省級(jí)電網(wǎng)公司購(gòu)電優(yōu)化理論分析

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

一、電網(wǎng)公司購(gòu)電的影響因素

(一)上網(wǎng)電價(jià)

上網(wǎng)電價(jià)是指獨(dú)立核算的發(fā)電公司向電網(wǎng)公司提供上網(wǎng)電量時(shí)與電網(wǎng)公司之間的結(jié)算價(jià)格。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，電網(wǎng)公司向發(fā)電公司購(gòu)電的上網(wǎng)電價(jià)有兩種結(jié)算方式，分別為發(fā)電商報(bào)價(jià)價(jià)格結(jié)算和按照系統(tǒng)的邊際電價(jià)結(jié)算。發(fā)電公司可能會(huì)提高報(bào)價(jià)獲取利益，使得電網(wǎng)公司購(gòu)電成本增加。

(二)電源結(jié)構(gòu)

電源結(jié)構(gòu)的差異性直接影響購(gòu)電模式。差異性較大，能夠通過夠購(gòu)電模式的多樣化實(shí)現(xiàn)不同電源之間的互補(bǔ)性，比如可以通過合約交易模式合理安排水、火、核電的交易量，同時(shí)，將核電或者火電的部分可靠電量放入日前市場(chǎng)進(jìn)行競(jìng)價(jià)，反映實(shí)際的電力供需和電價(jià)波動(dòng)。在選擇輔助服務(wù)提供方式上，可以通過控制抽水蓄能等電廠的調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)一或分散安排。電源結(jié)構(gòu)單一，則需要加大合約交易的力度，避免現(xiàn)貨交易引起的較大波動(dòng)性。

(三)購(gòu)電方式不同

電網(wǎng)公司購(gòu)電在相當(dāng)大的比例上主要是通過中長(zhǎng)期、短期的合同來完成交易，只有少量電量交易是現(xiàn)貨交易，主要用于完成合同之余的供求平衡調(diào)整。在我國(guó)電力市場(chǎng)過度階段，發(fā)電側(cè)是實(shí)行競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的，輸配電仍然是壟斷經(jīng)營(yíng)狀態(tài)，逐步放開發(fā)用電計(jì)劃。但是，電網(wǎng)公司作為最大的購(gòu)電主體，在電力市場(chǎng)交易中，必須從多個(gè)發(fā)電公司購(gòu)買電能，從而滿足用戶們的需要。一般情況，電網(wǎng)公司在考慮風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)，通常要在合約市場(chǎng)中簽訂合同即購(gòu)買一定電量來減小風(fēng)險(xiǎn)，剩余的電量則通過現(xiàn)貨市場(chǎng)的購(gòu)買來實(shí)現(xiàn)平衡。

(四)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)

準(zhǔn)確的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是電網(wǎng)公司進(jìn)行購(gòu)電優(yōu)化的基礎(chǔ)，是有效提高購(gòu)電效率和規(guī)避購(gòu)電風(fēng)險(xiǎn)的重要保證。但各種因素的影響以及電力負(fù)荷的不確定性，給電力負(fù)荷預(yù)測(cè)增加了難度和挑戰(zhàn)。因此，在電力市場(chǎng)環(huán)境下怎樣準(zhǔn)確的進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是學(xué)者們以及電網(wǎng)工作人員研究的熱點(diǎn)。短期負(fù)荷預(yù)測(cè)對(duì)電網(wǎng)公司的短期運(yùn)行起著很大的作用，電網(wǎng)公司與發(fā)電公司簽訂購(gòu)電合同時(shí)一般是根據(jù)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的數(shù)值，然后在實(shí)時(shí)市場(chǎng)上實(shí)時(shí)調(diào)度，平衡購(gòu)電合同數(shù)量和實(shí)際負(fù)荷之間的差額部分。

(五)國(guó)家政策

受制于國(guó)家宏觀政策的影響，電網(wǎng)公司購(gòu)電交易將會(huì)受到電力相關(guān)政策、財(cái)務(wù)政策和碳減排政策的影響。比如在節(jié)能減排政策下，可再生能源發(fā)電并網(wǎng)是電網(wǎng)公司面臨的重要變動(dòng)，而這一變動(dòng)將對(duì)電網(wǎng)公司帶來較大的收益與運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，主要體現(xiàn)在購(gòu)電成本、電網(wǎng)安全穩(wěn)定、電能質(zhì)量等幾個(gè)方面。

二、電網(wǎng)公司購(gòu)電優(yōu)化理論

由于電力市場(chǎng)發(fā)展階段不同，電網(wǎng)公司購(gòu)電優(yōu)化工作的內(nèi)容也不同，對(duì)電網(wǎng)公司購(gòu)電優(yōu)化理論也有了更高的新要求。因此需要根據(jù)我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)改革的方向，結(jié)合電力市場(chǎng)建設(shè)方案，分析研究不同階段不同時(shí)期電網(wǎng)公司的購(gòu)電優(yōu)化理論順應(yīng)新形勢(shì)的要求。本文主要是針對(duì)合約市場(chǎng)的購(gòu)電量進(jìn)行分析與優(yōu)化，提出新的購(gòu)電優(yōu)化思路。

(一)購(gòu)電優(yōu)化空間的識(shí)別

存在購(gòu)電優(yōu)化空間是進(jìn)行購(gòu)電優(yōu)化的先決條件。首先，根據(jù)電力電量平衡表，確定電網(wǎng)公司每個(gè)月預(yù)測(cè)的購(gòu)電量，同時(shí)將國(guó)家規(guī)定的每個(gè)電廠的年度利用小時(shí)分解到各月，得到每個(gè)月每個(gè)電廠的國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)。在分解過程中應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：1)為了減少棄水情況的出現(xiàn)，豐水期火電廠的國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)應(yīng)盡可能的較少，主要參照歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。2)枯水期火電廠的國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)較多，可以達(dá)到日歷小時(shí)數(shù)的80%左右，同時(shí)結(jié)合各電廠實(shí)際檢修情況進(jìn)行調(diào)整。3)可以按月進(jìn)行滾動(dòng)調(diào)整，但年度國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)的總量保持不變。其次，通過比較電網(wǎng)公司購(gòu)電量和所有參與優(yōu)化的電廠的最大上網(wǎng)電量之和之間的關(guān)系，識(shí)別是否存在購(gòu)電優(yōu)化空間。如果購(gòu)電量大于最大上網(wǎng)電量，則不存在購(gòu)電優(yōu)化空間反之，則在保證火電廠的發(fā)電比例不小于其容量的的前提下，按同比例減少各發(fā)電廠的發(fā)電量，此時(shí)若各發(fā)電量仍大于各類型電廠在國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)條件下的上網(wǎng)電量，則存在購(gòu)電優(yōu)化空間，其中超出各類型電廠在國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)條件下的上網(wǎng)電量之和的部分，即為電網(wǎng)公司自由支配的購(gòu)電量。

(二)購(gòu)電優(yōu)化目標(biāo)

根據(jù)不同的原則制定不同的優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)不同的利益調(diào)整，對(duì)電網(wǎng)公司的發(fā)展十分重要。

電網(wǎng)公司作為電力市場(chǎng)中主要的電能購(gòu)買者和銷售者，購(gòu)電成本是影響其盈利水平的主要因素之一，占據(jù)經(jīng)營(yíng)成本的2/3以上，因此設(shè)置經(jīng)濟(jì)利益最大化優(yōu)化目標(biāo)，是提高電網(wǎng)公司經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，也是電網(wǎng)公司維持長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的必要條件。因?yàn)榛诮?jīng)濟(jì)利益最大化目標(biāo)，即電網(wǎng)公司在滿足電量平衡約束和每個(gè)電廠的購(gòu)電量約束的前提下，合理分配購(gòu)電量，實(shí)現(xiàn)購(gòu)電成本的最小化，即每個(gè)電廠在國(guó)家規(guī)定利用小時(shí)數(shù)內(nèi)上網(wǎng)電量對(duì)應(yīng)的電費(fèi)與可以自由支配的購(gòu)電量對(duì)應(yīng)的電費(fèi)和最小。同時(shí)隨著我國(guó)電力市場(chǎng)深化改革，節(jié)能減排政策的大力推行，公司也應(yīng)該考慮國(guó)家政策，履行社會(huì)責(zé)任，因此本文也設(shè)置了棄水電量最小化的社會(huì)責(zé)任優(yōu)化目標(biāo)。首先，將電廠按照電源類型分為水電廠和火電廠。基于該目標(biāo)，電網(wǎng)公司在滿足電量平衡約束及水電廠的購(gòu)電量約束的前提下，使水電盡可能的滿發(fā)，即水電廠可以自由支配的購(gòu)電量對(duì)應(yīng)的電量和最小。其次，將剩余的可自由支配購(gòu)電量在各火電廠之間進(jìn)行分配。此時(shí)，已履行了電網(wǎng)公司應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，該部分的優(yōu)化則與基于經(jīng)濟(jì)利益原則的購(gòu)電優(yōu)化過程類似，即在滿足電網(wǎng)公司的電量平衡約束及火電廠的購(gòu)電量約束的前提下，實(shí)現(xiàn)剩余購(gòu)電量的電費(fèi)最小化。