一种对水电参与电力现货市场竞价效果评价的方法

技术领域

本发明涉及水电参与电力现货市场竞价领域，具体涉及一种对水电参与电力现货市场竞价效果评价的方法。

背景技术

绿色清洁能源已成为世界能源发展的重点，其中水电作为一种重要的清洁能源，提供了全球超92％的清洁能源出力。此前，水电按照“一厂一价”向电网售电，由于电价的固定，水电发电商的收益仅与发电量相关。为有效提升电力现货市场竞争性，充分体现电力的市场属性，发挥好市场机制的决定性作用，中国电力现货市场改革开始，水电作为此次电力现货市场改革的重点，在水电大省四川，已于2020年4月和10月完成了枯水期和丰水期电力现货市场试运行结算。

不同于“一厂一价”的售电模式，在竞价上网的电力现货市场中，水电厂商需制定相应的电量-电价申报策略，相互间竞价上网，因此电量电价策略的好坏直接关系到水电厂商的利益。由于我国电力现货市场改革还在初期，可供参考的数据较少，加之市场化后的电力现货市场竞价主体数量庞大且存在着众多不确定因素，对于水电商来说，急需相应理论来指导其制定合理的竞价策略，保证自身利益。可将竞价策略的优化按时间顺序分为交易前竞价策略优化和交易后竞价策略优化。

用各类方法对电站竞价策略进行交易前的优化已经有大量研究成果，能较好地指导水电厂商的交易前竞价策略制定。而由于市场的不确定性，虽在交易前已经对竞价策略进行了细致优化，但竞价结果往往与预期有所偏差，市场竞价的重复性和无限性，使得这种偏差成为电站宝贵的经验，对这些偏差进行分析评价，可对今后的竞价策略制定提供依据。因此需要在交易结束后对竞价效果进行评价。

目前虽有部分研究对发电商的效益进行评价，但由于评价体系过于笼统，没有考虑到水电运行的特殊性，不符合目前中国电力现货市场改革的现状。由此可见，目前对水电参与电力现货市场竞价的交易后评价相应研究缺失。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种对水电参与电力现货市场竞价效果评价的方法，解决对水电参与电力现货市场竞价后，如何对竞价效果进行合理评价，以指导水电企业在今后的市场竞争中制定更加合理的竞价方案，使得水电的市场竞价效益最大化的问题，建立了水电交易效果三级评价指标体系，该评价体系各指标计算简单，在确定待评价水电竞价效果各指标值后，能通过各种评价方法对水电参与电力现货市场竞价效果进行评价，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种对水电参与电力现货市场竞价效果评价的方法，包括以下步骤：

一、建立水电交易效果三级评价指标体系；

二、计算评价对象指标值；

三、运用评价方法进行交易效果评价。

优选的，步骤一中，所述的三级评价指标包括交易电量、交易电价、安全生产、运行效率四个一级指标；

所述交易电量包括合同守约率、超合同发电比例、售电目标达标率、市场份额占比四个二级指标；

所述交易电价包括发电收益、高价中标率、出清价预测精度、收入目标达标率四个二级指标；

所述安全生产包括低水位运行比率、履约保证率、振动区运行率、生态需水保证率四个二级指标；

所述运行效率包括水能利用率、弃能率、出力平稳度、平均耗水率、装机利用小时数五个二级指标。

优选的，所述交易电价中的出清价预测精度指标包括平均绝对误差、平均相对误差、均方误差、合格率四个三级指标。

优选的，步骤二中，各对象指标的计算方法为：

所述合同守约率计算方法为：

式中：M

所述超合同发电比例计算方法为：

式中：M

所述售电目标达标率计算方法为：

式中：M

所述市场份额占比计算方法为：

式中：M

所述发电收益计算方法为：

式中：I为电站发电收益，元；P

所述高价中标率计算方法为：

式中：I

所述收入目标达标率计算方法为：

式中：I

所述低水位运行比率计算方法为：

式中：S

所述履约保证率计算方法为：

式中：S

所述振动区运行率计算方法为：

式中：S

所述生态需水保证率计算方法为：

式中：S

所述水能利用率计算方法为：

式中：E

所述弃能率计算方法为：

式中：E

所述出力平稳度计算方法为：

式中：E

所述平均耗水率计算方法为：

式中：

所述装机利用小时数计算方法为：

式中：T

优选的，所述平均绝对误差计算方法为：

式中：

所述平均相对误差计算方法为：

式中：

所述均方误差计算方法为：

式中：

所述合格率计算方法为：

式中：

优选的，步骤三中，所述的评价方法具体步骤如下：

S1：根据评价指标体系，收集电站数据确定参考数据列并构成初始矩阵；

在水电厂现货交易效果评价中，参与评价的电站组成数列集合A＝{a

式中，

S2：指标值的无量纲处理；

对不同量纲的原始数据指标进行无量纲处理：

其中

构成无量纲矩阵：

S3：计算灰色关联系数；

无量纲化后，第i个电厂a

其中，ρ为分辨系数，ρ∈[0,1]；

S4：利用层次分析法给出各指标权重；

对第l层指标b

B

式中：B

对判断矩阵进行一致性检验，求得判断矩阵最大特征根和归一化后的特征向量，并对矩阵进行一致性检验，引入一致性指标CI：

式中：CI为一致性指标；λ

引入一致性比率CR检验判断矩阵一致性：

式中：CR为一致性比率；RI为随机一致性指标，当d＝4时，RI＝0.9；当d＝5时，RI＝1.12；

通过检验则归一化后的特征向量即为该层元素对上一层元素的权向量；

S5：计算各电站的关联度，对各电站竞价效果做出评价。

本发明的有益效果是：本发明方法从市场和电站运行两个方面开展水电参与电力现货市场竞价效果评价，并建立了水电参与电力现货市场竞价效果评价指标体系；

本发明所提出的三级指标体系能弥补了当前对水电参与电力现货市场竞价交易后评价相关内容的缺失，属于水电站参与电力现货市场竞价交易后评价范畴，根据所提指标体系，可使水电站发现自身竞价策略制定的不足之处，从而指导水电站的竞价策略改进，评价体系更加全面，能更好地满足实际生产需要。

附图说明

图1为实施例1中水电参与电力现货市场竞价效果评价流程示意图；

图2为实施例1中水电参与电力现货市场竞价流程示意图；

图3为实施例1中水电参与电力现货市场竞价交易效果评价指标体系示意图；

图4为实例1中交易效果评价方法步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种一种对水电参与电力现货市场竞价效果评价的方法，包括以下步骤：

一、建立水电交易效果三级评价指标体系；

二、计算评价对象指标值；

三、运用评价方法进行交易效果评价。

下面依次对本实施例的一种对水电参与电力现货市场竞价效果评价的方法的每个步骤进行详细说明：

步骤一中，所述三级评价指标包括交易电量、交易电价、安全生产、运行效率四个一级指标；所述交易电量包括合同守约率、超合同发电比例、售电目标达标率、市场份额占比四个二级指标；所述交易电价包括发电收益、高价中标率、出清价预测精度、收入目标达标率四个二级指标；所述出清价预测精度包括平均绝对误差、平均相对误差、均方误差、合格率四个三级指标；所述安全生产包括低水位运行比率、履约保证率、振动区运行率、生态需水保证率四个二级指标；所述运行效率包括水能利用率、弃能率、出力平稳度、平均耗水率、装机利用小时数五个二级指标。

由于电力现货交易尚处起步探索阶段，目前只开放发电侧单边竞价日前市场与实时市场，日前市场中发电企业于前一天(D-1)提交运行日96点发电量价曲线，实时市场则只需提前一小时(T-1)提交运行时段最大发电能力，申报价格沿用日前市场申报价格，具体市场流程如图2所示。目前市场模式仍以中长期合约交易为主，现货交易为辅，现货交易仅作为平衡负荷偏差的重要手段。一般来说，水电在申报电量和价格时，仅需考虑自身签订的合约电量以及各时段售电目标，电厂签订的中长期合约将按照一定的曲线类型进行分解后，以“差价合约”方式参与省内现货竞价。“差价合约”目的在于维护中长期合约收益，最大限度规避市场风险。计算方法为实发电量按现货价格结算，实发电量与中长期合约电量偏差，按照现货与中长期合约价格差价结算。

水电参与电力现货市场调度运行一般需要满足以下约束条件：

(1)出力平衡

式中：N

(2)收益构成

式中：I为电站发电收益，元；

因此，如图3所示，从市场角度包含交易电量和交易电价两个一级指标，交易电量包括合同守约率、超合同发电比例、售电目标达标率、市场份额占比四个二级指标；交易电价包括发电收益、高价中标率、出清价预测精度、收入目标达标率四个二级指标；为更加精确地刻画出清价预测精度这一指标，其下包括平均绝对误差、平均相对误差、均方误差、合格率四个三级指标。

对于水电自身而言，安全生产是水电厂参与市场竞争的前提，受来水资源的不确定性、水电防洪、通航等多目标利用需求等的影响，在一些情况下，若按日前交易计划将导致水电无法安全运行，因此，需要从水电的运行方面对交易结果进行评价。对于水电而言，其安全运行一般需要满足以下约束：

(1)水量平衡约束

式中：V

(2)水库水位约束

式中：

(3)库容约束

式中：

(4)发电流量约束

式中：

(5)出力约束

式中：

(6)振动区约束

式中：

(7)非负约束

以上所有变量非负(≥0)。

因此，如图3所示，运行方面包括安全生产、运行效率两个一级指标，其中安全生产包括低水位运行比率、履约保证率、振动区运行率、生态需水保证率四个二级指标；所述运行效率包括水能利用率、弃能率、出力平稳度、平均耗水率、装机利用小时数五个二级指标。

步骤二中，首先需获取评价对象基础资料，再根据基础资料进行指标计算。下面对所有涉及的计算指标含义及计算方法进行详细说明。

(1)交易电量

竞标所得电量是水电参与电力现货市场竞标成果最直观的数值，在目前电力现货市场竞标模式下，能否保证中长期合同电量并提升竞标电量是判断交易电量好坏的标准。

1)合同守约率

中长期合约作为水电发电收益中重要的组成部分，需要在竞价时，优先保证各时段合约电量的完成，合约守约率则是用来衡量中长期合同完成度的指标，其计算公式如下：

M

2)超合同发电比例

在市场竞争中，除保证中长期合同电量外，尽可能多地争取上网电量能提升电站自身收益。超合同发电比例指竞标所得上网电量中超过合同电量的比例：

式中：M

3)售电目标达标率

水电企业参与市场竞价前一般都会制定一个期望售电目标，售电目标达标率则是指上网电量占目标电量的比例：

式中：M

4)市场份额占比

电力现货市场竞价主体繁多，从博弈论角度看，则增大了电站制定量价申报方案的困难度，而好的方案能保证电站在竞争中中标更多的电量，同时中标电量占时段负荷需求的比例也能反映出该电站对市场的影响程度。市场份额占比指当日成交电量占市场总负荷需求的比例：

式中：M

(2)交易电价

成交价格与发电公司收益息息相关，同时也是电力商品属性的直接体现。能否准确预测市场价格，提升自身效益是评判成交电价好坏的标准。

1)发电收益

发电收益是指电站在市场竞争中得到的效益，中长期合同电价与现货市场出清价格往往不同，且电站在各时段竞标所得电量也与中长期合约电量不同，因此需要采用差价合约的方式进行效益计算。在计算时实发电量按现货价格结算，实发电量与中长期合约电量偏差，按照现货与中长期合约价格差价结算。

式中：I为电站发电收益，元；P

2)高价中标率

在目前市场竞价规则下，对于各时段而言，电站需要将时段电量和电价分为多段进行报价，申报电价也从低到高。高价中标率则是电站中标电量在第n段以上的比例：

式中：I

3)出清价预测精度

对市场出清价的预测直接影响电站量价策略的制定，作为报价的边界条件，若预测的出清价过高，将加大电站流标风险，而若预测的出清价过低，则会损害发电效益。出清价预测精度可以从预测值与实际值的平均绝对误差、平均相对误差、均方误差、合格率进行衡量。

平均绝对误差：

式中：

平均相对误差：

式中：

均方误差：

式中：

合格率：

式中：

4)收入目标达标率

和售电目标达标率相同，收入目标达标率则是指电站竞价收入占目标收入的比：

式中：I

(3)安全生产

作为国民经济基础工程，安全是水电生产的前提，不恰当的运行方式不仅会威胁水电安全，更可能造成环境、生命财产等方面的重大损失。能否满足安全运行和环境需求时评判水电生产是否合理的标准。

1)低水位运行比率

当水库水位较低时，一般水电需要通过蓄水抬高水位以保证生产生活需要。低水位运行比率指水电低水位运行时段占全时段比率：

式中：S

2)履约保证率

由于入库流量预测的偏差以及水电运行的多任务性，导致部分时段可发电量低于中标电量。履约保证率指水电可发电量满足中标电量的时段占全时段的比率：

式中：S

3)振动区运行率

振动区是水电安全生产面临的突出问题，当水电在振动区运行时，会增大水电设备的磨损，甚至导致生产事故的产生，合理的生产方案不应使水电在振动区运行。振动区运行率指水电在振动区运行时段占全时段的比率：

式中：S

4)生态需水保证率

除发电任务外，水电常常还承担着生态环境保护的任务，对水电运行有生态流量的要求。生态需水保证率指水电下泄的流量满足生态要求的时段占全时段的比率：

式中：S

(4)运行效率

充分利用水能资源，最大化水电发电收益，仍是能源发展的首要目的。能否高效利用水能资源，获得更高效益是评判水电运行是否高效的标准。

1)水能利用率

良好的水电调度运行应保证天然来水的充分利用，水能利用率是衡量水电站运行效率的重要指标，反映一定时段内实际发电量与来水总量理论发电量的比值：

式中：E

2)弃能率

弃能将导致水电资源的损失，弃能损失是指水电弃水电量占竞价中标电量的比。

式中：E

3)出力平稳度

当出力波动较大时，水电需要不断调整运行策略，提升调度运行难度，出力平稳度按下式计算：

式中：E

4)平均耗水率

耗水率是表征水电水能转化为电能效率的重要指标，保证水电以一个较低的耗水率运行，可增强水电运行效率，提升水电发电能力。平均耗水率指全时段平均耗水率。

式中：

5)装机利用小时数

装机利用小时数指时段发电量占水电装机容量的比，是反映水电利用率的重要指标。

式中：T

步骤三中，如图4所示，以结合层次分析法的灰色关联度分析法为例，所述评价步骤为：

S1：根据评价指标体系，收集电站数据确定参考数据列并构成初始矩阵。

在水电厂现货交易效果评价中，参与评价的电站组成数列集合A＝{a

式中，

S2：指标值的无量纲处理。

评价指标比较的前提是各指标无量纲，因此对不同量纲的原始数据指标进行无量纲处理：

其中

构成无量纲矩阵：

S3：计算灰色关联系数。

无量纲化后，第i个电厂a

其中，ρ为分辨系数，ρ∈[0,1]。

S4：利用层次分析法给出各指标权重。

对第l层指标b

B

式中：B

为避免主观因素的影响，需对判断矩阵进行一致性检验。求得判断矩阵最大特征根和归一化后的特征向量，并对矩阵进行一致性检验，引入一致性指标CI：

式中：CI为一致性指标；λ

引入一致性比率CR检验判断矩阵一致性：

式中：CR为一致性比率；RI为随机一致性指标，当d＝4时，RI＝0.9；当d＝5时，RI＝1.12。

若通过检验则归一化后的特征向量即为该层元素对上一层元素的权向量。

S5：计算各电站的关联度，对各电站竞价效果做出评价。

本发明方法从市场和电站运行两个方面开展水电参与电力现货市场竞价效果评价，并建立了水电参与电力现货市场竞价效果评价指标体系；所提出的三级指标体系能弥补了当前对水电参与电力现货市场竞价交易后评价相关内容的缺失，属于水电站参与电力现货市场竞价交易后评价范畴，根据所提指标体系，可使水电站发现自身竞价策略制定的不足之处，从而指导水电站的竞价策略改进，评价体系更加全面，能更好地满足实际生产需要。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。