电力系统论文模板

1、存档日期：_ 存档编号：_徐州师范大学本科生毕业论文（设计）论文题目: 基于潮流的网损分摊方法研究 姓 名: 李 娟 院系： 电气工程及自动化学院 专业：电气工程及其自动化 班级：05电61指导老师：×××徐州师范大学教务处印刷摘 要随着电力市场的完善与发展，网损的分摊也倍受关注。在电力市场中，每个用户都应该为网损的产生承担相应的责任，而不同的网损分摊方法又会对用户产生很大的影响。到目前为止，对已提出的分摊方法还存在争议。因此，网损分摊成了亟待解决的技术问题，尤其是交叉项的分摊。本文首先研究了目前常用的几种网损分摊方法，指出目前采用的综合成本分摊法、按比例分摊法、

2、边际网损系数法、潮流跟踪法等网损分摊法的不足，并在此基础上提出解决交叉项分摊问题的方法。交叉项分摊存在很大的分歧，而交叉项的分摊又直接影响着市场参与者对所采用的分摊方法的认可。本文从经济学的原理出发，基于同胚映射的数学原理，提出在拓扑空间的思想上基于潮流的交叉项分摊方法。该方法的基本观点是将每笔交易对网损所产生的影响由两部分组成，即一部分是只与自身交易潮流有关的平方项部分，另一部分是它与其他交易共同作用的交叉项部分。对于由自身交易潮流所产生的网损的归属没什么争议，而对交叉项的分摊，本文不同于现有交叉项的分摊方法，而应用同胚映射的数学原理，在拓扑空间上将交叉项分开，从而给出一个直观的分摊方法，更

3、容易被电力市场的参与者接受。本文提出的方法与现有的交叉项的分摊方法的不同之处在于，该方法同时考虑了有功功率和无功功率，以及有功功率和无功功率之间的相互作用，其计算结果更加准确；该方法能在拓扑空间上确定每笔交易在交叉项上的贡献，使分摊更透明，更有利于合理分摊网损；同时该方法可以保证收支平衡，向个交易提供更好的经济信号。该方法能够较准确合理的反映各交易产生的网损的情况，可以较好的避免交叉补贴。最后，本文通过对目前方法和本文提出方法进行分析对比，结果和预期结果一致，从而论证了该方法的合理性与可行性。关键词：网损分摊 交叉项 电力市场 同胚映射AbstractAlong with the Electr

4、icityMarket development and the consummation, the loss allocation also attracts our attention.In the electricity market, every user must be responsible for the system losses he causes，and differentmethodsof loss allocationwillaffecteveryuser.So far, the methods of loss allocation proposed also have

5、different ideas.Therefore, loss allocation methods have the technical question which urgently waited to be solved, especially cross item.This article first studies several methodsof loss allocation commonly used ,and pointed out the features and shortages of the currentloss allocationmethods of embe

6、dded cost allocation，proportionality allocation，marginal allocation and tracing flow allocation.Onthese bases, presentsa new method to solve the problem of loss cross. The problem of loss cross shares different ideas, but the cross item affects the users approval of the loss allocation methods. This

7、 article basedon economic principle andthe homeomorphism mapping mathematics principlepresentsa method of allocation of Cross item on topological space.This basic idea of the method assumesthateachtransactionhasitsowneffecton the system plusitsinteractiveeffectwithothertransactions. Ownership of the

8、 loss caused by its own has not any controversy.Onthebaseofanalyzing current researchonallocating cross-itemlosses，a method proposed based on the homeomorphism mapping mathematics principleseparates the cross item on topological space， thus it will give user visualmethod to allocate loss and obtaint

9、he user approval. Unlikeother approaches，the method can be applied effectively to allocate both real and reactive power losses simultaneously，and interactive effect with both of them, which made the result more accurate. It can determine each transaction contribution to every branch on the system on

10、 topological space, making allocation more transparent，whichis helpful to allocation losses . Furthermore，it can ensure the break-even requirement and provide appropriate economical signals to transactions. Thus the method preferably reflects that each transaction is allocated the system losses anda

11、void cross subsidies.Finally, this article compares the present method and proposed newly the method computation, the result agrees the anticipated result，and it is provedthatthetheory and algorithmadvancedherein correct，effective and feasible.Key word： Loss allocation Cross item Electricity marketH

12、omeomorphismmapping目录摘要IAbstractII1绪论11.1课题研究背景及意义11.2国内外研究现状11.3 本论文的主要工作32 网损分摊方法对比分析42.1 综合成本分摊法42.2 按比例分摊法92.3 边际网损系数法122.4 潮流跟踪方法132.5合作博弈类方法152.6 几种分摊方法比较183 网损交叉项分摊方法对比分析193.1 平均分摊203.2 按功率大小比例分摊213.3 按功率平方大小分摊213.4 按网损灵敏度分摊223.5 几何分摊法234改进的交叉项分摊方法264.1 基于不等式的分摊274.2 基于拓扑空间中同胚映射的交叉项分摊285实例比较分

13、析305.1 基于拓扑空间中同胚映射的交叉项分摊方法验证305.2 本文提出两种方法的比较分析386 结论40致谢41参考文献421 绪论1.1课题研究背景及意义电力市场改革之前，由于电力系统的垄断特性，且厂网没有分开，输电损耗主要采用平均分摊的方法在用户和电厂之间进行分摊，因此，如何降低网损是研究的主要课题。然而，随着电力市场的发展与完善，市场的参与者不仅关心如何降低网损，如何合理分摊网损又成为新的研究焦点。在电力市场中，每个用户都应该为因其所产生的网损承担相应的责任，而不同的分摊方法又会对用户产生很大的影响，目前采用的网损分摊方法没有清晰、合理、有效地分摊交叉项，没有给电力市场的参与者一种

14、透明的分摊方法，网损的分摊还存在争议，还没有任何一种分摊方法能够完全得到所有市场参与者的认可。如平均网损分摊法中交叉项分摊给了所有的用户，会出现交叉补贴的现象；损耗微增法则将交叉项直接分摊给后加入的交易，该方法会受交易次序以及基本潮流的影响；边际网损系数法可以将交叉项分摊给所有的交易方，但会出现负值的现象，这在电力市场机制下是不能被认可的；潮流跟踪法虽然解决了上述问题，但交叉项没有得到清晰、透明的分摊。合理的分摊方法不仅可以得到所有的参与者的认可，减少争议，还可以稳定市场、降低网损，提高运行经济性。因此，合理的分摊方法成了亟待解决的技术问题。1.2国内外研究现状自1990年英国首先推行电力市场

15、改革以来，美国、阿根廷、澳大利亚、新西兰、挪威、瑞典、日本、新加坡以及中国等许多国家都相继行动，对电力市场的研究步入了一个新的时代。降低网损与合理分摊网损成了研究的焦点。针对网损合理分摊这一问题，目前国内外所提出的网损分摊方法已有很多种，如：平均网损分摊法1、边际网损系数法2、合同路径法3和潮流跟踪法4等。除上述几种典型的分摊方法外，还有基于阻抗矩阵的网损分摊方法5、针对双边交易的合同路径法4、CLP方法6(Cross-losses Proportioning)、基于博弈论的网损分摊方法7，基于图论的分摊方法8等。国外一些大的电网公司采用较多的是平均网损分摊法和边际网损系数法，各国电力市场采用

16、的网损分摊方法如表1-19。表1-1各国电力市场模式及网损分摊方法比较国家和地区电力市场模式网损分摊方法英格兰和威尔士电力库市场（强制）当前：平均网损分摊法计划：区域平均网损分摊法北爱尔兰双边交易市场&单一购电方(可选)平均网损系数法挪威双边交易市场电力库市场（可选）当前:区域边际网损法计划:节点边际网损法新西兰双边交易市场电力库市场（可选）实时节点定价(动态节点定价)阿根廷双边交易市场电力库市场（可选）动态节点定价美国加利福尼亚州双边交易市场电力库市场（可选）加州电力市场失败后，GMM被暂时搁置，改用平均网损系数法PJM双边交易市场电力库市场（可选）当前:边际网损系数法计划:实时节点

17、边际网损系数法新英格兰双边交易市场电力库市场（可选）微增(边际)网损系数法用于双边交易市场纽约双边交易市场电力库市场（可选）发电机和负荷的实时节点(边际)安大略（加拿大）双边交易市场电力库市场（可选）定价平均网损法考虑转向实时节点定价中国东北市场电力库市场潮流追踪修正报价，网损率分摊到用户华东和华北市场双边交易市场电力库市场（可选）边际网损系数修正报价，网损率分摊到用户南方市场双边交易市场电力库市场（可选）平均网损率分摊到用户已提出的网损交叉项的解决方法有平均分摊、几何分摊（基于数学变化的分摊）、网损灵敏度分摊、按比例分摊（包括按电流及按电流的平方分摊），各种交叉项分摊方法比较如表1-2。由表

18、1-2可以看出，几种方法各有特点，但还没有任何一种方法能完全适应市场化运行的各种要求，对如何合理分摊网损依然有很大争议，所以需要提出一个既有理论依据，又符合经济学原理的分摊方法来解决电厂、电网、用户之间的利益分配问题。表1-2各交叉项分摊方法比较是否达到收支平衡是否有使用范围的限制是否出现交叉补贴理论依据是否充分平均分摊法是否是是按功率大小比例分摊是否否否按功率平方大小分摊是否否否按网损灵敏度分摊否否否是几何分摊是是否是1.3本论文的主要工作本文对电力市场的网损分摊作如下研究，主要工作包括以下几个方面：（1）比较和分析目前所采用的网损分摊方法的优点和不足,指出对交叉项的分摊不清晰、不明确是存在

19、争议的主要原因；（2）研究目前所提出的交叉项分摊方法的优缺点，并提出基于拓扑空间上同胚映射数学原理的网损交叉项分摊方法，建立数学模型；（3）该方法的思想是将输电网网损分成两部分，即一部分只与自己交易潮流有关的平方项；一部分与其他交易共同作用的交叉项（例如）部分。该方法基于同胚映射的数学原理，在拓扑空间上将网损的交叉项分离，进而分摊网损交叉项；（4）应用IEEE5节点网络，对本文所提出的分摊方法的合理性与可行性进行对比分析和验证。2 网损分摊方法对比分析下面用一个IEEE5节点网络图来说明现有网损分摊方法的计算过程，并分析比较各种方法的优缺点。图2-1 IEEE5系统图图中母线1、2上的G为发电

20、厂，其余母线上的为负荷。发电机有功总量为所有用户需求量与输电损耗之和，即：， ， （2-1）式中，发出有功总量；负荷的有功需求总量；输电网网损；母线上发电机的有功输出；发电母线数；母线上用户的有功需求；负荷需求母线数。2.1综合成本分摊法综合成本分摊法又称为嵌入成本分摊法（Embedded lost Method），其本质上2.6 几种分摊方法比较从上述分析可见，每种网损分摊方法都有自己的优点、不足和不同的适用范围，不同的分摊方法分摊结果也大相径庭。其优缺点比较见表2-4。表2-4 各种分摊方法的比较比较内容平均网损分摊法比例分摊法边际网损系数法潮流跟踪法基于shapley值分摊法是否考虑输电

21、距离和位置否否否是是是否出现交叉补贴是是否否否是否达到收支平衡是是否是是是否出现负值否否是否否是否和交易次序有关否否否否是适用范围双边交易和联营模式双边交易和联营模式双边交易和联营模式联营模式双边交易和联营模式3网损交叉项分摊方法对比分析交叉项的分摊是引起争议的焦点，如何才能清晰、合理的分摊交叉项成了研究的新课题。下面用以简单IEEE5 系统图，如图3-1所示来分析目前所提出的交叉项的分摊方法。图3-1 IEEE5 系统图对图3-1进行化简分析。图3-1中对于母线4来说，负荷4和线路4-5共同分摊线路2-4上的网损，负荷4为交易1，潮流为；线路4-5为交易2，潮流为；线路2-5的阻抗为；母线4

22、的电压为。其简化电路如图3-2所示。图3-2 化简后的简单网络虽然本文用化简后的简单算例来分析交叉项的分摊，但其结论适用于复杂的系统。下面以图3-2来分析网损交叉项的分摊。4改进的交叉项分摊方法由上述可知，各种方法都存在着利与弊，而不同的分摊方法会产生不同的分摊结果。简单的交叉项的比例分摊法缺少理论依据、平均分摊法有严重的交叉补贴现象，复杂的几何分摊法方法还没有能够得到应用，因此，交叉项的合理分摊成了目前亟待解决的问题。本文着重研究交叉项的分摊，着眼于交叉项并试图将交叉项分开。基于上述分摊方法，提出改进的基于不等式的分摊方法和基于拓扑空间中同胚映射思想的交叉项的分摊方法。因为网损中包含的乘积项

23、，如何将分摊给交易1、交易2是争议的关键。只有将、的乘积项分成、和的形式，市场的参与者才能够看到自己对该交叉项的影响，即贡献。本文试图利用数学原理，将交叉项的乘积形式转化成和的形式。基于不等式的分摊方法就是利用不等式，将网损交叉项中的乘积项分成，这样可以让所有市场的参与者直观地看到交叉项中只与自己有关的平方项，进而将平方项分摊给市场的参与者，容易得到市场参与者的认可。基于同胚映射的交叉项分摊方法，是利用微分流形中同胚映射的思想，在不改变与、对应关系的情况下，将网损交叉项在拓扑空间上利用映射：将交叉项分成，可以让市场的参与者看到自己的交易在交叉项中的贡献，进而在拓扑空间中将网损分摊给交易。下面运

24、用图3-2来分析交叉项的分摊方法。由网损的计算公式得，5实例比较分析5.1基于拓扑空间中同胚映射的交叉项分摊方法验证以图5-1 IEEE 5节点网络为例，比较和验证本文采用方法的合理性。线路参数和负荷如下图（参数为标幺值）：图5-1IEEE5 节点网络首先计算各支路的潮流，计算步骤如下：（1）网络化简利用负荷转置26将节点5、4的负荷转移至节点2、3上，计算简化后的潮流分布。计算公式为：上图可变形为图5-2。由图5-2可见，这时节点2、4的总负荷为：而节点2、4间的等值阻抗则为：6 结论自电力市场推行厂网分开政策后，网损的合理分摊成为研究的焦点。由于不同的网损分摊方法会直接影响分摊结果，不同的

25、网损分摊方法也会影响市场的经济运行状况。且分摊方法的不同会存在很大的差异，故如何合理、有效地分摊网损成了市场参与者关注的问题。网损的分摊之所以存在争议，主要是交叉项的分摊问题存在争议。交叉损耗取决于各支路上的潮流，应根据交易的潮流来分摊交叉网损。就网损交叉项的分摊问题，本文提出基于拓扑空间中同胚映射的交叉项的网损分摊方法。该方法基于同胚映射的数学原理，能够正确地在拓扑空间上将交叉项分开，且考虑到实际的潮流分布，合理地分摊交叉项网损，给电力市场的参与者一个清晰地、合理的分摊依据，易被市场参与者接受。通过对本文提出的交叉项分摊方法的实例验证，结果表明本文提出的方案具有以下特点：（1）该方法利用系统

26、中每笔交易所产生的网损由自身对系统的网损和它与其他交易共同作用的网损两部分组成的原则，着重分摊交叉项，既强调了输电网交易独立承担的责任，同时也保持了交易之间相互作用后应所担当的责任，较为准确合理地反映出各交易由于输电而造成的网损。（2）该方法基于各节点上支路的潮流，可以直观地反映网络各交易之间的关系，易被市场的参与者接受。且该方法无需将有损网络转化为无损网络，简化计算。（3）由于该方法在计算时基于同胚映射的数学原理，将交叉项在拓扑空间上转移而不改变其特性，故可以保证收支平衡。（4）该方法可以对有功、无功同步分摊，节省计算时间。（5）该方法只会对类似于调频电厂的负荷（如图5-1和图5-8中的负荷

27、2）分摊时才会出现负值，符合市场机制的需求。致 谢本文从选题到完成的整个过程，得到指导老师×××的悉心指导。×××老师渊博的学识，谦虚、严谨的治学态度、灵活的思维方式、认真的工作作风和对学生的关心都令我佩服不已，谆谆教诲使我受益匪浅，这必将在今后的学习和工作中给我鼓励和鞭策，为以后步入社会、适应工作奠定良好的基础。在此，本人由衷的表示的感谢！感谢徐州师范大学电气工程及自动化学院的老师们在这四年里不仅在专业的学习上给予我的帮助，更感谢他们在我的为人处事上给予的教诲。在论文的完成过程中，还得到其他学院多位老师和同学的热情帮助，在此表示感谢

28、！感谢评审论文的各位专家、老师为本文提出的宝贵的意见。最后，向所有曾给予我关心和帮助的师长、朋友及家人表示感谢!参考文献1 杜松怀，温步壕，蒋传文.电力市场.北京：中国电力出版社J,2004.1822.2 Shuttleworth G,Williams I. Allocation Transmission Losses：Methods and Criteria. A Submission to the DICG Prepared by NERA.London：1999.3 Mutale J，Strbac G,Curcic S，et al.Allocation ofLosses in Distr

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