中國電力現貨市場建設正在進入深入推進推廣階段，如何實現由計劃模式向市場模式的安全平穩過渡是保證中國電力市場改革成功的關鍵問題。文中提出一種適應計劃向市場轉變過程的競價空間方法以及相應的市場出清結算機制。該競價機制分為計劃模式的優化計算和市場出清兩步。計劃模式與市場模式的優化計算所考慮的基本約束條件保持一致，根據競價空間比例將計劃模式的計算結果作為市場模式優化出清邊界條件，保證市場模式的優化出清嚴格在競價空間范圍內開展。通過調整競價空間的計算比例，逐步擴大市場比例，實現由計劃模式向市場模式的逐步過渡。最后，以實際算例對比驗證了該競價機制的有效性和實用性。

0 引言

2019年8月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《關于深化電力現貨市場建設試點工作的意見》［1］，標志著中國現貨市場建設進入更加深入階段，該意見為中國現貨市場建設試點和非試點地區未來建設提供指引方向。目前，中國對現貨市場的研究包括關于市場競價模型［2-4］的研究，也有關于電力市場建設的關鍵問題、市場機制的研究［5-9］。

關于美國PJM的全電量競價機制、中長期交易計劃采用金融合同方式參與現貨市場競價的市場模式和機制研究較多。文獻［10］對差價合約機制設計要素和方法進行了分析。文獻［11］通過對比分析提出了中國較適合采用美國PJM的市場模式建議。文獻［12］提出了基于金融合同的現貨市場模式。但是如何從目前的計劃調度模式逐步平穩過渡到市場模式的深入研究并不多，文獻［13］初步提出中國市場建設出清部分電量現貨競價+中長期物理合約交易的方式。文獻［14］基于基礎電量剛性執行的條件下研究相關執行偏差結算方法。

目前，現貨市場建設試點單位大多采用美國PJM的全電量競價機制，同時根據當地的特點做相應的適應性調整，采用全電量競價機制比較適應中國發展特點，但是如何從計劃模式過渡到該市場模式需要進一步深入明確。

中國采用計劃模式的調度管理機制考慮了中國發用電環境。物理執行的“三公”基數電量保障了發電企業的基本生存，有些發電企業即使因為地理位置、燃料成本等客觀因素導致發電成本高，仍能夠獲得基本發電量。而對于用電側的售電公司、用戶，在計劃模式下也能夠保證基本的用電量，避免了現貨市場的價格波動。

如果采用美國PJM的全電量競價機制，這些交易計劃只具有金融結算性質，不保證物理執行，那么發電企業、售電公司以及用戶無法保證基本的用電量，“三公”基數電量全部轉為金融合同將會影響社會的穩定性。已經簽訂的中長期交易合同由原來的物理執行全部轉為金融合同也會被合同雙方質疑。

美國PJM地區發電企業調節能力高，通過輔助服務市場獲益，或者通過自備電廠的形式保證自身的生存。對于中國電力市場改革初級階段，市場機制建立尚不完備，需要建立過渡階段的市場競價機制，以為發電企業逐步接收市場競爭，并為自身進行技術改造、盈利手段轉變提供時間。

如何合理設計過渡階段的競價機制是保證中國如何平穩有效地過渡到市場模式的重要關鍵性問題，市場建設既要保證市場競價的有效性，也要給予發電企業等市場主體接收市場競爭的理念過程，保證在過渡初級階段發電企業基本生存。

本文提出一種適應計劃向市場轉變過程的競價空間方法以及相應的市場出清結算機制。通過調整競價空間的計算比例，逐步擴大市場比例，實現了計劃模型向市場模式的平穩過渡。

1 競價機制

1.1 市場模式

本文提到的現貨市場運行模式是發電側單邊部分電量競價市場，采用系統邊際電價出清機制。在日前市場環節，中長期交易合同不改變簽訂條款，仍保證其物理執行。將“三公”基礎電量分為實物合約和金融合約兩部分，金融合約電量部分納入現貨市場部分進行競價，并按照差價合約結算。

為保證只針對“三公”基礎電量的金融合約部分電量空間的競價，需要將該部分電量分解成可以執行的分時電力曲線，方法是通過安全約束經濟調度（security constrained economic dispatch，SCED）得到各機組分時出力計劃，按照指定比例劃分出各機組各時段“三公”電量物理執行部分和金融結算部分。然后，修改各機組下限為物理執行部分，通過SCED，以購電費用最小為目標，出清得到各機組分時發電出力曲線以及分時邊際出清電價。

1.2 競價出清流程

競價出清流程圖如圖1所示。

1）市場化機組發電空間計算：獲取負荷預測、聯絡線計劃、檢修計劃、新能源預測出力、中長期交易曲線、次日“三公”建議基礎電量等外部數據，計算出市場化機組總發電空間曲線；然后在考慮機組上下限、開停機等性能約束前提下，按照“三公”建議基礎電量比例計算出各機組次日分時段“三公”電力發電曲線；最終獲得市場化機組次日“三公”可行的發電量。

2）以負荷率一致為目標，優化出清次日的“三公”發電計劃：以市場化機組發電負荷率一致為目標，考慮機組性能約束、電網安全性約束、新能源預測出力約束等，進行SCED與安全校核的循環迭代，得到次日可執行的“三公”發電計劃。

3）計算市場競價空間：根據市場化機組的“三公”發電計劃、中長期交易出力曲線、市場競價空間比例，考慮機組分時段上下限約束，得到市場化機組參與市場出清分時段出力下限，“三公”發電計劃與該出力下限的差值即為各市場化機組的分時段市場競價空間。

4）市場成員申報全電量報價曲線：市場成員申報“電力-電價”報價曲線，按照全電量方式申報，即申報從最小技術出力到最大技術出力之間分段報價，報價曲線單調非遞減。

5）市場出清：以購電費用最小化為目標，考慮的約束條件與第2步“三公”優化出清相比，不再考慮市場化機組的交易和“三公”計劃電量約束，而是增加考慮第3步計算得到的市場化機組分時段出力下限約束，進行SCED與安全校核的循環迭代，得到出清次日各機組分時出力曲線和系統邊際出清價格。

6）各機組中標電力電價結算：市場化機組發電量結算包括三部分，即中長期市場交易電量結算、“三公”電量結算和現貨交易電量結算；中長期交易電量按照交易協商價格結算，發電企業“三公”電量按照批復上網電價進行結算，現貨市場中，日前市場中標電力減去“三公”日計劃電力的部分，按日前市場價格結算。

活動推薦：在成功舉辦前十五期電力交易員仿真訓練和電力現貨仿真訓練營的基礎上,茲定于2021年5月20日-21日在北京舉辦“2021年電力現貨交易仿真訓練營（總第十六期）”，在進行電力市場改革政策解讀的基礎上，運用現貨交易仿真模擬平臺，帶領發電企業和售電企業對電力市場交易模式、報價操作、競價策略等方面進行綜合訓練，在發售電企業模擬現貨交易過程中，對從業人員給予指導講解，用技術方法解決交易報價問題。以發售電企業實際為導向，并借鑒國外電力市場的先進模式，以電力市場知識為支撐，開展現貨交易模擬訓練。

1.3 基本算例說明

機組參數如表1所示，其中機組D為新能源機組，不參與市場，其預測出力為100 MW。

負荷預測與聯絡線功率總和為972 MW，扣減機組D的預測出力，市場化機組總發電空間為872 MW；競價空間比例系數為10%。

表2第2列為競價出清流程第2步優化計算得到“三公”初始計劃出力；第3列為優化出“三公”計劃成分，按照競價空間的比例分配；第4列90%的“三公”計劃出力需要保證物理執行。

表3對應競價出清流程第3步市場競價空間的計算，第2列為疊加機組中長期交易出力和“三公”計劃物理執行部分最終的市場出清所要考慮的下限。

市場報價數據如表4所示，經過競價出清流程第5步市場出清后，市場出清結果如表5所示。市場出清邊際價格為396元/（MW·h）。

如表5所示，機組C受到市場出清下限的限制導致出清邊際價格為396元/（MW·h），如果市場競價空間比例系數變大，機組C的市場出清下限減小，市場出清邊際價格也會降低，但是機組C的發電空間變得更小。

2 模型算法

2.1 “三公”基礎電量分配

首先，計算出參與市場的機組總發電空間，公式如下：

式（7）中第1項表示市場出清與初始“三公”計劃的差量結算費用；第2項表示競價空間的結算費用；第3項表示物理執行的“三公”計劃部分按照政府批復價格結算的費用；第4項表示中長期交易結算的費用。前2項表示市場競價空間范圍內的總結算費用。

3 實際算例結果分析

算例中機組的報價范圍為最小出力到最大出力，報價隨著出力的增加依次遞增。

通過修改市場競價空間比例系數可以得到不同的市場出清結果，競價空間的變化直接影響到各市場成員收益差距的增大。

算例設置了3個競價空間比例系數，分別為10%、50%、90%。2種競價空間算例使用同一套報價數據。

圖2顯示了3個比例下分時段的競價空間變化情況，可以看到各時段變化并不相同，低谷時刻變化較小，高峰時刻變化較大，這是因為受到了機組的出力限值的約束。

圖3顯示了3個比例系數下單個機組分時段的競價空間變化情況，可以看到低谷時刻競價空間出現重合情況，原因同圖2。

圖4分別展示了某機組的“三公”計劃以及不同競價空間比例下最終出力結果，可以看到該機組初始“三公”計劃出力最高，經過競價出清后，機組出力減小，競價空間比例越大，其出力減小量越多，表明該機組的報價相對其他機組較高，其“三公”電量轉讓給有競爭力的機組。

分時系統出清邊際價格如圖5所示，第1個時段10%競價空間的出清價格比50%和90%的出清價格要高，這是因為競價范圍的下限根據初始“三公”計劃出力減去競價空間而確定，第1個時段受到末點出力和爬坡速率的約束，初始計劃出力點較高，而競價空間只有10%，導致競價下限較高，最終出清結果處于較高出力范圍。

同理，在低谷的某些時刻，50%競價空間的出清價格要比90%競價出清價格要高。另外，低谷時刻的初始計劃出力已經降到較低出力范圍，同理分析，10%競價空間的市場出清價格要比其他競價空間要低。總之，隨著競價空間的變大，市場出清價格更能反映市場供需情況，“三公”初始計劃對市場出清價格影響較大。

該機組全天初始“三公”計劃結算費用為757.648萬元。不同競價空間比例下該機組最終結算信息如表6所示。第2列為式（7）第1項的差量結算費用；第3列為機組的全天發電量，可以看到，隨著競價空間的增大，該機組發電量在減小，獲得的發電費用也在減小；第4列均價為全天獲得發電費用除以總發電量，可以看到雖然發電量與“三公”相比減小，但是均價比“三公”價格要高。從第4列數據可以看到該機組在50%競價空間的情況下，市場平均收益最大。

根據以上分析可知，該市場模式下，機組即使因發電成本高導致報價策略相對其他機組沒有優勢，但是通過一定的報價策略，將“三公”發電權轉讓出去也能提高其收益。

4 結語

本文提出了一種通過調整競價空間比例的現貨市場競價機制和模型。通過以“三公”負荷率一致為目標的SCED將中長期交易電量合同和“三公”基礎電量分解到各時段；然后，根據競價空間比例將調整后的“三公”優化計算結果作為市場出清的約束，進行購電費用最小化為目標的SCED。兩步SCED所考慮的約束條件一致，保證市場出清結果嚴格在各時段市場競價空間中。

該方法在現貨市場初期控制市場競價范圍在一個較小的范圍內，有助于培育市場主體市場意識，更容易讓市場主體接受。

通過實際算例驗證，市場出清情況能夠基本反映市場供需情況。隨著競價空間的放大，市場出清情況也能夠更加清晰地反映電力供需情況。

需要說明的是，市場出清情況受“三公”初始計劃的影響較大，這方面需要加強“三公”計劃的合規性，以應對市場主體的質疑。

本文提到的方法在福建現貨市場試運行中得到了初步驗證。此外，本文審理過程中的有關討論請參見附錄A。

附錄

附錄 A

（1）該機制缺少有效的電力商品價格發現機制，也缺少保障市場價能夠反映電力商品的真實價值的手段；

（2）該機制與目標電力市場模式相沖突，會誤導市場主體對市場的認識，不是好的市場過渡方式；

（3）該機制將“三公”調度和市場競爭融在一起，人為操縱市場供需的痕跡明顯。

作者答復：

本文提到的現貨市場模式是一種過渡模式，對于中國電力市場改革初級階段，需要建立過渡階段的市場競價機制，這種模式通過發電權轉讓的方式逐步放開“三公”計劃電量，能夠保證所有機組的基本生存，以便為發電企業逐步接收市場競爭的概念，并對自身進行技術改造、盈利手段轉變提供時間，同時也為后面的完整的市場建設提供支撐。

福建省內存在一些機組因為建設背景、地理位置等客觀原因發電成本高，市場建設過程需要考慮該部分機組的生存。

目前，這些機組實際在為清潔能源消納、調峰提供容量和輔助服務，但是并沒有完整的市場機制體現其對應的價值。未來成熟完整的電力市場是在建設全電量競價的現貨市場過程中，同時配套建設容量市場、多品種的輔助服務市場，充分體現不同類型機組的存在價值，以保證電網的供需平衡、清潔能源充分消納和電力市場健康平穩有序發展。

參 考 文 獻

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