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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 6611

        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,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控制工程网版权所有,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,也可以为市场参与者提供电网使用状况的详细信息,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,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,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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控制工程网版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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TTCCONTROL ENGINEERING China版权所有,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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