基于金融输电权和BDE算法的双层最优购电组合策略

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1、万方数据第30卷第5期电力自动化设备V01．30No．52010年5月E1e(：trlcPowerAut。ITIati。nEquipmentMay2010o—一--------III——————●●—■————————●———————_—_—●—■————●—●●_●—●——_一基于金融输电权和BDE算法的双层最优购电组合策略庄晓丹1，冯冬涵2，甘德强1(1．浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027；2．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240)摘要：在输电网开放的电力市场环境下。利用金融输电权(1ZrR)进行阻塞管理是近年来阻塞管理领域的研究热点．而拍卖是进行n’R

2、分配的主要方式之一。采用兀’R对冲阻塞风险，将r】：'R拍卖市场和电能交易市场相结合．提出了考虑阻塞风险的供电公司双层最优购电组合模型．上层优化以供电公司效用最大化为目标。下层以兀R拍卖收益最大化为目标。在决策过程中综合考虑了电能市场和兀lR拍卖市场的双重不确定因素。针对该双层优化模型的随机性特点设计了基于蒙特卡罗和微分进化的双层微分进化(BDE)算法。算例结果证明了适当的nR可降低购电组合的风险．并表明了该双层模型和算法的合理性和有效性。关键词：电力市场；供电公司；购电组合；阻塞风险；金融输电权；双层优化；BDE算法中图分类号：TM73：F123．9文献标识码：A文章编号：100

3、6—6047(2010)05一0011—070引言随着电力改革的不断深入。输电网开放已成为改革进一步深化的趋势。供电公司将在区域批发市场参与竞价购电．然后再向用户供电。电力市场中存在着长期合同市场、日前市场以及实时市场等不同性质与功能的交易市场。为了增加收益。降低成本，同时适当规避风险．研究供电公司如何在这些交易市场间适当分配所需的电量．以最小风险获取最大收益，就成为一个非常值得研究的课题。文献[1]采用动态规划求解了在日前、时前和实时3个顺序市场中的购电策略问题；文献『2]研究了计及2个市场电价相关性的多目标购电策略模型；文献[3]根据Markowitz投资理论对长期合同市场和现

4、货市场中的最优购电组合进行研究；文献[4]基于机会约束规划方法建立了最优购电组合模型；文献[5．6]则分别采用了目前金融领域流行的风险价值(VaR)指标和条件风险价值(CVaR)指标来评估购电风险。市场环境下的自由竞价和双边合同增大了潮流的不确定性。使得输电网出现阻塞的情况不可避免。由节点电价LMP(LocationalMarginalPrice)理论[7】可知．当输电网出现阻塞时．阻塞成本将严重影响整个电价[引。由于LMP的不确定性，这就带来了新的阻塞风险。因此．供电公司在进行最优电量分配时，需要考虑网络阻塞所带来的不利影响[引。利用输电权进行阻塞管理是近年来阻塞管理领域的研究热

5、点和重要发展趋势[101。金融输电权丌R(FinancialTransmissionRights)【111是一种规避阻塞风险的金融工具。当网络发生阻塞时。兀’R的持有者将从独立运营商(ISO)处获得相应的补偿，而无需支付由于阻塞而产生的费用．从而使得输电价格具有长期稳定性。所以，供电公司在建立购电组合时．合收稿日期：2009—11～26；修回日期：2010一01一ll理利用FTR可以规避区域间电能交易的阻塞和价格风险。迄今为止．大多数相关文献的研究集中在兀’R的拍卖机制与兀R的最优竞价策略等领域D2-b]。而对17rR交易与电能交易相结合以降低风险的问题的研究则相对较少。文献『16

6、．17]研究了电能交易和输电权交易相结合的统一拍卖问题．希望以此降低电力市场的交易成本和交易风险，而文献[18]研究了利用差价合同和金融输电权的组合来规避电力市场中随机电价和阻塞的风险。本文将FrR交易与电能交易相结合．提出了一种采用FTR规避区域间双边合同阻塞风险的双层购电组合模型．该双层优化模型的上层借助现代投资组合理论．以在一定收益下供电公司的风险最小化为目标：下层则以n'R拍卖市场中ISO的拍卖收益最大化为目标．综合考虑了电能市场和盯R拍卖市场的不确定性。由于双层优化的非可微性和非凸性I悖J特点．其求解通常比较困难。传统意义上的经典解法主要有库恩塔克方法[矧、罚函数法【：¨

7、、最速下降法[221、分支定界法[23]和Kth．best方法[241。以上方法都是通过不同的手段解决非可微性和非凸性．但是都有各自的局限。文中针对所提出的双层优化模型的随机性特点设计了基于蒙特卡罗模拟和微分进化算法的双层微分进化BDE(Bi。levelDifferentialEvolution)算法，该算法具有较强的鲁棒性。最后的算例说明适当的FrR可有效降低购电组合的风险。并说明了该模型以及算法的合理性和有效性。1市场背景1．1电能市场本文主要讨论供电公司在日前现