基于随机规划的水电能源市场运行策略及风险决策

多级市场模式下的水电能源优化运行将是一个多维时空尺度下的决策问题，径流的随机性、市场的波动性都将对发电收益产生深刻影响，面临着巨大的收益风险。如何在水库调度与市场交易策略中充分考虑随机性的影响，实现对风险的有效规避是迫切需要解决的问题。本课题将调度决策与市场交易策略紧密结合，以场景缩减技术与蒙特卡罗模拟方法构建随机输入，建立基于随机规划方法的电能分配策略，为探索多级市场模式下水电能源优化运行的调度规则与市场战略提供全新思路；通过对不同风险管理模式对水电能源优化调度影响机理的分析，建立基于动态风险管理方法的水电能源风险调度模型，为水力发电公司依据自身风险接受程度灵活安排调度决策提供理论依据；通过对随机性建模与交易风险特征的耦合关系分析，结合随机规划框架下不同阶段决策间的补偿特性，建立将随机性建模与风险建模相结合的风险决策模型，为探索复杂随机因素影响下水力发电公司的风险应对提供新的技术方法。

本课题关注了传统水电能源系统在电力交易普遍开展的新模式下，调度决策与市场交易所表现出的新问题与挑战。突破以往研究只重传统的水库调度策略或只重多市场组合交易策略的研究，将调度决策与交易决策相结合，将调度决策与风险管理策略相融合；同时关注到实际调度运行中凝炼运行经验的迫切需求，对水电蓄放水调度本质规律及对电网负荷关键影响因素着力研究，以期为实际调度运行提供有力的决策支持。.项目主要开展了如下工作：.（1）完成随机规划模型的场景树模型输入的构建：基于时间序列模型及启发式方法得到年内月径流及电价的统计参数，采用蒙特卡罗方法得到相应的场景树模型；编程实现场景缩减技术，为进一步结合蒙特卡罗方法，建立兼顾决策模型可解性与计算精度的场景树模型奠定基础；（2）完成水电站多级市场模式下电量分配问题的随机优化决策模型构建与实施：提出将多市场电量分配策略与发电调度调整决策视为随机规划框架下的不同阶段决策，对不同随机变量输入下的风险特征以VaR方法进行有效评估，为决策者依据对随机性特征的预判做出合理的电量分配提供理论依据；（3）完成均衡风险与收益的水电站短期优化调度的模型构建与实施：提出以场景序列表示电价的随机性，通过设定目标收益值，以各场景收益不能满足目标收益的差额衡量收益风险，将动态调整风险约束的风险管理策略融入调度模型，为决策者获得收益、风险及末期库容约束违反更为合理的平衡，依据自身风险接受程度做出最优调度决策提供理论依据；（4）完成随机规划框架下风险决策模型的构建与实施：依据场景树模型，在各个时段将收益风险具体量化，以风险惩罚的方式建立了随机规划框架下的风险效用模型，充分考虑水电调度决策与市场交易策略、随机性描述与风险度量具有复杂耦合关系，实现了收益与风险的均衡决策；（5）完成水电站蓄放水调度规律的发现与实施：以蓄能高效利用为目标，结合系统电量需求，通过合理控制水电站蓄水期水位上升及枯水期水位消落，提出兼顾水量利用与水头运行的最佳蓄放水调度决策技术，具备清晰的调度运行控制原则，适应电网运行约束的不断变化，具有显著的应用价值；（6）完成基于预测策略优选机制的电网负荷峰谷差与最高负荷的预测技术的构建与实施：分析不同预测策略对不同特征负荷数据信息的挖掘敏感性，通过预测策略的优选机制，显著提升日负荷峰谷差与最高负荷预测的精确度，对于水电调峰容量的合理安排，提升水电调度运行水平具有重要价值。