現(xiàn)貨電力市場中的實時市場模式

2018-04-13 11:34:25 電聯(lián)新媒　點擊量：評論 (0)

2015年3月，國務院印發(fā)了《關于進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，其中明確了推進電價改革、推進電力...

2015年3月，國務院印發(fā)了《關于進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，其中明確了推進電價改革、推進電力交易體制改革、建立相對獨立的電力交易機構、推進發(fā)用電計劃改革、推進售電側改革、開放電網(wǎng)公平接入、加強電力統(tǒng)籌規(guī)劃和科學監(jiān)管等重點任務。緊接著，國家發(fā)展改革委、國家能源局又出臺了多個配套文件，進一步細化、明確了電力體制改革的有關要求和實施路徑，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《關于做好電力市場建設有關工作的通知(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《關于開展電力現(xiàn)貨市場建設試點工作的通知》，選擇南方(以廣東起步)、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅8個地區(qū)作為第一批試點，加快電力現(xiàn)貨市場建設工作，要求2018年底前啟動電力現(xiàn)貨市場試運行。

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、日內市場和實時市場三部分組成或部分組成，實現(xiàn)調度運行和市場交易有機銜接。現(xiàn)貨市場能夠充分反映不同時段、不同節(jié)點的邊際發(fā)電成本和供需情況，有利于引導資源優(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格信號，對于電力市場的開放、競爭、運行起到支撐作用，減少系統(tǒng)安全風險和交易金融風險。

在實際運行中，受天氣變化、電網(wǎng)事故、新能源發(fā)電沖擊、用電負荷變化等因素影響，日前市場制定的發(fā)電計劃與實際用電負荷可能出現(xiàn)較大偏差，產(chǎn)生功率不平衡量，傳統(tǒng)調度模式依靠調度員通過AGC系統(tǒng)調整指令并下發(fā)，而市場環(huán)境下則需要調度員通過實時市場手段解決電網(wǎng)運行中出現(xiàn)的電力供需不平衡問題。實時市場一般由指揮電網(wǎng)運行的電網(wǎng)調度部門按一定的時間間隔周期性組織實施，其主要作用并不在于電量交易，而是保障電網(wǎng)發(fā)用電實時平衡，在日前計劃的基礎上形成實際可行的發(fā)用電計劃，保障電網(wǎng)運行安全。實時市場可以為電力系統(tǒng)的阻塞管理和輔助服務提供調節(jié)手段與價格信號，在短時間內反映系統(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)貨電力市場中的實時市場模式，重點對市場組織形式、市場規(guī)模、結算方式等進行分析，為我國開展實時電力市場建設提供參考。

美國PJM實時電力市場

美國PJM公司負責美國大西洋沿岸13個州及哥倫比亞特區(qū)的電力系統(tǒng)運行與管理，是一個非盈利性的獨立系統(tǒng)運營商，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營、電網(wǎng)調度運行和電網(wǎng)規(guī)劃三方面。PJM分為實時市場、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，交易標的分為電能、輔助服務、輸電權和容量。一般來說，實時市場交易量大概是日前市場的1%~2%。

在實時市場中，PJM采用考慮電網(wǎng)安全約束的市場出清工具，精細化地考慮了實際的電網(wǎng)模型和設備參數(shù)，在滿足發(fā)用電平衡、電網(wǎng)安全、機組運行和輔助服務需求等多種約束條件下，以生產(chǎn)成本最低為目標，采用“全電量優(yōu)化”的模式，實現(xiàn)電能、備用與調頻的聯(lián)合出清，PJM實時市場的出清結果直接用于調度運行。

市場成員可于16時至18時之間對次日實時市場不同時段進行報價。在實時運行之前，PJM根據(jù)最新的超短期負荷預測結果及電網(wǎng)運行信息對全網(wǎng)的發(fā)電資源重新進行集中優(yōu)化，每5分鐘滾動出清下一5分鐘實時中標電量和電價，出清結果將下發(fā)發(fā)電企業(yè)執(zhí)行。實施市場形成的實時交易計劃與日前交易計劃存在差異，在事后結算中，日前中標電量按照日前中標電價結算，實時中標電量與日前中標電量的偏差按照實時中標電價結算。

PJM電力市場采用節(jié)點邊際電價的電能定價機制，通過價格信號反映電網(wǎng)物理資源的稀缺性。另外，PJM在現(xiàn)貨市場上構建了比較完整的市場監(jiān)管機制，如“三寡頭壟斷測試法”，以抑制發(fā)電企業(yè)行使市場力，防范市場風險。

英國實時平衡機制

英國電力市場有兩家電力交易機構(N2EX和APX)，建立了獨立于電網(wǎng)調度的期貨、現(xiàn)貨交易市場。英國國家電網(wǎng)公司(NGC)作為輸電網(wǎng)運營商負責整個英格蘭和威爾士的電網(wǎng)調度、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，實時平衡機制為輔，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)紀商以及終端用戶，日前集中交易市場和平衡機制構成了英國現(xiàn)貨市場，現(xiàn)貨市場交易標的為電能。英國雙邊交易電量約占市場總電量的97%，平衡機制電量占比很小。

英國市場平衡機制由NGC調度機構組織實施，只對每個時段系統(tǒng)不平衡量進行調整，主要目的是維持電力實時平衡并進行阻塞管理。自日前11時開始，市場成員申報其次日的初始發(fā)用電計劃及各時段發(fā)用電計劃增減報價(Bid/Offer)，在交易關閘時間之前，市場成員的交易信息可以修改。交易關閘之后，調度機構獲得最終的電力曲線和Bid/Offer的報價信息。實時運行中，調度部門根據(jù)電力平衡及電網(wǎng)阻塞情況，按照市場成員申報的Bid/Offer報價，以最經(jīng)濟為原則，選擇購買Bid/Offer，調整市場成員的發(fā)用電計劃并下發(fā)執(zhí)行。例如，如果實際運行中負荷預計將大于合同交易電量，則需要在平衡市場上購買Offer(機組出力的增加或者用戶負荷的減少)來實現(xiàn)電力平衡;相反，如果負荷預計將小于合同交易電量，則需要購買Bid(機組出力的減少或者用戶負荷的增加)。平衡機制中市場成員的中標量按照報價進行結算。

另外，NGC可以提前簽訂一些輔助服務合同以保證系統(tǒng)安全和高效地運行，包括無功功率、熱備用、頻率控制和黑啟動等，實時運行中也可通過調用一些輔助服務來保證電力平衡。

北歐實時平衡市場

北歐地區(qū)的挪威、瑞典、芬蘭和丹麥四個國家均實現(xiàn)了電網(wǎng)互聯(lián)，組成統(tǒng)一運行的跨國區(qū)域電力市場，形成了以現(xiàn)貨市場為基礎，輔助服務市場和金融市場為補充的市場機制。北歐市場的交易中心獨立，調度機構在電網(wǎng)企業(yè)內部，由輸電網(wǎng)運營商(TSO)負責電網(wǎng)運行，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、日內市場和平衡市場三個部分構成，其交易標的為電能，日內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度員實時電力平衡提供調節(jié)手段，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。北歐日前和日內市場在出清時僅考慮不同價區(qū)間聯(lián)絡線的限額，平衡市場出清時才考慮各個區(qū)域內網(wǎng)絡的物理模型和實際約束。實時平衡市場是由北歐各國TSO共同運作，平衡市場的報價是在日內市場關閉以后提交給電網(wǎng)調度機構，無論是需求側增加或減少用電的競價，還是供給側出力調整的競價，都要上報市場。各國TSO根據(jù)次日負荷預測及各發(fā)電商報送的次日發(fā)電計劃情況，計算次日各時段可能出現(xiàn)的不平衡量，對各市場成員的實時平衡市場報價進行優(yōu)化排序，得到增出力報價(機組出力的增加或者用戶負荷的減少)序列與減出力報價(機組出力的減少或者用戶負荷的增加)序列，最終形成次日各時段報價序列表。在電網(wǎng)實時運行過程中，按照總費用最小的原則，TSO根據(jù)本時段報價排序表進行依次調用，被調用的電量將以區(qū)域的邊際價格進行事后結算，分為上調邊際價格和下調邊際價格兩個類別。

另外，北歐四國TSO會定期開展備用容量市場，在備用容量市場中標的發(fā)電商必須在平衡市場中報價。

國外市場經(jīng)驗總結與啟示

美國PJM電力市場供需平衡相對較緊，存在一定的電網(wǎng)阻塞情況，PJM實時市場采用全電量競價、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，實時市場出清結果滿足系統(tǒng)發(fā)用電平衡、電網(wǎng)安全、機組運行和輔助服務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氣機組，電力平衡調節(jié)能力較強，阻塞相對較輕，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)用電計劃，實時平衡機制只對合同曲線進行微調。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)調各國不同的資源特性，從而限制了跨價區(qū)簽訂雙邊實物交易合同，實時平衡市場由北歐各國TSO共同運作，各自負責區(qū)域內部網(wǎng)架阻塞管理。

綜合國外電力市場經(jīng)驗來看，實時平衡市場必須由負責電網(wǎng)安全的調度部門組織實施，重點要考慮電源結構、網(wǎng)架阻塞等情況。我國各省份資源特性及電源結構差異較大，各地發(fā)用電平衡能力不同;電源裝機仍以燃煤火電為主，調節(jié)速率受煤質、供熱等因素影響較大，可以快速調節(jié)的靈活電源較少;我國電網(wǎng)目前處于快速發(fā)展階段，設備檢修、基建任務較重，網(wǎng)架結構變化較快，阻塞情況較為普遍;風電、光伏等間歇性能源裝機容量快速增長，給電網(wǎng)潮流及發(fā)用電平衡帶來較多的不確定性。我國電力市場建設應在借鑒國外成功的電力市場模式的基礎上，結合我國國情及各地電力行業(yè)實際情況，提出合適的實時市場模式，電網(wǎng)調度部門應重點關注跨省區(qū)聯(lián)絡線計劃調整、與日前市場銜接、電價機制、市場力約束機制、輔助服務市場、配套系統(tǒng)建設等方面，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，文章原標題為《現(xiàn)貨電力市場中的實時市場模式》。作者系國網(wǎng)安徽省電力有限公司李有亮、錢寒晗。

原標題:實時電力市場的三種模式