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《浙江大学》 2009年
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电力市场环境下的无功及电价风险管理问题研究

张富强  
【摘要】: 电力工业的市场化改革打破了其垂直一体化的垄断格局,这给电力系统的运行带来了深刻的影响,无功容量不充裕给系统运行带来的损害以及电价波动带来的金融风险是其中的两个重要问题。2003年美加大停电和2000~2001年的加州电力危机就与这两个问题有关。本文就电力市场环境下的这两个问题进行了比较系统的研究。 首先对近年来国内外就电力市场环境下无功问题的研究现状进行了综述。包括无功成本分析、无功定价方式、无功获取与付费、无功调度以及无功市场势力等方面。之后,对电价风险管理方面的研究现状做了综述。 在无功市场尚未建立之前,需要对无功源进行成本补偿。因此,对无功源进行成本分析非常重要,它是对无功服务进行定价以及补偿的基础。本文比较了各种无功源(包括同步发电机、电容器、同步调相机、变压器分接头、SVC和STATCOM)的物理特性,并且估计了它们提供无功服务时的固定成本和可变成本,接着详细讨论了发电机在提供无功服务时,固定成本在有功功率和无功功率之间的分摊,指出了使用“元/MVA”的表达式以计算无功容量投资成本的一些错误。举例说明发电机在提供无功服务时机会成本的计算。同时也给出了在考虑资金回报率时,电网侧的无功成本折算到每年度的固定成本表达式。 对系统所需无功容量的准确估计能够帮助预防因为无功功率缺乏导致的电压崩溃事故,同时也能避免装设过多无功源而造成的浪费。计及了多个无功源可能同时发生预想故障的风险,提出了一种新的无功容量需求的确定方法,此方法同时考虑了购买无功容量的成本、切负荷的成本以及发电再调度的成本,以这三项成本之和最小化为目标,确定需要购买的无功容量的大小及其分布。系统调度机构可以采用类似思想确定每年需要采购的无功源的数量及其位置分布。 由于无功功率的本地特性,无功市场势力成为建设竞争性无功市场的最大障碍,因此分析系统中哪些无功源拥有潜在的市场势力对推进无功市场的建设意义重大。现有的无功市场势力评估指标大多只考虑了电力系统的技术特征,没有考虑市场参与者的策略性投标行为。在此背景下,提出了基于智能体代理的市场仿真方法以研究无功市场中参与者的博弈行为,其中采用了模仿者动态算法来模拟智能体(参与者)追求利润最大化的理性行为。发展了计及发电机强制无功出力要求的统一价格竞价模式和PAB竞价模式,并利用得到的结算电价计算市场势力指标,即价格成本裕度指标。 获得准确的现货电价分布形式能够帮助市场参与者确定自身在市场竞争中的位置,特别是有效地分配在现货市场参与竞争的电能比例。现有的研究很多假设现货电价服从正态分布的特征,从浙江电力市场异常的现货电价数据出发,本文基于某一区域的负荷呈正态分布的假设,结合市场总供给曲线在某一点飞升的严重非线性特征,采用概率论从理论上推导了电价作为负荷这种随机变量的函数的分布情况,并以加州、PJM和中国浙江电力市场的实际交易电价数据做了验证。结果表明,只有在电力供求关系很宽松的情况下,电价才近似呈正态分布;而在供求紧张的情况下,电价分布明显偏离正态分布,且具有严重的右偏峰特性;实际电力市场在供求紧张时还表现出狭峰特征。 紧接以上对现货电价分布形式的研究,提出了一种新的电力市场环境下的双边合同轮流出价谈判合同。基于谈判双方对自身能够承受的风险和利润底线的假设,采用了一系列动态的讨价还价过程以描述谈判过程模型,允许市场参与者根据偏好自己定义风险和收益指标,在本文中以期望效用理论描述电力市场因电价波动带来的风险,以期望利润定义参与者的收益。采用让步因子描述参与者的谈判策略,并为市场参与者设置了期望效用和期望利润的下限限制,这样,谈判最后能够达成一个对双方而言、风险和收益都可以承受的合同。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:F426.61

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