电力系统发电运行和控制 第3版PDF电子书下载

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LP 250

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OPF 258

8.12.1 使用DC潮流和二次规划的安全约束OPF 260

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