基于系统动力学的电力市场长期动态均衡决策模型研究

发布时间：2020-09-10 21:54

　　过去几十年间,世界各国陆续积极开展了促进能源市场自由化的改革,通过建立经济高效、规模适度的竞争性电力市场模式保证电力系统的安全稳定运行。我国在20世纪末也开始探索适合本国国情的电力市场体制,目前我国新一轮电力体制改革在进一步完善政企分开、厂网分开、主辅分开的基础上,按照管住中间、放开两头的体制架构,旨在发电侧和售电侧都引入竞争,促进电力资源的有效配置。综合考虑,一方面,当前国际电力市场自由化有一些成功的实践,但相关经验有限,尚不足以对我国电力市场的长期行为进行有效指导;另一方面,电力工业发展的新形势使得我国电力市场建设面临的环境更加复杂,机遇与挑战并存。因此,我国必须根据自身实际情况,提出一种适合我国电力市场化改革的新模式。从根本上讲,就是探究如何利用市场来更加有效的配置电力资源,也即实现电力市场所涉及的发、输、配等各个环节的动态均衡,使电力市场均衡、有序、理性发展。鉴于此,本文借助系统动力学这一动态分析工具对电力市场长期动态均衡问题展开一系列研究。第一,研究发电容量投资决策及市场补偿机制。首先,概述电力市场的特点、交易模式、市场架构等;其次,深入分析发电容量投资的特点,基于微观经济学视角分析发电容量投资,并比较不同发展阶段下发电容量投资决策过程的区别,包括行业管制情形下的发电容量投资与自由电力市场的发电容量投资;在此基础上,明确实施市场补偿机制的必要性,并针对不同类型的电力市场,提出五种不同的发电容量市场补偿机制;最后,分析并总结自由电力市场的国际经验。第二,研究电力市场长期动态均衡决策模型的系统动力学理论基础。首先,阐明电力市场稳定性的含义及必要性;其次,归纳梳理传统微观经济学均衡理论,探究传统均衡模型应用于电力市场均衡领域存在的不适性;在此基础上,结合电力市场长期均衡,明确系统动力学基本原理,数学框架,相关变量的一般假设以及建模步骤等,为下文的研究奠定理论基础。第三,构建基于系统动力学的电力市场长期动态均衡决策模型。首先,综合考虑硬煤(HC),联合循环燃气涡轮机(CCGT)和燃气涡轮机(GT)三种发电技术,研究发电容量投资决策模型;其次,分别从电力市场供应侧、需求侧构建相应的电力供需模型;进而,构建价格钉模型,重点考虑发电不足带来的价格钉问题,分析与备用容量相关的概率取值和发电不足持续时间;最后,剖析理性预期假说和有限理性假说,并构建了有限理性假设条件下的期望形成模型,分析电厂的投资收益。第四,分析电力市场长期动态均衡决策模型仿真结果。首先,确定模型仿真所需要的基础条件,如燃料价格、投资成本等变量;其次,结合仿真结果剖析电力需求与发电装机容量长期变化、平均电价和发电成本的长期变化、不同发电技术投资率与电价间的影响关系等。第五,对电力市场长期动态行为进行敏感性分析。首先,对不同需求预期增长率、失负荷价值和资本成本率下的发电容量投资决策及其市场均衡效应进行了模拟计算和比较分析;其次,研究失负荷价值、资金成本率等因素对电力市场长期发展的影响。研究成果为发电容量投资决策提供依据,通过确定影响电力市场长期动态均衡的关键因素,剖析电力市场长期动态行为机制为促进我国电力市场的长远健康发展提供理论支持。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：F426.61
【部分图文】：

曲线,单位容量,补偿机制,发电容量

第２章发电容量投资决策及市场补偿机制研宄逡逑分布图见２－２。假设完全竞争市场（ＳＭＣ每次都等于市场价格），术的单位容量收入Ｒｉ可以通过图２－２计算得出：逡逑Ｒ｛邋＝邋ＶＯＬＬ－Ｄ３＋ＭＣｉ－（Ｄ２－Ｄｉ）邋＋邋ＭＣ２－（Ｄｌ－Ｄ２）邋＋邋ＭＣｌ邋－（ｌ－Ｄ，）逡逑Ｒ２邋＝邋ＶＯＬＬ？邋ｈ邋＋邋ＭＣ｝邋－（Ｄ！邋－Ｄ３］邋＋邋Ｍｑ邋？邋（Ｄ＇邋－邋Ｄ２）逦（２－／？３邋＝邋ＶＯＬＬ邋■邋Ｄ，邋＋邋Ａ／Ｃｊ邋（Ｄ，邋－邋Ｄ３）逡逑削Ｉ逡逑

电力市场,加利福尼亚

较为典型的一次电力市场失灵的情况发生于加利福尼亚州。虽然由加利福逡逑尼亚州电力市场经历这次电力危机是由于许多原因共同作用所致，但其中最重逡逑要的原因之一是需求增长高于预期，高油价以及一些监管的缺陷。图２－３显示逡逑了加州电力交易所于１９９８年４月推出后后备保证金和市场价格的演变。逡逑２０逦逦ｐ逦逡逑加利福尼亚逡逑１５邋—逦逡逑储逦、逦Ｃ逡逑Ｊ邋，逡逑１９９７逦１９９８逦１９９９逦２０００逦２００１逡逑图２－３加利福尼亚电力市场发展逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ’ｓ邋Ｐｏｗｅｒ邋Ｍａｒｋｅｔ邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ逡逑３３逡逑

发电容量

从１９９８年开始到２００３年底，美国己累计安装发电容量１９２万千瓦。此外，逡逑在２００４－２００７年期间，近７２万千瓦发电容量计划并网。无疑显示出美国许多地逡逑区都出现发电能力的过度建设情况。许多开发商的债务评级和财务状况大大恶逡逑化。基于此种衰退周期和行业不景气的局势下，电力市场相关的许多投资人都逡逑遭受到了严重的财务困境，有些甚至破产。图２－６描绘了美国电力市场中四个逡逑最重要的开发商在纽约证券交易所报价的演变。这一报价的演变过程反映了行逡逑业景气时期的高盈利预期和公司价值变化情况，进而公司的高盈利带来发电容逡逑量的过度建设。图２－７显示了德克萨斯州并网的发电容量备用，以及其相应的逡逑预期备用容量情况。通过该图可以很容易看出备用电最的波动性与经济周期的逡逑繁荣和萧条密切相关。逡逑ＡＥＳ逡逑Ｃａｌｐｉｎｅ逡逑Ｉ．：：：邋＿逡逑Ｉ４０＇逡逑

【参考文献】