华北电力大学（北京）
2005年博士研究生入学考试试题（B）
解答下列各题（每题10分，共100分）
1、近几年我国多数地区出现了“电荒”现象，各地不得不采取拉闸限电措施，而10年前
我国的电力还是供大于求，你如何分析这种现象？对电力的规划和发展有何良策？
答案1：出现‘电荒’的原因：在“九五”期间特别是电力供应过剩之后，人们对电力工业是否应成为先行工业，有了不同的看法和不同的声音，这成为导致2002年开始出现较大范围缺电的重要原因之一。再加上多年来只高度重视电源，对电网协调发展有所忽视。即既有电源容量不足、又有电网结构薄弱问题，造成了电力短缺。
建议措施包括：建立电力安全危机管理机制，确保电网运行安全；进一步加强需求管理；深化电价改革，尽快形成分环节电价机制；完善宏观调控，深化电力项目审批制度改革，解决无序建设难题；加强协调，确保电煤供应；合理安排机组检修，提高设备健康水平；协调好水力调运与发电关系，提高水能利用率等。
答案2：产生‘电荒’的原因：(1)煤电价格冲突，凸显体制困局；(2)高耗能行业告诉增长，使电力供应对经济增长的支撑能力下降；(3)电力投资连年偏低，造成电力供应能力不足；(4)持续高温、干旱和水电不足，增加了随机性缺电；(5)省间电力壁垒困扰电力供应。
建议措施：加快电力建设同时抑制不合理需求；开发和节约并举；加大结构调整力度，租金产业升级；西电东送以资源换市场；发展循环经济，实行清洁生产；多元化开发电力资源。
2、什么是电力系统的可靠性？有哪些主要的研究内容？
答案：电力系统可靠性是对电力系统按可接受的质量标准和所需数量不间断地向电力用户供应电力和电能量之能力的度量。电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面。
充裕度是指电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力，同时考虑到系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运。充裕度又称静态可靠性，也就是在静态条件下，电力系统满足用户对电力和电能量的能力。
安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，例如突然短路或未预料到的短路或丢失系统元件现象的能力。安全性也称动态可靠性，即在动态条件下电力系统经受住突然扰动，并不简短地向用户提供电力和电能量的能力。
电力系统规模很大，习惯上将电力系统分成若干子系统，可根据这些子系统的功能特点分别评估各子系统的可靠性。可分为：
(1)发电系统可靠性：是对统一并网后的全部发电机组按可接受标准及期望数量，满足电力系统负荷电力和电能量需求之能力的度量。
(2)发输电系统可靠性：是由统一并网后运行的发电系统和输电系统综合组成的发输电系统按可接受标准和期望数量向供电点供应电力和电能量之能力。其可靠性包括充裕度和安全性两方面。
(3)输电系统可靠性：是对从电源点输送电力到供电点按可接受标准及期望数量满足供电负荷电力和电能量需求之能力的度量。其可靠性包括充裕度和安全性两方面。
(4)配电系统可靠性：是对供电点到用户，包括配电变电所、高低压配电线路及接户线在内的整个配电系统及设备按可接受标准及期望数量满足供电电力和电能量需求之能力的度量。
(5)发电厂变电所电气主接线可靠性：是对在组成主接线系统的元件（断路器、变压器、隔离开关、母线）可靠性的指标已知和可靠性准则给定的条件下，评估整个主接线系统可靠
性准则满足供电电力和电能量需求之能力的度量。
电力系统可靠性是通过通过定量的可靠性指标来度量的。一般可以由故障对电力用户造成的不良影响的概率、频率、持续时间、故障引起的期望电力损失及期望电能量损失等指标描述，不同的子系统可以有专门的可靠性指标。
3、电力系统的潮流计算有哪些常规算法？有哪些扩展算法？
答案1：常规算法有：高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法、快速解耦法。扩展算法有：保留非线性潮流算法、最小化潮流算法、最优潮流算法。
高斯-赛德尔法（G_S法）。算法特点：在系统病态的情况下，收敛困难；计算速度缓慢；程序编制简便灵活。
牛顿-拉夫逊法（N_L法），其实是非线性方程或非线性方程组的多次线性逼近。算法特点：平方收敛；对初值很敏感，需要其他算法为其提供初值；对函数的平滑性敏感，所处理的函数越接近线性，收敛性越好；对以节点导纳矩阵为基础的G_S法呈病态的系统，N_L 法一般都能可靠收敛。
快速解耦法（PQ分解法）：用两个阶数几乎减半的方程组来代替原方程组，显著减少了内存量和计算量；迭代矩阵为常数阵，只需形成求解一次，大大缩短每次迭代所需时间；迭代矩阵对称，可形成上下三角存储，减少内存量和计算量；基于以上原因，PQ法内存所需量是N_L法的60%，每次迭代所需时间为N_L法的20%；线性收敛，收敛次数多于N_L 法，但总的计算速度仍能大幅度提高；对于R/X过大的病态条件以及线路特别重载的情况下，可能不收敛，一般适用于110kv及以上的电网；由于算法的精确程度取决于e，PQ分解法的近似处理只影响计算过程，并不影响结果的精度。
保留非线性潮流算法。特点及性能：采用恒定雅克比矩阵；修正量总是相对于初始估计值；对初值敏感；计算速度比N_L法快，比PQ分解法慢；内存耗量较大。
最小化潮流算法。基于数学规划的潮流计算在内存需要量和计算速度方面都大大逊色于各种常规潮流计算法。
最优潮流算法：就是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过控制变量的优选，所找到的能满足所指定的约束条件，并使系统的某一个性能指标或目标函数达到最优时的潮流分布。最优潮流与基本潮流的不同点：基本潮流的控制变量是给定的，而最优潮流中的控制变量通过优选得到；最优潮流除了要满足潮流等式约束外，还必须满足大量的不等式约束条件；基本潮流计算是求解非线性代数方程组，而最优潮流是一个非线性规划问题；基本潮流仅仅完成计算功能，而最优潮流可以根据实际需要自动优选控制变量，具有指导系统进行优化调整的决策功能。
直流潮流法。
随即潮流法。
三相潮流法。
4、电力市场中通常采用可用输电能力（A TC）来衡量输电线的有功传输能力，请解释一下
什么是ATC？
答案1：ATC是指在现有的输电合同基础上，实际物理输电网络中剩余的、可用于商业使用的传输容量。
答案2：ATC是在已有的协议基础上，在实际输电系统中可以用于进一步商业活动的富余输电能力。
数学上，ATC可以表示为线路最大输电能力TTC减去输电可靠性裕度TRM，减去容量效益裕度CBM，再减去现存输送协议ETC。
