基于风险管理的发电商多时段投标组合策略

电力市场环境下,发电商要在多个市场中制定交易计划,既要衡量风险和收益以获得最大化利润与最小化风险的折中方案,又要兼顾发电机组自身发电成本、多时段机组加载爬坡速率限制等因素.因此,如何在多时段协调分配各市场的竞价电量--即机组多时段耦合投标组合策略是一个值得研究的问题.该文基于双边合同市场和日前市场(包括目前能量市场和旋转备用市场)的交易结构,引入经济学中的效用和风险管理的概念,建立了发电商多时段组合市场投标策略模型,同时详细列出了算例中用该模型计算出的投标组合及分析结果,说明本文的模型与方法能够为发电商进行日前市场多时段的投标组合提供参考方案.     

基于信息间隙决策的风火联合投标策略

发电主体联合投标策略可缓解可再生能源出力不确定性引起的现货市场投标偏差惩罚,推动可再生能源参与现货市场交易。但面对可再生能源出力和现货市场价格的不确定性,发电主体的风险倾向将直接影响联合投标策略的实施。在日前现货市场中考虑风电出力及出清价格的不确定性,针对作为价格接受者的风电场和含储热热电联产机组,建立风火联合投标策略,利用信息间隙决策理论描述不确定变量,并通过鲁棒模型和机会模型反映发电主体不同风险倾向。通过不同联合投标模式下收益敏感度分析研究联合投标可行性,反映联合投标优势,为发电主体选择联合投标合作伙伴提供策略参考,并利用Shapley值法对联合投标收益进行分配。算例结果表明,当发电主体均为鲁棒型或均为机会型时,联合投标具有可行性和策略优势;其他联合投标模式下,联合投标可行性须根据场景具体分析。     

加权CVaR下的发电商多时段投标组合模型

在多市场条件下,为了实现收益最大和风险最小,发电商需要在不同市场合理分配竞价电量。发电商竞价决策是多阶段决策,因而决策过程常呈现多期风险,即动态风险。同时各类电力市场收益率并非固定不变,而是具有随机变化的特性。条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)可以衡量决策过程的风险和收益,而单时段CVaR只考虑单一时段的静态风险和固定收益率,因此采用多时段CVaR模型度量发电商的动态风险和随机变化的收益率,并建立发电商加权多时段CVaR组合市场投标策略优化模型。应用该模型,发电商可以在不同时段将竞价电量在多市场中进行合理分配,以实现风险最小和收益最大。算例分析结果表明该方法的有效性,从而为发电商的投标决策和风险度量提供新的思路。     

电力市场下日前多边交易模型及算法研究

针对电力市场条件下多边交易的特点,提出了以电网安全为约束、交易电量最大化为目标的多时段的日前多边交易数学模型。在该模型中,可以允许电厂和用户的报价为任意形式、任意段数的线性折线段构成。为了能够处理这种灵活的报价形式,该文采用虚拟机组(用户)的概念把多段折线报价分解成单段报价,并提出一个结合遗传算法和线性规划法各自优点的混合优化策略来求解该模型,其中遗传算法用来解决多时段虚拟机组(用户)的组合问题,线性规划法用于进行考虑线路阻塞的电量最优分配。算例结果验证了该文所提出模型和算法的正确性和有效性。     

考虑网损和输电约束的发电竞价交易方法

采用非线性规划方法解决电力市场中机组多时段报价与发电计划问题。建立了考虑抽水蓄能电站的多时段发电计划模型,在排序的基础上考虑输电约束和网损对发电计划的影响,用非线性优化方法进行计算,得到满足报价和电网约束的最优发电计划。对一个6节点母线系统进行了多时段发电交易计划分析,结果显示电网输电约束和传输损失对发电计划产生影响,多时段发电计划优化能带来更大的全局经济利益。     

基于深度强化学习的电力市场虚拟投标策略

针对电力现货市场中日前(day-ahead,DA)市场和实时(real-time,RT)市场的价格差异导致的市场运行风险大、效率低等问题,可采用虚拟投标(virtual bidding,VB)对未知分布的日前和实时价差进行套利,以促进二者的价格趋同。从时空维度搭建虚拟投标的市场架构,将虚拟投标划分为机组型和负荷型2种类别,以虚拟投标者累积收益最大化为目标,建立含预算约束的多区域多时段虚拟投标模型,该模型可表述为经典的0-1背包问题。同时,采用条件风险价值工具量化风险偏好、规避、中立3种类型的虚拟投标者所面临的风险,建立考虑风险度量的电力市场虚拟投标策略模型。针对这一问题的求解,构建深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)网络框架,通过设计合理的状态、动作空间及奖励函数,并利用深度Q网络与环境交互,获得信息反馈并优化神经网络参数,实现对最优投标策略的有效求解。利用美国PJM电力市场2018年6—12月数据计算虚拟投标者的累积收益和夏普比率,并与贪心算法、动态规划等方法进行对比,验证了该文模型和算法的有效性、优越性。     

小时级月度发购电计划的优化模型及其混合智能求解策略

结合网内外购电模式的差异,建立了计及网外购电市场的小时级月度发购电计划模型。该模型是一个多时段大规模混合整数规划模型。负荷的时段融合策略可有效减小模型中小时级时段数的规模,但会带来负荷融合误差,从而影响模型的目标甚至安全约束,为此提出了基于负荷融合误差的校正优化策略。针对模型的大规模多时段混合整数规划特点,提出了结合免疫遗传算法与拉格朗日分解协调策略的混合智能算法。一方面,利用免疫遗传算法为拉格朗日松弛法提供满足启停约束和旋转备用约束的机组组合发购电方案。另一方面,利用拉格朗日分解协调算法高效求解运行机组的最优发电方案,快速提升免疫遗传算法优秀个体的质量。两者交替迭代,互相促进,从而实现上述多时段混合整数规划模型的高效求解。最后通过IEEE 57节点系统的仿真分析验证了所提模型和算法的有效性。     

基于多时段机组组合的中长期市场安全校核方法

为解决电力中长期市场中调度机构安全校核缺乏有效技术方法的问题,基于多时段机组组合模型提出了一种面向电力中长期市场的安全校核方法。以发电企业中长期校核电量偏差最小化为优化目标,综合考虑电力平衡约束、网络传输能力约束、机组发电能力约束等多方面系统运行约束条件,构建了电力中长期市场机组组合模型。利用该机组组合模型,对电网调度过程进行运行模拟。并通过判定各发电企业电力中长期交易结果的完成率偏差,来判定电力中长期市场交易结果是否满足系统运行要求。最后,基于某省区电网实际数据构造的算例表明,与传统典型日运行模拟校核方法相比,本文所提出的校核方法能有效考虑机组启停时间约束等运行要求,更符合电网实际调度运行需要,能够给出更为准确的安全校核判定结果。     

电力日前交易中多时段优化策略研究

针对电力市场条件下交易的特点,在以最小边际电价为目标的模型中,提出了以电网安全为约束的多时段日前交易混合优化策略.该策略允许电厂的报价由任意形式,任意段数的线性折线段构成.为了处理这种灵活的报价形式,使用虚拟机组的概念,把多段折线报价分解成单段报价,提出一个结合遗传算法和线性规划法各自优点的混合优化策略来求解模型,其中遗传算法用来解决多时段虚拟机组的组合问题,线性规划法用于进行考虑线路阻塞的电量最优分配.算例结果验证了所提出模型和算法的正确性和有效性.     

多时段混合优化策略在日前交易模型中的应用

针对电力市场条件下交易的特点,在以最小边际电价为目标的模型中提出了以电网安全为约束的多时段日前交易混合优化策略。在该策略中,可以允许电厂的报价为任意形式、任意段数的线性折线段构成。为了能够处理这种灵活的报价形式,使用虚拟机组的概念把多段折线报价分解成单段报价,提出了一个结合遗传算法和线性规划法各自优点的混合优化策略来求解模型,其中遗传算法用来解决多时段虚拟机组的组合问题,线性规划法用于进行考虑线路阻塞的电量最优分配。算例结果验证了所提出模型和算法的正确性和有效性。     

电力市场中市场力的评估与发电竞标策略

提出发电公司竞标价格函数，并构建了在不健全市场下发电公司的竞标模型，在这种竞标模型和竞标价格函数的基础上对市场力加以评估。市场力的评估主要针对供不应求而且具有价格限制的市场。当市场经常出现供不应求的局面时，具有装机容量非常大或市场中主要的市场垄断者或所在地理位置可容易地造成输电阻塞等特性的发电公司，可利用其对市场需求的准确预测，来行使市场力，控制市场价格，从而获取高额的利润。数字仿真结果表明，在市场供不应求和市场供求均衡等2种情况下发电公司实现利润最大化的竞标策略完全不相同，从另一方面看也证实了市场力的存在和表现。     

基于多智能体强化学习的电力现货市场定价机制研究(一):不同定价机制下发电商报价双层优化模型

电力现货市场定价机制是市场设计的重点问题之一,与发电商交易行为相互影响。定价机制设计需要考虑发电商可能的交易行为,而不同定价机制下发电商报价策略不同,为系统性地解决这一嵌套难题,形成2篇不同侧重点的论文。作为首篇,该文探讨强化学习在发电商报价决策中的适用性,完整考虑系统和分区边际电价的两阶段过程,构建节点、系统、分区3种边际电价定价机制下的发电商报价双层优化模型,并基于可变学习速率和策略爬山算法相结合的多智能体强化学习方法对模型进行迭代求解。该双层模型中,上层为发电商报价决策层,下层为市场出清层,以决策层优化的发电商报价信息和出清层计算的发电商中标信息作为上下层之间的交互数据,不断优化发电商报价策略。最后,以IEEE 39系统为例,选择4个典型负荷场景,优化3种定价机制下的发电商报价,结果表明:所提模型和算法可有效求解发电商最优报价策略,获取市场均衡结果。     

不确定信息下发电企业的报价策略研究

发电企业的报价决策是在不确定信息的基础上作出的,如何分析处理市场公布的历史信息并描述相关决策信息的不确定性是构建优化报价策略的前提。针对此问题,对发电企业自身报价策略和其他因素对市场电价的影响进行了分析,以表征市场环境的指标为特征向量,运用模糊聚类方法对历史交易数据进行分类,依据各类别的中标容量和市场电价的样本数据建立模糊回归模型,在此基础上构建了优化报价策略的模糊机会约束规划模型,并给出求解方法。该模型可以为决策者提供在市场信息不确定的条件下、不同置信水平下的折中方案。最后,以拥有多台机组的发电企业为例,说明了该模型的基本特征和功能。     

日前竞价交易对发电厂商利润的影响分析

最新华东电力市场改革的市场交易方式,使发电厂商在签订年度合同及月度竞价交易合同后能够保障一定的基本收入,日前竞价交易结果则成为影响发电厂商之间获利差异的重要因素.着重分析了发电机组竞价上网的量价组合对发电机组获利的影响.     

多运营主体梯级水电站参与的日前市场出清模型

中国普遍存在梯级水电上、下游电站隶属不同运营主体的现象,各电站独立参与现货市场竞价时,调节性能欠佳的下游电站可发电量由上游电站中标电量决定,面临中标电量与实发电量匹配失衡的问题,导致交易结果难以执行,不利于市场稳定和水电资源利用。为此,文中研究了多运营主体流域梯级水电站参与的日前市场出清模型,下游电站作为价格接受者,无需申报电量,其电量通过上、下游电站水力耦合关系,表示为关于上游电站申报电量的线性函数,嵌入日前出清优化模型,实现上、下游电站联合出清。重点探讨上、下游电站之间水流时滞对下游电站运行的影响,并在日前市场出清中予以考虑。最后,以包含6家发电商和8家购电商的系统为例,模拟日前市场竞价场景,结果表明:该出清模型能有效缓解下游电站独立参与电力市场面临的发电量匹配失衡问题。     

批发竞争电力市场双边交易结算模型与报价研究

根据电力市场改革的方向和发展趋势,在批发竞争市场下研究集中双边交易与经纪人交易的市场规则及市场参与者的报价方式,通过其竞价特征和条件,分析了在批发电力市场环境下分段报价和连续报价曲线及其结算模型和算法.比较分析了集中双边交易模式下以最大化功率交易为目标和经纪人交易模式下以社会收益最大化为目标的两种竞价模型和算法,为我国电力市场开展双边交易提供参考.     

基于复式竞价撮合的电力市场交易模式设计与实践

售电侧放开增强了市场多主体间的激烈竞争,制定科学合理的电力市场交易机制对于促进电力市场发展具有重要意义。针对目前电力市场主体意识薄弱、双边协商过程反复以及协商成本高等问题,提出了一种基于复式竞价撮合的电力市场竞价模式,主要将集中竞价、双挂双摘和火电匹配有机融合,将水电交易与火电交易统一安排,实现以集中竞价发现价格、以双挂双摘促成交易、以火电匹配方便用户的市场化交易方式。其次,在详细描述复式竞价撮合交易的设计思路和相关特征的基础上,构建了以社会福利最大化为目标的数学模型和计算方法。最后,将所提出的竞价模式应用于四川电力市场进行了实践证明,相关结果表明复式竞价撮合交易模式的用户侧成交率达到88.2%,用户侧成交量比单模式下集中竞价和双向挂牌竞价分别提高了23%和14%,有效节省了市场主体时间成本,解决了电力市场竞争不充分、参与市场竞争难以及市场信息不对称等问题。     

合约交易和日前竞价交易作用下的发电机组盈亏分布分析

合约交易和日前竞价交易相结合使电力市场运营既符合行业特点又具有市场竞争,它使电力市场交易在一定程度上反映市场价格信息的同时,又使最后结算电价控制在一定范围之内.发电机组个别的合约电量的电价值和市场竞争产生的上网电量的电价值形成发电机组自身的盈亏分布状况,是指导发电机组进行日前市场交易报价的辅助工具.     

电力大用户跨省区直购电交易模式研究

在研究大用户直购电和跨省区电力交易方式的基础上给出了电力大用户跨省区直购电的概念,结合电力大用户跨省区直购电的特点,对传统的集中竞价交易模式进行改进,提出一种适用于电力大用户跨省区直购电的改进集中竞价交易模式,其改进部分主要是输电费用、线路损耗和其他费用在内的交易成本处理。以售电方和购电方的集中竞价过程为例进行算例分析,结果表明,该交易模式消除了交易成本对社会效益的影响,使得竞价结果更为准确、公平。     

基于排序多元Logit模型的卡特尔类机组串谋竞价识别

在电力现货市场建设的初期,识别机组串谋竞价是有效防范发电商串谋行为真正发生的重要环节。依据市场份额将机组分为卡特尔类机组和竞争类机组,针对卡特尔类机组提出了基于排序多元Logit模型的串谋竞价识别方法。首先,依托博弈论原理,分析影响机组报价的因素,构建机组报价回归方程。然后,通过邹检验判断报价影响因素对卡特尔类机组和竞争类机组报价行为的影响程度是否存在差异。若存在差异,则建立卡特尔类机组报价的排序多元Logit模型,并利用似然比检验判断卡特尔类机组的高价序列和低价序列之间是否存在差异,论证卡特尔类机组串谋竞价的可能性。最后,将所提方法应用于某地区电力现货市场中,算例结果显示在5%的显著性水平下,卡特尔类机组存在串谋竞价的可能性。