（電氣工程專業(yè)論文）電網(wǎng)側(cè)報(bào)價(jià)策略研究.pdf

摘要 摘要 隨著電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，市場(chǎng)出清電價(jià)( m c p ) 預(yù)測(cè)和競(jìng)爭(zhēng)策略問(wèn)題正在受到越來(lái)越多的關(guān) 注。市場(chǎng)出清電價(jià)是反映電力市場(chǎng)中電力商品短期供求關(guān)系的統(tǒng)一價(jià)格，是聯(lián)系用戶、市場(chǎng)監(jiān)管者、 發(fā)電商的經(jīng)濟(jì)紐帶，是關(guān)系到發(fā)電方、購(gòu)電方經(jīng)濟(jì)利益的重要因子。邊際電價(jià)預(yù)測(cè)對(duì)于電力市場(chǎng)的 參與者都具有重要意義。 在目前的研究中，比較普遍的是使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)尤其是b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行電價(jià)的預(yù)測(cè)。本文 就是一個(gè)例子。重點(diǎn)闡述了b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型、結(jié)構(gòu)、推理算法以及相應(yīng)的學(xué)習(xí)算法，在線預(yù)測(cè)結(jié) 果表明，該方法具有良好的預(yù)測(cè)效果。以美國(guó)加州電力市場(chǎng)為背景，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法建立 了提前一天的市場(chǎng)電價(jià)短期電價(jià)預(yù)測(cè)模型。模型為3 層的b p 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用加州電力市場(chǎng)的電 價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行了訓(xùn)練和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。本文使用了加州電力市場(chǎng)1 9 9 8 年4 月和5 月的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè) 1 9 9 8 年5 月份中提前一天的短期電價(jià)預(yù)測(cè)模型。結(jié)果說(shuō)明了該模型具有一定的預(yù)測(cè)結(jié)果 針對(duì)采用分段報(bào)價(jià)策略和按市場(chǎng)出清電價(jià)結(jié)算的電力市場(chǎng)，在對(duì)供電成本分析和市場(chǎng)出清電價(jià) 預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，提出了基于遺傳算法的電網(wǎng)側(cè)報(bào)價(jià)策略，通過(guò)具體實(shí)例測(cè)算，充分證明了遺傳算法 用于供電企業(yè)競(jìng)價(jià)的可行性，并且該方法提供了多個(gè)方案可供選擇。 關(guān)鍵詞：市場(chǎng)出清電價(jià)、均衡論、b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法 東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t a st h eg l o b a lt r e n do ft h ep o w e rm a r k e ti sc o m i n g t h ep r i c eo ft h ep o w e ri n t h em a r k e ti s b e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n te l e m e n ti nt h ew h o l e m a r k e t m a r k e tc l e a a r i n gp r i c ei st h eu n i f o r mp r i c e r e f l e c t i n gs h o r t t e r m s u p p l y d e m a n dr e l a t i o n s h i p o fe l e c t r i cc o m m o d i t i e si nt h ee l e c t r i cp o w e r m a r k e t i tc o n t a c t sc u s t o m e r s m a r k e t s u p e r v i s o r s a n di n d i v i d u a l e n e r g y e n t e r p r i s e s i t h a se c o n o m i cr e l a t i o n sw i t h s u p p l y s i d ea n dd e m a n d s i d e a c c o r d i n g l y , f o r e c a s to fm a r k e tc l e a r i n gp r i c ei ss i g n i f i c a n tf o rp a r t i c i p a t o r s i np o w e rm a r k e t o n eo ft h em o s ts o l u t i o ni st of o r e c a s tt h ep r i c eb ym e a n so fan n i nt h i s p a p e r , b a c k p r o p a g a t i o n n e t w o r ki su s e dt of o r e c a s tt h e p r i c eo ft h e e l e c t r i c i t y as h o r t t e r mp r i c ef o r e c a s t i n gm o d e lb a s e do nt h eb a c k g r o u n do f c a l i f o m i ai na m e r i c ai se s t a b l i s h e db ya r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k t h em o d e li sa n e t w o r kw i t l l3l a y e r s t h ed a t ao fc a l i f o r n i ae l e c t r i c i t ym a r k e ti sa p p l yt ot r a i n a n df o r e c a s tt h ee l e c t r i c i t yd a t a t h er e s u l t si l l u s t r a t et h a tt h em o d e li se f f e c t i v e b a s e do nt h ea n a l y s i so ft r a n s m i s s i o nc o s ta n df o r e c a s to fm a r k e tc l e a r i n g p r i c e ，t h e w e l l k n o w n g e n e t i ca l g o r i t h m i s p r e s e n t e d f o r d e v e l o p i n g r i s k - c o n s t r a i n e d b i d d i n gs t r a t e g i e s f o r g r i dc o m p a n i e sp a r t i c i p a t i n gi n a n e l e c t r i c i t y i nw h i c hs t e p w i s e b i d d i n gf u n c t i o n sa n dp a y a s b i ds e t t l e m e n t p r o t o c o l sa r eu t i l i z e d t h ec a l c u l a t i o nr e s u l t so fp r a c t i c a le x a m p l e sa n dt h e e x p e r i e n c eo f o n s i t ea p p l i c a t i o ns h o wt h a tu s i n gt h i sm e t h o dr e l i a b l es u p p o r tt o t h er e a s o n a b l eb i d d i n gs t r a t e g yc a nb ep r o v i d e df o rg r i dc o m p a n i e k e y w o r d s ：m a r k e tc l e a t i n gp r i c e ，e q u i l i b r i u mt h e o r y , b a c k - p r o p a g a t i o n n e u r a ln e t w o r k ，g e n e t i ca l g o r i t h m s i i 東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成 果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò) 的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并 表示了謝意。 研究生簽名：立猻 東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的 復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi) 容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可 以公布( 包括刊登) 論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布( 包括刊登) 授權(quán)東南大學(xué)研 究生院辦理。 研究生簽名：j 圣! 苧至導(dǎo)師簽名：耋互塾：日期： 第一章緒論 1 1 研究背景 1 1 1 國(guó)外電力市場(chǎng)的狀況 第一章緒論 近百年來(lái)，電力行業(yè)在世界各國(guó)都是傳統(tǒng)的壟斷性行業(yè)。電力行業(yè)是電力市場(chǎng)化改革的對(duì)象， 而各國(guó)的政府或議會(huì)才是電力市場(chǎng)改革的推動(dòng)者。走向電力市場(chǎng)的第一步幾乎都是各國(guó)的政府或議 會(huì)以立法的形式強(qiáng)制電力工業(yè)的重組。 實(shí)行電力市場(chǎng)化最早的國(guó)家是智利，起步于2 0 世紀(jì)7 0 年代末，1 9 8 2 年正式頒布了新電力法， 正式啟動(dòng)了合同電力交易及實(shí)時(shí)電力交易的方式，把電力企業(yè)推向了競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。 英國(guó)開(kāi)始于1 9 8 7 年7 月撒切爾夫人政府頒布的 ，并于1 9 9 0 年撤消了壟斷經(jīng)營(yíng)的中央 發(fā)電局，把發(fā)電、輸電、配售電的功能分開(kāi)，成立的國(guó)家電網(wǎng)公司( n g g ) 負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度、輸 電。接受天然氣和電力市場(chǎng)辦公室( o f g e m ) 監(jiān)管。有義務(wù)提出輸電系統(tǒng)的擴(kuò)建規(guī)劃，并向o f g e m 提出正當(dāng)?shù)臄U(kuò)建理由。 澳大利亞政府在1 9 9 1 年7 月決定成立了國(guó)家電網(wǎng)局以推動(dòng)電力市場(chǎng)，后來(lái)正式成立了國(guó)家電網(wǎng) 管理委員會(huì)來(lái)監(jiān)管電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。 美國(guó)電力市場(chǎng)化由1 9 9 2 年喬治布什總統(tǒng)批準(zhǔn)的能源法案 開(kāi)始，以電網(wǎng)開(kāi)放為標(biāo)志。由 于加利福尼亞州電價(jià)較高，社會(huì)各界人士對(duì)推動(dòng)電力市場(chǎng)最積極，但在2 0 0 0 年至2 0 0 1 年發(fā)生了加 利福尼亞電力危機(jī)，引起了全世界的關(guān)注，對(duì)改革設(shè)計(jì)方案更加重視。 由以上看出，電力市場(chǎng)發(fā)展的歷史較短，市場(chǎng)化進(jìn)程有待深入1 1 】。 1 1 2 國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)的發(fā)展 2 0 0 2 年4 月，國(guó)務(wù)院發(fā)布了關(guān)于印發(fā)電力體制改革方案的通知( 國(guó)發(fā)i - 2 0 0 2 15 號(hào)) 【2 】。國(guó) 發(fā)5 號(hào)文件的出臺(tái)，在我國(guó)電力市場(chǎng)的改革進(jìn)程中具有里程碑式的重要意義。這個(gè)文件是指導(dǎo)電力 市場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理的綱領(lǐng)性文件，揭開(kāi)了我國(guó)電力市場(chǎng)改革從試點(diǎn)到實(shí)施的序幕，標(biāo)志著電力 工業(yè)真正從龔斷走向市場(chǎng)，開(kāi)創(chuàng)了電力工業(yè)發(fā)展的嶄新時(shí)代。此次電力體制改革的總體目標(biāo)是：打 破壟斷，引入競(jìng)爭(zhēng)，提高效率，降低成本，健全電價(jià)機(jī)制，優(yōu)化資源配置，促進(jìn)電力發(fā)展，推進(jìn)全 國(guó)聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建政府監(jiān)管下的政企分開(kāi)、公平競(jìng)爭(zhēng)、開(kāi)放有序、健康發(fā)展的電力市場(chǎng)體系。 在發(fā)電環(huán)節(jié)引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，首先要實(shí)現(xiàn)“廠網(wǎng)分開(kāi)”，將國(guó)家電力公司管理的電力資產(chǎn)按照發(fā)電 和電網(wǎng)兩類業(yè)務(wù)進(jìn)行劃分，電網(wǎng)環(huán)節(jié)分別設(shè)立國(guó)家電網(wǎng)公司和中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司；發(fā)電環(huán) 節(jié)按照現(xiàn)代企業(yè)制度要求將國(guó)家電力公司管理的發(fā)電資產(chǎn)直接改組或重組為5 個(gè)發(fā)電集團(tuán)公司：中 國(guó)華能集團(tuán)公司、中國(guó)大唐集團(tuán)公司、中國(guó)華電集團(tuán)公司、中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司和中國(guó)電力投資集團(tuán) 公司等5 家發(fā)電公司，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司、中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司、中國(guó)水利水電建 1 東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 設(shè)集團(tuán)公司、中國(guó)葛洲壩水利水電工程集團(tuán)公司等4 家輔業(yè)集團(tuán)公司同時(shí)掛牌。為了對(duì)電力企業(yè)進(jìn) 行有效監(jiān)管，國(guó)務(wù)院成立了國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)，其主要職責(zé)是制定市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則，監(jiān)管市場(chǎng)運(yùn)行， 維護(hù)公平競(jìng)爭(zhēng)：向價(jià)格主管部門提出價(jià)格建議；監(jiān)管電力企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，頒發(fā)和管理電力業(yè)務(wù)許可 證；處理電力糾紛；負(fù)責(zé)監(jiān)督社會(huì)普遍政策的實(shí)施等。 2 0 0 2 年電力體制改革推開(kāi)之后，中國(guó)連續(xù)三年遭遇了大范圍的“電荒”。作為核心內(nèi)容之一的 電價(jià)改革一直進(jìn)展緩慢。電監(jiān)會(huì)價(jià)格監(jiān)管處一位負(fù)責(zé)人指出，電力供應(yīng)緊張時(shí)，推進(jìn)電價(jià)改革的風(fēng) 險(xiǎn)比較大，因?yàn)閮r(jià)格可能上漲。因此，主管部門前兩年對(duì)推行電價(jià)改革一直態(tài)度謹(jǐn)慎。 兩部制電價(jià)試點(diǎn)的第一站是東北，作為首個(gè)試點(diǎn)區(qū)，東北電力市場(chǎng)試點(diǎn)的推行經(jīng)歷了重重波折。 所謂“兩部制電價(jià)”，是將上網(wǎng)電價(jià)分為容量電價(jià)和電量電價(jià)兩部分，其中容量電價(jià)由政府制定，電 量電價(jià)由市場(chǎng)競(jìng)價(jià)形成。2 0 0 4 年1 月，東北區(qū)域電力市場(chǎng)進(jìn)入模擬運(yùn)行狀態(tài)，同年1 2 月進(jìn)行兩輪 年度競(jìng)價(jià)，2 0 0 5 年4 月2 0 日啟動(dòng)了月度競(jìng)價(jià)，進(jìn)入試運(yùn)行階段。 按照反復(fù)修改而成的試點(diǎn)方案，東北區(qū)域電力市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)電量交易，分為長(zhǎng)期合同與現(xiàn)貨交易 兩種，以長(zhǎng)期合同交易為主。長(zhǎng)期合同交易由年度、月度合同交易組成，現(xiàn)貨交易由日前、實(shí)時(shí)交 易組成。在試運(yùn)行中實(shí)施的是年度和月度競(jìng)價(jià)交易。其中，年度合同交易電量占全年預(yù)測(cè)競(jìng)價(jià)電量 ( 全年發(fā)電量扣除檢修日的小時(shí)，再扣除已經(jīng)簽訂協(xié)議的電量的剩余部分) 的8 0 左右。年度合同 交易的竟價(jià)分為兩輪進(jìn)行，每次競(jìng)價(jià)5 0 電量空間。價(jià)低的電量部分中標(biāo)，年度競(jìng)標(biāo)后未中標(biāo)的電 量，將納入月度競(jìng)標(biāo)的電量空間。2 0 0 4 年1 2 月上旬，東北區(qū)域電力市場(chǎng)首先進(jìn)行了年度合同的第 一輪競(jìng)價(jià)。結(jié)果，幾大發(fā)電集團(tuán)重排了在東北的市場(chǎng)份額。 2 0 0 4 年底兩輪年度競(jìng)價(jià)結(jié)束之后，月度競(jìng)價(jià)并沒(méi)有按照原定的計(jì)劃開(kāi)始，東北電力區(qū)域市場(chǎng)競(jìng) 價(jià)一度陷入暫停?！耙徊糠衷蚴钱?dāng)時(shí)電煤價(jià)格遲遲沒(méi)有落實(shí)，但主要原因是有的企業(yè)要求對(duì)規(guī)則進(jìn) 行重新修訂。 東北市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)試點(diǎn)推行相當(dāng)不易。競(jìng)價(jià)上網(wǎng)試點(diǎn)改革打破了原來(lái)的平衡，是一個(gè)利益再分配 的過(guò)程，特別是原來(lái)按還本付息電價(jià)核定電價(jià)比較高的企業(yè)不愿意實(shí)行競(jìng)價(jià)上網(wǎng)。而且來(lái)自其它方 面的因素也時(shí)時(shí)干擾著試點(diǎn)的進(jìn)程。 2 0 0 5 年年底，由于電煤價(jià)格未定，東北電力市場(chǎng)的試點(diǎn)重新陷入暫停。第二次東北電力市場(chǎng)試 點(diǎn)的暫停，亦是多重原因?qū)е隆Ｊ紫扔捎? 0 0 6 年電煤價(jià)格再度放開(kāi)，在年初的電煤訂貨會(huì)上電力和 煤炭企業(yè)僵持，使得參與競(jìng)價(jià)電力企業(yè)無(wú)法測(cè)算報(bào)價(jià)。其次，在歲末年初，遼寧附近地區(qū)供電形勢(shì) 趨于緊張也使試點(diǎn)不得不暫停。 伴隨著中國(guó)告別大范圍“電荒”，一度暫停的電價(jià)改革試點(diǎn)進(jìn)程驟然提速。模擬運(yùn)行兩年的華東 電力市場(chǎng)的電價(jià)改革試點(diǎn)進(jìn)入試運(yùn)行階段。在此之前，已暫停數(shù)月的東北電力市場(chǎng)試點(diǎn)工作也悄然 重啟。今年?yáng)|北電力市場(chǎng)年度及月度竟價(jià)要轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行，同時(shí)開(kāi)展日前市場(chǎng)模擬運(yùn)行。華中電力 市場(chǎng)也有望在今年年中進(jìn)行模擬運(yùn)行。同時(shí)，中國(guó)電監(jiān)會(huì)亦在積極推進(jìn)華北、西北電力市場(chǎng)建設(shè)， 預(yù)計(jì)年內(nèi)完成模擬運(yùn)行的準(zhǔn)備工作。 當(dāng)前電力市場(chǎng)報(bào)價(jià)的研究主要集中在發(fā)電側(cè)，而對(duì)電網(wǎng)側(cè)的報(bào)價(jià)行為研究很少。事實(shí)上，當(dāng)經(jīng) 營(yíng)利益與經(jīng)營(yíng)效果直接掛鉤后，電網(wǎng)側(cè)( 購(gòu)電商) 將追求其自身利益的最大化。利潤(rùn)等于售銷收入與 2 第一蘋緒論 購(gòu)電成本之差。銷售收入是銷售電價(jià)與售電量的乘積。電網(wǎng)側(cè)( 購(gòu)電商) 的報(bào)價(jià)決定了其自身在交易 市場(chǎng)中所占的份額，直接影響到其自身的利潤(rùn)。而銷售電價(jià)還與供電區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有關(guān)。 在電網(wǎng)公司的力推之下，在試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行上網(wǎng)電價(jià)與銷售電價(jià)的聯(lián)動(dòng)的改革亦在醞釀之中。此 改革的主要內(nèi)容是，當(dāng)發(fā)電側(cè)的報(bào)價(jià)高到一定程度的時(shí)候，允許電網(wǎng)公司浮動(dòng)售端電價(jià)?！斑@是在一 定范圍之內(nèi)做一些小范圍的浮動(dòng)，否則電網(wǎng)企業(yè)無(wú)法承受。要繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，就必須給電網(wǎng)一個(gè)浮 動(dòng)的空間?！?然而，終端銷售電價(jià)聯(lián)動(dòng)的出臺(tái)，涉及了對(duì)于電網(wǎng)的定價(jià)的問(wèn)題，與當(dāng)初的煤電聯(lián)動(dòng)方案一樣， 遭到了業(yè)界的質(zhì)疑。 關(guān)鍵是競(jìng)價(jià)的結(jié)果如何傳遞到終端去。進(jìn)行上網(wǎng)電價(jià)與銷售電價(jià)聯(lián)動(dòng)，需要給中間的電網(wǎng)一個(gè) 明確的定價(jià)。這就要求同時(shí)推進(jìn)電力體制改革，進(jìn)行主輔分離、輸配分開(kāi)，理清電網(wǎng)的真正成本。 目前，有關(guān)部門正在制定規(guī)則，將中間輸配電的環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范和明細(xì)。然而，這只能是一種過(guò) 渡性安排?！叭绻荒芎侠斫缍ㄝ斉鋬煞N功能的資產(chǎn)，很難合理確定并公開(kāi)輸配電成本。”對(duì)于現(xiàn)有 情況下能否核定出電網(wǎng)中間環(huán)節(jié)的價(jià)格，一些專家表示懷疑。 從東北和華東區(qū)域電力市場(chǎng)的實(shí)踐看，主輔、主多不分和輸配不分，是合理確定市場(chǎng)模式和市 場(chǎng)實(shí)質(zhì)運(yùn)行的重要障礙。制定獨(dú)立的輸配電價(jià)，是推進(jìn)電力改革的中間環(huán)節(jié)，缺少這一環(huán)節(jié)無(wú)法建 立電價(jià)與供求關(guān)系的良性互動(dòng)，也無(wú)法形成正確的價(jià)格信號(hào)。 1 2 報(bào)價(jià)策略研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 2 1 報(bào)價(jià)策略研究的意義 在電力市場(chǎng)環(huán)境下，電價(jià)是整個(gè)市場(chǎng)的核心，如何準(zhǔn)確地進(jìn)行電價(jià)預(yù)測(cè)和制定合理的報(bào)價(jià)策略 具有很重要的意義。電價(jià)的波動(dòng)影響到各種資源在電力市場(chǎng)中的流動(dòng)和分配。所以電價(jià)預(yù)測(cè)和制定 合理的報(bào)價(jià)策略對(duì)于市場(chǎng)中的各個(gè)參與者都具有重要意義。具體上講，長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)有助于市場(chǎng)監(jiān) 管者制定政策，也有助于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行長(zhǎng)期的投資規(guī)劃；而短期的電價(jià)預(yù)測(cè)是發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè) 進(jìn)行“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”最有力的“武器”。當(dāng)前電力市場(chǎng)的研究主要集中在發(fā)電側(cè)，而對(duì)電網(wǎng)側(cè)報(bào)價(jià)行為 研究很少。 由于電力市場(chǎng)開(kāi)展時(shí)間短，且電價(jià)波動(dòng)的影響因素多，所以電力市場(chǎng)條件下的電價(jià)預(yù)測(cè)是一個(gè) 嶄新的課題。電力作為一種商品，既具有一般商品的交換的特征，也具有其自身的特點(diǎn)。一般特征 表現(xiàn)為價(jià)格圍繞價(jià)值上下波動(dòng)是受供求關(guān)系的影響。對(duì)發(fā)電側(cè)而言，發(fā)電成本加社會(huì)平均利潤(rùn)是電 能的價(jià)值。當(dāng)供大于求時(shí)，發(fā)電側(cè)報(bào)價(jià)將在邊際價(jià)格和價(jià)值之間選擇，獲得的利潤(rùn)不足以補(bǔ)償投資。 而當(dāng)供小于求時(shí)，發(fā)電側(cè)將獲得超過(guò)價(jià)值的超額利潤(rùn)，除補(bǔ)償投資外還有剩余。對(duì)電網(wǎng)側(cè)而言 電力商品具有的特點(diǎn)表現(xiàn)為具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)和不可間斷性。需求彈性小，保持一定的供需 比例是至關(guān)重要的。電能作為生活的必需品，電價(jià)應(yīng)保持一定的穩(wěn)定性，從而要求電力市場(chǎng)保持一 定的穩(wěn)定性，供需比相對(duì)穩(wěn)定，文獻(xiàn)【3 】對(duì)此作了較詳盡的論述。 3 東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 報(bào)價(jià)策略研究的意義主要有以下幾點(diǎn)： a 促使電力企業(yè)加強(qiáng)內(nèi)部成本管理，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 電力企業(yè)要在競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)，首先應(yīng)具備合理的報(bào)價(jià)成本，電力企業(yè)的運(yùn)行與維修費(fèi)用在整 個(gè)成本中占有較大的比重。如果企業(yè)降低了運(yùn)行與維修費(fèi)用，這就意味著企業(yè)具有相對(duì)較低的成本， 與此同時(shí)，科學(xué)的電網(wǎng)規(guī)劃、適度的電網(wǎng)投資也意味著企業(yè)具有相對(duì)較低的成本，這也意味著在同 等條件下該企業(yè)比其它競(jìng)爭(zhēng)主體更具有優(yōu)勢(shì)。因此企業(yè)加強(qiáng)內(nèi)部成本管理是實(shí)現(xiàn)成功報(bào)價(jià)的基本條 件。 b 邊際電價(jià)是聯(lián)系發(fā)電側(cè)、市場(chǎng)監(jiān)管者、電網(wǎng)側(cè)的經(jīng)濟(jì)紐帶，而且是關(guān)系到發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)經(jīng) 濟(jì)利益的重要因子。 從發(fā)電側(cè)來(lái)看，短期邊際電價(jià)是它的產(chǎn)品價(jià)格，其利潤(rùn)依賴于成功的報(bào)價(jià)策略，而報(bào)價(jià)策略形 成的基礎(chǔ)是準(zhǔn)確把握短期市場(chǎng)的走向，把握市場(chǎng)的走向則需要對(duì)短期邊際電價(jià)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在競(jìng) 爭(zhēng)性環(huán)境中，如果能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)次日的市場(chǎng)清算電價(jià)，將有助于發(fā)電企業(yè)掌握市場(chǎng)先機(jī)，從而 構(gòu)造最優(yōu)的電量、電價(jià)投標(biāo)策略，以獲取最大利潤(rùn)。 從電網(wǎng)側(cè)來(lái)看，系統(tǒng)邊際結(jié)算電價(jià)構(gòu)成了它的單位購(gòu)電成本，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化的基礎(chǔ)， 邊際電價(jià)的預(yù)測(cè)使自身的動(dòng)態(tài)成本控制成高可能。在目前用電側(cè)尚未開(kāi)放的情況下，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)邊 際結(jié)算電價(jià)的預(yù)測(cè)，綜合考慮電能的分配，引導(dǎo)用戶根據(jù)自身用電情況以及預(yù)測(cè)時(shí)段電價(jià)的高低轉(zhuǎn) 移用電時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)需求側(cè)的管理。 從市場(chǎng)監(jiān)管者來(lái)看，邊際電價(jià)的預(yù)測(cè)可以使市場(chǎng)健康、穩(wěn)定、有序地競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展以及為各種電 價(jià)政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。電力監(jiān)管委員會(huì)通過(guò)對(duì)邊際電價(jià)的預(yù)測(cè)，可以把握電力市場(chǎng)的電價(jià)總 體發(fā)展變化情況，及時(shí)向政俯價(jià)格部門提出調(diào)整電價(jià)的建議( 如最高限價(jià)、最低限價(jià)的調(diào)整) ；監(jiān)管市 場(chǎng)參與者的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)行為，防止具有市場(chǎng)操縱力的電力企業(yè)龔斷或操縱電價(jià)，維護(hù)電力消費(fèi)者的利 益以及電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的公開(kāi)、公平、公正。 綜上所述，如何開(kāi)展邊際電價(jià)預(yù)測(cè)以及如何提高邊際電價(jià)預(yù)測(cè)的精度是至關(guān)重要的，而預(yù)測(cè)效 果對(duì)報(bào)價(jià)策略有直接影響。 c 為電力企業(yè)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、占有市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化提供技術(shù)支持 由于電力市場(chǎng)天然的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的缺陷，使得參與競(jìng)價(jià)的電力企業(yè)有機(jī)會(huì)利用策略性的競(jìng)價(jià)來(lái)實(shí) 現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)最大化的目標(biāo)。在每次的競(jìng)價(jià)中，企業(yè)總要面臨利益與風(fēng)險(xiǎn)、得與失的考險(xiǎn)。因此如何 準(zhǔn)確把握市場(chǎng)規(guī)律，最大程度地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，成為目前參與競(jìng)價(jià)的電力企業(yè)迫切需要研究的決策問(wèn)題。 通過(guò)建立合適的模型及相應(yīng)的軟件系統(tǒng)來(lái)對(duì)邊際電價(jià)進(jìn)行綜合分析，并結(jié)合其特殊規(guī)律性，形 成自動(dòng)邊際電價(jià)預(yù)報(bào)算法，它可以幫助報(bào)價(jià)人員進(jìn)行預(yù)報(bào)。 1 2 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前各國(guó)學(xué)者提山了各種方法來(lái)進(jìn)行電價(jià)的預(yù)測(cè)，主要有兩大類：模擬法和數(shù)學(xué)分析法。 模擬法 所謂模擬法4 卅，即數(shù)學(xué)仿真的方法，就是通過(guò)程序模擬整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。目前發(fā)展較為 4 第一章緒論 成熟的電力系統(tǒng)隨機(jī)生產(chǎn)模擬即是模擬生產(chǎn)情況，計(jì)算出電量、生產(chǎn)成本及系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。但 該方法在電網(wǎng)規(guī)模較大、接線較復(fù)雜的情況下，仿真法所需的數(shù)據(jù)非常多，要全面準(zhǔn)確地獲取這些 數(shù)據(jù)是非常困難的，故采用典型數(shù)據(jù)替代，使得預(yù)測(cè)精度不高，另外負(fù)荷對(duì)電價(jià)的響應(yīng)，在目前建 立精確的數(shù)學(xué)模型也是較困難的，因此很難將仿真法應(yīng)用于實(shí)際的電價(jià)預(yù)測(cè)。 數(shù)學(xué)分析法 數(shù)學(xué)分析法即基于歷史數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)處理方法，一般是事先設(shè)定一個(gè)數(shù)學(xué)模型，利用各個(gè)數(shù)據(jù)確 定各個(gè)參數(shù)建立_ _ 個(gè)前向的曲線，然后再預(yù)測(cè)未來(lái)的數(shù)值。目前主要有時(shí)間序列法、多元回歸法及 及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。 a 時(shí)間序列法 由于每天各時(shí)段的電價(jià)構(gòu)成了一個(gè)時(shí)間序列，一個(gè)自然的想法就是用時(shí)間序列的處理方法對(duì)未 來(lái)電價(jià)做出預(yù)測(cè)7 10 1 ?；镜臅r(shí)間序列模型有線性時(shí)序模型包括白回o q ( a r ) 模型、移動(dòng)平均( m a ) 模 型以及自回歸移動(dòng)平均模型( a r m a ) ；而非線性時(shí)序模型有門限自回歸( 木s e t a r ) 模型和雙線性時(shí)序 模型。目前應(yīng)用較為廣泛的線性白回歸模型即是線性回歸模型與移動(dòng)平均模型的結(jié)合體。 時(shí)間序列法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但經(jīng)深入分析后發(fā)現(xiàn)，這個(gè)適用于負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法并不適用于 電價(jià)預(yù)測(cè)。時(shí)間序列模型對(duì)樣本具有很強(qiáng)的依賴性，且易對(duì)樣本中的偶然因素與長(zhǎng)期因素不加分辨， 使模型在樣本外的預(yù)測(cè)失靈。而時(shí)間序列法所需的全部信息來(lái)自預(yù)測(cè)變量本身的歷史數(shù)據(jù)，不需要 其他輸入信息，單純用歷史電價(jià)數(shù)據(jù)挖掘出的規(guī)律來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)電價(jià)，其精度值得懷疑。更何況預(yù)測(cè) 負(fù)荷是影響電價(jià)走勢(shì)最重要的因素之一，缺乏預(yù)測(cè)負(fù)荷輸入變量的電價(jià)預(yù)測(cè)精度是難以保證的；同 時(shí)還存在預(yù)測(cè)的步長(zhǎng)越長(zhǎng)，精度就越差的弱點(diǎn)。 b 基于結(jié)構(gòu)型計(jì)量學(xué)的方法 結(jié)構(gòu)計(jì)量學(xué)模型主要是通過(guò)被預(yù)測(cè)對(duì)象與其影響因素之間的關(guān)系方程來(lái)建立預(yù)測(cè)模型。最常見(jiàn) 的是多元回歸模型【1 1 】即是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，尋找自變量與因變量之間的關(guān)系方程式，確定 模型參數(shù)，據(jù)此做出預(yù)測(cè)。按自變量的個(gè)數(shù)可將回歸問(wèn)題分為一元和多元回歸；按照回歸方程的類 型可分為線性回歸和非線性回歸。 此外有的學(xué)者還提出了電價(jià)預(yù)測(cè)的三時(shí)點(diǎn)模型【1 2 】，其由需求方程、供給方程和平衡方程三部分 組成，能夠較全面地考慮影響電價(jià)的各個(gè)相關(guān)因素。該模型原理簡(jiǎn)單明確，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，且需求 量不出現(xiàn)在聯(lián)立求解后的預(yù)測(cè)公式中，因此還將解決需求不可測(cè)的問(wèn)題。但其計(jì)算時(shí)點(diǎn)的選擇是影 響預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵因素，如果選擇不恰當(dāng)可能預(yù)測(cè)結(jié)果誤差較大。 總的來(lái)講，基于結(jié)構(gòu)型計(jì)量學(xué)的預(yù)測(cè)方法應(yīng)用的難點(diǎn)還在于如何找到真正影響電價(jià)的相關(guān)因素， 而有些很重要的相關(guān)因素難以量化，如報(bào)價(jià)策略等。 c 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s ) ，是對(duì)人腦若干基本特征的抽象和模擬。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 型按己發(fā)生的事件積累經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)習(xí)規(guī)則不斷修改模型的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行正 確計(jì)算、識(shí)別和預(yù)測(cè)等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其對(duì)大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有白適應(yīng)、信息記憶、 自主學(xué)習(xí)、知識(shí)推理和優(yōu)化計(jì)算的特點(diǎn)，被廣泛地用來(lái)進(jìn)行電價(jià)預(yù)測(cè)。 5 東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，反向傳播算法( b a c kp r o p a g a t i o na l g o r i t h m ，簡(jiǎn)稱b p ) 是訓(xùn)練人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 基本方法，現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用。目前已有較多學(xué)者將b p 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電價(jià)預(yù)測(cè)【1 3 1 6 1 。 由人工神經(jīng)元相互連接而成的網(wǎng)絡(luò)模塊。通常采用三層前饋b p 方法，即誤差逆?zhèn)鞑W(xué)習(xí)方法， 是一種典型的誤差修正方法。 為了提高精度一些學(xué)者還提出了將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其它理論結(jié)合的方法【1 7 - 1 9 】。將模糊理論和神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)理論相結(jié)合的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有接收和處理模糊數(shù)據(jù)、自適應(yīng)地以任意精度逼近映射函數(shù)、不要 求明確的數(shù)學(xué)描述等優(yōu)點(diǎn)。將其應(yīng)用于電價(jià)預(yù)測(cè)也能使精度提高。 目前進(jìn)行策略性競(jìng)價(jià)主要有以下四種方法： a 基于估計(jì)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的競(jìng)價(jià)行為的方法。該方法利用歷史數(shù)據(jù)估計(jì)其他發(fā)電公司和購(gòu)電公 司的成本信息，或者更確切地說(shuō)，估計(jì)其他公司的供給函數(shù)，用預(yù)測(cè)的需求曲線與總供給曲線相交， 求取平衡點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上為本公司確定投標(biāo)策略。但由于電力市場(chǎng)的投標(biāo)是一個(gè)多變的行為，通過(guò) 觀測(cè)市場(chǎng)的投標(biāo)模式和價(jià)格可以發(fā)現(xiàn)各公司都在不斷學(xué)習(xí)和嘗試新的策略，因此這種靜態(tài)的尋求平 衡點(diǎn)的方法在實(shí)際應(yīng)用中有其局限性。 b 基于博弈論的策略性競(jìng)價(jià)方法。博弈論是系統(tǒng)研究各種博弈問(wèn)題，尋求在博弈方具有充分或 者有限理性、能力的條件下，合理的策略選擇和合理選擇時(shí)博弈的結(jié)果，并分析這些結(jié)果的經(jīng)濟(jì)意 義、效率意義的理論和方法【20 1 。在電力市場(chǎng)報(bào)價(jià)決策中，發(fā)電商和購(gòu)電商會(huì)有意或無(wú)意地運(yùn)用博弈 方法對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行操縱和控制。博弈論大體分為兩類。第一類是基于博弈矩陣模型，通過(guò)構(gòu)造和發(fā)電 公司和購(gòu)電公司采用不同的策略組合時(shí)的收益矩陣，找到一個(gè)平衡的投標(biāo)策略組合?，F(xiàn)有文獻(xiàn)大多 采用二三家發(fā)電公司予以定性說(shuō)明，提出的模型很難直接推廣到多家。當(dāng)發(fā)電公司很多，而且各發(fā) 電公司可將其電量分為多段，對(duì)每一段電量采取不同的策略組合時(shí)，構(gòu)造收益矩陣和求取平衡點(diǎn)極 為困難。第2 類是基于寡頭博弈模型，這類模型由于在應(yīng)用時(shí)做了很多簡(jiǎn)化假設(shè)，并不適合構(gòu)造投 標(biāo)策略。 c 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃是解決多階段決策過(guò)程最優(yōu)化問(wèn)題的一種方法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃法的主要不 足是“維數(shù)災(zāi)”問(wèn)題，尤其對(duì)于隨機(jī)模型，“維數(shù)災(zāi)”的問(wèn)題更加突出，通常采用的主要措施有：限 制各時(shí)段的狀態(tài)數(shù)，限制各時(shí)段的轉(zhuǎn)移路徑數(shù)，簡(jiǎn)化成本特性，在啟動(dòng)每一時(shí)段的可行狀態(tài)及可行 轉(zhuǎn)移路徑時(shí)用最小容許運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行限制。因此簡(jiǎn)化求解動(dòng)態(tài)隨機(jī)系統(tǒng)的馬爾可夫決策規(guī)劃，即根 據(jù)邊際電價(jià)預(yù)測(cè)值的概率修正值，將隨機(jī)性模型轉(zhuǎn)化為確定性模型。 d 序優(yōu)化法。序優(yōu)化法可以用來(lái)解決某些含有大量隨機(jī)性決策優(yōu)化問(wèn)題的算法。用序優(yōu)化法解 決問(wèn)題主要有以下三個(gè)步驟： 第一步：從總的決策空間中按機(jī)會(huì)均等的原則選出n 個(gè)決策，組成樣本空間。 第二步：利用特定的選擇規(guī)則，從n 個(gè)決策中選出一個(gè)子決策集s 。子決策集的大小應(yīng)大到至 少有一個(gè)“足夠好”的決策以高的概率存在于選出的子決策集中。 第三步：對(duì)選出的子集s 中的每個(gè)解進(jìn)行定量評(píng)估，從中選出最好的解。 序優(yōu)化法存在算法復(fù)雜、計(jì)算工作量大、耗時(shí)久的缺點(diǎn)。 6 第一章緒論 1 3 論文研究的內(nèi)容及主要工作 1 3 1 研究?jī)?nèi)容 本文著重研究電力系統(tǒng)短期電價(jià)預(yù)測(cè)和電網(wǎng)側(cè)報(bào)價(jià)策略。目前大部分電力市場(chǎng)都是以市場(chǎng)出清 電價(jià)或邊際電價(jià)進(jìn)行結(jié)算的，如美國(guó)的新英格蘭電力市場(chǎng)、我國(guó)的浙江電力市場(chǎng)等。根據(jù)系統(tǒng)邊際 電價(jià)預(yù)測(cè)的結(jié)果，再結(jié)合電網(wǎng)側(cè)實(shí)時(shí)成本分析，給出電網(wǎng)側(cè)報(bào)價(jià)策略，為電網(wǎng)側(cè)參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)提供 技術(shù)支持。 1 3 2 主要工作 本文以電力系統(tǒng)短期電價(jià)預(yù)測(cè)模型和電網(wǎng)側(cè)報(bào)價(jià)為題，進(jìn)行以下的研究工作： 系統(tǒng)邊際電價(jià)的預(yù)測(cè)模型及方法 從微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度分析了影響系統(tǒng)邊際電價(jià)的主要因素，結(jié)合目前幾個(gè)典型電力市場(chǎng)的現(xiàn)狀， 根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及其它市場(chǎng)信息建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)邊際電價(jià)。通過(guò)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，發(fā) 現(xiàn)b p 能較好地映射邊際電價(jià)與其影響因素之間的非線性關(guān)系，取得了令人滿意的結(jié)果。 報(bào)價(jià)策略模型及算法 本文在多種模型算法的基礎(chǔ)上，從實(shí)用性和可行性的角度出發(fā)，結(jié)合電網(wǎng)側(cè)( 購(gòu)電商) 企業(yè)報(bào)價(jià)的 實(shí)際過(guò)程，基于估計(jì)下一交易時(shí)段的報(bào)價(jià)策略，提出了基于遺傳算法的最優(yōu)報(bào)價(jià)策略模型。該模型 算法克服了用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法存在“維數(shù)災(zāi)”，用序優(yōu)化法存在算法復(fù)雜、計(jì)算工作量大、耗時(shí)久，用 博弈論方法存在應(yīng)用局限性等問(wèn)題針對(duì)電力市場(chǎng)的特點(diǎn)，結(jié)合報(bào)價(jià)人員的人工經(jīng)驗(yàn)與較準(zhǔn)確的次日 邊際電價(jià)的預(yù)測(cè)值，改進(jìn)了遺傳算法，并針對(duì)電網(wǎng)側(cè)( 購(gòu)電商) 企業(yè)形成了多種類型的報(bào)價(jià)策略，用實(shí) 證充分驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的遺傳算法的有效性。 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手段 在目前的軟件中，m a t l a b 具有前大的運(yùn)算功能，其中含有已經(jīng)比較完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工具箱。 因此，使用m a t l a b 這個(gè)軟件來(lái)進(jìn)行編程，可以在比較高的效率的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)電價(jià)預(yù)測(cè)的可能性， 可以使我將比較多的精力放在算法和預(yù)測(cè)電價(jià)的思路上。因此，系統(tǒng)得開(kāi)發(fā)手段是以m a t l a b 軟件 為主要手段的。 7 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章電價(jià)及電價(jià)預(yù)測(cè) 2 1 均衡論與電力市場(chǎng) 2 1 1 均衡的含義 在西方經(jīng)濟(jì)學(xué)中，均衡是一個(gè)被廣泛運(yùn)用的重要的概念。均衡的最一般的意義是指經(jīng)濟(jì)事物中 有關(guān)的變量在一定條件下的相互作用所達(dá)到的一種相對(duì)靜止的狀態(tài)。經(jīng)濟(jì)事物之所以能夠處于這樣 一種靜止?fàn)顟B(tài)，是由于在這樣的狀態(tài)中有關(guān)該經(jīng)濟(jì)事物的各參與者的力量能夠相互制約和相互抵消， 也由于在這樣的狀態(tài)中有關(guān)該經(jīng)濟(jì)事物的各方面的愿望都能得到滿足，正因?yàn)槿绱?，西方?jīng)濟(jì)學(xué)家 認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究往往在于尋找在一定條件下經(jīng)濟(jì)事物的變化最終趨于靜止之點(diǎn)的均衡狀態(tài)。 均衡論分為局部均衡論和一般均衡論。一般均衡論是將相互聯(lián)系的各個(gè)市場(chǎng)看成一個(gè)整體來(lái)加 以研究。因此，在一般均衡論中，每一商品的需求和供給不僅取決于該商品的價(jià)格，也取決于其它 商品( 如替代品和補(bǔ)充品) 的價(jià)格。每一商品的價(jià)格都不能單獨(dú)地決定，而必須和其他商品價(jià)格聯(lián) 合著決定。當(dāng)整個(gè)經(jīng)濟(jì)的價(jià)格體系恰好使所有的商品都供求相等時(shí)，市場(chǎng)就達(dá)到了一般均衡【2 1 1 。 局部均衡論分析研究的是單個(gè)( 產(chǎn)品或要素) 市場(chǎng)；其方法是把考慮的某個(gè)市場(chǎng)從相互聯(lián)系的構(gòu) 成整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系的市場(chǎng)中“取出”來(lái)單獨(dú)加以研究。在這種研究中，該商品的需求和供給僅僅被看 成是其本身價(jià)格的函數(shù)，其它商品的價(jià)格被假定為不變，而這些不變的價(jià)格的高低只影響所研究商 品的供求曲線的位置；所得到的結(jié)論是，該市場(chǎng)的需求和供給曲線共同決定了市場(chǎng)的均衡價(jià)格和均衡 數(shù)量。 2 1 2 均衡價(jià)格的決定 在西方經(jīng)濟(jì)學(xué)中，一種商品的價(jià)格是指該種商品的市場(chǎng)需求量和市場(chǎng)供給量相等時(shí)候的價(jià)格。 在均衡價(jià)格下的相等的供求數(shù)量被稱為均衡數(shù)量。從幾何意義上說(shuō)，一種商品的均衡出現(xiàn)在該商品 的市場(chǎng)需求曲線和市場(chǎng)供給曲線的交叉點(diǎn)上，該交點(diǎn)被稱為均衡點(diǎn)。均衡點(diǎn)上的價(jià)格和相等的供求 量分別被稱均衡價(jià)格和均衡數(shù)量。市場(chǎng)上需求量和供給量相等的狀態(tài)，也被稱為市場(chǎng)出清的狀態(tài)。 市場(chǎng)啟動(dòng)時(shí)，如果現(xiàn)行價(jià)格為均衡價(jià)格，使得市場(chǎng)都達(dá)到供求致，則在這種情況下，實(shí)際的價(jià) 格體系當(dāng)然就處于一般均衡狀態(tài)上不再變化。但是如果現(xiàn)行價(jià)格并不等于均衡值，這時(shí)，麻煩就可 能出現(xiàn)g 實(shí)際的交易可能會(huì)發(fā)生在“錯(cuò)誤”的價(jià)格水平上。交易者并不知道均衡價(jià)格在什么水平上： 或者，他們可以通過(guò)價(jià)格的不斷調(diào)整來(lái)確定均衡狀態(tài)，但這種調(diào)整過(guò)程也許需要很長(zhǎng)時(shí)間，在其完 成之前不能保證發(fā)生交易。 為避免上述困難，假定在市場(chǎng)上存在一位“拍賣人”。該拍賣人的任務(wù)是尋求并能使市場(chǎng)供求一 致的均衡價(jià)格。他尋找均衡價(jià)格的方法如下：首先，他隨意報(bào)出一組價(jià)格，發(fā)電商和購(gòu)電商根據(jù)該 r 第二章電價(jià)及電價(jià)預(yù)測(cè) 價(jià)格申報(bào)自已的需求和供給。如果所有市場(chǎng)供求均一致，則他就將該組價(jià)格固定下來(lái)，發(fā)電商和供 電商就在此組價(jià)格上成交；如果供求不一致，則發(fā)電商和供電商可以抽回自已的申報(bào)，而不必在錯(cuò)誤 的價(jià)格上進(jìn)行交易。拍賣者則修正自己的價(jià)格，報(bào)出另一組價(jià)格。改變價(jià)格的具體做法是：當(dāng)某個(gè) 市場(chǎng)的需求大于供給時(shí)，就提高價(jià)格，反之，則降低其價(jià)格。這就保證新的價(jià)格比原來(lái)的價(jià)格更接 近于均衡價(jià)格。如果新的價(jià)格仍然不是均衡價(jià)格，則重復(fù)上述過(guò)程，直到找到均衡價(jià)格。這就是達(dá) 到均衡的所謂“試探過(guò)程”。 2 1 3 均衡論與電力市場(chǎng) 一般均衡的“試探過(guò)程”類似于電力市場(chǎng)的模擬階段。 在電力市場(chǎng)條件下，電力作為商品，既有它的一般商品屬性，又有它的特殊性和公用性。作為 一般商品屬性，電力在市場(chǎng)中必然與其它商品一樣，要服從價(jià)值規(guī)律，按照等價(jià)交換的原則，公平、 公正地進(jìn)行。商品價(jià)值是商品的社會(huì)屬性，是商品生產(chǎn)的特有經(jīng)濟(jì)關(guān)系的反映。商品價(jià)值實(shí)體，即 凝結(jié)在商品上的那種必須在交換中取得補(bǔ)償?shù)娜祟惖某橄髣趧?dòng)，并不能用自然科學(xué)的方法在商品上 找到，而只能通過(guò)市場(chǎng)規(guī)律，在交換中由商品的價(jià)格表現(xiàn)出來(lái)。可以說(shuō)，均衡價(jià)格就比較合理地體 現(xiàn)商品的價(jià)值。這是因?yàn)?，均衡價(jià)格既包含了物質(zhì)、資金投入的成本計(jì)算，也包含了勞動(dòng)者所創(chuàng)造 的價(jià)值，還包含了與同類商品或與其他行業(yè)商品的比較成本2 2 】。發(fā)電側(cè)和購(gòu)電側(cè)的均衡具體體現(xiàn)在 以下幾方面。 發(fā)電商和購(gòu)電商的市場(chǎng)集中度。從發(fā)電側(cè)來(lái)講，作為發(fā)電商的發(fā)電設(shè)備的投資大，風(fēng)險(xiǎn)高，建 設(shè)周期長(zhǎng)，且難以轉(zhuǎn)產(chǎn)或遷出：這些天然的行業(yè)壁壘決定了電力市場(chǎng)的發(fā)電商不可能像一般商品市場(chǎng) 那樣歲1 2 】從購(gòu)電側(cè)來(lái)講，輸電系統(tǒng)所固有的自然壟斷性并沒(méi)有因電力工業(yè)化而改變，無(wú)論從地理、 經(jīng)濟(jì)及技術(shù)的角度看都是如此。從地理上講，建造多套輸電系統(tǒng)受到社會(huì)和環(huán)境的制約，是不現(xiàn)實(shí) 的。從經(jīng)濟(jì)的角度看，輸電系統(tǒng)的投資和運(yùn)作方面存在著巨大的規(guī)模經(jīng)濟(jì)特性，單套輸電系統(tǒng)在經(jīng) 濟(jì)上優(yōu)于總?cè)萘肯嗤亩嗵纵旊娤到y(tǒng)。從技術(shù)方面看，輸電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制必須由中央集中協(xié)調(diào) 管理。至于配電系統(tǒng)，雖然從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上看，并不具備自然壟斷性，但由于地理限制，其在供電 范圍內(nèi)也是自然壟斷的?！? 3 1 輸配電系統(tǒng)所固有的自然壟斷性決定了一個(gè)局部地區(qū)只有一個(gè)輸配電公 司。 發(fā)電側(cè)容量和購(gòu)電側(cè)的負(fù)荷的均衡。從購(gòu)電商而言，總希望備用容量越多越好，競(jìng)得較低的電 價(jià)。事實(shí)上，電力市場(chǎng)中除了交易市場(chǎng)外，還存在著投資市場(chǎng)。交易市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的結(jié)果會(huì)直接影響到 各發(fā)電商的利潤(rùn)和資本積累，進(jìn)而影響對(duì)發(fā)電設(shè)備投資或退役的決策，影響到投資市場(chǎng)的投資行為。 與此同時(shí)，發(fā)電設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用比一般商品高得多，即使維持冷備用狀態(tài)，代價(jià)也不小，更不用說(shuō) 熱備用了，因此，購(gòu)電側(cè)的負(fù)荷和發(fā)電側(cè)的容量保持一定的比例是必要的。當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷( 或用電 量) 處于高峰時(shí)，系統(tǒng)的備用容量較小，此時(shí)電力市場(chǎng)中的市場(chǎng)出清價(jià)較高，系統(tǒng)中的購(gòu)電方可能 面臨較大的金融風(fēng)險(xiǎn)：而當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷( 或用電量) 處于低谷時(shí)系統(tǒng)的備用容量較大，此時(shí)電力市場(chǎng) 中的市場(chǎng)出清價(jià)往往較低，系統(tǒng)中的售電方( 發(fā)電公司) 可能面臨較大的金融風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)以往的經(jīng) 驗(yàn)，一般比例為0 6 ，此時(shí)電力市場(chǎng)相對(duì)均衡，電價(jià)相對(duì)穩(wěn)定。單靠市場(chǎng)的自發(fā)調(diào)節(jié)是否能維持電力 q 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 市場(chǎng)的穩(wěn)定有待進(jìn)一步研究。 2 2 電力市場(chǎng)的特點(diǎn) 2 2 1 電力產(chǎn)業(yè)的主要特點(diǎn) a 電無(wú)法儲(chǔ)存，更確切地說(shuō)無(wú)法經(jīng)濟(jì)地儲(chǔ)存。蓄電池技術(shù)還沒(méi)有先進(jìn)到能讓我們?cè)谛枨蟮凸葧r(shí) 購(gòu)進(jìn)電力，囤積居奇、待價(jià)而沽?！? 4 】 b 電力沿電阻最小的路徑傳輸。電阻低意味著容易傳輸，電阻高意味著難以傳輸。因此在電網(wǎng) 中，電力更傾向于沿著直徑粗即電阻較低的線路傳輸。事實(shí)上無(wú)法命令電力沿指定的路徑傳輸一它 流向何處完全遵從于物理規(guī)律。這意味著不存在所謂規(guī)定的供電路徑，最終用戶只不過(guò)接受恰好流 經(jīng)的電力。調(diào)度的奧妙在于安排發(fā)電出力大小及其網(wǎng)絡(luò)布局，使電力“選擇性”地流向需要的有用戶。 c 電力在網(wǎng)上的傳輸受到一系列復(fù)雜物理效應(yīng)的制約，系統(tǒng)某一部分發(fā)生的響應(yīng)很快波及到較 遠(yuǎn)的地方，很多因素都可能使電網(wǎng)失穩(wěn)。 d 電以光速傳輸，輸出和使用必須時(shí)刻保持完全平衡。它通過(guò)一個(gè)不穩(wěn)定而有交叉影響的輸電 網(wǎng)絡(luò)傳輸，當(dāng)合上電閘時(shí)，電力在毫秒的瞬間供給使用，同時(shí)某處的發(fā)電廠也必會(huì)有相應(yīng)的反映， 輸電網(wǎng)絡(luò)必須由系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度機(jī)構(gòu)毫不懈怠地隨時(shí)控制著，稍不留神就會(huì)招致整個(gè)區(qū)域的停電事故。 2 2 2 適合引入競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)節(jié) 發(fā)電是最適合引入競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的規(guī)模效益論點(diǎn)已不再適用；由于信息技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電 和輸電之間的協(xié)調(diào)很大程度上解決了，從而使發(fā)電環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)成為可能。 零售環(huán)節(jié)從購(gòu)買、定價(jià)和銷售的角度來(lái)說(shuō)，也是可以引入競(jìng)爭(zhēng)的。但在計(jì)量、記賬和收費(fèi)等方 面，由于必須考慮電力的特殊性，因此還存在爭(zhēng)論。 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度環(huán)節(jié)不可能引入競(jìng)爭(zhēng)一每個(gè)系統(tǒng)只能有一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)彳j 調(diào)度機(jī)構(gòu)。 輸電網(wǎng)具有自然壟斷性。除了某些個(gè)別情況，例如某個(gè)投資者在哇。網(wǎng)未端出資建設(shè)一條孤立的 線路，并藉此收費(fèi)。這并不是真正的輸電領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，而只是在建設(shè)哇網(wǎng)附屬設(shè)施上的競(jìng)爭(zhēng)。 配電環(huán)節(jié)盡管存在對(duì)同一地區(qū)經(jīng)營(yíng)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)，但仍被普遍認(rèn)為具葦。自然壟斷性。這實(shí)際是地區(qū) 特許經(jīng)營(yíng)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)，忽略對(duì)某一新地區(qū)特許經(jīng)營(yíng)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)這個(gè)問(wèn)題，幣將配電視為自然壟斷。 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度、輸電和配電仍需保持壟斷，仍需要對(duì)這三個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行監(jiān)管。 重點(diǎn)應(yīng)解決以下三個(gè)問(wèn)題： 應(yīng)盡可能消除競(jìng)爭(zhēng)性實(shí)體( 發(fā)電商和零售商) 和基礎(chǔ)設(shè)施提供者( 輸庫(kù)、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度、配電) 之間 的任何利益沖突。 應(yīng)確保競(jìng)爭(zhēng)性實(shí)體和基礎(chǔ)設(shè)施提供者之間的相互協(xié)調(diào)。 應(yīng)確保通過(guò)真正的市場(chǎng)機(jī)制決定市場(chǎng)價(jià)格，以取代原有的管制定價(jià)。 1 0 第二章電價(jià)及電價(jià)預(yù)測(cè) 2 2 3 電力交易 為了準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)每一時(shí)刻、每一地點(diǎn)的電價(jià)，必須建立計(jì)算機(jī)模型，并搜集諸如水情、電 廠及輸電設(shè)施的檢修計(jì)劃、燃料價(jià)格、以及需求變化等。與可存儲(chǔ)的產(chǎn)品相比，電力交易場(chǎng)所的效 率和透明性較差。 電網(wǎng)側(cè)競(jìng)價(jià)的前提一銷售電價(jià)聯(lián)動(dòng)機(jī)制及其調(diào)整。隨著電力市場(chǎng)的逐步發(fā)展，獨(dú)立的輸、配電 價(jià)形成，用電側(cè)市場(chǎng)開(kāi)放，電力零售商具有自主定價(jià)權(quán)，銷售電價(jià)與上網(wǎng)電價(jià)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制將具有多 樣性。零售商可以每天根據(jù)上網(wǎng)競(jìng)價(jià)水平，市場(chǎng)供需狀況，以及自身銷售服務(wù)成本及時(shí)測(cè)算銷售電 價(jià)水平，每天向用戶更新銷售電價(jià)信息。在國(guó)外用戶側(cè)開(kāi)放的電力市場(chǎng)中，零售商向用戶提供多種 形式的電價(jià)聯(lián)動(dòng)方案，如用戶的電價(jià)直接與上網(wǎng)電價(jià)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，一定電價(jià)范圍內(nèi)銷售電價(jià)與上網(wǎng)電 價(jià)的聯(lián)動(dòng)，一定時(shí)期內(nèi)( 年、季度) 銷售電價(jià)不變等。用戶可以自由選擇聯(lián)動(dòng)方案，選擇不聯(lián)動(dòng)則 電價(jià)相對(duì)穩(wěn)定，選擇聯(lián)動(dòng)則風(fēng)險(xiǎn)和收益共享。同樣，對(duì)于零售商也是風(fēng)險(xiǎn)和收益共存。 2 3 電力市場(chǎng)條件下的電價(jià) 2 3 1 電價(jià)的制定 電價(jià)的制定原則是否合理是影響電力改革成敗的關(guān)鍵因素之一，現(xiàn)今各國(guó)在電價(jià)制定中都能共 同遵循一些基本原1 則2 5 之6 】：成本補(bǔ)償原則，電價(jià)能夠補(bǔ)償合理的成本支出；合理報(bào)酬原則，電 價(jià)能夠讓股東有合理回報(bào)；公平負(fù)擔(dān)原則，用戶負(fù)擔(dān)的電價(jià)應(yīng)是成本加利潤(rùn)，盡量避免交叉補(bǔ)貼。 但由于各國(guó)在電力工業(yè)發(fā)展的不同階段，電價(jià)制定的原則有所不同，對(duì)正在發(fā)展中的電力市場(chǎng)，電 價(jià)的制定原則要與改革的首要目標(biāo)相一致，電價(jià)水平要使股東有合理的回報(bào)，能夠吸引投資，加快 電力建設(shè)；對(duì)于成熟的電力市場(chǎng)，電價(jià)的制定要有利于提高效率，讓用戶分享提高效率的成果。我 國(guó)電力法第三十六條規(guī)定：“制定電價(jià)，應(yīng)合理補(bǔ)償成本，合理確定收益，依法計(jì)入稅金，堅(jiān)持公平 負(fù)擔(dān)，促進(jìn)電力建設(shè)”。 2 3 2 影響電價(jià)的因素 在電力市場(chǎng)中電能作為買賣雙方交易的商品，其商品的價(jià)值規(guī)律是由商品價(jià)值的貨幣表現(xiàn)形式 一系統(tǒng)邊際電價(jià)來(lái)體現(xiàn)的。對(duì)發(fā)電企業(yè)來(lái)說(shuō)，邊際電價(jià)產(chǎn)品價(jià)格；對(duì)電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，邊際電價(jià) 是其購(gòu)電成本。在完善的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)條件下，市場(chǎng)價(jià)格的形成是在產(chǎn)品的供給與需求相互作用條件下， 產(chǎn)生的一種動(dòng)態(tài)均衡過(guò)程。影響電價(jià)的因素很多，可以分為客觀因素和主觀因素。 客觀因素主要包括以下幾個(gè)方面： 發(fā)電容量和負(fù)荷的變化( 供需關(guān)系) 引起電價(jià)的變化 發(fā)電成本和電引起電價(jià)的變化。引起發(fā)電成本的主要因素有：機(jī)組耗熱曲線及其微增率、燃 料價(jià)格、維護(hù)費(fèi)用，發(fā)電容量限制、電力發(fā)展費(fèi)用、網(wǎng)損及其微增率、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用、網(wǎng)絡(luò)容量限 制、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展費(fèi)用及其它成本； 1 1 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 歷史電價(jià)。前后時(shí)段的電價(jià)具有較強(qiáng)的相關(guān)性，尤其是前幾個(gè)時(shí)段的電價(jià)和歷史日中同一時(shí) 刻的電價(jià)。電價(jià)預(yù)測(cè)正是利用這種電價(jià)間的聯(lián)系進(jìn)行電價(jià)預(yù)測(cè)，時(shí)間序列法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法均將歷史 電價(jià)作為重要因素。 外部的經(jīng)濟(jì)環(huán)境( 包括國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)狀況、國(guó)家財(cái)政金融狀況、物價(jià)指數(shù)、折現(xiàn)率以及貸款利 率、匯率等) 以及國(guó)家宏觀調(diào)控政策都會(huì)影響電價(jià)。 從主觀上看，電力市場(chǎng)中的發(fā)電商完全有可能利用市場(chǎng)力通過(guò)物理持留和經(jīng)濟(jì)持留( 即持留發(fā) 電能力和報(bào)過(guò)高電價(jià)) ，導(dǎo)致電價(jià)高于正常競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格，甚至電價(jià)出現(xiàn)飛升【2 7 1 。主要表現(xiàn)方式有以下幾 種： 對(duì)容量進(jìn)行直接持留，減少市場(chǎng)可用容量供應(yīng)，以抬高價(jià)格，獲得較高利潤(rùn)； 廠商報(bào)高價(jià)，持留電量，減少發(fā)電，以獲得較高利潤(rùn)； 制造堵塞，借助網(wǎng)約束，持留電量，以獲得較高利潤(rùn)； 將高質(zhì)量的電持留成低質(zhì)量的電，對(duì)質(zhì)量持留。 2 4 電價(jià)預(yù)測(cè) 電價(jià)預(yù)測(cè)就是在一些已知信息的基礎(chǔ)上，利用數(shù)學(xué)工具對(duì)未來(lái)電力市場(chǎng)中的電力交易價(jià)格進(jìn)行 預(yù)測(cè)。 2 4 1 電價(jià)預(yù)測(cè)的特點(diǎn) 電價(jià)的預(yù)測(cè)是一件很困難的事，因?yàn)橐A(yù)測(cè)的電價(jià)不僅與歷史數(shù)據(jù)有關(guān)，而且許多其它的因素 也會(huì)對(duì)電價(jià)產(chǎn)生影響，特別是一些不確定因素的影響使得提高預(yù)測(cè)精度更加困難。 2 4 2 電價(jià)預(yù)測(cè)的分類 根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，電價(jià)預(yù)測(cè)有不同的分類方法。有如下幾種分類： 按時(shí)間分類 按時(shí)間分類電價(jià)預(yù)測(cè)可分為提前一小時(shí)預(yù)測(cè)，提前一天預(yù)測(cè)，提前一周預(yù)測(cè)，提前一月預(yù)測(cè)， 以及季度趨勢(shì)預(yù)測(cè)和長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)等。短期電價(jià)預(yù)測(cè)主要幫助發(fā)電商和購(gòu)電商進(jìn)行報(bào)價(jià)策略，是發(fā) 電商和購(gòu)電商進(jìn)行競(jìng)價(jià)的重要基礎(chǔ)。準(zhǔn)確的短期電價(jià)預(yù)測(cè)有助于減少由對(duì)售電收入估計(jì)的偏差所帶 來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，可以提供更好的風(fēng)險(xiǎn)管理，同時(shí)短期電價(jià)預(yù)測(cè)對(duì)電力需求側(cè)的研究有一定的作用。目前 較多文獻(xiàn)都是針對(duì)短期電價(jià)的預(yù)測(cè)。中長(zhǎng)期的電價(jià)預(yù)測(cè)通常用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)投資和規(guī)劃。不論是短期 還是長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的結(jié)果越準(zhǔn)確就越能使市場(chǎng)參與者在競(jìng)爭(zhēng)多變的環(huán)境下做出更加明智的商 業(yè)決策。 按預(yù)測(cè)內(nèi)容分類 電價(jià)預(yù)測(cè)的內(nèi)容隨不同的市場(chǎng)模式而不同 1 2 第二章電價(jià)及電價(jià)預(yù)測(cè) 按特性分類 按特性分類電價(jià)預(yù)測(cè)可分為最高電價(jià)、最低電價(jià)、平均電價(jià)、邊際電價(jià)( 清算電價(jià)) 等等電價(jià) 性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)。 1 3 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 市場(chǎng)出清電價(jià)( m c p - - m a r k e tc l e a r i n gp r i c e ) 預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度是影響競(jìng)價(jià)決策的一個(gè)關(guān)鍵因素， 在尚無(wú)可借鑒經(jīng)驗(yàn)的情況下，在分析邊際電價(jià)變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，借鑒股市分析的一些手段，可構(gòu) 建自已的分析工具。因?yàn)閮烧哂幸恍┫嗤ㄐ裕弘娏κ袌?chǎng)和股票市場(chǎng)都具有很大的不可知性和受投機(jī) 心理的影響等共性。但電力市場(chǎng)邊際電價(jià)也有自已的一些規(guī)律性的東西，如會(huì)隨著總發(fā)電容量和負(fù) 荷的變化而變化，與季節(jié)的變化也有關(guān)系，全天低谷時(shí)段變化比較平穩(wěn)，高峰時(shí)段變化相對(duì)劇烈等。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)( a r t i f i c i a ln