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不确定电力市场环境下梯级电站竞价理论与应用

作　者: 李清清
导　师: 周建中
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 梯级电站竞价策略电价概率性区间预测 (非)合作博弈序贯博弈供给函数均衡竞价上网决策支持系统
分类号: F407.61
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国水资源丰富,且富集于十二大水电基地的大江大河,具备梯级滚动开发的有利条件。随着一系列流域梯级电站群的建成投运以及全国互联电网的形成,流域水电能源的优化配置和高效利用已成为影响国家能源安全和国民经济发展的重大问题。同时,为提高互联大电网背景下电力系统的运行效率,我国开展了以“厂网分开,竞价上网”为核心的电力市场改革,初步建立了发电侧竞价市场,使梯级电站运营环境发生了根本性改变。电力市场环境下梯级电站的竞价策略是梯级电站经济运行的重要内容,亟须相关的理论和技术提供支撑。为此,国内外学者对梯级电站竞价策略开展了广泛研究,并取得了一些研究成果。然而,我国电力市场改革历时短,能源政策和市场规则尚不完善,电网结构与国外不同,市场信息获取机制缺乏,市场主体竞争与合作、电价和负荷波动、需求价格弹性、竞争对手行为等不确定因素相互作用,使梯级电站竞价策略成为一个多阶段、多层次、多市场的复杂对策决策问题,建模及求解非常困难,现有研究成果难以直接应用,需要从竞价理论和方法上进行突破。本文围绕梯级电站在不确定电力市场环境下的竞争与冲突,以分析不确定因素对梯级电站竞价策略的影响为切入点,引入系统优化、概率性区间预测、(非)合作博弈等先进理论,考虑梯级电站发电约束和市场政策变动、不完全信息、竞争对手行为、发电主体竞争与合作等因素,建立了不同市场条件下梯级电站多级市场竞价的对策决策模型,制定了多级市场中梯级电站竞价策略,通过分析竞价市场均衡演化规律揭示了梯级电站竞价策略对市场政策、不完全信息、竞争对手行为、需求价格弹性和发电成本变动等不确定性因素的响应机理,并基于理论研究成果设计并实现了梯级电站竞价上网决策支持系统,为梯级电站在多级市场下的优化运营提供了理论依据和技术支撑。本文主要研究内容和创新之处包括：(1)通过分析市场出清电价特性,提出了两种确定性电价预测模型；针对确定性电价预测结果表现信息不全的固有缺陷,在确定性电价预测模型的基础上,提出了基于误差统计分析的电价概率性区间预测模型；(2)针对不同竞价模式的特点,考虑梯级电站发电机组成本特性、预期利润回报和多级市场间电量的分解,建立并求解了梯级电站中长期合约市场最优竞价模型；基于电价概率性区间预测结果,提出了日前市场梯级电站最优竞价策略；(3)从市场多主体全局优化的角度出发,针对不同市场条件,分别建立了完全信息和不完全信息下的日前市场竞价过程序贯博弈模型和Cournot博弈模型,通过求解模型均衡获得不同条件下梯级电站的最优竞价策略,并分析了市场能源政策和不完全信息对市场均衡和梯级电站竞价策略的影响；围绕日前市场中市场主体的竞争与冲突,建立了日前市场供给函数模型,通过求解并分析市场均衡的变化规律,揭示了竞争对手行为、需求价格弹性、发电成本特性影响市场均衡和梯级电站竞价策略的作用机理。(4)考虑流域梯级水电能源在市场条件下的优化配置,探索了日前市场中梯级电站与“唯一购买方”电网公司合作的可能性,分析了梯级电站竞价策略影响市场均衡的规律,在此基础上推导了厂网合作的条件,揭示了厂网合作对市场出清结果的影响,设计了合作双方的收益分配策略,为市场条件下流域梯级水电能源优化配置开辟了一条新的途径。(5)基于上述理论研究成果,以三峡-葛洲坝梯级为对象,设计了梯级电站竞价上网决策支持系统的物理结构、功能结构、主要功能模块和逻辑结构,并在J2EE平台上实现了系统的开发与集成。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-31
  1.1 研究背景和意义  12-17
  1.2 梯级电站竞价策略国内外研究现状  17-29
  1.3 本文主要研究内容及章节安排  29-31
2 梯级电站电价概率性区间预测竞价方法  31-66
  2.1 梯级电站竞价的市场环境及相关假设  31-35
  2.2 市场出清电价特性分析与预测  35-39
  2.3 基于误差统计特性的电价概率性预测模型  39-49
  2.4 基于电价概率性区间预测的梯级电站竞价策略  49-65
  2.5 本章小结  65-66
3 梯级电站非合作博弈竞价策略分析  66-95
  3.1 非合作博弈及其在电力市场中的应用  67-68
  3.2 基于序贯博弈模型的发电商竞价策略分析  68-76
  3.3 基于供给函数均衡的现货市场均衡分析  76-94
  3.4 本章小结  94-95
4 基于合作博弈的梯级电站优化运营策略  95-107
  4.1 合作博弈及其在电力市场中的应用  95-96
  4.2 基于最优控制结构框图的竞价过程建模与分析  96-100
  4.3 日前市场梯级电站与电网公司合作  100-104
  4.4 算例分析  104-106
  4.5 本章小结  106-107
5 梯级电站竞价上网决策支持系统设计与实现  107-118
  5.1 系统物理结构  107-108
  5.2 系统需求分析和功能设计  108-116
  5.3 系统逻辑结构  116-117
  5.4 系统集成与实现  117
  5.5 本章小结  117-118
6 总结和展望  118-121
  6.1 全文工作总结  118-119
  6.2 进一步工作展望  119-121
致谢  121-122
参考文献  122-138
附录1:攻读博士期间所发表的论文  138-140
附录2:攻读博士期间完成和参与的科研项目  140

不确定电力市场环境下梯级电站竞价理论与应用

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