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计算电网可用输电能力的方法述评

www.cechina.cn2009.08.24阅读 6856

        1 引言
        电力系统区域间功率输送能力计算的研究始于20世纪70年代,至今已有30年的历史。在传统的电力工业运行模式下,它主要用于评估系统互联强度及比较不同输电系统结构的优劣[1]。而在电力市场环境下,系统中往往存在着大量的频繁变化的电力交易,这使得输电系统负荷增加、环流增大、容量裕度降低www.cechina.cn,进而稳定裕度减少,电力系统的安全与稳定问题更加突出。为保证电力系统的安全运行,需要实时评估电力系统运行的安全水平。在这样的背景下,可用输电能力(ATC:Available Transfer Capability)的计算就显得十分重要,它不仅可以显示电网运行的安全与稳定裕度,从而减少阻塞发生的概率控制工程网版权所有,也可以为市场参与者提供电网使用状况的详细信息www.cechina.cn,以指导他们参与市场的行为。
        北美电力可靠性委员会NERC(North Ame
ricanElectric Reliability Council)在上个世纪九十年代统一了有关输电极限的概念,提出了可用输电能力ATC的详细定义与计算框架[2],这一工作在国际上已得到了更为广泛的认可。ATC是在已有的协议基础上,在实际输电系统中可以用于进一步商业活动的富余输电能力。数学上,ATC可以表示为线路最大输电能力TTC(Total Transfer Capability)减去输电可靠性裕度TRM(Transmission Reliability Margin),减去容量效益裕度CBM(Capacity Benefit Margin),再减去现存输送协议ETC(Existing Transmission Commit-ments)。ATC的计算值应实时发布在电力市场公共信息系统网页上控制工程网版权所有,以进一步促进输电网络的开放,进而促进电力市场的交易[3]。
        按照NERC建议的计算框架,ATC的计算需要考虑三种物理约束:电压约束;设备过负荷约束;包括静态、动态和暂态等在内的各种稳定极限约束[2]。这里静态安全约束为“N-1”准则。
        计算ATC必须要计算TRM和CBM这两种输电容量裕度。本文将先分析TRM和CBM两种裕度的含义www.cechina.cn,介绍几种计算两种裕度的方法;然后详述了现有的多种ATC的计算方法,包括线性分布因子法、重复潮流法、连续潮流法、最优潮流法和灵敏度分析法等,分析比较了这些方法的优缺点。在文章最后对我国电力市场环境下大型互联电网的ATC的计算提出了一些的建议。
        2 两种容量裕度
        计算ATC时,一般以一个给定的基本运行状态为基础,计算可进一步用以传输电能的最大裕度,在裕度中减去TRM和CBM,即得ATC值。目前大多数文献在计算ATC时都忽略这两个裕度是不正确的。本节将详细的解释它们的含义,并介绍几种可用的计算方法[4]。
        2.1 输电可靠性裕度TRM[5]
        TRM指的是预留的必要的电网输电能力,以确保当系统运行参数在合理范围内发生变化时,整个系统能够安全稳定的运行。
        这些不确定的运行参数可能包括支路停运、发电调度、负荷预测、并行潮流等。一般来说,时间跨度越大,它们的不确定性越大。因此,TRM与考虑的时间断面有关,时间跨度越大,往往需要预留的TRM越多。
        计算TRM时需要全面考虑到各种不确定因素,并将它们合理地组合到一起,而不是仅仅代数叠加。TRM的计算方法主要包括:
        a.在基准情况下不断改变假设和预测的参量,重复计算TTC,所得到的TTC中最大值与最小值之差即为TRM。理论上需要取遍所有可能的参数变化组合。
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