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第1章 电力自由化和技术课题 1

1.1电力自由化的原因和供给形态的变迁 1

1.1.1电力自由化的原因 1

1.1.2电力自由化的潮流和供给形态 2

1.1.3根据资本形态进行电力供给事业体系的分类 4

1.1.4垂直统合型、水平分割型电力供给事业系统 5

1.1.5导入竞争后的电力供给形态的变迁 5

1.2英国电力自由化的动向 8

1.2.1电气事业的民营化和完全竞争供给形态 8

1.2.2制定电力联营体市场和交易电力的步骤 9

1.2.3电力联营体市场中的电力交易的构造 11

1.2.4导入竞争后对电力事业的影响 12

1.2.5走向完全自由化及今后的动向 12

1.3美国电力自由化的情况 15

1.3.1美国电力自由化的过程 15

1.3.2公布FERC Order No.888和No.889促进电力自由化 15

1.3.3通过设立ISO进行电气事业改组 16

1.3.4加州混合电力交易形态 17

1.3.5传输输电系统 19

1.4欧盟（EU）的电力自由化 19

1.4.1 EU电力市场自由化的原因 19

1.4.2 EU委员会关于电力市场自由化的提案 20

1.4.3自由化电力市场的选择制 21

1.4.4分开输电事业的机能 22

1.4.5全欧电力市场设想和加盟国家的动作 22

1.4.6今后的课题 22

参考文献 23

第2章 电力市场的基础经济学理论 25

2.1电力产业概要 25

2.1.1供电体系与电力系统的特点 25

2.1.2电力产业的自然垄断和管制的根据 28

2.2需求及供给的经济学理论 30

2.2.1基本经济问题 30

2.2.2需求曲线的基本性质 30

2.2.3供求函数及费用的概念 32

2.3完全竞争市场的供求平衡与社会福利 37

2.3.1市场构造的特征 37

2.3.2完全竞争市场的供求平衡 38

2.3.3消费者剩余、生产者剩余及社会福利 40

2.4不完全竞争市场的特征 41

2.4.1独占市场 41

2.4.2独占市场竞争 43

2.4.3寡头（双头）垄断市场 43

2.5电力自由化的各种问题 43

参考文献 45

第3章 输电服务及输电费用定价理论 47

3.1输电服务与输电费率 47

3.1.1输电开放与输电费率 47

3.1.2输电成本 49

3.2输电定价方法 49

3.2.1总括费用方式和边际费用方式 49

3.2.2为了回收固定费的接续费率的设定 51

3.2.3边际费用方式的特征及节点定价 52

3.3输电线阻塞管理和输电利用权的导入 59

3.3.1输电线阻塞解消程序 59

3.3.2输电线阻塞费率 61

3.3.3输电利用权的导入 62

3.4欧美各国输电费率设定方法的动向 64

3.4.1英国的输电费率 64

3.4.2德国的输电费率 65

3.4.3美国的输电费率 69

3.4.4北欧的输电费率 70

3.5日本的输电费率 72

3.5.1托送制度概要 72

3.5.2托送费率体系 73

3.6今后的课题 75

参考文献 76

第4章 短期边际成本和最优潮流计算 77

4.1短期边际成本计算法 77

4.1.1短期边际成本的定义 77

4.1.2基于直流潮流计算法的节点价格计算法 78

4.2最优潮流法的公式化 79

4.2.1 OPF问题的定式化 80

4.2.2目标函数 80

4.2.3等式约束 80

4.2.4不等式约束 81

4.3基于内点法的最优潮流算法 81

4.3.1基于原-对偶内点法的OPF模型 81

4.3.2原-对偶内点法的算法 83

4.3.3原-对偶内点法求解OPF实例 84

4.4最优潮流算法的扩展 85

4.4.1不可实现运行条件下的最优潮流算法 85

4.4.2考虑了电压稳定度的最优潮流算法 86

4.4.3考虑了稳定度约束的最优潮流算法 88

4.5结论 91

参考文献 91

第5章 系统运行、控制与辅助服务 94

5.1电力市场辅助服务的必要性 94

5.2电力系统的系统运行及其控制的现状 95

5.2.1系统运行、控制的种类 96

5.2.2以个别发电商/用户为对象的系统运行、控制 100

5.3美国的辅助服务的基本模式及其问题点 102

5.3.1美国辅助服务的基本模式 102

5.3.2加州辅助服务的实例 108

参考文献 113

第6章 稳定度评价和特征值解析 116

6.1电力系统的稳定度解析方法及其在电力自由化中的作用 116

6.1.1电力系统的稳定度 116

6.1.2近年的稳定度问题和政策宽限 117

6.1.3稳定度解析中的特征值方法 117

6.2线性微分方程的稳定性和特征值解析 119

6.2.1线性微分方程解的特征值表示 119

6.2.2数字控制系统的特征值解析 121

6.3电力系统特征值解析法的数学模型 124

6.3.1电力系统动特性方程 124

6.3.2特征根数值解析法 125

6.4大规模电力系统的特征值解析法 128

6.4.1大规模电力系统的特征值解析法的特点 128

6.4.2考虑了矩阵稀疏性的特征值算法 129

6.4.3特征值计算的高效化 131

6.4.4大规模特征根解析今后的课题 133

参考文献 133

第7章 供电可靠性评价与电力设备规划 135

7.1供电可靠性与生产成本的评价方法 135

7.1.1等价负荷持续曲线和可靠性指标 136

7.1.2直接卷积积分法（RCT法） 137

7.1.3快速傅里叶变换法（FFT法） 138

7.1.4傅里叶级数近似法（FEA） 138

7.1.5 GCE级数法 139

7.1.6比较 140

7.2在电力市场中的用户的可靠性指标及其计算方法 141

7.2.1对于用户方的可靠性指标 141

7.2.2蒙特卡罗法的应用 142

7.2.3蒙特卡罗快速算法 143

7.3多地区的电源扩张规划 144

7.3.1多地区的电源规划的数学模型 144

7.3.2下级问题及其解法 146

7.3.3上级问题及其解法 146

7.3.4评价 147

7.4考虑到不确定性的电源开发规划 148

7.4.1双层统计规划的数学模型 148

7.4.2统计电源规划问题的计算 149

7.4.3算法 151

7.4.4小规模系统的计算与比较 152

7.4.5大规模系统的计算与比较 155

7.4.6评价 157

参考文献 157

第8章 电力系统分析的支持仿真技术 160

8.1电力系统分析技术 160

8.1.1系统分析软件 161

8.1.2仿真器 162

8.2电力自由化中仿真技术的课题与实例 163

8.2.1配电系统中分布式电源模拟技术的必要性 163

8.2.2输电线利用仿真 165

8.3模拟实例 166

8.3.1供应可靠性分析评价支援软件：PROMOD Ⅳ 166

8.3.2输电可能容量评价支援软件PSS/E 168

8.3.3长周期系统现象评价分析支援仿真器EUROSTAG 172

8.4电力系统模拟技术的开发动向 175

8.4.1模型的库化和模拟结果可视化技术 175

8.4.2实时模拟技术 176

8.4.3综合型仿真技术 176

8.4.4独立系（IPP）的导入评价及运行支援技术 177

8.4.5紧急时供电指令的公平性验证技术 177

参考文献 178

第9章 分布式电源联网和电压管理技术 179

9.1输电系统电压稳定性分析及管理 179

9.1.1连续型潮流计算 179

9.1.2 P-V曲线的场景设定 181

9.1.3由简单仿真的比较 182

9.2输电系统假想事故分析的电压管理 183

9.2.1 Look-Ahead法 183

9.3用于配电系统电压管理的高速潮流计算 185

9.3.1放射状潮流计算 186

9.4电压控制设备的最优整定 190

9.4.1最优整定问题的数学描述 190

9.4.2 Reactive Tabu Search（RTS）法概要 192

9.4.3最优整定方法 192

9.4.4仿真实验 197

9.5配电系统电压控制装置的协调控制 199

9.5.1协调控制方法的基本方法讨论 200

9.5.2协调控制系统概要 200

9.5.3仿真实验 201

9.6小结 202

参考文献 202

第10章 分布式电源系统的联网和单独运行检出技术 204

10.1分布式电源系统的联网和电力品质 204

10.1.1频率变动 204

10.1.2电压变动 204

10.1.3高频谐波 205

10.1.4可靠性 206

10.2单独运行检测的必要性 206

10.2.1单独运行 206

10.2.2单独运行的弊害 207

10.2.3现有的单独运行检测技术 207

10.2.4被动方式和主动方式 209

10.3单独运行检出技术（被动方式） 209

10.3.1频率变化率检测方式（ROCOF） 210

10.3.2电压相位偏移检测方式 210

10.4单独运行检出技术（主动方式） 211

10.4.1无功功率变动方式 211

10.4.2 QC模式频率偏移方式 213

10.4.3负荷变动方式 214

10.4.4频率偏移方式 214

10.4.5非整数次高频谐波注入方式 214

10.4.6另外的主动方式 215

10.5单独运行检测继电器的动作序列 215

10.5.1频率变动量的检测 215

10.5.2无功功率变动方式的单独运行的检出序列 216

10.5.3无功功率变动方式时的电压变动的减轻对策 217

10.6今后的课题和将来展望 218

10.6.1多数分布式电源联网状态下的单独运行检测 218

10.6.2诱导风力发电机的单独运行状态的检测 219

10.6.3利用电力电子技术和通信网实现新型自律分布式电源的可行性 219

参考文献 219

第11章 新能源利用和可变速电机技术 222

11.1新能源利用和可变速电机技术的应用 222

11.1.1新能源的系统导入 222

11.1.2风力发电的概要和课题 222

11.1.3在风力发电系统中的可变速技术的应用 223

11.2可变速蓄水发电系统的构造和特征 225

11.2.1夜间蓄水运行时的蓄水电力调整的可能性 226

11.2.2系统稳定性的提高 226

11.2.3发电运行时的运行效率的提高 227

11.3可变速蓄水发电系统的控制方式 227

11.3.1暂态稳定性等短时间区域解析 227

11.3.2频率响应解析等长时间区域解析 228

11.4可变速蓄水发电系统和系统稳定性 232

11.4.1利用可变速机提高系统稳定性效果的解析模型 232

11.4.2可变速机的稳定装置的设计例子 232

11.4.3稳定装置的应用效果 235

11.5作为系统联网装置的可变速旋转机器的应用研究 236

11.5.1旋转型系统联网装置的构成和特性 237

11.5.2简单模型系统上的系统联网装置的动态特性仿真 239

11.5.3风力发电场和系统联网装置的应用研究举例 241

参考文献 244

第12章 电力品质保证与电力电子 246

12.1电力托运与输电线的输送能力的提高 246

12.1.1输送功率 246

12.1.2 FACTS 247

12.1.3 SSSC 250

12.1.4 UPFC 251

12.1.5 TCSC 252

12.1.6 TCBR 252

12.1.7 TCPST 253

12.2局部系统的运行和控制 253

12.2.1自励式直流输电 253

12.2.2他励式直流输电 254

12.2.3晶闸管开关 256

12.2.4限流器 256

12.3高频成分与动态滤波器 257

12.3.1 LCR无源滤波器 257

12.3.2有源滤波器 258

12.3.3组合型 258

12.4今后电力质量的多样化和课题 258

参考文献 260

第13章 新能源利用与分布式电源 261

13.1概要 261

13.2背景 262

13.2.1新能源转换政策 262

13.2.2研究、普及的支援体制 263

13.2.3电力行业的绿色制度的导入 263

13.2.4剩余电力的收购 263

13.2.5 ESCO的成立 263

13.3联网方法 264

13.3.1分布式电源导入的法规的完善 264

13.3.2联网的技术条件 264

13.4风力发电 265

13.4.1开发背景 265

13.4.2标准系统 265

13.4.3基础技术 265

13.4.4导入事例 266

13.5太阳能发电 268

13.5.1开发背景 268

13.5.2标准化系统 268

13.5.3基本技术 269

13.5.4导入事例 269

13.6热电联产系统 270

13.6.1开发背景 270

13.6.2标准系统 271

13.6.3基础技术 272

13.6.4开发、导入的状况 273

13.7燃料电池 276

13.7.1开发背景 276

13.7.2标准系统 277

13.7.3基本技术 277

13.7.4导入实例 278

13.8小结 279

13.8.1其他开发动向 279

13.8.2分布式电源的极限 279

13.8.3今后的动向 279

参考文献 280

第14章 分布式电源对系统规划的影响评价 281

14.1背景：分布式电源的影响评价 281

14.2影响评价指标 282

14.2.1最优潮流计算概要 282

14.2.2评价指标 283

14.3由模糊集指标进行综合评价 284

14.3.1输电损失 285

14.3.2环境影响 285

14.3.3系统阻塞度 285

14.3.4系统可靠性 286

14.3.5电压分布 286

14.3.6综合分析 286

14.4应用实例 286

14.4.1模型系统及设定 286

14.4.2仿真评价（1）：无托送时 287

14.4.3仿真评价（2）：有托送时 292

14.5分析 296

参考文献 296

第15章 电力自由化的今后展望 297

15.1日本电力自由化的动向 297

15.1.1部分自由化 297

15.1.2对电力自由化效果的验证 297

15.1.3售电自由化制度的整顿 299

15.2欧美各国的电力自由化动态 300

15.2.1走向统合电力市场的欧美的动态 300

15.2.2法国电力自由化的动向 304

15.2.3北欧各国的动向 305

15.2.4德国的动向 308

15.2.5意大利的动向 309

15.2.6西班牙的动向 310

15.2.7走向EU区域电力市场统合的新发展 311

15.3电力市场自由化的课题 312

15.3.1电力系统规划、运行中的几个问题 312

15.3.2伴随着输电线开放的几个问题 312

15.3.3电力事业竞争的对应 313

15.4输电可能容量的计算和公开 313

15.4.1竞争下的电力交易和输电可能容量的计算 313

15.4.2可用输电能力的定义 314

15.4.3可用输电能力的计算 315

15.5关于地域输电机构（RTO）的最终规则（Order 2000） 316

15.5.1设立地域输电机构（RTO）的提案 316

15.5.2区域输电机构（RTO）的特征和功能 317

15.5.3区域输电机构（RTO）的形成动向 318

参考文献 319