ALADIN - Risk Management System

Motivace

S procesem liberalizace trhů s elektřinou a se souvisejícím odstraňováním regulačních zásahů jsou všichni účastníci trhu s elektřinou postupně vystavováni nejrůznějším rizikům. Tato rizika vyplývají z nejistoty časového vývoje různých faktorů, jako jsou úroveň ekonomiky, úrokové sazby, měnové kurzy, poptávka po elektřině, ceny paliv, klimatické vlivy atd. V regulovaném prostředí, kde se ceny stanovovaly podle nákladů, tato rizika nebyla příliš zřetelná. V současnosti se zvyšuje poptávka po metodice a nástrojích, které by umožňovaly analyzovat a minimalizovat rizika vyplývající z fungování otevřeného trhu s elektřinou.

 

Charakteristika

Programový systém ALADIN představuje nástroj pro analýzu, vyhodnocení a řízení rizika v obchodu s elektřinou. Je určen pro všechny subjekty, které se podílejí na obchodu s elektřinou, ať už se jedná o energii nebo podpůrné služby (PpS). Jedná se zejména o distribuční společnosti, obchodníky s elektřinou, výrobce a velké spotřebitele elektřiny. Tyto subjekty jsou vystaveny různým rizikům vyplývajícím zejména z následujících rizikových faktorů: dodávka chráněným zákazníkům za regulované ceny, převzetí zodpovědnosti za vyrovnání odchylek svých zákazníků, nákup a prodej energie a výkonu (PpS) na krátkodobých trzích, výpadky vlastních zdrojů atd. V podmínkách částečně liberalizovaného obchodu s elektřinou existuje celá řada příležitostí k získání komparativní výhody kvalitní analýzou a řízením rizika. Tyto příležitosti jsou založeny na využití kontraktů na výkonovou rezervu (obdoba opce nebo regulačního výkonu) a na výpočtu optimálního smluvního diagramu. Další příležitostí k získání komparativní výhody je využití optimalizace nákupu a prodeje elektrické energie, kdy je možno cíleně využívat výhod složitých tarifů, slev a tvarů nabízených diagramů. Cílem je optimalizovat tvar nákupních, prodejních a případně výrobních diagramů tak, aby se maximalizoval zisk z obchodu s elektřinou.

 

Metodika

Systém ALADIN používá moderní metody analýzy rizika, které byly přizpůsobeny specifickým podmínkám liberalizace trhu s elektřinou v ČR. Výpočty využívají originální model zatížení, který je vždy odvozen z historických dat. Model využívá vlivu klimatických a dalších faktorů na zatížení. Hlavními klimatickými faktory jsou teplota a oblačnost. Fluktuace zatížení způsobené rizikovými faktory jsou modelovány postupy založenými na simulacích Monte Carlo. Výsledky jsou vyhodnocovány metodikou Value At Risk (VAR), která se v oblasti risk managementu stala uznávaným standardem. Metodika VAR založená na simulacích Monte Carlo představuje v současnosti nejmodernější přístup k řešení úloh analýzy a řízení rizika. Systém podporuje i další postupy běžně používané v oblasti risk managementu, které obvykle tvoří doplněk k metodice VAR. Jedná se zejména o analýzu scénářů budoucího vývoje (stress test) a analýzu citlivosti. Pro optimalizaci nákupu a prodeje energie se používají moderní optimalizační metody.

 

Řešené úlohy

1. Výpočet optimálního smluveného diagramu

V případě složitější situace při nákupu energie a výkonu je téměř vyloučeno, aby nominální (predikovaný) odběrový diagram zatížení byl zároveň optimálním smluvním diagramem. Je to způsobeno nesymetrií pokuty při odchylkách nahoru (překročení smluveného diagramu) a dolů (nedobrání smluveného diagramu). Dalším faktorem je nesymetrie fluktuací diagramu kolem nominálního, způsobená klimatickými a jinými vlivy. Faktory, které obecně zvýhodňují nasmlouvání vyššího než nominálního diagramu jsou nízká cena energie smluveného diagramu, vysoká cena rezervy a vysoká cena pokuty. Naopak v případě vysoké ceny energie smluveného diagramu, resp. nízké ceny rezervy a pokuty je výhodnější nasmlouvat nižší než nominální diagram. Výsledkem výpočtu je optimální smluvní diagram.

2. Ocenění odchylek

Výsledkem výpočtu je ocenění a porovnání různých variant kontraktů na výkonovou rezervu. Velice významnou aplikací této úlohy je ocenění odchylek daného nákupního/prodejního diagramu. Ocenění odchylek v případě prodeje vyjadřuje, jaké budou náklady nutné na pokrytí odchylek zákazníka v případě převzetí zodpovědnosti za jeho odchylky.

3. Výpočet optimální kombinace kontraktů na rezervu

Tato úloha odpovídá např. situaci, kdy máme k dispozici nabídky několika různých dodavatelů rezervy. Každá nabídka může obsahovat jeden nebo více kontraktů, ze kterých si můžeme vybírat. Cílem je vybrat optimální kombinaci kontraktů od různých dodavatelů tak, aby celkové náklady na nákup diagramu byly minimální. Obdobnou úlohu je možno řešit pro případ prodeje diagramu a rezervy.

4. Optimalizace velikosti rezervy

Řešením této úlohy je optimální velikost rezervního výkonu směrem nahoru i směrem dolů. Řešení samozřejmě vychází ze zadaných cen za výkon a energii. Výsledky řešení úlohy optimální rezervy poskytují podklady pro obchodní vyjednávání při nákupu/prodeji rezervy.

5. Optimalizace smluveného diagramu a rezervy

V této nejsložitější optimalizační úloze se řeší současně výpočet optimálního smluveného diagramu a optimální velikosti rezervy. Výpočet této úlohy je poměrně náročný, protože se optimalizují tři složky najednou - smluvený diagram, rezerva nahoru a rezerva dolů. Cílem je vypočítat počáteční odhad nákupu/prodeje diagramu a rezervy, který lze potom postupně korigovat podle dalších nabídek a obchodních příležitostí.

6. Optimalizace nákupu a prodeje energie

Modul pro optimalizaci nákupu a prodeje energie využívá optimalizační metody pro výpočet nejvýhodnějších tvarů nákupních, prodejních a případně výrobních diagramů tak, aby byly na jedné straně minimalizovány náklady na nákup (výrobu) energie a na druhé straně aby byly maximalizovány tržby z prodeje energie. Současně musí být splněny podmínky, které si dodavatelé (výrobci) a odběratelé energie stanoví. Tyto podmínky mohou být technické (minimální a maximální výkon po hodinách) a obchodní (minimální/maximální celkový objem nakoupené/prodané energie, minimální objem tržeb/nákladů, minimální zisk výrobce - pokrytí fixních a variabilních nákladů atd.). Modul umožňuje uživateli vytvářet a optimalizovat kontrakty na nákup a prodej energie ve tvaru standardizovaných produktů, které se objevují na trhu s elektřinou. Tyto kontrakty mohou mít libovolné časové horizonty (např. rok, kvartál, měsíc, týden, den) a libovolnou časovou strukturu dodávky (např. pracovní dny, víkendy, špička pracovních dnů definovaná uživatelem, atd.). Veškeré parametry kontraktů (výkony, ceníky, omezení atd.) může uživatel konfigurovat podle svých představ. Kromě optimalizace nákupu a prodeje energie modul umožňuje tržní ocenění kontraktů a diagramů podle produktů, které jsou na trhu k dispozici. Toto ocenění lze provést stejným způsobem pro diagramy nákupu (např. povinný výkup) i prodeje energie (např. skupiny VO).

Modul pro minimalizaci nákladů na nákup energie využívá optimalizační metody pro výpočet nejvýhodnějších tvarů nakupovaných diagramů tak, aby byly na jedné straně minimalizovány náklady na nákup energie a na druhé straně aby byly splněny podmínky, které si dodavatelé energie pro svoji dodávku stanoví. Tyto podmínky mohou být technické (minimální a maximální výkon po hodinách) a obchodní (minimální/maximální celkový odběr energie, minimální objem tržeb, minimální zisk - pokrytí fixních a variabilních nákladů atd.). Modul umožňuje uživateli vytvářet a optimalizovat kontrakty na nákup energie ve tvaru standardizovaných produktů, které se objevují na trhu s elektřinou. Tyto kontrakty mohou mít libovolné časové horizonty (např. rok, kvartál, měsíc, týden, den) a libovolnou časovou strukturu dodávky (např. pracovní dny, víkendy, špička pracovních dnů definovaná uživatelem, atd.). Veškeré parametry kontraktů (výkony, ceníky, omezení atd.) může uživatel konfigurovat podle svých představ. Kromě optimalizace nákupu modul umožňuje tržní ocenění kontraktů a diagramů podle produktů, které jsou na trhu k dispozici. Toto ocenění lze provést stejným způsobem pro diagramy nákupu (např. povinný výkup) i prodeje energie (např. skupiny VO).

7. Krátkodobá predikce na 15 dnů

Modul krátkodobé predikce umožňuje predikci energetických diagramů na základě modelu využívajícího teploty a oblačnosti nebo osvitu, případně i kombinace oblačnosti a osvitu. Délka predikce je 15 dnů protože tento interval pokrývá všechny požadavky na přípravu provozu u všech subjektů, které se účastní obchodování na trhu s elektřinou v ČR. Nejlepší výsledky model poskytuje, pokud je k dispozici kvalitní předpověď teplot a případně i oblačnosti nebo osvitu.

8. Modul EVAL - ocenění diagramů

Modul EVAL je určen pro ocenění diagramů. Obsahuje úlohu na ocenění diagramů (kontraktů) podle metodiky založené na optimalizaci nákupu a prodeje energie a úlohu na ocenění pomocí ceníků.

9. Modul SEGMENT  - segmentace diagramů podle tvaru

Modul SEGMENTACE je určen pro řešení úlohy klasifikace (přiřazení) diagramů do skupin. Skupiny diagramů musí být předem vypočteny a výsledná data a parametry musí být uloženy do systému ALADIN. Modul umožňuje kromě výpočtu cen nových diagramů i interaktivní modelování cen s cílem dosažení plánovaných tržeb.

10. Modul optimalizace obchodu a výroby

Popis modulu najdete ZDE.

 

Vstupní a výstupní data

Každý výpočet je strukturován do formy studie, která popisuje vstupní a výstupní data a algoritmus výpočtu. Jako vstupní data pro úlohy slouží zejména diagramy (nominální diagram zatížení, smluvený diagram, velikost rezervy, meteorologická data atd.), strukturované ceníky (ceny energie, výkonu, odchylek atd.), kontrakty na nákup a prodej energie, meteorologická data atd. Implementovaný systém zadávání dat, která se mohou měnit po hodinách (ceny energií a výkonů, platba za odchylky apod.), umožňuje jednoduše zadávat nejrůznější cenová a diagramová schémata. Studie včetně vstupních a výstupních dat se uchovávají v informačním systému, který má přímou návaznost na program MS Excel. Pro datovou komunikaci s ostatními datovými zdroji zákazníka (měřená data apod.) bylo vyvinuto externí datové rozhraní, které umožňuje automatickou komunikaci systému ALADIN s těmito zdroji.

Výsledky výpočtů jsou uspořádány do výstupních sestav, které obsahují výsledky ve formě tabulek a grafů programu MS Excel:

 

Uživatelské prostředí

Systém ALADIN má uživatelské prostředí, které je úzce svázané s programem MS Excel, takže je velice snadné načítat data (diagramy, ceny, výkony atd.) z listů programu MS Excel a zase je tam ukládat. Výstupní sestavy jsou uspořádané do listů programu MS Excel a tím je usnadněno jejich další zpracování a začlenění do uživatelských dokumentů. Návaznost na program MS Excel také velice jednoduše řeší i návaznost systému ALADIN na existující programové vybavení.

 

Technická specifikace

Systém ALADIN lze provozovat na běžném osobním počítači nebo pracovní stanici. Doporučené technické parametry jsou: frekvence procesoru alespoň 350 MHz, velikost operační paměti alespoň 64 MB a místo na pevném disku zhruba 10 MB pro instalaci a dalších zhruba 50-200 MB pro provoz (podle množství spravovaných dat). Systém je určen pro softwarové platformy Windows 95/98/NT/2000/XP. Dále je nutný program MS Excel 97/2000/XP/2003. Pro implementaci víceuživatelské verze je nutný systém ORACLE