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罗马尼亚天然气网络中的最佳路径

Răzvan RĂDULESCU

布加勒斯特经济研究大学，罗马尼亚布加勒斯特radulescu.d.razvan@gmail.com

Cătălina NEDELCU

罗马尼亚布加勒斯特经济研究大学

摘要：罗马尼亚天然气市场在供求匹配方面仍处于起步阶段。我们经常谈论市场流动性或其动态行为，而没有考虑国家天然气系统运营商因缺乏供需匹配而造成的每月损失。本文提出了一种对和2017年罗马尼亚天然气市场可行的方式和一种封装OBAS（运营平衡协议）的方式，并将两者进行叠加，将供需分配模型作为一个受限的最短路径问题进行研究。作者将检查五个主要变量：输入点（位置和时间）、体积、时间和交付地点，以及其他特定于该部门的数据集。本文将讨论供应商之间的OBA可用性领域以及此类模型为客户提供的可持续性程度，因此，将通过优化信息传输和资产可访问性来分析系统的弹性。由于能源市场需求的复杂性和客户设定的不同需求，不同的用户可以对能源资源提出不同的要求，本文将设想一种既适用于天然气，也适用于电能生产和工业客户的模型。这项工作的目的是创造一种工具，通过以公平和公正的方式分配在某个时间单位内满足要求的需求的责任，将国家天然气系统运营商及其分销商的月度损失降到最低。

关键词：需求分配；天然气市场可持续性；适应性OBA；资源再分配；供需匹配

引言

为了在天然气市场中创造一种动态行为和流动性，系统的总体结构必须考虑到市场参与者之间必须自由转让进入付费天然气的权利。

由于在整个转运过程中无法计算天然气的体积（在简化的转运过程中，必须通过系统的运输运营商管道（SNT-TSO）将天然气的体积从生产商/进口商转移至分销商，然后再转移至供应商，最后再转移至最终客户）。从进口商或生产商到其最终客户，至少有三个交换点可供一方使用（第715/2009号法规禁止系统运营商成为垂直整合公司），一方面保留待转让数量或全部数量的容量。由TSO（SNT）分配，另一方面，通过与生产商/进口商就特定数量的天然气达成的商业协议获得该数量。

因此，为了实施出入境运输（出入境容量可由网络用户单独承包）。这意味着在任何入口点购买到系统中的气体可在任何出口点交付（取下）时，容量可自由分配。因此，任何出口点都可以从任何入口点无限制地提供，系统要求存在一个VTP（虚拟交易点），以便托运人生产/进口并使用进入能力，通过一个VTP运输，在那里可以进行再交易（出售）。这一点为天然气交易提供了独立于其位置的可能性，从而双边转让天然气所有权或网络用户之间的交换不平衡。

从财务角度看，交易量越大，最终用户的价格就越均衡，而且基于市场的平衡产生的剩余平衡量越少，TSO在当天结束时处理的剩余平衡量就越少（出入境系统的功能，时间段/时间单位为一天或更少）。这允许网络用户优化和平衡其与日前市场和日内容量产品相关的投资组合（短期交易的基础，这有助于市场套利，从而增加其流动性）。另一个影响是，价格受到保护，不受投机企图的影响。从技术角度来看，这一后续交易应拥有一个与商业协议签订地（如罗马尼亚的BRM和OPCOM）相关的产权交换空间（VTP）。与电力市场相比，天然气市场的一个特殊因素是，天然气通常通过OTC进行商业承包（在长期内解决通常具有战略意义的双边关系的场外合同）少量在证券交易所交易。

尽管2016年罗马尼亚的天然气交易量超过98%是通过场外交易（罗马尼亚能源部，2016年），但为了创造商品的市场驱动价格，有必要建立一个功能性的VPT-TSO-stock交换机制。

从这个角度来看，下面的分析将提出一种平衡入口点（位置和时间）、体积、出口点（位置和时间）以及其他特定于该行业的数据集的方法，以满足罗马尼亚天然气市场的要求。

研究方法

本研究的目的是确定罗马尼亚天然气市场需求和供应重叠的可能性，以使其成为一个更具活力和流动性的市场。基于当前的案例研究和对现有现象的观察，作者开发了一种平衡五个主要变量的方法，文章将检查以下变量：入口点（位置和时间）、体积、时间和交付地点，以及该部门特有的其他数据集。

本文不讨论市场参与者之间的补偿方法和交易的财务方面（如票据交换所的作用、可解决性、财务补偿方法等），方法的唯一考虑要素将是通过上述变量进行优化分配。

本文提出的供需匹配模型将转化为一种基于Floyd-Warshall算法的方法，该方法允许我们通过比较传输系统运营商（TSO）或国家运输系统（SNT）在密集网络中每对顶点（源客户）的所有可能路径来识别。

为了确定Floyd-Warshall算法的适用性，对TSO/SNT的布加勒斯特-戈沃拉段使用了随机值。在此基础上得出结论。

1. ② ③

OSA

OTC OPCOM/BRM

OBA

概念

由于VTP的存在直接影响了天然气市场的流动性和行为，因此被认为有利于其运营弹性和价格平衡，因此其形成将被视为一个先决条件（牛津能源研究所，2015年12月）。另一个条件是供应源的安排与价格和流动动力学相似，并注重天然气量的灵活性/可交易性，从而将价格推高至其利润率。要将这些背景要素落实到位，它们的功能关系有三个阶段：（1）生产商和进口商（被视为系统的入口点）提供前置VPT市场（通过OTC合同天然气量和/或从证券交易所获得天然气量）；（2）产权（VPT）和所有位置（ots/snt）允许已经获得的天然气量在市场上自由输送，以及（3）通过分销商将天然气量转移至最终消费者和/或通过再交易转移至出口点的后续VPT后市场。第3阶段基于与最终用户相关的双边合同发挥作用。在这其中虚拟财产交换（vtp）必须与最短路线上的体积（sto/snt数据）物理位置相匹配，以优化管道的容量分配，并最小化TSO用于输送气体和平衡剩余体积和/或覆盖特定路线的资源。

因此，所提出的匹配模型可以转化为一种基于两个物理顶点的最短路径问题的方法（奇异顶点或节，是图论的基本单位）。两个或多个无序顶点形成一个或多个边；两个或多个有序顶点形成一个或多个弧。每个顶点都有一个度数（与之相关的边的数量）和确定最佳路径的过程（阶段二）。这三个阶段都取决于时间和位置，因此，复杂度是由气体体积可通过的所有可能路径的叠加而产生的（这里，pvt的主要优势在于，与OTC相比，所有可能的路径都可在pvt中进行比较，而OTC必须在很大程度上由TSO/SNT完成网络平衡。ESS动态方式（取决于每个供应商和最终用户的召集结构/交付时间框架））

从这一刻起，在工作假设中，我们可以将第一阶段和第三阶段作为顶点，将第二阶段作为变量的来源（VPT中的事务为我们提供了最短路径的数量、位置和时间分量，所有这些都是在方法内设置类所必需的）。由于入口点和出口点可能不同（例如，贸易商可能选择在某天和第二天进口一批货物，从当地生产商处购买，并将其交付给不同的客户），我们可以将市场上的这些互动视为一个所有对的最短路径问题（Sukumar、Madhmangal和Tapan，2003年），其中我们找到两对顶点之间的最短路径。

这种特殊情况具有最佳路径的所有相似性，可以通过Floyd Warshall算法定义（在TSO/SNT的某些区域，如果网络可以表示为稀疏图，则通过比较所有可能的路径，找到最短路径的方法可以通过Dijkstra算法（Dijkstra，1959））。通过TSO/SNT为密集网络中的每对顶点（源客户）。考虑到应该预先创建两个类（源和客户），图（TSO/SNT网络）必须考虑所有可能的入口和出口点。然后我们可以考虑从1到ns的顶点vs属于源类，从1到nc的顶点vc属于客户类。

由此我们可以考虑一个函数的最短路径（is，jc，x），它使用集合1，2，hellip;，x中的顶点返回从is到jc的最短路径。从这一点出发，范围是仅使用TSO/SNT所示且包含在集合1、2、hellip;、X 1中的点，找到从每个IS到每个JC的最短路径。

在这里，Floyd Warshall算法提供了两种可能性：

1. 使用集合1，2，hellip;，x中顶点的路径

b）从is到x 1，然后从x 1到jc的路径。

这些选项本身进行比较，并生成以下递归公式：shortestpath（is，jc，x 1）=min（shortestpath（is，jc，x），shortestpath（is，x 1，x） shortestpath（x 1，jc，x））。

这项工作是通过计算所有（is，jc）对的最短路径（x=1，然后x=2，直到x=n（根据图的密度进行的迭代次数），从而在最后使用中间顶点找到最短路径（is，jc）。

结果

为了检验Floyd-Warshall算法对任何可能的入口点及其位置（IS）的适用性，以及可能的出口点（JC）的后续位置，我们使用随机值对TSO/SNT的布加勒斯特Govora段（SNTGN Transgaz SA Media_，2014，第43页）进行了建模。对于这种模拟，双向流动是未知的，某些顶点和管道的技术限制（例如，如果它们拥有压缩站、具有不同的流动或具有限制增加流动的能力等）。我们注意到，该模拟是利用开源程序的一些特性开发的：Aleksejs Voroncovs的IDP项目。对于这个模型版本，我们为连接顶点p到k和p到n的管道设计了双向流。

因此，我们从一个点到另一个点的到达距离或时间不同，反之亦然。

例如，图上的点P（相当于菲律宾）和点U（相当于戈沃拉）与点P_u的距离为266，相比之下，与点U_p的距离为182。我们必须提到，术语距离可以代替技术时间或其他相关计量单位，以计算一定体积的气体可以输送到指定地点（如最终用户、配电网等）的时间。强烈建议将该方法用于TSO/SNT及其后续配气网络，以评估在确保天然气来源后以及在（或甚至在）实现产能分配之前（或之后）一定体积的天然气的时间和距离，该结构可通过运营平衡协议（OBA）正式化。）在市场参与者和TSO之间。

结论

该方法的使用在优化分配容量的运输路线时，以及在试图确定最短路线（时间单位），其中一定量的天然气可以到达最终客户时，对TSO是有益的。要使这种方法发挥其全部潜力，必须确定特定类别的客户，以及TSO网络技术限制的详细映射（最重要的是容量和压力）。

根据欧盟994/2010号法规的规定，该方法具有很高的适用性，在上述法规（欧洲议会和欧洲公司）规定的紧急情况下，该方法和Floyd-Warshall算法也可用于石脑油运输，作为天然气使用的替代方法。UNIL，2010）。

通过TSO网络的分配系统，可以确定到最终用户的最便宜的路线，并根据在一定时间单位内应交付给一批客户的最大数量制定分配方案。通过创建另一层将分配TSO网络与石脑油运输网络连接起来，可以确定替代燃料库存的到达时间，从而优化热电厂从天然气到其他燃料的转换。

由于罗马尼亚TSO网络及其后续配气网络的数据具有敏感性，因此需要对不同天然气量的正确路线进行评估，并在天然气供应短缺的情况下创建行动方案，还需要更多的信息。

从一个整体的方法来看，这种方法还可以封装热电厂（如石脑油）替代燃料的运输，其在TSO网络旁边的运输路线必须在未来的模型中进行映射和集成，因此需要进一步的研究。

参考文献

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[9]SNTGN Transgaz SA媒体, (2014). 对铝planul去dezvoltare自然sistemuluiț运输网. 2014-2023. SNTGN Transgaz SA媒体

[10]Sukumar,M.Madhmangal,P.amp;Tapan,P.K.（2003年3月）。一种求解置换图上所有对最短路径问题的最优算法.数学建模与算法杂志，2（1），57-65.

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