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随着世界范围的电力工业市场化改革的浪潮,近年来中国电力工业管理体制及运行机制已发生了明显的变化,并将向纵深发展。尽管行政性计划经济体制带来的区域分割、条块分割的市场结构到目前为止还没有完全被打破,但是各个区域电力市场的主体己具有了市场意识。如何克服原有管理体制的缺陷带来的消极影响,为打破垄断而解除规制在引导电力工业市场化运营的同时,制定和实施切实可行的解决方案,是当前迫切要分析研究的问题。本文针对区域电力市场管理中几个重要问题,应用复杂网络理论,运筹学,博弈论及软计算方法等多学科交叉的理论与方法,建立了其优化模型并开展了应用研究。主要取得了以下创新:
1.运用小世界网络、无标度网络和局域世界演化网络模型对贵州输配电网络的结构特征进行了分析验证,研究表明该模型表现出局域世界演化模型的特征;基于这一特征,再运用局域无标度网络的传播机理对贵州电网中的电力拥塞进行了分析,并求解出了它的传播临界值;最后通过对几种主要免疫策略的对比研究,得出了适合于贵州输配电网络模型的免疫优化策略。
2.为了找出南方互联电网效果不佳的原因,在满足电力撮合交易的条件下,运用带权拟阵的贪心算法建立了电力交易模型。根据电力市场运行时电力交易的模拟数据,证实了现行模拟电力市场中购售电双方存在“就近购买”的行为;然后用平衡运输问题的方法建立了电力传输线性规划模型,找出了南方统一电力市场购电方存在“整体购电最优”方案。通过算例结果指出联网效果不佳不是技术原因,而是统一电力市场中存在着整体和局部的利益冲突造成的。若想运用市场手段解决问题,则省间电力交易的价格应经过严格的经济调度和交易计划分析后得出,送电端所得到的利润应拨出合理的部分补偿受电端,以实现利益共享。
3.在单边开放的区域电力市场中,合理的合同电量与竞争电量交易比例是保证电力市场有效运行的一个重要环节。首先建立了在市场均衡条件下的电力交易模型,竞争电量所占的比例将主要取决于当前发电公司的市场行为。然后使用BP神经网络对电力需求弹性系数进行了预测,最后以长期电力市场均衡为目标函数,考虑贵州电网发电机组的可用容量与负荷预测的误差以及贵州输电线路的可靠性诸因素,推导出合同电量与竞争电量交易比例模型,经过与南方区域电力统一市场目前运营规则的交易比例比较,该模型计算出来的比例是合理的,可以规避电力市场价格波动等因素给电力市场运行带来的风险。
4.在区域电力统一市场电能撮合交易过程中,对购售电双方的博弈行为进行了建模和分析,依交易中竞争电量的模拟数据,采用遗传算法利用博弈模型进行了计算,验证了博弈均衡点的存在和在满足合作条件下能实现社会福利的最大化;其次给出了在多主导-跟随环境下的纳什均衡点存在性定理,为进一步分析非合作博弈时市场力的控制奠定了基础;最后针对煤、电企业纵向联结的一种模式,即煤、电企业组建企业集团,通过构建模型在对生产成本的控制存在偏差的条件下分析了这种煤、电企业纵向联结的效应和结果。
5.建立区域电力统一市场后,则发电与输电由过去的垂直一体化调度转变为商业形式的买卖交换。若政府授权电网公司作为购电方,其在与电力企业的博弈中既要让发电企业降低成本增加消费者剩余,又要激励电力投资保证供给义务,则合同电量的时间长短与合同电价的制定是同样重要的。其时间的长短首先应确保集资电力企业能回收其投资成本,又要规制在位企业抢先扩张生产能力,在电力需求增长一定的条件下,以长期合同阻止新进入者,形成市场力;然后建立了投资回收模型,根据贵州安顺新建和扩建火电厂以及天生桥新建水电站的周期和投资额,运用该模型使用迭代算法对投资回收给出了合同时间的求解过程。该模型计算出的长期供电时间就是合同优化时间。
6.许多经济模型的基础都建立在完全理性的假设之上,因此,建立在有限理性假设之上的经济模型,无论在理论上还是在实践上都具有重要意义。首先对多目标最优化问题定义了理性函数,然后证明了大多数的多目标最优化问题(在Baire分类意义上)都是结构稳定的,对ε-平衡也都是鲁棒的。换句话说,少量的有限理性,对平衡点集(即多目标最优化问题的弱有效解集)没有较大的影响。因为Q(其是完备度量空间Λ中的一个稠密Gδ集)是第二纲的,则临界参数值的集合就必是第一纲的,在有限理性的决策下,对平衡点集有所偏离,它很少很少。