現(xiàn)貨電力市場中的實(shí)時(shí)市場模式

2018-04-13 11:34:25 電聯(lián)新媒　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

2015年3月，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》，我國新一輪電力體制改革由此啟動(dòng)，其中明確了推進(jìn)電價(jià)改革、推進(jìn)電力

2015年3月，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》，我國新一輪電力體制改革由此啟動(dòng)，其中明確了推進(jìn)電價(jià)改革、推進(jìn)電力交易體制改革、建立相對(duì)獨(dú)立的電力交易機(jī)構(gòu)、推進(jìn)發(fā)用電計(jì)劃改革、推進(jìn)售電側(cè)改革、開放電網(wǎng)公平接入、加強(qiáng)電力統(tǒng)籌規(guī)劃和科學(xué)監(jiān)管等重點(diǎn)任務(wù)。緊接著，國家發(fā)展改革委、國家能源局又出臺(tái)了多個(gè)配套文件，進(jìn)一步細(xì)化、明確了電力體制改革的有關(guān)要求和實(shí)施路徑，其后各地電力市場交易越發(fā)活躍，電力中長期交易規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力體制改革取得一定成效。2016年3月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于做好電力市場建設(shè)有關(guān)工作的通知(征求意見稿)》，提出“制定和完善包含中長期交易和現(xiàn)貨交易的電力市場試點(diǎn)方案”、“力爭盡快開展電力中長期和現(xiàn)貨市場交易”等要求。2017年8月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于開展電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點(diǎn)工作的通知》，選擇南方(以廣東起步)、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅8個(gè)地區(qū)作為第一批試點(diǎn)，加快電力現(xiàn)貨市場建設(shè)工作，要求2018年底前啟動(dòng)電力現(xiàn)貨市場試運(yùn)行。

現(xiàn)貨電力市場是現(xiàn)代電力市場體系的重要組成部分，綜合考慮電力商品特性和電力系統(tǒng)物理特性，一般由日前市場、日內(nèi)市場和實(shí)時(shí)市場三部分組成或部分組成，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行和市場交易有機(jī)銜接?，F(xiàn)貨市場能夠充分反映不同時(shí)段、不同節(jié)點(diǎn)的邊際發(fā)電成本和供需情況，有利于引導(dǎo)資源優(yōu)化、高效配置，并為市場主體投資、開展電力期貨交易等提供價(jià)格信號(hào)，對(duì)于電力市場的開放、競爭、運(yùn)行起到支撐作用，減少系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)和交易金融風(fēng)險(xiǎn)。

在實(shí)際運(yùn)行中，受天氣變化、電網(wǎng)事故、新能源發(fā)電沖擊、用電負(fù)荷變化等因素影響，日前市場制定的發(fā)電計(jì)劃與實(shí)際用電負(fù)荷可能出現(xiàn)較大偏差，產(chǎn)生功率不平衡量，傳統(tǒng)調(diào)度模式依靠調(diào)度員通過AGC系統(tǒng)調(diào)整指令并下發(fā)，而市場環(huán)境下則需要調(diào)度員通過實(shí)時(shí)市場手段解決電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的電力供需不平衡問題。實(shí)時(shí)市場一般由指揮電網(wǎng)運(yùn)行的電網(wǎng)調(diào)度部門按一定的時(shí)間間隔周期性組織實(shí)施，其主要作用并不在于電量交易，而是保障電網(wǎng)發(fā)用電實(shí)時(shí)平衡，在日前計(jì)劃的基礎(chǔ)上形成實(shí)際可行的發(fā)用電計(jì)劃，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全。實(shí)時(shí)市場可以為電力系統(tǒng)的阻塞管理和輔助服務(wù)提供調(diào)節(jié)手段與價(jià)格信號(hào)，在短時(shí)間內(nèi)反映系統(tǒng)的資源稀缺程度與阻塞情況。

本文介紹幾種國外典型現(xiàn)貨電力市場中的實(shí)時(shí)市場模式，重點(diǎn)對(duì)市場組織形式、市場規(guī)模、結(jié)算方式等進(jìn)行分析，為我國開展實(shí)時(shí)電力市場建設(shè)提供參考。

美國PJM實(shí)時(shí)電力市場

美國PJM公司負(fù)責(zé)美國大西洋沿岸13個(gè)州及哥倫比亞特區(qū)的電力系統(tǒng)運(yùn)行與管理，是一個(gè)非盈利性的獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商，沒有發(fā)電、輸電、配電和用電資產(chǎn)，也沒有任何市場成員的股份，其職能包括電力市場運(yùn)營、電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和電網(wǎng)規(guī)劃三方面。PJM分為實(shí)時(shí)市場、日前市場和長期市場，市場主體包括發(fā)電方、輸電方、配電方、售電方和電力用戶，交易標(biāo)的分為電能、輔助服務(wù)、輸電權(quán)和容量。一般來說，實(shí)時(shí)市場交易量大概是日前市場的1%~2%。

在實(shí)時(shí)市場中，PJM采用考慮電網(wǎng)安全約束的市場出清工具，精細(xì)化地考慮了實(shí)際的電網(wǎng)模型和設(shè)備參數(shù)，在滿足發(fā)用電平衡、電網(wǎng)安全、機(jī)組運(yùn)行和輔助服務(wù)需求等多種約束條件下，以生產(chǎn)成本最低為目標(biāo)，采用“全電量優(yōu)化”的模式，實(shí)現(xiàn)電能、備用與調(diào)頻的聯(lián)合出清，PJM實(shí)時(shí)市場的出清結(jié)果直接用于調(diào)度運(yùn)行。

市場成員可于16時(shí)至18時(shí)之間對(duì)次日實(shí)時(shí)市場不同時(shí)段進(jìn)行報(bào)價(jià)。在實(shí)時(shí)運(yùn)行之前，PJM根據(jù)最新的超短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果及電網(wǎng)運(yùn)行信息對(duì)全網(wǎng)的發(fā)電資源重新進(jìn)行集中優(yōu)化，每5分鐘滾動(dòng)出清下一5分鐘實(shí)時(shí)中標(biāo)電量和電價(jià)，出清結(jié)果將下發(fā)發(fā)電企業(yè)執(zhí)行。實(shí)施市場形成的實(shí)時(shí)交易計(jì)劃與日前交易計(jì)劃存在差異，在事后結(jié)算中，日前中標(biāo)電量按照日前中標(biāo)電價(jià)結(jié)算，實(shí)時(shí)中標(biāo)電量與日前中標(biāo)電量的偏差按照實(shí)時(shí)中標(biāo)電價(jià)結(jié)算。

PJM電力市場采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)的電能定價(jià)機(jī)制，通過價(jià)格信號(hào)反映電網(wǎng)物理資源的稀缺性。另外，PJM在現(xiàn)貨市場上構(gòu)建了比較完整的市場監(jiān)管機(jī)制，如“三寡頭壟斷測試法”，以抑制發(fā)電企業(yè)行使市場力，防范市場風(fēng)險(xiǎn)。

英國實(shí)時(shí)平衡機(jī)制

英國電力市場有兩家電力交易機(jī)構(gòu)(N2EX和APX)，建立了獨(dú)立于電網(wǎng)調(diào)度的期貨、現(xiàn)貨交易市場。英國國家電網(wǎng)公司(NGC)作為輸電網(wǎng)運(yùn)營商負(fù)責(zé)整個(gè)英格蘭和威爾士的電網(wǎng)調(diào)度、輸電和系統(tǒng)規(guī)劃。目前，英國電力市場電能交易以雙邊交易為主，實(shí)時(shí)平衡機(jī)制為輔，絕大部分電力交易是發(fā)電商與供電商之間直接簽訂雙邊交易合同，市場成員通過簽訂多種不同類型的合同來組成自己的發(fā)用電曲線。英國電力市場主體包括發(fā)電商、零售商、交易商、經(jīng)紀(jì)商以及終端用戶，日前集中交易市場和平衡機(jī)制構(gòu)成了英國現(xiàn)貨市場，現(xiàn)貨市場交易標(biāo)的為電能。英國雙邊交易電量約占市場總電量的97%，平衡機(jī)制電量占比很小。

英國市場平衡機(jī)制由NGC調(diào)度機(jī)構(gòu)組織實(shí)施，只對(duì)每個(gè)時(shí)段系統(tǒng)不平衡量進(jìn)行調(diào)整，主要目的是維持電力實(shí)時(shí)平衡并進(jìn)行阻塞管理。自日前11時(shí)開始，市場成員申報(bào)其次日的初始發(fā)用電計(jì)劃及各時(shí)段發(fā)用電計(jì)劃增減報(bào)價(jià)(Bid/Offer)，在交易關(guān)閘時(shí)間之前，市場成員的交易信息可以修改。交易關(guān)閘之后，調(diào)度機(jī)構(gòu)獲得最終的電力曲線和Bid/Offer的報(bào)價(jià)信息。實(shí)時(shí)運(yùn)行中，調(diào)度部門根據(jù)電力平衡及電網(wǎng)阻塞情況，按照市場成員申報(bào)的Bid/Offer報(bào)價(jià)，以最經(jīng)濟(jì)為原則，選擇購買Bid/Offer，調(diào)整市場成員的發(fā)用電計(jì)劃并下發(fā)執(zhí)行。例如，如果實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷預(yù)計(jì)將大于合同交易電量，則需要在平衡市場上購買Offer(機(jī)組出力的增加或者用戶負(fù)荷的減少)來實(shí)現(xiàn)電力平衡;相反，如果負(fù)荷預(yù)計(jì)將小于合同交易電量，則需要購買Bid(機(jī)組出力的減少或者用戶負(fù)荷的增加)。平衡機(jī)制中市場成員的中標(biāo)量按照?qǐng)?bào)價(jià)進(jìn)行結(jié)算。

另外，NGC可以提前簽訂一些輔助服務(wù)合同以保證系統(tǒng)安全和高效地運(yùn)行，包括無功功率、熱備用、頻率控制和黑啟動(dòng)等，實(shí)時(shí)運(yùn)行中也可通過調(diào)用一些輔助服務(wù)來保證電力平衡。

北歐實(shí)時(shí)平衡市場

北歐地區(qū)的挪威、瑞典、芬蘭和丹麥四個(gè)國家均實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)互聯(lián)，組成統(tǒng)一運(yùn)行的跨國區(qū)域電力市場，形成了以現(xiàn)貨市場為基礎(chǔ)，輔助服務(wù)市場和金融市場為補(bǔ)充的市場機(jī)制。北歐市場的交易中心獨(dú)立，調(diào)度機(jī)構(gòu)在電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部，由輸電網(wǎng)運(yùn)營商(TSO)負(fù)責(zé)電網(wǎng)運(yùn)行，市場成員包括發(fā)電商、電網(wǎng)擁有者、零售商、交易商和用戶等。北歐現(xiàn)貨市場由日前市場、日內(nèi)市場和平衡市場三個(gè)部分構(gòu)成，其交易標(biāo)的為電能，日內(nèi)市場與平衡市場的交易量較小。

北歐平衡市場的主要作用在于為調(diào)度員實(shí)時(shí)電力平衡提供調(diào)節(jié)手段，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。北歐日前和日內(nèi)市場在出清時(shí)僅考慮不同價(jià)區(qū)間聯(lián)絡(luò)線的限額，平衡市場出清時(shí)才考慮各個(gè)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的物理模型和實(shí)際約束。實(shí)時(shí)平衡市場是由北歐各國TSO共同運(yùn)作，平衡市場的報(bào)價(jià)是在日內(nèi)市場關(guān)閉以后提交給電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)，無論是需求側(cè)增加或減少用電的競價(jià)，還是供給側(cè)出力調(diào)整的競價(jià)，都要上報(bào)市場。各國TSO根據(jù)次日負(fù)荷預(yù)測及各發(fā)電商報(bào)送的次日發(fā)電計(jì)劃情況，計(jì)算次日各時(shí)段可能出現(xiàn)的不平衡量，對(duì)各市場成員的實(shí)時(shí)平衡市場報(bào)價(jià)進(jìn)行優(yōu)化排序，得到增出力報(bào)價(jià)(機(jī)組出力的增加或者用戶負(fù)荷的減少)序列與減出力報(bào)價(jià)(機(jī)組出力的減少或者用戶負(fù)荷的增加)序列，最終形成次日各時(shí)段報(bào)價(jià)序列表。在電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行過程中，按照總費(fèi)用最小的原則，TSO根據(jù)本時(shí)段報(bào)價(jià)排序表進(jìn)行依次調(diào)用，被調(diào)用的電量將以區(qū)域的邊際價(jià)格進(jìn)行事后結(jié)算，分為上調(diào)邊際價(jià)格和下調(diào)邊際價(jià)格兩個(gè)類別。

另外，北歐四國TSO會(huì)定期開展備用容量市場，在備用容量市場中標(biāo)的發(fā)電商必須在平衡市場中報(bào)價(jià)。

國外市場經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與啟示

美國PJM電力市場供需平衡相對(duì)較緊，存在一定的電網(wǎng)阻塞情況，PJM實(shí)時(shí)市場采用全電量競價(jià)、集中優(yōu)化的決策方式，在市場出清中考慮了電網(wǎng)的物理模型，實(shí)時(shí)市場出清結(jié)果滿足系統(tǒng)發(fā)用電平衡、電網(wǎng)安全、機(jī)組運(yùn)行和輔助服務(wù)需求等多種安全約束。英國電力市場供需平衡較為寬裕，電網(wǎng)中有較多可以快速啟停的燃?xì)鈾C(jī)組，電力平衡調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，阻塞相對(duì)較輕，以中長期雙邊交易為主，市場成員分散決策，通過簽訂各種合同組合形成自己的發(fā)用電計(jì)劃，實(shí)時(shí)平衡機(jī)制只對(duì)合同曲線進(jìn)行微調(diào)。北歐四國電力資源存在明顯的地域分布特性，挪威和瑞典有較多的水電，芬蘭和丹麥則有較多的火電，北歐市場重在協(xié)調(diào)各國不同的資源特性，從而限制了跨價(jià)區(qū)簽訂雙邊實(shí)物交易合同，實(shí)時(shí)平衡市場由北歐各國TSO共同運(yùn)作，各自負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)部網(wǎng)架阻塞管理。

綜合國外電力市場經(jīng)驗(yàn)來看，實(shí)時(shí)平衡市場必須由負(fù)責(zé)電網(wǎng)安全的調(diào)度部門組織實(shí)施，重點(diǎn)要考慮電源結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架阻塞等情況。我國各省份資源特性及電源結(jié)構(gòu)差異較大，各地發(fā)用電平衡能力不同;電源裝機(jī)仍以燃煤火電為主，調(diào)節(jié)速率受煤質(zhì)、供熱等因素影響較大，可以快速調(diào)節(jié)的靈活電源較少;我國電網(wǎng)目前處于快速發(fā)展階段，設(shè)備檢修、基建任務(wù)較重，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化較快，阻塞情況較為普遍;風(fēng)電、光伏等間歇性能源裝機(jī)容量快速增長，給電網(wǎng)潮流及發(fā)用電平衡帶來較多的不確定性。我國電力市場建設(shè)應(yīng)在借鑒國外成功的電力市場模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情及各地電力行業(yè)實(shí)際情況，提出合適的實(shí)時(shí)市場模式，電網(wǎng)調(diào)度部門應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注跨省區(qū)聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃調(diào)整、與日前市場銜接、電價(jià)機(jī)制、市場力約束機(jī)制、輔助服務(wù)市場、配套系統(tǒng)建設(shè)等方面，保障電網(wǎng)安全，滿足人民追求美好生活的電力需要。

本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2018年3期，文章原標(biāo)題為《現(xiàn)貨電力市場中的實(shí)時(shí)市場模式》。作者系國網(wǎng)安徽省電力有限公司李有亮、錢寒晗。

原標(biāo)題:實(shí)時(shí)電力市場的三種模式

責(zé)任編輯：lixin

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