电力市场下的电网灵活规划方法综述

电力市场下的电网灵活规划方法综述

安明

（国网四川省电力公司广元供电公司628000）

摘要：电力体制中，输电环节始终保持着垄断。电网公司作为系统运营者又是输电资产所有者，肩负着电力平衡运营、输电服务以及对输电设施维护、拓展与投资的职能。由于电网公司本身具有自然垄断的性质，要受到政府和其他机构的监管。随着电力市场机制的建立及完善，竞争的市场对电网将有新的要求，电网发展的环境也会发生变化，电网规划方法必然随之调整。本文总结了电力市场不确定因素的电网灵活规划方法，并对各种方法进行了阐述。

关键词：电力市场；电网规划；方法

电网灵活规划，又称为电网柔性规划，是指在进行电网规划时，计及各种不确定因素，以最佳的柔性规划方案来适应未来环境的变化，使规划方案在总体上达到最优。其灵活性体现于现在的规划方案能适应未来的环境变化。经过多年的研究和发展，这一领域的研究工作取得了很大进步，提出了一些新的理论和方法，并取得了较好的社会和经济效益。

一、竞争的电力市场对电网的要求

传统的电力系统，用户没有选择电力服务商的自由，电源建设、运行和负荷供应都由电力企业统一控制安排，因此，在电源建设规划、运行方式和负荷报装计划确定后，电网容易达到安全可靠的要求，电网规划也容易确定。同时，原有体制下，系统对电网规划和运行的要求，是安全第一，经济性位于较次的位置。在新电力体制下，电网在电力市场中担负了输电服务的职能：将电能从电能生产者手中，以安全、经济的方式优质地输送到电能的使用者手中由于输电环节保持垄断的性质，某一地区提供输电服务仅有一家电网公司，所有电网用户只能选择唯一的电网。市场中，电力消费者希望得到更低的电价，更高的电能质量，更多的电力供应商。而电力生产者希望以更低的输电费用来提高竞争力，同时也希望得到更可靠的输电服务，减少“输电阻塞”。在竞争的电力市场中，电网的经济运行是首要的，各种约束和运营系统都是针对经济性的，同时系统安全可靠性在电力市场运营中也是不容忽视的问题。总之，电网要满足“经济、安全、灵活、开放”的要求。“经济”表现在电网建设成本控制、电网运行成本控制两个方面；“安全”主要是构建坚强的电网，提高设备运行可靠性，合理预留运行备用；“灵活、开放”是指电网能及时满足用户接入系统的同时，可以满足多种系统的运行方式。为了满足电力市场对电网的要求，电网规划面临着巨大的挑战。

二、电力市场下电网规划面临的不确定因素

在电力市场环境下的电网规划将面临众多的市场不确定因素，它们有的是在市场环境下出现的全新不确定因素，有的则是传统模式下不确定因素在市场环境下又出现的新情况。

1、未来电源规划的不确定性。电力工业市场化以后，发电厂和电网分离，在引进外资和集资办电政策引导下，发电领域全部由国家投资并垄断经营的格局被打破，实现了办电主体多元化，各发电厂都将实现竞价上网。发电规划成为发电公司的内部事宜，以电厂投资者的利益最大化为目标，尽管需要满足政府或监管机构所制定的相关法规或条例的约束，发电规划在很大程度上取决于发电公司或发电厂潜在的投资者对电力市场未来的电价走势、国家相关政策的调整、能源价格走势以及负荷变化等因素的预测。因此，新的电厂或机组的类型、位置、容量和投运时间，以及旧机组和旧电厂的退役或停运等决策一般由发电公司自行做出，而且发电公司往往不会将这些信息提前在市场中公布。这些情况对电网规划来说都是不确定的因素，但电网的运行又要适应电源的配置和负荷的变化，这会给电网规划带来很大的困难和影响。另外，输电网的建设周期相对于电厂的建设周期来说较长，所以很难再规定阶段，估计未来这么长时间内的系统电源及市场的变化，这也增加了输电网建设的投资风险。

2、未来负荷变化的不确定性。电价是电力市场的核心问题之一，其决定因素包括上网机组的成本、市场的供需状况以及系统的健康状况。实时电价的采用使得电力市场中未来任何时段的电价都不确定，会发生波动。如果考虑用户的需求弹性，则负荷水平也会随电价的波动而变化。电力市场的发展趋势是根据供电质量向用户收费，因此当用户根据自身的考虑出发改变对供电质量的要求时，可导致系统资源一定程度上的重新分配，这增加了负荷特性的不确定性。天气变化、国民经济发展速度、居民消费水平变化及其在相应缺电环境下实施的错峰避峰等相关政策，使得负荷变化具有更大的不确定性。

三、电力市场下的电网灵活规划方法

电力市场下的电网规划需要计及各种不确定因素对电网规划结果的影响，使所选取的规划方案在电力系统未来的发展中具有最佳的适应性，使规划方案在总体上达到最优，不确定信息数学建模规划方法，采用数学理论直接建模的方法具有理论严密和对不确定性因素处理精确的优点，已成为一种重要的研究方法，并取得了比较理想的效果。1）随机规划方法。随机规划方法是电力系统规划中对不确定性因素进行考虑和处理最早的方法之一，使用概率理论来描述和处理随机环境中的不确定性因素。随机潮流能够给出线路过载概率、节点电压越限概率和系统失去静态稳定的概率等指标，为随机规划提供数据。在常规随机方法的基础上提出了扩展随机方法，并采用多目标权衡分析方法根据可能的损耗或悔值将扩展随机方法转化为求解最小悔值的多目标随机规划，从而可以求得最终的最优随机规划方案。随机方法需要分析大量的样本数据才能得到其随机分布规律，同时在电网规划中也有很多不确定性因素并不具备随机特性，这些都限制了随机方法在电网灵活规划中的广泛应用。2）盲数规划方法。盲数l2能够描绘和处理多种不确定性信息，可以得到直观的各线路的潮流分布、造价的分布，较为细致而全面地反映实际情况，是新近发展起来的优秀的电网灵活规划方法。随机性的盲数模型描述节点功率，计算网络潮流，并由此得到盲数表示的潮流约束，采用规划方案的成本效益分析方法求解最优电网灵活规划方案。但是该文并未充分考虑电网规划中的多种不确定信息的影响，如政府政策、线路本体材料价格、社会经济、环境保护、利率等多方面的变化等，这些不确定性最终都可直接体现在线路造价和节点功率上，且并不是单一的服从随机性或灰性。基于以上不足，模糊方法有机地结合起来，提出了基于盲信息模糊评价的电网规划模型，该模型大大扩充了盲数的应用领域，丰富了盲数计算理论，同时给出了盲数的模糊评价处理方法，具备处理多种不确定性因素的能力。但是该模型上在盲数表达时没有考虑各因素的相关性，在理论上仍需进一步发展。由于盲数运算随运算维数呈指数增长，虽然引入许多简化措施，但运算量仍然制约着盲数的应用，而且在简化的同时也删除了许多有用信息，降低了运算精度。

总之，电力市场对电网提出了更高的要求，而“厂网分家，输配分开”导致电网规划中电源建设计划、负荷预测等边界条件又存在较大的不确定性，电网规划工作将面临着挑战。面对挑战，电网规划人员需要适应新体制下的形势，改变传统思路，了解电力市场的基本理论和运营原理，充分理解电力市场对电网的要求，重点分析掌握负荷发展和电源规划两个重要的边界条件，创新电网规划方法，推动电网投资多样化，加强电网规划的滚动调整工作。

参考文献：

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