电力市场中效用风险指标及其决策模型的研究

电力市场条件下的可靠性问题已经引起人们的广泛关注，尤其是如何提供有效的手段保障市场条件下系统运行可靠性和经济性的协调发展。文中针对上述问题，提出了电力系统元件的效用风险指标的基本概念和计算方法。该指标考察了电力系统元件故障前后全社会福利的变化值，并将其与电力系统元件的物理可靠性结合起来，形成了一个可以同时评估系统元件可靠性和经济性的新方法，从而为电力市场条件下的电力系统可靠性研究提供了一条崭新的思路。为了验证所提出的理念，文中基于经过简化的电力市场模式，构造了新型的考虑效用风险指标的购电决策模型，并给出了求解过程。算例分析验证了文中提出的理念的可行性和合理性。     

计及输电容量约束的发电公司最优报价策略

在采用暗标拍卖的电力市场环境中，发电公司可以通过估计竞争对手的报价行为来构造最优的报价策略。在不考虑输电容量约束的情况下，已提出了解决这一问题的计算效率较高的直接优化方法。计及输电容量约束后，该问题要复杂得多，文中对此问题进行了研究，提出了互补直接优化方法，该方法在本质上是用求解线性方程组来替代费时的蒙特卡罗仿真，其计算速度较后者快得多，较好地解决了这一困难的问题。最后，用IEEE 30节点测试系统对所提出的方法进行了计算分析，说明了其可行性和有效性。     

采用分段报价规则的竞价策略初探

电力工业改革已经在我国6个省市初步实施并有望在10~15年间建成全国电力市场。作为6个电力市场试点之一的浙江电力市场已经成功运行2年多。在电力市场环境下，发电公司作为市场的主体参与竞价运行，其收益将在很大程度上取决于其采用的竞价策略。针对浙江电力市场所采用的分段报价规则，初步探讨了发电公司的竞价策略，构造了数学模型。采用正态分布函数描述竞争对手的投标行为，将最优竞价策略描述为随机优化问题，并应用蒙特卡罗方法求解。最后，用算例对所提出的方法加以说明。     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流

提出了考虑暂态稳定性约束的最优潮流(OTS)问题的计算方法。OTS是函数空间的非线性优化问题。采用约束转换技术，将函数空间的OTS转换为常规的静态优化问题。求解转换后OTS的关键在于如何计算暂态稳定约束函数关于系统控制变量等的雅可比矩阵。文中将伴随方程方法运用于该矩阵的计算，有效地提高了算法的效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后，优化模型规模庞大、计算负担重等问题。在一个简化的实际系统上对此方法进行了测试，测试结果证实了其有效性。     

有功调度中经济性与安全性的协调问题

采用线性多目标规划法将电力系统有功调度中的经济性与安全性统一到一个数学模型中进行分析计算，该多目标规划数学模型以发电费用最小和有功静态安全最大为目标，并协调了两个目标函数中变量的关系，采用目标规划的单纯形法求解该数学模型，得到综合考虑经济性与安全性的有功运行点、有功静态安全域。文中以IEEE－30节点系统为例进行计算，结果表明本文的模型和算法是可行和有效的。     

保留非线性解算最优潮流

本文在研究非线性规划方法及最优潮流问题本身特性的基础上，提出了一种保留非线性的最 优潮流解算方法。本方法参考GRG方式来处理不等式约束，引入发电机带点的有功功率为状 态变量，对复数变量采用直角坐标的形式，以增广目标函数的拉格朗日参数为参变量，从而 使寻优的数学模型成为无高次项的二次展开式，并在潮流方程的解算过程中，利用改进的快 速解算方法。这样就使得寻优方向的求取、最优步长的求取精度得以提高，求取的计算量得 以简化，每次迭代的计算量减少。此外，这种方法亦能有效地利用稀疏技术降低内存需要 量，减少运算时间。 文中列出了对IEEE 5，11节点试验系统，安徽电网40节点，76节点简化系统的计算结果。     

线路传输容量约束对电力市场均衡的影响

电力市场中最优竞标可描述成一个两层优化问题，其中在下层优化中ISO通过求解最优潮流(OPF)问题来最大化社会效益，而在上层优化中，电力供应商（发电商）通过线性供应函数竞标来最大化各自利润。线路传输容量约束将导致电力供应商决策空间分成不同区域，在任一决策区域内约束状态严格不变（或为严格等式，或为严格不等式）。而不同决策区域内约束状态不同又导致电力供应商在不同区域内有相应不同的最优策略。从市场均衡定义出发，通过在不同决策区域中搜索发电供应商最优响应曲线的交点来定位市场均衡点。文中首先研究一个简单的3节点系统，发现线路传输容量约束的引入导致市场可能有一段连续的均衡点，或是不存在均衡点；且如果均衡点存在，那么只能在约束边界式上发现，即不存在节点电价差或不存在网络拥塞费用。通过分析上述结论的内在因素，将其推广到复杂系统中。算例检验表明了文中分析的正确性。     

基于模糊随机机会约束规划的输电可靠性裕度计算

提出了基于模糊随机机会约束规划的输电可靠性裕度的数学模型和混合智能算法。将影响输电可靠性的重要因素表述为随机变量或服从正态分布的事件，例如将发电机和线路运行状态视为服从二次型分布的离散型随机变量，将用户需求看成服从正态分布的随机事件。在不确定因素随机化的基础上，将输电可靠性裕度问题转化为等价的模糊随机优化问题，输电线路开断、发电机开断和负荷模型的等约束条件退化为随机函数、模糊函数。文中提出的求解该机会约束规划模型的混合智能算法，在IEEE 30节点系统上进行了仿真计算，验证了该方法的正确性和可行性。     

节点边际电价的优化原理

为了实现电力市场的优化运营，关键是要建立安全约束经济调度与节点边际定价机制。安全约束经济调度能综合考虑系统的经济性与安全性目标，它既保证了系统的优化运行，也保证了系统的供电可靠性;而节点边际电价是从空间和时间2个层面尽量精确地反映电力系统的运行成本的定价机制。文中首先介绍了安全约束经济调度与节点边际价格的求解模型，描述了节点边际定价市场的优化原理;接着给出了节点边际电价的直流潮流法求解原理，并举例进行说明;最后指出节点边际电价有许多违反常规认识的地方，但这并不说明节点边际价格有错，关键原因在于电力系统运行除了遵守经济法则之外，还必须符合可靠性要求。     

一种考虑时间关联约束的安全经济调度解法

针对有时间关联约束的一类安全经济调度问题，以机组输出功率速率约束为例，建立Dantzig-Wolfe分解的主从优化问题及其迭代机制来求解。主问题是仅计及时间关联约束的优化问题，从问题是按研究期间所划分时段数构成若干静态子优化问题。主问题在由从问题确定的解空间内寻优;从问题依据主问题解所对应的拉格朗日乘子来修正其目标，以间接松弛时间关联约束。在给出主从问题交替求解收敛条件及其论证基础上，提出了详细的计算方法和特殊问题的处理手段。5机系统、IEEE 24节点系统和IEEE 118节点系统的计算和分析表明，文中方法能有效解决带有时间关联约束的一类安全经济调度问题，具有对大规模系统实际应用的前景。