發電機組無功綜合成本模型的製作方法
2023-09-12 03:40:20 2
本發明涉及無功電價技術領域，尤其是一種發電機組無功綜合成本模型。
背景技術：
在電力系統中，無功成本是構成無功輔助服務費用的關鍵，為了能提供一個合理的無功輔助服務費用，以保證最大的經濟效益，無功電能交易商應對無功電能生產成本有一個明確的認識。無功功率在有功功率的傳輸中起著非常重要的支持作用。而當越來越多的電能交易需要傳輸系統來處理而電壓卻成為阻礙額外電能傳輸的瓶頸時，這種作用就顯得尤為重要。為了支持能量交易，必須保證整個電力系統的電壓維持在正常水平，並能在緊急情況下防止負荷的減少，因此支持交易的無功數量必須符合維持電壓水平在普遍所能接受範圍內的可靠性要求。
在研究無功成本的問題上，國外有學者建議採用一種固定比例的無功成本，但這樣不足以提供一個正確的價格信號。又有學者稱無功的可變成本可以被忽略，所以無功的收費應該以可用無功的容量為標準。然而忽略可變成本將導致相關信息的損失。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種發電機組無功綜合成本模型，通過建立合理的無功電價機制，有利於無功市場的建立，提高經濟效益。
為實現上述目的，本發明採用下述技術方案：
發電機組無功綜合成本模型，發電機組的無功綜合成本函數如下式所示：
cgqi＝cq+copp+closs；
式中：cgqi為發電機的無功綜合成本函數；
cq為發電機的無功容量成本；
copp為發電機的無功機會成本，屬於發電機的無功電量成本；
closs為發電機的無功損耗成本，屬於發電機的無功電量成本。
進一步地，發電機無功投資成本可以如下表示為：cq＝cp·tanθ；
式中：cp表示發電機的有功分量投資成本；
cq表示發電機的無功分量投資成本；
θ表示相位角。
進一步地，所述發電機的無功機會成本表達式如下：
其中：copp為發電機的無功機會成本函數；
qi為發電機的無功出力；
b31為發電機運行在[qc1,qmax]一段時的機會成本報價。
進一步地，所述發電機的無功損耗成本函數可以按下式的結構表達：
其中：closs為發電機的無功損耗成本函數；
qi發電機的無功出力；
bli為發電機進相吸收無功時的損耗成本報價；
b2i為發電機在[qc1,qc2]區域工作時的損耗成本報價。
本發明的有益效果是，
本發明提供一種發電機組無功綜合成本模型，建立合理的無功電價機制，正確的價格信號將使傳輸領域更為便利，並能提高經濟效益，有了合理的無功成本和價格信息，輸電網的使用者就可以做出明智決策，如能量交易、投資資源的合理利用和分布；其次，有了合理的無功分配，有功網損將減少，所以當電網中的無功源能很好地進行無功平衡的時候，系統運行的效率和可靠性將提高；最後，系統電壓水平將得到改善，這將減少過高或過低電壓所帶來的問題。
附圖說明
圖1是發電機運行極限圖；
圖2是發電機無功成本曲線。
具體實施方式
發電機組無功綜合成本模型，發電機組的無功綜合成本函數如下式所示：
cgqi＝cq+copp+closs；
式中：cgqi為發電機的無功綜合成本函數；
cq為發電機的無功容量成本；
copp為發電機的無功機會成本，屬於發電機的無功電量成本；
closs為發電機的無功損耗成本，屬於發電機的無功電量成本。
通常發電機組的投資成本是以有功容量為依據計算的，然而，發電機組不僅生產有功電能，而且也生產無功電能。因此，在計算無功投資成本時用有功與無功以及視在功率之間的關係進行投資成本折算。通常發電機的投資成本是根據有功容量給出的，即以元/mw的形式給出。當有功容量投資成本給定時，投資成本可用視在功率描述為：
元/mw＝元/mva·cosθ即cp＝cs·cosθ
元/mvar＝元/mva·sinθ即cq＝cs·sinθ；
式中：cs表示發電機的單位容量投資成本；
cp表示發電機的有功分量投資成本；
cq表示發電機的無功分量投資成本。
由於發電機的投資成本一般都用有功分量成本來表示，因此，發電機無功投資成本可以如下表示為：
cq＝cp·tanθ；
同步發電機的運行區域受到最小負載、場電流、電樞電流和發電機進相運行時系統穩定裕度等物理量的限制，其運行極限如圖1所示，其中a點是發電機運行時經濟效益最高的點，其中q上半軸表示發電機在功率因數滯後的情況下運行，下半軸為超前的功率因數運行。
為了將發電機的有功傳輸到負荷區，必須要有一定的無功支持，在一定的功率範圍內，發電機發出的無功是無償的(oab區域內)，超過這個範圍時無功是有償的。當系統的負荷發生波動，需要發電機發出更多的無功支持，這時候假設發電機由d運行到c點，發電機輸出的無功增大，發電機電流增大，將影響發電機的壽命和增加發電機維修費用，因此這部分發出無功是有償服務的；負荷低谷時系統電壓過高。為維持系統的電壓水平，有時需要發電機進相運行吸收無功。發電機進相運行時，定子端部溫度升高，加快定子絕緣老化，縮短發電機使用壽命；而且進相運行使發電機組的靜穩裕度減少，機組開斷的概率增加，造成很大的無功可靠性費用。因此，發電機吸收無功也是無功服務的一部分，而且應對進相運行的發電機組給予更多的經濟補償。p軸下半部分為進相運行，發電機的最大無功出力受定子端部升溫、並列運行穩定性等約束，在發電機運行規範中給出。
根據以上分析，發電機的損耗成本報價可以按下式的結構表達：
其中：closs為發電機的損耗成本函數；
qi發電機的無功出力；
bli為發電機進相吸收無功時的損耗成本報價；
b2i為發電機在[qc1,qc2]區域工作時的損耗成本報價。
經濟學中機會成本是指在把一定的資源用於生產某種產品時所放棄的生產另一種產品的產量的價值，或者說，機會成本是在若干備選方案中因選定某一方案而放棄另一方案時所喪失的潛在收益。對於發電機，只有多發有功電量才能創造經濟效益。正常情況下，發電機無功出力低於其額定值，不會影響有功發電能力。但有時為了滿足系統的無功功率平衡和維持節點電壓水平，需要提供無功支持服務而增加發電機的無功出力或使發電機作進相運行。發電機有功無功輸出受到運行極限的約束，在一些條件下只能通過降低有功出力來增發系統需要的無功，電廠的這部分利潤損失費用可以看作是電廠增發無功的機會成本。
如圖2所示，當系統需要大量的無功時，發電機將沿著cg曲線逼近發電機所能發出的最大無功q1max，此時必然導致發電機有功輸出的減少，從而導致減少發電商的利潤，為了彌補這部分的損失，那麼[qc1,qmax]區間既c～g之間的無功也是有償的。發電機因為增加無功出力而減少了有功出力，使得發電收益減少，減少的這部分收益就是發電機提供該項輔助服務的機會成本。機會成本如式所示：
其中：copp為發電機的無功機會成本函數；
qi為發電機的無功出力；
b31為發電機運行在[qc1,qmax]一段時的機會成本報價。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。