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第1章 电力自由化和技术课题1

1.1电力自由化的原因和供给形态的变迁1

1.1.1电力自由化的原因1

1.1.2电力自由化的潮流和供给形态2

1.1.3根据资本形态进行电力供给事业体系的分类4

1.1.4垂直统合型、水平分割型电力供给事业系统5

1.1.5导入竞争后的电力供给形态的变迁5

1.2英国电力自由化的动向8

1.2.1电气事业的民营化和完全竞争供给形态8

1.2.2制定电力联营体市场和交易电力的步骤9

1.2.3电力联营体市场中的电力交易的构造11

1.2.4导入竞争后对电力事业的影响12

1.2.5走向完全自由化及今后的动向12

1.3美国电力自由化的情况15

1.3.1美国电力自由化的过程15

1.3.2公布FERC Order No.888和No.889促进电力自由化15

1.3.3通过设立ISO进行电气事业改组16

1.3.4加州混合电力交易形态17

1.3.5传输输电系统19

1.4欧盟（EU）的电力自由化19

1.4.1 EU电力市场自由化的原因19

1.4.2 EU委员会关于电力市场自由化的提案20

1.4.3自由化电力市场的选择制21

1.4.4分开输电事业的机能22

1.4.5全欧电力市场设想和加盟国家的动作22

1.4.6今后的课题22

参考文献23

第2章 电力市场的基础经济学理论25

2.1电力产业概要25

2.1.1供电体系与电力系统的特点25

2.1.2电力产业的自然垄断和管制的根据28

2.2需求及供给的经济学理论30

2.2.1基本经济问题30

2.2.2需求曲线的基本性质30

2.2.3供求函数及费用的概念32

2.3完全竞争市场的供求平衡与社会福利37

2.3.1市场构造的特征37

2.3.2完全竞争市场的供求平衡38

2.3.3消费者剩余、生产者剩余及社会福利40

2.4不完全竞争市场的特征41

2.4.1独占市场41

2.4.2独占市场竞争43

2.4.3寡头（双头）垄断市场43

2.5电力自由化的各种问题43

参考文献45

第3章 输电服务及输电费用定价理论47

3.1输电服务与输电费率47

3.1.1输电开放与输电费率47

3.1.2输电成本49

3.2输电定价方法49

3.2.1总括费用方式和边际费用方式49

3.2.2为了回收固定费的接续费率的设定51

3.2.3边际费用方式的特征及节点定价52

3.3输电线阻塞管理和输电利用权的导入59

3.3.1输电线阻塞解消程序59

3.3.2输电线阻塞费率61

3.3.3输电利用权的导入62

3.4欧美各国输电费率设定方法的动向64

3.4.1英国的输电费率64

3.4.2德国的输电费率65

3.4.3美国的输电费率69

3.4.4北欧的输电费率70

3.5日本的输电费率72

3.5.1托送制度概要72

3.5.2托送费率体系73

3.6今后的课题75

参考文献76

第4章 短期边际成本和最优潮流计算77

4.1短期边际成本计算法77

4.1.1短期边际成本的定义77

4.1.2基于直流潮流计算法的节点价格计算法78

4.2最优潮流法的公式化79

4.2.1 OPF问题的定式化80

4.2.2目标函数80

4.2.3等式约束80

4.2.4不等式约束81

4.3基于内点法的最优潮流算法81

4.3.1基于原-对偶内点法的OPF模型81

4.3.2原-对偶内点法的算法83

4.3.3原-对偶内点法求解OPF实例84

4.4最优潮流算法的扩展85

4.4.1不可实现运行条件下的最优潮流算法85

4.4.2考虑了电压稳定度的最优潮流算法86

4.4.3考虑了稳定度约束的最优潮流算法88

4.5结论91

参考文献91

第5章 系统运行、控制与辅助服务94

5.1电力市场辅助服务的必要性94

5.2电力系统的系统运行及其控制的现状95

5.2.1系统运行、控制的种类96

5.2.2以个别发电商/用户为对象的系统运行、控制100

5.3美国的辅助服务的基本模式及其问题点102

5.3.1美国辅助服务的基本模式102

5.3.2加州辅助服务的实例108

参考文献113

第6章 稳定度评价和特征值解析116

6.1电力系统的稳定度解析方法及其在电力自由化中的作用116

6.1.1电力系统的稳定度116

6.1.2近年的稳定度问题和政策宽限117

6.1.3稳定度解析中的特征值方法117

6.2线性微分方程的稳定性和特征值解析119

6.2.1线性微分方程解的特征值表示119

6.2.2数字控制系统的特征值解析121

6.3电力系统特征值解析法的数学模型124

6.3.1电力系统动特性方程124

6.3.2特征根数值解析法125

6.4大规模电力系统的特征值解析法128

6.4.1大规模电力系统的特征值解析法的特点128

6.4.2考虑了矩阵稀疏性的特征值算法129

6.4.3特征值计算的高效化131

6.4.4大规模特征根解析今后的课题133

参考文献133

第7章 供电可靠性评价与电力设备规划135

7.1供电可靠性与生产成本的评价方法135

7.1.1等价负荷持续曲线和可靠性指标136

7.1.2直接卷积积分法（RCT法）137

7.1.3快速傅里叶变换法（FFT法）138

7.1.4傅里叶级数近似法（FEA）138

7.1.5 GCE级数法139

7.1.6比较140

7.2在电力市场中的用户的可靠性指标及其计算方法141

7.2.1对于用户方的可靠性指标141

7.2.2蒙特卡罗法的应用142

7.2.3蒙特卡罗快速算法143

7.3多地区的电源扩张规划144

7.3.1多地区的电源规划的数学模型144

7.3.2下级问题及其解法146

7.3.3上级问题及其解法146

7.3.4评价147

7.4考虑到不确定性的电源开发规划148

7.4.1双层统计规划的数学模型148

7.4.2统计电源规划问题的计算149

7.4.3算法151

7.4.4小规模系统的计算与比较152

7.4.5大规模系统的计算与比较155

7.4.6评价157

参考文献157

第8章 电力系统分析的支持仿真技术160

8.1电力系统分析技术160

8.1.1系统分析软件161

8.1.2仿真器162

8.2电力自由化中仿真技术的课题与实例163

8.2.1配电系统中分布式电源模拟技术的必要性163

8.2.2输电线利用仿真165

8.3模拟实例166

8.3.1供应可靠性分析评价支援软件：PROMOD Ⅳ166

8.3.2输电可能容量评价支援软件PSS/E168

8.3.3长周期系统现象评价分析支援仿真器EUROSTAG172

8.4电力系统模拟技术的开发动向175

8.4.1模型的库化和模拟结果可视化技术175

8.4.2实时模拟技术176

8.4.3综合型仿真技术176

8.4.4独立系（IPP）的导入评价及运行支援技术177

8.4.5紧急时供电指令的公平性验证技术177

参考文献178

第9章 分布式电源联网和电压管理技术179

9.1输电系统电压稳定性分析及管理179

9.1.1连续型潮流计算179

9.1.2 P-V曲线的场景设定181

9.1.3由简单仿真的比较182

9.2输电系统假想事故分析的电压管理183

9.2.1 Look-Ahead法183

9.3用于配电系统电压管理的高速潮流计算185

9.3.1放射状潮流计算186

9.4电压控制设备的最优整定190

9.4.1最优整定问题的数学描述190

9.4.2 Reactive Tabu Search（RTS）法概要192

9.4.3最优整定方法192

9.4.4仿真实验197

9.5配电系统电压控制装置的协调控制199

9.5.1协调控制方法的基本方法讨论200

9.5.2协调控制系统概要200

9.5.3仿真实验201

9.6小结202

参考文献202

第10章 分布式电源系统的联网和单独运行检出技术204

10.1分布式电源系统的联网和电力品质204

10.1.1频率变动204

10.1.2电压变动204

10.1.3高频谐波205

10.1.4可靠性206

10.2单独运行检测的必要性206

10.2.1单独运行206

10.2.2单独运行的弊害207

10.2.3现有的单独运行检测技术207

10.2.4被动方式和主动方式209

10.3单独运行检出技术（被动方式）209

10.3.1频率变化率检测方式（ROCOF）210

10.3.2电压相位偏移检测方式210

10.4单独运行检出技术（主动方式）211

10.4.1无功功率变动方式211

10.4.2 QC模式频率偏移方式213

10.4.3负荷变动方式214

10.4.4频率偏移方式214

10.4.5非整数次高频谐波注入方式214

10.4.6另外的主动方式215

10.5单独运行检测继电器的动作序列215

10.5.1频率变动量的检测215

10.5.2无功功率变动方式的单独运行的检出序列216

10.5.3无功功率变动方式时的电压变动的减轻对策217

10.6今后的课题和将来展望218

10.6.1多数分布式电源联网状态下的单独运行检测218

10.6.2诱导风力发电机的单独运行状态的检测219

10.6.3利用电力电子技术和通信网实现新型自律分布式电源的可行性219

参考文献219

第11章 新能源利用和可变速电机技术222

11.1新能源利用和可变速电机技术的应用222

11.1.1新能源的系统导入222

11.1.2风力发电的概要和课题222

11.1.3在风力发电系统中的可变速技术的应用223

11.2可变速蓄水发电系统的构造和特征225

11.2.1夜间蓄水运行时的蓄水电力调整的可能性226

11.2.2系统稳定性的提高226

11.2.3发电运行时的运行效率的提高227

11.3可变速蓄水发电系统的控制方式227

11.3.1暂态稳定性等短时间区域解析227

11.3.2频率响应解析等长时间区域解析228

11.4可变速蓄水发电系统和系统稳定性232

11.4.1利用可变速机提高系统稳定性效果的解析模型232

11.4.2可变速机的稳定装置的设计例子232

11.4.3稳定装置的应用效果235

11.5作为系统联网装置的可变速旋转机器的应用研究236

11.5.1旋转型系统联网装置的构成和特性237

11.5.2简单模型系统上的系统联网装置的动态特性仿真239

11.5.3风力发电场和系统联网装置的应用研究举例241

参考文献244

第12章 电力品质保证与电力电子246

12.1电力托运与输电线的输送能力的提高246

12.1.1输送功率246

12.1.2 FACTS247

12.1.3 SSSC250

12.1.4 UPFC251

12.1.5 TCSC252

12.1.6 TCBR252

12.1.7 TCPST253

12.2局部系统的运行和控制253

12.2.1自励式直流输电253

12.2.2他励式直流输电254

12.2.3晶闸管开关256

12.2.4限流器256

12.3高频成分与动态滤波器257

12.3.1 LCR无源滤波器257

12.3.2有源滤波器258

12.3.3组合型258

12.4今后电力质量的多样化和课题258

参考文献260

第13章 新能源利用与分布式电源261

13.1概要261

13.2背景262

13.2.1新能源转换政策262

13.2.2研究、普及的支援体制263

13.2.3电力行业的绿色制度的导入263

13.2.4剩余电力的收购263

13.2.5 ESCO的成立263

13.3联网方法264

13.3.1分布式电源导入的法规的完善264

13.3.2联网的技术条件264

13.4风力发电265

13.4.1开发背景265

13.4.2标准系统265

13.4.3基础技术265

13.4.4导入事例266

13.5太阳能发电268

13.5.1开发背景268

13.5.2标准化系统268

13.5.3基本技术269

13.5.4导入事例269

13.6热电联产系统270

13.6.1开发背景270

13.6.2标准系统271

13.6.3基础技术272

13.6.4开发、导入的状况273

13.7燃料电池276

13.7.1开发背景276

13.7.2标准系统277

13.7.3基本技术277

13.7.4导入实例278

13.8小结279

13.8.1其他开发动向279

13.8.2分布式电源的极限279

13.8.3今后的动向279

参考文献280

第14章 分布式电源对系统规划的影响评价281

14.1背景：分布式电源的影响评价281

14.2影响评价指标282

14.2.1最优潮流计算概要282

14.2.2评价指标283

14.3由模糊集指标进行综合评价284

14.3.1输电损失285

14.3.2环境影响285

14.3.3系统阻塞度285

14.3.4系统可靠性286

14.3.5电压分布286

14.3.6综合分析286

14.4应用实例286

14.4.1模型系统及设定286

14.4.2仿真评价（1）：无托送时287

14.4.3仿真评价（2）：有托送时292

14.5分析296

参考文献296

第15章 电力自由化的今后展望297

15.1日本电力自由化的动向297

15.1.1部分自由化297

15.1.2对电力自由化效果的验证297

15.1.3售电自由化制度的整顿299

15.2欧美各国的电力自由化动态300

15.2.1走向统合电力市场的欧美的动态300

15.2.2法国电力自由化的动向304

15.2.3北欧各国的动向305

15.2.4德国的动向308

15.2.5意大利的动向309

15.2.6西班牙的动向310

15.2.7走向EU区域电力市场统合的新发展311

15.3电力市场自由化的课题312

15.3.1电力系统规划、运行中的几个问题312

15.3.2伴随着输电线开放的几个问题312

15.3.3电力事业竞争的对应313

15.4输电可能容量的计算和公开313

15.4.1竞争下的电力交易和输电可能容量的计算313

15.4.2可用输电能力的定义314

15.4.3可用输电能力的计算315

15.5关于地域输电机构（RTO）的最终规则（Order 2000）316

15.5.1设立地域输电机构（RTO）的提案316

15.5.2区域输电机构（RTO）的特征和功能317

15.5.3区域输电机构（RTO）的形成动向318

参考文献319