计及风险的大用户购电研究

陈娇

【摘 要】本文对计及风险的实时市场以及雙边合同购电进行研究，建立一个中型混合整数二次规划模型，得到从实时市场、双边合同以及自备电厂生产三种方式购电的预期成本的目标函数，用matlab优化软件包的fmincon函数对其进行优化求解。由此得出相对低风险条件下的最低成本，从而形成用户所需的合理的购电方案。

【关键词】计及风险；大用户；购电方案；数学模型

引言

在电力市场环境下，大用户应以最低成本购买电能，用户大部分购电需求在实时市场中。由于电力实时市场价格的不确定性，大用户的目的是以尽量减少其预期的电力采购成本，同时适当限制这一成本的波动性。我们称这个问题为“计及风险的大用户购电”。

一、大用户购电分配方案的数学模型

一般情况下，大用户有三个可用的电力来源，即：（一）从实时市场购买，（二）从零售商或通过双边合同购买，（三）自备电厂生产。同时把这三项作为购电选择来考虑。

各种购电途径的电价不同，在购电量确定的情况下，直接导致成本的不同，因此，合理地确定各种途径的购电量，能够更小范围地确定成本。通过建立数学模型，用合理的算法进行求解，可以得出通过三种购电途径的最后购电量的比例。按照这个最优比例来确定在实时市场、双边合同的购电量以及自备电厂生产的电量，能够有效地减少因购电量分配不合理而带来的风险。

大用户可从实时市场中购买电能，其成本是一个随机变量，即

是周期T内从实时市场购电的成本， 某t时刻从实时市场的购电量。

用户也可以出售自备电厂生产的电能给实时市场，相应的收益也是一个随机变量，即

是在实时市场中销售自备电厂生产电量的成本， 是某t时刻自备电厂生产并销售给实时市场的电量。

1.从双边合同购买

（1）购电成本：周期T内通过双边合同b的购电成本是

周期T内从所有双边合同购电的总成本是

是从合同b购电的成本， 是某t时刻从合同b购电单价， 是某t时刻从合同b购电量。Nc是双边合同的数量。 是周期T内从双边合同购电的总成本。

（2）合同使用：通过合同的购电量要满足一定的上下限制，即

0

如果使用合同b， 为1，否则为0。 是足够大的常数。

（3）赔偿成本[21]：该费用由于实际购电量高于或低于合同规定的范畴引起。

用H表示合同规划的总时间。某份合同b的时间子集指 ；

是合同b时间子集的数量。不同的合同有不同的时间子集。

例如，考虑两份每天（24小时）的合同。第一份合同（b=1）用最小值（i=1）和最大值（i=2）划分时间子集。 和 。第二份合同（b=2）用最小值（i=1），中间值（i=2），最大值（i=3）划分时间子集。 ， 和 ，需要指出的是，以上的这些例子中，

对于每份合同b的时间子集 ，用 来表示购电量上下限值，在合同b的时间段i内总的购电量是

对于赔偿费用的计算，这一电量也可以表示为

是辅助变量.，用下列条件约束：

是一个大常数.

合同b单位时间内赔偿费用还可以表示为

是购电量过小或过大的赔偿率（ ）

合同b时间子集的总赔偿是

合同b整个周期内的总赔偿是

S=

合同b时间子集 上的赔偿表示为图1：

图1

2.自备电厂生产成本

其中a ，b和c分别是二次，线性和无负载成本系数， 是表示自备电厂生产情况的二元变量，即停产为0，否则为1， 指某时刻t自产设备提供的电量， 表示某t时刻的启动成本。

某t时刻的启动成本用以下条件约束

（

是固定启动成本。

自备电厂生产电量受到下列约束条件限制

分别是自备电厂生产设备提供的最大最小电量。

自备生产装置的限制额表示为

和 分别是设备启动和停产的限制量。计算时，我们认为 与 相等。

3.负荷需求电量

每小时负荷需求量如下：

是t时刻的负荷需求电量， 是t时刻自备电厂生产并提供给用户的电量。

自备电厂生产电量包括向实时市场销售的电量和用户消耗的电量，即

在分析目前电力市场普遍存在的实时市场、双边合同和自备电厂生产三大获取电能方式基础上，建立了考虑风险因素条件下三种方式购电的数学模型。通过matlab优化工具箱的fmincon函数进行优化求解，得出购电成本最优解。由于两份双边合同的赔偿机制是分段函数，因此分15种情况进行讨论、编程，得出购电成本最小时，实时购电量占总负荷的75.29%，合同1购电量占11.49%，自备电厂生产电量占13.22%，不从合同2购电。经过验证，结果是正确的，购电方案合理。结果如下：

总负荷（MW）：1175；

购电成本（ ）：32441；

二 、结论

开展大用户直购电交易是我国电力工业市场化改革的一项重要内容，也是构建多买方多卖方竞争市场结构、实施售电侧市场放开的重要环节之一。它对发展和完善电力市场竞争机制，构建有效竞争的市场格局，丰富电力市场交易模式，促进合理电价机制形成，推进电力法律法规建设和积累政策经验有着十分重要的意义。因此，根据大用户直购电的特点，我们通过相应的数学方法构建模型，通过优化计算出最小成本，为大用户提供了合理的购电方案。