在电力交易中,如何保障收益最大化?

文摘   教育   2024-11-21 16:49   河北  

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对于发电企业、电力用户和售电公司这三类电力市场主体而言,如何保障自身在电力市场中的收益能够最大化?这是一个关键问题!

发电企业需要考虑的问题包括但不限于:

⭕如何在现货市场中报价才能获利最大?

⭕如何综合考虑日前市场、实时市场、合约市场才能获利最大?

⭕在考虑了市场力的情况下又如何报价?

⭕报价的时候是否要考虑机组的各种物理约束、启停约束?

电力用户/售电公司需要考虑的问题包括但不限于:

如何在现货市场中购电才能成本最低?

⭕如何综合考虑日前市场、实时市场、合约市场才能成本最低?

⭕在考虑用户需求响应的情况下又如何购电?

⭕购电策略是否要考虑负荷预测的准确性?

要解决上述问题,本质上是一个策略优化问题,可以用一个通用的数学优化模型来描述;

即:在满足各种约束条件下,使得目标函数最优。

约束条件包括但不限于:物理约束(如机组的启停时间、爬坡速率)、市场规则(如价格上下限、报价的时段粒度)、合同约束(如中长期合约电量)、网络约束(如输电阻塞)等;

目标函数可以是收益最大或成本最小等。

对于上述优化问题,理论上可以用各种优化算法来求解,如:动态规划、线性规划、整数规划、非线性规划、启发式算法(如遗传算法、模拟退火、粒子群算法、蚁群算法等)、蒙特卡罗算法等。

鉴于电力市场优化问题的复杂性,实际应用中往往需要结合具体问题和约束条件,将原问题分解、简化后再采用合适的算法进行求解。

下面以一个发电企业的日前报价策略为例,来简单描述一下策略优化的过程,其他场景可以类比。

#发电企业报价策略优化的基本框架#

对于一个理性的发电企业而言,在日前市场进行报价的目标是使得自己在日前市场和实时市场的总收益最大化(或利润最大化)。

由于实时市场的价格具有不确定性(一般可认为是随机变量),因此这是一个典型的考虑未来不确定性的多阶段决策优化问题,可以用随机优化鲁棒优化的方法来解决。

由于发电企业在日前市场报价时无法准确预知实时市场的价格,因此需要考虑各种可能的实时市场价格场景及其出现的概率,这往往通过历史数据预测或蒙特卡罗模拟的方法来得到。

然后,对于每一种可能的实时市场价格场景,都可以计算该场景下的日前市场报价策略及相应的收益,最后采用期望收益最大(或期望利润最大)的原则来确定最优的日前报价策略。

发电企业日前报价策略优化的基本框架可以用一个三层结构来描述,从下至上分别为:预测层优化层决策层

1、预测层:基于历史数据预测实时市场的价格分布(或可能出现的价格场景及其概率)。

预测的方法可以是时间序列预测方法(如ARIMA模型、LSTM神经网络等),也可以是基于蒙特卡罗模拟的方法生成大量可能的场景。

2、优化层:基于预测层给出的实时市场价格场景,采用某种优化算法(如动态规划、启发式算法等)寻找在该场景下使得发电企业总收益最大的日前报价策略。

需要强调的是:对于每一个实时市场价格场景,都需要找到一个对应的最优日前报价策略,因此这是一个“场景-策略”的对应过程。

此外,优化层在进行策略优化时,必须考虑机组的物理约束(如启停时间、爬坡速率等)和市场规则(价格上下限、报价时段粒度等)。

3、决策层:基于优化层给出的所有“场景-策略”组合及其对应的收益,采用某种决策准则(如期望收益最大准则、风险厌恶准则、鲁棒优化准则等)来确定最终的日前报价策略。

#发电企业报价策略优化的具体步骤#

1、数据准备:收集并整理所需的各种数据;

包括但不限于:历史市场数据(如日前市场价格、实时市场价格、负荷数据等)、发电机组的物理参数(如启停时间、爬坡速率、最小技术出力、最大技术出力等)、市场规则数据(如报价时段粒度、价格上下限等)。

2、实时市场价格预测:采用时间序列预测方法或蒙特卡罗模拟方法预测未来实时市场的价格分布或可能的价格场景及其概率。

这一步是报价策略优化的基础,预测结果的准确性直接影响最终报价策略的有效性。

3、构建优化模型:根据发电企业的实际情况和市场规则,构建一个考虑实时市场价格不确定性的多阶段随机优化模型。

模型的目标函数是发电企业在日前市场和实时市场的总收益最大(或利润最大),决策变量是发电企业在日前市场的报价策略,约束条件包括机组的物理约束、市场规则等。

4、模型求解:采用合适的优化算法(如动态规划、启发式算法等)对构建的优化模型进行求解。

每一个实时市场价格场景,都需要找到一个对应的最优日前报价策略,并计算该策略下的总收益。

这一步是报价策略优化的核心,求解过程的复杂性和耗时主要取决于优化模型的规模和复杂度。

5、策略决策:基于求解得到的所有“场景-策略”组合其对应的收益,采用某种决策准则(如期望收益最大准则)来确定最终的日前报价策略。

这一步是报价策略优化的最终输出,直接影响发电企业在电力市场中的收益。

6、策略评估与调整:在实际运行过程中,对采用的报价策略进行实时评估,并根据评估结果对策略进行调整和优化。

这一步是报价策略优化的闭环反馈环节,通过不断评估和调整策略,可以逐步提高发电企业在电力市场中的收益。

#发电企业报价策略优化中的几个关键问题#

1、实时市场价格预测的准确性:实时市场价格预测是报价策略优化的基础,预测结果的准确性直接影响最终报价策略的有效性。

因此,需要采用合适的预测方法和模型来提高预测的准确性。

此外,还可以通过引入更多的市场信息和数据来提高预测的精度和可靠性。

2、优化模型的构建和求解:优化模型的构建和求解是报价策略优化的核心。

在实际应用中,需要根据发电企业的实际情况和市场规则来构建合适的优化模型,并采用高效的优化算法进行求解。

对于大规模、复杂度的优化问题,可以考虑采用启发式算法或分布式优化方法来提高求解效率。

3、机组物理约束的处理:在报价策略优化过程中,必须考虑机组的物理约束(如启停时间、爬坡速率等)。

这些约束条件往往使得优化问题变得更加复杂和难以求解。

因此,需要采用合适的方法来处理这些约束条件,如采用罚函数法、拉格朗日松弛法、整数规划等

4、多市场联动和风险评估:在电力市场环境中,发电企业往往同时参与多个市场(如日前市场、实时市场、合约市场等)。

因此,在报价策略优化过程中,需要考虑多市场之间的联动关系和相互影响。

此外,还需要对报价策略进行风险评估和管理,以避免因市场波动和不确定性带来的潜在风险

5、策略的动态调整和优化:电力市场环境是动态变化的,因此发电企业的报价策略也需要进行动态调整和优化。

在实际运行中,需要根据市场情况、机组状态、负荷预测等因素对报价策略进行实时评估和调整

此外,还可以通过引入机器学习等方法来提高策略调整的智能性和自适应性。

#其他市场主体的策略优化问题#

除了发电企业外,电力用户售电公司也可以采用类似的策略优化方法来降低购电成本或提高收益。

对于电力用户而言可以考虑在日前市场和实时市场中的购电策略优化问题,如如何在两个市场中分配购电量、如何根据实时市场价格调整负荷等。

对于售电公司而言除了考虑自身的购电策略外,还需要考虑如何与用户签订合约、如何制定零售价格策略等。

此外,随着电力市场的发展和不断完善,还可以考虑更多复杂的策略优化问题。

例如,可以考虑跨区域的电力交易策略优化问题、考虑需求响应的电力交易策略优化问题、考虑储能设备的电力交易策略优化问题等。

这些问题都需要根据具体的市场环境和实际需求来构建合适的优化模型并采用高效的优化算法进行求解。

#写在最后#

今天和大家分享了电力市场中策略优化的基本框架和方法重点以发电企业的日前报价策略为例进行了详细描述。

通过策略优化,发电企业、电力用户和售电公司等市场主体可以更加科学、合理地制定交易策略,从而提高自身在电力市场中的收益或降低成本。

随着电力市场的不断发展和完善,策略优化问题将变得更加复杂和多样化。如果感兴趣的话,可以进一步研究以下几个方面的问题:

1、考虑更多市场因素的策略优化:在现有的策略优化模型中,往往只考虑了一些主要的市场因素(如价格、负荷等)。

实际上,电力市场还受到政策、天气、经济等多种因素的影响。

因此,可以进一步研究如何将这些因素纳入到策略优化模型中,以提高模型的准确性和实用性。

2、基于大数据和人工智能的策略优化:随着大数据和人工智能技术的不断发展,可以利用这些技术来提高策略优化的效率和准确性。

例如,可以采用机器学习算法来预测实时市场价格、负荷等关键变量;可以采用深度学习算法来提取市场中的隐含信息和特征;可以采用强化学习算法来自动学习和优化交易策略等。

3、考虑多主体博弈的策略优化:在电力市场中,多个市场主体之间往往存在着博弈关系。

因此,可以进一步研究如何考虑这种博弈关系来进行策略优化。

例如,可以采用博弈论的方法来分析市场主体之间的相互作用和影响;可以采用多智能体系统的方法来模拟和优化多个市场主体之间的交易策略等。

4、考虑电力系统安全约束的策略优化:电力系统是一个复杂的网络系统,其运行必须满足一定的安全约束条件(如电压稳定、频率稳定等)。

因此,在策略优化过程中,需要考虑这些安全约束条件对交易策略的影响。

例如,可以采用最优潮流算法来计算在满足安全约束条件下的最优交易策略;可以采用安全约束经济调度方法来协调发电、输电、配电等各个环节的交易策略等。

本期培训针对于电力交易当前的交易策略等难点,对当前市场政策、交易规则、交易策略、流程等各阶段详细流程,为参与交易企业人士提供全面指导。以理论知识和省份案例解读的方式,使学员快速了解电力交易现状,全面掌握电力交易规则,满足市场化交易的需求。

主办单位:北极星学社

培训大纲:电力市场化交易、电价市场化改革、电力市场化发展

培训地点:线上(支持反复观看)

报名方式:李老师 18931348740



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