基于改進(jìn)加權(quán)聚類的電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

摘要：電力零售市場規(guī)模龐大、競爭激烈，售電公司在業(yè)務(wù)規(guī)模、資本、員工資質(zhì)和投訴情況等方面的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)刻處于變化之中，為優(yōu)化決策需評(píng)估電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)。在評(píng)估時(shí)需兼顧不同時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)因素的可信度變化，現(xiàn)在未見相關(guān)研究?？紤]各時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)可信度，計(jì)算時(shí)間加權(quán)系數(shù)，并改進(jìn)加權(quán)聚類進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過對(duì)某電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，得出需要重點(diǎn)關(guān)注的售電公司，進(jìn)而為零售市場的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電力市場;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;加權(quán)聚類;可信度;時(shí)間加權(quán)

0? ? 引言

電力零售市場允許工業(yè)、商業(yè)、居民等用戶從競爭的售電公司自由選擇電力供應(yīng)，電力協(xié)調(diào)更為復(fù)雜[1]。由于業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移、資本流通不良、資質(zhì)不足等風(fēng)險(xiǎn)惡化情況，售電公司可能會(huì)主動(dòng)或被動(dòng)退出市場[2]。為避免供電中斷和用戶利益受損，電力零售市場需要評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，為市場平穩(wěn)運(yùn)行、健康發(fā)展提供決策參考[3]。

相較于電力批發(fā)市場，電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要考慮更為激烈的市場競爭。文獻(xiàn)[4]將面對(duì)價(jià)格不確定性時(shí)售電公司交易成功的可能性定義為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來衡量風(fēng)險(xiǎn)，文獻(xiàn)[5]利用量差風(fēng)險(xiǎn)研究風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)零售商利潤的影響，上述文獻(xiàn)局限于交易風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[6]利用均值-方差組合理論來評(píng)估電力市場競爭參與者的風(fēng)險(xiǎn)，文獻(xiàn)[7]利用風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（VAR）來評(píng)估電力市場交易風(fēng)險(xiǎn)，文獻(xiàn)[8]采用條件風(fēng)險(xiǎn)值（CVAR）分別構(gòu)造最壞情況和平均水平的風(fēng)險(xiǎn)模型，上述文獻(xiàn)得到了整體風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估結(jié)果，但只局限于當(dāng)前狀態(tài)的評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)隨著時(shí)間推移不斷變化，衡量電力零售的風(fēng)險(xiǎn)不僅需要考慮當(dāng)前狀況，也需要考慮歷史風(fēng)險(xiǎn)水平。文獻(xiàn)[9]對(duì)維修線路聚類，確定各線路的運(yùn)維優(yōu)先等級(jí)。上述文獻(xiàn)均未考慮不同時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)因素的可信度變化。

本文考慮各時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)可信度，計(jì)算時(shí)間加權(quán)系數(shù)，并改進(jìn)加權(quán)聚類進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過對(duì)某電力零售市場的風(fēng)險(xiǎn)分析，得出需要重點(diǎn)關(guān)注的售電公司，進(jìn)而為零售市場的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)提供參考依據(jù)。

1? ? 考慮時(shí)段可信度的基于改進(jìn)加權(quán)聚類的電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

電力零售市場的風(fēng)險(xiǎn)因素包括業(yè)務(wù)規(guī)模、資本、員工資質(zhì)、投訴情況等。將N個(gè)售電公司T個(gè)時(shí)段的風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)幺化和同向化，便于風(fēng)險(xiǎn)因素的比較。X（t，n）為第n個(gè)售電公司第t時(shí)段的風(fēng)險(xiǎn)因素，其中t=1，2，…，T，n=1，2，…，N。為在評(píng)估時(shí)兼顧不同時(shí)段的可信度變化，計(jì)算時(shí)間加權(quán)系數(shù)，并改進(jìn)加權(quán)聚類進(jìn)行電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，流程圖如圖1（a）所示，示意圖如圖1（b）所示。

1.1? ? 考慮時(shí)段可信度的時(shí)間加權(quán)系數(shù)

綜合考慮當(dāng)前和歷史風(fēng)險(xiǎn)因素，據(jù)式（1）計(jì)算時(shí)間累積系數(shù)kac，由式（2）得時(shí)間加權(quán)系數(shù)ktim：

式中：e為自然常數(shù);t0為當(dāng)前時(shí)刻;k為風(fēng)險(xiǎn)因素的可信度系數(shù)，k越小，歷史數(shù)據(jù)的影響越大。

1.2? ? 基于改進(jìn)加權(quán)聚類的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

將N個(gè)售電公司分為R類，若第n個(gè)售電公司的風(fēng)險(xiǎn)因素劃入第r類，則C（n，r）=1，否則為0。由式（3）得第n個(gè)售電公司累積風(fēng)險(xiǎn)X0，等步長劃分來進(jìn)行初始分類。由式（4）得第r類類中心Lr，由式（5）得第n個(gè)售電公司與第r類的距離：

將樣本劃分到與其距離最近的類中去，用式（6）計(jì)算誤差E∑直到不再減小，由此得到所有售電公司分類情況。第r類概率p（r）見式（7）。

2? ? 算例分析

對(duì)某省電力零售市場54個(gè)售電公司60個(gè)時(shí)段的業(yè)務(wù)規(guī)模、資本、員工資質(zhì)、投訴情況等風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行處理，以處理前后的業(yè)務(wù)規(guī)模為例，如圖2所示。

2.1? ? 時(shí)間加權(quán)

取k=0.1，計(jì)算各時(shí)段的時(shí)間系數(shù)如圖3所示。

2.2? ? 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

分別采用聚類和加權(quán)聚類對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分級(jí)評(píng)估，分類后的各類概率和類均值分別如圖4和圖5所示。由圖可知：加權(quán)聚類比聚類更能體現(xiàn)時(shí)間可信度的影響，近期數(shù)據(jù)對(duì)未來業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)的參考價(jià)值更高。經(jīng)加權(quán)聚類風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將業(yè)務(wù)規(guī)模、資本等風(fēng)險(xiǎn)因素分為7類;員工資質(zhì)的類間差異較小，投訴情況的類間差異較大;電力零售市場需關(guān)注資本不穩(wěn)定的第7類（4、14、18、22、33、39、47、51、54號(hào)）公司并提醒其提升資本，關(guān)注業(yè)務(wù)規(guī)模上升的第6類（6、11、18、22、30、36、44、53號(hào)）公司并提醒其重視業(yè)務(wù)。

3? ? 結(jié)論

本文計(jì)算時(shí)間加權(quán)系數(shù)并改進(jìn)加權(quán)聚類進(jìn)行電力零售市場風(fēng)險(xiǎn)因素分析，結(jié)論如下：

（1）改進(jìn)加權(quán)聚類相較于聚類的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果對(duì)電力零售市場的業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警參考價(jià)值更高。

（2）員工資質(zhì)的類間差異較小，員工資質(zhì)的市場競爭激烈程度較低;投訴情況的類間差異較大，投訴情況的市場競爭激烈程度較高。

（3）第7類售電公司資本不穩(wěn)定，第6類售電公司業(yè)務(wù)規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)不斷上升。

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收稿日期：2020-08-10

作者簡介：錢寒晗（1981—），男，安徽桐城人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：電力交易。

李永波（1981—），男，內(nèi)蒙古人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：電力交易。

于新鈺（1996—），女，河北滄州人，在讀碩士研究生，研究方向：電力系統(tǒng)分析。