考虑可再生能源的现货市场风险管理方法、装置及设备

摘要

本发明公开一种考虑可再生能源的现货市场风险管理方法、装置及设备，方法包括：实时市场出清前进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价；当预出清节点边际电价和所述预出清概率边际电价的差值超过设定阈值时，将其发送给各需求响应主体；接收负各需求响应主体的负荷响应申请，生成决策结果；决策结果返回各需求响应主体，各需求响应主体在实时市场出清时，按照返回的决策结果动作。本发明解决了可再生能源渗透比提高带来的实时市场重要性提高及价格风险问题。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，特别涉及一种考虑可再生能源的现货市场风险管理方法、装置、设备及介质。

背景技术

伴随着电力现货市场建设的逐渐深入，各个试点地区陆续进入电力市场试运行阶段，现货市场作为电力市场改革的重点是各省市场设计的关键。当前各省已初步形成电力现货市场规则，大多数省级电力现货市场选择了集中式的市场模式，并采用了基于节点边际电价的定价模式。该定价模式依据经济学中边际成本的概念，但电力商品实时平衡的特殊性也导致了该定价模式的弊端，例如阻塞发生时该定价模式可能产生高昂节点电价，给市场成员带来短期购电成本风险。

另一方面，可再生能源的发电量和占比越来越高；为了促进可再生能源发展，各地在现货市场规则中制定了优先消纳可再生能源的机制。确切来讲，可以采用将可再生能源预测值作为现货市场边际并参与市场出清的方式保障其消纳，当大规模可再生能源渗入电力系统时，实时市场的规模将会增大，实时出清的市场边界具有更大的不确定性，按照出清模型计算出的节点电价受边界条件影响也存在不确定性，该不确定性由可再生能源的预测误差产生，在不利条件下可能造成某些节点实时电价翻倍，给市场成员带来短期购电成本风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑可再生能源的现货市场风险管理方法、装置、设备及介质，以解决可再生能源渗透比提高带来的实时市场重要性提高及价格风险问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

考虑可再生能源的现货市场风险管理方法，包括以下步骤：

实时市场出清前进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价；

当预出清节点边际电价和所述预出清概率边际电价的差值超过设定阈值时，将预出清节点边际电价和所述预出清概率边际电价发送给各需求响应主体；

接收各需求响应主体的负荷响应申请，生成决策结果；

决策结果返回各需求响应主体。

本发明进一步的改进在于：预出清节点边际电价LMP

LMP

其中：

LMP

本发明进一步的改进在于：LMP

本发明进一步的改进在于：预出清概率边际电价π

式中，以π

本发明进一步的改进在于：所述实时市场出清前进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价的步骤，具体包括：

在距实时市场出清前设定时段，依据市场信息、可再生能源预测信息、负荷预测信息进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价。

本发明进一步的改进在于：所述接收各需求响应主体的负荷响应申请，生成决策结果的步骤，具体包括：

根据负各需求响应主体的负荷响应申请，采用贪婪算法生成决策结果。

本发明进一步的改进在于：所述采用贪婪算法生成决策结果的步骤，具体包括：

获取N个节点负荷响应量；

将获取的N个节点负荷响应量按照从大到小排列；

按照从大到小顺序依次选择节点进行负荷响应；每次选择后判断是否满足第一条件；如果满足第一条件，继续判断是否满足第二条件，如果满足第二提交件，继续判断是否满足第三条件，如果不满足第二条件贪婪算法结束输出需要进行负荷响应的节点；如果不满足第一条件，继续判断是否满足第三条件；

如果满足第三条件，k＝k+1，继续返回判断是否满足第一条件；如果不满足第三条件贪婪算法结束输出需要进行负荷响应的节点；

其中，第一条件为：R

本发明进一步的改进在于：各需求响应主体为售电公司或大用户。

考虑可再生能源的现货市场风险管理装置，包括：

预出清模块，用于实时市场出清前进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价；

判断模块，用于当预出清节点边际电价和所述预出清概率边际电价的差值超过设定阈值时，将预出清节点边际电价和所述预出清概率边际电价发送给各需求响应主体；

决策结果生成模块，用于接收各需求响应主体的负荷响应申请，生成决策结果；

分发模块，用于将决策结果返回各需求响应主体。

一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现所述的考虑可再生能源的现货市场风险管理方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述的考虑可再生能源的现货市场风险管理方法。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种考虑可再生能源的现货市场风险管理方法、装置、设备及介质，为达到管理价格风险且对售电公司形成有效反馈的目的，在传统实时出清市场前设置了预出清机制，形成预出清和实际出清的两阶段实时市场；在距实时市场出清前某一时段，ISO依据市场信息进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价，其中预出清节点边际电价表示按照可再生能源预测均值对应的节点电价，预出清概率边际电价是按照概率边际电价定义计算出的电价信息，两者一起能反映出可再生能源不确定性导致电价偏离预测水平的程度；当存在电价风险时，ISO将电价信息以私有信息的形式发布给各售电公司并等待售电公司的反馈。各售电公司依据电价信息、自身资源成本及管理策略决策负荷响应电量后，将负荷响应申请递交ISO。ISO依据各节点申请电量运行决策程序，并将决策结果返回各售电公司。实时市场出清时，各售电公司按照返回结果进行用电管理，ISO按照负荷响应后电量及其他最新市场信息进行实时出清。为保证机制的长期有效性还可将申请获准电量、风险管理效果等信息公布以给售电公司提供充分的反馈。

本发明解决了电力市场中有可再生能源造成的实时阻塞问题，弥补了原有实时市场虽然存在高电价激励但实时时间太短负荷侧来不及动作，且基于电价信号的负荷响应过程混乱的问题，虽然该机制的效果不止在于解决实时阻塞导致的电价风险还可以减少高成本机组的调用，但是考虑到电力市场中的严重阻塞是造成高昂电价的主要原因，所以在阻塞导致高电价风险时本发明更能体现出激励相容的性质，也更能对引起阻塞的用户形成激励，使其调整用电方式来达到市场主体需求与市场管理需求的统一。

本发明通过激励相容的机制设计挖掘用户侧的需求响应潜力，从售电商的角度看节约了成本、减小了价格风险，从系统运营商的角度看减小了系统阻塞风险、提高了安全性。本发明的技术方案适应了电力市场建设中对于保障可再生能源消纳、发掘需求侧潜力等的要求，并和电力市场实际采取的市场模式相互贴合，能够在经济和安全的层面保障系统的稳定运行。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为概率边际电价示意图；

图2为ISO贪婪算法决策流程图；

图3为本发明考虑可再生能源的现货市场风险管理方法的流程图；

图4为本发明考虑可再生能源的现货市场风险管理装置的结构框图；

图5为电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

(1)基于实时市场基本定价模式的概率边际电价

实时市场的一般流程为在日前形成初步的开停机计划，并在实时依照超短期负荷预测及可再生能源预测情况进行实时经济调度，形成实时节点边际电价用于出清并形成实时调度计划，节点电价一般按照下式确定：

LMP

其中：

LMP

LMP

LMP

网损分量对电价影响较小在某些市场中可以忽略，阻塞分量和能量分量成为决定实时节点电价的主要因素，容易受可再生能源影响产生实时电价风险。

可再生能源的实时出力不可预知，但可对可再生能源不确定性出力按照概率分布进行建模，不同出力水平可再生能源可能引起节点的不同电价，每个节点因为可再生能源的概率而呈现不同的实时电价水平及对应的概率，为了以简要的信息表示各节点在实时的电价水平及其概率，定义概率边际的概念，并将其作为反映电价不确定性的参考信息：

概率边际电价π

(2)预出清结算方法

可再生能源不确定性造成的电价风险可在实时前某时刻由预测信息得到，该信息能够为负荷侧提供有效信息供掌握区域负荷的售电商或大用户进行负荷响应，故设计基于私有信息和公有信息的集中式价格风险管理方法如下：

为达到管理价格风险且对售电公司形成有效反馈的目的，在传统实时出清市场前设置了预出清机制，形成预出清和实际出清的两阶段实时市场。在距实时市场出清前某一时段，ISO依据市场信息进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价，其中预出清节点边际电价表示按照可再生能源预测均值对应的节点电价，预出清概率边际电价是按照概率边际电价定义计算出的电价信息，两者一起能反映出可再生能源不确定性导致电价偏离预测水平的程度。当存在电价风险时，ISO将电价信息以私有信息的形式发布给各售电公司并等待售电公司的反馈。各售电公司依据电价信息、自身资源成本及管理策略决策负荷响应电量后，将负荷响应申请递交ISO。ISO依据各节点申请电量运行决策程序，并将决策结果返回各售电公司。实时市场出清时，各售电公司按照返回结果进行用电管理，ISO按照负荷响应后电量及其他最新市场信息进行实时出清。为保证机制的长期有效性还可将申请获准电量、风险管理效果等信息公布以给售电公司提供充分的反馈。

(3)ISO管理方法

接收到售电公司的响应申请后，ISO在短时间内完成对申请的筛选并返回，由于预测环境下风速不确定性信息复杂多变且负荷自身也具有不确定性因素，为满足机制目的和决策速度，考虑不同售电公司面临电价信息时的激励，选择贪婪算法作为ISO决策响应负荷节点的选择策略；

请参阅图2所示，贪婪算法的具体步骤包括：

S11、获取N个节点负荷响应量，k＝0；N为总负荷节点数(当该节点没有售电公司参与负荷响应时对应的响应量为0)；

S12、将获取的N个节点负荷响应量按照从大到小排列；

S13、按照S12排列的顺序，从大到小顺序依次选择节点进行负荷响应；每次选择后判断是否满足R

S14、判断是否满足R

S15、判断是否满足k＜N，0≤D

S16、输出需要进行负荷响应的节点。

其中：R

Pr(P

D

式(3)中：k为已选负荷响应节点数目；N为总节点数；π

(4)售电商激励效果分析

各售电公司在收到电价信息后决策负荷响应电量虽是主体自身行为，但由于系统中同时存在多个独立的售电公司，各售电公司响应电量的决策不光由自身风险决定，也会受到其他售电公司响应策略的影响。当存在多个高风险节点时，受电价风险影响较大的售电公司都希望最大化自身利益，对申请的响应电量水平进行博弈。在理性的市场环境下，高电价风险节点将以古诺模型的博弈均衡为基础，通过选择保守或激进的策略进行负荷响应决策，构成了售电公司间的不完全信息静态博弈模型。该博弈过程类似于在具有电力需求弹性的市场下寡头发电商决策报价策略实现自身利益最大化的过程。

实施例1

请参阅图3所示，本发明提供一种考虑可再生能源的现货市场风险管理方法，可以嵌入到电力市场的现货市场出清程序流程当中，作为一种实用化的出清方法。具体包括以下步骤：

需求响应主体确定。在省级市场中，允许参与电力市场出清及受到现货市场价格影响的市场主体参与预出清负荷响应机制，如售电公司、大用户等。

S1：ISO预出清机制运行

在距实时市场出清前某一时段，ISO依据市场信息、可再生能源预测信息、负荷预测信息进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价。

S2：当当预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价的差值超过设定阈值时，ISO判断存在电价风险，将各节点预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价以私有信息的形式发布给各售电公司，并等待各售电公司的反馈。

S3：接收到ISO所发私有信息的各售电公司依据电价信息、自身资源成本及管理策略，决策负荷响应电量后，将负荷响应申请递交ISO。

S4：ISO依据各节点申请电量运行贪婪算法决策程序，决策允许的负荷响应节点；

S5：ISO将申请的决策结果返回各负荷节点，各节点按照返回决策结果动作；

S6：实时市场出清时，各售电公司按照返回结果进行用电管理，ISO按照负荷响应后电量及其他最新市场信息进行实时出清。

事后ISO发布相关预出清管理结果。为保证机制的长期有效性需将申请获准电量、风险管理效果等信息作为公共信息发布至公共平台上，以引导需求侧更加合理地申报响应电量。

实施例2

请参阅图4所示，本发明还提供一种考虑可再生能源的现货市场出清装置，包括：

预出清模块，用于实时市场出清前进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价；

判断模块，用于当预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价的差值超过设定阈值时，将预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价发送给各需求响应主体；

负荷响应决策模块，用于各需求响应主体根据收到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价，决策负荷响应电量，并递交负荷响应申请；

决策结果生成模块，用于根据各需求响应主体的负荷响应申请，生成决策结果；

执行模块，用于决策结果返回各需求响应主体，各需求响应主体在实时市场出清时，按照返回的决策结果动作。

实施例3

请参阅图5所示，本发明还提供一种考虑可再生能源的现货市场风险管理方法的电子设备100；所述电子设备100包括存储器101、至少一个处理器102、存储在所述存储器101中并可在所述至少一个处理器102上运行的计算机程序103及至少一条通讯总线104。

存储器101可用于存储所述计算机程序103，所述处理器102通过运行或执行存储在所述存储器101内的计算机程序，以及调用存储在存储器101内的数据，实现所述电子设备100的各种功能。所述存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备100的使用所创建的数据(比如音频数据)等。此外，存储器101可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

所述至少一个处理器102可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器102可以是微处理器或者该处理器102也可以是任何常规的处理器等，所述处理器102是所述电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。

所述电子设备100中的所述存储器101存储多个指令以实现一种考虑可再生能源波动的现货市场出清方法，所述处理器102可执行所述多个指令从而实现：

实时市场出清前进行预出清，得到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价；

当预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价的差值超过设定阈值时，将预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价发送给各需求响应主体；

各需求响应主体根据收到预出清节点边际电价和考虑风电不确定性的预出清概率边际电价，决策负荷响应电量，并递交负荷响应申请；

根据负各需求响应主体的负荷响应申请，生成决策结果返回各需求响应主体，各需求响应主体在实时市场出清时，按照返回的决策结果动作。

具体地，所述处理器102对上述指令的具体实现方法可参考图3对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。

实施例4

所述电子设备100集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器及只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。