摘要：隨著電力市場的發(fā)展和供需關系的變化，電價預測和調控成為電力市場運行中的重要問題。文章基于供需平衡的電力市場，進行了電價預測與調控的研究。首先，介紹了電力市場的定義、特點及供需關系，并討論了電力市場中的價格形成機制。其次，探討了電價預測的重要性和應用，包括基于統(tǒng)計模型和人工智能的預測方法，并比較了其他電價預測方法的優(yōu)劣。最后，分析了電價調控的重要性和目標，并提出了基于供需平衡和經濟效益的調控策略。文章為電力市場的電價預測和調控提供一定的理論指導和實踐參考。

關鍵詞：電力市場；供需平衡；電價預測；統(tǒng)計模型；人工智能；經濟效益

一、引言

隨著能源需求的不斷增長和能源結構的調整，電力市場作為能源供應的重要組成部分，發(fā)揮著至關重要的作用。然而，電力市場的復雜性及電力供給與需求之間的不平衡給電價的形成、調控帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，基于供需平衡的電力市場電價預測與調控研究具有重要的理論和實踐意義。傳統(tǒng)的電力定價方法往往無法準確適應現在電力市場供需關系的變化，導致電力市場不能達到資源優(yōu)化配置。因此，研究如何準確預測電價并采取有效的調控措施成為當前電力市場研究的熱點問題。

本研究旨在基于供需平衡的電力市場，通過深入分析電力供需關系和電價形成機制，探索有效的電價預測與調控方法，以提高電力市場的運行效率和穩(wěn)定性。具體目標包括：研究電力市場供需關系的變化規(guī)律和影響因素；開發(fā)可靠準確的電價預測模型，提高電價預測精度；設計合理有效的電價調控策略，實現供需平衡和資源優(yōu)化配置。

本研究的意義在于：第一，為電力市場參與者提供科學有效的決策依據。通過準確預測電價和合理調控電價，能夠幫助電力市場參與者制定合理的購電和售電策略，降低電力市場風險，提高參與者的收益。第二，本研究能夠促進電力市場的健康發(fā)展。通過研究電力市場電價預測與調控方法，可以實現電力市場的供需平衡，保障電力市場的穩(wěn)定運行。第三，本研究能夠提高能源資源利用效率。通過合理的電價調控策略，能夠引導用戶在高峰時段減少用電，降低對高成本發(fā)電方式的需求，從而促進清潔能源的開發(fā)和利用，提高能源資源的利用效率。

二、供需平衡的電力市場概述

（一）電力市場的定義和特點

電力市場是一個通過供需雙方自愿交易的方式進行電力買賣的市場。電力市場具有自由競爭、去壟斷化、透明度高和長短期交易等特點，通過這些機制可以實現電力資源的有效配置和市場的穩(wěn)定運行。

市場中的各參與主體可以根據市場規(guī)則和價格信號自由選擇買賣電力，并且可以在市場中自由進入或退出。這樣的自由競爭機制可以激發(fā)市場主體的活力，提高資源配置效率。市場的核心目標之一是打破壟斷，促進市場競爭，增加市場參與者的多樣性和競爭激烈程度。通過引入更多的發(fā)電企業(yè)和電力供應商，減少市場份額集中度，可以有效避免市場主體濫用市場支配地位，提高市場效益。為了確保市場的公平和公正，電力市場需要公開透明的信息披露機制，以確保市場參與者能夠準確了解市場供需狀況、價格形成機制等相關信息。透明的市場信息可以提高市場參與者的決策能力，促進市場的穩(wěn)定和健康發(fā)展?，F階段電力市場分為遠期交易市場和現貨交易市場兩種形式。我國遠期交易以中長期交易為主，通常用于滿足未來一段時間穩(wěn)定的電力需求。而現貨交易則基于短期負荷預測和超短期負荷預測，用于當日和日內、小時內的負荷需求，應對突發(fā)性需求變化和調峰等靈活性需求。不同交易方式的結合可以更好地滿足電力市場的靈活性和穩(wěn)定性要求。

（二）電力市場的供需關系

電力市場的供需關系是指市場上電力供給和需求之間的平衡關系。供需關系的變化會直接影響電力市場的價格和市場運行狀態(tài)。

供給方面，供給的變化受到發(fā)電成本、發(fā)電設備的可用性、電力輸送能力等因素的影響。需求方面，電力需求受到經濟發(fā)展水平、天氣狀況、工業(yè)生產活動等因素的影響。供需的變化可能會導致電力市場的供需失衡。當電力供給大于需求時，市場可能出現過剩，導致電力價格下降。而當電力需求大于供給時，市場可能出現供應不足，電力價格會升高。

（三）電力市場中的價格形成機制

電力市場的價格形成機制是指通過市場交易來確定電力價格的機制。電力市場的價格形成機制旨在通過市場交易實現供需平衡，并確保電力價格能夠反映市場供需關系和成本因素。

電力市場通常采用雙邊協(xié)商和集中交易的機制，集中交易包括競爭競價、掛牌交易、競拍、滾動撮合等方式。在現貨交易中通常采用集中競價的方式參與市場，通過集中出清的方式確定最終的電力價格，價格由發(fā)電的邊際成本來確定，再結合電網潮流形成節(jié)點邊際電價。邊際成本是指供應一單位電力所需的額外成本，包括燃料成本、運營和維護成本等。中長期市場中，電力價格通常由雙邊協(xié)商確定，確定中長期量價和時間，降低風險，鎖定收益。為了考慮輸電損耗和傳輸能力限制等因素，有些電力市場將地區(qū)劃分不同區(qū)域，并在各個區(qū)域內分別形成不同的電力價格，即分區(qū)定價。

三、電價預測方法

（一）電價預測的重要性和應用

電價預測是指通過對電力市場中電價進行分析和預測，以便市場參與者能夠更好地制定購電策略、優(yōu)化電力資源配置和進行風險管理。電價預測在電力市場運營、電力交易、電力調度等方面具有重要的應用價值。

電價預測對電力市場的運營和決策有指導作用。通過準確預測電價，市場運營商可以制定合理的市場規(guī)則和定價機制，提高市場的公平性和透明度。同時，電力供應商和需求方可以根據電價預測結果制定購電策略，以獲得較低的購電成本或更好地適應市場波動。電力交易是電力市場中的核心活動之一，而電價是交易的基礎和決定因素。準確的電價預測可以幫助交易雙方合理確定交易價格，提高交易效率和交易量。電力調度需要根據電價預測結果進行合理的發(fā)電計劃和負荷調節(jié)，以保證電力系統(tǒng)的供需平衡和穩(wěn)定運行。同時，電價預測也可以用于風險管理，幫助市場參與者避免價格波動帶來的風險，制定相應的對策。

（二）基于統(tǒng)計模型的電價預測方法

基于統(tǒng)計模型的電價預測方法主要利用歷史電價數據進行分析和建模，通過對不同因素的統(tǒng)計關系進行擬合和預測。常見的方法包括時間序列分析和回歸分析。

1. 時間序列分析方法

時間序列分析方法是基于歷史電價數據的模式和趨勢進行預測的方法。常用的時間序列分析方法包括ARIMA模型、季節(jié)性模型等。ARIMA模型可以捕捉電價數據的自相關和趨勢性，通過對歷史數據進行擬合，然后預測未來電價。

2. 回歸分析方法

回歸分析方法是基于歷史電價與其他影響因素之間的關系進行建模和預測的方法?；貧w分析可以考慮多個影響因素，如天氣、負荷、燃料成本等，通過對這些因素與電價的統(tǒng)計關系進行建模，預測未來的電價走勢。

（三）基于人工智能的電價預測方法

基于人工智能的電價預測方法利用機器學習和深度學習等技術，通過對大量歷史數據的學習和分析，建立預測模型并進行未來電價的預測。常見的方法包括神經網絡方法和支持向量機方法。

1. 神經網絡方法

通過構建具有多個神經元的網絡結構，并針對歷史數據進行訓練，可以學習到電價數據中的非線性關系和復雜模式，從而進行未來電價的預測。

2. 支持向量機方法

支持向量機方法利用支持向量機算法對歷史電價數據進行分類和回歸分析，以建立電價預測模型。支持向量機方法通過對歷史數據進行高維映射，將數據映射到一個更高維度的特征空間中，在該空間中找到最優(yōu)的超平面，從而進行電價的預測。

（四）其他電價預測方法的介紹和比較

除了上述提到的方法外，還有一些其他的電價預測方法，如基于模糊理論的方法、遺傳算法方法等。這些方法各有特點，適用于不同的預測場景和需求。

在選擇電價預測方法時，需要根據實際情況和需求綜合考慮各種因素。統(tǒng)計模型方法簡單直觀，適用于數據量較小、趨勢變化較為平穩(wěn)的情況；而基于人工智能的方法可以更好地捕捉復雜的非線性關系和數據模式，適用于數據量大和復雜變化的情況。綜合比較各種方法的預測準確性、計算復雜度和實時性等方面的優(yōu)缺點，選擇適合的預測方法可以提高電價預測的準確性和可靠性。

四、電價調控策略

（一）電價調控的重要性和目標

電價調控通過制定和執(zhí)行一系列政策和措施，對電力市場中的電價進行干預和管理，以實現經濟、社會和環(huán)境目標。其重要性體現在促進經濟發(fā)展、確保能源安全和保護環(huán)境等方面。電價調控的目標包括公平合理、經濟有效和穩(wěn)定可持續(xù)等方面。

合理的電價調控有助于提高電力市場的效率和競爭力，推動電力行業(yè)的健康發(fā)展。通過電價調控可以引導能源消費結構的優(yōu)化，確保能源供應的穩(wěn)定性和安全性，提高能源安全水平。適當提高或降低電價可以促進可再生能源的發(fā)展，提高環(huán)境價值。通過電價調控實現供需平衡，提高資源配置效率，促進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（二）基于供需平衡的電價調控策略

基于供需平衡的電價調控策略主要是通過調整電價的高峰和低谷時段，引導用戶在供應緊張時段減少用電負荷，以平衡供需關系，提高供電可靠性。

1. 峰谷電價策略

峰谷電價策略是一種將一天劃分為“尖峰平谷”四個時段，并根據各時段的不同設定不同的電價。在峰段，電價較高；在谷段，電價較低，拉大峰谷差。這種策略的目的是鼓勵用戶在低谷時段集中用電，避開高峰時段，以減少系統(tǒng)負荷壓力，提高供電效率和電網供電的可靠性。

這種策略的實施可以平滑負荷曲線，促進能源的合理利用，引導用戶改變用電習慣，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展。

（1）背景。某城市為了提高電力系統(tǒng)的供電效率和穩(wěn)定性，決定實施峰谷電價策略。該省人口眾多，工商業(yè)用電量較大，由于高比例光伏接入系統(tǒng)，中午新能源大發(fā)，電力供應寬松，即中午設定為谷段。為了引導用戶在谷段集中用電，避開峰段，該城市決定設定不同的電價水平，并對該策略進行一年的試點實施。

（2）數據分析。

①時間劃分：將一天劃分為尖峰段，高峰段，平段，和谷段。尖峰段設定為18：00～20：00共2個小時，高峰段設定16：00～18：00、20：00～24：00共6個小時，平段為0：00～2：00、5：00～10：00、15：00～24：00共8個小時，谷段設定為2：00～5：00、10：00～15：00共8個小時。

②電價設定：在高峰時段，電價設定為0.898元/千瓦時；在低谷時段，電價設定為0.239元/千瓦時。

③用電行為變化：實施峰谷電價策略后，用戶在谷段集中用電的情況得到改善。根據監(jiān)測數據顯示，在策略實施前、后對比，同期白天供電裕度大的谷段負荷上升達20%，同時高峰時段的用電量有明顯降低。這表明用戶對于電價的敏感性增強，更加傾向于在低谷時段使用電力。

④供電效率提高：由于用戶在低谷時段集中用電，系統(tǒng)負荷得到平滑，高峰時段的負荷壓力減輕，供電效率得到提高。實施峰谷電價策略后，該城市的電力系統(tǒng)阻塞問題得到減緩，供電可靠性得到明顯改善。

（3）結論。通過以上數據分析可以看出，該省實施峰谷電價策略取得了較好的效果。用戶在谷段集中用電，避開高峰時段，引導了用戶的用電習慣變化，減少了電力供應壓力，促進了綠色電力的消納，提高了供電效率和穩(wěn)定性。該策略的實施為以新能源為主的新型電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展作出了積極貢獻。

2. 階梯電價策略

階梯電價策略是一種根據用戶用電量的不同，將電價劃分為多個階梯區(qū)間，并隨著用電量的增加逐漸升高的定價策略。其目的在于激勵用戶節(jié)約用電，降低能源消耗，促進資源的合理利用。

根據電力供應系統(tǒng)的特點和用戶用電情況，將電價分為多個不同的階梯區(qū)間。通常情況下，電價會隨著用電量的增加而逐漸升高，即越高階梯的用電量，對應的電價也越高。政府或電力公司會根據能源政策、成本考慮及市場機制等因素來確定每個階梯的電價水平。

階梯電價策略通過將電價劃分為多個階梯區(qū)間，并隨著用電量的增加逐漸升高，激勵用戶節(jié)約用電，降低能源消耗，促進資源的合理利用。該策略的實施可以激發(fā)用戶的節(jié)能意識，引導用電行為的調整，從而實現可持續(xù)發(fā)展的目標。

（三）基于經濟效益的電價調控策略

基于經濟效益的電價調控策略主要是通過反映電力生產和供應的成本或效益，引導用戶的用電行為。

1. 邊際成本定價策略

邊際成本定價策略是一種根據電力生產的邊際成本來確定電價的策略。它能夠準確反映電力供應的變動成本，激勵用戶在供應成本較高時減少用電，提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。該策略的實施可以促進能源的合理利用，降低用戶的用電成本，實現電力資源優(yōu)化配置。

發(fā)電企業(yè)會將生產電能的邊際成本作為電價的基準，根據實際情況和市場政策機制等因素，結合供需關系和成本變化，確定相應的邊際成本競價模型。利用該模型計算出各個時間段或不同用戶類型的電價，形成售電價格。

基于邊際成本定價可以準確反映電力供應的實際成本，體現當時的電力供應價值。激勵用戶在供應成本較高時減少用電，因為當電價上升時，用戶會有經濟動力來調整用電行為，減少高成本時段的用電量，從而降低自身的用電費用。通過根據供需關系和成本變化靈活調整電價，可以引導用戶在高峰時段少用電，平衡供需關系，讓電力系統(tǒng)維持穩(wěn)定。

（1）背景。某電力公司位于中國某省份，擁有多個發(fā)電廠和廣泛的用戶群體。該公司決定采取邊際成本定價策略來確定電價，以提高機組經濟運行、降低用戶用電成本，并提高市場占有率。

（2）數據信息。

①發(fā)電成本。根據電力公司記錄，不同發(fā)電廠的邊際成本如下：

A發(fā)電廠，燃料成本 0.3元/千瓦時，設備維護成本 0.1元/千瓦時，人工成本 0.05元/千瓦時。

B發(fā)電廠，燃料成本 0.4元/千瓦時，設備維護成本 0.15元/千瓦時，人工成本 0.06元/千瓦時。

②供需關系。電力公司通過市場調查和預測數據獲得以下信息：

峰段（18：00～20：00、16：00～18：00、20：00～24：00）對用電需求相對較高，新能源光伏出力又下降，對燃煤機組的需求為平常時段的2倍以上。

燃煤發(fā)電廠供電尖峰值時段是18：00～20：00。

（3）實施效果分析。

①實際成本反映：邊際成本定價策略能夠準確反映電力供應的實際成本。例如，A發(fā)電廠的邊際成本為0.45元/千瓦時（燃料成本0.3元/千瓦時+設備維護成本0.1元/千瓦時+人工成本0.05元/千瓦時），而B發(fā)電廠的邊際成本為0.61元/千瓦時（燃料成本0.4元/千瓦時+設備維護成本0.15元/千瓦時+人工成本0.06元/千瓦時）。因此，在谷段A廠出力，成本為0.45元/千瓦時，隨著電力供應增加，B廠開始增加出力，這時成本為0.61元/千瓦時，供應成本增加。

②用戶激勵效果：邊際成本定價策略能夠激勵用戶在供應成本較高時減少用電。當電價上升時，用戶會有經濟動力來調整用電行為，減少高成本時段的用電量，從而降低自身的用電費用。例如，在高峰時段的電價上升后，一部分用戶可能選擇推遲用電或減少用電量，以避免高額費用。

③提高電力系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性：邊際成本定價策略能夠提高電力系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。通過根據供需關系和成本變化靈活調整電價，可以引導用戶在高峰時段減少用電，平衡供需關系。例如，在供電峰值時段，電力公司可以設置較高的電價，鼓勵用戶節(jié)約用電，從而避免電力系統(tǒng)過載或能源浪費的問題。

（4）結論。綜上，邊際成本定價策略的實施可以準確反映當時電力供應的實際成本，激勵用戶在供應成本較高時減少用電，減少了高成本的機組發(fā)電量，減少了能源浪費，提高社會福利，資源得到優(yōu)化配置，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性也得到提升。

2. 邊際效用定價策略

邊際效用定價策略是一種根據用戶對電能的邊際效用來確定電價的策略。它可以更好地滿足用戶的不同需求，提高用電的效用。該策略的實施可以促進可再生能源的有效利用，提升用戶的用電體驗，以及提升用戶的品牌影響力。

邊際效用通常是根據用戶對不同用電設備的需求彈性和滿足程度來衡量的。有些電力用戶有使用綠電的需求來獲取綠證，在電能量的屬性上增加環(huán)境屬性，從而提升公司的品牌影響力和提高社會貢獻度，所以不同公司對電力品種的需求也會有差異，邊際效用也會不同；有些電力用戶自己建造有儲能設備和光伏發(fā)電設備，這些用戶在不同時段，對電網的電力需求也會不同。以用戶單位電能的邊際效用作為電價的基準，根據不同用戶，不同時間的邊際效用曲線和市場機制等因素，結合供需關系和用戶需求變化，確定相應的邊際效用定價模型。根據該模型計算出不同時間用戶的總需求或不同用戶類型的電價定價策略。這種定價策略是根據用戶對電能的邊際效用確定的，更加符合用戶的偏好和需求。

綜上，這些策略在具體實施時需要綜合考慮多方面因素，如經濟、環(huán)境、社會影響等，并根據市場情況和政府政策的導向進行選擇和調整。每種策略都有其優(yōu)缺點，應根據實際情況進行比較和權衡，以達到最佳的電價調控效果。

五、結語

通過對供需平衡的電力市場進行概述，本文重點研究了電價預測與調控方法。在電價預測方面，介紹了基于統(tǒng)計模型和人工智能的方法，并討論了它們的優(yōu)勢和適用性。同時還介紹了其他電價預測方法，包括基于市場信息和基于能源需求的方法。在電價調控策略方面，明確了電價調控對于保障供需平衡和實現經濟效益的重要性，并介紹了基于供需平衡和經濟效益的調控策略。電力市場的競爭性、開放性和自由性為供需平衡創(chuàng)造了有利條件；供需平衡是電力市場穩(wěn)定運行的關鍵因素，需要通過合理的電價預測和調控方法來實現；不同的電價預測方法在準確性、穩(wěn)定性和適應性等方面存在差異，需要根據需求和數據情況進行選擇和比較；基于供需平衡和經濟效益的電價調控策略可以實現市場穩(wěn)定和經濟效益的雙重目標，但需考慮市場參與者的利益和行為響應。然而，本研究存在以下不足之處：未深入探討電力市場中其他因素如可再生能源和政策環(huán)境等的影響；電價預測方法的比較和評估可以進一步完善；電價調控策略方面可以進一步研究市場激勵機制的設計和實施路徑；電力市場的供需平衡方面可以進一步分析市場參與者的行為與預期之間的關系。未來的研究可以從以上不足之處展開，進一步完善電力市場的供需平衡理論和實踐應用。同時，還可以結合新的技術和政策發(fā)展，推動電力市場的轉型升級，促進清潔能源的應用和可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]馬會領，曲堯，王星凱.基于混合人工神經網絡的電力市場短期電價研究與分析[J].自動化與儀器儀表，2023（08）：250-256.

[2]亢子愷，亢子欣.基于大數據分析技術的電力市場短期電價預測[J].自動化技術與應用，2023，42（07）：95-98.

（作者單位：湖北華電襄陽發(fā)電有限公司）