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多阶段随机规划 2026年9月15日 约 8 分钟读完

今天到底该买多少电?多阶段随机规划如何进入真实交易(上)

从一次性预测走向连续调仓:为什么售电采购是多阶段随机决策,以及未来调整权为何有价值。

系列文章随机规划采购决策
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多阶段随机规划购电决策系统 · 系列 1/3

公开说明:本文记录的是截至 2026 年 8 月的研究性回测。公开版对内部精确成本做了取整或省略;结果尚未构成充分的样本外证明,也不代表收益承诺或交易建议。

在售电业务里,真正困难的不是给出一个未来价格,而是在信息逐步揭示、允许持续调仓时,决定此刻该买多少。

在售电业务里,一个看起来很简单的问题,实际上非常难:

今天到底应该买多少电?

如果今天买多了,未来价格下跌,就会失去更便宜的采购机会。

如果今天买少了,未来市场突然收紧,又可能被迫在高价阶段补仓。

更重要的是,电力交易并不是一次性决策。

随着交割时间不断临近,天气、负荷、价格、供需状态等信息会持续更新,交易员也可能在不同交易窗口重新调整自己的头寸。

所以真正的问题并不是:

“我认为未来电价是多少?”

而是:

“在未来信息逐步揭示、并且允许持续调整决策的情况下,我现在应该买多少?”

这正是一个典型的:

多阶段随机决策问题

过去一段时间,我们围绕这个问题做了一套完整的实验系统。

它已经不再只是一个理论模型。

从历史数据、随机情景生成,到多阶段求解、采购决策、真实结算和回测,我们已经跑通了完整链路。

而在2026年6月至8月的真实数据实验中,这套模型相对市场基准的采购成本分别降低了:

- 6月:约 3.7 元/MWh

- 7月:约 2.1 元/MWh

- 8月:约 1.6 元/MWh

三个自然月全部取得正向结果。

这篇文章想讲的,不是“我们做出了一个神奇的交易模型”。

而是:

多阶段随机规划到底怎样从一个数学概念,真正落到电力交易决策中。

一、为什么“预测未来电价”还不够?

很多电力交易模型首先会想到预测。

例如预测明天:

P下标t加1等于450元每兆瓦时
P下标t加1等于450元每兆瓦时

于是交易员根据这个预测决定今天买多少。

但这里有一个容易被忽略的问题。

真实交易中,我们面对的并不是:

今天→最终结算

而更像:

今天→下一交易窗口→再下一交易窗口→最终交割

在每一个阶段,我们都会得到新的信息。

比如:

天气预报更新了。

负荷预测更新了。

新能源出力预期变化了。

市场价格发生了新的波动。

于是下一阶段的采购决策,也应该随之改变。

因此,交易真正需要解决的是:

多阶段采购决策序列
多阶段采购决策序列

这一串相互关联的决策。

其中:

xₜ

表示第 t 个阶段应该采购多少电。

关键在于:

当我们做 xₜ

只能使用当时已经知道的信息:

Fₜ

这就是随机规划中非常重要的“非前视性”:

非前视性约束
非前视性约束

也就是说:

今天的决策不能偷看明天。

这听起来很自然,但对于历史回测来说却非常关键。

因为只要不小心使用了未来数据,回测结果就会漂亮得毫无意义。

二、一个最简单的例子

假设一家售电公司未来需要采购:

100 MWh

当前价格:

450 元/MWh

如果今天买 x MWh,剩余部分未来再买。

假设未来价格平均为:

500 元/MWh

如果只有今天这一次主动采购机会,那么问题非常简单:

两阶段采购成本函数
两阶段采购成本函数

因为:

450 < 500

所以最优策略就是今天全部买完:

最优采购量为100兆瓦时
最优采购量为100兆瓦时

这里虽然未来价格存在不确定性,但实际上:

只要看未来价格的期望值,就已经足够。

所以“存在随机价格”并不意味着一定要做复杂随机规划。

真正让问题复杂起来的是:

未来我们还能继续做决策。

三、如果未来还能调仓,问题就完全变了

假设现在不是只有一次决策,而是有三个采购阶段:

t=1,2,3t=1,2,3

今天先采购:

x₁

过一段时间以后,我们会观察新的市场状态:

ξ₂

然后再决定:

x₂

再往后,又观察到:

ξ₃

最终决定:

x₃

整个采购过程变成:

三阶段信息与决策序列
三阶段信息与决策序列

这时候今天买多少,已经不能只看今天和未来平均价格。

还要考虑一个非常重要的东西:

未来调整权的价值

比如今天少买一点,看起来承担了价格上涨风险。

但它同时保留了一个权利:

如果未来市场变便宜,我们可以晚一点再买。

反过来,今天提前锁定一部分电量虽然减少未来风险,却也牺牲了后续市场下跌时的调整空间。

所以今天的决策其实是在权衡:

立即锁价

和:

保留未来选择权

这正是多阶段随机规划最核心的价值。

四、我们的模型在做什么?

从结构上来说,我们的模型可以抽象成:

多阶段随机规划目标函数
多阶段随机规划目标函数

其中:

Pₜ

代表不同交易阶段的采购价格,

xₜ

代表对应阶段的采购量。

同时满足:

采购量与最终需求的平衡约束
采购量与最终需求的平衡约束

其中 D 是最终实际负荷需求。

但真实问题里 D 本身也可能是不确定的。

于是未来的不确定性实际上同时包括:

随机状态变量
随机状态变量

模型并不是只预测一个未来。

而是构造许多可能的未来路径。

例如:

情景1:低价 → 低价 → 高价;情景2:高价 → 高价 → 高价;情景3:低价 → 高价 → 低价

……

每一条路径都代表未来的一种可能演化方式。

模型要做的是:

在这些未来都可能发生的情况下,找到当前最合理的采购动作。

中篇将进入实验系统与真实回测:为什么预测更准,不一定带来更好的交易决策。

多阶段随机规划购电决策系统 · 系列文章

本文为个人研究与学习记录。模型、规则与数据仍需在正式业务环境中重新核验。