文档介绍：概述
第一节电力系统安全、经济优化运行的基本概念
电能是电力工业的唯一产品,因此现代电力系统的特点与电能的特点是紧密相联的。由于电能不能大量储存,电能的生产、输送、分配和消费都是同时进行的。在任何时刻,电力的生产、输送、分配和消费在功率和能量上,必须严格保持平衡,并需留有足够的容量和能量的备用,这是电力企业充足、可靠、合格地向用户供电的基本条件。发、送、变、配和用电各个子系统相互连接,形成一个整体,不可分割,具有鲜明的系统性。根据电能的这些特点,电力系统的运行需要满足三个条件,一是保证供电安全可靠性,二是保证电能质量,三是提高电力系统运行的经济性。所谓安全性,一般是指应对事故的能力,主要包括一些约束条件,如线路功率和节点电压等。在一条线路发生断线后,其它线路上的功率不应该超过给定的限制值,通常称之为N-1线路安全性。类似于N-1线路安全性,可定义N-2、N-3、…线路安全性。对节点电压约束来说,当线路发生断线后,各节点电压应该满足用户的要求。衡量电能质量的指标有频率质量、电压质量和波形质量,分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。衡量运行经济性的主要指标是比耗量和线损率以及收益等。
电力系统优化是电力系统分析的一个分支,它所研究的问题主要是在满足负荷需求的前提下,如何优化地配置系统资源以及调度系统内设备的运行工况,从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总能源耗量达到最小这样一个运筹决策问题。现代电力系统优化是电力系统潮流分析、数学优化理论、运筹学以及系统工程等多学科交叉的一个研究领域,它所包含的内容是十分广泛的。电力系统优化运行问题,按照所涉及的时间范围,一般可以分成实时优化调度(交易)、短期优化运行(日调度或日交易)及中、长期优化调度(交易)等。按有功和无功功率来分,可分为有功功率优化调度及无功功率优化等。
电力系统有功功率优化调度是指在满足系统安全约束的前提下,确定一个时期内发电设备的运行状态和有功功率输出,使得整个电力系统在这一时期内的煤耗、网损或其他目标达到最优。调度计划的周期一般可分为长期、中期和短期。电力系统无功优化是电力系统优化领域的一个十分重要的研究方向。系统的电压水平是运行安全性和经济性的基本指标,它直接反映了无功平衡状况。若系统无功不足,电压水平太低,会导致损耗增加,严重时甚至引起电压崩溃;而电压太高超过了允许的范围,同样会加速设备绝缘老化,降低其有效使用寿命,从而影响系统的安全经济运行。随着电力系统规模的不断扩大,电压等级的提高以及电力经济的市场化发展,无功分布是否合理,不仅影响到整个系统的供电质量和经济效益,更是关系到现代电力系统能否安全稳定运行的问题。电力系统无功优化
是指在满足系统安全约束的前提下,确定一个时期内无功调整设备的运行状态,使得整个电力系统在这一时期内的网损、电压质量或其他目标达到最优。
从八十年代中期开始,世界各国相继展开了电力工业的市场化改革,通过打破传统电力工业一体化的管理模式,实行“厂网分开、竞价上网和输配电分离”,以达到降低成本、提高效益和服务水平的目标。电力工业通过引入竞争,提高了电力生产的效率,促进了电力工业的良性发展,成为电力工业发展的必然趋势。但由于各种市场因素的引入,使得电力系统运行的目标和约束条件都发生了的许多变化,需要我们分析新形势下电力系统运行的特点,建立电力系统优化运行的数学模型,并研究相应的优化算法。
第二节电力市场基本理论
市场与竞争
市场的产生和发展既是一个必然的历史产物,同时又是主观世界认识客观世界并改造客观世界的一个过程。也就是说,市场的产生是社会生产发展的必然结果,而市场的发展则是人们通过对经济规律的不断认识而逐渐完成的。世界历史的发展已经证明,市场及市场的充分发展和不断完善,是社会发展必然经历的历史阶段。在古代社会中,随着原始公有制经济的解体,形成交换的三大因素随之确定,即生产力的发展、社会分工的出现和私有制的产生生产力的发展表现在生产工具的改进和剩余产品的出现;社会分工的出现表现在人们可以从事某一专门的职业赖以谋生;私有制的产生使得人们有权处置剩余产品。随着交换规模的不断扩大,市场也就愈加扩大了,竞争逐渐产生。市场的发展随着竞争的不同,存在三种形式:完全竞争市场、垄断市场和寡头竞争市场。
可以用两个特征来定义完全竞争的市场,(1)所提供销售的物品是完全相同的,以及(2)买者和卖者非常多,以至于没有一个买者和卖者可以影响市场的价格。由于完全竞争市场上的买者和卖者必须接受市场决定的价格,所以,他们被称为价格的接受者。
但是许多市场不是完全竞争的,一些市场只有一个卖者,这个卖者决定价格,这个卖者被称为垄断,这样的市场称为垄断竞争市场。其他的市场介于完全竞争的和垄断的之间,当一个市场上有几