节点边际电价理论及其在智能电网中的应用研究

作者：

姚娜娜(姚娜娜.)

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摘要：

节点边际电价（bbbbbbbbal　marginal　price：lmp）是实时电价的一种实现方式，可以反映电网负荷、传输线及发电机组的稀缺或过剩程度，从时间和空间两个维度为电力市场参与者提供经济信号，引导市场参与者做出正确的决策，从而优化电力资源配置，提高资源利用率。但是一方面大量的节点为电网的结算带来了极大不便，从而出现了区域电价，区域定价的关键在于区域的划分；另一方面，随着风电并网的规模逐渐增大，其出力存在间歇性和波动性，再加上负荷预测的不准确性，造成了lmp的实际值与预期值相比存在波动，为电力市场带来了电价波动风险。

针对上述第一个问题，本文提出了一种基于动态lmp考虑系统拓扑结构的一种电网分区算法。本文分区算法选择一定时间长度的lmp作为节点的特征因子，引用k-means聚类方法的核心思想，并依据电网分区的要求对k-means方法进行了改进。首先，初始聚类中心的选取以各聚类中心间距尽可能大为准则而非随机选取；其次，分区过程中考虑了系统的拓扑结构。本文提出的分区方法在ieee-118节点系统和我国某实际区域电网的应用算例结果表明，本文算法具有有效性和实用性。

针对上述第二个问题，已有的应对措施是提高lmp的预测精度。本文则先后提出了使用户参与需求侧响应的措施和在电力系统中引入储能系统的方法来规避和减轻lmp波动风险。

前者首先分析了lmp的波动性，并将规避lmp波动风险转换为保持最优潮流模型的最优基不变，然后建立了以参与需求侧响应的负荷个数最少为目标，以保持最优基不变为约束的数学模型。求解时找出问题的最坏场景，根据最坏场景下的求解结果来判断使用户参与需求侧响的措施对lmp波动风险的规避是否有效。选用ieee-31节点系统作为测试算例对该方法进行验证，算例结果表明，不确定因素在一定范围内波动时，通过合理配置需求侧响应，可以保持lmp不变，从而达到规避lmp波动风险的效果。

考虑到当不确定因素的波动超出一定范围时，严格维持lmp不变难以实现或者要付出较大代价，而储能系统以其智能的充电蓄能和放电供能这种时空转移能量特性，可被应用于新能源电力系统来提高系统稳定性和灵活性，本文提出了后一种在电网中引入储能系统减轻lmp波动风险的方法。首先建立了以储能投资费用和风险价值总和最小为目标的min-max-min三层结构的鲁棒优化模型，考虑到求解算法的复杂程度，又建立了单层结构的全场景可行模型来优化配置储能设备的位置及容量。目标函数中出现了一个内联变量lmp，本文利用kkt条件等效替代lmp的计算模型，经过一系列线性化，将问题转换成milp问题，可直接调用商业优化软件cplex求解。将该方法应用于ieee-31测试算例，将结果进行分析，得出了在电力系统中引入储能设备既能保证系统安全稳定运行又可以有效减轻风电出力波动引起的lmp波动风险的结论。

关键词：

储能系统规避和减轻电价风险节点边际电价区域划分需求侧响应

作者机构：

[ 1 ]西安交通大学电子与信息工程学院

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