1電力經(jīng)濟(jì)綜合實驗教學(xué)內(nèi)容

1.1計及煤耗和網(wǎng)損的發(fā)電權(quán)交易發(fā)電權(quán)交易是指擁有一定發(fā)電許可份額的發(fā)電廠商之間進(jìn)行電量的買賣與置換，這必然會使潮流分布發(fā)生改變，也必然引起網(wǎng)損的變化。作為設(shè)計案例可讓學(xué)生仿真分析以節(jié)能降耗為目標(biāo)的發(fā)電權(quán)交易，考慮交易前后煤耗的變化情況，以及系統(tǒng)網(wǎng)損的變化情況;當(dāng)系統(tǒng)由于發(fā)電權(quán)交易發(fā)生阻塞，需要削減交易對時，綜合考慮系統(tǒng)網(wǎng)損和煤耗的因素，有效指導(dǎo)發(fā)電權(quán)交易的實施，確保交易發(fā)生后系統(tǒng)節(jié)能量最優(yōu)。

1.2基于節(jié)點邊際電價的輸電權(quán)交易分析學(xué)生通過本設(shè)計案例仿真分析輸電網(wǎng)絡(luò)對電能交易的影響，理解物理輸電權(quán)和金融輸電權(quán)的概念及其存在的問題;輸電網(wǎng)絡(luò)損耗和阻塞對電能交易價格的影響，理解阻塞盈余的概念;在阻塞盈余分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計案例還讓學(xué)生仿真分析金融輸電權(quán)交易，理解金融輸電權(quán)交易對規(guī)避輸電網(wǎng)絡(luò)引起的交易限制與價格波動風(fēng)險的作用機(jī)理。

1.3輸配電成本分?jǐn)偡治鼋Y(jié)合學(xué)生潮流計算的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，本設(shè)計案例仿真分析不同的市場交易對輸配電網(wǎng)絡(luò)資源使用程度;考慮輸配電定價對交易的影響，并基于輸配電固定成本合理分?jǐn)傇瓌t，仿真分析輸配電固定成本在不同交易主體上的分?jǐn)傌?zé)任;設(shè)計案例分析不同交易產(chǎn)生的網(wǎng)損成本的差異，仿真分析輸配電網(wǎng)損成本在不同交易主體上的分?jǐn)傌?zé)任。

2PWS簡介

PWS是一個電力系統(tǒng)仿真軟件包，由三部分組成:獨立潮流部分、時域潮流仿真部分和圖像電力系統(tǒng)編輯器。它能夠有效地計算高達(dá)100，000個節(jié)點的電力網(wǎng)絡(luò)。它基本的工具包里包含了經(jīng)濟(jì)調(diào)度、區(qū)域功率經(jīng)濟(jì)分配分析、功率傳輸分配因子計算(PTDF)、短路分析以及事故分析等功能的工具。該軟件包與其它商業(yè)潮流計算軟件包不同，可以讓用戶通過生動詳細(xì)的全景圖來觀察電力系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)模型可以通過使用仿真軟件的圖形編輯工具進(jìn)行修改。用戶只需輕輕點擊幾下鼠標(biāo)就可以在檢修期間切換線路、增加新的線路或發(fā)電機(jī)、確定新的交易容量，大大增強(qiáng)了用戶對系統(tǒng)特性、問題和約束的理解，以便于用戶對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

3金融輸電權(quán)交易教學(xué)案例展示

3.1基本原理

(1)金融輸電權(quán)(FinancialTransmissionRight)為市場交易者規(guī)避價格波動風(fēng)險而設(shè)立的金融工具，它是一個金融支付合同，這個合同的支付取決于電力現(xiàn)貨市場的成交結(jié)果。當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)在輸配電過程中發(fā)生阻塞時，金融輸電權(quán)的擁有者獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，以保持輸配電價格的長期穩(wěn)定性。

(2)節(jié)點邊際電價(LocationalMarginalPrice)是當(dāng)前系統(tǒng)運行狀態(tài)下某節(jié)點增加一單位有功，同時保證電力系統(tǒng)安全運行所需的最小購電費用。節(jié)點邊際電價既是衡量電能價值的一種定價方式，同時也是緩解阻塞的一種方法。如果不同區(qū)域之間不存在阻塞，各區(qū)域邊際電價相同，就是系統(tǒng)邊際電價。

(3)阻塞盈余(CongestionSurplus)是阻塞情況下，按照節(jié)點邊際電價結(jié)算，市場交易實現(xiàn)的社會總福利。本實驗?zāi)K采用節(jié)點邊際電價作為電能量交易市場定價的方法。分析輸電網(wǎng)絡(luò)阻塞對電能交易價格的影響，以及金融輸電權(quán)交易對規(guī)避輸電網(wǎng)絡(luò)引起的交易限制與價格波動風(fēng)險的作用機(jī)理。

3.2實驗案例一個4節(jié)點系統(tǒng)如圖1所示。節(jié)點1、2、3、4分別接有發(fā)電機(jī)G1、G2、G3、G4和負(fù)荷X、Y、Z、W。發(fā)電機(jī)的參數(shù)詳見表1。4個節(jié)點由4條線路連接形成一個完整的系統(tǒng)，系統(tǒng)路的參數(shù)詳見表2。假設(shè)各節(jié)點電壓均為138kV，且僅考慮線路阻抗而忽略電阻等其它參數(shù)的影響。我們要求學(xué)生能在不同的負(fù)荷情況下，利用PWS計算系統(tǒng)中各節(jié)點的節(jié)點邊際電價;并分析系統(tǒng)中是否會發(fā)生阻塞?如果存在阻塞，分析系統(tǒng)的阻塞程度，并求系統(tǒng)的阻塞盈余。

3.3實驗過程

(1)當(dāng)負(fù)荷X、Y、Z、W分別為300、200、180、200MW時，計算結(jié)果如圖2所示。由圖2可以清晰地看出，此時的系統(tǒng)中不存在阻塞。4個節(jié)點的節(jié)點邊際電價均為400.00￥/MWh，即該4節(jié)電系統(tǒng)的系統(tǒng)邊際電價為400.00￥/MWh。此外，圖2中顯示線路1→2輸送有功潮流295MW，占線路容量的98%;線路1→3輸送有功潮流285MW，占線路容量的95%。兩條線路均已接近飽和。而線路3→4和2→4輸送有功潮流分別為105MW、95MW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其線路的輸送容量。

(2)當(dāng)負(fù)荷X、Y、Z、W分別為300MW、500MW、450MW、400MW時，計算結(jié)果如圖3所示。如圖4節(jié)點系統(tǒng)中，線路1→2方向發(fā)生阻塞，4個節(jié)點的節(jié)點邊際電價分別為400.00￥/MWh，475.00￥/MWh，450.00￥/MWh和425.00￥/MWh。可以計算此時的系統(tǒng)阻塞盈余。阻塞盈余=各節(jié)點用戶支出之和-各節(jié)點的生產(chǎn)者收入之和=(300×400+500×475+450×425+400×450)-(875×400+775×450)=30000元。其中，節(jié)點用戶支出為節(jié)點負(fù)荷量與該節(jié)點的節(jié)點邊際電價的乘積，節(jié)點生產(chǎn)者收入為節(jié)點發(fā)電量與該節(jié)點發(fā)電機(jī)報價的乘積。

(3)若在交易前機(jī)組G1用￥1000購買了線路1→2的金融輸電權(quán)50MW。當(dāng)阻塞發(fā)生時，G1不能將便宜的電能900MW全部賣出，只售出875MW，但其可以從輸電權(quán)市場中獲利=50×(475-400)-1000=2750元

3.4實驗結(jié)論在本實驗案例和實驗過程中，系統(tǒng)中阻塞的發(fā)生，使得各節(jié)點的節(jié)點邊際電價發(fā)生了變化。以節(jié)點2為例，節(jié)點2的節(jié)點邊際電價由系統(tǒng)未發(fā)生阻塞時的400.00￥/MWh增長到系統(tǒng)發(fā)生阻塞時的475.00￥/MWh。在存在阻塞的系統(tǒng)中，機(jī)組G1通過購買50MW的金融輸電權(quán)，雖然增加了成本1000元，卻規(guī)避了由系統(tǒng)阻塞帶來的交易風(fēng)險，同時在輸電權(quán)市場中獲利2750元。通過金融輸電權(quán)交易教學(xué)案例，設(shè)計案例仿真，使學(xué)生了解了阻塞對電能交易價格的影響，掌握了阻塞盈余的概念，透徹理解了金融輸電權(quán)交易對規(guī)避網(wǎng)絡(luò)阻塞所引起的交易限制，以及規(guī)避市場價格波動風(fēng)險的作用機(jī)理。

4結(jié)語

“電力經(jīng)濟(jì)綜合實驗”是以學(xué)生學(xué)習(xí)的電力經(jīng)濟(jì)理論課知識為基礎(chǔ)，選擇了其中的重點和難點知識。我們通過設(shè)計教學(xué)案例，借助電力系統(tǒng)可視化仿真實驗平臺，使用仿真分析的方法，幫助學(xué)生理解電力經(jīng)濟(jì)的基本原理和基本方法，同時也鍛煉和提高了學(xué)生在實驗過程中的自主性和研究性。

作者：王雁凌 徐繼昭 潘正婕 田彥鵬              單位：華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院