发电容量长期动态的仿真

供需容量的长期充裕性对电力系统的可靠运行至关重要。借助电力市场与电力系统交互动态仿真平台，暂时用模拟的实验环境（市场规则、报价策略、投资策略）代替部分参与者的行为，以研究发电充裕度的长期动态行为，剖析容量充裕度长期振荡的机理。通过仿真研究，揭示发电建设时滞、容量审批及个体投资博弈行为等因素影响充裕度振荡的周期、幅度以及市场集中度的机理，指导对电力市场环境下容量供需长期振荡的抑制。     

电力市场环境下的发电容量充裕性（一）单一能量市场情形

能否完全依靠单一能量市场来确保发电容量充裕性是一个存在广泛争论的重要问题。研究了在完全竞争的单一能量市场中的发电容量充裕性问题,建立了相关的理论分析模型,研究结果表明没有足够的理论依据证明这种市场模式能够确保发电容量充裕性;根据对采用这种市场模式的实际电力市场的运营情况分析,表明了单一能量市场在引导充裕发电投资方面确实存在问题。理想条件下的理论模型分析和现实情况下的影响因素讨论均表明,单一能量市场模式难以确保发电容量的充裕性。这些研究有助于理解和把握电力市场环境下发电容量充裕性问题的基本特征。     

电力市场环境下的发电容量充裕性（三）市场设计要素与原则

如何设计确保发电容量充裕性的方法是一个涉及面很广的困难而复杂的问题。力图从较广阔的视角对此进行探索。一方面,讨论了在电力工业之外的与确保发电容量充裕性相关的一些重要问题,包括外部政策、政府职能等;另一方面,从电力市场设计的角度阐述了确保发电容量充裕性的责任主体、设计思路、需要关注的问题,并在对现有方法综合分析的基础上,提出了确保发电容量充裕性的方法所应具备的特征。     

电力市场环境下的发电容量充裕性问题

电力工业改革面对的一个重要挑战是如何维持足够的发电容量，以满足当前和将来的负荷需求，美国加州电力市场的失败引起了对这一问题的广泛关注和争议。文中对与在电力市场环境下如何确保充裕的发电容量相关的一些问题做了综述、评估和讨论,包括仅靠能量市场是否可以引导出充足的发电容量？是否应该设置电价上限? 为什么需要向发电公司支付容量费用或建立容量市场? 应该怎样确定容量费用？以及现有的确定容量费用的方法、容量市场和辅助服务市场的关系、政府或监管机构应该扮演的角色等。     

关于可中断负荷参与系统备用的评述

讨论可中断负荷（IL）市场的经济补偿模型及报价清算规则，指出参与系统备用服务的IL市场与发电侧备用市场之间的协调对于发电充裕性的重要性。将IL的市场引导方式分为2类，即用户接受停电概率换取的折扣电价补偿与在实际停电后按合约赔偿。两者都可按竞价的市场方式运作，并都在容量事故发生后实施负荷的中断。但前者对应于日常的低代价，且像支付发电侧备用的容量费那样，与停电是否实际发生无关;而后者则对应于小概率的高代价，且像支付发电侧备用的电量费那样，只有在实际停电后才支付。两者的经济特性不同，故具有协调空间。强调以量化指标统一反映系统备用的充裕水平与风险代价，兼顾发电备用的经济性和可靠性。     

电力市场稳定性与电力系统稳定性的相互影响

讨论了电力市场经济稳定性问题的特点、模型，及其与电力系统物理稳定性的关系。电力生产和消费必须每时每刻平衡，其流通环节在物理和技术上都具有自然垄断性，但其生产规模的扩大却需要很长的时滞。一方面，为了充分利用稳定极限输电能力，并正确地对发电和输电投资进行引导，在输电费中必须考虑物理系统失稳的风险，从而影响到电力市场经济稳定性；另一方面，电力市场通过发电竞争以及对发电和输电的投资影响到电力系统物理稳定性。经济领域现有的动态模型和稳定性研究方法都不适用于电力市场，必须重新定义状态变量，建立合理的数学模型，正确地反映利润积累、投资行为、可用发电容量和可用输电容量的动态行为，正确地反映电力市场经济动态与电力系统物理动态之间的相互影响。市场的各参与者可以在仿真系统提供的平台上，选用代数方程、微分方程、差分方程，以及知识表达式来自己定义交易结算规则或各自的博弈策略。如同虚拟作战指挥仿真系统，这些主观决策是仿真系统的输入信息，而并非由仿真算法固定。在用数值仿真得到电力市场对扰动的时间响应曲线后，就可利用轨迹保稳降维 (TSPDR) 理论，根据实际的高维轨迹来提取有界稳定性信息及结构稳定性信息。例如，计算电力系统动态阻塞的风险，求取电力市场的稳定裕度、市场崩溃的临界条件，支持控制决策，研究物理-经济稳定性的交互影响，并分析电力市场的结构稳定性。     

发电商容量持留对电力系统充裕度的影响

针对发电商容量持留对电力系统充裕度的影响问题,根据发电商容量持留激励建立节点电 价机制下的发电商最大收益模型,并通过循环博弈模型来考察多个发电商的容量持留。通过该模 型和蒙特卡罗模拟法研究发电商容量持留对电力系统充裕度的影响,揭示了发电商容量持留对系 统可靠性的作用。在此基础上进一步研究线路约束和市场集中度对电力系统充裕度的影响,同时 对不同节点上的容量持留对系统可靠性的影响进行了细致分析,并提出了提高系统可靠性的发电 商容量持留抑制措施。通过IEEE RTS-79网络算例说明了该理论和方法的正确性。     

不同定价方式下电力拍卖市场运行特征的比较研究:(二) 仿真结果及其分析

以IEEE可靠性测试系统的数据为基础，对不同定价规则的电力拍卖市场进行了基于智能代理的仿真。结果表明:①在统一出清电价(UCP)和按报价支付（PAB）的电力市场，减少发电厂商的市场份额可以削减发电厂商的市场力，但条件是系统要有足够的备用容量；如果负荷需求接近总可用容量，即使最大的发电厂商的市场份额只有11.4%时，其电力市场的价格也会远远偏离其边际成本价格。②在PAB电力市场，市场均衡状态的总购电费用以及平均价格两方面几乎和UCP电力市场电价没有差别，甚至还要高于UCP电力市场的均衡价格，因此，使用PAB的方法很难达到抑制电价飞升的目的。③在当量电价（EVE）的电力市场，发电厂商几乎没有策略空间，所有的发电厂商都自动按照其成本报价，而且对于各种情况都具有相当稳定的表现。EVE还提供了一种独特的容量投资自动补偿机制，使得在发电生产成本存在规模经济性时，发电厂商可以得到合理的补偿。而在UCP和PAB电力市场，一方面会出现发电厂商报高价的现象，另一方面还会出现部分发电厂商负利润的情况。所有结果表明EVE具有优良的市场特征，对于发电容量相对紧缺，不变成本不可忽视的中国电力工业现状，采用EVE不失为一个明智的选择。     

电力市场分析与评估的初步模型及应用

电力市场的安全经济运行需要交易中心对市场进行及时而合理的调节。文中提出了市场分析与评估的概念，初步建立了相应的模型和软件系统。所建立的数学模型考虑了市场成员竞争行为和市场运行规则等，求解结果可以及时揭示系统供需平衡状况和安全隐患。市场分析与评估系统采集相关信息，并在模拟市场运行的基础上评估，得到未来的供需关系、网络充裕度和运行经济性等信息。这些信息不仅可以指导发电公司的竞争行为，减少生产的盲目性，还能辅助交易调度人员的决策安排，保证市场的正常运行。     

电力相关市场及其集中度指标评定

市场份额和集中度指标HHI常用来衡量卖方的横向市场势力。然而，在输电容量有限的电力市场中，发电厂商还可能具有“位置性市场势力”，它与厂商出力的份额没有直接联系。为此，首先发展和引入经济学中“相关地理市场”的概念，在负荷侧定义“电力相关市场”；同时，将潮流/交易解耦作为输电定价的一部分计入寡头市场建模和仿真，求解发电厂商在电力相关市场中均衡的电力销售量；进而，对各电力相关市场评定厂商销售量的占有率及其集中度指标HHI，用这些量的加权平均作为新的市场势力指标。最后给出了一个双寡头电力库市场算例，结果表明新指标能综合发电厂商的横向市场势力和位置性市场势力。     

基于变频控制的实体模型流量控制

设计了变频流量控制系统,改进了变频器控制方法,采用标准电压输出模块和电压检测模块组合成变频器反馈控制系统,实时调整变频器端子电压调节水泵流量输出。变频器和水泵输出流量成线性关系,通过试验测试了3台泵不同组合条件下频率流量关系,单台泵频率流量线性关系相关系数达到0.99,而多台泵频率流量关系不同于单台泵对应关系,且相关系数有所减小。因此,多泵变频控制系统应采用组合率定法标定不同泵组合时频率流量关系。以甬江模型为例,组合率定法流量控制偏差小于0.5%。     

电力系统电压放大数字化逆变系统设计

在分析一个应用于电力系统电压互感器二次侧电压测量的正弦电压功率放大系统组成结构的基础上,对该放大系统的主要组成部分逆变器的电路结构、工作原理、工作过程及其与控制用的DSP(数字信号处理)的接口电路进行了分析和设计,并根据设计电路的组成,利用Matlab中的仿真软件Simulink仿真,其结果显示该逆变电路较好地实现了弱小正弦电压信号的功率放大,取得较好的放大精度和和放大性能。在后期生产出样机的实际测试结果也表明,该逆变电路的输出电压对输入电压进行高性能高精度的功率放大,具有良好的精度和性能。     

鲁棒控制在多渠段自动控制的应用

本文旨在研究渠道系统鲁棒控制器的线性矩阵不等式(LMl)设计方法及仿真.通过将系统的最小实现矩阵转化为一个由线性矩阵不等式约束的凸优化问题,然后再用MATLAB软件求解这一凸优化问题.这种方法既避免了对加权函数的试凑,而且控制器是直接求解,无需迭代,也不需要太多的约束条件,可以在更大的范围内达到收敛.通过文章末尾的一个两渠段串联算例表明,控制器能够在系统参数变化的情况下维持稳定、保持系统的性能基本不下降.     

一种新型静止无功补偿器控制系统的设计与仿真

分析了SVC的基本组成和工作原理,设计了一种新型的SVC控制系统,并运用PSCAD/EMTDC仿真软件对控制系统中的主要功能,如电压控制模式、恒导纳控制模式、慢速导纳控制以及增益优化等环节进行了数字建模,并提出了MSC/MSR软投切控制,实现了SVC无功输出的无缝变化。仿真结果表明该SVC控制系统具有良好跟踪设定参考值变化的能力;当系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制电压波动,并使故障恢复后的系统能平稳过渡到稳定工况,从而说明所建仿真模型的正确性。     

有源滤波器非线性行为分析及其电磁干扰的抑制

对具有结构不稳定性的有源滤波器的非线性问题进行了研究，通过对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件开关过程产生的瞬态电流脉冲的传播过程进行分析，将IGBT器件的控制电压引起的结构稳定问题的抑制转化为该瞬态电流脉冲传播通路的阻断。利用仿真和实验对正激式与反激式开关变换器进行抗干扰能力的研究，说明反激式开关变换器用于有源电力滤波器(APF)的辅助开关电源，更有利于APF对非线性问题的抑制。     

直流母线电压的选择对永磁同步电机性能的影响

直流母线电压对永磁同步电机控制系统中整流器及逆变器的容量和成本,永磁同步电动机的设计及控制性能等有重要的影响,是电机设计及控制需要考虑的一个重要参数。文章分析了直流母线电压对调速永磁同步电动机的作用及对电机设计和整个控制系统的影响,通过分析所得的结论对电机本体及控制系统设计时母线电压的选取具有一定的参考价值。     

基于改进天牛须搜索算法的抽水蓄能机组调节系统优化控制

针对抽水蓄能机组调节系统PID控制器参数整定困难问题,提出了一种基于改进天牛须搜索算法的抽水蓄能机组PID控制策略。首先,构建了小波动情况下带有时滞的抽水蓄能机组调节系统的数学模型。其次,提出了一种融合自适应分数阶微积分与自适应更新步长的改进天牛须搜索算法。然后,采用改进天牛须搜索算法、天牛须搜索算法与粒子群算法,分别设计调节系统在空载与负荷情况下的PID控制器。最后,使用各个算法优化的PID控制器进行调节系统的空载频率扰动与负荷波动工况仿真实验。结果表明：所提出算法可以整定出最为合适的PID控制器参数,在不同时滞作用下调节系统均取得更好的控制效果。该研究为抽水蓄能机组调节系统PID控制器的设计提供了新思路。     

城市绿地节水灌溉效益模糊综合评价方法

通过对城市绿地节水灌溉效益评价指标的分析，建立了涉及技术因素、社会效益、经济效益和生态效益的综合评价指标体系。利用模糊数学的方法，建立了多层次的综合评价模型，处理带有模糊性的效益评价指标，对城市绿地节水灌溉项目的效益进行评价。采用模糊综合评价模型对5个项目的实例进行了分析，对项目的优劣进行排序，并对影响排序的主要因素进行了讨论。这种模糊综合评价方法为城市绿地节水灌溉效益评价提供了一种新的评价方法，比以往只用经济指标对项目进行评价的方法更全面。此模型对于其它涉及到有关综合评价的问题也有很好的借鉴作用。     

孤立电网水轮发电机组多变量综合控制器研究

从发电机励磁、调速控制方式入手，在分析了传统综合控制器特点之后，给出了运用非线性逆系统方法实现发电机综合控制的方法，并进行了实验室仿真。仿真结果表明:与传统的常规单变量控制器相比，基于逆系统的综合控制方法不仅能够提高发电机在暂态情况下的系统稳定性，而且能提高电压控制精度。     

模糊自适应PID控制器在水轮机调节系统中的应用

本文针对水轮机调节系统的参数非线性、时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器,并用Matlab对该控制器的稳定性和鲁棒性进行了仿真。仿真结果表明该控制器具有理想的动态和稳态性能,超调量、过渡过程时间等控制性能指标均优于传统PID控制器,能够满足水轮机调节系统对参数控制的要求。