謝 俊，杜 鵬，章美丹

（1.南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，南京 210046；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州 310027）

近年來，供電公司競(jìng)價(jià)策略的研究是一個(gè)研究熱點(diǎn)，該領(lǐng)域已經(jīng)有大量文獻(xiàn)發(fā)表［1～3］，為供電公司參與日前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供了有益的參考。但是，這些工作無一例外的把重心放在了競(jìng)價(jià)市場(chǎng)的策略性競(jìng)標(biāo)行為上，對(duì)供電公司的負(fù)荷管理措施與競(jìng)價(jià)市場(chǎng)上策略性競(jìng)標(biāo)行為的協(xié)調(diào)問題考慮欠缺。

供電公司推行負(fù)荷管理，鼓勵(lì)用戶參與“削峰填谷”，可以讓用戶負(fù)荷積極響應(yīng)于批發(fā)市場(chǎng)的購(gòu)電電價(jià)，這會(huì)給供電公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)供電公司與終端用戶的雙贏局面。這樣，供電公司參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不同于發(fā)電商：一方面供電公司需要開展購(gòu)電業(yè)務(wù)，希望找到優(yōu)化的購(gòu)電策略，降低購(gòu)電費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)；另一方面供電公司向用戶開展供電業(yè)務(wù)，需要合理制定負(fù)荷管理措施，鼓勵(lì)用戶參與到負(fù)荷管理措施中來，優(yōu)化用電方式，降低供電成本，提高總收益。因此，供電公司競(jìng)標(biāo)策略的構(gòu)造與基于用戶響應(yīng)的負(fù)荷管理措施的制定是一個(gè)聯(lián)動(dòng)的過程。

本文以概率性市場(chǎng)出清電價(jià)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，首先研究考慮分時(shí)電價(jià)聯(lián)動(dòng)機(jī)制的供電公司競(jìng)標(biāo)策略問題，然后研究考慮可中斷負(fù)荷管理的供電公司最優(yōu)競(jìng)標(biāo)策略。算例分析反映了本文給出的供電公司最優(yōu)競(jìng)標(biāo)策略的基本特征。

1 市場(chǎng)環(huán)境下供電公司的負(fù)荷管理

電力商品具有不同于其他普通商品的特殊性［1］：①電能不能大規(guī)模存儲(chǔ)且以光速傳輸，電能的生產(chǎn)和消費(fèi)必須實(shí)時(shí)平衡；②電能傳輸受物理規(guī)律約束，容易發(fā)生輸電阻塞。這些特點(diǎn)使得電力交易中批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)很容易受到影響而產(chǎn)生劇烈波動(dòng)。根據(jù)美國(guó)紐約電力市場(chǎng)ISO（independent system operator）的歷史記錄，每小時(shí)的電力批發(fā)價(jià)格非高峰季節(jié)一天之中高峰電價(jià)和低谷電價(jià)之比達(dá)到2∶1，而在高峰季節(jié)這一比例則達(dá)到10∶1，某些尖峰（price spike）時(shí)段甚至可能更高。

在加州電力市場(chǎng)危機(jī)中，有兩家大型供電公司破產(chǎn)，導(dǎo)致其破產(chǎn)的直接原因有兩個(gè)［1］：①批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)異常增高，供電公司為滿足終端用戶負(fù)荷需求付出了巨額購(gòu)電費(fèi)用；②供電公司沒有調(diào)節(jié)并利用終端用戶的負(fù)荷需求彈性。

負(fù)荷管理認(rèn)為用戶負(fù)荷不僅可以調(diào)節(jié)而且部分負(fù)荷具有很大的彈性，電力市場(chǎng)的開展為負(fù)荷管理注入了新的生機(jī)與活力。

1.1 分時(shí)零售電價(jià)與批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)聯(lián)動(dòng)

零售電價(jià)將用戶與供電公司聯(lián)系起來，能夠利用并調(diào)節(jié)用戶的負(fù)荷需求彈性，起到平衡市場(chǎng)供求關(guān)系的作用［1］。批發(fā)市場(chǎng)（長(zhǎng)期合同市場(chǎng)與日前市場(chǎng)）電價(jià)則把參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的各供電公司與各發(fā)電商聯(lián)系起來，通過發(fā)電競(jìng)價(jià)與購(gòu)電競(jìng)價(jià)使不同條件下的電力生產(chǎn)成本在需求側(cè)得到及時(shí)體現(xiàn)。公平、合理的電價(jià)能夠提供正確的經(jīng)濟(jì)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。在完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中，批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)與零售電價(jià)均不應(yīng)受到限制，否則會(huì)降低市場(chǎng)配置資源的效率。加州電力市場(chǎng)危機(jī)中由于凍結(jié)了零售電價(jià)，同時(shí)要求供電公司從競(jìng)爭(zhēng)的批發(fā)市場(chǎng)中購(gòu)電，導(dǎo)致兩家較大的供電公司破產(chǎn)。“凍結(jié)零售電價(jià)”使用戶無法響應(yīng)于批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)，使電價(jià)的杠桿作用受到人為阻礙。然而，由于經(jīng)濟(jì)、政治以及社會(huì)影響等原因，供電公司向用戶推行實(shí)時(shí)電價(jià)尚不能普遍為用戶所接受。分時(shí)電價(jià)TOU（time of use）通過不同時(shí)段實(shí)行不同電價(jià)，鼓勵(lì)用戶進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整以改善負(fù)荷曲線，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”，最終達(dá)到減少運(yùn)行和投資費(fèi)用的目的。這樣，供電公司有必要建立批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)與分時(shí)電價(jià)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，通過及時(shí)調(diào)整分時(shí)電價(jià)，調(diào)動(dòng)用戶響應(yīng)于批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)的積極性，引導(dǎo)用戶的電力消費(fèi)。

近年來，市場(chǎng)環(huán)境下的分時(shí)電價(jià)問題已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，主要集中在峰谷時(shí)段的劃分，分時(shí)電價(jià)制定和市場(chǎng)機(jī)制等方面。文獻(xiàn)［4］分析了傳統(tǒng)分時(shí)電價(jià)在市場(chǎng)環(huán)境下的特點(diǎn)，建立了供電公司向用戶售電的分時(shí)零售電價(jià)與批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，研究表明分時(shí)電價(jià)與批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)的聯(lián)動(dòng)有利于電力資源的優(yōu)化配置。

1.2 可中斷負(fù)荷管理

可中斷負(fù)荷IL（interruptible load）管理是負(fù)荷管理的有效手段之一，已經(jīng)在實(shí)踐中取得了較好的效果。在市場(chǎng)環(huán)境下，供電公司可以將可中斷負(fù)荷作為調(diào)節(jié)負(fù)荷需求的有效手段，增加負(fù)荷彈性，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，規(guī)避批發(fā)購(gòu)電電價(jià)增高帶來的高額購(gòu)電費(fèi)用，減小運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)可中斷負(fù)荷管理的研究，早期的工作主要是從負(fù)荷管理、提高經(jīng)濟(jì)效益的角度進(jìn)行的［2，3］。近年來，人們的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了市場(chǎng)環(huán)境下的可中斷負(fù)荷問題，這包括可中斷參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的競(jìng)價(jià)機(jī)制［6］、可中斷負(fù)荷的合同管理及定價(jià)［7］、可中斷負(fù)荷中的激勵(lì)機(jī)制［8］等。

2 市場(chǎng)出清電價(jià)的概率性預(yù)測(cè)

常規(guī)的MCP預(yù)測(cè)結(jié)果一般都是確定性的，只是給出一個(gè)確定的值，其缺點(diǎn)是無法給出未來交易時(shí)段MCP可能的波動(dòng)范圍。實(shí)際上，由于預(yù)測(cè)問題的超前性，實(shí)現(xiàn)概率性的MCP預(yù)測(cè)更符合客觀要求，這可應(yīng)用于競(jìng)標(biāo)策略的風(fēng)險(xiǎn)分析。

本文研究考慮負(fù)荷管理的供電公司最優(yōu)競(jìng)標(biāo)策略，基于概率性MCP預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果［9，10］。

表1給出了美國(guó)Ontario電力市場(chǎng)2004年4月4日日前市場(chǎng)第13交易時(shí)段的MCP概率性預(yù)測(cè)結(jié)果［9］。其中，“0.95＋”表示該預(yù)測(cè)值大于期望值的置信度為0.95，“0.95－”表示該預(yù)測(cè)值小于期望值的置信度為0.95，其余依次類推。

表1 Ontario日前市場(chǎng)某一交易時(shí)段MCP的概率性預(yù)測(cè)Tab.1 Probabilistic MCP forecasting of Ontario day－ahead electricity market

3 供電公司批發(fā)市場(chǎng)最優(yōu)購(gòu)電量

供電公司從長(zhǎng)期合同市場(chǎng)與日前市場(chǎng)兩個(gè)交易市場(chǎng)購(gòu)電，其購(gòu)電成本C1包括長(zhǎng)期合同市場(chǎng)與日前市場(chǎng)兩部分。供電公司僅在長(zhǎng)期合同市場(chǎng)中與發(fā)電公司簽訂了差價(jià)合約，差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例γ以及差價(jià)合約的敲定價(jià)（strike price）已經(jīng)由供電公司與發(fā)電公司預(yù)先簽訂。假設(shè)供電公司的總電量需求為WD，在交易時(shí)段t內(nèi)長(zhǎng)期合同市場(chǎng)、日前市場(chǎng)電價(jià)分別為YL（差價(jià)合約敲定價(jià)）和YS，供電公司相應(yīng)的購(gòu)電量為WL（差價(jià)合約購(gòu)電量）和WS，不計(jì)損耗時(shí)，WD＝WL＋WS。則供電公司在該時(shí)段的購(gòu)電成本為

即

3.1 情形1（考慮分時(shí)電價(jià)聯(lián)動(dòng)機(jī)制）

供電公司的運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)可以分為兩部分：與配電網(wǎng)相關(guān)的業(yè)務(wù)和與售電相關(guān)的業(yè)務(wù)，前者包括為滿足用戶供電需要進(jìn)行的配電設(shè)施、設(shè)備的新建、維護(hù)等，后者包括從批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電和向用戶售電。相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)成本包括：購(gòu)電成本、配電容量成本以及配電運(yùn)行成本等。配電運(yùn)行成本（包括損耗、人工費(fèi)用等）可通過會(huì)計(jì)核算分?jǐn)偟阶罱K的銷售電價(jià)中。

配電容量成本C2根據(jù)配電系統(tǒng)容量不足概率LOLP（loss of load probability）計(jì)算，表達(dá)式為

式中，k為容量成本系數(shù)，且有

式中：CD為滿足供電專營(yíng)區(qū)配電系統(tǒng)容量增長(zhǎng)，平均每年每兆瓦的投資成本；ηLOLP（j）為j時(shí)刻配電系統(tǒng)容量不足的概率［2］。

在分時(shí)電價(jià)的時(shí)段劃分上傳統(tǒng)的劃分依據(jù)是負(fù)荷曲線。市場(chǎng)條件下，供電公司作為自負(fù)盈虧的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)主體，考慮到批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)的波動(dòng)性，購(gòu)電成本曲線應(yīng)成為劃分時(shí)段的重要依據(jù)。本文主要討論考慮分時(shí)電價(jià)聯(lián)動(dòng)機(jī)制的供電公司競(jìng)標(biāo)策略問題，并不詳細(xì)探討分時(shí)電價(jià)時(shí)段的劃分。

供電公司供電專營(yíng)區(qū)內(nèi)的終端用戶一般有居民用戶、商業(yè)用戶和工業(yè)用戶等幾種類型。由于居民用戶和商業(yè)用戶用電特性的局限性，部分居民（商業(yè)）用戶并不接受每個(gè)交易日均變化的分時(shí)電價(jià)，而只接受按月或按季度為周期變化的分時(shí)電價(jià)。供電公司在構(gòu)造次日日前市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)策略時(shí)，對(duì)這類終端用戶的零售電價(jià)是固定的，本文稱之為第一類分時(shí)電價(jià)，用YD，f表示，這類用戶的負(fù)荷需求稱之為第一類負(fù)荷需求，用WD，f表示，該負(fù)荷需求可以通過負(fù)荷預(yù)測(cè)得到；其他用戶接受每個(gè)交易日均變化的分時(shí)電價(jià)，本文稱之為第二類分時(shí)電價(jià)，用YD，v表示，相應(yīng)的負(fù)荷需求稱之為第二類負(fù)荷需求，用WD，v表示。

由于負(fù)荷需求WD，v與分時(shí)電價(jià)YD，v相互影響，同時(shí)又明顯與溫度、天氣等因素有關(guān)，故WD，v可分為兩部分：與價(jià)格密切相關(guān)的部分Wy和與價(jià)格關(guān)系不密切、受其他因素影響的部分Wny，滿足關(guān)系式WD，v＝Wy＋Wny。其中：Wny可通過負(fù)荷預(yù)測(cè)得到，Wy受價(jià)格彈性約束，Wy＝aYD，v＋b，參數(shù)a、b為該時(shí)段決定分時(shí)電價(jià)YD，v與負(fù)荷Wy關(guān)系的常數(shù)，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析可以得到。

假設(shè)時(shí)段t內(nèi)分時(shí)電價(jià)YD，v不變。令T＝nt，n＝1，2，…，N，N為日前市場(chǎng)交易時(shí)段數(shù)。這樣，時(shí)段t內(nèi)供電公司售電業(yè)務(wù)的總收入為V＝Y(jié)Df·WD，f＋YD，vWD，v；忽略損耗、人工等費(fèi)用，該時(shí)段內(nèi)供電公司的收益π′可以表示為

由式（1）～式（3），不計(jì)配電損耗和人工費(fèi)用時(shí)，供電公司在時(shí)段T內(nèi)的總收益π為

當(dāng)n＝1時(shí)，零售電價(jià)與批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)同步聯(lián)動(dòng)，零售電價(jià)隨時(shí)反映生產(chǎn)成本的變化。當(dāng)n＞1時(shí)，零售電價(jià)與批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)不同步聯(lián)動(dòng)，零售電價(jià)采用分時(shí)電價(jià)，不同步變化的零售電價(jià)會(huì)損失一部分批發(fā)市場(chǎng)電價(jià)信息。本文取n＝1。

供電公司制定分時(shí)電價(jià)YD，v的目標(biāo)，是在滿足一系列約束條件下使時(shí)段T內(nèi)的運(yùn)營(yíng)總收益π最大，即

式中，YD，vmax、YD，vmin分別為分時(shí)電價(jià)YD，v上、下限約束，YD，vmax的是監(jiān)管部門為防止供電公司通過較高的零售電價(jià)牟取暴利而設(shè)定的，對(duì)監(jiān)管供電公司的收益水平非常有必要。

當(dāng)市場(chǎng)出清電價(jià)恰為某一置信水平下的預(yù)測(cè)值時(shí)，由該分時(shí)電價(jià)與購(gòu)電電價(jià)的聯(lián)動(dòng)模型求得供電公司在批發(fā)市場(chǎng)的最優(yōu)購(gòu)電量為

式中

其中

3.2 情形2（考慮可中斷負(fù)荷管理）

假設(shè)供電公司與N個(gè)終端用戶簽定了可中斷負(fù)荷合同，中斷電價(jià)分別為τ＝（τ1，τ2，…，τn），相應(yīng)的最大可中斷量分別為當(dāng)供電公司中斷對(duì)終端用戶供電的中斷電量為WⅠ時(shí)，為終端用戶i的中斷電量，中斷供電造成供電公司對(duì)終端用戶的賠償費(fèi)用為

供電公司對(duì)終端用戶供電的銷售電價(jià)為ps，供電量為WD－WⅠ時(shí)的售電收入為υ1，則υ1可以描述為

供電公司對(duì)終端用戶中斷供電的中斷量為WⅠ時(shí)帶來的運(yùn)行成本的減少為υ2，采用一次函數(shù)的形式表示為

式中，K為常數(shù)，可以根據(jù)供電公司的歷史運(yùn)營(yíng)參數(shù)，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法獲得。

針對(duì)交易時(shí)段t，當(dāng)長(zhǎng)、短期市場(chǎng)電價(jià)YL、YS及長(zhǎng)期市場(chǎng)購(gòu)電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例γ，供電公司的總電量需求WD，可中斷負(fù)荷合同的中斷電價(jià)τ和最大可中斷量P已知的情形下，決定每個(gè)可中斷負(fù)荷的最優(yōu)中斷電量Pi（即供電公司在批發(fā)市場(chǎng)的最優(yōu)購(gòu)電量WL＋WS，或可中斷負(fù)荷的最優(yōu)中斷量WⅠ）可以描述為最優(yōu)化問題，即

式中，λ為售電凈利潤(rùn)占銷售收入的百分比［2］，0≤λ≤1。

該優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)與約束條件關(guān)于決策變量Pi均為線性的，可以采用線性規(guī)劃法求解。

4 考慮負(fù)荷管理的供電公司競(jìng)標(biāo)策略

4.1 基本假設(shè)

1）日前市場(chǎng)交易時(shí)段數(shù)為N（本文取N為24），采用分段競(jìng)標(biāo)規(guī)則，針對(duì)每一交易時(shí)段供電公司最多可上報(bào)I個(gè)競(jìng)標(biāo)段（本文取I為9）。

2）日前市場(chǎng)采用統(tǒng)一市場(chǎng)出清電價(jià)MCP（market clearing price）結(jié)算的定價(jià)機(jī)制。

3）供電公司處于Price－taker地位，其在日前市場(chǎng)的競(jìng)標(biāo)不影響市場(chǎng)出清電價(jià)。

4.2 供電公司最優(yōu)競(jìng)標(biāo)策略

供電公司在構(gòu)造日前市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)策略時(shí)，未來交易時(shí)段的市場(chǎng)出清電價(jià)是未知的。但是，當(dāng)市場(chǎng)出清電價(jià)恰為某一置信水平下的預(yù)測(cè)值時(shí)，供電公司在批發(fā)市場(chǎng)的最優(yōu)購(gòu)電量可由上節(jié)最優(yōu)購(gòu)電量?jī)?yōu)化模型（5）或模型（10）求得。相應(yīng)的，供電公司最簡(jiǎn)單的競(jìng)標(biāo)策略就是向交易中心上報(bào)一個(gè)競(jìng)標(biāo)段，段價(jià)就是MCP預(yù)測(cè)結(jié)果的期望值，段容量由上述優(yōu)化模型求得。但是，這樣的競(jìng)標(biāo)策略使得供電公司面臨著巨大的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)實(shí)際MCP高于期望值時(shí)，供電公司上報(bào)的段容量將不能被市場(chǎng)調(diào)度，將給供電公司帶來利潤(rùn)損失；當(dāng)實(shí)際MCP低于期望值時(shí)，若該競(jìng)標(biāo)段是最后一個(gè)被調(diào)度的競(jìng)標(biāo)段，那么供電公司報(bào)一個(gè)更低的價(jià)格可能獲得更多的利潤(rùn)。這樣，無論是從規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)還是從獲得更多利潤(rùn)的角度出發(fā)，供電公司都應(yīng)該采取一定的策略上報(bào)多個(gè)競(jìng)標(biāo)段。

顯然，供電公司競(jìng)標(biāo)越高，其被市場(chǎng)調(diào)度的可能性越大；競(jìng)標(biāo)越低，其被市場(chǎng)調(diào)度的可能性越小。供電公司在構(gòu)造競(jìng)標(biāo)策略時(shí)，需要綜合考慮各項(xiàng)成本與回報(bào)以及各競(jìng)標(biāo)段被市場(chǎng)調(diào)度的可能性?；谏鲜隹紤]，本文構(gòu)造供電公司某一交易時(shí)段的最優(yōu)競(jìng)標(biāo)策略的基本步驟如下。

步驟1 采用合適的預(yù)測(cè)工具，預(yù)測(cè)出該交易時(shí)段在9種置信度下的MCP預(yù)測(cè)值——“0.95＋”、“0.75＋”、“0.50＋”、“0.25＋”、“0”、“0.25－”、“0.50－”、“0.75－”以及“0.95－”。

步驟2 假設(shè)MCP為上述置信度下的預(yù)測(cè)值，應(yīng)用供電公司在批發(fā)市場(chǎng)最優(yōu)購(gòu)電量?jī)?yōu)化模型分別計(jì)算每一置信度下的供電公司批發(fā)市場(chǎng)最優(yōu)購(gòu)電量WL＋WS。

步驟3 以各置信度下的MCP預(yù)測(cè)值及相應(yīng)的最優(yōu)購(gòu)電量為基礎(chǔ)，生成該交易時(shí)段的競(jìng)標(biāo)曲線，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)以上競(jìng)標(biāo)段的最優(yōu)購(gòu)電量相等時(shí)，將這幾個(gè)競(jìng)標(biāo)段合成為一個(gè)競(jìng)標(biāo)段，段價(jià)為這幾個(gè)競(jìng)標(biāo)段中最高者，圖1給出了單一交易時(shí)段供電公司競(jìng)標(biāo)曲線的典型形式。

由此可見，本文構(gòu)造的供電公司最優(yōu)競(jìng)標(biāo)策略，競(jìng)標(biāo)曲線由多個(gè)價(jià)格－電量對(duì)組成，各競(jìng)標(biāo)段的段價(jià)覆蓋了MCP的典型概率性預(yù)測(cè)結(jié)果，建立了不確定的市場(chǎng)出清電價(jià)與確定的競(jìng)標(biāo)策略之間溝通的橋梁；同時(shí)，決定每個(gè)競(jìng)標(biāo)段的段容量時(shí)考慮了供電公司擁有的可中斷負(fù)荷，這使得該競(jìng)標(biāo)策略能夠讓供電公司有效規(guī)避日前市場(chǎng)的電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。并且，該方法框架能夠適應(yīng)于市場(chǎng)要求的任何最多可上報(bào)的競(jìng)標(biāo)段I，各競(jìng)標(biāo)段的段價(jià)應(yīng)該取為哪一置信度下的MCP預(yù)測(cè)值取決于競(jìng)標(biāo)決策時(shí)對(duì)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度。

圖1 供電公司競(jìng)標(biāo)曲線的典型形式Fig.1 Typical bidding curve of LSE

5 算例分析

5.1 情形1（考慮分時(shí)電價(jià)聯(lián)動(dòng)機(jī)制）

假設(shè)所研究的輸配分開電力市場(chǎng)的日交易時(shí)段數(shù)為24，各交易時(shí)段的電價(jià)數(shù)據(jù)見圖2，日前市場(chǎng)各交易時(shí)段的概率性MCP預(yù)測(cè)結(jié)果見文獻(xiàn)［9］。供電公司的容量成本系數(shù)為12.7＄／（MW·h），第二類分時(shí)電價(jià)YD，v的電價(jià)上限YD，vmax為51.0＄／（MW·h），在各交易時(shí)段的負(fù)荷彈性參數(shù)見表2，整個(gè)交易日的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線如圖3所示。

給定差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例γ為0.70，采用本文給出的競(jìng)標(biāo)策略進(jìn)行仿真計(jì)算，各交易時(shí)段的分時(shí)零售電價(jià)如圖2所示，各交易時(shí)段的利潤(rùn)如圖4所示，其中實(shí)際利潤(rùn)是基于概率性MCP預(yù)測(cè)結(jié)果取得的，理想利潤(rùn)是假設(shè)準(zhǔn)確無誤的預(yù)測(cè)到市場(chǎng)出清電價(jià)時(shí)取得的。

圖2 差價(jià)合約、日前市場(chǎng)電價(jià)和分時(shí)零售電價(jià)曲線Fig.2 Price curves of contract for difference，day－ahead，and time－of－use

圖3 負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線（情形1）Fig.3 Load forecasting curves under（case 1）

表2 負(fù)荷彈性參數(shù)Tab.2 負(fù)荷彈性參數(shù)

由圖2可見，供電公司向用戶售電的第二類分時(shí)電價(jià)基本上與批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)同步變化，表明第二類分時(shí)電價(jià)能夠引導(dǎo)電力資源在需求側(cè)的優(yōu)化配置。

圖4 供電公司各交易時(shí)段的利潤(rùn)Fig.4 LSE＇s profit under all period of trading

由圖4可見，實(shí)際利潤(rùn)與理想利潤(rùn)的比值最大值為100.0%，最小值為88.61%，平均值為98.93%，表明了本文給出的競(jìng)標(biāo)策略的有效性。

當(dāng)分時(shí)電價(jià)YD，v最高限價(jià)YD，vmax分別為47、48、49、50、51＄／（MW·h）時(shí)，供電公司在整個(gè)交易日的利潤(rùn)如圖4所示。由圖5可見，YD，vmax越低，供電公司的利潤(rùn)越少，監(jiān)管部門可以通過分時(shí)零售電價(jià)的最高限價(jià)來防止供電公司通過高零售電價(jià)的手段牟取暴利，從而控制供電公司的收益，保護(hù)用戶的利益。

圖5 分時(shí)電價(jià)上限對(duì)供電公司利潤(rùn)的影響Fig.5 Impact of up－limit of TOU to LSE＇s profit

當(dāng)差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例分別為0、0.70、0.90時(shí)，供電公司在第21交易時(shí)段的競(jìng)標(biāo)曲線如圖6所示。由圖6可見，差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例越高，供電公司的第一個(gè)競(jìng)標(biāo)段段容量增加，供電公司在日前市場(chǎng)上的策略性競(jìng)標(biāo)行為減少，這是因?yàn)椴顑r(jià)合約有保證供電公司購(gòu)電量和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用。

圖6 不同差價(jià)合約購(gòu)電量下的供電公司競(jìng)標(biāo)曲線Fig.6 LSE＇s bidding curve under different purchasing quantity at contract for difference

5.2 情形2（考慮可中斷負(fù)荷管理）

假設(shè)所研究的輸配分開電力市場(chǎng)的日交易時(shí)段數(shù)為24，各交易時(shí)段的電價(jià)數(shù)據(jù)見圖7，日前市場(chǎng)各交易時(shí)段的概率性MCP預(yù)測(cè)結(jié)果可以在文獻(xiàn)［9］中找到。供電公司對(duì)終端用戶供電的銷售電價(jià)為0.35＄／（k W·h），υ2的一次項(xiàng)系數(shù)K為0.113＄／（k W·h），售電凈利潤(rùn)占銷售收入的百分比λ為0.89，整個(gè)交易日的負(fù)荷曲線見圖8。該供電公司與7家終端用戶簽定了可中斷負(fù)荷合同，中斷電價(jià)向量τ＝（τ1，τ2，…，τn）與最大可中斷負(fù)荷向量分別為［0.75，0.70，0.65，0.55，0.50，0.45，0.35］＄／（k W·h）與［70，70，80，85，65，55，75］MW。

給定差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例γ為0.70，采用本文給出的競(jìng)標(biāo)策略進(jìn)行仿真計(jì)算，實(shí)際利潤(rùn)是基于概率性MCP預(yù)測(cè)結(jié)果取得的，理想利潤(rùn)是假設(shè)準(zhǔn)確無誤的預(yù)測(cè)到市場(chǎng)出清電價(jià)時(shí)取得的，1～12交易時(shí)段的利潤(rùn)如表3所示，由表3可知，實(shí)際總利潤(rùn)為98087＄；理想總利潤(rùn)為100717＄；平均相對(duì)誤差為3.36%。

表3 供電公司各交易時(shí)段的利潤(rùn)Tab.3 LSE＇s profit under each trading period

由表3可見，實(shí)際利潤(rùn)與理想利潤(rùn)的最大誤差為9.29%，最小相對(duì)誤差為0，平均相對(duì)誤差為3.36%，表明了本文給出的競(jìng)標(biāo)策略的有效性。

圖7 各交易時(shí)段電價(jià)曲線Fig.7 Price curve of all trading periods

在不同市場(chǎng)出清電價(jià)下中斷負(fù)荷的最大效益如圖9所示。由圖9可見，當(dāng)市場(chǎng)出清電價(jià)為63.8＄／（MW·h）時(shí)，可中斷負(fù)荷的最優(yōu)中斷量為75 MW，可中斷負(fù)荷帶來的效益為2160＄；當(dāng)MCP增高到79.0＄／（MW·h）時(shí)，可中斷負(fù)荷的最優(yōu)中斷量為130 MW，可中斷負(fù)荷帶來的效益為4650＄；當(dāng)MCP進(jìn)一步增高到91.6＄／（MW·h）時(shí)，可中斷負(fù)荷的最優(yōu)中斷量為280 MW，可中斷負(fù)荷帶來的效益為12623＄。這表明供電公司擁有一定量的可中斷負(fù)荷，能夠?yàn)楣╇姽編砜捎^的經(jīng)濟(jì)效益，提供了供電公司響應(yīng)于批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)的能力，有利于供電公司規(guī)避批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)異常增高（price spike）時(shí)的購(gòu)電決策風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例分別為0、0.70、0.90時(shí)，供電公司在第16交易時(shí)段的競(jìng)標(biāo)曲線如圖10所示。由圖10可見，差價(jià)合約電量在整個(gè)購(gòu)電量中所占的比例越高，供電公司的競(jìng)標(biāo)段越少，供電公司在日前市場(chǎng)上的策略性競(jìng)標(biāo)行為減少，這是因?yàn)椴顑r(jià)合約有保證供電公司購(gòu)電量和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用。

圖8 負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線（情形2）Fig.8 Load forecasting curve under（case 2）

圖9 不同日前市場(chǎng)出清電價(jià)下中斷負(fù)荷的最大效益Fig.9 Profit of interrupt load under different MCP

圖10 不同差價(jià)合約購(gòu)電量下的供電公司競(jìng)標(biāo)曲線Fig.10 LSE＇s bidding curve under different purchasing quantity at contract for difference

6 結(jié)論

（1）分時(shí)電價(jià)基本上反映了批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)的波動(dòng)，能夠引導(dǎo)電力資源在需求側(cè)的優(yōu)化配置。

（2）市場(chǎng)出清電價(jià)越高，可中斷負(fù)荷的最優(yōu)中斷量越多、發(fā)揮的作用越大，可中斷負(fù)荷有利于供電公司規(guī)避批發(fā)市場(chǎng)購(gòu)電電價(jià)異常增高（price spike）時(shí)的購(gòu)電決策風(fēng)險(xiǎn)。

（3）差價(jià)合約購(gòu)電量的增加使得供電公司在日前市場(chǎng)上的策略性競(jìng)標(biāo)行為減少。

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