(國網(wǎng)浙江省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院 浙江 杭州 310000)

電力市場理論認(rèn)為為了保障電力穩(wěn)定高效的供應(yīng)，應(yīng)當(dāng)在一個區(qū)域中建立統(tǒng)一調(diào)度中心，而且要有足夠大的規(guī)模來保證市場的充分競爭和資源的有效利用。全國性的電力市場雖然擁有豐富的資源，但是要保證完全開放的電力市場的安全穩(wěn)定運行則是一個更大的挑戰(zhàn)，因此為了實現(xiàn)資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，保證電能的供需平衡，便產(chǎn)生了電力聯(lián)營，即區(qū)域電力市場。區(qū)域電力市場不以省為單位，在破除省間壁壘上能夠發(fā)揮較好的作用，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源的均衡合理配置。當(dāng)電網(wǎng)的運行出現(xiàn)故障時，能夠統(tǒng)一全網(wǎng)的調(diào)度，對于電源中心和負(fù)荷中心相距較遠(yuǎn)的國家或地區(qū)能夠較好地平衡電力供需平衡。此外，對于跨省的電網(wǎng)輔助服務(wù)能力的提高、輔助服務(wù)水平的優(yōu)化和輔助服務(wù)費用的降低都能夠起到積極作用。

一、我國區(qū)域電力市場的發(fā)展

我國電力市場在總體結(jié)構(gòu)上可分為以國家電網(wǎng)為載體的國家電力市場和以區(qū)域電網(wǎng)為載體的區(qū)域電力市場。從電力工業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟性來看，電網(wǎng)是連接電力生產(chǎn)、輸送和供應(yīng)的基本途徑，電力生產(chǎn)和消費的實現(xiàn)需要依靠電網(wǎng)的運行。通過電網(wǎng)，電力從生產(chǎn)到消費才得以成為一個有機的整體。電網(wǎng)建設(shè)初期投資非常大，加上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，其技術(shù)性能和經(jīng)濟效益也相對較低。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，投資逐步減少，技術(shù)性能和經(jīng)濟效益也得到了提高。

目前我國區(qū)域電力市場主要包括區(qū)域統(tǒng)一電力市場和區(qū)域共同電力市場。區(qū)域統(tǒng)一電力市場是指由區(qū)域市場負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)各個市場主體的電力交易和電力平衡，取消了省級電力市場，各省發(fā)電企業(yè)在區(qū)域統(tǒng)一平臺上競價。其組織結(jié)構(gòu)如圖1。目前東北電力市場屬于統(tǒng)一電力市場，是因為東北電網(wǎng)是我國最早的跨省電網(wǎng)，長期實行統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、調(diào)度、核算和管理，已基本形成比較完善的跨省主網(wǎng)架，同時三省綜合銷售電價水平比較接近，省間貿(mào)易壁壘較低，有利于新電價機制的形成。因此建立統(tǒng)一電力市場的條件比較成熟1。區(qū)域共同電力市場是指保留省級電力市場，各省電網(wǎng)公司組織開展本省的電力交易，并通過區(qū)域共同市場購售電力電量。其組織結(jié)構(gòu)如圖2。目前華東電力市場和南方電力市場均屬于區(qū)域共同電力市場，是因為華東區(qū)域各省市經(jīng)濟發(fā)展水平差異較大、綜合銷售電價水平也不同，加之早期省為實體的管理體制導(dǎo)致省際間市場分割，壁壘嚴(yán)重，因此華東電力市場不具備建設(shè)統(tǒng)一區(qū)域電力市場的條件。由于區(qū)域共同電力市場的市場競爭通常受到省際間的限制，而區(qū)域統(tǒng)一電力市場能夠打破省間壁壘，因此區(qū)域統(tǒng)一電力市場能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置。但是未來我國進(jìn)行電力市場化改革時不宜強行建設(shè)統(tǒng)一電力市場，而是借鑒美國PJM電力市場的模式，以自然發(fā)育的方式實現(xiàn)從省級市場到統(tǒng)一市場的過渡。

圖1區(qū)域統(tǒng)一電力市場的組織結(jié)構(gòu)圖2區(qū)域共同電力市場的組織結(jié)構(gòu)

二、美國PJM模式運作及經(jīng)驗借鑒

PJM電力市場是美國最大的區(qū)域電力市場，1927年賓夕法尼亞州和新澤西州的三家公共事業(yè)公司成立世界上第一個電力聯(lián)營體，1956年馬里蘭州的公共事業(yè)公司加入，形成三大洲的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)美國大西洋沿岸中部13個州和1個特區(qū)的電力系統(tǒng)的運行和管理。經(jīng)過電力聯(lián)營體、獨立系統(tǒng)運營商(ISO)和地區(qū)輸電組織(RTO)三個階段的發(fā)展，目前已成為集市場運營、電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度運行等多項職能于一體的獨立系統(tǒng)運行調(diào)度機構(gòu)，是公認(rèn)的最健全、效率最高的電力市場之一。并且PJM的規(guī)模與我國的一個區(qū)域電網(wǎng)規(guī)模相當(dāng)，因此本文以PJM模式為參照，分析我國區(qū)域電力市場改革的路徑。

PJM既是系統(tǒng)運行機構(gòu)又是市場運營機構(gòu)，即要負(fù)責(zé)系統(tǒng)集中控制、調(diào)度和電力市場的運營；管理輸電網(wǎng)價格和輸電服務(wù)；制定區(qū)域電網(wǎng)擴展規(guī)劃并協(xié)調(diào)各成員之間的電源規(guī)劃2等，可以說PJM市場是一個典型的區(qū)域統(tǒng)一電力市場，其功能可以概括為三個方面：(1)運營電網(wǎng)，實現(xiàn)供需平衡，監(jiān)控電網(wǎng)運行，此功能相當(dāng)于我國的調(diào)度中心；(2)運營電力市場，相當(dāng)于我國的交易中心；(3)制定電網(wǎng)規(guī)劃。

目前PJM電力市場主要包括電能市場(日前電能市場和實時電能市場)、容量市場、輔助服務(wù)交易市場和金融輸電權(quán)交易市場。

(一)日前電能市場

日前電能市場在運行日前中午12：00停止投標(biāo)，進(jìn)入市場出清階段，運行日前第一次機組組合程序，確定每小時的機組組合、日前節(jié)點邊際電價以及滿足計劃備用的需求。在日前16：00，PJM公布日前市場第一次出清結(jié)果。16：00-18：00，PJM開始運行實時平衡市場投標(biāo)階段，此階段市場成員可以提交在第一次機組組合未中標(biāo)的修改投標(biāo)。運行日前一天18：00，實時市場投標(biāo)階段結(jié)束，PJM運行第二次機組組合，其首要目標(biāo)為滿足系統(tǒng)可靠性，同時保證額外調(diào)用資源的啟動和空載成本之和最小。日前18：00至運行日期間，PJM還可以基于更新的負(fù)荷預(yù)測和資源可用信息按需調(diào)用額外的發(fā)電資源。日前計劃備用市場是為了獲得30min的備用資源而建立的基于投標(biāo)報價的市場。大致流程見圖3。

圖3 日前電能市場運作流程

(二)實時電能市場

實時電能市場是日前市場的補充，是一個現(xiàn)貨市場，按照實際電網(wǎng)操作條件的實時節(jié)點邊際電價每5分鐘出清一次，并同步公布在PJM官網(wǎng)上。之后每小時進(jìn)行一次買賣雙方的結(jié)算，每周為市場參與者開具發(fā)票。實時市場本質(zhì)上是考慮系統(tǒng)安全約束的經(jīng)濟調(diào)度問題，既為市場成員提供了一個調(diào)節(jié)調(diào)度計劃的平臺，即在日前電能市場中沒有被調(diào)度的機組可以在當(dāng)天16:00-18:00向市場重新報價；也為調(diào)度交易中心提供了實時經(jīng)濟調(diào)度的手段，即調(diào)度交易中心可以根據(jù)修改后的報價及當(dāng)時的系統(tǒng)安全約束情況進(jìn)行經(jīng)濟調(diào)度。

日前市場和實時市場采用雙結(jié)算系統(tǒng)，即兩個市場分別結(jié)算，稱為兩部制結(jié)算機制。日前市場的結(jié)算是基于每小時的計劃安排量和日前每小時的出清價格進(jìn)行，實時市場的結(jié)算是基于與日前市場上的實際偏差量與每小時的實時價格進(jìn)行。日前市場的出清結(jié)果只用于結(jié)算，而實時市場的出清結(jié)果用于結(jié)算和實時調(diào)度。

兩部制結(jié)算機制下，市場成員的收益可以表示為：

市場成員的收益=日前計劃*日前市場LMP+(實時計劃-日前計劃)*實時市場LMP

實踐證明，采用分步出清的兩部制結(jié)算體系，有利于實現(xiàn)不同級別市場化上價格信號的趨同，規(guī)避套利空間，降低市場風(fēng)險。

(三)容量市場

美國PJM容量市場始建于1999年，最初的模式為容量信用市場，由于容量信用市場中的一些不足和運行結(jié)果的不理想，2007年用可靠性定價容量市場來代替?？煽啃远▋r容量市場是一個多重拍賣市場，包括一個基本拍賣市場、三個追加拍賣市場和一個雙邊市場，在保證容量價格穩(wěn)定和吸引容量投資方面都有很大優(yōu)勢，同時也給予了市場充分的流動性，為市場成員提供了多次報價的機會。

基本拍賣市場提前3年舉行，PJM根據(jù)對三年后的負(fù)荷預(yù)測，組織容量擁有者競價以滿足電網(wǎng)的機組容量需求，購買容量的費用根據(jù)規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。市場成員如果有無法履約的售出容量，可以在第一次和第三次追加拍賣市場中購買容量進(jìn)行替代。在目標(biāo)年份的前一年，PJM會重新進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，如果此次預(yù)測結(jié)果比基本拍賣前高100MW以上，則會在第二次追加拍賣市場補足差額，并將購買費用按規(guī)則分?jǐn)偨o負(fù)荷服務(wù)商。3

(四)輔助服務(wù)市場

輔助服務(wù)是發(fā)電和輸電設(shè)備提供的用于保證電力傳輸、系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和電能質(zhì)量的服務(wù)。輔助服務(wù)的目的是維持系統(tǒng)的平衡并保證系統(tǒng)安全。PJM定義的輔助服務(wù)類型包括調(diào)頻、備用、無功補償和黑啟動。4其中調(diào)頻和備用輔助服務(wù)是通過競爭投標(biāo)的市場化方式獲得的，而無功補償和黑啟動則主要是通過簽訂合同或協(xié)議獲得的。

PJM調(diào)節(jié)和頻率響應(yīng)服務(wù)不單獨設(shè)立調(diào)頻電廠，而是將調(diào)頻義務(wù)分配到每個負(fù)荷服務(wù)商。負(fù)荷服務(wù)商可以利用自己的發(fā)電資源或通過與第三方簽訂合同來履行自己的調(diào)頻義務(wù)，也可以從PJM購買服務(wù)。調(diào)頻機組分為基礎(chǔ)類、邊際類和高峰類3個類別。調(diào)頻服務(wù)必須由PJM電氣范圍內(nèi)的發(fā)電機組提供。

PJM作為一個開放的電力市場，不指定機組作為備用，而是規(guī)定每個供電企業(yè)必須承擔(dān)備用義務(wù)，義務(wù)量根據(jù)其負(fù)荷的比率來確定。供電企業(yè)完成備用義務(wù)的方法可以是自己擁有提供備用的機組，也可以是簽訂雙邊合同或者從PJM備用市場購買。

對于無功補償和黑啟動這兩種輔助服務(wù)，PJM按照不同區(qū)域的具體情況統(tǒng)一安排滿足規(guī)定要求的供應(yīng)商提供相應(yīng)的服務(wù)，沒有供應(yīng)能力的服務(wù)需求者需要向PJM購買。

(五)金融輸電權(quán)市場

1999年P(guān)JM建立了世界上第一個金融輸電權(quán)市場，開展點對點責(zé)任型金融輸電權(quán)交易。隨后引入新的交易品種之后，PJM也相應(yīng)地改進(jìn)了金融輸電權(quán)的分配和拍賣機制，并引入了拍賣收益權(quán)機制。PJM引入金融輸電權(quán)市場是為了保護(hù)輸電服務(wù)用戶的利益，使固定輸電服務(wù)用戶在其實際能量傳輸與輸電預(yù)定計劃一致時可以規(guī)避由阻塞導(dǎo)致的費用增加。

金融輸電權(quán)市場的運作大體上是市場運營機構(gòu)將阻塞管理盈余分配給金融輸電權(quán)的持有者，市場參與者為了規(guī)避阻塞風(fēng)險購買金融輸電權(quán)，支付的費用歸拍賣收益權(quán)的持有者，固定輸電服務(wù)由于對輸電服務(wù)預(yù)定的付費，所以可以獲得拍賣收益權(quán)的分配。5

三、我國區(qū)域電力市場的改革路徑

PJM電力市場的改革和發(fā)展過程總體來說是循序漸進(jìn)的，有利于實現(xiàn)電力市場的平穩(wěn)過渡。同時PJM提供了靈活多樣的交易品種和機制，為市場成員提供了充分的選擇權(quán)和防范風(fēng)險的手段。我國與美國情況類似，能源供需逆向分配，“三北”地區(qū)的電能不能在本地完全消納，需要在更廣闊的范圍內(nèi)消納。因此建立一個與之相適應(yīng)的電力市場，有利于實現(xiàn)全國電力平衡，打破省間壁壘，有利于發(fā)揮電力市場的作用。

(一)容量市場

從PJM可靠性定價容量市場的設(shè)計角度和運行結(jié)果來看，有利于保證容量價格穩(wěn)定和吸引容量投資，對我國容量市場的發(fā)展有以下兩個方面的經(jīng)驗借鑒：

第一，加強負(fù)荷預(yù)測。由于電廠建設(shè)的時間周期較長，如果刺激電源投資不及時，會導(dǎo)致系統(tǒng)容量緊缺時無法立刻新增容量，從而造成巨大損失。因此就需要加強負(fù)荷預(yù)測，借鑒PJM提前3年的容量拍賣市場，有利于避免容量投資的周期性波動。

第二，激勵用戶側(cè)響應(yīng)。良好的容量市場應(yīng)當(dāng)盡可能地促進(jìn)用戶參與，因此可以結(jié)合電力市場的發(fā)展建立需求響應(yīng)機制設(shè)計模型，根據(jù)電力不同對激勵用戶在不同時間點轉(zhuǎn)移負(fù)荷所應(yīng)給予的激勵補貼水平進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，為電力市場提供可能的消納方式。

(二)輔助服務(wù)市場

我國現(xiàn)行輔助服務(wù)產(chǎn)品的劃分依據(jù)主要是2006年下發(fā)的《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理規(guī)定》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》，規(guī)定輔助服務(wù)分為基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)?；诿绹鳳JM輔助服務(wù)市場的分析，結(jié)合我國電力市場的進(jìn)程，我國應(yīng)在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提下,逐步豐富輔助服務(wù)資源類型,細(xì)化輔助服務(wù)產(chǎn)品，使市場競爭更加充分。

第一，在我國AGC類調(diào)頻產(chǎn)品參與市場的模式下,逐步引入一次調(diào)頻產(chǎn)品參與市場。一次調(diào)頻產(chǎn)品應(yīng)在考慮各類機組的性能特性和成本后,根據(jù)各地區(qū)的機組資源情況逐步引入市場,在市場發(fā)展后期，區(qū)分各類資源技術(shù)特性和對系統(tǒng)安全運行的貢獻(xiàn)程度,進(jìn)行調(diào)頻產(chǎn)品設(shè)置，明確不同輔助服務(wù)產(chǎn)品的作用對象,調(diào)節(jié)頻率范圍及響應(yīng)、持續(xù)時間,從而使輔助服務(wù)提供者與接受者更加明確,成本產(chǎn)生路徑及分?jǐn)偢忧逦?有效促進(jìn)輔助服務(wù)成本的合理回收。

第二，輔助服務(wù)市場發(fā)展過程中,可結(jié)合實際情況,在省級市場中細(xì)化輔助服務(wù)產(chǎn)品,區(qū)域市場中對輔助服務(wù)產(chǎn)品作出統(tǒng)一定義與要求,著重解決跨省交易問題。結(jié)合我國國情與輔助服務(wù)實際運行情況,可將省級市場作為二級市場,根據(jù)不同省份資源類型及電網(wǎng)特性,不斷細(xì)化輔助服務(wù)產(chǎn)品種類;將區(qū)域市場作為一級市場,對輔助服務(wù)產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)一定義與要求,并著重于解決省間壁壘及阻塞等跨省交易中出現(xiàn)的問題,構(gòu)建促進(jìn)能源有效利用的統(tǒng)一輔助服務(wù)市場。6

(三)輸電權(quán)交易市場

目前我國電力市場日前競價交易采用節(jié)點電價，售電、配電公司和大用戶是購電主體，發(fā)電商和用戶開展雙邊交易，這就需要引入一種機制來解決阻塞盈余以及規(guī)避發(fā)電企業(yè)和用戶在節(jié)點電價機制下的市場風(fēng)險。PJM電力市場引入點對點的金融輸電權(quán)就很好地解決了這些問題，結(jié)合我國電力市場的特點，提出相應(yīng)的建議如下：

第一，設(shè)計輸電權(quán)拍賣機制。節(jié)點電價的不確定性會帶來交易風(fēng)險，為了給交易商提供更多選擇的金融輸電權(quán)產(chǎn)品，以市場原則為導(dǎo)向設(shè)計輸電權(quán)拍賣機制，使交易商在交易開始之前就鎖定費用，激勵市場參與者參與長期發(fā)電或購買計劃，保持市場穩(wěn)定流暢地運轉(zhuǎn)。

第二，以金融輸電權(quán)的形式創(chuàng)立輸電系統(tǒng)的使用權(quán)。物理輸電權(quán)限制了輸電系統(tǒng)的應(yīng)用，增強市場操控力，將其他輸電容量的用戶排除在市場之外；金融輸電權(quán)可以減少對電網(wǎng)調(diào)度的影響，避免電價扭曲或被操控，從而在一定程度上減輕市場操控力。

四、結(jié)語

電力市場與普通商品市場不同,電力市場在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的前提下引入競爭是為了提高效率，因此電力市場中的許多問題不能完全靠市場來解決。PJM建立市場的目標(biāo)也是為了建立高效運作的競爭市場而不是完美的競爭市場,對于我國電力市場的建設(shè)具有十分重大的啟示和借鑒意義。