电力市场环境下水电的优化调度和风险分析

【摘要】： 我国的电力市场化改革是一个长期的实践探索过程，电力市场的建设要循序渐进，根据区域电网的实际情况和相关的配套改革，不断地进行探索、丰富和调整。为贯彻国家能源政策，提高水能利用率，建设资源节约型社会，现阶段我国应积极研究和制定有利于水电可持续发展的各项政策，如市场规则、电价政策及市场配额等；同时加强水电参与市场竞价的各种研究工作，为水电进入市场竞争做好充分准备。本文主要从发电侧电力市场环境下，水电参与竞价上网的模式、优化运行方式以及综合风险分析等方面展开研究。主要研究内容包括：发电市场竞争的经济学原理；风险决策理论和风险分析方法；考虑动态辅助容量的两部制电价交易机制研究；水电参与电力市场的标准化方案研究；基于动态一致性风险度量的水电优化运行方式研究等几个方面。 首先，总结和归纳了水电竞价上网的技术和经济特性，以及国内外关于水电竞价上网的标准化方案、运行方式和风险规避的研究现状及成果，并对本文研究的意义和主要工作进行了总体概述。 其次，本文从现代经济学和管理学的角度出发，对水电参与电力市场的竞争力进行了分析，作为水电企业市场竞争力测评的概念基础和学术基础。初步介绍了电价的基本理论、经济学成本和利润概论、运筹学决策理论和金融学风险分析方法，为进一步开展发电侧电力市场和水电竞价上网的研究和实践工作奠定了基础。 第三，发电辅助服务是在电力市场中确保电网安全、稳定运行的重要手段。在总结了现行竞价上网模式对发电辅助服务的支付方式的基础上，本文提出了一种新的考虑动态辅助容量的两部制电价交易机制，动态辅助容量可根据机组所承担的发电辅助服务或具体实现的功能进行划分，相应有不同的辅助容量电价和不同的交易机制。针对动态辅助服务为备用的情况，对交易平台、定价方法、结算机制、交易流程以及对电网的安全性和经济性等问题进行了阐述。对其他发电辅助服务(AGC、无功电压支持、黑启动恢复等)的指标量化、成本分析及定价等问题进行了初探。改进的两部制电价交易机制能够对发电企业所承担的辅助服务进行合理的补偿，体现了水电的调节性能和综合效用，有利于降低购电成本和促进电力资源的优化配置。 第四，水电企业转让或购入发电权，可以避免枯水期由于来水不足引起的风险或丰水期由于弃水造成的损失，维持市场供需平衡，实现社会总体效用的最大化。本文考虑市场价格的不确定性，以条件风险价值CVaR为风险计量指标，建立了单期发电权的投标组合模型，通过协调方案利润和风险，使水电企业在获得更大收益的同时，实现对不同的风险态度和不同的市场条件变化下的电量分配优化，从而规避其他市场可能存在的风险。模型对于水电企业参与发电权交易具有一定的参考价值。 最后，本文对水电的短期和中长期优化调度问题进行了研究。由于发电量的多期投标组合是一个动态的优化问题，决策过程中常常呈现多期风险，因此，对风险的度量也应该是动态的。本文考虑风险对未来投资收益波动的长期影响，将分位数作用于静态一致性风险度量来表征多期风险的动态特征，提出了一种动态一致性风险度量，以各期CVaR的绝对偏差加权和最小为目标函数建立数学模型。该模型可同时应用于计及风险的发电量时间分解和空间分配计算，还可以进行扩展，对优化调度过程中面临的各类营销风险进行分析，以适应电价、来水、需求等不确定因素的变化。 综上所述，综合考虑水电的经济、技术等特性，制定合理的标准化方案和优化运行方式，是水电企业在竞价上网的过程中需要探索的重要问题之一。本文对水电在发电侧电力市场中的竞价上网模式、竞价交易价格结算机制、发电权交易、水电短期和中长期优化调度等问题提出了方案设计或数学模型，对相关模型进行了数学仿真并对所得结果进行了研究和分析，对于今后水电参与竞价上网具有很强的指导意义和实用价值。 【关键词】：电力市场 发电侧电力市场 水电 竞价上网模式 两部制电价 发电辅助服务 风险分析 投标组合策略 发电权交易 条件风险价值 优化调度 动态一致性风险度量
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 课题研究的背景10-12
• 1.2 水电竞价上网的研究现状12-20
• 1.2.1 水电竞价上网的技术和经济特性12-14
• 1.2.2 水电参与电力市场的标准化方案研究14-18
• 1.2.3 电力市场下水电的优化运行方式研究18-19
• 1.2.4 水电竞价上网的风险分析研究19-20
• 1.3 本文研究的目的和意义20-22
• 1.4 本文的主要研究工作22-24
• 第二章 发电市场竞争的经济学原理和风险分析方法24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 发电市场竞争的经济学原理24-32
• 2.2.1 水电竞争力理论分析24-26
• 2.2.2 电价理论26-30
• 2.2.3 经济学成本概论30-31
• 2.2.4 发电商利润分析31-32
• 2.3 运筹学决策理论32-34
• 2.3.1 风险型决策问题32
• 2.3.2 概率期望值方法32-34
• 2.4 静态风险分析方法34-37
• 2.4.1 均值─方差模型34-35
• 2.4.2 风险价值VaR35
• 2.4.3 条件风险价值CVaR35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 考虑动态辅助容量的两部制电价交易机制38-64
• 3.1 引言38-39
• 3.2 发电辅助服务39-40
• 3.3 现行竞价上网模式对发电辅助服务的支付40-43
• 3.3.1 一部制电价对发电辅助服务的支付41
• 3.3.2 两部制电价对发电辅助服务的支付41-43
• 3.4 动态辅助服务为备用的两部制电价交易机制43-53
• 3.4.1 基本思路43-44
• 3.4.2 定价方法和交易结算价格机制44-50
• 3.4.3 交易流程50-51
• 3.4.4 不同机制下对备用容量支付的比较51-53
• 3.5 电量与备用共同市场的经济性分析53
• 3.6 改进两部制电价机制下的次日水电调度数学模型53-56
• 3.7 仿真算例56-60
• 3.8 考虑其他发电辅助服务的两部制电价交易机制60-63
• 3.8.1 发电辅助服务为AGC60-61
• 3.8.2 发电辅助服务为无功及电压支持61
• 3.8.3 发电辅助服务为恢复及黑启动61-63
• 3.9 本章小结63-64
• 第四章 基于条件风险价值的水电投标组合策略64-84
• 4.1 引言64
• 4.2 发电权交易64-67
• 4.2.1 发电权交易的基本思想64-66
• 4.2.2 发电权交易的社会效用和市场组织流程66-67
• 4.3 单期发电权交易的投标组合模型67-73
• 4.3.1 市场价格的不确定性67-68
• 4.3.2 决策方案风险的界定68
• 4.3.3 投标组合策略及模型68-73
• 4.4 仿真算例73-81
• 4.4.1 购入发电权的投标组合策略73-77
• 4.4.2 转让发电权的投标组合策略77-81
• 4.5 CVaR的灵敏度分析81-82
• 4.6 本章小结82-84
• 第五章 基于动态一致性风险度量的发电量时空分布计算84-112
• 5.1 引言84
• 5.2 动态一致性风险度量84-89
• 5.2.1 动态风险85
• 5.2.2 分位数和分位数回归85-87
• 5.2.3 基于分位数的CVaR方法87-89
• 5.3 动态风险模型89-91
• 5.4 水电短期运行优化调度91-94
• 5.4.1 水电在日前竞价中的风险问题91-92
• 5.4.2 水电短期优化调度的动态风险模型92-94
• 5.5 仿真算例94-98
• 5.6 水电中长期运行优化调度98-103
• 5.6.1 水电中长期调度的多风险分析99-100
• 5.6.2 考虑市场价格的不确定性100
• 5.6.3 考虑来水的不确定性100
• 5.6.4 考虑需求的不确定性100-102
• 5.6.5 水电中长期优化调度的动态风险模型102-103
• 5.7 仿真算例103-109
• 5.8 模型相关问题的讨论109-110
• 5.9 本章小结110-112
• 第六章 结论和展望112-116
• 6.1 全文总结112-114
• 6.2 后续工作的展望114-116
• 参考文献116-128
• 攻读学位期间发表的论文和科研成果128-132
• 致谢132

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