На правах рукописи

Черемных Александр Юрьевич

МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ И КОРРЕКТИРОВКИ СВОБОДНЫХ ДВУСТОРОННИХ ДОГОВОРОВ НА КОНКУРЕНТНОМ ОПТОВОМ РЫНКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иркутск - 2008

Работа выполнена в Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН, г. Иркутск.

Защита состоится л25 ноября 2008 года в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 003.017.01 при Институте систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН по адресу: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130, к. 355.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу диссертационного совета: 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130.

Автореферат разослан л_____ октября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 003.017.01,

доктор технических наук, профессор А.М. Клер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Торговля электроэнергией на отечественном оптовом рынке ведется по трем основным формам - это краткосрочная торговля с почасовым согласованием спроса и предложения (рынок на сутки вперед), торговля в рамках балансирующего рынка (обеспечение сбалансированного режима производства и потребления электрической энергии) и средне- или долгосрочная торговля с заключением договоров на физические поставки электроэнергии в будущем (регулируемые и свободные двусторонние договоры (СДД) купли-продажи электроэнергии).

Двусторонние договоры являются одним из основных видов торговли на отечественном и зарубежных оптовых рынках электроэнергии (ОРЭ). Двусторонний договор - это соглашение, в соответствии с которым поставщик обязуется поставить покупателю электрическую энергию в определенном количестве и требуемого качества, а покупатель обязуется принять и оплатить электрическую энергию на условиях заключенного договора. Двусторонние договоры относятся к форвардным контрактам, они планируются и заключаются на поставку товара в будущем, начиная с определенной даты, в то время как цена товара устанавливается в момент заключения сделки.

СДД могут заключаться на период от нескольких дней до нескольких лет. Заключение СДД дает покупателю электроэнергии гарантии того, что определенные в договоре объемы электроэнергии будут поставлены по договорной цене в соответствии с согласованным с поставщиком графиком поставок. Поставщику заключение СДД позволяет выбирать платежеспособного потребителя, обеспечивать рациональную загрузку своего энергетического оборудования и повышать эффективность его использования. СДД применяются для уменьшения изменчивости цен на рынке на сутки вперед. Снижая объем электроэнергии, продаваемый на основе конкурентного отбора ценовых заявок, СДД уменьшают возможности для его участников использовать монопольное положение на ОРЭ и вести биржевую игру на повышение или снижение цен.

Доля регулируемых двусторонних договоров ежегодно уменьшается, и в будущем оптовый рынок электроэнергии в России станет полностью конкурентным1. После окончания реформирования ОРЭ значительно возрастут объемы поставок электроэнергии в рамках СДД, увеличится число этих договоров, торговля по ним станет преобладающей.

В настоящее время существует круг отечественных работ, посвященных исследованиям вопросов построения и эффективности работы конкурентного оптового рынка электроэнергии в России. Можно выделить работы: Аюева Б. И., Веселова Ф.В., Воропая Н.И., Кузовкина А.И., Макарова А.А., Михайлова В.И., Обоскалова В.П., Паламарчука С.И., Пикина С. и Эдельмана В.И.

Отдельные проблемы планирования и корректировки СДД рассмотрены в работах зарубежных авторов, среди которых Bjorgan R., Borenstein S., Liu C.-C., Gedra T. W., Conejo A. J., Galiana F. и другие.

Несмотря на положительные стороны использования СДД, а также наличие научных разработок по отдельным составляющим проблемы их формирования, в настоящее время не существует методики, позволяющей участникам ОРЭ эффективно планировать, заключать и корректировать СДД.

При планировании поставок электроэнергии по СДД важно использовать адекватные математические модели, отражающие специфику отечественных рынков электроэнергии. Сложность выбора численного метода для планирования поставок объясняется большой размерностью задачи по числу переменных и случайным характером исходной информации. Поэтому анализ и реализация математических моделей для планирования и коррекции параметров СДД, а также разработка методов и алгоритмов их применения в практических целях являются актуальными.

Цели и задачи работы. Целью работы является разработка комплексной методики планирования, заключения, корректировки и расторжения свободных двусторонних договоров для снижения рисков конкурентного ОРЭ и максимизации прибыли его участников.

Для достижения этой цели в работе ставились следующие задачи:

1. разработка моделей оптимизационных задач планирования СДД для разных сочетаний возможных партнеров по договору с учетом случайного характера исходной информации и взаимосвязи СДД и рынка на сутки вперед;
2. разработка принципов взаимного согласования партнерами по СДД его периода действия, суммарного объема и стоимости поставок электроэнергии в рамках договора, а также объемов поставок на отдельных временных интервалах;
3. учет ограничений по работе энергосистемы при планировании СДД и выплат партнеров по договору за использование услуг организаций, обеспечивающих функционирование инфраструктуры ОРЭ;
4. выбор численного метода для планирования СДД, который позволяет решать оптимизационные задачи с большим числом временных интервалов и переменных задачи и со случайным характером исходной информации;
5. разработка алгоритма применения выбранного метода и его программная реализация для практического планирования СДД;
6. исследование возможности и эффективности использования агрегирования исходной прогнозной информации при планировании СДД;
7. разработка принципов коррекции условий СДД после его заключения для страхования партнеров от рисков конкурентного рынка электроэнергии и для получения дополнительной прибыли.

Составляют предмет научной новизны и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:

1. разработка математических моделей для оптимального планирования поставок электроэнергии в рамках СДД;
2. адаптация метода стохастического динамического программирования для решения оптимизационной задачи планирования СДД;
3. разработка математических моделей для учета системных ограничений при планировании СДД;
4. распределение агрегированных поставок электроэнергии в рамках планируемого СДД, рынка на сутки вперед (РСВ) и розничного рынка по иерархическим временным уровням;
5. принципы и модели определения экономической целесообразности коррекции действующего СДД и его прерывания.

Практическая ценность работы. Использование принципов и положений, разработанных в данной работе, позволяет:

• максимизировать прибыль участников ОРЭ, использующих СДД;
• покупателям на ОРЭ рационально распоряжаться закупаемой по СДД электроэнергией, наилучшим образом планировать свое участие в рынке на сутки вперед и розничном рынке;
• поставщикам на ОРЭ эффективно загружать свое генерирующее оборудование, оптимизировать участие в рынке на сутки вперед и обеспечивать наиболее рациональное использование энергоресурсов;
• участникам ОРЭ отслеживать экономическую эффективность действующего СДД и принимать решения об изменении его условий (расторжении);
• использовать разработанные алгоритм и его программную реализацию для практического планирования и коррекции СДД.

Реализация работы. По всем разделам методики выполнены исследования на численных примерах. Результаты исследований подтверждают возможность и целесообразность применения предложенной методики для планирования, заключения и корректировки СДД.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на конференциях-конкурсах научной молодежи ИСЭМ СО РАН (Иркутск, 2006, 2007, 2008 гг.), ежегодной Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири (Иркутск, 2007, 2008 гг.), международном семинаре УLiberalization and Modernization of Power Systems: Risk Assessment and Optimization for Asset ManagementФ (Иркутск, 14-18.08 2006 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 7 печатных работах, одна из которых опубликована в издании, рекомендуемом перечнем ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, содержащего 120 наименований и 2 приложений. Объем работы (без приложений и списка литературы) - 121 страница. Работа содержит 22 рисунка (включая схемы, размещенные в Приложении №2) и 27 таблиц. Общий объем диссертации - 180 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, рассматриваемой в диссертации. Сформулированы цели и задачи работы и основные положения, выносимые на защиту. Приводится общая характеристика выполненных исследований и обзор публикаций по тематике работы.

В первой главе представлены модели оптимизационных задач планирования свободных двусторонних договоров для разных сочетаний возможных партнеров по договору. Модели учитывают случайный характер исходной информации и взаимосвязь СДД с торговлей на рынке на сутки вперед.

Под планированием СДД понимается определение его партнерами оптимальных объемов физической поставки электроэнергии на временных интервалах периода действия договора для получения наибольшей прибыли с учетом покупок и продаж в рамках рынка на сутки вперед и особенностей осуществления производственной деятельности. Планирование СДД ведется каждым партнером до его заключения по прогнозной (априорной) информации о ситуации на рынках электроэнергии. Результаты планирования дают возможность оценить приемлемую стоимость СДД, что важно при ведении переговоров об условиях будущего договора.

Независимые покупатель и поставщик электроэнергии, участвуя в рынке на сутки вперед, достигают максимума своей прибыли при разных параметрах СДД. Так при высокой цене на рынке на сутки вперед покупатель заинтересован в увеличении поставок по СДД. В это же время для поставщика наибольшую прибыль приносит увеличение продаж на рынке на сутки вперед и сокращение поставок по СДД. Для согласования интересов договаривающихся сторон выделяются два типа СДД:

Тип I: Покупатель определяет объем электроэнергии, который он будет получать в рамках СДД в каждый временной интервал t. Поставщик обязан обеспечить поставку электроэнергии согласно требованию покупателя.

Тип II: Поставщик определяет объем электроэнергии, который он желает продавать в рамках СДД в каждый интервал времени t. Покупатель обязан принять поставляемое количество электроэнергии согласно решению поставщика.

Использование двух типов договоров - один из способов согласования интересов договаривающихся сторон. Предполагается, что потенциальные партнеры по СДД способны сделать предварительный выбор стороны, определяющей график поставок электроэнергии на период действия договора.

При планировании свободных двусторонних договоров возможны следующие сочетания партнеров по СДД:

1. конкурентная энергосбытовая организация (покупатель) и генерирующая компания (поставщик);
2. гарантирующий поставщик (покупатель) и генерирующая компания (поставщик);
3. крупный потребитель (покупатель) и генерирующая компания (поставщик).

Для каждого сочетания партнеров возможны два типа договоров. Планирование СДД в каждом из этих случаев имеет свою специфику. Разработаны оптимизационные модели для планирования поставок электроэнергии в рамках СДД двух типов для разных сочетаний партнеров. Прогнозные данные о цене электроэнергии на рынке на сутки вперед в каждом t-м интервале представляются случайными величинами.

Для заключения договора его сторонам необходимо определить и согласовать такие основные параметры, как суммарный объем V поставок электроэнергии по СДД, период действия договора от первого интервала T1 до последнего TN, график поставок и суммарную стоимость J договора (или цену поставляемой электроэнергии на интервалах времени).

Так для случая, когда конкурентная энергосбытовая организация (ЭСО) планирует заключить договор типа I на покупку электроэнергии c генерирующей компанией (ГК) введены следующие обозначения: