关于电力系统与电力市场中风险管理及稳定性的探讨

　　摘要:介绍了风险管理的基本理论,从电力系统中的风险管理、电力市场中的风险管理、综述了电力系统与电力市场中风险管理的研究和应用情况;从传统体制到市场环境之间义利重构的角度,探讨了电力市场稳定性和风险管理的问题;最后提出了计及风险的电力市场稳定量化分析方法。
　　关键词:电力市场，技术经济学，风险管理
　　0引言
　　竞争环境下的电力生产、交易与消费发生了根本性的变化,系统运行条件苛刻而不确定,安全稳定问题越来越突出。每个市场参与者都追求其利益最大化,技术与经济之间的关系极其密切,传统上可靠性高于经济性的关系不复存在。本文从传统体制与市场环境之间义利重构的角度,探讨了电力系统稳定性和电力市场稳定性的新变化。基于市场经济的规律,结合电力生产、交易、消费以及电力系统运行的特点,阐明了电力市场稳定性问题的本质所在，强调了技术经济学和数量经济学对电力系统及电力市场的安全运行与稳定发展的重要意义。
　　1风险管理的基本理论
　　1.1风险管理的概念
　　风险管理的概念是1930年由Huebner提出的,它是指各经济单位通过识别、衡量、分析风险,并在此基础上有效控制风险,用最经济合理的方法来综合处置风险,将风险导致的各种不利后果减少到最低限度的科学管理手段。风险管理一般包括风险识别、风险分析、风险应对、风险监控等环节。风险识别是管理人员在深入仔细的考察后,运用各种方法对潜在及存在的各种风险进行系统归类,识别风险的因素、性质及后果。风险分析就是对风险存在与发生的概率、损失的范围与程度进行估计和衡量,主要关注风险的两个要素及其乘积(风险值)。风险监控就是监视风险的状况及变化情况,检查应对措施是否有效,及时识别与分析遗留和新增的风险并采取相应对策。
　　1.2风险管理的意义
　　1.2.1对参与者的意义参与者可通过风险管理以最小的成本将风险损失减少到最低,达到最大的安全保障。包括:①为参与者提供一个安全稳定的生产经营环境;②帮助参与者顺利实现其经营目标;③促进参与者决策的科学化、合理化,减少决策的风险性;④提高参与者的经营效益。
　　1.2.2对社会的意义风险管理也影响着整个社会和经济的发展:①有利于资源的有效配置;②有利于经济的稳定发展;③有利于创造出一个保障经济发展的社会经济环境。
　　2电力系统中的风险管理
　　大区互联电网和电力工业市场化使电力系统的运行承受着更大的风险,风险理念已开始被引入电力系统。支路的热容量校核长期以来一直采用确定性方法。系统规划需要综合考虑设备成本、运行条件、负荷增长、环境制约等诸多因素的不确定性,传统的容量扩展规划模型很难解决这些问题。文献[20]指出经典的概率优化方法没有考虑事故后果,有时会导致风险更大的决策。为此,该文提出了一种计及风险的规划方法,并以配电网为对象进行了研究。文献[21]也分析了概率分析和风险分析在概念上的区别,并用遗传算法优化配电网规划。负荷的随机性是电力系统短期运行规划中需要考虑的风险问题。文献[22]应用决策树技术和概率采样理论评估负荷不确定性的影响。竞争环境下的容量规划由市场引导,需要考虑的不确定因素更多,甚至会出现目标的相互冲突。文献[23]综合市场、社会及环境等因素,采用风险分析与风险管理工具进行系统规划的多准则决策。电力系统安全性的实质是风险问题,依据最严厉的故障和场景来确定动态安全运行极限常常会导致极高的运行成本。文献[24]提出在确定运行的稳定极限值时,应该考虑各种故障的风险,而不是仅仅按照最严重的故障。它采用常规的积分工具和评估过程,基于统一的事故发生概率分布函数,在运行点的经济性与风险之间进行协调,求取最优的运行策略。文献[25]针对由电压稳定性制约的电力系统,提出了计及风险的评估方法,分析了系统未来的不确定性及电压越限和崩溃造成的后果,期望将可靠性折算为经济性并协调它们。上述概念尚待进一步深入研究和实用化。
　　3电力市场的风险管理
　　电力市场中的风险管理是指各参与者通过风险识别、衡量、分析等环节来控制和处理电力市场风险的方法与过程。电力市场的风险问题存在于生产、交易、消费、规划及发展等全部环节,当前的研究集中在价格波动、交易风险、辅助服务风险等方面。价格是市场经济的灵魂,充分发挥电力市场现货交易中价格的调节和导向作用有利于资源的合理配置,但电力的需求弹性很小,现货交易的高风险性很容易破坏市场的平稳运营,电价可能出现强烈的跳跃和尖峰。价格波动是电力市场中最为常见的风险,为了规避、减少或转移这类风险,出现了期货合同、远期合约、资产组合、保险等金融手段。期货合同可以是一种固定协议,要求在合同交货时保证供电或接受供电,也可以是一种可选择协议,属于期权交易,允许违约。前者形式简单,易于理解和操作,但不利于全面考虑各种不确定性;后者则具有较好的灵活性,是当前电力市场中广为采用的远期合同形式。电力市场中新容量的投资、输电线路的阻塞等问题也同样属于风险管理问题。投资、阻塞等风险的管理会影响到电力市场的稳定性,这些方面的文献目前尚不多见,是今后的研究方向。
　　4对电力市场稳定性的认识
　　4.1问题的本质
　　市场稳定性主要研究市场的供需、初始条件或参数的变化是否引起市场行为的性质变化,包括短期稳定性和长期稳定性。前者研究厂商规模等不变的情况下,市场的交易能否实现短期内电力的实时均衡,且保证电力系统的安全可靠;后者研究市场规模等发生变动的情况下,系统能否保持充裕的可用发电容量及可用输电容量,以满足供需的长期均衡。两者相互影响、互为依存。电力市场的安全性和充裕性由市场机制来引导,市场稳定性只能通过交易—投资的竞争运作来实现。竞争参与者对自身经济利益的追求使得系统越来越接近运行极限,扰动场景更为复杂与不确定,引入大量风险因素,电力系统稳定性和电力市场稳定性都涉及风险管理问题。两种稳定性紧密耦合在一起,成为市场化运营的一大特性。
　　4.2存在的问题
　　电力是一个投资大、技术壁垒高、建设周期长的行业,发输电总容量的短缺无法在短时间内予以解决。长期均衡若不能保证,短期均衡也就难以维持。市场建立初期,发输电总容量相对富余,长期均衡问题很容易被忽视。
　　5计及风险的稳定性量化分析
　　5.1对稳定分析的新挑战,理想的电力市场稳定分析除了满足精确、可靠、鲁棒、快速等要求外,还应该实现:①量化评估和决策;②计算参数空间中的稳定域;③反映风险度,如计及风险的输电费定价;④短期和长期稳定性的全面评估。在电力市场环境下,不同参与者都希望掌握其利益在各种扰动下的变化情况,以便及早采取必要的预防措施或紧急措施,减少经济损失。
　　5.4计及失稳风险的输电费定价作为风险管理在电力市场中的应用,本文提出在输电费中应该合理分配失稳风险的观点。输电定价是电力市场有效运转的关键之一。合理的输电定价不但可以正确引导电力的生产和消费,引导新建电源的布点,减少输电阻塞,也可以激励输电公司有效地改善电网结构,提高系统稳定性。根据输电成本的分摊,输电费的空间、空间分解以及备用机制的不同,现有的输电定价方法可归结为两类,即基于微观经济学的边际成本方法和基于会计学的综合成本方法。它们在处理阻塞问题时一般只计及静态阻塞,而忽视了稳定阻塞和失稳风险。实际上,输电线(特别是联络线)的稳定极限功率往往小于其热极限功率,并且对于支路开断引起的一般过负荷,只要事前做过详细的在线分析,就可以在事件发生后按预定方案消除过负荷,因而过负荷的阻塞代价可以根据无开断时的潮流进行确定性分析。但对于大扰动稳定性来说,故障前的潮流一定不能超过按大扰动确定的稳定极限。因此,应该按对电网的使用程度和所带来的风险来合理确定每笔交易的输电费用。除网损及静态阻塞费用外,输电费中还必须正确反映失稳的风险,以促使电网的公平使用,并为长期规划提供正确的市场信号。上网容量的大小及功率在不同节点的注入,将影响电网的功率流向和潮流分布,进而影响输电网的失稳风险。应该合理地计算失稳风险,确定发电侧竞价上网容量应该承担的风险以及双边交易合同对失稳风险的影响,合理地在各发电商以及各笔合同中分摊风险,以制定出合理的输电价格。
　　6结语
　　电力市场稳定性问题实质上是一个短期与长期需协调控制的风险管理问题,基于风险的电力市场稳定量化分析方法可实现稳定性与经济性的优化均衡。