电力市场环境下的旋转备用方案风险分析和决策

论文摘要

旋转备用是一种重要的辅助服务，它能提高电力系统的可靠性，然而它作为一种资源需要购买。因此，电力市场环境下的旋转备用方案的制定需要兼顾电力系统运行的可靠性和经济性。本文认为旋转备用方案的制定实质上是个风险型多目标决策问题。根据备选方案的数量，进一步将其分为无限方案多目标决策问题和有限方案多目标决策问题，进而可以利用风险分析与决策理论求解。由于传统的发展规划可靠性评估的时间范畴和电力市场竞价的时间范畴是不一致的，因此无法在统一的时间框架内比较电力系统运行的可靠性和经济性。为此，首先从统一的不可用度的定义出发，推导出运行规划可靠性评估中的可修复失效模型和老化失效模型，运用多失效竞争风险理论建立统一的强迫停运模型，探讨了不同评估周期的可靠性分析中所应采用的不可用度及其计算公式。然后，建立了市场环境下兼顾可靠性和经济性的最优旋转备用方案的无限方案多目标决策模型，并应用多目标分层决策法求解该模型；利用旋转备用损益的效用期望值决策模型和算法求解最优旋转备用方案的有限方案多目标决策问题。最后，利用旋转备用损益期望值评价旋转备用对具有风险因素的各市场参与方的价值，并按比例分配旋转备用费用。为改善算法精度和计算收敛性，探讨了提高Monte Carlo仿真计算效率的方法。文中所提理论和方法具有较好的可靠性激励作用，有助于通过经济手段增强电力系统运行的可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第1章 引言
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 电力系统可靠性评估
• 1.2.2 电力市场下的备用辅助服务
• 1.3 本文主要工作和研究成果
• 第2章 旋转备用市场的竞价机制
• 2.1 备用交易的决策方法
• 2.2 旋转备用的机会成本
• 2.2.1 发电机的电能生产成本函数
• 2.2.2 旋转备用机会成本的计算
• 2.3 旋转备用的竞标和结算方式
• 2.4 制定旋转备用方案时对可靠性和经济性的思考
• 2.4.1 多目标决策问题的特点
• 2.4.2 多目标决策问题的分类
• 2.4.3 多目标决策在制定旋转备用方案中的应用
• 第3章 电力系统运行规划可靠性评估中的不可用度
• 3.1 可靠性基本概念和基本函数
• 3.1.1 可靠性定义
• 3.1.2 故障和失效
• 3.1.3 可靠性基本函数
• 3.1.4 失效率函数的浴盆曲线
• 3.2 强迫停运和多失效竞争风险模型
• 3.2.1 强迫停运
• 3.2.2 多失效竞争风险模型
• 3.3 可修复失效模型
• 3.3.1 转移概率矩阵
• 3.3.2 可修复失效的不可用度
• 3.4 老化失效模型
• 3.4.1 老化失效的概率
• 3.4.2 老化失效的不可用度
• 3.4.3 与已有方法的比较
• 3.5 元件的强迫停运不可用度
• 3.6 电力系统可靠性评估中不可用度的选择
• 3.7 不同评估周期的不可用度计算公式
• 3.8 本章小结
• 第4章 旋转备用市场中考虑可靠性的多目标分层决策
• 4.1 无限方案多目标决策问题的解
• 4.2 旋转备用的无限方案多目标决策模型
• 4.2.1 传统的备用市场竞标及排队法
• 4.2.2 考虑可靠性的多目标决策模型
• 4.3 旋转备用的无限方案多目标决策模型的求解
• 4.3.1 多目标分层决策法概述
• 4.3.2 旋转备用多目标分层决策模型的求解
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 算例1
• 4.4.2 算例2
• 4.4.3 算法时间分析
• 4.4.4 算例分析的结论
• 4.5 本章小结
• 第5章 旋转备用方案的风险分析与效用决策
• 5.1 旋转备用的有限方案多目标决策模型
• 5.2 旋转备用损益
• 5.2.1 旋转备用损益的概念
• 5.2.2 旋转备用损益的计算
• 5.3 旋转备用方案的风险及其度量
• 5.3.1 风险的定义和属性
• 5.3.2 风险的度量
• 5.3.3 旋转备用方案的风险度量
• 5.4 效用理论
• 5.4.1 基本概念与符号
• 5.4.2 效用存在性公理和效用的定义
• 5.4.3 效用函数的构造
• 5.4.4 效用与风险
• 5.5 基于效用理论的旋转备用方案风险决策
• 5.5.1 效用期望值决策
• 5.5.2 旋转备用方案的效用期望值决策
• 5.6 算例分析
• 5.6.1 效用函数的选择
• 5.6.2 算例原始数据
• 5.6.3 旋转备用损益的概率分布
• 5.6.4 两种决策方法的比较
• 5.6.5 风险态度的程度对决策结果的影响
• 5.6.6 不可用度的选择对决策结果的影响
• 5.7 本章小结
• 第6章 旋转备用费用的分摊
• 6.1 发输电组合系统中旋转备用损益的计算
• 6.2 旋转备用费用分摊
• 6.2.1 旋转备用需求的风险因素
• 6.2.2 旋转备用费用分摊方法
• 6.3 计算旋转备用损益期望值的Monte Carlo仿真模型
• 6.3.1 Monte Carlo方法计算旋转备用损益期望值的基本思想
• 6.3.2 收敛判据
• 6.3.3 状态抽样
• 6.3.4 网络拓扑分析
• 6.3.5 系统状态分析的数学模型
• 6.3.6 发电有功校正模型
• 6.4 提高Monte Carlo算法效率的方法
• 6.4.1 减少计算时间的技巧
• 6.4.2 减小方差技巧的应用
• 6.5 算例分析
• 6.5.1 Monte Carlo仿真的效率分析
• 6.5.2 不同备用方案下的旋转备用损益的比较
• 6.5.3 旋转备用对各市场参与方的价值
• 6.5.4 旋转备用费用分摊的灵敏度分析
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间参加课题研究情况
• 攻读博士学位期间的研究成果