基于购售电多重不确定性因素建模的售电市场风险控制研究

In order to improve the efficiency of electrical resources and exploit energy-saving resources in demand side. China has launched a new round of electricity reform which is especially focused on the reform on the retail electricity market. Then electricity retailers are come into being. They purchase electricity from different markets and sale it to user groups through contracts. Definitely, they have to face multiple uncertainties from electricity price, load and the generation of renewable energy. These uncertainties will cause great risk in the income of electricity retailers and bring impact on the steady development of retail electricity market. It is essential for electricity retailors to solve the key problems of establishing a reasonable risk assessment model and proposing effective risk management methods. Consequently, this project is intended to research risk issues of electricity retailers from perspectives of modeling for multiple uncertainties, risk analysis and modeling, and risk control. Detailed work can be summarized as: analysis and modeling of multiple uncertain factors faced by electricity retailers, risk pool modeling and market risk assessment considering the interact between the consuming side and the purchasing side of electricity, a risk control method coordinating medium-and-long-term contracts and spot market, and a distributed risk control method by balancing the deviation of purchased electricity among consumers. A systematic theory of risk analysis and control for electricity retailers is proposed in this project, which is aimed to provide theoretical support for the operation of retail electricity market in China.

为了提高电力资源的利用效率、充分挖掘用户侧节能资源，我国在新一轮电力改革中侧重售电侧改革，售电公司也应运而生。售电公司从多个市场中购电，并通过合约形式向用户群卖电，必然面临购电电价、用户负荷以及新能源出力等多重不确定性因素。这使得售电公司的收益存在巨大的风险，并给整个售电市场的平稳发展带来冲击。因此，建立合理的风险评估模型、提出有效的风险控制方法是售电公司需要解决的关键问题。为此，本项目将从多重不确定性因素建模、收益风险评估以及风险控制等多个角度对售电公司的风险问题展开研究，包括：售电公司面临的多重不确定因素分析与建模、考虑用电侧和购电侧交互影响的市场风险评估、中长期交易和现货市场交易的风险协调控制方法、基于用户购用电偏差自平衡的风险分散控制方法。本项目将提出售电公司风险评估与控制的系统性理论，为我国售电市场的快速发展和健康运营提供理论支撑。

为实现电力市场化交易，我国发布了电力市场化改革“9号文”，在售电侧引入市场竞争。售电公司作为连接电力用户和电力市场的中间环节，需要面对来自于内部和外部的众多风险。本项目将对售电公司所面临的风险展开研究，分析售电公司面临不确定性因素的风险，评估各类不确定性因素对售电公司盈利的影响程度，设计多周期市场风险协调控制，构建多主体自平衡的售电公司风险控制理论。主要研究内容及研究成果包括：.（1）构建了售电公司面临的多重不确定性因素分析与建模方法，结合分位数回归预测和经验Copula方法，提出了适用于分层用户负荷和分布式新能源的统一表征和概率预测方法。围绕计算效率提升和用户数据的私密性保护，针对分层节点预测信息的关联特性进行了分布式的协同优化。与传统的单一确定性预测方法相比，所提方法能更好衡量售电公司在多重不确定性因素下的概率分布特性，并构建了高效并行计算方法。.（2）针对用户数据的异常值风险，研究了适用于概率分布未知的用户电力负荷数据异常值识别和修正方法，基于夹角余弦距离的空间密度聚类对负荷数据的异常用电模式进行识别。算例结果表示，所提方法可以分别对“异常用电模式下的异常负荷数据域”和“正常用电模式下的异常负荷数据域”进行有效识别。.（3）基于新能源出力和负荷波动的间歇性和时序性特点，提出了考虑新能源不确定性和能量块交易约束的购电决策方法，实现了对中长期交易和现货市场交易的风险协调控制。针对机会约束模型的线性重构，采用了增强型双线性Benders分解算法实现了对所提模型的加速求解。基于实际系统数据的算例表明，所提方法可充分协调中长期交易和现货市场交易的风险控制，提升售电收益。.（4）基于用户购用电偏差，从有售电公司参与和无售电公司参与的两个角度，研究了自平衡的风险分散控制方法。分别设计了两阶段偏差自平衡型P2P市场机制和基于主从博弈理论的虚拟电厂能源共享机制，在兼顾交易可靠性的同时最大限度地提高交易效用，以实现风险自平衡。