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思考 | 电力现货市场的量化交易(AI篇)

思考 | 电力现货市场的量化交易(AI篇) 大唐陕西能源营销有限公司
2025-03-19
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导读:电力交易中的AI都能用于哪些环节?


本系列前作见:思考 | 电力现货市场的量化交易 (数据篇)


电力市场是一个特别适合AI化的场景,因为每一天都基于海量数据进行数据驱动的决策,决策的反馈也可以很快,以日前交易为例,今天的决策,后天就能看到结果


然而,很多朋友对AI用于电力交易有很高的预期,认为AI可以每天自动化的算出最佳策略,并去进行交易,实现躺平的收益。虽然这确实是理论上能实现的最终状态,但今日今时仍然有很多问题没有解决,今天,我们来看看目前AI在电力市场的应用。



我们到底想要一个什么样AI?


经常,我们会遇到一个问题,即「AI如何跟电力交易结合」。但需要谨慎的是,我们一定不能为了AI而AI。电力交易是一个十分讲究落地的事情。毕竟,能落地和不能落地,能直接体现在结算单上,基本没有模糊空间。


大家心中想象的AI交易,其实不一定是AI交易,可能是人类可以躺平的自动化交易,「自动化」和「AI」可以是一件事,也可以是两件事,大多数时候是两件事。


所以我们想要的是一个强大的AI交易系统,或者多个强大的AI Agent,能够帮助我们在交易的各个环节完成自动化和智能化,以实现自动化交易并且的盈利的。


但是想归想,我们还是需要进一步分析,哪些环节是需要AI的,哪些环节是AI可以辅助的,哪些环节AI其实没有任何意义。我们把我们的每一个交易决策拆解为以下几个部分



从源头开始:AI气象大模型


电力交易AI的典型场景,就是气象大模型。气象预测的质量显著影响竞价空间和价格预测的质量。自从2022年NVidia发布FourcastNet开始,气象大模型就开始证明其能够通过纯数据驱动的方式,取得比机理模型更好的结果

半个多世纪以来,大量的优秀人类科学家投入研究大气物理变化,通过超算去解各种偏微分方程,最后被发展没几年的AI模型超越,不得不感谢AI技术的进步。

黄仁勋多次介绍FourcastNet发展出来的Earth-2气象预测系统

3年以来,大量优秀的开源大模型涌现出来,例如Deepmind的GraphcastSHLAB的Fengwu微软的AuroraECMWF的AIFS,等等。和大众普遍认知的LLM或者Deepseek不同,气象大模型是一种image-to-image的模型,输入全球气象观测数据,输出全球气象预测数据,尽管都是基于transformer的底层结构,但在训练数据,训练框架和训练资源都与LLM显著不同,可以说是另一种“大”模型,只会干一件事情就是做气象预测。

3年以来,气象大模型的发展迅速,预测精度不断提升,以Fengwu为例,对价格预测有意义的有效预测时长能到10日左右。但是无论是传统的机理模型,还是AI模型,并不能解决气象系统的混沌性。因此,在月度交易等长周期预测中,仍然无法给出可采纳结果。但是交易上本着「手上有个数据总比没有好」的心态,也依然可以用长周期预测作为参考。



价格预测:AI or not?


价格预测的局限性主要来自两个方面:

    • 对当地市场能源结构的理解

    • 对多源气象数据的掌握


从交易出发,我们需要首先明白现货价格是如何形成的。先不考虑竞价空间,报价机制,交易情绪等影响,暂时认为价格单纯由供需关系决定。从需求侧来讲,即全网负荷和节点负荷(在电网健壮区域,如山东,仅需考虑全网负荷),而从供给侧来讲,需要理解当地能源结构构成。气象对于供需两侧的影响主要来自于四点

    • 风速影响风电出力

    • 辐照影响光伏出力

    • 降雨和气温(融雪)影响水电出力

    • 气温影响负荷

以山东为例,我们需要理解山东有100GW的新能源装机,相当于美国全国的1/3装机占比约50%。因此,我们可以认为山东的供给侧主要由风光波动决定,有兴趣也可以研究山东出现负电价时候的风速和辐照,大概率是个大风艳阳天。所以只要预测好山东的风光,大概率也可以预测好山东的价格


但是同样的逻辑,就不能复用到广东,因为广东新能源占比仅约20%,此外,广东本地用电供小于求,1/3的电力来自西电东送,也就是云南和贵州的水电。所以,云南是否降雨,会影响广东的价格。但影响不像风光那么直接,也取决于降雨的空间分布(动态),和径流式/蓄水式水电站空间分布(相对固定)。


因此,我们应该首先理解当地能源构成,才有做价格预测的可能性。当然,这个理解也可以靠AI问答来获取。


进一步,从气象预测到供需预测,再到价格预测,影响精度提升的主要瓶颈并不是模型,而是气象预测的质量。因此,这个环节可以用任何模型来做,小如LightGBM,大如Time-LLM,同样的数据集下,最终得到的误差没有本质区别,这个环节没有必要迷信大模型,应主要追求能用就行。



量化策略:取决于交易品种


部分品种是适合用AI的,部分品种则没有必要。以售电侧日前交易为例,策略十分简单,取决于对价差的预测。如果日前策略环节完全相信日前的价差预测的话,那么在山东不是报0.8就是报1.2,做出这个策略可以说非常简单。


但反而为什么日前策略不一定能做好,一方面是价差预测肯定不会100%准确,误差归根到底又到了价格预测和气象预测上;另一方面零售用户的负荷不一定预测得准,这个环节跟技术几乎没有关系,全看售电公司的大用户在改变生产计划之前愿不愿意提前说一声(平时关系到不到位)。


而新能源的日前交易就不一样了,比售电侧多了自己场站的功率需要预测,站内系统仅从满足两个细则考核出发,不一定精益求精,需要在站外重新做一次功率预测,那又回到源头气象预测的准确性了。


部分中长期品种非常适合AI Agent,因为涉及到的优化问题比较复杂。比如蒙西售电侧的日融合交易,因蒙西的售电业态和国网/南网区有一定区别,售电公司把代理用户的收益进行全局优化时,往往涉及到复杂的动态规划问题,这些问题的求解,可以用代码固定下来,但对于没有开发团队的售电公司来讲,用LLM做一个AI Agent无疑是最高效的方式。



披露数据与交易执行:自动化而非AI


与交易中心系统打过交道的交易员都非常清楚我们在说什么,获取披露数据,放入数据库,进行计算,更多依赖的是自动化;日滚动的盯盘,摘挂牌的盯盘,也都是自动化。这部分目前与AI没有什么关系,当然,自动化工具的代码可以让Deepseek来写。



AI知识库:有没有可能指导交易?


交易规则通常动辄数百页,并且持续迭代与更新,部分数据属于私有化数据,公网的大模型是不掌握的。这个时候RAG技术就变得非常重要,能够让底层大模型变得非常懂私有领域的知识。


但是,如果想要实现「训练AI阅读规则+自动化的策略实现」,目前仍然存在工程挑战,挑战主要在于披露数据,私有数据和策略打通,以及非结构化的市场数据(如市场传言,双边协商等信息,是无法被结构化的)。


不过,从了解规则的入门角度,或者培训的角度,还是非常实用的,以下是「大地量化」AI知识库的一个样例。


时光机:咋办 | 如何鼓起勇气面对海量的电力市场知识体系



最终的技术天花板


以上介绍了AI在电力交易中的诸多可能性,从局限性角度出发,当量化策略已经没有了提升空间,自动化部分也应做尽做后,那么制约收益的最大来源仍然是价格预测和气象预测的精度。而提升气象预测精度的最前沿,就是AI气象大模型。从电力交易角度,气象预测提升的天花板是无限高的。至少,要实现月度的分时预测达到90%准确,气象技术乐观估计也至少得发展好几年时间了,更不用提年度和多年度了,但这也是技术进步需要的必然投入


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