[发明专利]管理电力传输网络中的拥塞

说明书

技术领域

本发明涉及管理电力传输网络中的电力流(power flow)，更具体而言，涉及电力传输网络中的拥塞(congestion)管理，其中所述电力传输网络包括用于将电力从发电单元传到负载的并行传输路径以及用于调整传输路径上的电力流分配的电力流控制装置。

背景技术

在过去数十年，电能消耗增长了许多倍。电能广泛应用于主要依靠电能进行操作的通信、娱乐、商业等领域。为了将电能从发电源转移到消耗源，采用配电系统或电网。这些电网还被称为电力传输网络，它们提供电能到家庭用户、商业、制造工厂等等。

由于传输大量电能，所以管理经电力传输网络传输的电力流就非常困难。在典型电力传输网络中，根据最低阻抗原理将电力流在传输到消耗电能的任何给定负载的多个路径上进行分配。这样的电力传输网络具有高动态性能，并且操作通常关系到随负载的平衡发电。响应于网络状态、负载或发电单元注入的功率的变化，备用传输路径上的电力流需要进行再分配以避免个体网络部件上的操作约束的违背。这些调整是根据电力传输网络的拓扑结构以及电力传输网络中当前电力流情形而做出的。

因为跨越多个区域的电力系统的整合，所以在电力传输网络的电力流管理方面的难题就大大增加了。在电力传输网络中不同点的价格水平和/或电力需求的变化会导致拥塞。拥塞的结果包括价格峰值(pricespike)、负载下降，以及如果这些措施仍然不管用，则会导致一个或多个区域的电力分配损失。

一种电力流管理的方法采用能量方法论的日前市场(Day-AheadMarket，简称DAM)。一种示例性能量DAM包括需求竞价和实际供给以及需求竞价和供价。到工作日前一天中午为止，市场参与方提交市场信息到独立系统操作员(ISO)。该提交到ISO的市场信息包括关于发电单元、负载服务实体(LSE)和参与方的信息。发电单元基本上提供能量和调节服务给发电单元的市场和操作特性，以在清算DAM的过程中加以考虑。LSE竞价购买DAM中的能量，而参与方进行实际供能以及需求竞价。

在操作日之前，ISO清算DAM，并且公布清算的量和价格。DAM竞价以及所提供的清算的数量和价格在财政上关联于提交这些内容的参与方。由于在竞争的多个区域中存在不同价格结构，所以在这些区域之间的潜在能量传输中就观察到瓶颈现象。这会当ISO试图通过传输超过容许的电力来平衡价格时导致拥塞。

在第二或更后续市场中还存在用于上调节和下调节竞价的规定。这些竞价标示出发电单元想要增加或减去的能量数量和价格，以偏离在忽略拥塞的前一轮中达成的协议，从而导致发出更多或更少的电。

然而，这种能量市场清算机制没有考虑以下可能性，即，通过利用所谓电力流控制装置(PFD)来最大化总传输能力同时关注对个体网络部件的操作约束，从而再分配并行电力传输路径上的电力流。

发明内容

因此，本发明目的之一是，提供一种灵活有效的方法来管理电力传输网络中的拥塞，所述电力传输网络包括用于控制电力流的电力流控制装置(PFD)。该目的通过分别根据权利要求1、4和7所述的用于管理电力传输网络中拥塞的方法、系统和计算机程序来实现，其中该电力传输网络包括发电单元和电力负载之间的并行电力传输路径以及用于调整电力流在传输路径上的分配的电力流控制装置(PFD)。根据从属权利要求，进一步的优选实施例是明显的。

根据本发明，通过充分利用在产生采用PFD获得的总体传输能力方面的灵活性的优势，来执行电力传输网络的拥塞管理。除了发电单元的实际发电进度表之外，还采用PFD的设定点作为优化问题中的其他决策变量，从而和没有采用PFD相比，和网络的各个传输能力一致的可能电力流的解的范围变得更宽。因此，可以进一步优化传输网络中的拥塞成本，也就是，当a)忽略和b)关注拥塞约束时接收和/或给付的金钱量之间的差别。

本发明包括确定至少一个发电单元的参考发电进度表，接着设立优化问题，包括一约束或边界条件集合以及表示拥塞成本的目标函数。优化问题涉及参考发电进度表、电力传输网络中的电力流、调节来自市场参与方的竞价以及实际发电进度表和PFD的设定点。该方法然后求解该优化问题，以最小化决策变量集合的目标函数以及应用该决策变量集合以最小化电力传输网络中的拥塞成本。