广东现货市场结构和产品的设计

时间:2018-10-17
来源:走进电力市场 荆朝霞
分类:热点
市场设计是一个体系,需要综合考虑市场结构、产品体系、交易体系、交易规则、市场监管等多方面的问题。

广东现货市场规则发布以来,引起了众多专家、学者、市场主体的关注、解读。如我们在前面文章所述,市场设计是一个体系,需要综合考虑市场结构、产品体系、交易体系、交易规则、市场监管等多方面的问题。如何对广东现货市场规则深入理解?有哪些创新的地方?有哪些可以进一步改进的地方?本系列文章进行一些探讨。

一、电力市场设计概述

电力市场的设计包括多个方面和环节,各个方面环环相扣,互相影响。在进行电力市场一些具体环节的设计时,必须注意以下几个方面的问题。

1、电力市场设计考虑的因素

1)系统性。电力市场规则是一个整体,一个规则的改变可能会对其他规则的效果产生影响。进行市场设计时,需要对每个规则的整体性影响进行评估。

2)动态性。电力市场中的市场成员是能动的,其市场策略是由市场规则决定。市场中的企业的目标可能包括多个方面,一个基本的目标是利润。对一个市场规则的评估,首先需要分析其不同的市场成员的利益的影响,进而对其市场策略的影响,进而分析对市场均衡、社会整体福利的影响。

3)长期性。建设电力市场的目的是提高消费者长期的利益。对一项市场化规则,需要考虑对市场主体长期利益的影响,进而对投资、建设激励的影响。

2、电力市场设计的内容

电力市场的设计包括市场结构和市场体系两大方面,而市场体系又包括产品(服务)体系、交易组织体系、交易规则体系等方面,此外电力市场的建设还包括市场的监管规则。

1)市场结构。市场结构主要反应市场本身的组织架构、供需关系、成本特性、消费特性等方面的特性。具体包括:垂直组织结构(厂网分开情况、输配分开情况、配售分开情况等)、水平组织结构(电网规模、发电集中度、用户集中度等)、电源结构(电源类型、电源技术参数、电源成本特性)、电网结构(电网设备利用率、电网约束情况)、负荷特性(实时计量情况、价格弹性、需求响应能力等)。市场的结构特性通常是比较难在短期内改变的。组织结构的变化需要进行一些产权的改革、企业的拆分等;电源电网负荷结构和特性取决于长期的规划建设及相关技术的发展。但是,市场的整体价格很大程度上是受市场结构的影响的。在进行市场产品体系、交易组织体系、市场规制、监管规则等方面的设计时,必须要密切考虑所在市场的市场结构的特性。

2)产品(服务)体系。市场的设计首先是产品(服务)的设计,即市场中交易的具体产品的定义。电力市场中,交易的产品大的方面包括输配电服务、能量服务和辅助服务,每种服务都可以有不同的定义方法。比如,能量服务是定义为月度电量、日电量、还是小时电量?是全网作为统一的产品还是认为不同区域、不同节点的电力是不同的产品?输配电服务是定义为电量还是电力?辅助服务包括哪些类型?

3)交易组织体系。产品定义好以后,需要确定,有哪些交易方式?大的方面包括双边协商交易和集中交易。集中交易又需要确定交易的频率、时间、场所等。

4)交易规则。交易规则也是一个体系,需要对以上每种产品(服务)、每个交易市场定义其出清/定价/结算的规则,以及实时调度、安全管理、信用管理等多个方面的规则。

5)监管规则。电力市场是一个不完全竞争的市场,市场中有很多需要进行监管的环节。对哪些环节进行监管,按什么方法监管,相关的监管参数如何确定,都是市场设计中非常重要的环节,因为这些监管规则将直接影响市场成员的市场策略进而影响市场的效果。广义上,电力系统关于可靠性、安全性等的规定也属于监管的一部分,其相关标准对市场也有很大的影响。

二、广东电力市场的市场结构

广东电力市场目前的市场结构的基本情况为:

1)垂直结构:厂网分开、输配一体、存在部分增量配网公司、售电开放。

2)水平结构:发电侧有较大集中度。仅部分发电和用户进入市场。

3)电源结构:广东内部以火电为主,有较大比例的西电(水电)送入,整体上供大于求。

4)电网结构:电网结构复杂,一些时段有较多的阻塞断面。

5)用户结构:市场用户都实现了分时计量,但目前价格响应的能力不强。

三、广东电力市场产品设计

无论哪个市场,市场都需要完整的输配电服务、电能量服务、辅助服务。不同市场设计的不同主要反映在两大方面:1)哪些服务保持垄断的方式供应,哪些服务采用市场化的方式供应。2)服务的时间、空间粒度等具体如何定义。这里主要对广东电力市场中市场化的一些服务进行讨论。

1、市场化交易的产品内容

广东电力市场中,市场化交易的主要是能量和调频辅助服务两个品种。其中,能量市场又分为了市场电量和非市场电量。

2、市场化能量市场

1) 时间粒度

广东现货市场的市场化的能量市场中,产品的定义为小时的电量。也就是说,在广东现货市场中,对电这个产品是按小时进行交易的,每个小时的电可以认为是不同的产品,有不同的价格。因此电力交易的对象(标的物)应以小时电量为基础,不同时间的电量不能交易。(未来期货市场可以定义互换等产品实现不同的产品之间价值的交换、风险的规避)

实际上,交易产品的时间粒度缩短,是现货市场建设的一个重要特征。在我国目前大多数省份的中长期交易中,交易的产品(标的物)大多数月度的电力。也就是说,一个月内的电是一个独立的产品,月度内的电可以相互交换、交易。由于电力生产、使用具有实时平衡的特性,不同时间、不同装下下系统的成本又有很大的差别。而以月电量为基本交易单位(产品、标的物)的月度市场中,能够实现在月这个时间尺度上资源的优化,但无法实现月以内的、电力系统实时调度的优化。因此,需要建设以更短的时间粒度的电为标的物的市场。

注意的是,无论市场交易的产品是什么时间尺度的,调度的时间尺度并不受影响。比如,无论在以小时为基本单元的市场中还是在以月度电量为基本单元的市场中,调度时段都可以是15分钟或者5分钟。

能量市场的时间粒度,理论上越精细越能体现更精细的价格信号,能有更好的经济激励效果。但是,实际中时间粒度的设计要考虑计量系统、结算系统等的情况。

国外电力市场设计中,很多市场采取了交易时段>调度时段的方式。比如,澳大利亚早期的电力市场中,调度时段为5分钟,即每5分钟系统会发一个调度指令,但交易时段为1小时,每小时的价格区一小时内12个5分钟的价格的算术平均值。只主要是由于用户的计量无法做到5分钟。调度时段和交易时段不一致会导致电厂不遵循调度指令激励的一些市场行为。目前,随着计量系统、结算系统的改进,已经实现了交易、调度均为5分钟。

【问题讨论】广东现货市场中的市场出清的时段为15分钟,即每15分钟计算一次市场出清,得到发电机的调度方案。但是,市场的结算是按照1小时。有专家认为,如果所有用户的计量可以达到15分钟的计量,完全可以将交易周期定为15分钟,避免一些不必要的麻烦。

2) 空间粒度

广东现货市场是一个节点定价市场,本质上可以认为每个节点的电都是不同的产品,有不同的价格。结算时,发电侧按节点电价结算,负荷侧按全省加权平均价结算。

【问题讨论】节点定价体系下,在系统存在阻塞时会产生阻塞盈余,需要定义阻塞盈余的分摊方式。国外电力市场中用户虚拟节点、区域等的价格为各个节点的加权平均价,其中加权是按照相关节点上的负荷量加权的。但在广东目前的体系下,由于用户侧仅有一个等效节点,可以采用如下简化这个问题:用户侧的电价采用所有发点节点按所在节点发电量的加权价。这样,就可以避免阻塞盈余的产生,简化问题。

3) 产品之间的耦合

可以认为不同交易时段、不同节点的电都是不同的产品。如果总共有100个节点,则某一天的电力交易中共有24*100=2400个产品,产生了2400个价格。

但这些产品之间并不是独立的。

在某个同一个交易时段内,所有节点的电力市场通过市场出清模型(安全约束经济调度)中的各种约束联系起来,其中最主要的约束包括节点平衡约束,线路、断面约束、机组最大最小出力约束等。不同节点的价格也是相互影响的。

在某一交易日内不同的交易时段之间,不同时段的产品通过日前的安全约束机组组合耦合在一起,不同时段的供给、需求、价格也会相互影响。

【问题讨论】电力市场中,对相互耦合的多产品市场,如何合理定价是一个重要、关键的问题。一方面,要保证相关成本的回收,如启停成本、空载成本等,另外一方面,要尽量提供正确引导市场成员行为的经济信号。在时间的耦合方面,为了提供更好的经济信号,可以采用前瞻性、多时段联合优化的方法,在计算某个时段的价格时,同时考虑多个时段的约束,这样可以降低价格的波动性,应对可再生能源的接入。空间耦合方面,未来需要引入输电权分配机制。

3、计划电和市场电的划分

广东电力市场中的发电机组分为A类机组和B类机组,A类机组不参与市场,B类机组参与市场。B类机组可以获得一部分基数电量,按政府核定的上网电价结算。对B类机组的基数电量,单独设立了一个基数电量市场进行交易。

广东电力市场中,是一个计划和市场并行的市场。市场和计划的双轨制在很多产品市场中都有,但有不同的表现形式。这里对另种形式进行讨论。计划电中,除了B类机组,还有西电等,这里为了简化分析,假设计划电全部分给B类机组。

1)对每个电厂(机组)给予一定的确定比例的计划电。

(1)进行年度整体的负荷预测,得到非市场总电量;

(2)按照一定的原则将总非市场电量分配给所有的B类机组,计算得到每个机组获得的基数电量的比例。

(3)获得基数电量的企业可以进行基数电量的交易。

(4)将分配给B 类机组(或通过基数电量交易获得)的基数电量进行曲线分解。

(5)现货市场中按机组报价全电量出清。

(6)交易完成后,事后根据非市场的实际用电量计算、按比例调整每个企业获得的实际基数电量。

(7)对企业按分配得到的实际的基数电量进行结算。

【问题讨论1】这是目前的方式。在第4个步骤中,对基数电量的曲线分解是在日前,现货市场报价前完成的。实际上,这个分解工作完全可以实在年度完成电量的分配以后就进行。因为在全电量竞价的市场中,基数电量合约作为一个金融的合约,其分配方式不影响电力系统物理的安全问题,仅仅影响市场主体之间的结算关系。只要事先确定一个公正的、市场主体都认可的方式即可。

【问题讨论2】这种方式下,给予电厂的计划电、基数电的电量不是确定的数,给定的是非市场用户用电量的一定的比例。这样,在实际结算以前,电厂获得的基数电量都有很大的不确定性,影响电厂在中长期市场中的决策。另外,由于基数合约获得的是一个比例,不是确切的电量,无法或很难与一般的市场化中长期合约进行交易,降低了市场的资源优化配置的潜力。

2)对每个电厂给予确定数量的计划电。方法和前面一种方法基本机制。差别是:去掉步骤6,不在事后对分配得到的基数电量进行调整。如果产生了不平衡,采用其他机制解决,比如平衡基金。同时,将基数电量分解的时间尽量提前。具体步骤如下:

对每个电厂(机组)给予一定的确定比例的计划电。

(1)进行年度整体的负荷预测,得到非市场总电量;

(2)按照一定的原则将总非市场电量分配给所有的B类机组。

(3)前将分配给B 类机组(或通过基数电量交易获得)的基数电量进行曲线分解。

(4)获得基数电量的企业可以进行基数电量(含曲线)的交易。

(5)现货市场中按机组报价全电量出清。

(6)交易完成后,对企业按的基数电量(分配获得的及交易获得的)进行结算。

4、调频辅助服务

辅助服务虽然名字叫做“辅助”,但其起的作用并不是辅助的,是非常重要的,是为了维护电力系统的安全稳定运行必需的。辅助服务包括无功电压调节、黑启动及各种备用等。可以采用义务的方法将相关责任分配给市场成员,也可以通过市场化的方法获得。目前广东的现货市场设计中,详细设计了调频辅助服务市场,采用市场化的方式购买所需的调频服务。其他品种的辅助服务仍然按照现行的辅助服务管理办法进行。

调频辅助服务主要参考美国PJM的规则,采用容量+里程+精度的方式,后续文章再对其机理进行详细分析。

【问题讨论】辅助服务体系不完整。特别是缺乏运行备用市场。运行备用的约束在机组组合模型中是有考虑的,但没有对其进行市场化的定价。这种情况对市场会产生什么样的经济效果?需要进行一些定量的测算和分析。

四、总结

市场设计中,产品的设计是基础,是影响市场效率的最重要的因素。其次才是市场的具体的组织方式。本文对广东现货市场中产品的设计进行了简单的讨论,后续将进一步对市场组织、价格机制等进行讨论。

感谢何爱民、刘云仁等老师在相关讨论中给出的一些富有建设性的建议!

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