新电改背景下售电公司的购售电策略及风险评估

摘要

 

随着我国电力体制改革的深入和能源利用技术的发展,售电公司日渐成为多能量市场的主体。开展多时间尺度购电、合理配置各类能源购电比例及提供差异化售电合同是提高售电公司经营效益和降低风险的核心策略。综合考虑中长期市场及现货市场、可再生能源、分布式电源及储能设备等因素建立多时间尺度的多能量市场购电模型,并基于差异化合同建立售电模型;采用概率场景描述可再生能源出力及负荷预测的随机性,并以条件风险价值作为购售电风险评估指标;通过最大化收益及最小化风险损失最终确定购售电策略。算例分析结果表明,最大程度采购分布式电源电量、科学安排储能设备充放电及提高可再生能源出力预测精度,均能增加售电公司收益,同时减低购售电风险。

 

 

1．电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市 闵行区 200240

 

2．国网河南省电力公司 经济技术研究院,河南省 郑州市 450000

 

0 引言

 

2015年3月,中共中央、国务院印发《关于进一步深化电力体制改革的若干意见(中发〔2015〕9号)》,启动了新一轮电力体制改革,明确提出将按照“管住中间、放开两头”的体制架构,在发电侧和售电侧开展有效竞争,有序向社会资本放开配售电业务[1]。新电改方案出台后,据不完全统计,我国各地区相继注册和成立的各类售电公司超过800家[2],未来售电市场的竞争会相当激烈。

 

售电公司作为新的市场主体,具备开展基本购售电业务和附加增值服务的资质。随着新能源技术和分布式电源技术的发展,可再生能源、分布式电源及储能等电源逐步成为售电公司的有效购电途径[3]。现阶段售电公司大多的购电类型单一,且时间尺度主要集中在中长期市场交易和现货市场交易,也没用充分利用多能量市场来增加收益的同时降低风险。

 

目前,国内外有关售电公司的文献多为购售电方案和运营策略的研究,文献[4]将分布式电源和可调负荷纳入售电公司的优化调度中,同时结合售电公司在运营经济性、安全性等方面的要求,建立了以售电公司利益最大化为目标的优化调度模型,但对多时间尺度的购售电策略未加考虑。文献[5]基于心理学理论构建用户对售电合同的行为选择模型,拟定了售电公司制定费率以及购电比例的方法。文献[6]考虑了可再生能源、储能、分布式电源等多种购电途径,提出了售电公司多种电价合同的定价方案,但是无可再生能源购电成本的假设限制了所述购电策略的普适性。文献[7]采用条件风险价值度量交易策略风险,提出包含可中断负荷/电量收购和关键负荷电价两类需求响应项目参与的平衡市场优化交易策略。上述研究中,多数文献仅考虑了某种环境下售电公司特定的购售电决策或单一负荷侧的风险评估,未必能够为售电公司在源-荷侧随机性较强的环境下,参与的多时间尺度、多能量市场的购售电策略提供战略指导。

 

针对上述问题,本文融合中长期市场及现货市场,可再生能源、分布式电源及储能设备等购电途径,建立售电公司的购电模型,并基于差异化合同建立售电模型。为考虑多时间尺度能量市场的不确定性,采用概率场景描述可再生能源出力及负荷预测的随机性,并以条件风险价值作为购售电风险评估指标,以购售电利益最大和风险损失最小为目标,建立售电公司购售电策略和风险评估模型。通过具体算例分析相关因素对售电公司购售电策略及风险的影响,为售电公司参与多时间尺度能量市场竞争提供策略支撑。

 

 

在新电改的背景下,售电公司的基础核心业务是购售电业务,以及与其相关的附加增值服务[8],两种模式相辅相成、相互促进,本文着重研究售电公司的购售电业务。

 

在电量市场中,售电公司可根据自身需求和市场提供的交易品种,通过签订不同的物理合同进行购电,其会提前在中长期市场中购买一定的电量,并通过现货市场实现不平衡电量的基本平衡[3]。根据合同类型的不同,本文把售电公司的购电侧业务分为中长期市场购电业务、现货市场购电业务、可再生能源购电业务、分布式电源购电业务和储能租赁业务。

 

为了尽可能迎合广大电力客户的需求,售电公司会为电力用户提供多种电价套餐。但考虑到我国电力市场的成熟度及技术经济手段限制,本文假定售电公司可以向电力客户提供分时电价套餐及固定电价套餐。

 

上述购售电业务中,由于现货电价和负荷需求都具有波动性,而且可再生能源出力具有不确定性,本文采用蒙特卡洛抽样法[9]生成现货电价、负荷和可再生能源场景,并利用同步回代技术[10]进行场景缩减,从而得到经典的场景集[11]。

 

 

 

电力中长期合约交易是根据供需双方提前签订的购售电合约,以事先确定的价格在一定时期内进行电力实物交割的交易。本文研究的购售电策略中,售电公司和发电商的电力中长期交易主要指双方通过签订双边合约的方式购买电能。

 

售电公司根据所辖区域用户负荷预测的结果,与发电商签订多种中长期电力合同,以满足用户的电能需求。为提高购电交易的灵活性,中长期电力合约的标的可以是不同时段(峰时段、平时段、谷时段)的电能。则场景ωω下售电公司在中长期交易市场中的购电成本为

 

 

 

现货市场通常指电能即时交割的交易市场[12],是电力交易市场的重要组成部分。售电公司在现货市场通过集中交易的方式购入电能,其交易价格与实时供需平衡有关,即批发侧市场的现货电价是系统总负荷的函数。

 

根据相关统计,电力批发市场中现货电价与系统负荷水平有近似线性分布的关系[13],如下式：