Переход в 2001 г. к принципиально новой концепции российского рынка электроэнергии, включившей в себя сектор свободной торговли, поставил электроэнергетические компании в новые конкурентные условия. Крупные потребители и генерирующие поставщики на данный момент полностью выведены на оптовый рынок электроэнергии и мощности (ОРЭМ). Наиболее ёмким его сегментом является "рынок на сутки вперед" (РСВ), в рамках которого по различным оценкам реализуется до 90% производства электроэнергии. И поскольку генерирующие компании в нынешней ситуации являются коммерческими структурами, основной целью которых является извлечение прибыли, получение преимуществ за счет эффективного оперирования на РСВ является существенным вопросом. Однако здесь стоит отметить, что реализация комплекса задач, обеспечивающих такие преимущества, может оказаться затратным для субъекта ОРЭМ мероприятием, с неочевидным экономическим эффектом.
Оценка резерва экономической эффективности работы электростанции на РСВ с одной стороны позволит априорно выполнить ранжирование электростанций по эффективности оптимизационных мероприятий, с другой стороны - дать апостериорную оценку эффекта их реализации.
Оценка основывается на обработке выборок временных рядов, электрической нагрузки станции, затрат на топливо узловой цены РСВ ГТП станции. Результатами такой обработки являются статистически значимые зависимости удельных затрат на топливо и узловой цены РСВ на электроэнергию от часовой выработки станции.
В предположении, что в течение достаточно длительного интервала наблюдений в выборку попадут как «наилучшие», так и «наихудшие» (в смысле экономичности) значения режимных параметров, могут быть получены соответственно верхние и нижние границы оценок.
В качестве объекта наблюдения и анализа была выбрана теплоэлектроцентраль, с поперечными связями, электрическая установленная мощность которой составляет - 300 МВт, тепловая мощность - 774 Гкал/час. Основным топливом станции является природный газ. Наблюдения проводились в период отопительного и неотопительного сезонов.
Группировка значений в распределении затрат на топливо в зависимости от электрической нагрузки ТЭЦ (рис.1 а, б) позволила визуально выделить несколько достаточно выраженных полос (интервалов загрузки ТЭЦ).
Для выделенных интервалов нагрузки были построены частотные распределения затрат на топливо и узловой цены РСВ на электроэнергию (рис 2.)
Рис. 2. Частотное распределение затрат на топливо и узловой цены в сечении 80-100 МВт, неотопительный сезон.
Далее были получены оценки математического ожидания
, дисперсии и стандартного отклонения ± удельных затрат на топливо и узловой цены для каждого из диапазонов загрузки, рассчитаны доверительные интервалы оценок (надежность γ=0,95) (таблица 1, 2 - соответственно отопительный и неотопительный сезоны).
Анализ показывает, что наибольший резерв по эффективности (с точностью до постоянных затрат) оценивается в диапазоне нагрузок 110-165 мВт и 251-300 мВт для неотопительного и отопительного сезонов соответственно. Причем «оптимистические» и «пессимистические» оценки маржинального дохода, с учетом доверительных интервалов составляют 800 руб/мВт час и 300 руб/мВт час, соответственно.
Таблица1
Статистические оценки показателей эффективности для неотопительного сезона
|
Интервал, МВт; характеристики |
Узловая цена руб/ Мвт час |
Затраты на топливо руб/ Мвт час |
|||
|
Min |
Max |
Min |
Max |
||
|
80-100 |
917,32 |
1254,37 |
1330,98 |
2031,83 |
|
|
± ;% от |
11,71; 1,28% |
8,68; 0,7% |
14,09; 1,06% |
17,23; 0,85% |
|
|
Доверительный интервал |
(905,61; 929,03) |
(1245,69;1263,05) |
(1316,89;1345,07) |
(2014,6;2049,06) |
|
|
Вероятность выпадения |
0,46 |
0,54 |
0,53 |
0,47 |
|
|
101-159 |
1120,74 |
1413,32 |
966,37 |
1399,61 |
|
|
± ;% от |
11,71; 1,28% |
11,71; 1,28% |
15,04; 1,56% |
27,47; 1,96% |
|
|
Доверительный интервал |
(1103,15; 1138,33) |
(1407,55; 1419,09) |
(951,33; 981,41) |
(1372,14; 1427,08) |
|
|
Вероятность выпадения |
0,19 |
0,81 |
0,67 |
0,33 |
|
|
160-180 |
1209,1 |
1535,69 |
1122,31 |
1354,69 |
|
|
± ;% от |
23,16; 1,9% |
19,69; 1,28% |
11,71; 1,28% |
11,71; 1,28% |
|
|
Доверительный интервал |
(1185,94; 1232,26) |
(1516; 1555,38) |
(1110,6;1134,02) |
(1342,98; 1366,4) |
|
|
Вероятность выпадания |
0,49 |
0,51 |
0,81 |
0,19 |
|
Таблица 2
Статистические оценки показателей эффективности для отопительного сезона
|
Интервал, МВт; характеристики |
Узловая цена |
Затраты на топливо |
|||
|
Min |
Max |
Min |
Max |
||
|
150-199 |
811,17 |
1155,12 |
1220,42 |
1902,91 |
|
|
± ;% от |
7,89; 0,97 % |
6,27; 0,54 % |
44,9; 3,68 % |
82,51; 4,34 % |
|
|
Доверительный интервал |
(803,3; 819,06) |
(1148,85; 1161,4) |
(1175,52; 1265,32) |
(1820,4; 1985,42) |
|
|
Вероятность выпадения |
0,45 |
0,55 |
0,73 |
0,27 |
|
|
200-250 |
859,2 |
1211,35 |
1048,65 |
2054,75 |
|
|
± ;% от |
21,37; 2,48 % |
24,69; 2,04 % |
14,9; 1,42 % |
117,43; 5,72 % |
|
|
Доверительный интервал |
(837,8; 880,57) |
(1186,66; 1236,04) |
(1033,75; 1063,55) |
(1937,32; 2172,18) |
|
|
Вероятность выпадения |
0,66 |
0,34 |
0,81 |
0,19 |
|
|
251-300 |
1181,1 |
1272,04 |
822,39 |
1750,4 |
|
|
± ;% от |
3,24; 0,27 % |
21,85; 1,71 % |
36,31; 4,42 % |
87,94; 5,02 % |
|
|
Доверительный интервал |
(1177,86; 1184,34) |
(1250,19; 1293,89) |
(786,08; 858,69) |
(1662,46; 1838,35) |
|
|
Вероятность выпадения |
0,95 |
0,05 |
0,77 |
0,23 |
|
В конечном счете, наличие резерва оправдывает применение тех или иных оптимизационных мер. Однако лишь с той оговоркой, что метод оптимизации позволит снизить резерв по экономичности на величину, превосходящую точность полученной оценки.
Картина анализа работы станции была бы не полной без анализа стратегии формирования ценовых заявок, подаваемых субъектом ОРЭМ на РСВ, поскольку она непосредственно связана с объемом выручки от продажи электроэнергии. Проанализировав результат применения этой стратегии можно судить (по крайней мере, качественно) о наличии/отсутствии возможности увеличения объема выручки.
При планировании работы поставщика на ОРЭМ без использования ценовых прогнозов оптимальной стратегией генераторов на аукционе является подача заявок с ценой, максимально приближенной к переменным издержкам (топливная составляющая производства ЭЭ). Действительно, если равновесная цена сложится выше переменных издержек, то будет продан полный объем, указанный в торговой заявке, по цене, превышающей затраты на производство указанного объема. В случае, если равновесная цена сложится ниже предельных издержек, то весь объем (за исключением технического минимума генерирующего оборудования), не будет продан. Но при таком раскладе и нет стремления его реализовывать, так как это убыточно - затраты на топливо превысили бы выручку от продажи электроэнергии. Подача заявок выше или ниже предельных издержек влечет за собой риски либо получения убытка, либо потери возможной прибыли.
Возможность планирования объемов покупки и продажи ЭЭ на РСВ делает актуальной задачу выбора стратегии составления заявок, лучшей, чем простое приближение цены к переменным издержкам станции
Будем считать, что соотношение ценовых границ и уровней выработки определены на технологическом этапе планирования, где определяется оптимальный режим работы оборудования с точки зрения минимального потребления топлива или минимальной себестоимости энергии. При этом может варьироваться состав работающего оборудования, загрузка отдельных агрегатов вид и цена топлива.
На рыночном этапе прогнозируется поведение вариантов заявки на рынке и установление равновесной цены на энергию. Выбирается оптимальный вариант заявки с точки зрения ее реализации на РСВ, обеспечивающий получение максимальной маржинальной прибыли. Ценовые границы ступеней загрузки станции устанавливаются при этом в соответствии с ожидаемым движением цены (рис.3).
Разделим реализованные на рынке заявки на «хорошие» и «плохие», исходя из следующего соображения: в пределах границ ценового диапазона, при фиксированной загрузке станции, объем выручки определяется фактическим значением цены РСВ на электроэнергию.
Таким образом, положение фактической цены вблизи правой границы ступени обеспечивает наибольшую выручку, к левой - наименьшую (условно «+» и «−»).Будем считать (условно), что границей между «плохими» и «хорошими» заявками является середина соответствующей ценовой ступени (рис. 4.).
По вероятности нахождения цены РСВ в правых и левых частях ценовых ступеней, можно судить, насколько «хорошо» или «плохо» соответствует стратегия формирования заявок реальному движению цены. При равной вероятности выпадения в обеих частях ценовой ступени, имеет место подача заявок без привязки к движению цены, они носят скорее случайный характер; группировка в правой части ступени свидетельствует о рациональной в той или иной степени стратегии; в противном случае можно говорить об ошибках в составлении ценовых заявок.
На рис. 5 показаны вероятности нахождения цены РСВ в соответствующих ценовых ступенях № 1 - 4 : синим цветом обозначена вероятность "плохих заявок", красным - "хороших".
Автор: И. Митрофанов, Филиал ФГБОУ ВПО «НИУ МЭИ» в г. Смоленске К.т.н.
