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市场环境下电力产业中的交易问题及相关优化模型研究

李晓军  
【摘要】: 打破垄断,建立竞争性的电力市场是我国电力体制改革的目标。市场化的交易机制将改变传统的电力工业运营模式,发电商、供电公司、电网公司和用户都将成为独立的市场主体参与市场交易。电力体制改革的目的就是为了建立竞争性的电力市场,通过各种交易方式,以电价为调节手段,实现电力资源的优化配置。本文针对市场环境下电力产业中的交易问题及其优化模型进行研究,本文主要工作如下: 研究了不同电力产业运营模式下的电力产业价格链形态以及相应的价格形成机制。我国电价形成机制由过去单一的政府定价逐渐发展成政府监管定价、市场竞价和合同定价的多种定价机制。针对我国电力产业价格链和电力改革的现状,提出了完善我国电力产业价格链,降低我国电价水平的一些措施和途径。 介绍了目前发电企业与电网企业的主要交易方式和结算方式,介绍了机组的发电成本构成,并分析了影响发电成本的主要因素。针对单一买方的电力市场建立了发电企业与电网企业交易的主从二级优化模型。提出了电力市场交易协调优化的框架,并针对长期、中期、短期和超短期电力市场建立优化模型进行分市场协调优化。 对发电企业非递增报价进行了经济学分析,得出发电企业非递增报价是有其发电成本理论基础的。据此本文设计了发电企业非递增报价的形式,建立了差别定价方式下的电力交易优化模型研究发电企业非递增报价下的电力交易优化问题。由于交易模型中存在离散和连续两类不同性质的变量,其目标函数为非连续、不可微的函数,本文提出了一种启发式优化算法,算法计算简单方便,收敛速度快。 论述了市场环境下水电参与竞价需要考虑的问题。针对水电参与竞价下电网企业购电的交易优化问题,建立了电网企业购电优化的离散混合规划模型。优化原则是在水火电满足负荷功率的条件下追求购买火电的费用最小,水电机组不参与竞价且水电的购买费用在模型体现为零,这样就保证了水电优先上网发电。为了解决多时段、多类变量的非线性离散混合规划问题,对负荷和机组根据负荷类型进行分类以简化模型,并提出了分解协调的求解方法,从而简化了模型的复杂性,避免在求解过程中的出现“维数灾”的问题,提高了算法的有效性。 针对电网企业如何购买备用容量才能使自身利益最大化问题,利用会计成本法对发电机组的备用报价进行分析,建立发电侧备用容量的优化模型;同时根据用户上报的可中断负荷和可中断电价进行排序,建立以用户可中断负荷为备用容量的离散优化模型,最终构建了双侧开放的备用市场联合优化模型。由于电网企业对可中断负荷用户承担备用的处理方式只能是停止供电。因此电网企业最优购用备用容量优化模型中含有离散变量,为此根据最速下降原理提出了一种启发式算法,使模型更加实用,符合实际情况。研究表明与单独利用发电侧备用或用户侧备用相比,联合优化备用优于单独发电侧备用和单独的用户可中断负荷备用。 结合世界各国放开用户选择权的经验,研究了我国目前发电企业向大用户直接供电急需解决的问题,并提出了目前发电企业向大用户直接供电交易的适当模式,即经公共电网进行直供电交易。针对大用户直供电价格设计问题,建立了用户用电量与电价之间的分段线性函数关系,同时将发电企业的发电成本分成容量成本与备用成本,分别在用户功率段上分摊,保证了发电成本的成功回收。建立了双目标优化的电价设计模型兼顾双方的利益,实现发电企业与用户效益的最大化。


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