中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
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ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
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电力工业是关系到国民经济命脉的重要行业，对电力市场环境下电价变动的影响因素和经济效应进行分析，并对可能造成的危机进行有效预警，有助于确保国民经济的持续健康发展。通过模拟包含火电、水电、核电、风电和光伏发电等多种发电类型的电力市场交易，实现了6维度180粒度的价格效应分析。基于投入产出表研究了国内市场电价及国际市场汇率对国民经济的影响，建立宏观、微观2层次，包含43个指标的4级预警体系，实现电力市场与国民经济的多层次、多指标关联预警。使用本软件对我国西北某省的实际系统进行模拟分析，得到较为可靠的分析结果，可为新一轮电力市场改革及产业结构调整升级提供理论指导。
针对微电网中多个可控出力的供电端向多位用户供电的电能优化调度问题，结合多自主体网络的协调控制机制，从而搭建基于全分布式控制的微电网能量管理系统。根据对偶分解，分解社会效益最大化问题为对偶子问题，并将求解对偶问题的最优Lagrange乘子转化为求解实时电价，从而提出基于Lambda-Consensus的实时电价算法。依据信息交互机制，将功率项反馈给电价计量单元，并根据电价参考值更新本地的电价计量值，进而供电端和需求侧的发/用电调度单元分别响应电价，在有功功率输出/输入的约束下调整发/用电行为，最终实现功率平衡和社会效益最大化。实例验证该算法的有效性和即插即用特性，并在大规模网络下也能达到理想的收敛效果。
为了在现有居民阶梯电价的基础上设计峰谷分时电价，使两种价格相结合，从而进一步引导居民合理用电，提高能源效率，提出一套阶梯电价下居民峰谷分时电价测算优化模型与方法。首先，按现行各档阶梯电价的用户覆盖范围，将全体居民户分为相对应的各子群体细分市场；其次，构造各子群体细分市场的分时电价需求响应函数并建立相应的峰谷分时电价优化目标函数集；再次，在各子群体细分市场内构建峰谷分时电价约束条件集；最后，联合目标函数及约束条件，形成各细分市场的峰谷分时电价优化模型，模型的输出结果，即为对应各阶梯的最优峰谷分时电价。算例仿真验证了模型的合理性与可行性，敏感性分析进一步揭示了各阶梯最优峰谷电价结果随需求响应变化的规律。
新能源大规模接入电网，对电网的调峰造成了巨大压力，并导致系统弃风率增大，因而快速准确地计算系统常规机组的最优开机容量及其对应的弃风率十分重要。基于此，提出了基于等效负荷区间和随机生产模拟的新能源接纳能力快速计算方法。首先，引入等效负荷区间和可信容量的概念来初步确定传统机组开机容量；然后，运用随机生产模拟中的时序卷积和持续卷积计算各类电源上网电量，利用时序卷积将风电出力和负荷出力及联络线功率在时间尺度上进行序贯卷积，可以准确计算出该区域新能源接纳电量，利用持续卷积可以快速计算出常规机组周期内的发电量；最后，以某省电网为例，对所提模型、算法的有效性进行了验证。该方法可应用于风电电源规划、调度中开机容量的确定、风电场弃风率的快速计算等场合。
在过去30多年中，县域经济和城镇化的迅速发展促进了县域用电需求的快速增长。如何合理分析县域配电系统各方面的发展需求及其满足程度，对优化投资与改善规划决策进而实现可持续发展具有重要意义。在此背景下，运用马斯洛需求分层思想，首先提出了县域配电系统发展需求的层次划分方法，按照配电系统不满足发展需求时可能产生的负面影响，将配电系统发展需求划分为5个发展层次。此外，为便于对县域配电系统不同方面的发展需求进行量化评估，选取了5个基本发展需求指标作为表征发展需求特征的上层指标，并对由此得到的上层指标进行多维度分解得到下层的具体特征指标，上层指标和下层指标共同形成多层次发展需求特征指标集。之后，由下层指标评估结果综合得到上层5个基本发展需求指标值，并以该5个指标值作为表征县域配电系统不同方面发展需求的特征量，进而采用一种改进K均值聚类算法对多个县域配电系统进行聚类分析，得到县域配电系统的各大类典型发展需求特征。最后，采用河南省县域配电系统实际数据对所提方法进行了实证分析。
电力工业经济与安全运行是地区社会经济发展的关键性基础支撑，为了能够准确评估电力在地区社会经济发展过程中提供的支撑力度及运行风险，引入了群组序物元可拓方法，对运行过程中关键指标构成的电力经济与安全运行评价模型进行综合电力评价，给出区域社会经济发展过程中电力经济与安全运行风险，并评估偏向相邻风险的程度，做到风险的提前预警或规避。首先，基于对地区电力经济与安全运行的关键指标的理解，构建了电力经济与安全运行评价模型。随后，结合实际现状，基于基础序关系法，采用群组序关系法进行各指标间权重的综合设定。此外，采用信息整合性强、兼顾主客观因素的物元可拓改进模型进行地区电力经济与安全运行风险的评估与识别。最后，通过实例分析，得出该指标体系及方法能够有效地衡量地区电网经济与安全运行的风险，将各指标实测值设为变量，对待评物元进行敏感性分析，该文结果可为地区经济发展提供基础建设方面的指导。
新一轮电力改革相关政策的出台，给配电网规划工作带来了诸多影响，体现在主体多元化、内容多样化以及更高要求的灵活性和更为严格的审核。提出了新电改给配电网规划带来的不确定性影响，研究了不确定性的规划方法在配电网规划中的应用，主要考虑了新能源带来的多元负荷预测的不确定性、分布式电源带来的网架结构的不确定性和民营资本介入带来的规划实施的不确定性。为了帮助电网企业在新电改下更好地开展配电网工作，从规划方法、技术水平和电价政策等方面，给出了新电改下电网企业配电网规划发展对策。
合理的分布式电源选址定容可以有效地降低配电网的线路投资和损耗成本，提高含分布式发电的配网系统运行的安全性、可靠性和经济性。结合技术和经济指标，介绍了分布式电源投资的方法，考虑了最优电力潮流(optimal power flow，OPF)、停电成本期望和配电网可靠性，阐述了分布式发电对可靠性指标的影响，并以IEEE-RBTS BUS4的测试系统为例，对各个节点的停电成本、分布式发电容量与配电网可靠性及收益之间的关系进行模拟。研究结果表明，文章提出的分布式电源投资方法，可为投资者选取分布式电源规模和位置提供依据，降低配电网运营成本，提高配电网的供电可靠性。
电力工业的市场化改革可为发电商提供多种交易选择，由于各种交易选择的收益风险特性不同，发电商需要合理分配交易电量以达到满意的风险收益目标。首先，针对现货市场电价的不确定性，采用鲁棒利润和条件鲁棒利润，来描述回避风险的发电商在一定置信水平下的确保利润；然后，提出发电商在现货市场、双边合同和期权等交易选择中的电量分配鲁棒决策模型，通过该模型获得的电量分配策略，可使发电商在一定置信水平下使其确保的利润最大化，并可对风险承受程度不同的发电商制定不同的电量分配策略；最后，通过算例证明了模型的合理性和有效性。
针对多因素下多种备用资源的优化配置问题，提出基于外部成本内置法的备用市场竞价模型。以需求响应为机会成本，同时考虑容量事故的不确定性，采用风险管理方法建立发电侧备用需求曲线，实现需求侧与发电侧两类备用资源的协调。量化分析发电侧备用可靠性与碳排放因素的边际外部成本，并将该成本内置到发电侧备用的内部成本报价中，以所得边际综合成本作为竞价依据，进一步实现了发电侧备用资源的内部协调。最后，通过供需理论得到备用最优点。算例仿真结果证明所提方法能够从社会角度实现备用资源的优化配置，具有可靠性与碳减排激励作用。
辅助服务对于保证电力系统的安全稳定运行至关重要。随着具有间歇性和波动性的可再生能源的比例不断增大，电网的调峰调频需求和压力不断增加。储能具有快速响应调节能力，是优质的调频资源。基于绩效的调频市场机制可以为储能提供经济激励，合理补偿其成本，调动储能提供调频的积极性。建立了在基于绩效的调频市场机制下储能的日前多市场最优投标决策模型。该模型可以指导储能优化资源配置，在能量与辅助服务市场收益之间进行权衡，实现利润的最大化；还可以作为估计储能收益潜力的工具，进而引导储能的投资决策。最后通过算例分析验证了所建模型的有效性。
新电改方案提出将向社会资本开放售电业务，而中国售电企业缺少运营经验，为此本文借鉴国外成功电力市场的运行经验，在放开售电侧的背景下，研究售电企业的定价策略。将6类能够成为售电主体的售电企业进一步分为拥有发电资产的售电企业和不拥有发电资产的售电企业，利用Bertrand寡头博弈模型分析这2类售电企业的定价策略，其中Bertrand模型中的替代系数根据售电企业所提供的增值业务类型利用层次分析法确定。最后，通过具体算例对模型的可行性进行了验证，该方法可为售电企业的定价策略提供理论依据。
光伏微网是促进光伏就地消纳利用，发挥分布式光伏发电系统效能的有效方式。在光伏微网发展进程中，微网成本-收益的非对称性和光伏发电的正外部性会导致光伏微网投资效益不明显，必须由政府进行干预以扶持其发展，上网价格规制为其中最有效的方式。当前，我国短时间内大幅提高可再生能源发电比例，在政策制定上缺乏系统规划，造成规制效率水平低，不能充分发挥规制工具对光伏微网投资运营的指导作用。因此，该文对不同电价场景下上网电价规制类型对微网各主体收益的影响进行分析。首先，建立微网商业模型，分析微网运营模式及各主体收益分配；其次，基于价格信号构建多场景，即用户电价分别为固定电价和分时电价，上网电价分别为固定电价模型、固定溢价模型和可变溢价模型，提出多场景下微网内储能的充放电策略及整体运行策略，并进行时序仿真，得出典型日内不同微网主体间能量交换关系及收益分配；最后，对多场景下电价模型对各主体收益的影响进行灵敏度分析；将模型应用于广东某微网，验证了所述方法的有效性和可行性，对有关部门进行不同电价场景下微网上网电价的规制决策有较好的借鉴意义。
发电权交易有利于优化电源结构, 促进节能降耗。发电权交易可以通过集中竞价或双边谈判实现。针对基于双边谈判的发电权交易模式, 研究了两部制电价机制下的发电权双边交易谈判策略, 建立了基于贝叶斯模型的多目标谈判模型。首先, 提出了两部制电价机制下发电权买卖双方的交易效益计算模型； 然后, 利用贝叶斯学习模型逐步修正对谈判对象价格底线的估计, 并在此基础上综合考虑议题权重及最大风险度来确定新一轮报价, 通过多轮谈判后获得最终谈判价格；最后, 通过算例对所提出方法进行了说明。计算结果表明, 最终交易价格收敛于理论最优解附近, 且受谈判双方出价策略影响。
随着大用户直购电的逐步开展，有必要分析其对清洁能源发展的影响。对大用户交易电量需求与火电成本进行了分析，研究了不含直购电的大用户交易均衡状态，并在发电侧垄断和非垄断的大用户直购电情况下分析均衡状态。在均衡状态下，进一步计算火电企业的平均利润率，分析开展直购电前后的变化情况，结果表明，开展直购电后火电企业的平均利润率有所降低。在清洁能源全额消纳的政策要求下，分析清洁能源的利润率。然后对比开展大用户直购电前后火电和清洁能源的平均利润率及其关系。通过比较分析，发现大用户直购电不会对清洁能源发展造成长期的负面影响。打破地区发电侧垄断，并制定好清洁能源的售电电价，非直购电情况下火电售电价格和大用户购电价格以及大用户直购电情况下的过网费等是促进清洁能源发展的关键因素。
发电企业的多种电源的协调安排能够达到企业运营效益的整体优化，而这种协调安排在市场条件下则更强调其风险和效益双重目标的实现。基于提高发电企业自主发电计划安排能力和实现企业增收避险的企业价值目标，该文对风、水、燃气三源互补发电的中长期发电计划进行了风险效益评估研究。首先，借助混合整数规划和随机规划理论，构建了发电计划中长期随机规划模型的目标函数，以及各机组运行约束，在其中重点构建了风-功、水-功转换约束；其次，基于双边合约市场和金融风险的市场规制条件，对发电企业的机组协调和风险规避策略进行了模型约束设计；再次，设计了基于拉格朗日乘数的模型算法流程和解决方案；最后，设计了3类电源机组的联合运营发电计划算例，利用蒙特卡洛设计情景模拟，实现了对不同发电安排的运营模拟和测算。算例验证了随机规划模型的可行性，该模型能够在不确定性环境和市场化条件下优化发电企业计划安排和机组协调能力，并能够帮助企业制定合理的收益预期并有效规避风险。
需求响应在维持系统的经济稳定运行中具有重要作用，且具有效率高、成本低、响应速度快、环保效益好等特点。需求侧资源的应用和管理是智能电网建设的重要内容。我国需求侧资源的研究尚处于初级阶段，但电力市场的发展，售电侧开放为其提供了广阔的发展前景。概述我国目前的需求侧资源和需求响应现状，并分析了售电侧开放对其可能产生的影响。在借鉴国外需求侧资源应用和管理经验的基础上，从理论、技术和政策3个方面提出了售电侧开放条件下我国需求侧资源参与电力市场的相关运营机制建议，指出应在加强对需求侧资源特性的研究和智能电网设备建设的同时，对需求侧资源给予政策性激励以鼓励促进其发展。
当前外来电不参与受电省份的深度调峰，导致受电地区电力调峰资源不足。受调度"三公"影响，机组调停调度以"轮停"为主，运行效率较低。该文在现行运行规定的基础上，建立了外来电分摊受电省份机组辅助服务成本的分摊模型和基于报价、补偿的调停调度交易模型，应用公平分配理论中的"无嫉妒"性，给出了市场定价和结算规则。论证了在该文所述的调停交易机制下，参与市场机组报价的策略自明性。对调停调峰市场实施过程中需要注意的问题进行了讨论。通过浙江电网实际算例，表明该文模型能够平衡各方利益，解决当前机组调停的公平效率问题。
确保电力系统发电容量充裕性是电力市场建设需要解决的重要问题之一。文章详细阐述了英国采用容量市场模式的背景、目的及其具体形式，然后对英国的容量市场模式在我国的利用进行了适用性分析，指出了该模式在我国实施的利弊、改革难度大小、可能出现的问题和需要注意的问题等，为我国的容量市场建设提供参考。
由于日益增多的国际电力交易将各国紧密地连接在一起，分析全球电力贸易网络的结构有助于识别各国重要性，进而为增强全球电力网络的可靠性和弹性提供决策支持。利用复杂网络理论分析了1990-2010年间国际电力贸易网络的演化结构及特征，结果表明不同于普通商品交易，国际电力交易具有地区性特征，可分为多个地区子网络。其中，欧亚子网络历史最久、规模最大。因此，着重分析了欧亚电力贸易网络的网络性质和群落结构特点。另外，分析各国发电CO2排放因子与输入电力排放因子的差距，发现当前国际电力贸易在优化电力供需的同时尚且没有带来正面的CO2减排效果。
