Uncertainty in the Electric Power Industry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Weber, Christoph

出品人:

页数:321

译者:

出版时间:2004-10

价格:$ 213.57

装帧:HRD

isbn号码:9780387230474

丛书系列:

图书标签:

• 金融
• English
• 电力系统
• 不确定性
• 风险管理
• 电力市场
• 可靠性
• 规划
• 优化
• 可再生能源
• 智能电网
• 电力经济学

好的，以下是一份关于一本名为《不确定性在电力工业中的应用》的书籍的详细简介，该简介旨在描述一本专注于电力系统运营、规划与市场中不确定性处理的专业著作，内容详实，力求自然流畅，避免任何机器生成痕迹。 --- 书籍简介：电力工业中的不确定性量化、建模与风险管理 导言：能源转型的核心挑战与不确定性的全景图 当今的电力工业正处于一个由技术革新、政策驱动和气候变化共同塑造的深刻转型期。可再生能源（如风能和太阳能）的大规模并网，对电网的稳定性、经济性和可靠性提出了前所未有的挑战。与此同时，需求侧的响应能力不断增强，储能技术日益成熟，以及数字化和智能化的深度渗透，都使得电力系统的运行环境变得比以往任何时候都更加复杂和动态。 在这场深刻的变革中，不确定性已不再是次要的运营考量，而是决定系统韧性与市场绩效的核心要素。从随机波动的气象条件到难以预测的负荷需求，从设备故障率的概率分布到电网元件运行的非线性特性，电力系统管理者、规划者和市场参与者必须直面一个充满概率和风险的世界。 本书《电力工业中的不确定性量化、建模与风险管理》正是为了系统性地梳理和解决这一核心问题而撰写。它不仅是针对电气工程、能源经济学和运筹学领域研究人员和工程师的权威参考，也是为所有致力于构建面向未来、高效且可靠的电力系统的专业人士提供的实用指南。 第一部分：不确定性的根源与分类——描绘电力系统的概率景观 本书的开篇部分致力于构建一个清晰的认识框架，将电力系统中的不确定性进行系统性的分类和量化。我们超越了简单的随机性描述，深入探讨了不确定性的多维度来源。 第一章：电力系统不确定性的谱系 本章首先界定了“不确定性”在电力系统语境下的精确含义，区分了随机性（Stochasticity）、认知不确定性（Epistemic Uncertainty）和模型不确定性（Model Uncertainty）。我们详细分析了主要不确定性来源的物理本质： 可再生能源发电的不确定性： 深入探讨了风速、太阳辐照度的时间序列特性和空间相关性，以及如何利用高分辨率气象模型和统计方法对风电场和光伏电站的出力进行准确预测。 负荷需求的波动性： 考察了气候效应、经济活动、特殊事件（如体育赛事）以及电动汽车普及对负荷曲线的冲击，并介绍了时间序列分析、回归模型在负荷预测中的应用。 设备运行与维护的不确定性： 分析了输电线路、变压器、断路器等关键设备故障率的概率分布（如威布尔分布），及其对系统冗余度和备用容量规划的影响。 市场价格的随机游走： 探讨了燃料价格（天然气、煤炭）以及碳排放权价格的波动性，这些波动直接影响发电成本和日前、实时市场的出清结果。 第二章：不确定性的数学表达与数据驱动方法 在识别了不确定性的来源后，本章转向其数学表述。我们详细介绍了描述不确定性的核心工具： 概率分布的拟合与检验： 对常见分布（如正态分布、伽马分布、Beta分布）在不同电力系统变量中的适用性进行对比分析，并介绍了Kolmogorov-Smirnov检验等统计工具。 情景生成（Scenario Generation）： 重点阐述了如何从大量历史数据中提取有代表性的、相互独立的运行情景。这包括基于蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）的情景抽样，以及更复杂的基于Copula函数的联合分布情景构建，以准确捕捉变量间的依赖关系。 时间序列建模： 对自回归移动平均模型（ARMA/ARIMA）和更先进的状态空间模型在短期预测中的应用进行了深入的数学推导和案例演示。 第二部分：不确定性下的系统优化与规划 认识到不确定性后，电力系统的优化目标必须从追求确定性下的最优解，转向在所有可能情景下的鲁棒性或期望值最大化。本部分聚焦于如何将不确定性融入到规划和运行的决策模型中。 第三章：随机规划模型在电力系统中的构建 本章是全书的技术核心之一，详细介绍了处理随机变量的优化框架。 两阶段随机规划（Two-Stage Stochastic Programming）： 这是处理日前调度和实时修正决策的标准框架。我们通过详尽的数学公式，展示了如何将日前发电商的承诺（第一阶段决策）与实时出力修正（第二阶段随机变量，如风电实际出力）的成本最小化结合起来。 多阶段随机规划与动态规划： 讨论了用于长期规划（如电网规划、电源建设）的框架，其中决策需要在多个时间点根据新信息进行迭代调整。 鲁棒优化（Robust Optimization）： 区别于随机规划依赖精确的概率分布，本章介绍了鲁棒优化如何通过定义“不确定性集合”来确保解在最坏情况下仍能满足约束，这对于高风险的系统安全约束尤为重要。 第四章：电力市场设计与不确定性风险的传导 不确定性对电力市场设计和运营有着直接影响。本章探讨了如何设计更具激励相容性和风险抵御能力的电力市场机制。 容量市场与辅助服务市场： 分析了在可再生能源波动背景下，容量市场如何提供对容量提供者的稳定回报，以及辅助服务市场如何有效地对快速的功率平衡需求进行定价和采购。 基于风险的日前市场定价： 探讨了超越传统边际成本定价的方法，例如使用VaR（Value at Risk，风险价值）或CVaR（Conditional Value at Risk，条件风险价值）来量化市场结算中的尾部风险，并设计相应的价格修正机制。 衍生品在电力风险管理中的应用： 详细介绍电力远期合约、期权和互换在帮助发电厂和负荷聚合商对冲燃料、负荷及可再生能源风险中的实际操作和定价模型。 第三部分：不确定性下的实时运行与控制 当系统进入实时运行阶段，预测误差和突发事件要求控制系统具备高度的适应性和快速响应能力。 第五章：不确定性下的电网运行与安全约束 本章聚焦于实时潮流计算和安全约束下的实时优化。 机会约束规划（Chance-Constrained Programming）： 介绍如何确保关键的安全约束（如电压稳定、线路载流量）在预定的置信水平（如99%）内得到满足，而非要求在所有情景下都满足，从而提高系统的经济性。 实时决策的快速求解技术： 鉴于实时优化对计算速度的极高要求，本章详细分析了基于场景约简、内点法加速以及模型预测控制（MPC）在处理高频不确定性输入时的效率提升策略。 广域监测系统（WAMS）与状态估计的鲁棒性： 探讨了在测量数据带有误差和潜在恶意干扰时，如何设计更具鲁棒性的状态估计算法，确保系统“真实现状”的准确把握。 第六章：适应性控制与弹性电网设计 面向未来的电网必须具备从扰动中快速恢复的能力。 基于模型预测控制（MPC）的鲁棒控制： 阐述MPC如何利用短期预测来动态调整控制输入（如储能充放电策略、灵活负荷调度），以应对短期内不可避免的预测偏差。 网格拓扑的弹性规划： 从规划层面探讨了增加网络冗余（如环网化、多路径传输）和局部化（微电网的集成）如何降低单一故障点对整个系统的级联风险。 应对极端事件的系统级韧性指标： 提出了量化电网韧性的新指标，如恢复时间、停电概率密度函数等，并讨论了如何将这些指标纳入长期投资决策中。 结论：迈向智能、可信赖的电力未来 《电力工业中的不确定性量化、建模与风险管理》最终勾勒了一个清晰的蓝图：在能源结构加速清洁化的背景下，成功驾驭电力系统的关键在于拥抱并科学地管理不确定性。本书提供的从基础理论到前沿应用的完整工具箱，将赋能下一代电力工程师和决策者，使他们能够设计出不仅经济高效，而且高度可靠、面向未来的综合能源系统。它强调的不仅仅是模型的精确性，更是决策的稳健性与透明度。

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