電力自由化是世界電力事業演進的潮流，其本身的意義在於政府對電力事業與市場解除部分管制，減少不必要的干預，放寬電量與電價之經濟管制措施。其目的則在於提升電業經營績效，創造自由競爭環境，使市場能在各種生產技術與行銷管理之輔助下提升效率，創造出更高的附加價值，保障用戶權益，達到買賣雙方雙贏的局面。
本論文提出改良式免疫演算法並配合訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)的搜尋方式，探討發電業者與配電業者在電力自由化的安全度市場下，獨立系統操作者(Independent System Operator, ISO)決定買賣雙方是否有權擔任安全度提供者的角色與調度價格對社會福利的影響，以追求社會福利最大化為目標。本論文首先執行在安全性分析下，以電力追蹤的數學模式可以求得各發電方與配電方對線路的貢獻度，預測當故障發生而導致線路壅塞時，ISO可依照此貢獻度決定參與者是否有權參與安全度市場。其次，探討其在相同的故障情況下，考量當參與安全度市場的參與者訂出不同的調度價格時，對於ISO調度這些參與者所需付出的社會福利之影響，接著再比較在不同的故障情況之下之影響。透過本論文的執行，可提供未來電力自由化擬定制度的參考，使ISO可以預測面臨故障進行調度時，評估成本概況，以獲得最大的社會福利。

Power System Deregulation is a trend, and it takes place when the government, reduces unnecessary intervention and relaxes the control of capacity and price for the electricity market. It can establish the market mechanism and create rules that facilitate competition. The intention is to raise the market efficiency, introducing various types of production technologies and marketing management. As a result, it should create higher added value and ensure customer rights and interests to reach a win-win situation from both parties.
In this thesis, a maximum profit will be pursued in the security market by the use of the Enhanced Immune Algorithm and Signal-to-Noise Ratio search under deregulated environment. Participation of generator companies and distribution companies are determined by ISO depending on their individual contributions to join the security market. The monetary influence is also discussed by using the social welfare. In this thesis, optimization will be considered when a line trip could lead to system congestion under security analysis. Tracing was used to find GenCos and DisCos’s contributions to the transmission lines. ISO determines the participants to join the security market according to the tracing results. For the same fault type, various dispatch fees of the bids from participants will have various impacts on ISO’s dispatch in terms of social welfare in the security market. Various fault types will also be discussed for the impacts of dispatch fees over ISO. This research could also provide a solid foundation for power system deregulation in the future. ISO can forecast the cost for a fault, and maximizes social welfare.

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII

第一章 緒論
1.1 研究背景與動機 1
1.2 論文貢獻 2
1.3 論文架構 3

第二章 電力自由化
2.1 自由化電力市場 5
2.1.1 電力產業的特性 5
2.1.2 新型電力市場趨勢 6
2.1.3 自由化電力市場的參與者 8
2.2 自由化市場交易模式與競標 11
2.2.1 自由化市場交易模式 11
2.2.2 電力交易市場(Power Auction Market, PAM) 13
2.3 電力交易市場之輔助服務 17
2.3.1 輔助服務之定義 18
2.3.2 輔助服務之種類 19
2.3.3 輔助服務之訂價方式 21

第三章 整合電力潮流之模型與事故分析
3.1 前言 22
3.2 電流注入法負載潮流模型 23
3.2.1 具常數亞可比矩陣之負載潮流模型推導 23
3.2.2 電壓控制匯流排模型推導 28
3.3 潮流貢獻度分析 33
3.3.1 逆向潮流追蹤法(Upstream Tracing Method, UTM) 33
3.3.2 順向潮流追蹤法(Downstream Tracing Method, DTM) 40
3.4 系統的安全性分析 45
3.4.1 安全性分析 45
3.4.2 事故模型對系統模型之修正 47

第四章 應用改良式免疫演算法於安全度市場之設計
4.1 安全度市場之設計 50
4.2 免疫演算法(Immune Algorithm, IA) 55
4.2.1 免疫系統的特性與構造 55
4.2.2 免疫演算法之組成架構與演算步驟 58
4.3 改良式免疫演算法之組成架構與演算步驟 63
4.3.1 訊號雜訊比(Signal-to-Noise Ratio) 63
4.3.2 改良式免疫演算法流程 66

第五章 系統測試與結果分析
5.1 前言 70
5.2 範例一：系統線路10-20發生故障情況，導致系統線路15-18產
生壅塞 76
5.3 範例二：系統線路15-23發生故障情況，導致系統線路23-24產
生壅塞 82
5.4 本章結論 88

第六章 結論與未來研究展望
6.1 結論 90
6.2 未來發展方向 91

[1]　M. Jansen and G. Mellis, “The Impact of Market Deregulation on Metering and Tariffs for Energy Supply,” Conference Publication, No. 462, (June 1999)：pp.63-68.
[2]　許志義，電力市場開放民營後之相關問題與對策 ，中華經濟研究院能源與環境研究中心,民國91年。
[3]　陳澤義、許志義等，電業管制變革與台電經營策略，財團法人中華經濟研究院，民國八十六年八月.
[4]　李清榮，電業自由化下電力市場競爭發展趨勢，能源季刊，民國八十七年四月.
[5]　馬大康，在電力自由化環境下電力買賣及電力系統調度之重要課題研究，國科會計畫成果報告，NSC86-2213-E-110-039-T，1997.
[6]　A.K. David, “Dispatch methodologies for open access transmission systems,” IEEE Trans. on Power Systems, vol.13, no.1, pp.46-53, Feb. 1997.
[7]　金立明，雙向合約電力調度及彈性交流傳輸系統應用之研究， 國立中山大學電機研究所碩士論文，民國八十九年六月.
[8]　A.K. David, “Dispatch methodologies for open access transmission systems,” IEEE Trans. on Power Systems, vol.13, no.1, pp.46-53, Feb. 1997.
[9]　許志義、朱文成，“臺灣電力代輸之經濟分析”，能源經濟學術研討會論文集，頁173-202，經濟部能源委員會，台北，民國82年10月。
[10]　L. L. Lai, “Power System Restructuring and Deregulation”, 2001
[11]　J.J. Grainger and W.D. Stevenson, Jr., “Power system analysis”, McGraw-Hill, Inc., 1994.
[12]　台灣經濟研究院，http://www.tier.org.tw/
[13]　徐守正，新遊戲規則的挑戰，能源報導2002年11月號，台灣經濟研究院
[14]　許志義等，電力輔助服務市場之探討，經濟情勢暨評論季刊第 五卷第四期，財團法人中華經濟研究院，民國八十九年三月.
[15]　李奕羲,“利用網路亞可比矩陣之三相不平衡系統短路電流計 算,” 碩士論文,國立中山大學電機研究所,高雄,民國87年.
[16] J. Bialek, “Tracing the flow of electricity,” IEE Proceedings-Generation, Transmission and Distribution, Vol. 143, No. 4, July 1996, pp. 313 –320.
[17]　J. Bialek, “Identification of source-sink connections in transmission networks, ”The 4th International Conference on Power System Control and Management, 1996, pp. 200 –204.
[18]　洪文哲，應用UPFC於電力系統最佳化壅塞管理之研究， 國立中山大學電機研究所碩士論文，民國九十二年六月.
[19]　詹東昇，多頻電力潮流模型與電力市場潮流追蹤之研究， 國立中山大學電機研究所博士論文，民國九十四年六月.
[20]　S. Sterpu, W. Lu, T. Besanger, and N. HadjSaid, “Power Systems Security Analysis, ” IEEE Power Engineering Society General Meeting, pp. 18-22, June. 2006.
[21]　Dy-Liacco, T.E. “Enhancing Power System Security Control, ” IEEE Computer Applications in Power, Vol. 10, pp. 38-41, July. 1997.
[22]　A. J. Wood, B. F. Wollenberg, “Power Generation Operation and Control,” Second Edition, Wiley. Interscience.
[23]　L. Yongjie, J. Yao, and Y. Dezhong, “An Efficient Composite Simulated Annealing Algorithm for Global Optimization, ” Communications, IEEE International Conference on Circuits and Systems and West Sino Expositions, Vol. 2, pp. 1165-1169, July. 2002.
[24] C. H. Lin, C. S. Chen, C. J. Wu and M. S. Kang, “Application of immune algorithm to optimal switching operation for distribution-loss minimization and loading balance”, IEE Proceedings, Generation, Transmission, and Distribution, Vol. 150, No. 2, March 2003.