（电力系统及其自动化专业论文）区域电力市场下省级电力公司购电策略研究.pdf

东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，o u rc o u n t r y se l e c t r i cp o w e to r g a n i z a t i o n a lr e f o r mi sb e i n gc a r r i e do i l t h o r o u g h l y t h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e t i z a t i o nh a sa l s oo b t a i n e dt h ep r e l i m i n a r yr e a l i z a t i o n n 屺 e l e c t r i cp o w e rm a r k e ts y s t e mi sc o n s i s t e do f t h en a t i o n a le l e c t r i cp o w e rm a r k e t , t h er e g i o ne l e c t r i c p o w e rm a r k e ta n dt h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rm a r k e l a n dt h er e g i o ne l e c t r i cp o w e rm a r k e tp l a y s t h er o l el i n k i n gt h ep r e c e d i n gw i t ht h ef o l l o w i n g n o wi nt h ew h o l ec o u n t r y , t h en o r t h e a s tr e g i o n e l e c t r i cp o w e rm a r k e th a se n t e r e dt h ea c t u a lm o v e m e n ts t a g e f u r t h e r m o r e ，t h ee a s tc h i n ae l e c t r i c p o w e rm a r k e tw i l lo f f i c i a l l ym o v es o o n u n d a rt h i se n v i r o n m e n t , t ot h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e r c o m p a n y , i t se c o n o m i ce f f i c i e n c ya n dd i s p a t c h e rs f f a t e g y a l e o b v i o u s l yd i f f e r e n t f r o mt h e t r a d i t i o n a le l e c t r i cp o w e rs t r u c t u r e i t sw o r t hr e s e a r c h i n go nh o wt oo p t i m i z et h ep r o v i n c i a ll e v e l e l e c t r i cp o w e rc o m p a n yb e n e f i ta n dt h ep r o v i n c i a ll e v e le l e c t r i cp o w e rc o m p a n yd i s p a t c h e r s t r a t e g y o nt h eb a s eo ft h ef o r e c a s t i n go fc l e a r i n gp r i c ei nt h ed a y - a h e a dm a r k e t ，t h ep a p e r c o n s t r u c t s t h e p u r c h a s ec o s t m o d e lo f t h e p r o v i n c i a le l e c t r i c p o w e r c o m p a n y t o a n a l y s e t h e f a c t o r s t h a ta f f e c tt h ep r o v i n c i a ll e v e le l e c t r i cp o w e rc o m p a n yb e n e f i ta n dt h e no p t i m i z et h em o d e l t h ep a p e rf i r s t l yf o r e c a s t st h ed a y - a h e a dm a r k e t sc l e a r i n ge l e c t r o v a l e n c ei nt h ee a s tc h i n a e l e c t r i cp o w e rm a r k e l s i m p l ei n t r o d u c t i o na b o n tv a r i e de l e c t r o v a l e n c ef o r e c a s t i n gm e t h o d sa r e a n a l y s e dr e s p e c t i v e l y t h ee l e c t r o v a l e n c ef o r e c a s t i n gm e t h o d si n c l d u et h es i m u l a t i o nf o r e c a s t m e t h o d ，t h em a t h e m a t i c a la n a l y s i sm e t h o da n do t h e rn o n - c o n v e n t i o nm e t h o d s i nt h ef o l l o w i n g p a p e r , s i m u l a t i o nf o r e c a s tm e t h o d i s m a i n l yi n t r o d u c e d b yc o m b i n i n gt h ea n a l y s e o ft h e s i m u l a t i o nf o r e c a s tm e t h o dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ee a s tc h i n ae l e c t r i cp o w e rm a r k e t , w e c o n c l u d et h a tt h i sm e t h o di ss u i t a b l et on o t h i n gb u tt h ef o r e c a s t i n gf o rt h ef e wn o d em o d e l t h e n ， m a t h e m a t i c a la n a l y s i sm e t h o d sa r ei n t r o d u c e de m p h a t i c a l l y i nt h i sk i n do fm e t h o d s ，t i m es e r i e s m e t h o d ，n e r v cn e t w o r km e t h o da n df u z z yr e a s o n i n gm e t h o da 婵i n t r o d u c e d ，a n do t h e r n o n - c o n v e n t i o nm e t h o d sa r en o tl i s t e di nt h ep a p e r f i n a l l y , 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 so ft h e e a s tc h i n ae l e c t r i cp o w e rm a r k e ta n dc o m p a r a t i v e l y a n a l y s i n gt h e v a r i e de l e c t r o v a l e n c e f o r e c a s t i n gm e t h o d s ，n e r v en e t w o r kf o r e c a s tm e t h o db a s e do nw a v e l e tn e u r ei sa d o p t e d ，a n d e x a m p l e sa r ea t t a c h e dt oa t t e s tt h a tf o r e c a s t i n gp r e c i s i o nc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t s b a s e do nt h ee l e c t r o v a l e n c ef o r e c a s t i n go fd a y - 曲e a dm a r k e t , t h ep u r c h a s ec o s tm o d e lo ft h e p r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n yi sc o n d u c t e dt oa n a l y s et h ef a c t o r si n f l u e n c i n gt h eb e n e f i to f t h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n ya n do p t i m i z et h em o d e l f i r s t , ap r e d i g e s t e dm o d e li s c o n d u c t e da n da l le x a m p l ei sl i s t e dt ov a l i d a t et h em e t h o da n dc o n f i r mt h ef a c t o r s ，t h e nt h e p u f c h a s ec o s tm o d e lo ft h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n yu n d e rt h ee a s tc h i n ae l e c t r i c p o w e rm a r k e ti sc o n d u c t e d j i a n g s up r o v i n c e sa c t u a lm a r k e td a t av a l i d a t et h i sm e t h o d t h e c o n c l u s i o ni st h a tt h ec o s to ft h ep r o v i n c i a ll e v e le l e c t r i cp o w e rc o m p a n yi sr e d u c e db yu t l i z i n g t h i sm e t h o d 。s ot h ev a l i d i t yo ft h em e t h o di sc o n f a m e d i nt h i sf o u n d a t i o n ，t h ep a p e ra n a l y s e s s e v e r a lm a i nf a c t o r se f f e c t i n gt h ec o s to ft h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n ya n dv a l i d a t e st h e i n f l u e n c eo nt h ec o s to ft h ep r o v i n c i a le l e c t r i cp o w e rc o m p a n ya n di t sc o r r e l a t i o nd e g r e e k e y w o r d s ：r e g i n p o w e r m a r k e t , e l e c t i c i t y p r i c e f o r e c a s t , p o w e r v o l u m e d i s t r i b u t i o n 符号说明 单位年度合同交易量电价 单位月度竟价交易量电价 单位月度竞价高峰交易量电价 单位月度竞价低谷交易量电 交易日的预测系统边际电价 第i 交易时段j 机组年度合同交易总量 第i 交易时段j 机组月度竟价交易总量 第i 交易时段j 机组日前交易电量 交易日j 机组的年度合同交易总量 交易日所有机组的日年度合同交易总量 交易日j 机组的月度竞价交易总量 各交易时段的负荷预测 合同交易量控制因子 j 机组i 时刻的出力 v o 靠 。 知 。 肋 轧 加函舶 只 嘶 m 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 研究生签名：逾延冬 日期：迅亟 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复 印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和 纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办 理。 研究生签名：二半址导师签名： 日期：莎1 第一牵绪论 第一章绪论 1 1 我国电力市场发展的现状 改革开放以来，我国电力工业发展迅速，电力建设取得了巨大成就。但现有电力工业存 在着明显的政策性、结构性、体制性缺陷，由此带来行业生产效率低、电力价格不合理、资 源优化配置受阻、环保政策难以实施等一系列问题，在此背景下，中央对电力工业实施市场 化改革。2 0 0 0 年我国在6 个省( 市) 开展了“厂网分开、竞价上网”试点工作，在建立省 级发电侧竞争性市场方面取得了一定的成绩，但是省级电力市场存在资源优化的局限性，在 此情况下，需要进一步研究开放省级电力市场，建立区域电力市场以促进更大范围的资源优 化。 2 0 0 2 年初国务院颁发的关于电力体制改革方案的文件，拉开了新一轮电力改革的 序幕。该轮电力工业改革的主要内容是在发电环节引入竞争机制，文件提出要在“十五”期 间实行厂网分开、竞价上网，“初步建立竞争、开放的区域电力市场，实行新的电价机制”。 2 0 0 2 年1 2 月2 9 日，中国电力工业进行了重组，新成立了l l 家电力公司，包括：国家电网 公司、中国南方电网有限公司，中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、 中国国电集团公司、中国电力投资集团公司等五家发电公司，以及中国电力工程顾问集团公 司、中国水电工程顾问集团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司等四家 辅业公司。l l 家电力公司的成立实现了厂网分开，引入了竞争机制，这是我国电力工业改 革的重大成果。2o o3 年，中国首先选择东北进行了区域电力市场试点，并计划在未来2 至3 年内，初步建立东北、华北、华东、华中、西北和南方等6 个区域电力市场。 图l i 电力市场布局分布图 华东电力市场是我国数个试点电力市场中机制相对完善，运行规则相对完备、软硬件基 东南大学硕士学位论文 础相对较好的一个电力市场。其总体目标是：引入竞争机制，打破市场壁垒，实现电力资源 优化配置，促使电力企业加强管理、提高效率、改善服务，形成政府监管下的统一、开放、 竞争、有序的区域电力市场。 2 0 0 4 年5 月1 8 日华东电力市场模拟运行启动，我国继东北区域电力市场之后又一个区 域电力市场华东区域电力市场正式进入模拟运行。华东电力市场模拟运行，以年度合同和月 度竞争为主。在此基础上，随着技术支持系统相应功能的完备，适时开展目前竞争和实时平 衡。模拟运行期间，首先对市场注册、月度报价、交易排序、信息发布、监管程序等五个环 节进行模拟，检验并完善市场运营规则和监管实施意见。条件具备时，再将调度、计量、结 算等环节纳入模拟运行的范围。目前进入华东电力市场的有竞价电厂5 9 个，竞价机组1 7 1 台，竟价容量4 3 3 8 8 万千瓦，占华东总装机容量的一半以上。同时，各省电力公司作为购 电者，在区域电力交易平台竞争购电。2 0 0 5 年1 1 月0 1 日，华东电力市场在国内率先开展 综合模拟日前竞价，全网共有单发电机组容量l o 万千瓦以上的2 1 6 台发电机组参与竟价， 上海、江苏、浙江、安徽，福建五省市总装机容量达一亿万千瓦，参与竞价机组达到6 0 0 0 万千瓦，占总量的6 0 。 1 2 课题的提出 2 0 0 6 年4 月，华东区域电力市场已进行了三天调电试运行，并将在0 6 年四季度开始正 式试运行，相应的华东区域电力市场运营规则也已经制定完毕。根据规划，未来的华东 电力市场将是一个在统一平台上进行日前全电量报价，按竟价结果合理处理落实年度合同、 双边交易、月度中标和日前竞争中标电量的关系，以合约交易为基础竟价交易与合约交易相 结合，多方参与，协调运作，公平透明，并从电网实际出发分期实施，逐步增强竞争力度的 综合电力市场。 根据华东区域电力市场运营规则，省级电力公司作为独立于发电企业的经济实体， 一方面要直接参与市场电能量的竞争，另一方面还需在本身范围内做好系统调度与运行工 作，维护本省电力系统安全、稳定的运行。在这样一个新的市场环境下，省级电力公司如何 依照华东区域电力市场运营规则的规定，综合考虑各种市场因素，降低自己在区域电力 市场中的购电成本，安全、可靠地制定及完成电网每日的调度计划，实现江苏电网的优化运 营成为一个迫切需要解决的重要问题。因此本文的研究方向为区域电力市场环境下省电力公 司策略及优化调度研究。 研究省公司策略及优化调度，一方面有助于省级电力公司构建合理报价及日电量分配模 型，科学决策，获得较大收益，另方面有助于电网的安全经济运行。 为此，首先要建立一个电力公司购电成本模型，在此基础上才能分析分析日电量分配策 略，而在区域电力市场环境下，购电成本受许多因素影响，这些因素分开考虑时，建立模型 分析难度并不太大，但如果将相关影响因素综合考虑，购电成本模型的求解就是一个非线性 整数动态规划，在求解上有相当大的难度，这些问题都需要研究解决。 1 3 国内外研究现状 本文的研究主要建立在以下几方面研究的基础上：日前市场电价预测、电量分解策略、 备用容量问题、经济调度与机组组合问题。 2 第一章绪论 1 3 1 电价预测研究现状 现阶段进行电价预测主要是借鉴其他商品价格预测和电力负荷预测的基本思想，根据实 际情况，结合电价预测的特点，选择合适的预测技术，对电价做出分析预测。有关于电价预 测方面主要的电价预测方法有仿真法、时间序列法、人工神经网络法、模糊推理法、基于小 波变换理论的预测方法等。下面对其中主要的几种方法研究现状进行介绍。 ( 1 ) 市场仿真方法 电力市场出清电价是系统总的供给曲线和需求曲线交点所对应的均衡价格，因此部分学 者通过预测的市场总供给曲线和预测的系统负荷来模拟电力的拍卖过程。从而得到市场出清 价。 文献【1 5 】通过需求和供给各自的随机模型得到市场价格及其概率分布。 文献 1 7 1 进步模拟市场出清后的安全校核过程，从而得到考虐系统约束、备用需求等 因素的预测电价。 文献 1 9 ，2 0 运用随机生产模拟对短期电价进行了预测。该方法可以方便地计及发电机故 障和负荷随机性对市场电价的影响，而且可以得到电价的概率分布。 ( 2 ) 时间序列法 时间序列模型分为自回归( a r ) 模型、动平均( m a ) 模型、自回归滑动平e a ( a r u a ) 模型， 累积式自回归一动平均( a r i m a ) 模型，已被广泛应用于短期负荷预测中，考虑到各时段系统 边际电价本身就构成一个等间距的随机时间序列，因此有不少学者尝试将时间序列模型应用 于短期电价预测。运用时间序列法预测电价的关键假设就是确定模型的历史电价与要预测的 未来电价在某种程度上具有相似性。当前比较常用的主要是a r m a 模型“和a r i m a 模型 3 儿引 文献 2 2 1 提出了用时间序列法中的a r m a 模型对日前市场出清电价进行预测。取得了 较好的预测效果。 文献 2 4 1 分时段建立了现货电价的a r 、刘籼t 和不可观测分量时间序列模型，并在模 型中引入了基本的极端电价出现概率处理法，对德国莱比锡电力交易所的现货电价进行了预 测。 文献【2 5 】在分析电价波动特性和现有预测方法的基础上，首次提出结合误差预测校正电 价预测来提高预测精度的新思路。在建立常规电价预测模型的基础上对预测后的残差形成 的随机序列也迭代地建立预测模型，并用预测的误差修正电价预测结果。采用a r i m a 方法 建立电价预测和误差预测模型，并用加州电力市场的历史数据建立基于a r i m a 的日平均电 价预测模型，预测结果表明所提方法能明显改善预测精度。 文献 2 6 1 用时间序列法的温度关联修正模型对芬兰和挪威电力市场的最高电价和平均 电价进行了预测。但温度关联修正模型的各参数权重难以确定，电价突交点附近的预测误差 较大。 文献【2 7 】用b a y e s 函数将原始序列分类，再用自回归( a r ) 法对这些类别进行建模，预 溯了新英格兰电力市场的峰荷和谷荷平均m c p 。 文献1 2 8 1 采用分时段预测方法，即每日中备时段分别建模预测，较大幅度地提高了预测 精度。每日中同一时段电价变化类似，分时段电价序列平稳性比单一的时序电价序列更好， 有利于建模预测。 文献【2 9 】首次采用a r i m a 模型预测电价。 文献 3 0 1 采用文献 3 h 中的模型对小波分解后的各电价分量分别建模预测，然后重构得 到预测电价。预测精度得到进步提高。 文献 3 1 1 考虑到电价序列的时间异方差性，建立了电价的a r m a g a r c h 模型，对一年 中1 2 个典型星期的预测结果表明该方法有很高的预测精度，g a r c h 模型是一种有潜力的 3 东南大学硕士学位论文 电价预测方法。 文献目2 扮析认为电价有混沌特性，并采用混沌时间序列法预测电价 时间序列法在电价预测中的应用情况如表所示 表1 1 时间序列法在电价预测中的应用 单变量时间序列法两变量时问序列法 引用 预测 引用预测 应用 预测预测误 文章 预测方法应用市场预测时段误差 文章方法 市场 时段差( ) ( ) 新英格兰 2 0 0 0 - 0 1 -2 0 0 2 - 2 9 1 a r1 0 0 6 市场2 0 0 0 4 ) 40 7 - 2 7 a r 德国 2 7 0 f 3 3 】 p j m 恤 - 6 2 5 2 0 0 1 1 0 1 6 2 3 9 1 市场 饼羽k i p e ；g 电 2 2 a r m a0 0 l - l m 2 22 6 73 o 力交易所 0 8 0 2 西班牙市 卸m l 锄 2 0 0 0 - 【3 l 】0 1 0 。2 0 0 0 - 1 2 1 0 o 场v a r0 4 , 2 0 04 3 7 每月各1 星期 西班o - 0 8 2 【3 2 1 a r m i a 美国加州 1 9 9 9 年，2 0 0 0 年各1 0 d 未知 【删 牙市0 0 0 - l t f4 3 6 3 3 1市场 场2 每月 的日均电价 各一 西班牙市2 0 0 2 年的4 3 4 1 8 1 1星期 场 个典型星期 西班牙市 2 0 0 0 年1 2 个 5 5 51 9 9 7 场典型星期 英国 【3 5 】 g a r c h 4 1 】 i f0 1 - 1 91 0 o 2 0 0 0 年1 2 个市场 加州市场 5 7 l9 7 - 0 3 典型星期 注：预测误差以平均相对误差和平均绝对误差计；上标为平均绝对误差属于欧洲的市场单位为欧元 舢直w h l 属于美国的市场单位为美y r d ( m w h ) ；v a r 表示两变量自同归模型；1 f 表示传递函数。 ( 3 ) 人工神经网络法 文献【3 6 】首次将神经网络应用于电价预测，预测了英国电力库下一交易日每个结算时段 的s m p ，给电价预测开辟了一条新路。 文献 3 7 ，3 8 1 采用了b p 神经网络应用于电价预测。 为了提高预测精度，可以在神经网络的输入层增加特殊的输入向量，使网络能够更好地 反映电价的波动。 文献 3 9 】从供需角度出发，把供求指数作为神经网络的输入进行电价预测。 文献 4 0 ，4 1 在输入层引入竞价空间的概念。 文献【4 2 】从市场力角度出发，引入发电容量必须运行率( m r r ) 文献 4 3 1 从备用角度出发，在输入向量中增加旋转备用。 为了提高预测精度，可以对神经网络的输入项梁进行预处理。 文献 4 4 1 采用数据平滑技术去除电价的增长趋势，引入星期指数去除电价的星期趋势， 再把数据输入到b p 神经网络中。对美国加州电能交易所公布的数据进行仿真，取得了较好 的效果。 文献【4 5 棚】通过模糊聚类法把电价根据其相关因素进行分类处理，然后通过神经网络 来预测。但是聚类只能根据先验知识进行分类，而且可能会将某几个特殊的样本未归入任何 4 第一章绪论 类别，对精度造成一定影响。 文献 4 8 1 以浙江电力市场为背景，提出一种基于小波分解和神经网络的m c p 预测方法。 利用小波分解技术去除细节后的重孝每电价序列作为神经网络的输入，更加突出了电价序列的 般规律，预测精度有所提高。 文献【4 9 傈用混沌法将电价及其相关因素构成的多变量时间序列重构，用递归神经网络 ( r n n ) 跟踪相空间相邻相点间的演化行为，从而建立电价预测模型。对新英格兰电力市 场的电价进行了成功预测。但在重构相空间的过程中，延迟时间和嵌入维数需慎重选取。 为了提高预测精度，可以对神经网络的结构作适当改进。也可以提出新的学习算法。改 进神经网络结构。 文献【5 0 】提出应用递归神经网络进行改进。 文献1 5 4 1 提出应用小脑模型关节控制器( c m a c ) 神经网络进行改进。 文献 5 5 1 提出应用多元回归神经网络( g r n n ) 来改进 文献 5 7 1 提出模糊神经网络。 以上模型都改善了传统神经网络模型学习速度慢和容易陷入局部极小点等问题。 文献 5 l 】用预测置信度来调节权重系数，把辐基函数网络( r b f ) 和多层感知器网络 ( m l p ) 的预测结果作线形组合，预测了新英格兰电力市场的m c p 。 文献 5 2 1 提出采用级联相关神经网络模型，在训练过程中能够自适应地增加隐含节点， 避免了随网络结构的估计。 文献1 5 3 提出采用遗传算法优化b p 神经网络以解决b p 神经网络拓扑结构确定困难和 全局搜索能力弱的问题。 文献【5 6 】应用自适应方案，根据最新获得的数据调整a n n 的参数，能够自动决定需要 多少历史数据才能获得最精确的预测。 ( 4 ) 模糊推理法 文献1 5 8 1 运用模糊建模法对美国加州电力市场的平均市场清算价进行了预测，结果表 明，最佳规则数目仍来找到，对复杂结构的辨识能力有待提离。 到目前为止，这种方法的效果尚无法令人满意。但是模糊逻辑与其它模型相结合的算法 得到了广泛应用，尤其是模糊聚类法在对电价数据的预处理方面，显示出了很好的效果。 文献1 5 9 1 建立了基于模糊神经网络的系统边际电价预测模型。对山西电力市场日前市场 出清电价进行预测，显示了良好的预测精度。 ( 5 ) 基于小波变换理论的预测方法 文献 6 0 1 中将小波变换和a r m a 相组合建立电价预测模型，相对于单一的a r m a 方法， 给予小波变换的a r m a 方法在预测精度上有一定的提高。 鉴于小波变换良好的的时频局部化性质和变焦性质，以及神经网络的自学习、强鲁棒性 和推广能力，有些学者将二者加以结合。 文献 6 1 , 4 8 1 利用小波变换对信号进行预处理，然后用神经网络进行学习与判别。预测精 度和收敛性方面有显著提高。但需要注意小波基和分解尺度的选择，并处理好小波变换过程 中的边界问题，否则各子序列预测再准确，整体预测精度也不一定高。 文献f 6 2 】提出以小波函数代替常规网络的隐节点激励函数，以小波的尺度和平移参数作 为神经刚络的权值和阀值参数。构成一种新型的前馈神经网络。预测精度和收敛性有较大提 高，但需注意小波基的数量和网络出示参数的选择，选择不当会导致嘲络收敛速度缓慢甚者 不收敛。 1 3 2 电量分解策略 电量分解策略是指年度合同电量、月度竞价电量及目前竟价电量值在竞价日9 6 点的分 5 东南大学硕士学位论文 配，对此相关研究较少，相关文献主要是研究合同电垂与竞价电量在日前的分解方式，提出 一些优化的分解方式实现效益的最大化。 文献 6 3 j 提出了一种最大亿发电公司利润的安全经济调度方法。该方法采用内点法与 b e n d e r s 分解相结合进行求解。主问题是一个发电公司最大化其利润的经济调度模型，而子 问题用于检查在现有的输电约束条件下该报价策略的可行性。如果子问题没有可行解或者没 有达到预期的利润值，发电公司可以根据b e n d e r s 割集调整其报价。文中所提出的方法在 i e e e - 1 2 8 节点系统中进行了验证。 文献1 6 5 】提出了一种新的电力期货合同帮助买卖双方回避市场价格波动的风险。合同价 格采用期权理论来制定，求解买卖双方的最大利润均衡模型，从而确定合同的成交价。理论 分析表明该期货合同可以帮助买卖双方获得较高的期望收益，而且合同的管理方式有益于提 高电力经济调度的有效性。 文献【7 0 】建立了在交易日的9 6 个交易时段经济分配日合同交易量和竞价交易量的数学 模型，并应用线性规划法对该模型进行求解：文中给出的协调上网机组在各交易时段的合同 交易量和竞价交易量的具体方法，在一定程度上限制了机组利用其特性约束条件进行投机报 价：根据机组合同交易量的完成情况，滚动修正其下一交易目的日合同交易量，并给出表征 机组上网紧迫程度的指标。该数学模型总的目标函数是电网的购电费用最低。其物理意义在 于：电网公司在保证完成与发电公司签订的合同交易电量的前提下，为了在机组竟价上网电 价一定时获得较多的利益，可以对下一交易日的系统边际电价进行预测，从而在符合国家电 力公司有关规定的同时，在预测现货电价较高的交易时段安排较多的合同电量，而在预测现 货电价较低的交易时段安捧较多的竟价电量。 文献【7 l 】电力市场环境下，电网公司在进行购电交易时，要考虑各发电公司申报的上网电 价，同时还要兼顾与发电公司原有的购售电合约。因此需要对预测发电量进行合约电量和竞 价电量的经济分配，这样既可以使发电方得到保护又可以使电网公司利益最大化，更有利于 电力市场的稳定发展和电网安全运行。为此，该文建立了预测交易日的4 8 个交易时段经济分 配日合约交易量和竟价交易量的数学模型。同时，为使求解过程简单易行可靠，又给出恰当的 简化模型，并用线性规划和逐步淘汰相结合的方法对该模型进行求解。基于m a t l a b 6 1 的仿真 算例分析表明，文中所述的经济分配方法更为简单合理。 文献 7 2 1 针对发电市场开放，交易合同为长期合同的特点，提出一种完整的合同管理系 统采用合同电量滚动分解算法，以达到调峰填谷的且的。介绍了系统各模块的功能，尤其 对合同电量滚动分解进行了详细计算，比较滚动前后的曲线，并用模拟数据进行检验，最后 用差价合同模式结算。 文献【7 3 】日前交易和实时交易是电力市场中普遍存在的现货交易形式。购电商希望根据 自身情况和市场信息，寻求一种购电策略，优化在两个市场上的购电量分配，使总的购电费 用和风险尽可能小。通过分析目前普遍存在的市场分开竟价模式，指出这种分开优化调度的 设计机制并不是最优的。文中提出了将臼前市场和实时市场统一调度，并考虑风险因素的电 能交易模型，通过算例说明该模型比常规的市场分开交易模型具有更大的经济效益和风险控 制作用。 1 3 3 经济调度与机组组合问题 文献【“】提出了一种模糊优化方法来求解计及电力市场不确定性的动态经济调度问题a 该方法可以帮助发电公司最大化其利润，并通过同时参加主能量市场和l o 分钟旋转备用市 场来防范风险。不确定性采用模糊数表示，主要包括：负荷需求，备用需求，出清价格，以 及备用被使用的可能性等。另外两种备用结算方式也在文中进行了讨论，一种是使用了备用 才付钱。另一种是只要做为备用就可获得支付。 6 第一章绪论 文献 6 6 1 提出了种新的算法用于解决电力市场环境下的机组组合问题，这种方法的核 心思想是，在一个发电计划的整个周期中，先给定一个初始的机组组合，这种机组组合可以 充分满足系统的各种运行约束并有一定的裕度，用分段线性规弼法分配负荷，满足包括发电 机组出力上升，下降速度约束在内的各种约束。以使总的购电成本最低：在满足时间约束的 前提下，按照上面的负荷分配方法，将此机组组合中购电费用最高的机组切除，形成一个新 的机组组合，重复进行，直到总的购电费用不再下降为止。本文提出的分段线性规划算法采 用变系数的线性规划方法，即费用系数随着发电机组出力范围的变化面变化。这可以处理报 价曲线的分段特性。此种组合优化方法经过一个8 机系统的检验。 文献【6 7 】通过对电力市场条件下机组组合问题的研究，提出了综合考虑发电系统可靠性 和旋转备用效益的机组组合的模型和方法。该方法将系统旋转备用的效益与发电成本费用的 差值定义为比较效益，以旋转备用的比较效益最大为目标函数，通过概率评估方法，利用系 统投运风险度确定机组投运台数，利用系统响应风险度确定旋转备用的合理分布，并提出了 一种求解以上问题的启发式求解算法。最后文章给出了算例及结果。 文献【6 8 】以价值工程和电力系统可靠性理论为指导，针对目前发电市场中机组组合问题 研究存在的未充分协调机组经济性和可靠性不足，提出了一种基于竞价机组运行价值的新模 型，该模型以系统竞价机组的运行价值之和最大为优化目标，兼顾了各竟价机组运行的经济 性和可靠性，其结果可为公平合理的发电计划制定，提供量化决策依据。通过算例分析，表 明文中提出的方法比其他方法更全面、更合理。文中所构建的竞价机组运行价值函数，综合 考虑了竞价机组的运行可靠性( 即竞价机组提供一定有功出力的运行能力) ，和竞价机组的 运行经济性，通常用竟价机组的发电撤价表示。该模型既计及了竞价新机组运行可靠性高的 特性，也考虑了竞价旧机组运行经济性好的特点有效地使新旧机组在发电竞争中处于同一 起跑线，避免了因追求经济效益而造成的系统可靠性降低，使系统得发电资源得到了合理的 配置和利用，推动了发电企业的发展。 一 文献【6 9 】提出了种用于求解中期电力市场机组组合问题的启发式方法。其基本思路是 正向顺序造表、逆向逐步修正，郾对各电厂的发电机组进行优先级排序，在此基础上，在每 个计算时段从包含最少发电机组的机组组合方案开始，通过每次增加l 台机组得出一系列的 组合方案；然后在这些方案中找出能满足所有约束条件的方案，而为了寻求最优解，应从最 后增加的机组开始逐步进行修正。该算法将局部寻优法与优先顺序法有效结合避免了丢失最 优解，同时通过逐次寻优逐步缩小了寻优范围，从丽提高了求解速度。该算法在东北区域电 力市场的实际应用表明了其实用性和有效性。 1 8 4 备用容量问题 文献 7 4 1 采用风险管理和协调优化的观点，结合电力可靠性与可中断负荷价值化理念，提 出一种基于风险量化的优化决策方法，对各类备用资源实现优化组合。仿真结果表明了方法 的有效性。 文献【7 5 】为缓解系统中有限装机容量与一定的备用容量要求之间的矛盾，根据电力用户 可以采取积极措施主动进行负荷管理而为系统提供备用容量的思想，提出一种基于最优潮流 的能量和备用容量市场联合优化模型；研究在双侧开放的电力市场环境中，用户主动参与备用 容量服务对市场运营效益的影响。通过i e e e3 0 节点系统算例证明，用户进入旋转备用容量 市场。成为系统备用容量的新供应者，可使全系统的运营效益有较大提高，减少了系统备用容 量购买支出，降低了各节点上的电价水平和系统备用价格。 文献【7 6 】提出一种确定最优备用容量的算法，根据经济学中的效用( 文中指电网安全效用， 无差异理论。引入可中断负荷替代一部分备用容量，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 7 东南大学硕士学位论文 量。结合四川电网备用辅助服务的研究结果表明，在电网安全性不变的前提下，最优备用容量 经济性明显优于用传统方法确定的备用容量。 文献 7 7 】讨论了区域电力市场环境下运行备用容量的确定和获取问题。阐述了在区域电 力市场中可供选择的两种不同的运行备用市场模式，即“协调运作”模式和“统一运作”模式然 后重点针对“协调运作”模式下的区域运行备用容量的确定和获取进行了讨论，兼顾了区域资 源优化配置和省，直辖市间联络线结构的特点。提出了基于合作博弈理论的方法，以提高各省， 直辖市参与区域运行备用市场的积极性，从而确保区域运行备用市场能够顺利建立并稳健运 营，通过仿真算例说明了所提出的运行备用容量确定和获取机制的基本特征。 文献【7 8 】针对电力市场环境下，应该采用何种方式确定和获取所需要的备用容量这个有 普遍争议的问题，提出了集中优化方法和应用保险理论的优化方法。集中优化方法是以从发 电公司购买成本和用户停电损失之和最小化为目标。通过集中方式确定所需的总的运行备用 容量及其价格并在相关的发电公司阃分配这些容量的方法。应用保险理论的分敖优化方法是 用户通过购买保险，把停电可能引起的损失转移给独立调度机构( i s o ) 从而引导i s o 对备用 容量进行有效的管理；同时，当发电公司没有投入所成交的备用容量时，i s o 会对其进行高昂的 惩罚从而激励发电公司很好地履行合同职责。文中先导出了与备用容量相关的各个发电公 司的成本函数和用户的效用函数，然后给出了相应的分散优化和集中优化的数学摸型，以及求 解算法，证明了在完全竞争的市场中分散优化方法可以得到和集中优化方法相同的最优解，即 最大化社会福利。最后以有1 4 个发电公司参与的模拟电力市场为例进行了仿真计算，说明所 提出方法的基本特征。 文献 7 9 】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，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。最后以包含1 8 台机组的电力系统为例对所提出的模型与方法进行仿真。 1 4 论文研究的问题及章节安排 研究区域电力市场环境下省级电力公司的策略及经济调度，理论和实际意义均很大，其 中有很多问题有待研究。从前面的综述可以看到，目前在此领域开展的研究还很少。大部分 工作只是从某一方面比如说机组起停问题、合同分解问题、安全经济调度问题等单一角度对 市场主体进行研究，市场模式也是通用模式、没有深入的研究，市场主体也仅限于于发电公 司、电网公司，而对于作为购电方的省电力公司的研究尚少有涉足。 故本文在设定电力市场规则及模式的基础上，以华东区域电力市场下江苏省电力公司为 研究的市场主体对此问题进行了深入的研究。本文在目前市场出清电价预测的基础上构造了 电力公司购电成本模型，然后对模型中影响电力公司购电成本的因素进行逐一分析，对上述 模型进行了算例分析，得出运用模型优化前后成本的变化，并得出相应结论。 本文主要章节安排如下： 第一章：绪论 介绍了本文的研究背景、意义，相关问题的研究现状和存在的问题，以及本文的主要工 作 第二章：电力市场与华东电力市场简介 对电力市场基本理论进行介绍，介绍了电力市场的含义与特征、交易模式、成员结构、 市场种类以及发展阶段。同时也简单介绍了简单介绍了区域电力市场的功能及特点以及华东 区域电力市场的运营规则，分析了华东电力市场规则下省电力公司的运营结构，提出了省电 8 第一章绪论 力公司购电成本优化策略的意义及目标。 第三章：日前市场电价预测 对电价预测方法进行研究，将电价预测方法分为：仿真预测方法、数学分析方法、其他 非常规方法。结合华东电力市场电价特点并对各种电价预测方法进行比较分析，采用基于小 波的神经网络预测方法进行日前市场出清电价预测，附以算例，证明预测精度能够达到要求。 第四章：省电力公司购电成本模型及影响因素分析 构建了省电力公司购电成本优化模型。首先构建了一个简化模型并以算例进行方法的初 步验证及影响因素的初步确定。在此基础上，构建了适用于华东电力市场下的省电力公司购 电成本模型。用华东电力市场试调电运行期间江苏省的实际市场数据进行验证，得出用本文 方法省电力公司成本得到降低，证明了方法的有效性。在此基础上，对影响电力公司购电成 本的几个主要因素进行分析，验证其对电力公司购电成本的影响及相关度。 第五章：结论与展望 对本文研究的内客进行了总结，得到了一些结论，并对区域电力市场环境下省级电力公 司策略优化的后续工作进行了展望。 9 东南大学硕士学位论文 第二章电力市场与华东电力市场简介 2 1 电力市场简介 2 1 1 电力市场的含义与特征阁 一、电力市场的概念 电力市场是相对于传统的垄断型电力工业，在实现结构性重组，引入商业竞争机制后的 新型电力工业组织结构、经营管理和运行规划的总称，是