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編輯推薦: |
电力市场、电力系统经济学、能源政策研究人员
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內容簡介: |
本书介绍了分析和评估电力市场行为和市场力方面的最新研究成果——电力市场均衡模型的最新发展,讨论了该模型在实际的电力市场中如何进行分析和评估,并介绍了这些模型的应用。
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關於作者: |
译者宋燕敏博士,中国电科院教授级高级工程师,多年从事电力市场、电力系统自动化、可再生能源、电力系统规划等领域的研究、开发、工程和咨询工作。原书作者为英国伯明翰大学教授,长期从事电力市场的研究工作。
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目錄:
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译者序原版前言电力系统基础知识1 1.1 电力系统简介1 1.2 发电2 121 传统发电厂2 1.2.1.1 火力发电厂2 1.2.1.2 联合循环燃气电厂2 1.2.1.3 核电站3 122 可再生能源发电技术4 1.2.2.1 风力发电4 1.2.2.2 海洋能发电5 1.2.2.3 光伏发电5 1.2.2.4 生物质发电6 1.2.2.5 地热发电6 1.2.2.6 氢能发电6 1.3 电力系统结构7 131 结构7 132 互联电网的益处8 1.4 特高压输电9 141 特高压输电的概念9 142 超高压输电和特高压输电的经济比较11 143 特高压交流输电技术12 144 特高压直流输电技术12 145 中国特高压输电13 146 其他国家特高压输电14 1.5 电力系统模型15 151 输电线路15 2152 变压器16 153 负荷17 154 同步发电机17 155 高压直流输电(犎犞犇犆)系统和灵活交流输电系统(犉犃犆犜犛)17 1.6 潮流分析18 161 潮流分析的节点分类18 1.6.1.1 平衡节点18 1.6.1.2 PV节点18 1.6.1.3 PQ节点18 162 潮流计算公式19 163 牛顿—拉夫逊潮流算法20 164 快速解耦法21 165 直流潮流算法22 1.7 电力系统最优运行23 171 安全约束经济调度23 1.7.1.1 不计网损的经典经济调度23 1.7.1.2 具有安全约束的经济调度25 172 最优潮流25 1.7.2.1 最优潮流优化技术的发展25 1.7.2.2 最优潮流公式27 1.7.2.3 非线性内点最优潮流算法28 1.8 电力系统运行与控制———SCADA/EMS 31 181 犛犆犃犇犃/犈犕犛简介31 182 传统电力调度控制中心的犛犆犃犇犃/犈犕犛33 183 电力调度控制中心犛犆犃犇犃/犈犕犛的最新发展趋势33 1.8.3.1 新环境33 1.8.3.2 先进的软件技术34 1.9 有功与频率控制35 191 频率控制和有功备用35 192 自动发电控制(犃犌犆)的目标36 193 涡轮机—发电机—调速器系统模型36 3194 单机系统的犃犌犆38 195 两区域系统的犃犌犆38 196 电力市场中的频率控制与犃犌犆39 1.10 电压控制与无功管理40 1101 概述40 1102 电力系统元件的无功特性41 1103 电压和无功控制装置41 1104 电压和无功最优控制42 1105 电力市场中无功服务的规定43 1.11 电力电子技术在电力系统控制中的应用43 1111 灵活交流输电系统(犉犃犆犜犛) 43 1112 基于犉犃犆犜犛的电力系统控制44 参考文献45 电力系统重组与电力市场50 2.1 电力系统重组的历史50 211 纵向垂直一体化的电力公司和电力库50 212 世界范围的电力工业重组51 2.1.2.1 北欧国家51 2.1.2.2 英国52 2.1.2.3 欧洲大陆52 2.1.2.4 新西兰53 2.1.2.5 澳大利亚53 2.1.2.6 美国53 2.2 电力市场的结构54 221 各利益相关者55 222 电力市场的演变56 223 市场与可靠性的协调58 224 犛犕犇架构59 2.2.4.1 输电服务60 2.2.4.2 电能市场60 2.2.4.3 辅助服务市场60 42.2.4.4 市场监管和市场力抑制60 2.3 电力市场设计61 231 电力市场设计目标61 2.3.1.1 电力系统安全可靠运行61 2.3.1.2 市场成员的风险管理工具61 2.3.1.3 公开透明的市场运营62 2.3.1.4 市场化进程的分步实施62 232 电力市场设计原则62 2.3.2.1 建立电能交易机制62 2.3.2.2 输电服务的开放准入63 2.3.2.3 与市场运营相协调的系统运行63 233 电能市场设计64 234 金融输电权市场设计65 235 辅助服务市场设计66 2.4 电力市场运行67 241 电力市场成功运行的准则67 2.4.1.1 电力系统可靠性67 2.4.1.2 市场透明度68 2.4.1.3 金融确定性69 2.4.1.4 市场运营效率69 242 典型的业务流程时间表70 2.4.2.1 新西兰电力市场70 2.4.2.2 美国PJM 电力市场72 2.5 电力市场的计算工具76 251 犛犆犈犇和相关的市场业务功能77 2.5.1.1 经典最优潮流(OPF) 77 2.5.1.2 用于市场出清的SCED 78 2.5.1.3 电能与辅助服务的联合优化79 2.5.1.4 SCED算法示例80 252 基于优化的机组组合81 2.5.2.1 面向市场的机组组合问题81 2.5.2.2 机组组合方法的进展82 52.5.2.3 SCUC示例:可靠性组合84 2.5.2.4 SCUC的性能考虑85 253 系统实现86 254 未来的技术发展87 2.6 小结88 参考文献88 电力市场均衡问题和市场力分析92 3.1 博弈论及其应用92 3.2 电力市场和市场力92 321 电力市场的类型92 3.2.1.1 基于报价的竞拍市场/PoolCo/现货市场92 3.2.1.2 双边协议、远期合同和差价合约94 322 竞争的类型95 3.2.2.1 完全竞争95 3.2.2.2 不完全竞争或寡头垄断控制下的竞争95 3.3 市场力的监视、建模和分析96 331 市场力的概念96 332 市场力的衡量技术96 3.3.2.1 价格—成本边际指数97 3.3.2.2 赫芬达尔—赫希曼指数(HHI) 97 3.3.2.3 通过仿真分析的定价行为评估97 3.3.2.4 寡头垄断均衡分析97 333 寡头垄断均衡模型98 3.3.3.1 伯特兰德均衡98 3.3.3.2 古诺均衡98 3.3.3.3 供给函数均衡(SFE) 99 3.3.3.4 斯坦克尔伯格均衡99 3.3.3.5 猜测供给函数均衡99 334 使用均衡模型的市场力建模99 3.4 电力市场中均衡模型的应用101 341 伯特兰德均衡模型101 6342 古诺均衡模型101 343 电力市场供给函数均衡模型103 3.4.3.1 供给函数均衡模型的应用103 3.4.3.2 电网建模104 3.4.3.3 合同的建模105 3.4.3.4 选择合适的策略变量105 3.4.3.5 猜测供给函数均衡模型106 344 推测变差与犆犛犉均衡模型106 3.5 电力市场均衡模型及市场力的计算工具106 351 带均衡约束的数学规划(犕犘犈犆) 107 352 双层规划108 353 带均衡约束的均衡问题(犈犘犈犆) 108 3.5.3.1 MPEC的单主从博弈公式108 3.5.3.2 EPEC的多主从博弈公式110 354 犕犘犆犆的犖犆犘函数111 3.5.4.1 FisherBurmeister函数111 3.5.4.2 Min函数111 3.5.4.3 ChenChenKanzow函数111 3.6 MPEC的求解技术112 361 犛犙犘方法112 362 内点法112 3.6.2.1 松弛互补约束的内点法112 3.6.2.2 双边松弛内点法113 3.6.2.3 带惩罚因子的内点法113 363 混合整数线性规划(犕犐犔犘)方法114 364 人工智能方法115 3.7 EPEC的求解技术116 371 对角化求解法116 3.7.1.1 非线性雅可比方法116 3.7.1.2 非线性高斯—赛德尔方法117 372 联立求解方法117 3.8 求解MPEC和EPEC的技术挑战118 73.9 大型非线性优化的软件资源119 参考文献121 电力市场均衡的计算:市场均衡模型的用途132 4.1 引言132 4.2 模型构建133 421 输电网模型133 4.2.1.1 物理模型133 4.2.1.2 商业电网模型134 4.2.1.3 经济模型137 422 发电机成本函数和运行特性138 4.2.2.1 物理模型138 4.2.2.2 经济模型138 423 报价函数139 4.2.3.1 商业模型139 4.2.3.2 经济模型140 424 需求141 4.2.4.1 物理模型141 4.2.4.2 商业模型141 4.2.4.3 经济模型141 425 不确定性142 4.2.5.1 物理模型142 4.2.5.2 商业模型142 4.2.5.3 经济模型142 4.3 市场运营和价格形成143 431 物理模型143 432 商业模型143 433 经济模型143 4.4 均衡定义144 4.5 计算146 451 解析模型146 452 数值解148 8453 虚拟行动149 454 带均衡约束的数学规划和带均衡约束的均衡规划151 455 专用求解方法151 4.6 均衡模型的难点151 4.7 均衡模型的使用152 471 与报价变更有关的市场规则153 472 统一出清电价与按报价支付电价153 473 拆分154 4.8 小结154 致谢154 参考文献154 具有多个战略子网和常识性约束的电力市场混合式伯特兰德—古诺(犅犈犚犜犚犃犖犇犆犗犝犚犖犗犜)模型158 5.1 引言158 5.2 ISO的角色161 5.3 混合式子网模型163 531 现有的两种模型163 5.3.1.1 纯古诺模型163 5.3.1.2 纯伯特兰德模型164 532 混合式伯特兰德—古诺模型165 5.3.2.1 发电公司的问题165 5.3.2.2 市场均衡条件166 5.3.2.3 计算特性168 5.4 子网模型的算例171 5.5 具有常识性约束的伯特兰德模型173 551 公司的问题173 552 市场均衡条件176 5.6 具有常识性约束的均衡算例177 5.7 小结179 致谢180 参考文献180 9具有无功控制的电力市场均衡183 6.1 引言183 6.2 直角坐标系中的交流潮流模型183 6.3 利用直角坐标系中交流最优潮流进行的电力市场分析185 631 最优潮流中电力系统元件的建模185 6.3.1.1 输电线路建模185 6.3.1.2 变压器控制建模186 6.3.1.3 发电机组建模187 6.3.1.4 发电机无功功率容量187 6.3.1.5 负荷建模188 6.3.1.6 节点电压约束188 632 电力市场分析188 6.4 电力市场均衡分析191 641 纳什供给函数均衡模型191 642 供给函数均衡电力市场分析的假设192 643 电力市场均衡分析中线性供给函数的参数化方法193 6.4.3.1 截距参数化194 6.4.3.2 斜率参数化194 6.4.3.3 斜率—截距参数化194 6.4.3.4 线性斜率—截距参数化194 6.5 利用交流电网模型计算电力市场均衡195 651 不完全竞争电力市场中社会福利最大化的目标函数195 652 发电公司利润最大化的目标函数195 653 市场均衡模型的构建195 6.5.3.1 ISO的优化问题195 6.5.3.2 非线性互补约束197 654 犈犘犈犆的优化市场均衡问题的数学描述197 655 犈犘犈犆优化问题的拉格朗日函数198 656 犈犘犈犆问题的牛顿方程200 657 无功和电压控制建模204 6.6 利用交流电网模型进行电力市场均衡分析的实现问题205 661 最优解的初始化205 662 最优解的更新206 10663 求解过程206 6.7 算例207 671 无功与电压控制207 6.7.1.1 测试系统的描述207 6.7.1.2 3节点系统测试结果207 6.7.1.3 IEEE14节点系统209 6.7.1.4 讨论210 672 变压器控制210 6.7.2.1 测试系统的描述210 6.7.2.2 5节点系统测试结果211 6.7.2.3 IEEE30节点系统测试结果214 673 计算性能215 6.8 小结215 6.9 附录216 691 直角坐标系中功率不平衡量的二阶导数216 692 直角坐标系中输电线路约束的二阶导数217 693 直角坐标系中的二阶导数218 694 直角坐标系中拉格朗日函数的二阶导数221 695 具有变压器控制的功率不平衡量的三阶导数222 696 输电线路约束的三阶导数223 致谢224 参考文献224 利用市场模拟方法进行输电系统升级的经济评估:加州独立系统运营商方法的应用229 7.1 引言229 7.2 五项原则230 721 第一项原则:效益框架230 722 第二项原则:全电网模型232 723 第三项原则:市场价格233 724 第四项原则:明确的不确定性分析234 725 第五项原则:与其他资源的相互影响236 7.3 PVD2研究237 731 市场模型:犘犔犈犡犗犛238 11732 项目描述239 733 输入假设240 7.3.3.1 输电240 7.3.3.2 负荷240 7.3.3.3 发电240 7.3.3.4 不确定性的情况242 7.3.3.5 市场价格的推导243 734 结果246 7.3.4.1 第1类收益:节能246 7.3.4.2 能源效益估算中的不确定性249 7.3.4.3 第2类收益:运行效益250 7.3.4.4 第3类收益:容量收益251 7.3.4.5 第4类收益:网损降低252 7.3.4.6 第5类收益:排放252 7.3.4.7 分析结论252 735 替代资源252 7.4 TEAM 在可再生能源领域的最新应用253 7.5 小结254 致谢255 参考文献255 索引258
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