第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

第五章

系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)1引言2輔助服務(wù)的需求描述3輔助服務(wù)的獲取4輔助服務(wù)的購(gòu)買第五章

系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)1引言一、引言

電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性：是指應(yīng)付各種可能的擾動(dòng)以保持電力系統(tǒng)持續(xù)、可靠、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的能力，保證這一能力的手段在電力市場(chǎng)環(huán)境下被稱為輔助服務(wù)。

輔助服務(wù)市場(chǎng)：又稱為不平衡市場(chǎng)，顧名思義，就是提供規(guī)定條件（電壓、頻率）下維持供電與需求間實(shí)時(shí)平衡服務(wù)的市場(chǎng)。這一差值是電力市場(chǎng)所有參與者所固有的不確定性決定的。輔助服務(wù)的類型：（1）電壓、頻率、聯(lián)絡(luò)線功率等的調(diào)節(jié)（Regulation），－－自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）－－自動(dòng)電壓控制（AVC）（2）旋轉(zhuǎn)備用（SpinningReserve），10分鐘以內(nèi)來自在線機(jī)組或鄰近系統(tǒng)支援的快速響應(yīng)；一、引言電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性：是指應(yīng)付各種可能的擾動(dòng)以（3）非旋轉(zhuǎn)備用（Non-SpinningReserve），10分鐘以內(nèi)來自離線機(jī)組、可中斷負(fù)荷，或鄰近系統(tǒng)支援的快速響應(yīng)；（4）替代備用（ReplacementReserve），60分鐘以內(nèi)來自在線或離線機(jī)組、可中斷負(fù)荷，或鄰近系統(tǒng)支援的響應(yīng)；（5）電壓支撐（VoltageSupport），正常或故障情況下為維持電壓水平所需要的無功功率調(diào)節(jié)能力；（6）黑啟動(dòng)（BlackStart），經(jīng)歷局部或全部系統(tǒng)癱瘓時(shí)可自啟動(dòng)的電源容量。（3）非旋轉(zhuǎn)備用（Non-SpinningReserve）不平衡量有三個(gè)元素：快速的隨機(jī)波動(dòng)，緩慢的周期變化，突然的大幅偏差電力系統(tǒng)特性決定了輔助服務(wù)在電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中必須是統(tǒng)一、計(jì)劃、協(xié)調(diào)地進(jìn)行。它是電力商品市場(chǎng)必要且充分的補(bǔ)充，如何在其中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，是電力市場(chǎng)機(jī)制復(fù)雜性的根本。

不平衡量有三個(gè)元素：快速的隨機(jī)波動(dòng)，緩慢的周期變化，突然的大二、輔助服務(wù)的需求描述1、電力系統(tǒng)安全性的防御

電力工業(yè)運(yùn)營(yíng)機(jī)制無論發(fā)生什么變化，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行于一定的安全水平上是不可忽視的問題。二、輔助服務(wù)的需求描述1、電力系統(tǒng)安全性的防御2、有功功率的平衡問題有功功率平衡的控制主要對(duì)應(yīng)頻率的控制

2、有功功率的平衡問題頻率調(diào)節(jié)一次調(diào)節(jié)：利用發(fā)電機(jī)的調(diào)速裝置，按設(shè)定的調(diào)差特性，只要機(jī)組不滿載都可進(jìn)行的自動(dòng)調(diào)節(jié)，響應(yīng)時(shí)間大約為幾秒至幾十秒，只能解決微小負(fù)荷擾動(dòng)引起的頻率偏移；二次調(diào)節(jié)：利用調(diào)頻器來改變靜態(tài)頻率特性的工作設(shè)置點(diǎn)，動(dòng)作于汽門或水門，只要容量充足可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。二次調(diào)節(jié)可由人工控制實(shí)現(xiàn)，也可由自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)（LFC），響應(yīng)時(shí)間大約為1～2mins。若按一定的控制準(zhǔn)則將多個(gè)LFC集中統(tǒng)一的進(jìn)行頻率的自動(dòng)控制，則稱為AGC。AGC可解決較大負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移，及聯(lián)絡(luò)線功率偏移的問題。三次調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率均為25MW/Hz，系統(tǒng)穩(wěn)定在O點(diǎn)。當(dāng)負(fù)荷突然增加20MW時(shí)，負(fù)荷的頻率特性曲線由上升為，此時(shí)，當(dāng)只考慮一次調(diào)頻，由于發(fā)電和負(fù)荷的一次調(diào)節(jié)作用,系統(tǒng)最終將穩(wěn)定在點(diǎn)運(yùn)行，此時(shí)頻率下降到49.6Hz，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于負(fù)荷增加了10MW，這是有差調(diào)節(jié)帶來的結(jié)果。當(dāng)考慮二次調(diào)節(jié)，即發(fā)電機(jī)增發(fā)10MW，同時(shí)再加上一次調(diào)節(jié)的作用，發(fā)電機(jī)頻率特性將由上升到，最終系統(tǒng)穩(wěn)定在點(diǎn)，頻率下降為49.8Hz。顯然，如果發(fā)電機(jī)直接增發(fā)20MW，即可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率均為25MW/Hz，系統(tǒng)穩(wěn)定在O點(diǎn)例：1995年8月15日12：25：30，1220MW發(fā)電功率突然從英國(guó)電力系統(tǒng)解列，該系統(tǒng)有65GW裝機(jī)容量，但沒有與其它系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。一次調(diào)節(jié)響應(yīng)必須在10s內(nèi)完成并持續(xù)20s，在達(dá)到49.5Hz的規(guī)定極限頻率前，頻率停止降落則一次響應(yīng)成功二次調(diào)節(jié)響應(yīng)必須在30s內(nèi)完成并持續(xù)30min，二次響應(yīng)促使系統(tǒng)頻率趨于正常，圖中12：29：20啟動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生了圖右側(cè)的頻率上升。例：1995年8月15日12：25：30，1220MW發(fā)電第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件3、無功功率的平衡問題（1）無功不平衡的危害用電設(shè)備異步電動(dòng)機(jī)各種電熱設(shè)備照明家用電器電力系統(tǒng)本身電壓降低，會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中功率損耗加大，還有可能危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；電壓過高，各種電器設(shè)備的絕緣性能會(huì)受到損害，在特、超高壓電網(wǎng)中還將增加電暈損耗等。3、無功功率的平衡問題（2）無功支持的價(jià)值無功支持服務(wù)的價(jià)值在于，當(dāng)系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)時(shí)可通過注入無功功率防止電壓崩潰。用潮流計(jì)算程序可以粗略地計(jì)算出為了避免設(shè)備故障停運(yùn)后出現(xiàn)的電壓崩潰，需要向系統(tǒng)注入多少無功功率。（2）無功支持的價(jià)值第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件一條線路停運(yùn)，自母線B注入無功功率一條線路停運(yùn)，自母線B注入無功功率第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件事故前，有功損耗為0.8MW，母線A處的發(fā)電機(jī)吸收線路產(chǎn)生的無功2.6Mvar。事故發(fā)生后，雖然有功損耗只增加了1.2MW，但是無功損耗增加到了159Mvar。為了防止電壓崩潰，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)都必須向剩下的那條線路注入無功功率。事故前，有功損耗為0.8MW，母線A處的發(fā)電機(jī)吸收線路產(chǎn)生的4、電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題：大擾動(dòng)后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題，小擾動(dòng)后電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定問題，以及電力系統(tǒng)的低頻振蕩問題。5、系統(tǒng)恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)崩潰后，系統(tǒng)運(yùn)行員必須保證任意時(shí)刻都能提供足夠的儲(chǔ)備電源保證系統(tǒng)迅速恢復(fù)，這項(xiàng)輔助服務(wù)稱為黑啟動(dòng)能力（BlackStartCapabilty）。有些機(jī)組（如水輪機(jī)和小型燃油機(jī)組）能手動(dòng)重啟或用儲(chǔ)能電池重啟。4、電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題三、輔助服務(wù)的獲取

處理輔助服務(wù)有兩種機(jī)制強(qiáng)制性的提供輔助服務(wù)，通過市場(chǎng)機(jī)制來提供輔助服務(wù)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看，兩種機(jī)制各有優(yōu)劣。再者，輔助服務(wù)機(jī)制的選擇不僅受到輔助服務(wù)類型的影響，也受電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和歷史環(huán)境的影響。三、輔助服務(wù)的獲取處理輔助服務(wù)有兩種機(jī)制1、強(qiáng)制性提供輔助服務(wù)的機(jī)制該機(jī)制要求接入系統(tǒng)的參與者必須無原則的提供某一類型的輔助服務(wù)例，對(duì)并網(wǎng)機(jī)組的要求必須配備自動(dòng)調(diào)頻裝置，同時(shí)具有一次、二次調(diào)節(jié)的功能，這一要求可以確保所有機(jī)組共同參與頻率調(diào)節(jié)；能夠運(yùn)行在0.85超前到0.9滯后功率因數(shù)范圍內(nèi)，并配有自動(dòng)調(diào)壓裝置，這一要求能保證所有機(jī)組參與電壓控制。1、強(qiáng)制性提供輔助服務(wù)的機(jī)制實(shí)施難點(diǎn)：導(dǎo)致不必要的投資并使發(fā)電容量大于需求在技術(shù)或商業(yè)上沒有革新的空間參與者不愿意提供這種義務(wù)服務(wù)，因?yàn)閺?qiáng)迫提供輔助服務(wù)沒有報(bào)酬，同時(shí)還增加成本。一些參與者可能沒有能力提供輔助服務(wù)或不能有效提供。強(qiáng)制性機(jī)制并不適用于所有的輔助服務(wù)。另外，該機(jī)制中，還要免除一些參與者的輔助服務(wù)，這種免除無疑使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)受到扭曲。實(shí)施難點(diǎn)：2輔助服務(wù)提供的市場(chǎng)機(jī)制長(zhǎng)期合同適用于需求量不變或者變化很小的服務(wù)，以及提供服務(wù)多少主要由設(shè)備特性決定的服務(wù)。黑啟動(dòng)能力、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)跳閘方案、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和頻率調(diào)節(jié)等，通常適用于長(zhǎng)期合同。實(shí)時(shí)市場(chǎng)適用于一天內(nèi)需求變化很大的服務(wù)和因市場(chǎng)交易供應(yīng)量變化的服務(wù)。例如，部分備用經(jīng)常通過短期市場(chǎng)機(jī)制獲得。系統(tǒng)運(yùn)行員經(jīng)常尋求通過一些長(zhǎng)期合同提供備用，以減少備用不足的風(fēng)險(xiǎn)或降低成本的方式。成熟市場(chǎng)中，備用服務(wù)提供者需要同時(shí)參與短期合同和長(zhǎng)期合同。市場(chǎng)方式下能否應(yīng)用于所有輔助服務(wù)還不清楚2輔助服務(wù)提供的市場(chǎng)機(jī)制3需求側(cè)輔助服務(wù)的提供鼓勵(lì)消費(fèi)者提供輔助服務(wù)的好處很多首先，大量提供者增加了輔助服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性；其次，從全局經(jīng)濟(jì)性考慮，由需求側(cè)提供輔助服務(wù)改善了電力的利用率。最后，需求側(cè)作為某些輔助服務(wù)比大型機(jī)組更為可靠，需求側(cè)按時(shí)傳輸主要服務(wù)的失敗率較小。3需求側(cè)輔助服務(wù)的提供四、輔助服務(wù)的購(gòu)買

1輔助服務(wù)需求的量化理想情況下，通過購(gòu)買輔助服務(wù)提供的安全水平應(yīng)該由成本效益分析決定，該分析將服務(wù)邊際成本等于安全邊際價(jià)值設(shè)為最佳點(diǎn)。邊際成本容易計(jì)算，代表消費(fèi)者期望的邊際價(jià)值卻很難計(jì)算。需要設(shè)計(jì)一種激勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)系統(tǒng)運(yùn)行員不僅將購(gòu)買輔助服務(wù)的成本最小化而且將所購(gòu)輔助服務(wù)的量限制到保證安全性的實(shí)際需要值。四、輔助服務(wù)的購(gòu)買1輔助服務(wù)需求的量化2、集中模式下電力市場(chǎng)電能和備用的優(yōu)化早期電力市場(chǎng)電能和備用分別交易，按服務(wù)響應(yīng)速度分別結(jié)算。經(jīng)驗(yàn)顯示這個(gè)方法存在問題，所以已經(jīng)被淘汰?，F(xiàn)在廣泛認(rèn)可的是電能和備用在同一市場(chǎng)交易，且同時(shí)結(jié)算以使提供電能和備用的總成本最小。由于電能供給和備用供給相互影響，因此它們需要協(xié)同優(yōu)化。2、集中模式下電力市場(chǎng)電能和備用的優(yōu)化

例：需求在300MW到720MW之間變化的小型電力市場(chǎng)，假設(shè)只需要250MW備用來保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，系統(tǒng)中有4臺(tái)機(jī)組。機(jī)組1和4不允許提供備用，機(jī)組2和3可以提供備用，其限制如表所示。發(fā)電機(jī)組

邊際成本1234217202825023024025001601900例：需求在300MW到720MW之間變化的小型電力市場(chǎng)，假忽略機(jī)組最小技術(shù)輸出功率；假設(shè)市場(chǎng)運(yùn)行在集中模式下，且機(jī)組報(bào)價(jià)等于其真實(shí)邊際成本；備用不單獨(dú)報(bào)價(jià)，機(jī)組提供備用沒有直接成本：忽略機(jī)組最小技術(shù)輸出功率；不同負(fù)荷下的優(yōu)化方案不同負(fù)荷下的優(yōu)化方案第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件提供備用的收入等于它不能賣電的機(jī)會(huì)成本第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件3、成本分?jǐn)傇诂F(xiàn)有技術(shù)條件下系統(tǒng)運(yùn)行員無法實(shí)現(xiàn)不同安全水平的輸電。因此，當(dāng)前所有用戶得到安全水平是相同的，那么按照所用電量分?jǐn)傒o助服務(wù)成本就是可行的，通常以消費(fèi)或生產(chǎn)的電能來計(jì)量。一些用戶的行為可能給系統(tǒng)造成不成比例的壓力，處罰這些用戶可鼓勵(lì)他們改變做法，減少所需輔助服務(wù)，從而降低達(dá)到一定安全水平所需的成本3、成本分?jǐn)偟诹?/p>

電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)1引言2經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散交易3經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的集中交易第六章

電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)1引言一、引言輸電網(wǎng)開放是電力市場(chǎng)的重要特征。輸電網(wǎng)開放就是輸電網(wǎng)的所有者必須將輸電網(wǎng)無歧視地開放給所有使用者。面臨的問題電力調(diào)度集中調(diào)度（PoolDispatch）雙邊調(diào)度（BilateralDispatch）多邊調(diào)度（MultilateralDispatch）阻塞管理（CongestionManagement）基本思路：建立競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，利用價(jià)格手段進(jìn)行電力交易量的增減，從而降低過載線路的潮流功率。一、引言輸電網(wǎng)開放是電力市場(chǎng)的重要特征。輸電費(fèi)用輸電費(fèi)用計(jì)算方法輸電費(fèi)用分?jǐn)偡椒ňW(wǎng)損分?jǐn)偡椒捎脗鬏斈芰ΓˋvailableTransferCapacity，ATC）輸電費(fèi)用二、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散交易兩份交易：G1－L1：300MW；G2－L2：200MW當(dāng)A－B間的傳輸容量低于500MW時(shí)，為保證交易的順利實(shí)現(xiàn)，可購(gòu)買物理輸電權(quán)（physicaltransmissionrights）

輸電權(quán)是對(duì)輸電容量的一種權(quán)利，PTR賦予其所有者在特定時(shí)間在給定輸電支路上傳輸一定容量電力的權(quán)利。二、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散交易PTR存在的問題：1、并行路徑問題：忽略電阻、無功功率、損耗傳輸路徑由物理定律而不是市場(chǎng)參與者的意愿決定PTR存在的問題：第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

示例設(shè)B－Y：400MW，其中I

：1－2－3：160MW，

II：1－3：240MW，示例

但受線路容量限制，實(shí)際上

Pmax＝(0.5/0.2)*126=315MW

再考慮D－Z：200MW，其中3－2－1：80MW，3－1：120MW，

但受線路容量限制，實(shí)際上

于是，線路中的實(shí)際潮流為：

1－2：160－80＝80MW，不越限。

1－3：240－120＝120MW2、逆向流問題3、物理輸電權(quán)與市場(chǎng)力兩節(jié)點(diǎn)例子中的G3于是，線路中的實(shí)際潮流為：三、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的集中交易此時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行員也起著市場(chǎng)運(yùn)行員的作用采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)（nodalprice）或區(qū)域電價(jià)（zonalprice）三、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的集中交易此時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行員也起著市場(chǎng)運(yùn)行員的作1、兩節(jié)點(diǎn)的例子兩地區(qū)的供給函數(shù)分別為：

B區(qū)：πB＝10＋0.01PB$/MWh，DB＝500MWS區(qū)：πS＝13＋0.02PS$/MWh，DS＝1500MW（1）不互聯(lián)時(shí)的分析：

B區(qū)：PB＝500MW，πB

＝15$/MWhS區(qū)：PS＝1500MW，πS

＝43$/MWh（2）互聯(lián)線路能傳遞1600MW

因?yàn)锽區(qū)電價(jià)低，負(fù)荷全部由B承擔(dān)，則

B區(qū)：PB＝2000MW，πB

＝30$/MWhS區(qū)：PS＝0MW，πS

＝13$/MWh1、兩節(jié)點(diǎn)的例子（3）市場(chǎng)均衡的情況：邊際電價(jià)πB

＝πS

＝24.3$/MWh，供電量PB＝1433MW，PS=567MWB－S：933MW（3）市場(chǎng)均衡的情況：（4）線路受限情況：線路傳輸能力400MW。結(jié)果：

PB＝900MW，πB

＝19$/MWhPS＝1100MW，πS

＝35$/MWh（4）線路受限情況：小結(jié)：只要互聯(lián)線路的輸電容量低于自由交易所需的容量，兩地區(qū)間的差價(jià)就一定存在。由于維持系統(tǒng)安全而產(chǎn)生的約束使得輸電網(wǎng)產(chǎn)生阻塞，將統(tǒng)一的市場(chǎng)分割為各自獨(dú)立的市場(chǎng)，各地區(qū)負(fù)荷的增加將必須由當(dāng)?shù)貦C(jī)組單獨(dú)來承擔(dān)。因此，各國(guó)的發(fā)電邊際成本是不同的。如果各分離的電力市場(chǎng)依然是充分競(jìng)爭(zhēng)的話，那么，其各自的價(jià)格依然等于其邊際成本。由于各邊際成本因發(fā)電、用電地點(diǎn)的不同而不同，可稱之為實(shí)時(shí)價(jià)格。如果系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都定義不同的電價(jià)，那么又稱為節(jié)點(diǎn)價(jià)格。通常買進(jìn)功率的地區(qū)的實(shí)時(shí)價(jià)格高，而賣出功率的則低。小結(jié)：

（5）阻塞剩余

用戶付費(fèi)：發(fā)電商收益（5）阻塞剩余

聯(lián)絡(luò)線功率（MW）

交易中心付給發(fā)電商：

900×19＋1100×35＝55600$交易中心收到用戶電費(fèi)：

500×19＋1500×35＝62000$阻塞剩余：

62000－55600＝6400$

＝400×（35－19）＝400×16

阻塞價(jià)格：35－19＝16$/MWh交易中心付給發(fā)電商：2、三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)2、三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型節(jié)點(diǎn)方程

潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型

快速解耦潮流計(jì)算的原理是：1、由于交流高壓電網(wǎng)中輸電線路等元件的x>>r,因此電力系統(tǒng)有功功率的變化主要決定于電壓相位角的變化，而無功功率的變化則主要決定于電壓模值的變化。反映在雅可比矩陣的元素上，就是N及M二個(gè)子塊元素的數(shù)值N相對(duì)于H、L二個(gè)子塊的元素要小的多。作為簡(jiǎn)化的第一步，可以將它們略去不計(jì)。2、在實(shí)際的高壓電力系統(tǒng)中，下列的假設(shè)一般都能成立：（1）線路兩端的相角差不大（小于10度～20度）（2）與節(jié)點(diǎn)無功功率相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納通常遠(yuǎn)小于節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納Bii

于是得到：上述二式中的系數(shù)矩陣B’及B”由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的虛部所組成，從而是一個(gè)常數(shù)且對(duì)稱的矩陣?？焖俳怦畛绷饔?jì)算的原理是：為了加速收斂，目前通用的快速解耦法又對(duì)B’及B”的構(gòu)成作了下列進(jìn)一步修改。（1）在形成B’時(shí)略去那些主要影響無功功率和電壓模值，而對(duì)有功功率及電壓角度關(guān)系很少的因素，這些因素包括輸電線路的充電電容以及變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比。（2）為了減少在迭代過程中無功功率及節(jié)點(diǎn)電壓模值對(duì)有功迭代的影響，將式右端U的各元素均設(shè)為標(biāo)么值1.0，也即令U作為單位陣。（3）在計(jì)算B’時(shí)，略去串聯(lián)元件的電阻。于是，目前通用的快速解耦潮流算法的修正方程式可寫成：

為了加速收斂，目前通用的快速解耦法又對(duì)B’及B”的構(gòu)成作了下近似模型－直流潮流

第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的支路－節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件取節(jié)點(diǎn)1為參考點(diǎn)求逆復(fù)原取節(jié)點(diǎn)1為參考點(diǎn)求逆復(fù)原（1）網(wǎng)絡(luò)無約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)調(diào)度

PA＝125MW，PB

＝285MW。網(wǎng)絡(luò)中的潮流情況:a.由KAL、KVL定律

b.利用疊加原理首先，1－2的60MW電力傳輸引起的潮流其次，1－3的300MW電力傳輸引起的潮流（1）網(wǎng)絡(luò)無約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)調(diào)度

潮流結(jié)果：1－2：156MW，

1－3：204MW，

2－3：96MW

購(gòu)電費(fèi)用：125×7.5＋285×6＝2647.5$潮流結(jié)果：1－2：156MW，（2）修正經(jīng)濟(jì)調(diào)度：1－2越限，需進(jìn)行調(diào)整。首先考慮增加母線2的出力，即機(jī)組C發(fā)電設(shè)在bus2增加1MW，則bus1需減少1MW，對(duì)潮流的影響為：1－2潮流的變化：減少0.6MW2－3潮流的變化：減少0.4MW（2）修正經(jīng)濟(jì)調(diào)度：1－2越限，需進(jìn)行調(diào)整。

要消除30MW的越限，則

PC＝30/0.6＝50MW，PA

減到75MW，

PB

仍為285MW。潮流結(jié)果：

1－2：126MW2－3：116MW1－3：184MW

購(gòu)電費(fèi)用：75×7.5＋285×6＋50×14＝2972.5$（3）考慮增加母線3的出力進(jìn)行調(diào)整要消除30MW的越限，則（4）節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算：在該節(jié)點(diǎn)以最經(jīng)濟(jì)的方式多供應(yīng)1MW負(fù)荷所需的成本。

bus1，π1＝7.5$/MWhbus3，由發(fā)電機(jī)A供，會(huì)造成線路1－2過流，所以由發(fā)電機(jī)D供，π3

＝10$/MWhbus2，由發(fā)電機(jī)C供太貴，應(yīng)由bus1或3的發(fā)電機(jī)供，同時(shí)，不能造成線路1－2過流，分析得：

ΔP1＋ΔP3＝1MW0.6ΔP1＋0.2ΔP3＝0

解得：ΔP1＝－0.5MWΔP3＝1.5MW

所以，π2

＝1.5×10－0.5×7.5＝11.25$/MWh（4）節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算：在該節(jié)點(diǎn)以最經(jīng)濟(jì)的方式多供應(yīng)1MW負(fù)荷所第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件在一個(gè)沒有輸電約束的系統(tǒng)中，如果我們將所有機(jī)組視為恒邊際成本模型，那么除一臺(tái)機(jī)組（邊際機(jī)組）之外的所有機(jī)組要么滿負(fù)荷發(fā)電，要么不發(fā)電。邊際機(jī)組的邊際成本決定了整個(gè)系統(tǒng)的電價(jià)。當(dāng)輸電限值約束了經(jīng)濟(jì)調(diào)度時(shí)，某些機(jī)組的出力受到限制，將介于上下限之間而成為邊際機(jī)組。通常，系統(tǒng)中如果存在m個(gè)輸電約束，那么就有m+1個(gè)邊際機(jī)組。每一臺(tái)邊際機(jī)組都決定著它所在節(jié)點(diǎn)的邊際價(jià)格。其余節(jié)點(diǎn)的邊際價(jià)格是由所有邊際機(jī)組的價(jià)格組合所決定的，這種組合又取決于約束網(wǎng)絡(luò)中KVL的作用。在一個(gè)沒有輸電約束的系統(tǒng)中，如果我們將所有機(jī)組視為恒邊際成本

計(jì)算機(jī)求解的方法（OPF）（i）三節(jié)點(diǎn)例子的表達(dá)

計(jì)算機(jī)求解的方法（OPF）

設(shè)PB=285，PC=0，P12＝126

結(jié)果：PA＝50，PD＝75，

P23＝－66，P13＝159Cost＝2835（ii）一般表達(dá)設(shè)PB=285，PC=0，P12＝126商業(yè)剩余節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3系統(tǒng)負(fù)荷(MW)5060300410發(fā)電(MW)335075410節(jié)點(diǎn)電價(jià)($/MWh)7.511.2510用戶付費(fèi)($/h)37567530004050發(fā)電商收益($/h)2512.507503262.5阻塞剩余($/h)787.5商業(yè)剩余節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3系統(tǒng)負(fù)荷(MW)506030（5）非直觀的經(jīng)濟(jì)流（5）非直觀的經(jīng)濟(jì)流（6）嚴(yán)重的非直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)格當(dāng)支路2-3的容量降為65MW時(shí)情況（6）嚴(yán)重的非直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)格（7）節(jié)點(diǎn)價(jià)格與市場(chǎng)力假設(shè)支路2-3而不是支路1-2存在約束機(jī)組C叫價(jià)低于目前的節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格5.00$/MWh，它決定以3.00$/MWh參與競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)2處提出一個(gè)較低的叫價(jià)，使節(jié)點(diǎn)3處的電價(jià)從10.00$/MWh上升到12.00$/MWh，并且其發(fā)電量從77.5MW上升到85MW

（7）節(jié)點(diǎn)價(jià)格與市場(chǎng)力

機(jī)組D抬高其價(jià)格到20.0$/MWh

機(jī)組D抬高其叫價(jià)，除了使機(jī)組C虧本外，還會(huì)增加自己的收益，即使是在出力減少的時(shí)候：機(jī)組D抬高其價(jià)格到20.0$/MWh（8）小結(jié)在沒有邊際機(jī)組的節(jié)點(diǎn)處，其節(jié)點(diǎn)價(jià)格與有邊際機(jī)組的節(jié)點(diǎn)價(jià)格相比，可高可低，也可介于其中，甚至節(jié)點(diǎn)價(jià)格可以為負(fù)數(shù)！上述結(jié)果可能違反一般意義上的經(jīng)濟(jì)概念，但是它們?cè)跀?shù)學(xué)上是正確的。這些價(jià)格不僅受制于經(jīng)濟(jì)還受制于KVL。甚至在簡(jiǎn)單的三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，理解這些價(jià)格也是很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。對(duì)于實(shí)際的系統(tǒng)，這種分析會(huì)更加復(fù)雜。非直觀價(jià)格在很多實(shí)際系統(tǒng)中都已發(fā)現(xiàn)過。（8）小結(jié)3、集中交易系統(tǒng)中傳輸風(fēng)險(xiǎn)的管理需要什么樣的新合約形式用于控制與輸電阻塞相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)討論的結(jié)論可同樣解釋損耗引起的影響3、集中交易系統(tǒng)中傳輸風(fēng)險(xiǎn)的管理（1）新的合約形式回顧：集中交易市場(chǎng)中的參與者也允許進(jìn)行雙邊合同交易，以規(guī)避節(jié)點(diǎn)電價(jià)變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

B和S間無輸電阻塞，B的電廠與S的鋼鐵廠簽訂差價(jià)合同：400MW，30$/MWh。實(shí)時(shí)電價(jià)為24.30$/MWh，結(jié)算情況：

B的電廠售電400MW，得到收益為400×24.3=$9720S的鋼鐵公司買進(jìn)400MW，支付400×24.3=$9720

鋼鐵公司支付400(30-24.30)=$2280給B以解決差價(jià)合約。

B的電廠和S的鋼鐵公司以30$/MWh的有效電價(jià)進(jìn)行了400MW的交易。若節(jié)點(diǎn)價(jià)格比30$/MWh高,B的電廠將支付S的鋼鐵公司差價(jià)以解決合約。（1）新的合約形式

若聯(lián)絡(luò)線傳輸功率限制為400MW，則B的節(jié)點(diǎn)價(jià)格為19.00$/MWh,而S的節(jié)點(diǎn)電價(jià)上升為35.00$/MWh，結(jié)算：

B以19.00$/MWh的價(jià)格售電400MW，實(shí)時(shí)市場(chǎng)得到收益為：400×19=$7600

差價(jià)合同結(jié)算的收益為：400×30=$12000，因此，按現(xiàn)貨價(jià)格虧$4400，應(yīng)該由S的鋼鐵公司根據(jù)合約來支付。

S的鋼鐵公司以35.00$/MWh的價(jià)格購(gòu)買400MW，實(shí)時(shí)市場(chǎng)應(yīng)支付：400×35=$14000

差價(jià)合同應(yīng)支付：400×30=$12000。因此，按現(xiàn)貨價(jià)格多支出$2000，S的鋼鐵公司期待B的電廠按差價(jià)合約來承擔(dān)。有阻塞時(shí)，差價(jià)合同不能正常進(jìn)行

若聯(lián)絡(luò)線傳輸功率限制為400MW，則B的節(jié)點(diǎn)價(jià)格為19.0（2）金融輸電權(quán)（Financialtransmissionrights）差價(jià)合同中的總?cè)鳖~為:4440＋2000＝6400$/h阻塞剩余

400×(35－19)＝6400$/h推導(dǎo)阻塞存在時(shí)處理差價(jià)合約的解析表達(dá)設(shè)：差價(jià)合約敲定價(jià)為,

合同量為F（2）金融輸電權(quán)按合同鋼鐵公司支付電廠得到收益按現(xiàn)貨市場(chǎng)鋼鐵公司支付電廠得到收益如果鋼鐵公司希望得到補(bǔ)償：

電廠希望得到補(bǔ)償按合同

如果，可見在時(shí)，結(jié)論：達(dá)到最大傳輸能力時(shí)，阻塞剩余便表征兩地市場(chǎng)按差價(jià)合約的補(bǔ)償數(shù)量解決方法：金融輸電權(quán)（FTRs）如果，可見金融輸電權(quán)：是指在網(wǎng)絡(luò)的任意兩節(jié)點(diǎn)之間，賦予持有者的一種特權(quán)，該特權(quán)的收益為購(gòu)買的傳輸量和兩節(jié)點(diǎn)間價(jià)格差的乘積如果傳輸沒有阻塞，節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)S間就沒有差價(jià),FTRs的持有者就得不到收益FTRs的持有者（發(fā)電者或用電者）對(duì)傳輸量的起點(diǎn)和終點(diǎn)并不關(guān)心

S的一個(gè)用戶擁有FMWh的金融傳輸權(quán)，他可以:在B以電價(jià)購(gòu)買FMWh，使用它的傳輸權(quán)使其能夠“免費(fèi)”到達(dá)S，此時(shí)有效地支付為；在S以電價(jià)購(gòu)買FMWh，需支付，但使用它的傳輸權(quán)又可獲得收益為。金融輸電權(quán)：是指在網(wǎng)絡(luò)的任意兩節(jié)點(diǎn)之間，賦予持有者的一種特權(quán)（發(fā)電者與用電者）如何得到FTRs

在每一市場(chǎng)周期內(nèi),系統(tǒng)運(yùn)行員應(yīng)該確定聯(lián)絡(luò)線上所能傳輸?shù)哪芰Α＿@一能力的FTRs被拍賣給最高價(jià)的投標(biāo)者。這種拍賣對(duì)所有參與者（發(fā)電、用電，以及尋求差價(jià)來盈利的投機(jī)者）開放，同時(shí)該權(quán)利可以自由買賣。（發(fā)電者與用電者）如何得到FTRs（3）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的金融輸電權(quán)

FTRs被定義為網(wǎng)絡(luò)中從任一節(jié)點(diǎn)到任何其它節(jié)點(diǎn)間的輸電權(quán)，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間不一定有支路的直接連接。優(yōu)點(diǎn)：不需對(duì)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性有充分的考慮，功率在網(wǎng)絡(luò)中流通的路徑并不重要。三節(jié)點(diǎn)算例的再討論假設(shè)節(jié)點(diǎn)3的一個(gè)用戶與節(jié)點(diǎn)1的發(fā)電方簽訂了一個(gè)差價(jià)合約，該合約敲定價(jià)為8.00$/MWh，傳輸電力為100MW，這個(gè)合約的參考價(jià)格是節(jié)點(diǎn)1。用戶同時(shí)也購(gòu)買了節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)3的100MW的FTRs

。（3）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的金融輸電權(quán)第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3的價(jià)格分別為7.50$/MWh和10.00$/MWh，合約的結(jié)算：用戶從節(jié)點(diǎn)3獲取100MW，向市場(chǎng)運(yùn)行員支付

100×10＝$1000；發(fā)電方從節(jié)點(diǎn)1注入100MW，向市場(chǎng)運(yùn)行員收取

100×7.5＝$750用戶為履行差價(jià)合約向發(fā)電方支付

100×（8-7.5）＝$50；用戶擁有節(jié)點(diǎn)1到3的FTRs，向市場(chǎng)運(yùn)行員收取

100×（10-7.5）＝$250；上述完成后，用戶共為100MW電力商品的使用支付$800，其電價(jià)為8$/MWh。節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3的價(jià)格分別為7.50$/MWh和1市場(chǎng)運(yùn)行員出售的FTRs不應(yīng)超過網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際能力市場(chǎng)運(yùn)行員出售的FTRs不應(yīng)超過網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際能力線路2-3傳輸容量限制在65MW線路2-3傳輸容量限制在65MW第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

節(jié)點(diǎn)2的用戶簽訂60MW，價(jià)格為8.00$/MWh的差價(jià)合約，其參考價(jià)格仍為節(jié)點(diǎn)1，同時(shí)購(gòu)買從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2間60MWFTRs，結(jié)算：用戶從節(jié)點(diǎn)2獲取功率60MW，支付給市場(chǎng)運(yùn)行員

60×5＝$300；發(fā)電方在節(jié)點(diǎn)1注入功率60MW，從市場(chǎng)運(yùn)行員收取

60×7.5＝$450；按差價(jià)合約，用戶支付給發(fā)電方

60×（8－7.5）＝$30；為結(jié)算FTRs，用戶支付給市場(chǎng)運(yùn)行員

60×（7.5－5）＝$150；上述完成后，用戶為使用60MW電力商品需支付$480，相當(dāng)于差價(jià)合約敲定的價(jià)格8$/MWh。節(jié)點(diǎn)2的用戶簽訂60MW，價(jià)格為8.00$/MW市場(chǎng)運(yùn)行員獲取的商業(yè)余額實(shí)際為

[(285＋47.5)×7.5＋77.5×10]

－[50×7.5＋60×5＋300×10]

＝$406.25<$412

差異產(chǎn)生是因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行員實(shí)際執(zhí)行不能按照拍賣FTRs時(shí)預(yù)想的傳輸容量進(jìn)行

FTRs不應(yīng)看成是一種期權(quán)，而是一種在任何情況下都要履行的責(zé)任。

市場(chǎng)運(yùn)行員獲取的商業(yè)余額實(shí)際為（4）關(guān)口權(quán)（Flowgaterights）

FTRs也可以定義為網(wǎng)絡(luò)中確定的一條支路或一個(gè)關(guān)口（斷面）的輸電權(quán)。這時(shí)的FTRs被稱為關(guān)口權(quán)（FlowgateRights，F(xiàn)GRs）（基于潮流的輸電權(quán)）與一條支路或關(guān)口（斷面）對(duì)應(yīng)最大傳輸容量的拉格朗日乘子或其影子價(jià)格相聯(lián)系三節(jié)點(diǎn)算例：節(jié)點(diǎn)3的一個(gè)用戶從節(jié)點(diǎn)1的發(fā)電方購(gòu)買100MW功率，同時(shí)購(gòu)買了100MW的FGRs。相當(dāng)于支路1-3上60MW支路1-2上40MW支路2-3上40MW（4）關(guān)口權(quán)（Flowgaterights）第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

只有支路1－2運(yùn)行在傳輸限制上，對(duì)應(yīng)這一限制的拉格朗日乘子為其它不等式約束均不構(gòu)成緊制約，其對(duì)應(yīng)的拉格朗日乘子均為0。因此，持有FGRs的用戶可以獲取

40MW×6.25$/MWh＝$250。這和用戶購(gòu)買100MW從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)3的FTRs中的獲取是一樣的。可見，在這一情況中，F(xiàn)GRs和FTRs有相同的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用。

FGRs的持有者不會(huì)遇到支付費(fèi)用給市場(chǎng)運(yùn)行員的情況，也就是FGRs總是表現(xiàn)為一種類似期權(quán)的性質(zhì)

只有支路1－2運(yùn)行在傳輸限制上，對(duì)應(yīng)這一限制的拉（5）FTR與FGR的爭(zhēng)論FTRs情況下，能達(dá)到最大傳輸容量的組合數(shù)比支路還要多，所以FGRs市場(chǎng)比FTRs市場(chǎng)可能更靈活一些；由于很難預(yù)測(cè)哪些支路會(huì)發(fā)生阻塞，所以對(duì)給定的關(guān)鍵關(guān)口集合進(jìn)行交易可能會(huì)引起其它支路阻塞的發(fā)生；由于兩點(diǎn)間的輸電容量是隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而變化的，所以FTR的值也很難確定，另外，給定支路的最大傳輸容量是常數(shù)，尤其是當(dāng)支路上的潮流只受熱容量約束時(shí)；由于網(wǎng)絡(luò)中通常只有很少的支路會(huì)發(fā)生阻塞，可能用FGR更簡(jiǎn)單一些，另外，當(dāng)一條支路被阻塞時(shí)，所有的節(jié)點(diǎn)價(jià)格就不同了。（5）FTR與FGR的爭(zhēng)論參與者購(gòu)買關(guān)口權(quán)時(shí)必須考慮并理解網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，實(shí)際上，這就意味著他們必須了解PTDFs矩陣，而購(gòu)買FTRs的參與者則不必?fù)?dān)心網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，他們可以依據(jù)節(jié)點(diǎn)價(jià)格的波動(dòng)做自己的決定。在完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，F(xiàn)TRs和FGRs，甚至是物理輸電權(quán)都是等價(jià)的，當(dāng)然，如果不是完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，F(xiàn)GRs會(huì)提供更多博弈的機(jī)會(huì)，尤其是在一些固定的關(guān)口進(jìn)行的交易。有人建議，解決這些爭(zhēng)議最好的方法就是讓市場(chǎng)來決定哪種輸電權(quán)最適合。參與者購(gòu)買關(guān)口權(quán)時(shí)必須考慮并理解網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，實(shí)際上，這就意味第五章

系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)1引言2輔助服務(wù)的需求描述3輔助服務(wù)的獲取4輔助服務(wù)的購(gòu)買第五章

系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)1引言一、引言

電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性：是指應(yīng)付各種可能的擾動(dòng)以保持電力系統(tǒng)持續(xù)、可靠、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的能力，保證這一能力的手段在電力市場(chǎng)環(huán)境下被稱為輔助服務(wù)。

輔助服務(wù)市場(chǎng)：又稱為不平衡市場(chǎng)，顧名思義，就是提供規(guī)定條件（電壓、頻率）下維持供電與需求間實(shí)時(shí)平衡服務(wù)的市場(chǎng)。這一差值是電力市場(chǎng)所有參與者所固有的不確定性決定的。輔助服務(wù)的類型：（1）電壓、頻率、聯(lián)絡(luò)線功率等的調(diào)節(jié)（Regulation），－－自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）－－自動(dòng)電壓控制（AVC）（2）旋轉(zhuǎn)備用（SpinningReserve），10分鐘以內(nèi)來自在線機(jī)組或鄰近系統(tǒng)支援的快速響應(yīng)；一、引言電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性：是指應(yīng)付各種可能的擾動(dòng)以（3）非旋轉(zhuǎn)備用（Non-SpinningReserve），10分鐘以內(nèi)來自離線機(jī)組、可中斷負(fù)荷，或鄰近系統(tǒng)支援的快速響應(yīng)；（4）替代備用（ReplacementReserve），60分鐘以內(nèi)來自在線或離線機(jī)組、可中斷負(fù)荷，或鄰近系統(tǒng)支援的響應(yīng)；（5）電壓支撐（VoltageSupport），正常或故障情況下為維持電壓水平所需要的無功功率調(diào)節(jié)能力；（6）黑啟動(dòng)（BlackStart），經(jīng)歷局部或全部系統(tǒng)癱瘓時(shí)可自啟動(dòng)的電源容量。（3）非旋轉(zhuǎn)備用（Non-SpinningReserve）不平衡量有三個(gè)元素：快速的隨機(jī)波動(dòng)，緩慢的周期變化，突然的大幅偏差電力系統(tǒng)特性決定了輔助服務(wù)在電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中必須是統(tǒng)一、計(jì)劃、協(xié)調(diào)地進(jìn)行。它是電力商品市場(chǎng)必要且充分的補(bǔ)充，如何在其中引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，是電力市場(chǎng)機(jī)制復(fù)雜性的根本。

不平衡量有三個(gè)元素：快速的隨機(jī)波動(dòng)，緩慢的周期變化，突然的大二、輔助服務(wù)的需求描述1、電力系統(tǒng)安全性的防御

電力工業(yè)運(yùn)營(yíng)機(jī)制無論發(fā)生什么變化，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行于一定的安全水平上是不可忽視的問題。二、輔助服務(wù)的需求描述1、電力系統(tǒng)安全性的防御2、有功功率的平衡問題有功功率平衡的控制主要對(duì)應(yīng)頻率的控制

2、有功功率的平衡問題頻率調(diào)節(jié)一次調(diào)節(jié)：利用發(fā)電機(jī)的調(diào)速裝置，按設(shè)定的調(diào)差特性，只要機(jī)組不滿載都可進(jìn)行的自動(dòng)調(diào)節(jié)，響應(yīng)時(shí)間大約為幾秒至幾十秒，只能解決微小負(fù)荷擾動(dòng)引起的頻率偏移；二次調(diào)節(jié)：利用調(diào)頻器來改變靜態(tài)頻率特性的工作設(shè)置點(diǎn)，動(dòng)作于汽門或水門，只要容量充足可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。二次調(diào)節(jié)可由人工控制實(shí)現(xiàn)，也可由自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)（LFC），響應(yīng)時(shí)間大約為1～2mins。若按一定的控制準(zhǔn)則將多個(gè)LFC集中統(tǒng)一的進(jìn)行頻率的自動(dòng)控制，則稱為AGC。AGC可解決較大負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移，及聯(lián)絡(luò)線功率偏移的問題。三次調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率均為25MW/Hz，系統(tǒng)穩(wěn)定在O點(diǎn)。當(dāng)負(fù)荷突然增加20MW時(shí)，負(fù)荷的頻率特性曲線由上升為，此時(shí)，當(dāng)只考慮一次調(diào)頻，由于發(fā)電和負(fù)荷的一次調(diào)節(jié)作用,系統(tǒng)最終將穩(wěn)定在點(diǎn)運(yùn)行，此時(shí)頻率下降到49.6Hz，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于負(fù)荷增加了10MW，這是有差調(diào)節(jié)帶來的結(jié)果。當(dāng)考慮二次調(diào)節(jié)，即發(fā)電機(jī)增發(fā)10MW，同時(shí)再加上一次調(diào)節(jié)的作用，發(fā)電機(jī)頻率特性將由上升到，最終系統(tǒng)穩(wěn)定在點(diǎn)，頻率下降為49.8Hz。顯然，如果發(fā)電機(jī)直接增發(fā)20MW，即可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率均為25MW/Hz，系統(tǒng)穩(wěn)定在O點(diǎn)例：1995年8月15日12：25：30，1220MW發(fā)電功率突然從英國(guó)電力系統(tǒng)解列，該系統(tǒng)有65GW裝機(jī)容量，但沒有與其它系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。一次調(diào)節(jié)響應(yīng)必須在10s內(nèi)完成并持續(xù)20s，在達(dá)到49.5Hz的規(guī)定極限頻率前，頻率停止降落則一次響應(yīng)成功二次調(diào)節(jié)響應(yīng)必須在30s內(nèi)完成并持續(xù)30min，二次響應(yīng)促使系統(tǒng)頻率趨于正常，圖中12：29：20啟動(dòng)的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生了圖右側(cè)的頻率上升。例：1995年8月15日12：25：30，1220MW發(fā)電第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件3、無功功率的平衡問題（1）無功不平衡的危害用電設(shè)備異步電動(dòng)機(jī)各種電熱設(shè)備照明家用電器電力系統(tǒng)本身電壓降低，會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中功率損耗加大，還有可能危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；電壓過高，各種電器設(shè)備的絕緣性能會(huì)受到損害，在特、超高壓電網(wǎng)中還將增加電暈損耗等。3、無功功率的平衡問題（2）無功支持的價(jià)值無功支持服務(wù)的價(jià)值在于，當(dāng)系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)時(shí)可通過注入無功功率防止電壓崩潰。用潮流計(jì)算程序可以粗略地計(jì)算出為了避免設(shè)備故障停運(yùn)后出現(xiàn)的電壓崩潰，需要向系統(tǒng)注入多少無功功率。（2）無功支持的價(jià)值第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件一條線路停運(yùn)，自母線B注入無功功率一條線路停運(yùn)，自母線B注入無功功率第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件事故前，有功損耗為0.8MW，母線A處的發(fā)電機(jī)吸收線路產(chǎn)生的無功2.6Mvar。事故發(fā)生后，雖然有功損耗只增加了1.2MW，但是無功損耗增加到了159Mvar。為了防止電壓崩潰，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)都必須向剩下的那條線路注入無功功率。事故前，有功損耗為0.8MW，母線A處的發(fā)電機(jī)吸收線路產(chǎn)生的4、電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題：大擾動(dòng)后電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題，小擾動(dòng)后電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定問題，以及電力系統(tǒng)的低頻振蕩問題。5、系統(tǒng)恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)崩潰后，系統(tǒng)運(yùn)行員必須保證任意時(shí)刻都能提供足夠的儲(chǔ)備電源保證系統(tǒng)迅速恢復(fù)，這項(xiàng)輔助服務(wù)稱為黑啟動(dòng)能力（BlackStartCapabilty）。有些機(jī)組（如水輪機(jī)和小型燃油機(jī)組）能手動(dòng)重啟或用儲(chǔ)能電池重啟。4、電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題三、輔助服務(wù)的獲取

處理輔助服務(wù)有兩種機(jī)制強(qiáng)制性的提供輔助服務(wù)，通過市場(chǎng)機(jī)制來提供輔助服務(wù)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看，兩種機(jī)制各有優(yōu)劣。再者，輔助服務(wù)機(jī)制的選擇不僅受到輔助服務(wù)類型的影響，也受電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和歷史環(huán)境的影響。三、輔助服務(wù)的獲取處理輔助服務(wù)有兩種機(jī)制1、強(qiáng)制性提供輔助服務(wù)的機(jī)制該機(jī)制要求接入系統(tǒng)的參與者必須無原則的提供某一類型的輔助服務(wù)例，對(duì)并網(wǎng)機(jī)組的要求必須配備自動(dòng)調(diào)頻裝置，同時(shí)具有一次、二次調(diào)節(jié)的功能，這一要求可以確保所有機(jī)組共同參與頻率調(diào)節(jié)；能夠運(yùn)行在0.85超前到0.9滯后功率因數(shù)范圍內(nèi)，并配有自動(dòng)調(diào)壓裝置，這一要求能保證所有機(jī)組參與電壓控制。1、強(qiáng)制性提供輔助服務(wù)的機(jī)制實(shí)施難點(diǎn)：導(dǎo)致不必要的投資并使發(fā)電容量大于需求在技術(shù)或商業(yè)上沒有革新的空間參與者不愿意提供這種義務(wù)服務(wù)，因?yàn)閺?qiáng)迫提供輔助服務(wù)沒有報(bào)酬，同時(shí)還增加成本。一些參與者可能沒有能力提供輔助服務(wù)或不能有效提供。強(qiáng)制性機(jī)制并不適用于所有的輔助服務(wù)。另外，該機(jī)制中，還要免除一些參與者的輔助服務(wù)，這種免除無疑使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)受到扭曲。實(shí)施難點(diǎn)：2輔助服務(wù)提供的市場(chǎng)機(jī)制長(zhǎng)期合同適用于需求量不變或者變化很小的服務(wù)，以及提供服務(wù)多少主要由設(shè)備特性決定的服務(wù)。黑啟動(dòng)能力、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)跳閘方案、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和頻率調(diào)節(jié)等，通常適用于長(zhǎng)期合同。實(shí)時(shí)市場(chǎng)適用于一天內(nèi)需求變化很大的服務(wù)和因市場(chǎng)交易供應(yīng)量變化的服務(wù)。例如，部分備用經(jīng)常通過短期市場(chǎng)機(jī)制獲得。系統(tǒng)運(yùn)行員經(jīng)常尋求通過一些長(zhǎng)期合同提供備用，以減少備用不足的風(fēng)險(xiǎn)或降低成本的方式。成熟市場(chǎng)中，備用服務(wù)提供者需要同時(shí)參與短期合同和長(zhǎng)期合同。市場(chǎng)方式下能否應(yīng)用于所有輔助服務(wù)還不清楚2輔助服務(wù)提供的市場(chǎng)機(jī)制3需求側(cè)輔助服務(wù)的提供鼓勵(lì)消費(fèi)者提供輔助服務(wù)的好處很多首先，大量提供者增加了輔助服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性；其次，從全局經(jīng)濟(jì)性考慮，由需求側(cè)提供輔助服務(wù)改善了電力的利用率。最后，需求側(cè)作為某些輔助服務(wù)比大型機(jī)組更為可靠，需求側(cè)按時(shí)傳輸主要服務(wù)的失敗率較小。3需求側(cè)輔助服務(wù)的提供四、輔助服務(wù)的購(gòu)買

1輔助服務(wù)需求的量化理想情況下，通過購(gòu)買輔助服務(wù)提供的安全水平應(yīng)該由成本效益分析決定，該分析將服務(wù)邊際成本等于安全邊際價(jià)值設(shè)為最佳點(diǎn)。邊際成本容易計(jì)算，代表消費(fèi)者期望的邊際價(jià)值卻很難計(jì)算。需要設(shè)計(jì)一種激勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)系統(tǒng)運(yùn)行員不僅將購(gòu)買輔助服務(wù)的成本最小化而且將所購(gòu)輔助服務(wù)的量限制到保證安全性的實(shí)際需要值。四、輔助服務(wù)的購(gòu)買1輔助服務(wù)需求的量化2、集中模式下電力市場(chǎng)電能和備用的優(yōu)化早期電力市場(chǎng)電能和備用分別交易，按服務(wù)響應(yīng)速度分別結(jié)算。經(jīng)驗(yàn)顯示這個(gè)方法存在問題，所以已經(jīng)被淘汰。現(xiàn)在廣泛認(rèn)可的是電能和備用在同一市場(chǎng)交易，且同時(shí)結(jié)算以使提供電能和備用的總成本最小。由于電能供給和備用供給相互影響，因此它們需要協(xié)同優(yōu)化。2、集中模式下電力市場(chǎng)電能和備用的優(yōu)化

例：需求在300MW到720MW之間變化的小型電力市場(chǎng)，假設(shè)只需要250MW備用來保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，系統(tǒng)中有4臺(tái)機(jī)組。機(jī)組1和4不允許提供備用，機(jī)組2和3可以提供備用，其限制如表所示。發(fā)電機(jī)組

邊際成本1234217202825023024025001601900例：需求在300MW到720MW之間變化的小型電力市場(chǎng)，假忽略機(jī)組最小技術(shù)輸出功率；假設(shè)市場(chǎng)運(yùn)行在集中模式下，且機(jī)組報(bào)價(jià)等于其真實(shí)邊際成本；備用不單獨(dú)報(bào)價(jià)，機(jī)組提供備用沒有直接成本：忽略機(jī)組最小技術(shù)輸出功率；不同負(fù)荷下的優(yōu)化方案不同負(fù)荷下的優(yōu)化方案第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件提供備用的收入等于它不能賣電的機(jī)會(huì)成本第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件3、成本分?jǐn)傇诂F(xiàn)有技術(shù)條件下系統(tǒng)運(yùn)行員無法實(shí)現(xiàn)不同安全水平的輸電。因此，當(dāng)前所有用戶得到安全水平是相同的，那么按照所用電量分?jǐn)傒o助服務(wù)成本就是可行的，通常以消費(fèi)或生產(chǎn)的電能來計(jì)量。一些用戶的行為可能給系統(tǒng)造成不成比例的壓力，處罰這些用戶可鼓勵(lì)他們改變做法，減少所需輔助服務(wù)，從而降低達(dá)到一定安全水平所需的成本3、成本分?jǐn)偟诹?/p>

電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)1引言2經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散交易3經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的集中交易第六章

電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)1引言一、引言輸電網(wǎng)開放是電力市場(chǎng)的重要特征。輸電網(wǎng)開放就是輸電網(wǎng)的所有者必須將輸電網(wǎng)無歧視地開放給所有使用者。面臨的問題電力調(diào)度集中調(diào)度（PoolDispatch）雙邊調(diào)度（BilateralDispatch）多邊調(diào)度（MultilateralDispatch）阻塞管理（CongestionManagement）基本思路：建立競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，利用價(jià)格手段進(jìn)行電力交易量的增減，從而降低過載線路的潮流功率。一、引言輸電網(wǎng)開放是電力市場(chǎng)的重要特征。輸電費(fèi)用輸電費(fèi)用計(jì)算方法輸電費(fèi)用分?jǐn)偡椒ňW(wǎng)損分?jǐn)偡椒捎脗鬏斈芰ΓˋvailableTransferCapacity，ATC）輸電費(fèi)用二、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散交易兩份交易：G1－L1：300MW；G2－L2：200MW當(dāng)A－B間的傳輸容量低于500MW時(shí)，為保證交易的順利實(shí)現(xiàn)，可購(gòu)買物理輸電權(quán)（physicaltransmissionrights）

輸電權(quán)是對(duì)輸電容量的一種權(quán)利，PTR賦予其所有者在特定時(shí)間在給定輸電支路上傳輸一定容量電力的權(quán)利。二、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散交易PTR存在的問題：1、并行路徑問題：忽略電阻、無功功率、損耗傳輸路徑由物理定律而不是市場(chǎng)參與者的意愿決定PTR存在的問題：第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

示例設(shè)B－Y：400MW，其中I

：1－2－3：160MW，

II：1－3：240MW，示例

但受線路容量限制，實(shí)際上

Pmax＝(0.5/0.2)*126=315MW

再考慮D－Z：200MW，其中3－2－1：80MW，3－1：120MW，

但受線路容量限制，實(shí)際上

于是，線路中的實(shí)際潮流為：

1－2：160－80＝80MW，不越限。

1－3：240－120＝120MW2、逆向流問題3、物理輸電權(quán)與市場(chǎng)力兩節(jié)點(diǎn)例子中的G3于是，線路中的實(shí)際潮流為：三、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的集中交易此時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行員也起著市場(chǎng)運(yùn)行員的作用采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)（nodalprice）或區(qū)域電價(jià)（zonalprice）三、經(jīng)輸電網(wǎng)絡(luò)的集中交易此時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行員也起著市場(chǎng)運(yùn)行員的作1、兩節(jié)點(diǎn)的例子兩地區(qū)的供給函數(shù)分別為：

B區(qū)：πB＝10＋0.01PB$/MWh，DB＝500MWS區(qū)：πS＝13＋0.02PS$/MWh，DS＝1500MW（1）不互聯(lián)時(shí)的分析：

B區(qū)：PB＝500MW，πB

＝15$/MWhS區(qū)：PS＝1500MW，πS

＝43$/MWh（2）互聯(lián)線路能傳遞1600MW

因?yàn)锽區(qū)電價(jià)低，負(fù)荷全部由B承擔(dān)，則

B區(qū)：PB＝2000MW，πB

＝30$/MWhS區(qū)：PS＝0MW，πS

＝13$/MWh1、兩節(jié)點(diǎn)的例子（3）市場(chǎng)均衡的情況：邊際電價(jià)πB

＝πS

＝24.3$/MWh，供電量PB＝1433MW，PS=567MWB－S：933MW（3）市場(chǎng)均衡的情況：（4）線路受限情況：線路傳輸能力400MW。結(jié)果：

PB＝900MW，πB

＝19$/MWhPS＝1100MW，πS

＝35$/MWh（4）線路受限情況：小結(jié)：只要互聯(lián)線路的輸電容量低于自由交易所需的容量，兩地區(qū)間的差價(jià)就一定存在。由于維持系統(tǒng)安全而產(chǎn)生的約束使得輸電網(wǎng)產(chǎn)生阻塞，將統(tǒng)一的市場(chǎng)分割為各自獨(dú)立的市場(chǎng)，各地區(qū)負(fù)荷的增加將必須由當(dāng)?shù)貦C(jī)組單獨(dú)來承擔(dān)。因此，各國(guó)的發(fā)電邊際成本是不同的。如果各分離的電力市場(chǎng)依然是充分競(jìng)爭(zhēng)的話，那么，其各自的價(jià)格依然等于其邊際成本。由于各邊際成本因發(fā)電、用電地點(diǎn)的不同而不同，可稱之為實(shí)時(shí)價(jià)格。如果系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都定義不同的電價(jià)，那么又稱為節(jié)點(diǎn)價(jià)格。通常買進(jìn)功率的地區(qū)的實(shí)時(shí)價(jià)格高，而賣出功率的則低。小結(jié)：

（5）阻塞剩余

用戶付費(fèi)：發(fā)電商收益（5）阻塞剩余

聯(lián)絡(luò)線功率（MW）

交易中心付給發(fā)電商：

900×19＋1100×35＝55600$交易中心收到用戶電費(fèi)：

500×19＋1500×35＝62000$阻塞剩余：

62000－55600＝6400$

＝400×（35－19）＝400×16

阻塞價(jià)格：35－19＝16$/MWh交易中心付給發(fā)電商：2、三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)2、三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型節(jié)點(diǎn)方程

潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型

快速解耦潮流計(jì)算的原理是：1、由于交流高壓電網(wǎng)中輸電線路等元件的x>>r,因此電力系統(tǒng)有功功率的變化主要決定于電壓相位角的變化，而無功功率的變化則主要決定于電壓模值的變化。反映在雅可比矩陣的元素上，就是N及M二個(gè)子塊元素的數(shù)值N相對(duì)于H、L二個(gè)子塊的元素要小的多。作為簡(jiǎn)化的第一步，可以將它們略去不計(jì)。2、在實(shí)際的高壓電力系統(tǒng)中，下列的假設(shè)一般都能成立：（1）線路兩端的相角差不大（小于10度～20度）（2）與節(jié)點(diǎn)無功功率相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納通常遠(yuǎn)小于節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納Bii

于是得到：上述二式中的系數(shù)矩陣B’及B”由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的虛部所組成，從而是一個(gè)常數(shù)且對(duì)稱的矩陣。快速解耦潮流計(jì)算的原理是：為了加速收斂，目前通用的快速解耦法又對(duì)B’及B”的構(gòu)成作了下列進(jìn)一步修改。（1）在形成B’時(shí)略去那些主要影響無功功率和電壓模值，而對(duì)有功功率及電壓角度關(guān)系很少的因素，這些因素包括輸電線路的充電電容以及變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比。（2）為了減少在迭代過程中無功功率及節(jié)點(diǎn)電壓模值對(duì)有功迭代的影響，將式右端U的各元素均設(shè)為標(biāo)么值1.0，也即令U作為單位陣。（3）在計(jì)算B’時(shí)，略去串聯(lián)元件的電阻。于是，目前通用的快速解耦潮流算法的修正方程式可寫成：

為了加速收斂，目前通用的快速解耦法又對(duì)B’及B”的構(gòu)成作了下近似模型－直流潮流

第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件

支路導(dǎo)納組成的對(duì)角矩陣與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的支路－節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件取節(jié)點(diǎn)1為參考點(diǎn)求逆復(fù)原取節(jié)點(diǎn)1為參考點(diǎn)求逆復(fù)原（1）網(wǎng)絡(luò)無約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)調(diào)度

PA＝125MW，PB

＝285MW。網(wǎng)絡(luò)中的潮流情況:a.由KAL、KVL定律

b.利用疊加原理首先，1－2的60MW電力傳輸引起的潮流其次，1－3的300MW電力傳輸引起的潮流（1）網(wǎng)絡(luò)無約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)調(diào)度

潮流結(jié)果：1－2：156MW，

1－3：204MW，

2－3：96MW

購(gòu)電費(fèi)用：125×7.5＋285×6＝2647.5$潮流結(jié)果：1－2：156MW，（2）修正經(jīng)濟(jì)調(diào)度：1－2越限，需進(jìn)行調(diào)整。首先考慮增加母線2的出力，即機(jī)組C發(fā)電設(shè)在bus2增加1MW，則bus1需減少1MW，對(duì)潮流的影響為：1－2潮流的變化：減少0.6MW2－3潮流的變化：減少0.4MW（2）修正經(jīng)濟(jì)調(diào)度：1－2越限，需進(jìn)行調(diào)整。

要消除30MW的越限，則

PC＝30/0.6＝50MW，PA

減到75MW，

PB

仍為285MW。潮流結(jié)果：

1－2：126MW2－3：116MW1－3：184MW

購(gòu)電費(fèi)用：75×7.5＋285×6＋50×14＝2972.5$（3）考慮增加母線3的出力進(jìn)行調(diào)整要消除30MW的越限，則（4）節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算：在該節(jié)點(diǎn)以最經(jīng)濟(jì)的方式多供應(yīng)1MW負(fù)荷所需的成本。

bus1，π1＝7.5$/MWhbus3，由發(fā)電機(jī)A供，會(huì)造成線路1－2過流，所以由發(fā)電機(jī)D供，π3

＝10$/MWhbus2，由發(fā)電機(jī)C供太貴，應(yīng)由bus1或3的發(fā)電機(jī)供，同時(shí)，不能造成線路1－2過流，分析得：

ΔP1＋ΔP3＝1MW0.6ΔP1＋0.2ΔP3＝0

解得：ΔP1＝－0.5MWΔP3＝1.5MW

所以，π2

＝1.5×10－0.5×7.5＝11.25$/MWh（4）節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算：在該節(jié)點(diǎn)以最經(jīng)濟(jì)的方式多供應(yīng)1MW負(fù)荷所第0506章系統(tǒng)安全與輔助服務(wù)電力市場(chǎng)與輸電網(wǎng)絡(luò)課件在一個(gè)沒有輸電約束的系統(tǒng)中，如果我們將所有機(jī)組視為恒邊際成本模型，那么除一臺(tái)機(jī)組（邊際機(jī)組）之外的所有機(jī)組要么滿負(fù)荷發(fā)電，要么不發(fā)電。邊際機(jī)組的邊際成本決定了整個(gè)系統(tǒng)的電價(jià)。當(dāng)輸電限值約束了經(jīng)濟(jì)調(diào)度時(shí)，某些機(jī)組的出力受到限制，將介于上下限之間而成為邊際機(jī)組。通常，系統(tǒng)中如果存在m個(gè)輸電約束，那么就有m+1個(gè)邊際機(jī)組。每一臺(tái)邊際機(jī)組都決定著它所在節(jié)點(diǎn)的邊際價(jià)格。其余節(jié)點(diǎn)的邊際價(jià)格是由所有邊際機(jī)組的價(jià)格組合所決定的，這種組合又取決于約束網(wǎng)絡(luò)中KVL的作用。在一個(gè)沒有輸電約束的系統(tǒng)中，如果我們將所有機(jī)組視為恒邊際成本

計(jì)算機(jī)求解的方法（OPF）（i）三節(jié)點(diǎn)例子的表達(dá)

計(jì)算機(jī)求解的方法（OPF）

設(shè)PB=285，PC=0，P12＝126

結(jié)果：PA＝50，PD＝75，

P23＝－66，P13＝159Cost＝2835（ii）一般表達(dá)設(shè)PB=285，PC=0，P12＝126商業(yè)剩余節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3系統(tǒng)負(fù)荷(MW)5060300410發(fā)電(MW)335075410節(jié)點(diǎn)電價(jià)($/MWh)7.511.2510用戶付費(fèi)($/h)37567530004050發(fā)電商收益($/h)2512.507503262.5阻塞剩余($/h)787.5商業(yè)剩余節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)3系統(tǒng)負(fù)荷(MW)506030（5）非直觀的經(jīng)濟(jì)流（5）非直觀的經(jīng)濟(jì)流（6）嚴(yán)重的非直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)格當(dāng)支路2-3的容量降為65MW時(shí)情況（6）嚴(yán)重的非直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)格（7）節(jié)點(diǎn)價(jià)格與市場(chǎng)力假設(shè)支路2-3而不是支路1-2存在約束機(jī)組C叫價(jià)低于目前的節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格5.00$/MWh，它決定以3.00$/MWh參與競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)2處提出一個(gè)較低的叫價(jià)，使節(jié)點(diǎn)3處的電價(jià)從10.00$/MWh上升到12.00$/MWh，并且其發(fā)電量從77.5MW上升到85MW

（7）節(jié)點(diǎn)價(jià)格與市場(chǎng)力

機(jī)組D抬高其價(jià)格到20.0$/MWh

機(jī)組D抬高其叫價(jià)，除了使機(jī)組C虧本外，還會(huì)增加自己的收益，即使是在出力減少的時(shí)候：機(jī)組D抬高其價(jià)格到20.0$/MWh（8）小結(jié)在沒有邊際機(jī)組的節(jié)點(diǎn)處，其節(jié)點(diǎn)價(jià)格與有邊際機(jī)組的節(jié)點(diǎn)價(jià)格相比，可高可低，也可介于其中，甚至節(jié)點(diǎn)價(jià)格可以為負(fù)數(shù)！上述結(jié)果可能違反一般意義上的經(jīng)濟(jì)概念，但是它們?cè)跀?shù)學(xué)上是正確的。這些價(jià)格不僅受制于經(jīng)濟(jì)還受制于KVL。甚至在簡(jiǎn)單的三節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，理解這些價(jià)格也是很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。對(duì)于實(shí)際的系統(tǒng)，這種分析會(huì)更加復(fù)雜。非直觀價(jià)格在很多實(shí)際系統(tǒng)中都已發(fā)現(xiàn)過。（8）小結(jié)3、集中交易系統(tǒng)中傳輸風(fēng)險(xiǎn)的管理需要什么樣的新合約形式用于控制與輸電阻塞相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)討論的結(jié)論可同樣解釋損耗引起的影響3、集中交易系統(tǒng)中傳輸風(fēng)險(xiǎn)的管理（1）新的合約形式回顧：集中交易市場(chǎng)中的參與者也允許進(jìn)行雙邊合同交易，以規(guī)避節(jié)點(diǎn)電價(jià)變化帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

B和S間無輸電阻塞，B的電廠與S的鋼鐵廠簽訂差價(jià)合同：400MW，30$/MWh。實(shí)時(shí)電價(jià)為24.30$/MWh，結(jié)算情況：

B的電廠售電400MW，得到收益為400×24.3=$9720S的鋼鐵公司買進(jìn)400MW，支付400×24.3=$9720

鋼鐵公司支付400(30-24.30)=$2280給B以解決差價(jià)合約。

B的電廠和S的鋼鐵公司以30$/MWh的有效電價(jià)進(jìn)行了400MW的交易。若節(jié)點(diǎn)價(jià)格比30$/MWh高,B的電廠將支付S的鋼鐵公司差價(jià)以解決合約。（1）新的合約形式

若聯(lián)絡(luò)線傳輸功率限制為400MW，則B的節(jié)點(diǎn)價(jià)格為19.00$/MWh,而S的節(jié)點(diǎn)電價(jià)上升為35.00$/MWh，結(jié)算：

B以19.00$/MWh的價(jià)格售電400MW，實(shí)時(shí)市場(chǎng)得到收益為：400×19=$7600

差價(jià)合同結(jié)算的收益為：400×30=$12000，因此，按現(xiàn)貨價(jià)格虧$4400，應(yīng)該由S的鋼鐵公司根據(jù)合約來支付。

S的鋼鐵公司以35.00$/MWh的價(jià)格購(gòu)買400MW，實(shí)時(shí)市場(chǎng)應(yīng)支付：400×35=$14000

差價(jià)合同應(yīng)支付：400×30=$12000。因此，按現(xiàn)貨價(jià)格多支出$2000，S的鋼鐵公司期待B的電廠按差價(jià)合約來承擔(dān)。有阻塞時(shí)，差價(jià)合同不能正常進(jìn)行

若聯(lián)絡(luò)線傳輸功率限制為400MW，則B的節(jié)點(diǎn)價(jià)格為19.0（2）金融輸電權(quán)（Financialtransmissionrights）差價(jià)合同中的總?cè)鳖~為:4440＋2000＝6400$/h阻塞剩余

400×(35－19)＝6400$/h推導(dǎo)阻塞存在時(shí)處理差價(jià)合約的解析表達(dá)設(shè)：差價(jià)合約敲定價(jià)為,

合同量為F（2）金融輸電權(quán)按合同鋼鐵公司支付電廠得到收益按現(xiàn)貨市場(chǎng)鋼鐵公司支付電廠得到收益如果鋼鐵公司希望得到補(bǔ)償：

電廠希望得到補(bǔ)償按合同

如果，可見在時(shí)，結(jié)論：達(dá)到最大傳輸能力時(shí)，阻塞剩余便表征兩地市場(chǎng)按差價(jià)合約的補(bǔ)償數(shù)量解決方法：金融輸電權(quán)（FTRs）如果，可見金融輸電權(quán)：是指在網(wǎng)絡(luò)的任意兩節(jié)點(diǎn)之間，賦予持有者的一種特權(quán)，該特權(quán)的收益為購(gòu)買的傳輸量和兩節(jié)點(diǎn)間價(jià)格差的乘積如果傳輸沒有阻塞，節(jié)點(diǎn)B