專利名稱：基于費用電納的無功服務(wù)定價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力定價方法，特別涉及一種電能傳輸過程中的無功服 務(wù)定價方法。
背景技術(shù)：
電力的市場化改革自20世紀90年代初興起，目前已經(jīng)席巻全球。趨動 電力市場運轉(zhuǎn)的電價，其理論的嚴密性、算法的廣泛適用性、激勵用戶充分 利用已有資源的有效性等，是確保電力市場健康發(fā)展的關(guān)鍵。但由于互相對 立的容性無功和感性無功都要收費的復(fù)雜性和功率表達式本身固有的非線 性，使己有無功服務(wù)電價理論與算法嚴重缺失。目前無功服務(wù)定價方法主要有邊際成本法和綜合成本法兩大類。邊際成 本法通過建立含節(jié)點無功平衡約束的成本最小化模型，運用最優(yōu)化方法求解 模型，再將模型解對應(yīng)的各節(jié)點無功平衡約束的影子價格作為該節(jié)點的無功 電價。這是一種具有嚴格經(jīng)濟學(xué)理論基礎(chǔ)的方法。它能提供很好的經(jīng)濟激勵 信息，促進電力資源的優(yōu)化利用，但卻不能實現(xiàn)無功成本的收支平衡，而且 隨著模型中目標(biāo)函數(shù)和約束條件考慮的不同，各節(jié)點的無功電價有異。綜合成本法是先將系統(tǒng)的總無功成本分配給各條線路，再按線路潮流的 組成(通過向負荷的順流追蹤)分配給各個負荷，求各節(jié)點單位負荷分擔(dān)的系 統(tǒng)無功成本即得該負荷應(yīng)支付的無功服務(wù)電價。這種方法思路簡潔、直觀、 易于理解、且能確保收支平衡，但它將系統(tǒng)的無功成本求和后再分配，混淆 了無功源的不同地點及其容性與感性的自然對立特性對各節(jié)點無功電價的不 同影響，同時它不能向用戶提供有效的經(jīng)濟激勵信息。因此，嚴密、廣泛適用、有良好激勵信息的無功服務(wù)定價問題有待研究。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種面向用戶的無功服務(wù)定價新方法一基于費用電 納的無功服務(wù)定價方法，這種新方法不僅適用含容性無功源的電網(wǎng)、還適用 含感性無功源或同時含有這兩種無功源的任意結(jié)構(gòu)電網(wǎng)，它既能確保無功成 本的收支平衡、又能向用戶提供有效的經(jīng)濟激勵信息。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為 一種基于費用電納的無功服務(wù)定價方法，包括以下步驟1) 將無功付費主體的電源有功、負荷有功和負荷無功分別等值成對應(yīng) 穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點注入電流；將無功收費主體的電源無功等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮 流解的節(jié)點并聯(lián)電納，即費用電納；2) 計算各用戶在費用電納上的無功分量；3) 將費用電納上的各無功分量乘以該費用電納對應(yīng)的無功電源單位無 功成本得費用電納上的無功成本分量；4) 計算各用戶相對于有功和無功的無功服務(wù)電價。 其中，步驟l)包括以下步驟(i) 計算電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流解；(ii) 將/節(jié)點的用戶注入電網(wǎng)的有功功率S和無功功率2,分別等值成對 應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點注入電流7,p和"7,=《/《 (kA) ,L-y0/《 (kA) 其中R為/節(jié)點電壓巧的共軛值；(iii) 將A節(jié)點無功收費主體的無功發(fā)電功率a等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點費用電納-A=a/e (s)其中，g為A節(jié)點電壓；其中的步驟2)包括以下步驟(i) 計算用戶/的有功等值電流/7在費用電納^上引起的無功發(fā)電分量G〖(M窗)其中" "表示點乘積，4為電網(wǎng)節(jié)點阻抗矩陣A行/列的元素。(ii) 計算用戶/的無功等值電流7,在費用電納^上引起的無功發(fā)電分量a〗0=A[(K (MVAR) 其中" "表示點乘積，4為電網(wǎng)節(jié)點阻抗矩陣A行/列的元素。 步驟3)包括以下步驟(i) 運用用戶/的有功等值電流/7在費用電納^上引起的無功發(fā)電分量 計算相應(yīng)的無功發(fā)電成本分量為^K(元)；其中n為A:節(jié)點無功源的單位無功成本。(ii) 運用用戶/的無功等值電流7,q在費用電納^上引起的無功發(fā)電分量e,:，計算相應(yīng)的無功發(fā)電成本分量為&^ (元)；其中h為^節(jié)點無功源的單 位無功成本。所述步驟4)為計算傳輸用戶/的有功、無功的無功服務(wù)電價;i,和" < =2>必"=!>A[(KX./《.)](元/麗h)《=2>^:/Q =2>^欣)*(—A,/《)](元/MVARh)采用本發(fā)明所獲得的有益效果有1)運用支路耗散功率分量的轉(zhuǎn)歸算法，實現(xiàn)了電源有功、負荷有功、負 荷無功(用戶)在費用電納上(提供無功服務(wù))上的無功分量的計算，計及 了無功源的不同地點和不同屬性(容性與感性)對各節(jié)點無功服務(wù)電價的不同影響，使得本發(fā)明提供的無功服務(wù)定價方法更加公正、合理。本發(fā)明考慮了 電源有功傳輸所接受的無功服務(wù)，并定量計及了有功和無功之間的交叉影響(即P-Q耦合)。本發(fā)明既確保收支平衡，又提供精準的經(jīng)濟激勵信息。因此，本發(fā)明提供的無功服務(wù)定價方法更為有效，更適應(yīng)電力市場的實際需要。(2) 本發(fā)明適用范圍廣，無須將線路對地電容做近似處理，不僅適用含 容性無功源的電網(wǎng)，還適用含感性無功源或同時含有這兩種無功源的任意結(jié) 構(gòu)電網(wǎng)。(3) 實施簡便，本發(fā)明的計算公式簡單，不含任何不確定次數(shù)的迭代運 算或收斂性判斷運算，計算速度快。本發(fā)明方法基于潮流解，建立了含費用電納的等值電網(wǎng)，運用支路耗散 功率分量的轉(zhuǎn)歸算法，實現(xiàn)了電源有功、負荷有功、負荷無功(用戶)在費 用電納(提供無功服務(wù))上的無功分量計算。結(jié)合各收費無功源的單位無功 成本，準確計算出各用戶應(yīng)付的無功服務(wù)成本分量，基于此成本分量計算出 各用戶有功、無功的無功服務(wù)電價。給出的模型簡單明了，無須將線路對地 電容做電源或移植處理，只需求解簡單的正弦穩(wěn)態(tài)電路。同時本發(fā)明考慮了 電源間和有功-無功間的交叉影響，使無功定價更加公正、合理，同時它還能 向用戶提供有效的經(jīng)濟激勵信息。綜上所述，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有顯著的 理論和技術(shù)優(yōu)勢，具有很高的應(yīng)用價值。


圖1是一個簡單的3節(jié)點電力系統(tǒng)等值電網(wǎng)。
具體實施方式
一種基于費用電納的無功服務(wù)定價方法，步驟如下將無功付費主體的電源有功、負荷有功、負荷無功(簡稱"用戶")分別 等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點注入電流；將無功收費主體的電源無功(簡稱7"無功服務(wù)")等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點并聯(lián)電納(簡稱"費用電納")。如圖l所示的電力系統(tǒng)等值電網(wǎng)中，/7和p分別為/節(jié)點的用戶注入電網(wǎng)的有功和無功功率對應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)潮流解的等值節(jié)點注入電流。A為A節(jié)點的收費無功源所發(fā)出的無功對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的等值節(jié)點費用電納(等效電納)。如果一個節(jié)點既無電源又無負荷，則其注入電流和費用電納都不存在。(1)用普通潮流程序或狀態(tài)估計程序確定電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流解；具體算法 有高斯-塞德爾法、牛頓-拉夫遜法、P-Q分解法等。具體算法請參見如下文 獻文獻[l]，《電力系統(tǒng)分析》，何仰贊、溫增銀著，華中科技大學(xué)出版，2002 年，52 72頁。(2) 將/節(jié)點的用戶注入電網(wǎng)的有功功率《和無功功率a分別等值成對 應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解(/節(jié)點電壓「的共軛用^表示)的節(jié)點注入電流/7和C 。它們的 具體計算公式為HA (kA) (1)(kA) (2)(3) 將A節(jié)點無功收費主體的無功發(fā)電功率a等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解U 節(jié)點電壓用&表示)的節(jié)點費用電納A。它的具體計算公式為A=a/C (S) (3)其中，巧為A節(jié)點電壓；(4) 運用支路耗散功率分量的轉(zhuǎn)歸算法計算用戶/的有功等值電流7,在 費用電納A上引起的無功發(fā)電分量e, 及其成本分量。它的具體計算公式為a^喊"(U"] (MVAR) (4) 相應(yīng)的無功發(fā)電成本分量為h^(元)。其中"*"表示點乘積，^為電網(wǎng)節(jié)點 阻抗矩陣A:行/列的元素，,,為A:節(jié)點無功源的單位無功成本。本部分計算涉及到參考文獻—文獻[2]: Jian-Chun Peng (彭建春)，Hui Jiang (江輝)and Yong-Hua Song. A Weakly Conditioned Imputation Of An Impedance Branch Dissipation Power [J]. 7>ww. i^werSj;W" Nov., 2007， 22(4): 2124-2133(5) 運用支路耗散功率分量的轉(zhuǎn)歸算法計算用戶/的無功等值電流/7在費用電納A上引起的無功發(fā)電分量0及其成本分量。它的具體計算公式為0=鵬)*(5力)] (MVAR) (5) 相應(yīng)的無功發(fā)電成本分量為(元)。(6) 各用戶/的有功、無功引起的電網(wǎng)中所有費用電納的無功成本分量 分別累加并除以用戶/的有功、無功，即得傳輸用戶/的有功、無功的無功 服務(wù)電價Af和Af。它們的具體計算公式為< =1>必"^A欣)《W)](元麵) (6) 《=2>*0 ", =2>^欣)(元/MVARh) (7)
權(quán)利要求
1、一種基于費用電納的無功服務(wù)定價方法，包括以下步驟1)將無功付費主體的電源有功、負荷有功和負荷無功分別等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點注入電流；將無功收費主體的電源無功等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點并聯(lián)電納，即費用電納；2)計算各用戶在費用電納上的無功分量；3)將費用電納上的各無功分量乘以該費用電納對應(yīng)的無功電源單位無功成本得費用電納上的無功成本分量；4)計算各用戶相對于有功和無功的無功服務(wù)電價。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于費用電納的無功服務(wù)定價方法， 步驟l)包括以下步驟(i) 計算電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流解；(ii) 將/節(jié)點的用戶注入電網(wǎng)的有功功率s和無功功率a分別等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點注入電流7/和7,:7;=《/《 (kA)"="/0《 (kA)其中《為/節(jié)點電壓巧的共軛值；(iii) 將A:節(jié)點無功收費主體的無功發(fā)電功率a等值成對應(yīng)穩(wěn) 態(tài)潮流解的節(jié)點費用電納A=a/C (s)其中，巧為A:節(jié)點電壓；
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于費用電納的無功服務(wù)定價方法， 步驟2)包括以下步驟(i)計算用戶/的有功等值電流/7在費用電納^上引起的無功發(fā)電分量M:<formula>formula see original document page 3</formula> 其中"，"表示點乘積，^為電網(wǎng)節(jié)點阻抗矩陣^行/列的元素;(ii)計算用戶/的無功等值電流/7在費用電納A上引起的無功發(fā)電分量^:<formula>formula see original document page 3</formula>其中"*"表示點乘積，^為電網(wǎng)節(jié)點阻抗矩陣yH亍/列的元素。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于費用電納的無功服務(wù)定價方法，步驟3)包括以下步驟(i) 運用用戶/的有功等值電流/7在費用電納^上引起的無功發(fā) 電分量M，計算相應(yīng)的無功發(fā)電成本分量為;^M(元)；其中r,為A節(jié) 點無功源的單位無功成本；(ii) 運用用戶/的無功等值電流7,在費用電納A上引起的無功 發(fā)電分量^，計算相應(yīng)的無功發(fā)電成本分量為he,l (元)；其中r,為 A節(jié)點無功源的單位無功成本。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于費用電納的無功服務(wù)定價方法，所述步驟4)為計算傳輸用戶/的有功、無功的無功服務(wù)電價;if和"<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于費用電納的無功服務(wù)定價方法，包括以下步驟1)將無功付費主體的電源有功、負荷有功和負荷無功分別等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點注入電流；將無功收費主體的電源無功等值成對應(yīng)穩(wěn)態(tài)潮流解的節(jié)點并聯(lián)電納，即費用電納；2)計算各用戶在費用電納上的無功分量；3)將費用電納上的各無功分量乘以該費用電納對應(yīng)的無功電源單位無功成本得費用電納上的無功成本分量；4)計算各用戶相對于有功和無功的無功服務(wù)電價。本發(fā)明所涉及的方法適用于含超前和/或滯后無功源的任意結(jié)構(gòu)電網(wǎng)，實施該方法既能確保電網(wǎng)收支平衡、又能為電網(wǎng)用戶提供精準的經(jīng)濟激勵信息。
文檔編號G01R21/00GK101261291SQ200810031080
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者何禹清, 彭建春, 明 文, 輝 江 申請人:湖南大學(xué)