電力系統(tǒng)高級預(yù)測技術(shù)和發(fā)電優(yōu)化調(diào)度

內(nèi)容概要

本書旨在幫助讀者開發(fā)他們在電力系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化方面的技巧。本書精心平衡了它在理論與實踐兩方面的內(nèi)容，介紹了預(yù)測與調(diào)度計劃方面最新的前沿發(fā)展。本書把重點放在理解與解決發(fā)電系統(tǒng)管理方面的關(guān)鍵問題。本書首先概述了發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)實存在的問題。因為應(yīng)對不確定性和風(fēng)險的能力對發(fā)電公司非常關(guān)鍵，所以本書第2部分考查了自調(diào)度、負荷預(yù)測、短期電價預(yù)測和風(fēng)電功率預(yù)測的最新方法及模型。本書第3部分用案例研究方法考察如何能實現(xiàn)可用能源的最佳利用。這一部分的各章討論發(fā)電公司基于價格進行的調(diào)度、水力發(fā)電商的優(yōu)化調(diào)度、水火電協(xié)調(diào)、對風(fēng)電機組的優(yōu)化組合，以及多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化。本書以滿足研究生需求的教學(xué)方式撰寫，還把論述內(nèi)容擴展到對工程技術(shù)研究人員大有裨益的研究成果方面。本書還介紹了越來越重要的電力系統(tǒng)運行與規(guī)劃領(lǐng)域的最新技術(shù)。

書籍目錄

前言
第1章發(fā)電系統(tǒng)概述1
1.1引言1
1.2發(fā)電技術(shù)2
1.2.1發(fā)電是電力系統(tǒng)的心臟和大腦2
1.2.2火力發(fā)電3
1.2.3水力發(fā)電5
1.2.4風(fēng)力發(fā)電7
1.2.5其他不可調(diào)度發(fā)電9
1.2.6儲能技術(shù)11
1.3電力系統(tǒng)發(fā)電運行12
1.3.1發(fā)電控制12
1.3.2調(diào)度計劃13
1.3.3備用要求14
1.3.4機組優(yōu)化組合15
1.3.5經(jīng)濟調(diào)度16
1.3.6水火電協(xié)調(diào)17
1.3.7不可調(diào)度發(fā)電的調(diào)度計劃17
1.3.8市場條件下的調(diào)度計劃17
1.4未來發(fā)電的挑戰(zhàn)20
參考文獻20
第2章不確定性和發(fā)電調(diào)度風(fēng)險23
2.1引言23
2.2發(fā)電自調(diào)度計劃24
2.2.1試驗系統(tǒng)模型25
2.3風(fēng)險測度27
2.3.1風(fēng)險值27
2.3.2條件風(fēng)險值29
2.4數(shù)據(jù)的不確定性29
2.4.1VaR的數(shù)據(jù)不確定性30
2.4.2CVaR的數(shù)據(jù)不確定性30
2.5VaR表述31
2.5.1基于VaR的名義穩(wěn)健調(diào)度計劃31
2.5.2基于VaR的最差工況穩(wěn)健調(diào)度計劃32
2.5.3基于VaR的穩(wěn)健調(diào)度計劃案例32
2.6CVaR表述34
2.6.1基于CVaR的名義穩(wěn)健調(diào)度計劃34
2.6.2基于CVaR的最差工況穩(wěn)健調(diào)度計劃35
2.6.3基于CVaR的穩(wěn)健調(diào)度計劃案例37
2.7小結(jié)39
附錄A2.139
附錄A2.240
參考文獻42
第3章短期負荷預(yù)測44
3.1引言44
3.2數(shù)據(jù)預(yù)處理45
3.2.1標準化和差分45
3.2.2小波濾波46
3.3輸入預(yù)選49
3.4ANN輸入精選50
3.4.1正則化方法51
3.4.2MLP貝葉斯訓(xùn)練51
3.4.3貝葉斯訓(xùn)練的輸入選擇53
3.4.4結(jié)果示例53
3.5貝葉斯訓(xùn)練的MLP結(jié)構(gòu)確認54
3.6預(yù)測間隔估計55
3.6.1再采樣法56
3.6.2結(jié)果示例57
3.7小結(jié)58
致謝58
附錄A3.159
參考文獻61
第4章短期電價預(yù)測63
4.1引言63
4.2電價預(yù)測方法概述64
4.2.1電價預(yù)測方法分類64
4.2.2基于人工智能的電價預(yù)測方法的結(jié)構(gòu)和組成65
4.3電價預(yù)測輸入數(shù)據(jù)準備66
4.3.1備選輸入集合的形成66
4.3.2單段特征選擇技術(shù)70
4.3.3兩段特征選擇技術(shù)77
4.4電價預(yù)測引擎85
4.4.1非混合電價預(yù)測引擎85
4.4.2混合電價預(yù)測引擎89
4.5可調(diào)參數(shù)的微調(diào)95
4.5.1交叉驗證技術(shù)96
4.5.2搜索過程99
4.6電價尖峰預(yù)測102
4.6.1什么是電價尖峰？102
4.6.2電價尖峰事件預(yù)測103
4.6.3電價尖峰值的預(yù)測105
4.7小結(jié)106
參考文獻106
第5章短期風(fēng)電功率預(yù)測110
5.1引言110
5.1.1時間尺度110
5.1.2風(fēng)電功率預(yù)測方法111
5.1.3典型結(jié)果112
5.2時間序列模型117
5.3風(fēng)電功率預(yù)測的氣象模型119
5.4短期功率預(yù)測模型121
5.5不確定性、爬坡與變化性126
5.5.1概率預(yù)測126
5.5.2爬坡預(yù)測130
5.5.3變化性預(yù)測130
5.6根據(jù)風(fēng)電功率預(yù)測進行決策和它的價值131
5.7小結(jié)133
致謝133
參考文獻134
第6章獨立發(fā)電公司基于價格的調(diào)度計劃144
6.1引言144
6.2點價格建模146
6.2.1電價的不確定性146
6.2.2電價的統(tǒng)計分布148
6.3發(fā)電特性154
6.3.1傳統(tǒng)發(fā)電成本特性155
6.3.2可再生能源發(fā)電特性156
6.4基于價格（利潤）的機組優(yōu)化組合159
6.4.1PBUC問題表述159
6.4.2求解方法160
6.4.3在PBUC下基于價格的自組合164
6.5Gencos基于價格的調(diào)度計劃171
6.5.1隨機自調(diào)度技術(shù)171
6.5.2基于發(fā)電機成本特性和市場價格動態(tài)的調(diào)度計劃177
6.5.3短期發(fā)電調(diào)度計劃中對價格不確定性的管理183
6.6小結(jié)191
附錄A6.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)及結(jié)果192
參考文獻196
第7章不確定性下的水電生產(chǎn)商優(yōu)化自調(diào)度198
7.1引言198
7.1.1水電機組組合問題198
7.1.2日前市場中的競價策略199
7.1.3水電系統(tǒng)中的變化水頭問題200
7.2水電運行優(yōu)化模型開發(fā)201
7.2.1簡介201
7.2.2水電出力函數(shù)202
7.2.3水電機組技術(shù)效率與凈水頭和耗水量的關(guān)系203
7.2.4水力發(fā)電系統(tǒng)的約束206
7.2.5風(fēng)險度量：VaR和CVaR209
7.2.6目標函數(shù)：利潤最大化和基于CVaR的利潤最大化209
7.2.7解決水電運行調(diào)度計劃問題的策略210
7.3案例研究：西班牙杜羅河某梯級水庫的水電運行調(diào)度211
7.4小結(jié)215
參考文獻216
第8章水火電生產(chǎn)商的自調(diào)度計劃220
8.1引言220
8.2水火電生產(chǎn)商自調(diào)度確定性問題的目標221
8.2.1價格接受者生產(chǎn)商目標221
8.2.2價格決定者生產(chǎn)商目標222
8.3水火電生產(chǎn)商自調(diào)度確定性問題的MILP表述225
8.3.1火電機組的運行階段225
8.3.2火電機組約束226
8.3.3火電機組發(fā)電總成本230
8.3.4水電機組約束233
8.3.5系統(tǒng)約束239
8.3.6水火電生產(chǎn)商也是零售商的情況240
8.3.7建模摘要241
8.4不確定性建模242
8.4.1隨機規(guī)劃基礎(chǔ)知識242
8.4.2水火電生產(chǎn)商自調(diào)度問題表示為含追索行動的兩段隨機規(guī)劃問題243
8.5數(shù)值應(yīng)用248
8.5.1確定性問題應(yīng)用248
8.5.2隨機問題應(yīng)用257
8.6小結(jié)264
8.7符號表265
8.7.1集265
8.7.2函數(shù)266
8.7.3參數(shù)266
8.7.4變量268
附錄A8.1時際約束建模269
參考文獻270
第9章含大量風(fēng)電裝機電力系統(tǒng)運行規(guī)劃的機組組合和經(jīng)濟調(diào)度274
9.1引言274
9.2輸入數(shù)據(jù)建模275
9.2.1負荷時間序列275
9.2.2風(fēng)電功率時間序列275
9.2.3風(fēng)電功率預(yù)測282
9.3常規(guī)機組建模283
9.3.1火電機組建模283
9.3.2水電和儲能機組285
9.4UCED問題表述286
9.5求解方法：最優(yōu)啟發(fā)法和時間尺度287
9.5.1年尺度：確定機組可用率288
9.5.2周和小時內(nèi)尺度：確定性調(diào)度288
9.5.3多區(qū)域表示和國際市場收盤時間290
9.6含12GW風(fēng)電的荷蘭案例研究292
9.6.1系統(tǒng)變化詳述和討論292
9.6.2假設(shè)和仿真設(shè)置294
9.6.3仿真結(jié)果294
9.7小結(jié)301
參考文獻302
第10章多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運行優(yōu)化305
10.1引言305
10.2MG組份及結(jié)構(gòu)307
10.2.1MG組份和運行特性307
10.2.2MG設(shè)備結(jié)構(gòu)311
10.3MG優(yōu)化的目標函數(shù)314
10.3.1運行優(yōu)化問題表述314
10.3.2單目標和性能指標317
10.3.3多目標表述323
10.4約束323
10.4.1運行優(yōu)化問題中約束的性質(zhì)323
10.4.2等式約束324
10.4.3不等式約束324
10.5求解技術(shù)328
10.5.1技術(shù)分類328
10.5.2單目標優(yōu)化328
10.5.3多目標優(yōu)化329
10.6應(yīng)用案例330
10.6.1三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的需求和配置330
10.6.2單時段的能源成本和能源效率優(yōu)化331
10.6.3典型日的能源成本和能源效率優(yōu)化333
10.6.4多目標優(yōu)化334
10.7小結(jié)340
詞匯表341
縮略詞341
符號342
參考文獻343

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