基于随机生产模拟的电力电量平衡方法与应用

电力电量平衡是电力系统规划设计最基本的分析方法，基于随机生产模拟的电力电量平衡分析能更深刻地揭示系统供求状况与运行状况。为处理随机生产模拟中发电机组非随机地改变启停状况的情况，文章给出了能处理发电机组计划停运的随机生产模拟算法。讨论了负荷曲线的编制方法及各类型电源的模拟方法，并通过实例对计算过程作了进一步说明。     

含风电机组的随机生产模拟改进算法

等效电量频率法是针对大多数随机生产模拟忽略负荷的时序性而难以计算系统动态费用的问题而提出的随机生产模拟方法。将等效电量频率法忽略的除本台机组外的其他机组故障影响纳入机组启停次数的计算中,形成了改进的等效电量频率法。该方法在计算负荷频率曲线的时候考虑了应变分量f(i)3(x)的影响,并引起机组开机期望值、系统失负荷概率、缺电成本和启停费用的改变。通过对EPRI 36机组的随机生产模拟结果进行分析和比较,结果表明改进算法对系统可靠性和经济性均有改善。     

含不确定性电源的电力系统柔性生产模拟

大规模不确定性电源接入电网给电力系统带来了随机性、波动性和间歇性等不确定性因素,现有的随机生产模拟理论不能很好地解决上述形势下的电源规划和评估。鉴于此,提出了“电力系统柔性生产模拟”的概念并研究了其一般方法和流程。该方法不仅能得到传统随机生产模拟的可靠性和经济性指标,还给出了考虑不确定性电源和储能接入下的不确定性电源发电的容量可信度以及可避免费用等。所提方法还从电网调峰和调频两个层面和时间尺度评估了系统的弃能电量。在调峰层面,基于电网调峰需求和调峰能力加以分析给出了该层面的弃能电量;在调频层面,采用多场景分析理论给出了调频层面弃能电量的评估方法。电力系统柔性生产模拟能为含不确定性电源的电源规划及评估提供理论依据,并能全面评估不确定性电源的接入对电网造成的影响。对2020年西北规划电网的仿真计算验证了所提方法的正确性和有效性。     

随机生产模拟及其应用

随机生产模拟是研究现代电力系统运营的一个重要工具，能够提供系统在最优运行方式下生产成本的期望值以及可靠性指标。文中在对随机生产模拟方法进行简单综述的基础上，重点介绍了等效电量函数法的原理与计算流程，并阐述了有能量限制的发电厂的模型和算法。在随机生产模拟的应用方面，主要讨论了与电力系统可靠性评估密切相关的问题，以及电力市场环境下的电价预测与风险预报等问题。     

基于等效电量函数法的互联电力系统随机生产模拟

本文把等效电量函数法推广到互联电力系统的随机生产模拟中，严格地处理了发电机组支援容量和联络线输送容量的随机性质，更精确地反映了互联系统之间的电能交换过程。数字算例表明，该方法具有很高的精确度和较高的模拟速度。     

考虑潮流断面约束的电力系统随机生产模拟

给出一种基于等效电量函数法并考虑关键潮流断面约束的随机生产模拟方法.首先,简单介绍了等效电量函数法的基本原理,分析了常规模型由于未考虑断面约束而存在的不足.结合电网实际运行情况,根据有无电量交易和断面构成情况,划分了潮流断面类型并构建了相应数学描述模型.基于此,给出了等效电量函数法中不同类型断面的处理方法,设计了相应的随机生产模拟计算流程.IEEE RTS算例仿真结果表明关键潮流断面的存在显著影响系统运行的可靠性和各机组发电量,在随机生产模拟中应予以详细考虑.     

初级电力市场中分时段生产模拟算法研究

针对我国电力初级阶段市场中分峰、谷、(平)时段分别竞价的实际情况，对等效电量函数法进行改进。该文将传统随机模拟中分为水、火电机组的分类扩展到将机组分为电量、容量两类，并讨论了电量机组合并后也可以安排出合理运行方式；提出随机生产模拟需要分时段进行，并推导出将多个时段的可靠性合并为整个周期可靠性指标的公式；进一步按照风险分散的思路，得到日调度计划。算例表明，该文所提方法较好处理了市场环境下的新情况，所得结果合理可行。     

包含多个小型水电站的随机生产模拟

随机生产模拟是电力市场中进行电价预测和发电调度管理的有力工具。传统的随机生产模拟方法对水火电机组间的电量调整较粗，当水电运行容量远小于邻近火电机组容量时，会造成较大误差；其次，传统的径流式水电站模型忽略了在较小的支流水系中来水的大幅随机波动，也将产生一定误差。在拥有大量小型水电站的地区性电力市场中，这些误差的积累会较严重地影响到市场信息公布及相关电力合约的签订。为此对传统的随机生产模拟进行改进，提出用电量迭代调整的方法准确处理小型有调节水库电站与大容量联络线等效机组运行位置交错的情况；建立考虑短时突发性洪水流量的径流式小水电随机生产模拟模型。对我国某地区电力系统的实际数据分析结果表明，该方法提高了随机生产模拟的准确性。     

采用随机概率模拟法的多区域联网系统最小生产费用模型

本文介绍一种采用随机概率模拟方法和最优化方法相结合的多区联网最小电力生产费用模拟模型。该模型采用随机概率模拟方法计算每个区域电网发电费用增量曲线。然后根据区域电网发电费用增量曲线和每小时负荷，求解一个非线性最优化主问题，在电力电量平衡，区域电网间联络线容量限制和输电损失等约束条件下，求使联网系统总的电力生产费用最小的各联络线路上电力交换容量。最后，根据联网后各区域电网的电力负荷进行生产模拟，联网前后系统总生产费用之差就是联网的经济效益。     

基于随机生产模拟的风电场容量及电量效益

风电场对电力系统的贡献可概括为容量效益和电量效益2个部分。介绍了随机生产模拟的基本原理,将风电场按出力统计为一个等效多状态机组,并将其进行卷积以修正等效持续负荷曲线。提出了一种基于发电系统可靠性指标计算风电场容量效益的方法,基于随机生产模拟结果,考虑碳排放权交易,计算风电场的电量效益。以IEEE RTS-96测试系统和NREL风电数据为基础,计算风场的容量效益和电量效益,并对风电渗透率、风能状况、系统负荷、系统可靠性水平等影响因素进行了研究。     

考虑需求弹性的电力市场边际电价概率学预测

在电力市场环境下,各种需求侧响应措施可有效增加需求价格弹性。电力市场的价格预测不仅要考虑需求侧和供应侧的随机不确定性,而且要充分计入需求价格弹性等经济因素的影响。基于系统边际发电单元的概念,应用有关概率理论和随机生产模拟技术,提出了一种计入需求价格弹性因素的边际电价概率学预测方法。该方法还为电力市场环境下需要考虑一定需求弹性时的发电系统可靠性指标估计提供了一种可行途径。算例分析证明方法的合理性和有效性,并且表明,增加需求价格弹性,可有效降低边际电价及其不确定性,改善系统发电容量的充裕性。     

Analysis of interruptible electric power in deregulated power systems

Assuring appropriate levels of generation capacity adequacy at the minimum possible cost using market-based approaches is a contemporary issue attracting much attention in deregulated power systems. Introduction of interruptible electricity contracts could provide a possible solution to such a problem. However, theoretical frameworks for examining the impacts of these contractual arrangements on system operations have not been maturely developed. This paper presents a probabilistic production simulation based framework for modeling and analyzing interruptible electricity contracts. The interdependence between the pricing models of interruptible electric power and the operations of the whole system is addressed and solved by an iterative coordinating algorithm. The probabilistic production simulation framework allows the uncertainties inherent in both the forced outages of generators and system load demand at the contract delivery time to be taken into account. The proposed approach is capable of achieving comprehensive analysis and systematic pricing for interruptible electric power. A numerical case study is presented to illustrate the effectiveness and validity of the methodology.     

A Probabilistic Production Costing Methodology for Seasonal Operations Planning of a Large Hydro and Thermal Power System

This paper describes the results or several years' work in designing and implementing a probabilistic production costing methodology in the model for seasonal operations planning at the Swedish State Power Board (SSPB). The probabilistic production costing methodology can handle a detailed representation of the thermal system and the interchange of power to neighbouring systems. The nuclear units are modelled as a multistate and multiblock unit in combination with certain regulating rules for the off-loading process. The fossil fired units are in general multiblock units and the successive blocks for a given unit are not sequentially merit order loaded. The load is represented by three duration curves for one week. The probabilistic production costing simulation is based on a two-stage approach using the cumulant method. The first stage works in an iterative mode with the optimizer and the second stage is employed when the optimizer has converged. The model of seasonal planning including the probabilistic production costing model has been implemented in an information system (POP) at the SSPB.     

可用输电能力的概率优化决策模型与计算

提出了一种在电力市场环境下考虑现存方式的可用输电能力(ATC)概率决策方法.该方法从经济上量化现存发电调度、切负荷及ATC间的有机联系,以综合效益最大为优化目标,基于非时序Monte Carlo模拟解决概率问题,对随机产生的每一系统可行状态,构建线性规划模型,并基于原-对偶初始点不可行的内点法求解.通过模拟获取ATC概率分布,以此建立ATC收益和风险折中的决策模型,通过序列优化搜索的方法并结合插值技术,实现概率下的最优ATC决策.IEEE RTS分析结果表明了所提出的模型和算法的有效性.     

智能电网中的家庭用电系统建模与优化分析

为了实现电网削峰填谷、节约居民用电成本的目的,需要对家庭用电负荷进行更加合理的引导。综合考虑家庭用电负荷的连续性、可中断性以及负荷之间的关联性、顺序性、强依附性等特性,以分时电价为背景,建立了计及储能系统的家庭智能用电系统模型,包括负荷运行模型、蓄电池充放电模型和经济性优化模型。提出利用0—1变量对模型决策变量进行编码,将优化问题转化为混合整数线性规划问题,并采用Gurobi数学规划软件包求解,大大降低了问题的求解难度。在Matlab环境下,对家庭用电负荷数据进行仿真计算,仿真结果表明,模型和优化策略能够实现转移家庭用电负荷以及降低用电费用的目的。     

Well-being analysis for composite generation and transmission systems

This paper presents a new approach to evaluating the health of composite generation and transmission systems. A well-being framework is used to classify the system states into healthy, marginal and at risk, according to a pre-defined deterministic criterion. In order to combine deterministic and probabilistic concepts, the proposed methodology uses a nonsequential Monte Carlo simulation, a multilevel nonaggregate Markov load model and new test functions to estimate the well-being indices. These test functions are based on an estimating process, designated as the one-step forward state transition, which is very flexible and efficient. Case studies on the IEEE-RTS (Reliability Test System) and on a modification of this system are presented and discussed.     

带独立电源的电力公司分时电价模型

以电价为研究对象，针对带有独立电厂和抽水蓄能电厂等独立电源的电力公司，在综合分时电价形式和边际成本定价方法的基础上，提出了其相应的分时电价模型。模型以电力公司日运营收益最大为目标，考虑了用户对电价波动的响应以及独立电厂、抽水蓄能电厂的发电成本曲线和机组参数等约束条件。仿真结果表明了所建立的分时电价模型的合理性和算法的有效性。     

计及可靠性的电力市场分时定价方法

发电上网分时电价与当时的发电燃料边际成本及供电风险密切相关,随机生产模拟计算可以给出系统的最优发电方式、燃料费用、边际发电成本及系统可靠性指标。在随机生产模拟计算的基础上,提出了3种既考虑电能成本又考虑风险成本（可靠性成本）的分时电价制定方案,并以某实际系统为例计算出典型日运行方式下每种方案的分时电价,同时统计出该运行方式下的峰、腰、谷分时电价比,为电网实现分时电价提供了参考和依据。     

Optimal thermal mix in electricity grids containing wind power

A numerical probabilistic model is used to calculate the optimal mix of thermal base and peak load plant in an electricity grid with zero storage and with differing amounts of wind power capacity. It is found that wind power capacity tends to displace conventional base load capacity with the same annual average energy production. The dollar value of the capital saving made by using wind power is often comparable with the dollar value of the fuel saving. The breakeven cost of wind power depends mainly on the capital cost of the base capacity, the fuel and other variable costs of the base plant, interest rates and on the penetration of wind power into the grid, but is relatively insensitive to other economic, grid, aerogenerator and load parameters.     

结合可中断合同交易的电力系统随机生产模拟

提出了一种结合可中断电力合同交易的电力系统随机生产模拟方法,其中把可中断电力等效为具有随机停运特性的灵活发电资源.考虑了可中断合同定价模型与合同交货时段系统边际运行成本之间的相关性问题,并采用一种迭代协调算法来加以解决.该方法可用于分析可中断电力合同交易对于系统发电可靠性和经济性的影响,以及考虑系统需求不确定性和发电机组故障的可中断电力合同的系统决策.算例仿真验证了该方法的有效性,并且表明在不确定环境下要求以尽可能小的成本来保证系统适当可靠性水平时,可中断电力合同交易具有重要应用价值.