制因素为特高压联络线可用输电容量(ATC)。北美电力系统可靠性委员会定义可用输电能力(ATC)：ATC为在已成交的输电协议基础上，电网在满足各种故障安全约束条件下剩余的且将来可作为商业用途的传输容量。

目前，可用输电能力的计算方法主要有：直接潮流法、连续潮流法和最优潮流法，由于直接潮流法难以保证计算的准确性，连续潮流法计算值偏保守，因此通常采用最优潮流法。最优潮流法主要包括：在考虑各种系统安全性约束条件的前提下，将受电区域节点负荷及送电区域发电机功率作为控制变量，在使某目标函数达到最优的情况下完成计算。使用最优潮流法计算得到的可用输电能力即满足某目标函数的最优输电能力。

常见的安全性约束条件有系统物理约束、静态安全约束、暂态稳定约束。系统物理约束包括：潮流约束、发电机组出力约束、节点电压约束、线路容量约束及交易约束，为系统的正常运行约束。静态安全约束是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件及给定的切除方案，确定切除某些元件是否危及系统的安全，常表现为指定电网的N-1计算。暂态安全约束是指电力系统遭受如输电线路短路等大扰动时，各同步发电机是否能保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来运行状态。

对不同的电力市场，计算可用输电能力的最优潮流有不同的经济性目标函数；一般的，对于仅允许发电侧投标的单一买方市场，目标函数为购电成本最小；对于允许负荷侧投标的市场，目标函数为社会效益最大。因此，针对不同的市场形态，现有经济性分析的目标函数有购电成本最小和网损费用最低、发电成本和负荷切除量最小等。

如文献《计及发电报价的可用输电能力的计算》提出了一种在确保系统安全性约束的前提下，实现系统的每一运行点按照发电机组的报价经济的分配其有功出力的计算方法。文献《计及经济性约束的可用输电能力研究》在满足系统物理约束的前提下，负荷增长引起电力的需求在发电区域按照发电厂商的报价函数经济分配，计及了降损的效益，实现系统在每一个运行点下，购电成本的最小和网损费用最低，实现了最优输电能力的求取。文献《基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算》基于最优潮流(OPF)方法，用原对偶内点法计算得到输电线路N-l安全约束下的区域间可用输电能力。

上述，基于经济性目标函数，利用最优潮流法计算安全约束下线路可用输电能力的方法虽然简单明晰，但是存在以下缺点：

1)电网在不同的运行水平下有不同的安全裕度要求，上述方法中虽然都计及了安全约束，但是在不同计算方法中，安全性约束条件设定具有随意性，只顾及安全约束的单一层面，忽略了对安全问题的综合性考虑。

2)不同市场环境下有不同的经济性目标，而在非完全竞争市场，不同的交易方有不同的利益关切，上述方法中的经济性目标函数只考虑到发电方或全网立场利益，缺少购电方立场的经济性目标函数；只有基于购电成本或发电成本最小的经济性函数，没有对电力交易综合经济效益的分析。

目前，随着我国减排计划的推进，《可再生能源电力配额考核办法》的实施，电力交易中的清洁能源消纳成了关注热点，清洁能源消纳纳入电力交易的经济性效益中计算，将为《可再生能源电力配额考核办法》的执行提供经济基础。