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研究生: 蕭文威
WEN-WEI HSIAO
論文名稱: 在社會福利最大化的電力市場中保持系統穩定性之研究
Maintaining System Stability in Electricity Market with Maximizing Social Welfare
指導教授: 郭明哲
Ming-Tse Kuo
口試委員: 吳進忠
Wu Chin-Chung
楊念哲
Nien-Che Yang
郭政謙
Kuo Cheng-Chien
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 129
中文關鍵詞: 最佳電力潮流負載模型電力市場社會福利最大化電力系統穩定性
外文關鍵詞: Optimal Power Flow (OPF), load model, power market, maximizing social welfare, power system stability
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  • 本論文研究電力市場與分析電業自由化,本研究使用Power World Simulator來建立IEEE 14-bus的測試系統,在此系統上進行測試和驗證,系統的負載設定為住宅、商業及工業用之典型全日負載,進行最佳的電力潮流分析,以最低的成本決定發電機的調度,同時滿足系統限制條件,藉由軟體的線性編程方法來尋找最佳求解方法,使參與者獲得最大利潤。其次,本論文將發電成本最小化為單一目標的傳統最佳電力潮流,修改為以社會福利最大化為目標,將售電業者與購電業者的利益同時加入到求解目標,可以提供電業市場更多的商機,營造出買賣方雙贏的局面。最後,本論文對社會福利最大化的競價結果進行穩定度分析,測試不同故障所造成的擾動對系統的影響,用以確保在系統規則改變後仍可保持系統穩定性。本論文的模擬結果將提供給台灣未來電力自由化擬定制度作為參考,提出自由市場機制及其擴充將可充分確保經濟最佳化原則、市場公平合理的運作及維持系統穩定調度的目標。


    The power market is studied and the feasibility of power industry liberalization is analyzed in this thesis. Power World Simulator is used to build an IEEE 14-bus test system in this thesis. This system is also tested and verified. The system load is set to a typical full-day load for residential, commercial and industrial use. The optimal power flow (OPF) is performed and analyzed to determine generator dispatch at the lowest cost, and meet system constraints. The Linear Programming Optimal Power Flow (LP OPF) of the software is used to find the optimal solution method to maximize the profit of the power system. Next, this thesis minimizes the cost of generating electricity to a single target, the traditional optimal power flow, and revises it to maximize social welfare. The interests of both electricity sellers and electricity purchasers are added to the solution goal. It can provide more business opportunities in the power market and create a win-win situation for buyers and sellers. Finally, the stability of the social welfare optimal system analyzed in this thesis. The impact of the disturbance caused by different faults on the system is tested to ensure that the system stability can be maintained after the system rules are changed. The simulation results of this thesis will be provided to Taiwan's future power liberalization planning as a reference. Proposing a free market mechanism and its expansion will fully ensure the principle of economic optimization and fair and reasonable operation of the market. The goal of stable system scheduling is also maintained.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 VIIIV 圖目錄 VIII 表目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2文獻探討 3 1.3論文架構 5 第二章 電力市場自由化改革 7 2.1電力產業結構模式 9 2.2各國電力市場自由化演變 11 2.2.1英國電力市場自由化 12 2.2.2美國加州電力市場自由化 14 2.2.3日本電力市場自由化 16 2.2.4 台灣電力市場 18 2.3電力市場之輔助服務 20 2.3.1輔助服務之性質與種類 20 2.3.2 自動發電控制 23 2.4電力交易平台 24 2.4.1日前市場架構 25 2.4.2日前市場競價流程 26 2.4.3負載預測 27 2.4.4 機組報價 27 2.4.5 日前市場結算方式 28 第三章 電力模擬分析軟體和最佳化 29 3.1 Power World電力模擬軟體使用介紹 29 3.2區域邊際價格 33 3.2.1簡介 33 3.2.2區域邊際價格LMP的定義 33 3.3牛頓-拉弗森法解電力潮流 35 3.3.1牛頓方法的簡介 35 3.3.2牛頓拉弗森法 35 3.4 最佳化電力潮流Optimal Power Flow 37 3.5售電與購電業者成本分析 43 3.5.1發電業燃料成本曲線 43 3.5.2 配電業需求曲線 48 第四章 案例模擬與結果分析 49 4.1 IEEE 14-Bus測試系統 49 4.2負載參數 50 4.3研究流程流程圖 52 4.4 發電機成本 54 4.4.1發電機分段線性函數 54 4.4.2每小時成本 58 4.5 等式與不等式限制式 59 4.5.1等式限制式 59 4.5.2不等式限制式 60 4.6 發電機利潤 69 4.7能量得標 70 4.8社會福利計算 73 4.8.1 電力供給需求曲線 76 4.9邊際價格LMP 78 4.10 模擬結果分析 82 第五章 穩定度分析 84 5.1前言 84 5.2 暫態穩定性分析 85 5.2.1 發電機跳機 85 5.2.2 三相接地故障 92 第六章 結論與未來方向 104 6.1結論 104 6.2未來發展方向 106 參考文獻 108

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    無法下載圖示 全文公開日期 2025/07/16 (校內網路)
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