電力系統(tǒng)論文模板

1、存檔日期：_ 存檔編號：_徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目: 基于潮流的網(wǎng)損分攤方法研究 姓 名: 李 娟 院系： 電氣工程及自動化學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級：05電61指導(dǎo)老師：×××徐州師范大學(xué)教務(wù)處印刷摘 要隨著電力市場的完善與發(fā)展，網(wǎng)損的分攤也倍受關(guān)注。在電力市場中，每個用戶都應(yīng)該為網(wǎng)損的產(chǎn)生承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任，而不同的網(wǎng)損分攤方法又會對用戶產(chǎn)生很大的影響。到目前為止，對已提出的分攤方法還存在爭議。因此，網(wǎng)損分攤成了亟待解決的技術(shù)問題，尤其是交叉項的分攤。本文首先研究了目前常用的幾種網(wǎng)損分攤方法，指出目前采用的綜合成本分攤法、按比例分攤法、

2、邊際網(wǎng)損系數(shù)法、潮流跟蹤法等網(wǎng)損分攤法的不足，并在此基礎(chǔ)上提出解決交叉項分攤問題的方法。交叉項分攤存在很大的分歧，而交叉項的分攤又直接影響著市場參與者對所采用的分攤方法的認可。本文從經(jīng)濟學(xué)的原理出發(fā)，基于同胚映射的數(shù)學(xué)原理，提出在拓撲空間的思想上基于潮流的交叉項分攤方法。該方法的基本觀點是將每筆交易對網(wǎng)損所產(chǎn)生的影響由兩部分組成，即一部分是只與自身交易潮流有關(guān)的平方項部分，另一部分是它與其他交易共同作用的交叉項部分。對于由自身交易潮流所產(chǎn)生的網(wǎng)損的歸屬沒什么爭議，而對交叉項的分攤，本文不同于現(xiàn)有交叉項的分攤方法，而應(yīng)用同胚映射的數(shù)學(xué)原理，在拓撲空間上將交叉項分開，從而給出一個直觀的分攤方法，更

3、容易被電力市場的參與者接受。本文提出的方法與現(xiàn)有的交叉項的分攤方法的不同之處在于，該方法同時考慮了有功功率和無功功率，以及有功功率和無功功率之間的相互作用，其計算結(jié)果更加準確；該方法能在拓撲空間上確定每筆交易在交叉項上的貢獻，使分攤更透明，更有利于合理分攤網(wǎng)損；同時該方法可以保證收支平衡，向個交易提供更好的經(jīng)濟信號。該方法能夠較準確合理的反映各交易產(chǎn)生的網(wǎng)損的情況，可以較好的避免交叉補貼。最后，本文通過對目前方法和本文提出方法進行分析對比，結(jié)果和預(yù)期結(jié)果一致，從而論證了該方法的合理性與可行性。關(guān)鍵詞：網(wǎng)損分攤 交叉項 電力市場 同胚映射AbstractAlong with the Electr

4、icityMarket development and the consummation, the loss allocation also attracts our attention.In the electricity market, every user must be responsible for the system losses he causes，and differentmethodsof loss allocationwillaffecteveryuser.So far, the methods of loss allocation proposed also have

5、different ideas.Therefore, loss allocation methods have the technical question which urgently waited to be solved, especially cross item.This article first studies several methodsof loss allocation commonly used ,and pointed out the features and shortages of the currentloss allocationmethods of embe

6、dded cost allocation，proportionality allocation，marginal allocation and tracing flow allocation.Onthese bases, presentsa new method to solve the problem of loss cross. The problem of loss cross shares different ideas, but the cross item affects the users approval of the loss allocation methods. This

7、 article basedon economic principle andthe homeomorphism mapping mathematics principlepresentsa method of allocation of Cross item on topological space.This basic idea of the method assumesthateachtransactionhasitsowneffecton the system plusitsinteractiveeffectwithothertransactions. Ownership of the

8、 loss caused by its own has not any controversy.Onthebaseofanalyzing current researchonallocating cross-itemlosses，a method proposed based on the homeomorphism mapping mathematics principleseparates the cross item on topological space， thus it will give user visualmethod to allocate loss and obtaint

9、he user approval. Unlikeother approaches，the method can be applied effectively to allocate both real and reactive power losses simultaneously，and interactive effect with both of them, which made the result more accurate. It can determine each transaction contribution to every branch on the system on

10、 topological space, making allocation more transparent，whichis helpful to allocation losses . Furthermore，it can ensure the break-even requirement and provide appropriate economical signals to transactions. Thus the method preferably reflects that each transaction is allocated the system losses anda

11、void cross subsidies.Finally, this article compares the present method and proposed newly the method computation, the result agrees the anticipated result，and it is provedthatthetheory and algorithmadvancedherein correct，effective and feasible.Key word： Loss allocation Cross item Electricity marketH

12、omeomorphismmapping目錄摘要IAbstractII1緒論11.1課題研究背景及意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 本論文的主要工作32 網(wǎng)損分攤方法對比分析42.1 綜合成本分攤法42.2 按比例分攤法92.3 邊際網(wǎng)損系數(shù)法122.4 潮流跟蹤方法132.5合作博弈類方法152.6 幾種分攤方法比較183 網(wǎng)損交叉項分攤方法對比分析193.1 平均分攤203.2 按功率大小比例分攤213.3 按功率平方大小分攤213.4 按網(wǎng)損靈敏度分攤223.5 幾何分攤法234改進的交叉項分攤方法264.1 基于不等式的分攤274.2 基于拓撲空間中同胚映射的交叉項分攤285實例比較分

13、析305.1 基于拓撲空間中同胚映射的交叉項分攤方法驗證305.2 本文提出兩種方法的比較分析386 結(jié)論40致謝41參考文獻421 緒論1.1課題研究背景及意義電力市場改革之前，由于電力系統(tǒng)的壟斷特性，且廠網(wǎng)沒有分開，輸電損耗主要采用平均分攤的方法在用戶和電廠之間進行分攤，因此，如何降低網(wǎng)損是研究的主要課題。然而，隨著電力市場的發(fā)展與完善，市場的參與者不僅關(guān)心如何降低網(wǎng)損，如何合理分攤網(wǎng)損又成為新的研究焦點。在電力市場中，每個用戶都應(yīng)該為因其所產(chǎn)生的網(wǎng)損承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任，而不同的分攤方法又會對用戶產(chǎn)生很大的影響，目前采用的網(wǎng)損分攤方法沒有清晰、合理、有效地分攤交叉項，沒有給電力市場的參與者一種

14、透明的分攤方法，網(wǎng)損的分攤還存在爭議，還沒有任何一種分攤方法能夠完全得到所有市場參與者的認可。如平均網(wǎng)損分攤法中交叉項分攤給了所有的用戶，會出現(xiàn)交叉補貼的現(xiàn)象；損耗微增法則將交叉項直接分攤給后加入的交易，該方法會受交易次序以及基本潮流的影響；邊際網(wǎng)損系數(shù)法可以將交叉項分攤給所有的交易方，但會出現(xiàn)負值的現(xiàn)象，這在電力市場機制下是不能被認可的；潮流跟蹤法雖然解決了上述問題，但交叉項沒有得到清晰、透明的分攤。合理的分攤方法不僅可以得到所有的參與者的認可，減少爭議，還可以穩(wěn)定市場、降低網(wǎng)損，提高運行經(jīng)濟性。因此，合理的分攤方法成了亟待解決的技術(shù)問題。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自1990年英國首先推行電力市場

15、改革以來，美國、阿根廷、澳大利亞、新西蘭、挪威、瑞典、日本、新加坡以及中國等許多國家都相繼行動，對電力市場的研究步入了一個新的時代。降低網(wǎng)損與合理分攤網(wǎng)損成了研究的焦點。針對網(wǎng)損合理分攤這一問題，目前國內(nèi)外所提出的網(wǎng)損分攤方法已有很多種，如：平均網(wǎng)損分攤法1、邊際網(wǎng)損系數(shù)法2、合同路徑法3和潮流跟蹤法4等。除上述幾種典型的分攤方法外，還有基于阻抗矩陣的網(wǎng)損分攤方法5、針對雙邊交易的合同路徑法4、CLP方法6(Cross-losses Proportioning)、基于博弈論的網(wǎng)損分攤方法7，基于圖論的分攤方法8等。國外一些大的電網(wǎng)公司采用較多的是平均網(wǎng)損分攤法和邊際網(wǎng)損系數(shù)法，各國電力市場采用

16、的網(wǎng)損分攤方法如表1-19。表1-1各國電力市場模式及網(wǎng)損分攤方法比較國家和地區(qū)電力市場模式網(wǎng)損分攤方法英格蘭和威爾士電力庫市場（強制）當(dāng)前：平均網(wǎng)損分攤法計劃：區(qū)域平均網(wǎng)損分攤法北愛爾蘭雙邊交易市場&單一購電方(可選)平均網(wǎng)損系數(shù)法挪威雙邊交易市場電力庫市場（可選）當(dāng)前:區(qū)域邊際網(wǎng)損法計劃:節(jié)點邊際網(wǎng)損法新西蘭雙邊交易市場電力庫市場（可選）實時節(jié)點定價(動態(tài)節(jié)點定價)阿根廷雙邊交易市場電力庫市場（可選）動態(tài)節(jié)點定價美國加利福尼亞州雙邊交易市場電力庫市場（可選）加州電力市場失敗后，GMM被暫時擱置，改用平均網(wǎng)損系數(shù)法PJM雙邊交易市場電力庫市場（可選）當(dāng)前:邊際網(wǎng)損系數(shù)法計劃:實時節(jié)點

17、邊際網(wǎng)損系數(shù)法新英格蘭雙邊交易市場電力庫市場（可選）微增(邊際)網(wǎng)損系數(shù)法用于雙邊交易市場紐約雙邊交易市場電力庫市場（可選）發(fā)電機和負荷的實時節(jié)點(邊際)安大略（加拿大）雙邊交易市場電力庫市場（可選）定價平均網(wǎng)損法考慮轉(zhuǎn)向?qū)崟r節(jié)點定價中國東北市場電力庫市場潮流追蹤修正報價，網(wǎng)損率分攤到用戶華東和華北市場雙邊交易市場電力庫市場（可選）邊際網(wǎng)損系數(shù)修正報價，網(wǎng)損率分攤到用戶南方市場雙邊交易市場電力庫市場（可選）平均網(wǎng)損率分攤到用戶已提出的網(wǎng)損交叉項的解決方法有平均分攤、幾何分攤（基于數(shù)學(xué)變化的分攤）、網(wǎng)損靈敏度分攤、按比例分攤（包括按電流及按電流的平方分攤），各種交叉項分攤方法比較如表1-2。由表

18、1-2可以看出，幾種方法各有特點，但還沒有任何一種方法能完全適應(yīng)市場化運行的各種要求，對如何合理分攤網(wǎng)損依然有很大爭議，所以需要提出一個既有理論依據(jù)，又符合經(jīng)濟學(xué)原理的分攤方法來解決電廠、電網(wǎng)、用戶之間的利益分配問題。表1-2各交叉項分攤方法比較是否達到收支平衡是否有使用范圍的限制是否出現(xiàn)交叉補貼理論依據(jù)是否充分平均分攤法是否是是按功率大小比例分攤是否否否按功率平方大小分攤是否否否按網(wǎng)損靈敏度分攤否否否是幾何分攤是是否是1.3本論文的主要工作本文對電力市場的網(wǎng)損分攤作如下研究，主要工作包括以下幾個方面：（1）比較和分析目前所采用的網(wǎng)損分攤方法的優(yōu)點和不足,指出對交叉項的分攤不清晰、不明確是存在

19、爭議的主要原因；（2）研究目前所提出的交叉項分攤方法的優(yōu)缺點，并提出基于拓撲空間上同胚映射數(shù)學(xué)原理的網(wǎng)損交叉項分攤方法，建立數(shù)學(xué)模型；（3）該方法的思想是將輸電網(wǎng)網(wǎng)損分成兩部分，即一部分只與自己交易潮流有關(guān)的平方項；一部分與其他交易共同作用的交叉項（例如）部分。該方法基于同胚映射的數(shù)學(xué)原理，在拓撲空間上將網(wǎng)損的交叉項分離，進而分攤網(wǎng)損交叉項；（4）應(yīng)用IEEE5節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，對本文所提出的分攤方法的合理性與可行性進行對比分析和驗證。2 網(wǎng)損分攤方法對比分析下面用一個IEEE5節(jié)點網(wǎng)絡(luò)圖來說明現(xiàn)有網(wǎng)損分攤方法的計算過程，并分析比較各種方法的優(yōu)缺點。圖2-1 IEEE5系統(tǒng)圖圖中母線1、2上的G為發(fā)電

20、廠，其余母線上的為負荷。發(fā)電機有功總量為所有用戶需求量與輸電損耗之和，即：， ， （2-1）式中，發(fā)出有功總量；負荷的有功需求總量；輸電網(wǎng)網(wǎng)損；母線上發(fā)電機的有功輸出；發(fā)電母線數(shù)；母線上用戶的有功需求；負荷需求母線數(shù)。2.1綜合成本分攤法綜合成本分攤法又稱為嵌入成本分攤法（Embedded lost Method），其本質(zhì)上2.6 幾種分攤方法比較從上述分析可見，每種網(wǎng)損分攤方法都有自己的優(yōu)點、不足和不同的適用范圍，不同的分攤方法分攤結(jié)果也大相徑庭。其優(yōu)缺點比較見表2-4。表2-4 各種分攤方法的比較比較內(nèi)容平均網(wǎng)損分攤法比例分攤法邊際網(wǎng)損系數(shù)法潮流跟蹤法基于shapley值分攤法是否考慮輸電

21、距離和位置否否否是是是否出現(xiàn)交叉補貼是是否否否是否達到收支平衡是是否是是是否出現(xiàn)負值否否是否否是否和交易次序有關(guān)否否否否是適用范圍雙邊交易和聯(lián)營模式雙邊交易和聯(lián)營模式雙邊交易和聯(lián)營模式聯(lián)營模式雙邊交易和聯(lián)營模式3網(wǎng)損交叉項分攤方法對比分析交叉項的分攤是引起爭議的焦點，如何才能清晰、合理的分攤交叉項成了研究的新課題。下面用以簡單IEEE5 系統(tǒng)圖，如圖3-1所示來分析目前所提出的交叉項的分攤方法。圖3-1 IEEE5 系統(tǒng)圖對圖3-1進行化簡分析。圖3-1中對于母線4來說，負荷4和線路4-5共同分攤線路2-4上的網(wǎng)損，負荷4為交易1，潮流為；線路4-5為交易2，潮流為；線路2-5的阻抗為；母線4

22、的電壓為。其簡化電路如圖3-2所示。圖3-2 化簡后的簡單網(wǎng)絡(luò)雖然本文用化簡后的簡單算例來分析交叉項的分攤，但其結(jié)論適用于復(fù)雜的系統(tǒng)。下面以圖3-2來分析網(wǎng)損交叉項的分攤。4改進的交叉項分攤方法由上述可知，各種方法都存在著利與弊，而不同的分攤方法會產(chǎn)生不同的分攤結(jié)果。簡單的交叉項的比例分攤法缺少理論依據(jù)、平均分攤法有嚴重的交叉補貼現(xiàn)象，復(fù)雜的幾何分攤法方法還沒有能夠得到應(yīng)用，因此，交叉項的合理分攤成了目前亟待解決的問題。本文著重研究交叉項的分攤，著眼于交叉項并試圖將交叉項分開?；谏鲜龇謹偡椒?，提出改進的基于不等式的分攤方法和基于拓撲空間中同胚映射思想的交叉項的分攤方法。因為網(wǎng)損中包含的乘積項

23、，如何將分攤給交易1、交易2是爭議的關(guān)鍵。只有將、的乘積項分成、和的形式，市場的參與者才能夠看到自己對該交叉項的影響，即貢獻。本文試圖利用數(shù)學(xué)原理，將交叉項的乘積形式轉(zhuǎn)化成和的形式。基于不等式的分攤方法就是利用不等式，將網(wǎng)損交叉項中的乘積項分成，這樣可以讓所有市場的參與者直觀地看到交叉項中只與自己有關(guān)的平方項，進而將平方項分攤給市場的參與者，容易得到市場參與者的認可。基于同胚映射的交叉項分攤方法，是利用微分流形中同胚映射的思想，在不改變與、對應(yīng)關(guān)系的情況下，將網(wǎng)損交叉項在拓撲空間上利用映射：將交叉項分成，可以讓市場的參與者看到自己的交易在交叉項中的貢獻，進而在拓撲空間中將網(wǎng)損分攤給交易。下面運

24、用圖3-2來分析交叉項的分攤方法。由網(wǎng)損的計算公式得，5實例比較分析5.1基于拓撲空間中同胚映射的交叉項分攤方法驗證以圖5-1 IEEE 5節(jié)點網(wǎng)絡(luò)為例，比較和驗證本文采用方法的合理性。線路參數(shù)和負荷如下圖（參數(shù)為標幺值）：圖5-1IEEE5 節(jié)點網(wǎng)絡(luò)首先計算各支路的潮流，計算步驟如下：（1）網(wǎng)絡(luò)化簡利用負荷轉(zhuǎn)置26將節(jié)點5、4的負荷轉(zhuǎn)移至節(jié)點2、3上，計算簡化后的潮流分布。計算公式為：上圖可變形為圖5-2。由圖5-2可見，這時節(jié)點2、4的總負荷為：而節(jié)點2、4間的等值阻抗則為：6 結(jié)論自電力市場推行廠網(wǎng)分開政策后，網(wǎng)損的合理分攤成為研究的焦點。由于不同的網(wǎng)損分攤方法會直接影響分攤結(jié)果，不同的

25、網(wǎng)損分攤方法也會影響市場的經(jīng)濟運行狀況。且分攤方法的不同會存在很大的差異，故如何合理、有效地分攤網(wǎng)損成了市場參與者關(guān)注的問題。網(wǎng)損的分攤之所以存在爭議，主要是交叉項的分攤問題存在爭議。交叉損耗取決于各支路上的潮流，應(yīng)根據(jù)交易的潮流來分攤交叉網(wǎng)損。就網(wǎng)損交叉項的分攤問題，本文提出基于拓撲空間中同胚映射的交叉項的網(wǎng)損分攤方法。該方法基于同胚映射的數(shù)學(xué)原理，能夠正確地在拓撲空間上將交叉項分開，且考慮到實際的潮流分布，合理地分攤交叉項網(wǎng)損，給電力市場的參與者一個清晰地、合理的分攤依據(jù)，易被市場參與者接受。通過對本文提出的交叉項分攤方法的實例驗證，結(jié)果表明本文提出的方案具有以下特點：（1）該方法利用系統(tǒng)

26、中每筆交易所產(chǎn)生的網(wǎng)損由自身對系統(tǒng)的網(wǎng)損和它與其他交易共同作用的網(wǎng)損兩部分組成的原則，著重分攤交叉項，既強調(diào)了輸電網(wǎng)交易獨立承擔(dān)的責(zé)任，同時也保持了交易之間相互作用后應(yīng)所擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任，較為準確合理地反映出各交易由于輸電而造成的網(wǎng)損。（2）該方法基于各節(jié)點上支路的潮流，可以直觀地反映網(wǎng)絡(luò)各交易之間的關(guān)系，易被市場的參與者接受。且該方法無需將有損網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為無損網(wǎng)絡(luò)，簡化計算。（3）由于該方法在計算時基于同胚映射的數(shù)學(xué)原理，將交叉項在拓撲空間上轉(zhuǎn)移而不改變其特性，故可以保證收支平衡。（4）該方法可以對有功、無功同步分攤，節(jié)省計算時間。（5）該方法只會對類似于調(diào)頻電廠的負荷（如圖5-1和圖5-8中的負荷

27、2）分攤時才會出現(xiàn)負值，符合市場機制的需求。致 謝本文從選題到完成的整個過程，得到指導(dǎo)老師×××的悉心指導(dǎo)。×××老師淵博的學(xué)識，謙虛、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、靈活的思維方式、認真的工作作風(fēng)和對學(xué)生的關(guān)心都令我佩服不已，諄諄教誨使我受益匪淺，這必將在今后的學(xué)習(xí)和工作中給我鼓勵和鞭策，為以后步入社會、適應(yīng)工作奠定良好的基礎(chǔ)。在此，本人由衷的表示的感謝！感謝徐州師范大學(xué)電氣工程及自動化學(xué)院的老師們在這四年里不僅在專業(yè)的學(xué)習(xí)上給予我的幫助，更感謝他們在我的為人處事上給予的教誨。在論文的完成過程中，還得到其他學(xué)院多位老師和同學(xué)的熱情幫助，在此表示感謝

28、！感謝評審論文的各位專家、老師為本文提出的寶貴的意見。最后，向所有曾給予我關(guān)心和幫助的師長、朋友及家人表示感謝!參考文獻1 杜松懷，溫步壕，蔣傳文.電力市場.北京：中國電力出版社J,2004.1822.2 Shuttleworth G,Williams I. Allocation Transmission Losses：Methods and Criteria. A Submission to the DICG Prepared by NERA.London：1999.3 Mutale J，Strbac G,Curcic S，et al.Allocation ofLosses in Distr

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