摘要：在电力市场环境下，电网可用输电能力(ATC)是反映输电系统可用于传输电力的剩余容量的重要指标。文中根据国际公认的NERC关于ATC的定义，讨论了TRM和CBM两种裕度的含义及几种计算方法；详述了现有的多种ATC的计算方法，包括线性分布因子法、重复潮流法、连续潮流法、最优潮流法和灵敏度分析法，并分析比较了各种方法的优缺点。最后对我国电力市场环境下大型互联电网之间的ATC计算提出了一些建议。W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
关键词：电力市场；可用输电能力；TRM；CBM；算法分析WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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1 引言WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
电力系统区域间功率输送能力计算的研究始于20世纪70年代，至今已有30年的历史。在传统的电力工业运行模式下，它主要用于评估系统互联强度及比较不同输电系统结构的优劣［1］。而在电力市场环境下，系统中往往存在着大量的频繁变化的电力交易，这使得输电系统负荷增加、环流增大、容量裕度降低，进而稳定裕度减少，电力系统的安全与稳定问题更加突出。为保证电力系统的安全运行，需要实时评估电力系统运行的安全水平。在这样的背景下，可用输电能力(ATC：Available Transfer Capabili－ty)的计算就显得十分重要，它不仅可以显示电网运行的安全与稳定裕度，从而减少阻塞发生的概率，也可以为市场参与者提供电网使用状况的详细信息，以指导他们参与市场的行为。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
北美电力可靠性委员会NERC(North AmericanElectric Reliability Council)在上个世纪九十年代统一了有关输电极限的概念，提出了可用输电能力ATC的详细定义与计算框架［2］，这一工作在国际上已得到了更为广泛的认可。ATC是在已有的协议基础上，在实际输电系统中可以用于进一步商业活动的富余输电能力。数学上，ATC可以表示为线路最大输电能力TTC(Total Transfer Capability)减去输电可靠性裕度TRM(Transmission Reliability Margin)，减去容量效益裕度CBM(Capacity Benefit Margin)，再减去现存输送协议ETC(Existing Transmission Commit－ments)。ATC的计算值应实时发布在电力市场公共信息系统网页上，以进一步促进输电网络的开放，进而促进电力市场的交易［3］。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
按照NERC建议的计算框架，ATC的计算需要考虑三种物理约束：电压约束；设备过负荷约束；包括静态、动态和暂态等在内的各种稳定极限约束［2］。这里静态安全约束为“N－1”准则。W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
计算ATC必须要计算TRM和CBM这两种输电容量裕度。本文将先分析TRM和CBM两种裕度的含义，介绍几种计算两种裕度的方法；然后详述了现有的多种ATC的计算方法，包括线性分布因子法、重复潮流法、连续潮流法、最优潮流法和灵敏度分析法等，分析比较了这些方法的优缺点。在文章最后对我国电力市场环境下大型互联电网的ATC的计算提出了一些的建议。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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2 两种容量裕度WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
计算ATC时，一般以一个给定的基本运行状态为基础，计算可进一步用以传输电能的最大裕度，在裕度中减去TRM和CBM，即得ATC值。目前大多数文献在计算ATC时都忽略这两个裕度是不正确的。本节将详细的解释它们的含义，并介绍几种可用的计算方法［4］。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
2．1 输电可靠性裕度TRM［5］WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
TRM指的是预留的必要的电网输电能力，以确保当系统运行参数在合理范围内发生变化时，整个系统能够安全稳定的运行。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
这些不确定的运行参数可能包括支路停运、发电调度、负荷预测、并行潮流等。一般来说，时间跨度越大，它们的不确定性越大。因此，TRM与考虑的时间断面有关，时间跨度越大，往往需要预留的TRM越多。WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
计算TRM时需要全面考虑到各种不确定因素，并将它们合理地组合到一起，而不是仅仅代数叠加。TRM的计算方法主要包括：P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
a．在基准情况下不断改变假设和预测的参量，重复计算TTC，所得到的TTC中最大值与最小值之差即为TRM。理论上需要取遍所有可能的参数变化组合。WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
b．按经验取TTC的一个固定百分比(比如4％)。这种方法简单方便，较为常用。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
c．利用统计学或概率方法求解［6］。这类方法的计算过程较为繁琐，也不太成熟。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
d．降低额定值法：系统中不确定因素对所有电力设备的影响是相对一致的，可以通过降低设备的计算额定值来计及这些不确定因素。典型的额定值降低为2－5％，当然降低的幅值会随着时间跨度的增大而增大［4］。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
在实际应用中，并不需要实时计算TRM值，欧共体内部电力市场只要求每半年刷新一次TRM值。计算方法更多是取TTC的一个固定百分比，对于电气连接紧密，无功支持充裕的电网，TRM所占TTC的百分比可以取的小一些。plcjs.技.术_网
2．2 容量效益裕度CBMWWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
CBM指的是：为了能够从其它互联系统中获得电力来满足发电可靠性需求而预留的输电容量裕度。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
备用发电容量对保证供电可靠性至关重要，在发电机停运或因其它设备故障而失去部分电源时，需要启动备用电源以保证向负荷供电。对于互联的电力系统，当发生故障引起电源短缺时可以从其它子系统得到紧急援助，因而每个系统内部都可以减少发电备用容量，以提高经济性。为了保证系统在任何时刻都有能力将系统外的电能输送到负荷中心，需要预留部分输电容量，这个容量就是容量效益裕度CBM，这里的效益指电网互联的效益。WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
负荷服务公司LSE(Load Serving Entity)通过共享互联系统中其它区域的备用容量而受益，最终应该反馈给用户。在确定CBM时，需要考虑所有相关的用户，并且保证所有的LSE都能享有这一裕度带来的效益。保留的CBM减少了发电机备用容量，只有在紧急发电不足时才可以被使用。WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
目前计算CBM没有很好的方法，一般取为系统内最大发电单元出力的一个倍数，或者取为TTC的一个固定的百分比，这两种方法可统称为确定性方法。文献［7］引用发电可靠性指数LOLE(Loss ofLoad Expected)来计算CBM的值。WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
一般假设发电可靠性指数为LOLE＜1天/10年，或LOLE＜2．4小时/年，也就是说在10年中，负荷超过最大发电容量的时间累计最多不超过1天。如果某区域自身不能满足该标准，就需要预留输电裕度以便从其它区域得到功率。这些需要的功率在其它区域的分配是按照其它各区域的LOLE指数相反的比例进行的，即LOLE指数的区域将提供更多的功率。显然当区域内部发电备用充裕时所需CBM可能为零。W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
无论用哪一种方法，输电提供商对所有的用户服务公司的要求准则必须同等。而计算方法的选取往往取决于时间跨度的大小。举例来说，研究很近时间断面的情况，发电机强迫停运或保养停运的不确定度很低，确定性的方法就比较适用。而在研究长时间跨度的情况时，由于不确定度的原因，随机方法更适用。WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
通常来说，CBM不需要实时计算，一个比较长的时段里的CBM可以取其中的最大值。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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3 ATC的计算方法WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
ATC计算方法大体上可以分为确定性的求解方法和基于概率的求解方法两大类。确定性的方法主要包括线性分布因子法(LDF：Linear Distribution Fac－tor)、重复潮流法(RPF：Repeated Power Flow)、连续潮流法(CPF：Continuation Power Flow)、最优潮流法(OPF：Optimal Power Flow)、灵敏度分析法等。另外不少文献采用概率性的方法计算ATC时，主要基于很多电力系统参数所具有的各种随机特性，因而期望在概率框架下能得到与实际情况更为接近的解。事实上，一方面这些随机不确定因素在TRM中已被计及，另一方面在求解ATC时基于概率的方法与确定性方法的基本原则是一致的，因此这里只评述确定性的求解方法。WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
3．1 线性分布因子法plcjs.技.术_网
线性分布因子法也叫直流灵敏度系数法，是基于直流潮流分析实际网络响应系数的方法，一般用到多种线性分布因子［8］［9］。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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