电力现货市场售电侧平台优化设计与实现

2020-10-23  来自: 朗新研究院 浏览次数:58

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电力现货业务背景

根据发改办能源〔2017〕1453号文《国家发展改革委办公厅国家能源局综合司关于开展电力现货市场建设试点工作的通知》,确定了广东、浙江、山东、蒙西、四川、山西、甘肃、福建等8个电力现货试点。通知要求试点地区应围绕形成日内分时电价机制,在明确现货市场优化目标的基础上,建立安全约束下的现货市场出清机制和阻塞管理机制;组织市场主体开展日前、日内、实时电能量交易,实现调度运行和市场交易有机衔接,促进电力系统安全运行和市场有效运行,形成体现时间和位置特性的电能量商品价格,为市场主体提供反映市场供需和生产成本的价格信号。

根据广东电力交易中心报告资料,2019 年,广东电力市场交易规模稳步扩大,年累计交易电量约2000 亿千瓦时,同比增长26%左右,市场主体约20000 家,节约用户用电成本78.4 亿元,累计降低煤耗169.1 万吨,减少二氧化碳排放449.9 万吨,降低社会发电成本约13.5 亿元。5 月15-16 日、6 月20-23 日,10月21-27日,广东电力现货市场在全国范围内首入结算试运行,市场主体第一次用节点电价结算,这是现货市场建设的重要里程碑。

现货结算试运行初步验证了现货交易市场规则的可行性、技术系统的可靠性以及业务流程的合理性。

02

现货业务的特点与痛点

电力现货交易类型主要包含日前交易、日内交易、实时交易三种交易类型,广东交易中心当前只开展了日前交易和实时交易。

日前交易市场是充分考虑次日电网运行边界条件以及物理约束机制,通过集中优化,以发电费用低为优化目标,确定次日的机组组合以及发电出力曲线,实现电力电量平衡、电网安全管理和资源优化配置的市场。

实时交易市场是通过安全经济调度,实现电力实时平衡的市场化调节以及电网安全约束的市场化调整,针对电网实际运行情况与日前预测的偏差,对发电机组的出力按照济原则进行调整的市场。

广东市场目前采用的基于差价合约和曲线分解的中长期交易模式,可有效的匹配集中式现货市场。相比原来的月度竞价,现货的出现给市场带来了很多变化,例如:

交易类型增多

由于现货市场的引入出现了很多新的交易方式,如中长期加现货双边协商交易(不定期),集中竞价交易(年月周),挂牌交易(周)等。在日前和实时市场上,日前市场用户侧报量不报价,而实时市场则用于偏差调整计算,不需要申报价格。对交易人员来说每天必须要做一次日前申报,每周有1到3次中长期交易申报,而且各种交易类型混合行,原来手工操作EXCEL等方式根本无法满足原先交易要求。

电力设计

图1 电力市场交易类型

(引自《广东电力市场中长期交易实施细则》宣贯培训材料)

曲线数据拟合工作量大

无论中长期交易还是现货交易,都需要申报交易曲线。以中长期为例,一个长协交易需要申报的数据不只是总电量,还有月电量、日电量、小时电量。现货市场更是需要按48点、96点这样的频度来申报交易电量。电量曲线的拟合靠人工已经完全不能胜任。

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图2 中长期交易分解图

(引自《广东电力市场中长期交易实施细则》宣贯培训材料)

交易考虑的要素多

开展电力现货交易后,各种交易约束机制,对交易人员决策带来很大的难度,不依赖计算机辅助系统难以完成各种数据存储和快速运算。如价格约束,竞价价格上下限受上一交易日综合价格约束;电量约束,申报的电量设定上下量,月度净合约与累计交易量和履约保函金额都相关。

结算模式更复杂

开展现货交易后,现货交易结算与原来的中长期结算相比,结算的频率和复杂性成倍增加。如与交易中心结算从月结算到日结算,交易时序多样化,结算的工作更加复杂,结算频率也更高。同时,与客户结算从简单差价分成转为多种模式联动结算,如量价联动、固定价格、实际用电比例分成等多种模式,使得交易结算更加复杂。

03

平台优化设计思路

针对现货交易的痛点和难点,基于售电侧交易平台,笔者提出了一系列应对策略:以交易者的体验为核心,简化操作步骤,增加交易信息提醒,增加智能化策略实现曲线分解,降低交易者的工作强度,梳理出各种交易约束参数,轻松面对复杂的交易限制,助力交易者快速做出交易判断。具体如下表1:

电力设计

表1 应对策略

平台总体设计思路,立足于电力现货交易特点和售电公司业务痛点,以满足“中长期+现货”的电力市场为目标,进行针对性的优化互动设计,帮助售电公司业务及交易人员更加方便快捷操作,在关键业务流程中帮助使用者快速准确实现业务操作,并利用历史数据分析预测助力交易人员快速制定操盘策略。

交易工作台让交易更便捷

现货模式下,交易类型多、交易频度大,需要通过交易日历编排方式提示每日交易的类型和时间,让每天的交易工作一目了然,同时可及时提醒交易人员当天需要操作的内容,防止遗忘。交易结束后可查询交易结果,内容包括交易实时电量、交易电价、交易标的等信息,方便交易人员实时评估。

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图3 交易日历

电量曲线分解与拟合提高工作效率

在“现货+中长期”模式下,常用电量曲线比较多,给交易人员带来很操作难度。协商交易的年度、月度、日度,集合竞价交易采用常用分解曲线,按日常用分解曲线(D1、D2 、D3)将日电量分解为 24 小时电量曲线。

通常根据统调历史负荷确定年度分月电量比例(Y)和月度分日比例(M),将年度电量分解至分月、分日电量,再按日常用分解曲线(D1、D2 或 D3),将日电量分解为 24 小时电量曲线,即年度常用分解曲线包括Y+M+D1、Y+M+D2、Y+M+D3 三种形式。月度常用分解曲线,按照月度分日比例(M),将月度合约电量分解至日电量,再按日常用分解曲线(D1、D2 或D3),将日电量分解为 24 小时电量曲线,即月度常用分解曲线有 M+D1、M+D2、M+D3 三种形式。日分时电量又按不同的曲线类型进行分解,全天平均曲线 D1将日电量平均分解为 24 小时电量曲线。

在做各种交易准备之前,平台可提供多种电量分配策略,只要选择年度交易电量分配模式可直接按照日平均或按上年交易各时序电量比例进行分配。只需输入总电量,自动按历史交易情况曲线进行分解到日到24点自动拟合出已经成交曲线,自动按设定的曲线分解规则进行电量曲线分解到日和时,对超出需求曲线部分进行提示,电量分配实现一键操作。可选择模式有按历史电量比例、平均电量分配、负荷预测电量比例自动分配等多种自动分配模式。

基于数据分析的交易策略制定

现货日前交易主要受供求关系影响,由于发电侧供应相对固定,所以预测需求变得非常重要。

日前交易根据历史用电量情况、天气因素等情况进行电量负荷预测,生成次日实时需求电量明细曲线,日前交易更依赖短期负荷预测为依据测算出需求进行申报,判断负荷高峰和低谷时段,需求电量的预判是否进行适当套利操作等。

(1)判断P实时>P日前时,一般为负荷高峰时段,通过减少负荷或者在日前市场故意多报用电需求套利。

(2)P实时

用户短期负荷预测

当前短期负荷预测设计充分适应现货条件下对每户的个性化设定,并采用多种算法训练的结果。通过获取企业的历史日电量以及用户生产计划、天气因素、生产检修等综合因素进行分析,预测未来周期范围内的电量值,短期负荷预测包括日预测和时序预测,日预测可采用相似日、随机森林、神经网络、综合算法等。

日电量预测,可采用相似日算法,根据历史电量、历史生产计划、温度作为输入因子,由于工业和商业用户对各因子相关性不同,不同用户的因子可以调整并固化,主要用于月度售电交易。时序电量预测(如24,96点),可采用多种短期电量预测算法进行预测,如以神经网络为主,根据历史数据和多种算法的匹配给出满意算法组合,用于周交易和日前交易预测。

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图4 预测曲线

多种结算规则支持

依据关口计量数据、交易数据,按结算规则进行计算,生成电能结算结果。电能结算包括中长期合约结算、月度竞价结算和挂牌交易结算,包含对按日清算和按月结算的支持。

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图5 结算类型

(1)日清算

按交易中心规定的日清算周期,平台将基于直购或代理的售电交易日自动计算清算数据。数据包括中长期交易电量电费、日前市场电量电费、实时市场电量电费、偏差电量电费、用户总电量电费等,以及24小时的成交价格,以图表方式快速展示出市场行情和日收益清算情况。

(2)月结算

平台的用户月度结算功能可快速对月底交易数据进行统计分析,包括中长期交易电量电费、日前市场电量电费,实时市场电量电费、偏差电量电费、市场返回费用、市场分摊费用、用户总电量电费 、对用户实际用电量的结算、长协电量、竞价电量以及偏差电量按协议要求、竞价成交价差结算。为客户、代理商不同对象分别生成月清算单,作为资金结算依据,客户和代理商以及公司结算员对各自收益一目了然,收益数据清晰核对。

04

展望

电力现货市场售电侧平台以优化体验为核心,切实帮助客户解决实际问题,帮助交易者提升工作效率,辅助交易决策者进行市场判断,未来结合大数据、机器学习等前卫技术,将为交易者带来更智能的预判和指引。

关键词: 电力设计           

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