張潮，彭文兵，黃書(shū)旭

(1.上海電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海201306；2.華電國(guó)際電力股份有限公司鄒縣發(fā)電廠，山東 濟(jì)寧273500)

0 引言

自2015年以來(lái)，中國(guó)開(kāi)始了新一輪電力體制改革，按照“管住中間，放開(kāi)兩頭”的思路，以直接交易作為改革的切入點(diǎn)，力圖還原電力商品屬性，推動(dòng)構(gòu)建清潔高效的能源體系[1]。目前，各省市已基本建成了涵蓋年、月的中長(zhǎng)期電力市場(chǎng)，南方(以廣東起步)、山西、浙江等8個(gè)省份(地區(qū))作為第一批電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)，也全部開(kāi)展了現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算試運(yùn)行[2]。其中，南方(以廣東起步)、山東、浙江等地區(qū)選擇了基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的集中式市場(chǎng)模式[3]。然而，上述電力市場(chǎng)建設(shè)并不完善，大多數(shù)省(區(qū))的輔助服務(wù)和電力金融等市場(chǎng)仍處于探索階段，缺乏有效的風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制。在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行期間，由于中長(zhǎng)期電力市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)銜接、計(jì)劃與市場(chǎng)雙軌運(yùn)行帶來(lái)巨額不平衡費(fèi)用成為電力市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理的焦點(diǎn)問(wèn)題。

所謂不平衡費(fèi)用，是指電力市場(chǎng)交易中購(gòu)電買(mǎi)賣(mài)收支不平衡引起的余額，國(guó)外成熟電力市場(chǎng)中的不平衡費(fèi)用主要包括阻塞盈余、成本補(bǔ)償?shù)纫蛩禺a(chǎn)生的偏差費(fèi)用[4]。但是，在中國(guó)計(jì)劃加市場(chǎng)的雙軌制電力市場(chǎng)背景下，不平衡費(fèi)用的產(chǎn)生不僅包括阻塞盈余費(fèi)和成本補(bǔ)償費(fèi)用，還包括優(yōu)先發(fā)電與優(yōu)先購(gòu)電不匹配引起的不平衡費(fèi)用，即雙軌制偏差費(fèi)用[5]。不平衡費(fèi)用的產(chǎn)生不是偶然現(xiàn)象，上一輪?wèn)|北區(qū)域的電力市場(chǎng)改革折戟的具體原因也是因?yàn)槭袌?chǎng)調(diào)電產(chǎn)生的34億不平衡資金[6]。因此，不平衡費(fèi)用處理是現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)的重中之重。根據(jù)上述分析，可以將不平衡費(fèi)用劃分為兩部分，即市場(chǎng)部分的阻塞盈余費(fèi)和成本補(bǔ)償費(fèi)用，非市場(chǎng)部分的雙軌制偏差費(fèi)。其中，成本補(bǔ)償費(fèi)用會(huì)隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量補(bǔ)償機(jī)制的建立逐漸解決[7]，而阻塞盈余費(fèi)和雙軌制偏差費(fèi)的消弭則沒(méi)有那么容易。

從風(fēng)險(xiǎn)管理的角度出發(fā)，通過(guò)引入金融輸電權(quán)(FTR)交易機(jī)制對(duì)阻塞盈余偏差費(fèi)用進(jìn)行處理是一個(gè)不錯(cuò)的辦法[8]，美國(guó)PJM電力市場(chǎng)除了引入FTR交易外，還引入了一種新型電力金融交易產(chǎn)品up-to congestion(UTC)，用來(lái)規(guī)避阻塞程度發(fā)生變化的風(fēng)險(xiǎn)[9]。但是考慮到FTR的獲取需要市場(chǎng)主體廣泛參與并通過(guò)多輪競(jìng)拍確定，而中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)目前仍處于起步階段，尚不具備開(kāi)展FTR交易的條件。針對(duì)雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理，這個(gè)中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的特有問(wèn)題，研究還較為匱乏。文獻(xiàn)[10]梳理總結(jié)了適用于中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)現(xiàn)狀的3種雙軌制偏差費(fèi)用處理方法。文獻(xiàn)[11]詳細(xì)分析了雙軌制偏差費(fèi)用產(chǎn)生的非市場(chǎng)原因，并就雙軌制費(fèi)用的處理提出了一些建議。文獻(xiàn)[12]從計(jì)劃與市場(chǎng)是否解耦的角度分析雙軌制偏差費(fèi)用的處理機(jī)制，并通過(guò)算例說(shuō)明了不解耦模式具有更好實(shí)用性。然而上述文獻(xiàn)中對(duì)雙軌制偏差費(fèi)用處理機(jī)制的研究?jī)H是現(xiàn)貨試點(diǎn)交易規(guī)則中非市場(chǎng)處理手段的延續(xù)，對(duì)如何運(yùn)用市場(chǎng)思想管理雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)缺乏必要分析。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于不平衡費(fèi)用處理依然是一種非市場(chǎng)指令分?jǐn)偰Ｊ絒13]，考慮到中國(guó)電力市場(chǎng)主體利益博弈的復(fù)雜性，不平衡費(fèi)用合理分?jǐn)傇诋?dāng)前中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中應(yīng)用存在一定困難。為此，基于對(duì)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電價(jià)的集中制電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算特點(diǎn)的分析，從非市場(chǎng)與市場(chǎng)兩個(gè)層面探討中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)不平衡費(fèi)用的特殊性以及不平衡費(fèi)用處理的重要性，進(jìn)一步從市場(chǎng)角度出發(fā)，提出運(yùn)用電價(jià)互換交易機(jī)制實(shí)現(xiàn)不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)在市場(chǎng)內(nèi)部重新分配與消化，最后利用期望效應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度理論給出電價(jià)互換的交易費(fèi)用，并通過(guò)算例來(lái)說(shuō)明電價(jià)互換交易機(jī)制的有效性和實(shí)用性。

需要說(shuō)明的是，本文選取了試運(yùn)行期間產(chǎn)生了巨額不平衡費(fèi)用的山東省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)為研究對(duì)象。雖然國(guó)內(nèi)外其他基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的集中制電力現(xiàn)貨市場(chǎng)在結(jié)算方式方面略有差別，但是也可有效地應(yīng)用電價(jià)互換交易機(jī)制。

1 中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的關(guān)鍵特征及不平衡風(fēng)險(xiǎn)

1.1 市場(chǎng)機(jī)制關(guān)鍵特征

選取基于節(jié)點(diǎn)電價(jià)的山東省集中制電力現(xiàn)貨市場(chǎng)為例[14]，現(xiàn)貨市場(chǎng)不僅包括日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)，還增加了一個(gè)通過(guò)可靠性機(jī)組組合校驗(yàn)的日內(nèi)機(jī)組組合調(diào)整環(huán)節(jié)，并采用全電量申報(bào)、集中優(yōu)化出清的方式開(kāi)展交易。在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)組成方面，山東試點(diǎn)與其他集中制電力現(xiàn)貨試點(diǎn)不同，通過(guò)在日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)之間增加一個(gè)起緩沖作用的日內(nèi)機(jī)組組合調(diào)整環(huán)節(jié)，以適應(yīng)由于機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)、新能源出力預(yù)測(cè)偏差等邊界條件變化引起機(jī)組組合調(diào)整的情況。日內(nèi)機(jī)組組合調(diào)整環(huán)節(jié)的增加不僅有助于保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還對(duì)成本補(bǔ)償?shù)炔黄胶赓M(fèi)用減少有著正向促進(jìn)作用，而且日內(nèi)機(jī)組組合環(huán)節(jié)調(diào)整不出清價(jià)格，仍以實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清價(jià)格進(jìn)行結(jié)算，不對(duì)現(xiàn)貨市場(chǎng)的價(jià)格出清產(chǎn)生影響，值得其他現(xiàn)貨試點(diǎn)學(xué)習(xí)借鑒。

現(xiàn)貨市場(chǎng)采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)機(jī)制定價(jià)，節(jié)點(diǎn)電價(jià)包括系統(tǒng)電量?jī)r(jià)格和阻塞價(jià)格兩部分，其中，系統(tǒng)電量?jī)r(jià)格反映全市場(chǎng)的電力供需情況，阻塞價(jià)格反映節(jié)點(diǎn)所在位置的電網(wǎng)阻塞情況。節(jié)點(diǎn)電價(jià)除了可以有效地反映系統(tǒng)中不同空間維度電能的價(jià)值和線路的阻塞情況外，還可以提供更有效的價(jià)格信號(hào)，引導(dǎo)電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)[15]。現(xiàn)貨市場(chǎng)在設(shè)計(jì)之初就包括了輔助服務(wù)市場(chǎng)，以“現(xiàn)貨市場(chǎng)+輔助服務(wù)市場(chǎng)”的雙市場(chǎng)模式更好地滿足了現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)理念，成本補(bǔ)償費(fèi)用也會(huì)隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量補(bǔ)償機(jī)制的逐漸完善而得到解決。

在市場(chǎng)初期，由于以國(guó)家計(jì)劃為基礎(chǔ)的計(jì)劃用電尚未放開(kāi)，市場(chǎng)中仍有部分以外來(lái)電和以供熱、核電、新能源等為主的年度優(yōu)發(fā)電量，這些電量由電網(wǎng)公司或政府授權(quán)的其他企業(yè)代表與發(fā)電方、輸電方簽訂以政府批復(fù)的上網(wǎng)電價(jià)結(jié)算。當(dāng)非市場(chǎng)用戶實(shí)際用電量扣除優(yōu)先發(fā)電量后與合約電量無(wú)法保持一致時(shí)，可以采用“以用定發(fā)”的方法，實(shí)現(xiàn)結(jié)算平衡。

1.2 市場(chǎng)結(jié)算中的不平衡風(fēng)險(xiǎn)

考慮到當(dāng)前現(xiàn)貨市場(chǎng)中用戶側(cè)的市場(chǎng)意識(shí)有待健全，在采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)的同時(shí)，發(fā)電側(cè)與用戶側(cè)節(jié)點(diǎn)電價(jià)的結(jié)算方法設(shè)計(jì)略有不同。其中，發(fā)電側(cè)節(jié)點(diǎn)以每小時(shí)內(nèi)(15 min)節(jié)點(diǎn)電價(jià)的算術(shù)平均值作為結(jié)算電價(jià)；而用戶側(cè)通過(guò)設(shè)置統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)，以市場(chǎng)發(fā)電側(cè)每小時(shí)節(jié)點(diǎn)電價(jià)的加權(quán)平均值作為市場(chǎng)結(jié)算電價(jià)。用戶側(cè)通過(guò)設(shè)置統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)采用發(fā)電側(cè)節(jié)點(diǎn)電價(jià)加權(quán)平均，可避免相近距離的用戶出現(xiàn)電能價(jià)格不同，或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)出現(xiàn)電價(jià)差異較大的情況，在一定程度上保證了市場(chǎng)主體間的公平性[16]，包括南方(以廣東起步)在內(nèi)的多數(shù)現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)也都采用這種結(jié)算方法。

在現(xiàn)貨市場(chǎng)中，發(fā)用電雙方對(duì)于中長(zhǎng)期合約優(yōu)先出清[17]；在日前市場(chǎng)中，現(xiàn)貨出清電量與中長(zhǎng)期合約日前分解電量的差值需要按照日前市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格出清；在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中，實(shí)際用電量與日前市場(chǎng)出清電量的差值，按照實(shí)時(shí)市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格出清。為突出研究重點(diǎn)，僅考慮與不平衡費(fèi)用相關(guān)的中長(zhǎng)期合約和現(xiàn)貨日前市場(chǎng)，并遵照中國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)交易中結(jié)算的優(yōu)先順序，即：先保證中長(zhǎng)期交易合同優(yōu)先出清，再對(duì)中長(zhǎng)期交易合同電量與現(xiàn)貨市場(chǎng)出清電量的差值按現(xiàn)貨價(jià)格出清。

1)節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組收益Rm,t

(1)

2)節(jié)點(diǎn)n處機(jī)組收益Rn,t

(2)

3)用戶購(gòu)電支出Ct

(3)

以國(guó)家計(jì)劃為基礎(chǔ)的計(jì)劃用電放開(kāi)前，電網(wǎng)公司通過(guò)合約電價(jià)銷(xiāo)售的方式代理了全部非市場(chǎng)用戶，并通過(guò)發(fā)改委批復(fù)的上網(wǎng)電價(jià)購(gòu)買(mǎi)非市場(chǎng)發(fā)電側(cè)的合約電量。電網(wǎng)公司只承擔(dān)結(jié)算交易中的非市場(chǎng)部分，對(duì)于非市場(chǎng)用戶實(shí)際用電量與合約電量的偏差部分，考慮市場(chǎng)初期，用戶側(cè)市場(chǎng)意識(shí)不強(qiáng)，雙軌制偏差費(fèi)用暫由非市場(chǎng)發(fā)電機(jī)組承擔(dān)。具體實(shí)施步驟如下：1)采用以用定發(fā)的方法確定雙軌制偏差電量的多少；2)由非市場(chǎng)發(fā)電機(jī)組根據(jù)日前現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)進(jìn)行偏差電量結(jié)算。

需要說(shuō)明的是，用戶側(cè)仍承擔(dān)和電網(wǎng)公司約定的合約電價(jià)，為更直觀地分析非市場(chǎng)發(fā)電機(jī)組面臨的雙軌制偏差風(fēng)險(xiǎn)，假設(shè)合約電價(jià)等于批復(fù)的上網(wǎng)電價(jià)。進(jìn)而得到非市場(chǎng)發(fā)電機(jī)組t時(shí)段雙軌制偏差費(fèi)用為C。

(4)

1.3 現(xiàn)行不平衡費(fèi)用的處理方法

成本補(bǔ)償費(fèi)用的處理會(huì)隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量補(bǔ)償機(jī)制的完善而水到渠成，阻塞盈余費(fèi)用和雙軌制偏差費(fèi)用的處理則仍然是現(xiàn)在電力市場(chǎng)中風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)與難點(diǎn)。

1)阻塞費(fèi)用

阻塞費(fèi)用反映的是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間電能的空間價(jià)值之差，其本質(zhì)來(lái)源是發(fā)電成本小的機(jī)組受限于輸電線路的物理特性無(wú)法完成輸電計(jì)劃，需要調(diào)用高價(jià)電而產(chǎn)生的額外成本?；?.2節(jié)中對(duì)中長(zhǎng)期合約和現(xiàn)貨日前市場(chǎng)阻塞費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)的分析，以圖1為例介紹阻塞的產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)處理方式。

圖1 阻塞費(fèi)用的處理

在圖1所示的情況下，由于合同結(jié)算參考點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)B，發(fā)電機(jī)組G1需要承擔(dān)阻塞費(fèi)用=200×(400-500)=-2 萬(wàn)元(即支出2萬(wàn)元)，在實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)結(jié)算平衡后，還剩余1萬(wàn)元的阻塞盈余?？芍?，由于市場(chǎng)初期中長(zhǎng)期合約的結(jié)算參考點(diǎn)選取在用戶側(cè)的統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)處，中長(zhǎng)期合約的簽訂需要基于對(duì)結(jié)算參考點(diǎn)價(jià)格的預(yù)測(cè)，當(dāng)價(jià)格預(yù)測(cè)誤差較大時(shí)，發(fā)電側(cè)仍將面臨較大虧損的可能，而且由于發(fā)電側(cè)并未繳納輸電費(fèi)用、不存在輸電權(quán)，所以也無(wú)法獲得阻塞盈余的分?jǐn)偂?/p>

發(fā)電側(cè)除了提高自身市場(chǎng)仿真分析能力外，無(wú)其他應(yīng)對(duì)阻塞風(fēng)險(xiǎn)的辦法，而且由于無(wú)法獲得阻塞盈余費(fèi)用，發(fā)電側(cè)也將完全暴露在阻塞風(fēng)險(xiǎn)中，進(jìn)而對(duì)阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制有著迫切的需求。

2)雙軌制偏差費(fèi)用

只要優(yōu)發(fā)優(yōu)購(gòu)曲線不匹配就會(huì)產(chǎn)生雙軌制偏差費(fèi)用。2020年5月山東省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行期間，由于外來(lái)電、新能源等非市場(chǎng)機(jī)組的超額發(fā)電，使得該部分偏差電量在發(fā)電側(cè)結(jié)算時(shí)形成了“高買(mǎi)低賣(mài)”的格局，即以批復(fù)上網(wǎng)電價(jià)高價(jià)買(mǎi)入非市場(chǎng)增發(fā)電量，并以較低的日前現(xiàn)貨電價(jià)賣(mài)出中長(zhǎng)期合同的欠發(fā)電量，由此產(chǎn)生巨額的雙軌制偏差費(fèi)用。而山東省針對(duì)此次雙軌制偏差費(fèi)用給出的處理辦法是“由外來(lái)電和省內(nèi)可再生能源、優(yōu)先機(jī)組等優(yōu)先電量按照電費(fèi)比例分?jǐn)偂?。雖然非市場(chǎng)機(jī)組電量增發(fā)需要負(fù)一定的經(jīng)濟(jì)責(zé)任，且這種分?jǐn)偡椒ㄒ苍谝欢ǔ潭壬象w現(xiàn)出了市場(chǎng)的公平性，但也與國(guó)家關(guān)于新能源發(fā)電和戰(zhàn)略性輸電協(xié)議的“保價(jià)”扶植政策存在明顯沖突。而且分?jǐn)偤蟮姆鞘袌?chǎng)機(jī)組部分電量結(jié)算電價(jià)將與山東省市場(chǎng)化機(jī)組現(xiàn)貨結(jié)算電價(jià)無(wú)異，考慮到當(dāng)前中國(guó)實(shí)際，非市場(chǎng)機(jī)組也沒(méi)有意愿與能力去承擔(dān)現(xiàn)貨市場(chǎng)中電價(jià)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

而廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算試運(yùn)行時(shí)，則是通過(guò)調(diào)整省內(nèi)火電機(jī)組基數(shù)電量來(lái)分配以用定發(fā)電量，以實(shí)現(xiàn)表面上的“不平衡費(fèi)用清零”。但本質(zhì)上，火電機(jī)組完全承擔(dān)了雙軌制偏差的經(jīng)濟(jì)責(zé)任，而且為保證基數(shù)電量調(diào)節(jié)能力勢(shì)必會(huì)阻礙發(fā)用電計(jì)劃的進(jìn)一步放開(kāi)，更不利于區(qū)域電力市場(chǎng)(全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng))的建設(shè)。所以這種方法更多的是“掩蓋”問(wèn)題，更不是解決雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)的正確方法。

在電力市場(chǎng)初期，非市場(chǎng)機(jī)組起著保障電力安全與促進(jìn)清潔能源消納的作用，為此我國(guó)電力領(lǐng)域?qū)⒈３钟?jì)劃與市場(chǎng)長(zhǎng)期共存的格局，而雙軌制偏差費(fèi)用也將長(zhǎng)期存在。在逐步推進(jìn)發(fā)用電計(jì)劃放開(kāi)的同時(shí)，也需要考慮非市場(chǎng)機(jī)組所面臨的雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

2 基于電價(jià)互換的不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理

當(dāng)前電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中，無(wú)論是針對(duì)阻塞風(fēng)險(xiǎn)用還是雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)都缺乏相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制。由于阻塞風(fēng)險(xiǎn)的存在，市場(chǎng)化機(jī)組不得不面臨阻塞費(fèi)用繳納不確定所導(dǎo)致的市場(chǎng)主體收益或支出存在不確定性的問(wèn)題；而以外來(lái)電和清潔能源等為代表的非市場(chǎng)機(jī)組也需要考慮非市場(chǎng)機(jī)組由于雙軌制偏差費(fèi)用分?jǐn)偠媾R的風(fēng)險(xiǎn)管理問(wèn)題。為此，考慮中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的實(shí)際特點(diǎn)和需要，進(jìn)一步從市場(chǎng)角度提出針對(duì)阻塞風(fēng)險(xiǎn)和雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理的電價(jià)互換交易機(jī)制。

2.1 電價(jià)互換交易機(jī)制

互換(Swaps)，又稱為掉期，本質(zhì)上是一種金融衍生工具，參與者同意在一段時(shí)間內(nèi)交換其貨幣種類、利率、商品合約或其他金融資產(chǎn)，起著規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用，互換的基礎(chǔ)取決于參與者進(jìn)行互換交易時(shí)的比較優(yōu)勢(shì)[18]。在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境中，參與者可能擁有不同的風(fēng)險(xiǎn)偏好，這也意味著不同的參與者承擔(dān)不同的價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)一段相同大小確定時(shí)間段的電量，風(fēng)險(xiǎn)厭惡者希望獲得固定電價(jià)，而風(fēng)險(xiǎn)偏好者希望獲得可變電價(jià)，因此，他們之間可以提出一種互換合約來(lái)對(duì)沖交易風(fēng)險(xiǎn)。而且互換交易與中長(zhǎng)期交易不同，在進(jìn)行電價(jià)互換后，整個(gè)電力市場(chǎng)結(jié)算價(jià)格不會(huì)改變，只有互換參與者結(jié)算電價(jià)會(huì)發(fā)生改變，并不影響現(xiàn)貨市場(chǎng)出清及電力平衡[19]。

就不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理而言，通過(guò)引入電價(jià)互換交易機(jī)制，不論是阻塞風(fēng)險(xiǎn)還是雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)都可以在參與雙方之間進(jìn)行重新分配。其中，持可變電價(jià)(現(xiàn)貨電價(jià))的一方通過(guò)電價(jià)互換交易機(jī)制獲得了固定電價(jià)(中長(zhǎng)期合約電價(jià))，減小了自身風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)也失去了獲得更多收益的可能性；相反，持固定電價(jià)的一方通過(guò)互換得到了可變電價(jià)，雖然提升了獲得更多收益的可能性，但也不得不面臨較高的風(fēng)險(xiǎn)。電價(jià)互換交易機(jī)制能夠使得交易雙方根據(jù)自身的判斷與風(fēng)險(xiǎn)偏好，實(shí)現(xiàn)不平衡費(fèi)用在市場(chǎng)內(nèi)部傳導(dǎo)和規(guī)避，進(jìn)而有效地管理不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 電價(jià)互換交易機(jī)制在阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用

文獻(xiàn)[20]提出了一種基于結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓的輸電阻塞管理方法，結(jié)算權(quán)轉(zhuǎn)讓的本質(zhì)仍為電價(jià)互換交易，雖然只分析了電價(jià)互換在輸電阻塞管理中的應(yīng)用，而且并沒(méi)有給出互換交易的費(fèi)用，缺乏實(shí)用性，但仍具有很強(qiáng)的參考意義。因此，對(duì)于電價(jià)互換交易機(jī)制在阻塞風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用只給出如下簡(jiǎn)要分析。

根據(jù)中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易關(guān)鍵特征，并基于1.2節(jié)中的分析和假定條件，可以得出節(jié)點(diǎn)m、n處機(jī)組真實(shí)收益分別為：

(5)

(6)

3)進(jìn)一步化簡(jiǎn)得到：

(7)

(8)

由于不同節(jié)點(diǎn)處比較優(yōu)勢(shì)的存在，通過(guò)假設(shè)節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組是風(fēng)險(xiǎn)厭惡的，節(jié)點(diǎn)n處機(jī)組是風(fēng)險(xiǎn)偏好的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處的機(jī)組就可以采用電價(jià)互換交易機(jī)制管理阻塞風(fēng)險(xiǎn)。節(jié)點(diǎn)m、n處的機(jī)組通過(guò)雙邊協(xié)商確定對(duì)時(shí)段t的電量X進(jìn)行電價(jià)互換，節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組獲得對(duì)電量X以中長(zhǎng)期合約電價(jià)PL結(jié)算的權(quán)利，節(jié)點(diǎn)n處機(jī)組獲得以m節(jié)點(diǎn)處機(jī)組現(xiàn)貨電價(jià)Pm,t結(jié)算的權(quán)利。節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組為獲得固定電價(jià)還需向節(jié)點(diǎn)n處機(jī)組支付一定的交易費(fèi)用a。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)m、n處機(jī)組收益為：

(9)

(10)

特別地，當(dāng)X=Qm,t時(shí)，節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組規(guī)避了自身現(xiàn)貨節(jié)點(diǎn)電價(jià)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，若節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組希望進(jìn)一步規(guī)避現(xiàn)貨電價(jià)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，可以選擇繼續(xù)與用戶側(cè)進(jìn)行電價(jià)互換交易，即節(jié)點(diǎn)m處機(jī)組通過(guò)向用戶側(cè)支付一定的交易費(fèi)用b，從而獲得在t時(shí)段以中長(zhǎng)期合約電價(jià)PL對(duì)交易電量Y結(jié)算的權(quán)利。

其實(shí)，在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的環(huán)境中，機(jī)組不需要規(guī)避所有的風(fēng)險(xiǎn)而失去獲得更高收益的可能性，也不需要過(guò)度追求高收益而使自己陷入高風(fēng)險(xiǎn)之中。重要的是依據(jù)自身的風(fēng)險(xiǎn)偏好和市場(chǎng)預(yù)測(cè)選擇合適的阻塞費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理策略。

2.3 電價(jià)互換交易機(jī)制在雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用

以山東省電力現(xiàn)貨試點(diǎn)中存在的真實(shí)雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)為例，并考慮由非市場(chǎng)機(jī)組“超發(fā)”所面臨的雙軌制偏差費(fèi)用分?jǐn)偤碗S之而來(lái)的市場(chǎng)化風(fēng)險(xiǎn)管理問(wèn)題，提出應(yīng)用電價(jià)互換的風(fēng)險(xiǎn)管理策略。

(11)

實(shí)際上通過(guò)將上式化簡(jiǎn)則能更直觀地分析非市場(chǎng)機(jī)組所面臨的雙軌制偏差風(fēng)險(xiǎn)，得到：

(12)

(13)

而非市場(chǎng)機(jī)組亦可以針對(duì)即將“超發(fā)”的電量提前與市場(chǎng)機(jī)組簽訂電價(jià)互換合約，這樣不僅現(xiàn)貨市場(chǎng)提前避免了雙軌制偏差費(fèi)用，非市場(chǎng)機(jī)組也不用再面臨現(xiàn)貨電價(jià)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。目前，全國(guó)8個(gè)現(xiàn)貨試點(diǎn)全部完成了結(jié)算試運(yùn)行，現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)一步提速，關(guān)于外來(lái)電、新能源發(fā)電入市的頂層設(shè)計(jì)也呼之欲出，這將是一個(gè)新的契機(jī)。非市場(chǎng)機(jī)組亦可借助電價(jià)互換交易機(jī)制，逐步適應(yīng)現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境，即可以在適當(dāng)承擔(dān)現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)應(yīng)用電價(jià)互換交易機(jī)制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)效用最大化。

綜上所述，不論是阻塞風(fēng)險(xiǎn)還是雙軌制偏差費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)，都可以采用電價(jià)互換交易機(jī)制對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理。針對(duì)阻塞風(fēng)險(xiǎn)，電價(jià)互換交易機(jī)制從阻塞費(fèi)用繳納不確定的風(fēng)險(xiǎn)管理角度出發(fā)，運(yùn)用市場(chǎng)手段使得阻塞費(fèi)用在交易雙方之間合理傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)阻塞風(fēng)險(xiǎn)在現(xiàn)貨市場(chǎng)中的重新分配；而對(duì)于雙軌制偏差風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)提前簽訂電價(jià)互換合約不僅可以提前規(guī)避了雙軌制偏差費(fèi)用，非市場(chǎng)機(jī)組也實(shí)現(xiàn)了擺脫現(xiàn)貨電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的目的。而且考慮到同樣具有金融屬性的差價(jià)合約已經(jīng)在中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中成功應(yīng)用，電價(jià)互換交易機(jī)制這種與差價(jià)合約運(yùn)行機(jī)理相似的風(fēng)險(xiǎn)管理工具同樣可以很好地應(yīng)用于中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的建設(shè)。

3 電價(jià)互換中交易費(fèi)用形成機(jī)制

電價(jià)互換交易機(jī)制是管理不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)的有效手段，要使電價(jià)互換交易機(jī)制在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中成功應(yīng)用，均衡的交易費(fèi)用成為關(guān)鍵。為此，引入期望效用和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度理論，并給出了參與電價(jià)互換交易發(fā)電側(cè)機(jī)組在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的效用函數(shù)，進(jìn)一步得到電價(jià)互換的交易費(fèi)用。

3.1 期望效用和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度理論

期望效用理論是描述人們?cè)诓淮_定風(fēng)險(xiǎn)條件下如何做出決策的經(jīng)典理論，即參與者通過(guò)將最終結(jié)果的效用值乘以客觀概率得到加權(quán)總和，然后比較不同風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)期效用來(lái)進(jìn)行選擇[21]。期望效用很大程度上取決于參與者的衡量準(zhǔn)則，因此，期望效用可以用于衡量參與者對(duì)某些決定的偏好。

參與者的效用函數(shù)U定義如下：

U=E(R)-?σ(R)

(14)

式中：E(R)為參與者的期望收益；σ(R)為收益的標(biāo)準(zhǔn)差；?為參與者的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度，0表示風(fēng)險(xiǎn)偏好、0.5表示風(fēng)險(xiǎn)中立、1表示風(fēng)險(xiǎn)厭惡。

3.2 電價(jià)互換的交易費(fèi)用

(15)

(16)

(17)

(18)

由于互換交易是一種使參與者都受益的交易，因此節(jié)點(diǎn)m和n處機(jī)組的效用都會(huì)增加，即：

(19)

(20)

因?yàn)镻L表示固定電價(jià)，所以E(PL)=PL，D(PL)=0。在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易中固定合約電價(jià)(中長(zhǎng)期合約電價(jià))是根據(jù)現(xiàn)貨電價(jià)預(yù)測(cè)得到的，因此可以得到PL=E(Pm,t)。進(jìn)一步將式(19)—(20)展開(kāi)并化簡(jiǎn)，得到：

(21)

(22)

根據(jù)式(21)—(22)可以確定交易價(jià)格p的范圍為：

?nσ(Pm,t)

(23)

(24)

特別地，當(dāng)σ(Pm,t)為0時(shí)，則意味著現(xiàn)貨電價(jià)將保持恒定，市場(chǎng)不存在風(fēng)險(xiǎn)，也不需要進(jìn)行電價(jià)互換交易。

4 算例分析

電價(jià)互換交易機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)在市場(chǎng)主體之間的重新分配，而其實(shí)用性和有效性則需要通過(guò)算例做進(jìn)一步的驗(yàn)證。本節(jié)選取PJM市場(chǎng)中Eastern Hub節(jié)點(diǎn)處2020年2月1日到2020年5月31日共2 887個(gè)實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)作為場(chǎng)景[22]，由于實(shí)時(shí)電價(jià)在峰谷處波動(dòng)較為劇烈，定義中σ難于獲得，所以用日平均電價(jià)代替實(shí)時(shí)電價(jià)，并把日平均電價(jià)分為2—3月和4—5月兩組，用于后續(xù)對(duì)比分析。圖2為驗(yàn)證2—3月和4—5月兩組日平均電價(jià)數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，可見(jiàn)，兩組數(shù)據(jù)是正態(tài)性數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，給出2—3月和4—5月兩組日均電價(jià)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差為：σ1=2.26，σ2=3.05。

圖2 日均電價(jià)數(shù)據(jù)與正態(tài)分布對(duì)比圖

假定在現(xiàn)貨市場(chǎng)中，機(jī)組A和機(jī)組B進(jìn)行電價(jià)互換交易來(lái)管理不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)，電價(jià)互換交易電量為500 MWh，其中，機(jī)組A的現(xiàn)貨出清電價(jià)分別為2—3月和4—5月的日平均電價(jià)，機(jī)組B以固定電價(jià)出清。算例結(jié)果在表1—2中列出。

表1 σ1=2.26時(shí)電價(jià)互換交易的算例結(jié)果

表2 σ2=3.05時(shí)電價(jià)互換交易的算例結(jié)果

從表1可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)組不同的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度如何在電價(jià)互換交易中產(chǎn)生不同的增量效用價(jià)值。通過(guò)方案1—3的對(duì)比可以看出，隨著機(jī)組間風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度差(?A、?B)的逐漸減少，從電價(jià)互換交易中獲得的增量效用價(jià)值也逐漸降低，特別地，當(dāng)參與電價(jià)互換交易的機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度均為中立時(shí)，增量效用價(jià)值均為0。這意味著機(jī)組間的比較優(yōu)勢(shì)(風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度)會(huì)影響效用價(jià)值。通過(guò)方案4則可以看出，當(dāng)機(jī)組間缺乏比較優(yōu)勢(shì)時(shí)，參與電價(jià)互換交易反而會(huì)使機(jī)組的效用價(jià)值減少。所以，在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行電價(jià)互換交易時(shí)，參與者應(yīng)根據(jù)自身的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度(風(fēng)險(xiǎn)管理能力)，充分發(fā)揮彼此之間的比較優(yōu)勢(shì)。

將表1—2的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步對(duì)比可知，當(dāng)現(xiàn)貨電價(jià)的波動(dòng)率σ較高時(shí)，參與電價(jià)互換交易的機(jī)組需要更多的交易價(jià)格。而且，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度不變時(shí)，較高的現(xiàn)貨電價(jià)波動(dòng)率也意味著較高的增量效用價(jià)值。這種情況也反映出電價(jià)互換交易機(jī)制可以很好地適應(yīng)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)環(huán)境。

而在實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度值可根據(jù)發(fā)電廠風(fēng)險(xiǎn)管理能力量化得到，量化方法可以參考關(guān)于發(fā)電廠的信用評(píng)級(jí)等級(jí)，認(rèn)為信用評(píng)價(jià)等級(jí)越高，發(fā)電廠的風(fēng)險(xiǎn)管理能力越強(qiáng)，進(jìn)而風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度值越小，即表現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)偏好[23]。

5 結(jié)語(yǔ)

2020年，全國(guó)8個(gè)現(xiàn)貨試點(diǎn)全部完成了結(jié)算試運(yùn)行，現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)一步提速，建立有效的不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制是電力現(xiàn)貨市場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。本文對(duì)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中不平衡費(fèi)用的組成進(jìn)行了分析，并考慮當(dāng)前中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)關(guān)鍵特征，提出了基于電價(jià)互換的不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)管理策略。相對(duì)于現(xiàn)行的運(yùn)用非市場(chǎng)手段對(duì)不平衡費(fèi)用進(jìn)行分?jǐn)偟奶幚斫嵌龋妰r(jià)互換交易機(jī)制從電力市場(chǎng)運(yùn)行基本規(guī)律和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理角度出發(fā)，不僅實(shí)現(xiàn)不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)在交易雙方之間的重新分配，還能在一定程度上避免雙軌制偏差費(fèi)用的產(chǎn)生。運(yùn)用期望效用和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度理論給出了電價(jià)互換的交易費(fèi)用，并通過(guò)算例驗(yàn)證了電力互換交易機(jī)制的實(shí)用性與有效性。電價(jià)互換交易操作靈活，適用于中國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)初期中長(zhǎng)期合約優(yōu)先出清、市場(chǎng)與計(jì)劃并行、發(fā)電側(cè)承擔(dān)較大不平衡費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)的特征。