近年来,中国电力行业的市场化改革逐步推进,催生了一种新兴的购电侧交易方式,即大型用电客户的直购电交易。直购电交易的兴起对大用户的电力市场交易产生了显著的影响。一方面,直购电交易打破了传统高度管制电力市场环境下的电能交易模式与规则,赋予了大用户参与电力现货市场集中投标交易的权利,对于增加用户选择权、打破垄断、提升市场运作效率意义重大;另一方面,直购电交易是深化终端用户用电电价定价机制的重要举措,有利于解决我国工商业的电价交叉补贴导致的不利于引导用户合理消费和公平负担的难题,提升电价杠杆对市场供求的引导作用,鼓励用户优化自身的用电行为。由此可见,大用户参与电能的市场化交易是未来发展的必然趋势。然而,已有文献在研究高耗能生产型企业能耗管理时,却未对企业参与电力市场直购电交易的情况进行充分考虑。基于这一考虑,本文针对高耗能生产型企业这一类大用电客户,旨在为高耗能生产型企业在未来开放电力市场环境下的用电计划与电力市场交易的协同优化提供经济效益最优的决策方案。本文的研究内容及其相较于已有研究的创新之处如下所示:(1)从问题背景及其数学模型的角度:基于电力行业市场化改革的大时代背景及大用电客户参与直购电交易的必然趋势,首次将高耗能生产型企业的能耗管理问题的研究从传统的用电计划管理拓展到了用电计划及电力市场交易的协同优化决策范围,构建了一种全新的高耗能生产型企业的用电计划及电力市场交易的协同优化模型。该模型克服了传统研究中因无法正确地表征电价对企业用电行为的作用机理而难以服务于管理实践活动的难题,首次实现了高耗能生产型企业参与电力市场交易对其用电计划及企业运营管理成本的定量作用机理分析,提出了基于Stackelberg博弈及双层规划理论的生产—库存计划、用电计划及电力市场交易的协同决策框架与模型。(2)从优化算法理论的角度:针对本文所构建的数学模型,设计了一种新的高效全局最优求解方法。该模型是一类具有多利益主体博弈、多优化层级及NP-hard特征的大规模复杂数学规划问题。因涉及的非线性互补松弛约束较多,需要引入大量辅助性的离散变量及大M约束,导致线性重构过程复杂、收敛效率较慢,已有算法的求解效率不够理想。本文针对已有算法理论在线性化非线性互补松弛约束的不足之处,提出了一种全新的基于强对偶理论结合KKT条件的联合模型上界更新方法。该算法可以显著减少算法迭代的求解时间,增快算法的收敛速度,在保证了解的全局最优性的同时,改善了求解效率,为企业应用于大规模的管理实践活动提供了更好的决策支持。最后,通过算例分析,总结出了以下的结论:1)高耗能生产型企业参与电力市场交易,能够充分发挥电价水平的调节作用,鼓励其将负荷高峰期的生产转移到负荷低谷期,主动地参与电力系统的削峰填谷,实现高耗能生产型企业与全社会福利的双赢;2)高耗能生产型企业的生产成本最优与购电成本最优不可兼得,协同优化的核心问题就在于实现两者之间的权衡;3)当企业面临着不确定的用电计划的情况下,在进行电力市场交易时采取高申报的保守策略比低申报的激进策略经济效益更佳;4)本文提出的协同优化模型相较于传统的不考虑电力市场交易的模型,能够有效地优化高耗能生产型企业的用电行为,为企业带来用电成本显著削减的经济效益。