楊春祥 張烜榕 姚 巽 李毓中 湯 文 張錦松

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司 蘭州 730050；2.福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 福州 350108)

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)電力交易量持續(xù)增長(zhǎng)，2018年已突破2 000億千瓦時(shí)，占總用電量的30.2%，但交易主要以中長(zhǎng)期合同方式進(jìn)行。為了解決購(gòu)電和用電不一致造成的電力偏離問(wèn)題，同時(shí)挖掘電力的商品價(jià)值，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)于2015年發(fā)布了《電力市場(chǎng)運(yùn)行基本規(guī)則》。該文件提出了電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)的基本框架，并發(fā)布了實(shí)施意見(jiàn)[1]。

在一個(gè)放松管制的電力市場(chǎng)中，風(fēng)電、光伏等可再生能源需要與火電等傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)，可再生能源的不確定性大大增加了市場(chǎng)博弈的難度。在我國(guó)，可再生能源發(fā)電的快速發(fā)展改變了地區(qū)供電結(jié)構(gòu)和供需狀況，給新能源比重較高的地區(qū)市場(chǎng)發(fā)展帶來(lái)了新的問(wèn)題，同時(shí)由于新能源自身特性以及跨區(qū)送電的能力不足等問(wèn)題，導(dǎo)致風(fēng)電、光伏消耗問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。在可再生能源資源豐富的地區(qū)，新能源裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)?shù)仉娏π枨蟮脑鲩L(zhǎng)，導(dǎo)致電力供應(yīng)豐富，長(zhǎng)期供過(guò)于求。根據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源的特點(diǎn)，能源資源豐富的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高，電力市場(chǎng)化程度低。為了緩解越發(fā)嚴(yán)重的新能源丟棄現(xiàn)象，迫切需要組建電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，落實(shí)電力體制的改革，促進(jìn)可再生能源消納，充分發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)于資源分配的作用，通過(guò)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)來(lái)發(fā)掘可再生能源的消納程度，促進(jìn)風(fēng)電光伏等新能源的充分利用[2-4]。

2017年8月28 日，國(guó)務(wù)院發(fā)展改革委辦公廳、國(guó)家能源局綜合司聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于試點(diǎn)建設(shè)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的通知》，明確了8個(gè)現(xiàn)貨試點(diǎn)領(lǐng)域，大力推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)改革。文件要求各市場(chǎng)主體組織開(kāi)展日前、日內(nèi)以及實(shí)時(shí)電能交易，使得調(diào)度運(yùn)行和市場(chǎng)交易有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)電力系統(tǒng)和電力市場(chǎng)的安全、有效運(yùn)行[5]。中國(guó)正在升級(jí)和更新其能源結(jié)構(gòu)，在能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)改革的背景下，清潔能源利用的分散形式迅速發(fā)展，現(xiàn)貨市場(chǎng)的交易機(jī)制也在不斷完善，因而許多分布式電源參與電力市場(chǎng)交易已成為必然趨勢(shì)。此外，2018年，國(guó)家能源局南方監(jiān)管局發(fā)布了《南方各省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)征集規(guī)定(從廣東開(kāi)始)》文件，為南方電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的模擬運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。這個(gè)信號(hào)也標(biāo)志著中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)工作的正式啟動(dòng)[6]。

現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)復(fù)雜程度較高、影響范圍和技術(shù)性寬泛，本文首先闡述現(xiàn)貨市場(chǎng)的特點(diǎn)及電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的幾大組織模式，歸納國(guó)內(nèi)外現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)其進(jìn)行分析比較。然后，對(duì)現(xiàn)貨市場(chǎng)的體系架構(gòu)逐一梳理，提煉出電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的運(yùn)行方式。最后，結(jié)合電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出了我國(guó)在建設(shè)現(xiàn)貨市場(chǎng)過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，并提出對(duì)應(yīng)的解決方法，并借鑒國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)未來(lái)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)提出建議。

2 電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的概念和構(gòu)成

2.1 現(xiàn)貨市場(chǎng)的特點(diǎn)

由于我國(guó)新一輪電力制度改革的展開(kāi)，試點(diǎn)地區(qū)建立了以中長(zhǎng)期交易和實(shí)時(shí)交易互相結(jié)合、互相補(bǔ)充的電力市場(chǎng)[7]。中長(zhǎng)期交易主要用來(lái)規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，而現(xiàn)貨交易則是更充分地體現(xiàn)出電能的商品屬性。系統(tǒng)供用電平衡及生產(chǎn)成本都可以通過(guò)現(xiàn)貨市場(chǎng)交易電價(jià)來(lái)反映，起到了價(jià)格發(fā)現(xiàn)的作用；電力現(xiàn)貨交易結(jié)果還能體現(xiàn)出電網(wǎng)阻塞情況，可促進(jìn)發(fā)用電的優(yōu)化分布，減少阻塞情況，起到了資源優(yōu)化配置和保證電力系統(tǒng)平衡的作用[8]；同時(shí)，現(xiàn)貨市場(chǎng)可以擴(kuò)大新能源的交易規(guī)模以及范圍，使得新能源被充分利用，減少“三棄”現(xiàn)象。因此，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)與中長(zhǎng)期市場(chǎng)協(xié)同互補(bǔ)才能保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[9]。

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)目前在學(xué)術(shù)界還沒(méi)有統(tǒng)一的定義，在文獻(xiàn)[10]中，電力現(xiàn)貨交易被定義為買賣雙方直接進(jìn)行的電力商品交易。然而，市場(chǎng)模式的不同將會(huì)導(dǎo)致買賣雙方的交易方式不同，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)應(yīng)該是對(duì)電能進(jìn)行物理交割的適當(dāng)延長(zhǎng)性實(shí)時(shí)市場(chǎng)。因此電力現(xiàn)貨市場(chǎng)可以分為日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)三種基本類型，三型市場(chǎng)彼此協(xié)作且分工不同[11]。

2.2 現(xiàn)貨市場(chǎng)的組織模式

2.2.1 市場(chǎng)模式

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)模式的合理選擇對(duì)構(gòu)建科學(xué)的市場(chǎng)體系起到關(guān)鍵作用，是現(xiàn)貨市場(chǎng)組織結(jié)構(gòu)中的首要環(huán)節(jié)，依照中長(zhǎng)期交易和現(xiàn)貨交易的配合機(jī)制，將市場(chǎng)模式分為集中式市場(chǎng)和分散式市場(chǎng)[12]。

集中式市場(chǎng)采用中長(zhǎng)期差價(jià)合同管理市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，配合現(xiàn)貨交易的全電量集中優(yōu)化競(jìng)價(jià)，由市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中心按照發(fā)用雙方報(bào)價(jià)情況統(tǒng)一安排調(diào)度出清計(jì)劃，中長(zhǎng)期差價(jià)合同僅用于金融結(jié)算，不進(jìn)行實(shí)物交割，因此不會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生限制，使得資源配置更加高效[13]。集中式市場(chǎng)以最大化市場(chǎng)福利為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)安全約束條件配置機(jī)組組合優(yōu)化和發(fā)電計(jì)劃，緊密聯(lián)系電網(wǎng)對(duì)各類交易進(jìn)行優(yōu)化。

分散式市場(chǎng)采用中長(zhǎng)期實(shí)物合同，發(fā)用雙方可獨(dú)立進(jìn)行數(shù)量和價(jià)格交易，在日前市場(chǎng)發(fā)用雙方自行安排發(fā)用電計(jì)劃提交給調(diào)度機(jī)構(gòu)，并直接對(duì)合同進(jìn)行實(shí)物交割，偏差情況按照實(shí)時(shí)平衡要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。分散式市場(chǎng)以最小調(diào)度成本為優(yōu)化目標(biāo)，交易主體由發(fā)用雙方完成，加強(qiáng)了電能交易的流動(dòng)性，簡(jiǎn)化了市場(chǎng)規(guī)則[14]。

集中式市場(chǎng)的規(guī)則相比分散式市場(chǎng)更加復(fù)雜，市場(chǎng)化監(jiān)管更加困難，但是對(duì)于復(fù)雜電網(wǎng)的適應(yīng)性更強(qiáng)，因此在阻塞情況嚴(yán)重以及可再生能源滲透率高的地區(qū)，建議采用集中式市場(chǎng)，而對(duì)于阻塞情況不嚴(yán)重且發(fā)電側(cè)市場(chǎng)集中度較高的地區(qū)，則建議采用分散式市場(chǎng)[15]。

2.2.2 市場(chǎng)組成

按交易內(nèi)容進(jìn)行分類時(shí)，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)分為電能市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)，電能市場(chǎng)即按照電能進(jìn)行交易的市場(chǎng)，在市場(chǎng)中，交易雙方按照不同的合同進(jìn)行不同的電能量交易，實(shí)時(shí)反映電能價(jià)格和供求關(guān)系；輔助服務(wù)市場(chǎng)則是通過(guò)調(diào)頻、調(diào)峰、備用等輔助服務(wù)來(lái)保證電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定的市場(chǎng)，通過(guò)市場(chǎng)化的手段運(yùn)用輔助服務(wù)對(duì)市場(chǎng)主體進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償和維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

按交易時(shí)序進(jìn)行分類時(shí)，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)可以分為日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)以及實(shí)時(shí)市場(chǎng)，通常各地區(qū)現(xiàn)貨市場(chǎng)均有日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)的參與，而日內(nèi)市場(chǎng)則是根據(jù)地區(qū)市場(chǎng)運(yùn)行狀況決定其是否加入[16]。

作為現(xiàn)貨市場(chǎng)的主要交易平臺(tái)，日前市場(chǎng)是運(yùn)行于提前一天24 h內(nèi)的電能交易市場(chǎng)，市場(chǎng)主體雙方自行預(yù)測(cè)發(fā)電量或者用電量，并同市場(chǎng)管控中心協(xié)同形成有效可運(yùn)行的交易計(jì)劃。

日內(nèi)市場(chǎng)則是日前市場(chǎng)的補(bǔ)充部分，由于現(xiàn)今新能源發(fā)電迅速發(fā)展，日前市場(chǎng)內(nèi)部預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度逐步降低，導(dǎo)致交割偏差，因此需要通過(guò)日內(nèi)市場(chǎng)對(duì)交易計(jì)劃進(jìn)行微調(diào)，提高市場(chǎng)效率。

實(shí)時(shí)市場(chǎng)以小時(shí)為單位，市場(chǎng)調(diào)度中心監(jiān)管電網(wǎng)阻塞情況、輔助市場(chǎng)調(diào)節(jié)手段等影響電網(wǎng)運(yùn)行的最新邊界條件，并對(duì)日前(日內(nèi))發(fā)用電計(jì)劃進(jìn)行微調(diào)滾動(dòng)，使得發(fā)用電計(jì)劃同市場(chǎng)實(shí)際情況高度吻合，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行[17]。

2.2.3 電價(jià)機(jī)制

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中電價(jià)機(jī)制的選擇需綜合考慮地區(qū)因素，包括該地區(qū)電網(wǎng)阻塞情況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、地勢(shì)地貌等，在此基礎(chǔ)上確定其價(jià)格機(jī)制[18]。節(jié)點(diǎn)電價(jià)機(jī)制既能反映電能的重要性，還能突出特定時(shí)間、地點(diǎn)下電能的稀缺性，從而有效緩解電網(wǎng)阻塞情況，有利于新能源并網(wǎng)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)交易[19]。因此，當(dāng)?shù)貐^(qū)電網(wǎng)阻塞情況較嚴(yán)重、潮流斷面較多時(shí)，可采用節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)機(jī)制；當(dāng)幾乎不存在電網(wǎng)阻塞情況時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)差異較小，故宜采用統(tǒng)一電價(jià)機(jī)制；當(dāng)該地區(qū)僅有少部分潮流斷面時(shí)，則考慮采用分區(qū)電價(jià)機(jī)制[20-22]。

3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前發(fā)展比較成熟的國(guó)外電力現(xiàn)貨市場(chǎng)包括美國(guó)、英國(guó)、北歐的現(xiàn)貨市場(chǎng)，其市場(chǎng)類型、構(gòu)成，電價(jià)機(jī)制及報(bào)價(jià)方式見(jiàn)表1。

表1 國(guó)外電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的比較

美國(guó)PJM 電力市場(chǎng)是全美6個(gè)市場(chǎng)區(qū)域之一，PJM現(xiàn)貨市場(chǎng)由日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)構(gòu)成，交易內(nèi)容涵括電能交易和輔助服務(wù)。PJM現(xiàn)貨市場(chǎng)采用集中式市場(chǎng)模式，即“全電量?jī)?yōu)化”，發(fā)電商向市場(chǎng)中心上報(bào)自己的發(fā)電計(jì)劃和報(bào)價(jià)，由中心將其同全網(wǎng)電能需求進(jìn)行匹配，計(jì)算出出清計(jì)劃后按照日前邊際電價(jià)直接結(jié)算。而PJM中的實(shí)時(shí)市場(chǎng)則根據(jù)最新運(yùn)行參數(shù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行再次優(yōu)化配置，并將優(yōu)化后的交易計(jì)劃同日前作比較，計(jì)算出偏差量并對(duì)偏差部分進(jìn)行再結(jié)算。日前與實(shí)時(shí)部分均采取節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)進(jìn)行結(jié)算，輔助服務(wù)市場(chǎng)則不區(qū)分節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，采取統(tǒng)一邊際出清電價(jià)。在PJM現(xiàn)貨市場(chǎng)中，日前市場(chǎng)交易占比98%～99%，實(shí)時(shí)市場(chǎng)交易僅占1%～2%。

北歐的電力市場(chǎng)是全世界首個(gè)跨國(guó)交易的分散式模式電力市場(chǎng)，由聯(lián)合電力交易所成立。北歐現(xiàn)貨市場(chǎng)包括日前、日內(nèi)以及實(shí)時(shí)市場(chǎng)，交易內(nèi)容僅為電能交易，不包括輔助服務(wù)，且交易模式采用“部分電量?jī)?yōu)化”，進(jìn)行中長(zhǎng)期交易合同之外的電能交易。在日前市場(chǎng)中，北歐市場(chǎng)發(fā)用雙方根據(jù)自行預(yù)測(cè)結(jié)果在交易所匿名上傳發(fā)用電計(jì)劃，最終由交易所統(tǒng)一完成匹配出清。日內(nèi)市場(chǎng)則是用來(lái)彌補(bǔ)日前市場(chǎng)交付后隨時(shí)可能產(chǎn)生的偏差，在實(shí)時(shí)調(diào)度之前一小時(shí)內(nèi)均可進(jìn)行，采取先到先得的競(jìng)價(jià)原則，并且由于新能源并網(wǎng)的增多，日內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于北歐電力市場(chǎng)的重要性也愈發(fā)顯著。實(shí)時(shí)市場(chǎng)從由交易所組織變?yōu)楦鲊?guó)電力機(jī)構(gòu)自行組織，通過(guò)市場(chǎng)化的手段對(duì)日前、日內(nèi)市場(chǎng)交易計(jì)劃的偏差進(jìn)行修正，保證電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)平衡。

不同于美國(guó)和北歐的現(xiàn)貨市場(chǎng)，英國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)由日前電子交易和實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)構(gòu)成，采用分散式市場(chǎng)模式在納斯達(dá)克交易所以及阿姆斯特丹電力交易所(Amsterdam stock exchange, APX)中進(jìn)行交易。日前市場(chǎng)的電子交易由交易所負(fù)責(zé)，不考慮安全約束條件和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，且由于英國(guó)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)、阻塞情況較少，故不進(jìn)行安全校核。實(shí)時(shí)的平衡市場(chǎng)則需要考慮安全約束和運(yùn)行機(jī)組參數(shù)，以此管理阻塞和保證電網(wǎng)的實(shí)時(shí)供需平衡。在日前電子交易中，兩大交易所均采取系統(tǒng)邊際價(jià)格機(jī)制，而在實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)中，為保證電網(wǎng)的供需平衡，采用按報(bào)價(jià)支付機(jī)制，單獨(dú)結(jié)算所接受的出價(jià)和報(bào)價(jià)。

上述三個(gè)地區(qū)分別構(gòu)建了具有不同特點(diǎn)的現(xiàn)貨市場(chǎng)，但整體建設(shè)思路都圍繞著同樣的構(gòu)建理念和體系，在此基礎(chǔ)上綜合考慮各自的電網(wǎng)基礎(chǔ)和資源問(wèn)題。在美國(guó)，發(fā)電資源和用電負(fù)荷較為分散，且發(fā)電資源多置于負(fù)荷附近，有較高的集中度，因此美國(guó)將電能交易全部放在現(xiàn)貨市場(chǎng)中，采取這種全電量?jī)?yōu)化模式來(lái)提高資源配置能力。而北歐和英國(guó)發(fā)電資源較為充足，且電網(wǎng)阻塞情況均不嚴(yán)重，因此中長(zhǎng)期交易更為突出，現(xiàn)貨市場(chǎng)多用來(lái)進(jìn)行資源優(yōu)化調(diào)配和保證電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡[23]。

通過(guò)國(guó)外成熟電力市場(chǎng)體系建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)證明，現(xiàn)貨市場(chǎng)是電力市場(chǎng)體系建設(shè)的基礎(chǔ)，其中以集中式為代表的美國(guó)和以分散式為代表的英國(guó)等典型國(guó)家及地區(qū)的相關(guān)實(shí)踐，為我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)提供了理論和實(shí)踐參考。

3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

2019年7 月，我國(guó)發(fā)布了對(duì)于電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)的工作意見(jiàn)，從多個(gè)方面給出了建設(shè)要求。2017年至2019年，8個(gè)試點(diǎn)地區(qū)針對(duì)各自區(qū)域的不同情況提出了各自的建設(shè)體系[24]。各個(gè)省份的發(fā)電資源、阻塞情況不同導(dǎo)致其現(xiàn)貨市場(chǎng)的構(gòu)成和價(jià)格機(jī)制也各不相同，對(duì)國(guó)內(nèi)各試點(diǎn)地區(qū)現(xiàn)貨市場(chǎng)的比較見(jiàn)表2。

表2 國(guó)內(nèi)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的比較

在8個(gè)試點(diǎn)省份中，甘肅、四川、山東、山西、浙江以及廣東6省采取了集中式市場(chǎng)模式，而蒙西和福建則采取了分散式市場(chǎng)模式。由于各試點(diǎn)地區(qū)的發(fā)電機(jī)構(gòu)組成不同，因此市場(chǎng)發(fā)電側(cè)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)的方式也不同，火電方面，四川僅在非棄水期參與現(xiàn)貨，廣東則是只采用B類機(jī)組(獲得廣東電能市場(chǎng)化交易資格的發(fā)電機(jī)組)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，其他省份則均參與；水電方面，浙江僅由省統(tǒng)調(diào)水電參與，四川僅棄水期參與，甘肅則是作為價(jià)格接受者參與且優(yōu)先出清，其他省份均不參與，采取優(yōu)先消納方式；新能源方面較為復(fù)雜，僅有廣東、四川、浙江完全不參與現(xiàn)貨市場(chǎng)且優(yōu)先消納，山西則是優(yōu)先消納預(yù)測(cè)部分，偏差部分仍采用現(xiàn)貨報(bào)價(jià)方式，山東與山西類似，僅消納受限時(shí)參與市場(chǎng)，甘肅由于政策問(wèn)題，特殊或扶貧機(jī)組作為價(jià)格接受者優(yōu)先出清，剩余新能源機(jī)組再參與現(xiàn)貨市場(chǎng)報(bào)價(jià)，蒙西則靠次日預(yù)測(cè)發(fā)電曲線參與市場(chǎng)。

廣東、山東、蒙西和福建四省的現(xiàn)貨市場(chǎng)中不包含省間交易，浙江收受電量占到了用電總量的1/3，山西、四川以及甘肅則是在省內(nèi)交易預(yù)出清的情況下再參與省間交易。

現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)體系雖然有著統(tǒng)一的規(guī)律，但是我國(guó)的能源情況、電網(wǎng)發(fā)展、市場(chǎng)化結(jié)構(gòu)等在各個(gè)地區(qū)都有一定差別，同時(shí)還要考慮到政府政策、供需側(cè)意見(jiàn)、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等具體情況，最終完善出具有自身特色的地區(qū)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)體系[25]。

4 現(xiàn)貨市場(chǎng)的體系架構(gòu)和運(yùn)行方式

4.1 現(xiàn)貨市場(chǎng)總體架構(gòu)

如圖1所示，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的總體框架結(jié)構(gòu)，架構(gòu)自下而上由基礎(chǔ)平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、市場(chǎng)應(yīng)用層共同構(gòu)成，且每一層都包含了相應(yīng)的子模塊[26]。

圖1 現(xiàn)貨市場(chǎng)的體系架構(gòu)

其中，基礎(chǔ)平臺(tái)層由軟件平臺(tái)、硬件平臺(tái)以及數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)成，為上層提供相關(guān)功能服務(wù)與運(yùn)行組件。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層向市場(chǎng)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)模型和安全計(jì)劃，包含市場(chǎng)管理、數(shù)據(jù)運(yùn)算以及安全校核。市場(chǎng)應(yīng)用層接收網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層上傳數(shù)據(jù)并對(duì)市場(chǎng)運(yùn)行進(jìn)行操作管理[27]。

安全校核是電力調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)檢修計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)等，分析評(píng)估電網(wǎng)運(yùn)行計(jì)劃是否符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策、電網(wǎng)安全和供電平衡要求的實(shí)施過(guò)程，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，需要同現(xiàn)貨交易中其他部分相互聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)更加完善的現(xiàn)貨市場(chǎng)體系[28-29]。安全校核的具體內(nèi)容包括電網(wǎng)潮流分析、靜態(tài)穩(wěn)定分析、暫態(tài)故障分析以及靈敏可靠性等四個(gè)部分[30-32]。在現(xiàn)貨交易進(jìn)行之前，市場(chǎng)調(diào)度中心接收現(xiàn)貨交易數(shù)據(jù)后進(jìn)行在線安全分析，并將安全校核結(jié)果即輔助服務(wù)策略上傳給交易中心，完成安全校核過(guò)程[33-35]。

市場(chǎng)應(yīng)用層依照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層得出的核心算法、校核結(jié)果等實(shí)現(xiàn)現(xiàn)貨市場(chǎng)的主要應(yīng)用，包括中長(zhǎng)期交易管理、市場(chǎng)運(yùn)行、輔助服務(wù)、市場(chǎng)結(jié)算以及市場(chǎng)模擬仿真運(yùn)行等功能。其中，合約協(xié)調(diào)機(jī)制即進(jìn)行電力市場(chǎng)中長(zhǎng)期交易和現(xiàn)貨交易的聯(lián)合運(yùn)行，為了保證這種聯(lián)合運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要建立發(fā)電曲線分解方法，將中長(zhǎng)期合約通過(guò)物理或者金融手段執(zhí)行，對(duì)于現(xiàn)貨交易同中長(zhǎng)期交易合同產(chǎn)生的偏差量，則按照現(xiàn)貨市場(chǎng)模式進(jìn)行結(jié)算[36]。

4.2 現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)行方式

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的主要業(yè)務(wù)流程如圖2所示，其運(yùn)行流程如下所示。

圖2 現(xiàn)貨市場(chǎng)的運(yùn)行流程

(1) 市場(chǎng)注冊(cè)：具有現(xiàn)貨市場(chǎng)參與資格的成員完成市場(chǎng)成員的注冊(cè)，經(jīng)過(guò)審核后方可入市，同時(shí)還可進(jìn)行信息變更、注銷行為。

(2) 外部數(shù)據(jù)接入：接入中長(zhǎng)期市場(chǎng)等外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，用于進(jìn)行出清工作的前提準(zhǔn)備。

(3) 中長(zhǎng)期計(jì)劃分解：按照中長(zhǎng)期交易合同并以交易分解原則形成次日發(fā)電計(jì)劃曲線。

(4) 長(zhǎng)期機(jī)組優(yōu)化：決策未來(lái)多天因安全約束的必開(kāi)停機(jī)組組合計(jì)劃[37]。

(5) 日前市場(chǎng)信息發(fā)布：向市場(chǎng)主體發(fā)布日前計(jì)劃安排、負(fù)荷預(yù)測(cè)等信息[38]。

(6) 日前市場(chǎng)報(bào)價(jià)：發(fā)電方與購(gòu)電方日前申報(bào)售電與購(gòu)電的報(bào)價(jià)信息。

(7) 日前市場(chǎng)出清：基于次日電能與輔助服務(wù)市場(chǎng)報(bào)價(jià)，按照市場(chǎng)出清規(guī)則形成次日電能與輔助服務(wù)出清結(jié)果。

(8) 日前市場(chǎng)結(jié)果發(fā)布：向市場(chǎng)主體發(fā)布日前市場(chǎng)的出清結(jié)果信息。

(9) 實(shí)時(shí)市場(chǎng)報(bào)價(jià)：日前未中標(biāo)市場(chǎng)主體申報(bào)實(shí)時(shí)市場(chǎng)報(bào)價(jià)信息。

(10) 日內(nèi)計(jì)劃滾動(dòng)：根據(jù)日內(nèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)及當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，滾動(dòng)計(jì)算未來(lái)數(shù)個(gè)小時(shí)的機(jī)組組合與輔助服務(wù)出清結(jié)果[39]。

(11) 日內(nèi)市場(chǎng)結(jié)果發(fā)布：向市場(chǎng)主體發(fā)布日內(nèi)市場(chǎng)的出清結(jié)果信息。

(12) 實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清：根據(jù)超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)及當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，滾動(dòng)計(jì)算未來(lái)2 h發(fā)用電計(jì)劃曲線與輔助服務(wù)出清結(jié)果[40]。

(13) 實(shí)時(shí)市場(chǎng)結(jié)果發(fā)布：向市場(chǎng)主體發(fā)布實(shí)時(shí)市場(chǎng)的出清結(jié)果信息。

(14) 輔助市場(chǎng)調(diào)控：通過(guò)調(diào)頻、調(diào)峰、備用等輔助服務(wù)操控現(xiàn)貨市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)平衡。

(15) 現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算：基于市場(chǎng)交易結(jié)果以及實(shí)際計(jì)量數(shù)據(jù)，按照結(jié)算規(guī)則進(jìn)行結(jié)算費(fèi)用計(jì)算，最終形成結(jié)算單。

5 現(xiàn)貨市場(chǎng)所面臨的問(wèn)題及解決方法

針對(duì)各個(gè)試點(diǎn)地區(qū)現(xiàn)貨市場(chǎng)的試運(yùn)行過(guò)程中所面臨的問(wèn)題，本文提出如下解決方案。

面對(duì)部分群眾由于生態(tài)保護(hù)意識(shí)不高而對(duì)森林所造成的危害現(xiàn)象，我們應(yīng)該多多進(jìn)行宣傳，讓人民了解到保護(hù)森林的重要性與好處。在日常生活中注意對(duì)于森林的保護(hù)，減少濫砍濫伐行為。同時(shí)還要進(jìn)行植樹(shù)造林，對(duì)于不同的地區(qū)，選擇合適的樹(shù)木品種，提高我國(guó)的森林覆蓋率，增加我國(guó)的森林資源。為新形勢(shì)下的森林保護(hù)工作貢獻(xiàn)出力量。

5.1 發(fā)用電雙方交易問(wèn)題

在電力現(xiàn)貨交易中，發(fā)用電雙方的問(wèn)題包括發(fā)電方不同機(jī)組同臺(tái)競(jìng)價(jià)的問(wèn)題以及用電方交易風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題。

(1) 發(fā)電方問(wèn)題。由于現(xiàn)貨市場(chǎng)初期試運(yùn)行時(shí)相關(guān)價(jià)格機(jī)制不完善，采用的是系統(tǒng)邊際成本定價(jià)，對(duì)于發(fā)電方來(lái)說(shuō)，如果采用的是高成本發(fā)電機(jī)組，由于市場(chǎng)報(bào)價(jià)接近于邊際成本價(jià)格，就可能造成無(wú)本買賣甚至虧損運(yùn)營(yíng)；如果采用的是低成本發(fā)電機(jī)組，則可獲得高額收益[41]。

為妥善協(xié)調(diào)處理不同發(fā)電機(jī)組的收益問(wèn)題，需要從多種角度綜合考慮進(jìn)行收益調(diào)整。首先對(duì)于不同機(jī)組的發(fā)電成本進(jìn)行核算[42]，再結(jié)合現(xiàn)貨交易價(jià)格進(jìn)行收益情況測(cè)算；然后建立高成本發(fā)電機(jī)組的成本補(bǔ)貼機(jī)制，按照測(cè)算出的收益情況做出合理補(bǔ)償[43]；最后通過(guò)對(duì)各類型機(jī)組設(shè)置上下限定價(jià)，保證發(fā)電方的收入。

(2) 用電方交易風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。當(dāng)市場(chǎng)進(jìn)行發(fā)用電雙方直接交易時(shí)，發(fā)電方自行定價(jià)售賣，然后用戶購(gòu)電。在此過(guò)程中，如果出現(xiàn)電能供應(yīng)不足或者價(jià)格操縱問(wèn)題，用戶則可能承受較大的市場(chǎng)交易風(fēng)險(xiǎn)[44]。因此，需要加強(qiáng)用戶的市場(chǎng)意識(shí)，聘請(qǐng)專業(yè)的交易代理人來(lái)降低交易風(fēng)險(xiǎn)[45]。

5.2 電網(wǎng)收益問(wèn)題

由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)下行壓力較大，因此提出了穩(wěn)定電價(jià)的要求，同時(shí)，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)于2020年4月19日發(fā)布了《關(guān)于降低一般工商業(yè)電價(jià)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，通知要求降低電價(jià)以支持工商業(yè)發(fā)展，如何權(quán)衡政策要求以及現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)反映實(shí)時(shí)市場(chǎng)供求情況這兩個(gè)問(wèn)題，給電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)貨市場(chǎng)也帶來(lái)了一定問(wèn)題。

建設(shè)現(xiàn)貨市場(chǎng)時(shí)，中長(zhǎng)期交易計(jì)劃同現(xiàn)貨市場(chǎng)在結(jié)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生由于阻塞情況引起的不平衡資金[46]，且現(xiàn)貨市場(chǎng)的價(jià)格波動(dòng)較大，這都會(huì)給電網(wǎng)公司的收益帶來(lái)一定的不確定性。由于《關(guān)于有序放開(kāi)發(fā)用電計(jì)劃的實(shí)施意見(jiàn)》中要求新能源發(fā)電的優(yōu)先消納，電網(wǎng)購(gòu)買新能源的發(fā)電價(jià)格可能會(huì)比以往高[47-49]，且由于政策對(duì)于降低電價(jià)的要求，使得電網(wǎng)的供銷差價(jià)逐漸縮小，極大地降低了電網(wǎng)收益情況[50]。

因此，電網(wǎng)需要對(duì)中長(zhǎng)期交易分解能力進(jìn)一步優(yōu)化，盡可能減少中長(zhǎng)期交易合同與現(xiàn)貨交易產(chǎn)生的偏差量。針對(duì)新能源優(yōu)先消納問(wèn)題，可采用發(fā)用電雙方直接進(jìn)行交易的方式，電網(wǎng)僅負(fù)責(zé)監(jiān)管，以使電網(wǎng)收益不會(huì)產(chǎn)生較大影響。

5.3 現(xiàn)貨市場(chǎng)對(duì)省調(diào)的影響

伴隨著現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展，現(xiàn)貨交易在電力平衡中的作用越來(lái)越顯著，使得調(diào)度服務(wù)的重心慢慢過(guò)渡；由于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性要求基本沒(méi)有變化，所以即使實(shí)施了現(xiàn)貨市場(chǎng)模式，檢修計(jì)劃、運(yùn)行方式等也不會(huì)產(chǎn)生大的變化，但是在現(xiàn)貨市場(chǎng)可能出現(xiàn)阻塞情況，因此需要對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行微調(diào)；以往存在現(xiàn)貨交易時(shí)的安全校核，基本都是離線完成，現(xiàn)今由于現(xiàn)貨市場(chǎng)出現(xiàn)的偏差問(wèn)題，需要進(jìn)一步強(qiáng)化在線安全校核的形式；現(xiàn)貨市場(chǎng)的出現(xiàn)改變了原來(lái)調(diào)度工作人員調(diào)整發(fā)用電曲線保持中長(zhǎng)期計(jì)劃平穩(wěn)運(yùn)行的模式，需要工作人員每天組織現(xiàn)貨市場(chǎng)出清并保證電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)平衡，并需要發(fā)布更多的公開(kāi)信息，例如負(fù)荷預(yù)測(cè)、調(diào)度計(jì)劃等；以往中長(zhǎng)期交易中，市場(chǎng)供求由于目錄電價(jià)等原因，對(duì)電價(jià)無(wú)法產(chǎn)生太大影響，但在現(xiàn)貨交易中，市場(chǎng)供求直接影響到電價(jià)，且市場(chǎng)博弈行為可對(duì)調(diào)度計(jì)劃起決定性作用[52]。

為適應(yīng)現(xiàn)貨交易對(duì)省調(diào)帶來(lái)的影響，各省需要制訂其特定的規(guī)則要求，加強(qiáng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、中長(zhǎng)期計(jì)劃精確分解、出清結(jié)算等關(guān)鍵技術(shù)的能力，部分省市需要考慮省間供用電的問(wèn)題，協(xié)調(diào)好省間、省內(nèi)現(xiàn)貨市場(chǎng)的配合問(wèn)題，并對(duì)調(diào)度服務(wù)進(jìn)行更深一步的流程優(yōu)化，有效防止現(xiàn)貨市場(chǎng)對(duì)調(diào)度造成的不當(dāng)影響。

5.4 輔助服務(wù)問(wèn)題

隨著新能源發(fā)電的迅猛發(fā)展，可再生能源機(jī)組的投產(chǎn)導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰壓力越來(lái)越大，新能源消納同輔助調(diào)峰之間的矛盾愈發(fā)嚴(yán)重，火力發(fā)電機(jī)組的日內(nèi)開(kāi)停用來(lái)調(diào)峰已經(jīng)成為常態(tài)[53]。因此，如何協(xié)調(diào)好現(xiàn)貨市場(chǎng)同輔助服務(wù)市場(chǎng)的關(guān)系顯得尤為重要。輔助服務(wù)市場(chǎng)是通過(guò)調(diào)頻、調(diào)峰、備用等輔助服務(wù)來(lái)保證電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定的市場(chǎng)，需要通過(guò)市場(chǎng)化手段運(yùn)用輔助服務(wù)對(duì)市場(chǎng)主體進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于輔助服務(wù)市場(chǎng)中需求相對(duì)穩(wěn)定的服務(wù)，按照簽訂的中長(zhǎng)期合同進(jìn)行約定；但對(duì)于調(diào)峰、調(diào)頻等隨時(shí)間變化而變化的服務(wù)，則應(yīng)采取實(shí)時(shí)競(jìng)價(jià)的方式獲取，在此基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)好現(xiàn)貨市場(chǎng)同輔助服務(wù)市場(chǎng)的聯(lián)合出清方式，促進(jìn)資源優(yōu)化配置[54]。

6 結(jié)論

從國(guó)外典型市場(chǎng)以及國(guó)內(nèi)8個(gè)試點(diǎn)地區(qū)現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)情況來(lái)看，一方面，我國(guó)目前已初步確定了電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)方向，現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展將更加有效地促進(jìn)新能源有效消納、以市場(chǎng)形式反映資源價(jià)值、實(shí)現(xiàn)發(fā)電計(jì)劃和安全校核的閉環(huán)協(xié)調(diào)等，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生重要變革。另一方面，現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)不可急于求成，也不可完全照搬其他國(guó)家或者其他地區(qū)的建設(shè)模式，應(yīng)充分考慮地區(qū)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行構(gòu)建。針對(duì)具體實(shí)際問(wèn)題制定相關(guān)解決方案，完善現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)體系，以便更好地應(yīng)對(duì)建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。本文從現(xiàn)貨市場(chǎng)的概念、發(fā)展現(xiàn)狀、模式等方面做出了介紹，探討了現(xiàn)貨市場(chǎng)在建設(shè)過(guò)程中可能會(huì)遇到的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，并通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)未來(lái)的建設(shè)提供了一些建議。

(1) 高滲透率新能源作為電力市場(chǎng)面臨的巨大挑戰(zhàn)，需要在市場(chǎng)化改革過(guò)程中充分考慮新能源發(fā)電的特點(diǎn)，例如新能源發(fā)電出力預(yù)測(cè)偏差、能源安全等問(wèn)題，建立適應(yīng)新能源發(fā)展要求的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)模式。

(2) 將需求側(cè)響應(yīng)納入現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)機(jī)制，完善政策體系提高電能優(yōu)化配置水平，為需求側(cè)資源有效利用提供合理激勵(lì)措施，增強(qiáng)供需調(diào)節(jié)能力。

(3) 現(xiàn)貨市場(chǎng)改革需要明確政府、市場(chǎng)的邊界及定位，實(shí)施科學(xué)電力監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)公平的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。