本發(fā)明涉及售電主體的收益風(fēng)險管理領(lǐng)域，具體涉及一種售電主體合約電量優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：

電力市場根據(jù)不同的時間尺度可以分為中長期市場、日前市場、日內(nèi)市場和實時市場，售電公司作為獨立的市場主體需要制定購電計劃從多個市場中組合購買用戶所需的電量。由于各市場的實際情況及價格變化不同。售電公司需要對不同市場的價格變化歷史數(shù)據(jù)進行分析，找到一個最優(yōu)的購電組合，使總收益最大而風(fēng)險降到最低。

電力市場中電價的波動性和難以預(yù)測性使越來越多的市場設(shè)計者和參與者認(rèn)識到電力市場風(fēng)險管理的重要性。一個好的電力市場需要發(fā)展各種合約以吸引市場參與者，同時降低交易成本；允許市場參與者鎖定電力價格以確保他們有制訂適當(dāng)短期和中期計劃的機會。為鎖定電力價格需要建立遠(yuǎn)期、期貨和期權(quán)市場，運用這些市場，市場參與者可以預(yù)測市場的基差(即在雙邊合約交割時雙邊合約價格與現(xiàn)貨價格的差異)風(fēng)險。

電力雙邊合約在電力市場中對于市場風(fēng)險管理起到了重要作用，既能保證用戶得到穩(wěn)定的電力供應(yīng)，為發(fā)電公司、售電公司帶來穩(wěn)定的收益，又可以鎖定價格規(guī)避了電價波動帶來的風(fēng)險，世界各國的電力市場都大量采用這種交易模式。我國已經(jīng)試點的大用戶直接交易主要采用的就是雙邊交易的方式。隨著電力市場的發(fā)展，以及我國電力市場改革對于進一步完善批發(fā)市場，建立零售市場，雙邊交易的方式將被更廣泛的采用。

基于我國當(dāng)前售電側(cè)放開成立的售電公司，需要與發(fā)電公司簽訂雙邊合約，制定購電計劃，不足或者多余的電量則需要在實時市場交易以滿足客戶的用電需求。售電公司如何確定最優(yōu)的合約電量，制定最優(yōu)的購電組合方案，并進行有效的風(fēng)險評估，使總收益最大而風(fēng)險降到最低，對于售電公司的風(fēng)險管理具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種售電主體合約電量優(yōu)化方法及裝置，其目的是通過確定最優(yōu)的合約電量，為售電公司制定最優(yōu)的購電策略，使得售電公司的總收益達(dá)到最大，同時將收益風(fēng)險降至最低。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種售電主體合約電量優(yōu)化方法，其改進之處在于，包括：

構(gòu)建售電主體的年收益模型，并利用所述年收益模型模擬售電主體的年收益；

根據(jù)所述售電主體的年收益，分別確定售電主體的收益期望、收益風(fēng)險和效用值；

調(diào)節(jié)所述售電主體的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)，獲取售電主體的效用值最大時對應(yīng)的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

利用所述實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)獲取最優(yōu)合約電量。

優(yōu)選的，所述構(gòu)建售電主體的年收益模型，并利用所述年收益模型模擬售電主體的年收益，包括：

按下式構(gòu)建售電主體的年收益模型R：

R＝I-C^BC-C^spot-C^pen-C^assist

上式中，I為售電主體的售電收入，C^BC為售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本，C^spot為售電主體在實時市場的購電成本或收益，C^pen為售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰，C^assist為輔助服務(wù)費用；

進一步的，按下式確定所述售電主體的售電收入I：

上式中，Nc為售電公司所簽訂的雙邊合約總數(shù)，Nd為合約期限的天數(shù)，Ni＝24為每日小時數(shù)，為在雙邊合約c在每日第i個時段的合約電價，為用戶負(fù)荷在第d天第i個時間段內(nèi)的實際用電量，b為售電主體根據(jù)國家相關(guān)電價規(guī)定或零售市場行情折算出的預(yù)期零售收益率；

按下式確定所述售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本C^BC：

上式中，為雙邊合約c在每日第i個時間段內(nèi)所簽訂的合約電量，w為實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

按下式確定所述售電主體在實時市場的購電成本或收益C^spot：

上式中，的值為正時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中買入電能，的值為負(fù)時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中賣出電能，p_d,i為售電主體第d天第i個時間段的實際交易價格；

其中，所述的計算公式為：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段內(nèi)的實際負(fù)荷量，為雙邊合約c第d天第i個時間段的合約電量；

所述p_d,i的計算公式為：

上式中，為第d天第i個時間段的實時市場電價；

按下式確定所述售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰C^pen：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰；

其中，所述售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰的計算公式為：

上式中，λ^pen為懲罰系數(shù)，ρ為合同電量的相對誤差界，為第d天第i個時間段的電量偏差，為第d天第i個時間段預(yù)測用電量，為第d天第i個時間段實際用電量；

按下式確定所述輔助服務(wù)費用C^assist：

上式中，p^assist為每單位用電量所需支付的輔助服務(wù)費用。

優(yōu)選的，所述構(gòu)建售電主體的年收益模型，并利用所述年收益模型模擬售電主體的年收益還包括：

利用自回歸滑動平均模型模擬所述年收益模型中預(yù)測用電量和實際用電量；

利用自回歸模型模擬所述年收益模型中實時市場電價；

根據(jù)模擬的所述年收益模型中預(yù)測用電量、實際用電量和實時市場電價以及所述年收益模型模擬售電主體的年收益。

進一步的，所述利用自回歸滑動平均模型模擬所述年收益模型中預(yù)測用電量和實際用電量，包括：

獲取歷史負(fù)荷序列并按下式將所述歷史負(fù)荷序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列

上式中，μ_t為第t個時間點負(fù)荷的均值，σ_t為第t個時間點負(fù)荷的方差，s為售電主體采集預(yù)測用電量或?qū)嶋H用電量的時間點總數(shù)；

按下式構(gòu)建實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型：

上式中，y_t為模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列，θ_i為第i階自回歸系數(shù)，α_t為自回歸滑動平均模型的白噪聲序列，φ_j為第j階滑動平均序列，n為自回歸階數(shù)，m為移動平均階數(shù)；

將所述歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列代入所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型，獲取所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝2、移動平均階數(shù)m＝1以及所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的白噪聲序列α_t，再次利用所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型獲取模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t；

利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的實時負(fù)荷序列

利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的預(yù)測負(fù)荷序列

上式中，ε_t為預(yù)測誤差序列。

進一步的，所述利用自回歸模型模擬所述年收益模型中實時市場電價，包括：

獲取歷史市場電價序列并按下式將所述歷史市場電價序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)市場電價序列

上式中，為星期w第i個時間段電價的平均值，w＝1,2,…7；i＝1,2,…24，s為售電主體采集市場電價的時間點總數(shù)；

按下式建立實時平穩(wěn)市場電價的自回歸模型：

Δp_t＝φΔp_t-1+β_t

上式中，Δp_t為實時平穩(wěn)市場電價，φ為自回歸模型系數(shù)且|φ|＜1，β_t為自回歸模型的白噪音序列；

將所述歷史平穩(wěn)市場電價序列代入所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型，獲取所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝1以及所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的白噪聲序列β_t，再次利用所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型獲取模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t；

利用所述模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t，按下式確定模擬的實時市場電價序列

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述售電主體的年收益，分別確定售電主體的收益期望、收益風(fēng)險和效用值，包括：

利用所述年收益模型模擬，模擬N個合約年的售電主體的年收益R＝{R₁,R₂...R_N}；

按下式確定所述售電主體的收益期望u：

上式中，R_k為第k個合約年售電主體的年收益；

根據(jù)所述N個合約年的售電主體的年收益{R₁,R₂...R_N}，獲取年收益的概率分布函數(shù)，設(shè)B(α)為利潤函數(shù)B不超過α的累積分布函數(shù)，則按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商由于采購方式不同而引起的收益VaR_β：

VaR_β＝max{α∈R:B(α)≤1-β}

按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商對年收益的概率分布尾部1-β的期望值CVaR_β：

上式中，

按下式確定所述售電主體的效用值U：

U＝u+A·CVaR_β

上式中，A為風(fēng)險厭惡指數(shù)。

一種售電主體合約電量優(yōu)化裝置，其改進之處在于，所述裝置包括：

構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建售電主體的年收益模型，并利用所述年收益模型模擬售電主體的年收益；

確定模塊，用于根據(jù)所述售電主體的年收益，分別確定售電主體的收益期望、收益風(fēng)險和效用值；

第一獲取模塊，用于調(diào)節(jié)所述售電主體的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)，獲取售電主體的效用值最大時對應(yīng)的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

第二獲取模塊，用于利用所述實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)獲取最優(yōu)合約電量。

優(yōu)選的，，所述構(gòu)建模塊，包括：

構(gòu)建單元，用于按下式構(gòu)建售電主體的年收益模型R：

R＝I-C^BC-C^spot-C^pen-C^assist

上式中，I為售電主體的售電收入，C^BC為售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本，C^spot為售電主體在實時市場的購電成本或收益，C^pen為售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰，C^assist為輔助服務(wù)費用；

進一步的，所述構(gòu)建單元，包括：

第一構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體的售電收入I：

上式中，Nc為售電公司所簽訂的雙邊合約總數(shù)，Nd為合約期限的天數(shù)，Ni＝24為每日小時數(shù)，為在雙邊合約c在每日第i個時段的合約電價，為用戶負(fù)荷在第d天第i個時間段內(nèi)的實際用電量，b為售電主體根據(jù)國家相關(guān)電價規(guī)定或零售市場行情折算出的預(yù)期零售收益率；

第二構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本C^BC：

上式中，為雙邊合約c在每日第i個時間段內(nèi)所簽訂的合約電量，w為實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

第三構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體在實時市場的購電成本或收益C^spot：

上式中，的值為正時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中買入電能，的值為負(fù)時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中賣出電能，p_d,i為售電主體第d天第i個時間段的實際交易價格；

其中，所述的計算公式為：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段內(nèi)的實際負(fù)荷量，為雙邊合約c第d天第i個時間段的合約電量；

所述p_d,i的計算公式為：

上式中，為第d天第i個時間段的實時市場電價；

第四構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰C^pen：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰；

其中，所述售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰的計算公式為：

上式中，λ^pen為懲罰系數(shù)，ρ為合同電量的相對誤差界，為第d天第i個時間段的電量偏差，為第d天第i個時間段預(yù)測用電量，為第d天第i個時間段實際用電量；

第五構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述輔助服務(wù)費用C^assist：

上式中，p^assist為每單位用電量所需支付的輔助服務(wù)費用。

優(yōu)選的，所述構(gòu)建模塊還包括：

第一模擬單元，用于利用自回歸滑動平均模型模擬所述年收益模型中預(yù)測用電量和實際用電量；

第二模擬單元，用于利用自回歸模型模擬所述年收益模型中實時市場電價；

第三模擬單元，用于根據(jù)模擬的所述年收益模型中預(yù)測用電量、實際用電量和實時市場電價以及所述年收益模型模擬售電主體的年收益。

進一步的，所述第一模擬單元，包括：

第一獲取子單元，用于獲取歷史負(fù)荷序列并按下式將所述歷史負(fù)荷序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列

上式中，μ_t為第t個時間點負(fù)荷的均值，σ_t為第t個時間點負(fù)荷的方差，s為售電主體采集預(yù)測用電量或?qū)嶋H用電量的時間點總數(shù)；

第六構(gòu)建子單元，用于按下式構(gòu)建實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型：

上式中，y_t為模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列，θ_i為第i階自回歸系數(shù)，α_t為自回歸滑動平均模型的白噪聲序列，φ_j為第j階滑動平均序列，n為自回歸階數(shù)，m為移動平均階數(shù)；

第二獲取子單元，用于將所述歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列代入所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型，獲取所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝2、移動平均階數(shù)m＝1以及所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的白噪聲序列α_t，再次利用所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型獲取模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t；

第一確定子單元，用于利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的實時負(fù)荷序列

第二確定子單元，用于利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的預(yù)測負(fù)荷序列

上式中，ε_t為預(yù)測誤差序列。

進一步的，所述第二模擬單元，包括：

第三獲取子單元，用于獲取歷史市場電價序列并按下式將所述歷史市場電價序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)市場電價序列

上式中，為星期w第i個時間段電價的平均值，w＝1,2,…7；i＝1,2,…24，s為售電主體采集市場電價的時間點總數(shù)；

第七構(gòu)建子單元，用于按下式構(gòu)建實時平穩(wěn)市場電價的自回歸模型：

Δp_t＝φΔp_t-1+β_t

上式中，Δp_t為實時平穩(wěn)市場電價，φ為自回歸模型系數(shù)且|φ|＜1，β_t為自回歸模型的白噪音序列；

第四獲取子單元，用于將所述歷史平穩(wěn)市場電價序列代入所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型，獲取所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝1以及所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的白噪聲序列β_t，再次利用所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型獲取模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t；

第三確定子單元，用于利用所述模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t，按下式確定模擬的實時市場電價序列

優(yōu)選的，所述確定模塊，包括：

第四模擬單元，用于利用所述年收益模型模擬，模擬N個合約年的售電主體的年收益R＝{R₁,R₂...R_N}；

第一確定單元，用于按下式確定所述售電主體的收益期望u：

上式中，R_k為第k個合約年售電主體的年收益；

第二確定單元，用于根據(jù)所述N個合約年的售電主體的年收益{R₁,R₂...R_N}，獲取年收益的概率分布函數(shù)，設(shè)B(α)為利潤函數(shù)B不超過α的累積分布函數(shù)，則按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商由于采購方式不同而引起的收益VaR_β：

VaR_β＝max{α∈R:B(α)≤1-β}

第三確定單元，用于按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商對年收益的概率分布尾部1-β的期望值CVaR_β：

上式中，

第四確定單元，用于按下式確定所述售電主體的效用值U：

U＝u+A·CVaR_β

上式中，A為風(fēng)險厭惡指數(shù)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的技術(shù)方案，通過售電公司的年收益模型模擬售電公司的年收益，并根據(jù)售電公司的年收益獲取最優(yōu)的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)，利用實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)確定最優(yōu)的合約電量，為售電公司制定最優(yōu)的購電策略，使得售電公司的總收益達(dá)到最大，同時將收益風(fēng)險降至最低，可以為新一輪電力市場改革售電側(cè)放開背景下制定售電公司最優(yōu)購電策略進行收益風(fēng)險管理提供重要依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種售電主體合約電量優(yōu)化方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例中各時段標(biāo)準(zhǔn)合約電量；

圖3是本發(fā)明實施例中各時段的合約電價；

圖4是本發(fā)明實施例中各市場電價；

圖5是本發(fā)明實施例中β＝90％時收益期望和風(fēng)險變化；

圖6是本發(fā)明實施例中β＝95％時收益期望和風(fēng)險變化；

圖7是本發(fā)明實施例中均值-CVaR曲線；

圖8是本發(fā)明實施例中均值-VaR曲線；

圖9是本發(fā)明實施例中β＝90％時的效用函數(shù)值；

圖10是本發(fā)明一種售電主體合約電量優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作詳細(xì)說明。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供的一種售電主體合約電量優(yōu)化方法，描述的環(huán)境是一個遠(yuǎn)期雙邊合約交易市場和短期實時市場共存的電力市場。電力合約逐年簽訂，實時市場提前1h關(guān)閘出清。選用的電力雙邊合約為國外電力市場中普遍采用的確定各時段電量的電力合約，即買賣雙方需要通過合約確定如下內(nèi)容：

(1)合約開始時間T1與終止時間T2；(合約期限T)；

(2)合約期內(nèi)，每日各時段交易的合約電量

(3)各時段的合約電價π_i($)，1≤i≤Ni；

由電力交易監(jiān)管機構(gòu)確定的內(nèi)容包括：

(1)實際用電量與合約購買電量允許的誤差界ρ，實際用電量超出合約允許誤差范圍受到的懲罰系數(shù)λ^pen；

(2)合約由于第三方緣故未能送達(dá)時的責(zé)任歸屬。

售電公司首先同發(fā)電公司簽訂分時雙邊合約，通過合約鎖定電價；同時在實時市場進行差額電量交易，以實時市場電價進行結(jié)算；實時市場中的不平衡結(jié)算是第三方監(jiān)管機構(gòu)對于電量偏差超過允許范圍給予的懲罰，通過售電公司的年收益模型模擬售電公司的年收益，并根據(jù)售電公司的年收益獲取最優(yōu)的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)，利用實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)確定最優(yōu)的合約電量，為售電公司制定最優(yōu)的購電策略，如圖1所示，包括：

101.構(gòu)建售電主體的年收益模型，并利用所述年收益模型模擬售電主體的年收益；

102.根據(jù)所述售電主體的年收益，分別確定售電主體的收益期望、收益風(fēng)險和效用值；

103.調(diào)節(jié)所述售電主體的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)，獲取售電主體的效用值最大時對應(yīng)的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

104.利用所述實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)獲取最優(yōu)合約電量。

具體的，所述步驟101中，售電主體的年收益模型需根據(jù)市場環(huán)境和交易規(guī)則的制定，基于售電收入、雙邊合約成本、實時市場成本、輔助服務(wù)成本和市場懲罰的確定，合約電量和合約電價的確定，因此，按下式構(gòu)建售電主體的年收益模型R：

R＝I-C^BC-C^spot-C^pen-C^assist

上式中，I為售電主體的售電收入，C^BC為售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本，C^spot為售電主體在實時市場的購電成本或收益，C^pen為售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰，C^assist為輔助服務(wù)費用；

其中，按下式確定所述售電主體的售電收入I：

上式中，Nc為售電公司所簽訂的雙邊合約總數(shù)，Nd為合約期限的天數(shù)，Ni＝24為每日小時數(shù)，為在雙邊合約c在每日第i個時段的合約電價，為用戶負(fù)荷在第d天第i個時間段內(nèi)的實際用電量，b為售電主體根據(jù)國家相關(guān)電價規(guī)定或零售市場行情折算出的預(yù)期零售收益率；

按下式確定所述售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本C^BC：

上式中，為雙邊合約c在每日第i個時間段內(nèi)所簽訂的合約電量，w為實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

按下式確定所述售電主體在實時市場的購電成本或收益C^spot：

上式中，的值為正時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中買入電能，的值為負(fù)時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中賣出電能，p_d,i為售電主體第d天第i個時間段的實際交易價格；

其中，所述的計算公式為：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段內(nèi)的實際負(fù)荷量，為雙邊合約c第d天第i個時間段的合約電量；

所述p_d,i的計算公式為：

上式中，為第d天第i個時間段的實時市場電價；

按下式確定所述售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰C^pen：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰；

其中，所述售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰的計算公式為：

上式中，λ^pen為懲罰系數(shù)，ρ為合同電量的相對誤差界，為第d天第i個時間段的電量偏差，為第d天第i個時間段預(yù)測用電量，為第d天第i個時間段實際用電量；

按下式確定所述輔助服務(wù)費用C^assist：

上式中，p^assist為每單位用電量所需支付的輔助服務(wù)費用。

進一步的，可以基于歷史數(shù)據(jù)，使用自回歸滑動平均模型(ARMA模型)進行實時負(fù)荷的模擬和負(fù)荷的短期預(yù)測，使用自回歸模型(AR模型)進行實時電價模擬，并根據(jù)上述售電主體的年收益模型模擬售電主體的年收益，因此，所述步驟101還包括：

利用自回歸滑動平均模型模擬所述年收益模型中預(yù)測用電量和實際用電量；

利用自回歸模型模擬所述年收益模型中實時市場電價；

根據(jù)模擬的所述年收益模型中預(yù)測用電量、實際用電量和實時市場電價以及所述年收益模型模擬售電主體的年收益。

具體的，所述利用自回歸滑動平均模型模擬所述年收益模型中預(yù)測用電量和實際用電量，包括：

獲取歷史負(fù)荷序列

由于實際負(fù)荷序列在宏觀和微觀上均具有一定的周期性，即原始的負(fù)荷序列不具備寬平穩(wěn)特性，需要對原始數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)化處理，按下式將所述歷史負(fù)荷序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列

上式中，μ_t為第t個時間點負(fù)荷的均值，σ_t為第t個時間點負(fù)荷的方差，s為售電主體采集預(yù)測用電量或?qū)嶋H用電量的時間點總數(shù)；

按下式構(gòu)建實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型：

上式中，y_t為模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列，θ_i為第i階自回歸系數(shù)，α_t為自回歸滑動平均模型的白噪聲序列，φ_j為第j階滑動平均序列，n為自回歸階數(shù)，m為移動平均階數(shù)；

將所述歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列代入所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型，獲取所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝2、移動平均階數(shù)m＝1以及所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的白噪聲序列α_t，再次利用所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型獲取模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t；

利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的實時負(fù)荷序列

利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的預(yù)測負(fù)荷序列

上式中，ε_t為預(yù)測誤差序列。

所述利用自回歸模型模擬所述年收益模型中實時市場電價，包括：

獲取歷史市場電價序列對實時電價的過程分析表明，原始的電價序列具有明顯的日周期和周周期特性，因此，按下式將所述歷史市場電價序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)市場電價序列

上式中，為星期w第i個時間段電價的平均值，w＝1,2,…7；i＝1,2,…24，s為售電主體采集市場電價的時間點總數(shù)；

按下式建立實時平穩(wěn)市場電價的自回歸模型：

Δp_t＝φΔp_t-1+β_t

上式中，Δp_t為實時平穩(wěn)市場電價，φ為自回歸模型系數(shù)且|φ|＜1，β_t為自回歸模型的白噪音序列；

將所述歷史平穩(wěn)市場電價序列代入所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型，獲取所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝1以及所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的白噪聲序列β_t，再次利用所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型獲取模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t；

利用所述模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t，按下式確定模擬的實時市場電價序列

進一步的，基于上述售電主體的年收益模型模擬N個合約年的交易狀況，得到售電公司收益的樣本集，進而求得收益期望和收益風(fēng)險值，收益風(fēng)險通過風(fēng)險價值(VaR)和條件風(fēng)險價值(CVaR)兩個指標(biāo)度量，因此，所述步驟102中包括：

利用所述年收益模型模擬，模擬N個合約年的售電主體的年收益R＝{R₁,R₂...R_N}；

按下式確定所述售電主體的收益期望u：

上式中，R_k為第k個合約年售電主體的年收益；

根據(jù)所述N個合約年的售電主體的年收益{R₁,R₂...R_N}，獲取年收益的概率分布函數(shù)，設(shè)B(α)為利潤函數(shù)B不超過α的累積分布函數(shù)，則按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商由于采購方式不同而引起的收益VaR_β：

VaR_β＝max{α∈R:B(α)≤1-β}

按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商對年收益的概率分布尾部1-β的期望值CVaR_β：

上式中，

售電公司通過比較不同合約電量時的收益期望和收益風(fēng)險，對各種購電組合方案進行評估，從而選出最優(yōu)的合約電量。對于決策者而言，收益期望越高越好，但是風(fēng)險概念帶有強烈的主觀心理色彩，取決于決策者的個體心理感受，所以需要借助效用函數(shù)來研究決策者的風(fēng)險偏好，因此，按下式確定所述售電主體的效用值U：

U＝u+A·CVaR_β

上式中，A為風(fēng)險厭惡指數(shù)。

本發(fā)明提供一種售電主體合約電量優(yōu)化方法的實施例，選取某總負(fù)荷為6000MW的售電公司作為研究對象，研究其運營策略。負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)使用美國PJM發(fā)布的PJM DA demand自2010年1月1日-2014年12月31日的實測負(fù)荷數(shù)據(jù)，按照等比例縮放的原則確定售電公司的負(fù)荷電量。

計算得到各時段的標(biāo)準(zhǔn)合約電量如表1所示：

表1各時段的合約電量

各時段的標(biāo)準(zhǔn)合約電量如圖2所示，可見各時段的合約電量有較大差別，符合日變化曲線規(guī)律。

選用美國PJM電力市場2014年1月-2015年9月，共40周各小時的實時電價，計算得到各時段的合約電價如圖3所示?？梢钥闯觯褂梅謺r雙邊合約后，各時段的合約電價具有明顯差別，反映該時段的電力供需關(guān)系。

假設(shè)由監(jiān)管機構(gòu)確定的電量誤差界ρ＝10％，電量不足時的懲罰系數(shù)λ^pen＝2$/MW·h。分別使用ARMA(2，1)模型和AR(1)模型對合約年的負(fù)荷和實時電價進行模擬，零售收益率b取20％。對比一日內(nèi)各市場的交易價格，如表2所示。

各市場的交易價格如圖4所示?？梢钥闯?，零售市場電價最高，實時市場電價略高于合約電價，回購電價最低。

在收益風(fēng)險評估時，選用置信度90％及95％兩種不同的置信水平分別進行計算。選取步長為0.1，得到不同合約電量下售電公司的收益結(jié)果如表2所示，表中所有數(shù)據(jù)的值均省略×10⁷。

表2不同合約電量下售電公司的收益對比

選取w的步長為0.01，在置信水平β＝90％時，則其不同分配系數(shù)下收益期望和風(fēng)險的變化規(guī)律如圖5和圖6所示，兩種置信水平下，收益期望隨CVaR指標(biāo)的變化曲線如圖7所示，兩種置信水平下，收益期望隨VaR指標(biāo)的變化曲線如圖8所示，

選取風(fēng)險厭惡指數(shù)A＝1，置信水平β＝90％，計算各分配系數(shù)下的效用函數(shù)，如圖9所示。當(dāng)w＝0.95時，效用函數(shù)值達(dá)到最大。故當(dāng)合約電量為標(biāo)準(zhǔn)合約電量的95％時，售電公司的售電效用最大，為最優(yōu)合約電量。

本發(fā)明還提供一種售電主體合約電量優(yōu)化裝置，如圖10所示，所述裝置包括：

構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建售電主體的年收益模型，并利用所述年收益模型模擬售電主體的年收益；

確定模塊，用于根據(jù)所述售電主體的年收益，分別確定售電主體的收益期望、收益風(fēng)險和效用值；

第一獲取模塊，用于調(diào)節(jié)所述售電主體的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)，獲取售電主體的效用值最大時對應(yīng)的年收益模型中的實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

第二獲取模塊，用于利用所述實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)獲取最優(yōu)合約電量。

具體的，所述構(gòu)建模塊，包括：

構(gòu)建單元，用于按下式構(gòu)建售電主體的年收益模型R：

R＝I-C^BC-C^spot-C^pen-C^assist

上式中，I為售電主體的售電收入，C^BC為售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本，C^spot為售電主體在實時市場的購電成本或收益，C^pen為售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰，C^assist為輔助服務(wù)費用；

所述構(gòu)建單元，包括：

第一構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體的售電收入I：

上式中，Nc為售電公司所簽訂的雙邊合約總數(shù)，Nd為合約期限的天數(shù)，Ni＝24為每日小時數(shù)，為在雙邊合約c在每日第i個時段的合約電價，為用戶負(fù)荷在第d天第i個時間段內(nèi)的實際用電量，b為售電主體根據(jù)國家相關(guān)電價規(guī)定或零售市場行情折算出的預(yù)期零售收益率；

第二構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體通過雙邊合約簽訂的購電的成本C^BC：

上式中，為雙邊合約c在每日第i個時間段內(nèi)所簽訂的合約電量，w為實際合約電量占標(biāo)準(zhǔn)合約電量的比例系數(shù)；

第三構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體在實時市場的購電成本或收益C^spot：

上式中，的值為正時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中買入電能，的值為負(fù)時表示售電主體第d天第i個時間段在實時市場中賣出電能，p_d,i為售電主體第d天第i個時間段的實際交易價格；

其中，所述的計算公式為：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段內(nèi)的實際負(fù)荷量，為雙邊合約c第d天第i個時間段的合約電量；

所述p_d,i的計算公式為：

上式中，為第d天第i個時間段的實時市場電價；

第四構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述售電主體由于電量偏差超過允許范圍受到的懲罰C^pen：

上式中，為售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰；

其中，所述售電主體第d天第i個時間段受到的懲罰的計算公式為：

上式中，λ^pen為懲罰系數(shù)，ρ為合同電量的相對誤差界，為第d天第i個時間段的電量偏差，為第d天第i個時間段預(yù)測用電量，為第d天第i個時間段實際用電量；

第五構(gòu)建子單元，用于按下式確定所述輔助服務(wù)費用C^assist：

上式中，p^assist為每單位用電量所需支付的輔助服務(wù)費用。

所述構(gòu)建模塊還包括：

第一模擬單元，用于利用自回歸滑動平均模型模擬所述年收益模型中預(yù)測用電量和實際用電量；

第二模擬單元，用于利用自回歸模型模擬所述年收益模型中實時市場電價；

第三模擬單元，用于根據(jù)模擬的所述年收益模型中預(yù)測用電量、實際用電量和實時市場電價以及所述年收益模型模擬售電主體的年收益。

12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述第一模擬單元，包括：

第一獲取子單元，用于獲取歷史負(fù)荷序列并按下式將所述歷史負(fù)荷序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列

上式中，μ_t為第t個時間點負(fù)荷的均值，σ_t為第t個時間點負(fù)荷的方差，s為售電主體采集預(yù)測用電量或?qū)嶋H用電量的時間點總數(shù)；

第六構(gòu)建子單元，用于按下式構(gòu)建實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型：

上式中，y_t為模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列，θ_i為第i階自回歸系數(shù)，α_t為自回歸滑動平均模型的白噪聲序列，φ_j為第j階滑動平均序列，n為自回歸階數(shù)，m為移動平均階數(shù)；

第二獲取子單元，用于將所述歷史平穩(wěn)負(fù)荷序列代入所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型，獲取所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝2、移動平均階數(shù)m＝1以及所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型的白噪聲序列α_t，再次利用所述實時平穩(wěn)負(fù)荷序列的自回歸滑動平均模型獲取模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t；

第一確定子單元，用于利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的實時負(fù)荷序列

第二確定子單元，用于利用所述模擬的實時平穩(wěn)負(fù)荷序列y_t，按下式確定模擬的預(yù)測負(fù)荷序列

上式中，ε_t為預(yù)測誤差序列。

所述第二模擬單元，包括：

第三獲取子單元，用于獲取歷史市場電價序列并按下式將所述歷史市場電價序列轉(zhuǎn)化為歷史平穩(wěn)市場電價序列

上式中，為星期w第i個時間段電價的平均值，w＝1,2,…7；i＝1,2,…24，s為售電主體采集市場電價的時間點總數(shù)；

第七構(gòu)建子單元，用于按下式構(gòu)建實時平穩(wěn)市場電價的自回歸模型：

Δp_t＝φΔp_t-1+β_t

上式中，Δp_t為實時平穩(wěn)市場電價，φ為自回歸模型系數(shù)且|φ|＜1，β_t為自回歸模型的白噪音序列；

第四獲取子單元，用于將所述歷史平穩(wěn)市場電價序列代入所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型，獲取所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的參數(shù)，即自回歸階數(shù)n＝1以及所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型的白噪聲序列β_t，再次利用所述實時平穩(wěn)市場電價序列的自回歸模型獲取模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t；

第三確定子單元，用于利用所述模擬的實時平穩(wěn)市場電價序列Δp_t，按下式確定模擬的實時市場電價序列

所述確定模塊，包括：

第四模擬單元，用于利用所述年收益模型模擬，模擬N個合約年的售電主體的年收益R＝{R₁,R₂...R_N}；

第一確定單元，用于按下式確定所述售電主體的收益期望u：

上式中，R_k為第k個合約年售電主體的年收益；

第二確定單元，用于根據(jù)所述N個合約年的售電主體的年收益{R₁,R₂...R_N}，獲取年收益的概率分布函數(shù)，設(shè)B(α)為利潤函數(shù)B不超過α的累積分布函數(shù)，則按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商由于采購方式不同而引起的收益VaR_β：

VaR_β＝max{α∈R:B(α)≤1-β}

第三確定單元，用于按下式確定所述售電主體的收益風(fēng)險中的置信度β下售電商對年收益的概率分布尾部1-β的期望值CVaR_β：

上式中，

第四確定單元，用于按下式確定所述售電主體的效用值U：

U＝u+A·CVaR_β

上式中，A為風(fēng)險厭惡指數(shù)。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。