前言

廣東不愧為改革開放的前沿，在電力改革，實現(xiàn)電力現(xiàn)貨市場方面也走在國內(nèi)的最前面。今年9月“廣東電力市場運營基本規(guī)則(征求意見稿)”發(fā)布，意味著真正的廣東電力市場已經(jīng)列入計劃日程，它的實施指日可待，可喜可賀。本著希望廣東電力市場順利發(fā)展的心情和“雞蛋里挑骨頭”的精神，對廣東電力市場運營基本規(guī)則提出一些初淺的意見和看法，由于時間倉促，沒有仔細(xì)的閱讀規(guī)則全文，也由于本人知識有限，下列意見和看法可能是片面甚至是錯誤的，還請朋友們原諒。但原這些意見和看法能引起朋友的注意，達(dá)到互相學(xué)習(xí)和討論的目的，能夠為廣東電力市場的順利發(fā)展起點作用。

01現(xiàn)貨市場的運營管理機(jī)構(gòu)

廣東電力市場運營基本規(guī)則已認(rèn)識到電力現(xiàn)貨市場由電力交易機(jī)構(gòu)和與電力調(diào)度機(jī)構(gòu)共同組織現(xiàn)貨電能量市場交易以及輔助服務(wù)市場交易，與電力調(diào)度機(jī)構(gòu)共同建設(shè)、運營和維護(hù)電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)，這是一個正確的方向。但必須明確指出電力交易機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)組織電力中長期市場交易，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)組織現(xiàn)貨電能量市場包括輔助服務(wù)市場的交易，并負(fù)責(zé)現(xiàn)貨交易結(jié)果的實時執(zhí)行，也就是說電力現(xiàn)貨市場的實施要以電力調(diào)度機(jī)構(gòu)為主，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度原理和方式將有根本的變化。廣東現(xiàn)有四個電力調(diào)度機(jī)構(gòu)：南網(wǎng)總調(diào)，廣東中調(diào)，廣州調(diào)度和深圳調(diào)度。規(guī)則規(guī)定由廣東中調(diào)負(fù)責(zé)廣東全省電力電量平衡以及會同電力交易機(jī)構(gòu)運營廣東電力現(xiàn)貨市場，南網(wǎng)總調(diào)、廣東中調(diào)、廣州中調(diào)、深圳中調(diào)負(fù)責(zé)各自調(diào)管范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)組、輸變電設(shè)備的調(diào)度運行管理。廣東中調(diào)負(fù)責(zé)將出清得到的機(jī)組開機(jī)組合、機(jī)組出力曲線、輔助服務(wù)調(diào)用量轉(zhuǎn)發(fā)至其余三家調(diào)度機(jī)構(gòu)，由相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)下發(fā)至所調(diào)管的發(fā)電機(jī)組執(zhí)行。

02現(xiàn)貨市場的運營時段

廣東電力市場運營基本規(guī)則規(guī)定運行日(D)為執(zhí)行日前市場交易計劃的自然日，每15分鐘為一個交易出清時段，每個運行日含有96個交易出清時段。而美國7個電力市場都是每小時為一個交易出清時段，每個運行日含有24個交易出清時段，實踐證明，這是可行的和成功的。近年來為了促進(jìn)可再生能源發(fā)電的消納，有的ISO/RTO正在研究把日前市場交易出清時段縮短到15分鐘，至今還沒有成功運營的先例。雖然15分鐘的日前交易出清時段有助于更好地跟蹤日前負(fù)荷預(yù)測的變化，但會使市場出清的過程復(fù)雜化和給市場參與者投標(biāo)和分解中長期合同成為日發(fā)電/負(fù)荷計劃帶來困難。在市場運營者和市場參與者都缺乏經(jīng)驗的情況下，不宜一開始就采用15分鐘的日前交易出清時段，何況結(jié)算時又用每小時4個15分鐘的節(jié)點電價的算術(shù)平均按小時結(jié)算。

廣東電力市場運營基本規(guī)則規(guī)定實時市場/實時調(diào)度(SCED)每15分鐘執(zhí)行一次，這很顯然是不適當(dāng)?shù)摹?5分鐘的調(diào)度時段太長，不能很好地跟蹤實時負(fù)荷的變化和產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼{(diào)度指令。實時市場應(yīng)至少包括一個每15分鐘執(zhí)行一次的實時預(yù)調(diào)度和每5分鐘執(zhí)行一次的實時經(jīng)濟(jì)調(diào)度。實時預(yù)調(diào)度又叫短期機(jī)組組合，根據(jù)實時運行的邊界條件和日前計劃的邊界條件的差別，執(zhí)行短期(快速)機(jī)組組合及購買附加的輔助服務(wù)容量。實時經(jīng)濟(jì)調(diào)度執(zhí)行安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，并發(fā)出調(diào)度指令。

03日前現(xiàn)貨市場的出清次序

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圖1. 廣東日前現(xiàn)貨市場的出清次序

圖1給出了廣東日前現(xiàn)貨市場的出清次序，這個次序是不合理的。首先是慨念錯誤，安全約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度(SCED，Security Constrained Economic Dispatch)是用于實時市場的，沒聽說什么地方用于日前市場。調(diào)度(Dispatch)和計劃(Schedule)是兩個不同的慨念, 實時調(diào)度是馬上就要執(zhí)行的指令，日前計劃是事先作的計劃，第二天運行日才需執(zhí)行。日前市場出清的結(jié)果叫日前計劃(Day Ahead Schedule)，實時市場的出清的結(jié)果叫實時調(diào)度(Real-time Dispatch)或調(diào)度指令(Dispatch Instruction)。

其次次序不當(dāng)，理想的情況是機(jī)組開機(jī)組合，能量計劃，輔助服務(wù)備用應(yīng)該在統(tǒng)一的安全約束下的機(jī)組組合(SCUC，Security Constrained Unit Commitment)中協(xié)同優(yōu)化出清，這樣才能實現(xiàn)機(jī)組提供的能量和輔助服務(wù)的優(yōu)化配置以及獲得真實的能量和輔助服務(wù)的市場清理價。如果不能采用協(xié)同優(yōu)化出清，也應(yīng)該先出清能量，在保證滿足能量需求/平衡的前提下，再出清輔助服務(wù)。

04日前電能量市場SCUC的出清數(shù)學(xué)模型

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圖2.市場出清模型

從美國7個ISO/RTO的實踐經(jīng)驗看不出有什么必要要引入潮流約束越限量(松弛變量)和懲罰因子，這只會增加建模的復(fù)雜性，因為潮流約束是硬約束(hard constraint)，絕對不能越限。成熟的SCUC軟件必須而且能夠通過調(diào)節(jié)線路/斷面兩端的發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷來消除潮流約束越限。只聽說過在供給(能量和/或輔助服務(wù)報價)不足的情況下，有些ISO/RTO引入松弛機(jī)組(Slack Unit)和稀缺電價(Scarcity Price)來幫助市場的出清和促進(jìn)需求側(cè)響應(yīng)的應(yīng)用。

系統(tǒng)正備用容量約束和系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量約束也是不適當(dāng)?shù)模貏e系統(tǒng)負(fù)備用容量約束是不必要和沒有意義的。既然廣東電力市場運營基本規(guī)則已認(rèn)識到系統(tǒng)保持足夠的備用容量，包括旋轉(zhuǎn)備用容量的必要性，并列為數(shù)學(xué)模型中的約束條件，為什么不直接將其列為輔助服務(wù)產(chǎn)品，像調(diào)頻服務(wù)一樣，在市場中購買，所購買的容量按市場價進(jìn)行補(bǔ)償。

沒有聽說過系統(tǒng)負(fù)備用容量這個慨念，不知是哪位高手的“創(chuàng)新”。不錯，系統(tǒng)實時運行/調(diào)度時，系統(tǒng)需要有往下調(diào)節(jié)(削減發(fā)電出力)的能力。事實上，各機(jī)組的實時能量報價曲線就包括了往下調(diào)節(jié)的能力。實時能量報價曲線是一條單調(diào)上升的折線，如下圖所示：

圖3. 機(jī)組能量報價曲線

此折線有有5段，紅線是某機(jī)組某運行時段的日計劃或該機(jī)組某時刻的調(diào)度開始點120MW。紅線左邊那70MW(120-50)就是該機(jī)組向下調(diào)(減出力)的能力。所以完全沒有必要引入負(fù)備用容量的概念。也許負(fù)備用容量的概念可以用于深度調(diào)峰，把深度調(diào)峰容量作為一種備用，通過日前現(xiàn)貨市場進(jìn)行購買和補(bǔ)償。但實際上，在一個完善的現(xiàn)貨市場中，深度調(diào)峰問題可以通過日前能量計劃解決，完全沒有必要列為備用容量。

倒是調(diào)頻容量應(yīng)該有正負(fù)之分，在美國有些ISO/RTO把調(diào)頻容量明顯地分為向上調(diào)節(jié)(Regulation-Up)和向下調(diào)節(jié)(Regulation-Down)，圖4似乎暗指廣東的調(diào)頻容量有上下(正負(fù))之分。

圖4. 調(diào)頻容量分布

05實時發(fā)電計劃執(zhí)行偏差計算

機(jī)組實時發(fā)電計劃執(zhí)行偏差所對應(yīng)的收益按照如下公式計算：

其中

是小時i的調(diào)度指令電量。這計算方法沒有考慮機(jī)組接到調(diào)度指令后從調(diào)度開始點到調(diào)度目標(biāo)的爬坡過程，似乎太簡單了，圖5顯示了按調(diào)度目標(biāo)計算的電量和考慮了機(jī)組爬坡過程的調(diào)度指令電量有較大的差別。但如果運行規(guī)則如此制定，大家都承認(rèn)并遵守這個規(guī)則，也無可厚非。

圖5. 實時發(fā)電計劃執(zhí)行偏差計算

06完善輔助服務(wù)市場產(chǎn)品

根據(jù)廣東電力市場運營基本規(guī)則，廣東的電力輔助市場只有調(diào)頻服務(wù)一種產(chǎn)品，這是很不完善的，因為調(diào)頻服務(wù)離不開運行備用，包括旋轉(zhuǎn)備用和非旋轉(zhuǎn)備用的支持和配合。在實時運行時，實際的負(fù)荷和發(fā)電供應(yīng)之間的偏差，或區(qū)域控制誤差(ACE，Area Control Error)是由承諾提供調(diào)節(jié)備用的資源通過AGC裝置自動平衡的。但是AGC自動平衡的能力是短期的和有限的，不可能一直使用下去，否則會很快地消耗殆盡。必須通過實時調(diào)度，對提供運行備用和實時能量報價的資源進(jìn)行調(diào)度，增加或減少出力，提供或消耗不平衡能量，把已用過的AGC自動調(diào)節(jié)的能力置換出來，使AGC機(jī)組回到原來的首選工作點(POP， Preferred Operating Point)并把不平衡能量的需求減少到AGC能夠調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)。此外，相鄰兩個運行時段之間的日負(fù)荷計劃常有變化，也需要對提供運行備用和實時能量報價的資源進(jìn)行調(diào)度，來跟蹤負(fù)荷的變化。另外為了保證系統(tǒng)在突發(fā)情況下，如機(jī)組或線路故障，系統(tǒng)仍能保持或恢復(fù)正常運行，也需要系統(tǒng)保有充足的運行備用。在市場化的環(huán)境中，系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)再也不能隨意地?zé)o償?shù)卣{(diào)配提供運行備用的資源，這類運行備用成了必須付費購買的產(chǎn)品。一個資源如果被選擇提供輔助服務(wù)，其能量的輸出必然被會削減，這種削減必須得到補(bǔ)償。一個完善輔助服務(wù)市場的設(shè)立，就是為了通過市場的手段，確保輔助服務(wù)的充分供應(yīng)和提供輔助服務(wù)的成本能夠得到有效的補(bǔ)償。運行備用的市場化，也給某些可能被淘汰的高成本，低效率的機(jī)組指出了一條生路：平時不開機(jī)，只要承諾提供運行備用，就能得到補(bǔ)償。

既然廣東電力市場運營基本規(guī)則已認(rèn)識到系統(tǒng)保持足夠的備用容量，包括旋轉(zhuǎn)備用容量的必要性，并列為數(shù)學(xué)模型中的約束條件。為什么不及時啟動備用輔助服務(wù)市場，與調(diào)頻輔助服務(wù)市場和現(xiàn)貨電能量市場有效銜接。將運行備用列為輔助服務(wù)產(chǎn)品，像調(diào)頻服務(wù)一樣，在市場中購買，確定提供運行備用的資源和容量，所承諾的容量按相應(yīng)輔助服務(wù)產(chǎn)品的市場清理價進(jìn)行補(bǔ)償。至于其它的輔助服務(wù)產(chǎn)品，如黑啟動，電壓/無功支持，可靠性必開機(jī)組(Reliability Must Run)，由于其固有的物理屬性，不宜在集中的市場中交易，將由系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)姆?wù)提供者，與之簽訂中長期合同。

07完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制

根據(jù)廣東電力市場運營基本規(guī)則，對提供調(diào)頻服務(wù)的資源根據(jù)中標(biāo)的調(diào)頻容量，實時調(diào)用到的能量和調(diào)頻里程進(jìn)行補(bǔ)償，這是與國際成熟的電力市場接軌的。但是對運行備用，則沒有適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，應(yīng)該同步開放運行備用市場，在日前市場中確定提供運行備用的資源和容量，按容量給予補(bǔ)償。在實時市場中，按實際調(diào)用到的能量，再次按實時市場的能量價格進(jìn)行結(jié)算。

至于提供輔助服務(wù)補(bǔ)償成本如何分擔(dān)的問題，不存在“誰受益、誰承擔(dān)”的原則，因為電力輔助服務(wù)產(chǎn)品屬于電力系統(tǒng)的公共物品。是保障電力系統(tǒng)的安全與可靠性，系統(tǒng)成員共同受益且不具有“可排除性”。輔助服務(wù)的這種公共品屬性，不會受能量交易模式的影響，作為公共物品的輔助服務(wù)，受益者為所有市場成員，只能由負(fù)責(zé)系統(tǒng)安全、可靠的系統(tǒng)運行機(jī)構(gòu)單邊采購。既然輔助服務(wù)受益者為系統(tǒng)所有成員，其采購費用必須由所有成員的共同負(fù)擔(dān)，在美國和加拿大，是由所有電力消費者(負(fù)荷)按實際負(fù)荷量按比例承擔(dān)。基于中國的實際情況，廣東電力市場規(guī)定由所有的發(fā)電方，包括進(jìn)口按實際上網(wǎng)電量按比例分擔(dān)，也未嘗不可，但最終這費用還是要轉(zhuǎn)嫁到用戶側(cè)。

08中長期合約和現(xiàn)貨市場的銜接機(jī)制

中長期合同和雙邊交易是成熟的電力市場重要的組成部分，它與電力現(xiàn)貨市場互相補(bǔ)充，缺一不可。中長期合同規(guī)避風(fēng)險，能夠提前鎖定電量和價格，幫助市場成員規(guī)避需求和價格風(fēng)險。現(xiàn)貨市場發(fā)現(xiàn)價格，幫助市場成員實現(xiàn)利益的最大化。有兩類中長期合同和雙邊交易：

金融(價差)合同，不需與現(xiàn)貨交易銜接

物理合同，必須交割，參與現(xiàn)貨交易，雙邊合同簽訂時，必須明確合同如何交割，也就是說必須安排輸電通道的容量

至今中長期合同(物理合同)在北美電力市場中仍然占很大的比例，例如2017年P(guān)JM的中長期合同電量占系統(tǒng)總電量的70%以上，CAISO的占64%(編者注：編者理解主要應(yīng)為報地板價方式的自調(diào)度)。廣東的電力交易以中長期合同和雙邊交易起家，相信中長期合同和雙邊交易在即將開放的現(xiàn)貨市場中會占相當(dāng)高的比例。中長期合約和現(xiàn)貨市場如何銜接是一個非常重要的必須解決的問題，但廣東電力市場運營基本規(guī)則對這個問題，沒有清楚而詳細(xì)的說明。

這里簡單介紹在CAISO，中長期合同和雙邊交易是如何參與美國加州電力現(xiàn)貨市場的。中長期合同和雙邊交易參與現(xiàn)貨交易，必須：

分解合同成每小時的發(fā)電和負(fù)荷計劃(曲線)并向現(xiàn)貨市場報價

以自計劃(self schedule)的形式報價，只報量不報價

合同以上，如果還有多余發(fā)電容量或附加的需求，可以經(jīng)濟(jì)報價(既報量也報價)的形式向現(xiàn)貨市場報價

如果某些時段不想履行合同，可使用全電量經(jīng)濟(jì)報價

圖6是一個包括中長期合同(自計劃 self schedule)的機(jī)組能量報價：

圖6.包括中長期合同(自計劃 self schedule)的機(jī)組能量報價

圖7表示了自計劃(self schedule)在市場中優(yōu)先被出清，這里沒有考慮網(wǎng)絡(luò)阻塞和網(wǎng)損，僅考慮供需平衡：

圖7.現(xiàn)貨市場的出清機(jī)制，供需平衡

現(xiàn)貨市場尊重中長期交易合同，自計劃保證了中長期交易合同優(yōu)先得到出清

自計劃不設(shè)定市場清理價，而是接受市場清理價(price taker)

合同的結(jié)算由合同簽訂者自行負(fù)責(zé)

ISO/RTO按市場清理價向發(fā)電方的中標(biāo)電量(包括合同量)付費，按市場清理價向負(fù)荷方的中標(biāo)電量(包括合同量)收費。

在日前市場中，如果有經(jīng)濟(jì)報價可以緩解阻塞，那么所有自計劃都受到現(xiàn)貨市場的尊重, 并在阻塞管理過程中受到保護(hù), 不受限制。但是如果所有有效經(jīng)濟(jì)報價都用盡, 資源的自計劃則須進(jìn)行調(diào)整(非經(jīng)濟(jì)調(diào)度)。在實時市場中，所有自調(diào)度計劃都受到現(xiàn)貨市場的尊重。在系統(tǒng)過度發(fā)電，需要削減機(jī)組出力時，首先調(diào)度經(jīng)濟(jì)報價。但是如果所有有效經(jīng)濟(jì)報價都用盡, 資源的自調(diào)度計劃則須進(jìn)行調(diào)整(非經(jīng)濟(jì)調(diào)度)。如何進(jìn)行調(diào)整，將是另一篇完整的文章的內(nèi)容，這里不打算詳細(xì)討論。

09如何限制超大發(fā)電集團(tuán)的市場力

廣東電力市場運營基本規(guī)則提到限制市場力的問題，但僅限于用市場力檢測參考價格來對比發(fā)電機(jī)組的能量報價，對如何限制超大發(fā)電集團(tuán)的市場力的問題，則沒有提及。這是廣東現(xiàn)貨市場開始運營之前必須解結(jié)的問題。根據(jù)美國的經(jīng)驗，有三種方法：

拆分超大發(fā)電集團(tuán)，使得廣東電力市場的每個發(fā)電企業(yè)的容量在整個系統(tǒng)中的占比不超過10%。

超大發(fā)電集團(tuán)把發(fā)電機(jī)組承包給若干獨立的中間商(售電公司)，每個獨立的中間商所代理的發(fā)電容量在整個系統(tǒng)中的占比不超過10%。

限制超大發(fā)電集團(tuán)進(jìn)入現(xiàn)貨市場的容量，在整個系統(tǒng)中的占比不超過10%。其大多數(shù)的容量以中長期合同的形式參加現(xiàn)貨市場。

10機(jī)組發(fā)電成本測算

廣東電力市場運營基本規(guī)則認(rèn)識到機(jī)組發(fā)電成本測算，即發(fā)電機(jī)組市場力檢測參考價格(Reference Price)的重要性，并給出了具體的測算方法和步驟，但規(guī)定由廣東電力交易中心具體實施，廣東電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東電科院能源技術(shù)有限公司配合。這不符合電力市場必須公平，公正，公開的原則。在美國發(fā)電參考價格是由第三方獨立機(jī)構(gòu)(例如Potomac Economics)計算并管理的，ISO/RTO和有關(guān)的發(fā)電企業(yè)提供所需的數(shù)據(jù)。

結(jié)論

電力工業(yè)是一個相對保守的行業(yè)，電力系統(tǒng)的安全可靠運行是頭等重要的大事。電力工業(yè)改革的目的不僅僅是降低電價，打破壟斷，引進(jìn)竟?fàn)帲瑑?yōu)化資源的利用，提高系統(tǒng)運行的可靠性是更重要的目的。電改的步子寧愿慢一些，穩(wěn)一些，歐洲北美有成熟的經(jīng)驗和沉重的教訓(xùn)，我們應(yīng)該虛心學(xué)習(xí)，認(rèn)真消化，然后才去追求所謂的創(chuàng)新。(電刀點評：不會爬先別跑)

編者按

廣東規(guī)則體系尚處于摸索過程中，調(diào)整和修改屬于必然，尚不可成為簡單翻版的案例。最近，部分地區(qū)方案在廣東規(guī)則基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡化，甚至在中長期中仍保持直接交易交易電量指標(biāo)的方式，發(fā)用雙方既不承擔(dān)實物責(zé)任的平衡義務(wù)，也不承擔(dān)財務(wù)責(zé)任的平衡義務(wù)(中長期合同無發(fā)用一致的功率曲線)，這讓現(xiàn)貨交易喪失了計量結(jié)算的責(zé)任之錨。這種做法本質(zhì)是《電力中長期交易基本規(guī)則》中提出的上下調(diào)偏差定價的變種，模式仍是“電量指標(biāo)交易+半計劃調(diào)度”。以現(xiàn)貨為核心沒錯，但不考慮與之配合的中長期交易是危險的。電刀小組會在后續(xù)奉上分析研究，供各位老師批評。

(本文僅代表作者本人觀點，與本公眾號無關(guān))

作者簡介：劉云仁，祖籍江蘇省常州市，生于云南省昆明市。1968年畢業(yè)于重慶大學(xué)電機(jī)工程系電力系統(tǒng)專業(yè)，1978年到1980年在中國科學(xué)院研究生院電工研究所學(xué)習(xí)，1981年赴美留學(xué)，分別于1982年和1987年從美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(University of Wisconsin, Madison)獲得電機(jī)工程碩士和博士學(xué)位。1988年至1997年，作為主任研發(fā)工程師，在ABB系統(tǒng)控制公司(Asea Brown Boveri， System Control)負(fù)責(zé)能量管理系統(tǒng)(Energy Management System)高級應(yīng)用軟件的研發(fā)，實施和維護(hù)工作。自從1997年11月，作為初創(chuàng)團(tuán)隊的成員之一，參加了加州獨立系統(tǒng)運行公司(California Independent System Operator - CAISO)的組建工作，參與電力市場設(shè)計，負(fù)責(zé)市場應(yīng)用軟件的安裝和調(diào)試。直到2011年11月退休以前，作為主任市場設(shè)計工程師，負(fù)責(zé)CAISO市場內(nèi)部應(yīng)用軟件的研發(fā)，測試和維護(hù)以及市場運行的技術(shù)支持和分析工作。劉云仁博士是IEEE高級會員。劉云仁博士現(xiàn)為國內(nèi)外多家公司高級顧問和重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院客座教授。