呂 盼，樊國(guó)旗，樊國(guó)偉，蔣軼澄

(1.國(guó)網(wǎng)新疆電力公司，新疆 烏魯木齊 830011；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017；3. 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，浙江 杭州 310007)

0 引言

隨著電力市場(chǎng)改革，參與電力交易用戶越來(lái)越多，可以充分發(fā)揮市場(chǎng)活力〔1-2〕，然而現(xiàn)有的撮合交易模式會(huì)導(dǎo)致交易不足的問(wèn)題。

目前撮合模式主要分為兩類，一類是優(yōu)先撮合買(mǎi)方報(bào)價(jià)最高和賣(mài)方報(bào)價(jià)最低者，且成交價(jià)格為報(bào)價(jià)的平均值〔3〕；另外一類首先判斷市場(chǎng)供需關(guān)系，然后按照“賣(mài)方市場(chǎng)”和“買(mǎi)方市場(chǎng)”分別確定報(bào)價(jià)〔4〕。

但是目前撮合模式優(yōu)先匹配報(bào)價(jià)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)者，會(huì)導(dǎo)致撮合數(shù)量減少，并可能導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)劇烈；針對(duì)目前撮合交易最優(yōu)價(jià)格撮合與優(yōu)勢(shì)先入的缺點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的電能撮合交易方法，統(tǒng)籌安排具有價(jià)格相對(duì)優(yōu)勢(shì)的參與方，增加撮合交易數(shù)量。其次采用報(bào)價(jià)相近匹配撮合交易，可降低成交價(jià)格波動(dòng)，促進(jìn)撮合交易發(fā)展。

1 原有撮合交易

1.1 原有撮合交易模式

目前撮合交易競(jìng)價(jià)排序模式雖然會(huì)給參與者帶來(lái)價(jià)格上優(yōu)惠，但是會(huì)減少撮合交易數(shù)量，并且可能導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)劇烈，不利于撮合交易發(fā)展。

目前交易首先進(jìn)行集中報(bào)價(jià)，然后根據(jù)報(bào)價(jià)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行排序，買(mǎi)方從高到底進(jìn)行排序，賣(mài)方從低到高進(jìn)行排序。成交價(jià)格主要分為兩種模式，模式a:成交價(jià)格為當(dāng)前消費(fèi)者最高報(bào)價(jià)和生產(chǎn)者最低報(bào)價(jià)平均值；模式b：根據(jù)供應(yīng)需求，當(dāng)供應(yīng)大于需求為“買(mǎi)方市場(chǎng)”，供應(yīng)小于需求為“賣(mài)方市場(chǎng)”，“買(mǎi)方市場(chǎng)”成交價(jià)格為當(dāng)前生產(chǎn)者最低出價(jià)，“賣(mài)方市場(chǎng)”為當(dāng)前消費(fèi)者最高出價(jià)。

1.2 原有撮合交易的不足

1.2.1 模式a不足

假設(shè)生產(chǎn)方生產(chǎn)者報(bào)價(jià)從低到高為：cg1、cg,2、L、cgi，需求方消費(fèi)者報(bào)價(jià)從低到高為：cx,1、cx,2、L、cx,j；生產(chǎn)方量為：Pg,1、Pg,2、L、Pg,j，需求方量為：Px,1、Px,2、L、Px,j。

撮合交易模式a如圖2a所示，模式a的不足在于：優(yōu)先撮合價(jià)差絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的雙方(發(fā)電方1和用電方j(luò))，當(dāng)發(fā)電方1和用電方j(luò)電量相等時(shí)，成交價(jià)格為雙方報(bào)價(jià)的平均值(式1)，并對(duì)發(fā)電方2與用電方j(luò)-1撮合，并依次撮合；當(dāng)發(fā)電方1電量大于用電方j(luò)電量時(shí)，剩余電量?jī)?yōu)先與用電方j(luò)-1撮合；當(dāng)發(fā)電方1電量小于用電方j(luò)電量時(shí)，不足電量?jī)?yōu)先與發(fā)電方2撮合。當(dāng)生產(chǎn)者報(bào)價(jià)大于消費(fèi)者(如圖2b右半?yún)^(qū)域)，會(huì)導(dǎo)致撮合交易中止，減少可以撮合交易。

圖2 撮合交易模式a

(1)

1.2.2 模式b不足

撮合交易模式b如圖3所示，撮合交易模式b與撮合交易模式a撮合順序相同。模式b的不足在于，“買(mǎi)方市場(chǎng)”時(shí)，即供應(yīng)大于需求時(shí)，報(bào)價(jià)最高的消費(fèi)者會(huì)以賣(mài)方報(bào)價(jià)最低價(jià)格買(mǎi)入需求產(chǎn)品(式2)；“賣(mài)方市場(chǎng)”時(shí)，即供應(yīng)小于需求時(shí)，報(bào)價(jià)最低的生產(chǎn)者會(huì)以賣(mài)方報(bào)價(jià)最高價(jià)格賣(mài)出需求產(chǎn)品(式3)。右半?yún)^(qū)域未能撮合成功(無(wú)效區(qū)域)，但是右半?yún)^(qū)域供需關(guān)系會(huì)影響有效區(qū)域交易成交價(jià)格，當(dāng)供不應(yīng)求時(shí)，成交價(jià)格為買(mǎi)方最高報(bào)價(jià)，當(dāng)供大于求時(shí)，成交價(jià)格為賣(mài)方最低報(bào)價(jià)，無(wú)效區(qū)域會(huì)導(dǎo)致成交價(jià)格劇烈波動(dòng)，同樣會(huì)減少撮合交易。

圖3 撮合交易模式b

(2)

(3)

2 改進(jìn)撮合交易

2.1 改進(jìn)撮合交易區(qū)別

原有撮合交易不足主要為報(bào)價(jià)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)者既擁有成交順序優(yōu)先權(quán)又擁有差價(jià)最大的價(jià)格，會(huì)導(dǎo)致提前達(dá)到買(mǎi)方報(bào)價(jià)低于買(mǎi)方報(bào)價(jià)，導(dǎo)致撮合交易數(shù)量減少，不能以更接近用戶報(bào)價(jià)成交，接近用戶報(bào)價(jià)程度用綜合價(jià)格指數(shù)表示(式4)；并可能導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)劇烈，價(jià)格波動(dòng)用價(jià)格變化百分?jǐn)?shù)表示(式6)。原撮合交易與改進(jìn)撮合交易不同如圖4所示。

圖4 原有與改進(jìn)撮合交易不同

δ′=δg,1+K+δg,i+δx,1+K+δx,j

(4)

式中：δ′為綜合價(jià)格指數(shù)；δg,i為生產(chǎn)方價(jià)格指數(shù)；δx,j為消費(fèi)方價(jià)格指數(shù)。

生產(chǎn)方(消費(fèi)方)價(jià)格指數(shù)為：

(5)

(6)

2.2 改進(jìn)撮合交易模式

改進(jìn)撮合交易分為預(yù)制撮合過(guò)程和校驗(yàn)撮合過(guò)程兩個(gè)階段。

2.2.1 預(yù)制撮合交易過(guò)程階段

由于電能不可溯源的特點(diǎn)，且交易雙方曲線不會(huì)完全相同，需要電網(wǎng)對(duì)生產(chǎn)者發(fā)電方曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)從而可以滿足消費(fèi)方用電曲線，因此本文為撮合更多交易，將具有價(jià)格相對(duì)優(yōu)勢(shì)的參與者，即只要購(gòu)買(mǎi)者報(bào)價(jià)大于出售者報(bào)價(jià)都可裝入成交系統(tǒng)，然后根據(jù)成交量將具有價(jià)格絕對(duì)劣勢(shì)的購(gòu)買(mǎi)者或者交易者排除交易。階段1時(shí)，用電量1小于或等于發(fā)電量1，則用電量1全部來(lái)源發(fā)電量1；若用電量1大于發(fā)電量1，則大于部分從發(fā)電量2選取，直到用電量1滿足條件。然后匹配用電量2，直至結(jié)束。

改進(jìn)撮合交易撮合順序如圖5a所示，其撮合過(guò)程如圖5b所示，由圖5b可知階段1、6部分發(fā)電大于匹配用電報(bào)價(jià)，不能撮合成功；階段7部分用電小于匹配發(fā)電報(bào)價(jià)，不能撮合成功。

圖5 預(yù)制改進(jìn)撮合交易模式階段

2.2.2 校驗(yàn)撮合交易過(guò)程階段

校驗(yàn)過(guò)程如圖6所示。根據(jù)“劣勢(shì)先退出”原則，用電7階段部分用電仍然不能滿足條件，仍然未能撮合成功；階段6部分發(fā)電在1-5階段仍有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此將階段6發(fā)電左移，對(duì)應(yīng)的1-5階段發(fā)電左移；階段1由于發(fā)電成本絕對(duì)劣勢(shì)，因此會(huì)有更多的發(fā)電電量未能撮合成功。其成交價(jià)格為雙方報(bào)價(jià)平均值(式7)。

圖6 改進(jìn)撮合交易校驗(yàn)階段

3 算例驗(yàn)證

3.1 撮合交易對(duì)比

本文算例采用文獻(xiàn)0數(shù)據(jù)，其用戶發(fā)布數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，其中消費(fèi)方購(gòu)買(mǎi)電量為2 100 MWh，生產(chǎn)方出售電量為1 850 MWh，為“供不應(yīng)求”模式。

表1 用戶發(fā)布數(shù)據(jù)

(b)

采用模式a撮合交易結(jié)果如圖7a所示，采用模式b撮合交易結(jié)果如圖7b所示，采用改進(jìn)模式撮合交易結(jié)果如圖7c所示。

圖7 撮合交易結(jié)果

由圖7a、b、c可知，模式a和模式b撮合交易數(shù)量均為1 300 MWh，改進(jìn)撮合交易成交數(shù)量為1 850 MWh,相比另外兩種模式成交電量多550 MWh。

不同模式撮合交易價(jià)格指數(shù)如圖8所示，綜合價(jià)格指數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

圖8 價(jià)格指數(shù)

表2 綜合價(jià)格指數(shù)

改進(jìn)模式相對(duì)模式a綜合價(jià)格指數(shù)降低3.315%，改進(jìn)模式相對(duì)模式b綜合價(jià)格指數(shù)降低12.931%。

3.2 供需對(duì)撮合交易影響

以下驗(yàn)證“供大于求”和“供不應(yīng)求”對(duì)撮合交易的影響，特別是模式b產(chǎn)生的價(jià)格劇烈波動(dòng)。

3.2.1 原未撮合成功區(qū)域用戶退出

首先假設(shè)消費(fèi)方報(bào)價(jià)最低的C退出，則消費(fèi)方購(gòu)買(mǎi)電量為1 650 MWh，生產(chǎn)方出售電量為1 850 MWh，為“供大于求”模式。

由于C在模式a、b中均未能撮合成功，且對(duì)模式a成交價(jià)格無(wú)影響，因此對(duì)價(jià)格指數(shù)和綜合價(jià)格指數(shù)均無(wú)影響；模式b交易成交價(jià)格發(fā)生變化，其撮合交易如圖9所示，改進(jìn)撮合交易模式下，僅買(mǎi)方C賣(mài)方F成交量200成交價(jià)格33未能成功，其他相同。

圖9 撮合交易結(jié)果

模式a和模式b撮合交易數(shù)量均為1 300 MWh，改進(jìn)撮合交易成交數(shù)量為1 650 MWh，相比另外兩種模式成交電量多350 MWh。

不同模式撮合交易價(jià)格指數(shù)如圖10所示，綜合價(jià)格指數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

圖10 價(jià)格指數(shù)

表3 綜合價(jià)格指數(shù)對(duì)比

改進(jìn)模式相對(duì)模式a綜合價(jià)格指數(shù)降低3.208%，相對(duì)模式b綜合價(jià)格指數(shù)降低6.397%；模式a價(jià)格波動(dòng)為0%，模式b價(jià)格波動(dòng)為20.523%，改進(jìn)模式價(jià)格波動(dòng)為0.104%。

3.2.2 原撮合成功區(qū)域用戶退出

其次假設(shè)消費(fèi)方B退出，則消費(fèi)方購(gòu)買(mǎi)電量為1 800 MWh，生產(chǎn)方出售電量為1 850 MWh，仍為“供大于求”模式。

采用模式a撮合交易結(jié)果如圖11a所示，采用模式b撮合交易結(jié)果如圖11b所示，采用改進(jìn)模式撮合交易結(jié)果如圖11c所示。

由圖11a、b、c可知，模式a和模式b撮合交易數(shù)量均為1 000 MWh，改進(jìn)撮合交易成交數(shù)量為1 800 MWh,相比另外兩種模式成交電量多800 MWh。

不同模式撮合交易價(jià)格指數(shù)如圖12所示，綜合價(jià)格指數(shù)對(duì)比見(jiàn)表4。

圖12 價(jià)格指數(shù)

表4 綜合價(jià)格指數(shù)對(duì)比

改進(jìn)模式相對(duì)模式a綜合價(jià)格指數(shù)降低4.652%，相對(duì)模式b綜合價(jià)格指數(shù)降低7.319%；模式a價(jià)格波動(dòng)為1.513%，模式b價(jià)格波動(dòng)為17.753%，改進(jìn)模式價(jià)格波動(dòng)為0.217%。

由表2、3、4可知，改進(jìn)模式綜合價(jià)格指數(shù)更低，更接近用戶報(bào)價(jià)。綜合表3、4，雖然某些情況改進(jìn)模式價(jià)格變化百分?jǐn)?shù)不是最低的，但是該情況下價(jià)格變化百分?jǐn)?shù)較小。綜合兩次情況平均值，模式a為0.756 5%，模式b為19.138%，改進(jìn)模式為0.160 5%，改進(jìn)模式相對(duì)模式a降低0.596個(gè)百分點(diǎn)，相對(duì)模式b降低18.997 5個(gè)百分點(diǎn)。

4 結(jié)論

1)原有撮合模式優(yōu)先撮合報(bào)價(jià)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)方，會(huì)導(dǎo)致提前達(dá)到買(mǎi)方報(bào)價(jià)低于買(mǎi)方報(bào)價(jià)點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致撮合交易中止，從而減少撮合交易數(shù)量。

2)改進(jìn)撮合交易可以將具有價(jià)格相對(duì)優(yōu)勢(shì)方統(tǒng)籌考慮，可以撮合更多交易，且綜合價(jià)格指數(shù)更低，雖然不能使報(bào)價(jià)優(yōu)勢(shì)者獲得更大收益，但是撮合了更多交易。

3)改進(jìn)撮合交易成交價(jià)格波動(dòng)較小，更加有利于撮合交易穩(wěn)定發(fā)展。