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市场条件下的发电投资分析与发电系统运行可靠性研究

作　者: 周辉
导　师: 毛承雄；吴耀武
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 均值回复随机过程发电收益估计模型稳健发电投资组合 “箱式-混合”分布条件风险备用发电系统运行可靠性评估一致性风险度量风机出力模型
分类号: F426.61
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 394次
引　用: 2次
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内容摘要

电力工业的市场化进程为电力行业的组织、运营和消费体系带来了深刻而又巨大的变革。电力市场环境下的竞争机制极大地影响了发电投资规划和可靠性评估的技术实施，特别是投资主体的转变和市场化运作的要求导致了发电投资决策由传统的极小化投资和运行成本转变为最大化投资者的收益，很多传统的可靠性评估手段在市场环境下的适用性也遭到质疑。电源在电力市场中扮演着十分重要的角色，投资主体的决策方案一方面影响着市场成员的切身利益，另一方面也影响着系统的安全运行。本文对于电力市场条件下的发电投资与发电系统运行可靠性问题进行了比较系统和深入地研究，取得了以下研究成果：建立了基于随机过程的现货市场电价模型。在对电价唯象特性做出分析的基础上，利用随机微分方程描述现货市场的电价过程。模型可反映电价所独有的物理特性，如多重周期性、随机波动性和跳跃特性等。重点推导得出了均值回复过程的随机微分方程和Monte Carlo采样公式。研究了发电商现货市场中的发电收益估计模型和风险评估问题。将发电收益建模为欧式看涨期权的形式，考虑了发电机的服役时间，强迫停运，折现率等多种因素。并进一步修正了基本模型，以充分考虑运行约束对发电收益的影响。应用MonteCarlo仿真法和最优潮流技术求解模型以获得发电收益的分布，从而进行风险估计。提出了长期双边合同中发电商的收益估计模型。模型由发电机强迫停运、合同磋商价格、可变燃料费用、固定资本折旧等子模型构成，重点考虑了系统发生阻塞时阻塞费用和金融输电权对合同收益的影响。根据无套利假设推导了合同磋商价格。分别应用点估计法和Monte Carlo仿真法求解以适应不同计算场合的需要。研究了发电投资风险估计和投资组合问题。引入了一种“箱式-混合”分布，基于最差条件风险价值的概念，建立了稳健发电投资组合模型。推导得到了多电力市场投资组合中的解析线性规划模型，给出了求解方法。建立了基于一致性风险度量的发电系统运行可靠性评估指标和优化模型。定义了适用于市场环境的新发电系统运行可靠性指标——风险备用和条件风险备用。讨论并证明了新指标的数学性质，其中条件风险备用为一致性风险度量指标。提出了一个效能函数，通过对该函数求极值可获得相应的风险备用和条件风险备用水平。证明了最优化条件风险价值的模型为凸优化问题。并举例分析了模型的用法。应用新可靠性指标讨论了含可再生能源发电系统的运行可靠性问题。为了适应系统运行的需要，对传统LOLP模型进行了改进。提出了一种解析的风机有功出力模型。根据可靠性指标和风机模型，讨论了可再生能源发电的引入对系统运行可靠性的影响。最后对论文中所做的研究工作进行了简要总结，并提出了在该方向上有待进一步深入研究的问题。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-23
  1.1 课题背景和意义  11-13
  1.2 研究现状与问题的提出  13-21
  1.3 本文的主要研究工作  21-23
2 现货市场的电价模型  23-39
  2.1 引言  23
  2.2 市场电价的唯象特性  23-26
  2.3 现货市场电价的随机过程模型  26-32
  2.4 电价单调增长和跳跃的描述  32-35
  2.5 算例分析  35-38
  2.6 小结  38-39
3 现货市场中的发电收益评估  39-54
  3.1 引言  39-40
  3.2 市场模型  40-41
  3.3 发电收益的基本模型  41-44
  3.4 考虑运行约束的发电收益模型  44-46
  3.5 算例分析  46-53
  3.6 小结  53-54
4 考虑阻塞和金融输电权的双边合同收益分析  54-70
  4.1 引言  54-55
  4.2 金融输电权  55-56
  4.3 发电商双边合同收益模型  56-62
  4.4 概率最优潮流的点估计算法  62-64
  4.5 基于点估计方法的合同收益求解流程  64-65
  4.6 算例分析  65-68
  4.7 小结  68-70
5 发电投资的风险分析与发电投资组  70-86
  5.1 引言  70-71
  5.2 投资风险的评估  71-72
  5.3 基于CVaR的发电投资组合模型  72-74
  5.4 “箱式-混合”分布下的投资收益与投资风险  74-78
  5.5 基于WCVaR的稳健发电投资组合模型  78-80
  5.6 算例分析  80-84
  5.7 小结  84-86
6 一致性发电系统运行可靠性指标及其优化模型的研究与应用  86-109
  6.1 引言  86-87
  6.2 一致性风险度量  87-88
  6.3 风险备用与条件风险备用  88-89
  6.4 RaR和CRaR的性质讨论  89-94
  6.5 CRaR优化模型  94-99
  6.6 CRaR优化模型在购电决策中的应用  99-101
  6.7 算例仿真  101-107
  6.8 小结  107-109
7 用RaR和CRaR度量含可再生能源发电系统的运行可靠性  109-121
  7.1 引言  109-110
  7.2 发电系统运行可靠性的度量  110-111
  7.3 一种风机出力分布的解析模型  111-113
  7.4 运行LOLP  113-115
  7.5 应用RaR和CRaR度量可靠性  115-119
  7.6 小结  119-121
8 总结与展望  121-124
  8.1 全文总结  121-122
  8.2 前景展望  122-124
致谢  124-125
参考文献  125-137
附录 1 攻读博士学位期间发表的学术论文  137-139
附录 2 攻读博士学位期间参加的科研工作  139

市场条件下的发电投资分析与发电系统运行可靠性研究

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