CN111476416A - 一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法 - Google Patents

一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法 Download PDF

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CN111476416A CN202010265056.5A CN202010265056A CN111476416A CN 111476416 A CN111476416 A CN 111476416A CN 202010265056 A CN202010265056 A CN 202010265056A CN 111476416 A CN111476416 A CN 111476416A
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郭松
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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
North China Electric Power University
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Abstract

一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，所述售电公司购售电风险规避评估包括以下步骤：步骤一：售电公司购售电风险因素识别。提出售电公司购售电收益的计算方法；识别售电公司购售电风险因素。步骤二：风险因素概率密度函数建模。分析风险因素的概率分布，建立相应的概率密度函数。步骤三：售电公司购售电风险规避评估。分析电力现货市场下售电公司购售电风险规避措施；评估售电公司购售电风险规避措施的实施效果。本发明针对现有的售电公司购售电风险规避评估方法可应用于全国售电公司售电业务、电力交易等实际工作中，能够为售电公司的经营和发展提供决策支撑。

Description

一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法
技术领域
本发明涉及电力经济技术领域，特别是涉及计及电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法。
背景技术
加快推进电力市场建设，是新一轮电力体制改革的重要任务之一。随着电力体制改革的不断深化，市场主体不断增加，交易品种不断丰富，市场化电量不断扩大，电力市场的建设和运营已取得新成效和新突破。为有效发现电力商品价格，形成市场化的电力电量平衡机制，将逐步从传统电力中长期交易机制向电力现货市场交易机制转变，为市场主体提供反映市场供需和生产成本的价格信号，充分发挥市场在电力资源优化配置中的决定性作用。售电公司作为电力市场购售电的中间商，在电力市场中面临较大的供需双侧风险。售电公司如何对购售电风险进行有效规避，是售电公司经营和发展的关键问题之一。
现有的售电公司购售电风险规避评估方法主要是传统电力中长期交易场景下提出的。电力现货市场下，批发市场包括中长期合约市场、日前市场、实时市场等不同交易品种、交易周期多级市场，零售市场面向不同电力用户和电价套餐，售电公司购售电风险因素将发生变化，相应购售电风险规避措施将发生变化。因此需要综合电力现货市场下不同类型市场和不同风险规避措施，提出售电公司购售电风险规避评估方法，为电力现货市场下售电公司的经营和发展提供有效的决策支撑。
因此本发明拟提出一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，综合电力现货市场下不同类型市场和不同风险规避措施，对售电公司购售电风险因素进行识别，对风险因素概率密度函数进行建模，对售电公司购售电风险规避措施进行评估，能够为电力现货市场下售电公司的经营和发展提供有效的决策支撑。
本发明提供一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，所述售电公司购售电风险规避评估具体包括以下步骤：
步骤一：售电公司购售电风险因素识别。分析电力现货市场下售电公司售电收入与购电成本，提出电力现货市场下售电公司购售电收益的计算方法；分析售电公司购售电收益中的随机变量，识别售电公司购售电风险因素。
步骤二：风险因素概率密度函数建模。针对售电公司购售电风险因素，分析风险因素的概率分布，建立相应的概率密度函数。
步骤三：售电公司购售电风险规避评估。分析电力现货市场下售电公司购售电风险规避措施；计算不同购售电风险规避措施的效益成本比，评估售电公司购售电风险规避措施的实施效果。
立足于电力体制改革不断推进、电力现货市场交易机制逐步建立的背景，针对现有的售电公司购售电风险规避评估方法未考虑电力现货市场下售电公司购售电风险因素、购售电风险规避措施等问题，本发明提供了一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，对售电公司购售电风险因素进行识别，对风险因素概率密度函数进行建模，对售电公司购售电风险规避措施进行评估，可应用于全国售电公司售电业务、电力交易等实际工作中，为电力现货市场下售电公司的经营和发展提供有效的决策支撑。
附图说明
图1是一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法流程图。
图2是电力现货市场下售电公司购电成本示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明综合电力现货市场下不同类型市场和不同风险规避措施，对售电公司购售电风险因素进行识别，对风险因素概率密度函数进行建模，对售电公司购售电风险规避措施进行评估，能够为电力现货市场下售电公司的经营和发展提供有效的决策支撑。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1所示，一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，所述售电公司购售电风险规避评估包括以下步骤：
步骤一：售电公司购售电风险因素识别。分析电力现货市场下售电公司售电收入与购电成本，提出电力现货市场下售电公司购售电收益的计算方法；分析售电公司购售电收益中的随机变量，识别售电公司购售电风险因素。
步骤二：风险因素概率密度函数建模。针对售电公司购售电风险因素，分析风险因素的概率分布，建立相应的概率密度函数。
步骤三：售电公司购售电风险规避评估。分析电力现货市场下售电公司购售电风险规避措施；计算不同购售电风险规避措施的效益成本比，评估售电公司购售电风险规避措施的实施效果。
步骤一包括以下内容：
一、计算电力现货市场下售电公司购售电收益。
(1)计算售电公司售电收入。
售电公司售电收入为电力用户缴纳的电量电费总和，主要包括固定电价和分时电价两种类型。
Figure BDA0002440957820000031
Figure BDA0002440957820000032
IS＝IS,F+IS,T (3)
式中，IS,F为执行固定电价电力用户的售电收入；
Figure BDA0002440957820000041
分别为时段t执行固定电价电力用户i的电量电价和实时负荷，IS,T为执行分时电价电力用户的售电收入；TP、TM、TV分别为峰、平、谷时段集合；
Figure BDA0002440957820000042
分别为时段t执行分时电价电力用户j的峰、平、谷时段电量电价，IS为售电公司售电收入。
(2)计算售电公司购电成本。
售电公司购电成本为不同途径的购电成本总和，主要包括具有合约市场、日前市场、实时市场多种购电途径，如图2所示。
Figure BDA0002440957820000043
Figure BDA0002440957820000044
Figure BDA0002440957820000045
CB＝CR+CD+CF (7)
式中，CF为合约成本，PF为合约电价，QF为合约电量，QF(t)、
Figure BDA0002440957820000046
分别为时段t的合约分解负荷和合约分解比例，λ为合约电量比例，QD,P为电力用户的计划负荷总和，CD为日前购电成本；PD(t)、QD(t)分别为时段t的日前出清电价和日前中标负荷，CR为实时购电成本，PR(t)、QU(t)分别为时段t的实时出清电价和实时负荷，CB为售电公司购电成本。
(3)计算售电公司购售电收益。
售电公司购售电收益为售电收入与购电成本的差额。
RS,B＝IS-CB (8)
式中：RS,B为售电公司购售电收益。
二、识别电力现货市场下售电公司购售电风险因素。
风险即为不确定性，数学上表征为随机变量。售电公司购售电风险因素是购售电收益中服从一定概率分布的随机变量。电力现货市场下售电公司购售电风险因素包括日前出清电价PD(t)、日前中标负荷QD(t)、实时出清电价PR(t)和实时负荷QU(t)。
步骤二包括以下内容：
一、日前出清电价概率密度函数建模。
日前出清电价近似服从正态分布，正态分布的均值和标准差与日前市场负荷强相关，以日前市场负荷为自变量的线性回归方程表示。
Figure BDA0002440957820000051
μD(t)＝aD,E×QD(t)+bD,E (10)
σD(t)＝aD,S×QD(t)+bD,S (11)
式中，f[PD(t)]、μD(t)、σD(t)分别为时段t日前出清电价的概率密度函数、正态分布均值和标准差，π为圆周率，e为自然底数，aD,E和bD,E、aD,S和bD,S分别为日前出清电价正态分布均值和标准差的线性回归方程的一次项和常数项系数。
二、日前中标负荷概率密度函数建模。
售电公司以电力用户的计划负荷总和为日前市场申报负荷，日前中标负荷为电力用户的计划负荷总和与中标率的乘积。
QD(t)＝η(t)×QD,P(t) (10)
Figure BDA0002440957820000052
式中，η(t)为时段t售电公司的中标率，p(t)为时段t售电公司的申报电价，δ为区间[0,1]内的随机数。
三、实时出清电价概率密度函数建模。
实时出清电价近似服从正态分布，正态分布的均值和标准差与实时负荷强相关，以实时负荷为自变量的线性回归方程表示。
Figure BDA0002440957820000053
μR(t)＝aR,E×QR(t)+bR,E (13)
σR(t)＝aR,S×QR(t)+bR,S (14)
式中，f[PR(t)]、μR(t)、σR(t)分别为时段t实时出清电价的概率密度函数、正态分布均值和标准差，aR,E和bR,E、aR,S和bR,S分别为实时出清电价正态分布均值和标准差的线性回归方程的一次项和常数项系数。
四、实时负荷概率密度函数建模。
实时负荷为电力用户的计划负荷与负荷随机误差总和，负荷随机误差为计划负荷与随机误差因子的乘积。随机误差因子服从均值为0的正态分布。
Figure BDA0002440957820000061
Figure BDA0002440957820000062
式中，
Figure BDA0002440957820000063
ρi(t)、f[ρi(t)]、
Figure BDA0002440957820000064
分别为时段t电力用户i的实时负荷、计划负荷、随机误差因子及其概率密度函数和标准差。
步骤三包括以下内容：
一、分析电力现货市场下售电公司购售电风险规避措施。
售电公司购售电风险规避措施包括但不局限于优化合约分解、提升负荷预测精度和应用储能技术。
二、计算购售电风险规避措施的效益成本比。
(1)计算购售电风险规避措施的效益。
购售电风险规避措施的效益为风险规避措施前后购售电风险的降低，即条件风险价值(CVaR)的增加值。条件风险价值是在一定置信度下，损失大于风险价值的期望。
Figure BDA0002440957820000065
Figure BDA0002440957820000066
ΔRCV＝RCV,A-RCV,B (19)
式中，RV为风险价值，x为概率密度函数的分位点，r为收益，f(r)为收益的概率密度函数，α为置信度，RCV为条件风险价值，ΔRCV为条件风险价值的增加值，RCV,A为风险规避措施后的条件风险价值，RCV,B为风险规避措施前的条件风险价值。
(2)计算购售电风险规避措施的成本C。
购售电风险规避措施的成本包括但不限于风险规避措施的初始投资建设成本、运行维护成本和机会成本。
(3)计算购售电风险规避措施的效益成本比。
购售电风险规避措施的效益成本比计算如下：
Figure BDA0002440957820000071
式中，χk为购售电风险规避措施k的效益成本比，ΔRCV,k为购售电风险规避措施k的效益，即购售电风险规避措施k实施后条件风险价值的增加值，Ck为购售电风险规避措施k的成本。
购售电风险规避措施的效益成本比越大，则说明该购售电风险规避措施所带来的单位效益越大，购售电风险规避的效果越好。
下面结合具体实施案例，对本发明进行进一步描述：
根据国外电力现货市场运营数据统计，电力现货市场下，日前出清电价和实时出清电价的均值和标准差的回归方程如下(以下回归方程仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制)。
μD(t)＝[1.6444×QD(t)-68.3602]×10-3
σD(t)＝[0.3872×QD(t)-13.9384]×10-3
μR(t)＝[1.5456×QR(t)-69.3178]×10-3
σR(t)＝[0.3904×QR(t)-13.7801]×10-3
三种不同购售电风险规避措施如下(以下购售电风险规避措施及表格下方相关成本数据仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制)。
表1购售电风险规避措施
Figure BDA0002440957820000081
其中，优化合约分解方式的成本为以不同合约分解负荷下发电企业调峰成本的变化，售电公司与发电企业签订差价合约，合约电量为电力用户的计划负荷总和80％，合约电价为0.44元/kWh，发电企业调峰成本为阶梯型，负荷率在[50％,60％)、[40％,50％)、[30％,40％)和30％以下的调峰成本分别为20元/MWh；提升负荷预测精度的成本为数据采集、智能终端等设备投资建设及维护成本与软件模型开发成本，负荷预测相关设备和软件模型成本为6500元/日；应用储能技术的成本为储能设备的租赁成本，即储能设备租赁的单价、时间及容量的乘积，储能设备容量为15MW，充放电效率为90％，充放电功率上限为5.25MW、租赁单价为10元/MWh。
根据本发明所提出方法，计算得到不同购售电风险规避措施的条件风险价值增加值、成本和效益成本比如下：
表2购售电风险规避措施的实施效果
Figure BDA0002440957820000082
根据结果表明，优化合约分解和应用储能技术的效益成本比更大，购售电风险规避效果更优。本发明能够综合考虑电力现货市场下不同类型市场和不同风险规避措施，对售电公司购售电风险因素进行识别，对风险因素概率密度函数进行建模，对售电公司购售电风险规避措施进行评估，可应用于全国售电公司售电业务、电力交易等实际工作中，为电力现货市场下售电公司的经营和发展提供有效的决策支撑。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，其特征在于，所述售电公司购售电风险规避评估包括以下步骤：
步骤一：售电公司购售电风险因素识别。分析电力现货市场下售电公司售电收入与购电成本，提出电力现货市场下售电公司购售电收益的计算方法；分析售电公司购售电收益中的随机变量，识别售电公司购售电风险因素。
步骤二：风险因素概率密度函数建模。针对售电公司购售电风险因素，分析风险因素的概率分布，建立相应的概率密度函数。
步骤三：售电公司购售电风险规避评估。分析电力现货市场下售电公司购售电风险规避措施；计算不同购售电风险规避措施的效益成本比，评估售电公司购售电风险规避措施的实施效果。
2.根据权利要求1所述的电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，其特征在于：所述步骤一(售电公司购售电风险因素识别)包括以下内容：
一、计算电力现货市场下售电公司购售电收益。
(1)计算售电公司售电收入。
售电公司售电收入为电力用户缴纳的电量电费总和，主要包括固定电价和分时电价两种类型。
Figure FDA0002440957810000011
Figure FDA0002440957810000012
IS＝IS,F+IS,T (3)
式中，IS,F为执行固定电价电力用户的售电收入；
Figure FDA0002440957810000013
分别为时段t执行固定电价电力用户i的电量电价和实时负荷，IS,T为执行分时电价电力用户的售电收入；TP、TM、TV分别为峰、平、谷时段集合；
Figure FDA0002440957810000014
分别为时段t执行分时电价电力用户j的峰、平、谷时段电量电价，IS为售电公司售电收入。
(2)计算售电公司购电成本。
售电公司购电成本为不同途径的购电成本总和，主要包括具有合约市场、日前市场、实时市场多种购电途径，如图2所示。
Figure FDA0002440957810000021
Figure FDA0002440957810000022
Figure FDA0002440957810000023
CB＝CR+CD+CF (7)
式中，CF为合约成本，PF为合约电价，QF为合约电量，QF(t)、
Figure FDA0002440957810000024
分别为时段t的合约分解负荷和合约分解比例，λ为合约电量比例，QD,P为电力用户的计划负荷总和，CD为日前购电成本；PD(t)、QD(t)分别为时段t的日前出清电价和日前中标负荷，CR为实时购电成本，PR(t)、QU(t)分别为时段t的实时出清电价和实时负荷，CB为售电公司购电成本。
(3)计算售电公司购售电收益。
售电公司购售电收益为售电收入与购电成本的差额。
RS,B＝IS-CB (8)
式中：RS,B为售电公司购售电收益。
二、识别电力现货市场下售电公司购售电风险因素。
风险即为不确定性，数学上表征为随机变量。售电公司购售电风险因素是购售电收益中服从一定概率分布的随机变量。电力现货市场下售电公司购售电风险因素包括日前出清电价PD(t)、日前中标负荷QD(t)、实时出清电价PR(t)和实时负荷QU(t)。
3.根据权利要求1所述的电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，其特征在于：所述步骤二(风险因素概率密度函数建模)包括以下内容：
一、日前出清电价概率密度函数建模。
日前出清电价近似服从正态分布，正态分布的均值和标准差与日前市场负荷强相关，以日前市场负荷为自变量的线性回归方程表示。
Figure FDA0002440957810000031
μR(t)＝aR,E×QR(t)+bR,E (10)
σR(t)＝aR,S×QR(t)+bR,S (11)
式中，f[PD(t)]、μD(t)、σD(t)分别为时段t日前出清电价的概率密度函数、正态分布均值和标准差，π为圆周率，e为自然底数，aD,E和bD,E、aD,S和bD,S分别为日前出清电价正态分布均值和标准差的线性回归方程的一次项和常数项系数。
二、日前中标负荷概率密度函数建模。
售电公司以电力用户的计划负荷总和为日前市场申报负荷，日前中标负荷为电力用户的计划负荷总和与中标率的乘积。
QD(t)＝η(t)×QD,P(t) (10)
Figure FDA0002440957810000032
式中，η(t)为时段t售电公司的中标率，p(t)为时段t售电公司的申报电价，δ为区间[0,1]内的随机数。
三、实时出清电价概率密度函数建模。
实时出清电价近似服从正态分布，正态分布的均值和标准差与实时负荷强相关，以实时负荷为自变量的线性回归方程表示。
Figure FDA0002440957810000033
μR(t)＝aR,E×QR(t)+bR,E (13)
σR(t)＝aR,S×QR(t)+bR,S (14)
式中，f[PR(t)]、μR(t)、σR(t)分别为时段t实时出清电价的概率密度函数、正态分布均值和标准差，aR,E和bR,E、aR,S和bR,S分别为实时出清电价正态分布均值和标准差的线性回归方程的一次项和常数项系数。
四、实时负荷概率密度函数建模。
实时负荷为电力用户的计划负荷与负荷随机误差总和，负荷随机误差为计划负荷与随机误差因子的乘积。随机误差因子服从均值为0的正态分布。
Figure FDA0002440957810000041
Figure FDA0002440957810000042
式中，
Figure FDA0002440957810000043
ρi(t)、f[ρi(t)]、
Figure FDA0002440957810000044
分别为时段t电力用户i的实时负荷、计划负荷、随机误差因子及其概率密度函数和标准差。
4.根据权利要求1所述的电力现货市场下售电公司购售电风险规避评估方法，其特征在于：所述步骤三(售电公司购售电风险规避评估)包括以下内容：
一、分析电力现货市场下售电公司购售电风险规避措施。
售电公司购售电风险规避措施主要包括优化合约分解、提升负荷预测精度和应用储能技术。
(1)优化合约分解：调整不同时段的合约分解比例
Figure FDA0002440957810000045
减少高电价、高波动时段合约分解负荷与日前中标负荷的偏差，实现风险转移锁定基本收益。
(2)提升负荷预测精度：构建高精度预测模型，降低负荷随机误差，即随机误差因子的标准差
Figure FDA0002440957810000046
减少实时负荷与日前中标负荷的偏差。
(3)应用储能技术：一是平滑负荷随机波动，降低负荷随机误差，即随机误差因子的标准差
Figure FDA0002440957810000047
减少实时负荷与日前中标负荷的偏差；二是低充高放，调整在日前市场购电的计划负荷
Figure FDA0002440957810000048
减少高电价、高波动时段日前中标负荷与合约分解负荷的偏差，实现风险对冲。
二、计算购售电风险规避措施的效益成本比。
(1)计算购售电风险规避措施的效益。
购售电风险规避措施的效益为风险规避措施前后购售电风险的降低，即条件风险价值(CVaR)的增加值。条件风险价值是在一定置信度下，损失大于风险价值的期望，计算如下：
Figure FDA0002440957810000051
Figure FDA0002440957810000052
式中，RV为风险价值，x为概率密度函数的分位点，r为收益，f(r)为收益的概率密度函数，α为置信度，RCV为条件风险价值。
(2)计算购售电风险规避措施的成本。
优化合约分解方式的成本为以不同合约分解负荷下发电企业调峰成本的变化；提升负荷预测精度的成本为数据采集、智能终端等设备投资建设及维护成本与软件模型开发成本；应用储能技术的成本为储能设备的租赁成本，即储能设备租赁的单价、时间及容量的乘积。
(3)计算购售电风险规避措施的效益成本比。
购售电风险规避措施的效益成本比计算如下：
Figure FDA0002440957810000053
式中，χ为购售电风险规避措施的效益成本比，ΔRCV为实施购售电风险规避措施后条件风险价值的增加值，C为购售电风险规避措施的成本。
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