摘要:從復雜適應系統(tǒng)理論的角度，對電力市場環(huán)境下的電網規(guī)劃進行復雜性建模和演化分析，并探討其在教學中的可行性及要點。分析影響電網規(guī)劃的各種因素，尋找其復雜性根源，對電網投資建設、輸電價格及電網可靠性關系進行動態(tài)分析，通過構建合理的演化機制，對電力市場的重要指標進行評估，提出規(guī)劃信號作用于電網投資建設的規(guī)律。

關鍵詞:電網規(guī)劃；復雜適應系統(tǒng)理論；電力市場

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0前言

隨著電力市場化改革的日趨深入及電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，研究電網規(guī)劃的復雜性問題越顯重要，其體制上也需要相應轉變：研究的重點應愈加重視電網規(guī)劃在宏觀層面的布局和發(fā)展戰(zhàn)略分析，以及科學合理的政策、決策分析。因此，對電力市場環(huán)境下的電網投資規(guī)劃進行深入研究，更具有顯著的理論意義和實用價值。如何在電力市場環(huán)境下，構建一個合理的數學模型，使其既能反映電網自身的物理規(guī)律，又能反映電力市場特有的經濟規(guī)律[1]，從而有效應用于電網投資規(guī)劃及分析，成為當務之急。對電網規(guī)劃復雜性問題的教學中，首先應探討復雜性的本質，通過分析影響電網規(guī)劃的各要素之間的關聯(lián)，尋找復雜性問題的根源[2]；然后提出對復雜性問題研究的可行性手段，通過對電網投資建設和輸電價格及電網可靠性關系進行動態(tài)分析，并構建合理的演化機制，對電力市場的重要指標進行評估，發(fā)現(xiàn)規(guī)劃信號作用于電網投資建設等內在規(guī)律。

1電網規(guī)劃的復雜性

在市場環(huán)境下，電力系統(tǒng)的物理特性和電力市場的經濟特性是導致電力系統(tǒng)復雜性問題的主要根源[3]。電網是電力系統(tǒng)中重要的一環(huán)，不僅受到電力系統(tǒng)內部各要素的影響，還受到社會經濟、法規(guī)政策、產業(yè)結構、自然環(huán)境、技術進步、人口增長等因素的影響[4]。因此，可將電網規(guī)劃視為一個復雜系統(tǒng)，從復雜性問題的角度對其進行深入研究。電網規(guī)劃各要素的關聯(lián)模型如圖1所示。從宏觀層面來看，社會經濟、政策法規(guī)、產業(yè)結構調整等因素是影響電網規(guī)劃的深層原因，在經濟發(fā)展的不同階段，國家采取的宏觀調控政策有所不同，甚至產業(yè)政策也會不同，相應的政策影響企業(yè)的生產和發(fā)展，從而影響電力的需求。同時，電力投資材料的價格、電價的變動對電廠的投資和資本回收影響很大，其他相關電力投資激勵措施的實施也會對電源、電網建設、電力供應產生影響。因此，宏觀經濟的發(fā)展可作為電網規(guī)劃建設的根本動能。傳統(tǒng)的電網規(guī)劃研究，通常只考慮物理層面的安全穩(wěn)定約束。而基于電力市場環(huán)境的電網規(guī)劃，不僅要考慮電網高度時變的物理約束條件造成的影響，還要考慮市場競爭環(huán)境帶來的新變化，如電網阻塞、市場力、柔性的可靠性準則等。對于這樣一個多優(yōu)化目標、多約束條件且具有高度不確定性的問題，復雜適應系統(tǒng)理論為人們提供了研究方法，該理論的基本思想就是適應性產生復雜性。依據該理論，可假定電力系統(tǒng)的各組成部分為主體單元（如電源系統(tǒng)、電網、電力需求等），將社會經濟、政策法規(guī)等宏觀因素視為環(huán)境，將電能和資金作為交互手段。各主體單元會持續(xù)受到外部環(huán)境的影響，彼此之間也自發(fā)地發(fā)生交互作用。電力系統(tǒng)作為復雜系統(tǒng)，各主體單元會通過自主學習并積累經驗，不斷地更新自己的策略，并選擇優(yōu)化的行為方式，以適應外部環(huán)境的變化，保持各單元之間的協(xié)調一致，實現(xiàn)整個復雜系統(tǒng)的不斷發(fā)展和演化。

2電網投資規(guī)劃建模分析

本文主要討論電網投資規(guī)劃，立足于宏觀層面的問題，通過定性和定量分析外界環(huán)境、法規(guī)政策等因素的影響，對多個方案進行比較，研究電網的發(fā)展戰(zhàn)略和投資的可行性[5-6]。從投資者的角度來看，對電力市場環(huán)境下的電網投資規(guī)劃分析與建模，需要對不同政策環(huán)境下的不同決策方案進行比較。國內外的研究表明：對電力系統(tǒng)的仿真研究是電網運行及規(guī)劃的重要組成部分。對于電網投資規(guī)劃，同樣需要進行建模仿真，探討電網規(guī)劃的長期穩(wěn)定性和發(fā)展趨勢，研究系統(tǒng)的動態(tài)行為，為投資者制定決策提供科學的分析依據。復雜系統(tǒng)建模，首先要分析系統(tǒng)的基本演化規(guī)律。電網投資建設和輸電價格及電網可靠性的關系如圖2所示。由圖2可知，電網建設直接受到電力負荷的影響，負荷的增長要求電網加強建設，而電網建設的增加則會通過投資渠道導致輸電價格的變化。同時，電網建設直接關系到電網的可靠性，電網可靠性的改變又影響到政府對價格調整的態(tài)度，從而影響到輸電價格的調整。最終，輸電價格的調整情況會對電網建設資金和電網企業(yè)投資積極性產生影響，并影響下一輪的電網建設。

3電網投資規(guī)劃演化機制

穩(wěn)定的電力市場環(huán)境能夠正確引導對電網的投資和建設，從而保證電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。因此，市場的供求平衡及分布決定了電網的阻塞狀況；市場成員可通過制定策略獲得市場力；可靠性對電網的安全運行產生約束。通過構建合理的演化機制，對電力市場中的阻塞、市場力、可靠性和輸電價格進行評估，并通過規(guī)劃信號作用于電網投資建設，實現(xiàn)電網規(guī)劃和電力市場的均衡發(fā)展。其演化機制如圖3所示。如果定義一個合理的指標來反映環(huán)境因素對電網建設的規(guī)劃信號，即可實現(xiàn)電網規(guī)劃與市場環(huán)境的關聯(lián)。例如：電力市場環(huán)境下的阻塞反映了市場供求和平衡狀況以及電網結構的合理程度，當阻塞強度足夠大時，則會通過規(guī)劃信號反映到電網規(guī)劃環(huán)節(jié)，并驅使電網進行相應的投資建設。因此，兩者之間是相互制約、相互促進的動態(tài)平衡關系。如果將電網投資規(guī)劃看作一個適應性主體，它與電力市場環(huán)境不斷進行交互作用，通過策略調整保持良好的外界環(huán)境，以保證電網建設處于穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài)。當外部因素導致電網可靠性發(fā)生改變時，這種變化會傳遞給電網建設主體，隨著電網規(guī)劃信號強度的不斷增大，電網主體單元采取策略改善環(huán)境的意愿也隨之加強，直至電網完成相應的投資建設，并通過電網可靠性指標反饋給電力市場，系統(tǒng)回復到一種均衡狀態(tài)。此外，電網建設還可通過投資渠道影響輸電價格的變化，而輸電價格的調整會通過電網建設資金和電網企業(yè)投資積極性等因素反饋回電網建設主體，影響其投資規(guī)劃策略的制定。

4結束語

復雜適應系統(tǒng)理論可從更廣的視野對電力市場環(huán)境下的電網規(guī)劃進行建模和分析。本文著重觀察電力系統(tǒng)的宏觀特性，對電力市場環(huán)境和電網規(guī)劃之間的交互關系進行深入研究，發(fā)現(xiàn)可將阻塞、市場力、可靠性和輸電價格等因素作為市場環(huán)境的重要指標，以規(guī)劃信號作用于電網投資建設；同樣，電網規(guī)劃也會直接影響到外界環(huán)境的質量，這構成一個反饋環(huán)。通過構建合理的演化機制，將電網規(guī)劃作為一個適應性主體，在市場環(huán)境下不斷地學習和進化，最終實現(xiàn)電網規(guī)劃和電力市場的均衡發(fā)展。本文主要從復雜適應系統(tǒng)理論建模的角度分析電網規(guī)劃問題，并提出其在教學中的可行性及要點。在將來的研究中，筆者將會以此作為理論基礎，繼續(xù)對電網規(guī)劃的復雜適應系統(tǒng)建模進行深入研究，通過實驗仿真方法探索電力市場環(huán)境下電網規(guī)劃的本質規(guī)律，并對其在教學中的應用進行更深入研究。

參考文獻

[1]薛禹勝.電力市場穩(wěn)定性與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的相互影響[J].電力系統(tǒng)自動化,2020(22):1-4,79.

[[3]游義剛,周曉陽.電力市場的信息范式[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報,2007(6):88-92.

[4]徐敏杰,吳俊勇,胡兆光,等.電力市場環(huán)境下基于多智能體的多目標電網規(guī)劃方法[J].電力自動化設備,2008(1):33-37.

[5]王偉,張粒子,舒雋,等.基于系統(tǒng)動力學的宏觀層電網規(guī)劃的仿真模型[J].中國電機工程學報,2008,28(4):88-93.

[6]丁偉,胡兆光.智能工程理論擴展及其在電網規(guī)劃中的應用[J].中國電機工程學報,2008,28(16):15-21.

作者:游義剛 張志剛