本發(fā)明涉及無功電價技術領域，尤其是一種發(fā)電機組無功綜合成本模型。

背景技術：

在電力系統(tǒng)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(jīng)濟效益，無功電能交易商應對無功電能生產(chǎn)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(tǒng)來處理而電壓卻成為阻礙額外電能傳輸?shù)钠款i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(tǒng)的電壓維持在正常水平，并能在緊急情況下防止負荷的減少，因此支持交易的無功數(shù)量必須符合維持電壓水平在普遍所能接受范圍內的可靠性要求。

在研究無功成本的問題上，國外有學者建議采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(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)電機組無功綜合成本模型，通過建立合理的無功電價機制，有利于無功市場的建立，提高經(jīng)濟效益。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

發(fā)電機組無功綜合成本模型，發(fā)電機組的無功綜合成本函數(shù)如下式所示：

cgqi＝cq+copp+closs；

式中：cgqi為發(fā)電機的無功綜合成本函數(shù)；

cq為發(fā)電機的無功容量成本；

copp為發(fā)電機的無功機會成本，屬于發(fā)電機的無功電量成本；

closs為發(fā)電機的無功損耗成本，屬于發(fā)電機的無功電量成本。

進一步地，發(fā)電機無功投資成本可以如下表示為：cq＝cp·tanθ；

式中：cp表示發(fā)電機的有功分量投資成本；

cq表示發(fā)電機的無功分量投資成本；

θ表示相位角。

進一步地，所述發(fā)電機的無功機會成本表達式如下：

其中：copp為發(fā)電機的無功機會成本函數(shù)；

qi為發(fā)電機的無功出力；

b31為發(fā)電機運行在[qc1,qmax]一段時的機會成本報價。

進一步地，所述發(fā)電機的無功損耗成本函數(shù)可以按下式的結構表達：

其中：closs為發(fā)電機的無功損耗成本函數(shù)；

qi發(fā)電機的無功出力；

bli為發(fā)電機進相吸收無功時的損耗成本報價；

b2i為發(fā)電機在[qc1,qc2]區(qū)域工作時的損耗成本報價。

本發(fā)明的有益效果是，

本發(fā)明提供一種發(fā)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，并能提高經(jīng)濟效益，有了合理的無功成本和價格信息，輸電網(wǎng)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(wǎng)損將減少，所以當電網(wǎng)中的無功源能很好地進行無功平衡的時候，系統(tǒng)運行的效率和可靠性將提高；最后，系統(tǒng)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(fā)電機運行極限圖；

圖2是發(fā)電機無功成本曲線。

具體實施方式

發(fā)電機組無功綜合成本模型，發(fā)電機組的無功綜合成本函數(shù)如下式所示：

cgqi＝cq+copp+closs；

式中：cgqi為發(fā)電機的無功綜合成本函數(shù)；

cq為發(fā)電機的無功容量成本；

copp為發(fā)電機的無功機會成本，屬于發(fā)電機的無功電量成本；

closs為發(fā)電機的無功損耗成本，屬于發(fā)電機的無功電量成本。

通常發(fā)電機組的投資成本是以有功容量為依據(jù)計算的，然而，發(fā)電機組不僅生產(chǎn)有功電能，而且也生產(chǎn)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系進行投資成本折算。通常發(fā)電機的投資成本是根據(jù)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(fā)電機的單位容量投資成本；

cp表示發(fā)電機的有功分量投資成本；

cq表示發(fā)電機的無功分量投資成本。

由于發(fā)電機的投資成本一般都用有功分量成本來表示，因此，發(fā)電機無功投資成本可以如下表示為：

cq＝cp·tanθ；

同步發(fā)電機的運行區(qū)域受到最小負載、場電流、電樞電流和發(fā)電機進相運行時系統(tǒng)穩(wěn)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(fā)電機運行時經(jīng)濟效益最高的點，其中q上半軸表示發(fā)電機在功率因數(shù)滯后的情況下運行，下半軸為超前的功率因數(shù)運行。

為了將發(fā)電機的有功傳輸?shù)截摵蓞^(qū)，必須要有一定的無功支持，在一定的功率范圍內，發(fā)電機發(fā)出的無功是無償?shù)?oab區(qū)域內)，超過這個范圍時無功是有償?shù)摹．斚到y(tǒng)的負荷發(fā)生波動，需要發(fā)電機發(fā)出更多的無功支持，這時候假設發(fā)電機由d運行到c點，發(fā)電機輸出的無功增大，發(fā)電機電流增大，將影響發(fā)電機的壽命和增加發(fā)電機維修費用，因此這部分發(fā)出無功是有償服務的；負荷低谷時系統(tǒng)電壓過高。為維持系統(tǒng)的電壓水平，有時需要發(fā)電機進相運行吸收無功。發(fā)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(fā)電機使用壽命；而且進相運行使發(fā)電機組的靜穩(wěn)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(fā)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(fā)電機組給予更多的經(jīng)濟補償。p軸下半部分為進相運行，發(fā)電機的最大無功出力受定子端部升溫、并列運行穩(wěn)定性等約束，在發(fā)電機運行規(guī)范中給出。

根據(jù)以上分析，發(fā)電機的損耗成本報價可以按下式的結構表達：

其中：closs為發(fā)電機的損耗成本函數(shù)；

qi發(fā)電機的無功出力；

bli為發(fā)電機進相吸收無功時的損耗成本報價；

b2i為發(fā)電機在[qc1,qc2]區(qū)域工作時的損耗成本報價。

經(jīng)濟學中機會成本是指在把一定的資源用于生產(chǎn)某種產(chǎn)品時所放棄的生產(chǎn)另一種產(chǎn)品的產(chǎn)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。對于發(fā)電機，只有多發(fā)有功電量才能創(chuàng)造經(jīng)濟效益。正常情況下，發(fā)電機無功出力低于其額定值，不會影響有功發(fā)電能力。但有時為了滿足系統(tǒng)的無功功率平衡和維持節(jié)點電壓水平，需要提供無功支持服務而增加發(fā)電機的無功出力或使發(fā)電機作進相運行。發(fā)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(fā)系統(tǒng)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(fā)無功的機會成本。

如圖2所示，當系統(tǒng)需要大量的無功時，發(fā)電機將沿著cg曲線逼近發(fā)電機所能發(fā)出的最大無功q1max，此時必然導致發(fā)電機有功輸出的減少，從而導致減少發(fā)電商的利潤，為了彌補這部分的損失，那么[qc1,qmax]區(qū)間既c～g之間的無功也是有償?shù)?。發(fā)電機因為增加無功出力而減少了有功出力，使得發(fā)電收益減少，減少的這部分收益就是發(fā)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(fā)電機的無功機會成本函數(shù)；

qi為發(fā)電機的無功出力；

b31為發(fā)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(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。