復(fù)雜系統(tǒng)理論的電網(wǎng)規(guī)劃教學(xué)探討摘要:從復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的角度，對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下的電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行復(fù)雜性建模和演化分析，并探討其在教學(xué)中的可行性及要點(diǎn)。分析影響電網(wǎng)規(guī)劃的各種因素，尋找其復(fù)雜性根源，對(duì)電網(wǎng)投資建設(shè)、輸電價(jià)格及電網(wǎng)可靠性關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，通過構(gòu)建合理的演化機(jī)制，對(duì)電力市場(chǎng)的重要指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，提出規(guī)劃信號(hào)作用于電網(wǎng)投資建設(shè)的規(guī)律。關(guān)鍵詞:電網(wǎng)規(guī)劃；復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論；電力市場(chǎng)0前言隨著電力市場(chǎng)化改革的日趨深入及電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，研究電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜性問題越顯重要，其體制上也需要相應(yīng)轉(zhuǎn)變：研究的重點(diǎn)應(yīng)愈加重視電網(wǎng)規(guī)劃在宏觀層面的布局和發(fā)展戰(zhàn)略分析，以及科學(xué)合理的政策、決策分析。因此，對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下的電網(wǎng)投資規(guī)劃進(jìn)行深入研究，更具有顯著的理論意義和實(shí)用價(jià)值。如何在電力市場(chǎng)環(huán)境下，構(gòu)建一個(gè)合理的數(shù)學(xué)模型，使其既能反映電網(wǎng)自身的物理規(guī)律，又能反映電力市場(chǎng)特有的經(jīng)濟(jì)規(guī)律[1]，從而有效應(yīng)用于電網(wǎng)投資規(guī)劃及分析，成為當(dāng)務(wù)之急。對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃復(fù)雜性問題的教學(xué)中，首先應(yīng)探討復(fù)雜性的本質(zhì)，通過分析影響電網(wǎng)規(guī)劃的各要素之間的關(guān)聯(lián)，尋找復(fù)雜性問題的根源[2]；然后提出對(duì)復(fù)雜性問題研究的可行性手段，通過對(duì)電網(wǎng)投資建設(shè)和輸電價(jià)格及電網(wǎng)可靠性關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，并構(gòu)建合理的演化機(jī)制，對(duì)電力市場(chǎng)的重要指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)規(guī)劃信號(hào)作用于電網(wǎng)投資建設(shè)等內(nèi)在規(guī)律。1電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜性在市場(chǎng)環(huán)境下，電力系統(tǒng)的物理特性和電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)特性是導(dǎo)致電力系統(tǒng)復(fù)雜性問題的主要根源[3]。電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中重要的一環(huán)，不僅受到電力系統(tǒng)內(nèi)部各要素的影響，還受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、法規(guī)政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境、技術(shù)進(jìn)步、人口增長(zhǎng)等因素的影響[4]。因此，可將電網(wǎng)規(guī)劃視為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，從復(fù)雜性問題的角度對(duì)其進(jìn)行深入研究。電網(wǎng)規(guī)劃各要素的關(guān)聯(lián)模型如圖1所示。從宏觀層面來看，社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政策法規(guī)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素是影響電網(wǎng)規(guī)劃的深層原因，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同階段，國家采取的宏觀調(diào)控政策有所不同，甚至產(chǎn)業(yè)政策也會(huì)不同，相應(yīng)的政策影響企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展，從而影響電力的需求。同時(shí)，電力投資材料的價(jià)格、電價(jià)的變動(dòng)對(duì)電廠的投資和資本回收影響很大，其他相關(guān)電力投資激勵(lì)措施的實(shí)施也會(huì)對(duì)電源、電網(wǎng)建設(shè)、電力供應(yīng)產(chǎn)生影響。因此，宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展可作為電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的根本動(dòng)能。傳統(tǒng)的電網(wǎng)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(chǎng)環(huán)境的電網(wǎng)規(guī)劃，不僅要考慮電網(wǎng)高度時(shí)變的物理約束條件造成的影響，還要考慮市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境帶來的新變化，如電網(wǎng)阻塞、市場(chǎng)力、柔性的可靠性準(zhǔn)則等。對(duì)于這樣一個(gè)多優(yōu)化目標(biāo)、多約束條件且具有高度不確定性的問題，復(fù)雜適應(yīng)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(yīng)性產(chǎn)生復(fù)雜性。依據(jù)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(wǎng)、電力需求等），將社會(huì)經(jīng)濟(jì)、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(huì)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(fù)雜系統(tǒng)，各主體單元會(huì)通過自主學(xué)習(xí)并積累經(jīng)驗(yàn)，不斷地更新自己的策略，并選擇優(yōu)化的行為方式，以適應(yīng)外部環(huán)境的變化，保持各單元之間的協(xié)調(diào)一致，實(shí)現(xiàn)整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的不斷發(fā)展和演化。2電網(wǎng)投資規(guī)劃建模分析本文主要討論電網(wǎng)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(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比較，研究電網(wǎng)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(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下的電網(wǎng)投資規(guī)劃分析與建模，需要對(duì)不同政策環(huán)境下的不同決策方案進(jìn)行比較。國內(nèi)外的研究表明：對(duì)電力系統(tǒng)的仿真研究是電網(wǎng)運(yùn)行及規(guī)劃的重要組成部分。對(duì)于電網(wǎng)投資規(guī)劃，同樣需要進(jìn)行建模仿真，探討電網(wǎng)規(guī)劃的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和發(fā)展趨勢(shì)，研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，為投資者制定決策提供科學(xué)的分析依據(jù)。復(fù)雜系統(tǒng)建模，首先要分析系統(tǒng)的基本演化規(guī)律。電網(wǎng)投資建設(shè)和輸電價(jià)格及電網(wǎng)可靠性的關(guān)系如圖2所示。由圖2可知，電網(wǎng)建設(shè)直接受到電力負(fù)荷的影響，負(fù)荷的增長(zhǎng)要求電網(wǎng)加強(qiáng)建設(shè)，而電網(wǎng)建設(shè)的增加則會(huì)通過投資渠道導(dǎo)致輸電價(jià)格的變化。同時(shí)，電網(wǎng)建設(shè)直接關(guān)系到電網(wǎng)的可靠性，電網(wǎng)可靠性的改變又影響到政府對(duì)價(jià)格調(diào)整的態(tài)度，從而影響到輸電價(jià)格的調(diào)整。最終，輸電價(jià)格的調(diào)整情況會(huì)對(duì)電網(wǎng)建設(shè)資金和電網(wǎng)企業(yè)投資積極性產(chǎn)生影響，并影響下一輪的電網(wǎng)建設(shè)。3電網(wǎng)投資規(guī)劃演化機(jī)制穩(wěn)定的電力市場(chǎng)環(huán)境能夠正確引導(dǎo)對(duì)電網(wǎng)的投資和建設(shè)，從而保證電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。因此，市場(chǎng)的供求平衡及分布決定了電網(wǎng)的阻塞狀況；市場(chǎng)成員可通過制定策略獲得市場(chǎng)力；可靠性對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生約束。通過構(gòu)建合理的演化機(jī)制，對(duì)電力市場(chǎng)中的阻塞、市場(chǎng)力、可靠性和輸電價(jià)格進(jìn)行評(píng)估，并通過規(guī)劃信號(hào)作用于電網(wǎng)投資建設(shè)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃和電力市場(chǎng)的均衡發(fā)展。其演化機(jī)制如圖3所示。如果定義一個(gè)合理的指標(biāo)來反映環(huán)境因素對(duì)電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃與市場(chǎng)環(huán)境的關(guān)聯(lián)。例如：電力市場(chǎng)環(huán)境下的阻塞反映了市場(chǎng)供求和平衡狀況以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理程度，當(dāng)阻塞強(qiáng)度足夠大時(shí)，則會(huì)通過規(guī)劃信號(hào)反映到電網(wǎng)規(guī)劃環(huán)節(jié)，并驅(qū)使電網(wǎng)進(jìn)行相應(yīng)的投資建設(shè)。因此，兩者之間是相互制約、相互促進(jìn)的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。如果將電網(wǎng)投資規(guī)劃看作一個(gè)適應(yīng)性主體，它與電力市場(chǎng)環(huán)境不斷進(jìn)行交互作用，通過策略調(diào)整保持良好的外界環(huán)境，以保證電網(wǎng)建設(shè)處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)。當(dāng)外部因素導(dǎo)致電網(wǎng)可靠性發(fā)生改變時(shí)，這種變化會(huì)傳遞給電網(wǎng)建設(shè)主體，隨著電網(wǎng)規(guī)劃信號(hào)強(qiáng)度的不斷增大，電網(wǎng)主體單元采取策略改善環(huán)境的意愿也隨之加強(qiáng)，直至電網(wǎng)完成相應(yīng)的投資建設(shè)，并通過電網(wǎng)可靠性指標(biāo)反饋給電力市場(chǎng)，系統(tǒng)回復(fù)到一種均衡狀態(tài)。此外，電網(wǎng)建設(shè)還可通過投資渠道影響輸電價(jià)格的變化，而輸電價(jià)格的調(diào)整會(huì)通過電網(wǎng)建設(shè)資金和電網(wǎng)企業(yè)投資積極性等因素反饋回電網(wǎng)建設(shè)主體，影響其投資規(guī)劃策略的制定。4結(jié)束語復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論可從更廣的視野對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下的電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行建模和分析。本文著重觀察電力系統(tǒng)的宏觀特性，對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境和電網(wǎng)規(guī)劃之間的交互關(guān)系進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)可將阻塞、市場(chǎng)力、可靠性和輸電價(jià)格等因素作為市場(chǎng)環(huán)境的重要指標(biāo)，以規(guī)劃信號(hào)作用于電網(wǎng)投資建設(shè)；同樣，電網(wǎng)規(guī)劃也會(huì)直接影響到外界環(huán)境的質(zhì)量，這構(gòu)成一個(gè)反饋環(huán)。通過構(gòu)建合理的演化機(jī)制，將電網(wǎng)規(guī)劃作為一個(gè)適應(yīng)性主體，在市場(chǎng)環(huán)境下不斷地學(xué)習(xí)和進(jìn)化，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃和電力市場(chǎng)的均衡發(fā)展。本文主要從復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論建模的角度分析電網(wǎng)規(guī)劃問題，并提出其在教學(xué)中的可行性及要點(diǎn)。在將來的研究中，筆者將會(huì)以此作為理論基礎(chǔ)，繼續(xù)對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)建模進(jìn)行深入研究，通過實(shí)驗(yàn)仿真方法探索電力市場(chǎng)環(huán)境下電網(wǎng)規(guī)劃的本質(zhì)規(guī)律，并對(duì)其在教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行更深入研究。參考文獻(xiàn)[1]薛禹勝.電力市場(chǎng)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(dòng)化,2020(22):1-4,79.[[3]游義剛,周曉陽.電力市場(chǎng)的信息范式[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2007(6):88-92.[4]徐敏杰,吳俊勇,胡兆光,等.電力市場(chǎng)環(huán)境下基于多智能體的多目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)劃方