現貨電力市場中的實時市場模式

2018-04-13 11:34:25 電聯新媒　點擊量：評論 (0)

2015年3月，國務院印發了《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、推進發用電計劃改革、推進售電側改革、開放電網公平接入、加強電力統籌規劃和科學監管等重點任務。緊接著，國家發展改革委、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活躍，電力中長期交易規模不斷擴大，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貨市場交易”等要求。2017年8月，國家發展改革委、國家能源局發布《關于開展電力現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個地區作為第一批試點，加快電力現貨市場建設工作，要求2018年底前啟動電力現貨市場試運行。

現貨電力市場是現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，實現調度運行和市場交易有機銜接。現貨市場能夠充分反映不同時段、不同節點的邊際發電成本和供需情況，有利于引導資源優化、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，減少系統安全風險和交易金融風險。

在實際運行中，受天氣變化、電網事故、新能源發電沖擊、用電負荷變化等因素影響，日前市場制定的發電計劃與實際用電負荷可能出現較大偏差，產生功率不平衡量，傳統調度模式依靠調度員通過AGC系統調整指令并下發，而市場環境下則需要調度員通過實時市場手段解決電網運行中出現的電力供需不平衡問題。實時市場一般由指揮電網運行的電網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，而是保障電網發用電實時平衡，在日前計劃的基礎上形成實際可行的發用電計劃，保障電網運行安全。實時市場可以為電力系統的阻塞管理和輔助服務提供調節手段與價格信號，在短時間內反映系統的資源稀缺程度與阻塞情況。

本文介紹幾種國外典型現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的電力系統運行與管理，是一個非盈利性的獨立系統運營商，沒有發電、輸電、配電和用電資產，也沒有任何市場成員的股份，其職能包括電力市場運營、電網調度運行和電網規劃三方面。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采用考慮電網安全約束的市場出清工具，精細化地考慮了實際的電網模型和設備參數，在滿足發用電平衡、電網安全、機組運行和輔助服務需求等多種約束條件下，以生產成本最低為目標，采用“全電量優化”的模式，實現電能、備用與調頻的聯合出清，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根據最新的超短期負荷預測結果及電網運行信息對全網的發電資源重新進行集中優化，每5分鐘滾動出清下一5分鐘實時中標電量和電價，出清結果將下發發電企業執行。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電力市場采用節點邊際電價的電能定價機制，通過價格信號反映電網物理資源的稀缺性。另外，PJM在現貨市場上構建了比較完整的市場監管機制，如“三寡頭壟斷測試法”，以抑制發電企業行使市場力，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)，建立了獨立于電網調度的期貨、現貨交易市場。英國國家電網公司(NGC)作為輸電網運營商負責整個英格蘭和威爾士的電網調度、輸電和系統規劃。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用電曲線。英國電力市場主體包括發電商、零售商、交易商、經紀商以及終端用戶，日前集中交易市場和平衡機制構成了英國現貨市場，現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用電計劃及各時段發用電計劃增減報價(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，調度部門根據電力平衡及電網阻塞情況，按照市場成員申報的Bid/Offer報價，以最經濟為原則，選擇購買Bid/Offer，調整市場成員的發用電計劃并下發執行。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

北歐地區的挪威、瑞典、芬蘭和丹麥四個國家均實現了電網互聯，組成統一運行的跨國區域電力市場，形成了以現貨市場為基礎，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，調度機構在電網企業內部，由輸電網運營商(TSO)負責電網運行，市場成員包括發電商、電網擁有者、零售商、交易商和用戶等。北歐現貨市場由日前市場、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手段，保障系統的穩定運行。北歐日前和日內市場在出清時僅考慮不同價區間聯絡線的限額，平衡市場出清時才考慮各個區域內網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根據次日負荷預測及各發電商報送的次日發電計劃情況，計算次日各時段可能出現的不平衡量，對各市場成員的實時平衡市場報價進行優化排序，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。在電網實時運行過程中，按照總費用最小的原則，TSO根據本時段報價排序表進行依次調用，被調用的電量將以區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電商必須在平衡市場中報價。

國外市場經驗總結與啟示

美國PJM電力市場供需平衡相對較緊，存在一定的電網阻塞情況，PJM實時市場采用全電量競價、集中優化的決策方式，在市場出清中考慮了電網的物理模型，實時市場出清結果滿足系統發用電平衡、電網安全、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，電網中有較多可以快速啟停的燃氣機組，電力平衡調節能力較強，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，北歐市場重在協調各國不同的資源特性，從而限制了跨價區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，各自負責區域內部網架阻塞管理。

綜合國外電力市場經驗來看，實時平衡市場必須由負責電網安全的調度部門組織實施，重點要考慮電源結構、網架阻塞等情況。我國各省份資源特性及電源結構差異較大，各地發用電平衡能力不同;電源裝機仍以燃煤火電為主，調節速率受煤質、供熱等因素影響較大，可以快速調節的靈活電源較少;我國電網目前處于快速發展階段，設備檢修、基建任務較重，網架結構變化較快，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，給電網潮流及發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實際情況，提出合適的實時市場模式，電網調度部門應重點關注跨省區聯絡線計劃調整、與日前市場銜接、電價機制、市場力約束機制、輔助服務市場、配套系統建設等方面，保障電網安全，滿足人民追求美好生活的電力需要。

本文刊載于《中國電力企業管理》2018年3期，文章原標題為《現貨電力市場中的實時市場模式》。作者系國網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