电力系统高级预测技术和发电优化调度

书籍目录

前言

第1章发电系统概述1

1.1引言1

1.2发电技术2

1.2.1发电是电力系统的心脏和大脑2

1.2.2火力发电3

1.2.3水力发电5

1.2.4风力发电7

1.2.5其他不可调度发电9

1.2.6储能技术11

1.3电力系统发电运行12

1.3.1发电控制12

1.3.2调度计划13

1.3.3备用要求14

1.3.4机组优化组合15

1.3.5经济调度16

1.3.6水火电协调17

1.3.7不可调度发电的调度计划17

1.3.8市场条件下的调度计划17

1.4未来发电的挑战20

参考文献20

第2章不确定性和发电调度风险23

2.1引言23

2.2发电自调度计划24

2.2.1试验系统模型25

2.3风险测度27

2.3.1风险值27

2.3.2条件风险值29

2.4数据的不确定性29

2.4.1VaR的数据不确定性30

2.4.2CVaR的数据不确定性30

2.5VaR表述31

2.5.1基于VaR的名义稳健调度计划31

2.5.2基于VaR的最差工况稳健调度计划32

2.5.3基于VaR的稳健调度计划案例32

2.6CVaR表述34

2.6.1基于CVaR的名义稳健调度计划34

2.6.2基于CVaR的最差工况稳健调度计划35

2.6.3基于CVaR的稳健调度计划案例37

2.7小结39

附录A2.139

附录A2.240

参考文献42

第3章短期负荷预测44

3.1引言44

3.2数据预处理45

3.2.1标准化和差分45

3.2.2小波滤波46

3.3输入预选49

3.4ANN输入精选50

3.4.1正则化方法51

3.4.2MLP贝叶斯训练51

3.4.3贝叶斯训练的输入选择53

3.4.4结果示例53

3.5贝叶斯训练的MLP结构确认54

3.6预测间隔估计55

3.6.1再采样法56

3.6.2结果示例57

3.7小结58

致谢58

附录A3.159

参考文献61

第4章短期电价预测63

4.1引言63

4.2电价预测方法概述64

4.2.1电价预测方法分类64

4.2.2基于人工智能的电价预测方法的结构和组成65

4.3电价预测输入数据准备66

4.3.1备选输入集合的形成66

4.3.2单段特征选择技术70

4.3.3两段特征选择技术77

4.4电价预测引擎85

4.4.1非混合电价预测引擎85

4.4.2混合电价预测引擎89

4.5可调参数的微调95

4.5.1交叉验证技术96

4.5.2搜索过程99

4.6电价尖峰预测102

4.6.1什么是电价尖峰？102

4.6.2电价尖峰事件预测103

4.6.3电价尖峰值的预测105

4.7小结106

参考文献106

第5章短期风电功率预测110

5.1引言110

5.1.1时间尺度110

5.1.2风电功率预测方法111

5.1.3典型结果112

5.2时间序列模型117

5.3风电功率预测的气象模型119

5.4短期功率预测模型121

5.5不确定性、爬坡与变化性126

5.5.1概率预测126

5.5.2爬坡预测130

5.5.3变化性预测130

5.6根据风电功率预测进行决策和它的价值131

5.7小结133

致谢133

参考文献134

第6章独立发电公司基于价格的调度计划144

6.1引言144

6.2点价格建模146

6.2.1电价的不确定性146

6.2.2电价的统计分布148

6.3发电特性154

6.3.1传统发电成本特性155

6.3.2可再生能源发电特性156

6.4基于价格（利润）的机组优化组合159

6.4.1PBUC问题表述159

6.4.2求解方法160

6.4.3在PBUC下基于价格的自组合164

6.5Gencos基于价格的调度计划171

6.5.1随机自调度技术171

6.5.2基于发电机成本特性和市场价格动态的调度计划177

6.5.3短期发电调度计划中对价格不确定性的管理183

6.6小结191

附录A6.1系统数据及结果192

参考文献196

第7章不确定性下的水电生产商优化自调度198

7.1引言198

7.1.1水电机组组合问题198

7.1.2日前市场中的竞价策略199

7.1.3水电系统中的变化水头问题200

7.2水电运行优化模型开发201

7.2.1简介201

7.2.2水电出力函数202

7.2.3水电机组技术效率与净水头和耗水量的关系203

7.2.4水力发电系统的约束206

7.2.5风险度量：VaR和CVaR209

7.2.6目标函数：利润最大化和基于CVaR的利润最大化209

7.2.7解决水电运行调度计划问题的策略210

7.3案例研究：西班牙杜罗河某梯级水库的水电运行调度211

7.4小结215

参考文献216

第8章水火电生产商的自调度计划220

8.1引言220

8.2水火电生产商自调度确定性问题的目标221

8.2.1价格接受者生产商目标221

8.2.2价格决定者生产商目标222

8.3水火电生产商自调度确定性问题的MILP表述225

8.3.1火电机组的运行阶段225

8.3.2火电机组约束226

8.3.3火电机组发电总成本230

8.3.4水电机组约束233

8.3.5系统约束239

8.3.6水火电生产商也是零售商的情况240

8.3.7建模摘要241

8.4不确定性建模242

8.4.1随机规划基础知识242

8.4.2水火电生产商自调度问题表示为含追索行动的两段随机规划问题243

8.5数值应用248

8.5.1确定性问题应用248

8.5.2随机问题应用257

8.6小结264

8.7符号表265

8.7.1集265

8.7.2函数266

8.7.3参数266

8.7.4变量268

附录A8.1时际约束建模269

参考文献270

第9章含大量风电装机电力系统运行规划的机组组合和经济调度274

9.1引言274

9.2输入数据建模275

9.2.1负荷时间序列275

9.2.2风电功率时间序列275

9.2.3风电功率预测282

9.3常规机组建模283

9.3.1火电机组建模283

9.3.2水电和储能机组285

9.4UCED问题表述286

9.5求解方法：最优启发法和时间尺度287

9.5.1年尺度：确定机组可用率288

9.5.2周和小时内尺度：确定性调度288

9.5.3多区域表示和国际市场收盘时间290

9.6含12GW风电的荷兰案例研究292

9.6.1系统变化详述和讨论292

9.6.2假设和仿真设置294

9.6.3仿真结果294

9.7小结301

参考文献302

第10章多联产系统的运行优化305

10.1引言305

10.2MG组份及结构307

10.2.1MG组份和运行特性307

10.2.2MG设备结构311

10.3MG优化的目标函数314

10.3.1运行优化问题表述314

10.3.2单目标和性能指标317

10.3.3多目标表述323

10.4约束323

10.4.1运行优化问题中约束的性质323

10.4.2等式约束324

10.4.3不等式约束324

10.5求解技术328

10.5.1技术分类328

10.5.2单目标优化328

10.5.3多目标优化329

10.6应用案例330

10.6.1三联产系统的需求和配置330

10.6.2单时段的能源成本和能源效率优化331

10.6.3典型日的能源成本和能源效率优化333

10.6.4多目标优化334

10.7小结340

词汇表341

缩略词341

符号342

参考文献343

作者简介

本书旨在帮助读者开发他们在电力系统建模、仿真和优化方面的技巧。本书精心平衡了它在理论与实践两方面的内容，介绍了预测与调度计划方面最新的前沿发展。本书把重点放在理解与解决发电系统管理方面的关键问题。本书首先概述了发电系统现实存在的问题。因为应对不确定性和风险的能力对发电公司非常关键，所以本书第2部分考查了自调度、负荷预测、短期电价预测和风电功率预测的最新方法及模型。本书第3部分用案例研究方法考察如何能实现可用能源的最佳利用。这一部分的各章讨论发电公司基于价格进行的调度、水力发电商的优化调度、水火电协调、对风电机组的优化组合，以及多联产系统的优化。本书以满足研究生需求的教学方式撰写，还把论述内容扩展到对工程技术研究人员大有裨益的研究成果方面。本书还介绍了越来越重要的电力系统运行与规划领域的最新技术。

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