多能源环境下电力市场运行方法(精)

本书首先对国内外主要电力市场进行归纳整理，并分析了其特点，包括英国、北欧、澳大利亚、美国和中国的电力现货市场和辅助服务市场等。然后介绍了考虑可再生能源等多能源环境下的电力市场的基本原理、设计思想及各种核心算法，具体包括一般电力市场设计、电价计算方法、电力市场中SFT核心算法、电力市场中灵敏度计算方法、电力市场中的SCUC计算、电力市场中的SCED计算、可再生能源对电力市场的影响、电力市场促进多能源消纳，以及电力市场下的需求侧响应等。

朱继忠教授是特聘专家，英国IET Fellow（英国工程技术学会会士），英国皇家学会客座研究员，广州市创新领军人才，华南理工大学教授、博士生导师，重庆大学兼职教授、博士生导师，全国创新争先奖评审委员会委员，美国IEEE（电气与电子工程师学会）电力负荷分专委会主席，IEEE智能楼宇负荷用户系统（SBLC）专委会主任委员，IEEE SBLC亚太地区工作组主席，IEEE SMCS智能电力与能源系统专委会委员，IEEE SMCS标准委员会委员，IEEE P2781标准工作组主席，P2783标准工作组主席，MPCE等国际期刊编委。 朱继忠28岁便晋升为重庆大学教授，1994年被英国皇家学会和中国科协评选为中国杰出青年科学家，获英国皇家学会研究员奖，第五届霍英东全国高校青年教师研究奖，第二届四川省青年科技奖，首届重庆市青年教师，重庆大学青年教师和博士，获国家教委部省级科技进步奖7项，1996年初回国被选为全国八五期间先进个人和全国留学回国人员代表，分别被中国《科技日报》（1993年）和美国《华府邮报》（1998年）选为“科技新星”。 先后在英国、新加坡、美国的大学和公司工作20余年，2013年被选为阿尔斯通公司全球专家委员会Fellow（院士级专家），并担任阿尔斯通公司高级首席工程师。2016年初至2019年5月全职在南方电网科学研究院工作，创建了电网经济运行创新团队，并担任负责人，同时担任广东电网安全经济运行与市场化调度实验室主任。2016年和2017年分别获国际期刊MPCE年度贡献奖和特约主编奖，2018年荣获“科学中国人年度人物”称号等。2019年5月底被引进到华南理工大学。 主持或参与了20多个国际大型电力工程项目，在国际期刊和重要学术会议发表论文200余篇，申请国家专利40多项，出版英文著作4部，其中2009年在Wiley- IEEE出版的《Optimization of Power System Operation》被评为书籍并于2015年再版。2018年9月在国内出版专著《电网安全经济运行理论与技术》。

目 录 前言 作者简介 第1章 绪论 1 参考文献 6 第2章 英国电力市场分析 7 2.1 引言 7 2.2 英国电力市场的发展历程 7 2.2.1 第一次电力市场改革 7 2.2.2 第二次电力市场改革 9 2.2.3 第三次电力市场改革 11 2.3 英国电力市场营运模式 12 2.4 英国电力市场价格机制 14 2.4.1 电力市场中各成员之间关系 14 2.4.2 平衡机制结算方法 15 2.5 短期运行备用与补偿机制 16 2.5.1 短期运行备用典型工作日分析 17 2.5.2 短期运行备用费用构成及计算方法 18 2.5.3 STOR对平衡市场电价的影响 22 2.6 可再生能源参与电力市场的政策 23 参考文献 24 第3章 北欧电力市场分析 27 3.1 引言 27 3.2 北欧电力市场形成 27 3.2.1 北欧电力系统概况 27 3.2.2 北欧电力市场发展历程 28 3.3 北欧电力市场特点 29 3.4 北欧电力市场运行 32 3.4.1 日前市场 32 3.4.2 日内平衡市场 33 3.4.3 实时平衡市场 34 3.4.4 电网阻塞管理 35 3.4.5 金融市场 36 参考文献 37 第4章 澳大利亚电力市场分析 38 4.1 引言 38 4.2 市场法规与监管体系 38 4.2.1 市场法规 38 4.2.2 市场监管 40 4.3 澳大利亚电力市场架构 41 4.3.1 电力市场环节 42 4.3.2 电力金融市场 43 4.3.3 上网发电报价 44 4.4 澳大利亚电力市场出清过程 46 4.4.1 市场出清方法 46 4.4.2 市场预出清与发电安排 48 4.4.3 实时出清与发电调度 49 4.5 电量结算与审慎信用管理 51 4.5.1 结算价格与电量 51 4.5.2 审慎信用管理 52 4.5.3 结算后划拨机制 53 4.5.4 电力差价补偿合约 54 4.6 跨州结余竞价拍卖分析 56 4.6.1 跨州结余竞价拍卖 56 4.6.2 跨州结余拍卖案例 57 参考文献 58 第5章 美国电力市场分析 61 5.1 引言 61 5.2 美国电力市场的发展 61 5.2.1 改革前的系统运行 61 5.2.2 美国电力市场的起源 62 5.2.3 美国电力市场的构建 63 5.2.4 美国电力市场的特点 66 5.3 美国电力市场实现方法 69 5.3.1 电力市场日前调度 70 5.3.2 电力市场实时调度 71 5.3.3 金融输电权 71 5.3.4 电力市场采用的原理与方法 72 5.3.5 风电提交负报价 76 5.4 美国PJM电力市场 77 5.4.1 PJM电力市场概况 77 5.4.2 PJM市场机制 79 5.4.3 PJM电网阻塞管理 80 5.4.4 PJM电力市场特点分析 81 参考文献 84 第6章 国外辅助服务市场分析 85 6.1 辅助服务的基本概念 85 6.2 美国纽约州辅助服务市场 87 6.2.1 美国纽约州辅助服务内容 87 6.2.2 辅助服务的责任划分和定价 90 6.3 美国PJM辅助服务市场 90 6.3.1 调频辅助服务 91 6.3.2 备用辅助服务 96 6.4 英国辅助服务市场 98 6.4.1 英国辅助服务市场的种类 98 6.4.2 无功功率服务市场 100 6.4.3 调频辅助服务 100 6.4.4 备用服务 102 6.4.5 黑起动 103 6.5 德国辅助服务市场 103 6.5.1 德国辅助调频与备用服务 103 6.5.2 可中断负荷 105 6.6 澳大利亚辅助服务市场 105 6.6.1 澳大利亚辅助服务的特点 105 6.6.2 澳大利亚辅助服务的实施 106 参考文献 107 第7章 中国电力市场分析 110 7.1 中国电力工业发展概况 110 7.2 中国电力需求现状 112 7.3 中国电力体制市场化改革 114 7.3.1 中国早期电力体制改革 114 7.3.2 新一轮电力体制改革 115 7.4 中国电力现货市场模式探讨 117 7.4.1 集中全电量模式电力市场 118 7.4.2 集中偏差电量模式电力市场 119 7.4.3 双边偏差电量模式电力市场 119 7.4.4 电力市场技术支撑平台 120 7.5 广东电力现货市场 122 7.5.1 广东电网概况 122 7.5.2 广东电力现货市场模式 122 7.5.3 广东电力现货市场交易 124 参考文献 126 第8章 输配电价定价方法与分析 127 8.1 输配电价概述 127 8.1.1 输配电价的意义 127 8.1.2 输配电价成本分类 128 8.1.3 国外输配电价管制模式分析 128 8.2 输配电价定价方法 131 8.2.1 不同输配电价制定方法 131 8.2.2 输配电价定价模型 132 8.2.3 输配电价制定中的准许成本分析 134 8.2.4 输配电价制定中的准许收益分析 137 8.3 我国输配电价改革现状 138 8.3.1 我国输配电价体系 138 8.3.2 我国输配电价改革成效 139 8.3.3 我国输配电价改革的难点与对策 141 参考文献 144 第9章 电力市场设计 146 9.1 电力市场框架设计 146 9.2 电力市场基本概念 147 9.3 市场成员信息 152 9.4 市场结算设计 153 9.4.1 发电机组结算 153 9.4.2 用户侧结算 155 9.5 市场运行调度数据 156 9.5.1 市场运行调度优化工具 156 9.5.2 市场运行调度优化实现 158 9.6 数据验证与报告分析 161 9.6.1 验证提交的平衡数据 161 9.6.2 报告分析 162 9.7 金融输电权计算 163 9.7.1 金融输电权产品 163 9.7.2 拍卖收益权 166 9.7.3 金融输电权可行性测试 167 9.8 电力市场中的市场力监测与缓解机制 168 9.8.1 市场力监测方法 169 9.8.2 市场力缓解方法 171 参考文献 174 第10章 电价计算方法 175 10.1 引言 175 10.2 市场运行的均衡价格理论 176 10.2.1 市场供给 176 10.2.2 市场需求 177 10.2.3 均衡价格理论 178 10.3 电力市场出清价格 181 10.4 阶段函数和出清价格 187 10.5 节点电价计算 190 10.5.1 节点电价 190 10.5.2 节点电价公式推导 192 10.6 LMP计算实例 194 10.6.1 PJM 5节点算例系统 194 10.6.2 LMP计算 195 参考文献 200 第11章 电力市场中的SFT核心算法 202 11.1 引言 202 11.2 潮流计算数学模型 203 11.3 牛顿-拉弗森法潮流计算 205 11.4 解耦法潮流计算 210 11.5 SFT核心算法 215 11.5.1 SFT中的快速解耦算法 215 11.5.2 基本网络模型和故障情况的处理过程 215 11.5.3 网损灵敏度处理 217 11.5.4 灵敏度计算 218 11.6 网损灵敏度在SFT中具体实现 220 11.6.1 网损灵敏度定义 220 11.6.2 网损灵敏度公式 220 参考文献 222 第12章 电力市场中灵敏度计算方法 223 12.1 引言 223 12.2 网损灵敏度计算 223 12.3 约束转移灵敏度的计算 226 12.3.1 发电机组功率输出转移因子 226 12.3.2 线路开断分布因子 228 12.3.3 线路开断功率传输分布因子 232 12.3.4 不同参考节点下的功率转移因子 232 12.3.5 传输路径灵敏度 233 12.4 扰动法计算灵敏度 234 12.4.1 扰动法计算网损灵敏度 234 12.4.2 扰动法计算发电机组功率输出转移因子 235 12.4.3 扰动法计算移相器的功率转移因子 235 12.4.4 扰动法计算线路开断分布因子 236 12.4.5 扰动法计算线路开断功率传输分布因子 236 12.5 电压灵敏度分析 237 12.6 灵敏度计算实例 238 12.6.1 网损灵敏度结果 238 12.6.2 支路约束灵敏度结果 244 12.6.3 电压灵敏度结果 247 参考文献 248 第13章 电力市场中的SCUC计算 250 13.1 引言 250 13.2 日前电能量市场中的SCUC模型 251 13.2.1 SCUC优化目标 251 13.2.2 SCUC约束条件 251 13.3 传统的SCUC模型求解方法 254 13.3.1 优先顺序法 254 13.3.2 动态规划法 255 13.3.3 拉格朗日松弛法 258 13.4 求解SCUC模型的智能算法 263 13.4.1 基于进化规划的禁忌搜索法 263 13.4.2 机组组合的粒子群优化法 266 参考文献 269 第14章 电力市场中的SCED计算 272 14.1 引言 272 14.2 日前电能量市场出清SCED模型 272 14.2.1 SCUC优化目标 272 14.2.2 SCED约束条件 273 14.3 线性规划法求解SCED 276 14.3.1 线性化的SCED模型 276 14.3.2 LP求解SCED算例 279 14.4 二次规划法求解SCED 284 14.4.1 SCED二次规划模型 284 14.4.2 二次规划求解方法 285 14.4.3 二次规划求解SCED算例 287 14.5 内点法求解SCED 288 14.5.1 Karmarkar梯度投影算法 288 14.5.2 改进内点法应用于SCED 292 参考文献 296 第15章 可再生能源对电力市场的影响 299 15.1 可再生能源资源 299 15.1.1 可再生能源发展概况 299 15.1.2 太阳能 300 15.1.3 风能 301 15.1.4 水电 301 15.1.5 生物质能 302 15.1.6 地热能 302 15.2 可再生能源不确定性分析 302 15.2.1 可再生能源出力特性分析 302 15.2.2 可再生能源出力不确定性分析 306 15.3 可再生能源参与电力市场的激励机制 308 15.3.1 固定电价制度 308 15.3.2 招投标制度 308 15.3.3 绿色电价制度 309 15.3.4 配额制度 309 15.4 可再生能源配额制度对电力市场影响分析 310 15.4.1 模型假设 311 15.4.2 可再生能源固定电价制度下的电力市场决策模型 311 15.4.3 可再生能源配额制度下电力市场决策模型 312 15.4.4 固定电价制度和配额制度协同的电力市场均衡模型 313 15.4.5 模型求解 314 15.4.6 算例分析 316 参考文献 320 第16章 电力市场促进多能源消纳 321 16.1 引言 321 16.2 国内外研究现状 322 16.2.1 国外可再生能源市场交易机制现状 322 16.2.2 国内可再生能源市场交易机制现状 324 16.2.3 国内外区域电力市场建设现状 324 16.2.4 国内外可再生能源参与电力市场研究现状 325 16.2.5 国内外区域电力市场研究现状 326 16.3 我国可再生能源发展概况 327 16.3.1 可再生能源电力发展总体情况 327 16.3.2 各省（区、市）可再生能源电力消纳情况 328 16.3.3 各省（区、市）非水电可再生能源电力消纳情况 330 16.3.4 特高压线路输送可再生能源情况 331 16.4 我国可再生能源消纳存在的问题及对策分析 332 16.4.1 存在的问题 332 16.4.2 对策及建议 335 16.5 促进可再生能源消纳的电力市场交易体系 339 16.5.1 南方区域各省（区）内电力市场交易体系 339 16.5.2 南方区域跨省跨区电力市场交易体系 342 16.5.3 跨区域省间富余可再生能源电力现货交易 344 16.5.4 我国可再生能源电力配额制度 345 16.6 小结 347 参考文献 347 第17章 电力市场下的需求侧响应 350 17.1 背景 350 17.2 国内外发展现状 352 17.2.1 国内发展现状 352 17.2.2 国外现状 353 17.3 电力市场下的需求侧响应机制 355 17.3.1 激励型需求侧响应 355 17.3.2 价格型需求侧响应 357 17.4 需求侧响应支撑技术 358 17.4.1 用例分析技术 359 17.4.2 信息模型技术 359 17.4.3 通信传输技术 359 17.4.4 可视化技术 360 17.4.5 需求响应测量与评估技术 360 17.4.6 一致性和安全要求 360 参考文献 360