1电力经济综合实验教学内容
1.1计及煤耗和网损的发电权交易发电权交易是指拥有一定发电许可份额的发电厂商之间进行电量的买卖与置换，这必然会使潮流分布发生改变，也必然引起网损的变化。作为设计案例可让学生仿真分析以节能降耗为目标的发电权交易，考虑交易前后煤耗的变化情况，以及系统网损的变化情况;当系统由于发电权交易发生阻塞，需要削减交易对时，综合考虑系统网损和煤耗的因素，有效指导发电权交易的实施，确保交易发生后系统节能量最优。
1.2基于节点边际电价的输电权交易分析学生通过本设计案例仿真分析输电网络对电能交易的影响，理解物理输电权和金融输电权的概念及其存在的问题;输电网络损耗和阻塞对电能交易价格的影响，理解阻塞盈余的概念;在阻塞盈余分析的基础上，设计案例还让学生仿真分析金融输电权交易，理解金融输电权交易对规避输电网络引起的交易限制与价格波动风险的作用机理。
1.3输配电成本分摊分析结合学生潮流计算的学习基础，本设计案例仿真分析不同的市场交易对输配电网络资源使用程度;考虑输配电定价对交易的影响，并基于输配电固定成本合理分摊原则，仿真分析输配电固定成本在不同交易主体上的分摊责任;设计案例分析不同交易产生的网损成本的差异，仿真分析输配电网损成本在不同交易主体上的分摊责任。
2PWS简介
PWS是一个电力系统仿真软件包，由三部分组成:独立潮流部分、时域潮流仿真部分和图像电力系统编辑器。它能够有效地计算高达100，000个节点的电力网络。它基本的工具包里包含了经济调度、区域功率经济分配分析、功率传输分配因子计算(PTDF)、短路分析以及事故分析等功能的工具。该软件包与其它商业潮流计算软件包不同，可以让用户通过生动详细的全景图来观察电力系统。此外，系统模型可以通过使用仿真软件的图形编辑工具进行修改。用户只需轻轻点击几下鼠标就可以在检修期间切换线路、增加新的线路或发电机、确定新的交易容量，大大增强了用户对系统特性、问题和约束的理解，以便于用户对系统进行维护。
3金融输电权交易教学案例展示
3.1基本原理
(1)金融输电权(FinancialTransmissionRight)为市场交易者规避价格波动风险而设立的金融工具，它是一个金融支付合同，这个合同的支付取决于电力现货市场的成交结果。当电力网络在输配电过程中发生阻塞时，金融输电权的拥有者获得经济补偿，以保持输配电价格的长期稳定性。
(2)节点边际电价(LocationalMarginalPrice)是当前系统运行状态下某节点增加一单位有功，同时保证电力系统安全运行所需的最小购电费用。节点边际电价既是衡量电能价值的一种定价方式，同时也是缓解阻塞的一种方法。如果不同区域之间不存在阻塞，各区域边际电价相同，就是系统边际电价。
(3)阻塞盈余(CongestionSurplus)是阻塞情况下，按照节点边际电价结算，市场交易实现的社会总福利。本实验模块采用节点边际电价作为电能量交易市场定价的方法。分析输电网络阻塞对电能交易价格的影响，以及金融输电权交易对规避输电网络引起的交易限制与价格波动风险的作用机理。
3.2实验案例一个4节点系统如图1所示。节点1、2、3、4分别接有发电机G1、G2、G3、G4和负荷X、Y、Z、W。发电机的参数详见表1。4个节点由4条线路连接形成一个完整的系统，系统路的参数详见表2。假设各节点电压均为138kV，且仅考虑线路阻抗而忽略电阻等其它参数的影响。我们要求学生能在不同的负荷情况下，利用PWS计算系统中各节点的节点边际电价;并分析系统中是否会发生阻塞?如果存在阻塞，分析系统的阻塞程度，并求系统的阻塞盈余。
3.3实验过程
(1)当负荷X、Y、Z、W分别为300、200、180、200MW时，计算结果如图2所示。由图2可以清晰地看出，此时的系统中不存在阻塞。4个节点的节点边际电价均为400.00￥/MWh，即该4节电系统的系统边际电价为400.00￥/MWh。此外，图2中显示线路1→2输送有功潮流295MW，占线路容量的98%;线路1→3输送有功潮流285MW，占线路容量的95%。两条线路均已接近饱和。而线路3→4和2→4输送有功潮流分别为105MW、95MW，远远低于其线路的输送容量。
(2)当负荷X、Y、Z、W分别为300MW、500MW、450MW、400MW时，计算结果如图3所示。如图4节点系统中，线路1→2方向发生阻塞，4个节点的节点边际电价分别为400.00￥/MWh，475.00￥/MWh，450.00￥/MWh和425.00￥/MWh。可以计算此时的系统阻塞盈余。阻塞盈余=各节点用户支出之和-各节点的生产者收入之和=(300×400+500×475+450×425+400×450)-(875×400+775×450)=30000元。其中，节点用户支出为节点负荷量与该节点的节点边际电价的乘积，节点生产者收入为节点发电量与该节点发电机报价的乘积。
(3)若在交易前机组G1用￥1000购买了线路1→2的金融输电权50MW。当阻塞发生时，G1不能将便宜的电能900MW全部卖出，只售出875MW，但其可以从输电权市场中获利=50×(475-400)-1000=2750元
3.4实验结论在本实验案例和实验过程中，系统中阻塞的发生，使得各节点的节点边际电价发生了变化。以节点2为例，节点2的节点边际电价由系统未发生阻塞时的400.00￥/MWh增长到系统发生阻塞时的475.00￥/MWh。在存在阻塞的系统中，机组G1通过购买50MW的金融输电权，虽然增加了成本1000元，却规避了由系统阻塞带来的交易风险，同时在输电权市场中获利2750元。通过金融输电权交易教学案例，设计案例仿真，使学生了解了阻塞对电能交易价格的影响，掌握了阻塞盈余的概念，透彻理解了金融输电权交易对规避网络阻塞所引起的交易限制，以及规避市场价格波动风险的作用机理。
4结语
“电力经济综合实验”是以学生学习的电力经济理论课知识为基础，选择了其中的重点和难点知识。我们通过设计教学案例，借助电力系统可视化仿真实验平台，使用仿真分析的方法，帮助学生理解电力经济的基本原理和基本方法，同时也锻炼和提高了学生在实验过程中的自主性和研究性。
作者：王雁凌 徐继昭 潘正婕 田彦鹏 单位：华北电力大学电气与电子工程学院
