一種基于合作博弈與dea的輸電系統(tǒng)固定成本分?jǐn)偡椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于合作博弈與DEA的輸電系統(tǒng)固定成本分?jǐn)偡椒?，具體涉及一 種傳統(tǒng)發(fā)電情況下的固定成本分?jǐn)偅瑢儆诔杀痉謹(jǐn)傤I(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] -般輸電系統(tǒng)固定成本與單個負(fù)荷（或發(fā)電）電量之間存在映射關(guān)系稱之為費 用-電量映射。研究表明，費用-電量映射的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈現(xiàn)強非線性、不連續(xù)、高維和 多時段特征。也就是說費用的使用或者獲益與費用的支付之間的信息流是不確定的、復(fù)雜 的。同時，對于不以贏利為目標(biāo)的電網(wǎng)運營者而言，其固定成本必須合理公平完全的分?jǐn)偨o 用戶（固定成本的使用者，包括發(fā)電機和電力負(fù)荷）。
[0003] 輸電系統(tǒng)固定成本具有不可解耦的特性，即固定成本的產(chǎn)生與具體的負(fù)荷之間并 不存在一一對應(yīng)的關(guān)系。人們不可能明確指出，哪個負(fù)荷應(yīng)當(dāng)對哪部分固定成本負(fù)責(zé)。這 主要是因為，電力網(wǎng)絡(luò)是壟斷經(jīng)營的，全體負(fù)荷和發(fā)電機必須同時使用同一個電力網(wǎng)絡(luò)，它 們之間復(fù)雜的交互作用共同產(chǎn)生了固定成本，要區(qū)分實際的交互作用責(zé)任在現(xiàn)實中通常無 法做到。因此，輸電系統(tǒng)固定成本的分?jǐn)倖栴}是一個必須解決的難點問題。
[0004] 目前，在世界各國的輸電系統(tǒng)運營中，通常按照負(fù)荷大小的比例來分?jǐn)偣潭ǔ杀尽?然而，按比例分?jǐn)偡ǖ娜秉c非常明顯，不但容易造成負(fù)荷之間的交叉補貼，違反經(jīng)濟公平的 市場原則，而且更重要的是，它不能夠提供正確的經(jīng)濟激勵信號，促進負(fù)荷在全網(wǎng)的合理分 布以達到減少固定成本、節(jié)約社會資源的優(yōu)化目標(biāo)。
[0005] 輸電系統(tǒng)開放將向發(fā)電市場和用戶提供一個規(guī)范、公正的競爭環(huán)境，它使得電力 交易能夠在公平、無歧視的條件下使用輸電資源或設(shè)備。為了保證輸電系統(tǒng)開放正常有序 的進行，如何制定輸電定價系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。
[0006] 電力工業(yè)正在全世界范圍內(nèi)發(fā)生著顯著的變化，世界上許多國家都在進行或?qū)⒁?進行電力工業(yè)的改革，即放松管制，打破壟斷，重組結(jié)構(gòu)，建設(shè)競爭的市場機制。電力工業(yè)改 革的目標(biāo)在于提高電力生產(chǎn)效率，使電價機制合理化，提供安全、高質(zhì)量的電力產(chǎn)品，促進 電力工業(yè)的良性發(fā)展，以取得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，智利、阿根廷、英國、美國、 澳大利亞等國的電力市場改革已經(jīng)為其電力工業(yè)注入了新的活力，并激勵了世界其他各國 的電力市場化發(fā)展。電力市場實質(zhì)上就是電力的買方和賣方相互作用以決定其電價和電量 的過程。具體的講是采用經(jīng)濟手段，本著公平競爭、自愿互利的原則，對電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸 電、配電、用戶等各成員組織協(xié)調(diào)運行的管理機制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和。電力市場建設(shè)的總體 目標(biāo)是引入競爭機制，優(yōu)化資源配置、提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)、促使電價合理化、促進電力工業(yè)的可 持續(xù)發(fā)展電力市場改革的一個最重要的方面是實行輸電系統(tǒng)開放，輸電系統(tǒng)開放隨之帶來 的就是輸電系統(tǒng)的定價問題。電力市場建立以前，電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)沒有分 開，輸電系統(tǒng)的成本不需要向使用輸電線路的發(fā)電廠或用戶單獨收取，但實際上每個使用 電能的用戶電費中都包含了這部分輸電費用。電力市場建立以后，輸電公司與發(fā)電公司分 開核算，輸電費用與發(fā)電費用也要分開核算，而此時使用輸電系統(tǒng)的成員將包含很多發(fā)電 廠和用戶，它們通過一個錯綜復(fù)雜的電網(wǎng)聯(lián)系，那么如何合理的計算與分?jǐn)傒旊娰M用就成 為電力市場一個亟待解決的問題。
[0007] 輸電定價系統(tǒng)包括輸電費用的計算與分?jǐn)?，其過程可以看作是在考慮了輸電公司 的收支平衡和適當(dāng)?shù)挠闆r下，輸電費用在使用輸電線路的發(fā)電廠或用戶之間的分配問 題。電力系統(tǒng)的輸電費用一般由兩部分構(gòu)成：一部分是反映輸電系統(tǒng)的運行費用，也稱為可 變成本，主要包括電能的損耗成本、阻塞成本與基于合作博弈核仁解的輸電固定費用分?jǐn)?成本；另一部分是反映輸電線路的投資建設(shè)費用，又稱為固定成本，包括修建輸電線路、購 買設(shè)備的費用、運行管理和維護費、折舊費以及投資成本的回報率等，由于輸電系統(tǒng)的固定 成本在輸電費用中占有很大比重，并且輸電固定成本的分?jǐn)偡椒ㄍ瑯舆m用于輸電系統(tǒng)可變 成本（網(wǎng)損、阻塞費用）的分?jǐn)?，本發(fā)明中僅以輸電固定成本為例，探討費用的分?jǐn)偡椒ā?br>[0008] 輸電費用具體的分配方式由電力法和電力市場運營的規(guī)約確定，在不同的場合或 為達到不同的運行目的，可以實行不同的定價模式，相應(yīng)的，在不同的定價模式下也可以采 用不同的分配形式。如成本結(jié)算時需要滿足輸電系統(tǒng)投資費用的完全回收問題，可以采用 綜合成本分?jǐn)偡ǎ蝗魹榱私o用戶和發(fā)電廠提供明確的系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，促進網(wǎng)絡(luò)資源良 性發(fā)展，可以采用邊際成本法。但無論采用哪種方法都需要盡可能地保證輸電公司的年收 支平衡，能為用戶和發(fā)電廠提供長期或短期的經(jīng)濟信息，并對復(fù)雜的輸電網(wǎng)和交易網(wǎng)具有 可行性和透明性。
[0009] 國內(nèi)外研究輸電費用計算與分?jǐn)偟姆椒ê芏?，從總體上看，各種方法由于都不能 在兼顧完全回收輸電成本和提供經(jīng)濟信號的同時，公平的將輸電固定成本分?jǐn)偟礁鱾€使用 輸電網(wǎng)的發(fā)電廠或用戶，故至今為止尚未對輸電定價系統(tǒng)形成公認(rèn)的成熟理論，各國的做 法相差甚遠(yuǎn)，理論與實踐之間仍然存在較大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于合作博弈與DEA的輸電系統(tǒng)固定成 本分?jǐn)偡椒?，滿足有效性、加法性、非負(fù)性和規(guī)模不變性公理，是一種比較合理的固定成本 分?jǐn)偡椒ā?br>[0011] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
[0012] -種基于合作博弈與DEA的輸電系統(tǒng)固定成本分?jǐn)偡椒?，包括如下步驟：
[0013] 步驟1，獲取輸電系統(tǒng)中各用戶的基本情況，包括：負(fù)荷季節(jié)、工作制度、峰谷電價 時段劃分、峰谷平電價比、電能質(zhì)量及用電量；
[0014] 步驟2,對各用戶的基本情況進行歸一化處理，得到各用戶的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)；
[0015] 步驟3,將步驟2得到的各用戶的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)數(shù)據(jù)，在有保證區(qū)域約束下，利用DEA 聯(lián)盟博弈法核仁解計算各用戶的分?jǐn)偙壤?br>[0016] 步驟4,將步驟3得到各用戶的分?jǐn)偙壤艘怨潭ǔ杀?，得到各用戶?yīng)分?jǐn)偟某?本。
[0017] 優(yōu)選的，步驟2所述標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)包括：直購電量指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)以及分時電價 指標(biāo)。
[0018] 優(yōu)選的，所述分時電價指標(biāo)的計算公式為：.
1，···，n，其中，D,為第j個用戶的分時電價指標(biāo)，η為用戶總數(shù)，1為針對各用戶劃分的典型 日數(shù)，??；為典型日a對應(yīng)的天數(shù)，a a: 1: β 3為典型日a的峰、平、谷電價比，t ]a,f、t]a,p、t]a, g 分別為用戶j在典型日a的峰、平、谷利用小時數(shù)。
[0019] 優(yōu)選的，步驟3所述DEA聯(lián)盟博弈法核仁解的計算公式為：Tj/ Σ Tfyj，其中，Tj = DjCOdQijCOirKijCO 3, Dp Qp 分別為用戶j的分時電價指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)、直購電量指標(biāo)， ω p ω2、ω3分別為分時電價指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)、直購電量指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重值，y」為用戶j 參加聯(lián)盟后能夠減少分?jǐn)偟墓潭ǔ杀颈壤?br>[0020] 優(yōu)選的，所述yj的計算方法為核仁分?jǐn)偡ā?br>[0021] 優(yōu)選的，所述％、ω2、ω3的計算公式為：
[0022]
[0023]
[0024] ，S 為用戶集合 N= (1，···，!〇 的 任一子集構(gòu)成的聯(lián)盟，C(S)為聯(lián)盟S的最小聯(lián)盟分?jǐn)偝杀?，X1,為聯(lián)盟S中第j個用戶的第 i個標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的值，m為所有標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的個數(shù)，η為所有用戶的個數(shù)，m = 3。
[0025] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0026] 1、本發(fā)明采用基于DEA聯(lián)盟博弈的方法，使得在滿足各用戶利益最大化的基礎(chǔ) 上，通過對DEA聯(lián)盟博弈中加入AR(保證區(qū)域）限制，在限定的權(quán)重范圍內(nèi)計算出取得最優(yōu) 的、合理的權(quán)重，使各方得到滿意的分?jǐn)偨Y(jié)果。
[0027] 2、本發(fā)明所有用戶（即固定成本的使用者）共同使用了整個電網(wǎng)，電網(wǎng)固定成本 是所有用戶共同作用產(chǎn)生的，它們之間復(fù)雜的交互作用共同產(chǎn)生了固定成本，要區(qū)分實際 的交互作用責(zé)任在現(xiàn)實中通常很難做到。但從合作博弈的角度，用戶之間構(gòu)成了事實上的 合作關(guān)系。采用基于DEA聯(lián)盟博弈的方法發(fā)明輸電系統(tǒng)固定成本分?jǐn)倖栴}，具有公理優(yōu)勢。
[0028] 3、本發(fā)明以核仁解作為多人合作博弈的分配方法，具有其他方法所不具備的優(yōu) 點，并能保證聯(lián)盟穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明基于合作博弈與DEA的輸電系統(tǒng)固定成本分?jǐn)偡椒ǖ恼w流程圖。
[0030] 圖2是無AR約束下核仁法計算出的輸電系統(tǒng)固定成本的分?jǐn)偙壤龍D。
[0031] 圖3是本發(fā)明有AR約束下核仁法計算出的輸電系統(tǒng)固定成本的分?jǐn)偙壤龍D。
[0032] 圖4是各用戶對4種方法（郵票法、Shapely值、無約束核仁法、有約束核仁法）固 定成本分?jǐn)偙壤膶Ρ葓D。
【具體實施方式】
[0033] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0034] 合作博弈論是微觀經(jīng)濟學(xué)的一個重要分支。經(jīng)濟學(xué)理論已經(jīng)證明，基于合作博弈 論的固定成本分?jǐn)偡椒M足有效性、加法性、非負(fù)性和規(guī)模不變性公理，是一種比較合理的 固定成本分?jǐn)偡椒?。事實上，?jīng)濟學(xué)家已經(jīng)在公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)費用分?jǐn)倖栴}上成功地運用了 這種分?jǐn)偡椒?，如供水系統(tǒng)費用的分?jǐn)偤碗娦啪W(wǎng)絡(luò)運營費用的分?jǐn)偟鹊?，取得了良好的?攤效果。核仁法是求解合作博弈問題的方法之一，主要用在同時使用某項設(shè)施產(chǎn)生的共同 費用在合作各方之間的分配。
[0035] 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA)是一