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第1章 跨学科研究和教育框架1

1.1 引言1

1.2 电力系统面临的挑战2

1.2.1 电力系统建模和计算方面的挑战4

1.2.2 建模和计算技术4

1.2.3 涵盖系统理论和电力系统经济学与环境科学的新课程4

1.3 电网效率与安全研究项目框架解决方案4

1.3.1 电网效率与安全研究项目框架的模块介绍5

1.3.2 电网效率与安全研究项目标准测试平台研究展望6

1.4 电网效率与安全研究项目的实施策略7

1.4.1 性能指标7

1.4.2 目标定义7

1.4.3 目标函数和图示8

1.5 电网效率与安全研究项目（EPNES）测试平台12

1.5.1 海事电力系统模型12

1.5.2 民用测试平台——179节 点美国西部系统协调委员会（WSCC）标准电力系统13

1.6 电网效率与安全研究项目资助的研究工作举例14

1.6.1 电网效率与安全研究项目资助的专题研究14

1.6.2 电网效率与安全研究项目资金的分布15

1.7 电网效率与安全研究项目未来的发展方向16

1.8 结论16

致谢17

参考文献17

第2章 电力市场模型简介18

2.1 引言18

2.2 电力市场基本结构19

2.2.1 消费者剩余20

2.2.2 输电阻塞租金20

2.2.3 市场力21

2.2.4 电力市场结构21

2.3 策略行为模型的建立22

2.3.1 策略行为模型综述22

2.3.2 基于价格的模型23

2.3.3 基于产量的模型26

2.4 PJM节点边际定价系统29

2.4.1 PJM节点边际定价系统概述29

2.4.2 输电阻塞费用和金融输电权29

2.4.3 三节 点系统示例30

2.5 自适应动态规划节点边际价格（LMP）计算35

2.5.1 静态节点边际价格（LMP）问题概述35

2.5.2 不确定条件下随机动态市场中的节点边际价格（LMP）36

2.6 结论37

参考文献37

第3章 放松管制的电力系统中输电投资的替代性经济准则和主动规划42

3.1 引言42

3.2 电网扩容中相互冲突的优化目标45

3.2.1 径向网络示例45

3.2.2 径向网络示例中的敏感性分析50

3.3 政策影响51

3.4 主动输电规划52

3.4.1 模型假设52

3.4.2 模型变量55

3.4.3 模型描述55

3.4.4 输电投资模型比较57

3.5 三节 点电网分析示例58

3.6 结论与展望61

参考文献63

第4章 日前电力交易中包括需求侧竞价和部分容量成本补偿的支付成本最小化65

4.1 引言65

4.2 文献综述66

4.3 问题的描述67

4.4 求解方法69

4.4.1 增广拉格朗日函数69

4.4.2 建立并求解机组子问题70

4.4.3 建立并求解招标子问题73

4.4.4 求解对偶问题74

4.4.5 生成可行解74

4.4.6 初始化和终止准则75

4.5 结果和分析75

4.5.1 示例176

4.5.2 示例277

4.6 结论78

参考文献78

第5章 电网中的动态寡头竞争和基础设施故障的影响81

5.1 引言和目的81

5.2 建模方法概述83

5.3 模型描述83

5.3.1 符号说明83

5.3.2 发电商的极值问题85

5.3.3 系统运行者的问题87

5.4 等效非线性互补模型的公式化88

5.4.1 发电商的互补条件88

5.4.2 独立系统运行者的互补条件91

5.4.3 完整的等效非线性互补模型91

5.5 等效非线性互补模型算例92

5.6 结论与展望99

参考文献102

第6章 垄断和双头垄断市场中电厂可靠性：市场的结果与社会最佳水平的比较103

6.1 引言103

6.2 模型框架105

6.3 垄断发电商的利润最大化结果107

6.4 双头垄断市场结构下的纳什均衡109

6.5 全社会最优化110

6.6 均衡状态的比较与分析111

6.7 不对称维护策略113

6.8 结论114

致谢115

参考文献115

第7章 用跨学科方法建立高效可靠和可持续的电力系统118

7.1 引言118

7.1.1 当前电力系统的不足118

7.1.2 针对以上问题的解决方案119

7.2 电力系统可靠性相关概念120

7.2.1 可靠性120

7.2.2 电力系统可靠性要求120

7.2.3 公众认知度121

7.2.4 电力系统和相关新技术121

7.3 处理紧急状态的理论支持126

7.3.1 应急事宜126

7.3.2 公众认知的建立126

7.3.3 可用传输能力128

7.3.4 可靠性度量及指标128

7.3.5 社会失供电量期望值和失负荷值131

7.3.6 系统绩效指标132

7.3.7 加权概率指数（WPI）的计算132

7.4 设计方法133

7.5 实现方法134

7.5.1 含灵活交流输电系统装置的美国西部系统协调委员会系统潮流分析134

7.5.2 IEEE 30节 点系统和美国西部系统协调委员会系统绩效评价研究135

7.6 实施结果135

7.6.1 含灵活交流输电系统装置的美国西部系统协调委员会系统潮流分析135

7.6.2 IEEE 30节 点系统的绩效评价研究136

7.6.3 美国西部系统协调委员会系统的绩效评价研究139

7.7 结论141

致谢141

参考文献141

第8章 考虑直接和间接社会经济成本的基于风险的电力系统规划144

8.1 引言144

8.2 分区多目标风险方法146

8.3 分区多目标风险方法在电力系统规划中的应用148

8.4 在电力系统规划中考虑社会和经济影响150

8.5 能源危机和公众危机151

8.5.1 经济和社会成本评估方法概述151

8.5.2 中心共振分析方法153

8.5.3 加州能源危机和2003年美国大停电的数据分析154

8.6 结论与展望156

参考文献157

第9章 基于可重置电容器切换的输电扩展规划模型162

9.1 引言162

9.2 规划过程164

9.2.1 工程分析和成本责任166

9.2.2 输电拥有者的成本回收167

9.2.3 经济因素驱动的电网扩容167

9.2.4 扩展阅读168

9.3 传输限制169

9.4 决策支持模型170

9.4.1 优化模型171

9.4.2 输电线路规划174

9.4.3 输电控制规划178

9.4.4 动态分析189

9.5 市场效率和输电投资194

9.6结论206

致谢207

参考文献207

第10章 电力系统优化的新方法215

10.1 引言215

10.2 新型优化方法框架217

10.2.1 模块综述217

10.2.2 组织218

10.3 新型优化方法基础219

10.3.1 新型优化方法概述219

10.3.2 决策分析工具220

10.3.3 经典优化方法224

10.3.4 最优控制226

10.3.5 动态规划228

10.3.6 自适应动态规划229

10.3.7 自适应动态规划的变体231

10.3.8 自适应动态规划改进方法的比较234

10.4 新型优化方法在电力系统中的应用235

10.4.1 电力系统问题及混合优化方法概述235

10.4.2 动态随机最优潮流实施框架236

10.4.3 动态随机最优潮流在处理电力系统故障中的应用237

10.5 新型优化方法的挑战和研究需求246

10.6 结论及标准问题246

致谢247

参考文献247

索引251