（技术经济及管理专业论文）输配分开环境下供电公司的经营风险控制方法研究.pdf

华北电力大学博十学位论文摘要 中文摘要 经过多年来的努力，我国电力市场改革已取得了阶段性的成果。从目前改革的 现状来看，“厂网分开工作已经取得了可喜的成果，下一阶段改革已经逐步提到 电力工业改革的议程上。而逐步实现输配分开将是下一阶段改革的主要工作之一。 输配分开主要是指在原有的基础上逐步实现电网企业和配售电企业的分离，电网企 业主要负责无歧视地向电力市场中的其他成员提供输电服务，而配售电企业则主要 负责代表用户向发电公司进行购电，安全无误地输送给用户。就我国目前电力市场 结构来看，供电公司将承担起输配分开环境下输配电企业应该承担的责任，其在电 力市场中的角色和发挥的作用都发生了重大的变化，这对供电公司来说既是一定的 机会，同时也给其带来了一定的风险。而电力市场的进一步自由化要求供电公司不 得不重视经营管理中的风险问题，因此研究输配分开环境下供电公司的经营风险问 题对提高供电公司的运营效率和保证市场的平稳过渡有着重要的作用和意义。文章 就是在这种背景下进行研究的。具体在以下几个方面做出了有意义的贡献： 1 ) 考虑到输配分开环境下供电公司在现货市场上需进行竞价购电和同时可向 多个交易中心购电这一特点，构建了供电公司在多交易中心的最优交叉报价策略模 型和电能分配策略模型； 2 ) 考虑到供电公司可能面临到的发电商合约违约风险问题和合约的长期安排 问题，运用模糊概率表征数据不充分条件下发电商的违约概率，构建了供电公司的 最优合约长期安排动态规划模型，并提出了一种降维半解析算法对问题进行求解； 3 ) 运用模糊集理论表示备用率的不确定性，并采用半方差理论描述备用市场 价格的风险，提出了一种基于半方差理论下供电公司的最优备用容量模糊购电策略 模型； 4 ) 分析对比了国外常用的输电电价监管机制特点，针对我同的实际情况，提 出了一种符合我国国情的输电电价监管激励模型，并对如何确定模型中一些关键因 素进行了分析； 5 ) 提出了一种综合运用模糊集理论和概率理论进行风险分析的配电网投资风 险评估模型，并探讨了在这种评估模型下的决策准则； 6 ) 给出了可中断负荷在减少供电公司供电可靠性风险成本方面的量化模型， 包括备用风险购买成本和配电网投资风险成本两个方面： 7 ) 总结了输配分开环境下供电公司实施需求侧管理面临的风险因素，并运用 i s m 解析结构模型剖析了这些因素之间的关系及系统的结构，为供电公司提高需求 侧管理水平提供了参考。 关键词：违约风险，模糊概率，半方差理论，可靠性成本，解析结构模型 华北电力大学博士学位论文摘要 a b s t r a c t f o rm a n yy e a r s ? e f f o r t s ，t h ee l e c t r i c i t ym a r k e tr e f o r mo fc h i n ah a sa c h i e v e di n i t i a l r e s u l t s f r o mt h er e c e n t l ys t a t u e s ，”t h es e p a r a t i o no fg r i da n dg e n e r a t i o n ”h a sb a s i c l y f i n i s h e d ，a n dt h er e f o r mw i l le n t e rt h en e x ti m p o r t a n ts t e p o n eo ft h em a i nw o r k so ft h e n e x ts t e pi s t h e ”s e p a r a t i o no ft r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o n ”，w h i c hm e a n s t h a tt h e t r a n s m i s s i o ne n t e r p r i s ea n dd i s t r i b u t i o ne n t e r p r i s ew i l lb es e p a r a t e ds t e pb ys t e pb a s eo n t h eo r i g i n a lb a s i s p o w e rg r i dc o m p a n yi sr e s p o n s i b l ef o rt h en o n - d i s c r i m i n a t o r y t r a n s m i s s i o ns e r v i c e st ot h eo t h e re l e c t r i c i t ym a r k e tm e m b e r s ，a n dt h ed i s t r i b u t i o n e n t e r p r i s e sa r em a i n l yr e s p o n s i b l ef o rr e p r e s e n t i n gt h eu s e r st op u r c h a s ee l e c t r i c i t yf r o m g e n e r a t i n gc o m p a n i e s ，a n dt r a n s m i tt ot h eu s e r ss a f e t l y f r o mt h er e c e n t l ye l e c t r i c i t y m a r k e ts t r u c t u r e ，t h es u p p l yc o m p a n yi su n d e r t a k i n gt h er e s p o n s i b i l i t yi n s t e a do ft h e t r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o n c o m p a n yi nt h e ”s e p a r a t i o no ft r a n s m i s s i o n a n d d i s t r i b u t i o n ”e n v i r o n m e n t ，a n di t sr o l ea n df u n c t i o nh a v ec h a n g e dal o ti nt h ee l e c t r i c i t y m a r k e t t h i sb r i n g sb o t hc h a n c e sa n dr i s k st ot h es u p p l yc o m p a n y h o w e v e r , t h ef u r t h e r f r e e d o mo ft h ee l e c t r i c i t ym a r k e ta s k sf o rt h a tt h es u p p l yc o m p a n yh a v et op a ya t t e n t i o n t ot h er i s kp r o b l e mi ni t sc o m m o nm a n a g e m e n t t h e r e f o r e ，i ti si m p o r t a n tf o ri m p r o v i n g t h em a n a g e m e n te f f i c i e n c ya n dt h es m o o t ht r a n s i t i o no ft h es u p p l yc o m p a n yt or e s e a r c h t h er i s km a n a g ep r o b l e m ，a n di th a sg r e a tf u n c t i o na n dt h es i g n i f i c a n c e t h i si st h e b a c k g r o u n do ft h i sp a p e r , a n dt h em e a n i n g f u lc o n t r i b u t i o n so ft h ep a p e ra r es h o w na s f o l l o w s ： 1 ) c o n s i d e r i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c st h a tt h es u p p l ye n t e r p r i s ec a nb u ye l e c t r i c i t yf r o m s e v e r a lt r a d i n gc e n t e ri nt h e s e p a r a t i o no ft r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o n ”e n v i r o n m e n t ， t h eo p t i m a lm o d e lo fc r o s s p r i c i n gs t r a t e g ya n dd i s t i b u t i o no fe l e c t r i ce n e r g ys t r a t e g ya r e c o n s t r u c t e d ； 2 ) c o n s i d e r i n gt h ep r o b l e m st h a tt h ep o w e rc o m p a n ym a yf a c et h er i s ko fd e f a u l t g e n e r a t i o n s c o n t r a c ti s s u e sa n dt h el o n g - t e r mc o n t r a c t a r r a n g e m e n t s ，t h ef u z z y p r o b a b i l i t yi s u s e dt oe x p r e s st h ed e f a u l tg e n e r a t i o n sc o n t r a c tu n d e rt h eu n f u l l y c o n d i t i o n ，a n dt h eo p t i m a ld y n a m i cp r o g r a m m i n gm o d e lf o rl o n g t e r mc o n t r a c t si sb u i l t ， a n dt h ed r o p d i m e n s i o n a ls e m i a n a l y i c a lm e t h o di sp r e s e n tt os o l v et h em o d e l ； 3 ) t h ef u z z ys e tt h e o r yi su s e dt oe x p r e s st h eu n c e r t a i n t yr e s e r v er a t e ，a n dt h e s e m i v a r i a n c et h e o r yi su s e dt oe x p r e s st h er i s ko ft h er e s e r v ep r i c e b a s eo nt h e s e m i v a r i a n c et h e o r y , t h ee l e c t r i c i t yr e s e r v ec a p a c i t yf u z z ys t r a t e g yo p t i m a lm o d e lo ft h e s u p p l ye n t e r p r i s ei sp r e s e n t ； 4 ) t h et r a n s m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fe l e c t r i c i t yp r i c ec o n t r o lm e c h a n i s mo ft h e i l 华北电力人学博士学位论文摘要 f o r e i g nc o m m o n l yu s e di sa n a l y s e da n dc o m p a r e d f o rc h i n a sr e c e n t l ys t a t u s ，t h e t r a n s m i s s i o nt a r i f fr e g u l a t i o ni n c e n t i v em o d e li sp r e s e n t ，a n dt h ek e yf a c t o r so ft h e m o d e li sa n a l y z e d ； 5 ) b a s eo nt h ef u z z ys e tt h e o r ya n dt h ep r o b a b i l i t yt h e r o y , t h em o d e lo ft h e d i s t r i b u t i o ni n v e s t m e n tr i s ke v a l u t i o ni sp r e s e n t a n dt h er e l a t i v er u l e si sd i s c u s s e d ； 6 1t h eq u a n t i t ym o d e lf o rt h ei n t e r r u p t i b l el o a dr e d u c i n gs u p p l ye n t e r p r i s er e l i a b i l i t y r i s kc o s ti sp r e s e n t e d ，w h i c hi n c l u d e st h er i s ko fr e s e r v ep u c h a s ea n dt h er i s kc o s to f d i s t u r b u t i o ni n v e s t m e n t ； 7 ) t h er i s kf a c t o r so ft h es u p p l ye n t e r p r i s ed e m a n ds i d em a n a g e m e n ti nt h e s e p a r a t i o no ft r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o n ”e n v i r o n m e n ti ss u m m a r i z e d ，a n dt h ei s m a n a l y s i ss t r u c t i o nm o d e li su s e dt oa n a l y s et h ef a c t o r sr e l a t i o n sa n dt h es t r u c t u r e ，w h i c h p r o v i d e st h ei n f o r m a i t o nt ot h es u p p l ye n t e r p r i s e k e y w o r d s ：d e f a u l tr i s k ，f u z z yp r o b a b i l i t y , s e m i v a r i a n c et h e o r y , r e l i a b i l i t yc o s t ，i s m m o d e l i l l 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文输配分开环境下供电公司的经营风险 控制方法研究，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，均已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：型叁垒 日期：型墨：6 ：! 三 导师签名： 日期： 华北电力大学博士学位论文 1 1 选题背景及研究意义 第一章引言弟一早jii 自上个世纪8 0 年代以来，电力体制改革在世界范围内大力开展开来。时至今 日，各大发达国家，如英国、美国和日本等已经在电力体制改革方面已经取得了很 大的进展。改革开放以前，我国的电力体制一直都是实行发、输和配电一体化垂直 管理，虽然这对推动我国当时的国民经济发展起到了积极性的作用，但随着社会主 义市场经济的逐步建立，这种电力体制已经严重不符合我国国民经济发展的需要， 各种弊端逐渐显露出来，电力体制改革势在必行。而二滩事件的发生更促使我国整 个电力体制全面实行改革。2 0 0 2 年3 月，国务院根据党中央、国务院对垄断行业进 行改革的总体部署，正式批准了电力体制改革方案，并决定由国家计委牵头， 成立电力体制改革工作小组，负责组织电力体制改革方案实施工作，自此我国电力 体制改革正式拉开了序幕。2 大电网公司和5 大发电集团的正式成立标志着我国电 力行业内的“厂网分开”工作正式开展，到今天，厂网分开工作已取得了阶段性的 成果，电力体制改革很快将会步入了下一个历史性阶段。根据国务院关于印发电 力体制改革方案的通知( 国发2 0 0 2 1 5 号) 及国家电力监管委员会关于区域电力 市场建设的指导意见( f g 监市场l 之0 0 3 ) 2 1 号) ，我国电力改革要走输电与配电 分开的道路：不仅发电公司竞价上网，且配电公司和大用户竞价购电，从而打破单 一购买的发电竞争模式，形成多买多卖的局面，使购电主体多元化，激活市场，提 升整个电力工业的活力【l 】。根据2 0 0 7 年4 月6 日国务院办公厅转发电力体制改革工 作小组的关于“十一五”深化电力体制改革的通知提出的意见：“研究制 定输配分开方案，稳步开展试点。着眼于改变单一电力购买方的市场格局，培育多 家市场购电主体，按照电力市场要求，先对输配电业务实行内部财务独立核算，为 研究制定输配分开方案，创造条件，积累经验。要在充分调研和论证的基础上提出 输配分开改革试点方案，稳步进行。”由以上可以看出，逐步实现“输配分开 在我国势在必行，研究输配分开环境下的一些问题具有重要的作用和意义。 输配分开后，电力市场的环境将发生更大的变化，其中一个重要方面就是电网 企业不再是代表用户向发电公司进行购电的唯一机构，而成为了一个专门经营电网 输电业务的输电网络运营商，在电力市场中的角色和作用都发生了重要的变化。而 与此同时，供电公司与电网公司的关系也不再是隶属关系，而成为一个独立的代表 用户向发电公司直接购电的经销商，其功能不再是简单地向用户安全的输送电能， 华北电力大学博士学位论文 经营范围也远远超出了传统范围。从这个角度来看，输配分开后供电公司在电力市 场中所充当的角色越来越重要。供电公司直接参与电力市场交易对电力市场最直接 的影响表面上看是增加了电力市场购电侧的竞争程度，但从更深层次的角度来看， 供电公司直接参与电力市场交易增加了需求侧的弹性，而这对稳定电力市场的运行 起着关键性的作用。在这种情况下，研究有关供电公司的运营问题对电力市场的健 康稳定发展有着重要的意义。输配分开对供电公司来说既带来了一定的机会，这主 要是因为给供电公司更大经营的自主权，但从另一方面来看，输配的分开同时也给 供电公司的经营带来了一定的风险。因此研究输配分开环境下供电公司的经营风险 问题对供电公司的可持续发展有着深远的意义。 1 2 国内外研究现状 由于在输配分开环境下，供电公司所充当的角色有很多与以往环境下电网公司 所充当的角色相似，因此，过去适用于研究电网公司经营管理的方法和模型有很多 都可以当作借鉴。但并不是简单的模仿，而是要结合输配环境下供电公司面临的实 际环境进行适当的调整和修改。 1 2 1 输配分开环境下供电公司购电策略问题的研究 ( 1 ) 交易机制问题 没有买方参与竞争的电力市场不是一个完善的电力市场，输配分开后，供电公 司直接参与电力市场竞价，相应地电力市场竞价机制也需要在一定程度上不断进行 完善。分析输配分开环境下供电公司购电策略问题首先要分析供电公司面临的购电 环境，这主要是指交易机制问题。 电力竞价机制是电力市场理论研究的核心内容之一。合理的竞价机制能有效引 导市场成员在竞价过程中显露真实信息，保证市场有效调度与稳定运营，实现电力 资源合理配置并维护可靠的电力供应【2 】。近年大部分有关于竞价机制的研究大多数 都侧重于发电侧电力市场，很多经验和研究结果对于构建输配分开环境下的电力市 场竞价机制有着重要的借鉴意义。市场竞价机制所包含的内容极多，研究的侧重点 不同，其研究的内容也不同，在这些研究中，有的研究就整个交易机制的框架展开 研究，而有的研究则就其中的某一个部分展开研究，如就竞价方式或者价格结算方 式等，总的来看，这些研究可以大体分为以下几类： 1 ) 关j j 二电力市场竟价机制的整体设计。文献【3 】结合我国经济发展的实际情况 和电网的运营特点，对发电侧电力市场竞价交易结构与模式、国内外研究现状进行 2 华北电力大学博士学位论文 了分析。特别是对区域电力调度交易中心与省电力调度交易中心的职能与职责划分、 市场安全稳定运营等提出了建设性意见。同时提出了容量合同与效率优先相结合的 竟价交易模式，为区域电力市场的构建提供了新想法。文献【4 】深入分析研究了影响中 国区域电力市场竞价机制的因素、区域电力市场竞价的目标模式选择、区域电力市 场竞价交易模型与竞价交易机理及水电参与市场竞价的模式，提出了兼顾电网调度、 电网安全稳定运行与市场交易相协调的区域电力市场竞价交易模型及电网安全校 核机制。文献 5 】提出了适用于中国区域电力市场的电价机制、市场电价稳定制度、 市场风险及其规避和结算机制。并提出一种市场盈余公平分配模型与算法，以规避 区域内各省市电网公司的经营风险。文献【6 】和 7 】则提出了月度撮合交易竟价机制， 并在充分考虑输电系统经济效益的基础上分别分析了该交易机制下如何实现m c p 和p a b 的价格结算机制。 2 ) 关于竞价方式的研究。竞价方式主要是指发电商报价的方式，目前电力市 场内普遍采用的竞价方式是分时竞价方式，而随着电力市场的不断发展和完善，这 种竞价方式的弊端逐渐显露出来，于是人们开始探索新的竞价方式。文献【8 】提出了 分段竞价的概念及相应的电力市场机制，然后分别就分时竞价方式下和分段竞价方 式下得电力市场机制的特点进行了对比，并说明了分段竞争价电力市场不仅符合电 力运行的特点，便于竞价运营，而且具有更高的巾场效率。在此基础上，文献 9 】 建立了分段竟价电力市场的运营方式和市场交易规则，文献 1 0 对分段竞价的电力 市场进行了模拟和分析，而文献 1 1 通过建立分段竞价市场的运营方式和竞价模型， 实现了分段竞价的思想。通过分析指出相对分时竞价，分段竞价便于发电商确定机 组运行方式和投标决策，市场交易公平透明、简单易行，并以实例数据验证了分段 竟价的理论分析结果。在以上研究的基础上，文献【1 2 1 4 】就分段竞价机制下的市场 出清算法进行了详细的分析。文献 1 2 提出了一种具体的分段竞价电力市场的出清 算法。该算法考虑将日负荷预测曲线分成基荷、腰荷和峰荷段。它既可以区分1 d 中的电能质量，又可以从电能计量上实现，同时与常规的调度概念相近，便于接受。 文献【1 3 】则根据分段竞价的原理，提出了一种按机组实际报价段数分段的分段竞价 电力市场竞价算法。而文献 1 4 贝t j 研究了在发电侧开放的电力市场下，作为电网公 司，在保证电网运行的安全性及电能质量的前提下，如何购买各发电厂的电力，使 得既满足用户的需要又实现安全性和经济性。提出了一种用灵敏度方法消除阻塞的 分段竞价电力市场的出清算法。这种考虑消除阻塞的分段竞价电力市场的出清算法 不仅满足电能生产的连续性，区分了电能质量，体现了市场公平性，而且消除了阻塞， 因此其结果更具有实用价值。 3 ) 关于市场价格结算方式的研究。价格结算方式也是电力市场竟价机制的一 个重要组成部分。从世界各国电力市场实际运营的情况来看，统一价格结算方式和 3 华北电力人学博士学位论文 者按报价支付方式是常见的两种价格结算方式。大部分研究也就侧重于比较这两种 价格结算方式的优缺点。文献 1 5 和 1 6 分别就两种结算方式下电力市场的运行效率 进行了比较。在文献【1 5 】中作者将首先将两种方式下系统边际成本视为可预测的随 机变量，而在文献 1 6 作者更进一步将需求视为一个随机变量，染在在此基础上运 用风险理论分析了两种价格结算方式下发电商的最优报价策略。并对发电商的风险 利润和用户的收益进行了对比。通过分析得出以下结论：尽管这两种方式能给发电 商和用户带来同样水平的利润和收益，但是在统一价格结算方式下发电商和用户所 承担的风险要更大。文献 1 7 】比较了按照电网统一边际电价结算和按照电厂机组实 际报价结算的2 种结算规则对电力市场的影响，讨论了在不同报价曲线下的2 种结 算规则的交易结果，并得到了按照机组实际报价结算方式下的总购电费用较小的结 论。文献 1 8 根据卖方市场的不同结构进行分类，买方市场依据不同的分类标准分 为：需求旺和需求弱市场；需求不确定性强和需求不确定性弱市场。接着分别从市 场交易量、市场效率、消费者剩余、社会福利和市场支配力几个方面对两种竞价机 制进行分析比较，提出了应根据市场特点及改革的不同阶段，选择适合的竟价机制； 并指出综合s m p 和p a b 的竞价机制具有光明的前景。文献 1 9 】在假设各机组边际 成本相同的基础上，建立了电力市场价格竞争的双层优化模型。分析了在按发电方 报价结算( p a b ) 电价机制容量强约束和弱约束条件下的n a s h 均衡，并进一步与市场 清算电价( m c p ) ) l 锘l j 进行对比，从理论上得到在窖量紧张时，p a b 机制下电价波动 小、平均电价高，而m c p 机制下电价波动大、平均电价低的结论。 4 ) 关于输配分开环境下电力市场竞价机制的研究。发电侧电力市场竞价机制 的研究对研究输配分开环境下电力市场竞价机制有着重要的借鉴意义，文献 2 0 基 于机制设计理论构造了具有激励相容特性的输配分开电力市场竞价机制的数学模 型来使参与市场竞争的发电公司、配电公司和大用户在目前竞价市场卜报真实运营 特性参数，并证明了其激励相容特性。以具有5 家发电公司、3 家配电公司和3 家 大用户参与的输配分开电力市场为例，采用蒙特卡罗模拟方法说明了该竞价机制的 基本特性。文献 2 则进一步考虑了输电容量约束给出了一种激励性输配分开电力市 场竞价机制，并且通过理论推导和算例仿真结果表明：无论是否存在输电约束，发 电公司的最优报价是其边际发电成本、配电公司的最优报价是其不计购电成本的边 际运营收益、大用户的最优报价是其电能边际效用，实现了市场的有效调度。 ( 2 ) 供电公司的报价策略问题 报价策略问题一直是学术界研究的特点，但大部分研究都侧重于发电商的报价 策略问题【z 卜3 3 j 。输配分开后，电力市场将采取双向报价的方式进行交易，这利r 情况 下，供电公司也需要向电力市场进行报价，冈此研究供电公司的报价策略问题显得 4 华北电力大学博士学位论文 尤为重要。文献【3 4 】考虑供电公司作为市场竞争主体参与竞价购电时，分别针对采 用分段报价函数和按供电公司实际报价结算的单一卖方电力市场，建立了供电公司 报价策略的数学模型。将最优报价策略描述为随机优化问题，并采用m o n t e c a r l o 方法求解。由于输配分开使得电力市场竞价中的随机不确定因素越来越多，因此供 电公司在报价过程中不得不考虑风险问题。文献 3 5 1 考虑供电公司在报价过程中面 临的风险来自于联营体下网电量不足而造成对终端用户售电收入的大幅减少，或者 联营体下网电量过多使得供电公司向联营体付出不必要的高额购电费用。针对基于 联营体的输配分离电力市场，在假设的联营体现货交易规则的前提下，构造了计及 风险的供电公司最优竞价策略的模型框架，给出了直接优化方法对模型进行求解。 文献 3 6 1 在此基础上构造了在现贷市场中基于机会约束规划的供电公司最优报价策 略模型，并采用遗传算法求解。而文献 3 7 1 针对供电公司参与购电竞争的“不对称 电价”情形，在假设市场交易采用分段报价规则的基础上，构造了考虑风险管理的 供电公司最优报价策略的随机优化模型，应用基因算法结合m o n t e c a r l o 模拟法求 解。 ( 3 ) 供电公司的购电策略问题 关于供电公司购电策略的研究已经很多，但大部分文献都是基于厂网分开环境 下进行研究的【3 8 。4 3 1 。专门针对输配分开环境下供电公司的购电策略问题的研究还不 多。文献 4 4 1 考虑到供电公司在长期合同市场、同前现货市场、备用容量市场以及 自备电厂的电能分配问题，借鉴金融领域的风险管理理论，以条件风险价值( c v a r ) 作为风险度量指标，综合考虑风险和期望利润水平，建立了供电公司均值一c v a r 电 能分配策略模型。而文献 4 5 1 1 ) 1 0 鉴于机会约束规划是一类随机优化方法，该方法允 许在观测到随机变量的实现之前做出决策，只要该决策使得约束条件成立的概率高 于某一给定的置信水平，并且能够给决策所引起的风险以显式的描述，提出基于机 会约束规划的供电公司购电分配策略模型，采用m o n t e c a r l o 模拟结合基因算法求 解。文献 4 6 1 在假设用电需求量为随机变量的基础上，根据其物理意义构造概率分 布密度，并对供电公司的收益与风险进行分析；采用期望方差分析法分别在有、无 风险因素条件下和兼顾风险、收益因素条件下构建供电公司最优购电模型，并通过 无约束极值法对其进行求解。 ( 4 ) 主电能市场与备用市场联合购电优化问题 在输配分开环境下，供电公司不仅要在主电能市场上进行竞价购电，同样在辅 助服务市场上也要进行竞价购电，这就涉及到备用购电市场的优化问题。关于最优 备用容量获取的研究，文献 4 7 】提出一利一确定最优备用容量的算法，根据经济学中 的效用( 文t i ，指电网安全效用) 无差异理论，引入可中断负荷替代部分备用容量， 华北电力人学博士学位论文 利用存储理论概念建立确定最优备用容量的数学模型，结合历史数据资料中备用容 量利用的概率，运用决策论的算法求解最优备用容量。文献【4 8 在机会约束规划的 框架下，研究了在兼顾系统运行的可靠性和经济性时，如何考虑发电机组的故障停 运和负荷预测误差等不确定性因素，以便确定系统所需的最优旋转备用容量。在以 最小化旋转备用的购买成本为目标、以系统的安全性要求为机会约束的条件下，构 造了确定系统所需的最优旋转备用容量的数学模型，并采用基于蒙特卡洛仿真的遗 传算法进行求解。文献 4 9 提出一种最小化旋转备用容量购电成本的经济优化调度 模型，改模型考虑了系统的安全约束，该模型计算精确而灵活，容易在日前交易市 场和实时平衡市场上运用。而供电公司在进行备用市场购电决策时往往伴随着主电 能市场的购电优化，因此两市场的共同优化则称为了众多研究的焦点。文献 5 0 】介 绍了一种电量与备用共同竞价的日前集中拍卖市场设计。在这种市场方案中，系统 运行机构可通过单一市场在日前获得足够的调用出力和备用容量。建立了发电企业 在电量与备用共同市场规则下策略竟价的供给函数均衡( s f e ) 模型，分析了其市场势 力对两种市场的影响。研究表明，与单纯电量市场相比，电量与备用共同市场在获 取足够备用容量的同时，不会增加系统支付费用，实际上电量支付费用还会有所减 少。而市场出清电价会略有降低。文献 5 l 】介绍了一种考虑可中断负荷参与市场竞 争的主备用共同市场模型，该方法一方面可以消弱市场中不必要的_ 日j 靠性支出，从 而提高了系统运行的经济性；另一方面可以通过优化市场容量需求，实现社会效益 最大化。 1 2 2 输电交易的相关研究 输配分开必然要有相关的输电电价定价机制和输电电价监管方式。 ( 1 ) 输电电价定价机制 关于输电电价的定价，国外在这方面的研究和应用的经验比较丰富，常用的输 电电价定价方法有邮票法【5 2 1 ，合同路径法【5 3 1 、边界潮流法和兆瓦公里法【5 4 1 等。近些 年，我国学者在这方面也开展了大量的研究，取得了一些可喜的成就。文献 5 5 建 立了一个多区域全交流互联电力系统最优潮流模型( m 根p f ) ，发展了一种基于最 优潮流的灵敏度分析方法，该方法可以提供在参数变化同时保持最优解情况下电力 系统运行状况的变化信息。m 根p f 问题求最优解时，通常有一部分不等式约束条 件。在计及不等式约束条件的最优解邻近进行灵敏度分析来计算灵敏度系数。它们 是通过产生一个k u h n 裙u c k e r 条件的线性近似来求得的。文中提出用区域发电成本 对母线需求及功率交换的灵敏度信息米计算边际转运价格。文献 5 6 】提出了解决输 电服务过程中如何进行合理的输电服务定价而使输电网络达到最佳的运行状态、投 6 华北电力大学博十学位论文 资及运行费用最小的输电服务定价方案，还采用交替方法，进而在定价机制考虑了 网络的安全性，文中所述的方法能够做到：当需要刚收所期望的成本时，通过改变 输电服务电价中的参数的大小，进而使得网络潮流的流向和大小改变就可以做到， 这些对输电服务定价的拓展。文献【5 7 】介绍了比例于线损嵌入容量成本的经济调度 潮流不变的不变性原理，基于此建立了输电的当量电价方法。介绍了型输电当量 电价法，由于它要求政府对全网应回收的容量成本包括搁浅成本的年金，事先进行 审核，并以过路费率的形式计入优化目标，因此电网公司可适度规避风险，适合于 开放输电市场的初期。文献 5 8 】基于边际成本理论，提出了一种计算输电电价的新 方法，在保留边际成本定价中的经济信息的同时，综合考虑了无功电价，又考虑了 电网的年收支平衡，最后，通过潮流跟踪法，确定有功、无功电价及固定成本在各 个用户问的分配，使定价模型更加合理、完善。文献 5 9 】提出了一种考虑网络损耗的 节点电价计算方法。节点电价包含能量的生产成本、输电阻塞成本以及网损成本。 网损成本与前两者相比所占比例不大，通常在节点电价中可忽略，而采用其他方法 分摊给各市场参与者。文中根据经典实时电价理论推导出节点电价的网损修正公式， 从中定义了网损修正系数，并基于直流潮流模型和交流潮流模型提出了2 种计算网 损修正系数的方法。 ( 2 ) 输电电价监管机制 相比之下，国外关于输配电电价监管机制的研究和应用已经有着悠久的历史， 并伴随有大量的研究出现【6 0 巧3 1 。我国学者在这方面也作了大量的研究，并取得了可 喜的研究成果。文献 6 4 】在对不同价格管制模型下政府监管机构与电网经营企业行 为进行分析的基础上，结合我国电力改革的实际提出了一种适合我国国情的成长型 电网的输电服务价格管制模型及有关参数选择的建议。文献【6 5 】从激励性机制设计 的角度出发，通过建立实现社会福利最大化并满足输配电企业参与约束和相窖约束 的激励机制模型，这个模型能诱导输配电企业显示真实成本并能指导管制者对输配 电企业实施价格监管和制定管制价格。文献 6 6 1 依据投资学理论，借鉴国际上已运 行的电力市场经验，结合我国证券市场建设情况，以在上海证券交易所上市的2 3 家电力企业的数据作为分析依据，在利用资本资产定价模型估计输配电企业的权益 资产和负债资产的风险系数和资本成本的基础上，运用资金加权平均成本法研究了 我国输配电企业投资回报率水平的确定问题。文献 6 7 1 首先建立了一套激励机制来 揭示输配电企业的成本信息，然后通过与带有审核手段的激励机制模型下的监管手 段进行对比，分析了不同管制策略的经济性问题，得出了对电力管制工作有指导意 义的结论，即电力管制者应在信息租金和审核成本之间权衡，以保证电力管制工作 的经济性。文献 6 8 】本文在对基于绩效的输配电价格管制模型进行分析的基础上， 提出了利用数据包络分析技术衡量受管制公司的相对效率以及在管制的不同阶段 7 华北电力大学博士学位论文 将相对效率值转化为x 值的方法。文献 6 9 1 基于对目前国际上广为采用的几种典型 的输配电价格管制模型分析，结合我国国情和电网发展的现状，提出一种适合国情 的、经过优化组合的新的输配电价格管制模型，模型既体现了对垄断的输配电企业 的价格约束，对新投资者也有一定的投资激励；在价格管制的同时，通过引入质量 系数对电力的质量进行了约束，并考虑了电力需求量的变化对电价的影响。基于适 当的参数选择的该模型对我国电力改革过程中输配电价格管制模型的建立提供了 一定的借鉴与参考。 1 2 3 配电网投资改造研究 输配分开环境下，供电公司要独立对自己的配电网进行投资决策，+ 而不再由电 网公司来承担，在这种情况下，如何有效地分析配电网投资风险是供电公司在输配 分开环境下实现配电网资源最优配置的一个重要组成部分【，m 川。 电网投资一直以来都是研究的热点，特别是最近以来，随着电力市场改革的不断推 进，人们开始从风险的角度重新认识这一问题。文献 7 5 】研究了电网投资中的影响供电 企业效益的风险变量，根据变量物理意义构造概率分布函数，改变了传统的电网改造技 术经济评价方法中把售电量、售电电价、购电电价、供电可靠率、线损率等因素作为阎 定值处理的做法。在此基础上，提出了一种市场环境。卜的电网投资改造项目的风险评价 方法，利用”增量法”建立风险评价模型，计算出计及各类风险因素的项目净现值的期望值 和方差，量化电网投资风险。文献 7 6 】首先给出了电网投资中风险定性和定量元素，然 后运用b p 神经网络方法评估了电网投资风险。该文所使用的方法重在强调专家经验在 评估电网风险中的重要性。文献 7 7 运用情景技术来模拟非随机变量的不确定性，并分 析了情景技术在选取标准方面的不足，就此提出了风险分析中新的标准选取原则。运用 概率理论来分析电力市场中的随机不确定性，在此基础上提出了一个标准来衡量配电网 投资方案对电力市场竞争程度的促进作用。最终运用模糊风险评估方法来挑选最终被选 定的电网投资方案。文献 7 8 对电网投资中的风险因素分别用确定性和不确定性方法进 行处理。不确定方法能考虑到所有可能发生的情况，并分别赋予它们一个发生概率或者 重要性，由此可以分别对其过去、现在和将来的状态进行模拟分析。在此基础上，文章 考虑剑配电网投资中电力负荷预测和发电商选址方面的不确定性，提出了一种风险评估 方法。 1 2 4 需求侧资源规划的研究 输配分开环境下，供电公司面临的市场竞争程度将日益激烈。现货市场价格的 华北电力人学博士学位论文 高度波动将使供电公司面临巨大的购电风险，在这种环境下，充分挖掘需求侧的资 源，增加电力需求弹性是供电公司规避现货购电风险的一种有效手段。提到需求侧 资源，人们会自然想起自上个世纪9 0 年代以来风靡全球的需求侧管理。需求侧管 理思想的提出打破了传统以增加发电装机容量满足电力需求增长) 2 i ! 念，以一种新的 节能观念被广泛认可。需求侧管理最初源于美国，随后逐渐被国外多数发达国家所 接受和认可，这些国家在需求侧管理方面的经验和教训对构建适合我国国情的需求 侧管理机制有着重要的借鉴意义【7 9 罐1 1 。 需求侧管理的措施包括技术措施和经济措施。而经济措施是供电公司可以直接 控制的措施。它主要包括峰谷分时电价、可中断电价、季节性电价和可靠性电价等 等。在国外，这些措施的研究和应用都比较成熟，而从我国目前的应用和研究现状 来看，峰谷分时电价和可中断电价是热点问题。 ( 1 ) 峰谷分时电价 关于峰谷分时电价的研究已经超过了传统的电价比例优化、峰谷时段的划分或 者风险定价模型，现在许多文献的研究焦点侧重于发电侧和销售侧的峰谷分时电价 联动问题。文献 8 2 1 简要介绍现阶段我国销售侧峰谷分时电价的一般测算方法，研 究并提出一套发电侧与销售侧峰谷电价联动的方案，包括参加调峰的发电机组范闱 的确定、发电侧实行峰谷分时电价的确定以及发电机组间峰谷电量的分配，以解决 发电侧与销售侧间利益分配不平衡的问题。而文献 8 3 】在综合考虑需求侧响应及有 关主体利益平衡的基础上提出了峰谷电价的联动模型。文献 8 4 1 从发电成本的角度 考虑，采用两部制电价对发电侧峰谷分时电价进行研究。应用会计成本法计算发电 侧容量成本，并根据发电容量确定峰谷分时容量电价；根据发电j 煤耗等变动成本 确定发电侧峰谷分时电量电价，从而得到发电侧峰谷分时电价；构建各时段各发电 厂的电量分配优化模型。文献 8 5 分析了“厂网分开，竞价上网”电力市场中，需 求侧峰谷分时电价体系的特点和存在的不足，在已有研究成果的基础上，建立了基 于双边价格联动的峰谷分时电价数学模型，并以江苏省某市供电公司负荷控制中心 实测日的负荷数据进行仿真分析，得到了削峰填谷最优时的峰谷分时电价。 ( 2 ) 可中断电价 目前关于可中断的电价也已经不再从可中断电价本身的定价机制【8 6 母2 】角度出 发，而是在考虑到可中断负荷对系统调度的一些积极影响下，分析基于可中断负荷 下的一些优化模型和方法。包括可中断负荷参与- 卜- 的综合资源规划模型、输电阻塞 管理模型和备用资源优化模型等。文献 9 3 1 提出了一种综合考虑发电机组和用户可 中断负荷资源的综合规划模型。模型的目标函数将运行备用固定在一定的水平，然 后构建了+ 系列的约束条件，并对每个发电商和可r f l 断负荷进行了敏感性分析，最 0 华北电力人学博士学位论文 后给出了求解的方法。文献【9 3 】考虑在电力市场条件下传统的阻塞调度方法往往会 使得阻塞线路