专利名称：基于费用电纳的无功服务定价方法
技术领域：
本发明涉及一种电力定价方法，特别涉及一种电能传输过程中的无功服 务定价方法。
背景技术：
电力的市场化改革自20世纪90年代初兴起，目前已经席巻全球。趋动 电力市场运转的电价，其理论的严密性、算法的广泛适用性、激励用户充分 利用已有资源的有效性等，是确保电力市场健康发展的关键。但由于互相对 立的容性无功和感性无功都要收费的复杂性和功率表达式本身固有的非线 性，使己有无功服务电价理论与算法严重缺失。目前无功服务定价方法主要有边际成本法和综合成本法两大类。边际成 本法通过建立含节点无功平衡约束的成本最小化模型，运用最优化方法求解 模型，再将模型解对应的各节点无功平衡约束的影子价格作为该节点的无功 电价。这是一种具有严格经济学理论基础的方法。它能提供很好的经济激励 信息，促进电力资源的优化利用，但却不能实现无功成本的收支平衡，而且 随着模型中目标函数和约束条件考虑的不同，各节点的无功电价有异。综合成本法是先将系统的总无功成本分配给各条线路，再按线路潮流的 组成(通过向负荷的顺流追踪)分配给各个负荷，求各节点单位负荷分担的系 统无功成本即得该负荷应支付的无功服务电价。这种方法思路简洁、直观、 易于理解、且能确保收支平衡，但它将系统的无功成本求和后再分配，混淆 了无功源的不同地点及其容性与感性的自然对立特性对各节点无功电价的不 同影响，同时它不能向用户提供有效的经济激励信息。因此，严密、广泛适用、有良好激励信息的无功服务定价问题有待研究。发明内容本发明的目的是提供一种面向用户的无功服务定价新方法一基于费用电 纳的无功服务定价方法，这种新方法不仅适用含容性无功源的电网、还适用 含感性无功源或同时含有这两种无功源的任意结构电网，它既能确保无功成 本的收支平衡、又能向用户提供有效的经济激励信息。 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为 一种基于费用电纳的无功服务定价方法，包括以下步骤1) 将无功付费主体的电源有功、负荷有功和负荷无功分别等值成对应 稳态潮流解的节点注入电流；将无功收费主体的电源无功等值成对应稳态潮 流解的节点并联电纳，即费用电纳；2) 计算各用户在费用电纳上的无功分量；3) 将费用电纳上的各无功分量乘以该费用电纳对应的无功电源单位无 功成本得费用电纳上的无功成本分量；4) 计算各用户相对于有功和无功的无功服务电价。 其中，步骤l)包括以下步骤(i) 计算电网的稳态潮流解；(ii) 将/节点的用户注入电网的有功功率S和无功功率2,分别等值成对 应稳态潮流解的节点注入电流7,p和"7,=《/《 (kA) ,L-y0/《 (kA) 其中R为/节点电压巧的共轭值；(iii) 将A节点无功收费主体的无功发电功率a等值成对应稳态潮流解的节点费用电纳-A=a/e (s)其中，g为A节点电压；其中的步骤2)包括以下步骤(i) 计算用户/的有功等值电流/7在费用电纳^上引起的无功发电分量G〖(M窗)其中" "表示点乘积，4为电网节点阻抗矩阵A行/列的元素。(ii) 计算用户/的无功等值电流7,在费用电纳^上引起的无功发电分量a〗0=A[(K (MVAR) 其中" "表示点乘积，4为电网节点阻抗矩阵A行/列的元素。 步骤3)包括以下步骤(i) 运用用户/的有功等值电流/7在费用电纳^上引起的无功发电分量 计算相应的无功发电成本分量为^K(元)；其中n为A:节点无功源的单位无功成本。(ii) 运用用户/的无功等值电流7,q在费用电纳^上引起的无功发电分量e,:，计算相应的无功发电成本分量为&^ (元)；其中h为^节点无功源的单 位无功成本。所述步骤4)为计算传输用户/的有功、无功的无功服务电价;i,和" < =2>必"=!>A[(KX./《.)](元/丽h)《=2>^:/Q =2>^欣)*(—A,/《)](元/MVARh)采用本发明所获得的有益效果有1)运用支路耗散功率分量的转归算法，实现了电源有功、负荷有功、负 荷无功(用户)在费用电纳上(提供无功服务)上的无功分量的计算，计及 了无功源的不同地点和不同属性(容性与感性)对各节点无功服务电价的不同影响，使得本发明提供的无功服务定价方法更加公正、合理。本发明考虑了 电源有功传输所接受的无功服务，并定量计及了有功和无功之间的交叉影响(即P-Q耦合)。本发明既确保收支平衡，又提供精准的经济激励信息。因此，本发明提供的无功服务定价方法更为有效，更适应电力市场的实际需要。(2) 本发明适用范围广，无须将线路对地电容做近似处理，不仅适用含 容性无功源的电网，还适用含感性无功源或同时含有这两种无功源的任意结 构电网。(3) 实施简便，本发明的计算公式简单，不含任何不确定次数的迭代运 算或收敛性判断运算，计算速度快。本发明方法基于潮流解，建立了含费用电纳的等值电网，运用支路耗散 功率分量的转归算法，实现了电源有功、负荷有功、负荷无功(用户)在费 用电纳(提供无功服务)上的无功分量计算。结合各收费无功源的单位无功 成本，准确计算出各用户应付的无功服务成本分量，基于此成本分量计算出 各用户有功、无功的无功服务电价。给出的模型简单明了，无须将线路对地 电容做电源或移植处理，只需求解简单的正弦稳态电路。同时本发明考虑了 电源间和有功-无功间的交叉影响，使无功定价更加公正、合理，同时它还能 向用户提供有效的经济激励信息。综上所述，本发明克服了现有技术的不足，相比现有技术，具有显著的 理论和技术优势，具有很高的应用价值。
图1是一个简单的3节点电力系统等值电网。
具体实施方式
一种基于费用电纳的无功服务定价方法，步骤如下将无功付费主体的电源有功、负荷有功、负荷无功(简称"用户")分别 等值成对应稳态潮流解的节点注入电流；将无功收费主体的电源无功(简称7"无功服务")等值成对应稳态潮流解的节点并联电纳(简称"费用电纳")。如图l所示的电力系统等值电网中，/7和p分别为/节点的用户注入电网的有功和无功功率对应电网稳态潮流解的等值节点注入电流。A为A节点的收费无功源所发出的无功对应稳态潮流解的等值节点费用电纳(等效电纳)。如果一个节点既无电源又无负荷，则其注入电流和费用电纳都不存在。(1)用普通潮流程序或状态估计程序确定电网的稳态潮流解；具体算法 有高斯-塞德尔法、牛顿-拉夫逊法、P-Q分解法等。具体算法请参见如下文 献文献[l]，《电力系统分析》，何仰赞、温增银著，华中科技大学出版，2002 年，52 72页。(2) 将/节点的用户注入电网的有功功率《和无功功率a分别等值成对 应稳态潮流解(/节点电压「的共轭用^表示)的节点注入电流/7和C 。它们的 具体计算公式为HA (kA) (1)(kA) (2)(3) 将A节点无功收费主体的无功发电功率a等值成对应稳态潮流解U 节点电压用&表示)的节点费用电纳A。它的具体计算公式为A=a/C (S) (3)其中，巧为A节点电压；(4) 运用支路耗散功率分量的转归算法计算用户/的有功等值电流7,在 费用电纳A上引起的无功发电分量e, 及其成本分量。它的具体计算公式为a^喊"(U"] (MVAR) (4) 相应的无功发电成本分量为h^(元)。其中"*"表示点乘积，^为电网节点 阻抗矩阵A:行/列的元素，,,为A:节点无功源的单位无功成本。本部分计算涉及到参考文献—文献[2]: Jian-Chun Peng (彭建春)，Hui Jiang (江辉)and Yong-Hua Song. A Weakly Conditioned Imputation Of An Impedance Branch Dissipation Power [J]. 7>ww. i^werSj;W" Nov., 2007， 22(4): 2124-2133(5) 运用支路耗散功率分量的转归算法计算用户/的无功等值电流/7在费用电纳A上引起的无功发电分量0及其成本分量。它的具体计算公式为0=鹏)*(5力)] (MVAR) (5) 相应的无功发电成本分量为(元)。(6) 各用户/的有功、无功引起的电网中所有费用电纳的无功成本分量 分别累加并除以用户/的有功、无功，即得传输用户/的有功、无功的无功 服务电价Af和Af。它们的具体计算公式为< =1>必"^A欣)《W)](元麵) (6) 《=2>*0 ", =2>^欣)(元/MVARh) (7)
权利要求
1、一种基于费用电纳的无功服务定价方法，包括以下步骤1)将无功付费主体的电源有功、负荷有功和负荷无功分别等值成对应稳态潮流解的节点注入电流；将无功收费主体的电源无功等值成对应稳态潮流解的节点并联电纳，即费用电纳；2)计算各用户在费用电纳上的无功分量；3)将费用电纳上的各无功分量乘以该费用电纳对应的无功电源单位无功成本得费用电纳上的无功成本分量；4)计算各用户相对于有功和无功的无功服务电价。
2、 根据权利要求1所述的基于费用电纳的无功服务定价方法， 步骤l)包括以下步骤(i) 计算电网的稳态潮流解；(ii) 将/节点的用户注入电网的有功功率s和无功功率a分别等值成对应稳态潮流解的节点注入电流7/和7,:7;=《/《 (kA)"="/0《 (kA)其中《为/节点电压巧的共轭值；(iii) 将A:节点无功收费主体的无功发电功率a等值成对应稳 态潮流解的节点费用电纳A=a/C (s)其中，巧为A:节点电压；
3、 根据权利要求2所述的基于费用电纳的无功服务定价方法， 步骤2)包括以下步骤(i)计算用户/的有功等值电流/7在费用电纳^上引起的无功发电分量M:<formula>formula see original document page 3</formula> 其中"，"表示点乘积，^为电网节点阻抗矩阵^行/列的元素;(ii)计算用户/的无功等值电流/7在费用电纳A上引起的无功发电分量^:<formula>formula see original document page 3</formula>其中"*"表示点乘积，^为电网节点阻抗矩阵yH亍/列的元素。
4、 根据权利要求3所述的基于费用电纳的无功服务定价方法，步骤3)包括以下步骤(i) 运用用户/的有功等值电流/7在费用电纳^上引起的无功发 电分量M，计算相应的无功发电成本分量为;^M(元)；其中r,为A节 点无功源的单位无功成本；(ii) 运用用户/的无功等值电流7,在费用电纳A上引起的无功 发电分量^，计算相应的无功发电成本分量为he,l (元)；其中r,为 A节点无功源的单位无功成本。
5、 根据权利要求4所述的基于费用电纳的无功服务定价方法，所述步骤4)为计算传输用户/的有功、无功的无功服务电价;if和"<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本发明公开了一种基于费用电纳的无功服务定价方法，包括以下步骤1)将无功付费主体的电源有功、负荷有功和负荷无功分别等值成对应稳态潮流解的节点注入电流；将无功收费主体的电源无功等值成对应稳态潮流解的节点并联电纳，即费用电纳；2)计算各用户在费用电纳上的无功分量；3)将费用电纳上的各无功分量乘以该费用电纳对应的无功电源单位无功成本得费用电纳上的无功成本分量；4)计算各用户相对于有功和无功的无功服务电价。本发明所涉及的方法适用于含超前和/或滞后无功源的任意结构电网，实施该方法既能确保电网收支平衡、又能为电网用户提供精准的经济激励信息。
文档编号G01R21/00GK101261291SQ200810031080
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者何禹清, 彭建春, 明 文, 辉 江 申请人:湖南大学