基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法技术

本发明专利技术公开了属于网络等值转化技术领域的基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法；包括如下步骤：1)按照交流潮流计算方法得到网络各支路精确网损以及总网损；2)根据网络拓扑结构与双边交易确定转化后网络的保留支路；3)按照保留支路计算得到每一组双边交易在网络每一条支路引起的潮流分布；4)运用嵌入成本分摊方法，按单笔交易引起的支路潮流占所有交易引起的支路总潮流的比例分摊网损。本发明专利技术方法首次将网络分裂法用于网损分摊，建立基于每笔交易的分摊费用模型并求解，能准确反应每笔交易的功率与输送距离，解决了跨区交易网损分摊中并行流与逆向流的问题，能够将网损合理分摊到各个交易中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络等值转化
，具体地说是基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法。
技术介绍
输电系统的有功功率损失一般只占总电力交易的很小一部分，约3％-5％，但累计效应不容忽视，且对不同的交易和电网用户可能有很大的影响。在电力系统环境下进行网损分摊的目的是给每个参与市场的交易分摊相应的网络传输损耗及费用。随着我国跨区互联电网的形成以及电力市场的逐步开放，省网甚至区域电网间的大量功率交换也会随之增多，跨区交易成分更加复杂。电力双边交易指定了交易的电量、价格、时间以及合同路径，具有金融性合同特点。由于双边交易指明了合同的双方，是“点对点”的交易。但由于实际电网的物理特性，在实际运行过程中如何保证交易的顺利执行、以及如何准确评价双边交易对电网的影响、进而承担相应的输电费用，这些问题的解决需要有适合双边交易的建模和分析方法。因此，在给定系统运行方式、网络有功功率总损耗客观确定的情况下，如何通过网络等制转化将网损科学、合理、公平地拆分到每一笔双边交易上，是电网运营者面临的重要问题之一，需要与之配套的科学理论方法。一个良好的分摊方案应该能满足以下的要求：(1)公平合理。不应该存在互相补贴情况；(2)计算简单。必须易于计算，并且计算量要小，以满足实时应用的要求；(3)过程透明。整个分摊过程要易于理解，易于用户接受，易于操作；(4)收支平衡。所收取的总输电费用要等于支付给输电线路的总费用；(5)经 济信号。要提供适当的经济信号给市场成员以引导输电资源的经济使用。至今已有多种网损分摊方法，其中针对双边交易模式下的网损分摊方法有：合同路径法、MW-Mile法、网损增量法、核仁理论分摊法等。合同路径法与MW-Mile法都属于嵌入成本方法，其基本思想是根据输电网提供输电服务时的总成本求得平均成本，然后分摊到合同或每个成员；不足之处在于没有反映实际运行情况，难以提供经济导向作用，体现不出各交易对网络造成的不同影响。网损增量法是一种灵敏度分析方法，属于边际成本法，即根据交易的单位变化引起全网网损变化量的大小来对各个交易进行网损的分摊；但是系统运行方式、交易次序均会对分摊结果产生较大影响，需要进行多次潮流计算和损耗计算，实施过程较复杂。核仁理论分摊法将网损分摊看成合作博弈问题，先将各交易单独作用时产生的网损直接分摊给各笔交易，然后再分摊由各笔交易交互作用产生的交叉网损，这种方法不受各交易追加次序的影响，分摊结果准确，但是同样需要对不同的交易组合进行网损计算，在实际双边交易模式中，复杂性随着交易数量的增多而增大，可操作性不强。本专利技术是一种基于网络分裂法的网损分摊方法，在比例共享原则的基础上提出并且适用于双边交易模式。该方法在直流潮流的假设前提下，详细说明了针对区内交易与区外交易不同网络的处理方式以及总网损分摊到各交易的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对跨区交易网损分摊不合理现象，提出一种基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法，其特征在于，具体实现步骤包括：1)确定计算条件：电网拓扑结构图、支路阻抗参数、电网运行方式、matlab数据包、双边交易数据等，按照交流潮流计算方法得到多笔双边交易模式下网络各支路的精确网损；2)根据网络拓扑结构与双边交易确定转化后网络的保留支路：根据区域对网络进行转化处理，按照“最小生成树”保留网络的部分支路，同时求得转化后辐射状网络与原始网络的关联矩阵，按照保留支路计算得到每一组双边交易在网络每一条支路引起的潮流分布；3)建立网损分摊模型并求解：按单笔交易引起的支路潮流占所有交易引起的支路总潮流的比例分摊网损费用。所述步骤1)为由于采用标准算例IEEE 14验证，电网拓扑结构图及相关参数已知，假设电力系统在运行时节点电压在额定电压附近，支路两端相角差很小，线路电阻远小于电抗；在给定的时间段内只考虑几组双边交易，与交易的先后次序无关；在实际运行方式下的支路潮流与精确网损由matlab仿真计算得到，只考虑有功网损分摊，认为无功功率就地平衡。所述步骤2)按照“最小生成树”保留网络的部分支路，同时求得转化后辐射状网络与原始网络的关联矩阵为按照“树支选取”法保留各自区内的树支；(1)其原始网络由A、B、C三个区域、共20条支路组成；将A、B、C三个区域并行处理，区域间联络线全部保留，得到两个网络的关联矩阵C12：Fa＝C12·Fb (1)式中：Fa＝(f1，f2，...f20)表示原始网络20条支路潮流，Fb＝(f1’，f2’，...f11’，ft1，ft2...ft5)表示11条区内树支潮流和5条联络线潮流；(2)分别保留AB、AC、BC两个区域间唯一的联络线fAB(5-6)、fCB(9-14)、fAC(4-7),则有Fb＝C23·Fc (2)式中，Fc＝(f1’，f2’，...f11’，fAB，fCB，fAC，fcAC，fcBC)表示11个区内树支潮流、3个联络线潮流与2个区域环流；fcAC,fcBC表示去除支路4-9与支路10-11在基本回路4-7-9与基本回路9-10-11-6-13-14之间的区域环流。(3)将A、B、C三个区域分别看作三个节点，保留树支AB与BC，去掉支路AC；如图1所示，fcABC表示去除AC联络线潮流fAC后在区域间引起的等效环流。(4)消去等效环流fcABC：即θ3＝X33·F3 (5)式中：Feb＝(fAB,fCB)表示跨区交易流，Fec＝(fcABC,fcAC,fcBC)表示联络线环流和跨区环流。和分别为区内、跨区支路两端电压相角差列向量。下标/上标ib、eb、ec分别代表区内双边交易、跨区双边交易和跨区环流，电抗Xib_ib、Xeb_ib、Xec_ib、Xeb_ec等为计算得到的X33的分块矩阵各部分对应参数.。所述步骤3)按单条支路潮流占所有支路总潮流的网损比例，运用网络分裂法进行网络转化步骤完成后，接下来建立网损分摊模型，合理分摊电力传输中所产生的所有网损，包括(1)计算网络中每一条支路引起的潮流分布，即Fk＝Cac·Fk’ (11)式中：Fk＝[f1,f2...fk]T表示k条支路的潮流列向量，Fk’＝[f1’,f2’...f(n‐1)’]T表示选定树支的分布情况；(2)计算单条支路潮流占所有支路总潮流的比例来分摊网损，即式中：ΔP(m)为m条支路分摊的有功功率的总网损；ΔPk为支路k的实际有功网损；fk(m)为m条支路分摊引起的支路k的潮流；fkreal为支路k的实际潮流。本专利技术与现有方法相比较有如下有益效果：本专利技术方法在基于直流潮流的假设前提下进行，定量分析了在不同方法下网损分摊与电量、输送距离的关系，在IEEE 14节点算例进行了实例验证，结果表明该方法能更好的反映每笔交易的潮流走向与输送距离，只对网络进行一次转化处理，无需进行多次潮流计算与损耗计算；简化了无功功率对有功网损的影响，模型简洁，且实例验证说明了模型的准确性。在网损问题中，首次使用网络分裂法，具有一定的理论创新性。网损计算结果准确合理，能为跨区交易的网损分摊提供客观的科学依据，可为实际操作提供理论参考。附图说明图1标准算例IEEE 14节点网络示意图；图2标准算例IEEE 14节点网络转化示意图；图3多区域网络分区处理示意图；图4多区域网络简化示意图；图5标准算例IEEE 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法，其特征在于，具体实现步骤包括：1)确定计算条件：电网拓扑结构图、支路阻抗参数、电网运行方式、matlab数据包、双边交易数据等，按照交流潮流计算方法得到双边交易模式下网络各支路的精确网损；2)根据网络拓扑结构与双边交易确定转化后网络的保留支路：根据区域对网络进行转化处理，按照“最小生成树”保留网络的部分支路，同时求得转化后辐射状网络与原始网络的关联矩阵，按照保留支路计算得到每一组双边交易在网络每一条支路引起的潮流分布；3)建立网损分摊模型并求解：按单笔交易引起的支路潮流占所有交易引起的支路总潮流的比例分摊网损费用。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法，其特征在于，具体实现步骤包括：1)确定计算条件：电网拓扑结构图、支路阻抗参数、电网运行方式、matlab数据包、双边交易数据等，按照交流潮流计算方法得到双边交易模式下网络各支路的精确网损；2)根据网络拓扑结构与双边交易确定转化后网络的保留支路：根据区域对网络进行转化处理，按照“最小生成树”保留网络的部分支路，同时求得转化后辐射状网络与原始网络的关联矩阵，按照保留支路计算得到每一组双边交易在网络每一条支路引起的潮流分布；3)建立网损分摊模型并求解：按单笔交易引起的支路潮流占所有交易引起的支路总潮流的比例分摊网损费用。2.根据权利要求1所述基于网络分裂法的双边交易网损分摊方法，其特征在于，所述步骤1)为由于采用标准算例IEEE 14验证，电网拓扑结构图及相关参数已知，假设电力系统在运行时节点电压在额定电压附近，支路两端相角差很小，线路电阻远小于电抗；在给定的时间段内只考虑几组双边交易，与交易的先后次序无关；在实际运行方式下的支路潮流与精确网损由matlab仿真计算得到，只考虑有功网损分摊，认为无功功率就地平衡。3.根据权利要求1所述基于网络分裂法的的双边交易网损分摊方法，其特征在于，所述步骤2)按照“最小生成树”保留网络的部分支路，同时求得转化后辐射状网络与原始网络的关联矩阵为按照“树支选取”法保留各自区内的树支；(1)其原始网络由A、B、C三个区域、共20条支路组成；将A、B、C三个区域并行处理，区域间联络线全部保留，得到两个网络的关联矩阵C12：Fa＝C12·Fb (1)式中：Fa＝(f1，f2，...f20)表示原始网络20条支路潮流，Fb＝(f1’，f2’，...f 11’，ft1，ft2...ft5)表示11条区内树支潮流和5条联络线潮流；(2)分别保留AB、AC、BC两个区域间唯一的联络线...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，王霄，严宇，李庚银，耿建，杨争林，龙苏岩，程海花，薛必克，郑亚先，邵平，郭艳敏，陈爱林，
申请(专利权)人：华北电力大学，中国电力科学研究院，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11