【引言】 價格機制是所有市場設計的核心。電力市場中，與電網相關的約束的處理(阻塞管理)、定價及結算機制是不同市場模式的核心區別之一。在對兩種典型的市場模式(事前阻塞管理和事后阻塞管理)進行分析和討論后，本文提出一種新的現貨市場出清及結算方法。該方法可以在對市場提供一定的位置信息的情況下，解決節點定價中的阻塞盈余的分配問題。

一、典型的兩種現貨市場定價方法

現貨市場的定價方法可以從不同角度分類。這里，主要從阻塞管理的角度進行分類。在之前的文章(參考微信公眾號走進電力市場：電力市場集中競價的經濟學原理分析 (十 阻塞管理2-事前和事后阻塞管理))中，我們介紹了兩種阻塞管理的方法：事前方法和事后方法。這里對這兩種方法再進行簡單的討論。

1、事前阻塞管理及定價方法

事前方法中，在出清的過程中考慮所有的網絡約束，得到每個節點的實時電價，每個節點的發電和負荷按所在節點的實時電價結算。其中考慮約束的出清模型就是很多文獻中提到的安全約束經濟調度模型。這種定價機制下，會造成收入>支出的情況，即從用戶收取的錢比支付給電廠的錢多，多的這個錢就是常常提到的“阻塞盈余”。需要規定一種阻塞盈余的分配方法。比如，美國電力市場中，定義了基于金融輸電權FTR的拍賣收益權ARR的概念，將ARR分給有資格的(繳納了輸電費)的用戶。

2、事后阻塞管理及定價方法

事后方法中，需要兩次出清。第一次為無約束出清，即出清過程不考慮電網約束。可以得到一個系統統一價。第二次為有約束出清，出清過程考慮所有的電網約束。對兩次出清結果的差別部分的出力，按照一定方式進行補償。英國電力市場是典型的采用事后阻塞管理的市場。

在英國的強制電力庫Pool模式中，第一次無約束出清在日前由電力庫出清得到。第二次出清是實時運行中調度部門根據實際的電網、發電和負荷情況進行的調度。實時調度和日前出清的差，通過“限上”(constrained on)、“限下”(constrained off)機制進行補償。由于限上、限下調度造成的阻塞成本按郵票法以uplift的形式分攤給所有用戶。

在英國2000年以后實行的雙邊交易模式中，改變了兩次出清、調度的方式。第一次出清由于不考慮網絡約束，取消了強制電力庫，市場成員可以自由選擇通過何種方式達成交易：通過長期雙邊合同、短期雙邊合同、通過交易所組織的即期市場(Prompt market)或實時市場(spot market)等。實際上，并沒有一個統一出清的過程。這里所講的“第一次出清”中的出清并不是一個具體的統一出清的過程，而是一個廣義的出清概念，指的是交易的達成(不管是通過什么方式達成的)。第二次出清通過由電網公司組織的平衡市場實現。對第二次出清的出力水平與無約束市場出清結果不同的機組，按照其申報的bid/offer報價進行補償。相關的平衡成本，按照不平衡價格及市場主體的不平衡量分攤給相應的造成能量不平衡的市場主體。

3、兩種方法的比較

事前方法的優點是，只需進行一次出清，而且可以得到非常清晰的基于節點的價格信號。其存在的問題是：1)造成了阻塞盈余問題，需要建立比較復雜的輸電權及相關的輸電權收益權等機制。2)能量市場的定價比較復雜，降低了遠期能量市場的流動性。

事后方法需要兩次出清。如果電網沒有阻塞，則兩次出清的結果是一樣的。如果發生了阻塞，則在第二次出清中，出現了基于無約束出清的上調和下調服務。這種方法的優點是能量市場比較簡單，整個市場只有一個價格，能量市場交易的流動性相對提高(因為一個市場中不同節點之間的電力合同可以認為是對相同產品的合同，可以相互交易)。另外，對市場(區域)內所有的用戶和發電同等對待，政治上比較容易接受。可能存在的問題包括：1)能量市場沒有基于節點的價格信號，無法引導長期的發電投資。2)上調、下調(或bid/offer)機制容易造成一些電廠的市場力，特別是提供下調(bid)服務的機組的市場力。

對于第一個問題，市場設計中有兩個解決的方法。1)輸電定價中，發電需要繳納一部分輸電費，且其輸電費與所在的位置有關，從而通過輸電價引導發電的投資。2)平衡市場中，對bid/offer按報價結算。也就是說，不同位置的電廠可以提交不同的價格，從而按不同的價格結算。因此，實際上平衡市場是一個與位置有關的、反映了位置信號的市場。

對第二個問題(市場力問題)，可以通過限制bid/offer的報價，以及簽訂長期合同等方式解決。比如，對某些經常會出現送出受限的地區的電廠，電網可以與其簽訂長期的調節服務合同。

二、一種新的現貨市場定價方法

本文結合現有的兩種典型的阻塞管理及定價方法的特點，提出一種新的方法。可以認為是事后阻塞管理的一種變形。具體方案如下，包括兩個環節(階段)。

1、無約束能量市場出清

這個環節與現有的事后阻塞管理的方法類似。由于不考慮網絡約束，能量市場與輸電市場完全解耦，能量市場的交易不需要考慮輸電方面的約束。具體可以有兩種實現方式。

1)集中的交易模式。要求無約束出清也必須在統一的、集中的交易機構(或者說強制電力庫)中進行。

2)雙邊分散交易模式。不需要必須在統一的電力庫交易，可以通過雙邊協商、掛牌、連續競價等多種不同的方式進行交易。組織集中交易的機構可以限定只能是某個交易機構，也可以在交易機構之間引入競爭。

2、考慮約束的能量市場出清

這個環節的能量市場出清中，考慮比較詳細的網絡約束。具體實現也有兩種方式。

1)全電量出清。根據發電資源的全電量報價及負荷側的預測或報價，按照安全約束經濟調度的方法進行出清。

2)增量出清。在上一階段的出清結果的基礎上，重新組織新的增量報價，考慮網絡約束進行增量的出清。

3、市場結算

在以上兩個步驟中，每個發電資源都有兩個出清結果，稱為無約束出清結果和有約束出清結果。將有約束出清結果與無約束出清結果比較，增加的部分稱為“限上”，減小的部分稱為“限下”。

對限上及限下部分出力，按照在第二個環節(有約束出清)中的報價結算。對用戶實際用電量與第一環節交易電量差別的部分，按照根據第二環節出清模型計算出來的節點電價結算。

為了減小市場力，規定一個機組的基準出力水平，可以對在該水平之上提供的下調服務不收費，對該水平之下提供的下調服務進行補償。基準出力可以全網相同，也可以按照不同區域、不同類型機組確定不同的水平。

另外，為了控制市場力，也可以對限上、限下的報價上下限進行一定的管制。

三、簡單算例

1、出清方法

假設每個環節都采用第一種方法，即第一個環節采用集中交易，第二個環節采用全電量出清。

2、系統情況

圖1 簡單兩節點系統

同樣以這個簡單兩節點系統為例進行說明。基本參數如下。

PmaxAB=60MW;Pmax1=180MW;Pmax2=150MW;L1= 100MW ;L2=100MW;C1=300￥/MWh;C2=500￥/MWh。

假設機組的基準出力為額定容量，即不對機組的出力進行限制，保證機組所有容量的送出。

3、第一環節交易

總需求為A節點100MW、B節點90MW，共190MW。

出清(交易)結果：G1出力PG1=180MW，G2出力PG2=10MW。

出清(成交)電價：500￥/MWh。

4、第二環節交易

1)申報。第二環節，G1 和G2分別按成本報價，300￥/MWh及500￥/MWh。同時，申報其在第一階段的交易量：170MW和20MW。

2)出清(可以采用安全約束經濟調度模型)。

本環節中，假設A、B節點的實際需求分別為A節點100MW、B節點100MW，共200MW。

考慮約束的出清結果為：G1出力為160MW，G2出力為40MW。節點A的電價：300￥/MWh;節點B的電價：500￥/MWh。

3)結算。

相對第一環節的結果，G1需要下調20MW，G2需要上調30MW。對G1的20MW，按其報價300￥/MWh結算。對于G2的30MW，按其報價500￥/MWh結算。

對L1，第二環節的實際負荷與第一階段購買的電力相同，沒有不平衡電量。

對L2，第二環節的實際負荷比第一階段購買的電力大，具有10MW的正偏差，按照所在節點B在第二環節的節點電價500￥/MWh結算。

阻塞成本：20*(500-300)=4000元。這是由于阻塞，調用更高成本的機組發電造成的成本。將阻塞成本用郵票法分攤給所有負荷，價格為4000/(100+100)=20￥/MWh。

5、總結算

G1總收入：180*500-20*300=84000元

G2總收入：10*500+30*500=20000元

L1總支出：100*500+100*20=52000元

L2總支出：90*500+10*500+100*20=52000元

發電總收入：84000+20000=104000元

負荷總支出：52000+52000=104000元

發電總收入=負荷總支出，意味著此種方法下，收支是平衡的，不需要進行阻塞盈余的分配。

6、另外的情況

考慮另外一種情況下的出清、結算。

假設G1的最大容量為250MW。則第一環節無約束出清的結果為G1出力190MW，G2出力為零。出清電價為300￥/MWh。第二環節G1的下調電力為30MW，G2的上調電力為40MW。阻塞成本為30*(500-300)=6000元。阻塞價格為6000/200=30￥/MWh。

第二環節：G1下調30MW，G2上調40MW。

G1總收入：190*300-30*300=48000元

G2總收入：40*500=20000元

L1總支出：100*300+100*30=33000元

L2總支出：90*300+10*500+100*30=35000元

發電總收入=48000+20000=68000元

負荷總支出=33000+35000=68000元

6、方法小結

本方法的主要要點如下。

1)類似于事后阻塞管理方法，采用兩次出清：無約束出清和約束出清。

2)第一次的無約束出清可以通過集中的強制電力庫實現，也可以通過分散式交易實現。可以在初期采用強制電力庫形式，隨著市場的成熟采用分散式方式。

3)第二次出清可以采用全電量出清模式，也可以采用增量出清模式。需要市場主體根據第一階段的交易結果提交其未來的擬出力曲線。

4)對發電，第二次出清與第一次出清相比出力變化的部分，按其報價結算。對負荷，第二環節的電量與第一環節的電量相比的偏差量按所在節點的實時電價結算。

5)第二環節的阻塞成本按郵票法分攤給所有用戶。

總結

本文在對現有的兩種阻塞管理、現貨市場定價和結算模式進行分析的情況下，提出了一種新的機制。這種方法具有以下特點：

1)可以為市場提供與位置相關的價格信號：通過第二環節的調節市場產生。

2)沒有阻塞盈余問題，不需要設置輸電權。

3)實施方式靈活。第一環節可以采用強制電力庫模式，也可以采用分散式交易模式;第二環節可以采用全電量競價模式，也可以采用增量競價模式。