電力市場環(huán)境下燃煤電廠電煤庫存優(yōu)化的CVaR模型

劉 濤

（黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司 陜西 延安 727300）

1 引言

燃煤電廠電煤庫存不僅會影響到發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性，還很大程度上影響到整個電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。想要使燃煤電廠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，保證有足夠的燃料供應(yīng)，為發(fā)電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，從燃煤電廠電煤庫存量的優(yōu)化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，本文就此進(jìn)行了研究分析。

2 影響電煤庫存優(yōu)化決策的不確定性因素

電煤庫存的優(yōu)化會受到多個方面因素的干擾和影響，包含有發(fā)電上網(wǎng)電價、符合波動以及運(yùn)輸能力等。想要實(shí)現(xiàn)對電煤庫存的優(yōu)化，需要提前綜合多個方面因素分析考慮，了解這些因素在決策方面的干擾和影響。

2.1 電煤價格模擬

幾何布朗運(yùn)動最初主要應(yīng)用在產(chǎn)品價格變化的描述方面，應(yīng)用在金融管理領(lǐng)域，能夠有效反饋股票價格變動狀況。分析某地區(qū)煤炭交易市場優(yōu)混煤14年間每周一最高價格數(shù)據(jù)，通過幾何布朗運(yùn)動描述煤炭價格情況，結(jié)果顯示這種模擬方法有著非常高的可行性。t表示時刻，λ（t）表示t時刻煤價，μ為t時刻煤期望收益率，σ為以價格λ（t）售煤時收益率的標(biāo)準(zhǔn)差，且μ和σ均為常數(shù)；zt為標(biāo)準(zhǔn)布朗運(yùn)動。煤價隨著時間的變化關(guān)系表達(dá)式為：

電煤初始價格設(shè)置為λ0，根據(jù)（1），t時刻λ（t）為：

式中：ω服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布；E（?）表示期望值；Var（?）表示方差；μ和σ均為常數(shù)，并可通過電煤價格的歷史數(shù)據(jù)估計(jì)得到。

式中：Δt為取電煤價格歷史數(shù)據(jù)離散值的時間間隔。

2.2 臨界上網(wǎng)電價及發(fā)電原則

火電廠成本包含有兩個方面內(nèi)容，分別為固定成本和變動成本，在固定成本方面，包含有設(shè)備折舊費(fèi)、員工工資、銀行貸款等，在變動成本方面，包含有排污費(fèi)、燃料費(fèi)、稅收等。國內(nèi)外在電力市場方面進(jìn)行了大量的預(yù)測分析，結(jié)合預(yù)測時間跨度的不同，將其分為短期預(yù)測和中長期預(yù)測兩個方面內(nèi)容，針對電煤庫存的優(yōu)化，只需要模擬電價中長期變化趨勢，電價很難準(zhǔn)確預(yù)測出，選擇幾何布朗運(yùn)動描述。

2.3 電煤價格對發(fā)電上網(wǎng)電價的影響

電力行業(yè)本身特點(diǎn)，有發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)以及售電環(huán)節(jié)四個環(huán)節(jié)，在輸電以及配電環(huán)節(jié)方面，能夠?qū)崿F(xiàn)自然壟斷，在發(fā)電與售電環(huán)節(jié)方面，存在有非常激烈的競爭。當(dāng)前很多國家地區(qū)電力市場都存在有較好的競爭性，各個發(fā)電廠電價以及電量的確定以雙向合同機(jī)制以及競價合同機(jī)制為基礎(chǔ)。發(fā)電競價電力市場方面，發(fā)電公司在結(jié)算機(jī)制方面主要有兩種，一種是按發(fā)電公司報價進(jìn)行結(jié)算，另一種是根據(jù)統(tǒng)一市場出清價結(jié)算，對燃煤電廠而言，只要煤炭價格發(fā)生變化，這兩種結(jié)算機(jī)制都會影響到發(fā)電成本，最終使發(fā)電上網(wǎng)電價受到影響。就長遠(yuǎn)發(fā)展而言，發(fā)電上網(wǎng)電價與煤炭價格之間有著相同的變化趨勢，但是實(shí)際上，受到競價策略、負(fù)荷預(yù)測誤差以及輸電損耗等方面因素影響，煤價變化很難實(shí)現(xiàn)與發(fā)電上網(wǎng)電價的同步變化，因此，需要使用幾何布朗運(yùn)動分別模擬出發(fā)電上網(wǎng)電價以及電煤價格。

2.4 合同煤和市場煤兌現(xiàn)率不確定性

當(dāng)前燃煤電廠電煤采購方式有兩種，既可以選擇簽訂購買合同方式，也可以選擇現(xiàn)貨市場采購方式，一般合同煤價格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場價格，但是其存在有履約方式、違約責(zé)任、履約程度等方面因素限制，同時還會受到運(yùn)力配置指標(biāo)等方面因素影響，合同煤的煤量以及質(zhì)量往往很難得到保證，也就是所謂的不確定性。與此相比，市場煤的兌現(xiàn)率以及煤質(zhì)往往更好，但是非常容易受到運(yùn)力等因素影響，無法確定市場煤兌現(xiàn)率，最終導(dǎo)致有不確定性現(xiàn)象存在。

2.5 發(fā)電上網(wǎng)電量和煤耗不確定性

燃煤電廠與燃煤有關(guān)的成本有庫存成本以及采購成本兩個方面內(nèi)容，其中庫存成本主要包含有存煤資金利息、儲藏費(fèi)用、管理費(fèi)用、氧化損失費(fèi)用等，因?yàn)殡娒盒枰掷m(xù)不斷的運(yùn)輸，因此，可以將電煤庫存量近似為連續(xù)變化。采購成本主要集中在運(yùn)輸成本以及購煤成本兩個方面，另外還包括有談判成本及其他商業(yè)費(fèi)用等。

3 算例與分析

在給定算例參數(shù)之后，選擇相對應(yīng)的發(fā)展模型和方法，能夠計(jì)算出給定期望收益率下最小風(fēng)險月庫存量。

電煤市場價格預(yù)測難度大，結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式與歷史數(shù)據(jù)能夠大致分析其發(fā)展走勢。給定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，就計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，分析電煤購煤測量以及庫存策略在不同電價市場和煤價市場變化方面情況。結(jié)合三種不同電價變化以及煤價變化形式，雖然電煤庫存優(yōu)化結(jié)果存在有一定的差異，但是其變化區(qū)域符合預(yù)期變化趨勢。在A場景，電煤價格最低，庫存接近飽和，隨著電煤價格的逐漸升高，其庫存逐漸降低，最終庫存量達(dá)到要求；在B場景，庫存始終與最小庫存約束接近；在C場景，庫存有著一定的波動性。

4 結(jié)語

電力市場環(huán)境相對較為復(fù)雜，綜合分析多個方面因素，針對電煤庫存量展開科學(xué)合理優(yōu)化，使燃煤電廠生產(chǎn)經(jīng)營管理水平得到改善。受到不確定性因素影響，電廠在制定電煤庫存量優(yōu)化方面決策時，往往會出現(xiàn)一定的收益風(fēng)險。本文就在收益風(fēng)險最低情況下獲取期望收益率展開了系統(tǒng)性的研究分析，構(gòu)造燃煤電廠電煤庫存優(yōu)化的CVaR模型，給定求解方法，展開分析結(jié)算，充分證明了CVaR模型在實(shí)際應(yīng)用中的有效性和可行性。

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