电力系统重组-基于均衡模型的电力市场分析

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 １保勃保薄〈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 １保勃保病】稍偕能源发电技术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 １保唱保薄〗峁梗 １保唱保病』チ电网的益处８ １．４　特高压输电９ １保椽保薄√馗哐故涞绲母拍睿 １保椽保病〕高压输电和特高压输电的经济比较１１ １保椽保场√馗哐菇涣魇涞缂际酰保 １保椽保础√馗哐怪绷魇涞缂际酰保 １保椽保怠≈泄特高压输电１３ １保椽保丁∑渌国家特高压输电１４ １．５　电力系统模型１５ １保氮保薄∈涞缦呗罚保 　２１保氮保病”溲蛊鳎保 １保氮保场「汉桑保 １保氮保础⊥步发电机１７ １保氮保怠「哐怪绷魇涞纾犎犞犇犆）系统和灵活交流输电系统（犉犃犆犜犛）１７ １．６　潮流分析１８ １保丢保薄〕绷鞣治龅慕诘惴掷啵保 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 １保丢保病〕绷骷扑愎式１９ １保丢保场∨６佟拉夫逊潮流算法２０ １保丢保础】焖俳怦罘ǎ玻 １保丢保怠≈绷鞒绷魉惴ǎ玻 １．７　电力系统最优运行２３ １保藩保薄“踩约束经济调度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 １保藩保病最优潮流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 １保釜保薄犛犆犃犇犃／犈犕犛简介３１ １保釜保病〈统电力调度控制中心的犛犆犃犇犃／犈犕犛３３ １保釜保场〉缌Φ鞫瓤刂浦行臓訝脿翣臓粒癄艩蜖拥最新发展趋势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 １保躬保薄∑德士刂坪陀泄Ρ赣茫常 １保躬保病∽远发电控制（犃犌犆）的目标３６ １保躬保场∥新只—发电机—调速器系统模型３６ 　３１保躬保础〉セ系统的犃犌犆３８ １保躬保怠×角域系统的犃犌犆３８ １保躬保丁〉缌κ谐≈械钠德士刂朴霠翣菭茫常 １．１０　电压控制与无功管理４０ １保保蔼保薄「攀觯矗 １保保蔼保病〉缌ο低吃件的无功特性４１ １保保蔼保场〉缪购臀薰控制装置４１ １保保蔼保础〉缪购臀薰最优控制４２ １保保蔼保怠〉缌κ谐≈形薰Ψ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 １保保豹保薄×榛罱涣魇涞缦低常犉犃犆犜犛） ４３ １保保豹保病』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 ２保豹保薄∽菹虼怪币惶寤的电力公司和电力库５０ ２保豹保病∈澜绶段У牡缌工业重组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 ２保勃保薄「骼益相关者５５ ２保勃保病〉缌κ谐〉难荼洌担 ２保勃保场∈谐∮肟煽啃缘男调５８ ２保勃保础犛犕犇架构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 ２保唱保薄〉缌κ谐∩杓颇勘辏叮 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 ２保唱保病〉缌κ谐∩杓圃则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 ２保唱保场〉缒苁谐∩杓疲叮 ２保唱保础〗鹑谑涞缛ㄊ谐∩杓疲叮 ２保唱保怠「ㄖ服务市场设计６６ ２．４　电力市场运行６７ ２保椽保薄〉缌κ谐〕晒υ诵械淖荚颍叮 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 ２保椽保病〉湫偷囊滴窳鞒淌奔浔恚罚 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 ２保氮保薄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 ２保氮保病』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 ２保氮保场∠低呈迪郑福 ２保氮保础∥蠢吹募际醴⒄梗福 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 ３保勃保薄〉缌κ谐〉睦嘈停梗 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 ３保勃保病【赫的类型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 ３保唱保薄∈谐×Φ母拍睿梗 ３保唱保病∈谐×Φ暮饬考际酰梗 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 ３保唱保场」淹仿⒍暇衡模型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 ３保唱保础∈褂镁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 ３保椽保薄〔特兰德均衡模型１０１ 　６３保椽保病」排稻衡模型１０１ ３保椽保场〉缌κ谐」└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 ３保椽保础⊥撇獗洳钣霠脿訝凭衡模型１０６ ３．５　电力市场均衡模型及市场力的计算工具１０６ ３保氮保薄〈均衡约束的数学规划（犕犘犈犆） １０７ ３保氮保病∷层规划１０８ ３保氮保场〈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 ３保氮保础犕犘犆犆的犖犆犘函数１１１ ３．５．４．１　ｆｉｓｈｅｒ玻猓酰颍恚澹椋螅簦澹蚝数１１１ ３．５．４．２　ｍｉｎ函数１１１ ３．５．４．３　ｃｈｅｎ玻悖瑁澹瞠玻耄幔睿ｏｗ函数１１１ ３．６　ｍｐｅｃ的求解技术１１２ ３保丢保薄犛犙犘方法１１２ ３保丢保病∧诘惴ǎ保保 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 ３保丢保场』旌险数线性规划（犕犐犔犘）方法１１４ ３保丢保础∪斯ぶ悄芊椒ǎ保保 ３．７　ｅｐｅｃ的求解技术１１６ ３保藩保薄《越腔求解法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 ３保藩保病×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 ４保勃保薄∈涞缤模型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 ４保勃保病》⒌缁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 ４保勃保场”价函数１３９ ４．２．３．１　商业模型１３９ ４．２．３．２　经济模型１４０ ４保勃保础⌒枨螅保矗 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 ４保勃保怠〔蝗范ㄐ裕保矗 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 ４保唱保薄∥锢砟Ｐ停保矗 ４保唱保病∩桃的Ｐ停保矗 ４保唱保场【济模型１４３ ４．４　均衡定义１４４ ４．５　计算１４６ ４保氮保薄〗馕瞿Ｐ停保矗 ４保氮保病∈值解１４８ 　８４保氮保场⌒槟庑卸１４９ ４保氮保础〈均衡约束的数学规划和带均衡约束的均衡规划１５１ ４保氮保怠∽ㄓ们蠼夥椒ǎ保担 ４．６　均衡模型的难点１５１ ４．７　均衡模型的使用１５２ ４保藩保薄∮氡价变更有关的市场规则１５３ ４保藩保病⊥骋怀銮宓缂塾氚幢价支付电价１５３ ４保藩保场〔鸱郑保担 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（犅犈犚犜犚犃犖犇矤脿蠣諣覡螤蠣裕┠Ｐ停保担 ５．１　引言１５８ ５．２　ｉｓｏ的角色１６１ ５．３　混合式子网模型１６３ ５保唱保薄∠钟械牧街帜Ｐ停保叮 ５．３．１．１　纯古诺模型１６３ ５．３．１．２　纯伯特兰德模型１６４ ５保唱保病』旌鲜讲特兰德—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 ５保氮保薄」司的问题１７３ ５保氮保病∈谐【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 ６保唱保薄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 ６保唱保病〉缌κ谐》治觯保福 ６．４　电力市场均衡分析１９１ ６保椽保薄∧墒补└函数均衡模型１９１ ６保椽保病」└函数均衡电力市场分析的假设１９２ ６保椽保场〉缌κ谐【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 ６保氮保薄〔煌耆竞争电力市场中社会福利最大化的目标函数１９５ ６保氮保病》⒌绻司利润最大化的目标函数１９５ ６保氮保场∈谐【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 ６保氮保础犈犘犈犆的优化市场均衡问题的数学描述１９７ ６保氮保怠犈犘犈犆优化问题的拉格朗日函数１９８ ６保氮保丁犈犘犈犆问题的牛顿方程２００ ６保氮保贰∥薰和电压控制建模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 ６保丢保薄最优解的初始化２０５ ６保丢保病最优解的更新２０６ 　１０６保丢保场∏蠼夤程２０６ ６．７　算例２０７ ６保藩保薄∥薰τ氲缪箍刂疲玻埃 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 ６保藩保病”溲蛊骺刂疲玻保 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 ６保藩保场〖扑阈阅埽玻保 ６．８　小结２１５ ６．９　附录２１６ ６保躬保薄≈苯亲标系中功率不平衡量的二阶导数２１６ ６保躬保病≈苯亲标系中输电线路约束的二阶导数２１７ ６保躬保场≈苯亲标系中的二阶导数２１８ ６保躬保础≈苯亲标系中拉格朗日函数的二阶导数２２１ ６保躬保怠【哂斜溲蛊骺刂频墓β什黄胶饬康娜阶导数２２２ ６保躬保丁∈涞缦呗吩际的三阶导数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 ７保勃保薄第一项原则：效益框架２３０ ７保勃保病〉诙项原则：全电网模型２３２ ７保勃保场〉谌项原则：市场价格２３３ ７保勃保础〉谒南钤则：明确的不确定性分析２３４ ７保勃保怠〉谖逑钤则：与其他资源的相互影响２３６ ７．３　ｐｖｄ２研究２３７ ７保唱保薄∈谐∧Ｐ停籂袪虪艩貭蠣樱玻常 　１１７保唱保病∠钅棵枋觯玻常 ７保唱保场∈淙爰偕瑁玻矗 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 ７保唱保础〗峁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 ７保唱保怠√娲资源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