电力市场 | 基于信息接入的电力交易技术支持系统功能架构及应用研究

当前,电力体制改革已经进入快车道和深水区,我国电力行业与市场形态进入全新发展阶段。中发9号文提出,“有序推进电价改革,推进电力交易体制改革,完善市场化交易机制;稳步推进售电侧改革,有序向社会资本放开售电业务。”售电侧放开,致使电力市场参与主体多元化、复杂化、海量化,市场交易量大大增加,如何对电力市场化交易涉及的庞大数据进行有针对性的大数据分析,并不断提升自身服务水平和经营质效,从而更好地服务于发电侧、用电侧,成为电改领域日益重要的研究课题。

国家提出大力推进“互联 +”智慧能源的发展战略,无论是综合能源还是市场化需求侧响应等新型能源服务的工具和手段,都依赖于数据和业务的不断挖掘,才能*终实现用户体验和用户参与水平的提升。大数据平台以及多年形成的海量数据资产,将是交易机构主动迎接挑战、主动***改革方向的重要资源,将为进一步放大电力市场的数据资产优势,奠定坚实基础。

目前,某些国外售电市场发展较为成熟,如美国、英国、俄罗斯、澳大利亚等国家已实现完全市场化,这就意味着电力终端用户拥有能够自由选择供电商的权力。我国电力市场化改革从2002年起步,一直在积极借鉴国际经验,探索一条有中国特色的电力市场化道路。近年来,关于国内电力市场的研究文献多集中于市场经济下的电力交易环境、电力交易模式、电力交易各主体利益分析及售电业务系统的设计与实现等方面,而较少从信息接入和交易技术支持系统功能的角度去研究如何利用信息化手段更好地支撑电力市场建设及相关业务的开展。

电力交易技术支持系统功能架构

图1:电力交易技术支持系统功能架构

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数据层

售电侧市场主体信息数据的接入,主要是从(配)售电公司的信息系统获取用户档案、购售电合同、用电计划、成交电量、电价等数据;电力大用户的生产管理系统获取用户的生产数据;气象信息系统获取天气预 数据;经法信息系统获取市场主体成员经营状况信息、司法诉讼数据;金融信息系统获取市场主体相关征信数据;舆情信息系统获取社会关注热点数据等等。

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基础功能层

基于从各个渠道获取的数据,利用大数据挖掘技术进行数据处理,并综合运用人工智能算法、数据聚类分析,实现“用户负荷预测”“用户用电数据画像”“电力市场评价”“电力市场主体评价”4个基础功能,可直接输出结果,也可供“***功能”模块调用。

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***功能

“***功能”模块按照功能应用类型不同,分为“电 运营”“用户服务”“社会责任”“电力市场”4大类,其中“电 运营”类包括“售电收入预测”“配 规划辅助分析”等功能;“用户服务”类包括“停电敏感用户分析”“履约风险提醒”等功能;“社会责任”类包括“综合能效提升”“可再生能源消纳分析”等功能;“电力市场”类包括“交易仿真培训”“电力市场沙盘”等功能。

信息接入

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总体原则

安全性:信息交换过程采用身份认证、数字签名、加密和访问控制以及物理隔离等技术,确保交换信息的保密性、真实性、完整性。可靠性:从系统运行和数据传输两个层面保证可靠性,在系统运行方面,信息接入总线具备即插即用、状态监测、异常分析、大并发情况下的系统优化运行能力;在数据传输方面,具备可靠传输、异常 警、事务处理、交互日志等功能。合规性:需要考虑电力市场交易的规则及信息保密层级的定义,信息交换系统须从应用功能和通信安全等多方面确保信息接入的合规性,提供信息接入的日志及数据审计功能。开放性:具体内容与业务应用等方面保持一定的开放性,以支持数据类型的增减、业务功能的扩展及新应用系统的接入。先进性:采用当前主流先进的互联 技术,提高信息接入的自动化处理程度、并发处理效率和系统稳定性能。

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信息接入内容

售电侧信息接入范围主要包括:售电公司售电信息系统、发电企业信息系统、电力市场大用户信息系统、经法信息系统、气象信息系统、金融系统、舆情信息系统、第三方信用评价系统、政府信息系统、环保信息系统等。详见表1。

 

表1:售电侧信息接入内容

 表2:2019年度电力交易情况(单位:兆瓦时)

应用功能设计

电力交易技术支持系统应用功能分为基础、***两部分。基础功能较为容易实现,同时也是***功能的基础。而***功能则是在基础功能的成果上进一步开发拓展,实际应用范围较广。

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基础功能

(1)用户负荷预测。

目的意义:传统的负荷预测系统由于难以采集到用户侧的用电数据,负荷预测的准确性较低。随着电力市场的发展,用户负荷预测的重要性日益突出。用户负荷预测准确性直接决定了电力市场供需平衡预测情况,售电公司、大用户的竞价策略和偏差考核结果等,同时用户侧负荷预测也是售电侧负荷预测的基础。功能描述:采用用户个性化负荷预测方法,从*基础的用户数据开始,先逐一分析用户的用电特性,设计适应性的预测方法,对每一个用户进行负荷预测,再将所有用户的负荷预测结果叠加计算,得到用户负荷预测结果。相较之传统的负荷预测方法,该应用考虑了不同用户的用电行为特性,自下而上,实现了负荷预测的个性化和精细化,同时将用户所在行业的生产计划与之关联,能够显著提升用户负荷预测水平。(2)用户数据画像。目的意义:通过对电力用户的相关用电数据分析,掌握各类用户的个性化特征,并进行聚类分析,为用户信用评级、用户服务、电力市场风险预警提供有力的支撑。功能描述:基于用户参与电力市场交易行为、历史及实时用电情况、历史用电缴费行为、安全用电行为、生产经营情况等方面的数据对用户进行“画像”,并进行聚类分析,从行业类别、用电特性、安全生产、风险等级等维度对用户进行分析并建档,为***功能提供数据支撑。(3)电力市场评价。目的意义:通过引入电力市场评价,可以方便市场主体、市场运营机构和监管机构及时了解市场状况、发现市场中存在的问题,并进行响应和调整,对推进电力市场建设,提高电力市场的科学管理水平有重要作用。 功能描述:基于电力市场整体运营情况,从电力市场外部环境,电力市场主体参与交易的活跃度,交易成交量指数、发电侧、售电侧交易结果的赫芬达尔—赫希曼指数以及市场各类投诉等数据,对电力市场整体运营情况进行综合评价。(4)电力市场主体评价。目的意义:电力市场主体包括发电企业、电 企业、电力用户、售电公司,该应用初期先针对售电侧的售电公司及电力用户进行评价,后期可拓展***电企业和电 企业。通过开展电力市场主体评价,可甄别市场主体状况,维持市场秩序稳定。功能描述:基于所采集的各项数据,按照湖北电力市场主体指标评价体系,针对售电市场中的售电公司及电力用户分别进行评分,并依据评分结果,应用到履约保函制度、交易规则当中,使市场风险得到闭环控制。

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***功能

1)交易仿真培训。目的意义:随着新入市的电力市场主体数量的迅猛增多,市场主体的培训需求大幅增长,急需一套面向市场主体的仿真培训系统,在低成本、低风险的前提下,帮助市场主体迅速学习电力交易相关业务流程,逐步提高业务能力。功能描述:支持进行月度集中竞价、双向挂牌交易等中长期交易形式的交易仿真培训;支持在有输电阻塞约束的节点 络下,进行带电力曲线的短期现货市场交易仿真培训。具备交易过程回溯、交易结果结算能力,并快速生成各类 表,对交易仿真 价行为进行总结并分析。2)电力市场沙盘。目的意义:电力市场沙盘采用复杂系统建模与仿真方法,主要面向市场设计者、管理者和研究人员。该功能应用内建了实验经济学仿真平台,接入电力市场的相关真实数据,通过多代理的方法客观模拟电力市场在各种因素影响下的动态变化,有助于相关方把握系统边际电价走势,进行电 阻塞分析预警,以及交易规则仿真验证评估。功能描述:①系统边际电价预测:提供小时级、日级、周级的系统边际电价预测;提供月度与季度系统边际电价的趋势性预测。②电 阻塞分析预警:针对于预定义的关键节点,提供小时级、日级的预测能力,滚动更新发生输电阻塞的线路及节点边际电价中阻塞分量预测值的大小;面向批发市场的参与者,滚动更新预测的阻塞信息,引导发、售两端主动调整自身的交易行为,以经济手段实现阻塞管理。③交易规则仿真验证评估:支持通过修改电力市场交易规则模型中的具体参数,以刻画交易规则的变更;支持定量评估交易规则的变更对各市场主体交易行为的激励及影响;模拟新交易规则下,各市场主体动态博弈可能产生的市场结果,并*终估计各市场主体盈余的潜在变动。

 图2:停电敏感用户分析功能实现方法思路

案例——停电敏感用户分析

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方法思路

停电敏感用户分析是从市场化交易电量、用电负荷性质、故障抢修的历史记录、电 和能源监管投诉等多个维度识别停电敏感用户。将停电敏感用户的所在供电所、台区、关联线路纳入重点关注的范围,并提醒供电企业,在考虑电 安全性和可靠性的前提下,综合调整供电设备检修和停电计划,为这类用户提供个性化增值服务,提高供电可靠性和用户服务水平。

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实现过程

 表3:2019年度交易电量排名前10大用户(单位:兆瓦时,元)

根据售电平台或交易平台中的合同电量分解,我们以**钢铁股份有限公司的成交电量为例,将该用户2019年成交电量分解到月,可统计分析出用电量集中的月份。如图3所示。 

图3:**钢铁股份有限公司2019年度交易电量月底分解

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