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第
29
卷第
5
期
2011
年
9
月
佛山科学技术学院学报(自然科学版)
Journal of
Foshan
University
(Natural
Science Edition)
文章编号
:1008-0171(2011)05-0025-07
含分布式发电的
电扩展规划
张智勇
(广东电网公司佛山供电局,广东佛山
528000)
Vol.
29
No. 5
Sep.
2011
摘要
z
分布式发电是增加输电扩展规划灵活性的有效措施.提出了一种新的输电扩展规划方法,考虑了分布式
发电带来的这种投资灵活性,评估了输电扩展投资过程的实物期权价值。对于不可逆的大型输电投资项目,通
过算例说明了不同的投资选择所带来的灵活性而产生的这种实物期权经济价值。
关键词
2
输电投资
p
分布式发电;实物期权;不可逆性;不确定性
中图分类号
:TM12
文献标志码
:A
输电系统在整个电力系统中扮演着举足轻重的角色。同时,输电系统的状况也决定了电力市场竞争
的程度和整个电力系统的经济性与可靠性水平。在电力系统规划过程中,及时对输电系统进行高效投资
的同时,管理好大量影响投资的不确定性因素是一个亟待解决的重要问题川。
优化输电规划,需要准确地确定电网的电压等级、产生网络建设地址、线路容量和投资时间,在保证
足够的输电可靠性水平的基础上,以使得规划的社会福利最大化。一般情况下,输电扩展规划在数学上
可以表述为一个随机、大规模、多期、非线性、混合整数优化的问题,目前已有许多算法和方法用来解决
这一复杂问题阳。然而,由于输电扩展规划问题通常被简化为一个静态优化问题
E
叫,在这种背景下,时
间因素被忽略了,因此,也就使得输电规划人员丧失了在整个规划期内随时阶段性的改变决定或进行投
资的能力。
实践中由于有相当多的不确定性因素会影响输电扩展规划的最终结果,输电扩展规划往往需要定
期修订、修改和调整。因此,需要建立能控制未来不利情况出现风险的先进模型来解决输电扩展规划问
题
[4]
。为减少不利情况造成的影响,输电扩展规划过程主要采用风险管理技术,或者使规划人员以便利
且经济的方式对规划进行调整(灵活性)
,或者使规划本身毫元改变就能够抵御突发的事件(鲁棒
性)
[5-7]
。
策略灵活性是一种风险管理技术,近来得到越来越多研究者的重视[叫,它能够对主要的不确定性
因素进行管理,这是以往规划决策过程中一直无法解决的问题。通过评估在输电扩展规划过程中策略灵
活性的价值能获得最佳的规划决策,譬如,通过投资分布式发电而同时推迟大型输电项目的实施
[ω10-11
旧
1
口]
然而,要正确地以经济学的方法来表达灵活性的价值并不是一个简单的任务,需要采用新的、更为复杂
和先进的估价工具。本文采用实物期权估价
(Real
Option Valuation,
ROV)
方法来评估策略投资的灵
活性价值
[12
叫,旨在揭示本文提出的风险管理技术比传统的基于随机优化算法的决策方法所具有的优
越性。
1
输电投资的特点
输电扩展投资具有一些固有的特点
[1.8.
时,具体如下所述。
收稿日期
:2011-05-16
作者简介
z
张智勇
0971
斗,男,广东佛山人,广东电网公司工程师。
26
佛山科学技术学院学报〈自然科学版)
第
29
卷
(1)资本密集。由于潜在的规模经济性,庞大而少有的输电扩展投资经常成为投资者的首选,这需要
投资者具有雄厚的财力。
(2)
一次性投资。在购买第
1
台输电设备之前,占总投资很大一部分的资金必须提前得到保障。
(3)
还贷时间长。输电线路、变压器等的投资,预计将经过数年甚至数十年才能还清贷款,获得收益。
(4)
长期的不确定性。输电投资很容易受到在长期的未来时间里发生的意外情况的影响。在规划期
内,未来的电力需求、燃料成本和发电投资都是不确定的变量。
(5)
低适应性。输电项目通常无法完全适应现场环境的变化,现场的情况可能与规划所设定的条件
有相当大的不同,而一个与环境不匹配的输电系统会造成社会福利的大量流失。
(6)
不可逆性。输电投资一旦进行就被认为变成了沉没成本。事实上,如果出现不利情况,以前购买
的输电设备一般都不可能再用于其他项目。此时,输电设备就元法以购人价格变卖而会承受重大损失。
(7)延迟期权。在一般情况下,输电设备的投资机会并不是"机不可失,时不再来"的类型。对投资选
择保持开放是有价值的,即等待是有价值的,直到先前信息的不确定性因素已经明朗化。因此,输电项目
投资过程类似于金融中的看涨期权,可以同样方式对待。在决策过程中,应适当考虑机会成本,这一成本
是因为失去为寻求更多信息而推迟决策的能力所产生的。
2
规模经济性与策略灵活性
为了获得规模经济性,输电网络扩展要能够和电力需求的增长相适应,这就要通过阶段性的、大型
而有效率的输电投资项目来达成。由于电力市场改革的不确定性,投资输电网这一不可逆项目时,建设
的输电容量低于或者超出用户需求的概率显著增加。采用传统的分析工具来评估输电扩展策略时,往往
忽视了输电投资的不确定性和不可逆性之间的相互关系。现在,越来越多的规划者认识到这种简化可能
会导致错误的投资决策。因此,解决输电扩展规划问题的新算法,要求具有分析在多种不确定性因素影
响下做出不可逆投资所产生的经济后果的能力。
最近技资的策略灵活性这一课题已经取得了大量的研究成果,特别是在发电规划领域。但是,有关
输电规划灵活性价值的研究并没有得到足够的重视。虽然文献
[15J
和
[16J
在多目标输电扩展规划中引
入了灵活性的标准,但无法作为解决处于高度不确定性环境中的策略规划问题的参考。
本文拟采取灵活的投资策略,以最优的方式提高输电扩展规划的造应性。这个概念被命名为"策略
灵活性",指的是输电扩展的规划者拥有一系列的实物期权选择,能以便捷和经济的方式来适应未来不
确定性的情况。重要的是要认识到灵活性只是一个相对的模念,即它必须是通过比较来进行评估的。为
此,必须选择一个策略作为参考。在通常情况下,分布式发电投资并不比扩大负荷中心的发电和输电系
统的投资更有效率,这两者具有显著的规模经济性。
分布式发电也具有一些值得投资的特点,如模块化、可扩展性、建设周期短、较少的财政支出等。因
此,分布式发电是增加输电扩展规划灵活性的可行途径。通过延迟在输电系统上巨大的投资,获取更多
的信息,可以做出更好的规划选择。这样,就需要权衡是投资大规模的、少量的输电项目还是投资大量、
所需资金较少、模块化的分布式发电
[17
叫。在整个规划期内,更灵活的输电扩展规划及其适应性水平的
改进,可以获得分布式发电和输电投资相结合的最优策略规划。
3
不确定投资决策中的概率选择与实物期权价值
用数学方法解决多期输电扩展规划问题,大多数采用的是经典贴现现金流
(Discounted
Cash
Flow
,
DCF)
的方法。新的扩展
DCF
法,通过建立概率方程来解决输电扩展规划问题,概率方程包括了
对未来可能发生事件的类别和各事件各自发生概率的评估。通过加权平均确定性等值计算可以减少随
机优化问题的不确定性,这往往意味着平均了有巨大差异(有利和不利)的情况。这类的优化问题,通常
称为概率选择问题,只有当事件发生的可能性比较平均的时候,计算结果才能较为真实。未来的不确定
性本身并不是件坏事,未来会展现不利的一面,但也可能会展现有利的一面。因此,限制不确定性因素产
生的负面影响,同时充分发掘其向正面方向发展的条件是有意义的。然而,
DCF
法建立在规划者只能对
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