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1、国内图书分类号：T M 7 3国际图书分类号：6 2 1 3工学博士学位论文学校代码：1 0 0 7 9密级：公开电力市场发电权交易及相关问题的研究博士研究生：艾东平导师：杨以涵副导师：鲍海申请学位：工学博士学科：电气工程专业：电力系统及其自动化所在学院g 电气与电子工程学院答辩日期：2 0 11 年6 月授予学位单位：华北电力大学C l a s s i f i e dI n d e x ：T M 7 3U D C ：6 2 1 3D i s s e r t a t i o nf o rt h eD o c t o r a lD e g r e ei nE n g i n e e r i n
2、gR e s e a r c ho nG e n e r a t i o nR i g h t sT r a d ea n dI t sA s s o c i a t e dP r o b l e m si nE l e c t r i c i t yM a r k e tC a n d i d a t e ：A iD o n g p i n gS u p e r v i s o r ：Y a n gY i h a n ，B a oH a iA c a d e m i cD e g r e eA p p l i e df o r ：S p e c i a l i t y ：S c h o o
3、l ：D a t eo fD e f e n c e ：D o c t o ro fE n g i n e e r i n gA u t o m a t i o no fE l e c t r i cP o w e rS y s t e m sS c h o o lo fE l e c t r i c a l E l e c t r o n i cE n g i n e e r i n gJ u n e ，2 0 1 1D e g r e e - C o n f e r r i n g I n s t i t u t i o n ：N o r t hC h i n aE l e c t r i
4、 cP o w e rU n i v e r s i t y60m 9m 459i_洲Y华北电力大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文电力市场发电权交易及相关问题的研究，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：茵苜，彳日期：如，年钼矽日华北电力大学博士学位论文使用授权书“) ，计算误差也随之增大( e l 岛) 由此说明，非线性系统灵敏度因子的计算精度
5、只能在运行点附近的小邻域范围内得到保证。( 2 ) 灵敏度分析以及依据灵敏度分析方法得出的功率分布因子是以潮流方程在给定运行点的局部线性化为基础计算的。基于灵敏度分析方法计算发电机输出功率分布因子，则默认了发电机功率间是解耦的，这与实际的物理系统不符，依据这些因子求得的功率分布忽略了发电机输出功率间的耦合关系，进一步影响了依据灵敏度因子计算支路潮流的精确性。( 3 ) 应用灵敏度分析方法计算发电机输出功率分布因子，一般需要选取参考节点【5 7 , 5 s , 6 4 1 ，参考节点不同，获得的功率分布因子也就不同。G G D F 6 3 】和准稳态G S D F S s 】虽然不再依赖参考节点
6、的选取，但G G D F 假设当发电机出力变化时各节0咆，叫_ m ? 嘶华北电力大学博十学位论文点的负荷在现有的基础上等比例变化；准稳态G S D F 则将功率失配量分配给各个母线承担，但对分配关系矩阵中的参数并没有给出具有物理意义的设定方法。这两者实质上都是人为对实际物理系统进行近似模拟，希望灵敏度因子能够更符合实际的物理情况。综上所述，研究发电机输出功率的网络分布，需要开辟新的研究手段，探求发电机功率和线路功率之间的关系，以此获得能够真实反映发电机输出功率实际分布情况的功率分布因子。2 3 发电机有功输出功率在线路上的功率份额呈近似线性分布的现象2 3 1 电网络功率分布理论在潮流断面已
7、知的前提下，电力网络可以等效为电路网络。设电力网络具有n 个节点，g 个电源，电源节点编号从1 开始，依次到q ，其它的节点编号次序任意。其中，电源以电流源描述，记为气( 七= 卜，窖) ：负荷等效为阻抗并入网络。由节点电压法，电网的节点电压导纳矩阵方程为：写t毛K - 】0 M 】0 ) 2 】= 1瓦 k】0 ) |匕q )珥上述方程可简化为F U = I ，解上述方程，则节点f 的电压可表示为玩= 乙乞，i = 1 ，刀O( 2 - 8 )( 2 9 )式中Z 0 为节点阻抗矩阵z = l ，- 1 中的元素。根据式( 2 9 ) 可以得出恒流源注入功率，联络线支路功率和对地负荷功率的解
8、析表达式。第2 章用于发电权交易快速安伞校核的发电机有功功牢线性分布冈子2 3 1 1 恒流源注入功率将电流源内阻并入网络对地支路，此时电源为理想的恒流源，根据电路基本理论得到网络中第k ( k s g ) 个电源发出的功率为：气= 玩圪= Z 肘。L 咒( 七= l ，2 ，g )( 2 - l o )m - I由于理想源的端口功率完全由其自己输出并且不含有其他电源的功率成分。因此，式( 2 1 0 ) d 0g 个因式皆可理解为电源七提供的功率份额。其中，形如z 从气j ：的因式可以理解为电源七独立提供给网络的功率份额；形如z 础L 兑( 朋七) 可以理解为在电源m 的影响下由电源k 提供
9、的功率份额，该项体现了电源间的耦合关系，即经典电路理论功率计算过程中产生的交叉项的来源。2 3 1 2 联络线支路功率由式( 2 9 ) 可以得到，联络线支路 J 中，从节点i 流出到节点j f 的功率为：岛= 谚露= 吾谚( 谚一q ) = ；妻妻乙( 乙一乙) L 兑。Fm 。Ik - I( f ，J f = 1 , 2 ，刀)( 2 - l1 )式( 2 - 1 1 ) 中，乃为支路 J 的支路阻抗。支路 J 的损耗功率为：= ( 玩一眈) 乞= 专( 谚一嘭) ( 玩一嘭) - 妒= 当( 乙，一乙) ( 乙一乙) L 兑o ，jf f i ，2 ，刀)( 2 - 1 2 )2 3 1
10、 3 对地负荷功率节点i 对地负荷功率表达式为：毒= 以F = 玩( 以z ，) = z 耐z 二L 免o = l ，2 ，刀)( 2 1 3 )_ 埘- I 七- l式( 2 - 1 3 ) 中，刁为节点i 对地负荷支路的支路阻抗。根据公式( 2 1 1 ) ，( 2 1 2 ) 和( 2 1 3 ) ，可以得出多电源网络中任意支路的功率都是华北电力大掌博士字位论又网络中所有电源共同作用的结果，在联络线支路功率和对地负荷功率的q 2 种分量中，含有形如乙乞足( 朋，七g ) 形式的因式为电源后提供的功率份额。2 3 2 发电机有功输出功率和其在线路上的功率份额的近似线性关系根据功率分布理论，
11、发电机k 在线路驴上的有功功率份额弓七可表示为弓一I = R e ( S u t )= 叱匕缸材城一乙瓴一) 弛】( 2 - 1 4 )各发电机有功功率份额之和则为线路扩上的总有功功率弓= 弓一七( 2 - 1 5 )为获得发电机有功输出功率和线路潮流的直接联系，将( 2 1 4 ) 式重新整理可得弓一I = k 专【( z 陆一z 砖) c z n 五s + - - - + Z 幻，p 二)L 驴J= 小tz gk 一) - 珥k )由于电流源可表示为兑= 等代入( 2 - l6 ) 式可得钆= k 传眩业呜 )峨* 一肛) 射+ 叫仁为观察发电机有功输出功率和该功率在线路上的功率份额之间的
12、关系，以I E E E 9 节点系统为例，观察发电机有功输出功率在线路上的功率份额的分布情况。系统结构如图2 2 。恒定有功负荷按编号次序分别为1 2 5 M W ，9 0 M W ，1 0 0 M W 。图2 - 2I E E E9 节点系统F i g 2 - 2I E E E9n o d e ss y s t e m在网络拓扑结构不变，系统无功充足且稳定运行的前提下，任意给出1 6 组机组有功输出功率的数据，数据由P S A S P 计算给出，如表2 1 所示。表2 1 发电机有功输出功率T a b l e2 - 1G e n e r a t o r s o u t p u t ( 上述各
13、组数据的潮流计算结果中，电压偏移量最大为4 1 6 ，各发电机输出功率均在额定范围以内。根据( 2 - 1 7 ) 式，可以得出1 6 组发电机有功输出功率在线路上的功率份额。以线路厶5 为例，具体结果如表2 2 。子量冈皇布皇分量性皇3线皇牢量功皇，功皇；有皇机皇电量发曼的鼍核舅校墨8伞曼安舅速鼍快曼易曼交曼权曼7电鼍发置于舅用墨：章墨2 量华北电力大学博十学位论文表2 - 2 各台发电机在线路4 1 5 上的功率份额T a b l e2 - 2D i s t r i b u t i o no fg e n e r a t i o no nl i n e4 - 5 ( 第1 组3 2 2 1
14、11 2 2 5 51 5 6 0 2 第2 组 第3 组 第4 组 第5 组第6 组 第7 组 第8 组第9 组 第1 0 组 第l l 组第1 2 组 第1 3 组 第1 4 组 第1 5 组 第1 6 组1 2 9 3 02 1 1 6 55 4 6 0 68 8 8 1 21 5 6 5 72 6 6 9 33 2 2 4 23 7 8 l l3 7 7 7 93 8 8 8 94 3 3 6 84 8 9 7 68 3 0 5 98 8 7 8 01 0 6 1 2 01 3 3 2 31 2 9 2 61 1 3 7 79 8 5 71 3 1 0 61 2 7 3 91 2 5
15、4 41 2 3 4 31 2 0 4 61 1 9 4 41 1 8 3 01 1 6 0 7- l O 1 2 89 4 9 77 8 7 01 7 6 4 51 6 6 3 51 1 6 3 85 6 5 71 7 6 2 31 5 6 4 61 4 6 5 71 3 6 6 71 4 6 1 21 4 6 0 31 3 6 2 l1 2 6 3 06 6 58 6 5 8 65 4 0 1将表2 1 和表2 2 相关数据列于直角坐标图上，可直观看出各发电机有功输出功率在线路厶，上的功率份额的分布情况。如图2 3 所示。发电机G 帅1 的有功出力删帅a ) G e n i 有功出力与其在线路4 5 的功率份额的关系a ) R e l a t i o nb e t w e e ng e n e r a t i o no fG e nla n di t sc o m p o n e n t so nl i n e 4 - 52 8 2笔墨拳碍蚤譬luoq叼3第2 章用于发电权交易快速安伞校核的发电机有功功率线性分布冈子发电机G e n 2 的有功出力o v f w )b ) G e n 2 有功出力与其在线路4 5 的功率份额的关系b ) R e l a t i o nb e t w e e ng e n
