電力市場環(huán)境下的無功潮流優(yōu)化.doc

1、電力市場環(huán)境下的無功潮流優(yōu)化第33卷第11期2007年11月高電壓技術(shù)HighVoltageEngineeringV01.33NO.11N0v.2007?169?電力市場環(huán)境下的無功潮流優(yōu)化熊虎崗,程浩忠,章文俊,高超(上海交通大學(xué)電氣工程系,上海200240)摘要:為了滿足電力市場環(huán)境下的無功潮流優(yōu)化運行,詳細分析了電力市場環(huán)境下無功成本的發(fā)生;由于系統(tǒng)發(fā)生故障或系統(tǒng)負荷增長而造成系統(tǒng)的無功短缺是電壓失穩(wěn)的主要原因,提出了一個簡單實用的故障篩選和排序方法,并以嚴重事故下電壓穩(wěn)定作為約束條件建立了電力市場環(huán)境下無功潮流優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,再用免疫算法求解此模型.IEEE-30系統(tǒng)算例結(jié)果表明該模型

2、的正確性和算法的可行性.詳細比較不同電壓穩(wěn)定標準下及不同體制環(huán)境下無功潮流優(yōu)化的結(jié)果得出,在電力市場環(huán)境下必須將減少無功成本納入無功潮流優(yōu)化目標函數(shù)中.關(guān)鍵詞:電力市場;無功成本;無功潮流優(yōu)化;電壓穩(wěn)定;故障篩選和排序;免疫算法中圖分類號:TM761.1文獻標志碼:A文章編號:10036520(2007)l1-016906OptimalReactivePowerFlowinElectricPowerMarketXIONGHugang,CHENGHaozhong,ZHANGWen-jun,GA0Chao(DepartmentofElectricalEngineering,ShangihaiJia

3、oTongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:InordertOmeettheoptimizationrequirementsofoptimalreactivepowerflow(ORPF)intheelectricpow-ermarket,thereactivepowercostundertheelectricmarketisanalyzed.ForshortageofVARduetOthesystembreakingdownandtheloadincreasingarethemainreasonsofthesystemvoltagecollap

4、se,flpracticecontingencyscreenandrankmethodisproposedbasedondifferentvoltagestabilitycriterions,thevoltagestabilityofsomesceneswhicharechosenthoughthecontingencyscreenandrankmethodisselectedasoneoftheconstraintconditions,themathematicmodelofoptimalreactivepowerflowintheelectricmarketisproposedconsid

5、eringdeceasingtheactivepowerlossandthegeneratoropportunitycost,andtheImmuneAlgorithm(IA)isusedtOsolvetheoptimalsolutionswhileitsprocessisdiscussedindetail.andfinIEEE_3Osystemisselectedasfltestsystem.Theresultsshowthismodelisrightandthealgorithmisfeasible.NotonlytheresultsofORPFindifferentenvironment

6、sbutalSOtheresultsofClRPFunderthevoltagecriterionsarecomparedandanalyzed,theconclusioniseasytOreachthatdecreasingthereactivepowercostshouldbeconsideredintheobjectivefunctionofoptimalreactivepowerflowintheelectricmarket.Keywords:electricitymarket;reactivepowercost;0RPF;voltagestability;contingencyscr

7、eenandrank:IA0引言對無功潮流進行優(yōu)化可有效改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量,減少電能傳輸損耗,提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度,因此一直是電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃領(lǐng)域的重要研究課題之一L1.隨著各國電力市場逐步建立與完善,各發(fā)電公司,電網(wǎng)公司,配電公司及用戶都要追求各自利益最大化,這就要求各公司在自己的控制范圍內(nèi),在滿足各種系統(tǒng)約束的條件下積極有效地降低費用,使公司科學(xué)經(jīng)濟地運行.因此在統(tǒng)一經(jīng)營調(diào)度模式下建立起來的電壓與無功潮流優(yōu)化模型應(yīng)根據(jù)電力市場的新形勢作出相應(yīng)的改進口.在過去的統(tǒng)一經(jīng)營調(diào)度模式下,發(fā)電機無功不計人發(fā)電成本.但電力市場實行廠網(wǎng)分離,電網(wǎng)公基金資助項目:國家863計劃資助項目(2005AA

8、50510I-621);上海市重點科技攻關(guān)研究項目(041612012).ProjectSupportedbytheNational863ProjectofChina(2005AA505101-621),ImportantScienceandTechnologyResearchProjectofShanghai(041612012).司和發(fā)電公司成為獨立的經(jīng)濟實體,為了激勵發(fā)電公司積極提供無功輔助服務(wù),需要向發(fā)電機提供的有償無功輔助服務(wù)支付費用.同時,電網(wǎng)在進行無功潮流計算時,會影響到一些設(shè)備本身的壽命,例如電容器和有載調(diào)壓變壓器,應(yīng)該考慮減少這些設(shè)備的折舊費和調(diào)節(jié)費用.在電力市場環(huán)境下,獨立

9、系統(tǒng)調(diào)度操作者(IndependentSystemOperator,ISO)負責(zé)系統(tǒng)調(diào)度及系統(tǒng)的安全性和可靠性.近年來電壓失穩(wěn)事故時常發(fā)生,給一些國家和電力公司造成了很大損失.電壓失穩(wěn)主要是因為無功的缺乏,雖然有相關(guān)的文獻對電壓穩(wěn)定的成本作了分析L4.,但電力市場環(huán)境下對無功潮流優(yōu)化很少考慮系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定安全l_2,尤其是在負荷增長和故障情況下.因此ISO在進行無功調(diào)度時不僅要考慮減少電網(wǎng)公司補償無功輔助服務(wù)的費用,還要考慮正常和故障情況下系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性,以確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性.本文詳細分析了輔助服務(wù)中發(fā)電機機會成本的產(chǎn)生,介紹了幾種系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的標準,提出了一種?170?Nov.2007H

10、ighVoltageEngineeringVo1.33No.11簡單實用的多重故障篩選和排序方法,在考慮電壓穩(wěn)定標準約束的基礎(chǔ)上,提出了電力市場環(huán)境下的以減少網(wǎng)絡(luò)損耗和降低補償發(fā)電公司的機會成本為目標的無功潮流優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,利用自適應(yīng)免疫優(yōu)化算法對該數(shù)學(xué)模型進行了求解.在IEEE一30系統(tǒng)中測試結(jié)果證實了該模型的正確性和算法的可行性.同時詳細比較了不同電壓穩(wěn)定標準下及不同體制下的無功潮流優(yōu)化結(jié)果.1電壓穩(wěn)定標準隨著大電網(wǎng)的互聯(lián)和負荷快速增長以及經(jīng)濟和環(huán)境的約束,電力系統(tǒng)安全運行變得越來越困難,同時隨著電力市場改革深入,電網(wǎng)運行商盡可能擴大利用系統(tǒng)線路的可傳輸能力,已大大增加了系統(tǒng)發(fā)生電壓失穩(wěn)的

11、概率,很多國家都報道了電壓失穩(wěn)事故,如美加大停電,使國民經(jīng)濟損失慘重.很多電力工作者和科研人員近年來對系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定情況越來越關(guān)注,為此什么是電壓穩(wěn)定的標準被眾多的學(xué)者討論,例如:1)巴西電力工作者認為發(fā)生單一故障情況下,系統(tǒng)有6的電壓穩(wěn)定裕度便認為系統(tǒng)電壓穩(wěn)定8.2)國內(nèi)學(xué)者在相關(guān)的專著1中分別對電壓穩(wěn)定標準作定義,認為發(fā)生單一故障時系統(tǒng)有8的負荷裕度,二重故障時系統(tǒng)有5的負荷裕度,則系統(tǒng)的電壓是穩(wěn)定的.3)WSCC(WesternSystemsCoordinatingCouncil)認為發(fā)生單一故障情況下系統(tǒng)保持5的負荷穩(wěn)定裕度,在雙重故障下系統(tǒng)保持2.5的負荷穩(wěn)定裕度,在三重故障下系統(tǒng)負

12、荷穩(wěn)定裕度大于0,便認為系統(tǒng)是穩(wěn)定的1.3種電壓穩(wěn)定標準的電壓穩(wěn)定裕度為:UsM一(P一P.)/P.,(1)式中,為電壓崩潰前區(qū)域最大負荷,P.為當(dāng)前區(qū)域負荷.wSCC的電壓穩(wěn)定標準P_【,曲線見圖1,其中點A為初始運行點.電壓穩(wěn)定裕度可理解為負荷增長裕度.在上述3個靜態(tài)電壓穩(wěn)定標準中,WSCC的標準比較苛刻.這些標準都涉及到故障的選擇,如果系統(tǒng)比較大,那么故障的選擇和校驗工作量比較困難,不可能對每一個多重故障都進行效驗,一般只選擇比較嚴重的故障進行效驗,因此多重故障的篩選和排序非常重要.2故障篩選和排序當(dāng)前對電壓穩(wěn)定分析故障篩選和排序的方法很多,文El1選用迭代篩選和廣義的曲線擬合法相結(jié)圖l

13、WSC-標準的電壓穩(wěn)定示意圖Fig.1P-UcurveofWSCCcriterion尸合的方法,取得的效果很好.本文提出一種簡單實用的三重故障篩選和排序方法步驟如下:1)分別建立單一,兩重及三重故障集,同時計算正常狀態(tài)下系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度(P-U曲線).2)逐一開斷系統(tǒng)中各元件,如果系統(tǒng)電壓失穩(wěn),則將該故障直接寫入二重故障集中.否則比較各單一故障下電壓穩(wěn)定裕度,并對其由小到大排列,寫入單一故障集.3)選擇單一故障集前25%故障狀態(tài)下(后75的故障對系統(tǒng)的危害相對較小,為節(jié)省計算時間和計算量不在多重故障中考慮)的系統(tǒng)作為原始系統(tǒng),對其進行新的單一故障分析,如果系統(tǒng)失穩(wěn),則將該故障直接寫入三重故障

14、集中,否則按照電壓穩(wěn)定裕度的大小由小到大排列,寫入二重故障集中.4)選擇二重故障集前25%故障狀態(tài)下的系統(tǒng)作為原始系統(tǒng),對系統(tǒng)進行新單一故障分析.如果系統(tǒng)失穩(wěn),則將該故障直接寫入三重故障集中,否則按照電壓穩(wěn)定裕度的大小由小到大排列,添加到三重故障集中.5)在三重故障集中選擇一定數(shù)目的故障集作為wSCC標準多重故障的計算實例.其他的標準可選擇相應(yīng)的故障集.3電力市場環(huán)境下無功成本電力市場環(huán)境下,實行廠網(wǎng)分開,競價上網(wǎng),電廠和電網(wǎng)已經(jīng)分屬于不同的經(jīng)濟實體,各公司都追求自己的經(jīng)濟效益.在電網(wǎng)公司進行無功潮流優(yōu)化計算時,將對發(fā)電公司發(fā)出的無功進行重新分配,勢必影響發(fā)電公司的發(fā)電成本和利潤,補償發(fā)電公司

15、的利潤損失.從自身的利益來看,電網(wǎng)公司應(yīng)該從技術(shù)層面出發(fā)減少這種補償.3.1發(fā)電機組無功成本發(fā)電機組無功成本主要由3部分組成5.:投資2007年l1月高電壓技術(shù)第33卷第ll期?l7l?成本,機會成本和可變成本.相對于其他兩個成本,發(fā)電機的機會成本所占比重較大,為此詳細介紹發(fā)電機機會成本的產(chǎn)生.同步發(fā)電機的運行區(qū)域受最小負載,場電流,電樞電流和勵磁等4個物理量限制,其運行極限如圖2所示.其中A點是發(fā)電機運行時經(jīng)濟效益最高點,P軸上半平面表示發(fā)電機在功率因數(shù)滯后情況下運行,下半平面為超前的功率因數(shù)運行.為了將發(fā)電機的有功傳輸?shù)截摵蓞^(qū),必須要有一定的無功支持,這部分發(fā)電機發(fā)出的無功是免費的】,也就

16、是電網(wǎng)公司一般給發(fā)電公司規(guī)定額定功率因數(shù),以支持有功的傳輸,例如功率因數(shù)為OA,OB的斜率.在一定的功率范圍內(nèi),發(fā)電機發(fā)出的無功是無償?shù)?OAB區(qū)域內(nèi)),當(dāng)超過這個范圍時無功是有償?shù)?當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生波動,需要發(fā)電機發(fā)出更多的無功支持時,假設(shè)發(fā)電機由D運行到C點,這時發(fā)電機輸出無功增大,發(fā)電機電流增大,將影響發(fā)電機的壽命并增加發(fā)電機維修費用,因此這部分無功是有償服務(wù);當(dāng)系統(tǒng)需要大量的有功時,發(fā)電機將沿著CG曲線逼近發(fā)電機所能發(fā)出的最大無功Q,此時必然導(dǎo)致發(fā)電機有功輸出減少,從而導(dǎo)致發(fā)電商利潤減少,為了彌補這部分損失,那么Q,Q.即c,G之間的無功也是有償?shù)?發(fā)電廠因為增加無功出力而減少了有功出力

17、,使得發(fā)電收益減少,減少的這部分收益就是發(fā)電廠提供該項輔助服務(wù)的機會成本.P軸下半部分為進相運行,分析也是一樣.那么發(fā)電機機會成本F.的理論計算可按式(2)計算.rP1lP1Fc1P3【P3Q一),Qc2QQcQc一Q.z)+Pz(QQc),Q口QQ一.(2)一Qj),Qc4QjQc=l一Q.)+P(Q一),Q.Q4Q.式中,PP表示各時段內(nèi)無功電價.實際運行過程中實時確定發(fā)電機的CDEF點很困難,因此按式(3)進行簡化計算:CG(QG)一(CcP(SG)一CGP(/s一Q)KG,(3)式中S.為發(fā)電機的視在功率;為發(fā)電機有功成本函數(shù)(二次函數(shù));K.為發(fā)電機的利潤率.3.2無功補償器的無功生

18、產(chǎn)成本無功補償器(電容器/電抗器)的無功生產(chǎn)成本可認為是其投資成本的折舊.假設(shè)電容器使用壽命l5a,并聯(lián)電容器的無功生產(chǎn)成本可簡化計算如下:CcQcC/(1536024h),(4)式中,Qf為電容器輸出的無功功率;C為電容器的無功生產(chǎn)成本函數(shù);C為電容器單位容量的成本;h為電容器的平均使用率.圖2發(fā)電機運行區(qū)域圖Fig.2Operationareaofgenerator4電力市場環(huán)境下無功優(yōu)化數(shù)學(xué)模型P4.1目標函數(shù)在垂直管理的電力系統(tǒng)無功優(yōu)化中,目標函數(shù)一般為減少有功損耗,各電廠發(fā)出的無功功率根據(jù)系統(tǒng)的需要決定,其無功功率不予考慮經(jīng)濟效益.但是在電力市場環(huán)境下,依據(jù)前面分析,如果發(fā)電機超過規(guī)

19、定的功率因數(shù)而多發(fā)無功,將造成發(fā)電商利潤損失,這部分需要電網(wǎng)公司予以補償,以調(diào)動發(fā)電廠的積極性,從而實現(xiàn)全系統(tǒng)無功的優(yōu)化.因此從電網(wǎng)公司角度考慮,為減少這部分經(jīng)濟補償,需要將減少發(fā)電機的機會成本納入無功優(yōu)化調(diào)度的目標函數(shù)中.無功潮流優(yōu)化總的目標函數(shù)可表示為:三二min(廠)一min(CG+Cc,+Pl.),(5)=1J=1式中,C.和C,為發(fā)電機i的無功機會成本和無功補償器J的生產(chǎn)成本,P.為系統(tǒng)的總有功損耗,為電網(wǎng)的有功單價,g,C分別為發(fā)電機和無功補償器的總臺數(shù).4.2約束條件造成電壓失穩(wěn)的原因主要是系統(tǒng)發(fā)生故障及系統(tǒng)負荷增長,因此在考慮電壓穩(wěn)定作為無功潮流優(yōu)化約束條件時,應(yīng)同時考慮系統(tǒng)正

20、常狀態(tài)和系統(tǒng)發(fā)生故障及系統(tǒng)負荷增長狀態(tài)下的電壓穩(wěn)定,即前面所規(guī)定電壓穩(wěn)定標準.系統(tǒng)正常情況下的運行約束條件如式(6)所示.fAP一PaP一UUi(GcOS屯+B.sin屯)一olQ一+Qc一Q一UUj?J,(Gosin一B,jcOS屯)一o,(6)【,gKml<Ugk<UgKm日I<<lCJ<CJ<CI<Qgk<Km日I【,Lm.<UL<U式中,km】(kma),丁(丁),CJ.(CJ),Q帥.?172?Nov.2007HighVoltageEngineeringVo1.33No.11(Qgk),ULi(己,)分別表示發(fā)電機機端電壓,

21、變壓器變比,補償電容器無功容量及發(fā)電機注入無功和各負荷節(jié)點運行電壓的最小(最大值).P.,PQ,QL,己,i,U,B分別為發(fā)電機,負荷有功和無功,節(jié)點i,_的電壓,兩節(jié)點問電導(dǎo)和電納,兩節(jié)點間電壓相角差,為節(jié)點總數(shù).預(yù)想故障情況下系統(tǒng)的約束條件與正常狀態(tài)下相同,但還要考慮故障情況下系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度既負荷的增長,那么對應(yīng)的潮流方程為:fPlIP西二斗_一P+一fUi.(6.COs島,+Bo,ssin島.J,fAQ,.=(1)+Qa一(1+)-IUu,(Go.sin島Bq,lcos島,),(7)l三llUgI./mi<<l<瓦,<,Icik,=<,<,一l一&

22、lt;QE<一【,<U<【,式中0/為k(忌一1,2,3)重故障下的電壓穩(wěn)定裕度,例如WSCC標準下分別為>5,>2.5和>0,其他變量對應(yīng)于正常狀態(tài)下的變量,下標志表示在k重故障下,第1個故障,例如u表示節(jié)點i在k重故障中第1個故障下的電壓.5求解算法與步驟本文采用自適應(yīng)免疫算法對電力市場環(huán)境下無功潮流優(yōu)化求解,該算法基于免疫應(yīng)答原理,其主要思想是將求解問題的目標函數(shù)對應(yīng)入侵免疫系統(tǒng)的抗原,目標函數(shù)的可行解對應(yīng)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的抗體,用抗原和抗體親和力來描述可行解和最優(yōu)解逼近程度.算法中抗原,抗體的編碼和解碼以及克隆的方法和自適應(yīng)的變化參數(shù)(變異率,交叉率及克

23、隆數(shù))可參考文13,14,下面主要介紹運用免疫算法求解無功潮流優(yōu)化最優(yōu)解的步驟和方法.1)抗體,抗原的定義:同其它啟發(fā)式算法一樣,抗體是由各發(fā)電機端節(jié)點電壓,各可調(diào)變壓器分接頭調(diào)整檔位及各電容器投切組數(shù)組成,其中發(fā)電機端節(jié)點電壓采用實數(shù)編碼,接頭調(diào)整檔位及投切組數(shù)采用整數(shù)編碼,解碼對應(yīng)為端節(jié)點電壓,變壓器變比,電容器投切容量.抗原為式(5)組成的目標函數(shù);如果抗體獲得對應(yīng)抗原的目標函數(shù)值比較小,表明抗體對抗原的親和力大,否則就小.2)對系統(tǒng)進行多重故障篩選和排序,選擇靠前故障作為檢驗系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的預(yù)想故障集.3)隨機的產(chǎn)生一組抗體群A.4)對A解碼,進行系統(tǒng)的正常和預(yù)想故障情況下的潮流計算,如

24、果故障情況下系統(tǒng)的潮流能收斂,計算正常狀態(tài)下的各抗體對應(yīng)系統(tǒng)有功損耗及各發(fā)電機的機會成本;否則假定該抗體對應(yīng)正常潮流的有功損耗和發(fā)電機的機會成本較大(以便在下次迭代中被淘汰),計算各抗體與抗原的親和力.5)依據(jù)親合力大小給各抗體排序,保留親和力大的抗體組成記憶抗體群B,同時對B內(nèi)的抗體進行自適應(yīng)克隆交叉變異操作,保留操作后整體親合力大的抗體,組成抗體群C;依據(jù)親和力大小對B,C進行排列組成抗體群D.6)檢查迭代結(jié)束條件,如果達到規(guī)定次數(shù),則結(jié)束,否則下一步.7)隨機產(chǎn)生一組新的抗體群E,和D共同組成新一代迭代計算抗體群A,轉(zhuǎn)入4),重新開始計算.6算例本文選擇IEEE-30系統(tǒng)E作為測試系統(tǒng),

25、驗證本文所提的電力市場環(huán)境下基于電壓穩(wěn)定準則無功潮流優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的正確性和求解算法的可行性.該系統(tǒng)接線圖如圖3所示,共有6臺發(fā)電機組,2組電容器,共37條線路,選擇節(jié)點1作為平衡節(jié)點,節(jié)點18,19,20所在區(qū)域作為研究對象,假設(shè)它們的負荷同步增長,負荷的增長由節(jié)點8,11,13機組平均承擔(dān),假設(shè)3個機組的最大有功出力為0.4,最大無功出力為0.5.各發(fā)電機的有功發(fā)電成本函數(shù)為CGP=450P.+750P+45,其中利潤率為0.07;單位容量的電容器利用率和單價分別為2/3和50000U.S.$/MVA,通過式(4)計算其單位容量的折舊成本為0.0708U.S.$/MVA.l3l4圖3IEEE

26、-30節(jié)點系統(tǒng)圖Fig.3SystemofIEEE-30buses6.1故障篩選和排序系統(tǒng)有可能發(fā)生故障的設(shè)備不僅有發(fā)電機,變壓器,線路,還包括一些無功電源如無功補償設(shè)備2007年l1月高電壓技術(shù)第33卷第11期?173?等.為了簡化計算,本算例僅對線路開斷故障對電壓穩(wěn)定的影響進行排序.在IEEE一30節(jié)點系統(tǒng)中,經(jīng)過計算,初始狀態(tài)下系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度為2.6,按照本文所提多重故障篩選和排序方法對系統(tǒng)進行故障的篩選和排序.由于在三重故障中,例如開斷線路910,1215,1216時,系統(tǒng)電壓失穩(wěn),表明IEEE一30節(jié)點系統(tǒng)在WSCC標準下電壓是不穩(wěn)定的.選擇排名前5的二重故障列于表1中,并作為檢

27、驗系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的故障集.在故障選擇和排序中發(fā)現(xiàn),雖然系統(tǒng)中有些線路的潮流較大,但如果與P-U曲線對象區(qū)域的電氣距離較遠,則對該區(qū)域的電壓穩(wěn)定裕度影響較小,這主要是因為電氣距離大相互間功率傳輸相對較少,從而開斷后影響較少.例如本算例中開斷線路潮流最大的線路2-6后,對18,19,20節(jié)點區(qū)域的電壓穩(wěn)定基本沒有影響.而當(dāng)電氣距離較小,同時線路潮流較大時的線路被開斷時,則對該區(qū)域的電壓穩(wěn)定裕度影響較大,例如線路910被開斷時電壓穩(wěn)定裕度由2.5減少至1.6,這也表明電壓穩(wěn)定是區(qū)域性問題,即別的區(qū)域的故障對本區(qū)域的電壓穩(wěn)定裕度影響很小.6.2優(yōu)化計算及比較按免疫算法的步驟對電壓穩(wěn)定標準下電力市場的無功

28、潮流進行優(yōu)化,優(yōu)化后系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度為2.8,各故障下的電壓穩(wěn)定裕度見表2,可見優(yōu)化后的系統(tǒng)地電壓穩(wěn)定裕度大大提高,三重故障下(910,1215,1216開斷)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度達到0.8,說明優(yōu)化后系統(tǒng)達到了WSCC的電壓穩(wěn)定標準.為了比較電力市場環(huán)境下和一體化管理下無功潮流優(yōu)化時發(fā)電機無功出力的不同,特在相同電壓穩(wěn)定的標準下(WSCC)進行不考慮機會成本無功潮流優(yōu)化(為了進行比較,在計算過程中,機會成本和無功補償費用不納入目標函數(shù),但對其進行計算).計算結(jié)果見表3.由表3可見,不同管理體制下的無功機會成本不同,由于電力市場環(huán)境下,考慮無功成本限制了發(fā)電無功出力,導(dǎo)致系統(tǒng)各PQ節(jié)點電壓雖然在

29、合格的范圍內(nèi),但相對較低,從而導(dǎo)致線路損耗增大,而一體化管理下的無功優(yōu)化則相反,由于不計及無功成本,PQ節(jié)點的電壓相對較高,線路的損耗較小.這就是市場環(huán)境下無功優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)損耗較大,而無功成本較小的原因.6.3不同電壓穩(wěn)定標準下的無功潮流優(yōu)化為了比較電力市場環(huán)境下不同電壓穩(wěn)定標準下無功優(yōu)化時系統(tǒng)發(fā)電機機會成本的變化,特在不同的標準下進行優(yōu)化計算,計算結(jié)果如表4所示.表1故障篩選和排序Tab.1Contingencyscreenandrank表2優(yōu)化后各故障下的穩(wěn)定裕度Tab.2Stabilitymarginindifferentcontingencies序一重故障二重故障線路裕度線路裕度垂直管理

30、體制140.85122.415.762.69市場環(huán)境144.26135.045.024.2表4不同穩(wěn)定標準下的優(yōu)化結(jié)果Tab.4OptimalresultsindifferentvoltagestabilitycriterionsU.S.$費用一重故障電壓穩(wěn)定二重故障電壓穩(wěn)定三重故障電壓穩(wěn)定由表4可見,隨著電壓穩(wěn)定標準的提高,提供無功優(yōu)化總費用也逐漸提高,雖然補償發(fā)電公司的機會成本降低,但網(wǎng)絡(luò)損耗費用和無功補償費用提高,尤其是網(wǎng)絡(luò)損耗費用所占的比重較大.這主要是因為隨著電壓穩(wěn)定標準提高,系統(tǒng)所需的動態(tài)無功儲備增加,在優(yōu)化結(jié)果中表現(xiàn)為電網(wǎng)公司支付的機會成本減少,即發(fā)電機所需發(fā)出的無功減少(增加了

31、發(fā)電機的無功儲備).由于發(fā)電機無功輸出減少,雖然系統(tǒng)電壓在合格的范圍內(nèi),但相對較低,會造成線路損耗的增大.通過上面的算例發(fā)現(xiàn),市場環(huán)境中不同穩(wěn)定標準下,系統(tǒng)的發(fā)電無功機會成本費用占總費用的39,所以在電力市場環(huán)境下,降低無功成本是必要的.7結(jié)語本文介紹了當(dāng)前幾種當(dāng)前電壓穩(wěn)定準則.詳細?174?Nov.2007HighVoltageEngineeringVo1.33No.11分析了電力市場環(huán)境下的發(fā)電機機會成本的發(fā)生.提出了一種簡單實用故障篩選和排序的方法.建立了電力市場環(huán)境下考慮電壓穩(wěn)定準則的無功潮流優(yōu)化模型,并運用自適應(yīng)的免疫算法進行求解具體步驟.對算例的結(jié)果詳細分析得出在電力市場環(huán)境下,將

32、減少無功成本納人無功潮流優(yōu)化目標函數(shù)中是必要的.參考文獻1程浩忠,吳浩.電力系統(tǒng)無功與電壓穩(wěn)定性rM.北京:中國電力出版社,2004.CHENGHao-zhong,WUHao.PowersystemreactivepowerandvoltagestabilityanalysisFM.Beijing:ChinaPowerpublishingPress,2004.2黃志剛,李林川,楊理,等.電力市場環(huán)境下的無功優(yōu)化模型及其求解方法J.中國電機工程,2003,23(12):7983.HUANGZhigang,LtLin-chuan,YANGLi,eta1.Thereactivepoweroptimi

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