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《天津大学》 2003年
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市场机制下输电网的投资规划分析

吉兴全  
【摘要】: 输电网在电力市场中扮演着十分重要的角色,输电容量是否充足,容量配置是否合理将关系到各市场成员的切身利益,关系到各参与方能否公平竞争,甚至影响系统的安全运行,因而输电网的规划是一个引人瞩目的问题。然而在新的市场环境下如何确定输电网的最优规划方案,如何分析投资者的投资行为等仍是一个尚未解决的问题。 根据市场结构和管制方式的不同,市场条件下的输电网规划主要存在两种不同的模式,即垄断机构负责的统一规划模式和市场激励的分散投资模式。针对第一种模式,即垄断机构负责的规划模式,本文提出了一种计入需求弹性的启发式规划方法,该方法以POOL市场模式为背景,通过运行模拟给出各侯选方案的排序指标,用逐步扩展法完成目标年网架规划。结果表明用户的价格需求弹性对规划结果具有不可忽视的影响。 以改进的遗传算法为基础,提出了一种计入用户需求弹性的动态规划方法,针对规划模型计算量大的特点,自动记录较好个体的适应度,提高了算法的运行效率。算法根据不同用户的弹性系数,分别计算其各时段的均衡点,并据此计算方案的缺电损失,较好地模拟了市场条件下用户的响应。 在上述工作的基础上,考虑了长期负荷的模糊性和用户需求弹性的模糊性。负荷预测是电力系统规划的基础和依据,能否准确描述负荷的未来分布对规划的效果有直接影响。负荷的长期变化受诸多因素的影响,而这些影响虽不能准确、定量地描述,但往往可以确定其在某一范围内波动,模糊数学对这种不确定因素的处理具有独特的优势。 以决策分析理论为基础,给出了几种不确定条件下输电网规划的决策判据,不同的判据具有不同的出发点,取决于决策者的经验和对不确定因素的判断估计。 给出了一种含FACTS装置的电网运行模拟的模型,并以此为基础提出了一个含FACTS装置的动态规划算法。结果表明FACTS在降低运行费用、延缓设备投资方面具有明显的作用。 针对输电网投资规划的第二种模式,即分散投资模式,分析了输电投资主体的构成及管理机构的职能,并以非合作博弈理论为基础,首次提出了一种多主体输电投资的纯策略均衡分析方法,为投资者和系统管理部门进行决策提供了依据。结果表明,各主体的投资策略相互影响,相互制约,博弈的均衡结果取决于各参与者可选择的行动方案和相应的期望收益。 在输电设备投资博弈中,有可能会出现纯策略纳什均衡不存在或多个纳什均 WP=5 衡同时存在的情况,这对投资主体的决策造成困难,为此引入了混合策略的概念,并以改进的遗传算法为基础,提出了一种适于输电投资博弈的均衡分析方法, 为投资者的进一步决策提供了依据。研究结果表明,在无法确定纯策略Nash均衡点时,混合策略均衡点能以概率的形式预见参与各方的投资行为,并进一步说明了在输电投资博弈中各投资者采取的策略确是相互影响的,任何一方的投资数据有所改动,均会影响博弈的最终结果。 基于不完全信息博弈理论,分析了输电网两主体投资决策的Bayes纳什均衡,给出了投资收益不确定时各主体的均衡策略。 由于输电投资具有规模效应,且成本回收期长,因而投资者之间相互合作将成为降低风险的一种有效方式,但如何分摊投资成本仍是一个值得研究的问题。为此,文中基于合作博弈理论,首次提出了一种多主体合作投资的费用分摊方法,所定义的评价指标反映了各子联盟对分摊方案的不满意程度。 以费用分摊的常用方法和博弈论方法为基础,提出了一种基于愿付代价标准的综合成本分摊方法,建立了一个多目标二次规划模型,避免了采用单一算法所引起的争议。
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