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第1章 引言1

1.1 课程目的1

1.2 课程范围1

1.3 经济的重要性2

1.4 解除管制：从垂直到水平2

1.5 新的问题和旧的问题2

1.6 蒸汽机组的特性4

1.6.1 蒸汽机组特性的变化形式6

1.6.2 联合循环机组7

1.6.3 热电联产电厂8

1.6.4 轻水慢化核反应堆机组9

1.6.5 水电机组10

1.6.6 储能11

1.7 可再生能源12

1.7.1 风力13

1.7.2 切入风速13

1.7.3 额定输出功率和额定输出风速13

1.7.4 切出风速13

1.7.5 风机效率或者功率系数13

1.7.6 太阳能14

附录1A 典型发电机数据15

附录1B 化石燃料的价格16

附录1C 机组统计数据17

参考文献18

进一步阅读18

第2章 电力工业组织结构、管理经济学和金融学22

2.1 引言22

2.2 商业环境22

2.2.1 管制环境23

2.2.2 竞争性市场环境23

2.3 企业理论25

2.4 竞争市场方案26

2.5 供应商方案28

2.5.1 供应商成本29

2.5.2 单个供应商曲线29

2.5.3 竞争环境29

2.5.4 不完全竞争32

2.5.5 其他因素33

2.6 电能生产的成本34

2.7 市场演变35

2.8 多公司环境37

2.8.1 Leontief模型：输入-输出经济学37

2.8.2 稀缺燃料资源37

2.9 不确定性和可靠性39

习题39

参考文献39

第3章 火电机组的经济调度及求解方法40

3.1 经济调度问题40

3.2 带分段线性成本函数的经济调度问题43

3.3 线性规划方法44

3.3.1 分段线性成本函数44

3.3.2 用线性规划求解经济调度问题44

3.4 Lambda迭代法46

3.5 用二分法求解经济调度问题48

3.6 用动态规划求解经济调度问题49

3.7 复合发电机生产成本函数52

3.8 基准点和参与因子54

3.9 考虑网损的火电系统调度56

3.10 节点电价的概念58

3.11 拍卖机制61

3.11.1 PJM增量价格拍卖的图解61

3.11.2 拍卖理论导论63

3.11.3 拍卖机制简介64

3.11.4 英式拍卖（第一价格公开叫价＝上升式）65

3.11.5 荷兰式拍卖（下降式）66

3.11.6 第一价格暗标拍卖67

3.11.7 Vickrey（第二价格暗标拍卖）67

3.11.8 全体支付拍卖（例如游说活动）68

附录3A 带约束的优化68

附录3B 线性规划76

附录3C 非线性规划83

附录3D 动态规划83

附录3E 凸规划89

习题91

参考文献97

第4章 机组组合98

4.1 引言98

4.1.1 经济调度和机组组合98

4.1.2 机组组合中的约束101

4.1.3 旋转备用101

4.1.4 火电机组约束102

4.1.5 其他约束103

4.2 机组组合求解方法103

4.2.1 优先顺序法104

4.2.2 拉格朗日松弛法105

4.2.3 混合整数线性规划111

4.3 安全约束机组组合112

4.4 使用机组组合做每日拍卖112

附录4A 非凸问题的对偶优化112

附录4B 机组组合的动态规划解115

4B.1 引言115

4B.2 前向动态规划法115

习题122

第5章 有限能源供应条件下的发电125

5.1 引言125

5.2 燃料调度125

5.3 “照付不议”燃料供应合同126

5.4 复杂“照付不议”燃料供应模型129

5.5 线性规划求解燃料调度130

5.6 水火电协调问题135

5.6.1 长期水电调度136

5.6.2 短期水电调度136

5.7 水力发电厂模型136

5.8 规划问题138

5.8.1 规划问题的类型138

5.8.2 能量规划138

5.9 水火电系统调度问题141

5.9.1 带有储量限制的水力调度141

5.9.2 梯级水力发电（水力的耦合）143

5.9.3 抽水蓄能水电站145

5.10 使用线性规划的水电调度147

附录5A 水火电系统调度的动态规划法149

习题155

第6章 输电系统的影响162

6.1 引言162

6.2 将设备参数转化为母线和支路的参数164

6.3 变电站母线的处理164

6.4 设备模型166

6.5 用于运行规划的调度员潮流167

6.6 能量守恒定律（特勒根定理）168

6.7 常用的潮流技术168

6.8 用增广雅可比矩阵的牛顿-拉夫逊法169

6.9 理论推导171

6.10 交流系统控制建模172

6.11 本地电压控制172

6.12 输电线路与变压器的建模172

6.12.1 输电线路潮流方程172

6.12.2 变压器潮流方程173

6.13 高压直流输电线路173

6.13.1 高压直流换流器和柔性交流输电设备的建模174

6.13.2 高压直流换流器中角度关系的定义174

6.13.3 六极高压直流换流器的功率方程175

6.14 雅可比矩阵处理方法简介176

6.15 交流潮流计算实例177

6.16 解耦潮流算法180

6.17 高斯-赛德尔法182

6.18 “直流”潮流或线性潮流183

6.18.1 直流潮流计算184

6.18.2 六节电系统直流潮流计算实例184

6.19 用于高压直流输电的统一变量消去法185

6.19.1 对简化雅可比矩阵的修改185

6.19.2 控制模式186

6.19.3 解析消去186

6.19.4 控制模式切换188

6.19.5 双极和12脉波换流器188

6.20 输电线路损耗188

6.20.1 双机系统范例188

6.20.2 协调方程、增量损耗和惩罚因子190

6.21 参考节点惩罚因子的讨论191

6.22 用交流潮流算法直接求解节点惩罚因子192

习题193

第7章 电力系统的安全性197

7.1 引言197

7.2 影响电力系统安全性的因素200

7.3 预想事故分析：系统问题检测200

7.3.1 发电机停运200

7.3.2 输电线停运201

7.4 安全分析概述204

7.4.1 功率传输分布因子204

7.4.2 线路开断分布因子205

7.5 使用潮流关口监测电力传输210

7.6 电压崩溃211

7.6.1 交流潮流算法212

7.6.2 事故筛选213

7.6.3 同心松弛216

7.6.4 边界217

7.6.5 自适应定位217

附录7A 交流潮流案例218

附录7B 系统的灵敏度因子计算226

7B.1 PTDF因子计算226

7B.2 计算LODF因子228

7B.3 PTDF因子的补偿法230

习题231

参考文献236

第8章 最优潮流237

8.1 引言237

8.2 经济调度方程237

8.3 结合经济调度和潮流计算的最优潮流238

8.4 使用DC潮流的最优潮流240

8.5 直流潮流OPF的解法实例240

8.6 考虑输电线路限制的DCOPF实例244

8.7 DCOPF的通用解法246

8.8 在线性规划中增加线路潮流约束247

8.9 ACOPF的解法249

8.10 求解ACOPF的算法249

8.10.1 网络方程的对比249

8.10.2 算法250

8.10.3 迭代LP250

8.11 LMP、增量网损和线路潮流约束之间的关系255

8.11.1 没有线路在极限值处运行时的节点边际价格255

8.11.2 有一条线路在极限值运行时的节点边际价格256

8.12 安全约束的OPF258

8.12.1 使用DC潮流和二次规划的安全约束OPF260

8.12.2 DC潮流260

8.12.3 线路潮流限制261

8.12.4 预想故障潮流限制261

附录8A 内点法265

附录8B 12节点系统的数据267

附录8C 线路潮流灵敏度因子268

附录8D AC潮流的线性灵敏度分析270

习题271

第9章 电力系统状态估计274

9.1 引言274

9.2 对状态估计的初步认识274

9.3 最大似然加权最小二乘估计276

9.3.1 原理简介276

9.3.2 最大似然估计法的概念277

9.3.3 矩阵形式的推导280

9.3.4 加权最小二乘法的算例282

9.4 交流网络的状态估计284

9.4.1 方法推导284

9.4.2 典型算例分析287

9.5 基于正交分解的状态估计290

9.6 针对状态估计的深入讨论294

9.6.1 状态估计中的误差来源294

9.6.2 不良测量数据的检测和鉴别295

9.6.3 无量测量时的状态估计301

9.6.4 可观测性与伪测量数据302

9.7 相量测量单元305

9.8 状态估计的工程应用307

9.9 基于状态估计的数据校验309

9.10 电力系统调控中心概述309

附录9A 最小二乘方法的详细推导310

9A.1 超定情况310

9A.2 完全确定情况313

9A.3 欠定情况313

习题314

第10章 发电控制317

10.1 引言317

10.2 发电机模型318

10.3 负荷模型320

10.4 原动机模型321

10.5 调速器模型321

10.6 联络线模型324

10.7 发电控制327

10.7.1 补偿控制327

10.7.2 联络线控制327

10.7.3 出力分配329

10.7.4 自动发电控制331

10.7.5 AGC的功能简介333

10.7.6 NERC发电控制标准333

习题334

参考文献336

第11章 交换、联营、经纪和拍卖337

11.1 引言337

11.2 交换合约338

11.2.1 能量合约338

11.2.2 动态能量合约340

11.2.3 紧急合约340

11.2.4 基于市场合约341

11.2.5 输电线使用合约341

11.2.6 可靠性合约345

11.3 电力公司之间的能量交换346

11.4 电力公司间经济能量交换评估348

11.5 考虑机组组合的区域间功率交换的评估349

11.6 多个电力企业间互联交易——过网349

11.7 电力联营351

11.8 能量经纪人系统353

11.9 输电能力的一般问题355

11.10 可用传输容量和潮流关口357

11.10.1 定义357

11.10.2 评估过程359

11.10.3 ATC计算方法360

11.11 安全约束机组组合366

11.11.1 负荷与发电的现货市场拍卖367

11.11.2 两个方程的特性368

11.11.3 拉格朗日乘子的意义368

11.11.4 日前市场调度369

11.12 使用网络线性规划的竞价模拟369

11.13 密封投标的分散拍卖369

习题373

第12章 短期负荷预测377

12.1 引言377

12.2 分析方法概述379

12.3 负荷模型380

12.4 电价预测381

12.5 预测误差381

12.6 系统识别382

12.7 计量经济模型382

12.7.1 线性环境模型382

12.7.2 天气敏感性模型384

12.8 时间序列模型385

12.8.1 考虑季节性成分的时间序列模型385

12.8.2 自回归模型387

12.8.3 滑动平均模型388

12.8.4 自回归滑动平均线法388

12.8.5 自回归积分滑动平均模型（ARIMA）389

12.8.6 其他相关模型390

12.9 时间序列模型的建模390

12.9.1 基础负荷模型390

12.9.2 长期趋势模型391

12.9.3 线性回归方法391

12.9.4 季节性模型392

12.9.5 平稳性392

12.9.6 WLS估计393

12.9.7 阶数和方差的估计394

12.9.8 尤尔-沃克方程395

12.9.9 德宾-莱文森算法396

12.9.10 MA和ARMA过程中的新息估计399

12.9.11 ARIMA的全过程400

12.10 人工神经网络402

12.10.1 人工神经网络概述403

12.10.2 人工神经元403

12.10.3 神经网络的应用403

12.10.4 霍普菲尔德神经网络404

12.10.5 前馈网络404

12.10.6 反向传播算法406

12.10.7 内点线性规划算法408

12.11 模型整合408

12.12 负荷预测409

12.12.1 每小时的系统负荷预测409

12.12.2 单步的前向预测409

12.12.3 每小时的节点负荷预测410

12.13 总结410

习题410

参考文献412