电力市场下的备用容量获取

论文摘要

电力工业改革中一个不可忽视的问题就是系统的可靠性问题，在一些已经进行市场化改革的系统中出现了备用裕度不足进而可靠性水平降低的问题。尽管这些问题有多少真正是由于放松管制而导致的目前尚不清楚，但可以肯定的是传统的可靠性保证模式和备用获取机制已经不再适应市场化改革后的电力系统。在电力市场环境下，可靠性不再仅仅是工程问题和技术问题，也是经济问题和社会问题，与之相对应的是备用的获取与定价问题。放松管制前，发电机组按调度要求提供指定数量的备用容量，这种方法无法明确传递经济信号，从而也就无从体现提供运行备用所增加的可靠性价值。建立运行备用获取、分配和定价机制是确保电力市场健康运行的重要所在，也是本文的主要研究方向。本文的主要研究目标是考虑运行备用的经济价值和容量-可靠性之间的联系，设计电力市场中运行备用要求的评估机制，通过成本和可靠性的折衷选择实现社会福利最大化。市场环境下运行备用的获取面对很多不确定性因素，如机组和网络设备的随机停运、负荷的波动、网络阻塞等。在获取备用服务时，除了要计及这些不确定因素并满足各种约束条件外，还应当尽可能地采用市场方式，以发挥其优化资源配置的作用。本文针对相关的重要课题进行了系统而深入的研究，主要研究内容如下：A．运行备用的集中获取和分散获取对于整个系统而言具有不同的影响，不同的获取方式对于电能用户而言具有不同的效用。首先，分别考虑用户自身分散决策和系统集中决策确定的运行备用获取数量，通过两种决策方式下运行备用获取数量上的差异证明了可以得到系统均衡解的后一种决策方式优于得到纳什均衡解的前一种决策方式。之后，在委托-代理机制的基础上设计了用户委托零售商集中获取运行备用的激励合同，得到了系统整体最优备用获取机制，同时还对不同风险偏好情况下的双方风险分担问题进行了分析，通过委托-代理合同实现系统运行备用的最优获取和风险分担。B．针对传统的确定性方法确定系统所需备用容量的缺陷，引入了一种新的概率方法确定备用要求。在机会约束规划的框架下，研究了在兼顾系统运行的可靠性和经济性的前提下，如何考虑发电机组的故障停运和负荷预测误差等不确定性因素，从而确定系统所需的最优的旋转备用容量。与现有的确定备用容量需求的确定方法相比，所提出的方法可以适当处理各种不确定性，在约束条件的处理上也更加灵活。C．提出了在旋转备用获取过程中考虑输电容量约束的一种新方法，将机会约束规划用于备用需求约束和输电容量约束的处理。由于旋转备用的实际调用存在随机性，通过机会约束规划方法可以很好的处理这种随机因素发生之前进行决策的问题。这种方法不仅适用于旋转备用，也可用于其它类型的辅助服务获取。D．提出了基于等概率法构造水电机组的最优备用报价策略的方法。针对水电机组的一次能源有限性和备用调用的不确定性，在机会约束的框架下构造了数学模型，并给出了求解方法。此外，发电公司的报价风险用其最小的可能利润来描述。与以随机利润的方差作为风险的度量不同，提出以最小可能利润来度量风险更符合实际发电公司的决策心理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第—章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.1.1 电力市场概述
• 1.1.2 辅助服务市场概述
• 1.2 关于运行备用获取及其定价的研究现状
• 1.2.1 传统电力工业中备用的获取与定价
• 1.2.2 市场环境对于备用获取的新要求
• 1.2.3 可靠性问题
• 1.2.4 容量市场与辅助服务市场的关系
• 1.2.5 运行备用获取及定价的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 参考文献
• 第二章 本文工作的理论基础和主要方法概述
• 2.1 引言
• 2.2 基本经济学原理介绍
• 2.2.1 效用函数和无差异曲线
• 2.2.2 公共物品
• 2.2.3 纳什均衡、帕累托最优
• 2.3 委托-代理模型
• 2.4 机会约束规划
• 2.5 参考文献
• 第三章 用户不同决策方式下运行备用获取比较与委托代理模型应用
• 3.1 引言
• 3.2 可靠性和备用的经济学含义
• 3.3 运行备用获取的集中与分散决策方式的比较
• 3.3.1 分散决策方式获取运行备用
• 3.3.2 集中决策方式获取运行备用
• 3.4 市场环境下备用获取的委托-代理关系
• 3.4.1 备用获取双方的委托-代理关系概述
• 3.4.2 考虑委托-代理激励合同后的双方收益和效用
• 3.5 基于委托-代理模型的运行备用获取模型及求解
• 3.5.1 综合用户目标函数及求解
• 3.5.2 零售商的效用
• 3.6 委托-代理合同的特性分析
• 3.7 算例分析
• 3.8 结束语
• 3.9 参考文献
• 第四章 基于机会约束规划的最优旋转备用容量确定
• 4.1 引言
• 4.2 旋转备用及相关其它备用
• 4.3 所研究的电力市场模式概述
• 4.4 基于机会约束规划的备用容量获取模型
• 4.5 求解方法
• 4.6 算例
• 4.7 结语
• 4.8 参考文献
• 第五章 计及输电线路阻塞情况的旋转备用获取
• 5.1 引言
• 5.2 所研究的市场模式概述
• 5.3 确定旋转备用容量的数学模型
• 5.4 算例
• 5.5 结语
• 5.6 参考文献
• 第六章 多段报价规则下的水电机组最优备用报价策略
• 6.1 引言
• 6.2 所研究市场描述
• 6.3 数学模型
• 6.4 求解方法
• 6.4.1 等概率方法
• 6.4.2 机会约束求解
• 6.5 算例
• 6.6 结语
• 6.7 参考文献
• 第七章 结论
• 附录
• 附录 A 发电机组备用报价系数推导
• 附录 B IEEE 39节点系统
• 作者攻读博士学位期间发表和完成的学术论文
• 致谢