基于风险管理的电力市场安全服务定价

随着电力工业的发展，电网逐步变成巨大的互联系统，以便经济、合理地利用各种资源，同时提高电力系统运行的可靠丨性但是高收益亦伴随着高风险。一方面随着大规模互联电力系统的出现，系统的结构与运行方式越来越复杂多变，特别是远距离大功率输电线路和系统间弱联系的出现，加了发生事故和导致大面积停电的概率；另一方面随着大规模互联电力系统的出现，某处的故障往往影响到整个系统因而对安全问题的研究一直是电力系统研究的一个重点，在电力系统运行中也始终把安全性放在首要位置但是随着电力市场改革的深入，电力系统的安全性日益受到来自经济利益的巨大压力本文尝试从风险管理的角度对电力市场安全服务的市场模式及其定价进行研宄1风险管理理论1.1风险的概念风险是一种客观存在的状态，其损失的发生具有不确定性这个定义说明风险具有客观性、损失性和不确定性风险的数学表达式为：其中L为事故损失；p为事故概率；R为风险程度的大小，即风险事故损失的数学期望值。 风险按照其起源与影响可以划分为基本风险与个别风险基本风险是指由于非个体的、或者至少是个体无法抗拒或改变的因素所引起的风险，其损失通常波及到很大的范围，如雷击、输电线路故障、电力系统失稳等各类存在于电力网络中的风险。个别风险是指由于个别因素引起的风险，其损失通常只影响某个个体的范围，如火灾、用户设备故障等各类存在于个体范围内的风险。由于基本风险不在个体的影响之下，且损失影响面较大，所以基本风险应该由集体而不是由个体来应付由于个别风险通常被认为在个体的范围之内，因此应该由个体通过防范措施、保险和其他工具来应付这一类风险1.2风险管理风险管理是通过风险识别和风险评估，并在此基础上合理综合地使用多种管理办法、技术手段对目标涉及的风险进行全面有效的控制，以期用*小的成本保证安全实现目标。对付风险的措施有：a回避通过远离风险事件以避免风险的影响预防。目的在于减少事故发生的概率。 减损。目的在于尽量减少事故的损失。 自留。经过综合平衡决定自己承担风险e转移。通过一定的方式将风险转移至另一个主体，如购买保险即是投保人将可能发生的风险转移给保险公司来承担。 上述措施可以概括为事故前的预防、事故中的减损和事故后的补救3类。其中回避与预防属于事故前的预防措施，即在可以选择的情况下，回避高风险方案而选择低风险方案，而预防的着眼点在于事故前采用各种预防措施以减少事故发生的概率减损着眼点在于事故发生时采取各种措施阻止事故的进一步扩大以减少事故损失自留还是转移取决于收114-2200153VCademiC J醒alElectoniC命油经济上！个划算了13.电力市场专栏。汤振飞等基于风险管理的电力市场安全服务定价3.1电力系统安全问题是一个风险性质的问题1胁黎由于受到1个随机性的4而feblish配设备损坏A与经济利益的员失、偿。全面的风险管理应该是这几种措施的综合应用、优化组合，以使总的风险成本*小1.3保险与社会保险保险是风险转移的措施之一，也是一种重要的风险对策保险分为商业保险和社会保险两大类。商业保险的前提是存在大量独立同分布的风险事件，商业保险公司通过将风险汇聚，运用大数定律，使得整个风险集合呈现出确定丨性商业保险以合同的形式将风险从投保人转移到保险公司，由大多数人来分担少数人的损失，如财产保险、人寿保险等由于基本风险影响面大，风险事件呈现很强的共性，因而整个风险集合呈现很强的随机性，不满足商业保险的前提条件，所以一般商业保险公司不承保基本风险基本风险应该由集体来共同应付，这就产生了社会保险的必要性，同时也只有社会保险有条件在整个社会的范围内运用全面风险管理的方法对基本风险进行有效控制社会保险是非盈利性的，通过国家立法强制实施，所有成员必须参加，旨在保障社会安定，如失业保险伤残保险等。社会保险通常以税收的形式收取保费，由国家指定的非赢利性机构以垄断的方式运作，它具有非盈利性、强制性和普遍保障性的特点。 2公共物品理论在经济学中存在着私人物品与公共物品的区另1J.私人物品在消费和使用上有2个特点：一是竞争性，如果某人己经消费了某种商品（服务），就减少了其他人消费该种商品（服务）的数量；二是排它性，如果某人己经消费了某个商品（服务），则其他人就不能再同时消费这个商品（服务）市场机制只有在私人物品的场合才能有效地发挥作甩公共物品是指不具有竞争性或排它性的物品，如广播电视、道路、电力系统稳定装置等由于公共物品的特殊属性，消费者往往会低报或者隐瞒自己对公共物品的消费，甚至想成为“免费乘车者”，所以无法从市场中得到正确的价格-需求曲线，因而公共物品的生产与消费不能由市场上的个体决策来解决，必须由政府来承担起提供公共物品的任务一般政府通过税收的方式来收集资金，通过成本收益比较来确定提供公共物品的*优数量。社会保险是提供公共物品的方式之一。 3电力系统安全问题的再认识常运行状态产生一定程度的不利影响，甚至会导致停电、系统失去稳定、设备损坏等事故的发生。一个扰动对电力系统产生多大的影响取决于扰动的性质、强度、发生的地点、发生的时匆丨持续时间，以及电力系统的预防保护措施和系统自身承受扰动的能力等各种因素电力系统的安全问题就是研究扰动如何影响电力系统，如何预防和削弱这种不利的影响，以及如何提高电力系统承受各种扰动的能力，表现为研究各种电力系统安全分析方法安全措施以及安全自动装置等扰动的发生是随机的，是属于一种类型的风险，因而电力系统的安全问题也就是电力系统不安全的风险问题由于电力系统是巨大的互联系统，某处的扰动往往会对整个系统产生不利影响，所以很大一部分的电力系统安全性风险属于基本风险范畴，必须从整个电力系统的角度加以解决。 电力系统安全管理的过程分为以下3个方面：a事故前的预防首先通过预想事故分析，对可能产生扰动的潜在因素加以预防控制，目的是尽量避免扰动真的发生。这一类的预防控制措施有合理规龙丨静态动态预想事故分析调度员潮流计算、防雷、防误装置等事故时的减损。对于那些没有能够通过预防控制消除掉的扰动，利用保护装置将这些扰动加以隔离使之无法进一步扩大而对于那些没有能够完全成功隔离掉的扰动以及不需要隔离的微小扰动，利用电力系统自身承受扰动的能力进行吸收这一类提高系统承受扰动能力的措施有备用、稳定装置、PSS等。如果扰动超出了系统的承受能力，则将导致系统性事故的发生，此时只有采取紧急控制措施来大面积切除故障区域或设备以避免整个系统的瓦解这一类措施有切机解列等事故后的补救事故发生后应尽快排除故障，恢复系统运行。这一类的措施有发电机重启、线路重投并列等。另外，还要对遭受事故中断损失的市场成员进行经济赔偿，事故中断损失包括发输/济利益的损失经济赔偿在传统电力系统中考虑较少，但电力市场提出了这方面的要求人们经过多年的研究，己经研制出了大量用于预防减损和补救的具体措施以及相关的自动装置电力系统的安全问题应该从单纯的安全问题发展成为综合运用这些安全措施的安全性与经济性优化平衡的全面安全性风险管理。 3.2电力系统安全性指标电力系统安全性可以用安全性风险的大小来定量地描述：该系统越安全。 3.3电力系统安全服务具有公共物品的性质由于很大一部分的电力系统安全性风险属于基本风险，所以电力系统的安全服务往往是着眼于在系统一级保障整个系统的安全整个系统的安全水平提高了，每个用户都得到了保障（尽管有些用户甚至不一定意识到风险的存在），否则某处的故障往往影响到整个系统，使系统中的每个用户都受到影响，所以安全服务是为系统所有用户服务的，每个用户都公平地接受安全服务提供的保障，因而电力系统安全服务具有公共物品的性质根据公共物品理论，市场机制不能有效地提供公共物品，必须要由集体从整个系统的角度决定提供公共物品的*优数量。本文设想由一个独立的代机构（securityoperator，缩与为SO）来提供电力系统的安全服务，其职能是根据对系统的安全评估，以合适的市场运作方式综合采用各种安全措施对电力系统的安全性风险进行全面管理，以*小的成本保证电力系统的安全4电力市场安全服务市场模式与*优定价4.1电力市场安全服务的市场模式由于电力系统安全问题是个风险性质的问题，并且很大一部分的安全性风险属于基本风险性质，所以SO可以采取类似社会保险的方式提供安全服务SO（或者SO管制下的垄断性的专业保险公司）根据对电力系统的安全评估，通过对安全性风险进行全面管理，优化分配在预防、减损、补救上的资金投入，以*低的总保费（安全服务费用）保证电力系统的安全。 由于安全服务具有公共物品的性质，系统的每个用户都公平地接受安全服务，所以安全服务费用（总保费）应该按照系统总电量进行平均分摊形成面向用户的保费实际中可以采用在用户电费单中加保险费一项，在收取电费的同时收取保费。 有了安全性保险，电力系统的安全性风险就集中于SO，电力市场成员在缴纳了一定的保费后就不必再担心安全性风险造成的损失，就可以集中精力经营管理，追求*大经济利益。 4.2保险范围与保险标准原则上SO只要求属于基本风险范畴的风险加以保险，而对于属于个别风险范畴的风险（如用户设备故障发电机故障等）则由用户自愿向SO另行投保或者自行解决。 由于用户性质的不同，中断相同的电量对用户造成的经济损失并不相同。如果按照用户实际损失作为其保险标准，则损失大的用户保险标准高，相应地交纳的保费也高，对系统安全服务的贡献就大然而由于安全服务的公共物品性质，交纳较少保费的用户仍然平等地享受安全服务，这样就容易造成用户少报事故损失，从而少交纳保费，以享受“免费服务”的情况，所以应取一个适当的用户中断单位电量的经济损失水平I作为统一的保险标准一旦由于电力系统的原因造成供电中断，用户将得到了"Q（Q为用户的中断电量）的经济赔偿理政府职能，的非赢利性机构电力市场安全管理lblish样做是因为保费的大小与保险标准成正比，L越bookmark3一般地，I的选择宜接近于一般用户的损失水平，这样对于较重要的用户，其实际供电中断损失将大于保险标准I，其超出的部分应列入个别风险范畴，由用户自愿再向so投保或自行解决之所以这大则供电中断时用户获赔越多，但也意味着收取的保费也越高对于一般用户，尤其是不重要的用户，过高的保费将造成不必要的经济负担而影响其健康用电，所以应选取一个适当的保险标准作为统一的保险标准，而将超出这个标准的需求作为其个别风险进行处理，这样既保证了保障的普遍性，又满足了不同层次用户的要求4.3安全措施的经济效益分析每一种安全措施的采用都必然在一定程度上削弱安全性风险。安全措施的经济效益为：系统事故损失的期望赔偿金额；Cj为安全措施j的投运所需成本，包括有关装置的固定成本和运行维护成本；P'j-，pirj+分别为在状态Xi下在采用安全措施j之前、之后风险事故Rr发生的概率密度；Qrj-，Qrj+分别为在状态X下在采用安全措施j之前、之后风险事故Rr发生时造成的中断电量；I为保险标准显然，在选用安全措施时应优先考虑经济效益高的安全措施根据措施经济效益的高低把安全措施排列成安全措施优先表以供选择实施显然对于没有经济效益或负经济效益的安全措施应该淘汰4.4安全服务*优定价在确定保险标准I后，SO从安全措施优先表中从前往后依次取出安全措施予以实施假设己依次实施前m个安全措施，此时总的安全措施经济效益为：赔偿总金额；Km= + Cj，为SO在实施安全措施优先表中前m个安全措施后的安全服务总支出，它由2个部分组成，玉，+为采用安全措施优先表故赔偿金额表示成安全措施总成本C的函数，则：上述的优化问题为minK（C），*优化条件为dK（C）/dC= -1由此可以获得*优安全措施的总资金投入量以及*小安全服务总支出。