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第1章 跨学科研究和教育框架 1

1.1 引言 1

1.2 电力系统面临的挑战 2

1.2.1 电力系统建模和计算方面的挑战 4

1.2.2 建模和计算技术 4

1.2.3 涵盖系统理论和电力系统经济学与环境科学的新课程 4

1.3 电网效率与安全研究项目框架解决方案 4

1.3.1 电网效率与安全研究项目框架的模块介绍 5

1.3.2 电网效率与安全研究项目标准测试平台研究展望 6

1.4 电网效率与安全研究项目的实施策略 7

1.4.1 性能指标 7

1.4.2 目标定义 7

1.4.3 目标函数和图示 8

1.5 电网效率与安全研究项目（EPNES）测试平台 12

1.5.1 海事电力系统模型 12

1.5.2 民用测试平台——179节 点美国西部系统协调委员会（WSCC）标准电力系统 13

1.6 电网效率与安全研究项目资助的研究工作举例 14

1.6.1 电网效率与安全研究项目资助的专题研究 14

1.6.2 电网效率与安全研究项目资金的分布 15

1.7 电网效率与安全研究项目未来的发展方向 16

1.8 结论 16

致谢 17

参考文献 17

第2章 电力市场模型简介 18

2.1 引言 18

2.2 电力市场基本结构 19

2.2.1 消费者剩余 20

2.2.2 输电阻塞租金 20

2.2.3 市场力 21

2.2.4 电力市场结构 21

2.3 策略行为模型的建立 22

2.3.1 策略行为模型综述 22

2.3.2 基于价格的模型 23

2.3.3 基于产量的模型 26

2.4 PJM节点边际定价系统 29

2.4.1 PJM节点边际定价系统概述 29

2.4.2 输电阻塞费用和金融输电权 29

2.4.3 三节 点系统示例 30

2.5 自适应动态规划节点边际价格（LMP）计算 35

2.5.1 静态节点边际价格（LMP）问题概述 35

2.5.2 不确定条件下随机动态市场中的节点边际价格（LMP） 36

2.6 结论 37

参考文献 37

第3章 放松管制的电力系统中输电投资的替代性经济准则和主动规划 42

3.1 引言 42

3.2 电网扩容中相互冲突的优化目标 45

3.2.1 径向网络示例 45

3.2.2 径向网络示例中的敏感性分析 50

3.3 政策影响 51

3.4 主动输电规划 52

3.4.1 模型假设 52

3.4.2 模型变量 55

3.4.3 模型描述 55

3.4.4 输电投资模型比较 57

3.5 三节 点电网分析示例 58

3.6 结论与展望 61

参考文献 63

第4章 日前电力交易中包括需求侧竞价和部分容量成本补偿的支付成本最小化 65

4.1 引言 65

4.2 文献综述 66

4.3 问题的描述 67

4.4 求解方法 69

4.4.1 增广拉格朗日函数 69

4.4.2 建立并求解机组子问题 70

4.4.3 建立并求解招标子问题 73

4.4.4 求解对偶问题 74

4.4.5 生成可行解 74

4.4.6 初始化和终止准则 75

4.5 结果和分析 75

4.5.1 示例1 76

4.5.2 示例2 77

4.6 结论 78

参考文献 78

第5章 电网中的动态寡头竞争和基础设施故障的影响 81

5.1 引言和目的 81

5.2 建模方法概述 83

5.3 模型描述 83

5.3.1 符号说明 83

5.3.2 发电商的极值问题 85

5.3.3 系统运行者的问题 87

5.4 等效非线性互补模型的公式化 88

5.4.1 发电商的互补条件 88

5.4.2 独立系统运行者的互补条件 91

5.4.3 完整的等效非线性互补模型 91

5.5 等效非线性互补模型算例 92

5.6 结论与展望 99

参考文献 102

第6章 垄断和双头垄断市场中电厂可靠性：市场的结果与社会最佳水平的比较 103

6.1 引言 103

6.2 模型框架 105

6.3 垄断发电商的利润最大化结果 107

6.4 双头垄断市场结构下的纳什均衡 109

6.5 全社会最优化 110

6.6 均衡状态的比较与分析 111

6.7 不对称维护策略 113

6.8 结论 114

致谢 115

参考文献 115

第7章 用跨学科方法建立高效可靠和可持续的电力系统 118

7.1 引言 118

7.1.1 当前电力系统的不足 118

7.1.2 针对以上问题的解决方案 119

7.2 电力系统可靠性相关概念 120

7.2.1 可靠性 120

7.2.2 电力系统可靠性要求 120

7.2.3 公众认知度 121

7.2.4 电力系统和相关新技术 121

7.3 处理紧急状态的理论支持 126

7.3.1 应急事宜 126

7.3.2 公众认知的建立 126

7.3.3 可用传输能力 128

7.3.4 可靠性度量及指标 128

7.3.5 社会失供电量期望值和失负荷值 131

7.3.6 系统绩效指标 132

7.3.7 加权概率指数（WPI）的计算 132

7.4 设计方法 133

7.5 实现方法 134

7.5.1 含灵活交流输电系统装置的美国西部系统协调委员会系统潮流分析 134

7.5.2 IEEE 30节 点系统和美国西部系统协调委员会系统绩效评价研究 135

7.6 实施结果 135

7.6.1 含灵活交流输电系统装置的美国西部系统协调委员会系统潮流分析 135

7.6.2 IEEE 30节 点系统的绩效评价研究 136

7.6.3 美国西部系统协调委员会系统的绩效评价研究 139

7.7 结论 141

致谢 141

参考文献 141

第8章 考虑直接和间接社会经济成本的基于风险的电力系统规划 144

8.1 引言 144

8.2 分区多目标风险方法 146

8.3 分区多目标风险方法在电力系统规划中的应用 148

8.4 在电力系统规划中考虑社会和经济影响 150

8.5 能源危机和公众危机 151

8.5.1 经济和社会成本评估方法概述 151

8.5.2 中心共振分析方法 153

8.5.3 加州能源危机和2003年美国大停电的数据分析 154

8.6 结论与展望 156

参考文献 157

第9章 基于可重置电容器切换的输电扩展规划模型 162

9.1 引言 162

9.2 规划过程 164

9.2.1 工程分析和成本责任 166

9.2.2 输电拥有者的成本回收 167

9.2.3 经济因素驱动的电网扩容 167

9.2.4 扩展阅读 168

9.3 传输限制 169

9.4 决策支持模型 170

9.4.1 优化模型 171

9.4.2 输电线路规划 174

9.4.3 输电控制规划 178

9.4.4 动态分析 189

9.5 市场效率和输电投资 194

9.6结论 206

致谢 207

参考文献 207

第10章 电力系统优化的新方法 215

10.1 引言 215

10.2 新型优化方法框架 217

10.2.1 模块综述 217

10.2.2 组织 218

10.3 新型优化方法基础 219

10.3.1 新型优化方法概述 219

10.3.2 决策分析工具 220

10.3.3 经典优化方法 224

10.3.4 最优控制 226

10.3.5 动态规划 228

10.3.6 自适应动态规划 229

10.3.7 自适应动态规划的变体 231

10.3.8 自适应动态规划改进方法的比较 234

10.4 新型优化方法在电力系统中的应用 235

10.4.1 电力系统问题及混合优化方法概述 235

10.4.2 动态随机最优潮流实施框架 236

10.4.3 动态随机最优潮流在处理电力系统故障中的应用 237

10.5 新型优化方法的挑战和研究需求 246

10.6 结论及标准问题 246

致谢 247

参考文献 247

索引 251