现货市场功率分配问题模型及其求解算法研究

论文摘要

现货市场的功率分配问题是电力市场的核心问题之一,它关系到市场参与各方的利益,是保证电力市场安全、稳定、有序运行的关键问题。尽管已有大量的研究成果,但是由于这一问题的高度复杂性,从功率分配模型到解法仍有许多问题亟待解决,也是实施电力市场必需要解决的问题。本文在发电市场环境,针对PX+ISO市场运营模式,分析了现货市场的竞争模式,提出了“按统一边际电价结算,按报价进行功率分配”的竞价模式。建立了日前市场购电模型,以及考虑汽轮机阀点效应的经济功率分配模型。为了求解功率分配问题,提出了一种新的变异算子和拟单纯形技术。将拟单纯形技术分别与遗传算法、进化算法结合,得到了混合遗传算法和混合进化算法,并用于求解功率分配问题。随着对环境问题的日益重视,由发电引起的环境问题也越来越受到公众的重视。本文以最小化燃料耗量、排放量以及购电费的三目标功率分配问题模型为例。利用模糊数学理论给出了求解多目标规划问题的模糊加权模型和分明等价模型,并用该方法求解了三目标功率分配问题。模糊加权模型可以灵活地调整权重,以适应电力市场不同情况的需要。考虑到发电成本函数以及有害气体排放量函数中的不确定性,利用模糊数学理论建立了模糊功率分配模型和模糊环境/功率分配模型。模糊功率分配问题属于模糊非线性规划问题,本文提出了利用模糊数的序方法直接优化模糊值目标函数,这种方法可以保留更多的有用信息,为决策者提供更多帮助。本文提出了一种新的权重理想点法,用此方法将模糊环境/功率分配问题转化为单目标模糊规划问题,进而利用直接优化模糊值函数的方法进行优化,得出满意解。在分析了已有现货市场功率分配模型的基础上,指出了日前交易对实时交易有较大影响,建立了综合考虑现货市场中的日前交易和实时交易的统一购电模型（Unified Energy Trading Model,UETM）,并证明了UETM优于分开考虑的功率分配模型。另外,本文建立的各种功率分配问题模型都是约束非线性优化问题,应用混合遗传算法、混合进化算法等方法对函数进行优化时必须考虑如何处理约束条件。由于常用的惩罚函数法难以确定惩罚因子的大小,本文利用目标函数值和约束违反程度给出了一种约束处理方法,该方法可用于处理一般约束最优化问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 典型电力市场运营模式
• 1.2.1 垄断运营模式
• 1.2.2 电力联营体运营模式
• 1.2.3 批发竞争运营模式
• 1.2.4 零售竞争型运营模式
• 1.3 日前市场功率分配问题研究现状
• 1.3.1 发电侧电力市场
• 1.3.2 交易类型
• 1.3.3 日前市场功率分配问题研究现状
• 1.4 本文的主要工作和创新点
• 1.5 本文的组织
• 第二章 日前市场功率分配模型
• 2.1 引言
• 2.2 上网电价
• 2.3 日前市场功率分配模型
• 2.3.1 日前市场购电模型
• 2.3.2 日前市场的竞价模式
• 2.3.3 日前市场经济功率分配模型
• 2.4 混合遗传算法与混合进化算法
• 2.4.1 混合遗传算法
• 2.4.1.1 基本遗传算法
• 2.4.1.2 一种新的变异算子和实码遗传算法
• 2.4.1.3 拟单纯形技术
• 2.4.1.4 混合遗传算法
• 2.4.2 混合进化算法
• 2.4.2.1 进化算法
• 2.4.2.2 混合进化算法
• 2.5 约束直接处理方法
• 2.6 保留不可行解技术
• 2.7 算例与结果分析
• 2.7.1 典型数学测试函数的实验
• 2.7.1.1 试验函数
• 2.7.1.2 实验结果
• 2.7.2 求解功率分配模型
• 2.7.2.1 初始种群的产生
• 2.7.2.2 实验数据
• 2.7.2.3 实验结果与分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 动态环境/功率分配模型
• 3.1 引言
• 3.2 多目标加权环境/功率分配模型
• 3.2.1 多目标加权环境/功率分配模型
• 3.2.2 多目标规划问题的模糊加权模型
• 3.2.3 问题（3-3）线性化
• 3.3 算例及结果分析
• 3.3.1 实验数据
• 3.3.2 实验结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 不确定性条件下环境/功率分配模型
• 4.1 引言
• 4.2 不确定条件下环境/经济功率分配问题模型
• 4.3 模糊数学相关理论
• 4.3.1 二元扩张原理
• 4.3.2 模糊数及其运算
• 4.3.2.1 模糊数
• 4.3.2.2 模糊数的运算
• 4.3.3 模糊数的序
• 4.4 多目标规划问题及其求解方法
• 4.4.1 多目标规划问题
• 4.4.1.1 多目标规划问题
• 4.4.1.2 几种常用最优解概念
• 4.4.2 多目标规划问题常用解法
• 4.4.2.1 加权法
• 4.4.2.2 范数理想点法
• 4.4.3 权重理想点法
• 4.4.4 权重理想点法与混合进化算法
• 4.5 算例与结果分析
• 4.5.1 动态模糊功率分配模型实验
• 4.5.1.1 实验数据
• 4.5.1.2 实验结果与分析
• 4.5.2 动态模糊环境/功率分配模型实验
• 4.5.2.1 实验数据
• 4.5.2.2 实验结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 日前与实时市场统一电能交易模型
• 5.1 引言
• 5.2 日前与实时市场分开的能量交易模型
• 5.2.1 日前市场能量交易模型
• 5.2.2 实时市场购电模型
• 5.3 统一电能交易模型及求解
• 5.4 算例与结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文
• 在学期间参加的科研工作