Оценка стоимости точности прогнозирования энергопотребления
Понятие стоимость точности
Каждая компания-потребитель на оптовом рынке электроэнергии и мощности вынуждена делать краткосрочный прогноз потребления в своих группах точек поставки (ГТП) и подавать его в АТС в виде заявки на рынок на сутки вперед (РСВ). От качества этого прогноза, т. е. от его точности, зависит общий финансовый результат на оптовом рынке: чем выше точность прогнозирования, тем меньше стоимость потребленной электроэнергии; и наоборот, чем ниже точность прогнозирования, тем выше стоимость электроэнергии.
Как оценить зависимость между точностью прогнозирования собственного энергопотребления и снижением затрат на покупку электроэнергии? Для проведения такой оценки введем понятие «стоимости точности» (СТ). Под СТ мы называем снижение обязательств потребителей по оплате объемов на РСВ и балансирующем рынке (БР) в связи с более точным прогнозированием потребления. Фактически, СТ — это сэкономленные деньги предприятия, это и есть та величина, которая связывает точность прогноза и затраты на покупку электроэнергии.
Методика расчета стоимости точности
Для решения определения величины СТ необходимо решить задачу, представленную ниже. Требуется оценить, как изменится финансовый результат по ГТП потребления, если прогноз энергопотребления станет на 1 МВт точнее в конкретном часе.
Во-первых, рассмотрим случай, когда прогноз оказался ниже факта, и рассчитаем разницу финансовых результатов в случае неточного прогноза (НП) и точного прогноза (ТП), который точнее неточного ровно на 1 МВт.
Рис 1. Первый случай расчета: прогноз ниже факта
Рассчитаем затраты Z на покупку электроэнергии в двух случаях.
1. Стоимость электроэнергии при неточном прогнозировании (НП)
2. Стоимость электроэнергии при точном прогнозировании (ТП)
Здесь VТП и VНП — объем энергопотребления точного и неточного прогнозов соответственно, VФАКТ — фактически потребленный объем электроэнергии; ЦРСВ и IБР — цена рынка на сутки вперед и индикатор балансирующего рынка в рассматриваемой ГТП соответственно.
Таким образом, мы получили две величины стоимости электроэнергии Z(ТП) и Z(НП) в одном часе. Их разница и есть стоимость точности.
СТ = Z(НП) — Z(ТП).
При это видно, что в случае, если цена РСВ больше индикатора БР, то СТ = 0, в противном случае СТ = 1 МВт · (IБР — ЦРСВ)
Во-вторых, рассмотрим случай, когда прогноз оказался выше факта и сделаем аналогичную оценку разности затрат.
Рис 2. Второй случай расчета: прогноз выше факта
Здесь, как и в предыдущем случае мы произведем оценку стоимости электроэнергии для двух сценариев: для точного и неточного прогноза.
1. Стоимость электроэнергии при неточном прогнозировании (НП)
2. Стоимость электроэнергии при точном прогнозировании (ТП)
Все обозначения в приведенных формулах соответствуют указанным выше величинам.
Как и в предыдущем случае найдем разницу двух затрат:
СТ = Z(НП) — Z(ТП).
При этом снова видно, что в случае, если цена РСВ меньше индикатора БР, то СТ = 0, в противном случае СТ = 1 МВт · (ЦРСВ — IБР).
Исследование цен проводилось на данных с 2006 по 2012 год и показало, что количество отрицательных и положительных отклонений примерно одинаково: в 50% случаях цена РСВ выше индикатора БР и в 50% она ниже. При этом если индикатор БР больше цены РСВ, то среднее отклонение в цене составляет около 89 Руб/МВт.ч, в обратном случае аналогичное отклонение составляет около 71 Руб/МВт.ч.
Результаты анализа по ценовым зонам
После определения этапов расчета СТ в одном часе возможно провести оценку внутри длительного горизонта. В частности, были проанализированы среднемесячные величины СТ по ценам РСВ и индикаторам БР, соответствующих ценовым зонам, То если принять цены в исследуемой ГТП равными ценам в ценовой зоне, то получаются следующие величины.
Для Европейской ценовой зоны (ЕЦЗ) среднемесячная стоимость точности в последние 6 лет составляет около 25 765 рублей. Другими словами, если предприятие-потребитель в среднем повысит точность своего прогноза на 1 МВт.ч, то в год оно в среднем сэкономит около 310 000 рублей. Величины среднемесячной стоимости точности прогнозирования по годам представлены на графике.
Рис 3. Оценка среднемесячной стоимости точности по ЕЦЗ
Провал 2009 года объясняется экономическим кризисом, в результате которого цены на электроэнергию в России значительно снизились. Однако уже в 2010 году цены вернулись к обычным значениям и стоимость точности поднялась до 26 000 — 28 000 рублей в месяц.
Аналогичная оценка стоимости точности для Сибирской ценовой зоны (СЦЗ) составляет около 32 075 рублей в месяц, что позволяет в год снизить затраты на покупку электроэнергии на 385 000 рублей.
Рис 4. Оценка среднемесячной стоимости точности по СЦЗ
В 2009 году мы наблюдаем аналогичный провал, который объясняется теми же причинами, то есть обширным экономическим кризисом.
Проведенный анализ показал, что величины стоимости точности значительны и составляют около 300 000 рублей в год, что должно способствовать исследованиям в области прогнозирования энергопотребления. Кроме того, южные и северные территории РФ, волатильность цен в которых значительно выше волатильности цен по ценовым зонам, при проведении оценки стоимости точности для своих ГТП должны получить величину значительно выше 300 000 рублей в год.
Выводы
Стоимость точности является важным показателем при расчете денежных инвестиций на внедрение математических пакетов и исследования в области повышения точности прогноза. Предложенная в статье методика позволяет сделать оценку для конкретной компании-потребителя. Далее, на основании полученных величин стоимости точности, агрегированных, например, за год или даже за пять лет, можно оценить объемы и математические цели инвестиций.
