售电运营平台关键技术研究与应用

郭晶 罗军 吴溢

（四川中电启明星信息技术有限公司）

0 引言

电力市场是电力的买方和卖方相互作用以决定其电量和电价的过程，是电力系统中发电、输电、供电、用户等各成员组织、协调运行的管理机制和执行系统的总和[1-2]。

电力市场是进行电力交易的场所，随着当今电力市场改革，向社会资本放开配售电业务，电价不再由政府统一定价，而是取决于市场供需关系和电网输送能力。发电侧和售电侧电价和准入的放开，催生了一个售电主体与用户直接联系、长期的潜在交易金额超过万亿、利润超过千亿的巨大全新售电市场。电网企业型、独立型和配售一体型三类售电公司，如雨后春笋般迅速涌现。

售电公司当前员工人员数量规模较小，在进入电力市场后，主要精力均为开拓市场，发展用电客户。面对复杂多变的电力市场规则以及有着强烈降价愿望的客户需求，售电公司想要及时掌握市场动态，准确判断市场行情，正确做出购售电的经营决策，急需借助专业的售电运营平台，通过数据搜集和积累、多维度分析和挖掘，竞价模拟仿真，收益预测等手段，进行辅助计算和理性决策，实现高效运营和精益化服务。

文章主要研究购电竞价模型、偏差预测及收入预测模型技术，搭建售电运营平台，帮助售电公司对用电客户进行科学管理与分析，制定最优购电策略，控制偏差考核风险以及预测盈利状况[3-4]。

1 售电运营平台设计

售电运营平台包括购电竞价、售电营销、客户服务、合同管理、偏差管理、费用结算等功能模块。售电运营平台使用业界成熟稳定的Eclipse作为开发工具，使用JDK1.8版本作为开发编译环境，结合业界主流的Spring、Spring MVC、My Batis、Spring Boot和Spring Cloud技术实现的微服务平台，技术架构如图1所示。

其中基础设施部分利用公司虚拟化软件构建私有云或者共有云的基础环境，实现IT基础设施资源充分使用及自动化运维管理；数据存储部分支持主流数据库，主要通过Spring Data及Druid链接池实现数据的交互操作，并通过Nginx的静态代理实现静态文件资源在文件系统存储中的数据共享；平台基础服务组件基于国网统一权限平台，实现统一身份管理管理、统一认证管理、统一授权管理、统一审计管理、统一流程管理、统一消息管理等服务接口，以便上层服务组件调用。售电运营平台服务组件实现平台业务逻辑处理及数据交互存储，并在每个组件之间提供接口数据交互及调用处理，实现组件模块化、多元化和灵活扩展，主要使用Spring、Spring MVC、Spring Cloud、My Batis等技术进行封装；服务网关组件主要通过对Spring Boot的Zuul服务网关进行封装、扩展和增强，加上自主研发的安全组件和安全策略，实现对网关的安全访问控制及网关接口服务的注册和统一配置；展现层主要使用了Vue.js和ElementUI前端组件进行封装改造，实现一套完整规范的前端框架。

2 售电运营平台关键技术

售电运营平台主要面向售电公司，为业务开展、领导决策提供技术支撑。如何科学购电、制定售电策略、滚动预测收入是平台的核心关键技术。

2.1 购电竞价模拟技术

综合考虑电力交易市场行情、电价电费政策、行业发展状态、历史交易信息等影响报价策略的因素[5-7]，提出了基于遗传算法和网络流的购电竞价模拟技术，对电力市场的交易进行仿真，为售电公司参与市场竞价提供辅助决策的技术支撑，实现了精准购电，从根本上解决了售电公司偏差考核的问题。

2.1.1 发电及用户报价模型

电源方提出供电保留电价，用户方向各电源报出自己购电的价格，当用户报出的购电价格高于或等于某一电源的保留电价时，该电源方才考虑将电供给相应的用户，否则是不提供电能的。当某电源供给负荷后有剩余容量时，这部分容量将以保留电价上网，这部分容量作为系统备用[8-9]。目标函数和约束条件如下：

式（1）为目标函数，在满足式（2）～式（4）的约束条件下，求该目标函数的最大值。其中，式（2）为满足节点功率平衡的约束条件；式（3）为电源出力上、下限值的约束条件；式（4）用户电力约束条件。

采用遗传算法求得中标电源和供电用户，当中标电源和供电用户两者已定时，计算本约束下的最佳潮流分布[10-11]。

遗传算法是模拟生物遗传进化机制的随机搜索自适应寻优算法。遗传算法是具有“生成+检测”功能的迭代搜索算法。在父代种群的基础上，由选择、交叉和变异三个基本遗传操作产生下一代种群[12]。采用遗传算法来确定报价策略可以理解为：在正常情况下，根据未来时段的市场的结算电价，或者接收市场发布信息满足约束条件的限制，通过目标函数评价其优劣，适应性差的被淘汰，只有适应性强的才有机会将其特征遗传至下一轮解，最终获得最优解，产生自己的报价策略。具体的寻优过程如图2所示。

2.1.2 网络输电模型

式（6）为目标函数，在满足式（7）、式（8）的条件下，寻求将电能从电源转送到用户的最小输电费用；式（7）为满足节点功率平衡的约束条件；式（8）为线路输送容量限制。

上述模型可利用网络流法求解，最终得到经济上的最优潮流分布。

2.2 结算预测技术

综合售电量大小、用电客户类别、售电时间、合同类型、合约电价、竞价成交价格等多种因素，结合售电公司历年的年度、月度售电量数据、售电收入数据，借助马尔科夫过程中的无后效性性质、马尔科夫链以及状态转移矩阵建立售电收入预测模型[13-15]，计算不同客户用电结算的初始概率以及不同结算结果之间的转移概率，实现对售电公司年度、月度售电收入的滚动预测，辅助售电公司即时把握未来收益情况。

滚动结算简单来讲是考虑进用户的实时用电量以及历史结算电量电价等的因素，再以用户用电现阶段的状态进行整月的结算，通过每日实时结算可以知道偏差考核费用以及盈利状况，辅助于偏差的控制以及收入的预测。具体是根据售电公司历史结算的映射原理，得到结算数列，对其进行一次累加生成处理，则得到一个新的数列，对于新数列的变化趋势可以近似的用如下微分方程描述：

当△t=1的时间很短，变量x(t)→x(t+△t)之间不会出现突变量，那么，在△t=1的时间内，dx/dt的背景值可以取其平均值，经过微分替代运算得到以下方程：

因而，微分方程所对应的时间响应函数是：

由上述公式和用户结算的原始数据得到a，u值，最终得到结算预测模型：

3 应用成效

售电运营平台自上线以来，通过云部署与租用的方式与全国百余家售电公式建立合作关系，已被四川、陕西、江苏、冀北等地共计40余家大中型售电公司应用。

售电公司拥有了支撑日常办公需求的、安全可控、便捷易用的信息管理系统，符合《国家发展改革委国家能源局关于印发＜售电公司准入与退出管理办法＞和＜有序放开配电网业务管理办法＞的通知》的要求，实现线上系统化办公，提高办公效率。

售电运营平台实现交易仿真，对售电公司参与电力市场交易有决定性的支撑作用，在分析历史电力交易基础上结合行业景气指数、水情、气候等因素得到购售双方申报特征，从而进行交易模拟，形成公司最优竞价策略，实现精准购电，极大地提高盈利能力。

售电运营平台完成用电偏差预测技术，通过收集用电客户实时用电量，考虑用户生产情况以及行业变动状况等外在因素实现偏差预测，对用电偏差进行实时把控，从根本上解决售电公司偏差考核的问题。

4 结束语

综上所述，售电运营平台融合云计算、互联网+等新技术，为售电公司提供资源整合、购电竞价决策、售电服务管理、创新增值服务、客户服务等多方面的售电运营整体解决方案, 解决了售电运营难题，实现网络化、信息化、智能化的企业运作模式，提升售电服务水平，对协助售电公司制定电力市场交易策略、实现收益最大化发挥了重要作用，增强了售电公司的市场竞争力。