市场运营环境下电力供应链优化协调研究

论文摘要

随着我国电力体制改革的逐步深入与电力市场的初步形成,电力供应链上的节点企业将成为电力市场中真正的竞争主体,尤其是发电企业、燃料企业,承担着优化整条供应链的责任。市场运营环境下电力供应链优化协调是指电力供应链上的节点企业相互沟通、协作,通过最优协调策略,同时实现自身利益最大化和电力供应链整体绩效的最优。论文在全面回顾一般商品供应链优化协调方法的研究基础上,借助博弈理论、非线性互补方法,系统研究了考虑输电网约束的电力供应链优化协调问题。发电企业是电力供应链上重要的节点企业,通过为用户提供电能来盈利。为有效规避合约电量不确定性对收益所带来的风险,通过建立由若干发电企业组成的发电集团战略联盟,在考虑电力期货和现货市场共存环境下,基于供应函数模型,构建考虑输电网络约束的发电集团间的非劣纳什均衡模型。借助非线性互补方法对该问题进行求解,结合3节点电力市场算例,在输电网阻塞和无阻塞情况下,分析了合约市场的引入对发电集团最优策略及自身收益的影响。电力供应链具有紧密的耦合性,发电集团间的优化问题不能反映链上各节点企业间的过程与关系。故考虑涵盖燃料企业的电力供应链,提出了基于数量折扣契约的电力供应链协调模型。在考虑输电网约束的条件下,针对发电企业的燃料采购价格引入数量折扣契约,耦合链上燃料企业、发电企业、用户、独立系统调度员的优化决策问题,构建起带有等式和不等式约束的多层优化数学模型,采用非线性互补方法对模型求解,在输电网阻塞和无阻塞情况下,通过14节点电力市场进行算例仿真。结果表明,数量折扣契约能够达到有效协调供应链的目的,但是却不能保证链上节点企业同时达到利益最大化,必须有一个链上节点企业牺牲自己的利益来达到整体绩效的最优。为了改善数量折扣契约不能同时实现链上企业利润最大化的不足,进一步构建基于收入共享契约的电力供应链协调模型。在考虑输电网约束条件下,针对发电企业利润函数引入收入共享因子,耦合链上燃料企业、发电企业、独立系统调度员优化决策问题,构建模型,采用非线性互补方法对模型求解。结合3节点电力市场进行算例分析,结果表明,收入共享契约能将发电企业利润与燃料企业利润按收入共享因子进行再次分配,弥补了数量折扣契约的缺陷,并达到电力供应链在这种契约下协调的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 我国电力市场改革状况
• 1.1.2 市场运营环境下的电力供应链优化协调
• 1.2 电力市场运营理论
• 1.2.1 电力市场的运营模式
• 1.2.2 电力市场的交易模式
• 1.3 电力供应链优化协调理论与研究现状
• 1.3.1 电力供应链优化协调理论
• 1.3.2 国内外研究现状及分析
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 电力供应链中发电集团优化研究
• 2.1 纳什均衡
• 2.2 电力期货和现货市场的联合非劣NASH 均衡模型
• 2.2.1 决策过程
• 2.2.2 现货市场的非劣Nash 均衡模型
• 2.2.3 期货合约市场的非劣Nash 均衡模型
• 2.2.4 考虑输电网约束的市场清算优化模型
• 2.3 基于非线性互补函数的非劣NASH 均衡求解
• 2.3.1 现货市场非劣Nash 均衡模型的KKT 条件
• 2.3.2 期货合约市场非劣Nash 均衡模型的KKT 条件
• 2.4 算例分析
• 2.4.1 输电网无阻塞情况下的联合非劣纳什均衡
• 2.4.2 输电网阻塞情况下的联合非劣纳什均衡
• 2.5 小结
• 第三章 基于数量折扣契约的电力供应链协调
• 3.1 设计思路
• 3.2 基于数量折扣契约的电力供应链协调模型
• 3.2.1 基于数量折扣契约的燃料企业最优决策模型
• 3.2.2 基于数量折扣契约的发电企业最优决策模型
• 3.2.3 考虑输电网约束的市场清算优化模型
• 3.3 基于非线性互补函数的电力供应链协调模型求解
• 3.3.1 无数量折扣契约的电力供应链联合决策模型 KKT 条件
• 3.3.2 基于数量折扣契约的电力供应链个体最优决策模型 KKT 条件
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 输电网无阻塞情况下的电力供应链协调
• 3.4.2 输电网阻塞情况下的电力供应链协调
• 3.5 小结
• 第四章 基于收入共享契约的电力供应链协调
• 4.1 设计思路
• 4.2 基于收入共享契约的电力供应链协调模型
• 4.2.1 基于收入共享契约的燃料企业最优决策模型
• 4.2.2 基于收入共享契约的发电企业最优决策模型
• 4.2.3 考虑输电网约束的市场清算优化模型
• 4.3 基于非线性互补函数的电力供应链协调模型求解
• 4.3.1 无收入共享契约的电力供应链联合决策模型 KKT 条件
• 4.3.2 基于收入共享契约的电力供应链个体最优决策模型 KKT 条件
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 输电网无阻塞情况下的电力供应链协调
• 4.4.2 收入共享因子分析
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录 B 攻读硕士学位期间参加的相关课题