深度文章 | 电力现货市场环境下售电商激励型需求响应优化策略-北极星售电网

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摘要：需求响应是售电商应对现货市场风险的重要工具，但已有研究中的售电商均采取电价型需求响应策略，无法根据变化的实际情况灵活实施需求响应，缺乏关于激励型需求响应的深入研究。针对此，构建了单一售电商与多个用户之间的激励型需求响应主从博弈模型，其中售电商在现货市场电价高于售电价格的时段，制定需求响应补贴策略以减少其售电损失，而用户根据售电商制定的补贴价格决定相应时段的响应量以获取额外收益。通过分析给出了博弈模型的求解方法，算例表明，售电商及用户均可通过需求响应而获益。此外，文中分析了现货市场价格波动对售电商的补贴价格制定、用户响应量和各自需求响应收益的影响以及不同类型的用户加入需求响应项目时对售电商需求响应收益的影响。

（来源：电力系统自动化作者：郭昆健，高赐威，林国营，卢世祥，冯小峰）

0 引言

2015 年中国开始了新一轮的电力体制改革，向社会资本放开售电市场、培育多种售电主体成为其中的重要任务［1］。售电商是处于发电商与中小用户之间的中间商，主要盈利方式为赚取购售电差价。售电商基于用户中长期负荷预测结果，在中长期市场进行购电，但是预测结果与实际负荷难以完全一致，导致售电商还需要参与现货市场以平衡购电量与用户需求［2］。现货市场是电力市场的重要组成部分，也是协调售电商等市场主体之间稳步交易以及保障系统安全运行的关键［3-4］。目前，中国已开展了相应的现货市场试点建设工作［5］，为售电商营造了良好的现货市场交易环境。但由于现货市场电价的波动风险较大［6］，导致售电商在参与现货市场的过程中也承担着相应的市场风险，所以研究现货市场风险管理对于售电商而言尤为重要。实时电价（real-time price，RTP）是一种动态电价机制，其一般基于现货市场电价进行制定。RTP 随着现货市场电价的波动而变化，能及时向用户发送价格信号引导其用电［7］，可作为售电商进行风险管理的一种方式。目前，国内外关于 RTP 已经进行了大量研究。文献［8-11］基于博弈论对多个售电商与多个用户之间的 RTP 问题进行了研究。文献［12］在考虑对电力需求信息进行实时预测更新的前提下，进行了 RTP 定价机制研究。然而，售电商实施 RTP 相当于将现货市场中的电价波动风险直接转移给用户，相比于分时（time of use，TOU）电价，售电商实施 RTP 时，用户面临着更大的风险，且变动的用电成本不利于用户优化自身的总体用电收益［13］，这将在很大程度上降低用户参与 RTP 项目的积极性［14］。因此，RTP目前还没有得到普遍应用［2］。 TOU 电价作为一种静态电价机制，能够在帮助售电商规避市场风险的同时，一定程度上引导用户合理用电，目前已经得到了广泛的应用［2］。虽然售电商对 TOU 电价的分时结构与价格均可进行优化［15-16］，但是售电合同中约定的 TOU 电价在较长时间内并不改变，这导致在实施 TOU 电价时，售电商仍是现货市场风险的主要承担者。因此，若单纯采取电价型需求响应策略，会使售电商在规避现货市场风险与吸纳用户购电之间处于两难的境地。目前，国内外已有针对售电商面临现货市场风险的相关研究。文献［17-18］通过建立风险评估模型来确定售电商购售电策略。文献［19］提出风险决策方法研究售电商购售电策略。但上述研究均是在电价型需求响应策略的机制下，通过模型算法实现风险管理，没有从机制层面缓解售电商所面临的现货市场风险问题。为此，考虑在售电商采取用户普遍接受的 TOU 定价策略的前提下，引入激励型需求响应项目，通过结合电价型与激励型需求响应的各自优势，规避售电商所面临的部分现货市场风险。具体而言，售电商可在现货市场电价高于 TOU 电价的相应时段，向用户发布激励型需求响应以减少自身的售电亏损，而用户可参与其中获取额外收益。因此，本文基于主从博弈［8-12，20-21］建立了售电商与多个用户的需求响应博弈模型，对激励型需求响应的具体实施进行研究。

1 售电商与用户需求响应主从博弈模型

本文对包括单个售电商与多个用户参与的需求响应场景进行研究。由于现货市场电价由供需双方报价报量后统一出清得到，所以售电商的购电量在现货市场电价确定之后便不可更改。因此，售电商必须事先预测下一时段的现货市场电价，才能基于预测得到的电价实施激励型需求响应。由于在预测下一时段现货市场电价时，已有之前各时段现货市场历史数据作为基础，而且现货市场一般以 1 h 为 1 个时段，即需要预测的是 1 h 后的电价，这属于超短期预测，预测精度较高。因此，本文假定售电商可以较为准确地预测下一时段的现货市场电价。售电商发布需求响应会改变其实际购电量，这可能会影响市场出清的最终结果，即影响实际的现货市场电价。一般来说，在现货市场电价较高的情况下，负荷需求总量都比较大，所以某一个售电商采取需求响应前后，其购电量的变化量占负荷总量的比重非常小，对现货市场价格的影响也非常小。因此，本文将售电商当作现货市场价格的接受者，即假设在售电商实施需求响应前后，现货市场电价保持不变。

由于现货市场电价波动并无规律，且响应过程实时性要求较高，所以假定每个用户都安装一个设备能量管理控制系统（energy management and control system，EMCS）［22］，用户可以自动参与需求响应。考虑将 1 d 分为 T 个时段，在 t 时段（t = 1，2，…，T）内，如果现货市场电价高于售电商制定的 TOU 电价，则售电商将该时段的补贴价格发布给所有用户，用户则基于激励程度以及自身实际情况根据预先设定好的程序进行自动需求响应。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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