电力市场中备用对运行可靠性及市场稳定性的影响研究

摘要

为了满足不确定性因素所引起的非计划电力需求,电力系统中应当预留足够的备用,以确保系统运行的可靠性。同时,随着电力工业市场化的推进,备用安排也要兼顾到电力市场的稳定性。研究备用对运行可靠性及市场稳定性的影响,有助于科学合理的安排备用,提高电网的运行效率,完善电力市场规则。
　　 论文建立了多区域互联电网备用评估模型。根据实际调度需求及系统运行特点,将传统评估模型做了合理的假设和简化,以满足对大规模电力系统可靠性在线快速评估要求。提出了分区与全网相结合的评估方法,定义了相应的运行可靠性评估指标体系,以反映互联电网各子区域相对独立又互为备用的运行和调度特点。设计了电力市场环境下共享备用确定及成本分摊的有效方法。在此基础上,开发了具有工程实用价值的备用评估信息系统。对大规模互联电网的评估结果表明,该模型较为真实的反映了备用对运行可靠性的影响；较为全面的描述了各子区域和全网的可靠性之间的关系；提供了一种较为合理的共享备用的成本分摊依据；评估信息系统具有较好的工程应用前景。
　　 论文改进了状态选择的快速排序法。该方法定义了最小相邻状态集和可替代相邻状态,证明了系统剩余状态中的最大概率状态一定包含在最小相邻状态集中。在确定元件序列时,定义了机组可用容量,兼顾事件发生的概率和重要程度,以减小抽样方差。对大规模电力系统的仿真表明,与传统快速排序法相比,改进算法大幅提高了收敛速度,减小了系统待选状态集,极大提高了计算效率。
　　 论文提出了计及备用容量影响的电力市场稳定性分析模型。基于代数-微分方程的特征根分析技术,研究了备用对电力市场平衡点附近小扰动稳定性的影响；基于数值仿真法,模拟了大扰动情况下,备用对电力市场稳定性的影响。这些研究工作为进一步完善电力市场交易规则提供了有益的参考信息。

目录

文摘

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答辩决议书

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 备用与可靠性的关系

1.2.2 可靠性评估

1.2.3 运行可靠性评估

1.2.4 多区域互联电网可靠性评估

1.2.5 电力市场稳定性

1.2.6 评估软件

1.3 本课题的研究目的和主要内容

第2章 发电系统运行可靠性评估

2.1 概述

2.2 系统模型

2.2.1 发电机

2.2.2 负荷

2.2.3 最大可用备用容量

2.2.4 网络模型

2.2.5 网络损耗

2.3 状态选择--改进快速排序法

2.3.1 概述

2.3.2 快速排序法

2.3.3 改进快速排序法

2.4 状态分析

2.4.1 调度策略

2.4.2 评估方法

2.4.3 系统状态

2.5 评估指标

2.5.1 备用不足相关指标

2.5.2 备用充足相关指标

2.5.3 备用共享相关指标

2.5.4 各指标含义

2.6 共享备用成本分摊

2.7 评估流程

2.8 算例分析

2.8.1 机组强迫停运率

2.8.2 改进快速排序法

2.8.3 发电系统可靠性评估

2.8.4 共享备用成本分摊

2.9 本章小结

第3章 发输电系统运行可靠性评估

3.1 概述

3.2 系统模型

3.2.1 机组、线路

3.2.2 负荷

3.2.3 最大可用备用容量

3.2.4 网络模型

3.3 状态选择--重要抽样法

3.3.1 蒙特卡洛法

3.3.2 重要抽样法

3.4 状态分析

3.4.1 调度策略

3.4.2 大电网结构辨识

3.4.3 潮流计算

3.4.4 评估方法

3.4.5 系统状态

3.5 评估指标

3.5.1 备用不足相关指标

3.5.2 备用充足相关指标

3.5.3 备用共享相关指标

3.5.4 越限指标

3.5.5 各指标含义

3.6 评估流程

3.7 算例分析

3.8 本章小结

第4章 备用对电力市场稳定性的影响

4.1 概述

4.2 小扰动稳定分析模型

4.2.1 市场模型

4.2.2 单供应商,单消费者电力市场

4.2.3 需求恒定的电力市场

4.2.4 供需均变化的电力市场

4.3 大扰动稳定性分析

4.4 算例分析

4.4.1 单供应商,单消费者市场

4.4.2 需求恒定市场

4.4.3 需求供给均变化的市场

4.4.4 大扰动稳定性

4.5 本章小结

第5章 大电网在线备用评估信息系统

5.1 概述

5.2 系统设计

5.2.1 框架流程

5.2.2 数据源

5.2.3 数据存储层

5.2.4 应用程序层

5.3 系统逻辑功能

5.4 网络环境

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 全文小结

6.2 课题展望

参考文献

致谢

附录

攻读博士学位期间发表的学术论文及研究成果