电力市场环境下的无功优化模型及其求解方法.pdfVIP

电力市场环境下的无功优化模型及其求解方法 天津市电力公司调度通信中心 黄志刚等 1 引 言 电力系统实现无功功率的优化调度与控制可以有效地改善电力系统的电压质量，减少电能传输损耗。因此 它一直是电力系统运行和规划领域的重要研究课题之一。无功优化的实现是保证电力系统安全和经济运行的有 效措施。但是随着我国电力市场的逐步建立与完善，长期以来立足于传统计划经济环境下电力系统运行模式而 建立起来的电压与无功优化模型应当根据电力工业发展的新形势而做出相应的改进。电力市场的特点是厂网分 开，各种相应的服务商品化，因此在电力市场环境下进行主副市场联合优化时应当建立一种考虑无功有价性的无 功优化模型。H_3J此外随着无功优化问题研究的深入，目标模型更加复杂，使求解难度增加。因此需要建立一种 更有效的无功优化求解方法。 2传统无功优化模型中存在的问题 2．1 传统无功优化模型在发电侧存在着问题 在传统的电力系统无功优化中，目标函数一般为最小化的有功损耗，同时受到功率平衡和电压、电源无功以 及变压器变比上下限等不等式约束。在厂网为一家时期，系统追求的是总体效益。全网总的有功损耗最小，正是 反映了这种总体效益，这种无功优化的模型是合适的。但在电力市场环境下，实行厂网分开，竞价上网，电厂和电 网已经分属于不同的电力公司，各公司都追求自己的经济效益，而单纯有功损耗最小的目标函数并不能保证电网 公司及各个电厂的经济利益，因而这种无功优化的模型也就不能适应电力市场的实际情况了。 在传统的无功优化模型中，各电厂发出的无功功率是根据系统的需要而决定的，而无功功率本身是无价的， 各电厂发出无功的多少对于电厂来说，没有什么经济效益，这就不利于电厂保持应发无功的积极性。虽然在发电 机开机的情况下，发电机所发无功的大小，并不需要额外消耗大量能源，但是它对发电机发出有功功率的能力以 及设备本身的寿命会有一定的影响。这从发电机的P—q极限图(图I)上可以看出来，当发电机运行在DF段时， 发电机最大有功出力随着发出无功的增加而减少，这就影响到发电机发出有功功率的收入；当发电机运行到HB 段时，不仅发电机最大有功出力随着吸收无功的增多而减少，同时由于发电机端部温升增加，进而使发电机的寿 命有所下降。此外，在发电机运行在ACDG区域中时，它所发无功虽然不影响它发送有功功率的能力，但是发电 机电流必然增大，也会在一定程度上影响发电机的绝缘老化速度，以及增加发电机的运行维护费用。当然这种影 响是比较小的。也就是说发电机发送无功会在不同程度上减少发电机的经济效益。 L P√ 、 r-p咖、、、、．n 7 l 驴’ O．翮迄 —Q。 图1 发电机P—Q极限图 ofa P一1limitation Fig．1 generator 20l 2．2传统的用户侧无功管理方法应当改进 目前电力企业对电力用户的无功服务基本上是无偿提供的。根据目前普遍实行的无功管理方法，限制用户 无功功率使用量的只是一个功率因数问题，因此就会出现一种情况就是用户的有功功率使用量越大，那么在功率 因数不变的情况下，其所免费获得的无功功率也越多。这一点在一些大工业用户方面体现的尤为突出。近几年 来无功需求的另一个特点是随着人民生活水平的不断提高，电动机性质的设备的使用量猛增，对无功功率的需用 量猛涨。以天津地区2003年夏季为例，仅空调性质的有功负荷就已经达到了1500MW，按照一定的功率因数折 算，其对无功功率的需求量是非常大的。这种性质的负荷的不断增多不仅造成了电网无功电压运行环境的恶劣， 同时也占用了许多有功传输通道的视载容量，降低了电网的运行效率。 2．3利用价格杠杆对传统的无功优化模型进行改进 在市场环境下，价格杠杆是最为有力的调节手段之一，而且具有着很大的自稳定性。