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第1章　电力市场概述1

1.1 引言1

1.2　市场结构与运营1

1.2.1　市场运营的目标1

1.2.2　电力市场的模式2

1.2.3　市场结构3

1.2.4　电力市场种类5

1.2.5　市场力8

1.2.6　市场运营的关键机构8

1.3　本书内容概述9

1.3.1　信息预测9

1.3.2　重构电力市场中的机组组合10

1.3.7　输电阻塞管理与定价11

1.3.6　辅助服务拍卖11

1.3.5　资产评估与风险管理11

1.3.4　市场力与博弈11

1.3.3 电力市场的套利交易11

第2章　短期负荷预测13

2.1　引言13

2.1.1　负荷预测的应用13

2.1.2　影响负荷模式的因素13

2.1.3　负荷预测的种类14

2.2　神经网络（ANN）短期负荷预测15

2.2.1　ANN简介15

2.2.2　应用ANN作短期负荷预测（STLF）17

2.2.3　用MATLAB ANN工具箱进行短期负荷预测19

2.3　短期负荷预测的ANN体系结构19

2.3.1 本书提出的ANN体系结构19

2.3.2　季节性ANN20

2.3.4　多日预测21

2.3.3 自适应权重21

2.4　数字仿真结果22

2.4.1　训练和测试数据22

2.4.2　训练过程的终止标准25

2.4.3　ANN的比较模型25

2.4.4　单日预测的性能26

2.4.5　多日预测的性能31

2.5　灵敏度分析32

2.5.1　可行的模型33

2.5.2　对输入因子的灵敏度33

2.5.3　温度的隐式表达34

第3章　电价预测36

3.1 引言36

3.2.1 电价基本概念37

3.2　电价与电价预测问题37

3.2.2　电价的不稳定性38

3.2.3 电价预测的分类39

3.2.4　电价预测考虑的因素40

3.3　电价仿真模块40

3.3.1　仿真策略举例41

3.3.2　仿真举例41

3.4　基于ANN的电价预测模型43

3.4.1　ANN在电价预测中考虑的因素43

3.4.2　用ANN预测118节点系统电价44

3.5 电价预测的性能评估46

3.5.1　可选方案47

3.5.2　可选的MAPE定义48

3.6　实际案例研究49

3.6.1　数据预处理的影响50

3.6.2　训练向量个数的影响51

3.6.3　输入因子数量的影响52

3.6.4　自适应预测的影响54

3.6.5　ANN法与其他可选方法的比较54

3.7 电价突变分析模块55

3.7.1 电价突变分析55

3.7.2 电价的概率分布62

3.8 电价预测的应用66

3.8.1　应用点电价预测制定发电计划66

3.8.2　应用电价概率分布进行资产评估和风险分析66

3.8.3　应用电价概率分布进行期权评估66

3.8.4　应用价格对负荷的条件概率分布来预测期货电价67

4.1 引言68

第4章　基于电价的机组组合68

4.2　基于电价的机组组合方程69

4.2.1　系统约束条件70

4.2.2　机组约束条件70

4.3　基于电价的机组组合方程求解71

4.3.1　不考虑排放和燃料约束时的求解方法71

4.3.2　考虑排放和燃料约束时的求解方法78

4.4　求解方法讨论81

4.4.1 电能购买81

4.4.2　因数修正的步长推导82

4.4.3　最优化条件84

4.5.2　变化的燃料价格是燃料消耗量的函数86

8.3.2　Benders分解法在安全约束的机组组合中的应用 186

4.5　基于电价的机组组合的其他特点86

4.5.1　各节点电价不同86

4.5.3　拉格朗日增广的应用87

4.5.4　基于电价的机组组合的投标策略90

4.6.1　5机组系统举例分析92

4.6　举例分析92

4.6.2　36机组系统举例分析95

4.7　结论100

第5章 电力市场中的套利101

5.1 引言101

5.2　套利的概念101

5.2.1　什么是套利101

5.2.2　套利的有效性101

5.3 电力市场中的套利102

5.3.1　相同商品套利102

5.3.2　不同商品套利102

5.3.3 电力价格—成本差与套利103

5.3.4　基于PBUC的套利分析103

5.4 电力市场中套利的例子104

5.4.1 电能和辅助服务之间的套利104

5.4.2　双边合同套利108

5.4.3　天然气和电能之间的套利110

5.4.4　排放份额套利116

5.4.5　蒸汽与电力的套利120

5.5　结论121

第6章　基于博弈论的市场力分析123

6.1　引言123

6.2　博弈论123

6.2.1　一个说明性的例子124

6.2.2　博弈论方法在电力系统中的应用125

6.3　电能交易博弈125

6.3.1　市场成员之间的联盟126

6.3.2　市场成员的发电成本127

6.3.3　市场成员的目标128

6.4　纳什谈判问题（讨价还价问题）129

6.4.1　交易分析的纳什谈判模型130

6.4.2　两成员问题分析130

6.4.3　最优交易及其价格131

6.4.4　仿真结果132

6.5.1　参与者和投标信息138

6.5.2　博弈的基本概率分布138

6.5　不完全信息下的市场竞争138

6.5.3　条件概率和期望支付（收益）139

6.5.4　博弈方法140

6.6　多种电力商品市场的竞争142

6.6.1　求解方法143

6.6.2　算例143

6.6.3　博弈方法143

6.7　结论148

7.1.1　资产评估149

7.1.2　风险值（VaR）149

7.1　引言149

第7章　发电资产评估与风险分析149

7.1.3　VaR在电力市场资产评估中的应用150

7.2　发电资产评估中的风险值150

7.2.1 计算VaR的框架150

7.2.2　现货价格模拟151

7.2.3　算例153

7.2.4　实例157

7.2.5　灵敏度分析165

7.3　发电容量价值评估173

7.3.1　VaR计算框架173

7.3.2　算例174

7.3.3　灵敏度分析175

7.4 结论177

8.1 引言179

第8章 安全约束的机组组合——可靠性约束的影响179

8.2　安全约束的机组组合问题的方程式180

8.2.1　对于爬坡约束的讨论182

8.3　安全约束的机组组合的Benders分解法185

8.3.1　Benders分解185

8.3.3　主问题的描述方程186

8.4　安全约束的机组组合在减少网络越限方面的应用188

8.4.1　网络约束的线性化188

8.4.2　子问题方程189

8.4.3　Benders cut（割）方程191

8.4.4　举例研究192

8.5　安全约束的机组组合在减小发电机组电能缺额（EUE）方面的应用——可靠性的影响197

8.5.1　子问题方程及其求解197

8.5.2　举例研究199

8.6　结论202

第9章　辅助服务投标市场设计203

9.1　引言203

9.2　辅助服务市场模式204

9.3　提前辅助服务市场投标——依次序竞价方法205

9.3.1 辅助服务按次序投标的两种备选方案206

9.3.2　辅助服务计划207

9.3.3　辅助服务投标市场机制的设计208

9.3.4　算例分析210

9.3.5　讨论220

9.4　提前辅助服务市场投标——同时报价方法220

9.4.1 辅助服务同时报价投标机制的设计方案221

9.4.2　理性买家算法方案222

9.4.3　按边际成本结算方案230

9.5.1　AGC的基本功能235

9.4.4　讨论235

9.5 自动发电控制（AGC）235

9.5.2　AGC响应236

9.5.3　AGC机组调节服务的经济补偿237

9.5.4　AGC服务定价238

9.5.5　讨论245

9.6　结论245

9.7　译者注246

第10章　输电阻塞管理与定价248

10.1　概述248

10.2　输电成本分摊方法249

10.2.1　邮票法（Postage-Stamp Rate Method）250

10.2.2　合同路径法（Contract Path Method）250

10.2.3　兆瓦－英里法（MW-Mile Method）250

10.2.4　未用输电容量法（Unused Transmission Capacity Method）251

10.2.5　兆伏安－英里法（MVA-Mile Method）252

10.2.6　反向流法（Counter-flow Method）252

10.2.7　分布因子法（Distribution Factors Method）252

10.2.8　交流潮流法（AC Power Flow Methods）254

10.2.9　潮流跟踪法（Tracing Methods）254

10.2.10　成本分摊法的比较258

10.3　输电成本分摊方法的举例259

10.3.1　用分布因子法进行输电成本分摊261

10.3.2　用Bialek's潮流跟踪法的输电成本分摊262

10.3.3　用Kirschen's潮流跟踪法的输电成本分摊263

10.3.4 比较三种输电成本分摊法264

10.4　节点边际价格（LMP），固定输电权（FTR）和阻塞管理265

10.4.1　节点边际价格（LMP）265

10.4.2　节点边际价格（LMP）在确定区域边界中的应用272

10.4.3 固定输电权（FTR）275

10.4.4 固定输电权拍卖（FTR Auction）278

10.4.5　区域阻塞管理283

10.5　综合输电定价方案292

10.5.1　建议采用的输电定价方法概述292

10.5.2　输电调度的优先次序294

10.5.3　输电网使用、阻塞费用和固定输电权补偿费的计算297

10.5.4　算例299

10.6　结论308

附录309

附录A　符号对照表309

附录B　数学推导312

B.1　概率分布的推导312

B.2　带不等式约束的拉格朗日增广函数313

附录C　RTS负荷数据316

D.1　5机组系统318

附录D　示例系统数据318

D.2　36-机组系统320

D.3　6-机组系统325

D.4　修改后的IEEE-30节点系统326

D.5　118节点系统328

附录E　博弈论的相关概念333

E.1　非合作博弈论中的平衡333

E.2　特征函数333

E.3　N个局中人合作博弈334

E.4　不完全信息下的博弈335

附录F　阻塞费用计算335

F.1　通过发电机出力来计算阻塞费用336

F.2　通过负荷出力来计算阻塞费用338

参考文献340