電力市場(chǎng)下發(fā)電商經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式分析

2017-11-01 08:56:28 大云網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

由于電力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制系統(tǒng)引入了競(jìng)爭(zhēng)，因此在電力市場(chǎng)中價(jià)格不再由國(guó)家行政部門(mén)制定，而是自律于電力市場(chǎng)，此時(shí)各電力公司必須面對(duì)電力市場(chǎng)化運(yùn)行所帶來(lái)的新問(wèn)題和更大的挑戰(zhàn)，從而保持良好的經(jīng)營(yíng)狀況。

1 電力市場(chǎng)的形成
在電力工業(yè)發(fā)展初期，電力行業(yè)主要采用壟斷經(jīng)營(yíng)模式，主要原因如下。

1) 電力工業(yè)是規(guī)模效益明顯的行業(yè)，在達(dá)到最優(yōu)規(guī)模效益點(diǎn)之前，壟斷經(jīng)營(yíng)方式有利于提高其效益。因此，電力工業(yè)在達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模后仍然保持壟斷經(jīng)營(yíng)。

2) 電力行業(yè)是資本、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，由于投入巨額資金，導(dǎo)致中小投資者早已被排除在電力行業(yè)門(mén)檻之外。

3) 電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平有巨大影響，各國(guó)政府處于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展或者維護(hù)安全的目的，對(duì)電力工業(yè)都采取了不同程度的管制。

4) 電力不能儲(chǔ)存，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡，否則可能會(huì)導(dǎo)致停電，帶來(lái)巨大的損失。

2 電力市場(chǎng)的基本特征
根據(jù)電力市場(chǎng)發(fā)展的程度，可分為原發(fā)性電力市場(chǎng)和電力市場(chǎng)的發(fā)展兩類(lèi)。電力市場(chǎng)往往被限制在發(fā)電側(cè)競(jìng)爭(zhēng)，而在輸電、配電和用電側(cè)繼續(xù)實(shí)行壟斷。因此，調(diào)度和交易中心將只使用那些充裕的生產(chǎn)成本或價(jià)格低于電力市場(chǎng)價(jià)格和提供可靠的電力，并滿足系統(tǒng)負(fù)荷的要求。電力市場(chǎng)的基本特征是：開(kāi)放性、競(jìng)爭(zhēng)性、計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性。與傳統(tǒng)壟斷的電力系統(tǒng)相比，電力市場(chǎng)最大的特征是具有開(kāi)放性和競(jìng)爭(zhēng)性。與普通的商品市場(chǎng)相比，電力市場(chǎng)則具有計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性。

3 期貨交易市場(chǎng)與現(xiàn)貨交易市場(chǎng)
發(fā)電側(cè)電力市場(chǎng)的交易按時(shí)間可分為期貨交易、現(xiàn)貨交易、實(shí)時(shí)交易(實(shí)時(shí)電力電量平衡)3種模式。

期貨交易是一個(gè)過(guò)程，指在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，電網(wǎng)企業(yè)與大容量的發(fā)電企業(yè)的合同。事實(shí)上，期貨交易包括期貨合約和長(zhǎng)期合約。期貨市場(chǎng)與商品期貨合約的流通代表著高度完善的系統(tǒng)領(lǐng)域，為建立規(guī)范的電力期貨市場(chǎng)需要投入大量的人力和物力。與此相反，長(zhǎng)期合約并不需要規(guī)范電力期貨市場(chǎng)，只有當(dāng)事人簽署的合同，簡(jiǎn)單而實(shí)用，這是目前電力期貨市場(chǎng)的主要途徑。在未來(lái)，隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展和完善，長(zhǎng)期合約的比例將逐步減少最終由期貨合約取代。

4 發(fā)電成本分析
發(fā)電成本包括燃料費(fèi)、管理費(fèi)、檢修費(fèi)和發(fā)展費(fèi)。參與競(jìng)價(jià)的單位可以是機(jī)組、發(fā)電廠或發(fā)電公司，競(jìng)價(jià)的周期可以是年、月、日或小時(shí)。下面先研究單時(shí)段發(fā)電成本曲線，包括二次成本曲線和線性成本兩種情況。通常認(rèn)為發(fā)電成本是發(fā)電功率的二次函數(shù)，即對(duì)發(fā)電公司(或發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)組)i，設(shè)發(fā)電功率P在短時(shí)間(如1h)內(nèi)恒定不變，則1h內(nèi)發(fā)電公司的發(fā)電成本Ci與發(fā)電功率Pi間有如下的二次函數(shù)關(guān)系:

Ci= a Pi + b P di i

式中: ai，bi和 di為發(fā)電公司(或發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)組))i 的成本曲線系數(shù)，可以通過(guò)對(duì)發(fā)電成本的統(tǒng)計(jì)分析獲得:i=1,2,...,m為發(fā)電公司(或發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)組)的編號(hào)，m 為系統(tǒng)中參與競(jìng)標(biāo)的發(fā)電公司總個(gè)數(shù)。

5 競(jìng)爭(zhēng)性報(bào)價(jià)策略及其最優(yōu)算法
發(fā)電廠進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性報(bào)價(jià)的策略主要可以分為以下3種。

1) 基于預(yù)測(cè)市場(chǎng)出清價(jià)(MCP)的競(jìng)爭(zhēng)性報(bào)價(jià)方法
   如果一個(gè)發(fā)電廠可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)MCP，那么只要報(bào)出稍微低于MCP 的價(jià)格即可獲利。由于在大多數(shù)電力市場(chǎng)中可供查詢(xún)的公開(kāi)數(shù)據(jù)十分有限，因而十分精確地預(yù)測(cè) MCP比較困難。

2) 基于預(yù)測(cè)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手報(bào)價(jià)行為的方法
   這種方法需要對(duì)整個(gè)市場(chǎng)中所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的報(bào)價(jià)策略和費(fèi)用函數(shù)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后利用概率論或者模糊數(shù)學(xué)的方法得到報(bào)價(jià)方案。

3) 基于遺傳算法(GA)的競(jìng)爭(zhēng)性報(bào)價(jià)方法
   這是目前最為先進(jìn)的報(bào)價(jià)方法。電力市場(chǎng)不是一個(gè)完全意義上的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，而是一個(gè)典型的寡頭壟斷市場(chǎng)。遺傳算法是經(jīng)濟(jì)學(xué)上研究寡頭壟斷市場(chǎng)常用的工具之一，是專(zhuān)門(mén)研究?jī)蓚€(gè)及兩個(gè)以上有利益沖突的個(gè)體，在有相互作用的情況下，如何進(jìn)行各自?xún)?yōu)化決策的理論。因此，用遺傳算法來(lái)研究電力市場(chǎng)主體的行為應(yīng)該是很合適的。

6 遺傳算法在競(jìng)價(jià)策略分析中的應(yīng)用
近年來(lái)，新出現(xiàn)的人工智能技術(shù)(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等)已越來(lái)越多地應(yīng)用于電力工業(yè)領(lǐng)域。遺傳算法是一種基于自然選擇和群體遺傳學(xué)的隨機(jī)、迭代、進(jìn)化和并行搜索的算法。與傳統(tǒng)方法相比，具有可并行性、全局最優(yōu)性、不依賴(lài)問(wèn)題模型的特性，計(jì)算簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

遺傳算法應(yīng)用在競(jìng)價(jià)策略中，是允許發(fā)電企業(yè)直接測(cè)試市場(chǎng)報(bào)價(jià)策略的一般假設(shè)。但要基于一定的前提條件，例如，先假設(shè)機(jī)組容量和系統(tǒng)結(jié)算價(jià)格相關(guān)的拍賣(mài)利潤(rùn)，并進(jìn)一步假設(shè)前者是同時(shí)與表單關(guān)聯(lián)，并測(cè)試了大量可能的交易規(guī)則，從中搜索出有利的投標(biāo)策略。遺傳算法僅需要很少的信息，其高效、靈活的特性對(duì)競(jìng)價(jià)策略的分析將是非常有效的。

6.1 利潤(rùn)函數(shù)
主要研究的對(duì)象是基于利潤(rùn)最大化的火力發(fā)電企業(yè)競(jìng)價(jià)決策模型，其目標(biāo)函數(shù)是單個(gè)報(bào)價(jià)時(shí)段單個(gè)機(jī)組利潤(rùn)的最大化。

6.2 算法尋優(yōu)
遺傳算法的優(yōu)化過(guò)程可以理解為：在正常工作條件下的電力企業(yè)，根據(jù)市場(chǎng)出清價(jià)格預(yù)測(cè)未來(lái)期間的接收或釋放電能最優(yōu)化，同時(shí)要滿足約束條件的限制，通過(guò)對(duì)目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)其優(yōu)劣的市場(chǎng)信息。

第一步：參數(shù)編碼。讓該單元的運(yùn)行周期24小時(shí)，每1周期被分成48個(gè)時(shí)隙。考慮到實(shí)際需要和減少計(jì)算時(shí)間，可以合并幾個(gè)小時(shí)的時(shí)隙。據(jù)市場(chǎng)交易規(guī)則，相應(yīng)地每個(gè)周期產(chǎn)生4～10個(gè)報(bào)價(jià)，即初始報(bào)價(jià)程序。

第二步：生成初始報(bào)價(jià)方案。基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)邊際價(jià)格預(yù)測(cè)區(qū)間來(lái)控制其誤差范圍，以滿足渦輪機(jī)技術(shù)條件下的限制。可以將基礎(chǔ)報(bào)價(jià)員的報(bào)價(jià)心理分為冒險(xiǎn)型、中性型和保守型三種類(lèi)型，構(gòu)建了初始報(bào)價(jià)方案。

第三步：適應(yīng)度函數(shù)。在投標(biāo)約束時(shí)，引入懲罰函數(shù)的影響。如果目標(biāo)函數(shù)值較大時(shí)，如果少量的違反約束，那么解決方案是好的，需要相應(yīng)的程序應(yīng)給予大量引用的適應(yīng)值。

第四步：遺傳操作。選擇算子，采用排序適應(yīng)函數(shù)的方法，將同一代群體小的M 個(gè)染色體按適應(yīng)度函數(shù)值從小到大排列，記為1至m。直接取分布概率為P(i)=2i/m(m+1)。

第五步：結(jié)束。

7 結(jié)論
電力市場(chǎng)環(huán)境下，電能交易價(jià)格的高度不確定性給發(fā)電商帶來(lái)了很大的交易風(fēng)險(xiǎn)。因此，制訂合理的交易策略，合理的分配電能市場(chǎng)和雙邊合同市場(chǎng)交易份額有助于發(fā)電商在最大程度上實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化和風(fēng)險(xiǎn)最小化的交易目標(biāo)。但電力市場(chǎng)的實(shí)施，必須要打破壟斷，引入競(jìng)爭(zhēng)，著重發(fā)展電力市場(chǎng)的競(jìng)價(jià)自由化。

來(lái)源：《電力與能源》2014年第4期

責(zé)任編輯：葉雨田

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