电力市场稳定性研究

论文摘要

世界范围内的电力工业市场化改革,在电力系统规划、运行、管理、安全稳定分析与控制等领域催生了大量新课题,亟需新的理论和方法指导。电力市场稳定性不仅包括功角稳定、电压稳定以及频率稳定等物理系统的稳定,还需要考虑与电力市场相关的经济系统的稳定性。电力市场的经济稳定性与电力系统的物理稳定性,既相互影响又相互制约,致使电力市场稳定性的研究成为富有挑战性的课题之一。论文旨在结合电力市场的特点,利用稳定性理论、控制理论和经济学中的研究思想和方法,对电力市场稳定性及其相关问题展开深入研究,主要包括以下工作:电力市场是电力的卖方和买方相互作用以决定其电价和需求量的过程,以电价和需求量等时间序列作为研究对象,提出了一般分组分离建模方法和改进的Lyapu -nov指数预测方法,并在理论上证明了时间序列分离融合的合理性,提高了预测精度,并用实例验证了二者的有效性。应用经济学原理对电力市场进行动态均衡分析,建立了若干描述电力市场行为的微分和差分模型。在假设市场需求是价格预测的变系数线性函数（或非线性函数）,市场供给是现货价格的变系数线性函数（或非线性函数）的条件下,对电价和需求量等时间序列进行了分析,建立了自治、非自治的连续或离散线性周期的数学模型描述电力市场行为。结合已建立的描述电力市场行为的模型,借助于构造合适的Lyapunov函数、比较方法、微积分不等式、矩阵测度等工具,系统研究了一般的自治、非自治连续或离散线性周期系统的Lyapunov稳定性和实用稳定性,针对变系数周期系统第一次得到了用模型系数来描述其实用稳定性的一系列稳定性判定条件和最终收敛边界的估计公式。给出了离散系统连续化的条件及连续和离散系统系数之间的关系。首次将实用稳定性理论和方法应用于电力市场稳定性的研究中,借助于构造合适的Lyapunov函数、柯西矩阵、矩阵测度、常数变易法等工具,系统研究了所建电力市场模型的实用稳定性,得到了用模型的系数来描述其实用稳定性的一系列判定条件和最终收敛边界的估计公式;同时对电力市场的Lyapunov稳定性进行了研究,得到了电力市场稳定性的若干判据,部分结论改进了Alvarado等人的结果;随后将Lyapunov稳定的结果与实用稳定进行了比较。最后利用MATLAB、MAPLE等数学软件,对这些模型及稳定条件的有效性用加州电力市场等数据进行了仿真分析,分析了其供应量、供应价格、用户需求量和需求价格对形成稳定、合理的电力市场经济机制的影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 问题的提出及研究现状
• 1.2.1 Lyapunov 稳定性与实用稳定性概述
• 1.2.2 电力市场稳定性的研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 时间序列预测模型及其改进
• 2.1 时间序列概述
• 2.1.1 时间序列的含义及其组成要素
• 2.1.2 时间序列的分类
• 2.1.3 时间序列分析的功能
• 2.1.4 常用的时间序列单项预测模型
• 2.2 电力负荷预测的意义
• 2.3 基于Gompertz 模型的分离建模方法
• 2.3.1 GM（1,1）分离建模的分离与融合
• 2.3.2 Gompertz 模型的分离建模方法
• 2.4 基于改进Lyapunov 指数模型的电力负荷预测
• 2.4.1 Lyapunov 指数的基本理论
• 2.4.2 Lyapunov 指数预测模型
• 2.4.3 实例验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 微分和差分系统的Lyapunov 稳定性研究
• 3.1 Lyapunov 稳定理论概述
• 3.1.1 连续系统Lyapunov 稳定理论
• 3.1.2 离散系统Lyapunov 稳定理论
• 3.2 差分系统的Lyapunov 稳定性研究
• 3.2.1 一阶自治差分系统的Lyapunov 稳定性
• 3.2.2 一阶非自治差分系统的Lyapunov 稳定性
• 3.2.3 二阶自治差分系统的Lyapunov 稳定性
• 3.2.4 二阶非自治差分系统的Lyapunov 稳定性
• 3.3 连续系统与离散系统的关系
• 3.3.1 一阶连续系统与离散系统的关系
• 3.3.2 二阶连续系统与离散系统的关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 微分和差分系统的实用稳定性研究
• 4.1 实用稳定性理论概述
• 4.1.1 连续系统实用稳定性概念
• 4.1.2 离散系统实用稳定性概念
• 4.2 微分系统的实用稳定性研究
• 4.2.1 非齐次与齐次线性微分方程组实用稳定性的关系
• 4.2.2 变系数线性微分方程组时变区域的实用稳定性
• 4.2.3 基于测度的时变线性微分方程组的实用稳定性
• 4.2.4 一阶微分系统的实用稳定性
• 4.3 差分系统的实用稳定性研究
• 4.3.1 一阶自治差分系统的实用稳定性
• 4.3.2 一阶非自治差分系统的实用稳定性
• 4.3.3 二阶自治差分系统的实用稳定性
• 4.3.4 二阶非自治差分系统的实用稳定性
• 4.4 本章小结
• 第五章 电力市场的Lyapunov 稳定性分析
• 5.1 电力市场模型的建立
• 5.1.1 经济学理论简介
• 5.1.2 电力市场模型的建立
• 5.2 差分系统电力市场的Lyapunov 稳定性分析
• 5.2.1 一阶自治差分系统电力市场的稳定性条件
• 5.2.2 一阶非自治差分系统电力市场的稳定性及实例分析
• 5.2.3 二阶自治差分系统电力市场的稳定性条件
• 5.2.4 二阶非自治差分系统电力市场的稳定性条件
• 5.2.5 一阶非自治差分方程组电力市场的稳定性及实例分析
• 5.3 微分系统电力市场的Lyapunov 稳定性条件
• 5.3.1 一阶自治微分系统电力市场的稳定性条件
• 5.3.2 一阶非自治微分系统电力市场的稳定性条件
• 5.3.3 二阶非自治微分系统电力市场的稳定性条件
• 5.4 Alvarado 电力市场动态模型的Lyapunov 稳定性分析
• 5.4.1 电力市场稳定性的判定条件
• 5.4.2 电力市场稳定性的进一步研究
• 5.5 已有电力市场稳定性文献中几个值得商榷的问题
• 5.6 本章小结
• 第六章 电力市场的实用稳定性分析
• 6.1 差分系统电力市场的实用稳定性分析
• 6.1.1 一阶自治差分系统电力市场的实用稳定性条件
• 6.1.2 一阶非自治差分系统电力市场的实用稳定性及实例分析
• 6.1.3 二阶自治差分系统电力市场的实用稳定性条件
• 6.1.4 二阶非自治差分系统电力市场的实用稳定性及实例分析
• 6.2 微分系统电力市场的实用稳定性分析
• 6.2.1 一阶自治微分系统电力市场的实用稳定性条件
• 6.2.2 一阶非自治微分系统电力市场的实用稳定性及实例分析
• 6.3 Alvarado 电力市场动态模型的实用稳定性及实例分析
• 6.3.1 基于矩阵特征值的电力市场实用稳定性及实例分析
• 6.3.2 基于矩阵测度的电力市场实用稳定性及实例分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文情况
• 在学期间参加科研情况