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1、第1章 绪论第1章 绪论1.1研究的背景及其意义在社会迅猛发展的今天，我们获取了非常大的成就，可是也付出了使全球的气候变暖及人类的能源面临短缺的代价，在当今人类社会里面存在的能源及其人们想要获取的利益的矛盾增大1。若想要使人类同大自然能够共同的发展，很多地方都已经开始注重其环保问题。“降低污染排放量”及“节能降耗”更是被“十一五”规定的约束性指标2 。电力业以高能源消耗为依据，在困难的情况下开始节能减排3。在这样的困境下这项工作可分为三方面4：第一，针对着电力市场进行改造，使很多不相同类型的电厂能增加它们的行业份额，使火电其份额被充分的减少，就可以达到将其煤耗量变小的效果，并且增加能够循环再利
2、用的资源，全面达到节省资源的降耗效果。第二，实现节能是可以经采取新的技术方式，使工艺其流程得到改善，从而在电力生产的程序当中转换效率得到提高，同时也增加了煤炭的使用率。第三，是经过使用优化管理程序，来增长经营及生产的效率，从而达到了节能效益。在现今电业的节能过程中，技术的进步性及结构的调整为效果最佳明显的方法。根据中国在“十一五”当中提到的节能减排措施，社会总体目标为建设环境友好型及资源节约型，节能减排精神由我国发改委所提出，为了能在电力市场环境下节省资源并降低污染排放3。每个不同城市存在的资源成份都不一样，进行交易的时候，成本较高、电容量较小 、效率较低与成本较低，发出电量较高、速度较快的同
3、时存在。有的速度很慢的机器置于我国市场规划之中已经被替代、被限制。就是在这样的前提中将发电权问题所指出，经交易各方进行的“统一调度”及“统一调整”，效率优先目标导向，实事求是安全稳定的大小火电，以统筹兼顾的企业精神注重发电企业运营时效的原则。同时，经由以上所述交易，能够防止非计划停运及发电机组由于燃料供应量不充足所导致无法执行发电协议的危害，同时也能为水电5,6 列入电力市场的竞争提供方便及可行性。然而，发电权交易即能够填补中长期协议市场，又能够作为节能消耗的过度方法，展现其发电调度作用7 。网络阻塞和网损变化以及电网潮流的分布变化均与发电权交易有关联，然而，其需满足运行约束，无法像普通的商品
4、进行自由交易。另外，能源损耗和废气的排放以及各方获益因素都直接被发电权交易所涉及，所以，现在急需处理的问题就是怎样在发电权交易模型当中使安全及效益相协调。1.2发电权交易其现状我国目前处在市场调整兼顾“筹划性”分配其份额的阶段。现阶段电力市场中仍未形成一种规程来约束降低能耗并节省资源及配置8，而这样的交易属于新形式与依据，此交易的实行体制和详细的进行方案均需继续进行层层探讨。现阶段，各个国家的科研人员将此交易进行总结大体分为两个方面，一是对其优化模型进行研究，二是对其交易模式和基本理论进行分析。1.2.1基本理论的分析“弃水电价”的观念在文献9中被提及。当水电弃水的时候，对于系统是不是可以吸纳
5、及可以吸纳多少弃水的电量进行经济合理及技术可行性分析之后再进行“相互替换”。经由文献10可以看出竞价上网时的相互替换其旨在：可以确定水电无法弃水的基础上，不要接触它的震动范围，用水电的敏捷性特点以降低开启及关闭火电机组次数，并且联合着火电竞价上网，在兼顾水火电约束构造优化模型的同时，达到火电系统火电机组的安全运行并使其购电金额最小化。基于文献11所述“水火置换”和“弃水电价”提出的发电权交易，经由发电企业相互自由交易达成“自调度”，辅助了其系统的运行及安全。并且指出其进行交易在于，买卖双方处于电力市场环境下通过竞价来拥有允许的发电份额；且交易中存在的买卖双方则均需要遵循一定的制度来实施发电权交
6、易。联系文献8，11节能降耗概念，在保证供电其连续性及安全可靠性同时，指出兼顾能耗、网损、成交电量、污染排放以及社会效应的以节能减排为基础交易理念，指出其交易经济效益、减排效果及基本含义，对其交易资源配置效率、结算价格公平性、市场效率、博弈行为及风险做出分析。同时将交易的节能发电调度及影响展开比较和研究。同另外电资源交易互比，这种交易的特征分为：交易中的买方及卖方都是电力部门，可以将其看成买电的重要来源。其它交易当中，发电企业基本都是售电主体，而另外的一方则是电力用户或者是零售公司；当不计及网损时，交易前与交易后产生的发电机组的份额总数没有改动，只有将其份额于每个机组之中的位置进行改动。另外一
7、些交易，通常均是经过厂商将系统内负荷其增量进行竞争，将要发生变化的是交易之后机组的发电份额总和。普通的商品与发电权之间存在着差异，它既不属于实物也不为服务，它为一种权利；其需满足系统约束的同时，无法与一般产品等同自愿进行交易，因为会对系统的稳健运行造成影响。所以特别需对其交易的模型与形式进行探讨。1.2.2交易的优化模型与模式通过文献我们可知其优化模型取决于其交易模式。现阶段其主要交易模式为：1. 双边协商交易被发表在平台一系列与交易有联系的内容，涉及交易的买卖双方均依照这些内容，遵循相关的制度进行双边商议以将其成交价及成交电量计算出来，向电网企业考虑进行网损补偿之后，对交易中心申报其协商所得
8、到的结果，然后通过校验其可靠性之后，所签署的协议才具有法律效应。双边交易被文献13所提出，按博弈理念对其买卖双方及其交易方式特点进行分析，并指出了市场中其转让交易的模式变得特别便捷，可是因为交易内容无法相称，按此概念很不容易产生最佳节省能源效果，并且双边模式需经多次的谈判，即对许多无必要成本造成消耗，同时也降低了双方所获效益14。2. 集中撮合匹配交易买卖双方将价格、所需电量和机组信息申报给交易中心后，中心会依据网络的结构、交易的成本、报价、排放及机组能耗，来安排有序的交易，并在对其展开交易结果校验，确定其可靠性前进行撮合。水火电置换被体现在文献15中其发电权可以调整市场。构造以小时、日、月为
9、时段的发电权交易，同时构造了置换电量于交易主体当中之优化分配的模型，并采取线性规划对其计算。文献16构造了将电量作为交易的对象、并计及阻塞管理发电权交易的模型，依照交易匹配特征，指明以网络法为基础的计算方法，根据决策树之法于理论上使其社会福利最佳的性质得以验证。文献17是基于撮合交易模型，指出以兼顾满足能源消耗的约束、成交量峰值的模型，于此同时也总结出了其详细计算流程。文献18以节能发电调度为突破口，利用能源的消耗将交易透彻的研究，将煤耗率添加，成功构造一个拥有最佳能耗的模型，融和最佳能耗及效益的模型，指出两者之间加权的最优模型。文献19兼顾环境及经济，将目标函数定为环境成本最小及社会效益最大
10、，来构造出水电火电之间的最佳模型。计算时依靠加权组合方式。3. 以期权为基础的交易 合同中双方之间都具有选择权的长期模型出自文献20，将期权定价作为基础提出计算协议价格式，且经由交易者所希望谋取的报价峰值模型来得知其平均期权价格。文献21中构造的期权的交易模型，能够让加入方回避一些因不利条件所导致的风险，并可保留其处于有利条件时所获益的机会，从而使电力期权成为期货与现货交易的价格缓冲及补充，将经济及数学作为基础对执行价格和权利金进行求解并均衡选择。文献22探讨电力市场环境下发电能力一直被期权交易所牵制着。并指出发电公司兼顾及忽略弃权交易其最优决策模型，同时验证其决策有Nash均衡点存在于期权交
11、易过程中，发电公司能够收获非常高的利润，并将确定期权交易的价格范围。4. 从委托代理概念出发 因为电力市场存在着逐渐扩张的状况，对于出让方而言，构造出非对称信息情况没有中心加入的委托代理模型，计划一份买卖双方激励合同，将买卖双方风险承担份额及其所获收益量化，并构造一个新型的交易模式，增加了现今电力市场环境下其交易种类，从而使交易各方的共赢得以实现23,24。发电期权能够使厂商其运营风险得到降低，且委托代理模式能使发电厂商各取所需，不过这样的模式被运行到市场环境之下时要求其具非常之高的精炼程度，其运行的过程中有其受限制因素的，因此，依照中国现今市场现状来看，发电权交易仍仅是采取集中撮合或双边交易
12、模式。其中双边交易为买卖双方受间的博弈，其模型比较简单，重点在于对因交易引起系统的经济安全变化进行分析。所以，本文重点探讨怎样在撮合交易之中适当计及阻塞及网损限制。1.3本章重点内容构造一个被优化的模型。不只需兼顾经济上带来的效益，同时需兼顾负荷、运行规律及机组的特性等需求，所以使其优化过程变得更加繁琐，从而普通品模型及概念无法不受限制的被运用在交易中。本文以国内外现存其交易模型为基础，联系中国国电力市场现状，只要对以下问题进行研究：第一，将其交易所产生的作用作为出发点，对进行交易前提及其基本机组信息进行分析；分析计及网损成本其交易模型后，寻其不足。第二，怎样适当地兼顾网损导致优化过程发生的变
13、化，是月交易需面临的重点内容，所以，本文抓住了兼顾各种负荷及潮流约束的特征来对网络损耗进行求解。并构造了一个计及网损成本的月交易模型。将决策量取为节点的注入功率其变量，采取最小二乘B系数法将节点功率变量其二次函数用网损成本来表示。再将优化过程划分为二：一采取社会效益的最大化交易模型来将各方之所报交易电量确定下来；二利用此交易电量优化其约束条件的高低匹配。第三，贯彻并实行小火电机组关停工作、保护环境及推进节能降耗工作为现阶段发实行电权交易其主要作用。它不只是能够作为过度存在于节能减排工作中，同时也能够给厂商带来按规则躲开危机的环境。并采取网流算法，构造了小时为时间段的模型。它将决策变量取为总出、
14、受让出力及支路中所流通的功率，并且周详地计及网络的约束和多时间段耦合的问题。最终依照内点法来计算此模型。第四，依照中国的电力市场其现状来看，只是经由市场手段而进行的交易，无法较好的将节能减排的工作完成，为能够使节能减排的工作得到更深入的实施，本文将提出一种发电申报价格的修正方法，将计划经济与市场经济相互联系，并同时兼顾能耗及其申报价格。第2章 发电权交易的整体框架第2章 构造交易整体的框架2.1交易的基本条件我们从某种角度上来分析发电权交易它存在着一般性，然而，基于电力系统有其特殊性，另须在下述基本条件下进行26-28：一. 电量需求要小于它的供给量，仍然有未消耗的发电空间存在于机组当中，并没
15、有达到此时具有的发电份额，则需要发电的厂商才会想要为得取更多发电份额而积极参与到发电权交易中来。二.作为基于电力市场环境下的发电权交易，它与其传统模式的发电调度有所不同，它必须能够实现多方面共赢。我们将与发电权其出让方的结算来举例，出让方的发电成本和上网电价应该大于出让方的价格。同样，在基于考虑交易成本的条件下，受让方的发电成本应低于其交易价格。否则，就会违背多方面实现共赢的原则。如无法达到足够的经济效益来吸引高效节能环保机组，便会使参加交易有可能会失败，因为这会使积极性大幅降低。三. 节省能源消耗并将减少污染物排放，决定着交易需有其方向性。它主要是要将污染量大、效率较低、成本较高的小型发电厂
16、的发电量转移到排污量少，速度非常快，能源消耗非常少的大电厂，以增加有效资源利用率。降低其一次能源消耗、推进并加快了节能降耗与小火电的关停速度，以求市场能够健康有序成长。四. 电力市场环境下的交易有其允许进入市场规则。受让方其污染物排放量需要达到一定的指标方可行。另外，为实现其节能减排的基本目的，需使其被替代机组的供电能耗高于供电能耗。五. 若想使交易能持续发展，其节点注入功率会有所改变，同时便将变化其供电初始的可靠性及其电网潮流分布。存在与电力市场中所有的电能交易，其必要前提条件均为对用户的可靠连续供电及保证电网能够安稳的运行。2.2发电权交易其收益分析据以上论述可知，发电权交易需基于多方面实
17、现共赢，所以需要对发电权交易买卖双方的收益状况进行详细的分析。设在此笔交易中买家数量为n个，卖家数量为m个，与是第i个买家购电量及报价，与则是第j个卖家售电量及申报的价格。1.发电权的出让方j所售的发电权表示为，而Qij的成交电价格表示为，Cpj为机组的原有上网协议成交电价格，C0j是发电所需成本，即当无需计及其成本的时候，交易中的卖家j所获取的交易利润可表示成： （2-1）使发电权的出让方有动力参与交易，需满足下列条件：1）其交易的成交电价不大于其交易的上网合同电价，即，则发电权的出让方j的收益一定为正。2）发电权卖方的生产成本要大于交易其成交电价，即。2. 已知发电权的受让方i所购买的电量
18、可表示为，为Qij的成交电价，C0i表示其机组的发电成本，即当无需考虑交易成本时，发电权的出让方i所进行的交易收益可表示为： （2-2）若要满足其交易受让方参与的积极性，需使交易成交电价格不小于其机组发电的成本。则交易的总收益可表示为： （2-3）当时，交易的总收益可表示为，与没有发生交易前的双方的区别为，利用发电权交易受让方的发电成本取代交易出让方的发电成本，则此交易带来的收益即可表示为： （2-4）进行交易的卖卖双方可从两个方面提高其收益，一可利用优良规划对价格进行申报，买家与卖家进行博弈以将获取的利润划分，二使交易中的买家减少其成本从而增加经济效益，由此可满足于节能减排的目标。3.因发电
19、权交易其本身具方向性，所以在社会大环境下，可以达到保护环境的同时节约能源消耗量并减少碳污染上获取的利润。因电力部门与其它产业并不一样，它的独特导致发电权交易也不同于其它交易，我们需计及其交易成本，特别是其网损成本。当i买家、j卖家开始交易时，因双方交易所导致的网损成本可表示为cij，则出让方j所获得的收益为： （2-5）2.3发电权交易其技术约束1. 发电权交易其相关约束 归属于商品范畴中的发电权，若使其买家及卖家的交易量不偏斜，即使买家及卖家的有功功率能够相等，就需要提供一个能置换功率的约束： （2-6）进行交易的厂商，交易电力应该不大于所报最大的可交易电力： （2-7） （2-8） 因为电
20、力业有着其自身的独特之处，所以电力供求要被瞬时保持平衡才行、且储存电能有些困难，兼顾火电机组其运行的特征，就需使发电机组和电力系统运行约束被电厂所定的竞争价格策略所满足，从而来确保它的技术可行性。以下分析为不同类型的限制及约束条件。2. 系统运行的约束 可依照不同的负荷情况及其决策变量而采用有所不同的表达形式来将其表达。3. 发电机组的约束 因发电机组其容量和寿命均有所限制，则若使其输出有功功率的限制被满足，可用以下公式表示： （2-9） （2-10）在以上所述的火电机组之余仍然需被两个运行状态之间过度的动态约束所限制。因为开关、增加或减少超量的机组出力，均会对原动机造成非常大的机械压力，而最
21、终缩短其使用寿命并导致机组损坏，所以要适当的限制机组的输出功率速率。因此机组i从t至t+1运行的过程中内需满足下列条件： （2-11） （2-12）以上公式其中：发电机组i的输出功率其运行时的上升速率与下降时的速率可表示为与；每个时段的延续时间为。4. 输电元件潮流的约束 （2-13）上式的支路有功潮流限值表示为。2.4发电权交易其整体框架经分析了交易前提、收益及其与交易相关的技术约束，充分表明经济因素和电力系统特有的技术因素均能够影响到其交易的优化过程。依照目前中国电力市场环境下发电权主要交易时段和发展现状来看，我们需解决的问题分别是：存在与日前市场下小时间交易以及中长期间交易的月间交易。在
22、目前我国的电力市场之中，电能的交易会其主要经由日、月及年市场下来促成交易，但是恰恰又因月、年市场之内其交易周期是较长的，而成交价格相对于日时段进行交易更为稳健，从部分中承担其日时段交易中的价格风险。在中长期间交易的优化过程中，我们需要解决的主要问题是，怎样才能在以月为时段的交易中很好的去计及其网损成本、技术上限制，随即为下阶段开展调度工作做优良的铺垫。然而以小时为时段的交易中，可以处理厂商间各个交易时段的机组约束及阻塞约束。如今社会发展和谐，节能减排的理念更是被各国所提倡，发电权买卖双方的交易价格及发电权会被机组能耗和排放约束所影响，所以我们要将节能减排加入到发电权的优化模型中。综上所述，与中
23、国电力市场环境下的发展实际相结合，本文建构出了发电权交易的整体框架。通过日前交易市场下计其阻塞约束和机组动态约束的发电权小时模型、顾及网损成本的发电权月间交易模型以及在交易中兼顾节能减排的交易优化模型。利用这三个互相关联的优化模型来解决发电权交易的问题。顾及到网损成本的发电权月间交易模型，其作用主要表现为促进小火电机组关停及节能降耗工作的稳健实行，并在减少了污染物排放的同时保护了环境。故此交易大部分是在月交易下而展开的。这个模型不仅能够在优化时透彻的达到负荷要求且能够兼顾网损成本价格、潮流状态及阻塞约束。现阶段电力市场环境下的交易难题，可通过小时交易模型来处理。在部分发电厂商不能够适时的履行合
24、同，且系统中机组仍然存在多发电需求及能力的时候，以小时为时段的交易模型大有所用。以日为时段的交易过程内，若厂商需要适当的规划今日的每个交易周期电量，则须顾及其发电机组的动态约束状态。从而可见优化模型在兼顾到网损成本、机组动态约束、系统约束与阻塞约束的同时，降低在市场中不能够适时履行合同的风险问题。兼顾节能减排作用的交易模型，更加完善了之前的两中优化模型，它更加推进了保护环境理念的深入实施。本文指出了将奖惩作为出发点的发电申报价格的修正方法，随之更加灵活的兼顾了像节能减排这类的工作。2.5本章小结实现获利为最高峰值是交易各方能够进行其发电权交易的目标。本章将其交易的基本条件、获利分析及交易时应须
25、兼顾到的技术约束均衔接起来，分析出其交易的基本特征。总结其交易能够得以进行的前提条件；并从买卖双方的角度对双方的获利情况展开对比，明确指出了与没有发生交易之前其双方存在的不同在于，其交易卖家的发电成本被买家的所代替；随之，探讨了对其交易有所影响的部分技术约束包含其交易量约束、输电元件约束、机组约束以及运行约束。为了能更好的处理我国发电权交易中所存在的主要问题，为其构建了一个由存在于日前交易市场下阻塞约束、机组动态约束的小时交易模型，兼顾网损成本的月间交易模型以及将节能减排融入其中的优化模型，这三部分组成的整体框架。- 85 -第3章 考虑交易成本的月间发电权交易模型第3章 计及网损成本的月间交
26、易模型3.1交易中典型的撮合模型3.1.1集中进行撮合的交易大家司空见惯的这类交易模式要数集中撮合，它经常被应用于股票等一些有价证券的交易中11。它的独特之处在于它能够将进入市场交易的成员们上报的一切信息，实事求是、统筹兼顾的提交并确定出其交易的结果，将优化企业全局为基础的同时实现其资源的优化配置的目的，并且大大的减少了因多次谈判为双边交易所带来的多余成本。它能够将交易所产生出的社会效用变为最大化，即实现了全局最优。社会效用是由消费者剩余和生产者剩余所组成的。某物的效用与它的市场价值之间存在的一定的差额即为消费者剩余；在市场中的价值和其生产成本之间存在的差额即为生产者剩余则。此形式是借鉴“高低
27、匹配”的原则随即来达到优化其全局的作用，也就是说要先让申报价格最大的买家与申报价格最小的卖家进行交易，将二者所申报价格上来的平均值来撮合优先级次高的参与人员。当在交易市场中两者所申报的交易量已经完全没有剩余时，或当没有成交的买家所申报的价格低于没有成交的卖家所申报的价格时，交易即结束。作为很特殊的一种商品交易来说，发电权交易中的出让方的报价为，其自愿支付给为其发电的买家的价钱，它像作为消费者一样存在于商品交易之中。设此交易中买家个数为n，卖家个数为m；和则是第i个买家所申报的最大购买量及其报价，和则是第j个卖家所申报的最大的出售量及其报价。设买卖双方的交易量为Qij，则为交易价格。因此可知为此
28、交易其生产剩余，为消费剩余，此交易其社会效用如下： （3-1）据（3-1）可以明显的看出来此交易过程中的买家及卖家他们的申报价格和成交量会引起社会效益的变化。这笔交易成员的总效用和被交易的目标所表示，也就是说其社会总效用最大，以数学模型表示为： （3-2）s.t. （3-3） （3-4）3.1.2计及网损成本典型的撮合交易模型综上所述，存在着一基本假设：其参与交易的任意二个市场成员的交易成本相同或二者均无成本。然而因为电力系统是存在着其特殊性的，就意味着发电权交易会直接使网损及潮流分布发生变化，我们不可以把交易成本忽略不计，在一些交易中还存在着因为没有经由校验可靠行引起的使交易成本无止境增加。
29、所以，我们更应该去筹划每个市场成员间的交易成本状况。那么，设cij为买卖双方的交易成本，其交易的社会效用可用以下公式表明： （3-5）由（3-2）（3-5）可以构成交易成本被考虑的模型。c0固为固定交易佣金，本小节重点讨论的cij0则为网损成本，二者可组成交易成本。3.1.3典型交易模型的不足当（3-5）为目标函数的时候，会依每一对的撮合交易来逐个给出其网损成本，也就是说Qij的线性函数为每一对的撮合交易所产生出的网损成本。其网损成本的基本算法是：当进行发电权交易之前，以负荷预测为基础的条件下，设出种潮流状态来，算出每一对撮合交易在这个潮流上所产生的网损变化，同时逐个来确定各个节点间的网损成本
30、。这样将网损成本确定的方式，表面上使每一对发电权交易都拥有非常明确的网损成本，同时也增加了交易过程中的透明度，并深刻彰显出我国电力市场的运营是以公开、公平为基础的。但是如果依照电力系统运行的物理角度来看待这个问题，以上方式仍然存在着很多的不足：1. 按照交易会引起其网损的变化来观察，节点注入功率发生变化时会产生网损的变化，而此节点的交易方买卖的交易量之和决定着其节点注入功率变化的多少，即它与每一对的撮合交易并无直接关联。2. 依照此方法其基本的原理来观察，即首先将一种潮流状态作为基础，考虑交易中将会引起的网损变化之趋势，依每一对的撮合交易来分摊网损成本，之后再将交易结果利用优化决策来确定。当网
31、络的结构无变化以及由交易量所引起的节点注入功率的变化较小时，这个方法是有其合理性的，但是当其交易量使各节点注入功率发生比较大的变化及其网络结构也有所变化的时候，其边际网损系数是不能够反映出其正确的网损变化规律的。另外在此模型之中，我们将交易成本其优先级进行考虑之后再交易，然后为考虑阻塞约束而进行安全校核削减交易。但只经由删选它的优先级滞后十分不周全，因为交易的先后顺序会直接影响到阻塞。3.2计及网损成本月间交易模型的改进综上所述，此模型其结构可总结为：一展开一个社会效益为最大化的模型并求解，随即来确认其交易买卖双方的总买卖电量，同时兼顾其阻塞约束问题；然后将此交易的电量作为约束从而高低匹配优化
32、。我们将节点功率改变当作变量，利用最小二乘法使网损和交易电量互相建立起一个量化关系。以下为网损成本内容的求解。3.2.1计算网损成本1.网损其发电权交易负荷模型 通常会存在与未来的任一时段中，其交易时间段不一样，将这些不相等的交易时间段其网损成本进行求解，所需借鉴的模型也不一样。电力为一种接连不断，持续进行的动态系统，其负荷变化影响着有功输出功率和机组的运行。进行有功经济调度时，要将问题解决，可将全部连续的调度时间拆分完成许多个时段，且看作每时段之中的系统负荷是不会发生变化的30。此小节对网损成本进行的计算适用于中长期的发电权交易，并将月间交易作为举例，在下一章节将对日前及实时交易进行介绍。在
33、月交易的过程中如利用较复杂日负荷模型将十分不便，不仅会将计算变得繁琐复杂，从而增大交易其数学模型，对求解造成不便，而且因为交易周期间存在的负荷变化不能够被准确确定，所以负荷模型如特别繁琐杂解决不了基本问题。经过借鉴存在日负荷模型被电力系统的中期经济调度中所利用31,32，此篇将在求解网损其成本的过程里将这个模型充分加以利用。若表示存在于周期内的负荷的电量值，而有H个负荷模式存在于此交易周期之中，则在此交易周期之中系统的负荷电量和各个负荷模式之下负荷如下式： （3-6）其中第h个模式之下其所有有功负荷用表示;而模式h它所持续的时段表示成。2. 最小二乘法 当运行时开机方法与网络构造均不发生改变时
34、，负荷水平及B系数均不相同。要想将B系数法适用于许多种运行方式，可利用此原理及多种方式的潮流计算，来找出非常小的系数误差和B值存在于哪些运行33。利用节点发电及其负荷的电流组成向量I，如下： （3-7）表示总负荷电流，表示总发电电流，然而因电力系统下电流间呈线性，则或与每节点电流间是有着线性关系的： （3-8）其中：与分别为为总负荷及发电电流。将（3-7）式以矩阵表示： （3-9）其中：将（3-9）代入到（3-7），可知： （3-10）其中：E为单位矩阵，其节点功率、电压及注入电流可以表示如下： （3-10）若发电机功率的无功能够用其有功功率的线性来表示，则各家厂商们其功率因数取常数： （3-
35、11）将（3-11）置换到（3-10）得 （3-13）其中：将其用矩阵表示为： （3-14）其中：将（3-14）代入到（3-7）可知： （3-15）其中：采用（3-15）将网损呈下：（3-16）经整理可得， （3-17）其中：置于运行方式及负荷水平并不相同的条件下，得出的及值是不一样的。所以能够依照多个潮流计算结果，利用最小二乘法得出其最佳值。3. 网损成本求解法 将无功功率能够对网损造成的影响不计，可将网损功率看成为节点注入有功功率其函数。本文计算网损功率时，利用了最小二乘B系数法，其想法在于，取一B系数适用于不相同的运行方式之中，使其总网损误差值为最小33。采取此方式来求解交易其网损成本，
36、能够考虑到许多种潮流状态，从而使月交易所导致的网损变化能够被更好的表现出来。其求解过程为：一以负荷预测为基础出发，求出未来典型的负荷模式中还没有进行交易时其潮流状态，并根据交易买卖双方所申报的数据，以“高低匹配”为基础，明确各个负荷模式每组交易中其潮流分布状态；二求得交易中最小二乘法中B系数值；三提取相对应的各个负荷模式之下的B系数值，来求得交易前后其网损成本。将B系数置于第h种负荷模式，则交易前其网损如下 （3-18）其中：在还没有进行交易时， h下发电机节点的有功向量为；B系数的二次项矩阵为，一次项矢量为，为常数项。同理，交易后其网损如下， （3-19）其中：节点有功矢量可表示为，节点注入
37、功率的改变量可用表示。此负荷模式交易过程中所导致的网损成本为： （3-20）其中：h之下系统其单位网损价格为。因此交易其网损成本可如下式： （3-21）负荷模式h之下，交易前与交易之后其网损的变化如下 （3-22）化简表示可得将节点注入功率进行展开，即得，使，推出，使，因此。综上所述，我们可以将节点注入功率的改变作为变量，以二次函数的形式将网损变化表达出来。3.2.2改进的社会效益最大化模型相对于典型的撮合模型，采取两个步骤能够使其交易得到改进：一是确定买卖双方的交易电量，二是运用合理的结算规则来确定买卖双方其收益。将综上得到的网损表达式作为基础，可以构建出一目标函数，将节点功率的改变作为变量
38、并将其社会收益最大化： （3-23）其中：h负荷模式之下，及为在交易中买卖双方有功功率调整量，然而交易中出让方的申报价格为自愿给予替代发电方的价格，即出让方就好比在商品交易之中的买家，所以只有当的时候，替代发电方会获得利润，其才会积极加入到交易之中。以下为发电权交易过程中需考虑的相关约束：1. 交易相关约束 （3-24） （3-25） （3-26）2. 系统运行的约束 （3-27） （3-28）其中：此矩阵的虚部为；负荷模式h中，节点注入有功功率列向量为；节点电压相角列向量为；支路f其有功潮流为；支路f有功潮流限值为。（3-27）说明在交易的过程中要兼顾系统平衡约束；（3-28）说明在交易的过
39、程中要兼顾阻塞约束。在负荷模式h之下节点k的注入有功如下： （3-29）其中：还没有发生交易时，节点k发电机输出的有功功率是；表示节点k有功负荷；节点k的买方及卖方可表示为。3. 发电机组出力的约束 （3-30）其中：是电机发出有功，是电机允许最大出力。改进了社会效益最大化的模型可由（3-23）（3-30）建造而成，经对此二次规划问题进行计算，便能够得知交易中买卖双方的交易总量。此模型将及作为优化变量，将考虑网损成本其社会效益最大化作为优化目标；在考虑交易约束的同时兼顾系统潮流约束。因交易所导致的网损成本，与所有负荷模式之下电机节点有功功率其变化存在直接关联。利用对优化模型的计算，能够确定交易
40、买方和买方之交易总量、，最终能够在考虑网损成本的基础上实现社会效益最大化。3.2.3改进的撮合交易优化模型经对其社会效益最大化的模型一系列的计算，能够确立加入到交易中各方的交易总量，并将其社会效益确定下来，然后需考虑怎样将这些社会效益进行合理分配，即怎样对其进行发电权的撮合交易。若想对此交易过程展开求解值最终匹配，则需要我们首先将所得的利润结算给出售价格更高及购买价格更低的发电机组，也就是说与“高低匹配”原则相类似，构造一个将各参与方其交易总量作为约束的模型： （3-31）s.t. （3-32） （3-33）此优化模型与以往的典型模型存在的差异在于用等式约束取代了不等式约束（3-32）和（3-
41、33），网损成本并不存在于目标函数形式中，其对交易结果的影响是经由等式约束中交易总量、其限制才被体现出来的。经对（3-31）（3-33）所组成的采取Qij作为变量线性规划问题的计算，即知交易双方、交易量等。为了能够确保参与交易双方能够平均分配交易到社会效用，提现其交易的公平性，成交价格如下： （3-34）3.2.4交易的流程经两个步骤进行优化，可将改进后的交易流程总结如下：1. 进行交易的买方和卖方申报其交易量及报价；2. 针对存在与不同负荷模式之下并还没有发生交易及每组交易中的系统潮流进行依次求解，依照这个模式计算出各负荷模式之下的最小二乘B系数；3. 经对考虑网损成本其社会效益最大化的模型
42、进行求解，来确定交易中买方及卖方的总交易量、；4. 将及作为约束条件，以“高低匹配”为基本原则，对其撮合并确定每对的撮合交易量与其相对应交易价格。3.3 算例分析3.3.1IEEE30节点系统采取matpower之中case30，它改造了IEEE30节点系统，拓扑结构图例3-1。图3-1 30节点系统为了简便的阐述求解月间的交易，将负荷模式数取为H=1，将负荷数据依IEEE30节点系统来看，利用1号机作为平衡机来求得的潮流状态当成没有发生交易时其潮流状态，当=350元MWh-1时，表格3-1中，B1，B2及B3分别为买方的编号，S1及S2分别为卖方的编号，而小括号中的标注是买方及卖方所在节点的
43、编号。表3-1 交易双方所申报的数据买卖方编号及所在节点报价/(元MWh-1)电量/GWhB1(2)318.55B2(23)320.65B3(22)323.35S1(13)328.45S2(27)330.75为能将不同的网损成本求解方法对交易结果造成的影响进行比较，暂时不计网络约束，表格3-1中的数据，依次采取文献11不考虑网损的典型撮合模型、采取边际网损系数法求解网损成本的交易模型和本文所述的考虑网损成本的交易模型展开求解分析，以上模型依次表示为I，II及III，J为由交易结果求得的考虑到网损成本社会效益，网损是通过潮流计算得出的。对比分析结果见表格3-2、3-3。可知，由本文提出的模型所确
44、定的交易中产生的社会效益是最大的。表3-2 交易模式不同时交易的电量状况买卖方编号及所在节点IIIIIIB1(2)503.04B2(23)551.96B3(22)055S1(13)555S2(27)555表3-3 交易模式不同时撮合的结果交易组合IIIIIIB1，S1000B1，S2503.04B2，S1500B2，S2051.96B3，S1055B3，S2000J（千元）104104.5116.3图3-2呈现I，II，III模型在市场中各方其申报的电量当0.5GWh变为5GWh的时候，交易考虑到网损成本其社会效益变化的趋势。图3-2 交易模式其社会收益比较由图3-2可以看出：交易电量增加可致使网损对其社会效益随之增加；当交易电量比较小的时候，II及III其结果差距不大；交易电量较大的时候，III会很明显的优于II。因为在本文中是采取最小二乘法来计算网损成本的，其过程中兼顾到多种潮流状态，所以能够将网损的变化趋势反映的更好。假设在没有发生发电权交易的时候，其各个支路的有功功率向量为，取。采取本文所构造的模型将网络约束被考虑和不计时其交易结果，经调整s大小来进行对其交易结果之影响的比较。对比如表3-4、3-5所示