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电力市场环境下辅助服务市场和电网频率控制的理论与实证研究

赵庆波  
【摘要】:随着科学技术的不断进步,对包括电力行业在内的大部分公用事业打破垄断、引入市场竞争已成为世界性潮流,我国也已经开始了电力工业市场化改革。在电力市场环境下,如何保证电网安全运营是一项需要研究的重大课题。电力系统中的各类辅助服务,例如电网的频率控制、无功电压支持以及保证各种备用,是维护电网安全运营与可靠供电必不可少的技术措施。本文就是在这种背景下,对电力市场环境下的辅助服务市场的相关理论进行了研究,形成了一套系统的理论体系,并就某些研究成果进行了实证研究。 本文研究给出了一种新的在竞争性市场环境下如何设计和实施辅助服务市场,以保证电网安全运营的基本框架。将辅助服务市场设计与电力现货市场相结合,并按照给定的市场规则运营。在这个基本框架下,市场规则成为在保证电网安全运营的条件下以最低成本确定辅助服务市场成交方案的分析基础。还给出了满足最低成本安全运营目标的辅助服务市场交易模式与市场成交方法,并对这个模型方法研发了应用软件系统。 本文研究了电力市场中负荷频率控制辅助服务的交易模式及其实施方案。电力工业引入竞争机制、建立电力市场应具备的条件之一是电网公平开放。实现电网公平开放不仅要求有一个公平的输电价格及辅助服务价格,而且要求有一个有效的负荷频率控制模式、方法及具体的实施方案。与传统的电网运营模式相比,在有第三方进入电网,要求电网公平对待所有使用电网的用户,即电力市场运营模式下的负荷频率控制问题要复杂的多。本文分析研究给出了在未来各种可能的电力市场运营模式下负荷频率控制模式、方法及其实施方案。 本文还进行了电力市场环境下自动发电控制的模拟分析研究。负荷跟随是未来电力市场中的辅助服务之一。本文分析阐述对传统电力工业模式下的自动发电控制软件如何进行修正,使其能够用于解决电力市场中负荷跟随模拟分析的若干问题。详细分析传统的自动发电控制运行和电力市场中的自动发电控制运行之间的差别。为了比较完整地模拟分析在电力市场环境中自动发电控制运作情况,设计市场结构时尽可能考虑了各种各样的可能的负荷跟随服务的交易方式(各种负荷跟随合同)。 本文研究了在电力市场中,运行备用辅助服务容量的定价原则及模型,开发了运行备用最优定价与交易的软件系统,并应用该软件对山东电网进行了实例计算分析。在本研究中,不仅应用了市场经济学中以边际成本确定电价的理论和方法,又考虑了电力系统安全运行和电力市场稳定运行约束的特殊性,采用了随机生产模拟的方法。围绕对运行备用效益和成本的评估,给出了运行备用的优化调度和定价方法,求出了运行备用 摘 要 II 在一天与负荷相对应的 96 个时点的电价,从而确定了一天的平均电价,从系统经济性 的角度说明了这一方法的合理性,从而有效的验证了模型和算法的正确性和实用性。 关键词:电力市场 ,辅助服务, 自动发电控制, 负荷频率控制 ,运行备用


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