（技术经济及管理专业论文）发电企业成本管理与竞价优化理论与应用研究.pdf

华北电力大学博十学位论文 中文摘要 营销环境的不断变化导致我国发电企业面临空前的竞争压力。一方面，发电企业从 资产规模竞争逐渐转变为成本竞争，成本领先战略成为发电企业的共识；另一方面，面 对“竞价上网的市场方向，电价的分析与预测成为发电企业关注的焦点。本论文在对 国内发电企业的营销环境进行分析总结的基础上，通过解释结构模型最终形成风险系统 的递阶有向图。对发电企业而言，成本和电价是关键性的、相对可控的风险因素。对成 本管理模式的进一步研究和对市场价格的分析及预测成为本文的重点研究内容。 本论文对传统成本管理模式进行了总结，结合发电企业自身的业务特点，对发电企 业运用作业成本管理模式的现实性进行了探讨。发电企业作业成本管理模型的设计主要 包括以下内容：一、建立资源库，为进一步分摊到作业及成本对象建立基础；二、根据 发电企业的相关业务流程，并参考国际标准，建立层次清晰、符合行业标准的电力作业 库；三、确定以发电设备系统及机组为核心的成本计算对象；四、设计成本动因模型。 论文针对上述各个环节展开深入讨论，并给出各个环节的具体模型设计过程。 电价分析及预测的主要技术通常归结为两种：基于统计学的方法，以及基于人工智 能的方法。其中，广义自回归条件异方差模型由于能较好的适应电价的异方差特点而应 用广泛，但模型所需的参数化假设条件对其应用造成了限制。本文在时间序列法的基础 之上，研究了条件方差函数的非参数估计方法并将其应用在日前电价曲线的预测中。实 际算例表明，本论文研究的方法能够更有效的预测电力市场中时常出现的价格尖峰。 单一模型预测电价因各自特点有不同的适应性，多模型组合预测电价能够综合各种 方法所提供的有用信息，提高预测精度。在对各种模型所得结果的权重处理上，论文提 出利用预测时点的环境信息来评价各单一预测模型在该时点的可信度，然后利用 d e m p s t e r s h a f e r 证据理论的数据融合原理对单一模型的可信度进行综合处理，从而最 终确定其组合权值。实际算例证明，基于d e m p s t e r s h a f e r 证据理论的多模型组合方法 可以较好的处理波动较大的电价预测多模型组合问题，模型的预测精度较其他方法有明 显的提高。 在上述理论研究基础上，论文进一步探讨了发电企业协调竞价的优化机制及系统设 计，以期为发电企业的具体应用建立基础。 关键词：发电市场；作业成本法；电价预测：证据理论；协调竞价 华北电力人学博士学位论文 a b s t r a c t t h em a r k e t i n ge n v i r o n m e n tf o rc h i n a sp o w e rc o m p a n i e si sc o n t i n u o u s l yc h a n g i n g ， w h i c hl e a d st ou n p r e c e d e n t e dp r e s s u r eo fc o m p e t i t i o n o no n eh a n d ，t h ec o m p e t i t i o n a m o n gp o w e rp l a n t si sg r a d u a l l ys h i f t i n gf r o ma s s e ts c a l e st oc o s tm a n a g e m e n t ，a n dt h e c o s tp r i o r i t ys t r a t e g yb e c o m e st h ec o u s e n s u s o nt h eo t h e rh a n d ，t h ea n a l y s i sa n d f o r e c a s to fe l e c t r i c i t yp r i c ea r eg r e a t l ye m p h a s i z e d ，u n d e rt h em a r k e tr e f o r ma i m e da t ”p r i c eb i d d i n g ”b a s e d o nt h e a n a l y s i s a n ds u m m a r i e st o w a r d st h e m a r k e t i n g e n v i r o n m e n tf o rd o m e s t i cp o w e rg e n e r a t i o nc o m p a n i e s ，t h i sp a p e ri d e n t i f i e sa n df i l t e r s t h em a i nr i s ke l e m e n t s ，w h i c ht h e nc o m p o s et h er i s kf a c t o r ss e t s t h es t r u c t u r em o d e li s e x p l a i n e dh e r e ，a n dt h eh i e r a r c h i c a ld i r e c t e dg r a p hi sg i v e n ，w h i c hi su s e dt oo b t a i nt h e c o n c l u s i o nt h a tb o t hc o s ta n dp r i c ea r ek e ya n dr e l a t i v e l yc o n t r o l l a b l er i s kf a c t o r sf o r p o w e rc o m p a n i e s t h ef u r t h e rr e s e a r c ho ft h i sp a p e rf o c u s e so nt h em o d eo fc o s t m a n a g e m e n ta n dt h ea n a l y s i sa n dp r e d i c t i o nf o rt h em a r k e tp r i c e t h ep a p e rs u m su pt h et r a d i t i o n a lc o s t m a n a g e m e n tm o d e ，a n dd i s c u s s e st h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o ns i t u a t i o no fa c t i v i t y - b a s e dc o s t i n gm a n a g e m e n tm o d ei ng e n e r a t i o n p l a n t s t h ed e s i g nm a i n l yi n c l u d e sf o u rp a r t s f i r s t l y , e s t a b l i s ht h er e s o u r c ed a t a b a s e ， w h i c hi st h eb a s eo ft h ef u r t h e ra p p o r t i o ni na c t i v i t ya n dc o s to b j e c t s s e c o n d l y , s e tu p p o w e ra c t i v i t yd a t a b a s e t h a ti sw i t hc l e a rl e v e l sa n di na c c o r d a n c ew i t hi n d u s t r i a l s t a n d a r d s t h ew o r kr e f e r st ot h er e l e v a n tb u s i n e s sp r o c e s s e si np o w e re n t e r p r i s e sa n d i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d s t h i r d l y , d e t e r m i n i n gt h ec o r ec o s t i n go b j e c t so fg e n e r a t i o n e q u i p m e n ts y s t e m sa n du n i t s ，t h e nd e v i c e d e p e n d e n tm a i n t e n a n c ec o s t ，a sw e l la sa l lt h e u n i t d e p e n d e n tc o s t f o u r t h l y , t h ed e s i g nf o rc o s td r i v e rm o d e l a i m e da ta b o v ev a r i o u s l i n k s ，t h i sp a p e rg o e sd e e pi n t od i s c u s s i o n ，a n da n a l y z e st h er e l e v a n tf a c t o r sw h i c hc a u s e t h ei m p o r t a n ti n f l u e n c ed u r i n gt h ed e s i g nf o rt h ea c t i v i t y b a s e dc o s t i n gm a n a g e m e n t m o d e l i nt h i sw a y , t h ed e s i g ng u i d e l i n ec a nb em a d e ，a n dt h es p e c i f i cm o d e ld e s i g n p r o c e s si ne v e r yl i n k s t h e r ea r em a n yp r i c ea n a l y s i sa n dp r e d i c t i o nt e c h n o l o g i e s ，a n dt h em a i nm e t h o d s a r eu s u a l l yb o i l e dd o w nt ot w ok i n d s o n ei sb a s e do ns t a t i s t i c s ，w h i l et h eo t h e ro r e i sb a s e do na r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e t h eg e n e r a l i z e da u t o r e g r e s s i v e c o n d i t i o n a l h e t e r o s k e d a s t i c i t y m o d e li s w i d e l y u s e d d u et oi t s h i g h e ra d a p t a t i o n t ot h e h e t e r o s c e d a s t i c i t yn a t u r eo fp r i c e h o w e v e r , t h ep a r a m e t r i ca s s u m p t i o n sc o n d i t i o n s r e q u i r e db yt h em o d e lr e s t r i c ti t sa p p l i c a t i o n b a s e do nt h et i m es e r i e sm e t h o d ，t h ep a p e r s t u d i e st h en o n p a r a m e t r i ce s t i m a t i o ni nt h ec o n d i t i o n a lv a r i a n c ef u n c t i o n ，a n da p p l i e si t 英文摘要 t ot h ed a y - a h e a de l e c t r i c i t yp r i c ef o r e c a s t c o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a lg e n e r a l i z e d a u t o r e g r e s s i v ec o n d i t i o n a lh e t e r o s k e d a s t i c i t ya n do t h e rm o d e l s ，p r a c t i c a lc a l c u l a t i o n e x a m p l e ss h o wt h a tt h em e t h o dp r o p o s e di nt h i sp a p e rf o r e c a s t st h ep r i c es p i k e s ，w h i c h i so f t e no b s e r v e di nt h ee l e c t r i c i t ym a r k e t ，m o r ee f f e c t i v e l y u s i n gas i n g l em o d e lt op r e d i c te l e c t r i c i t yp r i c ew i l lh a v ei t su n i q u ea d a p t a b i l i t y d u et oi t sc h a r a c t e r i s t i c s ，w h i l eu s i n gm u l t i m o d e lc o m b i n a t i o ne n a b l e si n t e g r a t eu s e f u l i n f o r m a t i o np r o v i d e db yd i f f e r e n tm e t h o d st oi m p r o v et h ep r e d i c t i o na c c u r a c y w h e n d e a l i n gw i t ht h ew e i g h to ft h er e s u l t sf r o mv a r i o u sm o d e l s ，am e t h o dm a k i n gu s eo f e n v i r o n m e n ti n f o r m a t i o nj sp u tu pt oe v a l u a t et h er e l i a b i l i t ya tt h ep r e d i c t i n gt i m ep o i n t ， t h e nt a k ec o m p r e h e n s i v et r e a t m e n tt o w a r d st h es i n g l em o d e l sc r e d i b i l i t yt h r o u g hd a t a f u s i o n p r i n c i p l ei nd e m p s t e r - s h a r e r se v i d e n c et h e o r y , a n de v e n t u a l l y t h ec o m b i n e d w e i g h t sa r ed e t e r m i n e d p r a c t i c a le x a m p l e sp r o v et h a tm u l t i - m o d e lc o m b i n a t i o nb a s e d o nt h ed e m p s t e r s h a f e r se v i d e n c et h e o r yi se f f e c t i v ei nv o l a t i l ep r i c ef o r e c a s t ，w h o s e f o r e c a s t i n ga c c u r a c yi so b v i o u s l yh i g h e rt h a no t h e rm e t h o d s o nt h eb a s i so ft h ea b o v et h e o r e t i c a lr e s e a r c h ，t h i sp a p e rp r o b e si n t ot h e o p t i m i z a t i o nc o o r d i n a t i o nm e c h a n i s ma n ds y s t e md e s i g no fm a r k e tb i d d i n gf o rp o w e r g e n e r a t i o nc o m p a n i e s ，t ol a yd o w nt h eb a s i sf o rp r a c t i c a la p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：p o w e rg e n e r a t i o nm a r k e t ；a c t i v i t y - b a s e dc o s t i n g ；p r i c ef o r e c a s t i n g ；e v i d e n c e t h e o r y ；c o o r d i n a t e db i d d i n g i v 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文发电企业成本管理与竞价优化理论与 应用研究，是本人在华北电力大学攻读博士学位期间，在导师指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果 不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和 集体，均己在文中以明确方式标明。 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、并向有关 部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论 文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文； 同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：丛 e l期：丝兰：么：厂 导师签名：盏 日期：逆垒：生：! 堑 华北电力人学博士学位论文 1 1 选题背景及意义 第一章引言 自2 0 0 2 年国务院印发电力体制改革方案( 国发 2 0 0 2 1 5 号) 以来，我国的电力工 业运营环境发生了巨大的变化。其一，以“厂网分开 为标志的电力市场化运营模式得 到初步建立，发电侧形成了以华能、华电、国电、中电投、大唐五大中央直属发电企业 为首的，地方和民营投资的多家独立发电企业共同竞争的市场格局1 1 1 。其二，电力市场 建设取得初步进展，东北电力市场、华东电力市场的试点运行以及南方电力市场的模拟 运行，为不同的市场模式在我国的适用性做了颇有成效的探索，积累了宝贵的经验。同 时，包括吉林、台山在内的大用户直接交易试点也由电监会正式批准并取得了一定成效 【2 ，3 1 。其三，投资改革得到稳步推进，国务院关于投资体制改革的决定将电力建设 项目由审批制更改为核准制，给予了电力企业更多投资决策权，从而引发了“十五”期 间发电侧电源装机容量的飞速增长。其四，电力管理体制获得重大突破，国家电力监管 委员会正式成立，宣告中国电力行业市场化改革步入公司化改组、商业化运营、法制化 管理的实质性操作阶段【4 】。对于上述电力市场环境的变化，电力体制改革小组在2 0 0 7 年4 月发布的关于“十一五 深化电力体制改革的实施意见中进行了总结，意见认 为：“十五 期间我国电力体制改革取得重大进展，发电领域竞争态势已经形成，电力 企业活力得到增强，电价改革不断深入，区域电力市场开始建立，电力法制建设进一步 加强，电力监管体制建设取得进展。 电力市场体制的变革对发电侧的影响相对最大【5 6 1 。目前，我国发电行业已经形成了 多个市场竞争主体构成的市场结构。截至到2 0 0 6 年底，全国各类发电企业共约4 0 0 0 余 家：国有及国有控股企业约9 0 ，其中五大发电集团约占全国的3 9 ；其它国有中央发 电企业，例如国投电力、国华电力、长江电力等，其装机容量约占全国的1 0 ；地方发 电企业总装机容量约占全国的4 5 ；其余部分为民营和外资发电企业，总装机容量占全 国的6 1 7 1 。市场结构的变化和体制的变革，给各家发电企业带来发展机遇的同时也j 蒂 来了挑战。一方面，发电企业在电源投资方面加大了竞争力度；另一方面，竞争的核心 开始趋向于企业内部的管理模式，成本领先战略逐渐成为发电企业的共识1 8 j 。 由于上述政策环境的根本性变化，导致我国矗十五”乃至延续到现阶段，这一期间 的电力供需形式发生了根本性转变。一方面，由于我国经济的持续快速增长，电力需求 1 第一章引言 远远超过电力行业规划的预期；另一方面，电力投资得到迅猛增长，“十五”期间平均 每年增加电源近4 0 0 0 万千瓦，2 0 0 6 年和2 0 0 7 年连续两年基建新增投运的发电装机容量 都超过1 亿千瓦【4 1 。这种供需结构的改变，使得近年来我国电力供应由供不应求逐渐转 变为供需平衡，并在部分地区出现了供大于求的局面，电力设备年利用小时数连年降低， 发电企业所面临的竞争压力空前加大。同时，随着中国经济的快速增长，能源供应短缺 逐渐成为经济发展的制约因素，能源结构的优化调整、效率和环保要求趋于严格。根据 国家“十一五 规划提出的国内生产总值单位能耗下降2 0 的要求，2 0 0 7 年6 月国务 院发布了节能减排综合性工作方案，2 0 0 7 年1 2 月，国家发改委会同有关部门发布了 节能发电调度试点工作方案，提出“按能耗水平调度 的电力调度模式。2 0 0 7 年9 月，国网公司决定在广东、贵州、四川、江苏、河南五省开展节能调度试点工作。能源 结构的调整和调度模式的变化，对不同类型的发电企业的电源投资和规划以及发电技术 的发展趋势产生了深远影响。 持续的投资使得发电企业规模不断扩大，但这种外延的发展并不应该成为发电企业 发展的首选目标。随着市场竞争的加剧、节能减排等相关政策的压力，最终将发电企业 竞争的核心引向成本竞争。成本的多少直接影响到上网电价的高低，并最终通过能否成 功的竞价上网得以体现。成本管理模式对企业能否成功的降低成本关系重大。传统的电 力成本管理模式无法做到对成本的实时分析和控制，偏重于事后的定期分析与管理，缺 乏事前预测和决策功能，没有充分发挥成本管理的预防性作用，在“竞价上网 的电力 市场环境下这种传统成本管理模式的缺陷无法避免。如何能够避免传统模式的固有问 题，探讨一种适用于发电企业的新的成本管理模式，以期提高电力设备维修维护的管理 水平和加强成本核算的广度与深度，使发电企业在成本分析、成本控制、成本预测等多 方面得到全面的提升，为管理层提供更加有指导和决策意义的成本信息，并能够充分利 用这种成本管理模式达到有效促进企业开展责任成本分析和企业绩效考核，这对发电企 业而言具有重要的现实意义。 成本是构成电价的最重要的要素，成本管理的目的是为上网电价提供尽可能大的竞 价空间。在电力市场中电价很大程度上决定了电力市场参与者的利润，是市场参与者关 注的焦点。在电力市场环境下，市场的本质是供需双方实现交易的途径与机制，而市场 的基本功能之一就是市场价格的发现，并以价格为信号引导供需平衡。电力走向市场后 的竞争，最突出的表现即为电价竞争，电价成为调控整个电力市场的杠杆。电力市场中 2 华北电力大学博士学位论文 交易双方都通过利用各种手段对电价进行预测来进行投标和规避市场风险9 1 。对发电企 业而言，对市场价格的分析及预测具有重要的决策参考价值，同时对发电企业参与市场 竞价有着直接的指导作用。 基于上述研究背景，本文将对发电企业的营销环境做总体分析，并以此作为全文研 究的基础。之后将研究的重点放在作业成本管理模式的探讨以及发电企业应用该模式过 程中的通用模型设计上。同时，针对单一模型预测电价的研究现状，本文对基于广义自 回归条件异方差模型的电价预测方法进行了延伸，提出基于非参数估计的广义自回归条 件异方差模型的电价分析及预测方法；针对电价的多模型组合预测技术的研究现状，提 出基于d e m p s t e r s h a f e r 证据理论的多模型组合电价预测方法。在本文的最后，对发电 企业在市场竞价中的协调优化机制作了进一步探讨，并对相应竞价系统的设计提出自己 的观点。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 发电企业营销环境与风险结构分析 分析企业内外运营环境的理论与方法有很多，最为常用的有s w o t 分析法 ( a n d r e w s ，1 9 7 1 ) 、五力模型( d r m i c h a e lp o r t e r ，1 9 8 0 ) 、i e 矩阵( i n t e r n a l e x t e r n a lm a t r i x ， g e 公司) 等【1 0 ，1 1 1 。应用上述方法，可以对企业内部条件和外部环境进行系统分析【1 2 ，1 3 1 。 随着我国电力市场化改革进程的不断深入，电力企业的生存环境发生了很大变化，对电 力企业的类似研究有所增加，主要表现为市场环境分析【、竞争力因素分析【1 1 ，1 籼2 1 】及风 险环境分析f 2 2 - 2 5 1 等几个方面。整体而言，对市场环境的分析偏重于电力企业的外部环境 因素，竞争力分析则偏重于电力企业的内部环境因素，风险环境则重点从风险管理理论 的角度出发涉及了上述内外两个方面【2 6 1 。 文献【1 1 认为发电市场环境包括投资环境和资本运营环境两大方面，并针对资本运营 环境分析了相关影响因素以及因素之间相互作用的规律，在对运营环境评价方法进行综 述的基础上，采用模糊综合评价法对发电市场运营环境进行了算例分析。 在竞争力基本理论的基础上，文献1 1 1 ，1 4 d 6 】研究了企业竞争力的指标体系设计及测评 方法。文献【”瑚】针对发电企业的自身特点，从发电企业竞争力的影响因素、表现形式、 评价指标、评测方法等不同角度做了相应研究。文献【1 9 1 结合中国发电企业实际情况，提 出了核心竞争力评价指标的设置原则，并进一步建立了完整的发电企业核心竞争力评价 1 第一章引言 指标体系。文献【2 1 】将发电企业综合竞争力分解为外部环境竞争力、资源基础竞争力、经 营过程竞争力和业绩表现竞争力四个环节，并构建了一套发电企业的竞争力评价模型。 文献【驯探讨了模糊综合评判法、灰色系统评价法等评价方法在发电企业竞争力测评上应 用的可能性。 - 在风险环境分析方面，主要表现在对电力市场机制的风险研究以及对企业自身的风 险管理研究两个方面：一方面，从电力市场的角度出发，分析市场机制下产生的各种风 险及其管理问题【2 2 , 2 7 - 3 0 1 ，其中投资风险、金融风险是其研究的重点内容。另一方面，从 电力企业的角度出发，分析企业在市场机制中的内外部风险及其管理问题【2 3 , 2 4 , 3 1 - 3 5 】。从 企业角度阐述风险问题，关注的目标除了企业面临的市场风险外，还包括了企业内部管 理方面的诸多风险因素。文献【2 3 j 对电力企业的风险管理问题进行较为系统的研究，其中 在发电企业风险管理方面，从发电投资风险、燃料价格波动的风险、市场竞价风险及其 电能备用市场风险等方面建立了相关的风险模型。文献【2 4 , 3 1 - 3 3 , 3 6 1 从不同角度对发电企业 的风险识别、风险管理及风险决策等问题进行了相关研究。其中文献【2 4 】建立了发电企业 内部风险因素集合，将其按照过程划分为规划过程风险集合、建设过程风险集合和运行 过程风险集合，构造了发电企业内部风险集合的三级结构，并采用模糊综合评价法通过 模拟数据对发电企业的内部风险进行综合评价。 本文结合我国电力工业近年来的发展情况，从宏观环境、电力市场环境及微观环境 等三个方面对发电企业的营销环境进行基本的分析与总结。并以此为基础，对发电企业 所面临的风险要素进行汇总和筛选，基于解释结构模型( i n t e r p r e t a t i v es t r u c t u r a l m o d e li n g ，i s m ) 对其风险结构进行具体分析。从所生成的递阶有向结构图中分析和抽 取发电企业的可控风险因素，构成本文的后续研究内容。 1 2 2 发电企业的成本管理模式研究 随着市场经济的不断完善和世界经济一体化的深入发展，企业竞争的范围日益扩 大，竞争程度日益激烈。由于成本优势是竞争取胜的重要保证，因此，成本管理近年来 成为企业管理的核心和研究热点。目前我国发电企业的成本管理模式大多沿用传统的会 计成本管理模式，主要通过研究企业内部生产过程以寻求降低成本的途径及方法【3 7 1 。随 着经营环境的变化，传统成本管理模式在某些方面显露出明显的不适应。主要表现在： 传统意义上的直接人工成本所占比例大幅度降低，间接费用则呈多样化剧增，与此同时， 间接成本对价值增值的作用也在大幅度增加【3 8 l 。同时，传统的成本控制忽视了企业内外 4 华北电力人学博十学位论文 部价值链的分析，掩盖了与产品的内在联系，增加了不可控成本的数量。 在这种情况下，r o b e r ts k a p l a n 提出了a c t i v i t y b a s e dc o s t i n g ，即作业成本法 ( a c t i v i t yb a s e dc o s t i n g ，a b c ) 1 3 9 l 。这种成本管理方法的核心理念即认为产品消耗作 业，作业消耗资源，通过分析研究成本动因和作业动因可以将间接成本合理的分摊到产 品中。基于作业成本管理思想的角度进行成本管理，已经在国内外不少行业中得到应用。 除了上述传统成本管理模式及作业成本管理( a c t i v i t yb a s e dc o s t i n gm a n a g e m e n t ，a b m ) 模式外，诸如日本的成本企画管理模式、德国的成本位置管理模式也以各自特色得到研 究和应用【加，4 1 1 。 从我国企业成本管理模式研究方面来看，文献【4 2 弗l 在传统的会计成本核算方法基础 上，进一步讨论了发电厂动态成本分析的具体方法。文献1 4 6 , 4 7 1 讨论了作业成本法在国内 部分行业中的应用状况。文献【4 8 - 5 0 】对我国电力企业应用战略成本管理模式进行了初步探 讨。在发电企业中应用作业成本法进行成本管理、作业成本模型的具体设计，以及在作 业成本法基础上协助企业进行竞价方面尚未有详细的文献公开发表。 经过对上述文献的初步分析，本文在阐述发电企业成本管理的基本模式和发展方向 的基础之上，讨论了发电企业现有成本分析方法的主要障碍及应用作业成本法的现实意 义，并重点对发电企业作业成本通用模型的设计进行了深入分析和探讨，最后进一步讨 论了基于作业成本模型的发电企业竞价的基本思路。 1 2 3 单一模型预测电价的技术研究 在电力市场环境下对于发电企业而言，其市场营销是以“竞价上网 为核心展开的。 围绕着“竞价上网 ，对电力市场环境下的市场电价进行分析及预测显得尤为重要。 由于中长期电价预测受过多不确定性因素的影响，预测精度较低，所以短期电价预 测成为现阶段研究的重点【5 1 5 3 1 。日前市场中，同一时点的电价序列存在明显的自相关性， 但也受负荷、日类型等因素影响较大，具有很强的波动性和随机性，是一个非平稳时间 序列。日前市场中市场电价的波动性和跳跃性给电价预测带来了巨大的困难【5 4 6 1 ，但市 场电价的周期性和均值回复特点给电价预测创造了基本的可能性1 5 7 1 。目前阶段电价预测 的主要方法是人工智能算法( 以神经网络法为主) 【5 & 6 5 l 和基于统计学原理的技术方法( 以 时问序列法为主) ，以及上述方法的组合预测方法等。 时间序列法对价格变化随机性具有优良的分析性能，因而被广泛地采用。时间序列 法预测电价的优点是模型各个分量均有明确的物理意义。实际过程中，考虑电价序列具 气 第一章引言 有非平稳性、周期性和均值回复的特点，自回归整合移动平均模型( a u t o r e g r e s s i v e i n t e g r a t e dm o v i n ga v e r a g e ，a r i m a ) 得到了广泛应用【6 硒9 1 。但这种模型是以假设电价 序列具有常数方差为前提的，实际的电价时间序列由于不同时段电价的均值不同，可能 具有条件异方差( c o n d i t i o n a lh e t e r o s c e d a s t i cm o d e l ) 的特点，即其方差随时间变化 而变化。e n g l e 于1 9 8 2 年提出的自回归条件异方差模型( a u t o r e g r e s s i v ec o n d i t i o n a l h e t e r o s k e d a s t i c i t v ，a r c h ) 1 7 0 l 和b t 于1 9 8 6 年提出的广义自回归条件异方差模型 ( g e n e r a la u t o r e g r e s s i v ec o n d i t i o n a lh e t e r o s k e d a s t i c i t y ，g a r c h ) 1 7 1 1 ，能够通过建立序 列扰动项的方差模型以修正错误的方差，改进参数估计的有效性户针对价格序列尖峰的 预测问题( 也即电价序列的异方差性) ，应用a r i m a 模型和g a r c h 模型的有效结合，在 电价预测问题中取得了良好的效果。 神经网络是一种模仿人脑信息处理方式的数学工具，已在众多领域得到广泛应用。 它能够以数据驱动的方法任意精度逼近连续函数，而不需要假定尝试性模型，在拥有这 一优点的同时，由于人为因素对网络结构的选择影响较大，许多参数需要估计，也往往 导致过拟合现象的出现。在电价预测方面，包括反向传播网络( b a c kp r o p a g a t i o nn e u r a l n e t w o r k ，b p n ) 7 2 1 、回归神经网络( r e c u r r e n tn e u r a ln e t w o r k ，r n n ) 7 3 1 以及级联神 经网络( c a s c a d i n gn e u r a ln e t w o r k ，c n n ) 6 0 , 7 4 j 在内的多种神经网络技术得到了广泛的 研究。 在对单一模型预测电价技术进行基本的分析综述基础上，本文从g a r c h 模型出发， 在研究非参数估计( n o n e p a r a m e t r i ce s t i m a t i o n ) 原理和基于该原理的迭代估计步骤 基础之上，设计了针对电价预测的非参数估计广义自回归条件异方差( n o n e p a r a m e t r i c e s t i m a t i o ng e n e r a la u t o r e g r e s s i v ec o n d i t i o n a lh e t e r o s k e d a s t i c j t v ，n p - g a r c h ) 的估计 方法和预测步骤，并将其应用于加州电力市场h u m b 节点的电价预测。 1 2 4 组合模型预测电价的技术研究 无论采用时间序列法还是神经网络算法，在使用单一模型分析和预测电价时，都因 其固有的缺陷导致预测效果受到影响。时间序列方法主要考虑电价之间的线型关系，对 非线性的其它关系不能很好地处理，另外对除电价自身以外的其它非线性的影响因素考 虑也不够。而人工智能方法虽然具有非常强的非线性拟合能力，可以通过建立电价和其 影响因素之间的非线性映射来进行预测，但是很难在过拟合和学习不充分之间进行平衡 1 6 2 ，7 5 - 7 7 1 o 6 华北电力人学博+ 学位论文 组合预测方法建立多种不同的预测模型进行预测，然后通过对各种模型的预测结果 进行一定的加权求和得到最终的预测结果。优点是可以通过不同的模型来考虑不同的影 响因素，从不同的角度进行建模预测，能够充分利用信息【7 踟。等权平均组合预测法简单 易行，但是要求各种预测模型精度都必须较高，如果部分模型预测精度不高，会导致整 个组合模型预测精度的下降。方差一协方差优选组合预测法通过最小化组合预测历史误 差的方差来确定，该方法一般在各种方法之间相关性很小的情况下预测效果较好【7 9 埘l 。 另外，也可以通过神经网络法将多个模型的预测结果作为输入变量，实际值作为目标输 出，建立神经网络模型进行组合预钡l j 8 2 , 8 3 l 。 本文在对组合模型预测电价技术进行分析总结的基础上，结合证据理论提出一种新 的多模型组合电价预测方法。证据理论是一种处理不确定性问题的完整理论，它需要的 先验数据比概率推理理论中的更为直观、更容易获得，而且其合成公式可以综合不同专 家或数据源的知识或数据。本文通过多个不同的模型从不同角度、利用预测时点的环境 信息来评价单一电价预测模型在该点的可信度，然后利用d e m p s t e r - s h a f e r 证据理论的 数据融合原理( 合成规则) 对单一模型的可信度进行综合处理，从而最终确定其组合权 值，最后根据这些组合权值和单一模型的电价预测值来进行电价的组合预测。 1 2 5 企业协调竞价的优化机制及系统设计 电力市场环境下发电企业市场营销工作的一个重点内容就是参与市场竞价。随着我 国电力市场改革的逐步完善和区域电力市场的建立与运营，为了实现企业整体利润最 大化，发电企业越来越重视企业内部竞价的协调优化。在目前，关注的焦点主要包括 降低运营成本、提高运营效率以及建立相应的组织管理机构加以协调f 8 4 , 8 5 】。此外，发 电企业竞价系统在电力市场运营支持中占据重要地位。文献1 8 6 , 8 7 1 相对较早的介绍了电 力市场运营系统，文献【s s , s 9 贝1 是国内在该领域相对较新的部分研究成果。文献【8 9 】通过 对东北、华东和南方区域电力市场的规则进行了研究分析，归纳了交易流程和流程中 的数据信息，建立了交易树模型，用于统一描述交易的静态结构，完成了对不同区域 电力市场不同交易的统一建模，使区域电力市场交易辅助决策系统统一框架得以建立。 本文在分析我国发电企业的组织结构模式和区域电力市场特点的基础上，探讨了发 电企业在区域电力市场中协调竞价的优化机制，并对基本的协调竞价策略进行了阐述。 在协调竟价优化机制的基础上，本文提出了集团端和电厂端的两级协调优化的竞价体 系结构，分析了两级协调优化竞价体系建立的可能性和必要性，并进一步探讨了基于 7 第一章引言 两级协调优化的发电企业竞价系统的结构设计和功能设计，为本文研究内容的实际应 用建立必要的基础。 1 3 本文要做的工作 本文首先对国内发电企业的营销环境进行总结和分析，并识别和筛选风险因素，分 析风险因素的传递关系，从中确定对发电企业而苦相对可控的关键性因素。在对成本管 理模式及其发展趋势分析的基础上，重点探讨了基于作业成本法的发电企业通用模型设 计问题。在对单一模型预测电价技术分析总结的基础上，提出基于非参数估计的广义自 回归条件异方差模型的电价分析及预测方法。在对组合模型预测电价技术分析总结的基 础上，提出基于证据理论的多模型组合电价预测方法。文章的最后探讨了发电企业在区 域电力市场中的协调竞价优化机制，并进一步探讨了基于两级协调优化的发电企业竟价 系统的结构设计和功能设计。 综上所述，本论文结构的整体框架如图1 - 1 所示： 环境分析 | i i i r j 嘲墓i 分析建模 ； 1 l i i ! 一1 结论 发电企业的营销环境与风险宝占构分析一一爿第二章 一! = ；= 一 ，嘁奉管理模式目铲 、垄壁查塑，“ 发电 l 成奉管理模式i q 瓤匾亚雨蕊斡、 企业! o 、迹鎏旦堡里堡豇夕 期 第三章 营销 卅丽丽面弛i 玲、 环境 、吏堑塞丝堡! 中的 关键 啊爵而历菊洄个、 要素 、地堕丝垦型蕉彗 - 刊 第四章 分析 i 电价分析及预测l 鹰子两蕊再苔电、 爿第五章 、芝坚2 竺= ：三里一 。绡函丽扒 协调优化机制与系统设计 j 一沁盟垡垡垫鱼生，、 ：荆 第六章 ，嘲彳而丽石i 补， 。蓑蔓釜 7 之- 对本文的主要工作作出结论一一圳第七章 图1 - 1 论文结构的总体框架 f i g 1 - 1f r a m e w o r ko f t h i sp a p e r 论文研究的主要内容包括以下五个部分： 8 华北电力人学博士学位论文 ( 1 ) 发电企业营销环境与风险结构分析 该部分内容结合我国电力工业近年来的发展情况，从宏观环境、电力市场环境及微 观环境等三个方面对发电企业的营销环境进行了基本的分析与总结。并以此为基础，对 发电企业所面临的风险要素进行识别、汇总和筛选，利用解释结构模型对其进行风险结 构分析。从所生成的递阶有向结构图中抽取发电企业的可控风险因素，为本文后续的研 究奠定基础。 该研究内容构成本文的第二章。 ( 2 ) 基于a b c 的发电企业成本管理优化模型研究 该部分内容总结成本管理模式的演变过程，分析我国发电企业成本管理模式的现状 及发展趋势。讨论了发电企业现有成本分析方法的主要障碍及应用作业成本法的现实意 义。在此基础上，重点对发电企业作业成本通用模型的设计进行了深入分析和探讨，最 后给出基于a b c 的发电企业市场竞价模式的主要流程。 该研究内容构成本