CN104820942A - 一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力市场交易评价标准测算方法，尤其是一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法。步骤如下：1.1选取电力市场交易前预警指标；1.2将上述步骤1.1确定的能够反映市场结构和市场供需的细分指标，电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比采用层析聚类确定样本数据聚类数目；1.3根据层析聚类方法决定的样本数据聚类数目，利用K均值方法得到各个类别之间的最终类中心差距以及类中心偏移程度，建立电力市场供需预警模型。本发明采用层次聚类方法，定量分析将指标动态分类为优、中、差三类，使得事物性质相近的归为一类，克服了定性分析的模糊性，具有识别速度快、分类准确率高、分类效率高、操作简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力市场交易评价标准测算方法，尤其是一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法。
背景技术
一个有效竞争的市场运营是维持电力市场稳定性的根本保障。掌握电力市场运营状况、发现存在问题、预测电力市场走向，是发电方、购电方、市场运营中心、监管部门等相关各方都十分关心的问题。当面对电力市场交易中涉及的市场规则、交易数据、电网参数及市场参与者背景信息等庞大的数据量，需要有效的分析方法，对海量的电网数据进行分析，从而掌握电力市场交易情况和参与者行为特征。因此本专利结合电力市场影响因素指标，基于聚类分析，以庞大的客户行为数据为基础，通过识别不同客户群体的行为特征，建立电力市场交易前供需预警模型，获取电力交易参与者数据信息与行为特征的内在联系，以更好地为电力行业的监管和协调工作提供理论依据和实践指导。
发明内容
本发明的目的在于定量分析研究电力市场交易评价标准测算方法，为市场运营、监管部门提供决策。为实现上述目的，本发明提出的一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法的实施步骤如下：
S1.电力市场交易前预警指标选取
市场供需和市场结构是市场的两大基本特征，也是决定市场成交结果的最根本因素。它们不以市场参与者的意志为转移：市场结构由市场中竞价电厂的个数和规模决定，在没有新电厂加入市场的情况下，市场结构相对稳定；市场供需平衡受到装机容量增长、社会用电增长和季节因素的影响，在特定的交易日，市场供需状况可以事先预测出来；市场结构和市场供需是任何商品市场的两大基本特征，也是决定市场成交结果的最根本因素。
(1)市场结构类指标
市场结构类是市场的根本属性。微观经济学中，市场结构有四种基本类型：完全竞争，垄断竞争，寡头垄断和完全垄断。本类指标是通过市场中参与者的构成情况，来反映市场可能被垄断的程度，它是各国电力市场分析中最常用的指标，包括Top-m份额指标和HHI指标。
1)Top-m份额指标
Top-m份额是指市场中最大的m个供应者所占的市场份额。一般工业领域中常用Top-4指标，即取m＝4，Top-4指标>65％表明市场具有寡头垄断的性质。该指标越大，表明市场集中程度越高。
2)HHI指标(Herfindahl-Hirshman Index)
用各市场供应者所占的市场份额的平方和来度量：
其中是第i个市场供应者的市场份额。
垄断市场HHI为10000，完全竞争市场HHI趋于0。一般，HHI<1800的市场，应被视为竞争较充分。
HHI指标有以下特性：
1)HHI指标主要取决于市场参与者个数和市场份额的大小：市场成员越少、市场资源分配越集中，则HHI越大，表明市场中滥用垄断力的可能性就越大；
市场中最大参与者的市场份额，对HHI指标影响最大：假如最大供应者占到80％，则HHI>(100*80％)2＝6400，无论还有多少个小的供应者；
2)HHI指标一般比较稳定，受市场供需、供应者的报价策略的动态变化的影响小，只要市场参与者装机、规模、电网输电能力不发生变化，HHI基本不变。
(2)市场供需类指标
市场供应－需求比(Supply-Demand Ratio)，定义为：
其中QD是预测的市场总需求，QS是总供给。
当Γ→1或小于1时，市场供不应求，发电厂商具有垄断力，可以左右市场价格。因此，该指标值越小，市场越趋近于垄断市场；Γ越大，则市场供应越充分，竞争性越好，完全竞争市场下Γ→∞。
上式中“总供应”和“总需求”可根据评价需要选取不同的量，如申报供需比＝总申报电量/总需求，实际市场中的供需比，就是指申报供需比，供应量按照实际申报电量来计算。
S2.将上述确定的能够反映市场结构和市场供需的细分指标，电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比采用层析聚类确定样本数据聚类数目。
S3.根据层析聚类方法决定的样本数据聚类数目，利用K均值方法得到各个类别之间的最终类中心差距以及类中心偏移程度，建立电力市场供需预警模型。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明选取市场供需和市场结构描述市场的基本特征，从决定市场成交结果的最根本因素出发，建立电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比四个特征指标，评价电力交易后市场，它们不以市场参与者的意志为转移。其中市场结构由市场中竞价电厂的个数和规模决定，在没有新电厂加入市场的情况下，市场结构相对稳定；市场供需平衡受到装机容量增长、社会用电增长和季节因素的影响，在特定的交易日，市场供需状况可以事先预测出来。
2、本发明采用层次聚类方法，定量分析将指标动态分类为优、中、差三类，使得事物性质相近的归为一类，克服了定性分析的模糊性，具有识别速度快、分类准确率高、分类效率高、操作简单等优点。
3、本发明获得的聚类结果，可以作为电力市场交易评价测算标准分数，即优、中、差三类的标准值，对电力市场的评估具有很强的指导性，所以可以采取类似的解决方案，对日后可能出现的大量指标计算标准值，使得后续的电力市场评价过程更体现高效性和可操作性。
附图说明
图1是本发明一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法计算流程图。
图2是本发明电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比四个指标***聚类分析的树状图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法的实施案例具体步骤如下：
(1)本专利数据某区域电力市场，某年的年度报价和分月报价数据，并根据上文确定能够反映市场结构和市场供需的细分指标，分别为电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比。收集历史数据的采集并进行预处理。
某年市场供需、结构指标表
| 名称 | 无约束平均成交价 | Top4指标 | 申报HHI | 申报供需比 |
| 年1轮 | 185.79 | 47.5％ | 474.97 | 2.61 |
| 年2轮 | 202.31 | 43.81％ | 609.94 | 1.78 |
| 5月 | 270.09 | 65.25％ | 997.24 | 2.08 |
| 6月 | 267.39 | 84.85％ | 1447.53 | 1.63 |
| 7月 | 261.37 | 85.29％ | 1434.26 | 1.65 |
| 8月 | 260.64 | 83.71％ | 1398.37 | 1.45 |
| 9月 | 260.64 | 83.71％ | 1398.37 | 1.45 |
| 10月 | 248.55 | 80.63％ | 954.52 | 2.30 |
| 11月 | 263.96 | 91.01％ | 950.62 | 2.72 |
| 12月 | 263.05 | 73.07％ | 807.89 | 2.42 |
(2)将上述确定的能够反映市场结构和市场供需的细分指标，电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比采用层析聚类确定样本数据聚类数目，结果如图2所示。
上述分类结果显示了，年1轮、年2轮报价为第一类，6月、7月、8月、9月为第二类，5月、10月、11月、12月为第三类
(3)根据各个类中心的特点，结合各个指标的意义，可以将这四个指标分为“优、中、差”三个等级，建立电力市场供需预警模型。
最终聚类中心
由此可见：
(1)年1轮、年2轮属于第1类，说明年度交易市场的市场结构和市场供需比等级高，相比月度交易市场则不如年度交易市场，致使价格走高。
在电力市场中，由于电力无法储存导致电力的实时价格经常波动，需求侧的缺乏也一定程度上加剧了这个问题，为了规避极易波动的短期价格，使厂商倾向于签订相对长期的年度合同。而电力需求不变的条件下，年度合同市场的存在必然会减少月度市场的需求总量，使得部分电厂年度成交量小，部分电厂年度成交多造成剩余容量少，加剧了月度市场各电厂竞价空间的不平衡。
因此，合理地分配年度合同电量，然后根据负荷预测曲线、机组检修计划以及机组技术限制等因素分解到各月，再合理地分配月度计划，根据***实际运行结果与计划的偏差，调整机组剩余月份的年度合同电量分配，并与月度新增电量共同构成机组的月度发电计划，按照典型日负荷曲线分解到各日，以保证合同电量在空间和时间上的均匀性，改善下一级交易的市场结构，避免下一级交易的价格飞涨。
(2)从表格还可以直观看出，市场供需与市场结构对市场价格具有重要影响，市场供需比指标与市场价格反向变化，市场结构HHI指标与市场价格同向变化。因此，电力交易中心可以在每次竞标前计算市场供需、结构等指标来对交易结果进行预测，可以***价格走势，利用监管部门“有形的手”来管制，提高市场的稳定性和经济效益。
Claims (2)
1.一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法，步骤如下：
1.1选取电力市场交易前预警指标，具体包括：
(1)市场结构类指标
1)Top-m份额指标
Top-m份额是指市场中最大的m个供应者所占的市场份额，一般工业领域中常用Top-4指标，即取m＝4，Top-4指标>65％表明市场具有寡头垄断的性质，该指标越大，表明市场集中程度越高；
2)HHI指标(Herfindahl-Hirshman Index)
HHI指标用各市场供应者所占的市场份额的平方和来度量，其中si是第i个市场供应者的市场份额；
垄断市场HHI为10000，完全竞争市场HHI趋于0；一般，HHI<1800的市场，应被视为竞争较充分；
(2)市场供需类指标
市场供应－需求比(Supply-Demand Ratio)，定义为：其中QD是预测的市场总需求，QS是总供给；
当Γ→1或小于1时，市场供不应求，发电商具有垄断力，可以左右市场价格；因此，该指标值越小，市场越趋近于垄断市场；Γ越大，则市场供应越充分，竞争性越好，完全竞争市场下Γ→∞；
1.2将上述步骤1.1确定的能够反映市场结构和市场供需的细分指标，电力市场交易无约束平均成交价、Top4指标、申报HHI，申报供需比采用层析聚类确定样本数据聚类数目；
1.3根据层析聚类方法决定的样本数据聚类数目，利用K均值方法得到各个类别之间的最终类中心差距以及类中心偏移程度，建立电力市场供需预警模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于层次聚类的电力市场交易评价标准测算方法，其特征在于：所述市场供需类指标中，“总供应”QS和“总需求”QD为根据评价需要选取不同的量。
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