市场运营环境下电力价格的动态演化及定价机制研究

论文摘要

随着科技、经济和社会的发展,近年来在世界许多国家,传统认为具有自然垄断性的电力行业纷纷掀起了解除管制,引入竞争的市场化改革浪潮,以期降低垄断行业的成本和价格,促进社会经济效益的进一步提高。在市场化改革和运营的过程中,电力价格是市场的核心,如何有效掌握和监管电价的动态演化,合理制定电价机制是电力市场运营中的重要任务,尤其对刚刚进行改革,且不成熟和完善的我国电力市场而言则显得更为紧迫和必要。 本文首先采用混沌理论的相空间重构技术,对实际电力市场中的电价动态演化行为进行了混沌特性分析和验证,通过提取描述吸引子的重要特征量以及采用替代数据检验法的验证,发现在貌似随机的外表背后,电价动态演化遵循一定的规律和秩序,展现出混沌运动的特点。为了进一步分析电价动态演化的一般特征和规律,弥补由实际变化曲线带来的不普遍性,本文建立了电力市场动态数学模型。引入经济学的博弈理论,提出了计及输电网约束的电力市场有限理性古诺动态博弈模型,即一内嵌社会效益最大化问题的差分动态模型。利用非线性离散动力系统的基本理论,分析了两寡头有限理性古诺博弈下市场的均衡点及其稳定性,从中显示出在不同的市场参数下,对应不同的输电网运行状态:阻塞和不阻塞,市场会出现不同的Nash均衡点,甚至会出现没有Nash均衡点的情况,探讨了市场参数对市场稳定性的影响,针对不同的市场参数情况,对市场电价的动态演化进行了数值仿真,展现出市场电价可能出现的各种动态行为,即趋于均衡状态、周期甚至混沌的变化特点。为了进一步实现对多寡头、多节点电力市场中电价动态演化的定量分析与计算,借助数学理论中的非线性互补方法,利用光滑的非线性互补函数将数学结构复杂的差分动态模型转换成常见的差分-代数方程组形式,并针对三寡头、三节点环网电力系统,数值仿真出不同市场参数下电价的动态演化行为。 在电力价格的定价机制研究中,本文就具有自然垄断性质的输配电网的定价问题进行了探讨。在详细分析了输配电服务的内涵以及输配电费用的构成情况的基础上,针对现有输电定价方法存在的不足之处,基于潮流和拓扑分配系数法,提出了输电费用向全电网用户分配的三种新模式,即发电侧模式、负荷侧模式和面向元件模式,减小甚至彻底消除了全电网用户之间的补贴现象。基于这些理论研究结果,针对湖南电网现行输配电费用测算方法存在的问题,结合湖南电力市场改革的目标和实际情况,提出了适应湖南电力市场发展需要的输配电定价模式,即在电力市场改革初期,采用邮票法进行输配电合一的电价计算;随着电力市场

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 世界各国的电力市场改革
• 1.1.2 我国电力工业的市场化改革
• 1.2 选题意义
• 1.3 电力价格动态演化的研究现状
• 1.3.1 电力价格
• 1.3.2 经济学领域的研究现状
• 1.3.2 电力价格的动态研究
• 1.4 电力价格定价机制的研究现状
• 1.4.1 现行的电力价格定价机制
• 1.4.2 输电定价的研究现状
• 1.5 本文的主要工作及章节安排
• 第2章 电力价格动态演化的混沌分析
• 2.1 引言
• 2.2 混沌
• 2.2.1 混沌的特点
• 2.2.2 混沌的定义
• 2.2.3 混沌的数值特征
• 2.3 New England市场电价动态演化的混沌分析
• 2.3.1 相空间重构
• 2.3.2 混沌特性分析
• 2.4 PJM市场电价动态演化的混沌分析
• 2.4.1 相空间重构
• 2.4.2 混沌特性分析
• 2.5 小结
• 第3章 有限理性古诺博弈下电价的动态演化研究
• 3.1 引言
• 3.2 离散动态系统的基本理论
• 3.2.1 离散动态系统
• 3.2.2 不动点的稳定性
• 3.2.3 不变集与吸引子
• 3.3 有限理性古诺博弈
• 3.4 考虑输电网约束的有限理性古诺博弈动态模型
• 3.4.1 有限理性古诺博弈动态模型
• 3.4.2 考虑输电网约束的电价函数
• 3.5 市场均衡点及其稳定性
• 3.5.1 市场均衡点
• 3.5.2 市场均衡点的局部稳定性
• 3.6 市场参数对市场稳定性的影响
• 3.6.1 输电线路没有阻塞的情况
• 3.6.2 输电线路阻塞的情况
• 3.7 市场电价动态演化的数值仿真
• 3.7.1 发电商的发电边际成本之差小于bk的情况
• 3.7.2 发电商的发电边际成本之差大于2bk的情况
• 3.7.3 发电商的发电边际成本之差在bk与2bk之间的情况
• 3.8 小结
• 第4章 基于光滑非线性互补函数的电力市场动态模型研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于光滑非线性互补函数的电力市场动态模型
• 4.2.1 考虑输电网约束的有限理性古诺博弈动态模型
• 4.2.2 优化问题的KKT条件
• 4.2.3 非线性互补函数
• 4.2.4 基于光滑非线性互补函数的动态模型
• 4.3 市场电价动态演化的数值仿真
• 4.4 小结
• 第5章 输配电定价的理论基础
• 5.1 电力产业特征
• 5.2 电力价格制定的一般原则
• 5.3 输配电价的形成机制
• 5.4 定价方法的理论基础
• 5.4.1 最大利润定价法
• 5.4.2 边际成本定价法
• 5.4.3 平均成本定价法
• 5.5 小结
• 第6章 输配电费用测算和定价方法研究
• 6.1 引言
• 6.2 输电服务分析
• 6.3 输电费用测算
• 6.3.1 影响输电费用的因素
• 6.3.2 输电费用的构成分析
• 6.4 输电定价方法
• 6.4.1 现有的综合成本定价方法
• 6.4.2 面向全电网用户的输电定价方法
• 6.5 小结
• 第7章 湖南电网输配电费用测算及定价研究
• 7.1 引言
• 7.2 现行的输配电费用测算方法及存在问题
• 7.2.1 现行输配电价的测算
• 7.2.2 存在的问题
• 7.3 适应湖南电力市场逐步改革需要的输配电价方法
• 7.3.1 初期定价方案:输配电价合一
• 7.3.2 中长期定价方案:输配电价分开
• 7.4 湖南电网输配电价的实际计算
• 7.4.1 输配电价合一的定价计算
• 7.4.2 输配电价分开的定价计算
• 7.5 小结
• 第8章 全文总结
• 8.1 总结
• 8.1.1 电力价格的动态演化研究
• 8.1.2 输配电定价方法研究
• 8.2 有待进一步开展的工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的课题研究