节能减排环境下电力市场优化运营研究

【摘要】： 为了提高电力行业的市场竞争力,缓解煤电供应紧张的局面,促进发电企业与燃料企业之间的竞争与合作关系,减少环境污染,实现电力资源的优化配置,本文开展节能减排环境下电力市场优化运营研究,重点探讨考虑燃料供应的发电市场优化决策问题,获得发电企业和燃料企业的最优决策策略。并在此基础上,进一步研究市场运营环境下的节能发电调度优化问题。 论文从燃料供应、发电、输电、售电至用电整个供应链的角度,设计了电力市场优化运营的总体架构。在此基础上,考虑了输电网的物理约束,耦合电力市场上各成员(包括燃料商、发电商、独立系统调度员)的优化决策,提出了考虑燃料供应的发电市场Nash均衡模型。该模型为一多层优化问题,其KKT系统具有混合非线性互补特性。借助非线性互补方法,将互补条件转换成半光滑非线性代数方程进行求解。以2个燃料商,2个发电商和1个用户组成的电力市场为例进行算例分析,对应不同的输电网运行状态,给出电力市场上各成员同时达到利润最大化的最优决策方案。 为了更好地模拟节能减排环境下独立系统调度员的市场清算,论文研究了市场运营环境下节能发电调度优化问题,主要体现在以下三个方面: 第一,构建节能发电调度的评价指标体系,该体系包括厂用电率指标、供电煤耗指标、油耗指标、水耗指标、SO2排放量指标和CO2排放量指标,运用FCM聚类分析算法计算出各评价指标的权重值,给出节能发电调度的评价标准,从而确定各发电机组的节能发电调度次序。 第二,基于煤耗和污染排放量指标,在满足输电网约束条件的前提下,以发电厂煤耗量最低和污染物排放量最少为优化目标,设计了节能发电调度优化模型,并运用非线性互补方法对该模型进行求解计算,可以得到各发电机组的最优发电出力。 第三,以湖南电网8台300MW的火电机组为例,运用本文所设计的节能发电调度评价指标体系和节能发电调度优化模型进行计算,得到各火电机组的节能发电调度次序,同时确定各火电机组的最优发电量,通过对各火电机组节能发电调度前后的发电量和污染物排放量进行对比分析,显示出节能发电调度次序排序靠前的火电机组获得的发电量大幅增加,而所有火电机组的污染物排放量总和比节能发电调度前减少了6.28%,较好地体现了节能减排的效果。 【关键词】：节能减排 电力市场 非线性互补函数 Nash均衡 节能发电调度
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：F426.61;F205
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题的背景和意义10-15
• 1.1.1 电力市场概述10-11
• 1.1.2 电力行业改革的状况11-13
• 1.1.3 市场运营环境下的发电调度13-14
• 1.1.4 课题研究的意义14-15
• 1.2 电力市场优化运营及现状分析15-18
• 1.2.1 电力市场交易模式研究15-16
• 1.2.2 电力市场博弈模型研究16-18
• 1.3 优化调度方法在电力市场中的应用18-19
• 1.3.1 优化调度中的主要问题18-19
• 1.3.2 电力市场对日有功优化调度的要求19
• 1.4 本文所做的主要工作及章节安排19-21
• 第二章 考虑燃料供应的发电市场优化决策研究21-33
• 2.1 考虑燃料供应的电力市场运营架构21-22
• 2.2 考虑燃料供应的发电市场Nash 均衡模型22-26
• 2.2.1 Nash 均衡22-23
• 2.2.2 燃料商的优化决策模型23-24
• 2.2.3 发电商的优化决策模型24-25
• 2.2.4 ISO 市场清算优化问题25-26
• 2.3 基于非线性互补函数的发电市场Nash 均衡计算26-28
• 2.3.1 非线性互补函数26
• 2.3.2 燃料商优化决策模型的KKT 条件26-27
• 2.3.3 发电商优化决策模型的KKT 条件27
• 2.3.4 ISO 市场清算优化模型的KKT 条件27-28
• 2.3.5 发电市场Nash 均衡计算28
• 2.4 算例分析28-32
• 2.4.1 输电网无阻塞情况下发电市场Nash 均衡30-31
• 2.4.2 输电网阻塞情况下发电市场Nash 均衡31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 市场运营环境下节能发电调度研究33-45
• 3.1 节能发电调度的相关因素分析33
• 3.2 节能发电调度的评价指标体系33-37
• 3.2.1 评价指标的选择和构建34-36
• 3.2.2 评价指标权重计算36
• 3.2.3 节能发电调度的评价标准36-37
• 3.3 节能发电调度优化建模37-38
• 3.3.1 模型假设37-38
• 3.3.2 节能发电调度优化模型38
• 3.4 基于非线性互补函数的节能发电调度计算方法38-39
• 3.4.1 节能发电调度优化模型的KKT 条件38-39
• 3.4.2 节能发电调度优化模型的求解方法39
• 3.5 算例分析39-44
• 3.5.1 计算结果40-41
• 3.5.2 结果分析41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 全文总结及展望45-47
• 4.1 本文主要成果45
• 4.2 展望45-47
• 参考文献47-51
• 致谢51-52
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文52-53
• 附录 B 攻读学位期间参加的科研工作53

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