本篇為賴曉文博士(清華大學(xué)電機(jī)系博士后，北京清能互聯(lián)科技有限公司CTO)在廣東電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)專題研討會(huì)上所作題為“現(xiàn)貨市場(chǎng)出清流程、模型與方法”、“中長(zhǎng)期合同的阻塞費(fèi)用”的報(bào)告。征得作者同意，整理了精彩內(nèi)容與大家分享。

賴曉文：

今天講的第一部分內(nèi)容是現(xiàn)貨市場(chǎng)的出清。

現(xiàn)貨市場(chǎng)出清前要進(jìn)行長(zhǎng)周期的機(jī)組組合，提前評(píng)估未來(lái)七天電網(wǎng)運(yùn)行安全，提前制定機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)。日前市場(chǎng)階段包括調(diào)頻市場(chǎng)和日前能量市場(chǎng)，兩者融合出清，但融合出清并不是(我們通常說(shuō)的)聯(lián)合出清。(這里的融合出清是，)日前市場(chǎng)首先定下機(jī)組組合，再?gòu)闹羞x擇進(jìn)行調(diào)頻服務(wù)的機(jī)組，預(yù)留調(diào)頻的容量，而后對(duì)調(diào)頻容量以外的進(jìn)行出力曲線的優(yōu)化。(在日內(nèi)市場(chǎng)中，)為了跟蹤負(fù)荷變化，日內(nèi)計(jì)劃會(huì)再進(jìn)行優(yōu)化，正式出清，而后進(jìn)行實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

日前市場(chǎng)的交易流程包含邊際條件準(zhǔn)備、交易申報(bào)、市場(chǎng)出清并發(fā)布。

第一步的邊際條件準(zhǔn)備中，邊際條件包括機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)，有的是機(jī)組自行申報(bào)的，也有的是電網(wǎng)向機(jī)組確認(rèn)的。電網(wǎng)的邊界條件則包括負(fù)荷預(yù)測(cè)等內(nèi)容。

第二步是發(fā)布事前信息，讓大家知道第二天的供需，為交易申報(bào)提供有價(jià)值的信息。網(wǎng)上討論說(shuō)，此處的信息發(fā)布是否需要更透明。這一點(diǎn)個(gè)人是贊成的，但市場(chǎng)發(fā)展是個(gè)過(guò)程，要分階段來(lái)做。

第三步的交易申報(bào)分兩個(gè)階段。起步階段報(bào)量不報(bào)價(jià)，第二階段報(bào)量也報(bào)價(jià)。報(bào)量報(bào)價(jià)是最終目標(biāo)，但當(dāng)前選擇不報(bào)價(jià)，是因?yàn)椋袌?chǎng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)解需要有時(shí)間，市場(chǎng)出清的時(shí)間成本和工作量成本使得當(dāng)前選擇了不報(bào)價(jià)的方式，當(dāng)前雖然市場(chǎng)效率不高，但還是要一步步來(lái)，我們當(dāng)前先把這個(gè)市場(chǎng)轉(zhuǎn)起來(lái)，然后再一步步達(dá)到最優(yōu)解。(另一方面，)報(bào)量不報(bào)價(jià)的方式下，市場(chǎng)出清不用所報(bào)的量、而用負(fù)荷預(yù)測(cè)出清。這個(gè)設(shè)計(jì)的背景是，當(dāng)前電力市場(chǎng)計(jì)劃與市場(chǎng)并軌，其中三分之二的用戶都是非市場(chǎng)用戶，報(bào)價(jià)就將涉及到，非市場(chǎng)用戶是否需要電網(wǎng)公司代理其預(yù)測(cè)負(fù)荷并進(jìn)行申報(bào)的形式。此外，節(jié)點(diǎn)的計(jì)量也不分非市場(chǎng)電量和市場(chǎng)電量，因此報(bào)量報(bào)價(jià)就要求售電公司申報(bào)到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的價(jià)格，這跟市場(chǎng)意識(shí)和決策意識(shí)的問(wèn)題有關(guān)。從出清流程的角度來(lái)說(shuō)，日前市場(chǎng)的量?jī)r(jià)是與報(bào)價(jià)策略有關(guān)的，直接采用日前市場(chǎng)報(bào)的量?jī)r(jià)進(jìn)行出清得到的發(fā)電計(jì)劃是不夠可靠的，所以還要做可靠性機(jī)組組合的環(huán)節(jié)來(lái)得到第二天運(yùn)行真正的機(jī)組組合。

第四步的市場(chǎng)出清中有一個(gè)特殊的情況。A類機(jī)組和聯(lián)絡(luò)線的計(jì)劃不作為優(yōu)化的對(duì)象，直接作為邊際條件。A類機(jī)組上網(wǎng)點(diǎn)的處理將作為負(fù)的負(fù)荷，而日前市場(chǎng)優(yōu)化出清模型是不會(huì)調(diào)整A類機(jī)組和聯(lián)絡(luò)線的計(jì)劃的。兩者的調(diào)整手段不在出清中做，而是在出清前或出清中間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了后，再做調(diào)整。

(出清算法中，)SCUC是根據(jù)啟停成本、能量報(bào)價(jià)等決定機(jī)組的啟停，其中要考慮所有機(jī)組的容量是足夠的，這樣子下一步的調(diào)頻出清才能從開機(jī)的機(jī)組里面選擇調(diào)頻機(jī)組并預(yù)留調(diào)頻容量。當(dāng)我們需要深度調(diào)峰時(shí)，深度調(diào)峰在調(diào)頻之后進(jìn)行。對(duì)需要把出力壓到最低技術(shù)出力以下的機(jī)組，也選擇出來(lái)固定出力。這會(huì)限制一部分機(jī)組的可調(diào)度范圍，我們將針對(duì)剩下的范圍進(jìn)行出清。經(jīng)過(guò)安全潮流安全校核后，出清就完成了。

日前市場(chǎng)的優(yōu)化目標(biāo)是總成本最低，包括運(yùn)行成本、空載成本、啟動(dòng)成本、線路約束罰函數(shù)和斷面約束罰函數(shù)。考慮的機(jī)組約束包括出力上下限約束、爬坡速率約束、最小連續(xù)開停時(shí)間約束、最大啟停次數(shù)約束;考慮的系統(tǒng)約束包括負(fù)荷平衡約束、系統(tǒng)正備用約束、系統(tǒng)負(fù)備用約束、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束;考慮的網(wǎng)絡(luò)約束包括線路潮流約束和斷面?zhèn)鬏敇O限約束。

出清模型中，SCED的模型跟SCUC模型的區(qū)別在于，把SCUC中帶證書的約束去掉就是SCED，但會(huì)根據(jù)調(diào)峰等對(duì)出力上下限進(jìn)行修改。

先算SCUC再算SCED，這跟數(shù)學(xué)機(jī)理有關(guān)系，因?yàn)榛旌险麛?shù)模型的SCUC沒(méi)辦法得到電價(jià)，跟拉格朗日乘子的特性有關(guān)系。其實(shí)SCUC已經(jīng)把所有要算的都基本算完了，但還需要SCED算節(jié)點(diǎn)電價(jià)。

我們的節(jié)點(diǎn)電價(jià)包括三個(gè)分量，系統(tǒng)能量?jī)r(jià)格、阻塞價(jià)格和網(wǎng)損價(jià)格。這里沒(méi)有考慮網(wǎng)損的分量，其實(shí)是沒(méi)有考慮負(fù)荷的增加減少所引起的網(wǎng)損變化量，沒(méi)有考慮的是邊際網(wǎng)損，但網(wǎng)損平衡本身在平衡約束中有考慮。有的專家認(rèn)為，這里沒(méi)有網(wǎng)損，會(huì)不會(huì)令負(fù)荷不平衡，這里解釋一下，這里沒(méi)有平衡分量只是沒(méi)有邊際網(wǎng)損。

系統(tǒng)能量?jī)r(jià)格等于前面模型中的系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束的影子價(jià)格，阻塞價(jià)格則是安全約束的影子價(jià)格和相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)對(duì)安全約束潮流靈敏度的成乘積之和，反映的是節(jié)點(diǎn)增加一單位負(fù)荷為了維持全系統(tǒng)潮流不越限所帶來(lái)的成本。

日前市場(chǎng)每15分鐘出清一次，每小時(shí)內(nèi)4個(gè)15分鐘的節(jié)點(diǎn)電價(jià)的算術(shù)平均值為該節(jié)點(diǎn)每小時(shí)的平均節(jié)點(diǎn)電價(jià);發(fā)電側(cè)結(jié)算電價(jià)為所在物理節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電價(jià);用戶側(cè)采用統(tǒng)一的加權(quán)平均電價(jià)(等于各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)按節(jié)點(diǎn)負(fù)荷加權(quán)的平均值)進(jìn)行結(jié)算。

需要討論的是，我們市場(chǎng)出清的粒度，美國(guó)是一天24個(gè)點(diǎn)，我們是15分鐘為最小顆粒，一天96個(gè)點(diǎn)。但我們?cè)谡{(diào)試中遇到了計(jì)算困難的問(wèn)題，時(shí)段的密度可能是其中較大的原因。美國(guó)只用24個(gè)點(diǎn)而我們96個(gè)點(diǎn)，是跟我們的電源結(jié)構(gòu)有關(guān)系的。我們?nèi)济簷C(jī)為主，調(diào)節(jié)速率是短缺的，按照一個(gè)小時(shí)來(lái)出清，反映不了15分鐘內(nèi)負(fù)荷的急劇變化，尤其是廣東早高峰爬坡和中午時(shí)段午休的下降段，負(fù)荷曲線陡峭。

日前市場(chǎng)出清后，是日內(nèi)滾動(dòng)發(fā)電計(jì)劃。日前和日內(nèi)是比較接近的，區(qū)別在于優(yōu)化范圍，日前24小時(shí)，日內(nèi)4小時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的優(yōu)化已經(jīng)沒(méi)有意義了;日內(nèi)不對(duì)燃煤機(jī)組進(jìn)行啟停的優(yōu)化。而實(shí)時(shí)跟日前的區(qū)別是，調(diào)頻在日內(nèi)進(jìn)行正式出清。

接下來(lái)是出清算法的關(guān)鍵技術(shù)。

出清算法最重要的是安全性、高效性和穩(wěn)定性。安全性是基礎(chǔ)，算法一定要考慮到系統(tǒng)需要的安全約束。在這之上，高效性和穩(wěn)定性都是目標(biāo)。穩(wěn)定性是，無(wú)論遇到什么情況，數(shù)據(jù)可能拿到的是錯(cuò)的，但什么情況下都要能算出結(jié)果，即便沒(méi)有結(jié)果也要知道出錯(cuò)的地方。高效性是要在指定時(shí)間內(nèi)算出結(jié)果。

穩(wěn)定性是要進(jìn)行柔性建模和約束松弛。模型的約束都不是硬約束，或者說(shuō)即便實(shí)際上是硬約束，也要做約束松弛，這是為了保證算法能算出結(jié)果。比如說(shuō)某個(gè)地方負(fù)荷預(yù)測(cè)大，這個(gè)地方的斷面就是會(huì)越限。而這個(gè)結(jié)果將會(huì)告訴運(yùn)行人員，這個(gè)斷面會(huì)產(chǎn)生很高的價(jià)格信號(hào)。其實(shí)多數(shù)情況下是數(shù)據(jù)出錯(cuò)導(dǎo)致的，我們要看是那些數(shù)據(jù)出錯(cuò)，為何數(shù)據(jù)沒(méi)能真實(shí)反映到模型中。我們要幫助運(yùn)行人員定位并解決這些問(wèn)題，實(shí)在不行才能體現(xiàn)在價(jià)格信號(hào)中去，用價(jià)格信號(hào)告訴市場(chǎng)成員這里的電價(jià)就是很高。

高效性的保證，有兩個(gè)思路。第一是，把問(wèn)題的模型減小，把決策變量、約束條件的數(shù)量減少。可以通過(guò)一定邏輯實(shí)現(xiàn)判定提前能確定狀態(tài)的變量，比如機(jī)組的出力上下限等數(shù)據(jù)，可以鎖定某些機(jī)組的啟停狀態(tài)。約束條件也可以進(jìn)行預(yù)處理的計(jì)算，可以體現(xiàn)哪些斷面不會(huì)越限;也可以結(jié)合歷史數(shù)據(jù)來(lái)把哪些不會(huì)越限的斷面從約束中排除。這樣就可以降低模型復(fù)雜度，提高運(yùn)算效率。第二是，同樣的模型如何確定最好的尋優(yōu)方向。如果我們能先對(duì)模型進(jìn)行預(yù)處理，先找到次優(yōu)解，再基于次優(yōu)解進(jìn)行進(jìn)一步尋優(yōu)，就能提高運(yùn)算效率。這些方法我們都有相關(guān)論文，這些方法都不會(huì)影響最后的計(jì)算結(jié)果，只是會(huì)提高計(jì)算效率。

專家賴曉文：

第二部分要講中長(zhǎng)期阻塞合同的費(fèi)用到底是什么，要如何管理中長(zhǎng)期合同。

現(xiàn)貨規(guī)則中，結(jié)算細(xì)則的結(jié)算公式是“日前全電量結(jié)算+中長(zhǎng)期差價(jià)結(jié)算”。這聽起來(lái)不錯(cuò)，能鎖定價(jià)格。我們看細(xì)一點(diǎn)，結(jié)算中的交割節(jié)點(diǎn)并不是節(jié)點(diǎn)所在的節(jié)點(diǎn)，阻塞存在的情況下兩個(gè)節(jié)點(diǎn)價(jià)格是不一樣的。

這個(gè)結(jié)算公式換一種方式表達(dá)是“中長(zhǎng)期合同結(jié)算+日前偏差電量結(jié)算”，公式中會(huì)多一項(xiàng)節(jié)點(diǎn)電價(jià)與交割節(jié)點(diǎn)價(jià)格之差，即自己所在節(jié)點(diǎn)與交割節(jié)點(diǎn)的價(jià)格差，這就是阻塞費(fèi)用。

阻塞費(fèi)用的本質(zhì)是低價(jià)電因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)阻塞的原因不能送出去，因此只能調(diào)用高價(jià)電，這個(gè)過(guò)程所產(chǎn)生的額外成本就是阻塞費(fèi)用。舉個(gè)例子，機(jī)組和用戶約定了用200MWh的電，用戶也的確用了這么多的電。但由于線路阻塞，現(xiàn)貨市場(chǎng)中機(jī)組并不能發(fā)200，少發(fā)的電由高價(jià)的另一個(gè)機(jī)組發(fā)了，導(dǎo)致用戶的購(gòu)電成本上漲。

阻塞費(fèi)用和阻塞盈余的存在是客觀的，現(xiàn)貨節(jié)點(diǎn)電價(jià)的差異也是客觀存在的，這也需要有人買單。這個(gè)差異可以通過(guò)結(jié)算參考點(diǎn)來(lái)落實(shí)，提前簽合同商量好的。這也可以用商品交易中的離岸價(jià)和到岸價(jià)來(lái)解釋，如果談的是到岸價(jià)，那么是發(fā)貨方負(fù)擔(dān)運(yùn)費(fèi)或者收益。這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)是一定要有人承擔(dān)的，目前是發(fā)電側(cè)承擔(dān)，這是因?yàn)椋紤]到發(fā)電主體對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行特性更了解，更能評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)情況。

阻塞風(fēng)險(xiǎn)要怎么處理呢?可選方法不多，輸電權(quán)是徹底的解決辦法。買了輸電權(quán)就意味著把運(yùn)貨的車也定了，這就能完美鎖定價(jià)格。但當(dāng)前輸電權(quán)的建設(shè)需要過(guò)程，當(dāng)前只能鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)量化了解市場(chǎng)情況和運(yùn)行情況。電價(jià)低的發(fā)電廠就是要虧一點(diǎn)，這是市場(chǎng)決定的，不是中長(zhǎng)期合同決定的，發(fā)電廠要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。

中長(zhǎng)期合同價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)包括電能波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)和阻塞波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，我們主要評(píng)估阻塞導(dǎo)致的波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

建議二是阻塞盈余想辦法分?jǐn)偅枞啾旧砭褪枪?jié)點(diǎn)電價(jià)產(chǎn)生的。用阻塞盈余來(lái)補(bǔ)貼電廠的擱淺成本。建議三是發(fā)展輸電權(quán)，中長(zhǎng)期合同的修訂。