（技术经济及管理专业论文）开放用户的电力市场改革研究.pdf

华北电力大学博士学位论文摘要 摘要 我国已经初步建立了厂网分开的电力市场体系，同时伴随着电力体制改革的深 入，将逐步开放用户参与市场竞争本文基于以上背景系统研究了开放用户的市场 改革中的相关内容，其中重点研究了如下问题： ( 1 ) 大用户直购电的政策及理论研究包括直购电在我国产生的背景和意义； 实施大用户直购电的政策依据；大用户直购电的相关概念说明；目前我国实行大用 户直购电所面临的问题及解决对策。 ( 2 ) 用电市场竞争模式的研究。开展大用户直购电存在诸多制约因素，并可 能导致影响电力企业履行普遍服务的能力等不利影响，因此，开放用电市场竞争， 必须研究合理的模式 ( 3 ) 用户参与市场的其他形式的研究，如电力期货交易，可中断负荷参与市 场交易及其中的相关问题 ( 4 ) 开放用户参与市场的配套改革的研究深入研究输配分开和电力普遍服 务，为开放用户参与市场奠定理论基础 ( 5 ) 开放用电市场与电网安全运营分析开放用电市场竞争后，电力系统的 运行方式、调度方式和潮流均可能发生明显变化在此情况下，如何保证电网安全 是一个重要的课题，也是保护所有用户利益和电力企业利益的关键问题 本文结合我国实际情况，设计了基于统一竞价的开放用户参与市场的竞价模式 和基于两部制电价的竞价模式，两种模式都充分基于现状，便于过渡，规避开放用 电市场的风险和不利影响；在两部制电价模式中建立了基于效用比较的大用户优先 级评价研究，建立了基于改进b p 神经网络的智能评价模型研究并提出了开放中 小用户参与市场的方案、市场体系，以及用户参与市场的其他形式，主要是用户参 与电力期货市场和可中断负荷市场，建立了相应的市场竞争模型和管理模型建立 了基于数据挖掘技术的电力日负荷优选组合预测模型，为期货交易中的交易双方提 供决策依据研究、制定出开放用户参与市场竞争条件下有关安全协调机制及其辅 助服务的收费方案 本文的研究，将有助于我国建立起全面开放的市场体系，优化用户用电，提升 市场竞争力度 关键词：电力市场，输配分开，大用户，竟价模型，智能评价，预测模型 华北电力大学博士学位论文摘要 a b s t r a c t e l e c 砸c i t ym a r i ( e to ft h ef a c t o r yn e ts e p a r a t ei s s e tu pi i ic l l i n a w i t l lm c d “e l o p m to fo l 】rc o 吼仃y se l c c 仃i c i t ym a 呔c t ，t 1 1 ee l e c t r i cu s 盯w i nh a v et l l er i g l i tt o m p e t es t e pb ys 印h ll h i sp a p l l l ec l e c 嫡c i l ym a r k e to p 髓l o 棚s 锄盯i s 他a r c h e d b yt l l em m f b e 饵t h e 咖p h a s i sp r o b l 锄sa 佗t i l ef o l l o w i n g ： o 的竞争用户；一般的非竞价用户，可认为其报价等于目录 电价；报价低予目录电价的客户最后考虑通过将一般的非竞价用户等价为报价等于目 录电价的竞价用户，用户可简化为两类，一类是非竞价用户，必须保证用电；一类是竞 价用户，通过市场交易确定采购量。 3 2 3 交易计划的确定方法 对发电厂、用户的排序，是制定交易计划的基础工作。设n 个发电厂，m 个用户， 通过上述方法已经确定按照优先级由高到低的顺序按照优先级依次撮合发电厂和用户 的交易，直到发电厂或者用户已经全部成交，或者发电厂和用户成交将导致社会福利降 低 下面首先在不考虑网络约束、机组约束和网损的情况下，分析如何确定每个市场成 员的交易量。 制定交易计划可认为是一个优化问题，以实现社会福利w 最大为目标。 设当必须保证用电的非竞价用户( 如居民用电、重要政治保电) 的用电量e 。没有得 到满足时，社会效率损失的罚因子为以后为一个较大的正数。设最终实际成交电量为 易贝l j 必须保证用电的非竟价用户没有得到满足导致的效率损失可表示为下式： m ：- 七! 竺堡二墨2 二! 垒二墨! 2 一 ( 3 1 ) 上式用罚因子将总成交电量应不低于e i 的约束条件转化为目标函数，其中矾为效 率损失。 华北屯力大学博士学何论文 因此，制定交易计划的第一步是从发电厂的上网电量中匹配用户电量最。该过程体 现了必须保证用电的非竞价用户具有最高的优先级 第二步：在届被匹配的基础上。将发电厂的上网电量与用户的竟价电量匹配 按照优先级，逐一匹配上网的竞价电量和用户用电的竞价电量对，当发电厂的报价 不高于用户报价时，即将两者匹配，否则跳过 ， 当考虑网络约束、机组约束时，上述过程中还需要校核是否违反约束条件 制定交易计划的模型简述如下； m 缸，= f ( 聊 s 1 xe u q l ，xe n x e p ( 3 2 ) 在上式中，f 为成交电量；x 为决策变量，包括各个发电机组各个时段的状态、出 力，各个大用户各时段的中标负荷；各输变电设备状态与负载等 第一个约束条件的含义是，满足杌组各类约束包括：机组出力范围、机组状态； 第二个约束条件是系统约束条件的总和。包括：节点电压、节点有功平衡、网络传 输最大最小容量、相关设备负载范围等 第三个约束条件是关于报价方面的约束条件。低价机组优先上网发电；报价相对目 录电价的差值( 可能为正，也可能为负) 较高的用户优先获得用电指标 3 2 4 算例分析 算例l 设在一个市场中，存在3 个机组，5 个用户相关数据如下表所示： 表3 - l 发电厂数据 第三章辟j 电币场竞争模式的研究 上述两表中，电量单位为m w h ；电价单位为元m w h 。 从表3 1 可以看到，发电机组有两种类型，而且竟价机组可能有非竞价电量。非竞 价电量是计划部门或者调度交易中心根据核定上网电价、电量或者并网协议确定的。在 本例中，非竞价电量的平均价格为2 5 2 元m w h 。 在排定上网电量的优先级时，可有两个方案： ( 1 ) 将计划电量作为整体，优先级置为最高，优先考虑安排计划电量 采用该方案，则优先级分别为： 非竞价电量7 5 0 删h ，电价2 5 2 元唧h ： 机组p l 竞价电量4 0 ，报价2 5 0 元姗h ； 机组p 2 竞价电量5 0 ，报价2 7 0 元l l l r h ( 2 ) 将计划电量作为整体，优先级根据平均电价与各机组的竞价电量对比采用 该方案，则优先级分别为： 机组p 1 竟价电量4 0 ，报价2 5 0 元删h ； 非竞价电量7 5 0 姗，电价2 5 2 元朋w h ； 机组p 。竞价电量5 0 ，报价2 7 0 元朋盹 在排定上网电量的优先级后，下面分析用电的优先级。 从表3 2 可以看到，参与竞价的用户不应该享受保证供电的服务，因为参与竞价的 用户的中标用电量是由其报价决定的用户优先级如下： ( 1 ) 需要保证供电的非竞价用户的用电量，如表2 中用户u 3 ，电量1 2 0 瑚h ，电价 3 4 0 元m w h ： ( 2 ) 用户u 1 参与竞价，电量2 0 0 姗h ，报价3 5 0 元唧h ，核定电价3 3 0 元m w h ， 差价2 0 元删h ： ( 3 ) 用户u z 不参与竞价，且无须保电，电量4 3 0 姗h ，电价3 5 0 元栅h ，认为差价 为0 ； ( 4 ) 用户u 参与竞价，电量4 0 m w h ，报价4 0 0 元m w h ，核定电价6 0 0 元唧h ，差 价之o o 元唧h ，优先级最低 “： 从以上数据可以看到，虽然用户u 。的价格最高，但是，其报价相对原目录电价而言， 下降幅度最大，因此优先级最低 。 下面分析如何匹配上网电量和用电量。设发电厂的优先级采用方案l 。匹配过程如 下： ( 1 ) 计划电量7 5 0 m w h ，保电用户1 2 0 m w h ，满足用户1 2 0 m w h 的保电需求，计划电 量剩余6 3 0 m w h ： ： ( 2 ) 计划电量剩余的6 3 0 m w h ，平均电价2 5 2 元m w h ，优先缴第二位的用户u 。报价 3 5 0 元m w h 电量2 0 0 w h 。发电厂上网电价低于用户用电价格，可匹配。匹配后，计划 电量剩余4 3 0 m w h ，u 成交； 3 4 华北电力大学博士学位论文 ( 3 ) 发电厂计划电量剩余4 3 0 m w h 价格2 5 2 元胂h ，优先级第三位的用户u ：电量 4 3 0 删h ，价格3 4 0 元姗h 。发电厂上网电价低于用户用电价格，可匹配匹配后，发 电厂计划电量和用户u 2 电量都已经安排完毕。 ( 4 ) 优先级第二位的发电厂p i ，电量4 0 姗h ，电价2 5 0 元m 卧，优先级第四位的 用户u 报价4 0 0 元庸f h ，电量4 0 姗h 发电厂报价低于用户报价，可以匹配匹配后， p l 电量中标，用户u 。电量被满足一 完成上述匹配后，还原即可获得各个发电厂、用户的成交电量，成交价格为申报价 格 还原过程如下： ( 1 ) 计划电量的还原 将实际中标的计划电量，按照各个发电厂计划电量占总计划电量的比率分配给各个 发电厂，即保证各个发电厂计划电量具有相同的中标率 在本例中，由于计划电量全部中标，因此，各个发电厂计划电量都中标 ( 2 ) 发电厂中标的计划电量加上各自中标的竞争电量，即为该发电厂实际中标电 量 在本例中，发电厂p l 中标竞争电量4 0 m 盹所以，p i 实际中标电量2 4 0 姗h ，p 2 中标 2 5 洲h 的非竞价电量；p ，中标3 0 0 m 1 】r i 的非竟价电量 用户中标电量的计算方法类似，在本例中。用户电量全部中标 在本例中，是供过于求的情况，所以用户u 获得了远低于目录电价的价格，使用电 价格体现了市场供需情况的变化，从而优化用户的用电行为 通过本例可以看到，一方面使用户获得了低于目录电价的电量，另一方面保护了电 网企业的合理利益，在统一竞价的平台上，建立起了发电厂竟价与非竞价结合、用户竞 价与非竞价结合的统一交易模型。 ， 在该模式中，发电厂和用户参与统一的竟价平台的竞争，同时，1 增量”体现在价 格增量，而不是上一小节介绍的电量增量在价格上的增量，更能体现良好的经济信号， 引导用户优化用电，同时保护各方的合理利益 3 2 5 交易计划的可行性校验与执行 以上分析了基于统一竞价的增量直购电模式的核心部分之一，即在确定发电厂、用 户优先级的基础上制定交易计划注意到交易计划并不一定是可行的，可能受到各种约 束条件的影晌本节分析如何考虑约束调整交易计划，使之可行 在考虑交易计划的可行性时，需要首先说明的是，虽然在制定交易计划时是将发电 厂和用户一一匹配，但校核交易计划的可行性并不是针对每个匹配分别进行校核，而是 对整个交易计划进行校核 ， 通过制定无约束的交易计划，得到了各个发电厂的上网出力和各个负荷节点的用电 3 s 第三章崩屯市场竞争模式的研究 计划，调度交易机构统一调度发电厂和用户。比如，发电厂p 1 和用户u 2 匹配，这是由 它们的报价导致的它们的优先级确定的。但实际上有可能是发电厂p 1 和用户u 1 位于同 一个节点，实际上p 1 的电力电量送达了用户u 1 ，当然电力具有不可区分的特点，并 不能区分不同的用户的电力来自于哪个发电厂，上述说明只是用于表明，调度交易机构 对交易计划整体进行安全校核。 电力系统运行中的约束条件分为机组约束和网络约束两大类。下面分别分析如何校 垓网络约束和机组约束 约束主要包括： ( 1 ) 发电机组类的约束条件，如： 机组在各种出力状态下的爬坡速率； 机组最小出力、最大出力； 机组从停机状态到启动需要持续的时间、机组停机需要的时间； 。机组最小持续开机、停机时闻： 机组各种出力状态下的功率因数范围；等等 ( 2 ) 节点类约束条件，如： 节点电压范围； 节点最大有功、无功调整范围；等等 ( 3 ) 线路类的约束条件，如； 线路最大电流、最大传输容量； 断面最大传输容量；等等。 ( 4 ) 网络规律约束条件，如： 基尔霍夫电压定律； 基尔霍夫电流定律； 系统有功平衡、备用容量约束：等。 第四大类的约束条件都是其作用约束? 用数学模型表示部分约束条件如下： ( 1 ) 系统有功平衡 ，j 只，= 踢f = l ，2 ，人，r m ( 2 ) 系统备用： 1 分p 。硼 s d ：( 1 + & 。) ：t = t ，2 ? t l t j p 幽j s d 。( 1 - r 日) ，t = l ：2 ：，t 卫x g ( 3 ) 机组最大出力和最小出力约束： - 3 6 华北电力大学博士学位论文 p j 嘲p l j l | 。 p j ( 4 ) 机组最小运行时间与停机持续时问约束： ( 嗡l h 地l j m 砸o n 。o i j 1 0 乏o ：t = l 。2 。t j 暑n g ( c 咀：赫m eq m mo 正声o q 1 1 0 o ：t 蒜1 。2 t ：j 毫n g ( 5 ) 电压定律： z 置= o f = 1 ，2 ，人，r ( 6 ) 节点有功平衡； 五= 只一口，f = l ，2 a ，r c ( 7 ) 线路传输容量： i 置j i ( 以一，f = l ，2 a ，t ， | z 以上各式中，n g 和n l 分别为发电机和输电线路集合；t 和t 分别为时段下标和总 的时段数；6 q 为时段t 的系统负荷( 含网损) ；等等 在调度交易计算中，还有大量的其他约束条件，如系统调频容量、机组电置约束等。 本文在此不一一列出，不同的调度交易机构采用的数学模型存在一些差别，约束条件的 表达方式也有所不同 。 一机组约束条件 当交易计划违背机组约束条件时，分别针对违反约束的机组进行调整为了降低计 算复杂程度，并保证公平，调整时以调整非竞价电量的出力计划为主比如一台机组的 总出力1 8 0 姗中，4 0 栅是竞价部分，1 4 0 m w 是非竞价部分当违反机组约束条件需要调 整机组的出力计划时，调整1 4 0 m w 部分在调整机组出力时，为了保证系统总有功平衡， 需要同时反向调整另一台机组的出力，同样，在反向调整另_ 台机组出力时，也是取非 竞价部分进行调整 调整的原则归纳如下； ( 1 ) 竞价机组优先调整非竟价出力部分，因为计划电量可以滚动执行 ( 2 ) 选取对应的反向调整的机组按照如下原则进行： 当需要调高其他机组出力时，优先调整上网电价低、计划屯量完成率低的机组， 以及负荷中心的机组 优先考虑上网电价低的机组，是从经济性的角度考虑，优先考虑计划电网完成率低 的机组，是从三公调度的角度考虑，保证各个机组具有近似的完成率；优先考虑负荷中 心的机组，是从网络安全约束的角度考虑 第三章朋屯市场竞争模式的研究 当需要调低其他机组出力时，优先调整上网电价高、计划电网完成率高的机组以 及电源中心的机组。理由同上 二网络约束。 在修整机组约束后j 按照相同的程序根据网络约束修正交易计划。 3 2 6 适应性分析 上一小节提出了模型的基本结构。本节分析该模型的适应性 上述模型具有如下优点： ( 1 ) 用户获得了选择权，但是用户的选择权并没有使大用户获得特权没有损害 电力公司合理利益和中小用户利益 ( 2 ) 激励用户提高用电效率，提高电力资源的使用效率 用户用电价格在原目录电价的基础上，根据供需情况波动，激励客户提高用电效率， 并选择在何时的时间段用电。 在供不应求时，在满足各类用户基本需求的基础上，有限的电力资源优先由相对原 目录电价较高的用户使用从而达到优化电力资源使用的目的。在供过于求时，用户可 以获得低于目录电价的电力 ， ( 3 ) 适应于电力供应紧张与富余的情况 在大用户直购电中，只有在电力相对富余的情况下，才能使用。但本文提出的模式， 能直接应用于各种供需情况下 电力市场改革不但要形成竞争上网的格局，还要形成竞争购电的格局在电力富余 的情况下，发电侧的竞争比较激烈；在电力紧缺的情况下，用电侧的竞争比较激烈，除 了保证居民生活用电等应受到政策保护的用户外，将有限的电力资源得到更优化的配 置 ( 4 ) 兼顾竞价机组、非竞价机组、竞价机组竞价电量和非竞价电量并存的情况， 在竞价机组和非竞价机组之间建立起联系纽带，真正全面适用于中国电力体制改革的需 求。 目前各种模型讨论电力市场竟价时，还没有能正面处理市场中同时存在竟价机组和 非竞价机组、竟价电量和非竞价电量、竞争用户和非竞争用户的情况普遍按照竞价和 非竞价部分割裂的形式来考虑本文提出的方案，将竟价与非竞价部分统一考虑，将非 竞价部分组成一个整体，保证具有相近的完成率，满足三公调度的要求。 同时，由于我国往往是实施市场双轨制，如果割裂竞价和非竞价的联系，在供过于 求的情况下，非竞价发电厂获得特权，竞价用户获得特权：在供不应求的情况下，参与 市场是竞价电厂的特权，等等本文提出的模型，适应予竞争与非竞争市场成员并存的 情况 ( 5 ) 遵循国家法律法规 3 8 华：化电力大学博士学盘论文 体现在电力仍然由国家指导定价。但在国家指导定价的基础上，根据市场供需情况， 具有一定的灵活程度 “。 在该模式下，政府价格主管部门制定的目录电价转变为指导电价。参与市场竞争的 用户，用电价格为中标价格；没有参与竞争的用户。用电价格为指导电价非常符合国 家价格立法的立法精神 为了营造更加公平的市场环境，或者在价格中体现国家宏观调控目标，政府价格主 管部门可以调整指导价格 ( 6 ) 操作灵活，可拓展性强 前文分析发电厂一用户直购电模式中，在增量电量基础上开展竞争的模式在增量 电量上开展直购电，是承认现有的利益格局的一种。妥协但仍然危及未来的电力普 遍服务，直购电成为更小的范围内的大用户的特权，更难推广 本文提出的基于统一竞价的、在增量电价上开展的用电市场的竞争，操作灵活，容 易推广本模型可以在较短的范围内，让很大范围的用户参与到市场竞争中，而不仅仅 是少数大用户的特权，尤其是高耗能企业的特权 从以上分析可以看到，上述模式操作筒单灵活，可以平稳、灵活调整用户电价走向， 又引入合理程度的用电竞争 3 3 基于两部制电价的竞价模式 3 3 基于两部制电价的竞价模式相关理论 上一节系统论述了本文提出的基于统竞价的开放用电市场的模式，本节提出开放 用电市场的另一种选择方案：基于两部制电价的方案 增量电量的大用户直购电和本文上一节提出的基于统一竞价的用电市场竞争模式 都是一种有限竞争模式，其中增量电量的竞争模式是在新增发电量和新增用户之间的有 限竞争；基于统一竞价模式是在有限电价空间上的竞争本节提出的基于两部制电价的 竞争模式，是另外一种有限价格空间的竞争模式 由于不同的用户之间的用电性质不同。系统为相同用电容量盼不同用户之间准备的 发电容量也就会有所不同，从而耗费的固定费用也不同由于种种原因，不同用户阃最 大需量或变压器容量与实际用电量的比例千差万别，在最大需量或变压器容量相同的情 况下，实际用电量越多，单位供电费用中固定费用的含量越少，用户应承担的单位固定 费用也就越少，反之。则单位固定费用上升，所以。不能把所有用户捆在一起按用电量 平均计价，而必须对电价进行两部制分解：一部分反映供电的固定费用，按用户的最大 需量或变压器容量计收，与用户每月实际用电量无关，称为容量电价或基本电价：另一 部分反映供电的变动费用，按用户实际用电量计收，而与用户的装接容量或最大需量无 第三荤h j 电市场竞争模式的研究 关，称为电量电价或电度电价。 两部制电价机制能更科学地反应用户所使用的电力资源的程度，因此在世界各国得 到了广泛的推广。我国在一些大工业用户中实施了两部制电价，但在中小用户中还没有 推广两部制电价。 基于两部制电价的竞争模式的特点是： ( 1 )所有参与市场竞争的用户的电价分为容量电价和电量电价； ( 2 )所有发电厂的上网电价分为容量电价和电量电价； ( 3 ) 发电厂、用户的容量电价均由政府价格主管部门核定，电量电价由竞争产 生： ( 4 )发电厂的容量电价由电网公司支付i ( 5 ) 用户的容量电费支付给电网公司，因为发电厂的容量电费由电网公司支付； 而且容量电费用来反应用户所占用的电力资源容量的价值，而输配电网络属于 电网公司。所以用户的容量电费支付给电网公司； ( 6 )用户的容量电费实施目录电价机制，不同类型的用户支付不同的容量电费， 用以维持用户之间合理的交叉补贴，保证电网企业推动电力普遍服务的能力； ( 7 ，) 用户的电量电费展开竞争。 在上述模式下，一方面用电价格机制得到了优化，电价充分体现了用户所使用的电 力资源；同时也与我国现行电价机制良好衔接，保证了用户、发电企业和电网企业的合 理利益，推动用电市场的形成。 3 3 2 基于效用比较的电力大用户优先级评价 所谓效用，就是从一定的物质或活动的获得与消费中所产生的在身体上和精神上的 满足感，它能衡量企业对某种决策的主管价值态度或偏好，即效用值。对于电网公司( 或 发电企业) 和大用户而言，双方的合作关系对于各自的效用将不会完全相同，也就是说 双方对于彼此的价值和满意度不同。因此本文根据效用的差异对两者之间的关系进行分 析研究，将客户关系分为三类，进而将其作为电网公司( 或发电企业) 与大用户制定决 镶时的指导依据 3 3 2 1 电力大用户优先级评价指标体系的建立 在两部制电价的竞争模型中，引入如下指标对电力大用户优先级进行评价研究。 l 、电力容量指标 = c l ，e 其中h 是电力容量指标；c ：是电力容量在电网公司( 或发电企业) 总的电力容量 中所占的比重：e 是电力容量在电力大用户的总电力容量需量中所占的比重 柏 华北电力大学博士学位论文 当玑大于l 时，表明电力容量所占电网公司( 或发电企业) 总的电力容量中所占的 比重高于其在电力大用户的总电力容量需求中所占的比重，从而说明电网公司( 或发电 企业) 对双方合作关系的重视程度高于电力大用户，电网公司( 或发电企业) 获得的效 用高于电力大用户；反之，当小于l 时，则说明大用户获得的效用高于电网公司( 或 发电企业) 2 、电力电量指标 如= q l ，q 其中心是利润指标；q i 是电力电量在电网公司( 或发电企业) 总的售电量中所占 的比重：q 是电力电量在电力大用户的总电力电量需量中所占的比重 当1 1 2 大于1 时，表明电力电量所占电网公司( 或发电企业) 总的售电量中所占的 比重高于其在电力大用户的总电力容量需求中所占的比重，从而说明电网公司( 或发电 企业) 对双方合作关系的重视程度高于电力大用户，电网公司( 或发电企业) 获得的效 用高于电力大用户；反之，当心小于l 时，则说明大用户获得的效用高于电网公司( 或 发电企业) 3 、电力容量增长率指标 坞； 其中屹是电力容量增长率指标；是此大用户电力容量在电网公司( 或发电企业) 上增长率：c - g l 是电网公司( 或发电企业) 电力容量的整体增长率；c ，g f 是此大用户同 电网公司( 或发电企业) 交易的电力容量的增长率；c 是此大用户电力容量的整体增 长率、 不难看出，c 豉2 c 因此，可以将公式简化为 坞：衫 ，c g l 当屹大于1 时，表明电网公司( 或发电企业) 对于电力容量增长的评价高于大用户 对电力容量增长的评价，从而说明电网公司( 或发电企业) 对于双方业务成长的满意度 高于大用户，因此电网公司( 或发电企业) 获得的效用高于大用户；反之，当吩小于l 时，则说明电力大用户获得的效用高于电网公司 o 3 6 是一个s 型函数。 b p 算法的学习过程由正向传播和反向传播组成。正向传播过程输入样本从输入层 经隐含层处理后传向输出层，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态如果在 输出层不能得到期望输出d p i ；则转入反向传播将误差信号沿原连接通路返回，通过 修正各神经元的权系数，使得误差信号最小。定义误差函数e p 为期望输出d p i 与实际 输出y p i 之间误差的平方和： 驴圭萼e ；= 圭警吣2 净， 我们希望改变网络的各个权系数嘭使得e p 尽可能减小，从而使实际输出值尽量 逼近期望输出值。这实际上是求误差函数的极小值问题，可采用最陡下降算法，使权系 数沿着误差函数的负梯度方向改变。权系数嘭”的调整量可按下式计算： ，赠叫器o 九= l ，2 ，l 华靶电力大学博士学位论文 i = l ，2 ，n l + i ( 3 8 ) j = l ，2 ，t 式中叩为学习步幅，随学习过程而变化 误差函数的求取是一个始于输出层的反向传播递归过程，即通过误差函数反向传播 来修正权系数经过多个样本的反复训练，并朝减小误差的方向修正权系数，最后得到 满意的结果 总括起来，b p 神经网络有两个优点：( 1 ) 可以逼近任意的非线性映射关系：( 2 ) 具有很好的泛化能力。但是，它也有缺点：( 1 ) 收敛速度慢；( 2 ) 局部极值 针对b p 神经网络一个主要问题是学习过程中系统可能陷入某些局部最小值，或者 某些静态点，或在这些点之间震荡的问题，本文采用引入动量项的方法对b p 网络的权 值系数及阀值的调节公式进行修改 峋( 再) 2 窿( 聪一1 ) + ( 1 一口) ，7 4 ( ) 乃( n ) ( 3 棚) 挑o ) = 必岛o 1 ) + ( 1 一口) 4 乃( 露) ( 3 一l o ) 式中 为训练次数；a w 为权值的增量；刁为学习速率；磊为输出节点珀计算误 差；p ，为输入节点的计算输入：口为动量因子，一般取o 9 5 左右加入动量项的原理 就是在修正网络权值时，不仅考虑误差在梯度上的作用，而且考虑在误差曲面上变化趋 势的影响，其作用如同一个低通滤波器，它允许网络忽略网络上微小变化特性具体解 释如下当动量因子取值为零时，权值变化仅根据梯度下降法产生当动量因子取值为 1 对，新的权值变化则是 殳置为最后一次权值的变化，丽依梯度法产生的变化部分则被 忽略掉了，促使权值的调节向着误差曲面底部的平均方向变化，当网络权值进入误差曲 面底部的平坦区时，4 将变得很小，于是， + 1 ) z 嗨 ) ，从而防止了= o 的出现，有助于使网络从误差曲面的局部极小值中跳出 训练过程中采用动量法的判断条件为 lo s ：g ( 七) s ：s e ( t 1 ) x 1 0 4 口= o 9 5 ，跚( 七) s 距( 七一1 ) ( 3 1 1 ) i 口， 皿艇 针对b p 神经网络收敛速度慢的问题，本文考虑采用自适应学习速率的方法进行修 改学习速率决定每次循环训练中所产生的权值变化量大的学习速率可能导致系统 的不稳定，小的学习速率导致较长的训练时间。可能收敛很慢不过能保证网络的误差 第三章削电市场竞争模式的研究 值不跳出误差表面的低谷而最终趋于最小误差值。所以在一般情况下，倾向于选取较小 的学习速率以保证系统的稳定性。学习速率的选取范围在o o 卜o 8 之间。本文采用的 学习速率的思想可以表述如下 1 1 0 5 ，7 ( d ，册传+ 1 ) 1 0 4 跚( 七) ( 3 1 2 ) l 带 电网公司审核交易计划能否满足约束条件，不满足时，将调整计划告知交易 中心和相关的市场成员； ( 3 ) 当不能执行时，由交易中心组织市场成员平仓进行对冲交易； ( 4 ) 电网公司应保证各个节点的可用率若超出允许的不可用容量或者次数，电 网公司应依据交易额的一定比率向各市场成员赔偿损失 一 当发电厂或者用户不能履行合约时，可按照交易中心制定的交易规则追究违约责 任 ， 4 5 负荷预测方法研究 在电力期货交易模型中，对电力需求量估计的准确性可以给市场交易主体带来巨大 的收益因此本文进行了基于数据挖掘技术的电力日负荷优选组合预测研究 4 5 1 联合数据挖掘技术 数据挖掘技术是使用模式识别技术、统计和数学技术，在大量的数据中发现有意义 的叛关系、模式和趋势的过程，也就是从海量数据中挖掘出可能有潜在价值的信息的技 术主要功能包括： ( 1 ) 分类；按照分析对象的属性、特征，建立不同的组类来描述事物，用于预测事件 所属的类别其中样本数据中包含标识样本事件所属类别的数据项。 ( 2 ) 聚类：识别出数据分析内在的规则，按照这些规则把对象分成若干类。 ( 3 ) 关联：发现有联系的事件或记录，由此推断事件阃潜在的关联，识别有可能重复 发生的模式，根据关联程度大小，还可以进行排序 ( 4 ) 序列模式：与关联分析类似，只是扩展为一段时间的项目集问的关系，常把序列 模式看作由时间变量连接起来的关联。序列分析可分析长时间的相关记录，发现经常发 生的模式 ( 5 ) 预测：分析掌握对象的发展规律，对未来的趋势做出预见 华北电力大学博十学位论文 4 5 2 日负荷联合数据挖掘技术的设计 根据数据挖掘的基本概念和基本功能，我们将模糊分类器和灰色关联技术联合起 来，设计了一种具有分类和关联功能的联合数据挖掘技术，步骤如下： ( 1 ) 首先建立日负荷的气象影响模糊分类器 目前，对于短期臼负荷曲线来说，气象是最重要的影响因素，为了较大地提高日负 荷预测精度，必须考虑气象因素的影响。其中对负荷影响较大且天气预报可以给出的因 素有日最高温度、日最低温度、日平均温度和日降雨量，如果条件具备还可以增加其它 因素现在对这四类因素进行模糊赋值分类，分类情况用向量( z l ，z 2 ，z 3 ，z 4 ) 表示， z l ，z 2 ，z 3 按模糊化分别分类为低、中、高，分别取值l ，2 ，3 ；z 4 按模糊化分类为 无雨、小雨、中雨、大雨，分别取值为0 jl ，2 ，3 ，则可将每日的历史负荷分类如下： iz i = l ，2 3 i m z ，弘嚣葚 忆= 蚴 气温的低、中、高标准，可按本地区的实际情况确定，雨量的小、中、大标准，也 可按地区特点设定，或采用模糊聚类分析方法确定每日将历史日负荷曲线9 6 点输入 数据库时，同时输入每日的气象影响因素的模糊分类标记，例如：昨日最高温度高，平 均温度中，最低温度低，有小雨，则昨日的气象模糊分类类别是( 3 ，2 ，l ，1 ) ，这样， 每日都有一个气象模糊分类标记 如果根据气象预报，知道预测日气象类别是( 3 ，2 ，1 1 ) ，则从历史负荷库中反 向抽取具有( 3 ，2 ，l ，1 ) 类别特征的历史负荷日，将具有这一气象特征的所有负荷日 抽出，形成一个气象模糊分类库，这个库中的所有负荷日都具有( 3 ，2 ，l ，1 ) 这一气 象特征 ( 2 ) 运用灰色关联分析选定预测所需负荷日数据+ 第一步所建的同一类别气象模糊分类库中的负荷日，只是挖掘出了粗糙相似的气象 特征，为了提高预测精度；再运用灰色关联分析理论在分类库中进一步建立与预测同 具有高度关联的若干历史负荷开，以这些负荷同做为下一步预测建模的历史数据这些 历史负荷日，通过联合数据挖掘技术中的分类和关联，达到了在气象特征上与预测日气 象特征的高度一致，用此来建模，无疑将较大地提高负荷预测的精度 灰色关联分析理论 关联分析是灰色系统理论提出的一种方法，是分析系统中各因素关联程度的方法， 其基本思想是根据曲线问相似程度来判断关联程度 具体计算步骤如下： a 构造序列矩阵在通过模糊分类器对历史负荷进行了初步分类挖掘，并形成了 第四章开放用户参与觉价的其他形式 与预测月具有相似气象特征的历史数据分类库后，进一步进行关联排序分析。参考序列 ( 又称预测日气象特征) 用t o 表示，若预测日气象预报为最高气温3 5 0 ，平均气温2 5 0 ， 最低气温1 5 0 ，雨量2 0 毫米，则t o = ( 。t o ( 1 ) ，t o ( 2 ) ，t o ( 3 ) ，t o ( 4 ) ，) = ( 3 5 ，2 5 ， 1 5 ，2 0 ) 。同理，在已得分类库中的每日气象数据组成比较序列，用t 1 ，t 2 。，t n 表 示，这n + 1 个序列构成序列矩阵： ： i 瓦( 1 ) 正( 1 ) a ( 1 ) l ( 瓦，互，五， ) = i m m m 、m ( 4 3 ) 伽) 五彻) ar 胁) j b 、无量纲化：为消除量纲，用“初值化”方法进行数据处理。采用公式： 珊) 2 鬻扣0 ，l 鼬，雌t 5 ：2 ，a ，m ( 4