电力阻塞回归预测

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【摘要】本文通过对电力市场规则的综合分析，确定了阻塞管理的完整流程包括：各发电机组对各线路上有功潮流影响的近似表达式；关于阻塞费用的优化。通过分析某实际电网年运营数据数据的特点，运用逐步线性回归方法快速地得出了各线路上有功潮流关于各发电机组的出力的近似表达式，同时对其进行了误差分析，证明了表达式的合理性和准确性；并根据阻塞管理原则，考虑了发电商序内容量不能出力的的利润损失和序外容量在清算价上出力所造成利润损失，设计了合理、公平的阻塞费用计算规则。

【关键词】有功潮流；电力阻塞；逐步线性回归

1.引言

我国的发电侧电力市场，采取交易与调度一体化的模式，电网公司在组织交易和配送时必须遵循“安全第一”的原则，遵守电力市场交易规则，按照购电费用最小的经济目标来运作。市场交易——高度中心根据负荷预报和交易规则制订满足电网安全运行的各发电机组的出力分配方案，在执行调度计划的同时，实时调度承担AGC（自动发电控制）辅助服务的机组出力，以跟踪电网中实时变化的负荷。

电网上的每条线路上的有功潮流（包括大小的方向）取决于电网结构和各发电机组的出力，每条线路上的有功潮流的绝对值有一个安全限值，限值还具有一定的安全裕度，如果各机组的出力分配方案使某条线路上的有功潮流绝对值超限值称为输电阻塞。当发生输电阻塞时，进行安全经济的阻塞管理是势在必行的。

由于电网有功潮流、出力及经济指标取决于很多复杂因素，所以本文以某电网8条线路的实际年运营数据为基准，建立了一套完整的计算与预测算法，并且在实际中得到了验证。其他类型电网亦可按此法进行分析，因此本算法有较高的应用价值。

2.有功潮流与出力的线性模型

根据工程经验，可知有功潮流与机组出力可根据现实监测数据近似表示为线性模型。所以首先我们需要拟合出该模型。线性回归求解：

由于全回归（Regress）的误差较大，因此采用逐步回归（Stepwise）来剔除相关项。回归目标：逐步剔除或引入相关项，最终使得均方差（RMSE）最小，回归系数（R-square）最大的是最优解。对于某号线路，逐步回归结果如图1所示：图1中的模型优化记录（Model History）是均方差（RMSE）变化趋势图，可见确实是逐步优化的。

由图1可得到最优结果，并且产生了常数项（截距Intercept）。此时的均方差（RMSE）为0.0359891，回归系数为0.99951，可以认为已经达到了较高的精度。

由于显示数据往往存在着部分特例或者不像是数据项，会对分析结果造成较大干扰，所以下一步则应该剔除明显无关项。由x8数据项的单因素影响回归分析图分析可知，考虑到均方差（RMSE）最小的目标，需要剔除x8（move x8 out），如图2所示：（同理，需要对其他误差项做同样的剔除处理）

由此可得某号线路潮流值与各机组出力的近似表达式如下：

0.082841*x1+0.048279*x2+0.052971*x3+0.11993*x4-0.025441*x5+0.12201*x6+

0.12158*x7-0.0012256*x8+110.3

同理，可得到所有线路的潮流值表达式（矩阵表示）如下，为0的项表示已经被剔除：

回归结果的检验：

运用该电网实际机组出力方案数据表表中抽样行矩阵Eclfa做检验。

因为产生了常数项，故须对Eclfa矩阵末尾添加元素1，以考虑常数项。

检验结果为潮流值抽样行。

以某号线路为例，执行命令var（[Eclfa*，164.78]）可得方差为：0.00227723973821

方差较小，说明本模型结果精度较高。

3.阻塞费用计算规则及讨论

由于负荷需求必须满足，因此序内容量的损失量必须由等量的序外容量弥补。

而序外容量的损失主要来自清算价与实际报价的差价损失，易量化。

序内容量的损失主要来自实际分配出力小于初始分配出力导致的损失，难量化；但是同时序内容量有清算价高于实际出力价的好处。

考虑到平衡性和简明性，采取使得序内容量与序外容量差价最小为最优公式——这实际上是近似结果。

数据量符号约定如下：

——表示第i组的出力分配值

——表示第i条线路的当前潮流值

——表示第i台机组的清算价

——表示第i台机组的实际报价

阻塞费用最优规划公式如下：

阻塞费用应该考虑到假如不进行各机组出力分配方案的调整时给网方带来的各方面损失：

（1）对线路采用安全裕度输电而造成的安全损失；

（2）拉闸限电给网方带来的经济损失和信誉损失；这些损失的避免对网方来说是一种收益，应该在阻塞费用的计算中给予考虑，这样就可以兼顾了网方和发电商双方的利益，使阻塞费用的计算更合理，更有说服力。

4.结论及推广

对网方来说，各发电机组的出力分配预案的给予可以采取分步计算策略，使其更具有经济性。

根据现有的机组和电网分配情况以及各线路上的潮流限值和相对安全裕度，可以得出在取得最大输电量时的各线有功潮流，从而得到了拉闸限电的一个下限，可以有提前警示的作用，可以早作安排。

参考文献

[1]Lui Sha Rajkumar，R.Sathaye，S.S.，Generalized rate-monotonic scheduling theory：a framework for developing real-time systems.，Proceedings of the IEEE.

[2]Programming Perl.By Larry Wall，Tom Christiansen & Randal L.Schwartz，ISBN 1-56592-149-6.

[3]中电网，http：//.

作者简介：王民（1978—），男，河南驻马店人，现供职于南京中网卫星通信股份有限公司，研究方向：智能电网。