1電力經濟綜合實驗教學內容

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

1.2基于節(jié)點邊際電價的輸電權交易分析學生通過本設計案例仿真分析輸電網絡對電能交易的影響，理解物理輸電權和金融輸電權的概念及其存在的問題;輸電網絡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上，設計案例還讓學生仿真分析金融輸電權交易，理解金融輸電權交易對規(guī)避輸電網絡引起的交易限制與價格波動風險的作用機理。

1.3輸配電成本分攤分析結合學生潮流計算的學習基礎，本設計案例仿真分析不同的市場交易對輸配電網絡資源使用程度;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攤原則，仿真分析輸配電固定成本在不同交易主體上的分攤責任;設計案例分析不同交易產生的網損成本的差異，仿真分析輸配電網損成本在不同交易主體上的分攤責任。

2PWS簡介

PWS是一個電力系統仿真軟件包，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編輯器。它能夠有效地計算高達100，000個節(jié)點的電力網絡。它基本的工具包里包含了經濟調度、區(qū)域功率經濟分配分析、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的全景圖來觀察電力系統。此外，系統模型可以通過使用仿真軟件的圖形編輯工具進行修改。用戶只需輕輕點擊幾下鼠標就可以在檢修期間切換線路、增加新的線路或發(fā)電機、確定新的交易容量，大大增強了用戶對系統特性、問題和約束的理解，以便于用戶對系統進行維護。

3金融輸電權交易教學案例展示

3.1基本原理

(1)金融輸電權(FinancialTransmissionRight)為市場交易者規(guī)避價格波動風險而設立的金融工具，它是一個金融支付合同，這個合同的支付取決于電力現貨市場的成交結果。當電力網絡在輸配電過程中發(fā)生阻塞時，金融輸電權的擁有者獲得經濟補償，以保持輸配電價格的長期穩(wěn)定性。

(2)節(jié)點邊際電價(LocationalMarginalPrice)是當前系統運行狀態(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)點邊際電價結算，市場交易實現的社會總福利。本實驗模塊采用節(jié)點邊際電價作為電能量交易市場定價的方法。分析輸電網絡阻塞對電能交易價格的影響，以及金融輸電權交易對規(guī)避輸電網絡引起的交易限制與價格波動風險的作用機理。

3.2實驗案例一個4節(jié)點系統如圖1所示。節(jié)點1、2、3、4分別接有發(fā)電機G1、G2、G3、G4和負荷X、Y、Z、W。發(fā)電機的參數詳見表1。4個節(jié)點由4條線路連接形成一個完整的系統，系統路的參數詳見表2。假設各節(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的影響。我們要求學生能在不同的負荷情況下，利用PWS計算系統中各節(jié)點的節(jié)點邊際電價;并分析系統中是否會發(fā)生阻塞?如果存在阻塞，分析系統的阻塞程度，并求系統的阻塞盈余。

3.3實驗過程

(1)當負荷X、Y、Z、W分別為300、200、180、200MW時，計算結果如圖2所示。由圖2可以清晰地看出，此時的系統中不存在阻塞。4個節(jié)點的節(jié)點邊際電價均為400.00￥/MWh，即該4節(jié)電系統的系統邊際電價為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，遠遠低于其線路的輸送容量。

(2)當負荷X、Y、Z、W分別為300MW、500MW、450MW、400MW時，計算結果如圖3所示。如圖4節(jié)點系統中，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)點負荷量與該節(jié)點的節(jié)點邊際電價的乘積，節(jié)點生產者收入為節(jié)點發(fā)電量與該節(jié)點發(fā)電機報價的乘積。

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

3.4實驗結論在本實驗案例和實驗過程中，系統中阻塞的發(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)點邊際電價由系統未發(fā)生阻塞時的400.00￥/MWh增長到系統發(fā)生阻塞時的475.00￥/MWh。在存在阻塞的系統中，機組G1通過購買50MW的金融輸電權，雖然增加了成本1000元，卻規(guī)避了由系統阻塞帶來的交易風險，同時在輸電權市場中獲利2750元。通過金融輸電權交易教學案例，設計案例仿真，使學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交易對規(guī)避網絡阻塞所引起的交易限制，以及規(guī)避市場價格波動風險的作用機理。

4結語

“電力經濟綜合實驗”是以學生學習的電力經濟理論課知識為基礎，選擇了其中的重點和難點知識。我們通過設計教學案例，借助電力系統可視化仿真實驗平臺，使用仿真分析的方法，幫助學生理解電力經濟的基本原理和基本方法，同時也鍛煉和提高了學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：華北電力大學電氣與電子工程學院