課程設(shè)計(jì)-電價(jià)考慮和不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的MATLAB仿真程序

1、課 程 設(shè)計(jì)題 目 1 不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的節(jié)點(diǎn)電價(jià)2 考慮網(wǎng)絡(luò)約束的節(jié)點(diǎn)電價(jià)姓 名 王飛鵬 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 電氣信息學(xué)院 指導(dǎo) 教 師 劉繼春 一 不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的節(jié)點(diǎn)電價(jià)1原理 節(jié)點(diǎn)電價(jià)是一種市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制，電力批發(fā)市場(chǎng)的買賣雙方在提供報(bào)價(jià)的基礎(chǔ)上形成了市場(chǎng)出清價(jià)格和交易量。所謂節(jié)點(diǎn)，就是輸電網(wǎng)中發(fā)電廠、電力用戶或變電所在某輸電網(wǎng)中的位置。節(jié)點(diǎn)電價(jià)，是指隨著節(jié)點(diǎn)或位置的不同而不統(tǒng)一的電能價(jià)格。節(jié)點(diǎn)電價(jià)的形成是基于各發(fā)電商的賣方報(bào)價(jià)、各供電商和大用戶的需求報(bào)價(jià)、對(duì)未進(jìn)行需求報(bào)價(jià)的電力消費(fèi)預(yù)測(cè)、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和阻塞情況等因素，是市場(chǎng)定價(jià)和電網(wǎng)技術(shù)約束共同作用的結(jié)果。 節(jié)點(diǎn)電價(jià)主要是競(jìng)爭(zhēng)性電力批發(fā)市場(chǎng)上

2、的電能交易價(jià)格。在競(jìng)爭(zhēng)性的電力批發(fā)市場(chǎng)中，多個(gè)發(fā)電公司直接將電能賣給多個(gè)電力大用戶和地方供電商（供電公司或配電商），而輸電網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)輸送服務(wù)。這個(gè)市場(chǎng)主要是一種集中交易市場(chǎng)。目前，我國(guó)電力批發(fā)市場(chǎng)比較特殊，多個(gè)發(fā)電公司將電能賣給唯一的、地域壟斷的電網(wǎng)公司（輸電公司和配電公司），再由該電網(wǎng)公司將電能賣給多個(gè)電力用戶。這是一個(gè)電網(wǎng)公司雙邊壟斷的市場(chǎng)。當(dāng)不考慮系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)時(shí)，此時(shí)各節(jié)點(diǎn)的電價(jià)即不考慮網(wǎng)絡(luò)約束的節(jié)點(diǎn)電價(jià)。2 發(fā)電商和負(fù)荷的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)Volume容量(MW)Price 價(jià)格（元/MWh）PDPGvolumepricevolumeprice25001052000104.52000104

3、500010520001052000104.52000104.51000105100010610001044000106200010510001041000106.512000106120001056000105.56000106500010460001073數(shù)學(xué)模型a. matlab中的標(biāo)準(zhǔn)LP求解模型如下： min fTX s.t. AieqX bieq AeqX = beq Lb X Ubb. 用X1X10表示供負(fù)荷的10個(gè)段，用X11。X20表示發(fā)電企業(yè)的10個(gè)段,則社會(huì)福利最大的目標(biāo)為：Max F=Max105X1+104X2+105X3+104.5X4+106X5+106X6+10

4、4X7+106X8+105.5X9+104X10-(104.5X11+105X12+104.5X13+105X14+104X15+105X16+106.5X17+105X18+106X19+107X20)供給和需求應(yīng)該平衡因此有等式約束條件： X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10=X11+X12+X13+X14+X15+X16+X17+X18+X19+X20所有的變量上限就是段容量，故：0X112000,0X125000,0X132000,0X141000,0X151000,0X162000,0X171000,0X1812000,0X196000,0X206000,0X

5、12500,0X22000 0X32000,0X42000,0X52000,0X64000,0X71000,0X812000 0X96000, 0X1050004 MATLAB中程序清單 Aeq=-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1; beq=0; A=; b=; LB=0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;UB=2500;2000;2000;2000;2000;4000;1000;12000;6000;5000;2000;5000;2000;1000;1000;2000;1000;1200

6、0;6000;6000; UB=2500;2000;2000;2000;2000;4000;1000;12000;6000;5000;2000;5000;2000;1000;1000;2000;1000;12000;6000;6000; f=-105;-104;-105;-104.5;-106;-106;-104;-106;-105.5;-104;104.5;105;104.5;105;104;105;106.5;105;106;107; X,fval,exitflag,output,lambda=linprog(f,A,b,Aeq,beq,LB,UB)Optimization termina

7、ted.X = 1.0e+04 * 0.0148 0.0000 0.0146 0.0000 0.2000 0.4000 0.0000 1.2000 0.6000 0.0000 0.2000 0.4911 0.2000 0.0805 0.1000 0.1754 0.0000 1.1823 0.0000 0.0000fval = -2.4000e+04exitflag = 1output = iterations: 9 algorithm: interior-point cgiterations: 0 message: Optimization terminated. constrviolatio

8、n: 7.8987e-12 firstorderopt: 3.8574e-10lambda = ineqlin: 0x1 double eqlin: -105.0000 upper: 20x1 double lower: 20x1 double LMP=-lambda.eqlinLMP = 105.0000 F=-fvalF = 2.4000e+045最終結(jié)果由程序中可以得出市場(chǎng)邊際電價(jià) MCP=105 元/MWh二 考慮網(wǎng)絡(luò)約束的節(jié)點(diǎn)電價(jià)1 原理 電網(wǎng)有限的輸電能力和穩(wěn)定性限制不能滿足電能同時(shí)分配的需求導(dǎo)致了輸電阻塞發(fā)生。阻塞管理的目標(biāo)是制定一系列規(guī)則，控制發(fā)電機(jī)和負(fù)荷，讓電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行

9、。從短期而言，阻塞管理目標(biāo)是制定一個(gè)公平的削減方案和最優(yōu)調(diào)度方案，讓系統(tǒng)安全有效地運(yùn)行。從長(zhǎng)期而言，阻塞管理是為發(fā)電廠、電網(wǎng)公司和用戶的投資提供激勵(lì)信號(hào)。當(dāng)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)約束時(shí)，若出現(xiàn)輸電阻塞，系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電價(jià)可能互不相同，因此把此時(shí)的市場(chǎng)電價(jià)稱為區(qū)域邊際電價(jià)（LMP）。2 發(fā)電商及負(fù)荷的報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)約束Volume容量(MW)Price 價(jià)格（元/MWh）Network 網(wǎng)絡(luò)Lim 潮流約束G 發(fā)電機(jī)L 負(fù)荷Network No.FromToXlim1120.029110002140.030410003230.010810004340.029710005450.029710006510.

10、00641000G(發(fā)電機(jī))No.Bus.No.volumeprice11110142110015335203044200305560010L1230040233004034300403數(shù)學(xué)模型a. 五節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：GG11PL12PD1PG1 PL3PG2PL2PL65 PG3G33 PL44PL5G4PD2 PG4 PD3G5b. LMP模型 社會(huì)福利最大： MaxiBiPDi-jCj(PGj)=Max（bTPD-cTPG）拉格朗日乘子向量設(shè)為 ， 則有 ： LMP= 等式約束有： A*PG-B*PD-S*PL=0 PL=X-1ST不等式約束有 ： PLmin PL PLmax PGmi

11、n PL PGmax PDmin PL PDmax min PL maxc. matlab中的標(biāo)準(zhǔn)LP求解模型如下： min fTX s.t. AieqX bieq AeqX = beq Lb X Ubd . 求取LMP模型中各向量列寫如下：PD=PD1;PD2;PD3; PG=PG1;PG2;PG3;PG4;PG5; b=40;40;40; ; c=14;15;30;30;10;PL=PL1;PL2;PL3;PL4;PL5;PL6;=1;2;3;4;5; A=0100 0 B=0010 ; S=11-110-1000-10-1100 0 0 0-11;X=0.01080 00 00 0000

12、0 0 00 0 0 0.02970 0 0. 0 00 00.064;PLmin=-1000;-1000;-1000;-1000;-1000;-1000;PLmax=1000;1000;1000;1000;1000;1000;PGmin=0;0;0;0;0; PGmax=110;100;520;200;600;PDmin=0;0;0; PDmax=300;300;300;min=0;-inf;-inf;-inf;-inf; max=0;inf;inf;inf;inf;4.matlab中的程序清單 f=14;15;30;30;10;-40;-40;-40;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0

13、;0;Aeq=1 1 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 1 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 -1 0 0 1 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 ;0 0 0 1 0 0 0 -1 0 1 0 1 -1 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 ;0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 -34.3643 34.3643 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -32.8947 0 0

14、32.8947 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -92.5926 92.5926 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -33.6700 33.6700 0;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -33.6700 33.6700;0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 156.250 0 0 0 -156.250;bieq=;beq=0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0;Aieq=;Ub=110;100;520;300;600;300;300;300;1000;1000;100

15、0;1000;240;1000;0;inf;inf;inf;inf; Lb=0;0;0;0;0;300;300;300;-1000;-1000;-1000;-1000;-240;-1000;0;-inf;-inf;-inf;-infLb = 0 0 0 0 0 300 300 300 -1000 -1000 -1000 -1000 -240 -1000 0 -Inf -Inf -Inf -Inf X, fval, exitflag, output, lambda=linprog(f,Aieq,bieq,Aeq,beq,Lb,Ub)Optimization terminated.X = 110.

16、0000 60.5812 0.0000 129.4188 600.0000 300.0000 300.0000 300.0000 371.8969 158.6843 71.8969 -228.1031 -240.0000 360.0000 0 -10.8222 -11.5987 -4.8240 2.3040fval = -2.3669e+04exitflag = 1output = iterations: 8 algorithm: interior-point cgiterations: 0 message: Optimization terminated. constrviolation:

17、3.3524e-08 firstorderopt: 5.2374e-13lambda = ineqlin: 0x1 double eqlin: 11x1 double upper: 19x1 double lower: 19x1 double MCP=lambda.eqlinMCP = -15.0000 -21.2715 -23.5991 -30.0000 -10.4628 6.2715 15.0000 2.3276 6.4009 21.0555 4.53725最終結(jié)果由程序中可以得出節(jié)點(diǎn)電價(jià)節(jié)點(diǎn)15電價(jià)分別為15 ，21, 23, 30, 10元/MWh.三 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)討論的就是 “暢通無阻”時(shí)候電網(wǎng)的出清價(jià)的定價(jià)示范，以及當(dāng)存在電網(wǎng)輸電阻塞時(shí)候，電網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的不同而導(dǎo)致的不同的定價(jià)的示范。在求解的過程中，要首先根據(jù)電力的拓?fù)涫欠駥?duì)結(jié)果有影響來采取不同的定價(jià)模型。期間熟悉使用了MATLAB這一專業(yè)軟件，而且對(duì)電價(jià)的定價(jià)機(jī)制有了更加深入的認(rèn)識(shí)。節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)電價(jià)有著實(shí)現(xiàn)全社會(huì)效益最優(yōu)的豐富的經(jīng)濟(jì)學(xué)信息,電價(jià)隨時(shí)間變化反映的是負(fù)荷需求的不斷變化 ,同時(shí)電價(jià)隨節(jié)點(diǎn)位置變化反映的是網(wǎng)