电力经济系统决策中不确定性问题的研究

电力经济系统决策中不确定性问题的研究

权喜红

（国网山西送变电公司山西太原030006）

摘要：随着电力市场化的不断深入，电力经济系统得以迅速发展。电力经济系统的使用与发展受电力经济系统决策的直接影响，然而在其决策中存在着不确定性问题，制约着系统评估可用输电能力的准确性。对此，本文将利用信息熵对电力经济系统中可用输电能力进行不确定性研究。

关键字：电力经济系统；决策；不确定性问题

一、引言

长期以来，垂直一体化的垄断运营是电力业普遍利用的经营模式。早在19世纪末20世纪初，这种经营模式可随着电力系统的拓展提供低额电价和风险，具有极强的规模经济实用性。不过，随着电力业的国模经济性趋于饱和，其模式也暴露出不可避免的负面影响，即要政府负担相当大的财政支出，才能保证电力非生产成本和电价得以控制。对此，电力市场化得以推行和发展，电力经济系统迅速发展，通过市场竞争实现了资源的优化配置，是电价体制得以健全，有效地带动着电力业良性发展。

但是，现行的电力系统不断趋于复杂化、信息化以及电力系统各环节相分离的方向发展，虽然利用现代科技使资源得以优化配置，获得较为显著的经济价值，但电力系统的物理和经济的稳定安全使用也面临着前所未有的挑战。比如说，2003年8月14日，美国东北部及加拿大东部地区出现大规模停电，是北美历史上的最大规模停电，干扰着超过5000万人的正常生活，日经济损失超过300亿美元。无独有偶，2012年7月30日印度也发生了最大规模的停电，直接影响超过6亿人的正常生活。由此可见，在电力经济系统中错误的决策所带来的后果是相当严重的，然而，电力经济系统关联着来自技术、经济与社会等方方面面的因子，且都具有不确定性，使得系统决策难以把控。

二、电力经济系统决策中不确定性问题

人们都意识到，在日常生活中均存在有客观或人为的不确定性因素，因此，世间万物普遍存在不确定性。同样的，在电力系统中也存在着不可避免的不确定性问题。

如今，电力系统区域大规模、互联网化方向发展，系统中可用输电能力（简称ATC）是决定电力经济系统安全稳定裕度的核心指标，能为交易和市场资源优化配置提供决策依据。ATC的计算关系着电力系统的各环节，面临着各项不确定因素，对此，本文加你个基于信息熵之上，对ATC进行枚举法，以研究电力经济系统中的不确定性问题。

电力企业的经济来源主要是电费的收取。现存的首要问题是缺少明确的电价管理制度，存在很多漏洞，为企业带来了巨大的经济损失。随着基础设施的完善，偷电现象有大幅度减少，但还没有被全面扼杀，单纯依靠设备改进等技术方法来完善运行系统并不能从本质出发解决问题。针对这一问题并没有出台完善的处罚条款，偷电行为只是被制止，群众并没有认识到事情的严重性，危害行为时有发牛，不利于电力企业的正常营运，收费情况达不到预期规划。各地方的电费收取标准由政府部门统一制定，电力单位不具有决定的权利，当市场经济发牛变化收费额度需要进行凋整时，要将这一规划上交至政府管理部门。需要经过一个漫长的审批流程，调价方案得到批准后已经错过了最佳的改动时间。由此看来提高电业单位的经济收益需要完善电价管理制度，对违法行为加大处罚力度，为企业运转提供一个良好的法律基础。

三、枚举法与信息熵

电力市场环境下的电力营销决策支持系统是一个全新的系统模式，是通过利用网络技术来实现电力企业电力赢下决策的科学化，系统化和自动化，促进电力营销业的发展，同时，建立电力营销决策支持系统还可以更好的为人们提供电力服务，规范电力市场的电力营销环境，促使电力企业在新的市场环境下能够占据竞争中的主导地位，不至于被市场竞争所淘汰。我国在电力营销决策支持系统方面的研究比较晚，没有形成一个比较全面的设计思想和原则，这对于我国电力企业的电力营销决策是十分不利的，因此需要在这个方面加大研究的力度，促进电力营销决策支持系统的设计。

（一）枚举法

ATC枚举法在20世纪90年代，便被证实能在大型电力系统中得以有效运用。ATC枚举法的根本思想：首先枚举那些系统可能受不确定性因素干扰，而出现故障状态的集合Ω，并对枚举状态运用方法进行排列，筛选出干扰ATC最大的状态集合，然后分别对帅选状态和无故障状态的ATC进行计算，最后计算相关状态的发生概率，得出系统的ATC机器评估指标，它包括有状态枚举、状态筛选、模拟计算以及综合评估等四个环节。

（二）信息熵

德国科学家鲁道夫・克劳修斯最早在1856年于热力学第二定律中提及熵的概念。美国数学家克劳德・香农于1948年创立信息论，将熵作为随机事件的不确定性评价指标，因而，熵表示某实验的不确定性定量化度量，被定义为：

（1）

（三）筛选指标

考虑到ATC的计算特性，本文将选取功率行为指标和电压-无功功率行为指标，由于此二者间不存在必然的关联性，所以将两者分开考虑以达到不同故障对ATC干扰进行两方面的衡量，相关计算公式如下：

（2）

（四）熵权下筛选状态排序

在电力经济系统决策中，其获取的信息质量和数量，都直接关系着饥决策的精度和可行性高低。此时，熵作为信息量评价指标便是相对理想化的尺度。根据熵的相关性质，本文将利用熵权法对筛选状态进行综合排序，由各系统中可能状态的2各熵值机那里指标评价矩阵I=（Iij）n×2（i∈Z*；j=1，2）。为消除量纲不一致导致难以比较，且为方便计算和进行优选分析，所以标准化指标评价矩阵I，再通过确定的指标权重wj和标准化的指标矩阵I'，能计算出第j个评价指标的熵权值：

（3）

但是，熵权仅表示决策者收到各指标的信息量数量，并不能表示为决策中某项指标的最终权重，对此，本文为使各指标的重要性得以突出，增添了重要性权重，通过这种结合熵权与重要性权重的方式，便能将客观权重和重要性权重相结合，得出最终权重：

因此，系统性能受各状态的干扰不但能通过性能指标得以体现，也能根据相关发生概率得以反映。所以说，在对系统筛选状态进行排序的时候，要充分考虑状态发生的可能性以及后果的损失，从而对状态风险加以定义：

（4）

总而言之，通过这种引入熵权的综合型确定各指标权重的方法，能使决策者对决策指标加以调整，将那些无用指标进行删减，从而能得到较为科学的筛选状态。同时，基于重复潮流计算法，为使其结果与实际运行状况更加接近，本文综合考虑其安全性和经济性，对ATC算法做了相应的改变。

四、结束语

综上所述，随着社会的不断发展，电力需求与日俱增，电力经济系统替代了传统的垄断式运营模式，在充分体现其优势的情况下，随着系统的发展也暴露不可避免的不确定问题。在信息熵的基础上，利用相关技术方法，建立其一套不确定性评估体系，能排除掉无用的决策指标，避免大量不确定因素的干扰，以使电力经济系统的决策更具科学性，

参考文献：

[1]郑雅楠.电力经济系统决策中不确定性问题的研究[D].华北电力大学（北京），2011.

[2]王兴伟.基于不确定性的区域电力-环境系统规划研究[D].华北电力大学，2012.

[3]张戈.不确定性条件下发电投资决策模型与方法研究[D].华北电力大学，2012.

[4]王兆坤.洪涝灾害下电力损失及停电经济影响的综合评估研究[D].湖南大学，2012.

[5]黄敬华，李璋，张国军.CAPP中工艺决策不确定性问题研究[J].机械制造，2004，08：35-38.